(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持面で基板を保持する保持台と、
所定の処理ツールが取り付けられ、前記保持面に沿って掛け渡された架橋構造と、
前記架橋構造を前記保持面に保持されている基板の表面に沿った方向に移動させる移動手段と、
前記架橋構造の前記移動手段による移動を案内する案内手段と、
を備え、
前記方向に前記架橋構造を移動させつつ、前記処理ツールによって前記基板の表面を走査することにより、前記基板の表面に対して所定の処理を行う基板処理装置において、
前記移動手段が、
前記保持台に取り付けられて前記架橋構造の移動方向に沿って伸びる固定子と、前記架橋構造から伸びて前記固定子に非接触で対向する移動子とを有し前記架橋構造の両端部に対応するようにそれぞれの端部側に設けられるＡＣコアレスリニアサーボモータと、
前記保持台に前記固定子と略平行に取り付けられたスケール部と、前記架橋構造から伸びて前記スケール部に対向する検出端との位置関係を検出することにより、前記架橋構造の位置を検出するリニアエンコーダと、
を備え、
前記ＡＣコアレスリニアサーボモータが、前記リニアエンコーダの検出結果に応じて位置制御され、
前記ＡＣコアレスリニアサーボモータの駆動力によって前記架橋構造が移動し、
前記案内手段は、前記保持面に取り付けられていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記固定子が、前記保持台の側面に取り付けられていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板処理装置において、
前記架橋構造の両端部に対応するようにそれぞれの端部側に設けられた２つのＡＣコアレスリニアサーボモータは、それぞれが独立して制御されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記架橋構造に、カーボンファイバ製の骨材が使用されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記処理ツールが、所定の処理液を吐出するスリットノズルであり、
前記走査によって、前記基板の前記表面上に前記処理液の層が形成されることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の基板処理装置において、
前記基板がフラットパネルディスプレイ用の角形の基板であり、前記処理液がレジスト液であることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置における技術に関する。より詳しくは、フラットパネルディスプレイ等の製造用のガラス基板等の基板に対して所定の処理を行う処理ツールの移動機構における技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板処理装置における処理は、保持台（ステージ）上の所定の位置に保持された基板に対する処理ツール（ノズルやセンサなど）による走査によって行われる場合がある。このような処理の例としては、基板に薬液を塗布する場合のスキャンコーティング処理などが該当する。
【０００３】
ここで、前述のような走査を行うためには、処理ツールを基板の表面に沿って水平方向に移動させる必要がある。このような技術として、例えば、特開２００１−３１０１５２公報には、リニアモータを用いて、ノズルを水平方向に移動させる技術が開示されている。当該公報に記載されている技術によれば、スピンモータとボールネジとを用いて処理ツールを移動させる場合に比べて、周囲にオイルなどの潤滑剤が飛散することを防止することができるなどの利点がある。
【０００４】
従来より、このような技術においては、処理ツールを移動させるための推力を十分に得る必要があることから、コア付きリニアモータが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、コア付きリニアモータを用いると、鉄心（コア）の分だけ装置が大型化し、そのために装置のフットプリント（装置の床面積）が増加するという問題があった。
【０００６】
さらに、基板を保持するための保持台上にコア付きリニアモータを配置すると、そのためのスペースが必要になることから保持台の保持面を広くする必要があり、保持面の平面精度が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、装置のフットプリントを削減し、かつ高精度な処理を行うことができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、保持面で基板を保持する保持台と、所定の処理ツールが取り付けられ、前記保持面に沿って掛け渡された架橋構造と、前記架橋構造を前記保持面に保持されている基板の表面に沿った方向に移動させる移動手段と、前記架橋構造の前記移動手段による移動を案内する案内手段とを備え、前記方向に前記架橋構造を移動させつつ、前記処理ツールによって前記基板の表面を走査することにより、前記基板の表面に対して所定の処理を行う基板処理装置において、前記移動手段が、前記保持台に取り付けられて前記架橋構造の移動方向に沿って伸びる固定子と、前記架橋構造から伸びて前記固定子に非接触で対向する移動子とを有し前記架橋構造の両端部に対応するようにそれぞれの端部側に設けられるＡＣコアレスリニアサーボモータと、前記保持台に前記固定子と略平行に取り付けられたスケール部と、前記架橋構造から伸びて前記スケール部に対向する検出端との位置関係を検出することにより、前記架橋構造の位置を検出するリニアエンコーダとを備え、前記ＡＣコアレスリニアサーボモータが、前記リニアエンコーダの検出結果に応じて位置制御され、前記ＡＣコアレスリニアサーボモータの駆動力によって前記架橋構造が移動し、前記案内手段は、前記保持面に取り付けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置において、前記固定子が、前記保持台の側面に取り付けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明に係る基板処理装置において、前記架橋構造の両端部に対応するようにそれぞれの端部側に設けられた２つのＡＣコアレスリニアサーボモータは、それぞれが独立して制御されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記架橋構造に、カーボンファイバ製の骨材が使用されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記処理ツールが、所定の処理液を吐出するスリットノズルであり、前記走査によって、前記基板の前記表面上に前記処理液の層が形成されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る基板処理装置において、前記基板がフラットパネルディスプレイ用の角形の基板であり、前記処理液がレジスト液であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１７】
＜１．  第１の実施の形態＞
＜１．１  構成の説明＞
図１は、本発明の実施の形態である基板処理装置１の概略を示す斜視図である。図２は、基板処理装置１の本体２を上方から見た平面図である。また、図３および図４は、本体２の正面図および側面図である。
【００１８】
基板処理装置１は、本体２と制御系６とに大別され、液晶表示装置の画面パネルを製造するための角形ガラス基板を被処理基板９０としており、基板９０の表面に形成された電極層などを選択的にエッチングするプロセスにおいて、基板９０の表面にレジスト液を塗布する塗布装置として構成されている。したがって、この実施の形態では、スリットノズル４１はレジスト液を吐出するようになっている。なお、基板処理装置１は、液晶表示装置用のガラス基板だけでなく、一般に、フラットパネルディスプレイ用の種々の基板に処理液（薬液）を塗布する装置として変形利用することもできる。
【００１９】
本体２は、被処理基板９０を載置して保持するための保持台として機能するとともに、付属する各機構の基台としても機能するステージ３を備える。ステージ３は直方体形状の一体の石製であり、その上面（保持面３０）および側面は平坦面に加工されている。
【００２０】
ステージ３の上面は水平面とされており、基板９０の保持面３０となっている。保持面３０には多数の真空吸着口が分布して形成されており、基板処理装置１において基板９０を処理する間、基板９０を吸着することにより、基板９０を所定の水平位置に保持する。
【００２１】
この保持面３０のうち基板９０の保持エリア（基板９０が保持される領域）を挟んだ両端部には、略水平方向に平行に伸びる一対の走行レール３１ａが固設される。走行レール３１ａは、架橋構造４の両端部に固設される支持ブロック３１ｂとともに直動案内機構を構成する。
【００２２】
これにより、架橋構造４の移動方向を規定することができるとともに、架橋構造４を保持面３０の上方に支持することができる。
【００２３】
ステージ３の上方には、このステージ３の両側部分から略水平に掛け渡された架橋構造４が設けられている。架橋構造４は、カーボンファイバ樹脂を骨材とするノズル支持部４０と、その両端を支持する昇降機構４３、４４とから主に構成される。
【００２４】
このように、架橋構造４のノズル支持部４０にカーボンファイバ樹脂製の骨材を使用することにより、架橋構造４の強度を維持しつつ軽量化を図ることができる。したがって、架橋構造４を移動させるために必要な駆動力を軽減することができるため、駆動力の小さいモータを用いることができる。
【００２５】
ノズル支持部４０には、スリットノズル４１とギャップセンサ４２とが取り付けられている。
【００２６】
水平Ｙ方向に伸びるスリットノズル４１には、スリットノズル４１へ薬液を供給する配管やレジスト用ポンプを含む吐出機構（図示せず）が接続されている。スリットノズル４１は、レジスト用ポンプによりレジストが送られ、基板９０の表面を走査することにより、基板９０の表面の所定の領域（以下、「レジスト塗布領域」と称する。）にレジストを吐出する。
【００２７】
ギャップセンサ４２は、スリットノズル４１の近傍となるよう、ノズル支持部４０に取り付けられ、下方の存在物（例えば、基板９０の表面や、レジスト膜の表面）との間の高低差（ギャップ）を測定して、測定結果を制御系６に伝達する。
【００２８】
このように、ノズル支持部４０にスリットノズル４１とギャップセンサ４２とが取り付けられることにより、これらの相対的な位置関係が固定される。したがって、制御系６は、ギャップセンサ４２の測定結果に基づいて、基板９０の表面とスリットノズル４１との距離を検出することができる。なお、本実施の形態における基板処理装置１では２つのギャップセンサ４２を備えているが、ギャップセンサ４２の数はこれに限られるものではなく、さらに、多くのギャップセンサ４２を備えていてもよい。
【００２９】
昇降機構４３、４４はスリットノズル４１の両側に分かれて、ノズル支持部４０によりスリットノズル４１と連結されている。昇降機構４３、４４はスリットノズル４１を並進的に昇降させるとともに、スリットノズル４１のＹＺ平面内での姿勢を調整するためにも用いられる。
【００３０】
図５および図６は、昇降機構４４の詳細を示す図である。昇降機構４４は、ＡＣサーボモータ４４０、ボールネジ４４１、およびロータリーエンコーダ４４２を備える。なお、昇降機構４４は、図示しない結合部材を備えており、当該結合部材にＡＣサーボモータ４４０やロータリーエンコーダ４４２などの各構成が取り付けられ、所定の位置に支持される。また、昇降機構４３も昇降機構４４とほぼ同様の構成を備える。
【００３１】
ＡＣサーボモータ４４０は、制御系６からの制御信号に基づいて、回転角および回転方向を制御することが可能なモータであり、架橋構造４の昇降駆動力を生成する。
【００３２】
ボールネジ４４１は、上方端がＡＣサーボモータ４４０に接続されており、中心軸Ｐを中心として回転が可能とされている。ノズル支持部４０の端部には、雌ネジ構造が形成された取付孔が設けられており、ボールネジ４４１は当該取付孔に螺入される。すなわち、ボールネジ４４１は、ＡＣサーボモータ４４０からの回転駆動力を受けて回転することにより、ノズル支持部４０（スリットノズル４１）をＺ軸方向に昇降させる。
【００３３】
ロータリーエンコーダ４４２は、ＡＣサーボモータ４４０の上部に設けられ、ＡＣサーボモータ４４０の回転角を検出するものであって、検出結果を制御系６に伝達する。なお、昇降機構４４によって昇降するノズル支持部４０の移動量は、ボールネジ４４１の回転角（ＡＣサーボモータ４４０の回転角）で決定される。したがって、制御系６は、当該回転角を制御することにより、ノズル支持部４０の位置（スリットノズル４１およびギャップセンサ４２の位置）を制御することができる。
【００３４】
架橋構造４の両端部には、ステージ３の両側の縁側に沿って別れて配置された一対のＡＣコアレスリニアサーボモータ（以下、単に、「リニアモータ」と略する。）５０、５１が、それぞれ固設される。
【００３５】
図７および図８は、架橋構造４を基板９０の表面に沿った略水平方向に移動させるリニアモータ５０と、架橋構造４の位置検出を行うリニアエンコーダ５２とを示す図である。なお、架橋構造４の反対側に設けられているリニアモータ５１およびリニアエンコーダ５３もほぼ同様の構成を備えている。
【００３６】
リニアモータ５０は、固定子（ステータ）５０ａと移動子５０ｂとを備え、固定子５０ａと移動子５０ｂとの電磁的相互作用によって架橋構造４をＸ軸方向に移動させるための駆動力を生成するモータである。リニアモータ５０は、鉄心（コア）のないタイプであるから、鉄心のあるタイプ（コア付きリニアモータ）に比べて装置の小型化が可能である。すなわち、ＡＣコアレスリニアサーボモータでは、鉄心のあるリニアモータのように移動子と固定子との間に吸引力が発生することがないので、それぞれの取り付け構造を簡素にすることができる。また、固定子による反力が大きい場合には直動案内機構のボールの転動による振動が生じやすくなり、ガイドを大きくして強度を高める必要が生じるが、ＡＣコアレスリニアサーボモータを用いればそのような必要も生じない。なお、リニアモータ５０による移動量および移動方向は、制御系６からの制御信号により制御可能となっている。
【００３７】
固定子５０ａは、架橋構造４の移動方向に沿って伸びるようにステージ３側の側面に固設され、保持面３０よりも低い位置に略水平配置される。移動子５０ｂは、架橋構造４側に固設され、固定子５０ａに非接触で対向する。
【００３８】
このように、架橋構造４を移動させるための駆動力をＡＣコアレスリニアサーボモータ５０、５１により得ることにより、コア付きリニアモータを用いる場合に比べて、フットプリントを削減することができる。また、リニアモータ５０、５１の固定子５０ａ、５１ａをステージ３の側面に設けることにより、保持面３０の面積を小さくすることができることから、保持面３０の平面精度の向上を図ることができる。
【００３９】
リニアエンコーダ５２は、スケール部５２ａおよび検出子５２ｂを備え、スケール部５２ａと検出子５２ｂとの相対的な位置関係を検出して、制御系６に伝達する。これは、架橋構造４の両端部のうち検出子５２ｂが固設されている側(リニアモータ５０が固設されている側)のＸ軸方向における位置を検出することを意味する。したがって、制御系６は、リニアエンコーダ５２からの検出結果に基づいて、リニアモータ５０の位置を検出することができ、当該検出結果に基づいてリニアモータ５０を位置制御することができる。
【００４０】
スケール部５２ａは、ステージ３側の側面に固設されて保持面３０よりも低い位置に略水平配置される。また、リニアモータ５０の固定子５０ａと略平行となっており、ステージ３の側面に近い側にリニアモータ５０の固定子５０ａが、遠い側にリニアエンコーダ５２のスケール部５２ａが配置されている。検出子５２ｂは、スケール部５２ａに対向して架橋構造４側に設けられる。
【００４１】
このように、基板処理装置１では、リニアエンコーダ５２、５３により、架橋構造４の位置を高精度に検出することができるため、スリットノズル４１を高精度に位置制御することができる。しかも、架橋構造４の両端部に対応するようにリニアモータ５０，５１を設け、かつリニアエンコーダ５２，５３も架橋構造４の両端部に対応するように設けている。そして制御系６は、架橋構造４の片側端部のリニアモータが該当する側のリニアエンコーダの検出結果に基づき制御するように構成されている。したがって、架橋構造４の左右の位置を独立して位置制御できて、高精度なノズル位置制御ができる。
【００４２】
制御系６は、プログラムに従って各種データを処理する演算部６０、プログラムや各種データを保存する記憶部６１を内部に備える。また、前面には、オペレータが基板処理装置１に対して必要な指示を入力するための操作部６２、および各種データを表示する表示部６３を備える。
【００４３】
制御系６は、図示しないケーブルにより本体２に付属する各機構と接続されており、操作部６２および各種センサなどからの信号に基づいて、ステージ３、架橋構造４、昇降機構４３、４４、およびリニアモータ５０、５１などの各構成を制御する。
【００４４】
なお、具体的には、記憶部６１としてはデータを一時的に記憶するＲＡＭ、読み取り専用のＲＯＭ、および磁気ディスク装置などが該当し、可搬性の光磁気ディスクやメモリーカードなどの記憶媒体、およびそれらの読み取り装置などであってもよい。また、操作部６２は、ボタンおよびスイッチ類（キーボードやマウスなどを含む。）などであるが、タッチパネルディスプレイのように表示部６３の機能を兼ね備えたものであってもよい。表示部６３は、液晶ディスプレイや各種ランプなどが該当する。
【００４５】
＜１．２  動作の説明＞
次に、基板処理装置１の動作について説明する。基板処理装置１では、オペレータまたは図示しない搬送機構により、所定の位置に基板９０が搬送されることによって、レジスト塗布処理が開始される。なお、処理を開始するための指示は、基板９０の搬送が完了した時点で、オペレータが操作部６２を操作することにより入力されてもよい。
【００４６】
まず、ステージ３が保持面３０上の所定の位置に基板９０を吸着して保持する。続いて、昇降機構４３、４４が、ノズル支持部４０に取り付けられたギャップセンサ４２を所定の高度（以下、「測定高度」と称する。）に移動させる。このとき、制御系６は、昇降機構４３、４４のそれぞれに設けられている各ロータリーエンコーダ４４２の検出結果に基づいて、それぞれの昇降機構４３、４４に制御信号を与えることにより、ギャップセンサ４２の位置を制御する。
【００４７】
ギャップセンサ４２が測定高度にセットされると、リニアモータ５０、５１が、架橋構造４をＸ方向に移動させることにより、ギャップセンサ４２をレジスト塗布領域の上方まで移動させる。ここで、レジスト塗布領域とは、基板９０の表面のうちでレジスト液を塗布しようとする領域であって、通常、基板９０の全面積から、端縁に沿った所定幅の領域を除いた領域である。このとき、制御系６は、リニアエンコーダ５２、５３の検出結果に基づいて、それぞれのリニアモータ５０、５１に制御信号を与えることにより、ギャップセンサ４２の水平位置を制御する。
【００４８】
次に、ギャップセンサ４２が基板９０表面のレジスト塗布領域における基板９０表面とスリットノズル４１とのギャップの測定を開始する。測定が開始されると、リニアモータ５０、５１が架橋構造４をさらにＸ方向に移動させることでギャップセンサ４２がレジスト塗布領域を走査し、走査中の測定結果を制御系６に伝達する。このとき、制御系６は、ギャップセンサ４２の測定結果を、リニアエンコーダ５２、５３によって検出される水平位置と関連づけて記憶部６１に保存する。
【００４９】
架橋構造４が基板９０の上方をＸ方向に通過してギャップセンサ４２による走査が終了すると、制御系６は、架橋構造４をその位置で停止させ、ギャップセンサ４２からの測定結果に基づいて、スリットノズル４１のＹＺ平面における姿勢が、適切な姿勢（スリットノズル４１とレジスト塗布領域との間隔がレジストを塗布するために適切な間隔となる姿勢。以下、「適正姿勢」と称する。）となるノズル支持部４０の位置を算出し、算出結果に基づいて、それぞれの昇降機構４３、４４に制御信号を与える。その制御信号に基づいて、それぞれの昇降機構４３、４４がノズル支持部４０をＺ軸方向に移動させ、スリットノズル４１を適正姿勢に調整する。さらに、リニアモータ５０、５１が架橋構造４を−Ｘ方向に移動させ、スリットノズル４１を吐出開始位置に移動させる。ここで、吐出開始位置とは、レジスト塗布領域の一辺にスリットノズル４１がほぼ沿う位置である。
【００５０】
スリットノズル４１が吐出開始位置まで移動すると、制御系６が制御信号をリニアモータ５０、５１およびレジスト用ポンプ（図示せず）に与える。その制御信号に基づいて、リニアモータ５０、５１が架橋構造４を−Ｘ方向に移動させることでスリットノズル４１が基板９０の表面を走査し、そのスリットノズル４１の走査中にレジスト用のポンプを運転することでスリットノズル４１にレジストが送られ、スリットノズル４１がレジスト塗布領域にレジストを吐出する。これにより、基板９０の表面上にレジストの層が形成される。
【００５１】
スリットノズル４１が吐出終了位置まで移動すると、制御系６が制御信号をリニアモータ５０、５１およびレジスト用ポンプに与える。その制御信号に基づいて、レジスト用ポンプが停止することによってスリットノズル４１からのレジストの吐出が停止し、昇降機構４３、４４がギャップセンサ４２を測定高度に移動させる。
【００５２】
さらに、リニアモータ５０、５１が架橋構造４をＸ方向に移動させることでギャップセンサ４２がレジスト塗布領域を走査し、基板９０上に形成されたレジスト膜とのギャップを測定して制御系６に伝達する。制御系６は、レジスト塗布前に測定したギャップの値（基板９０の表面との距離）と、レジスト塗布後に測定したギャップの値（レジスト膜の表面との距離）とを比較することにより、基板９０上のレジスト膜の厚さを算出し、算出結果を表示部６３に表示する。
【００５３】
レジスト膜の検査が終了すると、ステージ３は基板９０の吸着を停止し、オペレータまたは搬送機構が基板９０を保持面３０から取り上げ、次の処理工程に搬送する。
【００５４】
以上により、基板処理装置１では、架橋構造４を移動させるための駆動力をＡＣコアレスリニアサーボモータ５０、５１により得ることで、フットプリントを削減することができる。また、ＡＣコアレスリニアサーボモータ５０、５１をステージ３の側面に設けることにより、保持面３０の面積を小さくすることができることから、保持面３０の平面精度の向上を図ることができる。すなわち、スリットノズル４１を高精度に位置制御することができることから、レジスト塗布処理を高精度に行うことができる。
【００５５】
なお、上記実施の形態は水平な保持面に基板を載置して水平姿勢で保持するものであったが、例えば基板を縦姿勢で保持して処理するもの、あるいは傾斜姿勢で保持して処理するものに対しても本発明を適用することができる。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１ないし６に記載の発明では、ＡＣコアレスリニアサーボモータの駆動力によって架橋構造が移動することにより、フットプリントを削減することができる。また、架橋構造の移動手段による移動を案内する案内手段が、保持面に取り付けられていることにより、架橋構造の移動方向を規定することができる。
【００５７】
請求項２に記載の発明では、固定子が、保持台の側面に取り付けられていることにより、保持台の保持面の面積を小さくすることができることから、保持面の平面精度の向上を図ることができる。
【００６０】
請求項３に記載の発明では、架橋構造の両端部に対応するようにそれぞれの端部側に設けられた２つのＡＣコアレスリニアサーボモータは、それぞれが独立して制御されることにより、高精度なノズル位置制御ができる。
【００６１】
請求項６に記載の発明では、架橋構造に、カーボンファイバ製の骨材が使用されていることにより、架橋構造の強度を維持しつつ軽量化を図ることができ、架橋構造を移動させるために必要な駆動力を軽減することができるため、駆動力の小さいモータを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における基板処理装置の概略を示す斜視図である。
【図２】基板処理装置の本体を上方から見た平面図である。
【図３】本体の正面図である。
【図４】本体の側面図である。
【図５】昇降機構の詳細を示す図である。
【図６】昇降機構の詳細を示す図である。
【図７】リニアモータおよびリニアエンコーダを正面から拡大して示す図である。
【図８】リニアモータおよびリニアエンコーダを側面から拡大して示す図である。
【符号の説明】
１  基板処理装置
２  本体
３  ステージ
３０  保持面
３１ａ  走行レール
３１ｂ  支持ブロック
４  架橋構造
４０  ノズル支持部
４１  スリットノズル
５０，５１  ＡＣコアレスリニアサーボモータ
５０ａ  固定子
５０ｂ  移動子
５２，５３  リニアエンコーダ
５２ａ  スケール部
５２ｂ  検出子
９０  基板
【図１】
0003920676.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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