JP2019102584A - 基板吸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板吸着装置において、リークが少ない状態で基板を吸着できるようにする。
【解決手段】基板吸着装置１は、短冊状基板１１１を吸着して保持するための装置であって、フレーム２２１と多孔質吸着板２２５を備えている。フレーム部材２２３には負圧が供給される。多孔質吸着板２２５は、フレーム部材２２３に装着されており、柔軟性を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、基板吸着装置に関する。

液晶等に用いられるガラス基板を固定して搬送する装置として、ガラス基板を真空引きして吸着する基板吸着搬送装置が知られている。基板吸着搬送装置には、吸着面を多孔質セラミックスで形成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平６−８０８６号公報

上述のように真空吸着装置において吸着面が多孔質セラミックスからなる場合は、吸着面の平坦度を維持することが難しかった。その結果、基板の吸着時にリークが生じて吸着力が小さくなることがあった。
特に、基板を支持する部材の平坦度が低い場合は、上記問題が顕著である。

本発明の目的は、基板吸着装置において、リークが少ない状態で基板を吸着できるようにすることにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。

本発明の一見地に係る基板吸着装置は、基板を吸着して保持するための装置であって、吸引部と、多孔質吸着板を備えている。
吸引部は、負圧が供給される。
多孔質吸着板は、吸引部に装着されており、柔軟性を有する。
この装置では、多孔質吸着板が柔軟性を有するので、基板を吸着する際のリークを減らせる。なぜなら、多孔質吸着板は従来であれば隙間となっていた領域に侵入し、他の部材に密着するからである。

基板吸着装置は、持ち上げ部をさらに備えていてもよい。持ち上げ部は、多孔質吸着板が凹凸を有する載置部に載っている基板を吸着すると、吸引部及び多孔質吸着板を載置部から上方に移動させることで、基板を載置部から持ち上げる。
この装置では、基板は凹凸を有する載置部の上に載っているが、多孔質吸着板が柔軟性を有するので、基板を吸着する際のリークを減らせる。

多孔質吸着板は、ゴム製であってもよい。
この装置では、製造コストが比較的安価になる。

多孔質吸着板は、厚みが１〜３ｍｍの薄板形状であってもよい。
この装置では、薄い基板を確実に吸着できる。

本発明に係る基板吸着装置では、リークが少ない状態で基板を吸着できるようになる。

本発明の第１実施形態に係る基板加工装置の模式的平面図。 基板分断装置の模式的斜視図。 基板分断装置の模式的側面図。 基板加工装置の制御構成を示すブロック図。 基板吸着回転装置の斜視図。 基板吸着回転装置の部分斜視図。 吸着構造体の模式的断面図。 多孔質吸着板がベルトコンベヤ上の基板に密着した状態を示す模式的断面図。 多孔質吸着板がベルトコンベヤ上の基板に密着した状態を示す模式的断面図。

１．第１実施形態
（１）基板加工装置の概略説明
図１〜図３を用いて、基板加工装置１を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る基板加工装置の模式的平面図である。図２は、基板分断装置の模式的斜視図である。図３は、基板分断装置の側面図である。図１において、図の上下方向が第１方向（矢印Ｘ）であり、図の左右方向が第２方向（矢印Ｙ）である。
基板加工装置１は、貼り合わせ基板１００から複数の単位基板１１３を形成する装置である。図１において、これから述べる複数の装置は、第２方向において左から右に向かって並べられている。つまり、被加工対象の基板の搬送方向は第２方向であり、基板は第２方向において左から右に向かって搬送されながら加工される。そのため、図１の第２方向左側が搬送方向上流側であり、図１の第２方向右側が搬送方向下流側である。

基板加工装置１は、スクライブライン形成装置３を有している。スクライブライン形成装置３は、貼り合わせ基板１００の表面に複数の第１スクライブラインＳ１と複数の第２スクライブラインＳ２を形成する。第１スクライブラインＳ１と第２スクライブラインＳ２は互いに直交している。なお、スクライブ加工後の基板を貼り合わせ基板１００Ａとする。
スクライブライン形成装置３は、具体的には、スクライブユニット５１と、貼り合わせ基板１００を搬送方向下流側に搬送するコンベヤ装置５３と、貼り合わせ基板１００を保持して搬送方向両側に移動させるチャック機構５５とを有している。スクライブユニット５１は、第１方向に延長して設けられたスクライブビーム５１ａと、それに沿って第１方向に移動可能なスクライブヘッド５１ｂ（図４）と、スクライブヘッド移動装置５１ｃ（図４）を有している。コンベヤ装置５３は、ベルトコンベヤである。チャック機構５５は、コンベヤ装置５３の上において、第２方向に沿って前後に移動可能に設置されたチャックビーム５５ａと、チャックビーム移動装置５５ｂ（図４）と、チャックビーム５５ａの片側に形成され、貼り合わせ基板１００を把持するチャック５５ｃとを有している。チャックビーム５５ａがスクライブユニット５１に向かって第１方向両側に移動することによって、チャック５５ｃに把持されている貼り合わせ基板１００はスクライブヘッド５１ｂ（図４）の下方を通過しながらスクライブされる。

基板加工装置１は、基板分断装置５を有している。基板分断装置５は、貼り合わせ基板１００Ａを複数の第１スクライブラインＳ１と複数の第２スクライブラインＳ２に沿って分断することで、単位基板１１３を形成する。基板分断装置５は、スクライブライン形成装置３の搬送方向下流側に配置されている。

基板分断装置５は、第１分断装置７を有している。第１分断装置７は、貼り合わせ基板１００Ａを複数の第１スクライブラインＳ１に沿って分断することで、複数の短冊状基板１１１を形成する。第１分断装置７は、第１方向に平行に延びており、貼り合わせ基板１００Ａの複数の第１スクライブラインＳ１に合わせて搬送方向に移動・分断を繰り返す。
基板分断装置５は、図２に示すように、基板吸着回転装置２０１（基板吸着装置の一例）を有している。基板吸着回転装置２０１は、複数の短冊状基板１１１を平面視で９０度回転させる（後述）。

基板分断装置５は、第２分断装置９を有している。第２分断装置９は、第１分断装置７の搬送方向下流側に配置され、複数の短冊状基板１１１を第２スクライブラインＳ２に沿って分断することで、複数の単位基板１１３を形成する。第２分断装置９は、第１方向に平行に延びており、複数の短冊状基板１１１の複数の第２スクライブラインＳ２に合わせて搬送方向に移動・分断を繰り返す。
基板加工装置１は、ピックアップ装置１１を有している。ピックアップ装置１１は、複数の単位基板１１３をピックアップして他の装置１３に搬送する。

次に、基板を搬送するための搬送装置２９を説明する。搬送装置２９は、スクライブライン形成装置３、第１分断装置７、第２分断装置９、ピックアップ装置１１の順番で基板を搬送する。
具体的には、搬送装置２９は、第１コンベヤ装置４１と、第２コンベヤ装置４３と、第３コンベヤ装置４５とを有している。第１コンベヤ装置４１は、スクライブライン形成装置３と第１分断装置７との間に延びている。第２コンベヤ装置４３は、第１分断装置７と第２分断装置９の間に延びている。第３コンベヤ装置４５は第２分断装置９とピックアップ装置１１との間に延びている。

図３に示すように、第１コンベヤ装置４１は、第１ベルト４１ａと、複数のローラ４１ｂと、第１モータ４１ｃ（図４）とを有している。複数のローラ４１ｂのうち搬送方向上流側のもの及び搬送方向下流側のものは、所定範囲内で搬送方向前後に移動可能になっている。
図３に示すように、第２コンベヤ装置４３は、第２ベルト４３ａ（搬送装置の一例）と、複数のローラ４３ｂと、第２モータ４３ｃ（図４）とを有している。複数のローラ４３ｂのうち搬送方向上流側のもの及び搬送方向下流側のものは、所定範囲内で搬送方向前後に移動可能になっている。

図３に示すように、第３コンベヤ装置４５は、第３ベルト４５ａと、複数のローラ４５ｂと、第３モータ４５ｃ（図４）とを有している。複数のローラ４５ｂのうち搬送方向上流側のものと搬送方向下流側のものは、所定範囲内で搬送方向前後に移動可能になっている。
図３に示すように、第１ベルト４１ａの上面部の搬送方向下流側端と、第２ベルト４３ａの上面部の搬送方向上流側端とはわずかな隙間を挟んで近接している。第２ベルト４３ａの上面部の搬送方向下流側端と、第３ベルト４５ａの上面部の搬送方向上流側端とはわずかな隙間を挟んで近接している。

上記の構成によって、基板加工装置１では、第１分断装置７が貼り合わせ基板１００Ａを分割して複数の短冊状基板１１１を形成しているときに、それと同時に第２分断装置９が複数の短冊状基板１１１を分割して複数の単位基板１１３を形成できる。したがって、基板加工装置１の単位基板１１３を形成する能力が従来より高くなっている。

（２）基板加工装置の制御構成
図４を用いて、基板加工装置１の制御構成を説明する。図４は、基板加工装置の制御構成を示すブロック図である。
基板加工装置１は、コントローラ５０を有している。コントローラ５０は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）と、記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなど）と、各種インターフェース（例えば、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェースなど）を有するコンピュータシステムである。コントローラ５０は、記憶部（記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応）に保存されたプログラムを実行することで、各種制御動作を行う。

コントローラ５０は、単一のプロセッサで構成されていてもよいが、各制御のために独立した複数のプロセッサから構成されていてもよい。
コントローラ５０の各要素の機能は、一部又は全てが、コントローラ５０を構成するコンピュータシステムにて実行可能なプログラムとして実現されてもよい。その他、コントローラ５０の各要素の機能の一部は、カスタムＩＣにより構成されていてもよい。

図４に示すように、コントローラ５０には、スクライブユニット５１（スクライブヘッド５１ｂ、スクライブヘッド移動装置５１ｃ）、チャック機構５５（チャックビーム移動装置５５ｂ、チャック５５ｃ）、第１コンベヤ装置４１の第１モータ４１ｃ、第２コンベヤ装置４３の第２モータ４３ｃ、第３コンベヤ装置４５の第３モータ４５ｃが接続されている。コントローラ５０には、さらに、第１分断装置７、第２分断装置９が接続されている。
コントローラ５０には、図示しないが、基板の大きさ、形状及び位置を検出するセンサ、各装置の状態を検出するためのセンサ及びスイッチ、並びに情報入力装置が接続されている。

（３）基板吸着回転装置の構成
図５及び図６を用いて、基板吸着回転装置２０１を説明する。図５は、基板吸着回転装置の斜視図である。図６は、基板吸着回転装置の部分斜視図である。
基板吸着回転装置２０１は、複数の短冊状基板１１１を吸着して第２ベルト４３ａから持ち上げ、水平方向に９０°回転して、その後に第２ベルト４３ａに載置する装置である。
基板吸着回転装置２０１は、吸着構造体２０５を有している。吸着構造体２０５は、複数の短冊状基板１１１を一括して吸着する吸着部である。
基板吸着回転装置２０１は、上下駆動機構２０７（持ち上げ部の一例）を有している。上下駆動機構２０７は、吸着構造体２０５を昇降させる。
基板吸着回転装置２０１は、回転機構２０９を有している。回転機構２０９は、吸着構造体２０５を鉛直軸中心に９０度回転させる。上下駆動機構２０７及び回転機構２０９は、ビーム２１１に設けられている。
基板吸着回転装置２０１は、吸引装置２１３を有している。吸引装置２１３は、真空ポンプ等を有し、負圧を発生する機構である。

図４に示すように、上下駆動機構２０７、回転機構２０９、吸引装置２１３は、コントローラ５０に接続されている。

図７を用いて、吸着構造体２０５を説明する。図７は、吸着構造体の模式的断面図である。
吸着構造体２０５は、複数の短冊状基板１１１を吸着するための構造体である。吸着構造体２０５は、平面視で正方形の薄い部材である。
図７に示すように、吸着構造体２０５は、板状のハニカム多孔質体２２１を有している。ハニカム多孔質体２２１の下面２２１ａは、水平方向に延びる平坦面である。
図７に示すように、吸着構造体２０５は、ハニカム多孔質体２２１の側面及び上面を囲むフレーム部材２２３（吸引部の一例）を有している。フレーム部材２２３は、吸引装置２１３に接続されたポート２２４を有している。以上の構成により、負圧を発生する吸引部が実現されている。

図７に示すように、吸着構造体２０５は、ハニカム多孔質体２２１の下面に貼られた多孔質吸着板２２５を有している。多孔質吸着板２２５は、水平方向に延びる平坦な形状を維持している。
具体的には、多孔質吸着板２２５はゴム製である。したがって、製造コストが比較的安価になる。

さらに具体的には、多孔質吸着板２２５は、ポリウレタンゴムであり、硬度が６０°（アスカーＣ型硬度計）、気孔径が１０〜６０μｍであり、空孔率が７０％である。一例として、多孔質吸着板２２５は、ルビーセル（登録商標）からなる。
多孔質吸着板２２５は、厚みが１〜３ｍｍの薄板形状である。このようにして多孔質吸着板２２５は剛性が低くなっているので、リークを減らすことができる。

（４）基板吸着回転装置の動作
基板吸着回転装置２０１の動作を説明する。以下の動作は、コントローラ５０の制御動作である。
最初に、上下駆動機構２０７によって、吸着構造体２０５が下降し、多孔質吸着板２２５が複数の短冊状基板１１１の上面に当接する。
次に、吸着構造体２０５が複数の短冊状基板１１１を吸着する。
次に、吸着構造体２０５が上昇し、吸着構造体２０５が複数の短冊状基板１１１を第２ベルト４３ａから持ち上げる。

次に、吸着構造体２０５が回転機構２０９によって９０度回転し、複数の短冊状基板１１１を回転させる。
次に、上下駆動機構２０７によって、吸着構造体２０５が下降し、複数の短冊状基板１１１が第２ベルト４３ａの搬送面に載置される。
最後に、吸着構造体２０５が複数の短冊状基板１１１の吸着を解除する。

この装置では、短冊状基板１１１は凹凸を有する第２ベルト４３ａの上に載っているが、多孔質吸着板２２５が柔軟性を有するので、短冊状基板１１１を吸着する際のリークを減らせる。その理由は、短冊状基板１１１の姿勢が水平状態でなくなっていても、多孔質吸着板２２５が短冊状基板１１１の表面全体に密着するからである。

図８及び図９を用いて、一例を説明する。図８及び図９は、多孔質吸着板がベルトコンベヤ上の基板に密着した状態を示す模式的断面図である。なお、図８及び図９においては、説明の便宜のために特徴を強調している。
図８に示すように、第２ベルト４３ａの下には、第２ベルト４３ａを下方から支持する支持部材４３ｄが設けられている。支持部材４３ｄは、例えば、第１方向に延びる薄い板であって、上端面が第２ベルト４３ａの下面に当接している。したがって、図８に示すように、第２ベルト４３ａが波打つように曲がってしまい、短冊状基板１１１もそれに追従して波打つように曲がってしまうことがある。
図９に示すように、基板吸着回転装置２０１の多孔質吸着板２２５が短冊状基板１１１に上方から密着すると、多孔質吸着板２２５は弾性変形することで短冊状基板１１１の上面全体に密着する。つまり、短冊状基板１１１が波打っていた場合でも、短冊状基板１１１の全面にわたって多孔質吸着板２２５が密着吸着を行う。以上の結果、短冊状基板１１１を吸着する際のリークが減る。
別の例として、短冊状基板１１１が水平ではなく斜めに配置されている場合も、上記と同じ効果が得られる。

２．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。

（１）基板の変形例
２枚の脆性材料基板を貼り合せた貼り合せ脆性材料基板には、ガラス基板を貼り合わせた液晶パネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬディスプレイパネル等のフラットディスプレイパネルと、シリコン基板、サファイヤ基板等をガラス基板に貼り合わせた半導体基板とが含まれる。
基板の種類は特に限定されない。基板は、単板のガラス、半導体ウエハ、セラミック基板を含んでいる。

（２）各種装置の変形例
基板が載置される載置部は、ベルトコンベヤ以外でもよい。
一度に吸着及び回転させられる基板は、一枚でもよい。
多孔質吸着板は、基板を吸着して他の場所に搬送する基板搬送装置に適用できる。
多孔質吸着板は、基板が載置されるテーブルに適用できる。
多孔質吸着板は下方が開放された空洞部を有するハウジングの下面を構成してもよい。

本発明は、基板吸着装置に広く適用できる。

１ ：基板加工装置
３ ：スクライブライン形成装置
５ ：基板分断装置
７ ：第１分断装置
９ ：第２分断装置
１１ ：ピックアップ装置
２９ ：搬送装置
４１ ：第１コンベヤ装置
４３ ：第２コンベヤ装置
４５ ：第３コンベヤ装置
５０ ：コントローラ
５１ ：スクライブユニット
１００ ：貼り合わせ基板
１１１ ：短冊状基板
１１３ ：単位基板
２０１ ：基板吸着回転装置
２０５ ：吸着構造体
２０７ ：上下駆動機構
２０９ ：回転機構
２１１ ：ビーム
２１３ ：吸引装置
２２１ ：ハニカム多孔質体
２２５ ：多孔質吸着板

Claims (4)

1. 基板を吸着して保持するための基板吸着装置であって、
   負圧が供給される吸引部と、
   前記吸引部に装着された、柔軟性を有する多孔質吸着板と、
   を備えた基板吸着装置。
2. 前記多孔質吸着板が凹凸を有する載置部に載っている基板を吸着すると、前記吸引部及び前記多孔質吸着板を前記載置部から上方に移動させることで、前記基板を前記載置部から持ち上げる持ち上げ部をさらに備えている、請求項１に記載の基板吸着装置。
3. 前記多孔質吸着板はゴム製である、請求項１又は２に記載の基板吸着装置。
4. 前記多孔質吸着板は厚みが１〜３ｍｍの薄板形状である、請求項１〜３のいずれかに記載の基板吸着装置。

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