(57)【要約】【課題】基板把持機構と基板との傾きによる歪みを発生させないよう平行度を高精度に調整し設置することを必要とせず、エア浮上による基板の上下位置の変動に基板把持機構の高さ位置が追従することが可能な基板搬送装置を提供する。【解決手段】基板把持機構と、前記基板把持機構を搬送方向に搬送可能な基板把持機構移動機構とからなる基板搬送装置において、前記基板把持機構が複数の基板挟み部からなり、各々の基板挟み部が独立して基板の上下動に追従可能である機構を備えることを特徴とする基板搬送装置を提供する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板把持機構と、前記基板把持機構を搬送方向に搬送可能な基板把持機構移動機構とからなる基板搬送装置において、前記基板把持機構が複数の基板挟み部からなり、各々の基板挟み部が独立して基板の上下動に追従可能である機構を備えることを特徴とする基板搬送装置。
【請求項２】
各々の基板挟み部が独立して基板の上下動に追従可能である機構が、基板把持機構の軸から自由回動機構であることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
【請求項３】
基板把持機構全体が、上下動制御機構を備えることを特徴とする請求項１または２記載の基板搬送装置。
【請求項４】
基板把持機構が搬送路側部に設けられ、搬送路に基板浮上機構を備えていることを特徴とする請求項１から３何れか記載の基板搬送装置。
【請求項５】
基板浮上機構がエアー吹き出し機構からなることを特徴とする請求項４記載の基板搬送装置。
【請求項６】
基板浮上機構がエアー吹き出し機構とエアー吸引機構からなることを特徴とする請求項４記載の基板搬送装置。
【請求項７】
請求項４から６何れか記載の基板搬送装置の搬送路上に撮像装置が設けられていることを特徴とする基板撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶ディスプレイパネルやプラズマディスプレイパネルなどのフラットパネルディスプレイ用の基板の欠陥検査のための基板撮像装置や、それに用いられる基板搬送装置に関するものであり、特に大型基板を搬送するための装置の基板の基板搬送装置および基板撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板を搬送する方法としては、従来はローラを用いたコンベアによる方法が主に用いられ基板の搬送は、基板裏面に直接ロール・コンベアを接触させ搬送を行っていた。しかし、基板が大型化したことで、従来の方法にて搬送すると、例えば、搬送中の基板の重さのよる撓みや、搬送時の上下振動などにより、基板がローラに衝突してしまうことが原因として発生する搬送中の傷など、様々な問題が発生した。
【０００３】
よって重さによる撓みや搬送中の上下振動が大きい大型基板に関してはローラを用いたコンベア搬送に替わり、全面をエアによって浮上させて搬送させる非接触による搬送技術が用いられてきている。基板のエア浮上による搬送により基板検査する技術は、特許文献１から３にすでに記載されている。
また、フラットパネルディスプレイにおいて、例えばカラーフィルタなどでは、製造工程において欠陥などの検査が行われているが、近年画面の高精細化が進み、それに伴って検査機自体も高性能なものが求められている。具体的には５μｍ以下の欠陥を検査するような、分解能が３μｍ以下の超高分解能カメラと用いた検査機が品質保証の点から必須となってきている。
【０００４】
しかしながら、分解能が５μｍ以下の検査機用カメラは焦点深度が浅くまた、被写界深度も狭いので、検査として撮像するためには、その被写界深度から外れないように安定した基板搬送が求められる。
【０００５】
ローラによる基板搬送では接触搬送によりローラ自体の凹凸や設置状況などで、基板の搬送中の上下方向の変動が激しく、高分解能の検査用のカメラの被写界深度からはずれてしまう問題がある。また、上下変動による振動で、基板とローラとが衝突してしまい、基板を傷つけてしまう可能性がある。
【０００６】
そこで、搬送面とは接触しない搬送路とすべく、エア浮上による搬送が行われるようになった。当初の非接触にエア搬送技術は基板をエアの吹き出しにより基板を浮かせるだけであったので、基板の浮上精度むらが大きく、搬送中の浮上むらから発生する上下変動が起きてしまい、それによる搬送面との接触などの傷の問題や、振動による上下変動により検査面が検査用カメラの被写界深度からはずれてしまう問題があった。
【０００７】
そこで、基板の浮上に関して、エアの吹き出しと同時に吸い込みも行うことで、浮上の上下変動をエアの吸い込み力によって抑える技術が開発された。この技術により高精度浮上のものに関しては、搬送時の浮上むらが、約１０μｍ以下まで抑えられるようになり、安定した基板搬送が出来るようになった。これにより検査面の被写界深度内から外れずに搬送することも可能となり、また搬送面との衝突も解消された。
【０００８】
上記の技術にて、エア搬送による浮上ムラは解消され、安定した浮上精度にて基板を浮上させることが可能になった。しかし、浮上ムラを解消できても、その土台となるエア浮上ユニット自体を高精度に平面度がでるように設置しなければ、結果的に搬送時の基板高
さの位置変動が発生してしまう。
【０００９】
大型基板を１つのエア浮上ユニットで浮上できるようなものを製作するのは、技術的に困難かつ製作費用も高くなる。よって、既存の技術では、比較的容易に製作可能な大きさのエア浮上ブロックを、搬送に必要な分だけ並べて使用する方法が用いられている。それらのエア浮上ブロックを基板搬送に必要な分だけ並べた場合、その個数が多ければ多いほど、それぞれの浮上ブロックを高低差なく高精度に設置するのは困難である。
【００１０】
各エア浮上ユニットの高さを調整する方法としては、エア浮上ユニットを設置する土台とエア浮上ユニットとの間にシムを入れて調整する方法がある。この方法を用いた場合で、全エア浮上ユニットを並べたときの浮上面全面の平面度が、約２０μｍ程であり、例えシムを使用しエア浮上ユニットの高さを調整してもエア浮上ユニット自体の加工精度を調整することはできない。
【００１１】
上記の高精度浮上の浮上変動の約１０μｍと、エア浮上ユニットの設置時の平面度誤差約±２０μｍを合わせると、結果的に搬送時の基板の高さ位置の変動は約±３０μｍ以上発生してしまう。
【００１２】
この状態で、搬送基板をある固定高さ位置で把持しながら搬送すると、搬送中の基板の高さ位置の変動により、基板把持位置と基板浮上高さ位置に差が生じてしまうので、これにより基板に歪が発生してしまう。
また、ある固定高さで位置で基板を把持しながら搬送しようとすると基板把持機構と基板の平行度を高い精度で設置しなければならず、僅かな傾きで基板の歪みが発生してしまう。
【００１３】
基板を把持する方法として、流体を用いシリンダ等を用いて把持部を上下あるいは回転移動させ把持する技術として、特許文献４にあるような方法が記載されている。
【００１４】
特許文献は以下の通り。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２００３／０８６９１７号
【特許文献２】特開２００４−２７９３３５号
【特許文献３】特開２００６−２５８６３２号
【特許文献４】特開２００８−７８３０４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながらこの方法だと、基板把持機構が基板と接触する部位に傾きが存在すると、この傾きにより基板の歪みを発生させてしまい、歪みによる基板の上下位置の変動が起り、エア浮上ユニットに接触してしまうことや、検査用カメラの被写界深度から外れてしまい撮像画像のピントボケなどが発生してしまい、安定した検査を行うことができなくなってしまう。
【００１６】
よって本発明は、基板把持機構と基板との傾きによる歪みを発生させないよう平行度を高精度に調整し設置することを必要とせず、エア浮上による基板の上下位置の変動に基板把持機構の高さ位置が追従することが可能な基板搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１の発明によれば、基板把持機構と、前記基板把持機構を搬送方向に搬送可能な基板把持機構移動機構とからなる基板搬送装置において、前記基板把持機構が複数の基板挟み部からなり、各々の基板挟み部が独立して基板の上下動に追従可能である機構を備え
ることを特徴とする基板搬送装置を提供するものである。
【００１８】
請求項２の発明によれば、各々の基板挟み部が独立して基板の上下動に追従可能である機構が、基板把持機構の軸から自由回動機構であることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置を提供するものである。
【００１９】
請求項３の発明によれば、基板把持機構全体が、上下動制御機構を備えることを特徴とする請求項１または２記載の基板搬送装置を提供するものである。
【００２０】
請求項４の発明によれば、基板把持機構が搬送路側部に設けられ、搬送路に基板浮上機構を備えていることを特徴とする請求項１から３何れか記載の基板搬送装置を提供するものである。
【００２１】
請求項５の発明によれば、基板浮上機構がエアー吹き出し機構からなることを特徴とする請求項４記載の基板搬送装置を提供するものである。
【００２２】
請求項６の発明によれば、基板浮上機構がエアー吹き出し機構とエアー吸引機構からなることを特徴とする請求項４記載の基板搬送装置を提供するものである。
【００２３】
請求項７の発明によれば、請求項４から６何れか記載の基板搬送装置の搬送路上に撮像装置が設けられていることを特徴とする基板撮像装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１に係わる発明によれば、各々の基板挟み部が独立して基板の上下動に追従可能であるので、基板把持機構と基板との傾きによる歪みを発生させないよう平行度を高精度に調整し設置することを必要とせず、エア浮上による基板の上下位置の変動に基板把持機構の高さ位置が追従することがが可能となる。
【００２５】
請求項２に係わる発明によれば、各々の基板挟み部が独立して基板の上下動に追従可能である機構が、基板把持機構の軸から自由回動機構であるので、複雑な上下動制御装置を基板挟み部ごとに設けることなく安定した高さ位置の追従が可能となる。
【００２６】
請求項３に係わる発明によれば、全体としての安定した自重キャンセルを行うことが出来る。また、基板把持機構の構成変更した場合に、その重さが変わっても、重力を相殺させる力は、シリンダの押し圧調整により、容易に変更することが出来きる。
【００２７】
請求項４に係わる発明によれば、基板が変わった場合のみならず、基板把持機構や基板把持機構移動機構によらず安定した搬送を行うことができる。
【００２８】
この場合、一方の側部でもよいが、両側部の方が作用効果が高い。
【００２９】
請求項５に係わる発明によれば、基板挟み部だけではなく、基板全体が常に同じ搬送路による搬送が可能で、安定した搬送を行うことができる。
【００３０】
請求項６に係わる発明によれば、基板に対する平行度を考慮することなく同じ搬送路による搬送が可能で、安定した搬送を行うことができる。
【００３１】
請求項７に係わる発明によれば、撮像面の被写界深度内から外れずに搬送することがなくなり、正確な撮像結果を得ることが可能になり、この撮像により正確な検査、例えば基板の欠陥検査等の検査精度を向上させることが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の１実施形態である基板搬送装置における基板把持機構について図面に基づいて説明する。図１は基板検査装置に用いられる基板撮像装置に適用した基板搬送装置の構成図である。
【００３３】
本発明に係る基板搬送装置１は、空気の吹き出し及び吸引によって基板２を一定の高さに浮上維持する基板浮上機構３と、前記基板浮上機構３の一側面からはみ出した前記基板２の片側部を固定保持する基板把持機構４と前記基板浮上機構３の一側面と隣接して設けられ、前期基板把持機構４を介して前記基板２を搬送方向Ｘに沿った方向に搬送する基板搬送機構５と前記基板浮上機構３への空気の供給及び前記基板浮上機構３からの空気の吸引を行う浮上制御部Ａと前記基板２の撮像を行い、この撮像画像から欠陥検査を行う検査部Ｂを備える。
【００３４】
次に、前記基板浮上機構３について図２を用いて説明する。なお図２は前記基板浮上機構３の断面模式図であり理解を容易にするために基板２の厚み及び浮上量を誇張している。
【００３５】
本発明の基板搬送装置１における前記基板浮上機構３は矩形状の中空構造体であり、基板２と対抗する表面３ａは無数の微細な孔の開いた板状の物質（例えば、多孔質カーボンや金属焼結体等）で形成されている。この表面３ａは内部の中空空間９に接続されている配管９ｐを通じて圧縮空気を加えることによって、表面３ａの全域に均一な上向きの空気流１２を形成することができる。この上向きの空気流１２によって基板２を僅かに浮上させることが可能となる。
【００３６】
また前記基板浮上機構４において表面３ａには、１０〜５０ｍｍ程度の範囲で等間隔あるいは不規則な間隔で直径０．５〜２ｍｍ程度の吸引穴８が全域に設けられている。この吸引穴８は基板浮上機構３の内部に設けられている前期中空空間９とは導通しておらず、別に設けられている中空空間１０に接続されており、配管１０ｖと通じて中空空間１０の内圧を下げることで前記吸引穴８から空気を吸い込む事が可能となる。そして、前記表面３ａ全域から空気を吹き出すと同時に、前記吸引穴８からも空気の吸引を行うことにより、前記基板２の浮上量を高精度で維持することが可能となる。
【００３７】
本発明の基板搬送装置１における前記基板把持機構４の構造について図３を使用し説明する。図３は、基板把持機構４を図１において幅方向に切った断面図である。基板把持機構４は、軸５０と、軸５０を中心に回転移動可能な上ブロック５１と下ブロック５２、把持部開閉用のチューブ５３、引張ばね５４、軸５０と上下ブロックとを連結するベアリング５５とから構成されている基板挟み部６からなる。
【００３８】
上ブロック５１および下ブロック５２と基板２が接触する部分にはどの回転角度であっても基板２を上下ブロックが把持することが可能となるように半球形上の突起部が設けられて把持部５６を構成する。
【００３９】
把持部開閉用チューブ５３は、図示せぬ流体給排主体が接続されており、把持部開閉用チューブ５３内部に流体を供給または排出する、チューブ５３の内部に供給される流体では各種の気体や液体を選ぶことができる。
【００４０】
把持部開閉用チューブ５３内部は、その流体を供給することで直径方向に膨らみ、その内部から流体を排出したとき直径方向に押し潰されたような形状となる。把持部開閉用チューブ５３が押し潰されたとき上ブロック５１と下ブロック５２の基板挟み部６は基板２を把持することができ（基板チャック状態）、その把持力は引張ばねの復元力により決まる。
【００４１】
把持部開閉用チューブ内部に流体を供給したとき上ブロック５１と下ブロック５２の基板挟み部の間にはチューブ内部の空気圧力により間隙ができ、基板２を把持せず解放することができる。（基板アンチャック状態）
次に本発明の基板把持機構４の基板搬送中の挙動について図４、図５に示す。図４及び図５は断面模式図であり、理解を容易にするために基板２の厚み、浮上量および浮上変動を誇張している。図４において、基板２が搬送方向Ｘの方向に搬送され基板浮上機構３の乗り移りをしているときである。このとき基板２の端部は基板浮上機構３の吸引穴８上には到達しておらず、表面３ａからの圧縮空気によって浮上高さの変動が起る。この基板２の浮上変動量に対し、基板把持機構４の基板挟み部６は軸５４を中心に上ブロック５１と下ブロック５２は回転移動し基板把持高さを基板２の浮上変動量と同じ変動量分だけ把持部５６が上下移動する。図５において、基板２の端部は基板浮上機構３の吸引穴８上に到達し、空気の吹き出し吸い込みにより基板２の浮上高さは設定した浮上高さに戻ろうとする。このとき、基板挟み部６も基板把持機構４の軸５０を中心に上ブロック５１と下ブロック５２は回転移動し把持部５６が基板２の浮上高さに追従しようとする。
【００４２】
上記基板把持機構４には、複数個の基板挟み部６を取り付けることによって、基板の個々の基板挟み部６の把持部５６がそれぞれ異なる基板高さに追従し、基板２を歪ませずに高精度の浮上を実現することができる。ここで基板挟み部６の上下ブロックの厚みは小さければ小さいほど、基板挟み部６の数は多ければ多いほどよい。
【００４３】
上記基板把持機構４だけでは、前記把持機構自体の重量によって基板に歪みを発生させてしまう。そのために基板把持機構４の重量を相殺するために自重キャンセルを行う必要がある。
【００４４】
ここでは、自重キャンセルについて説明する。自重キャンセル機構を図６に示す。図６では、前記基板把持機構４の軸５０が支柱６１により支えられ、支柱６１は支柱土台６２に取り付けられている。支柱６１と支柱土台６２の取り付け部には板ばね６３の一方が挟まれるように取り付けられ、もう一方の端は基板把持機構支持台６４に取り付けられている。支柱土台６２の下側にはシリンダ６５が設置されている。
【００４５】
自重キャンセルについて、流体によりシリンダ６５の力によって、基板把持機構の重量を相殺させる方法を取っているが、本説明ではその流体を一般的に使用されているエアとする。よって、そのシリンダ６５を動作させるためのエア圧力を調整するレギュレータ６６を設置している。このレギュレータ６６は、矢印６７の方向よりエアを供給し、シリンダ６５とはエア配管６８により直結されている。またこのレギュレータ６６にはエアの微調整が可能な高分解能タイプを使用することが好ましい。
【００４６】
一般的にエアシリンダには摺動抵抗が発生するので、基板の高さ位置が変化した場合にエアシリンダが滑らかに動かないという問題が発生するが、本件で使用するエアシリンダ６５は、シリンダ内のロッドをエアベアリングの要領で非接触状態を保つことで、摺動抵抗がほぼない状態で動作させることができる。この摺動抵抗がほぼ無いシリンダについては、すでに既存の技術である。
【００４７】
図１の基板搬送装置では基板を把持しながら搬送させるため、この自重キャンセル自体も動いてしまう。しかし、基板把持機構の上下移動のガイドとするために設置してある板ばね６３の復元力により基板の自重の一部を補助的にキャンセルさせることが可能であり、常に基板位置と基板把持機構との相対位置は一定に保つことが可能となる。
【００４８】
また、エアシリンダの位置を基板把持機構の上部に設置して、上部から基板把持機構を吊るすことで、自重キャンセルさせる方法も可能である。この場合な、上記の説明と力の向きが変わるだけで、高さ位置の追従性などの性能自体は変わらない。
【００４９】
このように、本願発明の基板把持機構によれば、基板２の浮上量変動にうまく追従しつつ、基板の歪みを発生させることがなく搬送させることが可能であるため、高精度な検査も問題なく実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の基板把持機構を使用した基板搬送装置の実施例を示す概略斜視図である。
【図２】同上基板搬送装置の基板浮上機構の断面模式図である。
【図３】基板把持機構の断面模式図である。
【図４】基板把持機構の挙動を示す断面模式図である。
【図５】基板把持機構の挙動を示す断面模式図である。
【図６】基板把持機構の自重キャンセル方法の実施例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・基板搬送装置
２・・・基板
３・・・基板浮上機構
３ａ・・・表面（基板浮上機構）
４・・・基板把持機構
５・・・基板搬送機構
６・・・基板挟み部
８・・・吸引穴（基板浮上機構）
９・・・中空空間（基板浮上機構：吹き上げ）
９ｐ・・・配管（基板浮上機構：吹き上げ）
１０・・・中空空間（基板浮上機構：吸引）
１０ｖ・・・配管（基板浮上機構：吸引）
１２・・・空気流（基板浮上機構：吹き上げ）
２１・・・ブロアーポンプ
２２・・・ボールバルブ
２３・・・圧力調整弁
２４・・・マニホールド
２５・・・圧空経路
２６・・・排気経路
２９・・・チャンバー
４０・・・梁状部材
４１・・・カメラ装置
４２・・・光源
４３・・・アライメントステージ
５０・・・軸
５１・・・上ブロック
５２・・・下ブロック
５３・・・チャック開閉用チューブ
５４・・・引張ばね
５６・・・把持部
６１・・・支柱
６２・・・支柱土台
６３・・・板ばね
６４・・・基板把持機構支持台
６５・・・シリンダ
６６・・・レギュレータ
６７・・・エア流入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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