JP5724014B1 - 基板支持装置及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【目的】支持ピンからの熱が短い時間でも被処理基板の所定箇所に集中的に加えられることを避けることができ、加熱等処理後の基板にピン跡が発生することを防止できる基板支持装置及びこれを含む基板処理装置を提供する。【構成】ホットプレートに固定された複数の支持ピンと、被処理基板をその下面が前記各支持ピンの上端部に接触している状態のまま２次元的に揺動させる揺動手段と、前記基板が、前記基板の加熱等処理中に、前記基板の下面の特定箇所が前記各支持ピンの上端部に接触した状態のまま固定的に位置しないように、前記揺動手段を制御する制御手段とを備え、前記各支持ピンが基板下面中の同一場所に接触し続けないようにし、前記各支持ピンからの熱が基板の特定箇所に集中しない、基板支持装置及び基板処理装置である。【選択図】 図１

Description

本発明は液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などに使用されるガラス製又は樹脂製の被処理基板を加熱及び／又は乾燥等する場合に使用される、被処理基板を載置、支持するための基板支持装置、及びこれを含む基板処理装置に関する。

従来より、例えばレジスト液が塗布されたガラス基板などを熱処理するときは、ガラス基板を複数の支持ピンにより支持しながら、ガラス基板をその下方のホットプレートにより加熱するようにしている。図６（特許文献１より一部修正して引用）は、このような、「ガラス基板に対して加熱及び／又は乾燥などの熱処理するときに使用される基板処理装置」に含まれる基板支持装置の従来例を、示すものである。図６に示す例では、ホットプレート１０１の複数の凹部１０１ａの内周面に雌ネジ１０１ｂが形成されている。前記凹部１０１ａには支持ピン１０２の基部１０２ａが挿入されている。前記基部１０２ａの外周面には雄ネジ１０２ｂが形成されている。前記基部１０２ａの雄ネジ１０２ｂが前記ホットプレート１０１の凹部１０１ａの雌ネジ１０１ｂに螺合されることにより、支持ピン１０２がホットプレート１０１に固定される。支持ピン１０２は、ホットプレート１０１からガラス基板１００方向に突出し、その上端部がガラス基板１００の下面に当接することにより、レジスト液１００ａなどが塗布されたガラス基板１００を支持している。ガラス基板１００が支持ピン１０２に支持された状態でホットプレート１０１と対向配置されることにより、ホットプレート１０１からの熱によりガラス基板１００が加熱処理される。

また、図７（特許文献２より一部修正して引用）は、カラーフィルタ基板２０１を加熱又は乾燥処理するときに使用される従来の他の基板支持装置を示す図である。この図７に示す例では、ホットプレート２０２が、互いに独立して交互に昇降する複数の支持ピン２０３ａ，２０３ｂ，及び２０３ｃを備えている。基板２０１を前記各支持ピン２０３ａ〜２０３ｃでその裏面から支持しながら、前記基板２０１の加熱乾燥処理が行われる。特許文献２は、図７に示す例により、基板２０１の加熱等処理中、各支持ピン２０３ａ〜２０３ｃが交互に昇降するので、各支持ピン２０３ａ〜２０３ｃが加熱等処理中の基板２０１に与える影響を分散させることができ、加熱処理された基板２０１にピン跡が発生してしまう問題を解決することを提案している。

特開２０１０−２４３１１０号公報 特開２００７−２２６１２８号公報

確かに、図７に示すような従来の基板支持装置を使用するときは、各支持ピン２０３ａ〜２０３ｃが交互に昇降することから１つの支持ピンからの熱が長時間、基板２０１下面の同一箇所に集中的に加えられてしまうことは防止できる。しかしながら、図７に示すような従来の基板支持装置によるときは、各支持ピン２０３ａ〜２０３ｃが交互に昇降しながら基板２０１を交互に支持する仕組みであるため、各支持ピン２０３ａ〜２０３ｃの中のいずかが必ず例えば数秒以上の短い所定時間、基板２０１の下面の所定の一箇所に固定的に位置し接触し続けることになる。その結果、各支持ピン２０３ａ〜２０３ｃからの熱が必ず例えば数秒以上の短い所定時間、基板２０１の下面の所定の一箇所に集中的に加えられることになり、基板２０１に、ある程度のピン跡が発生してしまうことは避けられない。すなわち、図７に示すような従来の基板支持装置によるときは、各支持ピン２０３ａ〜２０３ｃからの熱が必ず例えば数秒以上の所定時間、基板２０１の下面の所定の一箇所に集中的に加えられてしまうため、加熱処理された基板にピン跡が発生してしまうという問題を完全に解決することはできなかった。

本発明はこのような従来技術の問題点に着目してなされたものであって、支持ピンで支持された状態で加熱処理された基板にピン跡が発生してしまうことをほぼ完全に防止することができる基板支持装置、及びこれを含む基板処理装置を提供することを目的とする。

このような課題を解決するための本発明は、被処理基板の加熱等処理中に、ホットプレートの上方に配置された被処理基板を支持する基板支持装置であって、前記基板の下面の中の複数の箇所に自らの各上端部がそれぞれ当接することにより前記基板を支持する複数の支持ピンであって、前記ホットプレートから前記基板の方向に突出するように、前記ホットプレートにそれぞれ固定されている複数の支持ピンと、前記複数の支持ピンにより支持されている前記基板を、前記基板の端部を把持し前記基板の端部を介して揺動させる揺動手段であって、前記基板が前記基板の下面と平行な方向に２次元的に移動するように、且つ前記基板が前記ホットプレートからの加熱作用が及ぶ範囲内で移動するように、前記基板を揺動させる揺動手段と、前記基板の加熱等処理中に、「前記複数の支持ピンの各上端部がそれぞれ前記基板の下面の同じ場所に当接したままの状態が継続すること」がないように、前記基板が揺動するように、前記揺動手段を制御する制御手段と、を備えた基板支持装置である。

また、本発明の基板支持装置においては、前記支持ピンの上端に、前記支持ピンの本体に対して回転可能なボール状ローラーが備えられていることが望ましい。

また、本発明の基板支持装置においては、前記の複数の支持ピンが略直線状に並ぶように互いに所定間隔を介して配置されて成る複数の細長い略棒状のピン保持体と、前記ホットプレートの上面に形成された複数の溝部であって、前記各ピン保持体がそれぞれ挿入及び取外し可能な複数の溝部とをさらに備えるようにしてもよい。

また、本発明による基板支持装置においては、前記支持ピンの上端に、自らと接触している前記基板下面が低摩擦で摺動可能な低摩擦部が備えられ又は形成されているようにしてもよい。

さらに、本発明による基板処理装置（基板に対して加熱、乾燥等の処理を行う装置）は、基板を加熱及び／又は乾燥等するための基板処理装置であって、上記のような基板支持装置を含むものである。

本発明によれば、前記各支持ピンが前記基板下面中の同一場所に当接（接触）し続けないようにし、前記各支持ピンからの熱が前記基板下面中の特定箇所に集中しないようにすることができる。
すなわち、本発明においては、前記揺動手段及び制御手段により、被処理基板の加熱等処理中、前記基板が、その下面がホットプレートに固定された各支持ピンの上端部に接触している状態のまま、前記基板の下面と平行な方向において２次元的に、前記基板が前記ホットプレートの加熱面に対向する位置に存在する範囲内で（前記基板が前記ホットプレートからの加熱作用が及ぶ範囲の外側に移動しない範囲内で）、前記各支持ピンからの熱が前記基板の特定箇所に集中しないように、常に前記基板の下面の特定箇所が前記各支持ピンの上端部に接触した状態のまま固定的に位置しないように揺動するように、前記基板を揺動させるようにしている。よって、本発明によれば、各支持ピンからの熱が例えば数秒などの短い時間でも被処理基板の下面の所定箇所に集中的に加えられてしまうことを避けることができ、その結果、加熱等処理された基板にピン跡が発生してしまうことをほぼ完全に防止することができるようになる。

また、本発明において、前記各支持ピンの上端にそれぞれ前記支持ピンの本体に対して回転可能なボール状ローラー（球状のローラー）を備えるようにしたときは、前記基板の揺動を極めて滑らかに行えるので、前記基板の揺動中に前記基板の下面が支持ピンの上端部と擦れて傷が付いてしまうなどの不都合を、確実に防止することができる。

また本発明において、前記のそれぞれがボール状ローラーを含む複数の支持ピンを１つの細長い略棒状のピン保持体に略直線状に並んだ状態で保持させ、これらの各ピン保持体をホットプレートの複数の溝部中にそれぞれ着脱可能としたときは、例えば加熱等処理中にボール状ローラー付き支持ピンの１つが故障して交換する必要が生じた場合に、ホットプレートに対して直接に支持ピンを交換する場合（ホットプレートは高温になっているのでホットプレートに対して直接に支持ピンを交換する作業は容易でない）と比較して、前記ピン保持体全体を新しいピン保持体と交換すること（又は、前記ピン保持体をホットプレートから取り外してそのピン保持体に対して故障した支持ピンを交換すること）ができるので、ボール状ローラー付き支持ピンの故障時の対処をより容易にすることができる。

さらに、本発明において、前記支持ピンに、自らと接触している前記基板下面が低摩擦で摺動可能な低摩擦部を備え又は形成するようにしたときは、前記基板の揺動を、低摩擦で滑らかに行うことができるので、前記基板の揺動中に前記基板の下面が支持ピンの上端部と擦れて傷が付いてしまうなどの不都合を、防止することができる。しかも、本発明によれば、前記低摩擦部付き支持ピンは前記ボール状ローラー付き支持ピンと比較して極めて安価に製造できるため、基板支持装置を低コスト化することができる。

本発明の実施形態１による基板支持装置を説明するための図で、（ａ）は従来方式を示す概略模式図、（ｂ）は本実施形態を示す概略模式図である。 本実施形態１における支持ピンの構成を説明するための側面図である。 本実施形態１におけるホットプレートの構成を説明するための平面図である。 本実施形態２における支持ピンの構成を説明するための側面図である。 （ａ）は本実施形態３による基板支持装置を説明するための側面図、（ｂ）はその斜視図である。 従来の基板の熱処理装置に使用される基板支持装置を説明するための側断面図である。 従来の基板の加熱乾燥装置に使用される基板支持装置を説明するための側断面図である。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の実施形態１を図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態の概念を説明するための模式図で、（ａ）は従来方式とその問題点を示す図、（ｂ）は本実施形態１を示す図である。

図１（ａ）に示すように、従来方式においては、被処理基板（ワーク）１００は、ホットプレート１０１に固定された支持ピン１０２の上に固定的に配置された状態で加熱、乾燥される。そのため、基板１００の下面の支持ピン１０２と接触する箇所にピン跡（ピンマーク）が発生してしまう。

これに対して、図１（ｂ）に示すように、本実施形態１においては、被処理基板１０の下方に配置されるホットプレート１に支持ピン２が固定されている。この支持ピン２の上端には、前記支持ピン２に対して回転自在に構成されたボール状ローラー２ａが設けられている。前記基板１０は前記支持ピン２により支持されるが、前記基板１０の下面と接触する部分は前記支持ピン２の上端のボール状ローラー２ａである。よって、本実施形態１では、前記基板１０は、前記ボール状ローラー２ａにより図示左右方向及び前後方向に滑らかに移動（揺動）できるようになっている。なお、図１（ｂ）では、図示の便宜上、１つのホットプレート１上に比較的大きく表示した３個の支持ピン２のみを模式的に示すようにしたが、実際には、１つのホットプレート１上に多数の小さな支持ピンが配置されている（後述する図３など参照）。

本実施形態１では、前記基板１０の端部を把持するアーム４、及びこのアーム４を駆動するモーター５とにより、前記ボール状ローラー２ａの上に配置された前記基板１０を、図示左右方向及び前後方向に移動（揺動）可能としている。本実施形態１では、前記モーター５は例えばパソコンなどから構成される制御部６により制御されて、前記基板１０を揺動させる。すなわち、前記制御部６は、前記基板１０の加熱又は乾燥等の処理中においては、前記基板１０が、前記各支持ピン２の上端のボール状ローラー２ａからの熱が前記基板１０の特定箇所に集中してその部分にピン跡が発生しないように、前記基板１０の下面の特定箇所が前記各支持ピン２の上端のボール状ローラー２ａに接触した状態のまま固定的に配置されることがないように、前記モーター５を制御している。すなわち、前記制御部６は、常に前記基板１０が図示左右方向及び前後方向にそれぞれ略直線状に移動しながら全体として２次元的に（前記基板１０の下面の同一箇所が前記支持ピン２の上端のボール状ローラー２ａと接触し続けないように）揺動するように、前記モーター５を制御するようにしている。

例えば、前記制御部６は、前記基板１０の加熱等処理中は、前記基板１０が前記ホットプレート１の加熱面に対向する範囲内（前記ホットプレート１からの加熱作用が及ぶ範囲内）から外れないようにしつつ、図１の前後及び左右方向に（前記ホットプレート１の加熱面に平行な方向に二次元的に）、常に細かく揺動するように、前記モーター５を制御する。これにより、前記基板１０の加熱等処理中は、前記基板１０の特定箇所に前記ボール状ローラー２ａが例えば数十秒という短い時間でも固定的に位置し接触し続けることが無くなり、前記基板１０の下面の所定の一箇所に前記ボール状ローラー２ａからの熱が集中的に加えられることが無くなるので、前記基板１０の下面にピン跡が発生することがほぼ確実に防止されるようになる。

次に図２は本実施形態１における前記支持ピン２の構成を説明するための側面図である。図２において、２ｂは前記ホットプレート１から前記基板１０方向に突出する略円柱状のピン本体であってその上端部に前記ボール状ローラー２ａが回転可能（図２の矢印参照）に取り付けられているピン本体、２ｃは前記ピン本体２ｂの図示下方に形成された略円柱状の基部、２ｄは前記基部２ｃの外周面に形成された雄ネジである。前記基部２ｃは、前記ホットプレート１の上面に形成された凹部（図示省略。例えば図６の１０１ａなど参照）であって内周面に雌ネジ（例えば図６の１０１ｂなど参照）が形成されている凹部内に挿入し螺合させることにより、前記ホットプレート１にネジ止め固定される。前記ピン本体２ｂ及び基部２ｃは公知の耐熱性樹脂（例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン））などにより形成することができる。

次に図３は本実施形態１における前記ホットプレート１を説明するための平面図である。本実施形態１においては、図３に示すように、前記ホットプレート１の上に多数個の支持ピン２が所定間隔で配置されネジなどで固定されていると共に、多数個のリフトピン７が所定間隔を介して配置されている。なお前記リフトピン７は、前記ホットプレート１に対して前記基板１０を移動するときなどにおいて、前記基板１０を昇降等させるために前記ホットプレート１に対して前記基板１０の方向に昇降可能に設けられている公知のピンである。

以上のように、本実施形態１においては、前記モーター５（揺動手段）及び制御部６が前記基板１０を揺動させることにより、前記基板１０の加熱等処理中（焼成中）は、前記基板１０の下面が、前記ホットプレート１に固定された前記各支持ピン２の上端のボール状ローラー２ａに接触している状態のまま、前記基板１０の下面と平行な方向において２次元的に、前記基板１０が前記ホットプレート１の加熱面に対向する位置に存在する範囲内で、常に前記基板１０の下面の特定箇所が前記各支持ピン２の上端のボール状ローラー２ａに接触した状態のまま固定的に位置しないように（常に前記各支持ピン２の上端部が前記基板１０の下面中の同一場所に接触し続けないように）し、その結果、前記各支持ピン２のボール状ローラー２ａからの熱が前記基板１０の特定箇所に集中しないようにした。よって、本実施形態１によれば、前記各支持ピン２からの熱が例えば数秒などの短い時間でも前記基板１０の下面の所定箇所に集中的に加えられることを避けることができ、その結果、前記の加熱等処理された基板１０にピン跡が発生してしまうことをほぼ完全に防止することができるようになる。

また、本実施形態１においては、前記各支持ピン２の上端に、前記ピン本体２ｂに対して回転可能なボール状ローラー２ａを備えるようにしたので、前記基板１０の揺動を、極めて滑らかに行うことができるようになり、その結果、前記基板１０の揺動中に前記基板１０の下面が支持ピンの上端部と擦れて傷が付いてしまうなどの不都合を、確実に防止することができるようになる。

〔第２の実施形態〕
次に本発明の実施形態２による基板支持装置を図４を参照して説明する。本実施形態２の構成は前記実施形態１と基本的に同一であるので、以下では異なる部分についてのみ説明する。図４は本実施形態２に係る基板支持装置に使用される支持ピン１２を示す側面図である。図４において、１２ｂはホットプレート１から基板１０方向に突出する略円柱状のピン本体、１２ａは前記ピン本体１２ｂの上端に配置された略半球状の低摩擦上端部、１２ｃは前記ピン本体１２ｂの図示下方に形成された略円柱状の基部、１２ｄは前記基部１２ｃの外周面に形成された雄ネジである。前記略半球状の低摩擦上端部１２ａは、例えば耐熱樹脂の表面を摩擦係数が極めて小さくなるように研磨等することにより形成されている。

上記以外については本実施形態２の構成は前記実施形態１と同様である。よって、本実施形態２においても、前記モーター５及び制御部６により、前記基板１０を、常に前記基板１０の下面の特定箇所が前記各支持ピン１２の低摩擦上端部１２ａに接触した状態のまま固定的に位置しないように（常に前記各支持ピン１２の低摩擦上端部１２ａが前記基板１０の下面中の同一場所に接触し続けないように）、そして前記各支持ピン１２の低摩擦上端部１２ａからの熱が前記基板１０の特定箇所に集中しないように、揺動させることにより、加熱等処理された基板１０にピン跡が発生してしまうことをほぼ完全に防止することができるようになる。そして、本実施形態２では、前記基板１０の下面が当接する部分を前記支持ピン１２の低摩擦上端部１２ａとしたため、前記基板１０は、前記低摩擦上端部１２ａの上を極めて滑らかに揺動できるようになり、その結果、前記基板１０の揺動中に前記基板１０の下面が支持ピンの上端部と擦れて傷が付いてしまうなどの不都合を、防止できるようになる。しかも、本実施形態２では、前記各支持ピン１２の低摩擦上端部１２ａを、前記ピン本体１２ｂ上端の略半球状部分の表面を研磨等するだけで形成することができるので、前記支持ピン１２の製造を極めて低コストで行えるようになる。

〔第３の実施形態〕
次に本発明の実施形態３を図５を参照して説明する。図５において、２１はホットプレート、２１ａは前記ホットプレート２１の上面側の複数箇所にそれぞれ形成された溝部、２２は支持ピン、２２ａは支持ピンの上端に設けられたボール状ローラー（前記実施形態１のボール状ローラー２ａと同様のもの）である。また２３は、前記複数の支持ピン２２をそれらが互いに所定間隔を介して略直線状に並ぶように配置し固定した、細長い棒状のピン保持体である。

本実施形態３では、前記各ピン保持体２３が前記各溝部２１ａの中にそれぞれ着脱自在に挿入、装着されることにより、前記各支持ピン２２が前記ホットプレート２１上に配置、固定される。本実施形態３の上記以外の構成については、前記実施形態１とほぼ同様であるから説明を省略する。

以上より、本実施形態３においては、前記のそれぞれがボール状ローラー２２ａを含む複数の支持ピン２２を１つの細長い略棒状のピン保持体２３に略直線状に並んだ状態で保持させ、前記各ピン保持体２３を前記ホットプレート２１の各溝部２１ａ中に着脱可能に挿入するようにしたので、例えば基板１０の加熱等処理中に前記ボール状ローラー２２ａの１つが故障して交換する必要が生じた場合に、前記ホットプレート２１に対して直接に支持ピン２２を交換する場合（前記ホットプレート２１は高温になっているので前記ホットプレート２１に対して直接に前記支持ピン２２を交換する作業は容易でない）と比較して、前記ピン保持体２３全体を新しいピン保持体２３と交換すること（又は、前記ピン保持体２３をホットプレート２１から取り外してそのピン保持体２３に対してボール状ローラー２２ａが故障した支持ピン２２を交換すること）が可能になるので、ボール状ローラー２２ａの故障等への対処をより容易にすることができる。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は前記の各実施形態として述べたものに限定されるものではなく、様々な修正及び変更が可能である。例えば、前記実施形態１においては、前記制御部６は、前記基板１０が図１の左右方向及び前後方向にそれぞれ略直線状に移動しながら全体として２次元的に（前記基板下面の同一箇所が前記支持ピン上端部と接触し続けないように）揺動するように前記モーター５を制御するようにしたが、本発明においてはこれに限られるものではなく、例えば、前記制御手段は、前記基板を、前記基板の下面と略平行な水平面（前記ホットプレートの上面と略平行な水平面）において略円形状、略楕円形状、略螺旋状、又は略多角形状（例えば長方形状）に沿って回旋しながら全体として２次元的に（前記基板下面の同一箇所が前記支持ピン上端部と接触し続けないように）揺動するように前記モーター５を制御するなど、様々な動作を伴って２次元的に揺動させるようにしてよいことはもちろんである。

１，２１ ホットプレート
２，１２，２２ 支持ピン
２ａ，２２ａ ボール状ローラー
２ｂ，１２ｂ ピン本体
２ｃ，１２ｃ 基部
２ｄ，１２ｄ 雄ネジ
４ アーム
５ モーター
６ 制御部
７ リフトピン
１０ 被処理基板
１２ａ 低摩擦上端部
２１ａ 溝部
２３ ピン保持体

Claims (5)

1. 被処理基板の加熱等処理中に、ホットプレートの上方に配置された被処理基板を支持する基板支持装置であって、
   前記基板の下面の中の複数の箇所に自らの各上端部がそれぞれ当接することにより前記基板を支持する複数の支持ピンであって、前記ホットプレートから前記基板の方向に突出するように、前記ホットプレートにそれぞれ固定されている複数の支持ピンと、
   前記複数の支持ピンにより支持されている前記基板を、前記基板の端部を把持し前記基板の端部を介して揺動させる揺動手段であって、前記基板が前記基板の下面と平行な方向に２次元的に移動するように、且つ前記基板が前記ホットプレートからの加熱作用が及ぶ範囲内で移動するように、前記基板を揺動させる揺動手段と
   前記基板の加熱等処理中に、「前記複数の支持ピンの各上端部がそれぞれ前記基板の下面の同じ場所に当接したままの状態が継続すること」がないように、前記基板が揺動するように、前記揺動手段を制御する制御手段と、
   を備えた基板支持装置。
2. 前記支持ピンの上端に、前記支持ピンの本体に対して回転可能なボール状ローラーが備えられている、請求項１に記載の基板支持装置。
3. 前記のそれぞれがボール状ローラーを備えた複数の支持ピンが互いに所定間隔を介して略直線状に並ぶように配置されて成る、複数の細長い略棒状のピン保持体と、
   前記ホットプレートの上面に形成された複数の溝部であって、前記各ピン保持体がそれぞれ挿入及び取外し可能な、複数の溝部と、
   をさらに備えた請求項２に記載の基板支持装置。
4. 前記支持ピンの上端に、自らと当接している前記基板下面が低摩擦で摺動可能な低摩擦部が備えられ又は形成されている、請求項１に記載の基板支持装置。
5. 基板を加熱及び／又は乾燥等するための基板処理装置であって、請求項１から４までのいずれかに記載の基板支持装置を含む、基板処理装置。
   

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