JP5317428B2 - 基板処理装置及び基板製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、平板状の基板に対して塗布ヘッドを相対的に移動させ、塗布ヘッドから基板の上面に処理液を塗布する基板処理装置、及びこの基板処理装置を用いて基板を処理する工程を含む基板製造方法に関する。

液晶ディスプレイ若しくはプラズマディスプレイ用フィルタ、又は半導体基板等の平板状を呈する基板の製造時には、基板の上面に処理液を塗布する基板処理装置が使用されている。基板処理装置は、一例として、処理液を吐出するスリット状のノズル部を有する塗布ヘッドを備えている。

塗布ヘッドは、定盤上に載置された基板の上方とノズル部との間に所定の間隔を維持した状態で、ノズル部の長手方向に直交する方向に基板に対して相対的に往復移動する。ノズル部は、処理液を基板上面に均一に吐出する必要があるため、極めて高い精度で作成されている。

ところが、基板の上面に異物が存在したままで処理液を塗布すると、不良品が発生するだけでなく、ノズル部が異物との衝突によって損傷し、処理液を適正に吐出することができなくなる。

そこで、従来の基板処理装置では、処理液塗布時の塗布ヘッドの移動方向における塗布ヘッドの前方で塗布ヘッドとともに移動する光学センサを設け、基板上面における異物の有無を検出するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

光学センサは、例えば、半導体レーザである発光部とフォトダイオード等の受光部とからなる。発光部及び受光部は、塗布ヘッドの移動方向に直交する方向に基板を挟んで、発光部から照射された光ビームの下方の一部が基板によって遮られる状態で配置される。発光部から照射された光の受光部における受光量が許容誤差範囲を越えるか否かに基づいて、基板上の異物の有無を検出する。
特開２００６−１１０４８６号公報

しかしながら、定盤上に載置された基板の上面は、基板自体の変形、定盤上面の変形、及び定盤と基板との間の異物の存在等により、微小な起伏を生じている場合がある。基板上面に異物が存在しない場合でも、基板の上面に生じた起伏によって光学センサの受光部の受光量が減少し、基板上に異物が付着しているものと誤検出する可能性がある。この誤検出を防止すべく、異物の有無を判別する際の受光量の閾値に大きな許容誤差範囲を与えると、異物の検出精度が低下する。

この発明の目的は、異物が付着していない状態での基板の上面の全面に対する光学センサの受光量の変化の測定結果に基づいて異物の有無を判別する際の閾値情報を作成することにより、基板に起伏を生じている場合にも基板上における異物の有無を正確に検出することができる基板処理装置及び基板製造方法を提供することにある。

この発明の基板処理装置は、定盤、塗布ヘッド、２個のセンサ及び制御部を備えている。定盤は、平板状の基板を載置する。塗布ヘッドは、定盤に載置された基板の上面の全面に対して相対的に、所定の移動方向に沿って移動し、基板の上面に処理液を吐出する。前記センサは、移動方向における塗布ヘッドの前方で塗布ヘッドとともに移動し、定盤に載置された基板の上面の位置に応じた検出信号を出力する。制御部は、塗布ヘッドが処理液を吐出していない状態で定盤に載置された基板の上面の全面に対して移動する間における２個のセンサの検出信号を時系列的に記憶し、この記憶内容に基づいて移動方向に沿って連続した検出信号の閾値情報を作成する。制御部は、塗布ヘッドが処理液を吐出している状態で定盤に載置された同じ基板の上面の全面に対して移動する間に、検出信号と閾値情報とを比較した結果に基づいて定盤に載置された基板の上面における異物の有無を判別し、この判別結果に基づいて塗布ヘッドの移動を制御する。

この構成では、定盤に載置された基板に対して塗布ヘッド及びセンサを少なくとも２度にわたって所定の移動方向に沿って移動させる。１度目の移動時には、塗布ヘッドから処理液を吐出させず、移動中のセンサの検出信号を時系列的に記憶する。この記憶内容に基づいて、移動方向に沿って連続した閾値情報が作成される。塗布ヘッドから処理液を吐出させる２度目の移動時に、センサの検出信号を閾値情報と逐次比較し、検出信号と閾値との比較結果に基づいて基板上における異物の有無が判別される。

定盤に載置された直後における基板上面の位置の測定結果から移動方向に沿って連続する閾値情報が作成され、この閾値情報と処理液の吐出時におけるセンサの検出信号とを逐次比較することで、基板上面に起伏を生じている場合でも異物の有無が正確に検出される。

２個のセンサは、それぞれ定盤に載置された基板の上面を断面の一部に含む光ビームを定盤の載置面に平行な方向で且つ移動方向に直交する方向に沿って照射する発光部と、発光部から照射された光ビームを受光して受光量に応じた検出信号を出力する受光部と、を有し、それぞれの発光部を基板を挟んで互いに異なる側に配置している。発光部から照射された光ビームは、基板上面の位置に応じて一部が遮られた状態で受光部に受光される。受光部の受光量は基板上面の位置に応じて変化するため、受光部の検出信号から基板上面の位置が測定できる。

また、閾値作成部は、記憶部が記憶している複数の検出信号のそれぞれに一定の誤差を加算した後に曲線補完して閾値情報を作成するものであってもよい。移動方向に沿った基板上面の起伏に応じた形状に連続する曲線状の閾値情報が作成されるため、基板上面の起伏による誤差を排除して基板上面における異物の有無を検出できる。

さらに、塗布ヘッドを、上下方向に所定範囲内で移動自在に備え、処理液を吐出していない状態では上方の退避位置に位置させ、処理液を吐出している状態では下方の吐出位置に位置させるようにしてもよい。定盤に載置された直後の基板の上面に異物が付着している場合でも、処理液を吐出していない状態の塗布ヘッドを異物に衝突することなく基板の上面の全面に対して移動させることができる。

この発明の基板製造方法は、載置工程、予備移動工程、閾値作成工程、塗布工程を含む。載置工程では、平板状の基板が定盤に載置される。予備移動工程では、処理液を吐出させることなく塗布ヘッドを定盤に載置された基板の上面の全面に対して移動させつつ基板の上面の位置に応じた検出信号を出力するセンサの検出信号が時系列的に記憶部に記憶される。閾値作成工程では、記憶部の記憶内容に基づいて移動方向に沿って連続した検出信号の閾値情報が作成される。塗布工程では、処理液を吐出させつつ塗布ヘッドが定盤に載置された同じ基板の上面の全面に対して移動し、この間の検出信号が閾値と比較され、この比較結果に基づいて基板の上面における異物の有無が検出される。

定盤に載置された直後における基板上面の位置の測定結果から移動方向に沿って連続する閾値情報が作成され、この閾値情報と処理液の吐出時におけるセンサの検出信号とを逐次比較することで、基板上面に起伏を生じている場合でも異物の有無が正確に検出される。

この発明によれば、定盤に載置された直後における基板上面の位置の測定結果から作成した移動方向に沿って連続する閾値情報と処理液の吐出時におけるセンサの検出信号とを逐次比較し、基板上面の形状にかかわらず異物の有無を正確に検出できる。

以下に、この発明の最良の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の実施形態に係る基板処理装置の外観図である。基板処理装置１０は、定盤１、ガントリ２、塗布ヘッド３、センサ４，５、移動機構６、リニアスケール７、制御部８を備えている。

定盤１は、載置面である上面に平板状の基板１００が載置される。基板１００は、液晶ディスプレイ若しくはプラズマディスプレイ用フィルタ、又は半導体基板等の所定の処理液が塗布される種々の基板である。

ガントリ２は、塗布ヘッド３及びセンサ４，５を搭載している。ガントリ２は、この発明の移動方向に平行なＹ軸に沿って定盤１の全長を超える範囲内を往復移動自在にされている。ガントリ２を固定し、定盤１を移動させるようにしてもよい。

塗布ヘッド３は、定盤１の上方でガントリ２に支持されており、下面に形成されたスリット状のノズル部３１から下方に向けて塗布液を吐出する。ノズル部３１は、水平面内でＹ軸に直交するＸ軸方向で基板１００の全幅を超える長さにされている。塗布ヘッド３は、ガントリ２内でＺ軸方向（垂直方向）に沿って移動自在に支持されている。ガントリ２には、図示しない昇降用モータ及びカムが備えられている。塗布ヘッド３は、昇降用モータによって回転するカムの周面との当接により、上方の退避位置と下方の吐出位置との間でＺ軸方向に移動する。退避位置とは、変形した基板１００の上面及び基板１００の上面に付着した異物にノズル部３１が衝突し得ない位置である。吐出位置とは、ノズル部３１と処理液を吐出すべき基板１００の上面との間に、処理液の塗布に適した許容範囲内の間隙を形成できる位置である。

センサ４，５は、ガントリ２の矢印Ｙ１方向（この発明の移動方向である。）における塗布ヘッド３の前方の異なる位置に配置されている。センサ４，５は、それぞれ発光部４１，５１及び受光部４２，５２からなる。発光部４１，５１は、例えば半導体レーザによって構成される。受光部４２，５２は、例えばフォトダイオードによって構成される。発光部４１と受光部４２、及び発光部４２と受光部５２は、それぞれＹ軸方向に基板１００を挟んで配置されている。発光部４１，５１は、断面の一部に基板１００の上面を含む光ビームをＹ軸に沿って照射する。受光部４２，５２は、発光部４１，５１から照射された後に基板１００で一部が遮られた光ビームを受光し、受光量に応じた検出信号を出力する。

したがって、基板１００の上面に起伏を生じている場合、基板１００の上面に塵埃等の異物が存在する場合には、受光部４２，５２の受光量が変動し、起伏や異物の大記載に応じた検出信号が受光部４２，５２から出力される。

発光部４１，５１から照射された光ビームは、受光部４２，５２に達するまでの間に拡散して断面積が拡大する。光ビームの拡散による受光部４２，５２の受光量の誤差を考慮して、発光部４１と発光部５１とは、Ｙ軸方向における基板１００の互いに異なる側に配置されている。

移動機構６は、移動用モータ６１及び伝達機構６２を備え、ガントリ２をＹ軸に沿って往復移動させる。伝達機構６２は、一例として互いに噛み合うラックギア及びピニオンギアからなり、正逆両方向に駆動される移動用モータ６１の回転がガントリ２に軸支されたピニオンギアに伝達される。

リニアスケール７は、一例としてガントリ２に取り付けられた発光素子とＹ軸に沿って配置された複数の受光素子とからなり、発光素子の光を受光する受光素子の配置位置に基づいて、Ｙ軸方向におけるガントリ２の位置を測定する。

図２は、この発明の基板処理装置が備える制御部のブロック図である。制御部８は、一例として、ＣＰＵ８１に、ＳＲＡＭ８２、Ａ／Ｄ変換器８３、高速カウンタ８４、プロセッサ８５等の機器を接続して構成されている。

ＣＰＵ８１は、予め書き込まれたプログラムに従って各機器を統括して制御する。この発明の記憶部であるＳＲＡＭ８２は、バッテリバックアップされており、ＣＰＵ８１の制御に使用されるログデータ、閾値データ、パラメータ等を記憶している。

Ａ／Ｄ変換器８３は、センサ４，５の検出信号をディジタルデータに変換してＣＰＵ８１に入力する。高速カウンタ８４は、リニアスケール７の検出信号を計数し、ガントリ２の現在位置データをＣＰＵ８１に入力する。プロセッサ８５は、例えばＦＰＧＡであり、モータ駆動回路８６及びディスプレイ８７等が接続されており、ＣＰＵ８１から出力される駆動データや表示データに基づいてモータ駆動回路８６を動作させるとともに、ディスプレイ８７にメッセージ等を表示させる。

モータ駆動回路８６には、移動用モータ６１及び昇降用モータ８８が接続されており、プロセッサ８５からの指示に従って移動用モータ６１及び昇降用モータ８８を駆動する。ディスプレイ８７は、例えば、定盤１を支持する図示しないフレームの一部に取り付けられている。

ＣＰＵ８１は、高速カウンタ８４の計数値に応じてＡ／Ｄ変換器８３からセンサ４，５の検出データを読み取り、時系列的にＳＲＡＭ８２に格納する。ＣＰＵ８１は、ＳＲＡＭ８２に格納した検出データに基づいて、閾値データ（この発明の閾値情報である。）を作成してＳＲＡＭ８２に格納する。なお、ＣＰＵ８１が十分な処理能力を有しない場合には、ＣＰＵ８１をＡＲＣＮＥＴコントローラ等のネットワークコントローラを介してパーソナルコンピュータ等の外部装置に接続し、閾値データの作成を外部装置に行わせるようにしてもよい。

図３は、この発明の基板処理装置の制御部における処理手順を示すフローチャートであり、この発明の基板製造方法を示している。載置工程で定盤１上に基板１００が載置されると（Ｓ１）、ＣＰＵ８１は、プロセッサ８５に駆動データを出力し、モータ駆動回路８６を介して昇降用モータ８８を正転させて塗布ヘッド３を退避位置に移動させた後（Ｓ２）、モータ駆動回路８６を介して移動用モータ６１を正転させる（Ｓ３）。塗布ヘッド３が処理液を吐出しない状態で、ガントリ２が矢印Ｙ１方向に往動し、予備移動工程を開始する。

ＣＰＵ８１は、予備移動工程中に、高速カウンタ８４の計測結果に基づいてガントリ２が所定距離を移動する毎に、Ａ／Ｄ変換器８２を介してセンサ４，５の検出データを読み取る（Ｓ４，Ｓ５）。ＣＰＵ８１は、読み取った複数の検出データを時系列的にＳＲＡＭ８２に格納する（Ｓ６）。ガントリ２が図１中に示す矢印Ｙ１方向の終端に達すると（Ｓ７）、予備移動工程を終了して移動用モータ６１を逆転させ、ガントリ２を図１中に示す矢印Ｙ２方向に初期位置まで復動させる（Ｓ８，Ｓ９）。

塗布ヘッド３を上方の退避位置に位置させた状態で、基板１００の上面の全面に対して移動させる。基板１００が定盤１上に載置された直後の基板１００上に異物が存在する場合でも、塗布ヘッド３が異物に衝突することがなく、予備移動工程を安全に行うことができる。この時、ガントリ２におけるセンサ４，５のＺ軸方向の位置は変化せず、センサ４，５によって基板１００の上面の位置が正確に検出される。予備移動工程中にセンサ４，５が出力する検出信号は、基板１００の上面の起伏の状態を反映していると言える。

さらに、ＣＰＵ８１は、ＳＲＡＭ８２の記憶内容に基づいて、閾値データを作成する閾値作成工程を行う（Ｓ１０）。閾値データは、例えば、複数の検出データのそれぞれに負の値である許容誤差値を加算した後に曲線補完して作成される。これによって、閾値データは、例えば、図４（Ａ）に示すように、図１中に示す矢印Ｙ１方向に沿って連続した曲線状のデータＣ１となる。曲線状のデータＣ１は、矢印Ｙ１方向の各位置における検出データの下限値を示す。

この時、ＣＰＵ８１は、ＳＲＡＭ８２に記憶している検出データに閾値データを越える値がないか否かの判別により、予備移動工程中の基板１００の上面に異物が存在していなかったかどうかを確認する（Ｓ１１）。異物が存在していると判断した場合には、イヅ負を検出した旨を場所とともに表示し（Ｓ１２）、異物が除去されるのを待って（Ｓ１３）、再度ステップＳ４〜Ｓ１１の処理を行う。

この後、ＣＰＵ８１は、塗布ヘッド３を所定の吐出位置まで下降させた後（Ｓ１４）、塗布ヘッド３から処理液を吐出させつつ（Ｓ１５）、移動用モータ６１を正転させ（Ｓ１６）、基板１００の上面に処理液を塗布する塗布工程を開始する。ＣＰＵ８１は、塗布工程中に、高速カウンタ８４の計測結果に基づいてガントリ２が所定距離を移動する毎に、Ａ／Ｄ変換器８２を介してセンサ４，５の検出データを読み取る（Ｓ１７，Ｓ１８）、読み取った検出データを閾値データと比較する（Ｓ１９）。ステップＳ１９の比較では、ステップＳ１８で検出データを読み取った時のガントリ２の位置における下限値が、データＣ１から読み取られて用いられる。

ＣＰＵ８１は、ステップＳ１９の処理で検出データが閾値データを超えるか否かに基づいて、基板１００の上面に異物が存在するか否かを判別する。閾値データは、定盤１の上面に載置された直後の基板１００の上面の位置を検出した結果に基づいて作成されており、矢印Ｙ１方向に沿う各位置での基板１００の上面の状態を反映している。したがって、塗布ヘッド３から処理液を吐出している際に、図４（Ｂ）に示すように基板１００の上面における塗布位置の直前でのセンサ４，５の検出データＤ１が閾値データを越えた場合に、基板１００の上面に異物が付着していることを正確に判別することができる。

ＣＰＵ８１は、ステップＳ１９でセンサ４，５の検出データが閾値データを越えた場合に、ガントリ２の移動及び塗布ヘッド３による処理液の吐出を停止し、塗布工程を中断し（Ｓ２０，Ｓ２１）、ディスプレイ８９に異物を検出した旨の表示を行う（Ｓ２２）。これによって、上面に異物が存在する基板１００に対する塗布処理が中断され、不良品の発生を未然に防止することができる。

ステップＳ１９で検出データが閾値データを超えなかった場合には、ＣＰＵ８１は、ガントリ２が終端位置に対するまでステップＳ１７〜Ｓ１９の処理を繰り返し実行する（Ｓ２３）。ガントリ２が終端位置に達すると、ＣＰＵ８１は、塗布ヘッド３による処理液の吐出を停止して塗布工程を終了し（Ｓ２４）、移動用モータ６１を逆転させて（Ｓ２５）ガントリ２を初期位置まで復動させる（Ｓ２５，Ｓ２６）。

また、Ｙ軸に沿う方向の２箇所にセンサ４，５を配置し、それぞれの発光素子４１，５１を基板１００を挟んで互いに異なる側に配置することで、起伏や異物の付着が基板１００のＸ軸に沿う方向の端部近傍で生じた場合の、光ビームの拡散による検出データの誤差を解消することができる。

なお、ＣＰＵ８１は、検出データが閾値データを越えた時のセンサ４，５の位置をＳＲＡＭ８２に記憶しておき、異物の付着防止処理に有益な情報として、Ｙ軸方向について基板１００上で異物が付着した位置を保存しておくこともできる。

また、予備移動工程時にセンサ４，５の移動開始位置を矢印Ｙ１方向における基板１００の端部よりも上流側とすることで、検出データの立ち下がり量から定盤１上に載置された基板１００の厚みの適否を判別することもできる。図４（Ｃ）に示すように、センサ４，５の発光部４１，５１と受光部４２，５２とが基板１００を挟んでいない状態では、受光部４２，５２は発光部４１，５１から照射された光ビームを全断面について受光する。ガントリ２が移動を開始して発光部４１，５１と受光部４２，５２とが基板１００を挟むと、受光部４２，５２は発光部４１，５１から照射された光ビームの断面の一部を受光できなくなる。この時の検出信号の落込み量ＶＡは、基板１００の厚さに影響を受ける。

さらに、予備移動工程中の基板１００の上面における異物の付着を確実に防止できる場合には、塗布ヘッド３を上下移動自在にする必要はなく、ステップＳ２，Ｓ１１〜Ｓ１４の処理を省略することもできる。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施形態に係る基板処理装置の外観図である。 同基板処理装置が備える制御部のブロック図である。 同基板処理装置の制御部における処理手順を示すフローチャートである。 （Ａ）は同基板処理装置の事理に使用される閾値データの一例を示す図であり、（Ｂ）はセンサの検出データが同閾値データを越えた状態を示す図であり、（Ｃ）はセンサの検出データによる基板の厚さの測定方法を説明する図である。

符号の説明

１ 定盤
２ ガントリ
３ 塗布ヘッド
４，５ センサ
６ 移動機構
８ 制御部
８２ ＳＲＡＭ
１００ 基板

Claims (6)

1. 平板状の基板が載置される定盤と、
   前記定盤に載置された基板の上面の全面に対して相対的に、所定の移動方向に沿って移動する塗布ヘッドであって、前記基板の上面に処理液を吐出する塗布ヘッドと、
   前記移動方向における前記塗布ヘッドの前方で前記塗布ヘッドとともに移動する２個のセンサであって、前記定盤に載置された基板の上面の位置に応じた検出信号を出力する２個のセンサと、
   前記塗布ヘッドが処理液を吐出していない状態で前記定盤に載置された基板の上面の全面に対して移動する間における前記センサの検出信号を時系列的に記憶する記憶部と、前記記憶部の記憶内容に基づいて前記移動方向に沿って連続した前記検出信号の閾値情報を作成する閾値作成部と、を有する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記塗布ヘッドが処理液を吐出している状態で前記定盤に載置された同じ基板の上面の全面に対して移動する間に前記検出信号を前記閾値情報と比較した結果に基づいて前記定盤に載置された基板の上面における異物の有無を判別し、この判別結果に基づいて前記定盤に載置された基板に対する前記塗布ヘッドの移動を制御し、
   前記２個のセンサは、それぞれ前記定盤に載置された基板の上面を断面の一部に含む光ビームを前記定盤の載置面に平行な方向で且つ前記移動方向に直交する方向に沿って照射する発光部と、前記発光部から照射された光ビームを受光して受光量に応じた検出信号を出力する受光部と、を有し、それぞれの前記発光部を基板を挟んで互いに異なる側に配置した
   基板処理装置。
2. 前記閾値作成部は、前記記憶部が記憶している複数の検出信号のそれぞれに一定の誤差を加算した後に曲線補完して前記閾値情報を作成する請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記塗布ヘッドは、上下方向に所定範囲内で移動自在に備えられ、前記処理液を吐出していない状態では上方の退避位置に位置し、前記処理液を吐出している状態では下方の吐出位置に位置する請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 平板状の基板が載置される定盤と、
   前記定盤に載置された基板の上面の全面に対して相対的に、所定の移動方向に沿って移動する塗布ヘッドであって、前記基板の上面に処理液を吐出する塗布ヘッドと、
   前記移動方向における前記塗布ヘッドの前方で前記塗布ヘッドとともに移動し、前記定盤に載置された基板の上面の位置に応じた検出信号を出力する２個のセンサであって、それぞれ前記定盤に載置された基板の上面を断面の一部に含む光ビームを前記定盤の載置面に平行な方向で且つ前記移動方向に直交する方向に沿って照射する発光部と、前記発光部から照射された光ビームを受光して受光量に応じた検出信号を出力する受光部と、を有し、それぞれの前記発光部を基板を挟んで互いに異なる側に配置し２個のセンサと、を準備し、
   平板状の基板を前記定盤に載置する載置工程と、
   処理液を吐出させることなく塗布ヘッドを前記定盤に載置された基板の上面の全面に対して移動させつつ基板の上面の位置に応じた検出信号を出力する２個のセンサの検出信号を時系列的に記憶部に記憶する予備移動工程と、
   前記記憶部の記憶内容に基づいて前記移動方向に沿って連続した前記検出信号の閾値情報を作成する閾値作成工程と、
   処理液を吐出させつつ前記塗布ヘッドを前記定盤に載置された同じ基板の上面の全面に対して移動させる塗布工程と、を含み、
   前記塗布工程中に前記検出信号を前記閾値情報と比較した結果に基づいて前記定盤に載置された基板の上面における異物の有無を検出する基板製造方法。
5. 前記閾値作成工程は、前記記憶部が記憶している複数の検出信号のそれぞれに一定の誤差を加算した値を曲線補完して前記閾値情報を作成する工程である請求項４に記載の基板製造方法。
6. 前記予備移動工程は前記塗布ヘッドを上方の退避位置へ移動させた後に行われ、前記塗布工程は前記塗布ヘッドを下方の吐出位置に移動させた後に行われる請求項４又は５に記載の基板製造方法。

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