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発明の名称 温調装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−37084
公開日 平成6年(1994)2月10日
出願番号 特願平4−187884
出願日 平成4年(1992)7月15日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 滝沢 芳治
要約 目的
本発明は、液晶表示素子用ガラス基板および半導体素子用シリコンウェハ基板の、洗浄,現像,エッチング,剥離後の乾燥に用いる加熱処理、およびレジスト膜等の各種の膜形成前の冷却処理に用いる温度調節装置において、小型の温度調節装置を与えることにある。

構成
温度調節を行うプレートの上部に他のプレートを立体的に配置させ、温度調節部の搬入側及び搬出側にプレートへの基板受渡し機構を設けることで、複数枚のプレートを用いる場合でもそれに必要な面積を低減させることができる。
特許請求の範囲
【請求項1】温度調節された板状物の上部に被処理物を配置して被処理物の温度を調節する機能を有する温調装置において、温度調節された板状物の上部に他の温度調節された板状物を配置することを特徴とする温調装置。
【請求項2】温度調節された板状物の上部に配置する他の温度調節された板状物が複数個であることを特徴とする請求項1記載の温調装置。
【請求項3】被処理物が板状物であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の温調装置。
【請求項4】板状の被処理物がガラス板であることを特徴とする請求項3記載の温調装置。
【請求項5】被処理物であるガラス板が液晶表示素子用の基板であることを特徴とする請求項4記載の温調装置。
【請求項6】板状の被処理物がシリコンウェハであることを特徴とする請求項3記載の温調装置。
【請求項7】被処理物であるシリコンウェハが半導体素子用の基板であることを特徴とする請求項6記載の温調装置。
【請求項8】板状の被処理物がセラミックであることを特徴とする請求項3記載の温調装置。
【請求項9】温度調節された板状物と被処理物が接触することで被処理物の温度を調節することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の温調装置。
【請求項10】温度調節された板状物と被処理物が接近することで被処理物の温度を調節することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の温調装置。
【請求項11】被処理物の温度調節が被処理物の加熱であることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の温調装置。
【請求項12】被処理物の温度調節が被処理物の冷却であることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の温調装置。
【請求項13】被処理物の加熱が被処理物への液処理後の乾燥であることを特徴とする請求項11記載の温調装置。
【請求項14】液処理が洗浄処理であることを特徴とする請求項13記載の温調装置。
【請求項15】液処理がフォトレジスト露光後の現像処理であることを特徴とする請求項13記載の温調装置。
【請求項16】液処理がフォトレジスト現像後のエッチング処理であることを特徴とする請求項13記載の温調装置。
【請求項17】液処理がエッチング後のレジスト剥離処理であることを特徴とする請求項13記載の温調装置。
【請求項18】被処理物の冷却が被処理物への膜形成工程前の温度調節処理であることを特徴とする請求項12記載の温調装置。
【請求項19】膜形成工程がレジスト膜塗布工程であることを特徴とする請求項18記載の温調装置。
【請求項20】膜形成工程が配向膜塗布工程であることを特徴とする請求項18記載の温調装置。
【請求項21】前処理部より被処理物を受入れ、温度調節処理を行った後に後処理部に被処理物を払いだす機能を有することを特徴とする請求項1から請求項20のいずれか1項に記載の温調装置。
【請求項22】受入れた被処理物の温度を検出して、被処理物が処理工程上必要な温度に温度調節されて処理工程上必要な時間を経過した後、被処理物を払いだすことを特徴とする請求項21記載の温調装置。
【請求項23】被処理物と温度調節された板状物の距離を変化させ、被処理物と板状物の間の熱の移動速度を変更させる機能を有することを特徴とする請求項1から請求項22のいずれか1項に記載の温調装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板の温度調節装置に係り、特に液晶表示素子用ガラス基板および半導体素子用シリコンウェハ基板の、洗浄,現像,エッチング,剥離後の乾燥に用いる加熱処理、およびレジスト膜等の各種の膜形成前の冷却処理に用いる温度調節装置に係る。
【0002】
【従来の技術】半導体素子を始めとする各種の電子デバイスには、その製造工程においてデバイスの基板上に数種類の膜形成,パターン形成が繰り返し行われる。これらの各々の素工程において、基板の表面状態を制御する技術が重要である。
【0003】例えば基板上に金属膜などを真空蒸着法で形成する時にその基板の表面が汚染されていると、膜の形成が困難となり、膜特性,膜付着性などの特性が低下し、デバイスとして機能を果たさない結果と成る。そのためこれらの膜形成前に、表面の汚染を除去する目的で洗浄処理が行われる。一般的にこれらの洗浄では、純水などの媒体を用いる。これらの媒体は、洗浄後はその処理基板より除去されなければならない。そのため、洗浄後の純水が付着した基板は各種の方法で乾燥される。たとえば基板を高速回転させ、発生する遠心力で付着水を除去する方法や、基板に高速エアを吹き付け、その力で除去する方法、また基板表面純水を揮発性の高い溶媒に置換して乾燥を行う方法などが取られる。これらの処理により、基板上の付着水は見かけ上存在しなくなるが、基板の表面に吸着している水分子までは除去されない。この表面に吸着した水分子も前述の汚染と同じように膜形成に対して好ましくない影響を与える。そのため、上記の乾燥手段を行った後、基板に熱を加えて表面吸着水を除去する加熱処理が行われる。また、洗浄処理以外のレジスト現像,エッチング,剥離等の液体を用いる処理の後でも基板表面上の水分が問題となるため同様な加熱処理が行われる。これらの処理はその性質上、塵埃を嫌うため、全てクリーンルーム内で行われる。
【0004】また、基板表面にレジスト膜の様な有機質の膜を形成する場合も基板表面の制御は重要である。一般に、基板を高速で回転させて基板上にレジストの膜を形成するスピンコータ法や、レジストを円筒状のローラで印刷するロールコータ法が用いられる。レジストは液体であるため、基板の温度によりその粘度が変化する。そのため、これらの膜形成の前には基板温度を制御する必要がある。すなわち上記の様な基板を加熱する処理の後にレジストなどの膜を形成する場合は、基板を冷却する処理が必要となる。これらの処理もその性質上、塵埃を嫌うため、全てクリーンルーム内で行われる。
【0005】従来技術では、1991年度版 薄膜電子デバイス年鑑(プレスジャーナル社)394頁に記載の様に、複数のオーブンを基板の搬送方向に並べ、そのオーブンの上に処理基板を順次置くことで基板の温度調節を行っていた。その例を図2に示す。ガラス基板1は搬送ローラ2により搬送方向5の方向に搬送される。前処理部6において処理が完了した基板1は搬送ローラ2により温調部11の加熱プレート3の上に運ばれる。加熱プレート3上の基板1は図に示されていない機構によって加熱プレート3に搭載され、温度調節を受ける。その後基板1は、同様な搬送手段によって温調部12から温調部20にて温調される。温度調節を終えた基板1は同様に搬送され、後処理部10へ送られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】基板1に対して急激な熱を加えた場合、その熱による衝撃によって破損する場合がある。そのため、基板を処理工程上必要な温度に上げる方法として急に加熱するのではなく、徐々に加熱する方法が取られる。そのため従来技術では加熱プレート3を搬送方向に複数個並べ、各々の加熱プレート温度を異なる温度に設定し、そのプレート上に基板1を順次搬送搭載する方法が取られていた。例えば、ガラス基板を加熱する場合、室温のガラス基板をまず70度の加熱プレートに搭載し、加熱する。次にそのガラス基板を、110度の加熱プレートに搭載し、加熱する。次にそのガラス基板を、150度の加熱プレートに搭載し、加熱する。このようにプレートを搬送方向に対して複数個並べるため、図2に示すように温調部11から温調部20まで装置長さが長くなり、装置として広い面積を必要とした。また、基板1を冷却する場合も熱衝撃を低減させる目的で同様な装置とする必要がある。
【0007】既に述べたように、これらの処理は全てクリーンルームで行われるが、クリーンルームを稼働させるためには、その設置の初期投資から、ランニングコストに至るまで多額の費用を必要とする。その為、上記のような広い面積を必要とする装置は経済的に好ましくなく、小型の装置とする必要が生じた。
【0008】本発明の目的は、基板を温度調節する小型の装置を与えることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、温度調節を行うプレートの上部に他のプレートを立体的に配置させる構成とした。この構成とすることで、複数枚のプレートを用いる場合でもそれに必要な面積を低減させることができる。
【0010】
【作用】基板の処理スピードに応じた数のプレートを立体的に配置し、その上に基板を順次搭載させる。設定温度にて、設定時間処理を終えた基板を順次払いだす。この処理時間中基板は搬送される必要が無いため、基板搬送方向に対して複数個加熱プレートを配置する必要は無い。また、基板への熱衝撃を低減させる手段としては、基板と加熱プレートとの距離を変化させることで、加熱プレートから、基板への熱意動速度を変化させることができる。すなわち、基板を加熱プレートに対して近接させて徐々に加熱した後、基板を加熱プレートに密着させて昇温させる。これらの処理によって、基板への熱衝撃を低減させた小型の温調装置を得ることが出来る。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1から図4により説明する。
【0012】図1において温調装置は収納部7,温調部8及び取出部9から成る。収納部7は前処理部6と接続されている。また、取出部9は後処理部10と接続されている。温調部8には加熱プレート3が複数個,上下方向に設けられている。前処理部6及び後処理部10には搬送ローラ2が設けられており、搬送方向5の方向に基板1を搬送することが出来る。収納部7には受入搬送ロボット4aが設けられている。この受入搬送ロボット4aは前処理部6から基板1を受入、温調部8に移し変える機能を有している。取出部9には払出搬送ロボット4bが設けられている。この払出搬送ロボット4bは温調部8の基板1を後処理部10に移し変える機能を有している。
【0013】図1のP部の拡大図を図3に示す。受入搬送ロボット4aは基板1を搭載保持する搬送アーム4dを備えている。また、受入搬送ロボット4aは保持した基板1を持ち上げる機能を有している。図3において持ち上げた状態を受入搬送ロボット4cに示す。また、搬送アーム4dは、搭載保持した基板1を水平方向に移動させる機能も有している。図3において水平移動させた状態を搬送アーム4eに示す。この時、基板1は基板1aの位置へ移動する。図3には示されていないが、払出搬送ロボット4bも受入搬送ロボット4aと同様の基板移載機構を有している。
【0014】図3のQ部の拡大図を図4に示す。加熱プレート3の内部には押上ピン22aが設けられている。押上ピン22aはシャフト21aに接続されている。シャフト21aは図に示されていない機構によってその位置を高さ方向に移動することが出来る。上下方向に移動したときの位置をシャフト21b及びシャフト21cに示す。このシャフト21aの上下移動に伴い、押上ピン22aもその位置を押上ピン22bおよび押上ピン22cの位置に移動させる。押上ピン22cはその上部に基板1bを搭載することが出来る。その為、押上ピン22cの上下移動に伴い、基板1bもその位置を基板1c、及び基板1dの位置に移動する。押上ピン22aが下方に移動したとき、押上ピン22aの基板1dと接触する部分の高さは、加熱プレート3の表面より低い位置となる。その為、基板1dは加熱プレート3と接触する。押上ピン22bの位置においては、押上ピン22bと基板1cの接触する部分の高さは、加熱プレート3の表面より高い位置となる。その為、基板1cは加熱プレート3とは接触せず、近接した位置となる。
【0015】前処理部6にて処理を終えた基板1は搬送ローラ2によって受入搬送ロボット4aとの受渡し位置に送られる。受入搬送ロボット4aはその搬送アーム4dによって基板1を受け取る。基板を受け入れた受入搬送ロボット4aは受入搬送ロボット4cの位置まで上昇する。そののち、搬送アーム4eが水平方向へ移動する。図3においては右方向へ移動する。それにより基板は基板1aの位置に移動する。次に加熱プレート3内の押上ピン22aが上昇し、押上ピン21cの位置となり、基板1bの位置に基板を押し上げる。その後搬送アーム4eは図3において左側水平方向へ移動し、押上ピン22aの動きと干渉しない位置に移動する。それによって、押上ピン22cが下方に移動した時、基板1bも下方に移動することが可能となる。
【0016】加熱プレート3は図に示されていない熱源によって一定温度に保たれている。一例として熱源としては電気ヒータが用いられる。加熱プレート3には図示されていない温度センサが設けられており、加熱プレートの温度に応じて加熱源からの熱の供給を制御する機能と接続している。ガラス基板を乾燥させる場合の温度の一例として、加熱プレート3の温度は150度に調整される。
【0017】押上ピン22cの位置で受渡しされた基板1bは、ピンが下方の押上ピン22bの位置に移動することで基板1cの位置となる。基板1cは加熱プレート3と接触していないため、急激な熱衝撃を受けること無く、ゆっくりと昇温される。昇温速度は基板1cと加熱プレート3との距離を接近させることで速められるが、急激な加熱は基板に熱衝撃を与えるため、その距離設定は基板の熱特性に応じ、十分注意する必要がある。基板1cの温度と加熱プレート3の温度差が、基板1cの耐熱衝撃温度差以下と成ったとき、押上ピンは更に下方に移動し、押上ピン22aの位置へ移動する。これにより、基板1dと加熱プレート3は接触し、更に加熱する。加熱処理後、基板1dは押上ピン22aによって持ち上げられ1bの位置へ移動する。加熱処理の終了時間は、処理装置に組み込まれたタイマによって与えることが出来る。また、温調部8に基板1dの温度を検出するセンサを設け、その温度を監視することで終了時間を与えることも出来る。加熱処理を終えた基板1bは払出搬送ロボット4bにて払いだされる。その時のロボットの動作は、基板を受け入れるときの受入搬送ロボット4aの動作と同様である。その後、払出ロボット4bは基板1を後処理部10に払いだす。後処理部10では、基板1は搬送ローラ2によって次工程に送られる。
【0018】温調部8にはこれらの処理時間中に処理すべき基板枚数の加熱プレート3を備えることが必要である。すなわち、ある加熱プレートで基板加熱処理を行っている間に、他の処理を行っていない加熱プレート3に基板を搭載させ、さらに処理の終わった基板を加熱プレートから順次払いだすことで、前処理部6から送られる基板1を連続して加熱処理し、後処理部10へ送ることが出来る。本事例に示す加熱処理の一例としては、液晶表示素子製造工程におけるガラス基板の洗浄後基板の乾燥,現像処理後基板の乾燥,エッチング処理後基板の乾燥,レジスト膜剥離後基板の乾燥などが挙げられる。
【0019】また、加熱プレート3において発熱源の替わりに放熱源を用いることで、本実施例と同様な処理動作にて冷却の温調処理も行うことが出来る。このような冷却処理の一例としては、液晶表示素子製造工程におけるガラス基板へのレジスト膜塗布前冷却処理,配向膜塗布前冷却処理などが挙げられる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、複数個の加熱及び冷却プレートを立体的に配置して基板を連続的に温度処理することが出来るため、クリーンルームの中での温度調節装置の面積を低減することが出来る。それにより、クリーンルームへの初期投資,ランニングコストの低減,クリーンルームの有効利用が計れる。




 

 


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