JP5480159B2

JP5480159B2 - 基板処理装置および基板処理方法

Info

Publication number: JP5480159B2
Application number: JP2010537787A
Authority: JP
Inventors: 戸寛久神
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-11-11
Also published as: CN102197463B; JPWO2010055855A1; KR20110095318A; TWI469840B; WO2010055855A1; TW201029785A; CN102197463A; KR101571585B1

Description

関連する出願の相互参照

本願は、２００８年１１月１３日に出願された特願２００８−２９１０６４号に対して優先権を主張し、当該特願２００８−２９１０６４号のすべての内容が参照されてここに組み込まれるものとする。

技術の分野

本発明は、基板と、当該基板に設けられた膜面とを有する被処理基板のうち、膜面の縁部にレーザ光を照射して処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。

従来から、基板と、基板に設けられた膜面とを有する被処理基板のうち、膜面にレーザ光を照射する基板処理装置であって、レーザ光を照射するレーザ照射装置と、膜面を下方に位置づけた状態で被処理基板の周縁部のみを支持するステージと、このステージに置かれた被処理基板の膜面を下方から支持して、被処理基板を平坦な状態に保持する保持機構と、を備え、保持機構が複数のピン形状の基板支持部を有しているものが知られている（特開２００１−１１１０７８号公報および特開２００２−２８０５７８号公報、参照）。

しかしながら、従来技術のようにピン形状の基板支持部によって膜面を支持する場合には、基板支持部による押圧力によって膜面に悪影響が出る可能性がある。また、大型化する被処理基板を均一な面で保持することは困難であり、被処理基板が撓んでしまって、膜面の処理精度が悪くなってしまう。特に、膜面の縁部を加工するときには、内部の膜面のみで被加工基板を支えることとなってしまい、膜面にもたらされる悪影響がさらに大きくなってしまう。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、膜面に悪影響を及ぼすことなく、被処理基板が撓むことを確実に防止し、ひいては、膜面の処理精度を高くすることができる基板処理装置と、このような基板処理装置を用いた基板処理方法を提供することを目的とする。

本発明による基板処理装置は、
基板と、該基板に設けられた膜面とを有する被処理基板のうち、該膜面の縁部を処理する基板処理装置において、
前記膜面が前記基板の他方側に位置する状態で、前記被処理基板を一方側から吸着して保持する吸着保持部と、
レーザ光を照射するレーザ照射装置と、
前記レーザ照射装置を移動させるレーザ移動部と、を備え、
前記レーザ照射装置からレーザ光を照射させつつ、該レーザ照射装置を移動させることによって、前記吸着保持部によって保持された前記被処理基板のうち前記膜面の縁部を処理する。

本発明による基板処理装置は、
前記被処理基板を挟持して位置決めする一対の位置決め部を、さらに備え、
前記吸着保持部が、前記位置決め部によって挟持された前記被処理基板を一方側から吸着して保持し、
前記位置決め部が、前記吸着保持部によって前記被処理基板が保持された後で、該被処理基板を解放してもよい。

本発明による基板処理装置は、
前記吸着保持部を回転させることによって前記被処理基板を回転させる回転駆動部を、さらに備え、
前記レーザ照射装置からレーザ光を照射させつつ、該レーザ照射装置を所定の方向に沿って移動させることによって、前記被処理基板の一の縁部を処理し、その後、前記回転駆動部によって前記被処理基板を回転させた後で、前記レーザ照射装置からレーザ光を照射させつつ、該レーザ照射装置を前記所定の方向に沿って移動させることによって、該被処理基板の他の縁部を処理してもよい。

このような基板処理装置において、
前記レーザ照射装置の下端は、前記吸着保持部の端部よりも一方側に位置してもよい。

本発明による基板処理装置において、
前記吸着保持部は、前記被処理基板に当接する当接部と、該当接部の面内に設けられた複数の吸着部と、を有し、
前記当接部は、金属プレートと、該金属プレートの下面に設けられた樹脂シートと、を有してもよい。

本発明による基板処理方法は、
基板と、該基板に設けられた膜面とを有する被処理基板のうち、該膜面の縁部を処理する基板処理方法において、
吸着保持部によって、前記膜面が前記基板の他方側に位置する状態で、前記被処理基板を一方側から吸着して保持する工程と、
レーザ照射装置からレーザ光を照射する工程と、
レーザ移動部によって、前記レーザ照射装置を水平方向に移動させる工程と、を備え、
前記レーザ照射装置からレーザ光を照射させつつ、該レーザ照射装置を移動させることによって、前記吸着保持部によって保持された前記被処理基板のうち前記膜面の縁部を処理する。

本発明による基板処理方法において、
位置決め部によって挟持された後で、前記被処理基板を一方側から吸着して保持する工程が行われ、その後、該位置決め部によって、該被処理基板が解放されてもよい。

本発明による基板処理方法において、
前記レーザ照射装置からレーザ光を照射させつつ、該レーザ照射装置を所定の方向に沿って移動させることによって、前記被処理基板の一の縁部を処理し、その後、回転駆動部によって前記被処理基板を回転させた後で、前記レーザ照射装置からレーザ光を照射させつつ、該レーザ照射装置を前記所定の方向に沿って移動させることによって、該被処理基板の他の縁部を処理してもよい。

本発明によれば、基板が膜面の上方に位置する状態で、当該基板が吸着保持部によって上方から吸着されて保持され、レーザ照射装置から照射されるレーザ光によって膜面の縁部が処理されるので、膜面に悪影響を及ぼすことなく、被処理基板が撓むことを確実に防止することができ、ひいては、膜面の処理精度を高くすることができる。

本発明の実施の形態による基板処理装置の吸着保持部、回転駆動部およびレーザ照射装置を示す側方図。本発明の実施の形態による基板処理装置の吸着保持部および回転駆動部を示した側方断面図。本発明の実施の形態による基板処理装置を上方から見た上方平面図と、側方から見た側方図。本発明の実施の形態による基板処理装置において、位置決め部によって被処理基板を位置決めするタイミングと、吸着保持部によって吸着して保持するタイミングを示した側方図。本発明の実施の形態の別の例による基板処理装置において、位置決め部によって被処理基板を位置決めするタイミングと、吸着保持部によって吸着して保持するタイミングを示した側方図。本発明の実施の形態の基板処理装置によって処理される被処理基板の膜面の縁部の範囲を示した上方平面図と、レーザ照射装置の動きを示した側方図。本発明の実施の形態の基板処理装置によって、被処理基板の膜面の縁部を処理する態様を拡大した上方平面図。本発明の実施の形態の基板処理装置によって、被処理基板の膜面の縁部を順次処理する態様を示した上方平面図。本発明の実施の形態の別の例による基板処理装置によって、被処理基板の膜面の縁部を順次処理する態様を示した上方平面図。本発明の実施の形態のさらに別の例による基板処理装置を側方から見た側方図。本発明の実施の形態のさらに別の例による基板処理装置を上方から見た上方平面図。

実施の形態
以下、本発明に係る基板処理装置および基板処理方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図１１は本発明の実施の形態に関する図である。

基板処理装置は、ガラス基板（基板）６２と、ガラス基板６２に設けられた膜面６１とを有する被処理基板６０のうち、膜面６１の縁部６１ａ，６１ｂを処理するために用いられる（図１参照）。なお、このような被処理基板６０としては、例えば、薄膜太陽電池に用いられる基板を挙げることができる。

図１および図３（ａ）（ｂ）に示すように、基板処理装置は、ガラス基板６２が膜面６１の上方（一方側）に位置する状態で、被処理基板６０を上方（一方側）から吸着して保持する吸着保持部１０（図１参照）と、レーザ光Ｌを照射するレーザ照射装置２０（図１参照）と、レーザ照射装置２０を水平方向に移動させるレーザ移動部２２（図３（ａ）（ｂ）参照）と、を備えている。なお、図３（ａ）は本実施の形態による基板処理装置を上方から見た上方平面図であり、図３（ｂ）は当該基板処理装置を側方から見た側方図である。

ここで、基板処理装置は、レーザ照射装置２０からレーザ光Ｌを照射させつつ、当該レーザ照射装置２０を所定の方向に沿って移動させることによって、吸着保持部１０によって保持された被処理基板６０の膜面６１の縁部６１ａ，６１ｂを処理するように構成されている（図６（ａ）（ｂ）および図７参照）。

なお、図６（ａ）は本実施の形態の基板処理装置によって処理される縁部６１ａ，６１ｂの範囲を示した上方平面図であり、図６（ｂ）はレーザ照射装置２０の動きを示した側方図である。また、図７は本実施の形態の基板処理装置によって、膜面６１の縁部６１ａ，６１ｂを処理する態様を拡大した上方平面図である。なお、図７の符号Ｓは、レーザ照射装置２０から膜面６１の縁部６１ａ，６１ｂに照射されるレーザ光Ｌのレーザスポットを示している。

また、吸着保持部１０は、位置決め部５ｓ，５ｌ（後述する）によって挟持された被処理基板６０を上方から吸着して保持するように構成され（図４（ａ）（ｂ）参照）、他方、位置決め部５ｓ，５ｌは、吸着保持部１０によって被処理基板６０が保持された後で、当該被処理基板６０を解放するように構成されている。

また、図１に示すように、吸着保持部１０の上部には、当該吸着保持部１０を回転させることによって被処理基板６０を回転させる回転駆動部１５が設けられている。なお、本実施の形態では、吸着保持部１０の上部に回転駆動部１５が設けられている態様を用いて説明するが、これに限られることなく、例えば、吸着保持部１０に対して、レーザ照射装置２０とレーザ移動部２２が回転される態様を用いてもよい。

また、図１および図３（ｂ）に示すように、レーザ照射装置２０の下端は、吸着保持部１０の上端よりも上方（端部より一方側）に位置しており、吸着保持部１０が回転駆動部１５によって回転される際でも、吸着保持部１０とレーザ照射装置２０とが衝突することが無いように構成されている。

また、図２（ａ）に示すように、吸着保持部１０は、被処理基板６０に当接する当接部１１と、該当接部１１の面内に設けられた複数の吸着部１２と、を有している。なお、本実施の形態において、当接部１１は、金属プレート１４と、当該金属プレート１４の下面に設けられた樹脂シート１３と、を有している。

また、図３（ａ）（ｂ）に示すように、レーザ照射装置２０およびレーザ移動部２２の上流側には、被処理基板６０を搬送する一対の搬送部１が設けられている。また、搬送部１の近傍には、被処理基板６０を搬送方向で挟持して位置決めする一対の位置決め部５ｌと、被処理基板６０を搬送方向に直交する方向で挟持して位置決めする二対の位置決め部５ｓが設けられている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。なお、後述の説明で用いられる図８（ａ）−（ｅ）においては、図面を簡略化するため、一つのレーザ照射装置２０とレーザ移動部２２のみを示しているが、本実施の形態では、図３（ａ）のように一対のレーザ照射装置２０とレーザ移動部２２を用いている。

まず、搬送部１によって、処理対象となる被処理基板６０が搬送される（図３（ａ）（ｂ）参照）。そして、被処理基板６０が所定の位置まで搬送されると、搬送部１が停止され、このことによって被処理基板６０の搬送が停止される。このとき、ガラス基板６２が膜面６１の上方に位置する状態になっており、搬送部１は、膜面６１のうち後述するレーザ光Ｌで除去される部分に当接している。

次に、一対の位置決め部５ｌによって、被処理基板６０が搬送方向で挟持されて位置決めされるとともに、二対の位置決め部５ｓによって、被処理基板６０が搬送方向に直交する方向で挟持されて位置決めされる（図３（ａ）（ｂ）および図４（ａ）参照）。

次に、吸着保持部１０によって、位置決め部５ｓ，５ｌによって挟持された被処理基板６０が上方から吸着して保持される（図４（ａ）（ｂ）参照）。そして、吸着保持部１０によって被処理基板６０が保持された後で、位置決め部５ｓ，５ｌによる位置決めから被処理基板６０が解放される。このため、被処理基板６０を吸着保持部１０によって吸着して保持する際に、被処理基板６０が吸着保持部１０に対してずれることを防止することができる。

より具体的には、まず、位置決め部５ｓ，５ｌによって被処理基板６０の位置決めが行われ（図５（ａ）参照）、その後、被処理基板６０が解放された後で（図５（ｂ）参照）、被処理基板６０が上方から吸着して保持される（図５（ｃ）参照）態様を用いると、被処理基板６０を吸着保持部１０によって吸着して保持する際に、被処理基板６０が吸着保持部１０に対してずれる可能性がある。

この点、本実施の形態によれば、吸着保持部１０によって被処理基板６０が保持された後で、位置決め部５ｓ，５ｌによる位置決めから被処理基板６０が解放されるので（図４（ａ）（ｂ）参照）、被処理基板６０を吸着保持部１０によって吸着して保持する際に、被処理基板６０が吸着保持部１０に対してずれることを防止することができ、ひいては、吸着保持部１０に対して被処理基板６０を正確な位置に位置決めすることができる。

上述のようにして吸着保持部１０によって被処理基板６０が保持されると、吸着保持部１０によって、被処理基板６０が、レーザ加工位置まで搬送される（図３（ｂ）参照）。

次に、レーザ移動部２２によって、レーザ照射装置２０が水平方向に移動される（図６（ａ）（ｂ）および図８（ａ）（ｂ）参照）。そして、このとき、レーザ照射装置２０からレーザ光Ｌが照射されることとなる。このように、レーザ照射装置２０からレーザ光Ｌを照射させつつ、当該レーザ照射装置２０をＸ方向（所定の方向）に沿って移動させることによって、被処理基板６０の膜面６１の一の縁部６１ａが処理される。

このときのレーザ照射装置２０の動きは、本実施の形態では、Ｘ方向に沿って移動した後、Ｙ方向の正方向（Ｘ方向に直交する方向であって被処理基板６０の内方）に移動し、その後、Ｘ方向に沿った方向であって先程とは逆方向に移動するようになっている（図７および図８（ａ）（ｂ）参照）。なお、このような動きを適宜繰り返すことによって、被処理基板６０の一の縁部６１ａを所望の範囲で処理することができる。

上述のようにして、被処理基板６０の一の縁部６１ａが処理されると、回転駆動部１５によって被処理基板６０が回転され（図８（ｃ）参照）、その後、再び、レーザ照射装置２０からレーザ光Ｌが照射されつつ、レーザ照射装置２０がＸ方向に沿って移動し、被処理基板６０の他の縁部６１ｂが処理される（図８（ｄ）（ｅ）参照）。このため、レーザ照射装置２０の移動距離を極力短くすることができ、処理効率を向上させることができる。

より具体的には、回転駆動部１５によって被処理基板６０が回転されないものを用いた場合には、図９の矢印Ａ_１〜Ａ_８で示すように、レーザ照射装置２０を移動させなければならず、レーザ照射装置２０の移動距離が長くなってしまい、処理効率が悪くなってしまう。

これに対して、本実施の形態によれば、回転駆動部１５によって被処理基板６０が回転させるので、レーザ照射装置２０の移動距離を極力短くすることができ、処理効率を向上させることができる（図８（ａ）―（ｅ）参照）。

また、本実施の形態によれば、吸着保持部１０によって、ガラス基板６２が膜面６１の上方に位置する状態で、被処理基板６０のガラス基板６２が上方から吸着して保持されるので、下方に位置する膜面６１が、（従来技術のように）ピン形状の基板支持部によって押圧されることがない。さらに、本実施の形態によれば、ガラス基板６２のうちレーザ光Ｌが透過される部分以外の広い範囲を吸着保持部１０によって保持することができるので、被処理基板６０が撓むことを確実に防止することができる。

これらのことより、本実施の形態によれば、膜面６１に悪影響を及ぼすことなく、被処理基板６０が撓むことを確実に防止することができ、ひいては、膜面６１の処理精度を高くすることができる。

すなわち、従来技術によれば、（大型化する）被処理基板６０が撓むことを防止するには、多数のピン形状の基板支持部によって膜面６１を支持する必要があるので、膜面６１に悪影響が出てしまう可能性が高くなる。他方、膜面６１に悪影響が出るのを防止するために、膜面６１のうちレーザ光Ｌで除去される部分（狭い範囲）だけを支持した場合には、被処理基板６０が大きく撓んでしまうこととなる。

これに対して、本実施の形態によれば、ガラス基板６２が膜面６１の上方に位置する状態で、被処理基板６０のガラス基板６２が上方から吸着して保持され、かつ、ガラス基板６２のうちレーザ光Ｌが透過される部分以外を吸着保持部１０によって保持することができるので（図８（ｂ）（ｅ）参照）、膜面６１に悪影響を及ぼすことなく、被処理基板６０が撓むことを確実に防止することができる。

なお、本実施の形態では、レーザ照射装置２０の下端が、吸着保持部１０の上端よりも上方に位置しており（図１および図３（ｂ）参照）、吸着保持部１０が回転駆動部１５によって回転される際でも、吸着保持部１０とレーザ照射装置２０とが衝突することが無いように構成されているので、吸着保持部１０の水平方向の大きさを極力大きくすることができ、被処理基板６０が撓むことをより確実に防止することができる。

また、当接部１１が、金属プレート１４と、当該金属プレート１４の下面に設けられた樹脂シート１３と、を有しているので（図２（ａ）参照）、剛性の高い金属プレート１４によって吸着保持部１０自体が撓むことを防止することができ、かつ、樹脂シート１３によって被処理基板６０にキズが付いたり、回転時に被処理基板６０がずれたりすることを防止することができる。

より具体的には、図２（ｂ）に示すように、当接部１１が、金属プレート１４を有さず、樹脂部材１３’のみからなる場合には、樹脂シート１３によって被処理基板６０にキズが付いたり、回転時に被処理基板６０がずれたりすることを防止することはできるものの、吸着保持部１０自体が撓んでしまう可能性がある。

これに対して、本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、当接部１１が、金属プレート１４を有するとともに、当該金属プレート１４の下面に設けられた樹脂シート１３も有しているので、剛性の高い金属プレート１４によって吸着保持部１０自体が撓むことを防止することができ、かつ、樹脂シート１３によって被処理基板６０にキズが付いたり、回転時に被処理基板６０がずれたりすることを防止することができるのである。

以上のように、本実施の形態によれば、膜面６１に悪影響を及ぼすことなく、被処理基板６０が撓むことを確実に防止することができ、ひいては、膜面６１の処理精度を高くすることができ、さらには上述したような様々な効果を得ることができる。

ところで、本実施の形態では、ガラス基板６２のうちレーザ光Ｌが透過される部分以外を吸着保持部１０によって保持する態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、吸着保持部１０の少なくとも膜面６１の縁部に対応する部分がレーザ光Ｌを透過する部材からなり、吸着保持部１０がガラス基板６２の全面を保持するようにしてもよい。この場合には、被加工基板６０が撓むことをより確実に防止することができる。

また、上記では、ガラス基板６２が上方側に位置し、吸着保持部１０によって当該ガラス基板６２を上方側から吸着保持する態様を用いて説明したが、これに限られることはなく、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、ガラス基板６２が膜面６１の下方側に位置し、吸着保持部１０によって当該ガラス基板６２を下方側から吸着保持してもよい。

このような構成によると、配線などの関係で被加工基板６０を搬送することが困難なため、例えば、レーザ照射装置２０が一対の搬送部１の間に配置され、当該レーザ照射装置２０が一対の搬送部１の間で移動可能となることで、膜面６１の縁部を処理することができるようにしてもよい（図１０（ａ）（ｂ）および図１１参照）。そして、この場合には、搬送部１から被加工基板６０が上方に持ち上げられ、上方に持ち上げられた被加工基板６０が回転駆動部１５によって適宜回転されることとなる。

Claims

基板と、該基板に設けられた膜面とを有する被処理基板のうち、該膜面の縁部を処理する基板処理装置において、
前記被処理基板を、前記膜面が前記基板の下方側に位置する状態で搬送する搬送部と、
前記搬送部によって搬送された前記被処理基板を、前記膜面が前記基板の下方側に位置する状態で挟持して位置決めする一対の位置決め部と、
前記一対の位置決め部によって位置決めされた前記被処理基板を、前記膜面が前記基板の下方側に位置する状態で上方側から吸着して保持する吸着保持部と、
レーザ光を照射するレーザ照射装置と、
前記レーザ照射装置を移動させるレーザ移動部と、
を備え、
前記レーザ照射装置から前記基板を通過するようにレーザ光を照射させつつ、該レーザ照射装置を移動させることによって、前記吸着保持部によって保持された前記被処理基板のうち前記膜面の縁部を前記基板を通過したレーザ光により処理し、
前記位置決め部は、前記吸着保持部によって前記被処理基板が保持された後で、該被処理基板を解放することを特徴とする基板処理装置。
前記搬送部は、前記膜面のうちレーザ光で除去される部分のみに当接することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記吸着保持部を回転させることによって前記被処理基板を回転させる回転駆動部を、さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記レーザ照射装置からレーザ光を照射させつつ、該レーザ照射装置を所定の方向に沿って移動させることによって、前記被処理基板の一の縁部を処理し、その後、前記回転駆動部によって前記被処理基板を回転させた後で、前記レーザ照射装置からレーザ光を照射させつつ、該レーザ照射装置を前記所定の方向に沿って移動させることによって、該被処理基板の他の縁部を処理することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
前記レーザ照射装置の下端は、前記吸着保持部の端部よりも上方側に位置していることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
前記吸着保持部は、前記被処理基板に当接する当接部と、該当接部の面内に設けられた複数の吸着部と、を有し、
前記当接部は、金属プレートと、該金属プレートの下面に設けられた樹脂シートと、を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記吸着保持部は、前記基板のうちレーザ光が透過される部分以外の全部を保持することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
基板と、該基板に設けられた膜面とを有する被処理基板のうち、該膜面の縁部を処理する基板処理方法において、
搬送部によって、前記被処理基板を前記膜面が前記基板の下方側に位置する状態で搬送する工程と、
前記搬送部で搬送された前記被処理基板を、前記膜面が前記基板の下方側に位置する状態で一対の位置決め部によって挟持して位置決めする工程と、
前記一対の位置決め部によって位置決めされた前記被処理基板を、吸着保持部で、前記膜面が前記基板の下方側に位置する状態で上方側から吸着して保持する工程と、
レーザ照射装置からレーザ光を照射する工程と、
レーザ移動部によって、前記レーザ照射装置を水平方向に移動させる工程と、を備え、
前記レーザ照射装置から前記基板を通過するようにレーザ光を照射させつつ、該レーザ照射装置を移動させることによって、前記吸着保持部によって保持された前記被処理基板のうち前記膜面の縁部を前記基板を通過したレーザ光により処理し、
前記吸着保持部によって前記被処理基板が吸着して保持された後で、前記位置決め部が前記被処理基板を解放することを特徴とする基板処理方法。
前記レーザ照射装置からレーザ光を照射させつつ、該レーザ照射装置を所定の方向に沿って移動させることによって、前記被処理基板の一の縁部を処理し、その後、回転駆動部によって前記被処理基板を回転させた後で、前記レーザ照射装置からレーザ光を照射させつつ、該レーザ照射装置を前記所定の方向に沿って移動させることによって、該被処理基板の他の縁部を処理することを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
前記搬送部は、前記膜面のうちレーザ光で除去される部分のみに当接することを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
前記膜面の縁部を前記基板を通過したレーザ光により処理する際、前記吸着保持部は、前記基板のうちレーザ光が透過される部分以外の全部を保持することを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。