JP5862007B2 - 基板移送装置、基板移送方法およびそれを用いた塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、平板状の基板を処理工程の中で移送する基板移送装置とそれを用いた塗布装置に関する。

近年、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイに用いるＴＦＴ等の駆動基板やカラーフィルタ（以下ＣＦと略称）等の平板状の基板の製造プロセスにおいて、フォトリソグラフィー法による工程を実施する場合に、処理基板の大型化と大型基板に対する効率的な均一塗布に適したスピンレス塗布方式を用いることが多くなっている。

スピンレス塗布方式は、基板に対してレジスト液を長尺のスリット状のノズルから均一に連続して吐出させながら、ノズルの長尺方向と略垂直な方向に基板またはノズルを移動させることにより、基板上の所定の領域に均一な厚さのレジスト塗布層を形成することができる塗布法である。上記の移動させる対象として、基板とノズルのいずれも可能であるが、基板がガラス等の平板状の場合には、基板を平面ステージ上に載置し、ノズルをステージ上方で平行移動させることが主であった。しかし、基板の大型化に伴って、長尺状のノズルの寸法や重量が増すため、そのような重厚長大のレジストノズルをステージ上方で高さ位置を一定に保ったまま一定の速度で安定に基板表面に平行移動させることが難しくなってきている。

前述のように大型のノズルの平行移動が困難となる一方、大型基板を載置した大型ステージ全体を移動する場合の機構上の困難も大きいため、特許文献１に示すように、平板状の基板をステージ上面に多数設けた噴出口から噴出させた気流により浮上させるとともに、基板の移動方向に沿う周縁部を吸着パッドにより把持して水平方向の駆動ユニットにより移送する方式が提案されている。

図２は、上述のような従来の基板浮上方式の基板移送装置およびそれを用いた塗布装置の例を説明するための模式図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
ステージ１上面に多数設けた噴出口２から噴出させた噴出エアー２１（（ｂ）のブロック矢印で表示）により基板３を一定の高さに浮上させることができる。浮上した基板３は、ステージ１との摩擦力が作用しないため、水平方向に僅かな力を加えれば容易に動かせる状態となっている。ステージ１の基板進行方向と平行な辺の少なくとも片側近傍には、ステージ１に沿って移動可能な駆動ユニット４を設け、駆動ユニット４の上方に接続した吸着パッド５が基板３の下面の基板周縁部を吸着することにより、駆動ユニット４を動かせば、基板を把持して太い実線矢印で示す方向に移送することができる。一定速度で移送する基板が前記スリット状のノズルからなる塗布ユニット９の直下を通過する際に、ノズルから均一に連続して吐出するレジスト液を基板上に塗布することができるので、上述の基板移送装置を用いて塗布装置が構成される。

上述の基板移送装置およびそれを用いた塗布装置において、ステージ１の表面から均一の高さに基板３を保って移送することにより、ノズルの吐出部と基板表面との距離が幅方向全体にわたって一定であることは、均一な塗布性能を保証するために重要である。然るに、浮上の高さによっては、基板を移送するために吸着パッド５が基板下面の周縁部を吸着する際に、吸着部分の基板が変形することがある。この影響により、基板の表面の高さは、周縁部に近い部分で均一な高さから外れることになり、塗布装置における塗布ムラの原因となる。

特開２００６−１９３９６号公報

本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、平板状の基板をステージ上面から浮かせ、基板下面の一部を吸着パッドにより把持して所定の方向に移送する基板移送装置において、吸着パッドによる基板の変形を防ぎ、基板表面の歪みを軽減する基板移送装置を提供し、それによって、処理工程の中で基板移送を伴うスピンレス方式の塗布を均一に行う装置を提供することである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、 平板状の基板を一定の高さに浮かせるステージと、前記基板の下面の一部を把持する吸着パッドと、前記吸着パッドの高さを調整する高さ調整機構を有し前記基板を所定の方向に移送する駆動ユニットと、基板の高さを測定する測定器と、を備える基板移送装置であって、前記測定器の直下を通過する基板より連続的に得た基板高さから、前記吸着パッドが前記測定器直下を通過する際の局部的異常(コブ、凹み)を捉えて、前記各吸着パッドの高さ補正の方向と高さの値を決めるデータ解析ユニットを備えることを特徴とする基板移送装置である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板移送装置のデータ解析ユニットで求めた補正値により、前記高さ調整機構で吸着パッドの高さを調整することにより、前記基板表面の歪みを軽減することを特徴とする基板移送方法である。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の方法で行われる基板移送に同期して作動するスピンレス方式の塗布ユニットを請求項１に記載の基板移送装置に合体したことを特徴とする塗布装置である。

平板状の基板をステージ上面から浮かせ、基板下面の一部を吸着パッドにより把持して所定の方向に移送する基板移送装置において、ステージ上と吸着パッド上とを含む基板上の異なる点の高さを測定できる測定器を有しており、高さの測定結果に基いて、吸着パッドの高さを調整することにより、吸着パッドによる基板の変形を防ぎ、基板表面の歪みを軽減する基板移送装置を提供し、それによって、処理工程の中で基板移送を伴うスピンレス方式の塗布を均一に行う装置を提供することができる。

本発明の一例を説明するための模式断面図である。 従来の基板移送装置およびそれを用いた塗布装置の例を説明するための模式図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 本発明において、複数の測定データの変動を比較することにより吸着パッド上の基板高さに生じる異常歪みを検知し、補正する例を示すための説明図であって、（ａ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った測定位置に相当する測定座標ｘと測定値ｙとの関係を示す模式断面図、（ｂ）は、異常歪みを検知した測定データ例を模式的に示すグラフ、（ｃ）は、吸着パッドの高さを補正した後の複数の測定データ例を模式的に示すグラフである。 本発明の他の一例を説明するための模式断面図である。

以下、図面に従って本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の一例を説明するために、図２（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図（ｂ）と同様の向きに、本発明の一例の基板移送装置を見た場合の模式断面図である。

ステージ１上面から噴出させた噴出エアー２１（ブロック矢印で表示）により基板３を一定の高さに浮上させることができる。浮上した基板３は、水平方向に僅かな力を加えれば容易に動かせる状態となっている。ステージ１の少なくとも片側には、ステージ１に沿って紙面と垂直な方向に移動可能な駆動ユニット４を設け、駆動ユニット４の上方に高さ調整機構５０を介して接続した吸着パッド５が基板３の下面の基板周縁部を吸着することにより、駆動ユニット４を動かせば、基板を把持して紙面と垂直な方向に基板移送することができる。

上記噴出エアー２１として乾燥空気または乾燥窒素を使用することができる。基板上への微細パターン形成を目的としたフォトリソグラフィー法による処理に用いる場合は、特に、異物微粒子を除去したクリーンで温度制御された気流を使うことが好ましい。

駆動ユニット４の駆動方式は、例えばサーボモータなどの外部から位置情報を取得できる方式を用いる。また、駆動ユニット４の上方に設ける吸着パッド５は、駆動ユニット４上に一列に複数個並べてそれぞれのパッドの位置を明確にしておく。吸着パッド５の材質は可撓性の良好なシリコーンゴム等が使用できるが、吸着解除後の吸着面の跡を残さないことが必要であり、使用条件により、パッド表面への被膜形成処理等を適宜行う。

本発明においては、駆動ユニット上への吸着パッドの接続に高さ調整機構を介しているため、吸着パッド５の高さを自在に調整することができる。高さ調整機構５０は高さ方向の調整が可能な機構であれば限定されないが、例えば、リニアサーボモータとリニアスケールを有するリニアガイドからなるリニアスライドユニットを用いれば、３０〜５０μｍ程度の高さ調整を数μｍの精度で行うことが可能である。

上記の高さ調整機構５０を用いるための前提として、高さ位置の正確な測定値が必要である。本発明では、ステージ上と吸着パッド上とを含む基板上の異なる点の高さを測定できる測定器を有しており、高さの測定結果に基いて、吸着パッドの高さを調整することにより、基板表面の歪みを軽減することができる。図１に示す例では、ステージ１上の基板上方に設置したレーザ変位計６による点線方向の基板表面との間の距離と、ステージから外れた近傍の吸着パッド５上の基板上方に設置したレーザ変位計７による点線方向の基板表面との間の距離とをそれぞれ測定し、後述のように各測定値の測定結果に基いて、吸着パッドの高さを調整することができる。

上記の説明では、２つのレーザ変位計６、７を用いたが、この構成に限定されない。即ち、１つのレーザ変位計を図の左右方向に平行移動させて複数点での測定値を計測することも可能であり、また、多数のレーザ変位計を紙面に垂直な基板移送方向に沿って配置して高速のデータ処理を行うことも可能である。とは言え、平行な複数の走行軸に沿ってそれぞれ１つのレーザ変位計を対応させる図１の構成が通常は妥当である。

次に、上記の構成からなる本発明の基板移送装置を用いて具体的に吸着パッドの高さを調整する方法について説明する。
図３は、本発明において、複数の測定データの変動を比較することにより吸着パッド上の基板高さに生じる異常歪みを検知し、補正する例を示すための説明図であって、（ａ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った測定位置に相当する測定座標ｘと変位計から基板表面までの距離の測定値ｙとの関係を示す模式断面図、（ｂ）は、異常歪みを検知した測定データ例を模式的に示すグラフ、（ｃ）は、吸着パッドの高さを補正した後の複数の測定データ例を模式的に示すグラフである。

３つの吸着パッド５で周縁部が吸着された基板３は、図３（ａ）の左右方向に移動し、静止するレーザ変位計７の直下を通過する基板の駆動方向位置ｘにおける、変位計７から基板表面までの距離の測定値ｙを連続的に得ることができる。この結果を（ｂ）のグラフで表示すると、レーザ変位計７による測定データ７１が破線で示すように、例えば３つのコブを有する形に表される。また、同グラフに併記した実線で示す測定データ６１は、吸着パッド上の走行軸と平行なステージ上の走行軸に沿った静止するレーザ変位計６の直下を通過する基板の駆動方向位置ｘにおける、変位計６から基板表面までの距離の測定値ｙを連続的に得たものである。

上記２つの測定データ６１、７１は、レーザ変位計７による測定データ７１の３つのコブを除いては、殆ど一致する。この場合の３つのコブは、図３（ａ）に示す３つの吸着パッド５が変位計７の直下を通過する際のレーザ変位計からの測定距離１０が局部的に長くなることを示しており、吸着パッド５が基板３に吸着した駆動方向位置ｘにおける基板表面が他の駆動方向位置ｘにおける基板表面よりも低い位置にあることを表している。

次に、高さの測定結果に基いて、吸着パッドの高さを前記高さ調整機構５０により調整する。上記の例の場合には、吸着パッド５を高くする方向に補正を行う。パッド高さ補正後の測定データ例を模式的に示すグラフ（ｃ）によれば、最適な補正を行うことによって、レーザ変位計７による測定データ７１の３つのコブが消える。吸着パッド５が変位計７の直下を通過する際のレーザ変位計からの測定距離１１を含む測定データ７１が、吸着パッド上の走行軸と平行なステージ上の走行軸に沿った静止するレーザ変位計６による測定データ６１に略沿ったグラフとなり、基板表面の高さからみた基板３の異常歪みが消失したことが分かる。

上記のような吸着パッドの高さ調整は、レーザ変位計７による測定データ７１のみをパッド高さ補正前後で較べることによっても、一般的に妥当性を確認することができるが、上記の例のように、吸着パッドの高さの影響が比較的小さいと考えられるステージ上の走行軸に沿った静止するレーザ変位計６による測定データ６１と比較することによって、吸着パッドの高さ以外による要因を打ち消して評価できるので、好ましい。

なお、吸着パッドが変位計直下を通過する際の測定距離１０のような局部的異常は、上例のコブに限らず、凹みの場合もあり、その場合は、吸着パッド５の設定高さが高過ぎてレーザ変位計７と基板表面との距離が他の場所よりも短くなっていると解釈できるので、吸着パッド５を低くする方向に補正を行う。

また、本発明の基板移送装置において、基板表面の高さの測定結果を自動的にフィードバックして、吸着パッドの高さ調整を自動的に行う装置とすれば、使用方法がより容易に短時間でできるようになるとともに確実な補正を期待できる。図４は、上記の自動化を考慮した本発明の他の一例を説明するための模式断面図である。レーザ変位計６、７からの測定結果ｙは、データ解析ユニット８に測定点の駆動方向位置ｘとともに入力される。上述の高さ調整方法の説明に相当する一定の規則を上記データ解析ユニット８に予め設定しておけば、高さの測定結果を基板移送方向の位置に対応する変動データとして捉えて解析することができ、各吸着パッドの高さ補正の方向と妥当な値を決める。その結果をリニアスライドユニット５１に出力して、リニアスライドユニットを作動させ、吸着パッドの高さ調整を完了する。

さらに、本発明の基板移送装置の基板表面の歪みを軽減する基板移送機能を利用して、基板移送に同期して作動するスピンレス方式の塗布ユニットを前記基板移送装置に合体す
ることにより、スピンレス方式の塗布を均一に行う塗布装置を提供することができる。

１・・・ステージ
２・・・噴出口
３・・・基板
４・・・駆動ユニット
５・・・吸着パッド
６・・・レーザ変位計（ステージ上）
７・・・レーザ変位計（吸着パッド上）
８・・・データ解析ユニット
９・・・塗布ユニット
１０・・・吸着パッドが変位計直下を通過する際の測定距離（パッド高さ補正前）
１１・・・吸着パッドが変位計直下を通過する際の測定距離（パッド高さ補正後）
２１・・・噴出エアー
５０・・・高さ調整機構
５１・・・リニアスライドユニット
６１・・・レーザ変位計６による測定データ
７１・・・レーザ変位計７による測定データ

Claims (3)

1. 平板状の基板を一定の高さに浮かせるステージと、
   前記基板の下面の一部を把持する吸着パッドと、
   前記吸着パッドの高さを調整する高さ調整機構を有し前記基板を所定の方向に移送する駆動ユニットと、
   基板の高さを測定する測定器と、
   を備える基板移送装置であって、
   前記測定器の直下を通過する基板より連続的に得た基板高さから、前記吸着パッドが前記測定器直下を通過する際の局部的異常(コブ、凹み)を捉えて、前記各吸着パッドの高さ補正の方向と高さの値を決めるデータ解析ユニットを備えることを特徴とする基板移送装置。
2. 請求項１に記載の基板移送装置のデータ解析ユニットで求めた補正値により、前記高さ調整機構で吸着パッドの高さを調整することにより、前記基板表面の歪みを軽減することを特徴とする基板移送方法。
3. 請求項２に記載の方法で行われる基板移送に同期して作動するスピンレス方式の塗布ユニットを請求項１に記載の基板移送装置に合体したことを特徴とする塗布装置。