JP2008124050A - 吸着ステージおよび基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト増や塗布不良を抑制しつつ、基板裏面における大気の循環を改善する。
【解決手段】基板処理装置の吸着ステージ３の上面３０に格子状の開放溝３４を形成する。開放溝３４は、吸着ステージ３が基板９０を保持した状態においても大気開放される。開放溝３４で区切られた保持部３５の保持面３６に吸着孔３７と吸着溝３８を設け、吸着孔３７と吸着溝３８とを連通させる。吸着溝３８は、吸着ステージ３が基板９０を保持した状態において大気開放されない。さらに、吸着孔３７と排気機構とを連通させる。吸着ステージ３が基板９０を保持する際には、排気機構から空気を吸引し、吸着孔３７と吸着溝３８とによって基板９０の裏面を吸着する。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板処理装置において基板を保持する技術に関する。

従来より、ステージに設けた吸着孔によって基板の裏面を吸着保持し、保持した基板の表面に向けてスリットノズルからレジスト液を吐出して基板の表面にレジストを塗布する基板処理装置（スリットコータ）が知られている。

しかし、昨今の基板の大型化に伴って、基板裏面とステージ表面との間の大気（空気）の抜けが悪くなり、ステージに基板を載置する際に位置がずれるという問題が生じてきた。また、基板裏面とステージ表面との間への大気の流入が悪くなり、基板がステージに張り付くという問題も生じてきた。

一方、ステージの表面に大気開放された溝（凹部空間）を設ける構造が特許文献１に記載されている。このような構造を上記基板処理装置に採用すれば、当該溝を通して、基板裏面とステージ表面との間における大気の循環を改善することができる。

特開２０００−０１２６６３号公報

ところが、特許文献１に記載されている技術では、大気開放された溝が基板の裏面に張り巡らされた構造となるために、ステージ全体としての吸着力が低下するという問題があった。

なお、レジスト液を塗布する基板処理装置では、基板裏面がステージに接している部分と、基板裏面側に空間が生じている部分とにおいて、処理に差が生じ、塗布不良の原因となるという特有の問題がある。したがって、特許文献１に記載されているように、大型の吸着孔を設けるには限界があり、吸着孔を小型化するとさらに吸着力が低下する。また、単純に吸着孔の数を増やすことも考えられるが、この場合は加工費用が増大するという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、コスト増や塗布不良を抑制しつつ、基板裏面における大気の循環を改善することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、基板を保持する吸着ステージであって、開放溝によって個々に区切られ、基板の裏面に当接する複数の保持部と、前記複数の保持部に形成された吸着孔から排気を行う排気手段とを備え、前記保持部には、前記吸着孔と連通する吸着溝が形成されていることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る吸着ステージであって、前記開放溝が格子状に設けられており、前記保持部が、外周形状が矩形の保持面を有することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明に係る吸着ステージであって、前記複数の保持部のうち基板の端部に当接する保持部に設けられる吸着溝は、前記基板の端部に沿う方向に延びるように形成されることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、基板を保持する吸着ステージと、前記吸着ステージに基板が保持される保持位置と前記吸着ステージから基板が離間した離間位置との間で基板を進退させる基板移動手段と、前記吸着ステージに保持された基板を処理する処理機構とを備え、前記吸着ステージが、開放溝によって個々に区切られ、基板の裏面に当接する複数の保持部と、前記複数の保持部に形成された吸着孔から排気を行う排気手段とを備え、前記保持部には、前記吸着孔と連通する吸着溝が形成されていることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、前記処理機構が、第１の方向に延びるスリット状の吐出口から処理液を吐出するスリットノズルと、前記第１の方向と直交する第２の方向に、前記吸着ステージと前記スリットノズルとを相対移動させる移動手段とを備えることを特徴とする。

請求項１ないし５に記載の発明では、開放溝によって個々に区切られ、基板の裏面に当接する複数の保持部と、複数の保持部に形成された吸着孔から排気を行う排気手段とを備え、保持部には、吸着孔と連通する吸着溝が形成されていることにより、コスト増や塗布不良を抑制しつつ、基板裏面における大気の循環を改善できる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。

＜１． 実施の形態＞
図１は、本発明に係る基板処理装置１の全体斜視図である。なお、図１において、図示および説明の都合上、Ｚ軸方向が鉛直方向を表し、ＸＹ平面が水平面を表すものとして定義するが、それらは位置関係を把握するために便宜上定義するものであって、以下に説明する各方向を限定するものではない。以下の図についても同様である。

基板処理装置１は、本体２と制御部８とに大別され、液晶表示装置の画面パネルを製造するための角形ガラス基板を被処理基板（以下、単に「基板」と称する）９０としており、基板９０の表面に形成された電極層などを選択的にエッチングするプロセスにおいて、基板９０の表面に処理液としてのレジスト液を塗布する塗布処理装置として構成されている。したがって、この実施の形態では、スリットノズル４１はレジスト液を吐出するようになっている。なお、基板処理装置１は、液晶表示装置用のガラス基板だけでなく、一般に、フラットパネルディスプレイ用の種々の基板に処理液を塗布する装置として変形利用することもできる。

本体２は、基板９０を載置して保持するとともに、付属する各機構の基台としても機能する吸着ステージ３を備える。吸着ステージ３は直方体形状を有する例えば一体の石製であり、その上面３０および側面は平坦面に加工されている。吸着ステージ３の構造については、後に詳述する。

上面３０のうち基板９０の保持エリア（基板９０が保持される領域）を挟んだ両端部には、略水平方向に平行に伸びる一対の走行レール３１が固設される。走行レール３１は、架橋構造４の両端部の最下方に固設される図示しない支持ブロックとともに、架橋構造４の移動を案内（移動方向を所定の方向に規定）し、架橋構造４を上面３０の上方に支持するリニアガイドを構成する。

本体２の上面３０において、保持エリアの（−Ｘ）方向側には、開口３２が設けられている。開口３２はスリットノズル４１と同じくＹ軸方向に長手方向を有し、かつ該長手方向長さはスリットノズル４１の長手方向長さとほぼ同じである。

図１においては図示を省略しているが、開口３２の下方の本体２の内部には、スリットノズル４１の状態を正常化するための予備塗布機構や、待機中のスリットノズル４１の乾燥を抑制するための待機ポッドなどが設けられている。待機ポットは、レジスト用ポンプ（図示せず）からレジスト液が排出される際にも使用される。

吸着ステージ３の上方には、この吸着ステージ３の両側部分から略水平に掛け渡された架橋構造４が設けられている。架橋構造４は、例えばカーボンファイバ補強樹脂を骨材とするノズル支持部４０と、その両端を支持する昇降機構４３，４４とから主に構成される。

ノズル支持部４０には、スリットノズル４１が取り付けられている。図１においてＹ軸方向（第１の方向）に長手方向を有するスリットノズル４１には、スリットノズル４１へレジスト液を供給するレジスト供給機構（図示せず）が接続されている。

スリットノズル４１は、基板９０の表面を走査しつつ、供給されたレジスト液を基板９０の表面の所定の領域（以下、「レジスト塗布領域」と称する。）に吐出することにより、基板９０にレジスト液を塗布する。なお、レジスト塗布領域とは、基板９０の表面のうちでレジスト液を塗布しようとする領域であって、通常、基板９０の全面積から、端縁に沿った所定幅の領域を除いた領域である。

昇降機構４３，４４は、スリットノズル４１の両側に分かれて、ノズル支持部４０によりスリットノズル４１と連結されている。昇降機構４３，４４は主にＡＣサーボモータ４３ａ，４４ａおよび図示しないボールネジからなり、制御部８からの制御信号に基づいて、架橋構造４の昇降駆動力（Ｚ軸方向の駆動力）を生成する。

これにより、昇降機構４３，４４は、スリットノズル４１を並進的に昇降させる。また、昇降機構４３，４４は、スリットノズル４１のＹＺ平面内での姿勢を調整するためにも用いられる。

架橋構造４の両端部には、吸着ステージ３の両側の縁側に沿って、それぞれ固定子（ステータ）５０ａと移動子５０ｂおよび固定子５１ａと移動子５１ｂを備える一対のＡＣコアレスリニアモータ（以下、単に、「リニアモータ」と略する。）５０，５１が、それぞれ固設される。

また、架橋構造４の両端部には、それぞれスケール部と検出子とを備えたリニアエンコーダ５２，５３が、それぞれ固設される。リニアエンコーダ５２，５３は、リニアモータ５０，５１の位置を検出して制御部８に伝達する。

これらリニアモータ５０，５１とリニアエンコーダ５２，５３とが主として、架橋構造４が走行レール３１に案内されつつ吸着ステージ３上をＸ軸方向（第２の方向）に移動するための移動機構を構成する。

制御部８は、プログラムに従って各種データを処理する演算部８０と、プログラムや各種データを保存する記憶部８１とを内部に備える。また、前面には、オペレータが基板処理装置１に対して必要な指示を入力するための操作部８２と、各種データを表示する表示部８３とを備える。

制御部８は、図１においては図示しないケーブルにより本体２に付属する各機構と電気的に接続されている。制御部８の演算部８０は、操作部８２からの入力信号や、図示しない各種センサなどからの信号に基づいて、スリットノズル４１へのレジスト液の供給動作や、昇降機構４３，４４による昇降動作、リニアモータ５０，５１によるスリットノズル４１の走査動作等を制御する。

なお、制御部８の構成のうち、記憶部８１の具体的例としては、データを一時的に記憶するＲＡＭ、読み取り専用のＲＯＭ、および磁気ディスク装置などが該当する。ただし、記憶部８１は、可搬性の光磁気ディスクやメモリーカードなどの記憶媒体、およびそれらの読み取り装置により代用されてもよい。また、操作部８２には、ボタンおよびスイッチ類（キーボードやマウスなどを含む。）などが該当するが、タッチパネルディスプレイのように表示部８３の機能を兼ね備えたものであってもよい。表示部８３には、液晶ディスプレイや各種ランプなどが該当する。

図２は、吸着ステージ３の概略図斜視図である。また、図３は、吸着ステージ３のＸＺ平面における部分断面図である。

吸着ステージ３には、複数のリフトピン３３が分散するように配置されている。各リフトピン３３は、図示しない駆動機構に連結されており、駆動機構によってＺ軸方向に進退する。リフトピン３３は、最も（−Ｚ）方向に移動した位置において吸着ステージ３内に埋没可能であるとともに、最も（＋Ｚ）方向に移動した位置において吸着ステージ３の上面３０から突出することも可能である。

各リフトピン３３の先端部は、リフトピン３３が上面３０から突出した状態で基板９０の裏面に当接する。このように、複数のリフトピン３３が基板９０の裏面に当接すると、基板９０はリフトピン３３によって保持された状態となる。このとき、基板９０は吸着ステージ３の上面３０から離間している（離間位置にある）。また、基板９０を保持したリフトピン３３が、吸着ステージ３に埋没するまで下降すると（保持位置にある）、基板９０は吸着ステージ３に受け渡され保持される。すなわち、これらリフトピン３３と駆動機構とが、本発明における基板移動手段に相当する。

図２に示すように、吸着ステージ３の上面３０は、格子状に開放溝３４が形成されている。

ここで開放溝３４とは、吸着ステージ３の上面３０に形成された凹部であって、基板９０が吸着ステージ３に載置されたときに、大気開放されている空間を言う。図２において、開放溝３４は、吸着ステージ３の側面まで達しているが、実際には上面３０のうちの保持エリアよりもわずかに広い領域に形成される。

本実施の形態における基板処理装置１では、開放溝３４の断面形状は正方形で、幅３ｍｍ×深さ３ｍｍのサイズである。開放溝３４の形状およびサイズは、ここに示す例に限定されるわけではないが、塗布ムラを抑制するためには、あまり大きいサイズでない方が好ましい。例えば、幅は５ｍｍ以下であることが好ましい。また、図２に示す開放溝３４は、すべてが互いに連通接続されているが、基板９０が載置された状態において大気開放される状態であれば、互いに連通していなくてもよい。

このように、吸着ステージ３の上面３０に開放溝３４が形成されることにより、基板９０の裏面と吸着ステージ３の上面３０との間の空間における大気の循環がよくなり、空気溜まりや、吸着ステージ３への張り付き等を抑制できる。

図２に示すように、開放溝３４が形成されることにより、吸着ステージ３には、複数の矩形の凸部（保持部３５）が形成される。各保持部３５は、開放溝３４によって他の保持部３５と区切られている。言い換えれば、吸着ステージ３の上面３０の保持エリアは開放溝３４によって複数の保持面３６に分割されている。

保持部３５の保持面３６は、基板９０の裏面に当接することにより、基板９０を保持する。なお、本実施の形態における保持面３６は、平面形状が２００ｍｍ×２００ｍｍの矩形であるが、もちろんこれに限定されるものではない。

図３に示すように、各保持部３５には、（＋Ｚ）方向に向けて開口する吸着孔３７が設けられている。吸着孔３７は、それぞれが排気機構３９と連通接続されている。本実施の形態では、吸着孔３７の直径のサイズは１．５ｍｍであるが、このサイズに限定されるものではない。ただし、塗布不良の発生を抑制するためには、３ｍｍ以下であることが好ましい。

排気機構３９は、制御部８からの制御信号に応じて駆動され、各吸着孔３７から排気（吸引）を行う。排気機構３９が吸引を行うことによって、各吸着孔３７が基板９０の吸着を行う。

また、排気機構３９は吸引のみならず、基板９０に向けて空気を供給することも可能である。すなわち、各吸着孔３７から基板９０に向けて空気を供給することにより、排気機構３９は、塗布処理が終了した基板９０を吸着ステージ３から剥離させる機能も有している。なお、排気機構３９が供給する気体は空気に限定されるものではなく、例えば、窒素であってもよい。ただし、塗布処理に悪影響を与えることのないように、不活性ガスであることが好ましい。

本実施の形態では、図３に示すように、各吸着孔３７に対して、それぞれ独立の吸引経路が設けられており、制御部８からの制御信号に応じて任意の吸着孔３７からぞれぞれ独立に吸引・供給を行うことが可能である。これにより、例えば、基板９０の中央部（一般に空気溜まりが発生しやすい）から先に吸着を行う等の制御が可能となる。ただし、各吸着孔３７の吸引経路は、独立していなくてもよいし、例えばいくつかのグループに分けられていてもよい。

図４は、吸着ステージ３の部分平面図である。なお、図４では、リフトピン３３の図示を省略している。

複数の保持部３５のうち、基板９０の端部に当接する保持部３５（保持面３６）には、吸着溝３８が形成されている。吸着溝３８は、基板９０の端部に沿う方向に形成されるとともに、吸着孔３７に連通している。

ここで、吸着溝３８とは、保持面３６に形成された凹部であって、基板９０が吸着ステージ３に載置されたときに、大気開放されない空間を言う。すなわち、吸着溝３８は、保持エリア外はもちろん、開放溝３４とも連通することはない。

このような構造により、吸着溝３８が形成されている保持部３５においては、吸着孔３７から吸引が行われると、吸着溝３８内も負圧となり、基板９０を吸着する。

保持面３６の面積が広くなると、吸着孔３７のみでは、吸着孔３７から離れた部分の基板９０を密着させるのに時間がかかる。しかし、このような吸着溝３８を設けることにより、保持面３６を広くした場合（開放溝３４および吸着孔３７の数を減らす効果がある）であっても、高速に基板９０の吸着を行うことができる。特に、吸着孔３７の数を減らすことによるコスト抑制効果は大きい。

また、基板９０の端部に当接する保持部３５では、基板９０と保持面３６との隙間から空気が進入する可能性が高く、このような構造を設けることによって、基板９０の端部近傍をより確実に吸着（保持）できる。

さらに、このように、開放溝３４と分離された吸着溝３８を別途設けることによって、基板９０を剥離（パージ）させるときにおいて、排気機構３９から供給された空気の抜けが抑制される。したがって、供給された空気が効率よく基板９０を離間させる（押し上げる）ので、空気の供給量を減らすことができる。

また、張り巡らされた吸着溝３８は、いわば「面」で基板９０を押し上げることができる。したがって、吸着孔３７のみで（いわば「点」として）押し上げる場合に比べて、基板９０を均一に押し上げることができる。

なお、裏面がステージに当接する部分と、裏面側に空間が形成される部分とにおいて、基板に対する塗布処理が不均一となるのは、それらの部分における温度差による影響が大きいと考えられる。本実施の形態では、吸着溝３８を張り巡らせることによって、結果として裏面側に形成される空間の面積が増大する。しかし、従来技術のように大型の吸着孔を設けることに比べれば、吸着孔３７の開口面積を小さくした上で、細い吸着溝３８を張り巡らせた方が温度の不均一性は抑制される。したがって、基板処理装置１では、塗布処理における特有の問題である塗布不良は抑制される。

以上のように、基板処理装置１は、開放溝３４によって個々に区切られ、基板９０の裏面に当接する複数の保持部３５を備えた吸着ステージ３を備えており、保持部３５には、吸着孔３７と連通する吸着溝３８が形成されていることにより、コスト増や塗布不良を抑制しつつ、基板９０の裏面における大気の循環を改善できる。

＜２． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

例えば、上記実施の形態における基板処理装置１には、基板９０の端部に当接する保持部３５にのみ吸着溝３８が形成されていた。しかし、基板９０の中央部に当接する保持部３５に吸着溝３８を設けてもよい。図５および図６は、基板９０の中央部に当接する保持部３５の変形例を示す図である。

基板９０の中央部に当接する保持部３５ａ，３５ｂにおいても、保持面３６の面積が広くなると、吸着孔３７のみでは、吸着孔３７から離れた部分の基板９０を密着させるのに時間がかかるという問題が生じる。しかし、図５および図６に示す吸着溝３８を設けることにより、保持面３６を広くした場合であっても、高速に基板９０の吸着を行うことができる。

また、保持部３５には、必ずしも吸着孔３７が設けられなくてもよい。すなわち、保持部３５の中には、単に基板９０が載置されるだけのものが含まれていてもよい。

本発明に係る基板処理装置の全体斜視図である。 吸着ステージの概略図斜視図である。 吸着ステージのＸＺ平面における部分断面図である。 吸着ステージの部分平面図である。 基板の中央部に当接する保持部の変形例を示す図である。 基板の中央部に当接する保持部の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
３ 吸着ステージ
３０ 上面
３１ 走行レール
３３ リフトピン
３４ 開放溝
３５，３５ａ，３５ｂ 保持部
３６ 保持面
３７ 吸着孔
３８ 吸着溝
３９ 排気機構
４１ スリットノズル
４３，４４ 昇降機構
５０，５１ リニアモータ
５２，５３ リニアエンコーダ
８ 制御部
９０ 基板

Claims (5)

1. 基板を保持する吸着ステージであって、
   開放溝によって個々に区切られ、基板の裏面に当接する複数の保持部と、
   前記複数の保持部に形成された吸着孔から排気を行う排気手段と、
   を備え、
   前記保持部には、前記吸着孔と連通する吸着溝が形成されていることを特徴とする吸着ステージ。
2. 請求項１に記載の吸着ステージであって、
   前記開放溝が格子状に設けられており、
   前記保持部が、外周形状が矩形の保持面を有することを特徴とする吸着ステージ。
3. 請求項１または２に記載の吸着ステージであって、
   前記複数の保持部のうち基板の端部に当接する保持部に設けられる吸着溝は、前記基板の端部に沿う方向に延びるように形成されることを特徴とする吸着ステージ。
4. 基板を保持する吸着ステージと、
   前記吸着ステージに基板が保持される保持位置と前記吸着ステージから基板が離間した離間位置との間で基板を進退させる基板移動手段と、
   前記吸着ステージに保持された基板を処理する処理機構と、
   を備え、
   前記吸着ステージが、
   開放溝によって個々に区切られ、基板の裏面に当接する複数の保持部と、
   前記複数の保持部に形成された吸着孔から排気を行う排気手段と、
   を備え、
   前記保持部には、前記吸着孔と連通する吸着溝が形成されていることを特徴とする基板処理装置。
5. 前記処理機構が、
   第１の方向に延びるスリット状の吐出口から処理液を吐出するスリットノズルと、
   前記第１の方向と直交する第２の方向に、前記吸着ステージと前記スリットノズルとを相対移動させる移動手段と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。

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