JPH0990308A - 矩形基板の位置決め装置 - Google Patents

矩形基板の位置決め装置

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JPH0990308A
JPH0990308A JP27202495A JP27202495A JPH0990308A JP H0990308 A JPH0990308 A JP H0990308A JP 27202495 A JP27202495 A JP 27202495A JP 27202495 A JP27202495 A JP 27202495A JP H0990308 A JPH0990308 A JP H0990308A
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敏幸 小塚
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Abstract

(57)【要約】 【課題】非接触でLCDパネル等の矩形基板の位置決め
ができる矩形基板の位置決め装置を提供することにあ
る。 【解決手段】光学的なエッジセンサを基板の一辺に対応
するこの辺が位置決めされるべき基準位置に配置し、2
つのエッジセンサを基板の他の一辺に対応するこの他の
辺が位置決めされるべき基準位置に配置するようにして
いるので、XYθステージを介した基板の相対的な移動
により各エッジセンサがある基準位置までの3点の移動
量を得ることができ、これにより回転角とX方向,Y方
向の補正量を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、矩形基板の位置
決め装置に関し、詳しくは、非接触状態で大型液晶パネ
ルの位置決めができるような位置決め装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶パネルは技術の進歩により、大型の
ものが開発されて各方面に多用されている。液晶パネル
(以下単にLCDパネルという)は、表面に微小な画素
がマトリックス状に形成されたもので、露光装置により
ガラス基板上に薄膜トランジスタや、抵抗、コンデン
サ、画素電極などのパターンが形成され、各パターンが
形成された段階で検査装置により検査される。露光装置
や検査装置には、LCDパネルやガラス基板を載置する
チャックテーブルが設けられていて、これによりLCD
パネル1を吸着して保持する。このチャックテーブルの
下側にはX,Y,Z移動機構が設けられ、チャックテー
ブルの上方には露光装置では露光光学系が、検査装置で
は検査光学系ががそれぞれ設けられている。そして、こ
れら光学系の中心位置にLCDパネル1の中心が一致す
るようにLCDパネルが位置決めされる。また、これら
とは別に制御系としてチャックテーブルを移動制御する
制御系がある。
【0003】大型LCDパネルは、縦横の寸法は、例え
ば300mm,400mmの方形をなし、その厚さdは
約1mm程度である。LCDパネルは、基本的にはガラ
ス基板をベースとし、TFTLCDパネルでは、その表
面に対してフォトリソグラフ法により、前記した薄膜ト
ランジスタや、抵抗、コンデンサ、画素電極などよりな
るパターンが形成される。なお、ここでは、パターン形
成以前のガラス基板も含めて、説明の都合上、LCDパ
ネルをもって代表し、説明する。
【0004】図5は、従来の露光ステージあるいは検査
ステージのチャックテーブルを中心とした平面図であっ
て、LCDパネル1がチャックテーブル2に載置され、
周囲にはLCDパネル1に対する位置決め機構5が設け
られている。LCDパネル1の2長辺を1A,1B、2
短辺を1C,1Dとし、長辺をX方向、短辺をY方向と
して載置されたとする。長辺1Aに対して、それぞれス
トッパSta,Stbを有する位置決めエアシリンダ5a ,
5b が、また、長辺1Bに対して押圧エアシリンダ5c
,5d がそれぞれ配設される。エアシリンダ5a ,5c
、および5b と5d とは、それぞれY方向の作用線C1
,C2 上にあり、これらの押圧力または反力に対する
LCDパネル1の作用点は、pa ,pc 、およびpb
d である。一方、短辺1C,1Dに対して、ストッパ
Steを有する位置決めエアシリンダ5e と押圧エアシリ
ンダ5f とが、X方向の作用線C3 上にそれぞれ配設さ
れ、力の作用点はpe ,pf である。
【0005】LCDパネルの位置決めにおいては、ま
ず、各エアシリンダ5a 〜5f を反対方向に動作してそ
れぞれの押圧棒(位置決めピン)51を待避し、ついで
LCDパネル1を図示しないハンドリング機構により搬
送して、載置台2のおよその位置に載置する。ここで、
各位置決めエアシリンダ5a ,5b および5e を動作す
ると各位置決めピン51が移動し、それぞれの先端がス
トッパSta,Stb,Steにより一定の位置決め位置に停
止する。ついで各押圧エアシリンダ5c ,5d および5
f の動作により、それぞれの位置決めピン51が長辺1
Bと短辺1Dの作用点pc ,pd ,pf を押圧し、LC
Dパネル1は移動して図示の状態に位置決めされるもの
である。なお、特に露光時における光学系の中心に対す
るLCDパネルの中心の位置決めは、プリアライメント
と呼ばれ、より正確な位置決めは、この中心位置決めが
完了した後にLCDパネル上1に形成された位置合わせ
マークを参照して行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】さて、上記のチャック
テーブル2の表面は、検査あるいは露光の光学系4に対
する合焦上必要なために、極めて平坦かつ平滑とされて
いる。これに対して、大型LCDパネル1は前記したよ
うに面積が大きい割に厚さdが薄いため、チャックテー
ブル2に載置されたときこれに密着し、両者間にはかな
り大きい摩擦抵抗が生ずる。いま、LCDパネル1がX
Y方向に対して角度ずれして載置されたとすると、この
摩擦抵抗のためにLCDパネル1は移動せず、従って角
度ズレが補正されない。この点を図6により説明する。
図6において、LCDパネル1が右側に傾斜して載置さ
れたとする。まず、各位置決めエアシリンダ5a ,5b
,5e を動作すると、それぞれの位置決めピン51の
先端が位置決め位置に停止する。ついで各押圧エアシリ
ンダ5c ,5d ,5f の動作により、LCDパネル1は
作用点pc ,pd ,pf が押圧されて移動し、作用点p
a ,pe が位置決めピン51に接触して停止する。しか
し、摩擦抵抗が大きいためにLCDパネル1は回転せ
ず、従って作用点pb が離間した図示の状態となる。す
なわち角度ズレδθは補正されない。上記はLCDパネ
ル1が右側に傾斜した場合であるが、左側に傾斜した場
合も上記と同様に角度ズレは補正されない。
【0007】さらに、位置決めピン51をLCDパネル
1の端面に接触させる関係で、エッジ付近のレジストが
はがれ、あるいは、端部にチッピング(欠け)が発生す
る。レジストのはがれは、発塵の原因になり、チッピン
グは不良発生の要因になる。この発明の目的は、このよ
うな従来技術の問題点を解決するものであって、非接触
でLCDパネル等の矩形基板の位置決めができる矩形基
板の位置決め装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明の矩形基板の位置決め装置の特徴は、
XYθステージのX,Yのいずれか一方の基準位置に配
置されXYθステージに保持され基板の矩形の一辺の縁
を光学的に検出する第1のエッジセンサと、XYθステ
ージのX,Yのいずれか他方の基準位置でかつ一方の方
向において所定の距離離れて配置されXYθステージに
保持され基板の前記の一辺に直交する他の一辺の縁を光
学的に検出する第2,第3のエッジセンサと、基板を所
定の初期位置から相対的に第1,第2,第3のエッジセ
ンサに向かって移動させて第1,第2,第3のエッジセ
ンサからの検出信号を受けてそれぞれの縁が検出される
までのそれぞれの移動量を得て、これら移動量から前記
の初期位置に対してXYθステージの角度と、X方向,
Y方向のそれぞれの位置とを補正する位置補正手段とを
備えるものである。
【0009】
【発明の実施形態】矩形基板は、実施例では、LCDパ
ネルであるが、これは、LCDパネルに限定されるもの
ではない。検査装置あるいは露光装置のXYθステージ
に配置される基板であれば、セラミックスの基板や合成
樹脂の基板などようなものであってもよい。なお、実施
例ではXYθステージに加えてZステージを加えたXY
Zθステージになっている。XYθステージの外側周囲
に配置されるエッジセンサは、基板の辺の縁を光学的に
検出できるセンサであれば、非接触状態で検出可能であ
るので、透過形や反射形を問うものではない。また、実
施例では、エッジセンサが固定されていて、XYθステ
ージ側がXY方向にそれぞれ移動する例を示している
が、XYθステージ側を固定にしてX方向,Y方向のエ
ッジセンサがそれぞれの方向に移動するような構成を採
ってもよい。本願発明にあっては、前記のように、光学
的なエッジセンサを基板の一辺に対応するこの辺が位置
決めされるべき基準位置に配置し、2つのエッジセンサ
を基板の他の一辺に対応するこの他の辺が位置決めされ
るべき基準位置に配置するようにしているので、XYθ
ステージを介した基板の相対的な移動により各エッジセ
ンサがある基準位置までの3点の移動量を得ることがで
き、これにより回転角とX方向,Y方向の補正量を得る
ことができる。また、この補正量を非接触で得るので、
エッジ付近のレジストがはがれが発生し難く、発塵が生
じ難い。さらに、位置決めによるチッピング不良の発生
もほとんどない。
【0010】
【実施例】図1は、この発明の基板の位置決め装置を適
用した一実施例の大型LCDパネルの露光ステージのチ
ャックテーブルを中心とした平面図であり、図2は、そ
の側面図、図3は、LCDパネル用の位置決め処理のフ
ローチャート、図4は、小さいLCDパネル位置決め用
のチャックテーブルの平面図である。図1において、1
0は、露光ステージであって、LCDパネル1は、その
チャックテーブル20に載置されている。図5の従来の
チャックテーブル2は、LCDパネル1のその縁より外
側に縁が配置されるように一回り大きなチャックテーブ
ルであるが、これに対して、このチャックテーブル20
は、LCDパネル1より一回り小さく、LCDパネル1
の縁が外側にはみ出している点でチャックテーブル2と
はその大きさが相違している。また、チャックテーブル
20には、LCDパネル1を吸着するために中央部に吸
着孔21、そして縦横に2分割した各エリアの中央位置
に吸着孔21a,21b,21c,21dがそれぞれ設けら
れていて、このチャックテーブル20の裏面下側には、
図2に示すように、XY移動機構3aの上にθZ回転移
動機構3bが積み上げられたXYZθ移動ステージ3が
設けられている。なお、このXYZθ移動ステージ3に
ついては、本願出願人による出願である特開平7−83
793号(特願平5−252318号)に示されていて
すでに公知であるので、その詳細は割愛する。
【0011】吸着孔21は、図1に一点鎖線で示すよう
に、チャックテーブル20の中心に位置していて、図示
するようにXYZ方向を設定すると、吸着孔21を通る
Y方向の中心線Yoにその中心が一致するように、Y方
向のエッジ検出光学センサ(以下エッジセンサ)6がL
CDパネル1の縁がら少し離れる位置で、その検出位置
がY方向の基準位置(Y方向でLCDパネル1のY方向
の縁が本来位置決めされるべき位置)に一致するように
設けられている。また、吸着孔21を通るX方向の中心
線Xoに対称にX方向のエッジセンサ7,8がLCDパ
ネル1の縁がら少し離れる位置でX方向の基準位置(X
方向でLCDパネル1のX方向の縁が本来位置決めされ
るべき位置)に一致するように設けられている。これら
エッジセンサ7,8の検出位置の距離をここではLとす
る。エッジセンサ6,7,8は、チャックテーブル20
を固定しているベース9にそれぞれ取付けられている。
そして、LCDパネル1のX方向,Y方向のそれぞれの
一辺が前記エッジセンサの検出位置に一致したときに、
LCDパネル1に中心がその上部に配置された露光光学
系4(図2参照)の中心に一致するようになり、これに
よりLCDパネル1の位置決めが完了する。特に、露光
装置ではこれによりLCDパネル1のプリアライメント
が完了する。
【0012】エッジセンサ6,7,8の構成は、LCD
パネル1の面に対してレーザ光を垂直に照射してその照
射光が遮断されたことで、その位置を検出するものであ
って、図2にエッジセンサ8を代表として示すように、
これらエッジセンサは、チャックテーブル20の表面よ
り高い位置に配置され水平方向にビームを照射する半導
体素子によるレーザ光源11と、レーザ光源11のビー
ムを水平方向で受けてこれを垂直方向へと反射する上部
ミラー12、チャックテーブル20の裏面より低い位置
に配置され、上部ミラー12からのビームを受けてこれ
を水平方向に反射する下部ミラー13、そして、下部ミ
ラー13からのビームを受光する受光素子14、そし
て、これらを支持するコの字形のフレーム15とからな
る。
【0013】受光素子14の検出信号は、それぞれのセ
ンサに対応して設けられた検出回路16,16,16を
介してデータ処理・制御回路17に送出される。検出回
路16は、図2に示すように、受光素子14の検出信号
を増幅するアンプ(AMP)16aとコンパレータ(C
OM)16bとからなり、コンパレータ16bは、アン
プ16aの出力が基準値以下になったときにエッジ検出
信号を発生する。データ処理・制御回路17は、MPU
17aとメモリ17b等からなり、コンパレータ16b
からエッジ検出信号を受けるとともに、検査のために、
チャックテーブル20の上部に配置された検出露光光学
系4のCCDセンサ等(図示せず)からの信号を受け
る。また、XYZθ移動ステージ3を所定量移動するた
めの制御信号をテーブル駆動制御回路18へと送出す
る。メモリ17bには、XYZθ移動ステージ3を制御
する移動制御プログラム17cと位置補正処理プログラ
ム17dとが設けられている。
【0014】次に、図3に従って、LCDパネル1の位
置決め処理について説明する。まず、チャックテーブル
20を初期位置(原点位置)に設定する(ステップ10
0)。次にLCDパネル1がチャックテーブル20に載
置され、これを吸着保持する(ステップ101)。そし
て、移動制御プログラム17cが実行されてチャックテ
ーブル20をX方向にエッジセンサ7,8に向かって定
速で移動させる(ステップ102)。次に、データ処理
・制御回路17のMPU17aは、エッジセンサ7,8
からの信号待ちループに入る(ステップ103)。エッ
ジセンサ7,8のいずれかからエッジ検出信号が得られ
ると、そのエッジ検出信号に応じてそのときのチャック
テーブル20の移動量をメモリ17bのエッジ検出信号
が得られたセンサに対応する記憶位置に記憶する。例え
ば、エッジセンサ7からエッジ検出信号が得られたとす
れば、エッジセンサ7の記憶位置FX1にその原点から
の移動量、すなわち、その原点からのX座標値としてX
1を記憶する(ステップ104)。
【0015】次に、再び、エッジセンサ7,8からの信
号待ちループに入る(ステップ105)。前記と同様
に、エッジセンサ7,8のいずれかからエッジ検出信号
が得られる。この例では、今度は、エッジセンサ8のエ
ッジ検出信号が得られ、これに応じてそのときのチャッ
クテーブル20の移動量をメモリ17bのエッジ検出信
号が得られたセンサに対応する記憶位置に記憶する(ス
テップ106)。このときには、エッジセンサ8からエ
ッジ検出信号であるので、エッジセンサ8の記憶位置F
X2にその原点からの移動量、すなわち、そのX座標値
としてX2を記憶する。そして、初期位置にチャックテ
ーブル20を戻して(ステップ107)、次の式により
回転量θの補正を行う。 θ=arctan{(X1−X2)/L} によりθを求めて、チャックテーブル20を−θ分回転
させる(ステップ108)。ただし、Lは、エッジセン
サ7とエッジセンサ8との距離である。さらに、次の式
によりX軸補正を行う。 X=(X1+X2)/2 により補正量X3を求めて、チャックテーブル20をX
軸方向に−X3分移動させる(ステップ109)。
【0016】このX軸補正後にチャックテーブル20の
位置においてチャックテーブル20をY方向にエッジセ
ンサ6に向かって定速で移動させる(ステップ11
0)。そして、データ処理・制御回路17のMPU17
aは、エッジセンサ6からの信号待ちループに入る(ス
テップ111)。エッジセンサ6からエッジ検出信号が
得られたとすれば、エッジセンサ6の記憶位置FY1に
その原点からの移動量、すなわち、そのY座標値として
Y1を記憶する(ステップ112)。そして、Y軸補正
としてチャックテーブル20をY軸方向に−Y1分移動
させる(ステップ113)。以上により求めた位置が本
来の原点位置となり、LCDパネル1の中心が露光光学
系4の中心に一致してLCDパネル1が位置決め(プリ
アライメント)されたことになる。
【0017】図4は、チャックテーブル20の大きさよ
りも小さいLCDパネル1も位置決めすることができる
チャックテーブルの例であって、チャックテーブル20
aは、小さいLCDパネル1のサイズに合わせて、エッ
ジセンサ6,7,8のビームを通過させるためのX方向
の長孔22a,22bとY方向の長孔22c,22dが
それぞれX,Y方向の各辺に沿って設けられていて、X
方向の長孔22a,22bの長さは、正負の方向を考え
ると、Y軸の補正量の最大値の2倍以上のものであり、
Y方向の長孔22c,22dの長さは、同様にX軸の補
正量の最大値の2倍以上のものである。また、図2に示
すように、エッジセンサ6,7,8は、コの字形になっ
ているので、前記の長孔22a〜22dの位置までエッ
ジ検出のためのビームが入り込むことができる。あるい
は、それができるように、上部ミラー12および下部ミ
ラー13が支持されるように、コの字の先端側のアーム
部分の長さが長くなっている。
【0018】以上説明してきたが、実施例では、エッジ
センサ6,7,8を固定としているが、これらをそれぞ
れの軸に沿って移動するように移動機構に結合してチャ
ックテーブル20aを原点に固定状態でエッジセンサ
6,7,8側を移動させることができる。これによりそ
れぞれの座標値X1,X2,Y1を得てもよい。なお、こ
のようにセンサ側を移動させる場合には、同時にこれら
の値を得ることもでき、これにより補正処理の時間が短
縮される。また、ここでのセンサは、光ビームを透過さ
せて、そのビームの遮断によりエッジを検出するもので
あるが、反射形の光学センサによりエッジの乱反射光を
検出するようなセンサを用いることもできる。さらに、
実施例におけるX、Yは、相対的なものであって、X方
向とY方向とは入れ替えられてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明による矩
形基板の位置決め装置にあっては、光学的なエッジセン
サを基板の一辺に対応するこの辺が位置決めされるべき
基準位置に配置し、2つのエッジセンサを基板の他の一
辺に対応するこの他の辺が位置決めされるべき基準位置
に配置するようにしているので、XYθステージを介し
た基板の相対的な移動により各エッジセンサがある基準
位置までの3点の移動量を得ることができ、これにより
回転角とX方向,Y方向の補正量を得ることができる。
また、この補正量を非接触で得るので、エッジ付近のレ
ジストがはがれが発生し難く、発塵が生じ難い。さら
に、位置決めによるチッピング不良の発生もほとんどな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の基板の位置決め装置を適用
した一実施例の大型LCDパネルの露光ステージのチャ
ックテーブルを中心とした平面図である。
【図2】図2は、図1の大型LCDパネル用検査ステー
ジのチャックテーブルの側面図である。
【図3】図3は、LCDパネル用の位置決め処理のフロ
ーチャートである。
【図4】図4は、小さいLCDパネル位置決め用のチャ
ックテーブルの平面図である。
【図5】大型LCDパネル用検査ステージの従来のチャ
ックテーブルの平面図である。
【図6】従来のチャックテーブルの角度ずれについての
説明図である。
【符号の説明】
1…大型LCDパネル、2,20…チャッククテーブ
ル、 3…XYZθ移動ステージ、4…光学系、 6,7,8…エッジセンサ、9…ベース、 11…レーザ光源、12…上部ミラー、13…下部ミラ
ー、 14…受光素子、16…検出回路、 17…データ処理・制御回路、 17a…MPU、17b…メモリ、 17c…移動制御プログラム、17d…位置補正処理プ
ログラム、 18…テーブル駆動制御回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】XYの二次元の移動と回転が可能なXYθ
    ステージ上に載置された矩形基板をこのステージ上部に
    設けられた光学系に対して所定の位置に位置決めする矩
    形基板の位置決め装置において、前記XYθステージの
    X,Yのいずれか一方の基準位置に配置され前記XYθ
    ステージに保持され前記基板の矩形の一辺の縁を光学的
    に検出する第1のエッジセンサと、前記XYθステージ
    のX,Yのいずれか他方の基準位置でかつ前記一方の方
    向において所定の距離離れて配置され前記XYθステー
    ジに保持され前記基板の前記一辺に直交する他の一辺の
    縁を光学的に検出する第2,第3のエッジセンサと、前
    記基板を所定の初期位置から相対的に前記第1,第2,
    第3のエッジセンサに向かって移動させて前記第1,第
    2,第3のエッジセンサからの検出信号を受けてそれぞ
    れの前記縁が検出されるまでのそれぞれの移動量を得
    て、これら移動量から前記初期位置に対して前記XYθ
    ステージの角度と、X方向,Y方向のそれぞれの位置と
    を補正する位置補正手段とを備える矩形基板の位置決め
    装置。
  2. 【請求項2】前記基板は、液晶パネルあるいはそのガラ
    ス基板であり、前記第1,第2,第3のエッジセンサ
    は、前記基板表面に垂直な方向にビームを発生してこの
    ビームが遮断されることで前記縁を検出するものであ
    り、第1のエッジセンサは、実質的に前記一辺の中央位
    置に配置され、第2,第3のエッジセンサは、実質的に
    前記他の一辺の中央位置に対称となる位置に前記所定の
    距離Lだけ離れて配置され、前記初期位置は原点であ
    り、前記位置補正手段は、前記基板を所定の基準位置か
    ら相対的に前記第2,第3のエッジセンサに向かって移
    動させてそれぞれの移動量A1,A2を得て、θ=arctan
    {(A1−A2)/L}により回転角を得(ただし、Lは前記
    所定の距離)、これにより−θ分の角度補正を行った後
    にこの移動方向に一致する方向の位置補正を行い、次に
    前記第1のセンサの方向に向かって前記基板を移動させ
    て前記移動量を得てこの方向の位置補正を行う請求項1
    記載の矩形基板の位置決め装置。
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