JPWO2009116460A1 - 基板搬送処理装置 - Google Patents

Abstract

基板を高速処理可能な基板搬送処理装置を提供する。基板７が載置される載置台（４０）は、板状本体（４１）と、板状本体（４１）の裏面に形成された凹部（４５）とを有している。載置台（４０）は、凹部（４５）が形成される前に比べて軽量になっているから、高速移動させる場合でも、モーターの負担が少なく、ランニングコストが低い。板状本体（４１）はグラナイトで構成されているから、研磨により載置面（４６）を平滑にすることができる。載置面（４６）が平滑であるから、基板（７）の位置決め精度が高い。

Description

本発明は基板を搬送しながら基板処理を行う処理装置に関する。

従来より、印刷ヘッド等の処理手段と、基板とを相対的に移動させて、基板処理を行う場合に、移動ステージ等の基板搬送装置が用いられている。
このような基板搬送装置では、処理手段と基板との位置関係を高精度に制御するために、基板を載置する載置面の平滑さが求められる。従来では、要求される平面度は１００μｍ程度であったが、近年ではより高い平面度（５０μｍ以下）が要求される。

そこで、グラナイトのような硬度が高い材料を研磨して基板の載置台を構成する方法が知られている。
しかし、グラナイトは重量が重く、高速移動させるためには、高出力の移動手段及び制御手段が必要で、設備コスト及びランニングコスト（駆動電力等）が高い。また、近年の基板の大型化に伴い、載置台も大型化しており、載置台の軽量化がより求められている。

グラナイト製の載置台の厚みを薄くすれば、載置台が軽量化するが、強度が劣る。しかも、載置台を薄肉化すると、エアベアリング（又は車輪）上に立設させた支持軸で載置台を支えた場合に、載置台に撓みが生じる。

載置面の平面度を上げるために、一般に支持軸に取り付ける前に、載置台よりも広い処理台に、載置台を配置して載置面を研磨する。しかし、研磨により載置面の平面度を５０μｍ以下にしても、載置台を支持軸に取り付けた時に撓みが生じると、載置面の平面度が５０μｍを超えてしまう。
特開平７−３１１３７５号公報 特開２００５−１１４８８２号公報

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、軽量で、かつ、表面の平面度の高い載置台を提供することである。

上記課題を解決するために本発明は、基板用軌道と、前記基板用軌道に沿って移動する基板用走行装置と、前記基板用走行装置に取り付けられ、表面に基板が配置される載置台とを有する基板搬送処理装置であって、前記載置台はグラナイトで構成された板状本体と、前記板状本体の裏面が掘削されて形成された少なくとも一つの凹部とを有し、前記載置台は前記凹部の外で支持され、前記基板は前記板状本体の前記凹部が形成された面とは反対側の面に配置される基板搬送処理装置である。
本発明は基板搬送処理装置であって、処理用軌道と、前記処理用軌道に沿って移動する処理用走行装置と、前記処理用走行装置に取り付けられた処理手段とを有し、前記基板用軌道と、前記処理用軌道はそれぞれ直線状であって、前記基板用軌道の延びる方向と、前記処理用軌道の延びる方向が直交するようにされ、前記基板が移動する領域と、前記処理手段が移動する領域とが重なり合う基板搬送処理装置である。
本発明は基板搬送処理装置であって、前記処理手段は印刷ヘッドを有し、前記印刷ヘッドは、前記載置台に配置された前記基板に向かって処理液を吐出する吐出口を有する基板搬送処理装置である。
本発明は基板搬送処理装置であって、前記処理手段は、前記載置台に配置された前記基板の検査を行う検査手段である基板搬送処理装置である。

本発明は上記のように構成されており、載置台は凹部が形成された分、凹部が形成されていないものに比べて軽量であり、載置台を移動させる移動装置の設備コスト及びランニングコストが低い。

凹部の周囲には凸部（リブ）が残っているため、単に載置台の板厚を薄くした場合に比べて載置台の強度が高い。
載置台に凹部を形成すると、凹部を形成しない場合に比べて、載置台を支持部材で支えた場合に撓みが生じやすい。載置台を支持部材で支えた時と同じ状態にし、載置台の基板が配置される面を研磨して平面とすれば、実際に支持部材で載置台を支えた時に、表面が平面になる。

載置台が軽量だから、取り扱いが容易であり、載置台を移動させる移動装置の設備コストやランニングコストも低い。単に厚みを薄くした場合に比べて、載置台の強度が高い。載置台はグラナイトで構成されるから、研磨により平滑な載置面を形成することができる。載置面は平面だから、基板と処理手段との位置関係を高精度に制御可能であり、基板の所望位置に正確に処理を施すことができる。

本発明の基板搬送処理装置の一例を説明する平面図 本発明の基板搬送処理装置の一例を説明する断面図 載置台の第一例を説明する平面図 載置台の第二例を説明する平面図 載置台の第三例を説明する平面図 （ａ）〜（ｅ）：載置台を製造する工程を説明する断面図

符号の説明

１……基板搬送処理装置 １０……台座 １１……基板用軌道 １２……研磨用支持軸（研磨用支持部材） ２５……支持軸（支持部材） ４０……載置台 ４１……板状本体 ４５……凹部 ４６……載置面 ５０……処理手段 ５５……処理用軌道 ５２……印刷ヘッド ５３……吐出口

図１は本発明の処理装置の一例である基板搬送処理装置１の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ切断線断面図である。
基板搬送処理装置１は、台座１０と、台座１０上に配置された基板用軌道１１と、基板用軌道１１上に配置された基板用走行装置２１と、基板用走行装置２１に取り付けられた載置台４０とを有している。

基板用軌道１１は一又は二本以上のレール１５をそれぞれ有している。
基板用軌道１１のレール１５は台座１０の表面に直線状に延設されている。基板用軌道１１のレール１５の数が二本以上の場合、各レール１５の延設方向は互いに平行である。

基板用走行装置２１はレール１５上に配置されたエアベアリング２３と、下端がエアベアリング２３に取り付けられた支持軸（支持部材）２５とを有している。
エアベアリング２３の数は３以上であり、各レール１５には１個以上のエアベアリング２３が配置されている。
従って、支持軸２５の数も三本以上であり、レール１５上には一本以上の支持軸２５が配置される。

載置台４０は３本以上の支持軸２５の上端に接触して取り付けられ、支持軸２５により、レール１５上で支えられる。
エアベアリング２３はエアコンプレッサのようなガス供給系１７に接続されており、ガス供給系１７のガスはエアベアリング２３に供給される。

エアベアリング２３のレール１５側の面には不図示の噴出口が設けられており、エアベアリング２３に供給されたガスは、噴出口からレール１５表面に向けて噴出され、エアベアリング２３がレール１５から浮き上がり、載置台４０が支持軸２５で支えられた状態で浮き上がる。

レール１５のエアベアリング２３が配置される面（表面）は水平になっている。ガス供給系１７のガス供給量は、各エアベアリング２３の下端がレール１５表面からそれぞれ同じ距離浮き上がるように設定されている。

各エアベアリング２３の下端から支持軸２５の上端までの高さはそれぞれ同一になっており、従って、支持軸２５の上端、即ち、支持軸２５と載置台４０とが接触する部分はレール１５表面と平行な水平面内に位置する。

載置台４０は、板状本体４１と、板状本体４１の片面（裏面４７）に形成された凹部４５とを有しており、表面（載置面４６）を上方に向け、裏面４７を下方に向け、裏面４７の凹部４５外側の部分（凹部の周囲の凸部：リブ）に支持軸２５の上端が接触して取り付けられている。

載置台４０が支持軸２５で支えられた時に、載置台４０が撓んだとしても、後述するように載置面４６は平坦になる。ここでは、載置面４６は水平になり、基板７は載置面４６と密着して水平配置される。

載置面４６の基板７が配置される領域には溝４２が形成されており、基板７は載置面４６の溝４２外側の部分と密着し、溝４２の開口が基板７で覆われる。溝４２の内部空間は不図示の排気系に接続され、溝４２の内部を排気系で排気すると、圧力差により基板７が載置面４６に吸着される。

基板用走行装置２１は移動装置３１により、載置台４０を水平に支えた状態で走行する。移動装置３１は、例えば、固定磁石ユニット３３と、可動磁石ユニット３５とを有している。固定磁石ユニット３３はレール１５の延設方向に沿って並べられた複数の磁石を有しており、互いに隣接する磁石の表面には異なる極性の磁極が形成されている。

可動磁石ユニット３５（モーターコイル）は載置台４０に取り付けられている。可動磁石ユニット３５は、固定磁石ユニット３３の一部と対面する。載置台４０を浮かび上がらせた状態で、可動磁石ユニット３５に交流電圧を印加すると、載置台４０は基板用軌道１１上を、基板用軌道１１の延設方向に沿って移動する。

エアベアリング２３の表面は水平である。ガス供給系１７からのガス供給量は、エアベアリング２３とレール１５表面との距離が常に一定になるよう設定されており、従って、載置台４０は水平面内を移動し、基板７も水平面内を移動する。可動磁石ユニット３５への交流電圧の印加を停止すると、載置台４０は停止する。

載置台４０よりも上方位置には処理用軌道５５が配置されている。処理用軌道５５は、一又は二本以上のレール５６を有しており、各レール５６の延設方向は、基板用軌道１１のレール１５の延設方向と垂直になっている。

処理用軌道５５上には処理用走行装置２２が配置され、処理用走行装置２２には処理手段５０（ここでは印刷ヘッド）が取り付けられている。処理用走行装置２２は移動装置３２によりレール５６上を走行し、処理手段５０がレール５６の延設方向に沿って移動する。従って、処理手段５０の移動方向は、載置台４０の移動方向と直交する。
基板用軌道１１は処理用軌道５５の下方で、処理用軌道５５を横断し、延設方向の両端が、処理手段５０が移動する領域からはみ出している。

図１の符号６は、処理手段５０が移動する領域のうち、基板用軌道１１の真上に位置する部分である処理領域を示している。
載置台４０は、基板用軌道１１の処理領域６からはみ出した部分のうち、一方を出発位置、他方を折り返し位置とし、出発位置と折り返し位置の間を往復移動する。

出発位置には基板押し上げ機構（不図示）が配置されている。例えば、基板押し上げ機構は押上ピン（不図示）を有しており、載置台４０には押上ピンが挿通可能な貫通孔（不図示）が設けられている。押上ピンは出発位置で静止した載置台４０の貫通孔内を昇降し、基板７は押上ピンの上端に載せられ、載置台４０に脱着される。

載置台４０は出発位置で載置面４６に基板７が載せられ、処理領域６の下を往復した後、出発位置に戻って基板７が取り外される。従って、基板７が走行する領域は、処理手段５０が走行する領域と重なり合い、基板７は、処理領域６の下方で、処理領域６を横断する。

処理用軌道５５は、基板用軌道１１の上方で、基板用軌道１１を横断し、延設方向両端が基板用軌道１１からはみ出している。処理手段５０は、処理用軌道５５の、基板用軌道１１からはみ出した部分の一方から、他方の間を往復移動し、往復移動する間に、処理領域６を横断する基板７と対面する。

処理手段５０は、ヘッド本体５１と、一又は複数の印刷ヘッド５２とを有している。印刷ヘッド５２は１又は複数の吐出口５３を有しており、吐出口５３を下方に向けて、ヘッド本体５１に取り付けられている。

各印刷ヘッド５２は塗布液供給系５８に接続されており、塗布液供給系５８から供給された塗布液（インク、スペーサ分散液等）は、各印刷ヘッド５２に供給され、吐出口５３から吐出される。

基板７は、処理領域６下方で処理手段５０と対面し、基板７表面に塗布液が着弾し、塗布される。基板７の表面には塗布液を塗布すべき被処理部が予め決められている。
被処理部の、処理手段５０の移動方向に沿った長さは、処理手段５０が一度に塗布可能な領域よりも長くなっている。

基板７を処理手段５０の走行領域の下方に配置し、塗布液を吐出させながら、処理手段５０を走行させ、基板７の走行領域を横断させると（往動）、被処理部の、処理手段５０の移動方向の一端から他端まで塗布液が塗布される。

被処理部の基板７の移動方向に沿った長さが、処理手段５０が一度に塗布可能な領域よりも長い場合は、処理手段５０を往動させた後、基板７を移動させ、被処理部の塗布液が塗布されていない未処理部分を、処理手段５０の走行領域の真下に配置する。

その状態で、塗布液を吐出させながら、往動の時とは逆方向に処理手段５０を走行させ、被処理部を横断させると（復動）、被処理部の未処理部分に、塗布液が塗布される。
被処理部の横断と、基板７の移動とを繰り返せば、被処理部全部に塗布液を塗布することができる。

尚、被処理部の横断は、塗布液を吐出しながら処理手段５０を走行させてもよいし、塗布液の吐出と、処理手段５０の走行を交互に繰り返してもよい。
印刷手段は特に限定されず、移動しながら塗布液を塗布可能なものであれば、ロールコーターやディスペンサー等他の塗布手段を用いることができる。更に、処理手段５０は印刷手段にも限定されず、顕微鏡やカメラ等の検査手段を用い、基板７の被処理部を検査（観察）してもよい。

次に、載置台４０の凹部４５と、支持軸２５の設置場所について詳細に説明する。図３〜図５は凹部４５と、支持軸２５の設置場所Ｐを示す平面図である。
図３、図４に示すように、凹部４５、６２の平面形状は矩形（正方形、長方形含む）であってもよいし、図５に示すように、凹部６３の平面形状は円形（真円、楕円を含む）であってもよい。更に、凹部の平面形状が、三角形や多角形でもよい。

また、図５に示すように、一枚の板状本体４１に、異なる形状の凹部４５、６３を形成してもよいし、一枚の板状本体４１に異なる大きさの凹部４５、６４を形成してもよい。
凹部４５、６２、６３の数は、図３、５に示すように複数であってもよいし、図４に示すように一つであってもよい。

凹部の形状および大きさは、載置台４０の重心およびバランスを考慮して決められることが好ましい。具体的には支持軸２５への荷重が均一になる様に決められる。もしくは、加速・減速の時に回転モーメントが生じない様に決められることが好ましい。

支持軸２５を取り付ける設置場所は、板状本体４１の裏面であれば特に限定されないが、凹部４５の底面は厚みが薄く、強度が劣るため、凹部４５外側の凸部に設けることが望ましい。
図３、５に示すように、凹部４５、６３間に延びる凸部が交差する場所を設置場所Ｐとすると、強度がより高くなる。

載置台４０を安定して保持するためには、設置場所Ｐは三箇所以上必要であり、より望ましくは四箇所以上である。設置場所Ｐを四箇所以上、凸部の交差する場所に設けるためには、凹部４５、６３は９個以上必要である。

次に、載置台４０の製造工程について説明する。
図６（ａ）は凹部４５が形成される前の板状本体４１を示している。板状本体４１はグラナイトの板で構成されている。

板状本体４１の片面（裏面４７）のうち、上述した支持軸２５の設置場所Ｐは予め決められている。板状本体４１の裏面４７のうち、設置場所Ｐと縁部分を除く部分を掘削して凹部４５を形成し、設置場所Ｐと縁部分は掘削せずに残す（図６（ｂ））。尚、各凹部４５の深さは同じであってもよいし、異なってもよい。

載置台４０に取り付けられる支持軸２５の数は決まっている。支持軸２５と同じ数の研磨用支持軸（研磨用支持部材）１２を、上端が同一平面（同一水平面）内に位置するように立設し、各設置場所Ｐが研磨用支持軸１２と接触するように、板状本体４１を研磨用支持軸１２上に乗せる（図６（ｃ））。

研磨用支持軸１２と板状本体４１との接触面積は、板状本体４１の裏面よりも狭いため、板状本体４１の設置場所Ｐ周囲の部分は、設置場所Ｐよりも下がり、板状本体４１が撓む。

研磨用支持軸１２の板状本体４１と接触する部分（上端）の形状と大きさは、支持軸２５の板状本体４１と接触する部分（上端）と同じにされている。従って、板状本体４１を研磨用支持軸１２で支えた時の撓みは、板状本体４１を支持軸２５で支えた時と同じである。

板状本体４１を研磨用支持軸１２で支えた状態で、載置面４６を研磨し、載置面４６の平面度を１６μｍ以下（基準平面からの高さが＋８μｍ以上−８μｍ以下）にする（図６（ｄ）、本ラッピング工程）。

載置面４６に溝４２や、溝４２を排気系に接続する孔等を形成する必要がある場合は、本ラッピング工程の後に、板状本体４１を研磨用支持軸１２で支えた状態で、載置面４６を掘削して溝４２や孔を形成する（図６（ｅ））。

溝４２や孔を形成後、載置面４６表面の平面度を測定する。必要であれば、板状本体４１を研磨用支持軸１２で支えた状態で、載置面４６を研磨し、平面度を１６μｍ以下にする（仕上げラッピング工程）。尚、載置面４６に溝４２や孔が形成された場合、載置面４６の基板７と接触する部分、即ち、溝４２や孔の外側の部分の平面度を１６μｍ以下にする。
上記工程で製造された載置台４０の設置場所Ｐから研磨用支持軸１２を取り外し、該設置場所Ｐにそれぞれ支持軸２５の上端を当接させ、支持軸２５に載置台４０を取り付ける。

上述したように、研磨用支持軸１２の載置台４０と接触する部分の形状と大きさは支持軸２５と同じであり、研磨用支持軸１２を載置台４０に取り付けた設置場所Ｐも支持軸２５と同じである。従って、支持軸２５で載置台４０を支えた時には、載置面４６は平面度１６μｍ以下の平面になる。

本ラッピング工程と仕上げラッピング工程での研磨方法は特に限定されない。一例を述べると、砥粒を溶液（水、有機溶媒等）に分散させた研磨液を、研磨用工具（ラップ）と、載置面４６との間に介在させた状態で、研磨用工具と載置面４６とを擦り合わせるウエットラッピング法がある。
砥粒も特に限定されず、ダイヤモンド、炭化珪素、アルミナなどの微粉、酸化珪素、酸化セリウム、ジルコニア、酸化クロムなどの親水性の酸化物系砥粒等を用いることができる。

本発明に用いる板状本体４１はグラナイトで構成される。
金属は熱膨張率が高く変形しやすく、板状本体４１を金属で構成すると、表面を研磨して平滑化しても、研磨中に起こる変形や残留応力により、表面にうねりを生じ、これを無くすことができない。また、セラミックは研磨により表面を平滑にすることが困難であるから、本発明には適さない。

グラナイトのような石（鉱物）は、金属よりも熱膨張率が小さく、セラミックよりも、研磨が容易であり、本発明の板状本体４１の材料に最も適している。
板状本体４１の材料は、掘削で亀裂等の生じない固い石であれば特に限定されず、グラナイト（granite、花コウ岩）や大理石等を用いることができるが、研磨の容易さ等を考慮するとグラナイトが最も適している。

板状本体４１をグラナイトで構成すれば、凹部４５を掘削するときも、研磨の際も、板状本体４１が破損せず、しかも、研磨により、他の材料よりも平滑な載置面４６が得られる。
グラナイトの種類は特に限定されず、チャイナブラック、インディアンブラック、ラステンバーグ、クルヌール等種々のものを用いることができる。

板状本体４１の一部を異なる材料で構成すると、強度が著しく劣る上、熱膨張率の差により変形が生じやすいので、板状本体４１は載置面４６から裏面４７まで全部グラナイトで構成することが望ましい。
吸着の変わりに、押圧部材により、基板７を載置面４６に押し付けて、載置台４０に保持させてもよい。
基板用軌道１１の延設方向と、処理用軌道５５の延設方向は、交差するのであれば、その交わり角度が直角でなくてもよい。

処理手段５０に取り付ける処理用走行装置２２は特に限定されない。例えば、処理用走行装置２２は、基板用走行装置２１と同様に、レール５６上に配置されたエアベアリング２４と、下端がエアベアリング２４に取り付けられた支持軸（支持部材）２６とを有し、支持軸２６の上端が処理手段５０に取り付けられる。

また、処理手段５０の移動装置３２も特に限定されず、例えば、載置台４０の移動装置３１と同様の固定磁石ユニット３４と、可動磁石ユニット３６とを、レール５６と処理手段５０にそれぞれ取り付けて、移動装置３２としてもよい。

以上は、載置台４０と処理手段５０を、支持軸２５、２６の上端に取り付け、レール１５、５６の上方で走行させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、支持軸２５、２６のエアベアリング２３、２４（又は車輪）と反対側を下方に折り曲げ、その折り曲げた端部の上に、載置台４０と、処理手段５０を載せ、載置台４０と処理手段５０をレール１５、５６よりも下方に配置してもよい。

この場合も、載置台４０の全荷重は支持軸２５にかかるから、載置台４０を製造する際には、支持軸２５を取り付ける設置場所Ｐに、研磨用支持軸１２を取り付け、載置台４０を研磨用支持軸１２で支えて研磨を行う。

基板用走行装置２１と処理用走行装置２２の構成も特に限定されず、エアベアリング２３、２４の代わりに車輪を支持軸２５、２６に取り付けてもよい。エアベアリング２３、２４の代わりに車輪を用いる場合、移動装置３１、３２は、該車輪を回転させるモーターとする。

以上は、基板７と処理手段５０をそれぞれ移動させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、台座１０表面にレールを延設し、そのレールと直交するように基板用軌道１１を配置する。基板用軌道１１を、その延設方向と直交するレールに沿って移動させれば、基板７が、基板用軌道１１に沿った方向と、基板用軌道１１と直交する方向の二方向に移動するから、処理手段５０を移動させる必要が無い。

基板用軌道１１からの脱線を防止するために、図２に示すような脱線防止装置２７を載置台４０に取り付けてもよい。脱線防止装置２７は、例えば載置台４０に取り付けられた二以上のエアベアリング２９を有している。エアベアリング２９はレール１５の両側に位置し、バネ部材２８により、両側からレール１５に押し付けられるから、載置台４０がレール１５から脱線しない。

出発位置には基板押し上げ機構（不図示）が配置されている。例えば、基板押し上げ機構は押上ピン（不図示）を有しており、載置台４０には押上ピンが挿通可能な貫通孔（不図示）が設けられている。押上ピンは出発位置で静止した載置台４０の貫通孔内を昇降し、基板７は押上ピンの上端に載せられ、載置台４０から脱着される。

板状本体４１を研磨用支持軸１２で支えた状態で、載置面４６を研磨し、載置面４６の平面度を１６μｍ以下（基準平面からの高さが−８μｍ以上＋８μｍ以下）にする（図６（ｄ）、本ラッピング工程）。

以上は、載置台４０と処理手段５０を、支持軸２５、２６の上端に取り付け、レール１５、５６の上方で走行させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、支持軸２５、２６のエアベアリング２３、２４（又は車輪）側と反対側を下方と上方に折り曲げ、その折り曲げた端部の上に、載置台４０と、処理手段５０を載せ、載置台４０と処理手段５０をレール１５、５６よりも下方に配置してもよい。

Claims (4)

1. 基板用軌道と、
   前記基板用軌道に沿って移動する基板用走行装置と、
   前記基板用走行装置に取り付けられ、表面に基板が配置される載置台とを有する基板搬送処理装置であって、
   前記載置台はグラナイトで構成された板状本体と、前記板状本体の裏面が掘削されて形成された少なくとも一つの凹部とを有し、
   前記載置台は前記凹部の外で支持され、
   前記基板は前記板状本体の前記凹部が形成された面とは反対側の面に配置される基板搬送処理装置。
2. 処理用軌道と、
   前記処理用軌道に沿って移動する処理用走行装置と、
   前記処理用走行装置に取り付けられた処理手段とを有し、
   前記基板用軌道と、前記処理用軌道はそれぞれ直線状であって、
   前記基板用軌道の延びる方向と、前記処理用軌道の延びる方向が直交するようにされ、
   前記基板が移動する領域と、前記処理手段が移動する領域とが重なり合う請求項１記載の基板搬送処理装置。
3. 前記処理手段は印刷ヘッドを有し、前記印刷ヘッドは、前記載置台に配置された前記基板に向かって処理液を吐出する吐出口を有する請求項２記載の基板搬送処理装置。
4. 前記処理手段は、前記載置台に配置された前記基板の検査を行う検査手段である請求項２記載の基板搬送処理装置。

Images