JP5102358B2 - アライメント機能付きステージ及びこのアライメント機能付きステージを備えた処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、アライメント機能付きステージ及びこのアライメント機能付きステージを備えた処理装置並びに基板アライメント方法に関し、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く基板上に微細な導電パターン等を直接形成す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ており、近年では、大面積の薄膜トランジスタ基板の製作工程において数μｍの高精細なソース・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ィルター、配向膜やスペーサーを形成することにも利用されている。

この種の塗布装置としては、次のような構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、処理すべき基板をその処理面を開放して吸着保持可能なステージとインクジェット手段とから構成されている。ステージは、モータを有する送りねじによりＸ軸ガイドに沿って移動自在である。他方、インクジェット手段は、ステージの移動経路上で当該ステージを跨ぐように設け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個の塗布ヘッドとを有している。

ここで、上述のものでは、ステージで基板を吸着保持したときや搬送ロボットでステージに基板を設置したときに位置ずれが生じる場合がある。このため、インクの塗布に先立って塗布ヘッドに対する基板の走査面の位置合わせ（アライメント）が行なわれる。このとき、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に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態でステージ自体を回転させてアライメントを行うように構成することが考えられる。然し、上述したようなフラットパネルディプレイ用の大面積の基板が処理対象物であると、基板サイズが増加するのに伴って基板重量が増加するだけでなく、基板サイズに応じて、ステージ自体も大型化してその重量が増加する。このため、上記方法では、基板と搬送テーブルとの重量を合わせた重量のものを回転させるための回転機構（軸受け等）が必要となり、装置自体の大型化が避けられず、また、ステージを回転させて精度よくアライメントするために高推力かつ高性能のモータが必要となり、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に代えて、塗布ヘッドを支持する支持手段を回転自在に構成し、θ方向のアライメントを行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軸方向に適宜移動させる必要が生じ、高精度でアライメントする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、処理対象物の重量が大きい場合でも、特にθ方向の位置合わせが高精度かつ容易に行い得る低コストのアライメント機能付きステージ及びこのアライメント機能付きステージを備えた処理装置を提供することをその課題とする。

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、前記駆動手段は、前記保持トレーを所定の微小角度範囲内で回転させる微動機構と、前記保持トレー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、前記粗動機構が前記保持トレーの回転軸に直結されていることを特徴とする。

本発明によれば、処理対象物を保持トレーで保持した状態で当該保持トレーを浮上させた状態（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に回転させて基板のθ方向のアライメントを行う構成を採用したため、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方向のアライメントを行うことができるため、その制御も容易である。ところで、上記ステージにおいてθ方向のアライメントを行う場合、位置合わせ精度（例えば、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。

本発明においては、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どの処理手段に対してステージ本体の停止位置を変えるだけで、ステージ本体の移動方向に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構成を採用すれば、例えば案内手段に沿ってステージ本体を移動させるときに、ステージ本体または保持トレーに処理対象物が確実に保持されるようにできてよい。

また、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保持トレー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れば、保持トレーを回転駆動する回転軸が共通にできて、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、粗動機構による回転駆動から微動機構による回転駆動への切り替えも円滑にできる。

さらに、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構成を採用すれば、所定の微小角度を動かすの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。

また、上記課題を解決するために、本発明の処理装置は、請求項１乃至請求項５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。

以下、図面を参照して、微細な導電パター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施形態のアライメント機能付きステージを処理装置たるインクジェット式塗布装置に適用し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、直方体形状のベース板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の上面には、その全長に亘って軸方向に水平に延びる左右一対のレール部材（案内手段）３Ｒ、３Ｌが所定の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る。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が取付けられている。ステージ本体４ａの下面にはまた、図示省略したナット部材が設けられ、このナット部材には、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略の送りねじが螺合している。そして、送りねじの一端に連結した図示省略のモータを駆動して送りねじを回転させると、ステージ４がレール部材３Ｒ、３Ｌ上を往復動する（以下、この往復動方向を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中右側にある位置：受渡位置）では、公知の構造を有する多関節式アームを備えた搬送ロボットＲによりステージ本体４ａへの基板Ｓの受け渡しが行われ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ス板２を貫通するように立設した複数本の支持ロッド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手段６が設けられ、ステージ本体４ａの上面から所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軸方向他側に存する位置（図１中左側にある位置：処理位置）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の略中央部に位置して処理手段たるインクジェット手段７が配置されている。インクジェット手段７は、Ｘ軸方向と直交する方向でステージ本体４ａを跨ぐようにベース板２に設けられた門型の支持部材７ａと、ステージ本体４ａに設置された基板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、塗布ヘッド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れている。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、モータを駆動して送りねじを回転させると、各塗布ヘッド３が、Ｘ軸方向に直交する方向に一体で往復動する（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のであり、インクチャンバに設けたピエゾ素子を適宜駆動させてインクタンク５に収納されたインクを滴下するものである。インクタンク５に収納されているインクは、基板Ｓ表面に形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スペーサーを形成する用途のものであれば、スペーサー粒子、バインダ、溶剤からなるインクが用いられる。

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。このとき、Ｘ軸方向及びＹ軸方向だけでなく、基板Ｓを同一平面内で回転させて各塗布ヘッド７ｂに対する基板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：図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裏面領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θ方向に回転されるように吸着手段８に回転力を付与する、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の中央に設けた平面視矩形の凹部４ｂに収容されたチャックプレート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構造の円板からなり、図示省略した排気管を介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、チャックプレート１１がその表面全体で基板Ｓ裏面に吸着するようになっている。また、ステージ本体４ａの裏側中央には、凹部４ｂに通じる貫通孔４ｃが同心に形成され、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、ボールベアリング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１３のインナレース１３ａ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ている（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。なお、基板サイズによっては、直動式アクチュエータに代えて、エアシリンダを用いることができ、このような場合には、気体供給手段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、チャックプレート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をその上面が少なくともステージ本体上面と面一となる下降位置との間で昇降自在となる。それに加えて、後述するアームによりインナレース１３ａに回転力が付与されると、押圧部材１４が回転駆動され、吸着手段８の回転軸たる押圧部材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し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に圧縮空気などの気体を供給するガス管１８とから構成されている（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ス１３ａにピン結合されている。また、アーム１９の他端は、ステージ本体の側面までのびてその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内には、モータＭを有する送りねじ２０ｂがＸ軸方向に配置されている。送りねじ２０ｂには、ねじ孔を形成した可動部材２０ｃが螺合し、可動部材２０ｃの上部にはスライダ部２０ｄが形成され、スライダ部２０ｄがフレーム２０ａの上面内側で送りねじ２０ｂに平行に取付けたレール部材２０ｅに摺動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軸方向に往復動自在となる（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、送りねじ２０ｂを回転させて可動部材２０ｃをレール部材２０ｅに沿って移動させると、支持部材２０ｇがレール部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の往復動のストロークの範囲でアーム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（例えば、１度以内）で回転駆動する微動機構（以下、この駆動手段たる微動機構を符号１０で示す）を構成する。ここで、本発明の微小角度範囲は、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には、図示省略の光電式リニアエンコーダ等の検出手段が付設され、可動部材２０ｃの変位量を検出できるようになっている。これにより、所定の微小角度（例えば、１度）を動かすためにアーム１９を移動させたときの可動部材２０ｃの変位量が、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を受渡位置から処理位置に移動させるとき、吸着手段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手段８から基板Ｓが脱離する等の不具合が生じる虞がある。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る（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で、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きステージ４による基板Ｓのアライメントを説明する。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、各支持ロッド６ａの先端で基板Ｓが支持されるように設置する（図１参照）。そして、各支持ロッド６ａを下降させて基板Ｓをステージ本体４ａに載置する。なお、インクが塗布される基板Ｓには、インクジェット手段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、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、図示省略した送りねじを回転させてステージ本体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、インクジェット手段７の支持部材７ａに取付けたＣＣＤカメラ等の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。データが制御手段に入力されると、基板ＳのマークＲを基準として、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）が算出される。補正値が算出されると、これに応じてステージ本体４を移動する送りねじ用のモータと、インクジェット手段のホルダ７ｄの移動さ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ず行われる。そして、真空ポンプの作動を停止して、基板Ｓの吸着が解除される。

次いで、アクチュエータ１５を作動させてチャックプレート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。このとき、チャックプレート１１に通じる真空ポンプ及び気体供給手段９を作動し、チャックプレート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の各エアパッド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中央を吸着保持し、その周囲が浮上すると、微動機構１０のモータＭを駆動し、制御手段での補正値に応じて送りねじが適宜回転される。これにより、アクチュエータ１５を中心として揺動するアーム１９と押圧部材１４とを介してチャックプレート１１にその中心を回転中心する回転力が付与され、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方向のアライメントが行われる（図６参照）。

なお、チャックプレート１１を上昇させずにその下降位置で気体供給手段９から気体を供給し、厳密な意味においてチャックプレート１１で吸着された領域を除く部分が浮上していなくても、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方向のアライメントを行うこともでき、例えば基板に撓みがあるような場合には、正確なアライメ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に接続したエアー流量センサの流量変化量から、または、基板上面よりレーザー変位計等を用いて直接基板面をスキャンして高さの変化を検出することで行うことができる。そして、浮上の確認後、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イメントを行い得る。なお、チャックプレート１１の下降位置で基板Ｓを回転させても、気体供給手段９から供給される空気の層によって基板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１８から噴射される気体により吸着領域を除く部分を浮上させた状態、または、少なくとも吸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、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る。しかも、小さな推力で基板Ｓを回転できるため、高性能のモータを用いることなく、高精度でアライメントすることが可能になり、低コスト化に寄与する。その上、θ方向のアライメントを行う間、インクジェット手段７、ひいては塗布ヘッド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としない。

上記アライメントが終了した後、基板位置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、アクチュエータ１５を作動させてチャックプレート１１を下降させてチャックプレート１１に通じる真空ポン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が撮像され、撮像した画像が画像解析手段で解析され、解析されたデータが制御手段に出力される。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基板Ｓを再度ステージ本体４ａに吸着させた状態で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、浮上させた場合との間で生じる位置ずれの影響を受けずに上記確認が行い得る。

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、ステージ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、予め決めら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げ、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布することができ、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から噴射される気体のみにより基板Ｓを浮上させるものについて説明したが、基板を安定して浮上させるために、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を浮上さ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方向に回転させるように構成したものを例に説明したが、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ージ３０は、上記と同様、ベース板２の上面に設け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は板状のステージ本体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るスライダ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に沿って配置した図示省略の送りねじを回転させると、レール部材３Ｒ、３Ｌに沿って往復動する。

ステージ本体３１には、基板Ｓを吸着保持できる板状の保持トレー３３が回転自在に設けられている。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を担保するリブ部３３ａが形成されるように、凹状のくぼみ空間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３３ｃが形成され、当該回転軸３３ｃが、ステージ本体３１中央に形成した貫通孔にスリーブ部材３４を介して設けたボールベアリング３５で支承されている。この場合、上記と同様、回転軸３３ｃとボールベアリング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を同一平面内で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、ステージ本体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３７ｂがＸ軸方向に設けられている。送りねじ３７ｂには、ねじ孔を形成した可動部材３７ｃが螺合し、可動部材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の下面内側で送りねじ３７ｂに平行に取付けたレール部材３７ｅに摺動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軸方向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、送りねじ３７ｂを回転させて可動部材３７ｃをレール部材３７ｅに沿って移動させると、支持部材３７ｇがレール部３７ｆに沿って移動しながら保持トレー３３に回転力が付与されて回転駆動される。この場合、可動部材３７ｃの往復動のストロークの範囲でアーム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、真空ポンプに通じる吸着溝３８がＸ軸方向及びＹ軸方向に延ばして適宜形成され、吸着溝３８を真空引きすることで、基板Ｓをその略全面に亘って吸着保持する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合には、基板Ｓをその略全域に亘って吸着保持した状態で、気体供給手段３６の各エアパッド３６ｂに圧縮空気などの気体を供給する。これにより、保持トレー３３がステージ本体３１の上面から浮上した状態、または、圧縮空気により実質的に両者の摩擦抵抗が軽減された状態となる。この時、保持トレー３３が浮上するため、ステージ本体３１に接続されている微動機構３７と保持トレー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、上記と同様、制御手段での補正値に応じて送りねじ３７ｂが適宜回転される。これにより、アーム３７ｉを介して保持トレー３３が回転駆動され、回転軸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を保持する保持トレー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を形成することで軽量化されていることと、エアパッド３６ｂから気体を供給して回転軸３３ｃに連結された箇所を除く部分を浮上させていることとが相俟って、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を回転できるため、高性能のモータを用いることなく、高精度でアライメントすることが可能になる。

上記第１変形例では、基板Ｓまたは基板Ｓを保持した保持トレー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軸方向にも移動自在とし、それらの方向におけるアライメントを行い得るように構成してもよい。

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からなるものについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、基板Ｓをθ方向に移動させながら、所定のインクを塗布するために、駆動手段は、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、ボールベアリング１３のインナレース１３ａに連結されたウォームホイール１０１と、図示省略のフレームに固定されたハウジングに支承され、図示省略のモータにより回転駆動されるウォーム１０２とから粗動機構１００が構成されている。なお、粗動機構１００は、上記に限定されるものではなく、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１２に示すように、アーム１９及び駆動源２０を備えた微動機構１０と、ウォームホイール１０１及びウォーム１０２を備えた粗動機構１００とを設けて駆動手段が構成されていてもよい。この場合、粗動機構１００のウォームホイール１０１がインナレース１３ａに連結され、ウォームホイール１０１と噛み合うウォーム１０２を回転自在に支持するハウジング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に設けたモータ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が回転される。そして、チャックプレート１１が回転されて、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が駆動されると（図１及び図２参照）、アクチュエータ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と共にウォーム１０２が揺動し、これに伴ってウォームホイール１０１が回転することで、押圧部材１４及びチャックプレート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とから共通の回転軸たる押圧部材１４に回転力を付与できる。その結果、吸着手段８を回転駆動するための回転軸（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に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）を算出する際に、マークＲが、撮像手段の撮像範囲を超えてずれている場合や算出した補正値が微動機構によりアライメント可能な微小角度範囲を超えているような場合に、先ず、粗動機構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度範囲）まで高速で基板Ｓを回転駆動させ、場合によっては、撮像手段により基板Ｓを再度撮像して基板ＳのマークＲを基準として補正値を算出し、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と粗動機構１００とを有する上記第３の変形例では、各機構１０、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、微動駆動用のベアリング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く、押圧部材１４が回転される。他方で、駆動源２０が駆動されると、アーム１９がアクチュエータ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、特に図示しないが、押圧部材１４と同心に中空回転軸２０１を配置する場合、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（図示せず）を付設し、粗動機構１００から押圧部材１４を介して基板Ｓを回転させる際、押圧部材１４の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を介して基板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を押し上げるように構成してもよい。なお、中空回転軸２０１を上下動するアクチュエータを付設する場合、微動機構１０から回転力が付与される回転軸（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）とが同心に配置さ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を塗布装置に適用したものを例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、半導体装置の製造工程で行われるバックグラインド工程のように、移動自在に設けたステージに設置されたウエハ（処理対象物）に対し、その対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付きステージを備えたインクジェット式塗布装置の模式的側面図。 ステージ本体を説明するインクジェット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ジ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方向の基板の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ジの第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きステージの駆動手段を部分的に拡大して説明する斜視図。 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）

Claims (6)

1. 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、
   前記駆動手段は、前記保持トレーを所定の微小角度範囲内で回転させる微動機構と、前記保持トレー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、
   前記粗動機構が前記保持トレーの回転軸に直結されていることを特徴とするアライメント機能付きステージ。
2. 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記載のアライメント機能付きステージ。
3. 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または２記載のアライメント機能付きステージ。
4. 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保持トレー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。
5. 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４記載のアライメント機能付きステージ。
6. 請求項１乃至請求項５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。

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