JP2009094184A - 基板処理装置および処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板サイズが大きくなっても、装置を大型にすることなく、基板に処理ができる基板処理装置および処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基板をテーブル面に載置して基板面の所望範囲に処理を施す基板処理装置において、テーブルには基板を搬送する搬送手段と、テーブルの載置面に載置した基板を吸着固定する手段を備え、テーブルの外郭には近接して、一つまたは複数のテーブル補助手段を有し、該テーブル補助手段は基板を搬送する手段と、基板をテーブル面と同一高さに支持する支持手段とを備え、基板をテーブル面と一つまたは複数のテーブル補助手段の支持手段に跨って載置可能に構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、大型基板を装置上のテーブル面に載置して、載置した基板面へ高精度に処理を施す基板処理装置に関する。

近年、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどに用いるガラス基板は大型化が進み、基板面に露光や塗布などの処理を施す基板処理装置も大型化してきている。こうした状況下において、露光や塗布などの処理部の大型化には、精度やサイズ面での限界が有り、基板面に全面処理するには分割処理する方法が採られている。

このような従来装置には、例えば特許文献１のように、基板を移動ステージに載置して、２回の分割露光を行うものがある。この装置においては、処理部である露光部を固定しておき、基板をアライメントした後ステージに搭載し、処理部に２回の分割位置合わせを行って処理することで全面の処理を行っている。

また、別の例として、例えば特許文献２のように、基板をステージに載置して、長さの異なる２本のノズルを使って分割塗布する装置がある。この装置においては、基板をステージに載置固定し、処理部であるノズルを相対移動することにより塗布を行う。ノズルは基板一辺の略１／２または１／３のものを用いて複数回走査することで、基板全面に処理する方法が開示されている。

しかし、こうした基板処理装置においては、いずれも基板を全面載置するためのステージが必要で、基板サイズの大型化による装置の大型化は避けられず、ステージについてはその加工機によるサイズ限度や基板搭載面の加工精度低下の問題があり、装置においては大型化による組立や運搬などの限度の問題があった。
特開２００１−２５５６５９号公報 特開２００２−３５３１２５号公報

本発明はこうした従来技術の問題点に鑑み、基板サイズが大きくなっても、装置を大型にすることなく、基板に高精度な処理ができる基板処理装置および処理方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、基板を搬送する搬送手段、基板を載置する載置面および該載置面に基板を吸着固定する固定手段を有するテーブルを有し、基板の該載置面上に位置する部分の一部に処理を施す処理部を有する基板処理装置において、該テーブルの外郭に近接して一つまたは複数のテーブル補助手段を有し、該テーブル補助手段は基板を搬送する手段と、基板を該載置面と同一高さに支持する支持手段とを備えることを特徴とする基板処理装置である。

請求項２に記載の発明は、前記テーブル補助手段の支持手段が、基板の水平方向の移動を自在とする構成であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置である。

請求項３に記載の発明は、前記テーブルには、基板の搬送方向にテーブルの位置を調整する位置調整手段および、搬送方向に対するテーブルの姿勢角度の調整手段を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置である。

請求項４に記載の発明は、前記テーブルおよびテーブル補助手段の搬送手段がコロ搬送手段であって、前記テーブル補助手段の少なくとも一部には基板検出センサを備え、前記テーブルとテーブル補助手段の搬送駆動および、上昇下降を同時に制御する手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項１記載の基板処理装置を用い、基板を前記テーブルの載置面と少なくとも１つのテーブル補助手段の支持手段に跨って載置して、基板の載置面に載置した部分を吸着し、テーブルの基板搬送方向の位置および搬送方向に対する角度を調整して基板の被処理部と処理装置の処理部を相対的に位置合わせした後、吸着した略範囲内に処理を行うことを特徴とする基板処理方法である。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の処理方法により、吸着した略範囲内に処理を行った後、基板を吸着解除して搬送方向に所定量移動し、基板を前記テーブルの載置面と少なくとも１つのテーブル補助手段の支持手段に跨って載置して、基板の載置面に載置した部分を吸着し、テーブルの基板搬送方向の位置および搬送方向に対する角度を調整して基板の被処理部と処理装置の処理部を相対的に位置合わせした後、吸着した略範囲内に処理を行うことを特徴とする基板処理方法である。

請求項７に記載の発明は、基板の搬送移動の検出を、テーブル補助手段の搬送手段に設けた検出センサにより行い、テーブルの搬送手段と少なくとも一つのテーブル補助手段の搬送手段に跨って搬送停止して、基板を処理することを特徴とする請求項５または６に記載の基板処理方法である。

本発明の基板処理装置によれば、上記のような構成により、大型基板をテーブルとテーブルの外郭に近接した一つまたは複数のテーブル補助手段に跨って載置して、テーブルの載置面に載置した基板部分を吸着固定し、テーブルの基板搬送方向の位置および搬送方向に対する角度を調整することによって、基板と処理部を相対的に精度良く位置合わせでき、テーブルの載置面に載置した基板面の一部に高精度な処理を行うことが可能である。また、順次基板面を移動して全面に処理できるようにしたので、テーブルの載置面のサイズは基板を分割処理する大きさに留めることができ、装置を大型化することなく基板に処理することができる。

また、装置はテーブルとテーブル補助手段を分離した形で構成でき、組立や運搬などにおける重量やサイズ制限などの問題が回避できる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る基板処理装置の全体構成を示した概略平面図である。また図２は、その装置を手前から見た正面図である。テーブル１には基板を搬送するための複数の搬送手段４ａ（コロ搬送手段）と、基板の通過を検知する基板センサ９ａおよび、基板を載置する載置面２と、その載置面２には基板を吸着固定する図示しない吸着孔が全面に設けられている。搬送手段４ａは、テーブル裏面に設けられた昇降機構４ａＺ（図２参照）により、テーブル１の載置面（以下、単にテーブル面ともいう）を境に昇降される。また、テーブル１の裏面には、基板の搬送方向（Ｘ方向）にテーブルの位置を調整する位置調整手段であるＸ軸駆動部１Ｘと、搬送方向に対するテーブルの姿勢角度の調整手段であるθ軸駆動部１θ（図２参照）とを備えている。処理部６は、テーブル面に載置した基板面にペーストを吐出するノズルを備え、Ｚ軸駆動部６Ｚを介してガントリー７に取り付けられ、テーブル面との間隔を調整できるように構成している。また、ガントリー７にはカメラ８が２台取り付けられ、後述する基板のアライメントマークを撮像して、基板の位置を正確に読み取ることができるようになっている。なお、ガントリー７はガントリーＹ軸駆動部７Ｙを両側に備え、テーブル面に載置した基板面の上空をＹ方向に移動可能であって、この移動レールの下側は基板が通過でき、ガントリー７がＹ方向に移動しても基板と干渉しない構成になっている。

また、テーブル１へ基板を搬入排出するために、その上流側および下流側の外郭に近接して、テーブル補助手段３を配置している。このテーブル補助手段（以下、単に補助手段ともいう）には、基板を搬送するための複数の搬送手段４ｂと、基板をテーブル面と同じ高さに支持するための複数の支持部材５からなる支持手段を備えている。これら補助手段の搬送手段４ｂは、それぞれの昇降機構４ｂＺにより、テーブル１の搬送手段４ａと同じ高さに昇降される。一方、支持部材５は、柱状であって、その先端に回転自在のボールが組み込んであり、テーブル面と同じ高さに固定され、基板をテーブル面に跨って載置したときに、基板の平面を保った状態で水平方向に自在に移動できるよう配置構成されている。さらに、下流側の補助手段においては、基板の通過を検知する基板センサ９ｂ，９ｃを備えている。そして、これらの搬送手段（コロ）や各軸の駆動部および基板センサは制御部１０へ接続され、基板の搬入排出や基板面への処理などの制御動作は、この制御部１０により一括してコントロールされる。なお、この説明では便宜上、図１の左側を上流、右側を下流とし、基板は上流から下流に搬送するようにしたが、逆方向に搬送しても何ら支障はない。

ところで、こうした処理装置においては、基板を処理するときに基板面の平面精度が必要で、基板を吸着するテーブル面の加工精度が要求される。本実施の形態においても、テーブル面の凹凸を例えば２０μm以内で加工する。しかし、この上下流の補助手段については処理の領域外であり、基板平面精度は、基板をテーブル面と支持部材に跨って載置したときに、テーブル端部の吸着に影響を与えない程度であればよい。そこで支持部材の高さ精度は、テーブル面からの配置距離とテーブル面精度により定める。この配置距離の１０ｍｍ当たりの変化量は、テーブル面精度の１／２以下とするのが好適で、例えば、テーブル平面度が２０μmであった場合、支持部の高さ精度は１０ｍｍあたり１０μmとなり、距離が２００ｍｍの場合は２００μmの精度でよく、比較的容易に構成できる。

次に、一連の処理動作について、図３を用いて詳しく述べる。図３は、図２と同じく処理装置を正面から見た図である。テーブル１の搬送手段４ａ（コロ搬送手段）、テーブル補助手段３の各搬送手段４ｂは、各々の昇降機構４ａＺ、昇降機構４ｂＺによりテーブル面より僅かに高い位置に上昇して、基板を搬入しているところである。この図３においては、上流側のテーブル補助手段３のさらに上流側から、破線で一部を示したような基板搬送装置により基板１１が搬送され、ガントリーＹ軸駆動部７Ｙのレール下側を通過してテーブル１に搬入されつつある状態を示す。この基板１１は、搬送方向に長さがテーブル面の３倍近くあって、テーブル面から上流側基板搬送装置に跨って搬送するため、搬送手段であるコロは全て同じ速度で動作している。なお、基板に処理を施すのはテーブル面へ載置した部分だけなので、この基板は３回処理を施すことで基板面全面の処理を完了する。つまり基板面を３分割処理するよう動作させる。

続けて、基板１１がさらに搬入され、テーブル面に設けた基板センサ９ａにより基板の搬入を検知すると、その所定時間後に、テーブル１および上流側のテーブル補助手段３の搬送手段４ａ，４ｂを同時に減速停止制御する。この所定時間とは、基板を分割処理する所定位置に停止させる時間であり、搬送手段であるコロの搬送速度と停止時間から移動距離を計算して求める。なお、この時間設定は、調整できるようにしておいて停止位置の微調整に用いる。初回処理位置では、テーブル１と上流側のテーブル補助手段３に跨って基板を停止することになる。この減速停止の範囲においては、上流側基板搬送装置が基板に搬送方向の力を及ぼさない構成としておく必要があり、上流側基板搬送装置は、基板の排出を完了しているか、または、処理装置側手前に配置する搬送手段であるコロをフリーに構成しておく。ところで、この例では基板センサをテーブル面に設けたが、上流側のテーブル補助手段３のコロ搬送部に設け、同様に基板の通過を検出して停止制御を行うことも可能である。

次に、基板を停止した位置で、テーブル１および上流側のテーブル補助手段３の搬送手段４ａ，４ｂを同時に下降して、基板をテーブル面と補助手段の支持部材５に載置する。支持部材５はテーブル面と同じ高さに固定されているので、基板は平面を保った状態に載置でき、下降と同時にテーブル面の吸着孔により吸着を開始することで、基板が停止位置からずれることなくテーブル面に吸着固定できる。図４は、この状態を示した図である。なお、搬送中に基板が蛇行して傾きが発生する場合は、基板をテーブル面に載置したときに、基板端部を押し当てするなどして基板の角度を修正する。支持部材５の先端は基板が水平移動自在なので、基板を容易に移動することが可能である。但し、こうした場合は、テーブル面については載置した基板面を吸着孔からエアブローして摩擦を低減することが好ましい。

ところで、処理部６は、予めテーブル面のＸＹ方向と所定の位置関係に配置固定しておき、テーブル面に吸着固定した基板の位置を検出して、テーブルの位置と角度を調整することにより基板との相対位置合わせを行う。基板１１には、例えば図５に示したように、３分割の処理領域Ｂ１〜Ｂ３とその位置を示すアライメントマークＡ１〜Ａ８が形成されている。この図においては、処理領域Ｂ１〜Ｂ３が分断している例を示したが、処理領域が連続していても何ら差し支えはない。そして、この基板のアライメントマークの位置検出を、ガントリー７に設けた２台のカメラ８（図１参照）により行う。カメラ８は、基板のアライメントマークと同じ間隔で、基板の停止位置に合わせて配置する。つまり、基板を停止して吸着固定したときに、ガントリー７をＹ移動してカメラ視野内にアライメントマークが入る位置に配置する。このときのガントリーＹ位置を初期位置とする。こうすることで、カメラ８と処理部６の位置関係が事前に分かるので、基板１１の処理位置が分かると、処理部と基板両者の相対位置合わせが可能となる。

そこで、ガントリー７を初期位置に移動しておき、基板を搬入停止してテーブルに吸着固定したら、カメラ８で基板の位置検出を行う。初回分割処理の位置は、図５に示した処理領域Ｂ１の範囲でアライメントマークのＡ１とＡ２を検出することになる。各カメラで各アライメントマークの画像を撮像し、各々のカメラ視野中心からのずれ量を求め、各アライメントマークと各カメラ視野の中心とのずれが最小となるように、テーブルのθ軸駆動部１θおよびＸ軸駆動部１Ｘを操作することで、基板処理領域Ｂ１と処理部との相対位置合わせを行う。ここで、基板は、テーブル面に載置した処理領域Ｂ１のほぼ全面を吸着されており、上流側補助手段の支持部材５に載置された部分は水平自在に移動可能なので、テーブル駆動軸を操作することで無理なく移動でき正確な位置合わせができる。なお、この例では、アライメントマークＡ１，Ａ２の２箇所を用いて処理領域Ｂ１の位置を検出する例を示したが、さらに、ガントリー７を移動して同じ処理領域Ｂ１のアライメントマークＡ５，Ａ６の位置を検出し、アライメントマークＡ１、２、５，６のすべての位置情報を用いて基板の歪みを算出して処理位置をより正確に合わせることも可能である。

このようにして、基板１１の分割処理領域Ｂ１と処理部６の相対位置合わせを完了すると、ガントリー７をＹ方向に移動して、処理部６を基板上空のＹ方向へ走査し、備えたノズルで処理領域Ｂ１への処理を行う。ノズルには内部にペーストを蓄え、下面にはペーストを吐出する孔が設けてあり、ガントリーを移動して処理の開始位置から終了位置まで移動する期間、ノズル内に圧力を加えることによりペーストを吐出させて基板面に塗布を施す。なお、処理部６は、移動開始前にＺ軸駆動部６Ｚにより昇降して、ノズル面と基板面との間隔が最適になるよう調整する。さらには、処理の移動期間中も基板面の高さを連続検出して、その間隔が一定になるよう制御することが好ましい。処理の終了位置まで移動走査すると、処理領域Ｂ１への処理は終了しガントリー７を初期位置に戻して、初回の分割面処理が完了する。

続いて、次の処理領域Ｂ２の処理を行う一連の動作に移る。基板の吸着を解除すると共に、テーブル１および上下流のテーブル補助手段３の搬送手段４ａ，４ｂ全てを同時に上昇して、基板を搬送手段であるコロ上に載せる。続けて全てのコロを同時に搬送駆動し、基板１１を下流方向に搬送して、下流側のテーブル補助手段３に設けた基板センサ９ｂにより基板の搬入を検知すると、全てのコロを同時に減速停止制御して基板を停止する。この減速停止についても前記基板搬入時と同様、センサを通過してからの時間設定により行い、次の処理面が所定位置に停止するよう設定調整する。この処理面は、図５に示した処理領域Ｂ２の範囲でアライメントマークはＡ２とＡ３を検出することになり、基板はテーブル１と上下流のテーブル補助手段３に跨って停止される。そして、全てのコロを同時に下降して、テーブル面および上下流補助手段の支持部材の上に跨って基板を載置すると同時に、テーブル面で基板を吸着固定する。こうして、処理面を吸着固定した後は、前記の初回の処理領域Ｂ１と同様、一連の動作を行って基板面にペーストを塗布する。

処理領域Ｂ２の処理を終了すると、同様に最後の処理領域Ｂ３の処理を行う。基板は、アライメントマークＡ３，Ａ４を検出することになり、このときはテーブル１と下流側のテーブル補助手段３に跨って停止する。基板を停止した後は、処理領域Ｂ３と同様に、基板を吸着固定し一連の動作を行い基板面への処理を完了する。

以上のようにして、分割面毎に基板を移動して処理を行い、全ての分割面の処理を完了すると、基板面全面の処理が完了するので、最後に基板の排出を行う。基板の排出は上下流のどちら側であっても良い。上流側に戻しても良いが、下流側に排出するときは、下流側補助手段の更に下流側に基板搬送装置を設ける。いずれも全ての搬送手段を同時に排出側に駆動することによって基板を排出する。

以上、前記発明の実施の形態においては、テーブル補助手段の支持部材を先端がボールで回転自在な柱状として複数配置したが、テーブルと同様の平面状とし、空気の吐出孔を設け、載置した基板をエアー浮上することで水平移動を自在にするようにしてもよい。なお、このような構成とした場合は、基板を上流側補助手段からテーブル面および下流側補助手段に跨って載置しても、平面を保った状態で浮上することができるので、基板搬送を基板の端部を把持して移動するエアー浮上方式とすることも可能である。

また、前記発明の実施の形態においては、処理部６を基板搬送のＸ方向と直交のＹ方向に移動させながら処理を行う構成としたが、Ｘ方向に移動しながら処理を行う構成としてもよい。この場合、テーブルに備えたＸ方向位置調整手段はＹ方向とする方が好適である。

また、前記発明の実施の形態においては、処理部６には、基板面にペーストを吐出するノズルを備えた場合を説明したがこれに限るものでなく、例えばスクリーン版を用いる印刷手段によって処理を行うようにしてもよい。このようにする場合は、スクリーン版の保持部をテーブルの上空に設けると共に、印刷スキージをガントリーにより移動させるように構成すればよい。さらに、他の例としては、露光機構や剥離機構などであっても良く、こうした場合においても、テーブルの上空や周辺にその処理に必要な機構を備えることで、基板への処理ができることは言うまでもない。なお、こうした装置の構成は、基板の処理に限るものでなく、基板の検査や測定装置にも適用することは容易に可能である。

また、前記発明の実施の形態においては、基板面を３分割処理としたがこれに限るものではなく、例えば田の字に４分割して処理されるような基板や処理方法であっても良く、こうした場合には、テーブルの周囲にテーブル補助手段を追加配置することにより可能である。

また、前記発明の実施の形態においては、基板サイズがテーブルサイズより大きくて、基板全面に処理を行う場合を説明したが、基板の一部に処理を行う場合は、その範囲に合わせてテーブル面を小さくでき、テーブル面を小さくした部分にテーブル補助手段を配置する方法も可能である。

また、前記発明の実施の形態においては、基板サイズがテーブルサイズより大きい場合を説明したが、基板サイズがテーブルサイズより小さくても何ら支障はなく、この場合においては１回で処理できることは明らかである。

本発明に係る基板処理装置の全体構成を示した概略平面図である。 図１の基板処理装置を手前から見た正面図である。 図２において、基板を搬入する状態を示す図である。 基板をテーブルに載置して吸着した状態を示す図である。 基板の処理領域とアライメントマークの配置の例を示した図である。

符号の説明

１ テーブル
１Ｘ Ｘ軸駆動部
１θ θ軸駆動部
２ 載置面
３ テーブル補助手段
４ａ，４ｂ 搬送手段
４ａＺ、４ｂＺ 昇降機構
５ 支持部材
６ 処理部
６Ｚ Ｚ軸駆動部
７ ガントリー
７Ｙ ガントリーＹ軸駆動部
８ カメラ
９ａ，９ｂ，９ｃ 基板センサ
１０ 制御部
Ａ１〜Ａ８ アライメントマーク
Ｂ１〜Ｂ３ 処理領域

Claims (7)

1. 基板を搬送する搬送手段、基板を載置する載置面および該載置面に基板を吸着固定する固定手段を有するテーブルを有し、基板の該載置面上に位置する部分の一部に処理を施す処理部を有する基板処理装置において、該テーブルの外郭に近接して一つまたは複数のテーブル補助手段を有し、該テーブル補助手段は基板を搬送する手段と、基板を該載置面と同一高さに支持する支持手段とを備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記テーブル補助手段の支持手段が、基板の水平方向の移動を自在とする構成であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記テーブルには、基板の搬送方向にテーブルの位置を調整する位置調整手段および、搬送方向に対するテーブルの姿勢角度の調整手段を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記テーブルおよびテーブル補助手段の搬送手段がコロ搬送手段であって、前記テーブル補助手段の少なくとも一部には基板検出センサを備え、前記テーブルとテーブル補助手段の搬送駆動および、上昇下降を同時に制御する手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
5. 請求項１記載の基板処理装置を用い、基板を前記テーブルの載置面と少なくとも１つのテーブル補助手段の支持手段に跨って載置して、基板の載置面に載置した部分を吸着し、テーブルの基板搬送方向の位置および搬送方向に対する角度を調整して基板の被処理部と処理装置の処理部を相対的に位置合わせした後、吸着した略範囲内に処理を行うことを特徴とする基板処理方法。
6. 請求項５に記載の処理方法により、吸着した略範囲内に処理を行った後、基板を吸着解除して搬送方向に所定量移動し、基板を前記テーブルの載置面と少なくとも１つのテーブル補助手段の支持手段に跨って載置して、基板の載置面に載置した部分を吸着し、テーブルの基板搬送方向の位置および搬送方向に対する角度を調整して基板の被処理部と処理装置の処理部を相対的に位置合わせした後、吸着した略範囲内に処理を行うことを特徴とする基板処理方法。
7. 基板の搬送移動の検出を、テーブル補助手段の搬送手段に設けた検出センサにより行い、テーブルの搬送手段と少なくとも一つのテーブル補助手段の搬送手段に跨って搬送停止して、基板を処理することを特徴とする請求項５または６に記載の基板処理方法。

Images