JP5406475B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、液晶表示パネル用ガラス基板等の基板を加熱または冷却して熱処理する熱処理装置に関する。

このような熱処理装置としては、洗浄後の基板に脱水処理、密着強化処理、冷却処理を行う脱水ベークユニットや、基板へのフォトレジストの塗布後に溶剤成分を加熱することで化学変化を生じせしめるプリベークユニット、あるいは、基板の現像処理後に脱水処理やテーパー形成処理を行うポストベークユニット等がある。

このような熱処理装置は、その上方に載置された基板を加熱または冷却して熱処理する熱処理プレートと、この熱処理プレートを貫通して昇降し、基板を熱処理プレート上の熱処理位置と熱処理プレートから離隔した搬入搬出位置との間で昇降させる支持ピンとを備える。

ところで、このような熱処理装置において、支持ピンが下降することにより基板を搬入搬出位置から熱処理位置まで下降させるときに、基板の下面が水平状体となっていると、基板の下面と熱処理プレートとの間に存在する空気の存在により基板が浮遊した状態となって、基板に位置ずれが生じる場合がある。また、支持ピンが上昇することにより基板を熱処理位置から搬入搬出位置まで上昇させるときにも、基板の下面が水平状体となっていると、基板の下面と熱処理プレートとの間に空気が容易には侵入しないことから、基板が損傷する場合がある。

このため、従来の熱処理装置においては、基板をわずかに撓ませた状態で支持するため、支持ピンによる基板の支持高さが基板の中央部では低く、基板の端縁付近では高くなるように、各支持ピンの高さを調整している。

ところで、このような構成を採用した場合には、支持ピンが下降した状態においては、基板の端縁付近に配置された支持ピンの上端を熱処理プレートの表面付近に配置した場合には、基板の中央部付近に配置された支持ピンの上端は熱処理プレートの表面より低い位置に配置されることになる。一般に、熱処理装置においては、熱処理プレート上の基板の温度分布は均一であることが好ましい。しかしながら、基板の中央部付近に配置された支持ピンの上端は熱処理プレートの表面より低い位置に配置された場合には、支持ピンと基板下面との間に形成された空間の作用により、温度分布が不均一になるという問題がある。

このため、特許文献１に記載の基板処理装置においては、支持ピンが下降した状態においても、基板の中央部付近に配置された支持ピンの上端が熱処理プレートの表面付近に配置されるように、基板の中央部付近に配置された支持ピンを、かさ上げ部材と熱処理プレートとは別に配設した固定プレートとにより支持する構成を採用している。
特開２００６−３３２５８７号公報

上述した特許文献１に記載された構成においては、支持ピンが下降した状態において、支持ピンが熱処理プレートとは別に配設された支持部材により支持される構成となっている。このため、熱処理プレートによる発熱の影響で、支持部材や熱処理プレートが変形した場合には、支持ピンが下降したときの支持ピンの上端の高さが熱処理プレートの表面に対して変動することになる。このため、全ての支持ピンの上端が熱処理プレートの表面付近に配置されるように、予め支持ピンの高さ位置を調整していた場合には、一部の支持ピンの上端が熱処理プレートの表面より上方に突出したり、熱処理プレートの表面より下方に配置されたりする現象が発生する。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、熱処理プレート等が変形した場合においても、支持ピンの上端が熱処理プレートの表面付近に正確に配置することが可能な熱処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、その上方に載置された基板を加熱または冷却して熱処理する熱処理プレートと、熱処理すべき基板の下面中央部付近に対向する位置に配置され、前記熱処理プレートを貫通した状態で昇降可能な第１支持ピンと、前記第１支持ピンの上端が前記熱処理プレートの上面付近に配置されるように、前記第１支持ピンを前記熱処理プレートの下面より吊り下げ支持する第１吊り下げ支持機構と、熱処理すべき基板の下面における前記第１支持ピンより外側の位置に配置され、前記熱処理プレートを貫通した状態で昇降可能な第２支持ピンと、前記第２支持ピンの上端が前記熱処理プレートの上面付近に配置されるように、前記第２支持ピンを前記熱処理プレートの下面より吊り下げ支持する第２吊り下げ支持機構と、前記第２支持ピンと当接した後に、前記第１支持ピンと当接することにより、前記第１支持ピンの上端と前記第２支持ピンの上端とが前記熱処理プレートの表面より上方に配置され、基板が中央部が低くその外側が高くなるように支持される基板支持位置まで、前記第１支持ピンと前記第２支持ピンとを上昇させる昇降機構と、を備え、前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンはそれぞれフランジ部を有し、前記第１吊り下げ支持機構および前記第２吊り下げ支持機構は、前記熱処理プレートの下面に固定される吊り下げ部材と、前記フランジ部を支持する支持部と、を有し、前記支持部は、前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンの上端が前記熱処理プレートの上面付近に配置されるように調整されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１吊り下げ支持機構および前記第２吊り下げ支持機構と、前記熱処理プレートとの間に、断熱部材を介在させた。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記支持部は、前記吊り下げ部材に形成された長孔に、ねじにより固定されている。

請求項４に記載の発明は、その上方に載置された基板を加熱または冷却して熱処理する熱処理プレートと、熱処理すべき基板の下面中央部付近に対向する位置に配置され、前記熱処理プレートを貫通した状態で昇降可能な第１支持ピンと、前記第１支持ピンの上端が前記熱処理プレートの上面付近に配置されるように、前記第１支持ピンを前記熱処理プレートの下面より吊り下げ支持する第１吊り下げ支持機構と、熱処理すべき基板の下面における前記第１支持ピンより外側の位置に配置され、前記熱処理プレートを貫通した状態で昇降可能な第２支持ピンと、前記第２支持ピンの上端が前記熱処理プレートの上面付近に配置されるように、前記第２支持ピンを前記熱処理プレートの下面より吊り下げ支持する第２吊り下げ支持機構と、前記第２支持ピンと当接した後に、前記第１支持ピンと当接することにより、前記第１支持ピンの上端と前記第２支持ピンの上端とが前記熱処理プレートの表面より上方に配置され、基板が中央部が低くその外側が高くなるように支持される基板支持位置まで、前記第１支持ピンと前記第２支持ピンとを上昇させる昇降機構と、を備え、前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンは、各々、複数本配設されるとともに、前記昇降機構は、前記複数の第１支持ピンおよび前記複数の第２支持ピンに当接可能な複数の当接部を備え、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部は、前記第１支持ピンまたは前記第２支持ピンに当接する昇降位置と、前記第１支持ピンまたは前記第２支持ピンには当接しない退避位置との間を移動可能である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記複数の当接部のうちの少なくとも一部を、前記昇降位置と前記退避位置の間で移動させる駆動手段を備える。

請求項１から請求項５に記載の発明によれば、熱処理プレート等が変形した場合においても、支持ピンの上端を熱処理プレートの表面付近に正確に配置することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、熱処理プレートの熱エネルギーが第１吊り下げ支持機構および第２吊り下げ支持機構に吸収されることを防止することができ、熱処理プレートの温度分布が不均一となることを防止することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、基板に対する面取りに対応して、必要な支持ピンのみを昇降させることが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、昇降する支持ピンの選択を自動的に実行することが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は、この発明の第１実施形態に係る熱処理装置の要部を示す側面概要図である。ここで、図１は各支持ピン２が下降した状態を示し、図２は各支持ピン２が上昇した状態を示している。なお、図１においては、複数の支持ピン２のうちの３本のみを図示しており、図２においては、複数の支持ピン２のうちの３本のみを実線で、他の支持ピン２の先端を仮想線で図示している。

この熱処理装置は、大型の矩形状の液晶表示パネル用ガラス基板（以下、単に「基板」という）１に対して熱処理を行うものであり、チャンバー４内に配置された熱処理プレート３と、樹脂製のハウジング３９により案内された状態で熱処理プレート３を貫通して昇降する複数の支持ピン２と、これらの支持ピン２を吊り下げた状態で支持する吊り下げ支持機構と、後述する支持ピン２の下端部１４と当接する当接部３１を備え、支持ピン２を昇降させる昇降架５とを備える。昇降架５は、図示しないエアシリンダの駆動により昇降する。

この熱処理プレート３は、例えば、アルミニウム等の伝熱性が良好な金属材料によって形成され、その内部に加熱手段としてのヒータを備える。なお、この熱処理プレート３の表面には、アルミナ、マテアタイト等の低伝熱部材から構成された複数個の球体が配設されている。この球体の上端は、熱処理プレート３の上面より微少量だけ突出する状態で配設されており、基板１と熱処理プレート３の表面との間にいわゆるプロキシミティギャップと称される微小間隔を保った状態で、基板１を熱処理プレート３の球体上に載置、支持して、この基板１を加熱するように構成されている。なお、基板１を熱処理プレート３の表面と直接接触する状態で熱処理プレート３上に載置してもよい。

図３は、支持ピン２等を示す拡大図である。

支持ピン２は、樹脂製の先端部１１と金属製の基部１２とから構成される。基部１２の下端には、フランジ１３が配設されており、このフランジ１３における基部１２とは逆側には、上述した下端部１４が付設されている。

この支持ピン２は、熱処理プレート３に穿設された孔部に装着されるハウジング３９内に遊嵌され、上下方向に移動可能となっている。このハウジング３９におけるフランジ部１７は、吊り下げ部材１５の支持部１８とともに、ねじ２１により熱処理プレート３の下面に固定される。吊り下げ部材１５の下端には、支持ピン２に配設されたフランジ１３をその下面から支持するための支持部１９が配設されている。このため、支持ピン２は、吊り下げ部材１５や支持部１９等からなる吊り下げ支持機構の作用により、熱処理プレート３の下面より吊り下げ支持される。なお、符号１６は、吊り下げ部材１５の位置を規制するための変形防止用サポートである。

支持部１９は、吊り下げ部材１５に形成された長孔２４を利用して、ねじ２３により吊り下げ部材１９に固定されている。このため、支持部１９の高さ位置は、ねじ２３により長孔２４のサイズ内で調整することが可能となっている。これにより、支持部１９の高さ位置を吊り下げ部材１５に対して変更することで、支持ピン２の上端の位置を変更することが可能となる。

ハウジング３９におけるフランジ部１７および吊り下げ部材１５と、熱処理プレート３との間には、断熱材２２が介在している。この断熱材２２の作用により、熱処理プレート３の熱エネルギーが吊り下げ支持機構に吸収されることを防止することができ、熱処理プレート３の温度分布が不均一となることを防止することが可能となる。

図４は支持ピン２の下端部１４と当接する当接部３１を支持ピン２およびそのフランジ１３とともに示す平面図であり、図５はその側面図である。

支持ピン２の下端部１４と当接して支持ピン２を昇降させるための当接部３１は、昇降架５に対して、ねじ３３により固定されている。この当接部３１は、ねじ３３を緩めることにより、図４および図５に示す位置から、ねじ３３の軸芯を中心に９０度回転させることができる。このため、この当接部３１は、図４および図５に示す支持ピン２の下端部１４に当接する昇降位置と支持ピン２の下端部１４には当接しない退避位置との間を移動可能となっている。

再度図１および図２を参照して、図１に示す３本の支持ピン２のうち、基板１の下面中央部付近に対向する位置に配置された中央の支持ピン２における基部１２の長さは、この支持ピン２より外側に配置された支持ピン２の基部１２の長さより短くなっている。このため、中央の支持ピン２における下端部１４の位置は、外側に配置された支持ピン２の下端部１４の位置より上方に配置される。そして、各支持ピン２の上端は熱処理プレート３の上面付近に配置されるように、各吊り下げ支持機構における支持部１９の位置が調整されている。

このため、図１に示すように、昇降架５が当接部３１とともに下降したときには、各支持ピン２の上端は熱処理プレート３の上面付近に配置されている。この状態で基板１を熱処理することにより、支持ピン２と基板１の下面との間に形成された空間の作用で温度分布が不均一になるという問題の発生を防止することが可能となる。

この状態から、昇降架５が当接部３１とともに上昇したときには、支持ピン２の長さの差異により、外側に配置された支持ピン２における下端部１４が最初に当接部３１に当接し、しかる後、中央に配置された支持ピン２の下端部１４が当接部３１に当接する。そしてこの状態でさらに昇降架５が当接部３１とともに上昇すれば、図２に示すように、支持ピン２による基板１の支持高さが、基板１の中央部では低く、基板１の端縁付近では高くなることになり、基板１はわずかに撓んだ形で支持されることになる。

このような構成を採用することにより、支持ピン２が下降するときに、基板１の下面と熱処理プレート３との間に存在する空気の存在により基板１が浮遊した状態となって基板１に位置ずれが生じたり、支持ピン２が上昇するときに、基板１の下面と熱処理プレート３との間に空気が容易には侵入しないことから基板１が損傷することを、有効に防止することが可能となる。

また、各支持ピン２が熱処理プレート３の下面より吊り下げ支持する構成であることから、熱処理プレート３が変形した場合においても、支持ピン２はその変形に追従して移動することから、支持ピン２の上端を熱処理プレート３の表面付近に正確に配置することが可能となる。

図１に示す３本の支持ピン２のうち、基板１の下面中央部付近に対向する位置に配置された中央の支持ピン２は、この発明における第１支持ピンとして機能し、この支持ピン２を吊り下げ支持する吊り下げ支持機構は、この発明の第１吊り下げ支持機構として機能する。また、図１に示す３本の支持ピン２のうち外側に配置された２本の支持ピン２は、この発明における第２支持ピンとして機能し、この支持ピン２を吊り下げ支持する吊り下げ支持機構は、この発明の第２吊り下げ支持機構として機能する。また、同様に、中央の支持ピン２と当接する当接部３１は、この発明における第１当接部として機能し、外側に配置された２本の支持ピン２に当接する当接部３１は、この発明における第２当接部として機能する。

図６は、支持ピン２の配置を示す平面図である。

この図６に示し、また、図２において仮想線で示すように、熱処理プレート３の長手方向（図２および図６における左右方向）には、支持ピン２が９列配置されており、支持ピン２の総本数は３６本となっている。図７に示すように８面取りの基板１を処理するときには、基板１の有効領域と支持ピン２とが当接しないように、３６本の支持ピン２のうち、支持ピン２ＡＢおよび２Ａが使用される。これに対して、図８に示すように６面取りの基板１を処理するときには、基板１の有効領域と支持ピン２とが当接しないように、３６本の支持ピン２のうち、支持ピン２ＡＢおよび２Ｂが使用される。

このときには、使用されない支持ピン２に対応する吊り下げ支持機構の当接部３１は、図４および図５に示す位置からねじ３３の軸芯を中心に９０度回転させることで、支持ピン２の下端部１４には当接しない退避位置に移動する。なお、当接部３１を回転させることで当接部を昇降位置から退避位置に移動させる代わりに、ねじ３３を除去して当接部３１自体を昇降架５から取り外すことにより、当接部３１を退避位置に移動させてもよい。また、いずれの場合においても、退避位置に移動させる当接部３１を明示するため、当接部３１に特殊な色やマークを付して、作業ミスを防止するようにすればよい。

図６乃至図８に示す３６本の支持ピン２のうち中央部の支持ピン２ＡＢは、この発明に係る第１支持ピンを構成し、その他の支持ピン２Ａ、２Ｂは、この発明に係る第２支持ピンを構成する。但し、支持ピン２Ａ、２Ｂは、基板１における左右両端側に配置されるものほどその長さが長く設定されている。このため、図２に示すように、支持ピン２による基板１の支持高さが、基板１の中央部では低く、基板１の端縁付近に近づくほど高くなることになり、基板１はわずかに撓んだ形で支持されることになる。

なお、上述した実施形態においては、図２および図６に示すように、熱処理プレート３の長手方向（図２および図６における左右方向）における中央部の支持ピン２を第１支持ピンとして短くし、この支持ピン２の外側に配置された支持ピン２を第２支持ピンとして長く設定している。しかしながら、基板１の中心部に位置する支持ピン２を第１支持ピンとし、基板１の外周部に位置する支持ピン２を第２支持ピンとすることにより、基板１を、基板１の中央部が低く端縁部が高いすり鉢状に支持してもよい。

次のこの発明の他の実施形態について説明する。図９は、この発明の第２実施形態に係る熱処理装置の当接部３５付近を示す平面図である。

上述した第１実施形態においては、当接部３１を手動で回転させ、あるいは、取り外すことにより、当接部３１を昇降位置と退避位置の間で移動させている。これに対して、この実施形態においては、昇降架に配設されたエアシリンダ３４の駆動により、当接部３５を昇降位置と退避位置の間で移動させている。

すなわち、図９（ａ）に示すように、エアシリンダ３４のシリンダロッドが縮んだ状態においては、当接部３５は支持ピン２の下方から退避した退避位置に配置される。この状態においては、昇降架５が昇降しても支持ピン２は昇降しない。これに対して、図９（ｂ）に示すように、エアシリンダ３４のシリンダロッドが延びた状態においては、当接部３５は支持ピンの下方の昇降位置に配置される。この状態において昇降架５が昇降した場合には、当接部３５が支持ピン２の下端部１４と当接することにより、支持ピン２も昇降する。このため、使用する支持ピン２の選択を、自動的に実行することが可能となる。

次に、この発明のさらに他の実施形態について説明する。図１０は、この発明の第３実施形態に係る熱処理装置の当接部３２付近を示す平面図である。

上述した第１実施形態においては、支持ピン２の長さを中央部とその外側で異ならせることにより、支持ピン２による基板１の支持高さが、基板１の中央部では低く基板１の端縁付近に近づくほど高くなるようにしている。これに対して、この実施形態においては、支持ピン２の長さは同一とし、当接部３１、３２による当接位置を基板１の中央部とその外側で異ならせることにより、支持ピン２による基板１の支持高さが、基板１の中央部では低く基板１の端縁付近に近づくほど高くなるようにしている。

すなわち、この実施形態においては、図１および図２に示す支持ピン２の長さを同一とする。そして、図１および図２に示す中央部の支持ピン以外の支持ピンを図３に示す当接部３１により支持する。また、図１および図２に示す中央部の支持ピン２を、図１０に示すように、当接部３１に比べて支持ピン２の下端部１４との当接位置が昇降架５よりも下方に配置された当接部３２により支持する。これにより、支持ピン２の長さを同一とした状態で、支持ピン２による基板１の支持高さが、基板１の中央部では低く基板１の端縁付近に近づくほど高くなるように設定することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、全ての当接部３１が支持ピン２に当接する昇降位置と支持ピン２には当接しない退避位置との間を移動可能となっている。しかしながら、全ての当接部３１を移動可能に構成する必要はない。例えば、上述した実施形態において、図７に示す８面取りと図８に示す６面取りとの２形態で基板を熱処理する場合には、中央部に位置する支持ピン２ＡＢに当接する当接部３１は固定されていてもよい。

すなわち、基板１に対する面取り状態に応じて、基板の下面中央部付近に対向する位置に配置された第１支持ピンと当接する当接部３１を移動させてもよいし、第１支持ピンより外側の位置に配置された第２支持ピンに当接する当接部３１の一部または全部を固定してもよい。どの支持ピン２に当接する当接部３１を移動させるかは、基板１に対する面取りの形態に応じて変更すればよい。

この発明の第１実施形態に係る熱処理装置の要部を示す側面概要図である。 この発明の第１実施形態に係る熱処理装置の要部を示す側面概要図である。 支持ピン２等を示す拡大図である。 支持ピン２の下端部１４と当接する当接部３１を支持ピン２およびそのフランジ１３とともに示す平面図である。 支持ピン２の下端部１４と当接する当接部３１を支持ピン２およびそのフランジ１３とともに示す側面図である。 支持ピン２の配置を示す平面図である。 ８面取りの基板１を示す説明図である。 ６面取りの基板１を示す説明図である。 この発明の第２実施形態に係る熱処理装置の当接部３５付近を示す平面図である。 この発明の第３実施形態に係る熱処理装置の当接部３２付近を示す平面図である。

１ 基板
２ 支持ピン
３ 熱処理プレート
４ チャンバー
５ 昇降架
１１ 先端部
１２ 基部
１３ フランジ
１４ 下端部
１５ 吊り下げ部材
１８ 支持部
２２ 断熱材
２４ 長孔
３１ 当接部
３２ 当接部
３３ ねじ
３４ エアシリンダ
３５ 当接部
３９ ハウジング

Claims (5)

1. その上方に載置された基板を加熱または冷却して熱処理する熱処理プレートと、
   熱処理すべき基板の下面中央部付近に対向する位置に配置され、前記熱処理プレートを貫通した状態で昇降可能な第１支持ピンと、
   前記第１支持ピンの上端が前記熱処理プレートの上面付近に配置されるように、前記第１支持ピンを前記熱処理プレートの下面より吊り下げ支持する第１吊り下げ支持機構と、
   熱処理すべき基板の下面における前記第１支持ピンより外側の位置に配置され、前記熱処理プレートを貫通した状態で昇降可能な第２支持ピンと、
   前記第２支持ピンの上端が前記熱処理プレートの上面付近に配置されるように、前記第２支持ピンを前記熱処理プレートの下面より吊り下げ支持する第２吊り下げ支持機構と、
   前記第２支持ピンと当接した後に、前記第１支持ピンと当接することにより、前記第１支持ピンの上端と前記第２支持ピンの上端とが前記熱処理プレートの表面より上方に配置され、基板が中央部が低くその外側が高くなるように支持される基板支持位置まで、前記第１支持ピンと前記第２支持ピンとを上昇させる昇降機構と、を備え、
   前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンはそれぞれフランジ部を有し、
   前記第１吊り下げ支持機構および前記第２吊り下げ支持機構は、前記熱処理プレートの下面に固定される吊り下げ部材と、前記フランジ部を支持する支持部と、を有し、
   前記支持部は、前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンの上端が前記熱処理プレートの上面付近に配置されるように調整されていることを特徴とする熱処理装置。
2. 請求項１に記載の熱処理装置において、
   前記第１吊り下げ支持機構および前記第２吊り下げ支持機構と、前記熱処理プレートとの間に、断熱部材を介在させた熱処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の熱処理装置において、
   前記支持部は、前記吊り下げ部材に形成された長孔に、ねじにより固定されている熱処理装置。
4. その上方に載置された基板を加熱または冷却して熱処理する熱処理プレートと、
   熱処理すべき基板の下面中央部付近に対向する位置に配置され、前記熱処理プレートを貫通した状態で昇降可能な第１支持ピンと、
   前記第１支持ピンの上端が前記熱処理プレートの上面付近に配置されるように、前記第１支持ピンを前記熱処理プレートの下面より吊り下げ支持する第１吊り下げ支持機構と、
   熱処理すべき基板の下面における前記第１支持ピンより外側の位置に配置され、前記熱処理プレートを貫通した状態で昇降可能な第２支持ピンと、
   前記第２支持ピンの上端が前記熱処理プレートの上面付近に配置されるように、前記第２支持ピンを前記熱処理プレートの下面より吊り下げ支持する第２吊り下げ支持機構と、
   前記第２支持ピンと当接した後に、前記第１支持ピンと当接することにより、前記第１支持ピンの上端と前記第２支持ピンの上端とが前記熱処理プレートの表面より上方に配置され、基板が中央部が低くその外側が高くなるように支持される基板支持位置まで、前記第１支持ピンと前記第２支持ピンとを上昇させる昇降機構と、を備え、
   前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンは、各々、複数本配設されるとともに、前記昇降機構は、前記複数の第１支持ピンおよび前記複数の第２支持ピンに当接可能な複数の当接部を備え、
   前記複数の当接部のうちの少なくとも一部は、前記第１支持ピンまたは前記第２支持ピンに当接する昇降位置と、前記第１支持ピンまたは前記第２支持ピンには当接しない退避位置との間を移動可能である熱処理装置。
5. 請求項４に記載の熱処理装置において、
   前記複数の当接部のうちの少なくとも一部を、前記昇降位置と前記退避位置の間で移動させる駆動手段を備える熱処理装置。

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