JP2005218948A - 処理装置および処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダイヘッド等の荷重による走行用レールの撓みを考慮したステージを設け、基板とのギャップを均一に保ち、安定した処理が可能な処理装置と処理方法を提供する。
【解決手段】 基板を載置するステージを、高さを調整できる３本の足を持つ複数の分割ステージで構成し、基板への処理を行う処理部は、ステージの両側にあるレールに沿って移動させる。このような処理装置において、処理部による基板への処理に先立ち、基板と処理部のギャップを、各分割ステージの各足の位置で測定し、その測定値を元に、ギャップが一定になるように、各足の高さを調整する。３本の足の高さを調整することにより、各分割ステージの高さと角度が調整され、基板と処理部のギャップが一定になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、枚葉状の基板に対して塗布処理等の処理を施す処理装置に関するものである。

液晶表示装置等のカラーフィルタの製造工程において、矩形のガラス基板の表面にブラックマトリクスやＲ、Ｇ、Ｂ（Red、Green、Blue）の着色パターンなどを形成する際に、基板上に所定の塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布処理が行われる。

上述の塗布処理は、通常、基板を載置するステージと、塗布液を吐出するダイヘッドとを有する塗布装置を用いて行われる。ダイヘッドは、ガラス基板の一辺程度の長さの略直方体形状で、下面にスリット状の吐出口を備えている。このダイヘッドを、所定の塗布液を吐出口から吐出させながら、ガラス基板の一端部から他端部までステージに沿って移動させることによって塗布処理が行なわれる。

このような塗布装置において、ダイヘッドを移動させる機構として、ステージの下方に、ステージを挟むように2本の走行用レールを敷設し、ダイヘッドをそれら2本の走行用レール上を移動する移動部材に固定し、基板上を移動させることにより塗布する塗布装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１−３１０１５２号公報

しかしながら、基板の大型化に伴い、ダイヘッドおよびそれを支持する移動部材の大きさ、重量が増すとともに、走行用レールの長さも長くなるため、ダイヘッド等の荷重によるダイヘッド走行時の走行用レールの変形が大きくなり、無視できないという問題がある。すなわち、走行用レールの一端から他端までダイヘッドが移動する際に、ダイヘッド等の荷重による走行用レールの撓みが走行用レールの中央部ほど大きくなるため、ダイヘッドとステージ上の基板との距離が、走行用レールの両端では長く、中央部では短くなる。これにより、塗布ギャップが均一に保てず、基板上に均一に塗布膜を形成できないという問題が生じるのである。

本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、その目的は、ダイヘッド等の荷重による走行用レールの撓みやステージの平面度を考慮したステージを設け、基板とのギャップを均一に保ち、安定した処理が可能な処理装置と処理方法を提供することである。

前述する課題を解決するための第一の発明は、基板を載置するステージと、基板に処理を施す処理部と、処理部が基板上を移動するためのレールとを有し、ステージは、高さおよび角度が調整可能な複数の分割ステージから成ることを特徴とする処理装置である。

分割ステージは、高さを調整可能な複数の支持部を持ち、各支持部の高さを変えることにより、分割ステージの高さおよび角度を調整する。各分割ステージは3本の支持部を有し、各支持部が差動ネジ等のネジで構成され、高さを調整できることが好ましい。

上記発明によれば、各分割ステージの高さと角度を調整することにより、レールの撓み等による基板−処理部間の距離変化を吸収し、基板に対して安定した処理が可能になる。

第２の発明は、第１の発明による処理装置を用いた基板の処理方法であって、実際の処理に先立ち、複数の分割ステージから成るステージを仮設置し、前記レールに沿って処理部を移動させることにより、ステージ上に載置した基板と処理部との距離を測定する距離測定工程と、距離測定工程による測定結果を元に、複数の分割ステージの高さおよび角度を、基板と処理部間の距離が一定になるように調整する調整工程と、調整工程により調整を施した複数の分割ステージから成るステージ上に載置した基板に、処理部が処理を施す処理工程とを具備することを特徴とする処理方法である。

処理部によって枚状基板を実際に処理する前の段階で、距離測定工程と調整工程により、各分割ステージの高さと角度を調整し、ステージ上に載置した基板と処理部との距離が一定になるステージを構築し、このステージを使用して、処理部が基板を処理することにより、基板に対して安定した処理が可能である。

本発明の処理装置および処理方法は、レールの撓みに合わせて分割ステージの高さおよび角度を前もって調整することにより、基板と処理部の距離を一定に保つことが可能なステージを構築でき、基板に対して安定した処理が可能である。

以下、図面に基づいて本発明の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる塗布装置１の構成を示す斜視図、図２は、塗布装置１の構成を示す側面図、図３は、分割ステージ１９を斜め下方から見た斜視図、図４は、分割ステージ１９を斜め上方から見た斜視図、図５は、分割ステージ１９の調整の流れを示すフローチャート、図６は、塗布装置１の調整方法を示す図である。

図１、図２に示すように、塗布装置１は、基台３、ステージ・ベース５、分割ステージ１９a、１９ｂ、…、ダイヘッド７、スライドレール９ａおよび９ｂ等から成る。分割ステージ１９a、１９ｂ、…上に載置された基板２１に、ダイヘッド７から塗布液を吐出することにより、塗布処理が行われる。

ステージ・ベース５は、基台３の上に据え付けてあり、鉄、石、あるいはセラミック製の構造体である。基台３のＸ方向の両側には、スライドレール９aおよび９ｂが、それぞれ、スライドレール支持台１１aおよび１１ｃ、１１ｂおよび１１ｄに支持されて備えられており、ダイヘッド７の移動に用いられる。

ダイヘッド７は、Ｘ方向を長手方向とする略直方体形状を成し、ダイヘッド支持部１５に取り付けられ、ダイヘッド支持部１５の長手方向の両端は、支持部１６aおよび１６ｂにより支持されている。支持部１６ａおよび１６ｂの下部には、スライド部１３aおよび１３ｂがそれぞれ取り付けられており、スライドレール９aおよび９ｂ上をスライドする。ダイヘッド７、支持部１６a、１６ｂ、および、スライド部１３a、１３ｂが、分割ステージ１９a、１９ｂ、…上に載置された基板２１に塗布処理を施す処理部である。スライドレール９aおよび９bはエアスライダー機構を備え、スライド部１３aおよび１３bは、図示していない例えばリニアモータ等の駆動部により駆動されて、スライドレール９aおよび９b上をスライドする。

略直方体形状のダイヘッド７は、分割ステージ１９a、１９b、…の表面に対向する下面に塗布液を吐出するためのスリットが設けられている。ダイヘッド７をスライドレール９aおよび９bに沿ってＹ方向に移動させることにより、分割ステージ１９a、１９b、…上に載置したガラス基板上に塗布液を吐出し、塗布処理を行う。

分割ステージ１９a、１９b、…は、Ｘ方向を長手方向とする直方体形状で、グラナイトあるいはセラミック等を素材とする。ステージ・ベース５上に、例えば６〜７個の分割ステージ１９a、１９b、…を並べて配置する。分割ステージ１９a、１９b、…の数は、ステージ・ベース５、あるいは、載置する基板の大きさに応じて決定される。必要な精度で加工できる大きさを上限とし、必要なギャップ精度が得られるように分割数を決定する。

それぞれの分割ステージ１９a、１９b、…は、図３に示すように、３本の高さ調整ねじ２３を足として備え、分割ステージ１９a、１９b、…をステージ・ベース５上に支持する。図３は、分割ステージ１９を斜め下方から見た斜視図である。３本の高さ調整ねじ２３は、それぞれ高さ調整が可能で、これにより、分割ステージ１９a、１９b、…の高さと、ステージ・ベース５面と分割ステージ１９a、１９b、…の成す角度が調整できる。高さ調整ねじ２３は、例えば、差動ねじ等で構成される。分割ステージ１９は、３本の高さ調整ねじ２３による３点支持で安定して支持される。

さらに、ダイヘッド７には、例えばレーザー・センサ等により構成されるギャップ・センサ１７が取り付けてあり、分割ステージ１９a、１９b、…上に載置した基板２１とダイヘッド７の先端との距離を測定する。ギャップ・センサ１７は、分割ステージ１９の3本の足２３のＸ方向の位置に合わせて３個取り付けてあり、ギャップ・センサ１７が各足２３の真上に来たときに距離を測定する。

次に、各分割ステージ１９の構造をさらに詳しく説明する。図４は、図３に図示した分割ステージ１９を斜め上方から見た斜視図である。
図４に示すように、分割ステージ１９には、その表面に複数の基板支持ピン２５が設置されている。各基板支持ピン２５は、例えば円錐状で、その先端には半径1ｍｍ以下の金属球がかしめてある。基板２１は、複数の基板支持ピン２５の先端との複数の点接触により支持される。

また、各分割ステージ１９には基板吸引穴２７が設けられ、各基板吸引穴２７は分割ステージ１９内部にある基板吸引管２８とつながっており、基板吸引管２８は、さらにポンプ２９と接続されている。基板２１を分割ステージ１９上に載置した後、塗布処理時に、ポンプ２９で基板２１を吸引することにより、基板支持ピン２５上に固定する。このポンプ２９は、例えばブロア等で構成され、例えば数１０mmAqで吸引する。尚、図１、図２、図３においては、基板支持ピン２５、基板吸引穴２７、基板吸引管２８の図示を省略している。

本実施形態の塗布装置１で基板２１の塗布処理を行う場合には、塗布処理を開始する前に、まず、塗布装置１の設営を行う。すなわち、分割ステージ１９a、１９b、…の高さ・角度を調整する作業を行う。次に、分割ステージ１９の調整方法について説明する。

図５、図６(a)に示すように、まず、ステージ・ベース５上に分割ステージ１９a、１９b、…を仮設置する（ステップ４０１）。図６では、例として、７つの分割ステージ１９a、１９b、・・・、１９ｇを設置する場合について図示してある。分割ステージ１９a、１９b、・・・、１９ｇは、図３に示したように、それぞれ３本の高さ調整ねじ２３を持つが、図６では、そのうちの２本の高さ調整ねじ２３を図示している。例えば、分割ステージ１９aの３本の高さ調整ねじ２３a1、２３a2、２３a3のうちの２本の高さ調整ねじ２３a1、２３a2のみが図示されている。

次に、分割ステージ１９a、１９b、・・・、１９ｇ上に、塗布処理を施す基板２１を載置する（ステップ４０２）。そして、ダイヘッド７を基板２１の一端から他端まで、塗布処理を行わずにＹ方向に走査する（ステップ４０３）。このとき、各分割ステージ１９a、１９b、・・・、１９ｇの各高さ調整ねじ２３上にギャップ・センサ１７が到達するごとに、ダイヘッド７の先端と基板２１間のギャップＧを測定する。例えば、分割ステージ１９aでは、３つの高さ調整ねじ２３a1、２３a2、２３a3の位置でギャップを測定する。この測定を分割ステージ１９b、１９ｃ、・・・、１９ｇについても繰り返し行う。

分割ステージ１９a、１９b、・・・、１９ｇのすべての高さ調整ねじ２３の位置におけるギャップＧ(２３a1)、Ｇ(２３a2)、Ｇ(２３a3)、Ｇ(２３b1)、Ｇ(２３b2)、Ｇ(２３b3)、・・・、Ｇ(２３g2)、Ｇ(２３g3)の測定が完了したら、次に、ギャップの測定値Ｇが一定であるか否かを判定する（ステップ４０４）。通常、分割ステージ１９a、１９b、・・・、１９ｇの調整前には、図６(a)に示すように、スライドレール９aがダイヘッド７等の荷重により撓むので、ギャップの測定値Ｇは、図６(b)に示すように、スライドレール９aの両端では大きく、中央部では小さくなる。

ギャップの測定値Ｇが各高さ調整ねじ２３の位置で一定でない場合には（ステップ４０４のｎｏ）、ギャップの測定値Ｇを元に、各高さ調整ねじ２３の高さを調整する（ステップ４０５）。例えば、ギャップの測定値Ｇの最小値をＧminとすると、各調整ねじ２３の高さを、その調整ねじ位置のギャップＧと最小値Ｇminの差分だけ高くする。これにより、ダイヘッド７の先端と基板２１間のギャップはＧminで一定になる。

調整ねじ２３の高さの調整方法は、上記のように最小ギャップＧminを元にした調整に限らない。塗布処理時に最適なギャップが得られるように、各調整ねじ２３の高さを調整すればよい。各調整ねじ２３は、差動ねじを使用することにより数μmの精度で調整できる。

各分割ステージ１９a、１９b、・・・、１９ｇについて３本の高さ調整ねじ２３を調整することにより、各分割ステージ１９a、１９b、・・・、１９ｇの高さと、ステージ・ベース５と成す角度が決まり、ステージ・ベース５上に安定して載置できる。

すべての高さ調整ねじ２３a1、２３a2、２３a3、・・・、２３g1、２３g2、２３g3の調整が完了したら、再度、分割ステージ１９a、１９b、・・・、１９ｇ上に基板２１を載置し（ステップ４０２）、ダイヘッド７の先端と基板２１間のギャップＧを測定し（ステップ４０３）、ギャップ測定値Ｇが一定か否か判定する（ステップ４０４）。ギャップ測定値Ｇが一定でない場合（ステップ４０４のｎｏ）には、高さ調整ねじ２３の調整（ステップ４０５）、基板２１の載置（ステップ４０２）、ギャップＧの測定（ステップ４０３）を、ギャップＧが一定と判定されるまで繰り返す。ギャップＧが一定ならば（ステップ４０４のｙｅｓ）、分割ステージの調整作業を終了する。

以上の流れにより分割ステージ１９の設営作業が完了し、塗布処理が可能になる。通常、塗布処理時にもギャップ・センサ１７によるギャップＧの測定が行われるので、塗布処理時にもギャップＧが一定であるか否かを判定し、一定でない場合には警告信号を出し、塗布処理を中断し、分割ステージ１９の高さ調整ねじ２３の再調整を行うことが可能である。

以上のように、ステージを複数の分割ステージで構成し、各分割ステージの高さと角度を前もって調整することにより、ダイヘッド等の荷重によるスライドレールの撓み等、再現性のあるギャップ誤差を補正し、ダイヘッドと基板間の距離を一定に保つことが可能である。

次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図７は、第2の実施の形態にかかる塗布装置１の構成を示す斜視図である。図７に示すように、本実施の形態の塗布装置１は、ダイヘッド３７を移動させるスライドレール３９aおよび３９bがステージ・ベース３５よりも高い位置にある点が第1の実施の形態とは異なる。

すなわち、図７に示すように、塗布装置１は、基台３３、ステージ・ベース３５、分割ステージ３９、３９ｂ、…、ダイヘッド３７、スライドレール３９aおよび３９b等からなり、スライドレール３９aおよび３９bは、基台３３の下部に設けられたスライドレール支持台４１の四隅に直立するスライドレール支持部４５a、４５b、４５c、４５dにより支持されている。すなわち、スライドレール３９aは、スライドレール支持部４５aおよび４５ｃにより支持され、スライドレール３９bは、スライドレール支持部４５bおよび４５dにより支持されている。

ダイヘッド３７は、Ｘ方向を長手方向とする略直方体形状を成し、その両端にスライド部４３aおよび４３bが取り付けられており、このスライド部４３aおよび４３bがスライドレール３９aおよび３９b上をスライドすることにより、ダイヘッド３７が移動する。スライドレール３９aおよび３９bはエアスライダー機構を備え、スライド部４３aおよび４３bは、図示していない例えばリニアモータ等の駆動部により駆動されて、スライドレール３９aおよび３９b上をスライドする。ダイヘッド３７の構造は、第１の実施の形態の塗布装置１のダイヘッド７と同様であり、分割ステージ４９a、４９b、…上に載置したガラス基板上に塗布液を吐出し、塗布処理を行う。

このように、スライドレール３９aおよび３９bがガラス基板を載置するステージよりも高い位置にある場合、スライドレール支持部４５a、４５b、４５ｃ、４５ｄおよびスライドレール３９aおよび３９bの構造上、ダイヘッド３７の荷重によりスライドレール３９aおよび３９bが撓む可能性が大きく、分割ステージ４９a、４９b、…の使用が効果的である。

分割ステージ４９a、４９b、…の構造、材質は、図３、図４に示した第１の実施の形態における塗布装置１の分割ステージ１９a、１９b、…と同様であり、また、その数は、ステージ・ベース５、あるいは、載置する基板の大きさに応じて、必要な精度で加工できる大きさを上限とし、必要なギャップ精度が得られるように分割数を決定する。

本実施形態の塗布装置１で基板に塗布処理を施す場合には、塗布処理を開始する前に、まず、塗布装置１の設営を行う。すなわち、分割ステージ４９a、４９b、…の高さ・角度を調整する作業を行う。この作業の手順は、図５に示した手順と同様の手順で行う。

以上のように、スライドレールがステージよりも高い位置にある処理装置においても、ステージを複数の分割ステージで構成することが有効である。各分割ステージの高さと角度を前もって調整することにより、ダイヘッド等の荷重によるスライドレールの撓み等、再現性のあるギャップ誤差を補正し、ダイヘッドと基板間の距離を一定に保つことが可能である。

尚、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能であり、それらも、本発明の技術範囲に含まれる。例えば、高さ調整ねじ２３の代わりに石材等を材料とする足を設け、ギャップ測定値Ｇに応じてその足を削ることにより、各足の高さを調整してもよい。さらに、本発明は、塗布装置に限らず、露光装置等の他の処理装置にも適用することが可能である。

本発明によれば、大型基板用の処理装置であっても、基板上を走査する処理部の荷重による影響なく、高品質で安定した塗布が可能である。この処理装置は、大型の液晶用カラーフィルタや有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネサンス）等の製造ラインに用いることが可能である。

本発明の実施の形態にかかる塗布装置１の構成を示す斜視図 塗布装置１の構成を示す平面図 分割ステージ１９を斜め下方から見た斜視図 分割ステージ１９を斜め上方から見た斜視図 分割ステージ１９の調整の流れを示すフローチャート 塗布装置１の調整方法を示す図 本発明の第2の実施の形態にかかる塗布装置１の構成を示す斜視図

符号の説明

１………塗布装置
５………ステージ・ベース
７………ダイヘッド
９………スライドレール
１７………ギャップ・センサ
１９………分割ステージ
２３………高さ調整ねじ

Claims (5)

1. 基板を載置するステージと、
   前記基板に処理を施す処理部と、
   前記処理部が前記基板上を移動するためのレールと、
   を具備し、
   前記ステージは、複数の分割ステージから成り、各分割ステージの高さおよび角度が調整可能であることを特徴とする処理装置。
2. 前記分割ステージは、高さを調整可能な複数の支持部を持ち、各支持部の高さを変えることにより、分割ステージの高さおよび角度を調整することを特徴とする請求項１記載の処理装置。
3. 前記分割ステージは、3本の支持部を持つことを特徴とする請求項１記載の処理装置。
4. 前記支持部は、差動ネジ等のネジで構成されることを特徴とする請求項１記載の処理装置。
5. 請求項１の処理装置を用いて基板を処理する処理方法であって、
   前記複数の分割ステージから成るステージを仮設置し、前記レールに沿って前記処理部を移動させることにより、ステージ上に載置した基板と処理部との距離を測定する距離測定工程と、
   前記距離測定工程による測定結果を元に、前記複数の分割ステージの高さおよび角度を、基板と処理部間の距離が一定になるように調整する調整工程と、
   前記調整工程により調整を施した複数の分割ステージから成るステージ上に載置した基板に、前記処理部が処理を施す処理工程と、
   を具備することを特徴とする処理方法。
   

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