JP6227424B2 - 石定盤、石定盤の加工方法、石定盤の製造方法および基板処理装置 - Google Patents
石定盤、石定盤の加工方法、石定盤の製造方法および基板処理装置 Download PDFInfo
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Description
この発明は、石定盤、石定盤の加工方法、石定盤の製造方法および基板処理装置に関する。
例えば、基板に対して塗布液を塗布する基板処理装置においては、石定盤の載置面上に吸着保持した基板の表面に沿って、塗布液を吐出するスリットが形成されたスリットノズルを走行させることにより、基板の表面に塗布液を塗布する構成が採用されている（特許文献１参照）。この石定盤における基板の載置面は、高い平面度を有することが要求されている。このような石定盤の材質としては、一般的に、御影石とも呼称される花崗岩が使用される。花崗岩製の石定盤は、剛性、耐磨耗性、耐腐食性を有し、温度の影響も受けにくいという特徴を有する。
このような石定盤を長期にわたって使用した場合、石定盤における基板載置面の摩耗や汚れによって、基板載置面が鏡面化するという現象が生ずる。石定盤における基板載置面が鏡面化した場合には、基板をリフトピン等により載置面上から持ち上げるときに、剥離帯電が大きくなり、静電気により基板にダメージを与えるという問題が生ずる。従来は、このような問題に対応するため、石定盤における基板載置面の面粗度が粗くなるような加工を行っている。
石定盤の表面の面粗度を粗くするためには、粒度の大きい研磨剤で石定盤の表面を研磨して微細な凹凸を形成する方法や、石定盤をマスキングしてショットブラストを行うことで石定盤の表面を粗面化する方法や、石定盤の表面に細かい溝を形成する方法等が採用されている。しかしながら、いずれの方法を採用した場合においても、石定盤の表面の粗面化した領域に異物がつまることにより、粗面化した面が、再度、鏡面化するという現象が発生している。
また、上述したいずれの方法を採用する場合においても、石定盤における基板載置面の平面度を維持したままで面粗度を大きくすることは難しく、必要な面粗度と平面度を両立させることが困難であるという問題が生じていた。
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、石定盤の平面度を保ったまま鏡面化を防止することが可能な石定盤、石定盤の加工方法、石定盤の製造方法および基板処理装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、加熱されることにより膨張する材料を含む材質から構成された石定盤であって、レーザ光を照射することで膨張した材料により形成された凸部を有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、当該石定盤は、加熱されることにより膨張する石英を含む花崗岩から構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明において、レーザ光を、波長を１０６００ｎｍ、出力を２０Ｗから２５Ｗ、石定盤の表面に対する走査速度を１０００ｍｍ／ｓｅｃから１２５０ｍｍ／ｓｅｃの条件で石定盤に照射することで膨張した石英により凸部が形成される。
請求項４に記載の発明は、請求項２記載の発明において、レーザ光を照射して石定盤の表面を摂氏４００度乃至摂氏７００度の温度まで上昇させることで膨張した石英により凸部が形成される。
請求項５に記載の発明は、加熱されることにより膨張する材料を含む材質から構成された石定盤の加工方法であって、レーザ光を照射することで膨張した材料により凸部を形成することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、当該石定盤は、加熱されることにより膨張する石英を含む花崗岩から構成される。
請求項７に記載の発明は、請求項６記載の発明において、レーザ光を、波長を１０６００ｎｍ、出力を２０Ｗから２５Ｗ、石定盤の表面に対する走査速度を１０００ｍｍ／ｓｅｃから１２５０ｍｍ／ｓｅｃの条件で石定盤に照射することで膨張した石英により凸部を形成する。
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、レーザ光を照射して石定盤の表面温度を摂氏４００度乃至摂氏７００度の温度まで上昇させることにより、石英を膨張させて凸部を形成する。
請求項９に記載の発明は、石英を含む花崗岩を平面部を有する定盤状に加工する加工工程と、前記花崗岩の平面部にレーザ光を照射することにより、石英を膨張させて凸部を形成するレーザ照射工程と、を備えたことを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、基板を石定盤上に載置して処理する基板処理装置であって、前記石定盤は、加熱されることにより膨張する材料を含む材質から構成され、前記基板の載置面に対してレーザ光を照射することで膨張した材料により、当該載置面に形成された凸部を有することを特徴とする。
請求項１から請求項１０に記載の発明によれば、レーザ光を照射して加熱することにより得た膨張領域により凸部を形成することで、極めて簡易な構成でありながら、石定盤の平面度を維持したままで、その鏡面化を防止することが可能となる。
また、請求項１０に記載の発明によれば、基板を石定盤の表面から持ち上げる場合においても、剥離帯電の影響による静電気の発生を防止することが可能となる。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。最初に、この発明に係る石定盤１１を適用した基板処理装置の構成について説明する。図１は、この発明に係る石定盤１１を適用した基板処理装置としての塗布装置の斜視図である。また、図２は、塗布装置の側面概要図である。なお、図１においては、後述するノズル洗浄機構３１およびプリディスペンス機構３４の図示を省略している。また、図２においては、後述するキャリッジ１４等の図示を省略している。
この塗布装置は、基板１００を吸着保持するための本体１０に支持された石定盤１１を備える。この石定盤１１は、基板１００の載置面である上面の平面度が、数マイクロメータ程度とされたものが使用される。この石定盤１１の材質としては、一般的に、御影石とも呼称される花崗岩が使用される。この石定盤１１の表面には、図示を省略した吸着溝が形成されている。また、石定盤１１には、複数のリフトピン１２が、適宜の間隔をおいて設けられている。このリフトピン１２は、基板１００の搬入、搬出時に、基板１００をその下方より支持して、石定盤１１の表面より上方に上昇させる。
石定盤１１の上方には、本体１０の両側部分から略水平に掛け渡されたキャリッジ１４が設けられている。このキャリッジ１４は、スリットノズル１３を支持するためのノズル支持部１５と、このノズル支持部１５の両端を支持する左右一対の昇降機構１６とを備える。また、本体１０の両端部には、略水平方向に平行に伸びる一対の走行レール１７が配設される。これらの走行レール１７は、キャリッジ１４の両端部をガイドすることにより、キャリッジ１４を、図１に示すＸ方向に往復移動させる。
本体１０およびキャリッジ１４の両側部分には、本体１０の両側の縁側に沿って、それぞれ固定子２１と移動子２２を備える一対のリニアモータ２０が配設されている。また、本体１０およびキャリッジ１４の両側部分には、それぞれスケール部と検出子とを備えた一対のリニアエンコーダ２３が固設される。このリニアエンコーダ２３は、キャリッジ１４の位置を検出する。
また、図２に示すように、本体１０の側方には、ノズル洗浄機構３１が配設されている。このノズル洗浄機構３１は、洗浄ブロック３２と待機ポッド３３とを備える。この塗布装置においては、塗布動作を実行する前あるいは実行した後に、スリットノズル１３をこのノズル洗浄機構３１で洗浄するようにしている。
また、図２に示すように、本体１０の側方には、プリディスペンス機構３４が配設されている。このプリディスペンス機構３４は、貯留槽３５内に貯留された洗浄液中にその一部を浸漬したプリディスペンスローラ３６と、ドクターブレード３７とを備える。プリディスペンスローラ３６とドクターブレード３７とは、Ｙ方向に対して、スリットノズル１３と同等以上の長さを有する。また、プリディスペンスローラ３６は、図示しないモータの駆動により回転する。この塗布装置においては、塗布動作を実行する前に、プリディスペンスローラ３６の上方に移動したスリットノズル１３から少量の塗布液を吐出することにより、ノズル洗浄機構３１による洗浄時に洗浄液を含有した塗布液を、スリットノズル１３内から除去する工程を実行するようにしている。
以上のような構成を有する塗布装置においては、石定盤１１が鏡面化すると、基板１００をリフトピン１２により石定盤１１の表面から持ち上げるときに、剥離帯電が大きくなり、静電気により基板１００にダメージを与えるという問題が生ずる。このため、石定盤１１の表面は、この発明に係る石定盤１１の加工方法により加工されている。
以下、この石定盤１１の加工方法について説明する。図３は、この発明に係る石定盤１１の加工方法を実施するためのレーザ加工機の斜視図であり、図４は、その要部を示す斜視図である。また、図５は、レーザ加工機により石定盤１１に加工を実行しているときの様子を示す模式図である。なお、図３においては、図４に示す接続管４４の図示を省略している。
このレーザ加工機は、レーザマーカ４１から出射されるレーザ光を石定盤１１に照射することにより、石定盤１１における基板１００の載置面を加工して凸部を形成するものであり、フレーム５１と、このフレーム５１上に支持されたレーザマーカ４１と、コントローラ４２と、排気管４３とを備える。レーザマーカ４１とコントローラ４２とは、ケーブル４５により接続されている。また、排気管４３は、接続管４４により図示しない排気機構と接続されている。フレーム５１に囲まれた領域のうち、石定盤１１に対するレーザ光の照射領域には、保護カバー５２が配設されている。なお、図３においては、保護カバー５２の図示を省略している。
レーザマーカ４１は、レーザ光源と、このレーザ光源から出射されたレーザビームをＸ方向およびＹ方向に偏向する一対のスキャンミラーと、集光レンズとを備え、ワーク（この実施形態においては石定盤１１）に対してＸ，Ｙ方向に選択的にレーザ光を走査することにより、ワークの表面全域にレーザ光の照射を可能とするものである。図５においては、Ｘ方向またはＹ方向に照射されるレーザ光Ｌを模式的に示している。このレーザマーカ４１は、ワークに対してマーキングを行う目的で使用されるものであり、一般的に市販されている。
図６は、石定盤１１においてレーザ加工を実行する単位領域Ｅを示す説明図である。
石定盤１１に対してレーザ加工を実行するときには、石定盤１１における基板１００の載置面(上面)に、図３から図５に示すレーザ加工機を載置する。市販のレーザマーカ４１を利用したレーザ加工機の場合には、３００ｍｍ×３００ｍｍ程度の領域Ｅに対してレーザ光を照射することができる。このため、石定盤１１の全面にレーザ加工を実行するためには、石定盤１１における基板１００の載置面を複数の単位領域Ｅに分割し、各単位領域Ｅ毎にレーザ光を照射する構成を採用する。
石定盤１１に対してレーザ加工を実行するときには、石定盤１１の上面における加工を行うべき単位領域Ｅの上部にレーザ加工機を載置する。そして、レーザマーカ４１からのレーザ光Ｌにより石定盤１１の上面（基板１００の載置面）を走査して、凸部を形成すべき位置に対してレーザ光を照射する。このときのレーザ光の出力と走査速度は、レーザ光を照射された石定盤１１の表面温度が、摂氏４００度乃至摂氏７００度の範囲となるように設定する。なお、レーザ光の照射時には、石定盤１１で発生するガス等を排出するため、フレーム５１および保護カバー５２で囲まれた領域中の雰囲気を、排気管４３および接続管４４を介して吸引し、フィルター等を介して安全な場所に排出する。
本実施形態においては、炭酸ガスレーザ（CO2レーザ）を用いる。また、石定盤１１に対してレーザ加工を実行するときには、レーザ光の出力と走査速度は、波長１０６００ｎｍの炭酸ガスレーザを使用し、出力２０ｗ〜２５ｗ、走査速度を１０００ｍｍ／ｓｅｃ〜１２５０ｍｍ／ｓｅｃの範囲で設定する。これにより、上述したレーザ光を照射された石定盤１１の表面温度が、摂氏４００度乃至摂氏７００度の範囲となる。レーザ光の出力が過度に大きくなったり走査速度が過度に遅くなれば、石定盤１１に過大なエネルギーが付与されることになり、また、レーザ光の出力が過度に小さくなったり走査速度が過度に速くなれば、石定盤に付与されるエネルギーが不足し、いずれの場合にも適切な膨張状態を得ることはできない。なお、レーザ光の出力と走査速度は、より好ましくは、出力２０ｗの時、走査速度を１０００ｍｍ／ｓｅｃとする。または、出力２５ｗの時、走査速度を１２５０ｍｍ／ｓｅｃとする。これにより、所望の凸部を形成することができる。
石定盤１１を構成する花崗岩（ｇｒａｎｉｔｅ／御影石）は、主成分が石英と長石で、その他に黒雲母等の有色鉱物を含む。この花崗岩に含まれる石英は、摂氏５８０度近傍において急膨張する。このため、花崗岩からなる石定盤１１の表面温度を摂氏４００度乃至摂氏７００度の範囲とすることにより、石英を膨張させて凸部を形成することが可能となる。なお、この温度が摂氏４００度より低い場合には、石英が十分膨張しないことから、適正な凸部を形成することができない。一方、この温度が摂氏７００度より高い場合には、石英が溶解し、あるいは、蒸発することにより、凸部ではなく凹部が形成されてしまうという問題が生ずる。
図７は、石定盤１１の上面にレーザ光を照射することにより形成された凸部１０１を示す説明図である。
上述したレーザ加工機によるレーザ光の照射動作を、複数の単位領域Ｅに対して連続して実行することにより、石定盤１１の上面にＸ、Ｙ方向を向く線状の凸部１０１を形成することが可能となる。なお、この凸部１０１のピッチは、Ｘ方向、Ｙ方向とも、例えば、５ｍｍ程度となっている。
図８は、レーザ光を照射した後の石定盤１１の表面状態を拡大して示す写真である。また、図９は、図８の写真における白線部分の高さ位置を示すグラフである。
図８に示すように、石定盤１１の表面には、石英がレーザ光の照射による熱により膨張した白色に見える凸部が形成されている。この凸部の高さＨ（図９参照）は、石定盤１１の表面の細かい凹凸に比べて十分大きいことから、石定盤１１の表面の細かい凹凸に異物がつまる現象が発生したとしても、石英により形成された凸部の作用により、石定盤１１が鏡面化するという現象を生ずることはない。なお、この凸部の高さＨは、３μｍ乃至１０μｍ程度とすることが好ましい。
以上のように、この発明に係る石定盤１１の加工方法によれば、石定盤１１の上面に対して市販のレーザマーカ４１によりレーザ光を照射することにより、花崗岩に含まれる石英を膨張させて凸部を形成する構成であることから、極めて簡易な構成でありながら、石定盤１１の平面度を維持したままで、その鏡面化を防止することが可能となる。
なお、上述した実施形態においては、図７に示すように、Ｘ方向およびＹ方向を向く直線状の領域にレーザ光を照射することにより、Ｘ方向およびＹ方向を向く直線状の凸部を形成している。しかしながら、この凸部の形状はこのようなパターンに限定されるものではない。
図１０は、石定盤１１に形成される凸部のパターンを示す説明図である。
図１０(ａ)は、上述したＸ方向およびＹ方向を向く直線状の凸部１０１を示している。これに対して、図１０(ｂ)は円形の凸部１０２を示している。また、図１０（ｃ）は点に近い小径円形の凸部１０３を示している。また、図１０（ｄ）はＸ方向およびＹ方向に交差する方向を向く直線状の凸部１０４を示している。また、図１０（ｅ）は一方向を向く破線状の凸部１０５を示している。さらに、図１０（ｆ）はＸ方向およびＹ方向に向けて列設された複数の十字状の凸部１０６を示している。
図１０（ａ）〜図１０（ｆ）に示すように、ある程度の規則性を有する凸部１０１〜１０６を石定盤１１における基板１００の載置面の全域に形成することにより、石定盤１１の表面の鏡面化を防止することができ、基板１００に対して静電気に起因するダメージの発生を効果的に防止することが可能となる。
なお、上述した実施形態においては、石定盤１１の材質として花崗岩を採用し、レーザ光により花崗岩に含まれる石英を膨張させて凸部を形成している。しかしながら、加熱されることにより膨張する材料として石英以外の材料を含むものを使用してもよく、また、石定盤の材質として花崗岩以外の材料を使用してもよい。
１０ 本体
１１ 石定盤
１２ リフトピン
１３ スリットノズル
１４ キャリッジ
１５ ノズル支持部
１６ 昇降機構
１７ 走行レール
１８ 開閉弁
１９ 開閉弁
２０ リニアモータ
２３ リニアエンコーダ
３１ ノズル洗浄機構
３４ プリディスペンス機構
４１ レーザマーカ
４２ コントローラ
４３ 排気管
４４ 接続管
４５ ケーブル
５１ フレーム
５２ 保護カバー
１００ 基板
１０１ 凸部
１０２ 凸部
１０３ 凸部
１０４ 凸部
１０５ 凸部
１０６ 凸部
１１ 石定盤
１２ リフトピン
１３ スリットノズル
１４ キャリッジ
１５ ノズル支持部
１６ 昇降機構
１７ 走行レール
１８ 開閉弁
１９ 開閉弁
２０ リニアモータ
２３ リニアエンコーダ
３１ ノズル洗浄機構
３４ プリディスペンス機構
４１ レーザマーカ
４２ コントローラ
４３ 排気管
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１００ 基板
１０１ 凸部
１０２ 凸部
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１０６ 凸部
Claims (10)
- 加熱されることにより膨張する材料を含む材質から構成された石定盤であって、レーザ光を照射することで膨張した材料により形成された凸部を有することを特徴とする石定盤。
- 請求項１に記載の石定盤において、
当該石定盤は、加熱されることにより膨張する石英を含む花崗岩から構成される石定盤。 - 請求項２に記載の石定盤において、
レーザ光を、波長を１０６００ｎｍ、出力を２０Ｗから２５Ｗ、石定盤の表面に対する走査速度を１０００ｍｍ／ｓｅｃから１２５０ｍｍ／ｓｅｃの条件で石定盤に照射することで膨張した石英により凸部が形成される石定盤。 - 請求項２記載の石定盤において、
レーザ光を照射して石定盤の表面を摂氏４００度乃至摂氏７００度の温度まで上昇させることで膨張した石英により凸部が形成される石定盤。 - 加熱されることにより膨張する材料を含む材質から構成された石定盤の加工方法であって、
レーザ光を照射することで膨張した材料により凸部を形成することを特徴とする石定盤の加工方法。 - 請求項５に記載の石定盤の加工方法において、
当該石定盤は、加熱されることにより膨張する石英を含む花崗岩から構成される石定盤の加工方法。 - 請求項６に記載の石定盤の加工方法において、
レーザ光を、波長を１０６００ｎｍ、出力を２０Ｗから２５Ｗ、石定盤の表面に対する走査速度を１０００ｍｍ／ｓｅｃから１２５０ｍｍ／ｓｅｃの条件で石定盤に照射することで膨張した石英により凸部を形成する石定盤の加工方法。 - 請求項６に記載の石定盤の加工方法において、
レーザ光を照射して石定盤の表面温度を摂氏４００度乃至摂氏７００度の温度まで上昇させることにより、石英を膨張させて凸部を形成する石定盤の加工方法。 - 石英を含む花崗岩を平面部を有する定盤状に加工する加工工程と、
前記花崗岩の平面部にレーザ光を照射することにより、石英を膨張させて凸部を形成するレーザ照射工程と、
を備えたことを特徴とする石定盤の製造方法。 - 基板を石定盤上に載置して処理する基板処理装置であって、
前記石定盤は、加熱されることにより膨張する材料を含む材質から構成され、
前記基板の載置面に対してレーザ光を照射することで膨張した材料により、当該載置面に形成された凸部を有することを特徴とする基板処理装置。
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