基板クランプ機構及び描画システム
【課題】基板の中心とステージの中心が一致しない場合であっても、基板を確実にクランプすることができる基板クランプ機構を提供すること。
【解決手段】基板クランプ機構を、４本のクランプバー４１Ａ〜４１Ｄと、各クランプバーに対応した移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄとから構成する。移動ユニット４２Ａは、クランプバー４１Ａを上下移動させるエアシリンダ５２と、クランプバー４１ＡをＸ方向に移動させるタイミングベルトと、クランプバー４１Ａと共に移動して基板端縁を検出するフォトセンサ５９とを有する。
【解決手段】基板クランプ機構を、４本のクランプバー４１Ａ〜４１Ｄと、各クランプバーに対応した移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄとから構成する。移動ユニット４２Ａは、クランプバー４１Ａを上下移動させるエアシリンダ５２と、クランプバー４１ＡをＸ方向に移動させるタイミングベルトと、クランプバー４１Ａと共に移動して基板端縁を検出するフォトセンサ５９とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板をステージにクランプする基板クランプ機構、及びこのステージを移動させながら基板に描画を行う描画システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステージに基板（例えば、プリント配線基板用の材料基板）を固定し、このステージを移動させながら基板の露光面に光ビームを照射し、基板に配線パターンを形成する露光システム（描画システム）が知られている。ステージの移動経路上には、基板に形成されたアライメントマーク（基板位置検出用マーク）を撮影するためのＣＣＤカメラが設けられており、この撮影により得られた画像データに基づいて基板位置を算出して基板に露光が行われる。
【０００３】
このような露光システムでは、基板をステージに固定するときには、基板の中心とステージの中心とが一致するように基板を載置した上で、ステージ表面に形成された微小な孔からエアを吸引して基板を吸着保持するとともに、基板に反りや歪みが生じている場合に対処するために基板の各辺を基板クランプ機構のクランプバーによってクランプしている。露光システムには、予め基板サイズが入力され、この入力された基板サイズに基づいてクランプバーが水平及び鉛直方向に移動して基板を上から押さえるように構成されている。しかし、入力された基板サイズと実際の基板サイズとには誤差があり、この誤差が大きい場合には基板の適切な位置でクランプを行うことができなかった。
【０００４】
特許文献１記載の露光システムでは、基板をステージに載置する前に基板サイズを測定し、入力基板サイズと測定基板サイズとの誤差を算出し、この誤差に基づいてステージに対する基板の載置位置を調整することにより、基板の適切な位置でクランプを行うことを試みている。
【特許文献１】特願２００６−２６４３７１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の露光システムでは、基板サイズを測定する複雑な測定機構が必要であり、露光システムの製造コストが上昇するという問題がある。
【０００６】
また、特許文献１記載の露光システムでは、基板の中心とステージの中心とが一致するように基板をステージに載置しているが、アライメントマークは基板の中心に対して位置が決まっているわけではないことから、アライメントマークがＣＣＤカメラの撮影領域の中央から外れてしまうことがあり、この場合にはアライメントマークの読取りを正確に行うことができないという問題があった。これに対処するためには、アライメントマークの位置を考慮して基板をステージに載置する（すなわち、基板の中心とステージの中心とは必ずしも一致しない）必要があるが、上記の基板クランプ機構はステージ上の決められた位置でクランプを行うだけであり、これに対応することができなかった。
【０００７】
本発明は、基板の中心とステージの中心が一致しない場合であっても基板を確実にクランプすることができる基板クランプ機構、及びこの基板クランプ機構を備えた描画システム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】
【０００８】
本発明は、ステージ上に載置された矩形の基板を前記ステージに保持固定する基板クランプ機構に関し、前記基板の各辺に略平行になるように前記ステージに配置され、前記基板の各辺を前記ステージに押えて前記ステージとの間で前記基板を挟持するクランプ部材と、前記クランプ部材を前記ステージに押し付けて前記基板を挟持する閉位置、及び前記クランプ部材を前記ステージから離間させて前記基板の挟持を解除する開位置の間で移動させるクランプ部材開閉部と、前記基板が載置されるエリアから前記クランプ部材を退避させた退避位置、及び前記クランプ部材を用いて前記基板をクランプするクランプ位置の間で、前記開位置とされた前記クランプ部材を移動させるクランプ部材移動部と、前記クランプ部材と共に移動し、前記基板の端縁を検出する基板端縁センサと、前記基板端縁センサの基板端縁検出信号に基づき前記クランプ部材移動部を制御し、前記クランプ部材を前記クランプ位置に位置決めする制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
前記制御部は、前記クランプ部材移動部により前記クランプ部材を前記退避位置から前記クランプ位置に向かって移動させ、この移動途中で前記基板端縁センサから基板端縁検出信号に基づき前記クランプ部材を停止させ、この後に前記クランプ部材開閉部により前記クランプ部材を閉位置にすることが好ましい。
【００１０】
前記制御部は、前記クランプ部材移動部による前記退避位置から前記クランプ位置への移動速度を、初期の高速移動とこれに続く低速移動との二段階に切り替え、前記高速移動から前記低速移動への切替点を、予め取得される基板サイズ情報及び前記ステージ上の基板載置位置情報に基づいて設定することが好ましい。これにより、クランプ動作に要する時間を短縮することができ、また、低速移動時に基板端縁を検出することから基板端縁を確実に検出することができる。
【００１１】
前記切替点以前に前記基板端縁センサから基板端縁検出信号が発せられたときに、前記ステージに載置された基板が大きいと判定してエラー処理を行うことが好ましい。前記切替点から一定時間を経過しても前記基板端縁センサから基板端縁検出信号が発せられないときに、前記ステージに載置された基板が小さいと判定してエラー処理を行うことが好ましい。
【００１２】
本発明の描画システムは、上記の基板クランプ機構によって前記基板を前記ステージに保持固定して前記ステージを所定経路で移動させるステージ移動部と、前記所定経路上に設けられ、移動する前記基板に対して、画像データに基づき順次に描画を行う描画部と、前記基板の被描画面の少なくとも周縁部を吸着する吸着手段、及び前記基板を前記ステージに押し付ける押付手段を有し、前記基板を前記ステージ上に搬送する基板搬送部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記の描画システムは、前記所定経路上に設けられ、前記基板に形成されたアライメントマークを読み取る撮像部と、前記撮像部の撮影領域の中央部を前記アライメントマークが通過するように、前記基板の前記ステージに対する載置位置を決定する載置位置決定部とを備え、前記基板搬送部は決定された載置位置に前記基板を搬送することが好ましい。この決定された載置位置においては、基板の中心とステージの中心とが一致するとは限らない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の基板クランプ機構によれば、ステージに載置された基板の中心とステージの中心が一致しない場合であっても、基板の端部を確実にクランプし、基板の反り及び歪みを確実に矯正することができる。基板検出センサはクランプ部材と共に移動する構成であることから、基板検出センサ用の移動機構は必要なく製造コストが抑えられる。
【００１５】
本発明の描画システムによれば、基板の中心とステージの中心が一致しない場合であっても基板を確実にクランプすることが可能であり、基板サイズを測定する測定機構が必要ないことから、製造コストを抑えることができる。また、基板の中心とステージの中心が一致しなくてもよい構成であるため、アライメントマークが撮像部の撮影領域の中心を通過するようにして基板をステージに固定することが可能になり、アライメントマークを良好に読み取ることができ、露光処理を高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１において、露光システム（描画システム）１０は、デジタル露光装置１１と、基板搬送装置１２とから構成される。デジタル露光装置１１は、基板１３をステージ１４に固定し、このステージ１４を移動させながら基板１３に光ビームを照射して基板１３に配線パターンを形成するものである。基板搬送装置１２は、図示しない前処理工程から搬入された基板１３をステージ１４に搬入し、また、ステージ１４から基板１３を搬出するものである。以下では、ステージ１４が移動する方向をＹ方向と定め、このＹ方向に対して水平面で直交する方向をＸ方向と定め、Ｙ方向に鉛直面で直交する方向をＺ方向と定め、さらにＺ軸を中心とする回転方向をθ方向と定める。
【００１７】
基板搬送装置１２は、搬入部１５と、排出部１６と、オートキャリアハンド（以下、ＡＣハンド）１７とを有する。ＡＣハンド１７が基板搬送部を構成している。搬入部１５には、前処理工程から搬入された基板１３が位置決めして載置される。ＡＣハンド１７の下面には、エアを吸引することにより基板１３を吸着保持する吸着部７を有する吸着機構（吸着手段）と、基板１３を下方に向けて押し付ける上下移動自在な押付部材８を有する押付機構とが設けられており、ＡＣハンド１７はＸ方向及びＺ方向に移動する。ＡＣハンド１７は、搬入部１５に載置された未露光の基板１３を吸着機構により吸着保持し、この吸着保持した基板１３をステージ１４に位置決め載置する。また、ＡＣハンド１７は、ステージ１４上の露光済みの基板１３を吸着機構により吸着保持し、この吸着保持した基板１３を排出部１６に位置決めして載置する。搬入部１５及び排出部１６には例えばコンベア機構を用いる。
【００１８】
デジタル露光装置１１は、基板１３が固定される平板状のステージ１４を備えている。基板１３は、プリント基板やフラットパネルディスプレイ用ガラス基板であり、表面に感光材料が塗布または貼着されている。４本の脚部１８に支持された平板状の基体１９の上面には、その長手方向（Ｙ方向）に沿って２本のガイドレール２０が互いに平行となるように延設されている。
【００１９】
基台９は、ガイドレール２０によってＹ方向に往復移動自在に支持されており、モータ等により構成されたステージ駆動部（ステージ移動部）２１（図５参照）によって駆動される。ステージ１４は、この基台９に支持されている。
【００２０】
基体１９上のＹ方向に関する中央部には、ガイドレール２０を跨ぐように門型のゲート２２が立設されており、このゲート２２には、露光部（描画部）２３が取り付けられている。露光部２３は、計１６個の露光ヘッド２４からなり、ステージ１４の移動経路上に固定配置されている。
【００２１】
露光部２３には、光源ユニット２５から引き出された光ファイバ２６と、画像処理ユニット２７から引き出された信号ケーブル２８とがそれぞれ接続されている。各露光ヘッド２４は、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を有し、画像処理ユニット２７から入力される画像データに基づいてＤＭＤを制御して光源ユニット２５からの光ビームを変調し、この光ビームを基板１３に照射して露光を行う。
【００２２】
基体１９上にはさらに、ゲート２２に対してＹ方向の奥側に、ガイドレール２０を跨ぐようにしてゲート２９が設けられている。ゲート２９には４個のＣＣＤカメラ（撮像部）３０が取り付けられている。これらのＣＣＤカメラ３０は、ステージ１４の移動経路上に固定配置されており、１回の発光時間が極めて短いストロボを内蔵している。これらのＣＣＤカメラ３０は基板１３上に設けられた図示しないアライメントマーク（基板位置検出用マーク）を読み取るものであり、読み取ったアライメントマークの実際位置と、予め設定されているアライメントマークの適正位置とを比較してそのずれ量（Ｘ，Ｙ，θ方向のずれ量）を検出するためのものである。アライメントマークの位置ずれ量を検出することはアライメントマーク計測と称されている。アライメントマークの位置ずれ量の情報は、露光画像データの補正に用いられる。なお、ＣＣＤカメラ３０は、アライメントマークに応じた数を設けることが一般的である。
【００２３】
図２において、ステージ１４には、基板１３をクランプするための基板クランプ機構４０が設けられている。基板クランプ機構４０は、基板１３のＸ方向における両端部を上方からクランプする一対のクランプバー４１Ａ，４１Ｂと、基板１３のＹ方向における両端部を上方からクランプする一対のクランプバー４１Ｃ，４１Ｄと、これらのクランプバー４１Ａ〜４１Ｄをそれぞれスライド移動させる移動ユニット（クランプ部材開閉部及びクランプ部材移動部）４２Ａ〜４２Ｄとを有している。クランプバー４１Ａ〜４１Ｄはそれぞれステージ１４の上方に配置されており、移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄはステージ１４の下方に配置されている。
【００２４】
クランプバー４１Ａ，４１Ｂは、Ｙ方向に長尺であってＸ方向で対向しており、クランプバー４１Ｃ，４１Ｄは、Ｘ方向に長尺であってＹ方向で対向している。クランプバー４１Ａ，４１Ｂは、クランプバー４１Ｃ，４１Ｄよりも長さが短くなっており、サイズの小さい基板をクランプするときであっても、互いに干渉しないよう構成されている。
【００２５】
クランプバー４１Ａは、金属製（例えばアルミニウム）のクランプホルダ４３と、クランプホルダ４３の下面の内側領域（ステージ１４の中心側領域）に固定され、基板１３の表面に接触する樹脂製のクランプブレード４４と、クランプホルダ４３の下面の外側領域（ステージ１４の外側領域）に設けられた２本の支持柱４５とからなる。ステージ１４には、上下に貫通し、端部から中央に向かうようにしてＹ方向またはＸ方向に延ばされた挿通孔４７が各辺に所定間隔で２つずつ（計８つ）形成されており、クランプバー４１Ａの２本の支持柱４５は、対応する２つの挿通孔４７に挿通される。クランプバー４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄは、クランプバー４１Ａと同様の構成である。
【００２６】
移動ユニット４２Ａは、２本の支持柱４５を支持する支持板５０と、この支持板５０をＺ方向にスライド移動させるエアシリンダ５１とを有する。エアシリンダ５１のピストンロッド５２の先端は、支持板５０の下面に固定されている。エアシリンダ５１は、システム制御部５３（図５参照）によって駆動が制御されており、システム制御部５３からの駆動信号に基づいてピストンロッド５２を下降及び上昇させる。ピストンロッド５２の可動範囲は制限されており、下降したときも上昇したときも所定位置で停止する。
【００２７】
ピストンロッド５２が下降したときには、ピストンロッド５２と共にクランプバー４１Ａが下降し、クランプバー４１Ａがステージ１４に押し付けられる。ここで、ステージ１４に基板１３が載置されている場合には、基板１３がクランプバー４１Ａによってクランプされる。一方、ピストンロッド５２が上昇したときには、ピストンロッド５２と共にクランプバー４１Ａが上昇し、クランプバーがステージ１４からＺ方向に離れる。クランプバー４１Ａがステージ１４から離れる距離は基板１３の厚みよりも大きくなっている。クランプバー４１Ａがステージ１４に押し付けられるときのクランプバー４１Ａの状態を閉状態（閉位置）と称し、ステージ１４から離れるときのクランプバー４１Ａの状態を開状態（開位置）と称する。
【００２８】
移動ユニット４２Ａは、さらに、Ｘ方向に並べられた駆動プーリ５４及び従動プーリ５５と、これらのプーリ５４，５５に掛け渡されたタイミングベルト５６と、駆動プーリ５４を回転させるベルト駆動モータ５７とを有する。ベルト駆動モータ５７は正転及び逆転が可能であってシステム制御部５３によって駆動が制御される。タイミングベルト５６には取付部５８を介してエアシリンダ５１が取り付けられており、タイミングベルト５６が駆動すると、エアシリンダ５１及び支持板５０がＸ方向に移動し、これによりクランプバー４１ＡがＸ方向に移動する。クランプバー４１Ａは、支持柱４５を挿通孔４７に沿わせながらスライド移動し、支持柱４５が挿通孔４７の外側の端部に位置する退避位置と、支持柱４５が挿通孔４７の内側の端部に位置する中央位置との間で移動する。なお、クランプバー４１Ａが基板１３の周縁部をクランプするときのクランプバー４１Ａの位置（退避位置と中央位置との間のいずれかの位置）をクランプ位置と称する。
【００２９】
移動ユニット４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄは、移動ユニット４２Ａと同様の構成である。ただし、移動ユニット４２Ｂは、クランプバー４１ＢをＺ方向及びＸ方向で移動させ、移動ユニット４２Ｃは、クランプバー４１ＣをＺ方向及びＹ方向で移動させ、移動ユニットＤ４２は、クランプバー４１ＤをＺ方向及びＹ方向で移動させる。
【００３０】
図２及び図３において、移動ユニット４２Ａの支持板５０には、基板１３の有無を検出するための反射型のフォトセンサ（基板端縁センサ）５９が設けられている。フォトセンサ５９は、支持板５０に取り付けられており、挿通孔４７に対応する位置、すなわち、上から見てフォトセンサ５９が挿通孔４７から露呈する位置に設けられている。フォトセンサ５９は、上に向けて検査光を発する投光部と、基板１３の裏面に反射した検査光を受光する受光部とを有し、受光部が検査光を受光した場合には基板有り信号を出力し、受光部が検査光を受光しなかった場合には基板無し信号を出力する。
【００３１】
フォトセンサ５９の上方にはクランプバー４１Ａのクランプブレード４４が位置するが、フォトセンサ５９からの検査光がクランプブレード４４に反射してフォトセンサ５９に向かって戻ることを防ぐために、クランプブレード４４の挿通孔４７に対応する部位には傾斜面６０が形成されている。各移動ユニット４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄの支持板５０にも、移動ユニット４２Ａと同様のフォトセンサ５９が設けられている。
【００３２】
図４において、ステージ１４の裏面には、ステージ１４を補強するための金属製の補強部材６１が設けられている。補強部材６１は、ロ字形状の中央部６２と、この中央部６２の角部から放射状に延びる４本の腕部６３とからなる。中央部６２及び４本の腕部６３は、挿通孔４７を避けるようにして設けられており、ステージ１４下に設けられた移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄが干渉することはない。この補強部材６１によりステージ１４の平面性が高く保たれ、基板１３への露光処理を高精度に行うことができる。
【００３３】
露光システム１０の電気的構成を示す図５において、露光システム１０には、デジタル露光装置１１及び基板搬送装置１２の各部にそれぞれ電気的に接続されるシステム制御部５３が設けられており、このシステム制御部５３が各部を統括的に制御している。システム制御部５３は、ＡＣハンド１７を制御して基板１３のステージ１４への搬入動作及び排出動作を行わせる。また、システム制御部５３は、ステージ駆動部２１を制御してステージ１４の移動を行わせながら、ＣＣＤカメラ３０を駆動してアライメントマークの撮影を行うとともに、光源ユニット２５及び画像処理ユニット２７を制御して露光ヘッド２４に露光処理を行わせる。操作装置７０は、表示部と入力部とを有し、例えば、露光処理する基板１３の外形サイズを入力するときに操作される。
【００３４】
基板載置位置決定部７１は、ステージ移動時に基板１３のアライメントマークがＣＣＤカメラ３０の撮影領域の中央を通過するように、ステージ１４に対する基板１３の載置位置（この載置位置を適正載置位置と称する）を決定するものである。ステージ１４上での基板１３の適正載置位置を決定することは、言い換えると、ステージ１４上でのアライメントマークの適正位置を決定することである。なお、Ｙ方向においてはＣＣＤカメラ３０の撮像タイミングを調整することによりアライメントマークを撮影領域の中央に位置させることができるため、Ｙ方向における適正載置位置はステージ１４上のいずれの位置に設定してもよく、本実施形態ではＹ方向における適正載置位置は基板１３の中心とステージ１４の中心が一致する位置に設定している。
【００３５】
基板載置位置決定部７１では、基板１３への露光動作を行う前に行われる準備動作によって得た情報に基づいて、Ｘ方向における基板の適正載置位置（アライメントマークの適正位置）を算出している。この準備動作では、Ｘ方向において基板１３をステージ１４の適当な位置に載置（なお、Ｙ方向においては基板１３の中心とステージ１４の中心を一致させて載置）した上でＣＣＤカメラ３０によってアライメントマークを撮像して、Ｘ方向における撮影領域の中心位置とアライメントマークの位置とのずれ量を算出し、このずれ量に基づいてＸ方向における基板の適正載置位置を算出している。準備動作では、複数枚（例えば５枚）の基板に対してこの処理を行うことで、適正な載置位置をより正確に求めることができる。なお、この準備動作では、ＣＣＤカメラ３０の撮影タイミングも決定している。算出された基板の適正載置位置情報、及び撮影タイミング情報は、システム制御部５３に送られてシステム制御部５３に記憶される。
【００３６】
移動制御部（制御部）７２は、システム制御部５３の指示に基づいて、移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄの駆動をそれぞれ制御している。移動制御部７２は、移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄのフォトセンサ５９からの信号（基板有り信号または基板無し信号）を監視しており、この信号に基づいて移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄのエアシリンダ５１及びベルト駆動モータ５７の駆動を制御して、クランプバー４１Ａ〜４１Ｄにクランプ動作を行わせる。
【００３７】
移動制御部７２では、操作装置７０から入力された基板サイズ情報、及び準備動作によって算出された基板の適正載置位置情報に基づいて、ステージ１４上の領域のうち基板１３が載置されている領域を推測し、この推測した領域に基づいてクランプバー４１Ａの移動速度を高速／低速の間で切り替えている。具体的には、ステージ１４上において、基板１３の周縁から距離Ｌ１（例えば４０ｍｍ）離れた位置（図３参照）よりも外側では高速移動に設定し、その位置よりも内側では低速移動に設定している。これにより、低速移動時に基板１３の検出が行われるため、基板１３を確実に検出することができる。なお、基板１３の周縁から距離Ｌ１離れた位置を減速位置（切替点）と称する。クランプバー４１Ａは、基板１３を検出した位置から内側に所定距離（例えば５ｍｍ）入り込んだクランプ位置に停止し、このクランプ位置でクランプを行う。このクランプ位置は、クランプバー４１Ａの支持柱４５が基板１３の端縁に当接しない位置になっている。
【００３８】
移動制御部７２は、クランプバー４１Ａが高速移動しているときに基板１３が検出された場合には、入力された基板サイズよりも実際の基板サイズが大きいと判断して、クランプバー４１Ａの移動を即停止するとともにシステム制御部５３に異常信号を出力する。システム制御部５３は異常信号を受けて、操作装置７０の表示部に、基板サイズが大きい旨のエラーを表示する。なお、エラー表示の替わりに、警告音を発してもよい。
【００３９】
また、移動制御部７２は、クランプバー４１Ａが低速移動し、基板１３が検出されずに低速移動が所定時間継続された場合には、入力された基板サイズよりも実際の基板サイズが小さい、または、基板が載置されていないと判断して、クランプバー４１Ａの移動を即停止するとともにシステム制御部５３に異常信号を出力する。システム制御部５３は異常信号を受けて、操作装置７０の表示部に、基板サイズが小さい、または、基板が載置されていない旨のエラーを表示する。移動制御部７２は、移動ユニット４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄについても、移動ユニット４２Ａと同様の制御を行う。
【００４０】
以下、上記構成による作用について説明する。操作装置７０が操作されて基板サイズが入力されると、この基板サイズ情報がシステム制御部５３に記憶される。また、基板１３への露光動作を行う前に準備動作が行われて、ステージ１４に対する基板の適正載置位置が算出され、この基板の適正載置位置情報がシステム制御部５３に記憶される。
【００４１】
準備動作の終了後、ＡＣハンド１７が搬入部１５に位置決め載置された未露光の基板１３を吸着機構の吸着部７で保持し、この基板１３を適正載置位置情報に基づいてステージ１４上に位置決め載置してから、吸着部７による吸着を解除するとともに押付機構の押付部材８によって基板１３をステージ１４に押し付ける。基板１３がステージ１４に押し付けられた状態で載置されると、システム制御部５３からクランプ開始信号が発され、移動制御部７２が移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄの駆動を制御してクランプ動作が開始される。
【００４２】
以下、図６のフローチャートの流れに沿ってクランプ動作について説明する。移動制御部７２は、クランプ開始信号を受けて、移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄのエアシリンダ５１を駆動しクランプバー４１Ａ〜４１Ｄをそれぞれ開状態にする。また、移動制御部７２では、クランプ開始信号を受けて、基板サイズ情報と基板の適正載置位置情報に基づいて、ステージ１４上の高速移動領域と低速移動領域とを算出する。各移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄのフォトセンサ５９は全て基板無し信号を出力している。
【００４３】
移動制御部７２は、クランプ開始信号受信時にクランプバー４１Ａが高速移動領域内にある場合には、移動ユニット４２Ａのベルト駆動モータ５７を高速回転させて、クランプバー４１Ａを中央位置に向かって高速移動させる。クランプバー４１Ａが移動途中で減速位置に到達したときには、ベルト駆動モータ５７が低速回転に変更されクランプバー４１Ａが低速移動する。一方、クランプバー４１Ａが高速移動する途中で、フォトセンサ５９が基板有り信号を出力したときには、操作装置７０の表示部に基板サイズが大きい旨のエラー表示がなされる。
【００４４】
移動制御部７２は、クランプ開始信号受信時にクランプバー４１Ａが低速移動領域内にある場合には、ベルト駆動モータ５７を低速回転させて、クランプバー４１Ａを中央位置に向かって低速移動させる。
【００４５】
クランプバー４１Ａが低速移動する途中で、フォトセンサ５９が基板有り信号を出力したときには、その検出位置から所定距離入り込んだクランプ位置でクランプバー４１Ａを停止する。図７のグラフは、時間とクランプバー４１Ａの移動速度との関係を示している。一方、クランプバー４１Ａが低速移動し、フォトセンサ５９が所定時間継続して基板無し信号を出力し続けたときには、操作装置７０の表示部に、基板サイズが小さい旨、または、基板が載置されていない旨のエラー表示がなされる。クランプバー４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄは、クランプバー４１Ａと同時に同様の動作を行う。
【００４６】
クランプバー４１Ａ〜４１Ｄの全てがクランプ位置で停止すると、移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄのエアシリンダ５１が駆動し、クランプバー４１Ａ〜４１Ｄが同時に閉状態になる。Ｘ方向においては基板１３の中心とステージ１４の中心とが一致していないため、クランプバー４１Ａとクランプバー４１Ｂの移動量は互いに異なる。基板１３の四辺はクランプバー４１Ａ〜４１Ｄによってクランプされ、基板１３に反りや歪みがある場合であってもこれが矯正される。基板１３がクランプされると、ＡＣハンド１７の押付部材８による押付動作が解除されてＡＣハンド１７が基板１３から離れる。
【００４７】
基板クランプ機構４０によるクランプ動作と同時に、ステージ１４の表面に形成された孔からエアが吸引されて基板１３がステージ１４に吸着保持される。
【００４８】
この後、ステージ１４が後方（Ｙ方向）に移動し、このステージ１４に固定された基板１３のアライメントマークがＣＣＤカメラ３０によって撮像される。アライメントマークはＣＣＤカメラ３０の撮影領域の中央で確実に撮像される。ＣＣＤカメラ３０の撮影画像データは画像処理ユニット２７へと送られ、この撮影画像データからアライメントマークの実際位置が算出され、さらに、このアライメントマークの実際位置と基板の適正載置位置（すなわち、アライメントマークの適正位置）とが比較されてその位置ずれ量が算出され、この位置ずれ量情報が露光画像データの補正に用いられる。
【００４９】
ＣＣＤカメラ３０による撮像後、ステージ１４が前方（Ｙ方向）に移動し、このステージ１４の移動に合わせて、補正後の露光画像データに基づいて光源ユニット２５及び画像処理ユニット２７が制御されて基板１３に露光処理が行われる。
【００５０】
ステージ１４が最も前方に移動すると、移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄのエアシリンダ５１が駆動して、クランプバー４１Ａ〜４１Ｄがそれぞれ閉状態から開状態になり、さらに、ステージ１４の孔からのエア吸引が停止されて吸着保持が解除される。クランプバー４１Ａ〜４１Ｄは、クランプ位置から退避位置まで移動させてもよいし、クランプ位置から少しだけ離れた位置まで移動させてもよい。露光済みの基板１３はＡＣハンド１７によってステージ１４上から排出部１６へと搬送される。以降、上述した搬入動作、クランプ動作、露光動作、搬出動作が繰り返される。
【００５１】
本発明の基板クランプ機構４０によれば、基板１３の中心とステージ１４の中心とが一致しない場合であっても、基板１３の周縁部を確実にクランプして、基板１３の反り及び歪みを確実に矯正することができる。フォトセンサ（基板端縁センサ）５９はクランプバー４１Ａ〜４１Ｄと共に移動する構成であり、フォトセンサ５９のための移動機構が必要ないことから基板クランプ機構４０の製造コストを抑えることができる。
【００５２】
また、本発明のデジタル露光装置１１によれば、基板１３の中心とステージ１４の中心が一致しない場合であっても基板１３を確実にクランプすることができることから、従来では必要とされていた基板サイズを測定する測定機構を設けなくてもよくなり、製造コストを抑えることができる。また、アライメントマークがＣＣＤカメラ３０の撮影領域の中心を通過するようにして基板１３をステージ１４に固定することが可能になるため、アライメントマークを正確に読み取ることができる。
【００５３】
なお、上記実施形態では、クランプバー４１Ｃ，４１Ｄはそれぞれ独立して移動したが、Ｙ方向において基板１３の中心とステージ１４の中心とを一致させる場合には、対称的に移動させることができれば独立でなくてもよく、タイミングベルト５６及びベルト駆動モータ５７を共通化してもよい。タイミングベルト及びベルト駆動モータが一組不要になることから製造コストを削減することができる。
【００５４】
移動ユニットの構成は上記実施形態に限るものではなく、それぞれクランプバーをスライド移動させることができれば他の構成であってもよい。上記実施形態で説明したエアシリンダ機構やベルト機構以外にも、ボールネジ機構など他の機構を用いることもできる。
【００５５】
上記実施形態では、クランプバーを４本用いたが、３本以下であってもよい。上記実施形態では、クランプバーの形状はＩ字状であったが、例えばＬ字状やコ字状など他の形状にしてもよい。
【００５６】
上記実施形態で説明した基板クランプ機構は、露光システム以外のシステム、例えば基板の外観を光学的に検査する基板検査システムなどにも適用することができる。また、上記実施形態では、画像データに基づいて変調した光ビームを照射して基板に露光を施す露光システムで説明したが、画像データに基づいてドット状のインクを射出して基板に描画を行うインクジェット式描画システムにも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】露光システムの外観斜視図である。
【図２】ステージ及び基板クランプ機構の分解斜視図である。
【図３】ステージ及び補強部材を示す図である。
【図４】クランプバー付近の構成を示す断面図である。
【図５】露光システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図６】クランプ動作の流れを示すフローチャートである。
【図７】クランプバーの移動速度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 露光システム
１１ デジタル露光装置
１２ 基板搬送装置
１３ 基板
１４ ステージ
１７ ＡＣハンド
２１ ステージ駆動部
３０ ＣＣＤカメラ
４０ 基板クランプ機構
４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ クランプバー
４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ 移動ユニット
５９ フォトセンサ
５３ システム制御部
７１ 基板載置位置決定部
７２ 移動制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板をステージにクランプする基板クランプ機構、及びこのステージを移動させながら基板に描画を行う描画システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステージに基板（例えば、プリント配線基板用の材料基板）を固定し、このステージを移動させながら基板の露光面に光ビームを照射し、基板に配線パターンを形成する露光システム（描画システム）が知られている。ステージの移動経路上には、基板に形成されたアライメントマーク（基板位置検出用マーク）を撮影するためのＣＣＤカメラが設けられており、この撮影により得られた画像データに基づいて基板位置を算出して基板に露光が行われる。
【０００３】
このような露光システムでは、基板をステージに固定するときには、基板の中心とステージの中心とが一致するように基板を載置した上で、ステージ表面に形成された微小な孔からエアを吸引して基板を吸着保持するとともに、基板に反りや歪みが生じている場合に対処するために基板の各辺を基板クランプ機構のクランプバーによってクランプしている。露光システムには、予め基板サイズが入力され、この入力された基板サイズに基づいてクランプバーが水平及び鉛直方向に移動して基板を上から押さえるように構成されている。しかし、入力された基板サイズと実際の基板サイズとには誤差があり、この誤差が大きい場合には基板の適切な位置でクランプを行うことができなかった。
【０００４】
特許文献１記載の露光システムでは、基板をステージに載置する前に基板サイズを測定し、入力基板サイズと測定基板サイズとの誤差を算出し、この誤差に基づいてステージに対する基板の載置位置を調整することにより、基板の適切な位置でクランプを行うことを試みている。
【特許文献１】特願２００６−２６４３７１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の露光システムでは、基板サイズを測定する複雑な測定機構が必要であり、露光システムの製造コストが上昇するという問題がある。
【０００６】
また、特許文献１記載の露光システムでは、基板の中心とステージの中心とが一致するように基板をステージに載置しているが、アライメントマークは基板の中心に対して位置が決まっているわけではないことから、アライメントマークがＣＣＤカメラの撮影領域の中央から外れてしまうことがあり、この場合にはアライメントマークの読取りを正確に行うことができないという問題があった。これに対処するためには、アライメントマークの位置を考慮して基板をステージに載置する（すなわち、基板の中心とステージの中心とは必ずしも一致しない）必要があるが、上記の基板クランプ機構はステージ上の決められた位置でクランプを行うだけであり、これに対応することができなかった。
【０００７】
本発明は、基板の中心とステージの中心が一致しない場合であっても基板を確実にクランプすることができる基板クランプ機構、及びこの基板クランプ機構を備えた描画システム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】
【０００８】
本発明は、ステージ上に載置された矩形の基板を前記ステージに保持固定する基板クランプ機構に関し、前記基板の各辺に略平行になるように前記ステージに配置され、前記基板の各辺を前記ステージに押えて前記ステージとの間で前記基板を挟持するクランプ部材と、前記クランプ部材を前記ステージに押し付けて前記基板を挟持する閉位置、及び前記クランプ部材を前記ステージから離間させて前記基板の挟持を解除する開位置の間で移動させるクランプ部材開閉部と、前記基板が載置されるエリアから前記クランプ部材を退避させた退避位置、及び前記クランプ部材を用いて前記基板をクランプするクランプ位置の間で、前記開位置とされた前記クランプ部材を移動させるクランプ部材移動部と、前記クランプ部材と共に移動し、前記基板の端縁を検出する基板端縁センサと、前記基板端縁センサの基板端縁検出信号に基づき前記クランプ部材移動部を制御し、前記クランプ部材を前記クランプ位置に位置決めする制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
前記制御部は、前記クランプ部材移動部により前記クランプ部材を前記退避位置から前記クランプ位置に向かって移動させ、この移動途中で前記基板端縁センサから基板端縁検出信号に基づき前記クランプ部材を停止させ、この後に前記クランプ部材開閉部により前記クランプ部材を閉位置にすることが好ましい。
【００１０】
前記制御部は、前記クランプ部材移動部による前記退避位置から前記クランプ位置への移動速度を、初期の高速移動とこれに続く低速移動との二段階に切り替え、前記高速移動から前記低速移動への切替点を、予め取得される基板サイズ情報及び前記ステージ上の基板載置位置情報に基づいて設定することが好ましい。これにより、クランプ動作に要する時間を短縮することができ、また、低速移動時に基板端縁を検出することから基板端縁を確実に検出することができる。
【００１１】
前記切替点以前に前記基板端縁センサから基板端縁検出信号が発せられたときに、前記ステージに載置された基板が大きいと判定してエラー処理を行うことが好ましい。前記切替点から一定時間を経過しても前記基板端縁センサから基板端縁検出信号が発せられないときに、前記ステージに載置された基板が小さいと判定してエラー処理を行うことが好ましい。
【００１２】
本発明の描画システムは、上記の基板クランプ機構によって前記基板を前記ステージに保持固定して前記ステージを所定経路で移動させるステージ移動部と、前記所定経路上に設けられ、移動する前記基板に対して、画像データに基づき順次に描画を行う描画部と、前記基板の被描画面の少なくとも周縁部を吸着する吸着手段、及び前記基板を前記ステージに押し付ける押付手段を有し、前記基板を前記ステージ上に搬送する基板搬送部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記の描画システムは、前記所定経路上に設けられ、前記基板に形成されたアライメントマークを読み取る撮像部と、前記撮像部の撮影領域の中央部を前記アライメントマークが通過するように、前記基板の前記ステージに対する載置位置を決定する載置位置決定部とを備え、前記基板搬送部は決定された載置位置に前記基板を搬送することが好ましい。この決定された載置位置においては、基板の中心とステージの中心とが一致するとは限らない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の基板クランプ機構によれば、ステージに載置された基板の中心とステージの中心が一致しない場合であっても、基板の端部を確実にクランプし、基板の反り及び歪みを確実に矯正することができる。基板検出センサはクランプ部材と共に移動する構成であることから、基板検出センサ用の移動機構は必要なく製造コストが抑えられる。
【００１５】
本発明の描画システムによれば、基板の中心とステージの中心が一致しない場合であっても基板を確実にクランプすることが可能であり、基板サイズを測定する測定機構が必要ないことから、製造コストを抑えることができる。また、基板の中心とステージの中心が一致しなくてもよい構成であるため、アライメントマークが撮像部の撮影領域の中心を通過するようにして基板をステージに固定することが可能になり、アライメントマークを良好に読み取ることができ、露光処理を高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１において、露光システム（描画システム）１０は、デジタル露光装置１１と、基板搬送装置１２とから構成される。デジタル露光装置１１は、基板１３をステージ１４に固定し、このステージ１４を移動させながら基板１３に光ビームを照射して基板１３に配線パターンを形成するものである。基板搬送装置１２は、図示しない前処理工程から搬入された基板１３をステージ１４に搬入し、また、ステージ１４から基板１３を搬出するものである。以下では、ステージ１４が移動する方向をＹ方向と定め、このＹ方向に対して水平面で直交する方向をＸ方向と定め、Ｙ方向に鉛直面で直交する方向をＺ方向と定め、さらにＺ軸を中心とする回転方向をθ方向と定める。
【００１７】
基板搬送装置１２は、搬入部１５と、排出部１６と、オートキャリアハンド（以下、ＡＣハンド）１７とを有する。ＡＣハンド１７が基板搬送部を構成している。搬入部１５には、前処理工程から搬入された基板１３が位置決めして載置される。ＡＣハンド１７の下面には、エアを吸引することにより基板１３を吸着保持する吸着部７を有する吸着機構（吸着手段）と、基板１３を下方に向けて押し付ける上下移動自在な押付部材８を有する押付機構とが設けられており、ＡＣハンド１７はＸ方向及びＺ方向に移動する。ＡＣハンド１７は、搬入部１５に載置された未露光の基板１３を吸着機構により吸着保持し、この吸着保持した基板１３をステージ１４に位置決め載置する。また、ＡＣハンド１７は、ステージ１４上の露光済みの基板１３を吸着機構により吸着保持し、この吸着保持した基板１３を排出部１６に位置決めして載置する。搬入部１５及び排出部１６には例えばコンベア機構を用いる。
【００１８】
デジタル露光装置１１は、基板１３が固定される平板状のステージ１４を備えている。基板１３は、プリント基板やフラットパネルディスプレイ用ガラス基板であり、表面に感光材料が塗布または貼着されている。４本の脚部１８に支持された平板状の基体１９の上面には、その長手方向（Ｙ方向）に沿って２本のガイドレール２０が互いに平行となるように延設されている。
【００１９】
基台９は、ガイドレール２０によってＹ方向に往復移動自在に支持されており、モータ等により構成されたステージ駆動部（ステージ移動部）２１（図５参照）によって駆動される。ステージ１４は、この基台９に支持されている。
【００２０】
基体１９上のＹ方向に関する中央部には、ガイドレール２０を跨ぐように門型のゲート２２が立設されており、このゲート２２には、露光部（描画部）２３が取り付けられている。露光部２３は、計１６個の露光ヘッド２４からなり、ステージ１４の移動経路上に固定配置されている。
【００２１】
露光部２３には、光源ユニット２５から引き出された光ファイバ２６と、画像処理ユニット２７から引き出された信号ケーブル２８とがそれぞれ接続されている。各露光ヘッド２４は、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を有し、画像処理ユニット２７から入力される画像データに基づいてＤＭＤを制御して光源ユニット２５からの光ビームを変調し、この光ビームを基板１３に照射して露光を行う。
【００２２】
基体１９上にはさらに、ゲート２２に対してＹ方向の奥側に、ガイドレール２０を跨ぐようにしてゲート２９が設けられている。ゲート２９には４個のＣＣＤカメラ（撮像部）３０が取り付けられている。これらのＣＣＤカメラ３０は、ステージ１４の移動経路上に固定配置されており、１回の発光時間が極めて短いストロボを内蔵している。これらのＣＣＤカメラ３０は基板１３上に設けられた図示しないアライメントマーク（基板位置検出用マーク）を読み取るものであり、読み取ったアライメントマークの実際位置と、予め設定されているアライメントマークの適正位置とを比較してそのずれ量（Ｘ，Ｙ，θ方向のずれ量）を検出するためのものである。アライメントマークの位置ずれ量を検出することはアライメントマーク計測と称されている。アライメントマークの位置ずれ量の情報は、露光画像データの補正に用いられる。なお、ＣＣＤカメラ３０は、アライメントマークに応じた数を設けることが一般的である。
【００２３】
図２において、ステージ１４には、基板１３をクランプするための基板クランプ機構４０が設けられている。基板クランプ機構４０は、基板１３のＸ方向における両端部を上方からクランプする一対のクランプバー４１Ａ，４１Ｂと、基板１３のＹ方向における両端部を上方からクランプする一対のクランプバー４１Ｃ，４１Ｄと、これらのクランプバー４１Ａ〜４１Ｄをそれぞれスライド移動させる移動ユニット（クランプ部材開閉部及びクランプ部材移動部）４２Ａ〜４２Ｄとを有している。クランプバー４１Ａ〜４１Ｄはそれぞれステージ１４の上方に配置されており、移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄはステージ１４の下方に配置されている。
【００２４】
クランプバー４１Ａ，４１Ｂは、Ｙ方向に長尺であってＸ方向で対向しており、クランプバー４１Ｃ，４１Ｄは、Ｘ方向に長尺であってＹ方向で対向している。クランプバー４１Ａ，４１Ｂは、クランプバー４１Ｃ，４１Ｄよりも長さが短くなっており、サイズの小さい基板をクランプするときであっても、互いに干渉しないよう構成されている。
【００２５】
クランプバー４１Ａは、金属製（例えばアルミニウム）のクランプホルダ４３と、クランプホルダ４３の下面の内側領域（ステージ１４の中心側領域）に固定され、基板１３の表面に接触する樹脂製のクランプブレード４４と、クランプホルダ４３の下面の外側領域（ステージ１４の外側領域）に設けられた２本の支持柱４５とからなる。ステージ１４には、上下に貫通し、端部から中央に向かうようにしてＹ方向またはＸ方向に延ばされた挿通孔４７が各辺に所定間隔で２つずつ（計８つ）形成されており、クランプバー４１Ａの２本の支持柱４５は、対応する２つの挿通孔４７に挿通される。クランプバー４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄは、クランプバー４１Ａと同様の構成である。
【００２６】
移動ユニット４２Ａは、２本の支持柱４５を支持する支持板５０と、この支持板５０をＺ方向にスライド移動させるエアシリンダ５１とを有する。エアシリンダ５１のピストンロッド５２の先端は、支持板５０の下面に固定されている。エアシリンダ５１は、システム制御部５３（図５参照）によって駆動が制御されており、システム制御部５３からの駆動信号に基づいてピストンロッド５２を下降及び上昇させる。ピストンロッド５２の可動範囲は制限されており、下降したときも上昇したときも所定位置で停止する。
【００２７】
ピストンロッド５２が下降したときには、ピストンロッド５２と共にクランプバー４１Ａが下降し、クランプバー４１Ａがステージ１４に押し付けられる。ここで、ステージ１４に基板１３が載置されている場合には、基板１３がクランプバー４１Ａによってクランプされる。一方、ピストンロッド５２が上昇したときには、ピストンロッド５２と共にクランプバー４１Ａが上昇し、クランプバーがステージ１４からＺ方向に離れる。クランプバー４１Ａがステージ１４から離れる距離は基板１３の厚みよりも大きくなっている。クランプバー４１Ａがステージ１４に押し付けられるときのクランプバー４１Ａの状態を閉状態（閉位置）と称し、ステージ１４から離れるときのクランプバー４１Ａの状態を開状態（開位置）と称する。
【００２８】
移動ユニット４２Ａは、さらに、Ｘ方向に並べられた駆動プーリ５４及び従動プーリ５５と、これらのプーリ５４，５５に掛け渡されたタイミングベルト５６と、駆動プーリ５４を回転させるベルト駆動モータ５７とを有する。ベルト駆動モータ５７は正転及び逆転が可能であってシステム制御部５３によって駆動が制御される。タイミングベルト５６には取付部５８を介してエアシリンダ５１が取り付けられており、タイミングベルト５６が駆動すると、エアシリンダ５１及び支持板５０がＸ方向に移動し、これによりクランプバー４１ＡがＸ方向に移動する。クランプバー４１Ａは、支持柱４５を挿通孔４７に沿わせながらスライド移動し、支持柱４５が挿通孔４７の外側の端部に位置する退避位置と、支持柱４５が挿通孔４７の内側の端部に位置する中央位置との間で移動する。なお、クランプバー４１Ａが基板１３の周縁部をクランプするときのクランプバー４１Ａの位置（退避位置と中央位置との間のいずれかの位置）をクランプ位置と称する。
【００２９】
移動ユニット４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄは、移動ユニット４２Ａと同様の構成である。ただし、移動ユニット４２Ｂは、クランプバー４１ＢをＺ方向及びＸ方向で移動させ、移動ユニット４２Ｃは、クランプバー４１ＣをＺ方向及びＹ方向で移動させ、移動ユニットＤ４２は、クランプバー４１ＤをＺ方向及びＹ方向で移動させる。
【００３０】
図２及び図３において、移動ユニット４２Ａの支持板５０には、基板１３の有無を検出するための反射型のフォトセンサ（基板端縁センサ）５９が設けられている。フォトセンサ５９は、支持板５０に取り付けられており、挿通孔４７に対応する位置、すなわち、上から見てフォトセンサ５９が挿通孔４７から露呈する位置に設けられている。フォトセンサ５９は、上に向けて検査光を発する投光部と、基板１３の裏面に反射した検査光を受光する受光部とを有し、受光部が検査光を受光した場合には基板有り信号を出力し、受光部が検査光を受光しなかった場合には基板無し信号を出力する。
【００３１】
フォトセンサ５９の上方にはクランプバー４１Ａのクランプブレード４４が位置するが、フォトセンサ５９からの検査光がクランプブレード４４に反射してフォトセンサ５９に向かって戻ることを防ぐために、クランプブレード４４の挿通孔４７に対応する部位には傾斜面６０が形成されている。各移動ユニット４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄの支持板５０にも、移動ユニット４２Ａと同様のフォトセンサ５９が設けられている。
【００３２】
図４において、ステージ１４の裏面には、ステージ１４を補強するための金属製の補強部材６１が設けられている。補強部材６１は、ロ字形状の中央部６２と、この中央部６２の角部から放射状に延びる４本の腕部６３とからなる。中央部６２及び４本の腕部６３は、挿通孔４７を避けるようにして設けられており、ステージ１４下に設けられた移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄが干渉することはない。この補強部材６１によりステージ１４の平面性が高く保たれ、基板１３への露光処理を高精度に行うことができる。
【００３３】
露光システム１０の電気的構成を示す図５において、露光システム１０には、デジタル露光装置１１及び基板搬送装置１２の各部にそれぞれ電気的に接続されるシステム制御部５３が設けられており、このシステム制御部５３が各部を統括的に制御している。システム制御部５３は、ＡＣハンド１７を制御して基板１３のステージ１４への搬入動作及び排出動作を行わせる。また、システム制御部５３は、ステージ駆動部２１を制御してステージ１４の移動を行わせながら、ＣＣＤカメラ３０を駆動してアライメントマークの撮影を行うとともに、光源ユニット２５及び画像処理ユニット２７を制御して露光ヘッド２４に露光処理を行わせる。操作装置７０は、表示部と入力部とを有し、例えば、露光処理する基板１３の外形サイズを入力するときに操作される。
【００３４】
基板載置位置決定部７１は、ステージ移動時に基板１３のアライメントマークがＣＣＤカメラ３０の撮影領域の中央を通過するように、ステージ１４に対する基板１３の載置位置（この載置位置を適正載置位置と称する）を決定するものである。ステージ１４上での基板１３の適正載置位置を決定することは、言い換えると、ステージ１４上でのアライメントマークの適正位置を決定することである。なお、Ｙ方向においてはＣＣＤカメラ３０の撮像タイミングを調整することによりアライメントマークを撮影領域の中央に位置させることができるため、Ｙ方向における適正載置位置はステージ１４上のいずれの位置に設定してもよく、本実施形態ではＹ方向における適正載置位置は基板１３の中心とステージ１４の中心が一致する位置に設定している。
【００３５】
基板載置位置決定部７１では、基板１３への露光動作を行う前に行われる準備動作によって得た情報に基づいて、Ｘ方向における基板の適正載置位置（アライメントマークの適正位置）を算出している。この準備動作では、Ｘ方向において基板１３をステージ１４の適当な位置に載置（なお、Ｙ方向においては基板１３の中心とステージ１４の中心を一致させて載置）した上でＣＣＤカメラ３０によってアライメントマークを撮像して、Ｘ方向における撮影領域の中心位置とアライメントマークの位置とのずれ量を算出し、このずれ量に基づいてＸ方向における基板の適正載置位置を算出している。準備動作では、複数枚（例えば５枚）の基板に対してこの処理を行うことで、適正な載置位置をより正確に求めることができる。なお、この準備動作では、ＣＣＤカメラ３０の撮影タイミングも決定している。算出された基板の適正載置位置情報、及び撮影タイミング情報は、システム制御部５３に送られてシステム制御部５３に記憶される。
【００３６】
移動制御部（制御部）７２は、システム制御部５３の指示に基づいて、移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄの駆動をそれぞれ制御している。移動制御部７２は、移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄのフォトセンサ５９からの信号（基板有り信号または基板無し信号）を監視しており、この信号に基づいて移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄのエアシリンダ５１及びベルト駆動モータ５７の駆動を制御して、クランプバー４１Ａ〜４１Ｄにクランプ動作を行わせる。
【００３７】
移動制御部７２では、操作装置７０から入力された基板サイズ情報、及び準備動作によって算出された基板の適正載置位置情報に基づいて、ステージ１４上の領域のうち基板１３が載置されている領域を推測し、この推測した領域に基づいてクランプバー４１Ａの移動速度を高速／低速の間で切り替えている。具体的には、ステージ１４上において、基板１３の周縁から距離Ｌ１（例えば４０ｍｍ）離れた位置（図３参照）よりも外側では高速移動に設定し、その位置よりも内側では低速移動に設定している。これにより、低速移動時に基板１３の検出が行われるため、基板１３を確実に検出することができる。なお、基板１３の周縁から距離Ｌ１離れた位置を減速位置（切替点）と称する。クランプバー４１Ａは、基板１３を検出した位置から内側に所定距離（例えば５ｍｍ）入り込んだクランプ位置に停止し、このクランプ位置でクランプを行う。このクランプ位置は、クランプバー４１Ａの支持柱４５が基板１３の端縁に当接しない位置になっている。
【００３８】
移動制御部７２は、クランプバー４１Ａが高速移動しているときに基板１３が検出された場合には、入力された基板サイズよりも実際の基板サイズが大きいと判断して、クランプバー４１Ａの移動を即停止するとともにシステム制御部５３に異常信号を出力する。システム制御部５３は異常信号を受けて、操作装置７０の表示部に、基板サイズが大きい旨のエラーを表示する。なお、エラー表示の替わりに、警告音を発してもよい。
【００３９】
また、移動制御部７２は、クランプバー４１Ａが低速移動し、基板１３が検出されずに低速移動が所定時間継続された場合には、入力された基板サイズよりも実際の基板サイズが小さい、または、基板が載置されていないと判断して、クランプバー４１Ａの移動を即停止するとともにシステム制御部５３に異常信号を出力する。システム制御部５３は異常信号を受けて、操作装置７０の表示部に、基板サイズが小さい、または、基板が載置されていない旨のエラーを表示する。移動制御部７２は、移動ユニット４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄについても、移動ユニット４２Ａと同様の制御を行う。
【００４０】
以下、上記構成による作用について説明する。操作装置７０が操作されて基板サイズが入力されると、この基板サイズ情報がシステム制御部５３に記憶される。また、基板１３への露光動作を行う前に準備動作が行われて、ステージ１４に対する基板の適正載置位置が算出され、この基板の適正載置位置情報がシステム制御部５３に記憶される。
【００４１】
準備動作の終了後、ＡＣハンド１７が搬入部１５に位置決め載置された未露光の基板１３を吸着機構の吸着部７で保持し、この基板１３を適正載置位置情報に基づいてステージ１４上に位置決め載置してから、吸着部７による吸着を解除するとともに押付機構の押付部材８によって基板１３をステージ１４に押し付ける。基板１３がステージ１４に押し付けられた状態で載置されると、システム制御部５３からクランプ開始信号が発され、移動制御部７２が移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄの駆動を制御してクランプ動作が開始される。
【００４２】
以下、図６のフローチャートの流れに沿ってクランプ動作について説明する。移動制御部７２は、クランプ開始信号を受けて、移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄのエアシリンダ５１を駆動しクランプバー４１Ａ〜４１Ｄをそれぞれ開状態にする。また、移動制御部７２では、クランプ開始信号を受けて、基板サイズ情報と基板の適正載置位置情報に基づいて、ステージ１４上の高速移動領域と低速移動領域とを算出する。各移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄのフォトセンサ５９は全て基板無し信号を出力している。
【００４３】
移動制御部７２は、クランプ開始信号受信時にクランプバー４１Ａが高速移動領域内にある場合には、移動ユニット４２Ａのベルト駆動モータ５７を高速回転させて、クランプバー４１Ａを中央位置に向かって高速移動させる。クランプバー４１Ａが移動途中で減速位置に到達したときには、ベルト駆動モータ５７が低速回転に変更されクランプバー４１Ａが低速移動する。一方、クランプバー４１Ａが高速移動する途中で、フォトセンサ５９が基板有り信号を出力したときには、操作装置７０の表示部に基板サイズが大きい旨のエラー表示がなされる。
【００４４】
移動制御部７２は、クランプ開始信号受信時にクランプバー４１Ａが低速移動領域内にある場合には、ベルト駆動モータ５７を低速回転させて、クランプバー４１Ａを中央位置に向かって低速移動させる。
【００４５】
クランプバー４１Ａが低速移動する途中で、フォトセンサ５９が基板有り信号を出力したときには、その検出位置から所定距離入り込んだクランプ位置でクランプバー４１Ａを停止する。図７のグラフは、時間とクランプバー４１Ａの移動速度との関係を示している。一方、クランプバー４１Ａが低速移動し、フォトセンサ５９が所定時間継続して基板無し信号を出力し続けたときには、操作装置７０の表示部に、基板サイズが小さい旨、または、基板が載置されていない旨のエラー表示がなされる。クランプバー４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄは、クランプバー４１Ａと同時に同様の動作を行う。
【００４６】
クランプバー４１Ａ〜４１Ｄの全てがクランプ位置で停止すると、移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄのエアシリンダ５１が駆動し、クランプバー４１Ａ〜４１Ｄが同時に閉状態になる。Ｘ方向においては基板１３の中心とステージ１４の中心とが一致していないため、クランプバー４１Ａとクランプバー４１Ｂの移動量は互いに異なる。基板１３の四辺はクランプバー４１Ａ〜４１Ｄによってクランプされ、基板１３に反りや歪みがある場合であってもこれが矯正される。基板１３がクランプされると、ＡＣハンド１７の押付部材８による押付動作が解除されてＡＣハンド１７が基板１３から離れる。
【００４７】
基板クランプ機構４０によるクランプ動作と同時に、ステージ１４の表面に形成された孔からエアが吸引されて基板１３がステージ１４に吸着保持される。
【００４８】
この後、ステージ１４が後方（Ｙ方向）に移動し、このステージ１４に固定された基板１３のアライメントマークがＣＣＤカメラ３０によって撮像される。アライメントマークはＣＣＤカメラ３０の撮影領域の中央で確実に撮像される。ＣＣＤカメラ３０の撮影画像データは画像処理ユニット２７へと送られ、この撮影画像データからアライメントマークの実際位置が算出され、さらに、このアライメントマークの実際位置と基板の適正載置位置（すなわち、アライメントマークの適正位置）とが比較されてその位置ずれ量が算出され、この位置ずれ量情報が露光画像データの補正に用いられる。
【００４９】
ＣＣＤカメラ３０による撮像後、ステージ１４が前方（Ｙ方向）に移動し、このステージ１４の移動に合わせて、補正後の露光画像データに基づいて光源ユニット２５及び画像処理ユニット２７が制御されて基板１３に露光処理が行われる。
【００５０】
ステージ１４が最も前方に移動すると、移動ユニット４２Ａ〜４２Ｄのエアシリンダ５１が駆動して、クランプバー４１Ａ〜４１Ｄがそれぞれ閉状態から開状態になり、さらに、ステージ１４の孔からのエア吸引が停止されて吸着保持が解除される。クランプバー４１Ａ〜４１Ｄは、クランプ位置から退避位置まで移動させてもよいし、クランプ位置から少しだけ離れた位置まで移動させてもよい。露光済みの基板１３はＡＣハンド１７によってステージ１４上から排出部１６へと搬送される。以降、上述した搬入動作、クランプ動作、露光動作、搬出動作が繰り返される。
【００５１】
本発明の基板クランプ機構４０によれば、基板１３の中心とステージ１４の中心とが一致しない場合であっても、基板１３の周縁部を確実にクランプして、基板１３の反り及び歪みを確実に矯正することができる。フォトセンサ（基板端縁センサ）５９はクランプバー４１Ａ〜４１Ｄと共に移動する構成であり、フォトセンサ５９のための移動機構が必要ないことから基板クランプ機構４０の製造コストを抑えることができる。
【００５２】
また、本発明のデジタル露光装置１１によれば、基板１３の中心とステージ１４の中心が一致しない場合であっても基板１３を確実にクランプすることができることから、従来では必要とされていた基板サイズを測定する測定機構を設けなくてもよくなり、製造コストを抑えることができる。また、アライメントマークがＣＣＤカメラ３０の撮影領域の中心を通過するようにして基板１３をステージ１４に固定することが可能になるため、アライメントマークを正確に読み取ることができる。
【００５３】
なお、上記実施形態では、クランプバー４１Ｃ，４１Ｄはそれぞれ独立して移動したが、Ｙ方向において基板１３の中心とステージ１４の中心とを一致させる場合には、対称的に移動させることができれば独立でなくてもよく、タイミングベルト５６及びベルト駆動モータ５７を共通化してもよい。タイミングベルト及びベルト駆動モータが一組不要になることから製造コストを削減することができる。
【００５４】
移動ユニットの構成は上記実施形態に限るものではなく、それぞれクランプバーをスライド移動させることができれば他の構成であってもよい。上記実施形態で説明したエアシリンダ機構やベルト機構以外にも、ボールネジ機構など他の機構を用いることもできる。
【００５５】
上記実施形態では、クランプバーを４本用いたが、３本以下であってもよい。上記実施形態では、クランプバーの形状はＩ字状であったが、例えばＬ字状やコ字状など他の形状にしてもよい。
【００５６】
上記実施形態で説明した基板クランプ機構は、露光システム以外のシステム、例えば基板の外観を光学的に検査する基板検査システムなどにも適用することができる。また、上記実施形態では、画像データに基づいて変調した光ビームを照射して基板に露光を施す露光システムで説明したが、画像データに基づいてドット状のインクを射出して基板に描画を行うインクジェット式描画システムにも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】露光システムの外観斜視図である。
【図２】ステージ及び基板クランプ機構の分解斜視図である。
【図３】ステージ及び補強部材を示す図である。
【図４】クランプバー付近の構成を示す断面図である。
【図５】露光システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図６】クランプ動作の流れを示すフローチャートである。
【図７】クランプバーの移動速度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 露光システム
１１ デジタル露光装置
１２ 基板搬送装置
１３ 基板
１４ ステージ
１７ ＡＣハンド
２１ ステージ駆動部
３０ ＣＣＤカメラ
４０ 基板クランプ機構
４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ クランプバー
４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ 移動ユニット
５９ フォトセンサ
５３ システム制御部
７１ 基板載置位置決定部
７２ 移動制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ上に載置された矩形の基板を前記ステージに保持固定する基板クランプ機構において、
前記基板の各辺に略平行になるように前記ステージに配置され、前記基板の各辺を前記ステージに押えて前記ステージとの間で前記基板を挟持するクランプ部材と、
前記クランプ部材を前記ステージに押し付けて前記基板を挟持する閉位置、及び前記クランプ部材を前記ステージから離間させて前記基板の挟持を解除する開位置の間で移動させるクランプ部材開閉部と、
前記基板が載置されるエリアから前記クランプ部材を退避させた退避位置、及び前記クランプ部材を用いて前記基板をクランプするクランプ位置の間で、前記開位置とされた前記クランプ部材を移動させるクランプ部材移動部と、
前記クランプ部材と共に移動し、前記基板の端縁を検出する基板端縁センサと、
前記基板端縁センサの基板端縁検出信号に基づき前記クランプ部材移動部を制御し、前記クランプ部材を前記クランプ位置に位置決めする制御部と、
を備えることを特徴とする基板クランプ機構。
【請求項２】
前記制御部は、前記クランプ部材移動部により前記クランプ部材を前記退避位置から前記クランプ位置に向かって移動させ、この移動途中で前記基板端縁センサから基板端縁検出信号に基づき前記クランプ部材を停止させ、この後に前記クランプ部材開閉部により前記クランプ部材を閉位置にすることを特徴とする請求項１記載の基板クランプ機構。
【請求項３】
前記制御部は、前記クランプ部材移動部による前記退避位置から前記クランプ位置への移動速度を、初期の高速移動とこれに続く低速移動との二段階に切り替え、前記高速移動から前記低速移動への切替点を、予め取得される基板サイズ情報及び前記ステージ上の基板載置位置情報に基づいて設定することを特徴とする請求項２記載の基板クランプ機構。
【請求項４】
前記切替点以前に前記基板端縁センサから基板端縁検出信号が発せられたときに、前記ステージに載置された基板が大きいと判定してエラー処理を行うことを特徴とする請求項３記載の基板クランプ機構。
【請求項５】
前記切替点から一定時間を経過しても前記基板端縁センサから基板端縁検出信号が発せられないときに、前記ステージに載置された基板が小さい、または基板が載置されていないと判定してエラー処理を行うことを特徴とする請求項３または４記載の基板クランプ機構。
【請求項６】
請求項１から５いずれか一項記載の基板クランプ機構によって前記基板を前記ステージに保持固定して前記ステージを所定経路で移動させるステージ移動部と、
前記所定経路上に設けられ、移動する前記基板に対して、画像データに基づき順次に描画を行う描画部と、
前記基板の被描画面の少なくとも周縁部を吸着する吸着手段、及び前記基板を前記ステージに押し付ける押付手段を有し、前記基板を前記ステージ上に搬送する基板搬送部と、
を備えることを特徴とする描画システム。
【請求項７】
前記所定経路上に設けられ、前記基板に形成されたアライメントマークを読み取る撮像部と、
前記撮像部の撮影領域の中央部を前記アライメントマークが通過するように、前記基板の前記ステージに対する載置位置を決定する載置位置決定部とを備え、
前記基板搬送部は決定された載置位置に前記基板を搬送することを特徴とする描画システム。
【請求項１】
ステージ上に載置された矩形の基板を前記ステージに保持固定する基板クランプ機構において、
前記基板の各辺に略平行になるように前記ステージに配置され、前記基板の各辺を前記ステージに押えて前記ステージとの間で前記基板を挟持するクランプ部材と、
前記クランプ部材を前記ステージに押し付けて前記基板を挟持する閉位置、及び前記クランプ部材を前記ステージから離間させて前記基板の挟持を解除する開位置の間で移動させるクランプ部材開閉部と、
前記基板が載置されるエリアから前記クランプ部材を退避させた退避位置、及び前記クランプ部材を用いて前記基板をクランプするクランプ位置の間で、前記開位置とされた前記クランプ部材を移動させるクランプ部材移動部と、
前記クランプ部材と共に移動し、前記基板の端縁を検出する基板端縁センサと、
前記基板端縁センサの基板端縁検出信号に基づき前記クランプ部材移動部を制御し、前記クランプ部材を前記クランプ位置に位置決めする制御部と、
を備えることを特徴とする基板クランプ機構。
【請求項２】
前記制御部は、前記クランプ部材移動部により前記クランプ部材を前記退避位置から前記クランプ位置に向かって移動させ、この移動途中で前記基板端縁センサから基板端縁検出信号に基づき前記クランプ部材を停止させ、この後に前記クランプ部材開閉部により前記クランプ部材を閉位置にすることを特徴とする請求項１記載の基板クランプ機構。
【請求項３】
前記制御部は、前記クランプ部材移動部による前記退避位置から前記クランプ位置への移動速度を、初期の高速移動とこれに続く低速移動との二段階に切り替え、前記高速移動から前記低速移動への切替点を、予め取得される基板サイズ情報及び前記ステージ上の基板載置位置情報に基づいて設定することを特徴とする請求項２記載の基板クランプ機構。
【請求項４】
前記切替点以前に前記基板端縁センサから基板端縁検出信号が発せられたときに、前記ステージに載置された基板が大きいと判定してエラー処理を行うことを特徴とする請求項３記載の基板クランプ機構。
【請求項５】
前記切替点から一定時間を経過しても前記基板端縁センサから基板端縁検出信号が発せられないときに、前記ステージに載置された基板が小さい、または基板が載置されていないと判定してエラー処理を行うことを特徴とする請求項３または４記載の基板クランプ機構。
【請求項６】
請求項１から５いずれか一項記載の基板クランプ機構によって前記基板を前記ステージに保持固定して前記ステージを所定経路で移動させるステージ移動部と、
前記所定経路上に設けられ、移動する前記基板に対して、画像データに基づき順次に描画を行う描画部と、
前記基板の被描画面の少なくとも周縁部を吸着する吸着手段、及び前記基板を前記ステージに押し付ける押付手段を有し、前記基板を前記ステージ上に搬送する基板搬送部と、
を備えることを特徴とする描画システム。
【請求項７】
前記所定経路上に設けられ、前記基板に形成されたアライメントマークを読み取る撮像部と、
前記撮像部の撮影領域の中央部を前記アライメントマークが通過するように、前記基板の前記ステージに対する載置位置を決定する載置位置決定部とを備え、
前記基板搬送部は決定された載置位置に前記基板を搬送することを特徴とする描画システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２７７４７８（Ｐ２００８−２７７４７８Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１８１２６（Ｐ２００７−１１８１２６）
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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