JP2010245498A - 帯電防止処理された作業ステージ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、帯電防止処理された作業ステージに係り、より詳細には、基板などの扁平な作業物が載置される作業ステージであって、前記作業物を静電気から保護することができる帯電防止処理された作業ステージに関する。
【解決手段】本発明の実施形態による帯電防止処理された作業ステージには、作業ステージの基板が載置される面にカーボンナノチューブコーティング膜がコーティングされている。カーボンナノチューブコーティング膜の面抵抗が、１０５Ω／ｓｑ〜１０９Ω／ｓｑである。
【選択図】図２

Description

本発明は、帯電防止処理された作業ステージに係り、より詳細には、基板などの扁平な作業物が載置される作業ステージであって、前記作業物を静電気から保護することができる帯電防止処理された作業ステージに関する。

半導体製造装置で使われる作業ステージは、ウエーハ基板が載置されるものであって、通常金属材質からなる。前記作業ステージを使う半導体製造装置で、ハンドラーがウエーハ基板を固定して、前記作業ステージに移動させた後、前記ウエーハ基板を作業ステージに載せる時、前記作業ステージとウエーハ基板との間において摩擦による静電気が発生する。

また、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用ディスペンサに使われる作業ステージは、通常真空方式によってディスプレイ基板を吸着する。この場合の作業ステージも通常金属材料からなり、前記ディスプレイ基板が、作業ステージ上に吸着される時、又は前記吸着固定されたディスプレイ基板が作業ステージから剥離される時、前記作業ステージには帯電が発生して、ディスプレイ基板に帯電される。近年、ディスプレイ基板の大型化に伴って、帯電量が増加しているので、静電気による帯電の問題が大きくなっている。

前記ウエーハ基板及びディスプレイ基板には、半導体素子などの複数の電子部品が配されている。したがって、静電気が発生すれば、その静電気が前記電子部品に印加されて、その内部回路に伝達される。このことが、結果的に電子部品の信頼性に致命的な損傷を与えることとなる。また、静電気が帯電することによって、前記基板にパーティクルが付着されるか、又は基板をリフトアップ（ｌｉｆｔ ｕｐ）時に基板が壊れるという問題がある。

従来、前記静電気の帯電を防止するために、作業ステージにイオナイザを設けて帯電電位を中和させていた。しかし、この場合には、基板のリフトアップが不可能な場合には、イオナイザのイオン風が到逹せず、リフトアップが可能な場合であっても、中和が必要な箇所にイオン風が到逹する前に放電などのトラブルが発生する等の、作業ステージと基板との間で発生した静電気が瞬間的に起こす剥離帯電の問題を解決することができない。

このような問題点を解決するために、前記作業ステージの静電気防止のために、フッ素樹脂で作業ステージをコーティングすることができる（例えばテフロン（登録商標）コーティング）。フッ素樹脂は、他の物質との吸着エネルギーが小さく、非粘着性に優れ、摩擦係数が小さいために、ガラス基板との相関関係が小さくなって、剥離による静電気の発生量が小さくなる。

この場合、通常のフッ素成分は絶縁性を有するので、テフロンコーティングにおいては、前記フッ素成分に帯電物質を含有させている。すなわち、作業ステージをアノダイジング（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）した後にテフロンコーティングを行うことによって、前記作業ステージの静電気発生を防止していた。

しかし、前記テフロンコーティング方法は、相対的に高い製造コストを要する。特にディスペンサの場合、ディスプレイ基板の大型化に伴って、前記作業ステージのサイズも大型化するので、高い製造コストを避けることができない。

また、フッ素自体の硬度が低いので、必然的に前記フッ素からなるコーティング膜の硬度が低くなり、容易にスクラッチが発生する。そのため、スクラッチが発生した部分の平坦度を維持することが困難であり、パーティクルが発生する要因となる。

また、フッ素は、絶縁性を有しているので、カーボンブラックや導電性ポリマーなどのフィラーを追加して帯電防止用の面抵抗を有するようにするが、カーボンブラックの場合には、球型であって粉塵を発生させるという問題点があり、導電性ポリマーの場合には、耐溶剤性が弱く、過量のバインダーを使わなければならず、薄膜形成が難しいという問題点がある。

本発明は、ステージの基板と合う面において静電気発生を最小化させると共に、その製造コストが低減され、適切に面抵抗を調節可能であり、摩擦係数が低く耐磨耗性が向上した作業ステージを提供することを目的とする。

上述の課題を果たすための本発明の望ましい実施形態による帯電防止処理された作業ステージは、ステージ本体と、カーボンナノチューブコーティング膜とを備えている。ここで、カーボンナノチューブコーティング膜の面抵抗が、１０５〜１０９Ω／ｓｑである。

本発明によれば、導電性物質であるカーボンナノチューブを主材料にした塗布膜を作業ステージ本体にコーティングすることによって、前記塗布膜の面抵抗が低くなるので、優れた静電気防止効果を発揮し、基板の信頼性が向上する。

また、フッ素ではなく、カーボンナノチューブが含有された塗布膜を使ってコーティングするので、コストが低減される。

また、カーボンナノチューブコーティング膜は、カーボンナノチューブ自体の物理的性質に起因して、摩擦係数が低く且つ耐磨耗性が高く、スクラッチが発生しないか、又は微小であるので、パーティクルの発生量が少ない。

本発明の望ましい実施形態による帯電防止処理された作業ステージを備えたペーストディスペンサの一例を示した斜視図である。 図１で作業ステージの上側の断面を示した断面図である。 図２のＡ部を拡大して示した断面図である。 図３の変形例である。 図２の他の変形例を示した断面図である。

以下、添付した図面を参照して、好ましい実施形態による本発明を詳しく説明する。

図１は、本発明の帯電防止処理された作業ステージが適用される一例としてペーストディスペンサの一例を示した斜視図である。

図１に示されたように、ペーストディスペンサ１は、フレーム１０と、帯電防止処理された作業ステージ２０と、ヘッド支持台３０と、ヘッドユニット４０とを備えている。帯電防止処理された作業ステージ２０は、フレーム１０の上側に配置されている。ステージ２０は、フレーム１０の一側から供給される基板Ｓを載置させることができるように形成されている。

帯電防止処理された作業ステージ２０は、フレーム１０に固定されるか、又はアクチュエータによってＸ軸及び／又はＹ軸方向に摺動可能とされる。

ヘッド支持台３０は、ステージ２０の上側に配置されている。ヘッド支持台３０はＸ軸方向に延設され、その両端がフレーム１０に支持されている。ヘッド支持台３０は、これを駆動するアクチュエータによってＹ軸方向に摺動可能とされる。

ヘッドユニット４０は、Ｘ軸方向に沿って移動可能にヘッド支持台３０に支持されている。ヘッドユニット４０は、ペーストが吐出されるノズル４４が装着された少なくとも一つの塗布ヘッド４２を備えている。ノズル４４は、ペーストが充填されたシリンジ（ｓｙｒｉｎｇｅ）と連結されている。

図２は、図１のII−II部で切断した断面図である。図２に示されたように、作業ステージ２０の一面には、カーボンナノチューブコーティング膜２５がコーティングされている。

前記作業ステージ２０は、通常アルミニウムなどの金属素材からなる。この場合、前記作業ステージ２０の上面は、アノダイジング処理されている。

アノダイジングは、電気−化学反応を用いて表面処理されていないアルミニウムの表面に人為的な酸化物塗装を行うものである。前記アノダイジング処理によって、表面摩耗が防止され、腐食防止の効果がある。

カーボンナノチューブコーティング膜２５は、前記作業ステージ２０の前記基板が載置される面に形成されており、カーボンナノチューブを含んでいる。

カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ：ＣＮＴ）は、一つの炭素が他の炭素原子と六角形の蜂の巣状に結合されたチューブ形態をなしており、チューブの直径がｎｍレベルで極めて小さく、特有の電気化学的特性を有している。

カーボンナノチューブは、優れた機械的特性、電気的選択性、及び優れた電界放出特性を有している。このようなカーボンナノチューブをステージに薄い導電膜として形成すると、高い導電性が得られるので、静電気防止効果が発揮される。

また、前記カーボンナノチューブは、球状ではなく、チューブ状であって、互いにネットワークを構成しているので、粉塵の可能性が少なく、耐湿性に優れている。

前記カーボンナノチューブとしては、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ及び束型カーボンナノチューブ及びこれらの組み合わせから選択可能である。

また、酸処理などによって、表面改質されたカーボンナノチューブや、金属性及び半導体性など異なる属性が分離されたカーボンナノチューブが選択可能である。

前記カーボンナノチューブを含むコーティング液は、適切な分散剤を含んでいる場合がある。前記分散剤の具体的な例としては、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、トリトン Ｘ（ＴｒｉｔｏｎＸ）（シグマ社）、Ｔｗｅｅｎ２０（Ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｅｌｅｎｅ Ｓｏｒｂｉｔａｎ Ｍｏｎｏｏｌｅａｔｅ）、ＣＴＡＢ（Ｃｅｔｙｌ Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｂｒｏｍｉｄｅ）が挙げられる。

前記カーボンナノチューブコーティング膜２５は、その面抵抗を１０５Ω／ｓｑ〜１０９Ω／ｓｑになるように調節することができる。前記面抵抗は、ステージにおける静電気の発生を防止するための適切な大きさである。その面抵抗が１０９Ω／ｓｑ以上であれば、優れた電気伝導度を発揮できず、前記ステージ上の静電気を外部に放出する効果が小さい。また、その面抵抗が１０５Ω／ｓｑ以下であれば、それ自体の電気導電性が過剰に高くなるので、隣接する電子部品に影響を及ぼす場合がある。

カーボンナノチューブコーティング膜２５は、バインダー（ｂｉｎｄｅｒ）を含んでいる場合がある。前記バインダーは、アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリイミド系、メラミン系、導電性高分子系、又は有機・無機ハイブリッド系バインダーであり得る。前記バインダーは、熱硬化型樹脂又は光硬化型樹脂であり得る。

この場合、カーボンナノチューブコーティング膜２５に含まれたカーボンナノチューブは、単層、二層、又は多層カーボンナノチューブであり得る。

前記カーボンナノチューブコーティング膜２５の厚さは、０．１μｍないし１００μｍであり得る。

一方、カーボンナノチューブコーティング膜２５と作業ステージ２０との間には、接着促進層２３が形成されている。接着促進層２３は、カーボンナノチューブコーティング膜２５と作業ステージ２０との間における接着力を向上させるように機能する。この場合には、接着促進層２３は、酸化アルミニウム表面と化学吸着可能なカルボン酸基（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃａｃｉｄ ｇｒｏｕｐ）、無水物基（ａｎｈｙｄｒｉｄｅ ｇｒｏｕｐ）又はホスホン酸基（ｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｇｒｏｕｐ）を有する単分子、オリゴマー、ポリマー素材からなり得る。接着促進層２３の厚さは、１ｎｍないし１μｍであり得る。

この場合、カーボンナノチューブコーティング膜２５に含まれたバインダーは、接着促進層２３と接合力を有する単分子又は高分子であり得る。

したがって、図３に示されたように、作業ステージ２０の上面がアノダイジング処理２２ａされた後に、接着促進層２３と、バインダーが混合されたカーボンナノチューブコーティング膜２５層とが順番どおりに積層されることができる。

カーボンナノチューブコーティング膜２５の外側面には、保護層２６が形成される。保護層２６は、静電気防止性能を保持しながらも、カーボンナノチューブコーティング膜２５の表面を外部から保護し、かつ、カーボンナノチューブコーティング膜２５の耐久性と耐磨耗性とをさらに向上させる。この場合、保護層２６は、無機物、有機単分子、及び高分子化合物、あるいは有機・無機ハイブリッド材料を使うことができ、その厚さは、０．１μｍないし１００μｍであり得る。

従来のフッ素素材の帯電防止用コーティングの場合には、フッ素の硬度が低いために、前記保護層の厚さを厚くせざるを得ない。前記厚さによって帯電防止効果が低下する。しかし、本発明の場合には、カーボンナノチューブコーティング膜の耐磨耗性に優れ、保護層との結合力に優れているので、その厚さを最小限に薄くすることができる。

この場合、前記保護層はセラミック系からなり得る。これは、前記セラミック系の保護層が高い耐化学性を有し、アセトン、アルコール類などに強い耐久性を有しているためである。

一方、図４に示されたように、カーボンナノチューブコーティング膜２５と作業ステージ２０との間に内側バインダー層２４が介在されている場合がある。すなわち、アノダイジング処理２２ａされた作業ステージ２０の上面に、まず内側バインダー層２４をコーティングさせた後に、カーボンナノチューブコーティング膜２５を内側バインダー層２４の上面にコーティングさせる。この場合、内側バインダー層２４と作業ステージ２０との間には、接着促進層２３が介在されている場合がある。

内側バインダー層２４を作業ステージ２０上に、バーコーティング、スリットダイコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティング、スクリーンコーティング、インクジェットコーティング法などを使って塗布することができる。また、カーボンナノチューブコーティング膜２５を内側バインダー層２４上に、バーコーティング、スリットダイコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティング、スクリーンコーティング、インクジェットコーティング法などを使って塗布することができる。

また、接着促進層２３を作業ステージ２０上に、バーコーティング、スリットダイコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティング、スクリーンコーティング、インクジェットコーティング法などを使って塗布することができる。

この場合、内側バインダー層２４の主素材は、アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリイミド系、メラミン系、導電性高分子系、有機・無機ハイブリッド系バインダーからなることが望ましい。一例として、ウレタン系の主素材は、前記作業ステージに高接着力でコーティングされると同時に、カーボンナノチューブコーティング膜２５を高接着力でコーティングさせる。したがって、主素材は、作業ステージとカーボンナノチューブコーティング膜との間の接着力を大きく向上させる。

図４の場合にも、カーボンナノチューブコーティング膜の外側面に保護層２６が形成されている。

静電気発生を防止するために、前記カーボンナノチューブコーティング膜は、グラウンド（ｇｒｏｕｎｄ）に接地されている場合がある。これにより、作業ステージに発生した電気がカーボンナノチューブコーティング膜２５に留まらず、グラウンドに迅速に移動して外部に放出される。一例として、図２に示されたように、作業ステージ２０は、ステージベース２１と、ステージベース２１に結合された複数の載置ブロック２２とを含んでいる。この場合には、載置ブロック２２それぞれが、中空の四角柱状であり、ステージベース２１の上面に結合され、これにより載置ブロック２２の下面は、ステージベース２１に接し、載置ブロックの側面及び上面は、ステージベース２１に接しなくなる。

この場合、カーボンナノチューブコーティング膜２５を載置ブロック２２の上面だけではなく、その側面に沿って下面まで形成させることによって、カーボンナノチューブコーティング膜２５をステージベース２１に接触させることができる。これにより、載置ブロック２２から発生する電気が、カーボンナノチューブコーティング膜２５に沿ってステージベース２１まで伝達され、グラウンドに接地されることができる。

グラウンドに接地させる他の方法としては、図５に示されたように、カーボンナノチューブコーティング膜２５を載置ブロック２２の上面及び側面にかけて形成させると同時に、載置ブロック２２が占めていないステージベース２１の上面にも形成させることができる。

一方、図示しないが、カーボンナノチューブコーティング膜２５の端部から接地線を延長して、ステージベース２１に接触させることによって、グラウンドに接地させることができる。

本発明の実施形態における作業ステージ上に、カーボンナノチューブコーティング膜をコーティングする一つの方法は次の通りである。この場合、前記コーティング方法について図４を参照して説明する。

まず、作業ステージ２０のステージコーティング面をアノダイジング処理する。これにより作業ステージの上面にＡｌ_２Ｏ_３層２２ａがコーティングされる。

その後に、前記Ａｌ_２Ｏ_３層２２ａの上面に接着剤を塗布して接着促進層２３を形成させ、その接着促進層２３の外面に内側バインダー層２４をコーティングする。この場合、内側バインダー層２４はウレタン系のバインダーであり得る。

その後に、内側バインダー層２４の外面にカーボンナノチューブコーティング膜２５をコーティングする。

カーボンナノチューブコーティング膜２５を製造する方法の一例としては、まず、カーボンナノチューブ、分散剤及び溶媒を混合して、前記カーボンナノチューブを分散させたコーティング溶液を製造する。前記カーボンナノチューブとしては、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ及び束型カーボンナノチューブ、及びこれらの組み合わせから選択可能であるが、必ずしもこれらに限定される訳ではない。

前記分散剤としては、カーボンナノチューブを溶媒で分散させることができるものであれば、すべて使用可能である。前記溶媒としては、水、エタノール、メタノール、イソプロパノール、１，２−ジクロロベンゼン（１，２−Ｄｉｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、アセトン及びその混合物などを使う。

その後、前記コーティング溶液を前記内側バインダー層にコーティングし、これを乾燥させれば、カーボンナノチューブコーティング膜がコーティングされる。

前記コーティング方法は、多様且つ公知の方法を利用可能であり、その一例としては、スプレーコーティングが挙げられる。本発明で使うスプレーコーティングは、一般的なスプレーコーティング装備と超音波噴霧器などを使うことが可能である。そして、スプレーコーティングに使われるノズルの形態は、一流体、二流体、これらの混合ノズルなどの多様な種類を使うことができる。

本発明のスプレー工程で、溶媒を蒸発させるための装置を含み得る。このために、発熱板を使うことができ、コーティング溶液の蒸発のためにコーティング面の下面、上面、横面などで温度を加熱することができる。

カーボンナノチューブコーティング膜２５の外面には、保護層２６が形成されている。保護層２６は、高分子ハードコーティング又はセラミックコーティングであり得る。

本発明の実施形態による作業ステージ上にカーボンナノチューブコーティング膜をコーティングする他の一つの方法は、次の通りである。この場合、図３の場合を例として説明する。

まず、作業ステージ２０のステージコーティング面をアノダイジング処理する。これにより、前記作業ステージの上面にＡｌ_２Ｏ_３層２２ａがコーティングされる。

その後に、前記Ａｌ_２Ｏ_３層２２ａに接着剤を塗布して接着促進層２３を形成させ、その接着促進層２３の外面にカーボンナノチューブコーティング膜２５をコーティングする。この場合、カーボンナノチューブコーティング膜２５はバインダーを含み、バインダーはアクリル系のバインダーであり得る。

カーボンナノチューブコーティング膜２５の外面には、保護層２６がコーティングされ得る。この場合、前記保護層の主素材は、ハードコーティング用高分子及びセラミック系であり得る。

本発明によれば、前記スプレーコーティングによってステージエッジ部分を含んで全体的にステージ全面のコーティング膜が一定になってステージ平坦度の保持が可能である。

また、バインダーによって接着力が向上してパーティクルの発生要因を除去することができる。

本発明は、帯電防止処理された作業ステージ関連の技術分野に適用可能である。

１ ペーストディスペンサ
１０ フレーム
２０ 作業ステージ
２１ ステージベース
２２ 載置ブロック
２２ａ Ａｌ_２Ｏ_３層
２３ 接着促進層
２４ 内側バインダー層
２５ カーボンナノチューブコーティング膜
２６ 保護層
３０ ヘッド支持台
４０ ヘッドユニット
４２ 塗布ヘッド
４４ ノズル

Claims (7)

1. ウエーハ基板又はディスプレイ基板が載置され、少なくとも前記基板が載置される面が導電性物質からなる作業ステージと、
   前記作業ステージの少なくとも前記基板が載置される一面に、前記基板と前記作業ステージとの帯電を防止するようにコーティングされたものであって、カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブコーティング膜と、
   を含むことを特徴とする帯電防止物質がコーティングされた帯電防止処理された作業ステージ。
2. 前記カーボンナノチューブコーティング膜の面抵抗は、
   １０５Ω／ｓｑ〜１０９Ω／ｓｑであることを特徴とする請求項１に記載の帯電防止物質がコーティングされた帯電防止処理された作業ステージ。
3. 前記カーボンナノチューブコーティング膜は、
   アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系、ポリイミド系、メラミン系、導電性高分子系又は有機・無機ハイブリッド系バインダーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の帯電防止物質がコーティングされた帯電防止処理された作業ステージ。
4. 前記作業ステージとカーボンナノチューブコーティング膜との間には、接着促進層が介在され、
   前記接着促進層は、カルボン酸基、無水物基、及びホスホン酸基のうち少なくとも一つを有する単分子、オリゴマー、又はポリマー素材からなることを特徴とする請求項１に記載の帯電防止物質がコーティングされた帯電防止処理された作業ステージ。
5. 前記カーボンナノチューブコーティング膜の外側面には、保護層が形成され、
   前記保護層は、無機物、有機単分子及び高分子化合物、あるいは有機・無機ハイブリッド材料からなることを特徴とする請求項１に記載の帯電防止物質がコーティングされた帯電防止処理された作業ステージ。
6. 前記作業ステージは、
   ディスぺンシングのための基板が載置されるディスペンサ装置用作業ステージであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうち何れか一項に記載の帯電防止物質がコーティングされた帯電防止処理された作業ステージ。
7. 前記カーボンナノチューブコーティング膜は、
   作業ステージにグラウンド接地されることを特徴とする請求項６に記載の帯電防止物質がコーティングされた帯電防止処理された作業ステージ。

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