(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板搬送部に設置された基板を浮上させる基板浮上機構と、前記基板の片端部もしくは両端部を把持する把持手段と、前記把持手段を移動させる把持搬送手段を備えたことを特徴とする基板搬送装置において、
前記把持手段は、基板端部を基板挟み部により挟み込む上ブロックおよび下ブロックと、
前記上ブロックおよび下ブロックを支えかつ移動軸をそろえるための支柱と、
前記上ブロックと下ブロックの基板挟み部の外側に配置されるチャック開閉チューブと、
前記チャック開閉チューブ内部に流体を給排する流体給排手段と、
前記上ブロックと下ブロックの間に配置される反発ばねと、
前記上ブロックおよび下ブロックを支える支え梁および支えばねと、を備え、
前記チャック開閉チューブ内部に流体を供給して前記チャック開閉チューブを膨らませると前記上ブロックおよび前記下ブロックの基板挟み部は基板端部を挟み込む動作を行い、前記チャック開閉チューブ内部から流体を排出すると前記反発ばねにより前記上ブロックおよび前記下ブロックの基板挟み部の間に間隙が形成されて基板端部を開放する動作を行うものであり、
少なくとも１以上の前記把持手段を往復運動させる前記把持搬送手段を備えることを特徴とする基板搬送装置用把持機構。
【請求項２】
前記基板把持手段の上ブロックと下ブロックのいずれかの基板挟み部に吸着部を配置したことを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置用把持機構。
【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を行う基板検査装置などで、振動などによる上下変動無く安定して搬送するための搬送機構における基板把持機構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機構（チャッキング）は、基板裏面に直接ロール・コンベアー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。
【０００４】
また、フラットパネルディスプレイでは、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。
【０００５】
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１〜３などにすでに記載されている。
【０００６】
【特許文献１】国際公開番号Ｗ２００３／０８６９１７号
【特許文献２】特開２００４−２７９３３５号
【特許文献３】特開２００６−２５８６３２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、被写界深度も狭く、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。
【０００８】
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。
【０００９】
そこで、搬送面とは接触しない、エア浮上に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、それによる搬送部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。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、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。
【００１０】
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。
【００１１】
エア搬送により高精度浮上が可能になったが、ローラやコンベアを使用しないため、基板を移動させる手段が必要となる。従来の方法では、基板外側にコンベア等の駆動部を設けコンベアに吸盤やチャッキング用ハンドを設置する例もある。しかし、搬送機構側が基準となるため、搬送側機構チャッキング高さが変動した場合基板高さに影響する。そのために搬送機構側の駆動部精度及び、吸着パットやチャッキング用ハンド取り付け精度が必要になる。
【００１２】
また、エア搬送では基板の重さにより浮上高さも変動するため、基板の重さが変わる都度、搬送機構側の吸着パットやチャッキング用ハンドの高さ調整が必要となる。
【００１３】
更に、エア搬送用浮上機構は、浮上精度（精密級・並級）により価格が高価な物があるため、使用条件により使い分ける必要があり、組み合わせ（並級→精密級→並級）及び隙間により浮上高さに変動が発生する。
【００１４】
そこで本発明は、エア搬送にて可能となった高精度浮上を確保しながら基板搬送を可能にするための搬送機構を供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１によれば、基板搬送部に設置された基板を浮上させる基板浮上機構と、前記基板の片端部もしくは両端部を把持する把持手段と、前記把持手段を移動させる把持搬送手段を備えたことを特徴とする基板搬送装置において、
前記把持手段は、基板端部を基板挟み部により挟み込む上ブロックおよび下ブロックと、
前記上ブロックおよび下ブロックを支えかつ移動軸をそろえるための支柱と、
前記上ブロックと下ブロックの基板挟み部の外側に配置されるチャック開閉チューブと、
前記チャック開閉チューブ内部に流体を給排する流体給排手段と、
前記上ブロックと下ブロックの間に配置される反発ばねと、
前記上ブロックおよび下ブロックを支える支え梁および支えばねと、を備え、
前記チャック開閉チューブ内部に流体を供給して前記チャック開閉チューブを膨らませると前記上ブロックおよび前記下ブロックの基板挟み部は基板端部を挟み込む動作を行い、前記チャック開閉チューブ内部から流体を排出すると前記反発ばねにより前記上ブロックおよび前記下ブロックの基板挟み部の間に間隙が形成されて基板端部を開放する動作を行うものであり、
少なくとも１以上の前記把持手段を往復運動させる前記把持搬送手段を備えることを特徴とする基板搬送装置用把持機構である。
【００１６】
請求項２によれば、前記基板把持手段の上ブロックと下ブロックのいずれかの基板挟み部に吸着部を配置したことを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置用把持機構である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係わる発明によれば、搬送対象の基板仕様（重さや厚み）の変更により、基板浮上高さが変動した場合でも、把持機構のチャッキング高さの調整が必要なく、基板をチャックしたときに基板基準にて調整を行うことが可能である。また、基板の浮上高さの変動にチャッキング後でも追従することが可能である。
【００１８】
請求項２に係わる発明によれば、基板把持手段の上ブロックと下ブロックのいずれかの基板挟み部に吸着部を配置することにより、基板の把持安定を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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は基板の検査装置に適用した基板搬送装置の構成図である。
【００２０】
本発明に係る基板搬送装置１は、空気の吹き出しにて基板２を浮上させながら搬送する浮上機構３と、空気の吹き出しおよび吸引によって基板２を精密浮上させながら搬送する浮上機構４と、前記基板浮上機構３及び基板浮上機構４の側面からはみ出した前記基板２の片端部及び両端部を固定する基板把持機構５と、前記基板浮上機構３及び基板浮上機構４側面と隣接して設けられ、前記基板固定機構５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６と、前記基板浮上機構３および前記基板保持機構４への空気の供給および前記基板浮上機構４からの空気の吸引を行う浮上制御部Ａと、前記基板２の表面検査を行う検査部Ｂを備える。
【００２１】
次に前記基板浮上機構３および前記基板浮上機構４の構造について図２を使用して説明する。なお、図２は前記基板浮上機構３および前記基板浮上機構４の断面模式図であり、理解を容易にするために基板２の厚みおよび浮上量を誇張している。
【００２２】
本発明の基板搬送装置１における前記基板浮上機構４は、矩形状の中空構造体であり、基板２と対向する表面３ａおよび４ａは無数の微細な孔の空いた板状の物質（例えば、多孔質カーボンや金属焼結体など）で形成されている。この表面３ａおよび４ａは内部の中空空間１０および１２と隣接されており、この中空空間１０および１２に接続されている配管１０ｐ、１２ｐを通じて前記浮上制御部Ａから圧力を与えることによって、表面３ａおよび４ａの全域に均一な上向きの空気流１３および１４を形成する事ができる。この上向きの空気流によって基板２をわずかに浮上させる事が可能となる。
【００２３】
また前記基板浮上機構４において、域以外の表面４ａには、１０〜５０ｍｍ程度の範囲で等間隔もしく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の内部に設けられた前記中空空間１０とは導通しておらず、別に設けられた中空空間１１と接続されており、前記浮上制御部Ａによって配管１１ｖを通じて中空空間１１の内圧を下げることにより、前記吸引穴８から空気を吸い込む事ができる。
【００２４】
そして前記表面４ａ全域から空気を吹き出すと同時に、前記吸引穴８からも空気の吸い込みを行うことにより、前記基板２の浮上量を高い精度で維持する事が可能となる。
【００２５】
本発明の基板把持機構５は、このような基板浮上機構４上で浮上した状態の基板を、所定の方向へ移動させるために、基板２の片側もしくは両側の端部を把持するものであるが、比較のため、まず従来の基板把持機構の技術について図３及び図４を用いて説明する。
【００２６】
図３に従来方式の基板把持機構を記す。コロロール（コンベア）等による搬送は、コロロール自体が回転し基板を搬送している。そのため、基板の保持は基板把持ピン２５にて基板端面を挟むようにする。送りはコンベアにより行い、基板把持ピン２５は補助及び位置出しとして使用する。
【００２７】
図４に従来方式の基板把持機構の詳細を記す。ベースプレート２４に設置された基板把持ピン２５は、図４（Ａ）に示す基板投入時では基板２には触れておらず、図４（Ｂ）に示すアライメント後にピン２５が基板２方向に移動し、基板を固定する。この方法は基板２上下面からの把持は行わずあくまでもコロ搬送の補助の役割を行う
【００２８】
次に、本発明の基板搬送装置１における基板把持機構５の構造について図５を使用し説明する。図５は、基板把持機構５を図１において基板２の幅方向に切った断面図である。
【００２９】
基板把持機構５は上ブロック２６、下ブロック２７、反発スプリング２８、チャック部開閉用チューブ２９、支柱３０にて構成されている。支柱３０は、上ブロック２６および下ブロック２７を、その基板把持のための駆動方向をそろえられるように支えている。
【００３０】
チャック部開閉用チューブ２９には図示せぬ流体給排手段が接続されており、チャック部開閉用チューブ２９内部に流体を供給または排出する。チューブ１内部へ供給される流体としては、各種の気体や液体を選ぶことができる。
【００３１】
このようにチャック部開閉用チューブ２９は、その内部に流体を供給すると直径方向に膨らみ、その内部から流体を排出すると直径方向に押しつぶされたような形状となる。チャック部開閉用チューブ２９が膨らんだとき、上ブロック２６と下ブロック２７の基板挟み部は基板２を把持することができ（基板チャック状態）、その把持力はチャック開閉用チューブ２９内部の空気圧力と反発スプリング２８の力により決まる。
【００３２】
チャック部開閉用チューブ２９内部から流体を排出したとき、上ブロック２６と下ブロック２７の基板挟み部の間には、反発スプリング２８の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）。
【００３３】
図５（Ａ）は、把持機構単体の場合を示す。このとき、アンチャック状態では上ブロック２６と下ブロック２７は基板２に対して均等に開くが、基板２をチャックした状態では把持機構部自重により、チャック位置が下方に下がってしまうことがある。したがって基板２浮上位置と把持機構５の高さ位置がずれてしまい、基板２にたわみが発生する可能性がある。
【００３４】
そこで、図５（Ｂ）に示す本願発明の把持機構では、把持機構５の自重をキャンセルするために、支え梁４０および支えスプリング３１を設置し、基板２をチャッキング後も基板２高さに追従することが可能としたものである。
【００３５】
図５（Ｂ）に示す本願発明の把持機構の動作は次のようなものである。
アンチャック状態から、チューブ２９に圧縮空気を入れるとチューブ２９が膨らみ、上ブロック２６が下に、下ブロック２７が上に移動し、基板２をチャックするようになっている。
【００３６】
スプリング３１は、支柱３０から延びている支え梁４０に設置した固定用ボルトに通して配置し、更に下ブロック２７に設けた雌ネジにボルトで固定する。上下ブロック２６、２７の自重は、固定用ボルトからスプリング３１に荷重が伝わりスプリングの戻ろうとする力により持ち上げられる。その持ち上がる量は、固定用ボルトの押し込み量（スプリング３１の潰量）により調整することができる。
【００３７】
ここで、スプリング３１の押し込み量を調整しておくことにより、上下ブロック２６、２７の重さとの吊り合いにより、チャック時の位置（チャック位置高さ）を調整することができ、なおかつ上下ブロック２６、２７の自重をキャンセルすることと同じになり、基板２に上下ブロック２６、２７の重さが掛からないため、基板２の上下移動に対し追従することが可能になる。
【００３８】
また、図５（Ｃ）に示す本願発明の把持機構では、把持機構５の自重をキャンセルするための支えスプリングとして、定荷重巻きばね３２を使用している。定荷重巻きばね３２は、巻きばねの伸び縮みに関係なく一定の荷重を得ることが可能なばねであるので、常に一定の力で把持機構５を支えることが可能である。
【００３９】
更に、図５（Ｄ）に示すように、下ブロック２７に吸着部３４を設置することにより、基板２の把持安定を行うことも可能である。
【００４０】
以上で説明した本発明の基板把持機構５は、基板２の片側もしくは両側の端部を、基板２の上下面より挟み込んで固定しており、さらに、基板２に垂直な方向に移動自在なフローティング構造を介して基板搬送機構６の稼動部分であるベースプレート７に２個所以上設置されている（図１参照）。これにより搬送中の基板２の垂直方向位置と基板搬送機構６の垂直方向位置とのずれを吸収することが可能となり、基板２を高精度に搬送することができる。
【００４１】
本発明の基板搬送装置１における基板搬送機構６は、図１に示すように、基板浮上機構３の片側もしくは両側に隣接して設けられ、基板搬送方向Ｘに沿って基板２をムラ無く一定速度で搬送する一軸の搬送機構である。例えば、サーボモーターとボールネジの組み合わせに比べ速度変動の小さなリニアモーターとリニアガイドの組み合わせが適している。しかしながら今後検査の要求精度が上がり超高分解能の検査機等に本搬送装置を適用させる場合などは、コアレスタイプのリニアモーターにエア浮上ガイド等を組み合わせいくことも考えられる。
【００４２】
本発明の基板搬送装置１における前記浮上制御部Ａは、図１に示すように、基板浮上機構３及び基板浮上機構４へ圧縮空気を供給する圧空経路２１と、基板浮上機構４から空気を吸引排気する排気経路１８を備える。なお、図１において前記浮上制御部Ａは説明のために基板搬送装置１の機側空間に配置されているが、実際には基板搬送装置１の下、もしくは別体の筐体に収まる。
【００４３】
前記圧空経路２１の上流側には供給圧力を調整する圧力調整弁１９と、配管を分岐して基板浮上機構３と基盤浮上機構４に圧空を分配供給するマニホールド２０を備える。また前記排気経路１８の上流側には空気吸引の動力源となるブロアーポンプ１５と、吸い込み流量および圧力を調整するボールバルブ１６が具備されている。供給圧力および吸い込み流量を調整することにより、基板浮上機構４搬送面の基板２の浮上精度を高める事が可能となる。
【００４４】
本発明の基板搬送装置１における検査部Ｂは、図１に示すように、基板搬送機構６、基板浮上機構３および基板浮上機構４を搬送方向Ｘに垂直な幅方向に跨ぐように設置された梁状部材によって基板浮上機構４の上面より所定の高さ位置に設けられ、基板２の上面を撮像するカメラ装置２２と、図示しない取り付け部材によって基板浮上機構４の上面よりも下方に設けられ、前記カメラ装置２２の導光方向に光を照射する光源９を備える。また、カメラ装置２２は搬送面に垂直な方向の位置調整および搬送方向Ｘと平行な回転軸周りの角度調整自在なアライメントステージを介して梁状部材に固定されている。
【００４５】
最後に図６を用いて、搬送中の基板２の具体的な浮上状態を説明する。図６は説明のため、基板２の厚さおよび基板浮上機構３、基板浮上機構４とのギャップを誇張して表現している。
【００４６】
まず図６（ａ）に示すように、基板浮上機構３の領域上を基板２が浮上搬送されてくる。次に図６（ｂ）に示すように、基板浮上機構４領域に達した基板２の先端部は、基板浮上機構３からの空気の吹き上げと基板浮上機構４による吸着効果により浮上量が大きくなる。実際には基板２の先端部が下方に極わずかに撓んだ状態となる。
【００４７】
このように、基板浮上機構３と基板浮上機構４の間の乗り継ぎによる高さ変動は、従来方法の基板把持機構では吸収することができず、基板２に撓みが発生する。撓みは高精度検査においては無視できない影響を及ぼすため、検査を正常に行うことができなくなる。しかし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随しつつ搬送が可能であるため、高精度な検査も問題なく実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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。
【図２】同上基板搬送装置の基板浮上機構の断面模式図。
【図３】従来方法による基板搬送及び基板把持方法概略斜視図。
【図４】従来方法による基板搬送及び基板把持方法断面模式図
【図５】本発明の基板把持機構の断面模式図。
【図６】基板搬送装置での基板浮上状態の模式図。
【符号の説明】
【００４９】
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…  基板浮上機構
４ａ…  表面（基板浮上機構）
５…  基板把持機構
６…  基板搬送機構
７…  ベースプレート
８…  吸引穴（基板浮上機構）
９…  透過検査用照明
１０…  中空空間（基板浮上機構：吹き上げ）
１０ｐ…  配管（基板浮上機構：吹き上げ）
１１…  中空空間（基板浮上機構：吸引）
１１ｖ…  配管（基板浮上機構：吸引）
１２…  中空空間（基材浮上機構：吹き上げ）
１２ｐ…  配管（基材浮上機構：吹き上げ）
１３…  空気流（基板浮上機構：吹き上げ）
１４…  空気流（基板浮上機構：吹き上げ）
１５…  ブロアーポンプ（吸引）
１６…  ボールバルブ
１７…  チャンバー
１８…  排気経路
１９…  圧力調整弁
２０…  マニホールド
２１…  圧空経路
２２…  カメラ装置
２３…  コロロール（搬送用）
２４…  ベースプレート
２５…  基板把持ピン
２６…  上ブロック
２７…  下ブロック
２８…  反発スプリング
２９…  チャック開閉用チューブ
３０…  支柱
３１…  支えスプリング
３２…  定荷重巻きスプリング
３３…  排気圧
３４…  吸着部
４０…  支え梁
【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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