JPH09225768A - 基板保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高分子材料等からなる可撓性基板を安定にし
かも平面性良く保持し得る基板保持装置を提供するこ
と。 【解決手段】 概ね平面状で真空吸引溝１１が形成され
た基板吸着面１２を有する本体部１０に、その一端が前
記溝１１に連通し、他端が基板吸着面１２から見て側方
の面で開口してなる排気経路１４に形成された開口部１
５を開閉自在に封止する封止弁２０を取り付け、前記吸
着面１２に基板１００を搭載し、封止弁２０を開放した
状態で排気経路１４の他端より排気部材３０を介して真
空排気し、その後、封止弁２０を閉成することにより、
基板１００を安定にしかも平面性良く吸着保持すること
を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子材料等から
なる可撓性基板を安定にしかも平面性良く保持する基板
保持装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報機器の小型化、携帯化が進み
つつあり、特にディスプレイデバイスは表示能力の拡大
が切望されており、小型、薄形、軽量で表示能力の高い
ディスプレイの実現が待たれている。このような要求に
対し、プラスチック等の高分子材料等からなるフレキシ
ブルな基板上に微細な薄膜デバイスを作製することが重
要となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現状の
ＬＳＩあるいはディスプレイ用のプロセス装置では、Ｓ
ｉ基板やガラス基板等の剛性の高い材料からなる基板が
用いられることを前提に設計されているため、プラスチ
ック等の高分子材料等からなる薄い可撓性基板では剛性
がなく、平面状態を保持したまま取り扱うのは極めて困
難であった。

【０００４】例えば、Ｓｉ基板やガラス基板等では、デ
バイスを作製する面として平坦でかつ平滑な高精度面が
形成されている。また、基板自体を１つの個体として取
り扱うことができ、搬送したり、回転させたりすること
ができる。従って、プロセス装置において、基板の収
納、収納ケースとプロセス処理を施すための作業テーブ
ルである保持具との間の搬送、プロセス処理等の一連の
工程処理を自動化して容易に行うことができる。

【０００５】一方、プラスチック等の高分子材料等から
なるフレキシブルな基板は、紙のように薄くて軽い上、
軟質で変形し易いため、基板として用いるには基板自身
だけでは安定性に欠け、保持する下地の影響を受け易い
という欠点がある。さらに、プロセス処理を経た基板は
膜の堆積、熱処理等により変形するため、平面を維持す
ることが難しくなる。このように、Ｓｉ基板やガラス基
板等のようにデバイス作製に欠くことができない平坦で
かつ平滑な高精度面が容易に得られないという問題があ
り、また、１つの個体として取り扱い、処理することが
難しいという問題があった。

【０００６】このようなプラスチック等の高分子材料等
からなるフレキシブルな基板にプロセス処理を施すに
は、Ｓｉ基板やガラス基板等のように表面の形状精度が
良く、薄くて軽量な他の基板あるいは薄板に接着する等
して、フレキシブルな基板を補強しかつ平坦な面が得ら
れるようにする必要があった。

【０００７】特に、パタン転写工程において微細で高精
度な寸法、形状のパタンを得るには焦点を合わせ、ボケ
のない転写をする必要があり、これには表面に凹凸がな
く、平坦な面が得られるような基板の保持をしなければ
ならないが、基板を接着した場合には接着むらをなくし
て平坦な面にする必要があり、また、基板を金属金具等
で押さえて固定する場合には、基板表面から飛び出た形
の固定具を用いることができないという問題があった。

【０００８】また、基板を接着した場合には、プロセス
処理後、補強基板からフレキシブルな基板を剥がした
り、基板から接着剤を取る等の作業を必要とし、特に接
着剤が後工程で害を及ぼさないようにしなければならな
いという問題があった。

【０００９】さらにまた、これらのプラスチック等の高
分子材料等からなるフレキシブルな基板が扱えるような
プロセス装置を新たに開発するには多大な費用がかか
り、デバイスの製造コストが高くなってしまうという問
題があった。

【００１０】本発明の目的は、プラスチック等の高分子
材料等からなる可撓性基板を安定にしかも平面性良く保
持し得る基板保持装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、概ね平面状をなしかつ溝もしくは孔が
形成された基板吸着面と、一端が前記溝もしくは孔に連
通し、他端が基板吸着面から見て側方あるいは反対側の
面で開口してなる排気経路とを有する本体部と、該本体
部に取り付けられ、前記排気経路のいずれかの部位に形
成された開口部を開閉自在に封止する封止弁とを備え、
前記基板吸着面に基板を搭載し、封止弁を開放した状態
で排気経路の他端より真空排気し、その後、封止弁を閉
成する基板保持装置を提案する。

【００１２】前記構成によれば、真空排気する装置から
切り放した状態においても、基板を基板吸着面上に安定
にしかも平面性良く吸着させた状態で本体部と一体的に
取り扱うことができ、これによって基板のハンドリング
が容易となり、従来のＬＳＩ製造装置やディスプレイ製
造装置を用いたプロセスに適用できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（第１の形態）図１乃至図３は本発明の基板保持装置の
第１の実施の形態を示すもので、図１(a) は装置全体の
平面図、図１(b) は基板を保持した状態の図１(a) Ａ−
Ａ線矢視方向の断面図、図２は真空吸引（排気）時のよ
うすを示す要部拡大図、図３は真空封止時のようすを示
す要部拡大図である。

【００１４】図中、１０は略円板状の本体部であり、そ
の一方の平面部には細くて浅い溝からなる真空吸引溝１
１が複数の同心円状及び十字状に形成され、基板吸着面
１２を構成している。また、本体部１０の内部には、一
端が小さい穴径の排気穴１３を介して前記真空吸引溝１
１と連通し、他端が基板吸着面１２から見て側方に当た
る周面で開口してなる排気経路１４が設けられている。
なお、ここでは排気穴１３を１個のみ設けたが、複数個
設けても良い。また、真空吸引溝１１の代わりに排気穴
１３を多数設けて基板吸着面を構成しても良い。

【００１５】また、２０はニードル状の封止弁であり、
前記排気経路１４の途中に形成された略円形状の開口部
１５に対しその軸方向に移動自在に本体部１０に保持さ
れ、該開口部１５を開閉自在に封止する如くなってい
る。この封止弁２０は常時、コイルバネ２１により開口
部１５側へ押し付けられるよう付勢されており、他の力
が加わらない状態においては開口部１５を閉成・封止す
る。

【００１６】また、３０は全体略中空円筒状の排気部材
であり、前記排気経路１４の他端側にネジ構造（図示せ
ず）により本体部１０に対して移動自在、詳細には封止
弁２０の移動方向と同一方向に移動自在に取り付けられ
ている。

【００１７】この排気部材３０の一端３１は、図２に示
すように最もネジ込んだ状態で、封止弁２０の先端をコ
イルバネ２１の押し付け力に抗して移動させ、該封止弁
２０を開口部１５から離隔して開放する如くなってい
る。この時、排気経路１４は排気部材３０の内部３２と
連通状態となり、他端３３に接続用配管（図示せず）を
介して接続される真空排気ポンプ（図示せず）によって
真空排気される。

【００１８】なお、図３に示すように、排気部材３０の
一端３１をある程度抜き出した状態では封止弁２０に何
ら力を加えず、封止弁２０及びコイルバネ２１による開
口部１５の封止を許容する。

【００１９】また、１００は本装置によって吸着・保持
する基板であり、プラスチック等の高分子材料等からな
る、厚さが数１０μｍ〜数１００μｍの極めて薄い薄膜
の可撓性基板である。

【００２０】本装置により基板１００を吸着・保持する
には、まず、図１(b) に示すように基板吸着面１２上に
基板１００を、真空吸引溝１１が全て覆われる如く載置
する。次に、図２に示すように排気部材３０を本体部１
０に最もネジ込んだ状態として封止弁２０を開口部１５
から離隔して開放する。この状態で、前述した如く接続
用配管及び真空排気ポンプ（共に図示せず）を用いて真
空排気すると、排気部材３０の内部３２、排気経路１４
及び排気穴１３を介して真空吸引溝１１内が真空排気さ
れ、その負圧によって基板１００は基板吸着面１２に吸
着される。

【００２１】十分に排気した後、真空排気を続けながら
排気部材３０を抜き出してゆくと、排気に伴う吸引力及
びコイルバネ２１の復元力により封止弁２０が開口部１
５の方へ移動し、図３に示すように排気部材３０をその
一端３１が封止弁２０の先端より離れる位置まで抜き出
すと、封止弁２０の先端部の周面が開口部１５に当接し
てこれを封止する。

【００２２】この状態で接続用配管及び真空排気ポンプ
から切り放しても、封止弁２０はコイルバネ２１により
開口部１５に押し付けられ、封止状態が保たれるので、
基板１００を本体部１０に吸着・保持した状態を保つこ
とができ、そのまま自由に移動することもでき、ＬＳＩ
製造装置やディスプレイ製造装置に適用することがで
き、特に微細パターンを形成するのに重要なホトリソグ
ラフィのプロセス工程に対して有用となる。

【００２３】封止弁及び開口部の形状や材質は、吸着状
態を長く保つために重要な要素である。封止弁の開口部
と接する部分の形状については、前述したニードル状の
ものの他、球状、テーパー状のものを用いることがで
き、また、対向する開口部の形状についても封止弁の形
状に対応するよう、テーパ状あるいは球面状に形成する
ことができる。

【００２４】図４は球状の封止弁２０−１とテーパー状
の開口部１５−１との組み合わせの例、図５はテーパー
状の封止弁２０−２とテーパー状の開口部１５−１との
組み合わせの例、図６は球状の封止弁２０−１と球状の
開口部１５−２との組み合わせの例をそれぞれ示すもの
である。

【００２５】また、封止弁の先端をプラスチックやゴム
等の弾性力の富む材料で形成することによって、封止力
をより高めることができる。また、開口部にプラスチッ
クやゴム製のＯリングやドーナツ状のパッキング材を挟
むことも有効である。図７にステップ状の封止弁２０−
３及び開口部１５−３とＯリング１６とを用いた場合の
例を示す。

【００２６】（第２の形態）図８は本発明の基板保持装
置の第２の実施の形態を示すもので、ここでは排気経路
の他端が基板吸着面から見て反対側の面で開口した本体
部を用いた例を示す。即ち、図中、４０は本体部であ
り、第１の形態と同様、その一方の平面部には真空吸引
溝４１が形成され、基板吸着面４２を構成している。ま
た、本体部４０の内部には、一端が排気穴４３を介して
前記真空吸引溝４１と連通し、他端が基板吸着面４２か
ら見て反対側の平面部４４で開口してなる排気経路４５
が設けられている。また、封止弁２０は第１の形態と同
様、排気経路４５の途中に形成された開口部４６に対し
その軸方向に移動自在でかつコイルバネ２１により付勢
された状態で本体部４０に保持され、該開口部４６を開
閉自在に封止する如くなっている。

【００２７】また、５０は固定台であり、本体部４０を
搭載する本体部搭載面５１には前記排気経路４５の他端
に対応する位置に排気穴５２が形成され、また、平面部
４４に対応する位置に排気穴５３が形成されている。こ
れらの穴は本体部搭載面５１から見て側方の面で開口し
てなる排気経路５４と連通している。

【００２８】また、６０は封止弁２０を開閉するための
可動機構であり、封止弁２０を加圧する加圧板６１と、
該加圧板６１を固定台５０に対して本体部搭載面５１と
平行な方向に移動自在に保持する操作レバー６２とから
なっている。

【００２９】ここで、固定台５０の排気穴５３は１個し
か設けていないが、複数個設けても良い。また、排気穴
５２及び５３は同じ排気経路５４に繋がっているが、個
別の排気経路を構成しても良い。また、固定台５０の排
気経路５４は接続用配管（図示せず）を介して接続され
る真空排気ポンプ（図示せず）によって真空排気され
る。

【００３０】本装置により基板１００を吸着・保持する
には、まず、本体部４０を固定台５０上に、平面部４４
と本体部搭載面５１とが接する如く載置する。この際、
可動機構６０の加圧板６１が排気経路４５の他端内に位
置し、その移動方向が封止弁２０の移動方向と一致する
ように設定する。この状態で、前述した如く接続用配管
及び真空排気ポンプ（共に図示せず）を用いて真空排気
すると、排気経路５４を介して排気穴５３内が真空排気
され、その負圧によって本体部４０は固定台５０上に吸
着・固定される。

【００３１】次に、基板吸着面４２上に基板１００を、
真空吸引溝４１が全て覆われる如く載置し、可動機構６
０のレバー６２を操作して加圧板６１により封止弁２０
を開口部４６から離隔・開放させると、排気経路５４、
排気穴５２、排気経路４５及び排気穴４３を介して真空
吸引溝４１内が真空排気され、その負圧によって基板１
００は基板吸着面４２に吸着される。

【００３２】十分に排気し、基板１００を吸着・固定さ
せた後、真空排気を続けながら加圧レバー６２を戻して
加圧板６１を封止弁２０から離すと、封止弁２０の周面
が開口部４６に当接してこれを封止する。これにより、
基板１００を本体部４０に吸着させた状態を保つことが
できる。一方、基板１００を吸着した本体部４０は真空
排気ポンプを停止することにより固定台５０から外すこ
とができる。

【００３３】このような構成することにより、本体部の
構造をより簡単にすることができる。また、本体部は固
定台に固定されているので、操作が容易となる。

【００３４】（第３の形態）これまでの実施の形態で
は、基板１００を吸着する基板吸着面は、吸着を安定に
かつ長い時問に亘って持続させるために表面を平滑に加
工しておく必要がある。しかし、通常の機械加工によっ
て得られる表面には加工による微小な凹凸やうねりがあ
り、平滑な表面にするには精密な研磨加工等が必要であ
る。以下、この点を工夫した例について述べる。

【００３５】図９は本発明の基板保持装置の第３の実施
の形態を示すもので、ここでは第１の形態において本体
部の基板吸着面に平滑な表面を有する薄板を接着した例
を示す。図９(a) は装置全体の平面図、図９(b) は基板
を保持した状態の図９(a) Ｂ−Ｂ線矢視方向の断面図で
ある。

【００３６】図中、７０は高分子材料等からなる薄板で
あり、基板吸着面１２上の全面に真空吸引溝１１による
真空吸引を可能とするように接着される。即ち、薄板７
０は真空吸引溝１１によって分割された基板吸着面１２
の各部分に対応したリング状、略扇状及び円形をなした
複数の部材からなっており、真空吸引溝１１を塞がない
ように接着される。

【００３７】ここで、薄板７０としてはポリイミドフィ
ルムのような、本体部１０に接着が可能であって、表面
が平滑で薄くかつ弾性を有し、基板１００との密着性が
良い材料であれば良い。

【００３８】このように構成することにより、通常の機
械加工が施された基板吸着面１２の微小な凹凸やうねり
等を薄板７０に吸収させることができ、基板１００を真
空吸着させた時の密着性が良くなり、真空吸引溝１１や
排気穴１３の密閉性を高めることができ、基板１００と
の気密性が向上する。この結果、通常の機械加工が施さ
れた本体部１０を用いても、封止弁２０を閉成・封止し
た後、基板１００を真空吸着によって保持可能な時間を
長くすることができる。

【００３９】（第４の形態）次に、基板吸着面に薄膜を
付着して平滑な表面を構成するようにした例について述
べる。即ち、通常の機械加工が施された本体部の基板吸
着面上の全面に薄膜を付着する。ここで、薄膜としては
本体部に付着が可能であって、基板１００との密着性が
良い材料であれば良い。さらに、基板吸着面に付着する
薄膜は厚さが数μｍ〜数１０μｍと薄くても十分に平滑
な面を得ることができる。

【００４０】この構成では、薄膜の厚さに対し、真空吸
引溝の深さ及び排気穴の穴径が極めて大きいので、真空
排気の際、該薄膜が真空吸引溝や排気穴の内壁に沿って
付着し、この時、基板１００と薄膜が付着した真空吸引
溝との間に形成される空間の負圧によって、該基板１０
０を吸着する。

【００４１】（第５の形態）次に、基板吸着面と基板と
の間に液体を介在させるようにした例について述べる。
即ち、通常の機械加工が施された本体部の基板吸着面全
体に液体を塗り、その上に基板１００を載せる。その
後、真空排気を行い、基板１００を基板吸着面に吸着さ
せ、本体部と基板１００とを密着させる。ここで、半導
体製造プロセスで加熱処理を施さない場合は、液体とし
てエチルアルコール等の沸点の低い有機溶剤を用いるこ
とができる。エチルアルコールの場合、エチルアルコー
ルが蒸発する前に基板１００を密着させる。

【００４２】このように構成することにより、本体部と
基板１００との密着性が高まり、真空吸引溝や排気穴の
密閉性を高めることができる。また、真空排気すると、
基板１００を液体だけで本体部に密着させた場合に比
べ、本体部と基板１００との密着性が増し、基板１００
の平坦度を向上できる。以上のことより、封止弁を閉成
・封止した後、基板１００を真空吸着によって保持可能
な時問を長くすることができる。

【００４３】なお、これまで本装置が保持する基板とし
ては、可撓性を有するプラスチック等の高分子材料等か
らなる基板について述べたが、Ｓｉウエハや石英等のガ
ラス基板、金属基板等についても同様に適用できること
は言うまでもない。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可撓性を有するプラスチック等の高分子材料等からなる
薄い基板、Ｓｉウエハ、石英等のガラス基板、金属基板
等を平面精度の高い状態を保って自由にハンドリングで
きるため、該基板上に微細なデバイスを形成するのに必
要な、従来のＬＳＩ製造装置、ディスプレイ製造装置、
パタン形成装置、検査装置等にそのまま適用することが
でき、このことにより、コストを高くすることなく、微
細なデバイスを高精度に該基板上に形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板保持装置の第１の実施の形態を示
す構成図

【図２】図１の装置の真空吸引時のようすを示す要部拡
大図

【図３】図１の装置の真空封止時のようすを示す要部拡
大図

【図４】封止弁の他の例を示す構造図

【図５】封止弁のさらに他の例を示す構造図

【図６】封止弁のさらに他の例を示す構造図

【図７】封止弁のさらに他の例を示す構造図

【図８】本発明の基板保持装置の第２の実施の形態を示
す構成図

【図９】本発明の基板保持装置の第３の実施の形態を示
す構成図

【符号の説明】

１０，４０…本体部、１１，４１…真空吸引溝、１２，
４２…基板吸着面、１３，４３…排気穴、１４，４５…
排気経路、１５，４６…開口部、２０…封止弁、２１…
コイルバネ、３０…排気部材、４４…平面部、５０…固
定台、５１…本体部搭載面、５２，５３…排気穴、５４
…排気経路、６０…可動機構、６１…加圧板、６２…レ
バー、７０…薄板、１００…基板。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 概ね平面状をなしかつ溝もしくは孔が形
   成された基板吸着面と、一端が前記溝もしくは孔に連通
   し、他端が基板吸着面から見て側方あるいは反対側の面
   で開口してなる排気経路とを有する本体部と、 該本体部に取り付けられ、前記排気経路のいずれかの部
   位に形成された開口部を開閉自在に封止する封止弁とを
   備え、 前記基板吸着面に基板を搭載し、封止弁を開放した状態
   で排気経路の他端より真空排気し、その後、封止弁を閉
   成することを特徴とする基板保持装置。
2. 【請求項２】 開口部を略円形状に形成するとともに、
   封止弁を該開口部の軸方向に移動自在に支持し、封止弁
   の閉成時の開口部への押し付け力をコイルバネにより発
   生させることを特徴とする請求項１記載の基板保持装
   置。
3. 【請求項３】 全体略中空円筒状をなし、排気経路の他
   端側にネジ構造により本体部に対して移動自在に取り付
   けられ、その一部により封止弁を開口部への押し付け力
   に抗して移動可能でかつ内部を通して真空排気可能な排
   気部材を備えたことを特徴とする請求項２記載の基板保
   持装置。
4. 【請求項４】 本体部の基板吸着面から見て反対側の面
   で開口した排気経路の他端に対応する位置を含む複数の
   位置に穴が形成された本体部搭載面と、一端が前記各穴
   に連通し、他端が本体部搭載面から見て側方あるいは反
   対側の面で開口してなる排気経路とを有する固定台と、
   該固定台に対して移動自在に取り付けられ、その一部に
   より封止弁を開口部への押し付け力に抗して移動可能な
   可動機構とを備えたことを特徴とする請求項２記載の基
   板保持装置。
5. 【請求項５】 封止弁の開口部に当接する部分の形状を
   ニードル状もしくは球状もしくはテーパー状となし、開
   口部の封止弁に当接する部分の形状を前記封止弁の形状
   に対応するようになしたことを特徴とする請求項２乃至
   ４いずれか記載の基板保持装置。
6. 【請求項６】 開口部もしくは封止弁の互いに当接する
   部分の少なくとも一方に緩衝材を設けたことを特徴とす
   る請求項２乃至５いずれか記載の基板保持装置。
7. 【請求項７】 基板吸着面上に表面が平滑でかつ弾性を
   有する薄板を接着したことを特徴とする請求項１乃至６
   いずれか記載の基板保持装置。
8. 【請求項８】 基板吸着面に薄膜を付着したことを特徴
   とする請求項１乃至６いずれか記載の基板保持装置。
9. 【請求項９】 基板吸着面と基板との間に液体を介在さ
   せたことを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の基
   板保持装置。