JP4349528B2 - 基板搬送装置、基板制御方法、カラーフィルタ製造方法、電子回路製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板等の基板を搬送して加工処理を行う基板加工装置、基板搬送装置に関する。

従来、基板加工装置は、ガラス基板等の薄板状の基板（ワーク）をステージ上に載置し、当該ステージを介して位置決めを行い、基板上に精密パターニング加工を行う。基板上にパターン形成を行う場合、相当の精度が要求され、加工対象の基板を定盤上の所定の位置に精度よく載置することが要求される。
近年、液晶カラーフィルター等のディスプレイの分野では、Ｇ６世代（１５００ｍｍ×１８００ｍｍ）、Ｇ７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）等、ガラス基板のサイズが大型化すると共に、装置重量、装置コスト等が増大する傾向にある。
また、装置重量の軽量化、低コスト化を図るべく、エアスライダ方式の薄板搬送装置が提案されている（例えば、［特許文献１］参照。）。

特開２００４−２３８１３３号公報

しかしながら、従来の基板加工装置では、装置の大型化に起因する設備費用が増大するという問題点がある。
基板の搬送及び加工にステージが必要であり、石製ステージの移動定盤は、基板のサイズよりも大きい。また、移動定盤、移動定盤を走行させるスライダ及びスライドレール、これらを支持するベースは、相応の剛性を維持すべく設計される。
従って、装置の大型化、装置重量、設置場所の耐荷重、装置搬送コスト等が増大し、また、大型移動定盤の平面研削やハンドラップによる精度出し加工等に要する費用的負担が増大するという問題点がある。
また、［特許文献１］に示される薄板搬送装置は、アライメント装置を備えておらず、カラーフィルター等の精密パターニングに用いることが困難であるという問題点がある。

また、以下の（１）〜（３）に示す理由等により、加工ユニット（加工部）と基板との間のＺ方向の相対位置精度を維持することが必要である。
尚、θ軸は鉛直方向回転軸を示し、θ方向はその回転方向を示す。Ｙ軸は加工幅方向を示し、Ｘ軸は加工方向を示し、θ軸、Ｙ軸、Ｘ軸は、互いに直角をなす。
（１）加工ユニットがインクジェットヘッドユニットの場合、基板がインクジェットヘッドに対して、Ｘ方向またはＹ方向に相対的に移動する場合、基板がＺ方向にばたつくと、インクジェットヘッドと基板との間のギャップが変動し、Ｘ方向またはＹ方向の着弾位置がずれてしまう。
（２）加工ユニットがダイヘッドユニットの場合、基板がダイヘッドに対して、Ｘ方向またはＹ方向に相対的に移動する場合、基板がＺ方向にばたつくと、ダイヘッドと基板との間のギャップが変動することにより、塗布膜厚も変動してしまう。
（３）加工ユニットがレーザー照射ヘッドユニットの場合、基板がレーザー照射ヘッドに対して、Ｘ方向またはＹ方向に相対的に移動する場合、基板がＺ方向にばたつくと、レーザー照射ヘッドと基板との間のギャップが変動することにより、焦点距離も変動してしまう。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、加工精度を維持しつつ、装置重量及び費用的負担等を軽減することを可能とする基板加工装置等を提供することを目的とする。

第１の発明は、基板が載置され前記基板の位置決めを行うアライメント部と前記アライメント部を搬送する搬送部とを具備し、前記搬送部は、少なくとも１軸であり、搬送方向に設けられるレール部と前記アライメント部を支持し前記レール部上を移動する移動部とを有し、前記移動部及び前記レール部の幅は、前記アライメント部の幅より小さいことを特徴とする基板搬送装置である。

第１の発明の基板搬送装置は、アライメント部、搬送部等を備え、搬送部を移動する移動部及びレール部の幅は、基板が載置されるアライメント部の幅より小さく、アライメント部（アライメントステージ）は、搬送部（Ｘ方向移動ステージ）の上に搭載される。

第２の発明は、基板に対して加工処理を行う加工部と、前記基板を前記加工部に搬送する搬送部と、を備える基板加工装置における基板制御方法であって、搬送方向に設けられる同一直線のレール部の上を移動する移動部により、前記基板の位置決めを行うアライメント部の下面中央の部分領域を下方から面支持する部分領域面支持ステップと、前記移動部により前記アライメント部を前記搬送方向に移動させる移動ステップと、前記加工部の下方において、エアフロートにより、鉛直方向における前記基板の位置を空気圧により制御する鉛直方向位置制御ステップと、具備することを特徴とする基板制御方法である。

第２の発明は、第１の発明の基板搬送装置における基板制御方法に関する発明である。

「部分領域」は、基板あるいはアライメント部の下部の全面ではなく、所定の部分領域を示す。例えば、基板、アライメント部を支持し移動させる移動部の幅が基板の幅より小さく、移動部が１軸のレール上を移動する場合、「部分領域」は、基板あるいはアライメント部の下面の中央部分の領域を示す。
また、部分領域外において、基板、アライメント部を下方から点支持、線支持等により、補助的に支持するようにしてもよい。
第３の発明は、第２の発明の基板制御方法を用いてカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造方法である。
第４の発明は、第２の発明の基板制御方法を用いて電子回路を製造する電子回路製造方法である。

本発明によれば、加工精度を維持しつつ、装置重量及び費用的負担等を軽減することを可能とする基板加工装置等を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る基板加工装置等の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

最初に、図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係る基板加工装置１の構成について説明する。
図１は、基板加工装置１の概略斜視図である。
尚、θ軸は鉛直方向回転軸を示し、θ方向はその回転方向を示す。Ｙ軸は塗布幅方向を示し、Ｘ軸は塗布方向を示し、θ軸、Ｙ軸、Ｘ軸は、互いに直角をなす。

図１に示す基板加工装置１は、加工ユニット５、Ｘ方向移動ステージ７、アライメントステージ（Ｙ方向移動ステージ及びθ方向移動ステージ）９、エアフロートユニット１１、ローラ１３、アライメントカメラ１５等により構成される。

基板加工装置１は、基板３に対して加工ユニット５により加工処理を施し、カラーフィルタ、電子回路等の微細ピッチのパターン等を形成する装置である。
。
基板３は、加工処理の対象物であり、例えば、ガラス基板、シリコンウェハ、プリント基板等の基板である。
加工ユニット５は、基板３に対して加工処理を施す装置であり、例えば、インクジェットヘッドユニット、ダイコートユニット、レーザ照射ヘッドユニット等である。加工ユニット５は、ガントリ１７にＹ方向に設けられるレール１９に沿って移動する。

Ｘ方向移動ステージ７は、Ｘ方向に基板３等を搬送すると共に、Ｘ方向の位置決めを行う装置である。Ｘ方向移動ステージ７は、Ｘ方向スライダ７−１及びＸ方向レール７−２を有する。Ｘ方向スライダ７−１及びＸ方向レール７−２の幅（Ｙ方向長）は、共に、基板３の幅（Ｙ方向長）より小さい。基板３は、Ｘ方向スライダ７−１の上面に載置され、Ｘ方向スライダ７−１は、Ｘ方向レール７−２に沿ってＸ方向に移動する。
Ｘ方向移動ステージ７は、直線移動ステージであり、例えば、ＬＭガイドやエアスライダ等を用いたガイドとステップモータ、サーボモータやリニアモータ等の制御可能なモータによってＸ方向に移動可能に支持される。

アライメントステージ（Ｙ方向、θ方向）９は、基板３のＹ方向２３及びθ方向２５の位置決めを行う装置である。アライメントステージ９は、Ｙ方向移動ステージ（図示しない）及びθ方向移動ステージ（図示しない）を有する。
Ｙ方向移動ステージは、直線移動ステージであり、例えば、ステップモータ、サーボモータやリニアモータ等の制御可能なモータによってＹ方向に移動可能に支持される。
θ方向移動ステージは、回転ステージであり、例えば、ステップモータ、サーボモータ等の制御可能なモータによってθ方向回転軸に回転自在に支持される。

また、アライメントステージ９は、Ｘ方向に凹溝２１を有する。凹溝２１は、Ｘ方向移動ステージ７を埋設可能である。尚、Ｘ方向移動ステージ７は、凹溝２１に固定されない。凹溝２１の大きさは、位置決め範囲内において、アライメントステージ９とＸ方向移動ステージ７とが独立して動作可能となるように定められる。Ｘ方向移動ステージ７が凹溝２１に埋設される場合であっても、アライメントステージ９は、可動範囲内において、Ｘ方向移動ステージ７と独立にＹ方向及びθ方向に移動することができる。
また、アライメントステージは、少なくとも左右２分割して、それぞれに独立した駆動を設けて、同期制御して動作させてもよい。

アライメントカメラ１５は、基板３のθ方向角度及びＸＹ座標を検出するために、基板３の所定箇所（基板上に形成されるアライメントマーク等）を撮像するカメラである。アライメントカメラ１５の撮像画像は、基板加工装置１のアライメント制御部（図示しない）に入力される。
尚、アライメントカメラ１５は、基板加工装置１のフレーム（図示しない）に固定支持される。

アライメント制御部（図示しない）は、アライメントカメラ１５の撮像画像に基づいて、基板３が所定のθ方向角度、所定のＸＹ座標となるように制御する。アライメント制御部（図示しない）は、撮像画像に基づいて基板３のθ方向角度及びＸＹ座標を抽出し、抽出したデータを所定のデータと比較してそれらの偏差を算出し、偏差を小さくするように制御量を演算する。アライメント制御部（図示しない）は、Ｘ方向移動ステージ７、アライメントステージ９に対してそれぞれの制御量を出力して各ステージの位置制御を行う。

尚、Ｘ方向スライダ７−１、アライメントステージ９の上面に吸着テーブル（図示しない）を設けるようにしてもよい。
吸着テーブルは、基板３を吸着して固定するテーブルである。基板３の吸着は、例えば、空気を減圧、真空にすることにより行われる。この場合、吸着テーブルには、空気を吸引するための小孔（図示しない）が設けられ、吸着の際には当該孔を通じて真空ポンプ（図示しない）等により空気の吸引が行われる。
ここで、アライメントステージ９の上面の吸着を停止し、Ｘ方向スライダ７−１の上面のみを吸着して、Ｘ方向スライダ７−１を移動する場合には、アライメントステージ９の吸着テーブル上面の高さをＸ方向スライダ７−１のその高さより低くすることが望ましい。高さの変更方法としては、アライメントステージ９をの高さを低くしても良いし、Ｘ方向スライダ７−１の高さを高くしても良い。

エアフロートユニット１１は、基板３を空気圧により非接触に支持する装置である。エアフロートユニット１１は、加工ユニット５の近傍に、Ｘ方向移動ステージ７の両側に設けられる。
エアフロートユニット１１は、空気圧で押し上げあるいは吸引することにより、基板３を一定の高さ（Ｚ方向位置）に維持する。エアフロートユニット１１に関しては、例えば、オルボテック社より市販されているスマートノズル等を用いることができる。

ローラ１３は、Ｘ方向に搬送される基板３を支持する装置である。ローラ１３は、アライメントステージ９とエアフロートユニット１１との間の領域にＸ方向移動ステージ７の両側に設けられる。また、ローラ１３に代えてエアフロートユニットを配してもよい。

次に、図２〜図５を参照しながら、本発明の実施の形態に係る基板加工装置１の動作について説明する。
図２〜図４は、基板加工装置１の動作の流れを示す図であり、基板加工装置１からガントリ１７の上部を一部切り欠いて上方から見た図を示す。
図２は、基板３がアライメント領域３１にある場合、図３は、基板３が移動領域３３にある場合、図４は、基板３が加工領域３５にある場合を示す。
図５は、基板加工装置１の動作を示すフローチャートである。

図２に示すように、基板加工装置１は、アライメント領域３１において、基板３に対して、アライメントステージ９によりＹ方向２３及びθ方向２５についてアライメントを行い（ステップ１０１）、基板３をＸ方向移動ステージ７のＸ方向スライダ７−１に載置する（ステップ１０２）。

図３に示すように、基板加工装置１は、Ｘ方向移動ステージ７を駆動し、Ｘ方向レール７−２に沿ってＸ方向スライダ７−１を移動させ、基板３をアライメント領域３１から加工領域３５へ移動させる（ステップ１０３）。
尚、移動領域３３において、基板３の中央付近は、Ｘ方向移動ステージ７に支持され、基板３の両側は、ローラ１３に支持される。

図４に示すように、基板加工装置１は、加工領域３５において、基板３をエアフロートユニット１１により浮上させ、Ｚ方向の相対距離（基板３と加工ユニット５との間のＺ方向距離）を一定に保ち（ステップ１０４）、加工ユニット５により基板３に対して加工処理を施す（ステップ１０５）。

以上の過程を経て、基板加工装置１は、アライメント領域３１においてＹ方向及びθ方向についてアライメントを行い、Ｘ方向移動ステージ７により基板３をアライメント領域３１から加工領域３５へ移動させ、加工領域３５においてエアフロートユニット１１によりＺ方向の相対距離を一定に保ち、加工ユニット５により基板３に対して加工処理を施す。

このように、基板加工装置は、アライメントステージによりＹ方向及びθ方向の位置決め行い、Ｘ方向移動ステージによりＸ方向に搬送し、エアフロートユニットによりＺ方向の位置決めを行い、基板の加工を行うので、加工精度を維持することができる。

以上説明したように、本発明の基板加工装置は、Ｘ方向移動ステージは、これまでと同様の駆動機構を有し、移動定盤（Ｘ方向スライダ等）のサイズを従来よりＹ方向に小さくすることにより、Ｘ方向の精度を維持すると共に、軽量化を図ることができる。また、加工領域において、エアフロートユニットを設けることにより、加工ユニットと基板との間のＺ方向の相対位置精度を維持することができる。従って、簡易な構造により、軽量化及び低コスト化を図ることができる。

尚、Ｘ方向移動ステージの幅をどの程度小さくするかに関しては、特に限定されず、基板の重量、形状、大きさ等に基づいて定めることができる。
また、Ｘ方向移動ステージの軸数に関しては、上述のように１軸でもよいし、複数軸としてもよい。
また、上述のように、アライメントステージをＸ方向移動ステージと独立させ、Ｙ方向及びθ方向のアライメントの後、Ｘ方向移動ステージに基板を受け渡すようにしてもよいし、アライメントステージをＸ方向移動ステージ上に搭載するようにしてもよい。
ここで、Ｘ方向移動ステージに基板を受け渡す場合には、アライメントステージ９の高さをＸ方向スライダ７−１の高さより低くすることが望ましい。高さの変更方法としては、アライメントステージ９をの高さを低くしても良いし、Ｘ方向スライダ７−１の高さを高くしても良い

また、加工領域に関しては、上述のように、加工ユニットをガントリのレールに沿ってＹ方向に移動可能とするようにしてもよいし、加工ユニットをエアフロートユニット上方に固定し、アライメントステージをＹ方向に移動させるようにしてもよい。
また、アライメント及び加工に関係のない移動領域に関しては、上述のように、簡易なローラを設けてもよいし、エアーフロートユニットを設けてもよい。
また、加工領域において、基板と加工ユニットとの間の相対距離精度を向上させるべく、加工ユニット側に基板の位置を測定するセンサを設け、リアルタイムにフィードバックして、エアフロートユニットの空気圧を制御するようにしてもよい。

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる基板加工装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

基板加工装置１の概略斜視図 基板加工装置１の動作の流れを示す図（アライメント領域３１） 基板加工装置１の動作の流れを示す図（移動領域３３） 基板加工装置１の動作の流れを示す図（加工領域３５） 基板加工装置１の動作を示すフローチャート

符号の説明

１………基板加工装置
３………基板
５………加工ユニット
７………Ｘ方向移動ステージ
７−１………Ｘ方向スライダ
７−２………Ｘ方向レール
９………アライメントステージ（Ｙ方向、θ方向）
１１………エアフロートユニット
１３………ローラ
１５………アライメントカメラ
１７………ガントリ
１９………レール
２１………凹溝
３１………アライメント領域
３３………移動領域
３５………加工領域

Claims (5)

1. 基板が載置され前記基板の位置決めを行うアライメント部と前記アライメント部を搬送する搬送部とを具備し、
   前記搬送部は、少なくとも１軸であり、搬送方向に設けられるレール部と前記アライメント部を支持し前記レール部上を移動する移動部とを有し前記移動部及び前記レール部の幅は、前記アライメント部の幅より小さく、前記レール部および前記移動部は前記アライメント部中央に設けられることを特徴とする基板搬送装置。
2. 基板に対して加工処理を行う加工部と、前記基板を前記加工部に搬送する搬送部と、を備える基板加工装置における基板制御方法であって、
   搬送方向に設けられる同一直線のレール部の上を移動する移動部により、前記基板の位置決めを行うアライメント部の下面中央の部分領域を下方から面支持する部分領域面支持ステップと、
   前記移動部により前記アライメント部を前記搬送方向に移動させる移動ステップと、
   前記加工部の下方において、エアフロートにより、鉛直方向における前記基板の位置を空気圧により制御する鉛直方向位置制御ステップと、
   を具備することを特徴とする基板制御方法。
3. 前記部分領域外において、前記アライメント部を下方から点支持あるいは線支持する補助支持ステップを具備することを特徴とする請求項２に記載の基板制御方法。
4. 請求項２または請求項３に記載の基板制御方法を用いてカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造方法。
5. 請求項２または請求項３に記載の基板制御方法を用いて電子回路を製造する電子回路製造方法。

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