JP2015046475A

JP2015046475A - Processing device

Info

Publication number: JP2015046475A
Application number: JP2013176600A
Authority: JP
Inventors: 良吾堀井; Ryogo Horii
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2015-03-12
Anticipated expiration: 2033-08-28
Also published as: JP6123579B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a processing device capable of surely forming a desired processed groove.SOLUTION: A processing device which removes a part of a thin layer of a substrate surface and forms a groove includes: a patterning tool with a cutting edge at its tip; a patterning head having a portion having a longitudinal direction in a vertical direction, and holding the patterning tool at a lower end while keeping a state that the tip is directed downward; static pressure guidance means for guiding the patterning head along a guide part in the vertical direction while keeping the patterning head in a non-contact state with the guide part by ejecting air from a plurality of blowout holes provided in a surface of the patterning head toward a surface which the guide part faces; and a particle guard provided below the patterning head. Air is blown out from between the particle guard and the guide part when guiding a static pressure.

Description

本発明は、カルコパイライト系薄膜太陽電池などの製造に用いる加工装置に関し、特に、薄膜層の一部を除去してパターニングを行う加工装置に関する。 The present invention relates to a processing apparatus used for manufacturing a chalcopyrite thin film solar cell or the like, and more particularly to a processing apparatus that performs patterning by removing a part of a thin film layer.

ＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ_２）やＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ_１−ｘＧａ_ｘ）Ｓｅ_２）といったカルコパイライト系薄膜太陽電池は、例えば、ソーダガラスなどのガラス基板に、裏面電極となるモリブデン（Ｍｏ）膜をスパッタリングで成膜し、係るモリブデン膜の上に、ＣＩＳもしくはＣＩＧＳからなるｐ型の光吸収層、ＣｄＳからなる高抵抗バッファ層、ＩＴＯなどからなるn型の酸化物透明導電膜（ＴＣＯ）層を、それぞれに適した成膜法で順次に成膜することによって作製される。 Chalcopyrite thin film solar cells such as CIS (CuInSe ₂ ) and CIGS (Cu (In _1-x Ga _x ) Se ₂ ), for example, sputter a molybdenum (Mo) film serving as a back electrode on a glass substrate such as soda glass. A p-type light absorption layer made of CIS or CIGS, a high-resistance buffer layer made of CdS, an n-type oxide transparent conductive film (TCO) layer made of ITO, etc. It is produced by sequentially forming a film by a film forming method suitable for each.

ただし、係る製造プロセスの途中において、基板上に形成された複数の太陽電池セル間の絶縁を確保するために、先に形成された薄膜層の一部を直線状に除去して絶縁用の（セル分離用の）加工溝（加工痕）を形成するパターニング加工が行われる。係るパターニング加工には、ガラス基板上に形成されたＭｏ層をパターニングするＰ１工程と、Ｐ１工程の後、Ｍｏ層上に形成されたＣＩＧＳ光吸収層をパターニングするＰ２工程と、Ｐ２工程の後、ＣＩＧＳ光吸収層上に形成されたＴＣＯ層をパターニングするＰ３工程とがある。 However, in the middle of the manufacturing process, in order to ensure insulation between the plurality of solar cells formed on the substrate, a part of the previously formed thin film layer is removed linearly for insulation ( A patterning process for forming a processing groove (processing mark) for cell separation is performed. In the patterning process, the P1 step of patterning the Mo layer formed on the glass substrate, the P2 step of patterning the CIGS light absorption layer formed on the Mo layer after the P1 step, and the P2 step, There is a P3 process for patterning the TCO layer formed on the CIGS light absorption layer.

このうち、Ｐ１工程はレーザー光により行われるが、Ｐ２、Ｐ３工程はパターニングツールとも称される溝加工ツールによってメカニカルに行われるのが一般的である。係るメカニカルスクライビングにおいては、通常、溝加工ツールの先端部に設けられた刃先を基板に接触させた状態で溝加工ツールを基板に対して水平に相対移動させることにより、溝加工ツールが接触した部分の薄膜層を除去することで、基板に加工溝を形成する。 Among these, the P1 process is performed by laser light, but the P2 and P3 processes are generally performed mechanically by a groove processing tool also called a patterning tool. In such mechanical scribing, the groove tool is usually in contact with the substrate by moving the groove tool horizontally relative to the substrate with the cutting edge provided at the tip of the groove tool in contact with the substrate. By removing the thin film layer, a processed groove is formed in the substrate.

しかしながら、基板は必ずしも平坦ではなく、多少の反りや撓みを有することがある。それゆえ、単に刃先の高さを一定に保って溝加工ツールを相対移動させるだけでは、刃先と基板との接触が十分ではなく、あるいは刃先が基板に全く接触せず、加工溝を良好に形成できない箇所が生じ得る。そのため、反りや撓みのある基板に対応すべく、あらかじめ基板の凹凸（高さ位置分布）を測定しておき、係る凹凸に従ってツールの高さ位置を違えることにより基板とツールとの高さ方向における相対的な位置関係を一定に保って加工を行う態様が、従来より周知である。 However, the substrate is not necessarily flat and may have some warping and deflection. Therefore, simply keeping the height of the blade constant and moving the grooving tool relative to each other does not provide sufficient contact between the blade edge and the substrate, or the blade edge does not contact the substrate at all and forms a good groove. Unable to do so. Therefore, in order to deal with a substrate with warping or bending, the unevenness (height position distribution) of the substrate is measured in advance, and the height position of the tool is changed according to the unevenness in the height direction between the substrate and the tool. An aspect in which processing is performed while maintaining a relative positional relationship constant has been conventionally known.

あるいは、加工溝の加工精度を高めるべく、溝加工ツールが基板に与える力が一定に保たれるように制御を行いつつ加工を行う装置もすでに公知である（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された装置においては、溝加工ツールを保持するスクライブヘッドに、溝加工ツールを加圧するエアシリンダが設けられており、刃先が基板を押圧する力が一定となるように、エアシリンダが溝加工ツールに与える力が調整される。これにより、直線的できれいな加工溝が形成されるようになっている。 Alternatively, an apparatus that performs processing while controlling the force applied to the substrate by the groove processing tool to be constant in order to increase the processing accuracy of the processing groove is already known (for example, see Patent Document 1). In the apparatus disclosed in Patent Literature 1, an air cylinder that pressurizes the grooving tool is provided on the scribe head that holds the grooving tool, and the air pressure is constant so that the blade tip presses the substrate. The force that the cylinder applies to the grooving tool is adjusted. As a result, a straight and clean processed groove is formed.

また、水平に配置された柱状のガイドを囲驍する態様にてスライダ（可動体）を設け、該スライダの内部からガイドの表面に向けて流体を噴出させることでスライダを浮揚させ、スライダをガイドに沿って非接触状態で支持、案内する直動軸受構造であって、スライダに、案内用の流体噴出口とは別に、異物パージ用の流体噴出口を設けたものもすでに公知である（例えば、特許文献２参照）。 In addition, a slider (movable body) is provided in such a manner as to surround a horizontally arranged columnar guide, and the slider is floated by ejecting fluid from the inside of the slider toward the surface of the guide. In addition, a linear motion bearing structure that supports and guides in a non-contact state along a slider and has a slider provided with a foreign material purging fluid ejection port in addition to the guiding fluid ejection port is already known (for example, , See Patent Document 2).

特開２０１１−１５５１５１号公報JP 2011-155151 A 特開２００６−２２６４０２号公報JP 2006-226402 A

溝加工ツールにより基板表面に加工溝を形成する場合、理想的には、薄膜層を所望の加工溝の幅で除去するのに最低限必要な力が、基板に対する刃先の相対移動方向において刃先から基板に（より詳細には、刃先と接触する薄膜層に）加わればよい。基板に対し必要以上の力が加わると、溝加工で除去しようとする薄膜層の下のＭｏ層を損傷させたり、溝加工ツールを不必要に摩耗させたりするため好ましくない。また、係る相対移動方向に直交する方向（以下、直交方向）において刃先から基板に作用する力は、直接に加工に利用される力ではないので、加工が確実に実現される限りにおいて、できるだけ小さいことが望ましい。 When forming a processing groove on the substrate surface with a groove processing tool, ideally, the minimum force required to remove the thin film layer with the desired processing groove width is from the cutting edge in the relative movement direction of the cutting edge with respect to the substrate. It may be added to the substrate (more specifically, to the thin film layer in contact with the cutting edge). If an excessive force is applied to the substrate, it is not preferable because the Mo layer under the thin film layer to be removed by grooving is damaged or the grooving tool is unnecessarily worn. In addition, since the force acting on the substrate from the blade edge in a direction orthogonal to the relative movement direction (hereinafter referred to as the orthogonal direction) is not a force that is directly used for processing, it is as small as possible as long as the processing is reliably realized. It is desirable.

ただし、その一方で、溝加工ツールに不要な摩擦力が作用すると、刃先から基板に不要に大きな力が作用してしまったり、あるいは、基板と刃先との接触状態が不十分となって、確実な加工が実現されない場合がある。 However, if an unnecessary frictional force is applied to the grooving tool, an excessively large force is applied from the cutting edge to the substrate, or the contact state between the substrate and the cutting edge is insufficient, which is certain. May not be realized.

さらには、基板表面に凹凸がある場合には、溝加工ツールを基板に対して相対移動させつつ、係る凹凸に速やかに追随させることが必要となる。それゆえ、溝加工ツールの鉛直方向への動作（案内）には迅速性や精密性が求められる。 Further, when the substrate surface has irregularities, it is necessary to quickly follow the irregularities while moving the groove processing tool relative to the substrate. Therefore, quickness and precision are required for the vertical movement (guidance) of the grooving tool.

係る案内のための機構には、ボールネジ機構その他種々の機構を適用し得るが、特に、特許文献２に開示されているようないわゆる静圧案内機構は、原理上、摺動抵抗が生じないことから、迅速性や精密性を必要とする動作には適していると考えられる。 A ball screw mechanism and other various mechanisms can be applied to such a guide mechanism. In particular, a so-called static pressure guide mechanism as disclosed in Patent Document 2 has no sliding resistance in principle. Therefore, it is considered suitable for operations that require rapidity and precision.

しかしながら、溝加工ツールによる加工においては加工くずなどのパーティクル（異物）が生じやすい一方、静圧案内機構の場合、ガイドと可動体の間にパーティクルが侵入してしまうと、両者の非接触状態が良好に保たれなくなり、良好な加工が行えなくなるという問題がある。それゆえ、静圧案内機構を採用する場合、ガイドと可動体の間隙へのパーティクルの侵入を防ぐための措置が必要となる。 However, in machining with a grooving tool, particles (foreign matter) such as machining scraps are likely to be generated. On the other hand, in the case of a static pressure guide mechanism, if particles enter between the guide and the movable body, the non-contact state between the two There is a problem that it cannot be maintained well and good processing cannot be performed. Therefore, when the static pressure guide mechanism is employed, measures are required to prevent particles from entering the gap between the guide and the movable body.

特許文献２には可動体内部から異物除去用のエアを噴出させることで異物の侵入を抑制する、いわゆるエアパージ構造を採用した直動軸受が開示されているが、係る態様は、装置構成が複雑になり、また、小型化しにくいという問題がある。あるいは、ガイドと可動体の間隙部分と外部との間をラビリンス構造として、パーティクルが入り込みにくくするという態様も考えられるが、余計なスペースが必要であり、小型化しにくいという点ではエアパージ構造と同様である。 Patent Document 2 discloses a linear motion bearing that employs a so-called air purge structure that suppresses intrusion of foreign matter by ejecting air for removing foreign matter from the inside of a movable body. In addition, there is a problem that it is difficult to reduce the size. Alternatively, it is possible to use a labyrinth structure between the guide and the gap between the movable body and the outside to make it difficult for particles to enter, but in the point that extra space is required and it is difficult to reduce the size, it is the same as the air purge structure. is there.

また、ガイドと可動体の間隙位置を、基板の表面からの飛散物が届かない程度にまでが遠ざけるようにする、という対応も考えられるが、係る場合、溝加工ツールの先端と静圧案内機構との距離が大きくなるため、溝加工ツールが基板から受けるモーメントが大きくなりすぎて、基板表面に対する追随性が悪くなってしまい、結果的に溝加工が良好に行い得ないという問題もある。 In addition, it is conceivable to keep the gap between the guide and the movable body away from the substrate surface to the extent that scattered objects do not reach, but in such a case, the tip of the groove processing tool and the static pressure guide mechanism Therefore, the moment that the grooving tool receives from the substrate becomes too large, and the followability with respect to the substrate surface is deteriorated. As a result, the grooving cannot be performed well.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、所望の加工溝を確実に形成することができる加工装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the processing apparatus which can form a desired process groove | channel reliably.

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、薄膜層が形成された基板の前記薄膜層の一部を除去して前記基板に溝を形成する、パターニング加工を行う加工装置であって、先端に刃先を備えるパターニングツールと、鉛直方向に長手方向を有する第１の部分を有し、前記刃先を鉛直下方に向けた状態を保って前記パターニングツールを前記第１の部分の下端部において保持するパターニングヘッドと、前記パターニングヘッドを鉛直方向において付勢する付勢手段と、前記パターニングヘッドの自重をキャンセルする自重キャンセル手段と、前記パターニングヘッドの前記第１の部分の一部を囲驍するガイド部を有するとともに、前記パターニングヘッドの前記第１の部分の表面に設けられた複数の噴出孔のそれぞれから前記ガイド部の対向する面に向けてエアを噴出することにより、前記パターニングヘッドを前記ガイド部に対し非接触な状態にて保持しつつ前記ガイド部に沿って鉛直方向に案内する静圧案内手段と、前記パターニングヘッドの前記第１の部分の下方に、前記ガイド部との間に所定の間隙を有するように設けられてなるパーティクルガードと、を備え、前記静圧案内手段が前記パターニングヘッドを前記鉛直方向に案内する際に、前記パーティクルガードと前記ガイド部との間から前記エアを噴出させるようにした、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a processing apparatus for performing a patterning process in which a part of the thin film layer of the substrate on which the thin film layer is formed is removed to form a groove in the substrate. A patterning tool having a cutting edge at the tip and a first portion having a longitudinal direction in the vertical direction, and holding the patterning tool at the lower end of the first portion while maintaining the cutting edge vertically downward A patterning head, a biasing unit that biases the patterning head in a vertical direction, a self-weight canceling unit that cancels the self-weight of the patterning head, and a guide surrounding a part of the first portion of the patterning head And a pair of guide portions from each of a plurality of ejection holes provided on the surface of the first portion of the patterning head. A static pressure guide means for guiding the patterning head in a vertical direction along the guide portion while holding the patterning head in a non-contact state with respect to the guide portion by ejecting air toward the surface to be performed; and the patterning head A particle guard provided with a predetermined gap between the first portion and the guide portion, wherein the static pressure guide means guides the patterning head in the vertical direction. In doing so, the air is ejected from between the particle guard and the guide portion.

請求項２の発明は、請求項１に記載の加工装置であって、前記パーティクルガードの下端部の位置が、前記ガイド部の下端部の位置よりも前記基板に近い、ことを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the processing apparatus according to the first aspect, wherein the position of the lower end portion of the particle guard is closer to the substrate than the position of the lower end portion of the guide portion.

請求項３の発明は、前記パーティクルガードが、前記パターニングヘッドが傾斜姿勢にあるときにも前記ガイド部との間に間隙が存在するように設けられる、ことを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that the particle guard is provided so that a gap exists between the particle guard and the guide portion even when the patterning head is in an inclined posture.

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の加工装置であって、前記パーティクルガードが、前記パターニングヘッドの前記パターニングツールを保持する部分を囲驍するように設けられる、ことを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is the processing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the particle guard is provided so as to surround a portion of the patterning head that holds the patterning tool. It is characterized by that.

請求項１ないし請求項４の発明によれば、静圧案内機構を備えることで、基板に対しパターニング加工を行う際の基板の表面凹凸に対するパターニングツールの追随性、もしくは、パターニングツールが基板に対して与える押圧力（付勢力）の安定性が、良好に確保されるようになっているとともに、静圧案内を実現しているパーティクルガードとガイド部との間からエアを噴出させるようにすることで、エアパージ機構やラビリンス構造などいった複雑な構成を採用せずとも、静圧案内機構を構成するガイド部とパターニングヘッドとの間隙にパーティクルが入り込むことが好適に防止される。 According to invention of Claim 1 thru | or 4, by providing a static pressure guide mechanism, the traceability of the patterning tool with respect to the surface unevenness | corrugation of the board | substrate at the time of patterning processing to a board | substrate, or a patterning tool with respect to a board | substrate The stability of the pressing force (biasing force) to be applied is ensured satisfactorily and air is ejected from between the particle guard that realizes static pressure guidance and the guide part. Therefore, even if a complicated configuration such as an air purge mechanism or a labyrinth structure is not employed, it is possible to suitably prevent particles from entering the gap between the guide portion and the patterning head that configure the static pressure guide mechanism.

加工装置１００の構成を概略的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a configuration of a processing apparatus 100. FIG. 加工装置１００に備わるパターニングヘッド８の近傍部分を拡大した側面図ＹＺ側面図である。It is the side view YZ side view which expanded the vicinity part of the patterning head 8 with which the processing apparatus 100 is equipped. 加工装置１００に備わるパターニングヘッド８の近傍部分を拡大したＺＸ断面図である。4 is an enlarged ZX cross-sectional view of the vicinity of the patterning head 8 provided in the processing apparatus 100. FIG. 加工装置１００の機能的構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a functional configuration of the processing apparatus 100. FIG. 加工装置１００において静圧案内機構を構成するパターニングヘッド８の垂直部８ａとガイド７ｃとの要部外観斜視図である。3 is an external perspective view of the main part of a vertical portion 8a and a guide 7c of a patterning head 8 constituting a static pressure guide mechanism in the processing apparatus 100. FIG. 垂直部８ａのみの要部外観斜視図である。It is a principal part external appearance perspective view of only the vertical part 8a. 垂直部８ａに設けられたエア噴出機構８ｃの構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the structure of the air ejection mechanism 8c provided in the vertical part 8a. 垂直部８ａを通る加工装置１００のＺＸ要部断面図である。It is ZX principal part sectional drawing of the processing apparatus 100 which passes along the perpendicular part 8a.

＜装置構成と基本動作＞
図１は、本発明の実施の形態に係る加工装置１００の構成を概略的に示す斜視図である。図２、図３は、加工装置１００に備わるパターニングヘッド（スクライブヘッド）８の近傍部分を拡大した２つの側面図（ＹＺ側面図およびＺＸ断面図）である。図４は、加工装置１００の機能的構成を示すブロック図である。 <Device configuration and basic operation>
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. 2 and 3 are two side views (YZ side view and ZX sectional view) in which the vicinity of the patterning head (scribe head) 8 provided in the processing apparatus 100 is enlarged. FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the processing apparatus 100.

本実施の形態に係る加工装置１００は、概略的にいえば、ガラスなどの下地基板上に薄膜層を形成してなる加工対象基板（以下、単に基板とも称する）Ｗの薄膜層を部分的に除去する加工を行う装置である。例えば、加工装置１００は、ＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ_２）やＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ_１−ｘＧａ_ｘ）Ｓｅ_２）といったカルコパイライト系薄膜太陽電池の製造プロセスにおいて、いわゆるＰ２工程に使用することが出来る。 Generally speaking, processing apparatus 100 according to the present embodiment partially applies a thin film layer of a processing target substrate (hereinafter also simply referred to as a substrate) W formed by forming a thin film layer on a base substrate such as glass. It is an apparatus that performs processing to be removed. For example, the processing apparatus 100 can be used for a so-called P2 process in a manufacturing process of chalcopyrite thin film solar cells such as CIS (CuInSe ₂ ) and CIGS (Cu (In _1-x Ga _x ) Se ₂ ).

なお、Ｐ２工程までのカルコパイライト系薄膜太陽電池の代表的な製造プロセスは、以下の工程を含んでいる。加工装置１００は、このうちの工程iv)に好適な装置である。 In addition, the typical manufacturing process of the chalcopyrite thin film solar cell until P2 process includes the following processes. The processing apparatus 100 is a suitable apparatus for the process iv).

i）ガラス基板の上にＭｏ層を形成する；
ii）複数の太陽電池セル間の絶縁を確保するために、レーザー光の照射によってＭｏ層を直線状に除去することにより複数の直線状の加工溝（Ｐ１ライン）を形成するパターニング加工を行う（Ｐ１工程）；
iii）Ｐ１ラインが形成されたＭｏ層の上にＣＩＧＳ光吸収層を形成する；
iv）Ｐ１ラインから一定距離を保ちつつパターニングツールを移動させてＣＩＧＳ光吸収層を除去することにより、Ｐ１ラインに沿った（Ｐ１ラインの形状に倣った）複数の直線状の加工溝（Ｐ２ライン）を形成するパターニング加工を行う（Ｐ２工程）。 i) forming a Mo layer on a glass substrate;
ii) In order to ensure insulation between a plurality of solar cells, patterning is performed to form a plurality of linear processing grooves (P1 lines) by removing the Mo layer linearly by laser light irradiation ( P1 step);
iii) forming a CIGS light absorption layer on the Mo layer on which the P1 line is formed;
iv) Moving the patterning tool while maintaining a certain distance from the P1 line to remove the CIGS light absorption layer, thereby providing a plurality of linear processing grooves (P2 line) along the P1 line (following the shape of the P1 line) ) Is formed (step P2).

本実施の形態に係る加工装置１００は、基台１の上に、ステージ２と、ヘッド移動機構３とを主として備える。なお、図１においては、詳細を後述するパターニングツール（スクライブツール）１０による加工方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、鉛直方向をＺ軸方向とする右手系のＸＹＺ座標を付している。 The processing apparatus 100 according to the present embodiment mainly includes a stage 2 and a head moving mechanism 3 on a base 1. In FIG. 1, a right hand with a processing direction by a patterning tool (scribe tool) 10, which will be described in detail later, as an X axis direction, a direction perpendicular to the X axis direction in a horizontal plane as a Y axis direction, and a vertical direction as a Z axis direction The XYZ coordinates of the system are attached.

ステージ２は、ガラスからなり、その上面に基板Ｗを固定できるようになっている。ステージ２に対する基板Ｗの固定は、ステージ２の上面に設けられた図示しない吸引孔を含む公知の吸引手段２ａ（図４）によって実現される。また、ステージ２は、例えばボールネジ機構やリニアモータ機構などの図１においては図示しない公知の駆動手段２ｂ（図４）によってＸ軸方向に進退自在とされてなる。本実施の形態に係る加工装置１００においては、係るステージ２のＸ軸方向の移動によって、パターニングツール１０によるＸ軸方向への加工が実現される。 The stage 2 is made of glass, and the substrate W can be fixed on the upper surface thereof. The fixing of the substrate W to the stage 2 is realized by a known suction means 2a (FIG. 4) including a suction hole (not shown) provided on the upper surface of the stage 2. Further, the stage 2 can be moved back and forth in the X-axis direction by known driving means 2b (FIG. 4) not shown in FIG. 1, such as a ball screw mechanism or a linear motor mechanism. In the processing apparatus 100 according to the present embodiment, the processing in the X-axis direction by the patterning tool 10 is realized by the movement of the stage 2 in the X-axis direction.

ヘッド移動機構３は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向におけるパターニングヘッド８の移動を担う部位である。ヘッド移動機構３は、Ｙ軸方向において互いに離間する１対の支柱４（４ａ、４ｂ）と、支柱４ａ、４ｂによって支持されることによってステージ２の上方においてＹ軸方向に延在するガイドバー５と、Ｙ軸方向に移動自在なＹ軸移動部６と、Ｚ軸方向に移動自在なＺ軸粗動部７と、Ｚ軸粗動部７に保持されたパターニングヘッド８とを主として備える。 The head moving mechanism 3 is a part responsible for the movement of the patterning head 8 in the Y-axis direction and the Z-axis direction. The head moving mechanism 3 includes a pair of support columns 4 (4a, 4b) that are separated from each other in the Y-axis direction, and a guide bar 5 that extends in the Y-axis direction above the stage 2 by being supported by the support columns 4a, 4b. And a Y-axis moving part 6 movable in the Y-axis direction, a Z-axis coarse moving part 7 movable in the Z-axis direction, and a patterning head 8 held by the Z-axis coarse moving part 7.

Ｙ軸移動部６は、概略、ＹＺ平面に平行な板状をなしており、Ｘ軸方向負側の面に設けられた一対の被ガイド部６ａ、６ｂがガイドバー５に設けられた一対のガイド５ａ、５ｂに案内されることによってＹ軸方向に移動自在とされてなる。また、Ｙ軸移動部６は、Ｘ軸方向正側の面に一対のガイドバー６ｃ、６ｄを備える。 The Y-axis moving part 6 is generally plate-shaped parallel to the YZ plane, and a pair of guided parts 6 a and 6 b provided on the surface on the negative side in the X-axis direction are provided on the guide bar 5. By being guided by the guides 5a and 5b, it is movable in the Y-axis direction. The Y-axis moving unit 6 includes a pair of guide bars 6c and 6d on the surface on the X-axis direction positive side.

Ｚ軸粗動部７は、概略、ＹＺ平面に平行な板状をなしており、そのＸ軸方向負側の面に設けられた一対の被ガイド部７ａ、７ｂが、Ｚ軸方向に延在する態様にてＹ軸移動部６に設けられた一対のガイドバー６ｃ、６ｄに案内されることによってＺ軸方向に移動自在とされてなる。 The Z-axis coarse movement portion 7 is generally plate-shaped parallel to the YZ plane, and a pair of guided portions 7a and 7b provided on the surface on the negative side in the X-axis direction extend in the Z-axis direction. In this manner, it is made movable in the Z-axis direction by being guided by a pair of guide bars 6c, 6d provided in the Y-axis moving unit 6.

Ｚ軸方向におけるＺ軸粗動部７の動作はボールネジ機構により実現される。すなわち、Ｚ軸方向に延在させて設けられたボールねじ７ｄがモータ７ｅによって駆動されることで、一対の被ガイド部７ａ、７ｂが一対のガイドバー６ｃ、６ｄによってＺ軸方向に案内される。 The operation of the Z-axis coarse movement unit 7 in the Z-axis direction is realized by a ball screw mechanism. That is, the ball screw 7d provided extending in the Z-axis direction is driven by the motor 7e, whereby the pair of guided portions 7a and 7b are guided in the Z-axis direction by the pair of guide bars 6c and 6d. .

また、Ｚ軸粗動部７のＸ軸方向正側の面には、Ｚ軸方向に延在する貫通孔７ｈを有するガイド７ｃが付設されてなる。ガイド７ｃは、後述するように、パターニングヘッド８の動作をＺ軸方向に制限するために設けられてなる。 Further, a guide 7c having a through hole 7h extending in the Z-axis direction is attached to the surface on the positive side in the X-axis direction of the Z-axis coarse movement portion 7. The guide 7c is provided to limit the operation of the patterning head 8 in the Z-axis direction, as will be described later.

なお、図２および図３においては図示を省略するが、同様に、Ｙ軸方向におけるＹ軸移動部６の動作も、モータ６ｅ（図４）を有するボールネジ機構により実現される。 Although not shown in FIGS. 2 and 3, similarly, the operation of the Y-axis moving unit 6 in the Y-axis direction is also realized by a ball screw mechanism having a motor 6e (FIG. 4).

パターニングヘッド８は、概略、ＺＹ平面に平行でＺ軸方向に長手方向を有する矩形状の垂直部８ａとＸＹ平面に平行でＹ軸方向に長手方向を有する矩形状の水平部８ｂとを有しており、かつ、ＹＺ側面視において、Ｌ字状をなしている。垂直部８ａの下端部分にはパターニングツール１０を保持するツールホルダ８ｈが着脱自在に付設されてなる。なお、後述するように、パターニングヘッド８は、傾斜姿勢を採ることがあり、その際には垂直部８ａは必ずしも垂直状態ではなく、水平部８ｂは必ずしも水平状態ではないが、係る状態の場合も、便宜上、両部分をそれぞれ垂直部８ａおよび水平部８ｂと称することとする。 The patterning head 8 generally includes a rectangular vertical portion 8a parallel to the ZY plane and having a longitudinal direction in the Z-axis direction, and a rectangular horizontal portion 8b parallel to the XY plane and having a longitudinal direction in the Y-axis direction. And in an YZ side view, it is L-shaped. A tool holder 8h for holding the patterning tool 10 is detachably attached to the lower end portion of the vertical portion 8a. As will be described later, the patterning head 8 may take an inclined posture. In this case, the vertical portion 8a is not necessarily in the vertical state, and the horizontal portion 8b is not necessarily in the horizontal state. For convenience, both portions will be referred to as a vertical portion 8a and a horizontal portion 8b, respectively.

垂直部８ａは、そのＸＹ断面が矩形状をなしている。また、垂直部８ａは、そのＺ軸方向において、水平部８ｂと接合されてなる上端側近傍を除いた部分が、Ｚ軸粗動部７に付設されてなるガイド７ｃの貫通孔７ｈに、非接触状態で挿嵌されてなる。換言すれば、垂直部８ａは、微小な間隙Δ１（図５、図８参照）を介してガイド７ｃに囲驍されてなる。係る間隙Δ１は５μｍ〜２０μｍ程度であるのが好ましい。 The vertical portion 8a has a rectangular XY cross section. In addition, the vertical portion 8a has a portion other than the vicinity of the upper end side joined to the horizontal portion 8b in the Z-axis direction in the through hole 7h of the guide 7c attached to the Z-axis coarse movement portion 7. It is inserted in a contact state. In other words, the vertical portion 8a is surrounded by the guide 7c through a minute gap Δ1 (see FIGS. 5 and 8). The gap Δ1 is preferably about 5 μm to 20 μm.

このような構成および配置関係を有するパターニングヘッド８の垂直部８ａとＺ軸粗動部７のガイド７ｃとは、静圧案内機構を構成してなる。すなわち、垂直部８ａとガイド７ｃとは、垂直部８ａからのエアの噴出に伴い発生する静圧によって互いに非接触状態を保ちつつ、パターニングヘッド８の動作をＺ軸方向に制限するようになっている。図２および図３においては詳細な図示を省略するが、垂直部８ａのガイド７ｃに囲驍された部分のうち、両図において斜線を付してなる範囲に、エア供給源１５（図４）から供給されるエア（空気）を垂直部８ａから貫通孔７ｈに向けて噴出するエア噴出機構８ｃが設けられてなる。なお、パターニングヘッド８のＺ軸方向における動作範囲は図示しないストッパーによって一定の範囲に制限されてなる。 The vertical portion 8a of the patterning head 8 and the guide 7c of the Z-axis coarse moving portion 7 having such a configuration and arrangement form a static pressure guide mechanism. That is, the vertical portion 8a and the guide 7c restrict the operation of the patterning head 8 in the Z-axis direction while maintaining a non-contact state with the static pressure generated by the ejection of air from the vertical portion 8a. Yes. Although not shown in detail in FIGS. 2 and 3, the air supply source 15 (FIG. 4) is included in the range surrounded by the oblique lines in both drawings in the portion surrounded by the guide 7 c of the vertical portion 8 a. Is provided with an air ejection mechanism 8c that ejects air (air) supplied from the vertical portion 8a toward the through hole 7h. The operating range of the patterning head 8 in the Z-axis direction is limited to a certain range by a stopper (not shown).

一方、水平部８ｂの上方には、最下端部に押圧部９ａを有するエアシリンダ９が設けられており、エアシリンダ９が加圧することで、押圧部９ａがパターニングヘッド８の水平部８ｂを上方からＺ軸負方向へと押圧するようになっている。係る態様にて押圧部９ａがパターニングヘッド８を押圧することで、パターニングツール１０が基板Ｗに与える力が調整できるようになっている。エアシリンダ９の加圧状態は、電空レギュレータ１４（図４）によって制御される。 On the other hand, an air cylinder 9 having a pressing portion 9a at the lowermost end portion is provided above the horizontal portion 8b. When the air cylinder 9 is pressurized, the pressing portion 9a moves the horizontal portion 8b of the patterning head 8 upward. To the Z-axis negative direction. In this manner, the pressing portion 9a presses the patterning head 8 so that the force applied to the substrate W by the patterning tool 10 can be adjusted. The pressurized state of the air cylinder 9 is controlled by the electropneumatic regulator 14 (FIG. 4).

なお、本実施の形態に係る加工装置１００において実現される、エアシリンダ９の押圧部９ａがパターニングヘッド８を押圧する動作は、あくまでパターニングヘッド８を付勢する動作の一態様である。それゆえ、エアシリンダ９は付勢手段の一態様であって、エアシリンダ９がパターニングヘッド８に与える押圧力は、上位概念的にいえば、パターニングヘッド８を付勢する付勢力である。 The operation of pressing the patterning head 8 by the pressing portion 9a of the air cylinder 9 realized in the processing apparatus 100 according to the present embodiment is only one aspect of the operation of urging the patterning head 8. Therefore, the air cylinder 9 is an aspect of the urging means, and the pressing force that the air cylinder 9 applies to the patterning head 8 is an urging force that urges the patterning head 8 in terms of upper concepts.

さらに、水平部８ｂには、Ｚ軸粗動部７との間に自重キャンセルバネ８ｄが設けられている。自重キャンセルバネ８ｄは、Ｚ軸方向に延在する態様にて設けられており、パターニングヘッド８に対しＺ軸正方向に力（弾性力）を加えることで、パターニングツール１０、ツールホルダ８ｈ、およびパーティクルガード８ｇを含めたパターニングヘッド８の自重（Ｚ軸負方向に作用する重力）をキャンセルするようになっている。 Further, a self-weight canceling spring 8 d is provided between the horizontal portion 8 b and the Z-axis coarse movement portion 7. The self-weight canceling spring 8d is provided so as to extend in the Z-axis direction. By applying a force (elastic force) in the positive Z-axis direction to the patterning head 8, the patterning tool 10, the tool holder 8h, and The self-weight of the patterning head 8 including the particle guard 8g (gravity acting in the negative Z-axis direction) is canceled.

また、パターニングヘッド８には、垂直部８ａの下端部分からＺ軸負方向に向けて、ツールホルダ８ｈの周囲を囲驍する態様にて、筒状のパーティクルガード８ｇが設けられてなる。パーティクルガード８ｇは、加工によって発生した加工くずを初めとするパーティクルが、静圧案内機構を構成するガイド７ｃとパターニングヘッド８の垂直部８ａとの間隙Δ１に入り込むことを防止する目的で設けられてなる。パーティクルガード８ｇの詳細については後述する。 Further, the patterning head 8 is provided with a cylindrical particle guard 8g so as to surround the periphery of the tool holder 8h from the lower end portion of the vertical portion 8a in the negative direction of the Z axis. The particle guard 8g is provided for the purpose of preventing particles including processing waste generated by processing from entering the gap Δ1 between the guide 7c constituting the static pressure guide mechanism and the vertical portion 8a of the patterning head 8. Become. Details of the particle guard 8g will be described later.

なお、図１ないし図３においては、一のＺ軸粗動部７に対し一のパターニングヘッド８（およびエアシリンダ９）を設けた構成を例示しているが、一のＺ軸粗動部７に対し、Ｙ軸方向に列設させる態様にて複数のパターニングヘッド８を設ける態様であってもよい。 1 to 3 exemplify a configuration in which one patterning head 8 (and air cylinder 9) is provided for one Z-axis coarse movement portion 7, one Z-axis coarse movement portion 7 is illustrated. On the other hand, the aspect which provides the some patterning head 8 in the aspect arranged in the Y-axis direction may be sufficient.

パターニングツール１０の一方端側には刃先１０ａが形成されてなる。刃先１０ａはパターニングツール１０の本体部分と一体に形成されている。刃先１０ａの幅は、形成しようとする加工溝の幅によっても異なるが、数十μｍ〜数百μｍ程度が好適である。 A blade edge 10 a is formed on one end side of the patterning tool 10. The cutting edge 10 a is formed integrally with the main body portion of the patterning tool 10. The width of the blade edge 10a varies depending on the width of the processed groove to be formed, but is preferably about several tens of μm to several hundreds of μm.

パターニングツール１０は種々の形状を取り得る。例えば、刃先１０ａに向かうに従って先細となる形状などが好適な一例である。 The patterning tool 10 can take a variety of shapes. For example, a shape that tapers toward the cutting edge 10a is a suitable example.

また、図示は省略するが、ヘッド移動機構３にはさらに、レーザー変位計が設けられる。例えば、レーザー変位計は、Ｚ軸粗動部７のＸ軸方向正側の面に付設された保持アームに保持されることによって、Ｘ軸方向においてパターニングツール１０よりも前方（正側）となる位置に配置されるのが好適である。レーザー変位計は、基板Ｗを載置したステージ２がＸ軸方向を移動する間に、基板Ｗの表面の表面形状変化を、換言すれば、局所的な凹凸（高さ位置）変化を断続的もしくは連続的に計測するために設けられる。レーザー変位計により取得されたデータ（複数の形状計測位置と当該位置における基板Ｗの高さ位置とのデータセット）は、形状データ１３ｃとして記憶部１３に記憶される（図４）。レーザー変位計としては、公知のものを適用可能である。 Although not shown, the head moving mechanism 3 is further provided with a laser displacement meter. For example, the laser displacement meter is held forward (positive side) with respect to the patterning tool 10 in the X-axis direction by being held by a holding arm attached to the surface on the positive side in the X-axis direction of the Z-axis coarse movement unit 7. It is preferable to arrange in the position. The laser displacement meter intermittently changes the surface shape of the surface of the substrate W while the stage 2 on which the substrate W is placed moves in the X-axis direction, in other words, changes in local unevenness (height position). Alternatively, it is provided for continuous measurement. Data acquired by the laser displacement meter (a data set of a plurality of shape measurement positions and the height position of the substrate W at the positions) is stored in the storage unit 13 as shape data 13c (FIG. 4). A known laser displacement meter can be used.

一方、図４に示すように、加工装置１００は、コントローラ１１と、電空レギュレータ１４と、エア供給源１５と、入力操作部２１と、表示部２２とをさらに備える。 On the other hand, as shown in FIG. 4, the processing apparatus 100 further includes a controller 11, an electropneumatic regulator 14, an air supply source 15, an input operation unit 21, and a display unit 22.

コントローラ１１は、加工装置１００における種々の動作や演算等を担う。コントローラ１１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのコンピュータハードウェアにより実現される機能的構成要素として、加工制御部１２を備える。 The controller 11 is responsible for various operations and calculations in the processing apparatus 100. The controller 11 includes a processing control unit 12 as a functional component realized by computer hardware such as a CPU, RAM, and ROM.

またコントローラ１１は、例えばハードディスクなどからなる記憶媒体である記憶部１３を備える。記憶部１３には、加工装置１００を動作させるためのプログラム１３ａと、個々の加工を行う際の加工条件が記述された加工レシピ１３ｂと、基板Ｗの表面形状（高さ位置）のデータである形状データ１３ｃと、加工時にエアシリンダ９の押圧部９ａがパターニングヘッド８を押圧する力である押圧力を記述した押圧力データ１３ｄとが主に記憶される。プログラム１３ａがＣＰＵにおいて実行されることにより、機能的構成要素としての加工制御部１２が実現され、該加工制御部１２が機能することによって、加工装置１００の種々の動作が実現される。 The controller 11 includes a storage unit 13 that is a storage medium including, for example, a hard disk. The storage unit 13 includes a program 13a for operating the processing apparatus 100, a processing recipe 13b in which processing conditions for performing individual processing are described, and data on the surface shape (height position) of the substrate W. The shape data 13c and the pressing force data 13d describing the pressing force that is the force with which the pressing portion 9a of the air cylinder 9 presses the patterning head 8 during processing are mainly stored. When the program 13a is executed by the CPU, the machining control unit 12 as a functional component is realized, and the machining control unit 12 functions to implement various operations of the machining apparatus 100.

加工制御部１２は、吸引手段２ａによる基板Ｗの吸引固定、駆動手段２ｂによるステージ２の移動、モータ６ｅ、７ｅによるＹ軸移動部６やＺ軸粗動部７の移動、エアシリンダ９によるパターニングヘッド８の押圧動作、エア噴出機構８ｃにおけるエア噴出動作、あるいはさらに、レーザー変位計による基板Ｗの計測など、基板Ｗに対する加工処理動作全般の制御を担う。 The processing control unit 12 sucks and fixes the substrate W by the suction unit 2a, moves the stage 2 by the driving unit 2b, moves the Y-axis moving unit 6 and the Z-axis coarse movement unit 7 by the motors 6e and 7e, and performs patterning by the air cylinder 9. It controls overall processing operations for the substrate W, such as the pressing operation of the head 8, the air ejection operation in the air ejection mechanism 8c, or the measurement of the substrate W by a laser displacement meter.

形状データ１３ｃは、レーザー変位計によって取得される、基板Ｗの表面の局所的な高さ位置が記述されたデータである。また、押圧力データ１３ｄは、基板Ｗを加工する際に押圧部９ａがパターニングヘッド８に与える押圧力の大きさが記述されたデータである。押圧力は、一定値として定められる態様であってもよいし、Ｘ軸に対する関数として定められる態様であってもよい。後者の場合、押圧力を、形状データ１３ｃに基づいて特定される、基板Ｗの局所的な表面形状の違いに応じて局所位置ごとに違えるようにすることも可能である。 The shape data 13c is data describing a local height position on the surface of the substrate W, which is obtained by a laser displacement meter. The pressing force data 13d is data describing the magnitude of the pressing force that the pressing portion 9a applies to the patterning head 8 when the substrate W is processed. The pressing force may be set as a constant value or may be set as a function with respect to the X axis. In the latter case, it is possible to make the pressing force different for each local position according to the difference in the local surface shape of the substrate W specified based on the shape data 13c.

そして、電空レギュレータ１４は、押圧部９ａがパターニングヘッド８に与える押圧力を押圧力データ１３ｄに基づいて制御する。 The electropneumatic regulator 14 controls the pressing force that the pressing portion 9a applies to the patterning head 8 based on the pressing force data 13d.

エア供給源１５は、静圧案内機構において垂直部８ａをガイド７ｃに対して非接触状態に保つべく、垂直部８ａから噴出させるためのエアを供給する部位である。 The air supply source 15 is a portion that supplies air for ejecting from the vertical portion 8a in order to keep the vertical portion 8a in a non-contact state with respect to the guide 7c in the static pressure guide mechanism.

入力操作部２１は、加工装置１００のオペレータが加工装置１００に対して種々の操作指示やデータを入力するためのインターフェースである。また、表示部２２は、加工装置１００の処理メニューや動作状況などを表示するためのものである。なお、入力操作部２１と表示部２２がタッチパネルなどによって構成されることにより、一体化されていてもよい。 The input operation unit 21 is an interface for an operator of the processing apparatus 100 to input various operation instructions and data to the processing apparatus 100. The display unit 22 is for displaying a processing menu, an operation status, and the like of the processing apparatus 100. The input operation unit 21 and the display unit 22 may be integrated by being configured by a touch panel or the like.

以上のような構成を有する加工装置１００においては、概略、加工レシピ１３ｂの記述内容に基づく加工制御部１２の制御によって、ステージ２に基板Ｗを吸引固定させ、かつ、パターニングツール１０の先端に備わる刃先１０ａを基板Ｗの表面に接触（当接）させた状態で、あらかじめ取得あるいは設定された形状データ１３ｃや押圧力データ１３ｄの記述内容に従って、ステージ２をＸ軸方向に移動させることにより、つまりは、パターニングツール１０を基板Ｗに対してＸ軸方向に相対的に移動させることにより、当接部分の薄膜層を剥離除去して基板Ｗに対しＸ軸方向に沿った直線状の加工溝を形成することが出来る。 In the processing apparatus 100 having the above-described configuration, the substrate W is sucked and fixed to the stage 2 by the control of the processing control unit 12 based on the description content of the processing recipe 13b, and provided at the tip of the patterning tool 10. By moving the stage 2 in the X-axis direction in accordance with the description contents of the shape data 13c and the pressing force data 13d acquired or set in advance with the blade edge 10a in contact with the surface of the substrate W, that is, Moves the patterning tool 10 relative to the substrate W in the X-axis direction to peel off and remove the thin film layer at the contact portion, thereby forming a linear processing groove along the X-axis direction with respect to the substrate W. Can be formed.

例えば、パターニングヘッド８をＹ軸方向に所定ピッチで移動させる都度、ステージ２をＸ軸方向に移動させることによって、互いに平行かつ真直な直線状の複数の加工溝を形成することが出来る。 For example, each time the patterning head 8 is moved at a predetermined pitch in the Y-axis direction, the stage 2 is moved in the X-axis direction, whereby a plurality of straight and straight machining grooves can be formed.

また、形成予定ラインの形状が曲線的である場合には、Ｘ軸方向へのステージ２の移動に、パターニングヘッド８のＹ軸方向への移動が重畳されるようになっていてもよい。 Further, when the shape of the line to be formed is curved, the movement of the patterning head 8 in the Y-axis direction may be superimposed on the movement of the stage 2 in the X-axis direction.

なお、加工を行っている間のパターニングツール１０と基板Ｗとの接触状態の維持は、エアシリンダ９による押圧によってパターニングヘッド８をＺ軸方向に動作させる（上下動させる）ことによって実現される。係る場合においては、両者のＺ軸方向における相対的な位置関係が一定に保たれるように、エアシリンダ９が与える押圧力が形状データ１３ｃに従って調整されてもよいし、押圧力をあらかじめ押圧力データ１３ｄに記述されてなる大きさで保たれるようになっていてもよい。 The contact state between the patterning tool 10 and the substrate W during the processing is realized by moving the patterning head 8 in the Z-axis direction (moving up and down) by pressing with the air cylinder 9. In such a case, the pressing force applied by the air cylinder 9 may be adjusted according to the shape data 13c so that the relative positional relationship between the two in the Z-axis direction is kept constant. The size described in the data 13d may be maintained.

一方、パターニングヘッド８の水平方向における保持は、静圧案内機構によって実現される。すなわち、パターニングヘッド８は、ガイド７ｃに対し非接触な状態を保ちつつ保持されてなる。 On the other hand, holding of the patterning head 8 in the horizontal direction is realized by a static pressure guide mechanism. That is, the patterning head 8 is held while maintaining a non-contact state with respect to the guide 7c.

＜静圧案内機構＞
次に、本実施の形態に係る加工装置１００が備える静圧案内機構の詳細について説明する。図５は、加工装置１００において静圧案内機構を構成するパターニングヘッド８の垂直部８ａとガイド７ｃとの要部外観斜視図である。図６は、垂直部８ａのみの要部外観斜視図である。図７は、垂直部８ａに設けられたエア噴出機構８ｃの構成を概略的に示す斜視図である。図８は、垂直部８ａを通る加工装置１００のＺＸ要部断面図である。 <Static pressure guide mechanism>
Next, the detail of the static pressure guide mechanism with which the processing apparatus 100 which concerns on this Embodiment is provided is demonstrated. FIG. 5 is an external perspective view of the main part of the vertical portion 8a and the guide 7c of the patterning head 8 constituting the static pressure guide mechanism in the processing apparatus 100. FIG. FIG. 6 is an external perspective view of the main part of only the vertical part 8a. FIG. 7 is a perspective view schematically showing the configuration of the air ejection mechanism 8c provided in the vertical portion 8a. FIG. 8 is a ZX main part sectional view of the machining apparatus 100 passing through the vertical part 8a.

図５に示すように、パターニングヘッド８の垂直部８ａは、その周囲をガイド７ｃに囲驍されてなる。ただし、垂直部８ａの上端側は露出しており、その露出部分のＸ軸方向負側には、垂直部８ａの内部にエア供給源１５から供給されるエアを導入する供給孔Ｈ０が設けられてなる。供給孔Ｈ０には、他方端をエア供給源１５に接続されてなる図示しない供給管が接続される。 As shown in FIG. 5, the vertical portion 8a of the patterning head 8 is surrounded by a guide 7c. However, the upper end side of the vertical portion 8a is exposed, and a supply hole H0 for introducing air supplied from the air supply source 15 is provided inside the vertical portion 8a on the negative side in the X-axis direction of the exposed portion. It becomes. A supply pipe (not shown) having the other end connected to the air supply source 15 is connected to the supply hole H0.

また、図６および図７に示すように、パターニングヘッド８の垂直部８ａのガイド７ｃに囲驍されてなる部分には、複数の噴出孔Ｈ１ａ〜Ｈ１ｈ、Ｈ２ａ〜Ｈ２ｈ、Ｈ３ａ〜Ｈ３ｈが設けられてなる。ただし、図７においては、噴出孔は黒い点として表現している。また、図７に示すように、それぞれの噴出孔は、垂直部８ａの内部で流路Ｆによって供給孔Ｈ０と接続されてなる。ただし、図７においては図示の簡単のため、流路Ｆは一点鎖線として表現している。これら供給孔Ｈ０、噴出孔Ｈ１ａ〜Ｈ１ｈ、Ｈ２ａ〜Ｈ２ｈ、Ｈ３ａ〜Ｈ３ｈ、および、流路Ｆが、垂直部８ａにおいてエア噴出機構８ｃを構成している。供給孔Ｈ０、噴出孔Ｈ１ａ〜Ｈ１ｈ、Ｈ２ａ〜Ｈ２ｈ、Ｈ３ａ〜Ｈ３ｈ、および、流路Ｆの径（内径）は、０．０１ｍｍ〜数ｍｍ程度が好適である。 Further, as shown in FIGS. 6 and 7, a plurality of ejection holes H1a to H1h, H2a to H2h, and H3a to H3h are provided in a portion surrounded by the guide 7c of the vertical portion 8a of the patterning head 8. It becomes. However, in FIG. 7, the ejection holes are expressed as black dots. Moreover, as shown in FIG. 7, each ejection hole is connected to the supply hole H0 by the flow path F inside the vertical portion 8a. However, in FIG. 7, the flow path F is expressed as a one-dot chain line for simplicity of illustration. These supply hole H0, ejection holes H1a to H1h, H2a to H2h, H3a to H3h, and the flow path F constitute an air ejection mechanism 8c in the vertical portion 8a. The diameter (inner diameter) of the supply hole H0, the ejection holes H1a to H1h, H2a to H2h, H3a to H3h, and the flow path F is preferably about 0.01 mm to several mm.

図６および図７に示すように、本実施の形態においては、噴出孔は３段に分けて設けられている。Ｚ軸方向正側（供給孔Ｈ０に近い側）より１段目には噴出孔Ｈ１ａ〜Ｈ１ｈが設けられており、２段目には噴出孔Ｈ２ａ〜Ｈ２ｈが設けられて、３段目には噴出孔Ｈ３ａ〜Ｈ３ｈが設けられている。 As shown in FIGS. 6 and 7, in the present embodiment, the ejection holes are provided in three stages. On the first stage from the Z axis direction positive side (side closer to the supply hole H0), the ejection holes H1a to H1h are provided, and on the second stage, the ejection holes H2a to H2h are provided. The ejection holes H3a to H3h are provided.

また、噴出孔Ｈ１ａ、Ｈ２ａ、Ｈ３ａは、垂直部８ａのＸ軸方向負側の面８ａ１に設けられており、噴出孔Ｈ１ｂ、Ｈ１ｃ、Ｈ１ｄ、Ｈ２ｂ、Ｈ２ｃ、Ｈ２ｄ、Ｈ３ｂ、Ｈ３ｃ、Ｈ３ｄは、垂直部８ａのＹ軸方向正側の面８ａ２に設けられており、噴出孔Ｈ１ｅ、Ｈ２ｅ、Ｈ３ｅは、垂直部８ａのＸ軸方向正側の面８ａ３に設けられており、噴出孔Ｈ１ｆ、Ｈ１ｇ、Ｈ１ｈ、Ｈ２ｆ、Ｈ２ｇ、Ｈ２ｈ、Ｈ３ｆ、Ｈ３ｇ、Ｈ３ｈは、垂直部８ａのＹ軸方向負側の面８ａ４に設けられている。 Further, the ejection holes H1a, H2a, H3a are provided on the surface 8a1 on the negative side in the X-axis direction of the vertical portion 8a. The vertical portion 8a is provided on the surface 8a2 on the Y axis direction positive side, and the ejection holes H1e, H2e, H3e are provided on the surface 8a3 on the X axis direction positive side of the vertical portion 8a, and the ejection holes H1f, H1g. , H1h, H2f, H2g, H2h, H3f, H3g, and H3h are provided on the surface 8a4 on the Y axis direction negative side of the vertical portion 8a.

係る噴出孔の配置は、垂直部８ａのＺ軸方向に沿った４つの面８ａ１〜８ａ４の大きさに応じて定められればよい。図６および図７に例示する本実施の形態に係る加工装置１００においては、垂直部８ａのＸ軸方向に垂直な面８ａ１および面８ａ３はＹ軸方向に垂直な面８ａ２および面８ａ４よりも小さい（細い）ことに、つまりは、垂直部８ａが上面視（ＸＹ平面視）でＸ軸方向に長手方向を有する細長い長方形状となっていることに対応して、面８ａ１および面８ａ３には噴出孔が各段１つずつのみ設けられてなり、面８ａ２および面８ａ４には噴出孔が各段３つずつ設けられてなる。垂直部８ａの形状によっては、各面に異なる個数の噴出孔が設けられてもよい。 The arrangement of the ejection holes may be determined according to the sizes of the four surfaces 8a1 to 8a4 along the Z-axis direction of the vertical portion 8a. In the processing apparatus 100 according to the present embodiment illustrated in FIGS. 6 and 7, the surfaces 8a1 and 8a3 perpendicular to the X-axis direction of the vertical portion 8a are smaller than the surfaces 8a2 and 8a4 perpendicular to the Y-axis direction. In other words, corresponding to the fact that the vertical portion 8a has an elongated rectangular shape having a longitudinal direction in the X-axis direction when viewed from above (XY plan view), the surface 8a1 and the surface 8a3 are ejected. Only one hole is provided for each step, and three ejection holes are provided for each surface 8a2 and 8a4. Depending on the shape of the vertical portion 8a, a different number of ejection holes may be provided on each surface.

エア噴出機構８ｃにおいては、エア供給源１５より供給されるエアが、ＸＹ正負方向に向けて、より具体的には、各方向において垂直部８ａと対向するガイド７ｃの貫通孔７ｈの内壁面に向けて、噴出される。このとき、供給孔Ｈ０を通じて供給されるエアの流量は全ての噴出孔で同じである。係る状態において垂直部８ａとガイド７ｃとの間に発生する静圧によって（それぞれの噴出孔と対向するガイド７ｃの貫通孔７ｈの内面との間に発生する静圧のバランスによって）、垂直部８ａが貫通孔７ｈと非接触な状態を保ちつつ保持される状態が実現される。 In the air ejection mechanism 8c, the air supplied from the air supply source 15 is directed toward the XY positive and negative directions, more specifically, on the inner wall surface of the through hole 7h of the guide 7c facing the vertical portion 8a in each direction. It spouts towards. At this time, the flow rate of the air supplied through the supply hole H0 is the same for all the ejection holes. In such a state, due to the static pressure generated between the vertical portion 8a and the guide 7c (by the balance of the static pressure generated between the respective ejection holes and the inner surface of the through hole 7h of the guide 7c facing each other), the vertical portion 8a. Is maintained in a non-contact state with the through hole 7h.

係る構成のエア噴出機構８ｃを備えることにより、本実施の形態に係る加工装置１００においては、パターニングヘッド８の垂直部８ａとガイド７ｃとの間に発生させた静圧によって、パターニングヘッド８は絶えずガイド７ｃと非接触な状態に保たれる。それゆえ、加工の際にパターニングヘッド８がＺ軸方向に上下動する場合であっても、パターニングヘッド８とガイド７ｃとの間にガイド７ｃとの間で摩擦が生じることはなく、それゆえ、パターニングツール１０の基板Ｗの表面凹凸に対する追随性、もしくは、パターニングツール１０が基板Ｗに対して与える押圧力（付勢力）の安定性が、良好に確保されるようになっている。 By providing the air ejection mechanism 8c having such a configuration, in the processing apparatus 100 according to the present embodiment, the patterning head 8 is constantly driven by the static pressure generated between the vertical portion 8a of the patterning head 8 and the guide 7c. The guide 7c is kept out of contact. Therefore, even when the patterning head 8 moves up and down in the Z-axis direction during processing, there is no friction between the patterning head 8 and the guide 7c. The followability of the patterning tool 10 to the surface irregularities of the substrate W or the stability of the pressing force (biasing force) applied to the substrate W by the patterning tool 10 is ensured satisfactorily.

なお、加工時においては、垂直部８ａに対し、刃先１０ａと基板Ｗとの間に作用する摩擦力に起因したトルクがＺＸ面内に沿って作用した結果として、垂直部８ａが傾斜姿勢となることがあるが、係る場合においても、パターニングヘッド８とガイド７ｃとを非接触な状態に保つことは可能である。 At the time of processing, as a result of the torque caused by the frictional force acting between the blade edge 10a and the substrate W acting on the vertical portion 8a along the ZX plane, the vertical portion 8a assumes an inclined posture. However, even in such a case, it is possible to keep the patterning head 8 and the guide 7c in a non-contact state.

＜パーティクルガード＞
次に、加工装置１００に備わるパーティクルガード８ｇについて説明する。上述のように、パーティクルガード８ｇは、パーティクルが、静圧案内機構を構成するガイド７ｃとパターニングヘッド８の垂直部８ａとの間隙Δ１に入り込むことを防止する目的で設けられてなる、ツールホルダ８ｈを囲驍する筒状の部材である。仮に、係る間隙Δ１にパーティクルが入り込んでパターニングヘッド８およびガイド７ｃに付着すると、両者が非接触状態を保てず、基板Ｗの凹凸に追随してパターニングヘッド８を上下動させることが困難となり、良好な加工が行われなくなる。本実施の形態に係る加工装置１００においては、パーティクルガード８ｇを備えることで、係る不具合の発生が防止されてなる。 <Particle guard>
Next, the particle guard 8g provided in the processing apparatus 100 will be described. As described above, the particle guard 8g is provided for the purpose of preventing particles from entering the gap Δ1 between the guide 7c constituting the static pressure guide mechanism and the vertical portion 8a of the patterning head 8, and the tool holder 8h. It is the cylindrical member which surrounds. If particles enter the gap Δ1 and adhere to the patterning head 8 and the guide 7c, the two cannot be kept in a non-contact state, and it becomes difficult to move the patterning head 8 up and down following the unevenness of the substrate W. Good processing is not performed. In the processing apparatus 100 according to the present embodiment, the occurrence of such a problem is prevented by providing the particle guard 8g.

具体的には、パーティクルガード８ｇは、パターニングヘッド８がその可動範囲の最上位置にあるときに、図８に示すように、その下端部がガイド７ｃとの下端部よりもＺ軸負方向に所定距離Δｈだけ突出するように設けられる。換言すれば、パーティクルガード８ｇは、その下端部の位置が、ガイド７ｃの下端部の位置よりもステージ２に（基板Ｗに）近くなるように設けられる。 Specifically, when the patterning head 8 is at the uppermost position in the movable range, the particle guard 8g has a lower end portion in a predetermined direction in the negative direction of the Z axis with respect to the lower end portion with the guide 7c as shown in FIG. It is provided so as to protrude by a distance Δh. In other words, the particle guard 8g is provided such that the position of its lower end is closer to the stage 2 (to the substrate W) than the position of the lower end of the guide 7c.

また、パーティクルガード８ｇは、パターニングヘッド８の垂直部８ａの下端部からＺ軸負方向に向けて、ガイド７ｃとの間に所定の間隙Δ２を保つ態様にて設けられる。なお、図８においては図示の簡単のため、パターニングヘッド８の垂直部８ａが垂直姿勢を有する場合を例示しているが、パーティクルガード８ｇは、垂直部８ａが傾斜姿勢にある場合においても間隙Δ２が存在するように設けられる。ただし、垂直姿勢のときと傾斜姿勢のときとで間隙Δ２の大きさは異なっていてもよい。また、図８においては、垂直部８ａとガイド７ｃとの間隙Δ１と、パーティクルガード８ｇとガイド７ｃとの間隙Δ２とを、同じ大きさであるように図示しているが、これは必須の態様ではない。 The particle guard 8g is provided in such a manner that a predetermined gap Δ2 is maintained between the particle guard 8g and the guide 7c from the lower end portion of the vertical portion 8a of the patterning head 8 toward the negative direction of the Z axis. In FIG. 8, for simplicity of illustration, the case where the vertical portion 8a of the patterning head 8 has a vertical posture is illustrated, but the particle guard 8g has a gap Δ2 even when the vertical portion 8a is in an inclined posture. Is provided to exist. However, the size of the gap Δ2 may be different between the vertical posture and the inclined posture. In FIG. 8, the gap Δ1 between the vertical portion 8a and the guide 7c and the gap Δ2 between the particle guard 8g and the guide 7c are shown to have the same size, but this is an essential aspect. is not.

パーティクルガード８ｇが備わっていることで、パターニングヘッド８の垂直部８ａとガイド７ｃとの間に静圧が発生している状態においては、矢印ＡＲ１にて示すように、Ｚ軸負方向にエアの流れが生じ、当該エアは垂直部８ａとガイド７ｃとの間から噴出する。係るエアの流れが存在することで、パターニングツール１０による加工によって基板Ｗから飛散する加工くずなどのパーティクルが、垂直部８ａとガイド７ｃとの間隙Δ１に入り込むことが好適に防止される。すなわち、本実施の形態に係る加工装置１００においては、筒状のパーティクルガード８ｇという簡単な構成要素をパターニングヘッド８の下方に設けてＺ軸負方向へのエアの流れを生じさせることで、エアパージ機構やラビリンス構造などいった複雑な構成を採用せずとも、静圧案内機構を構成するガイド７ｃとパターニングヘッド８の垂直部８ａとの間隙Δ１にパーティクルが入り込むことが、好適に防止されてなる。 Since the particle guard 8g is provided, when static pressure is generated between the vertical portion 8a of the patterning head 8 and the guide 7c, as indicated by an arrow AR1, the air flows in the negative direction of the Z axis. A flow is generated, and the air is ejected from between the vertical portion 8a and the guide 7c. Due to the presence of such air flow, particles such as processing scraps scattered from the substrate W due to processing by the patterning tool 10 are preferably prevented from entering the gap Δ1 between the vertical portion 8a and the guide 7c. That is, in the processing apparatus 100 according to the present embodiment, a simple component called a cylindrical particle guard 8g is provided below the patterning head 8 to generate an air flow in the negative direction of the Z-axis. Even if a complicated configuration such as a mechanism or a labyrinth structure is not adopted, it is possible to suitably prevent particles from entering the gap Δ1 between the guide 7c constituting the static pressure guide mechanism and the vertical portion 8a of the patterning head 8. .

また、余分なスペースを必要としないことから、パターニングヘッド８の小型化にも対応が可能である。 Further, since no extra space is required, the patterning head 8 can be reduced in size.

なお、静圧案内機構の間隙Δ１への入り込みとして主に問題となるのは、下方からの加工くずの入り込みであると考えられるが、静圧発生状態にいては、垂直部８ａの上方に向けてもエアの流れが生じていることから、加工装置１００においては、垂直部８ａの上方からのパーティクルの混入も好適に抑制されてなる。 It is considered that the main problem as the entry of the static pressure guide mechanism into the gap Δ1 is the entry of the machining waste from below, but in the state where the static pressure is generated, it is directed upward of the vertical portion 8a. However, since the air flow is generated, in the processing apparatus 100, mixing of particles from above the vertical portion 8a is also suitably suppressed.

パーティクルガード８ｇの構成材料としては、種々のものが適用可能である。例えば、樹脂や真鍮、スズ系のロウ材などの比較的軟らかい材料で形成する態様であってもよいし、ＳＵＳなどの金属や、セラミックスなどの比較的硬い材料にて形成する態様であってもよい。前者の場合、いったん付着したパーティクルが脱離しがたいことや、パーティクルが付着したものを交換清掃することが容易などのメリットがある。後者の場合、パーティクルが付着しがたい、というメリットがある。あるいは、生産性を考慮し、硬質アルマイトが表面に施されたアルミ材にてパーティクルガード８ｇを構成し、定期的に清掃する態様であってもよい。 Various materials can be used as the constituent material of the particle guard 8g. For example, it may be an embodiment formed of a relatively soft material such as resin, brass or tin-based brazing material, or an embodiment formed of a relatively hard material such as a metal such as SUS or ceramics. Good. In the former case, there are merits such that it is difficult for the particles once adhered to be detached, and it is easy to replace and clean the particles adhered. In the latter case, there is an advantage that particles are difficult to adhere. Alternatively, in consideration of productivity, the particle guard 8g may be constituted by an aluminum material having a hard anodized surface and cleaned regularly.

以上、説明したように、本実施の形態に係る加工装置においては、下方にパターニングツールを備えたパターニングヘッドを、ガイドとの間に発生させた静圧によってガイドに対し非接触な状態でＺ軸方向に上下動させるようにすることで、基板に対しパターニング加工を行う際の基板の表面凹凸に対するパターニングツールの追随性、もしくは、パターニングツールが基板に対して与える押圧力（付勢力）の安定性が、良好に確保されるようになっているとともに、パターニングヘッドの下方に、ガイドとの間に間隙が形成されるようにパーティクルガードを設けることによって静圧案内時にＺ軸負方向へのエアの流れを生じさせてガイド部とパーティクルガードの間からエアを噴出させるようにすることで、エアパージ機構やラビリンス構造などいった複雑な構成を採用せずとも、静圧案内機構を構成するガイドとパターニングヘッドとの間隙にパーティクルが入り込むことが好適に防止されてなる。 As described above, in the processing apparatus according to the present embodiment, the patterning head provided with the patterning tool below is placed in a non-contact state with respect to the guide by the static pressure generated between the Z-axis and the guide. The patterning tool can follow the surface irregularities of the substrate when patterning is performed on the substrate by moving the substrate up and down in the direction, or the stability of the pressing force (biasing force) applied to the substrate by the patterning tool However, by providing a particle guard below the patterning head so that a gap is formed between the guide and the guide, air in the negative direction of the Z-axis can be obtained during static pressure guidance. The air purge mechanism and labyrinth are created by causing air to flow out between the guide and the particle guard. Without employing a complicated configuration in which said like granulation, the gap between the guide and the patterning head constituting the the static pressure guide mechanism that particles enter formed by suitably prevented.

１基台
２ステージ
３ヘッド移動機構
６Ｙ軸移動部
７Ｚ軸粗動部
７ｃガイド
８パターニングヘッド
８ｃエア噴出機構
８ｄ自重キャンセルバネ
８ｈツールホルダ
８ｇパーティクルガード
９エアシリンダ
９ａ押圧部
１０パターニングツール
１０ａ刃先
１１コントローラ
１００加工装置
Ｆ（エア噴出機構の）流路
Ｈ１ａ〜Ｈ１ｈ、Ｈ２ａ〜Ｈ２ｈ、Ｈ３ａ〜Ｈ３ｈ噴出孔
Ｗ基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base 2 Stage 3 Head movement mechanism 6 Y-axis movement part 7 Z-axis coarse movement part 7c Guide 8 Patterning head 8c Air ejection mechanism 8d Self weight cancellation spring 8h Tool holder 8g Particle guard 9 Air cylinder 9a Press part 10 Patterning tool 10a Blade edge 11 Controller 100 Processing device F (Air ejection mechanism) flow path H1a to H1h, H2a to H2h, H3a to H3h ejection hole W substrate

Claims

A processing apparatus for performing a patterning process for removing a part of the thin film layer of the substrate on which the thin film layer is formed to form a groove in the substrate,
A patterning tool with a cutting edge at the tip;
A patterning head having a first portion having a longitudinal direction in a vertical direction and holding the patterning tool at a lower end portion of the first portion while maintaining a state in which the cutting edge is directed vertically downward;
Biasing means for biasing the patterning head in the vertical direction;
Self-weight canceling means for canceling the self-weight of the patterning head;
The guide portion has a guide portion surrounding a part of the first portion of the patterning head, and the guide portion is opposed to each of a plurality of ejection holes provided on the surface of the first portion of the patterning head. Static pressure guide means for guiding the patterning head in a vertical direction along the guide part while holding the patterning head in a non-contact state with respect to the guide part by blowing air toward the surface;
A particle guard provided below the first portion of the patterning head so as to have a predetermined gap with the guide;
With
When the static pressure guide means guides the patterning head in the vertical direction, the air is ejected from between the particle guard and the guide portion.
A processing apparatus characterized by that.

The processing apparatus according to claim 1,
The position of the lower end portion of the particle guard is closer to the substrate than the position of the lower end portion of the guide portion,
A processing apparatus characterized by that.

The processing apparatus according to claim 1 or 2,
The particle guard is provided so that there is a gap between the patterning head and the guide portion even when the patterning head is in an inclined posture.
A processing apparatus characterized by that.

The processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The particle guard is provided so as to surround a portion of the patterning head that holds the patterning tool;
A processing apparatus characterized by that.