JP6641976B2 - 基板温調装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイ装置用のガラス基板等の基板を加工用に熱処理する基板温調装置に関する。

近年の液晶表示ディスプレイ（ＬＣＤ）装置の画面の高精細化に伴い、高感度レジスト液が用いられるようになってきており、ＬＣＤ基板に形成される画素の開口率が４０％以下に小さくなる低開口率化と、カラーフィルタパターンの線幅が３μｍ程度に細線化が進んできている。

このようなカラーフィルタの色画素パターンの製造工程では、被処理体である矩形状のＬＣＤ基板にレジスト塗布装置にてフォトレジスト膜を塗布形成する。その後、フォトレジスト膜を塗布したＬＣＤ基板を基板温調装置にて加熱するプリベーク処理を施した後冷却し、露光装置にて所定のパターンを露光し、露光後のＬＣＤ基板を現像装置にて現像した後に基板温調装置にて加熱するポストベーク処理を施した後冷却する等の一連の加工処理を行う。

これらの基板温調装置は従来、例えば特許文献１に示すような構成の装置を用いており、ＬＣＤ基板を載置して加熱する温度調整盤と、基板受け渡し機構を有するものが使用されている。基板受け渡し機構は、温度調整盤を垂直方向に貫通する支持ピン引き出し穴に通した基板支持ピンと、この基板支持ピンを昇降する支持ピン昇降機構とで構成する。

この基板温調装置の基板受け渡し機構は、ＬＣＤ基板を、温度調整盤上に突出する基板支持ピンにて受け取る。そして、基板支持ピンが下降してＬＣＤ基板を温度調整盤に載置する。そして、基板温調装置の温度調整盤は例えば５０℃〜１８０℃の所定温度に加熱してＬＣＤ基板の熱処理を行う。

特開２０００−２４３６８７号公報

その熱処理を行うレジスト塗布装置用の基板温調装置では、基板を温度調整盤上に基板を設置してレジスト液を塗布するのであるが、基板上に塗布されたレジスト液の膜厚や硬化具合が、基板受け渡し機構の支持ピン引き出し穴の熱伝導により、支持ピン引き出し穴に接しない部分と異なる状態となり、プリベーク後の露光、現像処理を経て、パターン上に転写跡（ピンムラ）を生じてしまう問題があった。

この転写跡を生じる原因は、支持ピン引き出し穴位置の部分の温度が、温度調整盤の他の部分と温度差があることが原因である。この転写跡はレジストパターンの現像後に生じる場合もあり、転写跡は、最終製品での不良の原因となる。

特許文献１では、この転写跡の対策として、基板を温度調整盤には直接接触させずに処理する技術が提案されているが、基板を温度調整盤に直接接触させないため、基板の温度の調整の効率が悪い問題があった。

また、特許文献１では、基板の加熱処理中に基板支持ピンが移動することで、基板上の一箇所のみに接してその箇所の温度のみが突出して他と基板面と異なる状態は避けることができるが、それでも、他の基板面と同じ温度にするわけではない問題があった。

そのため、本発明の課題は、基板面に、支持ピン引き出し穴を起因とする基板面の温度差による転写跡等の不具合を基板に発生させない基板温調装置を得ることにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、基板を載せて温調する温度調整盤と、前記基板を先端部に載置して該基板を温度調整盤の表面に載置する上下移動をさせる基板支持ピンを有し、前記基板支持ピンの先端部からガスを噴出させて前記基板を支えさせ、前記基板支持ピンの軸方向を前記基板の面の垂直方向から傾け、前記温度調整盤の前記基板を載置する表面の前記基板の製品領域の外の支持ピン引き出し穴に、前記基板支持ピンを引き込ませて収納する基板温調装置であって、前記基板支持ピンの先端部に前記基板支持ピンの直径よりも大きい基板保持部を備えたことを特徴とする基板温調装置である。

本発明は、この構成により、基板支持ピンを温度調整盤内に収納させる位置が基板の製品領域の外になるため、基板の製品領域内には転写跡を生じないようにすることができる効果がある。

また、本発明は、上記の基板温調装置であって、前記支持ピンの先端部から噴出させるガスの温度を、前記基板の周囲のガスの温度と同じ温度に調整して噴出させるガス温度制御手段を有することを特徴とする基板温調装置である。

また、本発明は、上記の基板温調装置であって、前記基板支持ピンの軸方向を前記基板の面の垂直方向から傾ける角度を、前記基板支持ピンの先端部の前記基板を支える位置に応じて異なる角度に設定したことを特徴とする基板温調装置である。

本発明は、基板支持ピンの軸方向が基板面の垂直方向から傾いた角度を持ち、基板支持ピンが、前記温度調整盤の前記基板を載置する表面の前記基板の製品領域の外の支持ピン引き出し穴に引き込まれて温度調整盤に収納される基板受け渡し機構を有する。

本発明は、この構成によって、基板支持ピンを温度調整盤内に収納させる位置が基板の製品領域の外になるため、基板の製品領域内には転写跡を生じないようにすることができる効果がある。

また、本発明は、支持ピンの先端部からガスを噴出させて基板を支え、その噴出させるガスの温度を基板の周囲のガスの温度と同じ温度に調整して噴出させるガス温度制御手段を用いることで、基板に生じる転写痕を弱くすることができる効果がある。

（ａ）本発明の第１の実施形態の基板温調装置の第１の側面模式図、（ｂ）第１の実施形態の基板温調装置の第２の側面模式図（ｂ）第１の実施形態の基板温調装置の平面模式図である。 （ａ）本発明の第１の実施形態の基板支持ピンの側面図である。（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）第１の実施形態の基板支持ピンの先端部に設置する基板保持部の平面図である。 本発明の第１の実施形態の基板温調装置の基板受け渡し機構の動作を説明する側面の部分的模式図である。 （ａ）本発明の第２の実施形態の基板温調装置の側面模式図、（ｂ）第２の実施形態の基板温調装置の平面模式図である。 （ａ）本発明の第３の実施形態の基板支持ピンの側面図である。（ｂ）第３の実施形態の基板支持ピンの先端部に設置する基板保持部の平面図である。 本発明の第３の実施形態の基板温調装置の基板受け渡し機構の動作を説明する側面の部分的模式図である。

次に、この発明の実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態では、この発明をＬＣＤ用のガラス基板などの基板１をプリベーク処理する基板温調装置に適用する場合について説明する。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態の基板温調装置を、図１から図３を参照して説明する。本実施形態の基板温調装置は、図１（ａ）の様に、温度調整盤１０と、基板１を温度調整盤１０に載置する基板受け渡し機構を構成する基板支持ピン２０と、温度調整盤１０に形成した支持ピン引き出し穴１１と支持ピン昇降機構１４で構成する。

基板受け渡し機構の基板支持ピン２０が最初に基板１を受け取り、基板支持ピン２０が基板１を支持しつつ下降し、温度調整盤１０内に収納されることで、温度調整盤１０の表面に基板１を載置する。

図２は基板支持ピン２０の構造を示す図であり、図３は、基板温調装置の基板受け渡し機構の動作を説明する、基板温調装置の側面の部分的模式図である。図１（ａ）又は図３（ａ）の側面図は、基板支持ピン２０の先端部が最も上昇した位置で基板１を支持する場合を示す。

図３（ｂ）の側面図に、基板支持ピン２０が基板１を支持したまま途中まで降下した状態を示す。

図１（ｂ）又は図３（ｃ）の側面図に、基板支持ピン２０が温度調整盤１０の支持ピン引き出し穴１１に収納されて、基板１を温度調整盤１０の表面に載置した場合を示す。図１（ｃ）の平面図に、基板支持ピン２０が温度調整盤１０の支持ピン引き出し穴１１に収納され、基板１が温度調整盤１０の表面に載置された状態を示す

（温度調整盤）
温度調整盤１０の上面には、図１（ｃ）の様に、複数の支持ピン引き出し穴１１を設ける。図１（ａ）の様に、支持ピン引き出し穴１１から基板支持ピン２０を引き出し、また、基板支持ピン２０を支持ピン引き出し穴１１から温度調整盤１０内に引き込んで収納する。

また、温度調整盤１０の内部にプレートヒーター１２とステージ温度測定器１３を埋設し、温度調整盤１０の温度が低下した場合にステージ温度測定器１３で温度低下を検知し、プレートヒーター１２で加熱することで温度調整盤１０の温度を一定に保つように制御する。

（基板支持ピン）
図２（ａ）に基板支持ピン２０の側面図を示す。基板支持ピン２０の先端に、基板支持ピン２０の直径より大きい寸法で、基板１に平行に対向して基板１を支える基板保持部２
１を設ける。

基板保持部２１の平面形状は、図２（ｂ）から図２（ｄ）の様に、矩形や円形や台形等の種々の平面形状を用いることができる。

また、基板支持ピン２０を、中空パイプで構成し、その基板支持ピン２０の基板保持部２１を設置した先端部分に、空気あるいは窒素等のガスを噴出するエアー噴出孔２２を設ける。そのエアー噴出孔２２から噴出したガスが基板１と基板保持部２１の間に気体の層を形成して基板１を基板保持部２１上に浮上させて支える。

また、基板支持ピン２０の先端のエアー噴出孔２２から噴出するガスが、基板保持部２１と基板１の間に形成した気体の層が、基板保持部２１を基板１に直接には触れない様にする効果がある。

それが、基板保持部２１から基板１への熱伝導を少なくし、基板支持ピン２０の先端の基板保持部２１の温度が基板１の周囲のガスと温度差が有る場合も、それが基板１に生じる転写痕を弱くすることができる効果がある。

基板１を支えたガスは、基板１の下面と温度調整盤１０の上面の間の開放空間に流出して除去される。この開放空間は、基板支持ピン２０が基板１を温度調整盤１０の上方に持ち上げることで形成されている。

噴出したガスが流れ込む開放空間を形成することで、基板１が、基板支持ピン２０の先端のエアー噴出孔２２から噴出したガスによって、基板保持部２１との間に一定の間隙の空気の層を保った状態で浮上することができる。

基板１を浮上させるためにエアー噴出孔２２から噴出させるガスは、通常は一定温度に管理されたクリーンルーム内の空気を取り入れてブロアで供給する、あるいは、クリーンドライエアー製造装置から一定温度で供給される清浄乾燥空気を用いることができる。エアー供給源の温度が常に一定であり、温度調整盤１０の温度とも一致している場合には、特にエアーの温度を調節する必要はない。

（変形例１）
しかし、温度調整盤１０の温度が基板１の周囲のガスの温度と異なる場合は、基板１を、温度調整盤１０の上方の基板支持ピン２０の先端部の位置から、温度調整盤１０の表面に基板１を載置するために基板支持ピン２０を下降させて基板１を下降させるにつれ、基板１の周囲の温度が変化する。

そのため、変形例１として、基板１の周囲のガスの温度を測定しつつ、基板支持ピン２０の先端のエアー噴出孔２２から噴出させるガスの温度をガス温度制御手段で制御する。それにより、エアー噴出孔２２から噴出させるガスの温度を基板１の周囲のガスの温度と同じ温度にしてエアー噴出孔２２から噴出させる。

（支持ピン引き出し穴）
図１（ａ）の様に、基板支持ピン２０は、温度調整盤１０の基板１の設置領域の端部に設けた支持ピン引き出し穴１１に差し込んで、基板１の面の垂直方向から斜めに傾けて支える。支持ピン引き出し穴１１は、基板支持ピン２０を、基板１の面の垂直方向、すなわち、温度調整盤１０の面の垂直方向から斜めに傾けた方向に出し入れさせ、支持ピン引き出し穴１１の上に出る基板支持ピン２０の長さを可変にする。

図１（ｂ）の側面図と図１（ｃ）の平面図、又は図３（ｃ）の側面図は、基板支持ピン２０を最も下降させた状況の側面図を示す。すなわち、基板支持ピン２０の先端部に設置した基板保持部２１を温度調整盤１０の上面の高さより低くなる位置まで下降させ温度調整盤１０内に収納させる。そして、基板１を温度調整盤１０の上面に載置する。

（支持ピン昇降機構）
支持ピン昇降機構１４は、温度調整盤１０内の支持ピン引き出し穴１１の下に設ける。支持ピン昇降機構１４は、基板支持ピン２０を支持ピン引き出し穴１１内に、基板支持ピン２０の軸にそった斜めの方向に引き込み、また、送り出すことで、基板支持ピン２０を温度調整盤１０対して相対的に上下に昇降させる。

支持ピン昇降機構１４は、各基板支持ピン２０の先端部の高さを支持ピン先端高さ検出手段（図示せず）で測定しつつ、複数の基板支持ピン２０の先端部の高さを、基板１の下面を支える１つの平面上に置くように制御することが望ましい。

（支持ピン引き出し穴）
基板支持ピン２０を温度調整盤１０に収納する支持ピン引き出し穴１１は、図１（ｃ）の平面図のように、基板１の領域の端に、基板１の製品領域の外に設ける。

支持ピン引き出し穴１１を基板１の製品領域の外に設けることにより、基板１を温度調整盤１０に載置させた後に、基板保持部２１を温度調整盤１０内に収納させる位置が基板１の製品領域の外になる。

そして、基板１が接する温度調整盤１０表面の温度と支持ピン引き出し穴１１部分の温度とが異なることにより基板１に生じる転写跡は、基板１の製品領域外になる。そのため、基板１の製品領域内には転写跡を生じないようにすることができる効果がある。

（基板温調装置の基板の載置動作）
次に、基板温調装置が、基板支持ピン２０を用いて基板１を温度調整盤１０上に載置する動作について説明する。

基板温調装置は、温度調整盤１０を予め、例えば５０℃〜１８０℃程度の所定の温度に設定しておく。

次に、図３（ａ）の様に、支持ピン昇降機構１４が、基板支持ピン２０を温度調整盤１０の上に上昇させる。基板支持ピン２０は、温度調整盤１０の面上に、その面に垂直な方向から傾いた角度で、基板１の下面の中ほどの位置の下面を先端部で支える様に突出する。

次に、基板１を基板支持ピン２０上に載置し、図２の様な基板支持ピン２０のエアー噴出孔２２から噴出すエアーで基板１を支える。

次に、図３（ｂ）の様に、支持ピン昇降機構１４が、基板支持ピン２０を温度調整盤１０の周囲の支持ピン引き出し穴１１に収納する下降動作をさせる。

その基板支持ピン２０の下降につれて、基板支持ピン２０の先端部分が基板１の下面の中ほどの位置から、基板１の下面の端部にまで移動する。

そして、最終的に、図３（ｃ）の様に、基板支持ピン２０の先端部が温度調整盤１０の表面より下方に移動して基板支持ピン２０が温度調整盤１０の支持ピン引き出し穴１１に
収納され、基板１が温度調整盤１０の表面に載置される。

ここで、基板１の基板支持ピン２０から温度調整盤１０への受け渡し動作の際に、基板支持ピン２０の先端部が支える基板１の下面の位置が時間的に変化する。それにより、基板１が接する基板支持ピン２０の先端部の温度による基板１へ転写痕が生じないようにできるので、ガラス基板とほぼ同じサイズの均一な塗膜面が得られるという効果がある。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態の基板温調装置は、図４の様に、傾きが異なる複数の基板支持ピン２０を用いて大型の基板１の全面に基板支持ピン２０の先端部を分散して配置して基板１の下面を均等に支える。

支持ピン昇降機構１４は、基板支持ピン２０を軸方向に移動させて下降させ、基板１を支える基板支持ピン２０の先端部の基板保持部２１を温度調整盤１０に収納することで、基板支持ピン２０で支えた基板１を温度調整盤１０の表面に載置する。

ここで、傾きが異なる基板支持ピン２０同士は異なる支持ピン昇降機構１４により、異なる速度で支持ピン引き出し穴１１に引き込むことで、基板１の下面を複数の基板支持ピン２０の先端部で形成した平面で支える。

ここで、支持ピン昇降機構１４は、複数の基板支持ピン２０の先端部の高さを支持ピン先端高さ検出手段（図示せず）で測定して、複数の基板支持ピン２０の先端部の高さを、基板１の下面を支える１つの平面上に置くように制御しつつ、複数の基板支持ピン２０の先端部の高さを揃えて同時に下降させる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態を図５と図６を参照して説明する。第３の実施形態では、図６の様に、基板支持ピン２０を支える支持ピン昇降機構１４が、基板支持ピン２０を下降させるとともに、基板支持ピン２０の軸の傾きを変える軸方向回転手段１５を設ける。

また、図５の様に、第３の実施形態では、基板支持ピン２０の先端に設置する基板保持部２１の上面の方向と基板支持ピン２０の軸の方向との角度を変える基板保持部配向方向回転手段２３を設ける。

（基板温調装置の基板の載置動作）
第３の実施形態では、支持ピン昇降機構１４が基板支持ピン２０を支持ピン引き出し穴１１に引き込み下降させて基板１を温度調整盤１０の表面に載置した状況において、基板支持ピン２０の軸方向の傾きを垂直方向に変える。

それにより、その状況において、基板支持ピン２０の後端部が水平面の方向で温度調整盤１０の外に突出しないように、温度調整盤１０の範囲内に基板支持ピン２０を収納できる効果がある。

なお、本発明は、以上の実施形態に限定されず、すなわち、本発明の基板温調装置は、基板１をプリベーク処理する基板温調装置以外に限定されず、基板１にレジスト液を塗布するレジスト塗布装置用の基板温調装置に用いることができる。

すなわち、基板１の面の垂直方向から傾けた基板支持ピン２０と支持ピン昇降機構１４で構成した基板受け渡し機構を用いて、基板１を、温度調整された温度調整盤１０上に載置する基板温調装置に適用することができる。

本発明の基板温調装置をレジスト塗布装置に用いて基板１にレジスト液を塗布することで、基板１の製品領域内に転写痕を生じない様にできるので、ガラス基板とほぼ同じサイズの均一な塗膜面が得られるという効果が得られる。

１・・・基板
１０・・・温度調整盤
１１・・・支持ピン引き出し穴
１２・・・プレートヒーター
１３・・・ステージ温度測定器
１４・・・支持ピン昇降機構
１５・・・軸方向回転手段
２０・・・基板支持ピン
２１・・・基板保持部
２２・・・エアー噴出孔
２３・・・基板保持部配向方向回転手段

Claims (3)

1. 基板を載せて温調する温度調整盤と、前記基板を先端部に載置して該基板を温度調整盤の表面に載置する上下移動をさせる基板支持ピンを有し、前記基板支持ピンの先端部からガスを噴出させて前記基板を支えさせ、前記基板支持ピンの軸方向を前記基板の面の垂直方向から傾け、前記温度調整盤の前記基板を載置する表面の前記基板の製品領域の外の支持ピン引き出し穴に、前記基板支持ピンを引き込ませて収納する基板温調装置であって、前記基板支持ピンの先端部に前記基板支持ピンの直径よりも大きい基板保持部を備えたことを特徴とする基板温調装置。
2. 請求項１に記載の基板温調装置であって、前記支持ピンの先端部から噴出させるガスの温度を、前記基板の周囲のガスの温度と同じ温度に調整して噴出させるガス温度制御手段を有することを特徴とする基板温調装置。
3. 請求項１又は２に記載の基板温調装置であって、前記基板支持ピンの軸方向を前記基板の面の垂直方向から傾ける角度を、前記基板支持ピンの先端部の前記基板を支える位置に応じて異なる角度に設定したことを特徴とする基板温調装置。

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