JP5399963B2 - 基板搬送装置および基板処理装置 - Google Patents

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本発明は、例えば、液晶表示装置用ガラス基板、半導体基板、フィルム液晶用フレキシブル基板、フォトマスク用基板、カラーフィルター用基板、太陽電池パネル用基板、電子ペーパー用基板等の精密電子装置用基板、あるいはそれに類する各種基板を搬送する技術に関する。
液晶表示装置用ガラス基板等の基板を搬送する際には、基板の汚損を防止しつつ効率的な搬送を目指した種々の基板搬送装置が用いられている。
近年、液晶ディスプレイを製造するマスターガラス基板のサイズが大型化している。このような大型ガラス基板を搬送する際には、搬送の衝撃によって基板に損傷を与えないように、基板の平面度を高精度に保って搬送を行うことが重要である。また、撓ませることなく安定して基板を搬送することが求められている。
基板を搬送する技術は、これまでにも幾つか提案されているが、上記のような要求に応える搬送技術として、できる限り非接触状態で基板を搬送する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
特許文献1には、表面に設けられた気体噴出孔から空気を噴出させ、その圧力を利用して基板を浮上させるステージを備えた搬送機構が開示されている。そして、この基板に向けて噴出された空気は、表面に設けられた吸引孔から吸引するように構成されており、気体の噴出と吸引との間でバランスをとることによって、基板の高さ位置が制御される。さらに特許文献1には、浮上搬送される基板の表面にレジスト液を塗布する構成も開示されている。
特開2005−223119号公報
ところで、浮上搬送中の基板に対して、塗布処理等の基板処理を行う場合、一般的に、基板の搬送高さを高精度に制御することが要求される。特に、浮上力が付与された基板は、吸引孔の吸引力によってステージに引き付けらえることによってその姿勢が安定するため、吸引力の制御が不適切な場合、基板の姿勢が安定せず、処理不良の要因となり得る。したがって、浮上搬送中の基板に対して処理を行うためには、吸引力を精度よく制御することが要求される。
しかしながら、従来の搬送機構では、例えば真空源として一般的な真空ポンプ等を用いた場合等では、吸気力が強すぎるために基板に歪みが生じることがある。また、吸引力が弱すぎる場合は、基板の姿勢が安定しない場合があり、処理不良につながるような振動が発生するおそれがある。このように、吸気力の適切な制御は、未だに困難な場合が多い。
本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであり、浮上搬送用の気体の吸引量を適切に調整して、基板の搬送高さ位置を高精度に制御し得る技術を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、第1の態様は、基板を搬送する基板搬送装置において、基板に向けて気体を噴射することにより、基板に浮上力を付与して支持する基板支持部と、前記基板支持部が噴射する気体を供給する供給ラインと、前記基板支持部が噴射する気体を吸引する吸引ラインと、前記吸引ラインの途中に接続され、前記吸引ラインに気体を導入する給気ラインとを備え、前記給気ラインは、装置内の雰囲気を吸引し、該雰囲気を前記吸引ラインへ導入する。
また、第2の態様は、第1の態様に係る基板搬送装置において、前記給気ラインは、前記装置内における発塵源周りの雰囲気を吸引する。
また、第3の態様は、第1または第2の態様に係る基板搬送装置において、前記基板支持部が、前記供給ラインに接続された複数の気体噴出孔と、前記吸引ラインが接続された複数の気体吸引孔とが設けられた平坦面を有するステージである。
また、第4の態様は、第1から第3の態様までのいずれか1態様に係る基板搬送装置において、前記吸引ラインに設けられ、前記吸引ラインにおける気体流量に基づき、前記吸引ラインによる気体の吸引量を調整する吸引量調整部、をさらに備える。
また、第5の態様は、基板を搬送する基板搬送装置において、基板に向けて気体を噴射することにより、基板に浮上力を付与して支持する基板支持部と、前記基板支持部が噴射する気体を供給する供給ラインと、前記基板支持部が噴射する気体を吸引する吸引ラインと、前記吸引ラインの途中に接続され、前記吸引ラインに気体を導入する給気ラインと、前記給気ラインに設けられ、前記吸引ラインにおける気体流量に基づき、前記給気ラインから前記吸引ラインへ導入する気体の給気量を調整する給気量調整部とを備える。
また、第6の態様は、基板を搬送する基板搬送装置において、基板に向けて気体を噴射することにより、基板に浮上力を付与して支持する基板支持部と、前記基板支持部が噴射する気体を供給する供給ラインと、前記基板支持部が噴射する気体を吸引する吸引ラインと、前記吸引ラインの途中に接続され、前記吸引ラインに気体を導入する給気ラインとを備え、前記供給ラインは、前記吸引ラインに接続されており、前記吸引ラインが吸引した気体を前記基板支持部に供給する。
また、第7の態様は、第1の態様に係る基板搬送装置において、前記給気ラインは、前記吸引ラインが吸引した気体を再び前記吸引ラインに供給することによって、前記吸引ラインによる気体の吸引量を調整する。
また、第8の態様は、基板を搬送する基板搬送装置において、基板に向けて気体を噴射することにより、基板に浮上力を付与して支持する基板支持部と、前記基板支持部が噴射する気体を供給する供給ラインと、前記基板支持部が噴射する気体を吸引する吸引ラインと、前記吸引ラインの途中に接続され、前記吸引ラインに気体を導入する給気ラインとを備え、前記給気ラインが、前記供給ラインの途中と吸引ラインの途中とを接続しており、前記供給イランを通じて前記基板支持部に向けて供給される気体を前記吸引ラインへ供給することによって、前記吸引ラインによる気体の吸引量を調整する。
また、第9の態様は、基板を処理する基板処理装置であって、第1から第8の態様までのいずれか1態様に係る基板搬送装置と、前記基板搬送装置によって搬送される基板に対して処理を行う処理部とを備える。
第1から第9までの態様に係る基板搬送装置によれば、給気ラインによって吸引ラインに気体を導入することによって、吸引ラインによる気体の吸引量の調整が容易となる。したがって、基板を適切な状態で搬送することが容易となる。
特に、第の態様に係る基板搬送装置によれば、さらに装置内の雰囲気を吸気して、この雰囲気を吸引ラインへ導入することによって、装置内を清浄化できるため、排気部の排気能力を有効に活用しつつ、基板を適切に搬送し得る。
特に、第2の態様に係る基板搬送装置によれば、発塵源から発生したパーティクルを除去することができるため、搬送中に基板がパーティクルで汚染されることを抑制できるという優れた効果を奏し得る。
特に、第3の態様に係る基板搬送装置によれば、気体噴出孔で気体を噴射しつつ、気体吸引孔で気体を吸引することによって、基板を所定の高さ位置に浮上させつつ支持することが容易となる。
特に、第4の態様に係る基板搬送装置によれば、吸引ラインによる吸引量を調整することによって、基板を適切な姿勢で支持することが容易となる。
第5の態様に係る基板搬送装置によれば、給気量を調整することによって、吸引ラインによる吸引量を調整することができる。したがって、基板を適切な状態で搬送することが容易となる。
特に、第6の態様に係る基板搬送装置によれば、吸引ラインによって吸引した気体を再利用できる。したがって、基板に浮上力を付与するために使用する気体の総使用量を削減することができる。
特に、第7の態様に係る基板搬送装置によれば、給気ラインが外部から吸引した空気を吸引ラインに導入せずにすみ、装置コストを抑制できるという効果を奏し得る。
特に、第8の態様に係る基板搬送装置によれば、供給ラインが供給する気体を給気ラインが吸引ラインに導入するため、給気ラインが外部から気体を吸引せずにすみ、装置コストを抑制できるという優れた効果を奏し得る。
特に、第9の態様に係る基板処理装置によれば、基板の高さ位置を高精度に制御することが可能となり、高精度な基板処理を行うことが可能となる。
第1実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示した上面図である。 ノズルユニットおよびノズル洗浄待機ユニットを取り外した基板処理装置の概略構成を示した上面図である。 塗布ステージの表面を示した上面図である。 塗布ステージにおける空気の流路を示す模式図である。 浮上支持区間TC2における基板処理装置のYZ断面を示した模式図である。 基板搬送チャック、ノズルユニットおよびノズル洗浄待機ユニットのYZ断面を示した模式図である。 制御部と制御部によって制御される各構成との接続関係を示したブロック図である。 浮上搬送の際の基板の振動(浮上搬送振動)および平面度(浮上基板平面度)について説明するための模式図である。 吸引圧力を変化させたときの、基板の振動の大きさ(実線)および平面度(破線)の変化を示した図である。 第2実施形態に係る塗布ステージの空気の流路を示した模式図である。 第3実施形態に係る塗布ステージの空気の流路を示した模式図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまでも例示するものであり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
なお、以下の説明においては、方向および向きを示す際に、適宜図中に示す3次元のXYZ直交座標を用いる。ここで、X軸およびY軸方向は水平方向、Z軸方向は鉛直方向(+Z側が上側、−Z側が下側)を示す。また、便宜上、X軸方向を左右方向(基板搬送に関して+X側が下流側、−X側が上流側)とし、Y軸方向を奥行き方向(+Y側、−Y側)とする。
<1. 第1実施形態>
<1.1.基板処理装置の概要>
図1は、第1実施形態に係る基板処理装置1の概略構成を示した上面図である。また、図2は、ノズルユニット5およびノズル洗浄待機ユニット9を取り外した場合における、基板処理装置1の概略構成を示した上面図である。
基板処理装置1は、処理液を吐出するスリットが形成された長尺のノズルと基板とを相対的に移動させて基板の表面に処理液を塗布する装置(スリットコータ)として構成されている。この装置1は、基板の表面に形成された電極層等を選択的にエッチングする前処理として、処理液としてのレジスト液を基板に塗布するプロセス等に利用される。
スリットコータの塗布対象となる基板は、代表的に液晶表示装置に画面パネルを製造するための角形(ここでは、長方形)のガラス基板(基板W)であるが、半導体基板、フィルム液晶用フレキシブル基板、フォトマスク用基板、カラーフィルター用基板、太陽電池パネル用基板等の他種類の基板であってもよい。
基板処理装置1の機構的構成は、上流ユニットから搬送されてくる水平姿勢の基板Wを受け入れて(+X)方向に搬送する基板搬送装置2と、基板Wに処理液を塗布する塗布装置3と、出口浮上ステージ11とに大別される。この基板処理装置1で処理液が塗布された後の基板Wは、出口浮上ステージ11から移載ロボット36によって減圧乾燥ユニット37、38のいずれかに移載され、塗布された処理液の減圧乾燥を受ける。その後、減圧乾燥ユニット38と上下方向に積層された受け渡し位置39に基板Wが移載され、さらに次の工程のための別装置に払い出される。
基板搬送装置2は、上流ユニットから送られてきた基板Wを搬送するコロコンベア30と、圧縮空気によって基板Wを浮上させる入口浮上ステージ10と、コロコンベア30から入口浮上ステージ10に基板Wを移載する移載ユニット6と、基板Wの両側端を吸着保持して下流に搬送する基板搬送チャック8とに大別される。また、塗布装置3は、処理液を吐出するスリットノズル55を備えたノズルユニット5と、スリットノズル55の洗浄を行うノズル洗浄待機ユニット9と、塗布処理が行われる塗布ステージ4とに大別される。
この基板処理装置1の全体を通して見たときの基板搬送区間TRは、基板の支持方式の違いによって3つの区間に大別される。
(1) 接触支持区間TA:
上流側の接触支持区間TAは、基板Wの下面に接触するコロ配列で基板Wを支持しつつ、それぞれのコロの回転によって基板を搬送する「コロ搬送方式」となっている。コロ搬送方式での基板支持は、基板Wの下面に接触して基板Wを支持する「接触支持形式」の1態様である。なお、本実施形態では、基板処理装置1の前段側に存在する上流ユニットの搬送も、コロ搬送方式となっている。
(2) 浮上支持区間TC1,TC2:
後述する支持形式転換区間TBをはさんで接触支持区間TAの下流側にある浮上支持区間TC1、TC2は、圧縮空気によって基板を浮上させることによって基板Wを支持する。一般に、基板を浮上させて基板を支持する形式が「浮上支持形式」であるが、この実施形態では、加圧気体(具体的には圧縮空気)によって浮上支持形式を実現しつつ、基板の両側端を吸着保持して基板を移動させる浮上搬送方式となっている。浮上支持区間TC1、TC2のうち浮上支持区間TC1は、処理液の塗布に直接に関係する塗布用搬送区間であり、浮上支持区間TC2は基板を移載ロボット36に受け渡すための出口区間である。
(3) 支持形式転換区間:TB
接触支持区間TAと浮上支持区間TC1との間に設けられた支持形式転換区間TBは、接触支持区間TAと浮上支持区間TC1との間で、基板の支持方式を転換するための区間である。基板の支持形式ではなく搬送方式という観点から見れば、支持形式転換区間TBは、接触支持区間TAでの「接触搬送方式」としての「コロ搬送方式」と、浮上支持区間TC1、TC2での「浮上搬送方式」との間で、基板の搬送方式を転換する区間である。
<1.2. 各部の構成および機能>
<●コロコンベア30>
コロコンベア30は、回転する複数のコロ301の外周面の最上部が基板Wの下面に当接することで、基板Wに推進力を与え、下流方向に移動させる接触式の搬送装置である。駆動源であるモータと1本の回転軸302、さらにそれぞれ隣接する回転軸302同士において、タイミングベルト(図示せず)が掛け渡されているため、同じ回転速度を、同じタイミングで各回転軸302に与えることが可能である。これらの複数のコロ301は、後述する移載ユニット6のコロ601とは異なり、固定高さに設けられて基板の下面に接触するコロ群を構成する。
このコロコンベア30において、X軸方向と平行な両端部の一方には、減速センサ(図示せず)が設置されており、この減速センサの設置位置よりもさらに基板Wの搬送方向下流側には、停止センサ(図示せず)が設置されている。搬送される基板Wの先端が、減速センサに検知されることにより、コロ301の回転速度は減速され、停止センサが基板Wの先端を検知することでコロ301の回転は停止される。このように事前に搬送される基板Wの速度を落とすことで、基板Wに加わる衝撃を最小限にしたうえで、基板Wの停止が可能となる。
<●移載ユニット6>
コロコンベア30の下流側には移載ユニット6が設置されている。この移載ユニット6はコロコンベア30と入口浮上ステージ10との間隔空間に設置されており、浮上パッド64と移載昇降コロコンベア60とを備えている。
浮上パッド64は、それぞれの上面から基板Wの下面に圧縮気体、例えば空気を噴出して基板Wを浮上させ、基板Wを非接触状態で支持する浮上機構である。浮上パッド64は、空気を噴出するための多数の噴出孔を上面に分布させて設けた長方形状の部材で構成されており、その上面が気体噴射面となる。この噴出孔からは常に空気が噴出されている。この浮上パッド64が、長手方向を基板Wの搬送方向と平行になるように、Y軸方向に沿って所定間隔をおいて複数設置(図1では8個)されている。これら複数の浮上パッド64の集合体が基板Wの浮上ステージとして機能する。
所定間隔をおいて配列された浮上パッド64間の空隙には、移載昇降コロコンベア60の複数のコロ601からなるコロ群が、各コロ601の外周面の最上部における回転方向と、浮上パッド64の長手方向とが平行になる向きで位置しており、コロ601の回転の中心を回転軸602が貫いている。コロ601および回転軸602は、コロコンベア30と同様に、駆動源であるモータによって回転駆動される。
各コロ601は、図示しない空圧駆動又は油圧駆動式のシリンダを備えた昇降機構によって、上下に昇降可能に構成されている。この昇降機構の駆動に合わせて、移載昇降コロコンベア60は、略水平を保ちつつZ軸方向に昇降することによって、コロコンベア30で搬送されてきた基板を受け取ったり、浮上パッド64上に基板Wを浮上させたりする。
より詳細には、上昇時のコロ601の位置は、その外周面の最上部が基板Wの下面と接触する位置であり、浮上パッド64の噴出孔からの空気の噴出により基板Wが浮上する高さよりも高い位置である。また、下降時のコロ601の位置は、コロ601の外周面の最上部が浮上パッド64の上面よりも低い位置となる。上昇時においては、コロコンベア30と同様に、回転するコロ601の外周面の最上部が基板Wの下面に当接することで、基板Wに推進力を与え、基板Wを下流方向に移動させる。
この移載昇降コロコンベア60が上昇した状態で回転することにより、基板Wはコロコンベア30から入口浮上ステージ10へと搬送される。基板Wがコロコンベア30を通過すると、移載昇降コロコンベア60は浮上パッド64の上面よりも下方に下降する。そのため、移載ユニット6による基板Wの支持は浮上パッド64による浮上力のみとなり、入口浮上ステージ10での浮上力と協働して基板Wを浮上させ、コロ等の下部機構とは非接触状態に移行する。
この移載ユニット6の搬送方向(+X方向)の長さすなわち図1における支持形式転換区間TBの長さは、搬送方向における基板Wの長さよりも短くなっている。換言すれば、搬送方向(+X方向)について所定長の基板Wの処理を行う装置1において、移載ユニット6の搬送方向(+X方向)の長さはその所定長よりも短くされている。そのため、基板処理ラインの全長を短縮化することが可能である。
<●入口浮上ステージ10>
移載ユニット6の下流側には入口浮上ステージ10が設置されている。この入口浮上ステージ10は、多数の空気の噴出孔10aが1枚の板状ステージ面の全面にわたって分布形成されており、圧縮空気の噴出による気体圧力で基板Wを浮上させて、基板Wを、入口浮上ステージ10の上面すなわち気体噴射面に対して非接触状態にすることが可能である。このときの基板Wの浮上高さは10〜500マイクロメートル(μm)となる。入口浮上ステージ10におけるこのような基板浮上原理は、移載ユニット6における浮上パッド64の平行配列と同様である。
基板処理装置1の基板搬送路において、基板Wの搬送方向に対して平行な基板Wの幅方向(Y軸方向)外側の位置(以下、「側方位置」と称する)には、回転軸がZ軸と平行であるガイドローラが設置されている。ガイドローラは、入口浮上ステージ10に基板Wの搬送が行われない場合には退避位置(基板Wの側辺の移動軌跡に相当するラインから離れた位置)にある。そして、基板搬送時には、ガイドローラが搬送方向に平行な基板Wの2辺を、両側から押し付けるように接触して基板Wが位置決めされる。
入口浮上ステージ10の、X軸方向と平行な両端部の一方には、コロコンベア30と同様に図示しない減速センサと停止センサとが設置されており、基板Wの搬送速度を減速させたうえで、入口浮上ステージ10における所定の停止位置で基板Wの搬送を停止させることができる。
<●塗布ステージ4>
図3は、塗布ステージ4の表面を示した上面図である。入口浮上ステージ10の下流には塗布ステージ4が存在する。図1に示すように、この塗布ステージ4上において基板Wはスリットノズル55から処理液としてレジスト液を塗布される。
この塗布ステージ4は入口浮上ステージ10と同様に、ステージ表面において多数の小孔が分布形成されている。入口浮上ステージ10では、小孔は空気の噴出のみを行うように構成されているが、塗布ステージ4には、空気の噴出だけでなく、空気の吸引を行うための小孔も形成されている。つまり、塗布ステージ4上に存在する多数の小孔は、図3に示すように、圧縮空気の噴出孔40aと吸引孔40bとに分類される。
このように空気の噴出と吸引とが行われることで、噴出孔40aからステージ面上に噴出した圧縮空気の空気流は水平方向に広がった後、それらの噴出孔40aに隣接する吸引孔40bから吸引される。この吸引によって、浮上した基板Wと塗布ステージ4上面との間における空気層(圧力気体層)の圧力バランスがより安定的となり、浮上力が付与された基板Wの高さ位置を調整しやすくなる。以上のように、塗布ステージ4は、基板Wに向けて気体を噴射することによって、基板Wに浮上力を付与して支持する基板支持部として機能する。
図4は、塗布ステージ4における空気の流路を示す模式図である。まず、空気の供給流路(供給ラインL1)については、コンプレッサ等の圧縮機構201で圧縮された空気が、レギュレーター202で所定の圧力に調整された後に、各噴出孔40aにつながる流路へ送られる。このように、圧縮機構201は、基板に向けて気体を噴射することにより、基板に浮上力を付与して支持する浮上用給気部として機能する。
レギュレーター202で圧力が調整された空気は、フィルタ12を通って清浄化され、ニードル弁13(コントロールバルブ)でその圧力が調節される。このニードル弁13の開度によって、供給ラインL1における気体流量(供給流量)が調整される。したがって、ニードル弁13は、気体供給量調整部として機能する。その後、流量計14a、圧力計15、エアオペレーションバルブ16を通過して、塗布ステージ4の噴出孔40aから噴出される。空気の供給の開始および停止は、エアオペレーションバルブ16の開閉を制御部7からの指令信号によって行うことで実行される。圧縮機構201の圧縮空気の圧力制御もまた、制御部7によって実行される。
一方、塗布ステージ4における空気の吸引については、吸引手段としてのブロワ18aが用いられている。塗布ステージ4上に設けられた吸引孔40bは、吸引流路である吸引ラインL2(図4中、二点鎖線で示す)に接続されている。この吸引孔40bからブロワ18aに至るまでの間に、吸引された空気は、圧力計17、流量計14b、流量計141a、ニードル弁19a(コントロールバルブ)を通過する。このニードル弁19aは、その開度が調整されることによって、吸引ラインL2による気体の吸引量を調整するための吸引量調整部として機能する。
また、吸引ラインL2の流量計14bと流量計141aとの間には、給気ラインL3が接続されている。給気ラインL3には、給気手段としてのブロワ18bが設けられている。
給気ラインL3の途中には、流量計141bと、ニードル弁19b(コントロールバルブ)とが設置されている。ニードル弁19bは、その開度が調整されることによって、給気ラインL3における気体流量を調整する。すなわち、ニードル弁19bは、給気ラインL3に対する気体の給気量を調整するための給気量調整部として機能する。また、給気ラインL3内の圧力を調整することによって、吸引ラインL2へ供給される気体の供給量を調整することによって、吸引ラインL2内の圧力を調整することができる。
図5は、浮上支持区間TC2における基板処理装置1のYZ断面を示した模式図である。図5に示すように、本実施形態では、ブロワ18bに接続された吸引ダクト181は、その途中で分岐しており、基板Wを搬送する基板搬送チャック8の側方位置に設けられた一対の吸引ボックス182にそれぞれ接続されている。
一対の吸引ボックス182は、搬送される基板Wを幅方向から挟むように配置されている。そして吸引ボックス182の基板Wに向けられた面には、基板Wの搬送方向に延びる吸引口183が設けられている。すなわち吸引ボックス182は、搬送される基板Wの移動軌跡(基板搬送ライン)近傍の雰囲気を吸引するように構成されている。なお、吸引ボックス182は、基板搬送ラインの両側に設けられていてもよいが、どちらか一方側だけに設けられていてもよい。
浮上支持区間TC2は、表面にレジスト液が塗布された後の基板Wを搬送する区間である。そのため、この浮上支持区間TC2を通過する間、基板Wの表面において、レジスト液の蒸発が起こりやすくなっている。このレジスト液の蒸発成分は、乾燥してパーティクルの原因となり、基板処理装置1の構成要素や後続の基板Wに付着して、塗布不良等の悪影響を及ぼす可能性がある。すなわち、基板Wの搬送経路を、発塵源と捉えることも可能である。本実施形態では、吸引ボックス182によって、レジスト液の蒸発成分を吸引するため、塗布不良や装置の故障等の発生を予防し得る。したがって、吸引ラインL2に供給するための空気を有効に確保しつつ、ブロワ18bの駆動力を有効に活用することが可能となっている。
以上のように、給気ラインL3のブロワ18bは、装置内の発塵源まで延びる吸引ダクト181によって、発塵源周りの雰囲気を吸引して、該雰囲気を吸引ラインL2に導入する。吸引ラインL2のブロワ18aは、吸引孔40bより吸引される気体と、給気ラインL3から導入される気体とを排出する。
<●ノズルユニット5>
図6は、基板搬送チャック8とノズルユニット5とノズル洗浄待機ユニット9とのYZ断面を示した模式図である。
基板Wの表面にレジスト液を塗布するノズルユニット5は、塗布ステージ4の上方に設置されており、図6に示す架橋構造を持つ。このような架橋構造は、例えばカーボンファイバ補強樹脂を骨材とするノズル支持部と、その両端を支持して昇降させる昇降機構とから構成されている。ノズル支持部にはスリットノズル55が設置されている。このスリットノズル55は、処理液供給機構(図示せず)から供給されるレジスト液を、その下端に形成されているスリット状の吐出口55aから基板Wの上面へ吐出する。この吐出口55aは、塗布ステージ4に対して略水平であり、Y軸方向に沿って延びている。
ノズルの昇降機構はノズル支持部の両端に設置されており、主に駆動源であるサーボモータ59と、ボールねじ58とによって構成されている。このサーボモータ59により、ノズル支持部は塗布ステージ4に対して鉛直方向に延びたボールねじ58に沿って昇降駆動されて、スリットノズル55の吐出口55aと基板Wとの間隔は調節される。
この昇降機構には、基板搬送路の両端(−Y側、+Y側)で基板と接しない位置にX軸方向に沿って延びるノズルユニット走行ガイド51が設置されている。
2つ(−Y側、+Y側)のノズルユニットリニアモータ53のそれぞれの固定子は本体装置のY軸方向の側面にX軸方向に沿って設けられており、それぞれの移動子は昇降機構の外側に固設されている。これらの固定子と移動子との間に生じる磁気相互作用によって、ノズルユニット5は、ノズルユニット走行ガイド51に沿って移動する。
塗布処理を行う際には、スリットノズル55の吐出口55aからレジスト液を吐出した状態で、基板搬送チャック8が基板Wの両端を保持して(+X)軸方向に所定の速度で水平移動させる。
基板搬送チャック8は、下面が非接触状態にある基板Wのエッジを保持して基板Wを下流方向に搬送するための装置である。原点状態において基板搬送チャック8は、浮上パッド64と入口浮上ステージ10とに跨って停止した基板Wの、X軸方向に平行な両端部の直下に位置している。つまり、基板Wを吸着する位置の内側に、移載ユニット6と入口浮上ステージ10とが位置する構造である。
図1等に示すように、基板搬送チャック8は、基板搬送経路に沿って、入口浮上ステージ10、塗布ステージ4および出口浮上ステージ11の両側部のみならず、移載ユニット6の両側部にも延在している。
図6に示すように基板搬送チャック8は、左右対称(+Y側と−Y側とで対称)構造となっており、左右それぞれで、基板Wを吸着保持するチャック部88と、X軸方向に移動するための搬送チャック走行ガイド81と、その移動のための駆動力を発生させる搬送チャックリニアモータ83と、基板Wの位置を検出するための搬送チャックリニアスケール82とを、備えている。
チャック部88は、図示しないシリンダの動作により昇降させることが可能である。チャック部88が上昇することで、+Y側、−Y側の基板Wの両端部の下面は支持され、吸着保持される。
このチャック部88の下方には、基板搬送路の両端(−Y側、+Y側)で、ノズルユニット走行ガイド51よりも内側の位置に、X軸方向に沿って搬送チャック走行ガイド81が設置してある。
2つの搬送チャックリニアモータ(−Y側、+Y側)のそれぞれの固定子は基板処理装置1のY軸方向における最も内側の側面にX軸方向に沿って設けられている。それぞれの移動子は基板搬送チャック8に固設されている。これらの固定子と移動子との間に生じる 磁気相互作用によって基板搬送チャック8は、搬送チャック走行ガイド81に沿って移動する。
2つの搬送チャックリニアスケール82についても、基板処理装置1の両端(−Y側、+Y側)に、それぞれ設置されている。この搬送チャックリニアスケール82が基板搬送チャック8の移動位置を検出するため、制御部7はその検出結果に基づいて基板位置の制御を行う。
また、基板搬送チャック8は、各種信号線や電力供給線等を内部に収納するケーブルベア89を備えている。ケーブルベア89は、図示しない複数の中空リンク部材が連結された構造を有しており、基板搬送チャック8の水平移動に追従して、屈曲変形することにより、内蔵された各種ケーブル同士が絡まることを抑制しながら、所定姿勢で案内する。
なお、ケーブルベア89が変形移動した際に、リンク部材同士が摺接すると、パーティクルが発生し、基板Wへ付着して塗布不良の要因となったり、装置内の駆動部等に進入して故障の要因となったりする場合がある。したがって、リンク部材同士がなるべく摺接しないように構成されていることが望ましいが、摺接を完全に抑制することは困難である。
そこで、図6に示すように、吸引ダクト181が接続された吸引ボックス182を、ケーブルベア89の延びる方向(X軸方向)に沿って設け、吸引口183を介してケーブルベア89から発生するパーティクルを吸引するように構成してもよい。このように吸引ボックス182を設けた場合、吸引ラインL2に供給するための空気を有効に確保しつつ、基板処理装置1内部の発塵源からでたパーティクルを有効に除去することができる。
なお、基板処理装置1内における発塵源は、ケーブルベア89に限られるものではない。例えば、例えば、搬送チャック走行ガイド81等の移動機構も発塵源となり得る。このようなケーブルベア89以外の発塵源周りの雰囲気を吸引ダクト181で吸引するように構成することも可能である。
ノズル洗浄待機ユニット9は、スリットノズル55が基板Wの表面に塗布処理を行った後で、レジスト液で汚れたノズル先端を洗浄し、次の塗布処理に向けてスリットノズル55の吐出口55aの状態を整えるための装置である。そのため、スリットノズル55からのレジスト液の吐出対象となる略円筒状のローラ95を備えている。
ローラ95の外周面にスリットノズル55を近接させた状態で吐出口55aから一定のレジスト液を吐出させると、吐出口55aにレジスト液の液だまりが形成される。このように吐出口55aに液だまりが均一に形成されると、その後の塗布処理を高精度に行うことが可能となる。このようにして、スリットノズル55の吐出口55aは初期化され、次の基板Wの塗布処理に備える。
図1,2に戻って、塗布ステージ4の下流には出口浮上ステージ11が設置されている。この出口浮上ステージ11は入口浮上ステージ10と同様に気体を噴出させるための噴出孔11aが形成されており、さらにリフトピン115が噴出孔11aに所定間隔をおいて、基板Wの全面に対向するように配置されている。
リフトピン115は出口浮上ステージ11の下方に設置されたリフトピン昇降機構(図示せず)によって、鉛直方向(Z軸方向)に昇降駆動される。下降時はリフトピン115の先端が出口浮上ステージ11の上面以下に、上昇時はリフトピン115の先端が基板Wを移載ロボット36に受け渡す位置まで上昇する。リフトピン115が上昇することで基板Wの下面は支持され、持ち上げられるので、基板Wは出口浮上ステージ11の上面から引きはがされる。出口浮上ステージ11の下流に設置された移載ロボット36がリフトピン115間に移載フォークを差し込み、リフトピン115からの基板Wの受け渡しが行われる。
<1.3. 気体流路内の流量制御>
次に、図4で示した各空気の流路における気体の流量制御について説明する。
図7は、制御部7と制御部7によって制御される各構成との接続関係を示したブロック図である。制御部7は、図示を省略するCPUやメモリ(RAM)の他、プログラムが格納されたROM等の一般的なコンピュータとして構成されている。図7では、流量制御を行う要素に絞って図示しているが、制御部7は、コンピュータにインストールされたプログラムと、装置各部の特性データ、および各基板Wの処理手順(レシピ)に従って装置各部を制御し、一連の基板の連続処理を実行するように構成されている。なお、制御部7はその一部または全部が専用回路で構成されていてもよい。
制御部7は、ニードル弁13,19a,19bを制御することによって、各気体流路内の気体流量を制御する。詳細には、制御部7は、供給ラインL1内の気体流量を流量計14aで検出し、この検出結果に基づき、ニードル弁13の開度を制御して、供給ラインL1内の気体流量を調整する。また、制御部7は、吸引ラインL2内の気体流量を流量計141aで検出し、この検出結果に基づき、ニードル弁19aの開度を制御して、吸引ラインL2内の気体流量を調整する。さらに制御部7は、給気ラインL3内の気体流量を流量計141bで検出し、この検出結果に基づき、ニードル弁19bの開度を制御して、給気ラインL3内の気体流量を調整する。
制御部7による流量検出に基づいた各流路の流量制御については、以下のようにして実現される。すなわち、噴出孔40aから噴出する気体量や吸引孔40bから吸引する気体の吸引量の条件を複数変更して、試験的に基板Wの塗布処理が行い、問題なく塗布処理が実施できたときの各流路の流量値を基準値として取得する。なお、各流量値は、塗布ステージ4上における基板Wの位置に応じて変化し得るため、基板Wの位置に応じて基準値が定められる。基準値が記録された基準値データは、記憶部(補助記憶装置等)に格納される。
気体流量を実際に制御する場合、制御部7は、この基準値と、実際に塗布処理を行う際の流量値(測定値)とを比較する。そして制御部7は、測定値が基準値から所定の閾値で離れていると判定される場合に、ニードル弁13,19a,19bの開度を調整することによって、測定値が許容範囲内に収まるように各流路内の流量を調整する。
ところで、本実施形態の基板搬送装置2では、各流路の「流量」に基づき、塗布ステージ4上で噴射もしくは吸引される空気の量を調整する。ここで、空気の噴射量および吸引量を、各流路の「圧力」に基づいて制御することも可能である。しかしながら、圧力に基づいた流量制御の場合、以下のような問題が起こり得る。
すなわち、例えば、基板Wが塗布ステージ4の上方の大部分を覆っているときなどは、噴出孔40aから噴出した空気の多くが吸引孔40bで吸引される状態となる。この場合、各流路内の圧力の絶対値は十分に大きいため、比較的安定して各流路内の圧力を測定することができる。ところが、基板Wが塗布ステージ4上にない場合や、僅かだけしか覆われていない場合等では、噴出孔40aから噴出される空気のほとんどが大気中に分散し、吸引孔40bは、噴出孔40aからの空気よりも大気中の空気を吸引することとなる。このような場合、各流路内の圧力の絶対値は、非常に低い値となるため、正確に圧力を測定することは困難となる。
これに対して、「流量」については、塗布ステージ4上における基板Wの有無にかかわらず、安定して測定することができる。したがって、気体の噴出量および吸引量を、この流量値に基づいて適切に制御することができるため、基板Wを適切に搬送することができる。したがって、「圧力」ではなく「流量」に基づいて空気の噴出量および吸引量を制御することで、安定した基板処理を実行し得る。
また、本実施形態では、流量計141a,141bのそれぞれに基づき、ニードル弁19a,19bを制御しているが、例えば、吸引ラインL2に設けられた流量計14bの流量値に基づいて、ニードル弁19a,19bを制御することも可能である。流量計14bで測定される値は、吸引孔40bから吸引される空気の吸引量であるため、この値を基準値に近づけるようにニードル弁19a,19bを制御することによって、理想的な基板搬送を実現し得る。
なお、制御部7による、流量検出に基づいたニードル弁19a,19bの制御としては、複数の組合せが考え得るが、例えば以下のような組合せを挙げることができる。
(1)ニードル弁19aを流量計141aの測定結果に基づいて制御し、ニードル弁19bを流量計141bの測定結果に基づいて制御する(本実施形態)。
(2)ニードル弁19aを流量計141aの測定結果に基づいて制御し、ニードル弁19bを流量計14bの測定結果に基づいて制御する。
(3)ニードル弁19aを流量計14bの測定結果に基づいて制御し、ニードル弁19bを流量計141bの測定結果に基づいて制御する。
(4)ニードル弁19a,19bのそれぞれを、流量計141aの測定結果に基づいて制御する。
(5)ニードル弁19aのみを、流量計141aまたは流量計14bの測定結果に基づいて制御する(ニードル弁19bの開度は固定)。
(6)ニードル弁19bのみを、流量計141bまたは流量計14bの測定結果に基づいて制御する(ニードル弁19aの開度は固定)。
以上のいずれのパターンを採用した場合においても、塗布処理上問題なく基板Wの浮上搬送を実現し得る。なお、流量制御において、その測定結果を利用しない流量計については、適宜省略してもよい。次に、吸引ラインL2における吸引圧力によって生じる基板Wの振動やうねりについて説明する。
図8は、浮上搬送の際の基板Wの振動(浮上搬送振動)および平面度(浮上基板平面度)について説明するための模式図である。図8(a),(b)は、基板Wを側方視した図であり、図8(a)は基板が振動している様子を示しており、図8(b)は基板にうねりが生じている様子を示している。
また、図9は、吸引圧力を変化させたときの、基板Wの振動の大きさ(実線)および平面度(破線)の変化を示した図である。なお、ここでの吸引圧力とは、塗布ステージ4が基板Wによって覆われた際の、吸引ラインL2の圧力計17で測定される圧力をいう(図4参照)。またここでは、図8(b)に示すように、隣同士の噴出孔40aおよび吸引孔40bの位置に対応する基板表面上の位置P1および位置P2を想定したときの、位置P1,P2間の高さの差を基板Wの平面度としている。
図8(a)に示すように、浮上搬送中、基板Wは上下に振動することがある。この振動の大きさが微小(例えば0.5μm以下)であれば、塗布処理に支障をきたすことはほとんどない。しかしながら、塗布処理等の基板処理を完遂する上では、基板Wの振動はなるべく小さいことが好ましい(例えば0.2μm以下)。
ここで図9に示すように、浮上搬送中の基板Wの振動は、吸引圧力が小さくなると、次第に大きくなる。これに対し、吸引圧力が或る所定値以上まで大きくなると、振動が非常に小さくなる。すなわち、基板Wの振動を小さくする点では、吸引圧力は、なるべく大きい方が好ましい。
ところが、図9に示すように、吸引圧力が大きくなると、基板Wの平面度が大きくなってしまい、図8(b)に示すうねりの度合いが大きくなる。このうねりは、吸引孔40bの部分では引き込まれて沈み込み、噴出孔40aの部分では吹き上げによる盛り上がりによって起こると考えられる。このようなうねりは、塗布不良等の基板処理不良の要因となり得るため、できるだけ平面度を小さくすることが望まれる(例えば1μm以下)。
そこで、図9に示すように、矢頭で示す実線と破線とが交差する部分を吸引圧力に設定することによって、振動量および平面度の双方についての均衡を図ることができる。そこで、基板Wが塗布ステージ4上を覆った際の吸引ラインL2の圧力値が、この交差部分の吸引圧力となるように、制御部7が供給ラインL1の気体供給量、吸引ラインL2の吸引量、給気ラインL3の気体給気量を制御することによって、理想的な基板搬送および基板処理を実現し得る。
<2. 第2実施形態>
第1実施形態では、噴出孔40aから噴出する空気は、装置外のものを取り入れて供給する。したがって、空気を確保するための機構が別途必要となっており、また、安定して基板搬送を行うためには、十分な噴出用の空気を確保する必要がある。一方で、吸引孔40bで吸引された空気は、ブロワ18aによって適宜装置外へ排気するように構成されている。
図10は、第2実施形態に係る塗布ステージ4の空気の流路を示した模式図である。図10に示すように、本実施形態では、供給ラインL1および給気ラインL3のそれぞれが、ブロワ18bに接続されており、第1実施形態の圧縮機構201およびブロワ18bが省略されている。
本実施形態では、吸引流路によって吸引された空気が、ブロワ18aによって、供給流路(供給ラインL1)および給気ライン(L2)に送られるように構成されている。したがって、空気が供給ラインL1,吸引ラインL2,給気ラインL3で循環することとなる。ただし、噴出孔40aから噴出した空気の全てが吸引孔40bにて吸引されるわけではなく、大気中の空気の取り込みは適宜行われる。
以上のように空気の流路を構成することによって、塗布ステージ4における空気の総使用量を軽減することができるとともに、空気の供給機構を省略することで装置コストを抑制し得る。また、第1実施形態と同様に、基板の浮上搬送に重要な吸引圧力を給気ラインL3によって調整できるため、基板搬送と基板処理とを良好に実施することができる。
なお、給気ラインL3については、第1実施形態と同様に基板処理装置1内部の雰囲気を吸引するように構成してもよい。この場合、ブロワ18b等の吸引機構は必要となるが、装置内の雰囲気を清浄化することができる。
<3. 第3実施形態>
図11は、第3実施形態に係る塗布ステージ4の空気の流路を示した模式図である。本実施形態では、供給ラインL1と吸引ラインL2とが、給気ラインL3で連結されている。詳細には、供給ラインL1に設けられたニードル弁13aと流量計14aとの間と、吸引ラインL2に設けられた流量計14bと流量計141aとの間とを、給気ラインL3が連結している。
本実施形態では、圧縮機構201から送られる空気は、ニードル弁13で圧力が調整された後、供給ラインL1と給気ラインL3とに分離される。給気ラインL3に進入した空気は、ニードル弁19bおよび流量計141bを通過した後、吸引ラインL2に進入する。そしてブロワ18aによって外部に排出される。
以上のように空気の流路を構成した場合においても、第1第2実施形態と同様に、給気ラインL3によって吸引ラインL2の吸引圧力を適切に制御できるため、基板搬送および基板処理を良好に実施することができる。また、第1実施形態のブロワ18bを省略することによって、装置コストを抑制することもできる。
<4. 変形例>
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、吸引手段としてブロワ18bを使用しているが、真空ポンプ等が用いられてもよい。特に真空ポンプを用いた場合、吸引ラインL2による気体の吸引量が大きくなりすぎる傾向があるため、給気ラインL3を設けることの意義は大きい。
また、上記実施形態では、各流路の流量調節手段として、ニードル弁を使用すると説明したが、ダイヤフラム式、バタフライ式等の流量調節弁やマスフローコントローラーなどの調節弁が用いられていてもよい。
また、基板に向けて供給する気体として、窒素ガス等を採用することによって、基板W上の処理液を含む化合物への影響を最小限に抑制することも可能である。
また、上記実施形態および変形例にて説明した各構成は、矛盾の生じない限りにおいて、互いに組み合わせたり、あるいは省略したりすることができる。
1 基板処理装置
2 基板搬送装置
3 塗布装置
4 塗布ステージ
5 ノズルユニット
7 制御部
8 基板搬送チャック
10 入口浮上ステージ
11 出口浮上ステージ
13,19a,19b ニードル弁
14a,141a,141b,14b 流量計
15,17 圧力計
181 吸引ダクト
182 吸引ボックス
183 吸引口
18a,18b ブロワ
201 圧縮機構
40a 噴出孔
40b 吸引孔
55 スリットノズル
89 ケーブルベア
L1 供給ライン
L2 吸引ライン
L3 給気ライン
W 基板

Claims (9)

  1. 基板を搬送する基板搬送装置において、
    基板に向けて気体を噴射することにより、基板に浮上力を付与して支持する基板支持部と、
    前記基板支持部が噴射する気体を供給する供給ラインと、
    前記基板支持部が噴射する気体を吸引する吸引ラインと、
    前記吸引ラインの途中に接続され、前記吸引ラインに気体を導入する給気ラインと、
    を備え
    前記給気ラインは、装置内の雰囲気を吸引し、該雰囲気を前記吸引ラインへ導入する基板搬送装置。
  2. 請求項1に記載の基板搬送装置において、
    前記給気ラインは、
    前記装置内における発塵源周りの雰囲気を吸引する基板搬送装置。
  3. 請求項1または2に記載の基板搬送装置において、
    前記基板支持部が、前記供給ラインに接続された複数の気体噴出孔と、前記吸引ラインが接続された複数の気体吸引孔とが設けられた平坦面を有するステージである基板搬送装置。
  4. 請求項1から3までのいずれか1項に記載の基板搬送装置において、
    前記吸引ラインに設けられ、前記吸引ラインにおける気体流量に基づき、前記吸引ラインによる気体の吸引量を調整する吸引量調整部、
    をさらに備える基板搬送装置。
  5. 基板を搬送する基板搬送装置において、
    基板に向けて気体を噴射することにより、基板に浮上力を付与して支持する基板支持部と、
    前記基板支持部が噴射する気体を供給する供給ラインと、
    前記基板支持部が噴射する気体を吸引する吸引ラインと、
    前記吸引ラインの途中に接続され、前記吸引ラインに気体を導入する給気ラインと、
    前記給気ラインに設けられ、前記吸引ラインにおける気体流量に基づき、前記給気ラインから前記吸引ラインへ導入する気体の給気量を調整する給気量調整部と、
    を備える基板搬送装置。
  6. 請求項1に記載の基板搬送装置において、
    前記供給ラインは、前記吸引ラインに接続されており、前記吸引ラインが吸引した気体を前記基板支持部に供給する基板搬送装置。
  7. 基板を搬送する基板搬送装置において、
    基板に向けて気体を噴射することにより、基板に浮上力を付与して支持する基板支持部と、
    前記基板支持部が噴射する気体を供給する供給ラインと、
    前記基板支持部が噴射する気体を吸引する吸引ラインと、
    前記吸引ラインの途中に接続され、前記吸引ラインに気体を導入する給気ラインと、
    を備え、
    前記給気ラインは、前記吸引ラインが吸引した気体を再び前記吸引ラインに供給することによって、前記吸引ラインによる気体の吸引量を調整する基板搬送装置。
  8. 基板を搬送する基板搬送装置において、
    基板に向けて気体を噴射することにより、基板に浮上力を付与して支持する基板支持部と、
    前記基板支持部が噴射する気体を供給する供給ラインと、
    前記基板支持部が噴射する気体を吸引する吸引ラインと、
    前記吸引ラインの途中に接続され、前記吸引ラインに気体を導入する給気ラインと、
    を備え、
    前記給気ラインが、前記供給ラインの途中と吸引ラインの途中とを接続しており、前記供給イランを通じて前記基板支持部に向けて供給される気体を前記吸引ラインへ供給することによって、前記吸引ラインによる気体の吸引量を調整する基板搬送装置。
  9. 基板を処理する基板処理装置であって、
    請求項1から8までのいずれか1項に記載の基板搬送装置と、
    前記基板搬送装置によって搬送される基板に対して処理を行う処理部と、
    を備える基板処理装置。
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