(57)【要約】      （修正有）【課題】基板支持ステージの外形形状を、低コストで、正確に再現することができるとともに、高い技術と高コストを要することなく空気噴出孔を形成でき、さらに、温度変化があっても、膨張量の違いによるステージの破損、治具の離脱を防止することのできる基板支持ステージを提供する。【解決手段】基板を一定方向へ搬送しつつ基板に順次処理を施す基板処理装置において、上面に開口を備えた複数の空気噴出孔２０から噴出する空気によって基板を所定高さに浮遊させて支持する基板支持ステージ１２であって、骨材と、結合剤と、充填剤と、を含む材料を成型してなる。【選択図】図１
2008084982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を一定方向へ搬送しつつ前記基板に順次処理を施す基板処理装置において、
上面に開口を備えた複数の空気噴出孔から噴出する空気によって前記基板を所定高さに浮遊させて支持する基板支持ステージであって、
骨材と、結合剤と、充填剤と、を含む材料を成型してなること
を特徴とする基板支持ステージ。
【請求項２】
前記骨材、結合剤、及び充填剤の混合比率は、骨材が７０〜８５（重量％）、結合剤が７．５〜１５（重量％）、充填剤が７．５〜１５（重量％）であることを特徴とする請求項１に記載の基板支持ステージ。
【請求項３】
前記結合剤は硬化性樹脂と硬化剤とを含み、前記骨材、硬化性樹脂、硬化剤、及び前記充填剤の混合比率は、骨材が７５〜８０（重量％）、硬化性樹脂が７．５〜８．０（重量％）、硬化剤が３．７５〜４．０（重量％）、充填剤が９〜１３（重量％）であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板支持ステージ。
【請求項４】
前記充填剤の混合比率は１１〜１２（重量％）であることを特徴とする請求項３に記載の基板支持ステージ。
【請求項５】
前記基板支持ステージの熱膨張率は、１．０×１０−５〜１．８×１０−５（１／Ｋ）であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１に記載の基板支持ステージ。
【請求項６】
前記基板支持ステージの熱膨張率は、１．２×１０−５〜１．７×１０−５（１／Ｋ）であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１に記載の基板支持ステージ。
【請求項７】
前記骨材は花崗岩の粉砕粒であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち、いずれか１に記載の基板支持ステージ。
【請求項８】
前記骨材の粒径は１〜５０（ｍｍ）であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうち、いずれか１に記載の基板支持ステージ。
【請求項９】
前記結合剤はエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８のうち、いずれか１に記載の基板支持ステージ。
【請求項１０】
前記エポキシ系樹脂はビスフェノールＡ系エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項９に記載の基板支持ステージ。
【請求項１１】
前記エポキシ樹脂の硬化剤は芳香族ポリアミンを含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の基板支持ステージ。
【請求項１２】
前記粒径５〜５０（μｍ）の充填剤を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のうち、いずれか１に記載の基板支持ステージ。
【請求項１３】
前記基板は液晶ディスプレイ用のガラス基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のうち、いずれか１に記載の基板支持ステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の処理工程において、処理及び搬送中に基板を浮遊させつつ支持するための基板支持ステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイの製造工程には、基板上面へ各種パターンや所定の層を形成するための複数の処理工程がある。この処理工程においては、基板の損傷防止、搬送後の正確な位置合わせの実現その他の理由から、基板下面の下方に配置した基板支持ステージに設けられた多数の孔から噴出する空気によって、基板を所定高さに浮遊させている（特許文献１、２）。基板を浮遊させつつ搬送することにより、基板が非常に薄くなったとしても、基板をスムーズに搬送することができ、処理位置に正確に配置することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０８４２５号公報
【特許文献２】特開２００６−１９３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の基板支持ステージは、処理工程に基板を化学処理する工程を含むことを考慮して、耐薬品性の高い花崗岩などの天然石を削りだしたものを用いていた。しかしながら、天然石からステージを作る工程には、ステージの外形形状に合わせて削り出す工程、基板を浮遊させるための空気を噴出させるための多数の貫通孔を形成する工程、及び、ステージをディスプレイ製造装置に固定する工程が含まれるが、それぞれ以下のような問題が存在していた。
【０００５】
まず、天然石を削り出す工程では、削りだし作業によるため、外形形状を正確に再現することが容易ではなかった。特に、近年薄膜化が進んでいる基板の膜厚に見合った浮遊高さを実現するために、ステージ上面の精度が求められつつあるが、削りだしでは求められる精度を実現することが困難であり、精度を高めるには製造コストを増大させざるを得なかった。
【０００６】
また、空気を噴出するための貫通孔を設ける工程では、天然石の割れやすい性質を考慮して、ステージの上下両面から孔を穿設していき、中間部分で対応する孔を互いに連通させる手法をとることが多い。しかし、この手法では、上面からの孔と下面からの孔を精度良く合わせて貫通孔とするために高い技術と高いコストを要していた。
【０００７】
さらに、ステージをディスプレイ製造装置に固定するには、固定強度を高めるために、例えば、製造装置側に固定された金属の治具をステージ側に打ち込むものがある。しかし、ステージの固定に金属を用いると、製造装置を置いた環境の温度変化によって、熱膨張率の異なる天然石と金属で膨張量が異なるため、ステージにクラックが生じたり、治具がゆるんだりしやすくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の基板支持ステージは、基板を一定方向へ搬送しつつ基板に順次処理を施す基板処理装置において、上面に開口を備えた複数の空気噴出孔から噴出する空気によって基板を所定高さに浮遊させて支持する基板支持ステージであって、骨材と、結合剤と、充填剤と、を含む材料を成型してなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の基板支持ステージにおいて、骨材、結合剤、及び充填剤の混合比率は、骨材が７０〜８５（重量％）、結合剤が７．５〜１５（重量％）、充填剤が７．５〜１５（重量％）であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の基板支持ステージにおいて、結合剤は硬化性樹脂と硬化剤を含み、前記骨材、硬化性樹脂、硬化剤、及び前記充填剤の混合比率は、骨材が７５〜８０（重量％）、硬化性樹脂が７．５〜８．０（重量％）、硬化剤が３．７５〜４．０（重量％）、充填剤が９〜１３（重量％）であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の基板支持ステージにおいて、充填剤の混合比率は１１〜１２（重量％）であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の基板支持ステージにおいて、基板支持ステージの熱膨張率は、１．０×１０−５〜１．８×１０−５（１／Ｋ）であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の基板支持ステージにおいて、基板支持ステージの熱膨張率は、１．２×１０−５〜１．７×１０−５（１／Ｋ）であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の基板支持ステージにおいて、骨材は花崗岩の粉砕粒であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の基板支持ステージにおいて、骨材の粒径は１〜５０（ｍｍ）であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の基板支持ステージにおいて、結合剤はエポキシ樹脂を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の基板支持ステージにおいて、エポキシ系樹脂はビスフェノールＡ系エポキシ樹脂であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の基板支持ステージにおいて、エポキシ樹脂の硬化剤は芳香族ポリアミンを含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の基板支持ステージにおいて、粒径５〜５０μｍの充填剤を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の基板支持ステージにおいて、基板は液晶ディスプレイ用のガラス基板であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、骨材と、結合剤と、充填剤と、を含む材料を成型して基板支持ステージを製造することにより、基板支持ステージの外形形状を、低コストで、正確に再現することができる。さらに、成型によって空気噴出孔として貫通孔を形成するため、従来のような高い技術と高コストを要することがない。また、基板支持ステージの熱膨張率を、ステージを固定するために埋め込まれる金属治具の熱膨張率と同じ範囲としたため、温度変化があっても金属治具と同じようにステージも膨張するため、膨張量の違いによるステージの破損、治具の離脱を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明にかかる実施形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。
本実施形態に係る基板支持ステージは、フラットパネルディスプレイ（例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ）に用いられる基板（例えばガラス基板）の処理時の支持に好適だが、それ以外の基板の処理時にも用いることができる。この基板支持ステージは、基板を一定方向へ搬送しつつ基板表面に順次複数の処理を施す工程において、ステージの上面に開口を備えた複数の空気噴出孔から噴出する空気によって基板を所定高さに浮遊させて支持するものであって、骨材と結合剤とを含む材料（基板支持ステージ組成物）を成型して形成する。
【００２３】
骨材は、例えば、花崗岩、大理石、砂、砂利その他の天然石、硝子片が挙げられる。基板支持ステージに求められる性質（高剛性、低熱膨張率、低コストなど）に応じ選択することができるが、成形型への充填性の点からは、花崗岩が好ましい。また、骨材の形状は、接触骨材が咬合し強度保持の観点より破砕粒であることが好ましく、１〜５０（ｍｍ）の粒径を備えることが好ましい。
【００２４】
結合剤は、硬化性樹脂、硬化剤を含有する液状組成物である。なお、結合材としては、熱可塑性樹脂を用いてもよく、この場合には硬化剤を用いる必要がない。熱可塑性樹脂としては、一例として、ポリカーボネート等を用いることができる。
【００２５】
硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、不飽和ウレタン樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、ポリオールとポリイソシアネートからなるポリウレタン樹脂が挙げられる。硬化性、骨材との密着性の観点からエポキシ樹脂が好ましい。硬化性樹脂は、市販品を適宜使用することができる。
【００２６】
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦのようなジフェノール類のジグリシジルエーテルや、ジフェノール類とエピクロルヒドリン等の初期縮合物が挙げられ、好ましくは、ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂である。
【００２７】
エポキシ樹脂の硬化剤としては、ｍ−キシリレンジアミン、２，３，５−トリ（ジメチルアミノメチル）フェノール等の芳香族ポリアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミンなどの脂肪族ポリアミンが挙げられ、市販の硬化剤を適宜用いることができる。硬化剤は、硬化性樹脂１００重量部に対して４３〜５３重量部、好ましくは５０重量部の比率で用いることが好ましい。
【００２８】
基板支持ステージの成型に用いる材料は、上述の骨材と結合剤のほかに、充填剤を含むことが好ましい。この充填剤は、無機充填材が好ましく、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、アルミナ、ムライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリカ、ガラス、フライアッシュ等があげられ、これらのうち円形度の高い充填材、具体的には溶融シリカ、ガラスビーズ、フライアッシュが特に好ましい。これらの混合物を使用してもよい。
【００２９】
充填剤の平均粒径は５〜５０μｍであることが好ましく、充填性の観点から、好ましくは１０〜３０μｍ、より好ましくは１０〜２５μｍであるとよい。ここで、粒径は、粒子の長軸長と短軸長の相加平均、すなわち（長軸長＋短軸長）／２である。
【００３０】
本実施形態の基板支持ステージは、７０〜８５重量％の骨材と、７．５〜１５重量％の結合剤と、７．５〜１５重量％の充填剤と、を含む材料を成型することにより形成する。骨材と結合剤の重量比率は、成型された基板支持ステージの熱膨張率が１．０×１０−５〜１．８×１０−５（１／Ｋ）の範囲に入るように設定する。基板支持ステージの熱膨張率は、１．２×１０−５〜１．７×１０−５（１／Ｋ）の範囲に入るとなおよい。これらの熱膨張率は、基板支持ステージをディスプレイ製造装置などに固定するために埋め込まれる金属治具の熱膨張率が含まれるものである。金属治具を、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）３１６で構成したとき、ＳＵＳ３１６の熱膨張率は１．６×１０−５（１／Ｋ）であるから、上述の範囲１．０×１０−５〜１．８×１０−５（１／Ｋ）及び１．２×１０−５〜１．７×１０−５（１／Ｋ）に含まれる。このように設定することにより、温度変化があっても膨張量の違いによるステージの破損、治具の離脱を防止することができる。したがって、上述の範囲内で、治具に使用する金属の熱膨張率と一致するように基板支持ステージの熱膨張率を設定することが好ましい。なお、基板支持ステージの強度向上のために繊維、着色剤、流動性向上剤などを添加してもよい。
【００３１】
つづいて本実施形態に係る基板支持ステージの製造について説明する。
まず、充填剤を硬化性樹脂と混合した後に、骨材と混合する。なお、硬化剤は、製造工程のどの段階で添加してもよいが、硬化性樹脂の安定性の観点からは、硬化性樹脂と充填剤を十分に混合した後に添加するのが好ましい。
【００３２】
このようにして得られた基板支持ステージ組成物を、離型剤を塗布した鉄板、アルミ板、木型、合成樹脂型等の型枠内に充填する。
この型枠内には、成型後の基板支持ステージを厚み方向に直線的に貫通する空気噴出用の複数の空気噴出孔を形成する複数の金属線（例えば０．５〜２ｍｍ）が、あらかじめ配置されている。これらの金属線は、基板支持ステージに形成する空気噴出孔の配置に対応する位置に配置されている。金属線には離型剤を塗布しておくことが好ましい。
【００３３】
また、型枠内には、基板支持ステージをディスプレイ製造装置などに固定するための金属治具が所定位置に配置されている。基板支持ステージ組成物を充填した後に、型を激しく振動させることが好ましく、具体的には、０．５〜５ｍｍの振動を３６０〜３６００回／分与えることが好ましい。その間、全体を減圧にすることが出来れば、脱泡が進み、表面平滑性が向上し、より好ましい。
【００３４】
成型後には、金属線を引き抜くことによって、図１に示すように、基板支持ステージ１２の上面１２ａに開口を備えた空気噴出孔２０が、ステージ１２を厚さ方向に貫通する孔として形成される（図１）。このため、従来のステージの製法のように高い技術を要することなく正確に空気噴出孔を形成することができ、コストを大幅に低減することができる。このように成型によって基板支持ステージを形成するため、外形形状、特に上面の形状を精度良く、高い再現性をもって実現することができる。
【００３５】
図１（ｂ）に示すように、基板支持ステージ１２の所定位置には金属治具（例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）３１６）２２が埋め込まれて成型されている。図２に示すように、この金属治具２２には、ディスプレイ製造装置の一部であるステージ固定部材（空気供給部材）５０を介してボルト５１が螺合される。これにより、基板支持ステージ１２は、その下面１２ｂをステージ固定部材５０の上面５０ａに密着させた状態で、ディスプレイ製造装置（不図示）に固定される。また、ステージ固定部材５０には、その上面５０ａから空気供給凹部５２が凹設されている。この空気供給凹部５２内には、空気供給源（不図示）から所定圧力の空気が供給されている。ボルト５１を金属治具２２に螺合することにより、各空気噴出孔２０と空気供給凹部５２とが、外部に対して気密な状態で、互いに連通され、所定圧力の空気が空気噴出孔２０の開口から噴出する。なお、本実施形態では、金属治具２２とボルト５１の組み合わせとしたが、金属製であって、基板支持ステージ１２を、ディスプレイ製造装置またはその他の基台に固定することができれば、それ以外の周知の固定用治具をもちいることができる。ここで、図１（ａ）は基板支持ステージ１２の構成を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。図２は、ボルト５１を金属治具２２に螺合することにより、基板支持ステージ１２をステージ固定部材５０に固定した状態を示す図１（ｂ）に対応した断面図である。
【００３６】
なお、金属線を引き抜くことによって形成した空気噴出孔２０は、負圧として基板を吸引する吸引孔としても用いることができる。基板支持ステージ１２に空気噴出孔と吸引孔を設けると、空気噴出孔から噴出する空気の圧力と吸引孔による負圧を調整することにより、基板が浮遊する高さを精密に調整することができる。
【００３７】
空気噴出孔は、上述のように基板支持ステージの厚さ方向に直線的に貫通するように設けるほか、例えば図３に示すように、曲成した金属線を引き抜くことにより任意の形状（空気噴出孔２４）とすることができる。図３に示すように、引き抜く金属として、直線状のものと曲成したものを組み合わせることができる。ここで、図３は、基板支持ステージ１２の図１（ｂ）に対応する断面図である。
【００３８】
つづいて、図４を参照しつつ、本実施形態に係る基板支持ステージを用いて基板を搬送する装置例について説明する。図４は、基板支持ステージを用いた基板搬送装置の構成例を示す斜視図である。図４に示すように、この装置では、プロセスラインＡの方向（Ｘ方向）に長く延びるように基板支持ステージ１２を配置し、このステージ１２の上で基板Ｓを同方向（Ｘ方向）に平流しで搬送しながら、ステージ１２の上方に配置された処理装置（不図示）（例えばレジスト塗布装置）により基板Ｓ上に所定の処理を施すように構成されている。ここで、ステージ１２は、従来のように基板Ｓを載置して保持する載置台として機能するのではなく、空気噴出孔２０から噴出する空気によって、基板Ｓを空気圧の力で空中に所定高さだけ浮かせるための基板浮上台として機能する。そして、ステージ１２の両側に配置されている直進運動型の基板搬送部１６が、ステージ１２上で浮いている基板Ｓの両側縁部を着脱可能に保持してプロセスラインＡの方向またはステージ長手方向（Ｘ方向）に基板Ｓを搬送するようになっている。
【００３９】
基板搬送部１６は、ステージ１２の両側に平行に配置された左右一対のガイドレール３０と、両ガイドレール３０上に軸方向（Ｘ方向）に移動可能に取り付けられた左右一対のスライダ３２と、両スライダ３２からステージ１２の中心部に向かって延びて基板Ｓの両縁部を着脱可能に保持する左右一対の保持部３６と、を有している。両スライダ３２は、直進型の駆動機構（例えばリニアモータ）によって、両ガイドレール３０上を同時に直進移動させる。
【００４０】
保持部３６は、基板Ｓの下面側縁部に真空吸着力で吸着する真空吸着パッド３８と、先端部で真空吸着パッド３６を支持し、スライダ３２に固定された基端部を支点として先端部の高さ位置を変えられるように弾性変形可能な板バネ型のパッド支持部４０とを有している。真空吸着パッド３８は一定のピッチで一列に配置され、パッド支持部４０は真空吸着パッド３８を各々独立に支持している。これにより、個々の真空吸着パッド３８およびパッド支持部４０が独立した高さ位置で（異なる高さ位置でも）基板Ｓを安定して保持できる。
【００４１】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る基板支持ステージの構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。
【図２】本実施形態に係る基板支持ステージをステージ固定部材に固定した状態を示す図１（ｂ）に対応した断面図である。
【図３】本実施形態に係る基板支持ステージの図１（ｂ）に対応する断面図である。
【図４】本実施形態に係る基板支持ステージを用いた基板搬送装置の構成例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１２  基板支持ステージ
１６  基板搬送部
２０  空気噴出孔
２２  金属治具
２４  空気噴出孔
３６  保持部
５１  ボルト
Ｓ    基板
【図１】
2008084982.tif 000003
【図２】
2008084982.tif 000004
【図３】
2008084982.tif 000005
【図４】
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