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Patent Searching and Data


Title:
STAGE WITH ALIGNMENT FUNCTION, TREATMENT DEVICE EQUIPPED WITH STAGE WITH THE ALIGNMENT FUNCTION, AND SUBSTRATE ALIGNMENT METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/148070
Kind Code:
A1
Abstract:
An inexpensive stage with alignment function capable of accurately and easily positioning an object to be treated particularly in θ direction even if the object to be treated is heavy. A treatment device comprises the stage with an alignment function equipped with a stage body (4a) for holding a substrate (S) while exposing the surface to be treated thereof.  The treatment device further comprises a sucking means (8) allowed to suck to the other surface of the substrate on the opposite side of the surface to be treated, gas supply means (9) for supplying a gas to the areas other than the area sucked by the sucking means, and a drive means (10) for so providing a torque to the sucking means that the substrate can be rotated in the same plane about the sucking means.

Inventors:
SATO, Seiichi (Inc. 2500, Hagisono, Chigasaki-sh, Kanagawa 43, 〒2538543, JP)
佐藤 誠一 (〒43 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500 株式会社アルバック内 Kanagawa, 〒2538543, JP)
YAHAGI, Mitsuru (Inc. 2500, Hagisono, Chigasaki-sh, Kanagawa 43, 〒2538543, JP)
矢作 充 (〒43 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500 株式会社アルバック内 Kanagawa, 〒2538543, JP)
MINAMI Hirofumi (Inc. 2500, Hagisono, Chigasaki-sh, Kanagawa 43, 〒2538543, JP)
Application Number:
JP2009/060118
Publication Date:
December 10, 2009
Filing Date:
June 03, 2009
Export Citation:
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Assignee:
ULVAC, INC. (2500, Hagisono Chigasaki-sh, Kanagawa 43, 〒2538543, JP)
株式会社アルバック (〒43 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 Kanagawa, 〒2538543, JP)
SATO, Seiichi (Inc. 2500, Hagisono, Chigasaki-sh, Kanagawa 43, 〒2538543, JP)
佐藤 誠一 (〒43 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500 株式会社アルバック内 Kanagawa, 〒2538543, JP)
YAHAGI, Mitsuru (Inc. 2500, Hagisono, Chigasaki-sh, Kanagawa 43, 〒2538543, JP)
矢作 充 (〒43 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500 株式会社アルバック内 Kanagawa, 〒2538543, JP)
International Classes:
H01L21/683; B23Q1/01; B65G49/06; B65G49/07; H01L21/304; H01L21/68; B05C13/00
Attorney, Agent or Firm:
SEIGA Patent and Trademark Corporation (9th Fl, Saisho Bldg. 1-14 Nishi-Gotanda 8-chom, Shinagawa-ku Tokyo 31, 〒1410031, JP)
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Claims:
 処理対象物をその処理面を開放して保持するステージ本体を備えたアライメント機能付きステージであって、
 前記処理対象物の前記処理面に背向する他面に吸着自在な吸着手段と、前記吸着手段での吸着箇所以外の領域に気体を供給する気体供給手段と、前記吸着手段を回転中心として前記処理対象物が同一平面内で回転されるように前記吸着手段を回転駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とするアライメント機能付きステージ。
 処理対象物をその処理面を開放して保持する保持トレーと、前記保持トレーを回転自在に支持するステージ本体とを備えたアライメント機能付きステージであって、
 前記保持トレーのうち処理対象物の処理面に背向する他面に気体を供給する気体供給手段と、前記保持トレーを同一平面内で回転させるように前記保持トレーを回転駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とするアライメント機能付きステージ。
 案内手段と、前記案内手段に沿って前記ステージ本体を移動させる移動手段とを更に備えることを特徴とする請求項1または請求項2記載のアライメント機能付きステージ。
 前記ステージ本体または保持トレーの前記処理対象物との接触面に吸着溝が形成され、前記処理対象物をステージまたは保持トレーに基板を載置した状態で前記吸着溝を真空引きする真空ポンプを備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のアライメント機能付きステージ。
 前記駆動手段は、前記吸着手段を所定の微小角度範囲内で回転させる微動機構と、前記吸着手段を微動機構より大きな角度範囲で回転させる粗動機構とから構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のアライメント機能付きステージ。
 前記粗動機構が前記吸着手段に連結され、前記微動機構がアームとこのアームを揺動する駆動源とを備え、この駆動源によりアームを揺動させると、粗動機構を介して前記吸着手段が回転駆動されるように、前記微動機構と前記粗動機構とが連結されていることを特徴とする請求項5記載のアライメント機能付きステージ。
 前記微動機構のアームは、少なくともステージ本体一側までのびる長さを有し、その先端で前記駆動源に接続されていることを特徴とする請求項5または請求項6記載のアライメント機能付きステージ。
 請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のアライメント機能付きステージと、前記ステージで保持された処理対象物に対向配置され、処理対象物に対して所定の処理を施す処理手段とを備えたことを特徴とする処理装置。
 処理すべき基板をその処理面を開放してステージに載置する工程と、
 前記基板の前記処理面と背向する他面に前記ステージに設けられた吸着手段を吸着させる工程と、
 前記吸着手段で吸着された領域を除く前記他面に気体を供給する工程と、
 前記吸着手段を回転中心として前記基板を同一平面内で所定角度回転させて前記処理対象物の位置合わせを行う工程とを含むことを特徴とする基板アライメント方法。
 前記処理対象物の位置合わせを行う工程は、所定の微小角度より大きな角度範囲で吸着手段を回転させた後、更に前記微小角度範囲内で吸着手段を回転させて行うことを特徴とする請求項9記載の基板アライメント方法。
Description:
アライメント機能付きステージ びこのアライメント機能付きステージを備 た処理装置並びに基板アライメント方法

 本発明は、アライメント機能付きステー 及びこのアライメント機能付きステージを えた処理装置並びに基板アライメント方法 関し、特に、1軸に沿って移動自在に配置さ れた塗布ヘッドを備えたインクジェット式塗 布装置に用いられるものに関する。

 フォトリソグラフィー工程を経ることな 基板上に微細な導電パターン等を直接形成 るためにインクジェット式塗布装置(以下、 「塗布装置」という)を用いることが知られ おり、近年では、大面積の薄膜トランジス 基板の製作工程において数μmの高精細なソ ス・ドレイン電極パターンを形成すること フラットパネルディスプレイ用のカラーフ ルター、配向膜やスペーサーを形成するこ にも利用されている。

 この種の塗布装置としては、次のような 成を有するものが特許文献1で知られている 。即ち、特許文献1記載のものは、処理すべ 基板をその処理面を開放して吸着保持可能 ステージとインクジェット手段とから構成 れている。ステージは、モータを有する送 ねじによりX軸ガイドに沿って移動自在であ 。他方、インクジェット手段は、ステージ 移動経路上で当該ステージを跨ぐように設 られた門型の支持手段と、当該支持手段にY 軸方向に移動自在に配置され、基板に対し所 定のインクを塗布する少なくとも1個の塗布 ッドとを有している。

 ここで、上述のものでは、ステージで基 を吸着保持したときや搬送ロボットでステ ジに基板を設置したときに位置ずれが生じ 場合がある。このため、インクの塗布に先 って塗布ヘッドに対する基板の走査面の位 合わせ(アライメント)が行なわれる。この き、X軸方向及びY軸方向だけでなく、基板を 同一平面内でθ方向に回転させて塗布ヘッド 対する基板の傾きをも調節する必要がある

 このような場合、基板を吸着保持した状 でステージ自体を回転させてアライメント 行うように構成することが考えられる。然 、上述したようなフラットパネルディプレ 用の大面積の基板が処理対象物であると、 板サイズが増加するのに伴って基板重量が 加するだけでなく、基板サイズに応じて、 テージ自体も大型化してその重量が増加す 。このため、上記方法では、基板と搬送テ ブルとの重量を合わせた重量のものを回転 せるための回転機構(軸受け等)が必要とな 、装置自体の大型化が避けられず、また、 テージを回転させて精度よくアライメント るために高推力かつ高性能のモータが必要 なり、コスト高を招くという不具合がある

 他方、ステージを回転自在に構成すること 代えて、塗布ヘッドを支持する支持手段を 転自在に構成し、θ方向のアライメントを うことが考えられるが、これでは、θ方向の 位置合わせの際に、支持手段を回転させなが ら搬送テーブルもX軸及びY軸方向に適宜移動 せる必要が生じ、高精度でアライメントす ための制御が著しく複雑になる。

特開2006-136770号公報

 本発明は、以上の点に鑑み、処理対象物 重量が大きい場合でも、特にθ方向の位置 わせが高精度かつ容易に行い得る低コスト アライメント機能付きステージ及びこのア イメント機能付きステージを備えた処理装 並びに基板アライメント方法を提供するこ をその課題とする。

 上記課題を解決するために、請求項1記載 の発明は、処理対象物をその処理面を開放し て保持するステージ本体を備えたアライメン ト機能付きステージであって、前記処理対象 物の前記処理面に背向する他面に吸着自在な 吸着手段と、前記吸着手段での吸着箇所以外 の領域に気体を供給する気体供給手段と、前 記吸着手段を回転中心として前記処理対象物 が同一平面内で回転されるように前記吸着手 段を回転駆動する駆動手段とを備えたことを 特徴とする。

 本発明によれば、処理対象物をその処理 を開放してステージに載置し、前記処理対 物の前記処理面に背向する他面に吸着手段 吸着させる。そして、吸着手段で吸着され 領域を除く前記他面に気体を供給する。こ 状態で、駆動手段により前記吸着手段を回 中心として同一平面内で所定角度回転させ と、処理対象物が吸着手段と一体に所定角 回転できる。その結果、基板をθ方向に回 させてアライメントを行い得る。

 このように本発明によれば、吸着領域を く部分に気体を供給することで、当該領域 除く部分を浮上させた状態(この場合、少な くとも当該部分とステージ上面との摩擦抵抗 が減少していればよい)で吸着手段と一体に 理対象物のみを回転させてθ方向のアライメ ントを行う構成を採用したため、例えば処理 対象物の重量が大きい場合であっても、大型 の軸受け等の回転機構が不要であり、装置自 体の大型化を回避できる。しかも、小さな推 力で処理対象物を回転できるため、高性能の モータを用いることなく、アライメントを高 精度で行うことができ、低コスト化にも寄与 する。また、ステージで保持された処理対象 物に対向配置されるインクジェット手段のよ うな処理手段を移動させることなく、θ方向 アライメントを行うことができるため、そ 制御も容易である。

 また、上記課題を解決するために、請求 2記載の発明は、処理対象物をその処理面を 開放して保持する保持トレーと、前記保持ト レーを回転自在に支持するステージ本体とを 備えたアライメント機能付きステージであっ て、前記保持トレーのうち処理対象物の処理 面に背向する他面に気体を供給する気体供給 手段と、前記保持トレーを同一平面内で回転 させるように前記保持トレーを回転駆動する 駆動手段とを備えたことを特徴とする。

 本発明によれば、処理対象物を保持トレ で保持した状態で当該保持トレーを浮上さ た状態(上記同様、少なくとも当該保持トレ ーとステージ上面との摩擦抵抗を減少してい ればよい)で駆動手段により吸着手段と一体 回転させて基板のθ方向のアライメントを行 う構成を採用したため、上記同様、大型の軸 受け等の回転機構や高性能モータが不要で、 かつ、低コスト化にも寄与する。

 本発明においては、案内手段と、前記案 手段に沿って前記ステージ本体を移動させ 移動手段とを更に備える構成を採用すれば 案内手段の上方に配置される塗布ヘッドな の処理手段に対してステージ本体の停止位 を変えるだけで、ステージ本体の移動方向 おけるアライメントが行い得る。

 また、前記ステージ本体または保持トレ の前記処理対象物との接触面に吸着溝が形 され、前記処理対象物をステージまたは保 トレーに基板を載置した状態で前記吸着溝 真空引きする真空ポンプを備えた構成を採 すれば、例えば案内手段に沿ってステージ 体を移動させるときに、ステージ本体また 保持トレーに処理対象物が確実に保持され ようにできてよい。

 ところで、上記ステージにおいてθ方向 アライメントを行う場合、位置合わせ精度( えば、1μrad以下)だけでなく、アライメント 時間の短縮も強く要求される。この場合、前 記駆動手段は、前記吸着手段を所定の微小角 度範囲内で回転させる微動機構と、前記吸着 手段を微動機構より大きな角度範囲で回転さ せる粗動機構とから構成されていれば、粗動 機構により目標とする位置の近傍まで高速で 処理対象物を回転駆動させた後、微動機構に より高精度な位置決めを行い得る。これによ り、高精度かつ短時間のアライメントが実現 できる。

 また、前記粗動機構が前記吸着手段に連 され、前記微動機構がアームとこのアーム 揺動する駆動源とを備え、この駆動源によ アームを揺動させると、粗動機構を介して 記吸着手段が回転駆動されるように、前記 動機構と前記粗動機構とが連結されていれ 、吸着手段を回転駆動する回転軸が共通に きて、駆動手段の構成が複雑になることを 避できる。しかも、θ方向のアライメント 行う際に、粗動機構による回転駆動から微 機構による回転駆動への切り替えも円滑に きる。

 さらに、前記微動機構のアームは、少な ともステージ本体一側までのびる長さを有 、その先端で前記駆動源に接続されている 成を採用すれば、所定の微小角度を動かす に必要なアーム先端の変位量が大きくなり 変位量を検出するエンコーダ等の検知手段 分解能を高めて一層高精度なアライメント 実現できる。

 また、上記課題を解決するために、本発 の処理装置は、請求項1乃至請求項7のいず か1項に記載のアライメント機能付きステー と、前記ステージで保持された処理対象物 対向配置され、処理対象物に対して所定の 理を施す処理手段とを備えたことを特徴と る。

 さらに、上記課題を解決するために、本 明の基板アライメント方法は、処理すべき 板をその処理面を開放してステージに載置 、前記処理面と背向する他面に吸着手段を 着させ、前記吸着手段で吸着された領域を く前記他面に気体を供給し、前記吸着手段 回転中心として前記基板を同一平面内で所 角度回転させて前記処理対象物の位置合わ を行うことを特徴とする。

 この場合、前記処理対象物の位置合わせ 行う工程は、所定の微小角度より大きな角 範囲で吸着手段を回転させた後、更に前記 小角度範囲内で吸着手段を回転させて行う うにすれば、高精度かつ短時間のアライメ トが実現できる。

 以下、図面を参照して、微細な導電パタ ン等が直接形成されるガラス等の基板Sを処 理対象物とし、基板Sを保持する本発明の実 形態のアライメント機能付きステージを処 装置たるインクジェット式塗布装置に適用 た場合を例に説明する。

 インクジェット装置はプラットホーム1を 備え、このプラットホーム1上には、直方体 状のベース板2が配置されている。ベース板2 はその上面の平滑性が担保できるようにグラ ナイト等から形成され、ベース板2の上面に 、その全長に亘って軸方向に水平に延びる 右一対のレール部材(案内手段)3R、3Lが所定 間隔を存して設けられている(図2参照)。

 レール部材3R、3L上にはアライメント機能 付きステージ4が往復動自在に配置されてい 。ステージ4は板状のステージ本体4aを備え ステージ本体4aの下面四隅には、レール部材 3R、3Lに摺動自在に係合するスライダ5が取付 られている。ステージ本体4aの下面にはま 、図示省略したナット部材が設けられ、こ ナット部材には、2本のレール部材3R、3L間で 両レール部材3R、3Lに沿って配置した図示省 の送りねじが螺合している。そして、送り じの一端に連結した図示省略のモータを駆 して送りねじを回転させると、ステージ4が ール部材3R、3L上を往復動する(以下、この 復動方向をX軸方向という)。この場合、上記 送りねじとモータとが本実施の形態の移動手 段を構成する。なお、移動手段としてはこれ に限定されるものではなく、例えば、磁気浮 上式の可動子と固定子とからなるリニアモー タを用いるようにしてもよい。

 ここで、ステージ本体4aが、レール部材3R 、3LのX軸方向一側に存する位置(図1中右側に る位置:受渡位置)では、公知の構造を有す 多関節式アームを備えた搬送ロボットRによ ステージ本体4aへの基板Sの受け渡しが行わ るようになっている。この基板Sの受け渡し のために、ベース板2の上下方向で当該ベー 板2を貫通するように立設した複数本の支持 ッド6aと各支持ロッド6aを昇降させるエアー シリンダ(図示せず)とから構成されるリフト 段6が設けられ、ステージ本体4aの上面から 定の高さ位置で基板Sを押し上げて支持でき るようになっている(図1参照)。

 他方、ステージ4がレール部材3R、3LのX軸 向他側に存する位置(図1中左側にある位置: 理位置)では、ステージ本体4aをX軸方向に適 宜往復動させながら、所定の処理が行われる ようになっている。本実施の形態のインクジ ェット式塗布装置では、レール部材3R、3Lの 中央部に位置して処理手段たるインクジェ ト手段7が配置されている。インクジェット 段7は、X軸方向と直交する方向でステージ 体4aを跨ぐようにベース板2に設けられた門 の支持部材7aと、ステージ本体4aに設置され 基板Sに対してインクを塗布する複数個の塗 布ヘッド7bとを備えている。

 各塗布ヘッド7bは、そのノズル7cの先端が 同一水平面上に位置しかつ相互に等間隔とな るようにホルダ7dで保持され、ホルダ7dは、 布ヘッド7bが処理位置側(図1中左側)に存する ように支持部材7aの上側水平部に取り付けら ている。この場合、ホルダ7dは、支持手段7a の上側水平部内に収納されたモータ付き送り ねじ(図示せず)に螺合しており、モータを駆 して送りねじを回転させると、各塗布ヘッ 3が、X軸方向に直交する方向に一体で往復 する(以下、この往復動方向をY軸方向という )。

 各塗布ヘッド7bは公知の構造を有するも であり、インクチャンバに設けたピエゾ素 を適宜駆動させてインクタンク5に収納され インクを滴下するものである。インクタン 5に収納されているインクは、基板S表面に 成しようとするものに応じて適宜選択され 例えば、フラットパネルディスプレイ用の ペーサーを形成する用途のものであれば、 ペーサー粒子、バインダ、溶剤からなるイ クが用いられる。

 ところで、上記のように搬送ロボットRに より基板Sをステージ本体4aに受け渡すときに 、ステージ本体4aに対し基板Sが位置ずれを起 こす場合がある。このため、インクの塗布に 先立って塗布ヘッド7bに対して基板Sの位置合 わせ(アライメント)を行う必要がある。この き、X軸方向及びY軸方向だけでなく、基板S 同一平面内で回転させて各塗布ヘッド7bに する基板Sの傾き(回転角θ)をも調節する場合 がある(以下、この回転方向をθ方向という: 2参照)。

 そこで、第1の実施形態のステージ4では 基板S裏面の中央領域に吸着自在な吸着手段8 と、吸着手段8での吸着箇所以外の基板S裏面 域に気体を供給する気体供給手段9と、吸着 手段8を回転中心として基板Sが同一平面内で 方向に回転されるように吸着手段8に回転力 付与する、即ち、吸着手段8を回転駆動する 駆動手段10とを備えている(図3参照)。

 吸着手段8は、ステージ本体4aの中央に設 た平面視矩形の凹部4bに収容されたチャッ プレート11を備える。チャックプレート11は 例えば公知の構造の吸着パッドやポーラス 造の円板からなり、図示省略した排気管を して真空ポンプに接続されている。そして 真空ポンプを作動させると、チャックプレ ト11がその表面全体で基板S裏面に吸着する うになっている。また、ステージ本体4aの 側中央には、凹部4bに通じる貫通孔4cが同心 形成され、貫通孔4cにはスリーブ部材12及び ボールベアリング13が設けられ、ボールベア ング13によって押圧部材14が支承されている 。この場合、押圧部材14とボールベアリング1 3のインナレース13aとは、例えば、平行キー 用いたキー結合やスプライン結合とされて る(図4参照)。

 また、押圧部材14は、この押圧部材14の下 方に配置した公知の構造の直動式のアクチュ エータ15の駆動ロッド15aに連結されている。 お、基板サイズによっては、直動式アクチ エータに代えて、エアシリンダを用いるこ ができ、このような場合には、気体供給手 9から供給される気体を利用して当該エアシ リンダを作動させる構成を採用して装置の簡 素化を図るようにしてもよい。そして、アク チュエータ15を作動させると、チャックプレ ト11の上面がステージ本体4a上面から上方に 突出した上昇位置と、チャックプレート11を の上面が少なくともステージ本体上面と面 となる下降位置との間で昇降自在となる。 れに加えて、後述するアームによりインナ ース13aに回転力が付与されると、押圧部材1 4が回転駆動され、吸着手段8の回転軸たる押 部材14を回転中心としてチャックプレート11 、ひいては基板Sがθ方向に回転される。

 気体供給手段9は、ステージ本体4a上面のX 方向略全長さに亘って形成した複数本の凹溝 16と、各凹溝16内に所定の間隔を存して配置 たポーラス構造のエアパッド17と、図示省略 したコンプレッサー等から各エアパッド17に 縮空気などの気体を供給するガス管18とか 構成されている(図2及び図4参照)。この場合 凹溝16の形成本数やエアパッド17の配置個数 は、ステージ本体4aで支持する基板Sの重量に 応じて適宜設定される。

 駆動手段10は、板状のアーム19を備える。 アーム19の一端はその中心線上でインナレー 13aにピン結合されている。また、アーム19 他端は、ステージ本体の側面までのびてそ 側面に設けた駆動源20に連結されている。駆 動源20は、フレーム20aを備え、フレーム20a内 は、モータMを有する送りねじ20bがX軸方向 配置されている。送りねじ20bには、ねじ孔 形成した可動部材20cが螺合し、可動部材20c 上部にはスライダ部20dが形成され、スライ 部20dがフレーム20aの上面内側で送りねじ20b 平行に取付けたレール部材20eに摺動自在に 合している。これにより、モータMを作動さ て送りねじ20bを回転させると、モータMの回 転方向に応じて可動部材20cがX軸方向に往復 自在となる(図2及び図5参照)。

 また、可動部材20cの下面には、Y軸方向に 延びるレール部20fが形成され、レール部20fに は支持部材20gが摺動自在に係合している。支 持部材20gの下端には、ベアリング20hを介して アーム19の他端が連結されている。そして、 りねじ20bを回転させて可動部材20cをレール 材20eに沿って移動させると、支持部材20gが ール部20fに沿って移動しながら吸着手段8の 回転軸たる押圧部材14に回転力が付与される

 この場合、可動部材20cの往復動のストロ クの範囲でアーム19が揺動して押圧部材14、 ひいては吸着手段9を所定の微小角度範囲内( えば、1度以内)で回転駆動する微動機構(以 、この駆動手段たる微動機構を符号10で示 )を構成する。ここで、本発明の微小角度範 は、基板Sのアライメントを行う際に要求さ れる精度等に応じて適宜設定でき、可動部材 20cの往復動のストロークを変えることで、微 小角度範囲が調整できる。また、駆動源20に 、図示省略の光電式リニアエンコーダ等の 出手段が付設され、可動部材20cの変位量を 出できるようになっている。これにより、 定の微小角度(例えば、1度)を動かすために ーム19を移動させたときの可動部材20cの変 量が、例えば押圧部材14にロータリエンコー ダ等の検知手段を設けて回転変位量を検出す る場合と比較して大きくなる。その結果、変 位量を検出する検知手段の分解能を高めて一 層高精度なアライメントが実現できる。

 ところで、例えばステージ本体4aを受渡 置から処理位置に移動させるとき、吸着手 8のみで基板Sを吸着保持していると、ステー ジ本体4aの移動開始当初や移動停止時に吸着 段8から基板Sが脱離する等の不具合が生じ 虞がある。このため、ステージ本体4aの上面 には、真空ポンプに通じる吸着溝21がX軸方向 及びY軸方向に延ばして複数本形成されてい (図2参照)。そして、ステージ本体4aを移動さ せる場合には、吸着溝21を真空引きすること 、基板Sをその略全面に亘って吸着保持する ようにしている。

 次に、本実施形態のアライメント機能付 ステージ4による基板Sのアライメントを説 する。ステージ本体4aの受渡位置において、 リフト手段6の各支持ロッド6aを上昇させた後 、搬送ロボットRにより基板Sを搬送し、各支 ロッド6aの先端で基板Sが支持されるように 置する(図1参照)。そして、各支持ロッド6a 下降させて基板Sをステージ本体4aに載置す 。なお、インクが塗布される基板Sには、イ クジェット手段7によりインクを塗布する際 にその走査面の起点となる位置に所定形状の マークR(数十μm~0.1mm程度のもの)が少なくとも 1個付されている(図2参照)。

 ステージ本体4aに基板Sが載置されると、 着溝21を真空引きし、基板Sをステージ本体4 aにその略全面に亘って吸着させる。この状 で、図示省略した送りねじを回転させてス ージ本体4aを処理位置に移動する。ステージ 本体4aが処理位置に到達すると、インクジェ ト手段7の支持部材7aに取付けたCCDカメラ等 撮像手段により基板Sが撮像され、撮像した 画像が公知の構造を有する画像解析手段で解 析され、解析されたデータがインクジェット 式塗布装置の作動を制御するマイコン等の制 御手段(図示せず)に出力される。データが制 手段に入力されると、基板SのマークRを基 として、基板位置を合わせるためのX軸方向 Y軸方向及びθ方向の変位量(補正値)が算出 れる。補正値が算出されると、これに応じ ステージ本体4を移動する送りねじ用のモー と、インクジェット手段のホルダ7dの移動 せるモータとが制御され、塗布ヘッド7aに対 するX軸方向及びY軸方向のアライメントが先 行われる。そして、真空ポンプの作動を停 して、基板Sの吸着が解除される。

 次いで、アクチュエータ15を作動させて ャックプレート11を上昇させると、基板がス テージ本体4aの上面から押し上げられる。こ とき、チャックプレート11に通じる真空ポ プ及び気体供給手段9を作動し、チャックプ ート11と基板Sとの接触箇所において基板Sが 吸着されると共に、気体供給手段9の各エア ッド18から噴射される気体によってチャック プレート11で吸着された領域を除く箇所(基板 の周辺部)が浮上される。このように基板S中 を吸着保持し、その周囲が浮上すると、微 機構10のモータMを駆動し、制御手段での補 値に応じて送りねじが適宜回転される。こ により、アクチュエータ15を中心として揺 するアーム19と押圧部材14とを介してチャッ プレート11にその中心を回転中心する回転 が付与され、ステージ本体4a上面に対して基 板Sのみが、上記補正値に応じてθ方向に所定 の微小角度だけ回転され、θ方向のアライメ トが行われる(図6参照)。

 なお、チャックプレート11を上昇させず その下降位置で気体供給手段9から気体を供 し、厳密な意味においてチャックプレート1 1で吸着された領域を除く部分が浮上してい くても、当該部分とステージ本体4a上面との 摩擦抵抗を実質的に軽減した状態でθ方向の ライメントを行うこともでき、例えば基板 撓みがあるような場合には、正確なアライ ントにとって有利となる。

 ここで、基板Sの浮上確認は、例えば、個 々のエアパッド18に通じるガス管18に接続し エアー流量センサの流量変化量から、また 、基板上面よりレーザー変位計等を用いて 接基板面をスキャンして高さの変化を検出 ることで行うことができる。そして、浮上 確認後、θ方向のアライメントを行うことで 、基板S裏面とステージ本体4aとの接触が防止 され、基板S裏面に傷を付けることなくアラ メントを行い得る。なお、チャックプレー 11の下降位置で基板Sを回転させても、気体 給手段9から供給される空気の層によって基 S裏面に傷が付くことを防止できる。

 このように本実施形態では、エアパッド1 8から噴射される気体により吸着領域を除く 分を浮上させた状態、または、少なくとも 着領域を除く部分とステージ本体4a上面との 摩擦抵抗を実質的に軽減した状態で基板Sの を回転させてθ方向のアライメントを行う構 成を採用したため、基板Sの重量が大きいと でも、大型の軸受け等の回転機構が不要で り、装置自体の大型化を回避できる。しか 、小さな推力で基板Sを回転できるため、高 能のモータを用いることなく、高精度でア イメントすることが可能になり、低コスト に寄与する。その上、θ方向のアライメン を行う間、インクジェット手段7、ひいては 布ヘッド7bの位置を動かす必要はないので 基板のアライメント時に特別な制御を必要 しない。

 上記アライメントが終了した後、基板位 を合わせるために算出させた変位量(補正値 )に即して基板SがX軸方向、Y軸方向及びθ方向 に移動されたかが確認される。即ち、気体供 給手段9の作動を停止すると共に、アクチュ ータ15を作動させてチャックプレート11を下 させてチャックプレート11に通じる真空ポ プの作動を停止する。そして、吸着溝21を真 空引きし、基板Sをステージ本体4aにその略全 面に亘って吸着させる。この状態で、上記と 同様に、CCDカメラ等の撮像手段により基板S 撮像され、撮像した画像が画像解析手段で 析され、解析されたデータが制御手段に出 される。これにより、基板SのマークRを基準 として上記確認が行われる。

 このようにアライメントが終了した後に 板Sを再度ステージ本体4aに吸着させた状態 確認を行うようにすれば、基板Sがステージ 本体4a上に存する場合と、浮上させた場合と 間で生じる位置ずれの影響を受けずに上記 認が行い得る。

 次いで、X軸方向、Y軸方向及びθ方向の基 板Sのアライメント確認が終了すると、ステ ジ4をX軸方向に、各塗布ヘッド7aを一体にY軸 方向に適宜往復動させながら、各塗布ヘッド 7bを基板の走査面沿って移動させ、予め決め れたパターンで基板Sに対してインクが塗布 される。その際、基板S中央を上方に持ち上 、エアパッド18から噴射される気体によって 基板Sの周辺部が浮上した状態でインクを塗 することができ、他方で、ステージ本体4aに 基板Sを再度載置し、吸着溝21を真空引きして 基板Sがステージ本体4aにその略全面に亘って 吸着した状態でインクの塗布を行ってもよい 。

 なお、上記実施形態では、エアパッド18 ら噴射される気体のみにより基板Sを浮上さ るものについて説明したが、基板を安定し 浮上させるために、吸着溝21の真空引きと エアパッド18から噴射される気体の圧力との バランスを平衡に保持しながら基板Sを浮上 せるようにしてもよい。また、エアパッド18 として、気体の噴出と真空引きの双方を同時 に行い得るように構成したものを用いるよう にしてもよい。

 また、上記実施形態では、基板Sのみをθ 向に回転させるように構成したものを例に 明したが、ステージ本体に、基板Sをその処 理面を開放して保持する保持トレーを回転自 在に設けるようにしてもよい。

 即ち、図7乃至図9を参照して説明すれば 第1変形例に係るアライメント機能付きステ ジ30は、上記と同様、ベース板2の上面に設 た左右一対のレール部材3R、3Lに往復動自在 に配置されている。ステージ30は板状のステ ジ本体31を備え、ステージ本体31の下面四隅 には、レール部材3R、3Lに摺動自在に係合す スライダ32が取付けられている。そして、ス テージ本体31は、上記同様に、2本のレール部 材3R、3L間で両レール部材3R、3Lに沿って配置 た図示省略の送りねじを回転させると、レ ル部材3R、3Lに沿って往復動する。

 ステージ本体31には、基板Sを吸着保持で る板状の保持トレー33が回転自在に設けら ている。保持トレー33の裏面には、当該保持 トレー33の強度を保持しつつその表面平滑性 担保するリブ部33aが形成されるように、凹 のくぼみ空間33bが複数個所形成されている また、保持トレー33の裏面中央には回転軸33 cが形成され、当該回転軸33cが、ステージ本 31中央に形成した貫通孔にスリーブ部材34を して設けたボールベアリング35で支承され いる。この場合、上記と同様、回転軸33cと ールベアリング35のインナレース35aとは、例 えば、平行キーを用いたキー結合やスプライ ン結合とされ、また、後述する気体供給手段 の非作動状態では、リブ部33aの下面がステー ジ本体31の上面に面接触している(図7参照)。

 ステージ本体31には、保持トレー33のくぼ み空間33に気体を供給する気体供給手段36と 基板Sを保持した保持トレー33を同一平面内 回転させるように保持トレー33を回転駆動す る微動機構37とを備えている。

 気体供給手段36は、ステージ本体31上面で 所定の位置に形成した平面視円形の凹孔36aと 、この凹孔36a内にそれぞれ収容したポーラス 構造のエアパッド36bと、各エアパッド36bに圧 縮空気などの気体を供給するガス管36cとから 構成されている(図7参照)。

 駆動手段たる微動機構37は、ステージ本 31の一側面に取り付けたフレーム37aを備え、 フレーム37aには、モータMを有する送りねじ37 bがX軸方向に設けられている。送りねじ37bに 、ねじ孔を形成した可動部材37cが螺合し、 動部材37cの下部にはスライダ37dが形成され スライダ部37dがフレーム37aの下面内側で送 ねじ37bに平行に取付けたレール部材37eに摺 自在に係合している。これにより、モータM を作動させて送りねじ37bを回転させると、モ ータMの回転方向に応じて可動部材37cがX軸方 に往復動自在となる(図8参照)。

 また、可動部材37cの上面には、Y軸方向に 延びるレール部37fが形成され、レール部37fに は支持部材37gが摺動自在に係合している。そ して支持部材37gの上端に、ベアリング37hを介 してアーム37iが取付けられ、アーム37iが保持 トレー33の側面に連結されている。そして、 りねじ37bを回転させて可動部材37cをレール 材37eに沿って移動させると、支持部材37gが ール部37fに沿って移動しながら保持トレー3 3に回転力が付与されて回転駆動される。こ 場合、可動部材37cの往復動のストロークの 囲でアーム37iが揺動して保持トレー33を所定 の微小角度範囲内(例えば、1度以内)で回転駆 動される。また、支持部材37gとアーム37iとの 間には、ベアリング37hに加えて支持部材37gに 対するアーム37iの上下動を許容するスプライ ンガイド37jが介設されていてもよい。

 保持トレー33の上面には、真空ポンプに じる吸着溝38がX軸方向及びY軸方向に延ばし 適宜形成され、吸着溝38を真空引きするこ で、基板Sをその略全面に亘って吸着保持す 構成を採用している(図9参照)。

 そして、θ方向のアライメントを行う場 には、基板Sをその略全域に亘って吸着保持 た状態で、気体供給手段36の各エアパッド36 bに圧縮空気などの気体を供給する。これに り、保持トレー33がステージ本体31の上面か 浮上した状態、または、圧縮空気により実 的に両者の摩擦抵抗が軽減された状態とな 。この時、保持トレー33が浮上するため、 テージ本体31に接続されている微動機構37と 持トレー33の間で高さ方向のずれ(隙間)が生 じるが、スプラインガイド37jにより、そのず れによる機械的な矛盾を解消、つまり、当該 ずれを吸収できる。

 次に、微動機構37のモータMを駆動し、上 と同様、制御手段での補正値に応じて送り じ37bが適宜回転される。これにより、アー 37iを介して保持トレー33が回転駆動され、 転軸33cを回転中心としてステージ本体31上面 に対して基板Sを吸着保持した保持トレー33が θ方向に所定角度だけ回転する。 

 このように上記第1変形例では、基板Sを 持する保持トレー33を回転させる構成として いるが、保持トレー33の裏面にくぼみ空間33b 形成することで軽量化されていることと、 アパッド36bから気体を供給して回転軸33cに 結された箇所を除く部分を浮上させている ととが相俟って、例えば処理すべき基板Sの 重量が大きいときでも、大型の軸受け等の回 転機構が不要であり、装置自体の大型化を回 避でき、しかも、小さな推力で基板Sを回転 きるため、高性能のモータを用いることな 、高精度でアライメントすることが可能に る。

 上記第1変形例では、基板Sまたは基板Sを 持した保持トレー33をθ方向に回転させるよ うにしたものについて説明したが、ステージ 自体に、例えばモータ付き送りねじを備えた 駆動装置をさらに組み付け、X軸方向及びY軸 向にも移動自在とし、それらの方向におけ アライメントを行い得るように構成しても い。

 また、上記実施形態及び第1変形例では、 駆動手段として微動機構10からなるものにつ て説明したが、これに限定されるものでは い。例えば、基板Sをθ方向に移動させなが 、所定のインクを塗布するために、駆動手 は、吸着手段8を微動機構より大きな角度範 囲、場合によっては基板Sを90度または180度回 転させることができる粗動機構から構成され ていてもよい。このような粗動機構を備えた 第2変形例としては、図10に示すように、アク チュエータ15の駆動ロッド15aに装着され、ボ ルベアリング13のインナレース13aに連結さ たウォームホイール101と、図示省略のフレ ムに固定されたハウジングに支承され、図 省略のモータにより回転駆動されるウォー 102とから粗動機構100が構成されている。な 、粗動機構100は、上記に限定されるもので なく、DDモータ等の他の公知のものを用いる ことができる。

 他方で、第3の変形例として、図11及び図1 2に示すように、アーム19及び駆動源20を備え 微動機構10と、ウォームホイール101及びウ ーム102を備えた粗動機構100とを設けて駆動 段が構成されていてもよい。この場合、粗 機構100のウォームホイール101がインナレー 13aに連結され、ウォームホイール101と噛み うウォーム102を回転自在に支持するハウジ グ103の下面にアーム19の一端が固定されてい る。

 上記駆動手段においては、ハウジング103 設けたモータMにより粗動機構100のウォーム 102が回転駆動させると、ウォームホイール101 が回転し、これに連結されたインナレース13a が回転するのに伴って押圧部材14が回転され 。そして、チャックプレート11が回転され 、微動機構10より大きな角度範囲で基板Sがθ 方向に回転される。このとき、アーム19には 回転力は伝達されない。次に、駆動源20が 動されると(図1及び図2参照)、アクチュエー 15を中心としてアーム19が揺動する。このと き、アーム19に固定のハウジング103と共にウ ーム102が揺動し、これに伴ってウォームホ ール101が回転することで、押圧部材14及び ャックプレート11が回転されて所定の微小角 度で基板Sがθ方向に回転される。

 このような構成によれば、吸着手段8を回 転駆動するために、微動機構10と粗動機構100 から共通の回転軸たる押圧部材14に回転力 付与できる。その結果、吸着手段8を回転駆 するための回転軸(押圧部材14)を共通して駆 動手段の構成が複雑になることを回避できる 。しかも、θ方向のアライメントを行う際に 粗動機構100による回転駆動から微動機構10 よる回転駆動への切り替えも円滑にできる

 また、例えば撮像手段により基板Sを撮像 し、基板SのマークRを基準として基板Sの位置 を合わせるためにθ方向の変位量(補正値)を 出する際に、マークRが、撮像手段の撮像範 を超えてずれている場合や算出した補正値 微動機構によりアライメント可能な微小角 範囲を超えているような場合に、先ず、粗 機構100により目標とする位置の近傍(即ち、 微動機構10によりアライメントを行い得る角 範囲)まで高速で基板Sを回転駆動させ、場 によっては、撮像手段により基板Sを再度撮 して基板SのマークRを基準として補正値を 出し、引き続き、微動機構10により高精度な 位置決めを行い得る。これにより、高精度か つ短時間のアライメントが実現できる。

 ここで、駆動手段が微動機構10と粗動機 100とを有する上記第3の変形例では、各機構1 0、100からの回転力が押圧部材14に入力される ようになっているが、これに限定されるもの ではない。第4の変形例として、図13に示すよ うに、押圧部材14と同心に、微動駆動用のベ リング201aを介して他の中空回転軸201を設け 、この中空回転軸201の下面をウォームホイー ル101及びウォーム102を収容するハウジング202 の上面に接続して構成してもよい。これによ れば、粗動機構100のウォーム102が回転駆動さ せると、アーム19に回転力を伝達することな 、押圧部材14が回転される。他方で、駆動 20が駆動されると、アーム19がアクチュエー 15を中心として揺動し、アーム19にハウジン グ202を介して連結された中空回転軸201が回転 し、これに伴ってウォームホイール101を介し て押圧部材14が回転される。

 さらに他の変形例として、特に図示しな が、押圧部材14と同心に中空回転軸201を配 する場合、微動機構10からの回転力が中空回 転軸201のみに伝達されるように構成すること もできる。この場合、中空回転軸201にもこの 中空回転軸201を上下動するアクチュエータ( 示せず)を付設し、粗動機構100から押圧部材1 4を介して基板Sを回転させる際、押圧部材14 みを上昇させてチャックプレート11を押し上 げ、他方で、微動機構10から中空回転軸201を して基板Sを回転させる際、中空回転軸201の みを上昇させてチャックプレート11を押し上 るように構成してもよい。なお、中空回転 201を上下動するアクチュエータを付設する 合、微動機構10から回転力が付与される回 軸(押圧部材)と、粗動機構100から回転力が付 与される回転軸(中空回転軸)とが同心に配置 れている必要はない。

 さらに、上記実施形態及び各変形例では アライメント機能付きステージ4、30を塗布 置に適用したものを例に説明したが、これ 限定されるものではない。例えば、半導体 置の製造工程で行われるバックグラインド 程のように、移動自在に設けたステージに 置されたウエハ(処理対象物)に対し、その 向する側から切削工具(処理手段)で所定の加 工を行うような場合にも本発明を適用して、 切削工具に対して処理対象物のアライメント を行うことができる。

本発明の実施形態のアライメント機能 きステージを備えたインクジェット式塗布 置の模式的側面図。 ステージ本体を説明するインクジェッ 式塗布装置の部分平面図。 ステージ本体の構成を説明するインク ェット式塗布装置の部分断面図。 図3のIV部を拡大した部分断面図。 図3のV部を拡大した部分断面図。 本発明のステージによるθ方向の基板 アライメントを説明する図。 本発明のアライメント機能付きステー の第1変形例を説明する模式的側面図。 図7のVIII部を拡大した部分断面図。 図7に示すステージの平面図。 本発明のアライメント機能付きステー ジの第2変形例を説明する部分断面図。 本発明のアライメント機能付きステー ジの第3変形例を説明する部分断面図。 第3変形例に係るアライメント機能付 ステージの駆動手段を部分的に拡大して説 する斜視図。 本発明のアライメント機能付きステー ジの第4変形例を説明する部分断面図。

3R、3L レール部材(案内手段)
4、30 ステージ
4a、31 ステージ本体
8 吸着手段
9 気体供給手段
10 微動機構(駆動手段)
100 粗動機構(駆動手段)
21 吸着溝
33 保持トレー
S 基板(処理対象物)




 
Previous Patent: WO/2009/148051

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