(57)【要約】【課題】温度変化が繰り返し加わっても正常な機能を維持することができる基板保持装置を提供すること。【解決手段】本発明の基板保持装置１１は、補強部材３２が内挿されており、外周に形成された複数の溝３４により複数の基板１２を互いに接触させることなく保持する管状部材３３を備えている。そして、管状部材は、軸方向に延伸することにより線膨張係数を補強部材の線膨張係数と同程度となっている。このため、高温の薬液への浸漬によって生ずる温度変化に対しても管状部材と補強部材との間に大きな歪みが生じることはなく、管状部材が撓んだり管状部材を挟持するエンドプレートが変形したりすることもない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強部材が内挿されており、外周面に形成された複数の溝により複数の基板を互いに接触させることなく保持する管状部材を備えた基板保持装置であって、
前記管状部材は、軸方向に延伸することにより線膨張係数を成形直後の線膨張係数よりも小さくしたフッ素樹脂でなることを特徴とする基板保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のガラス基板や半導体ウエハ等の各種基板を互いに接触させることなく保持する基板保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ、太陽電池、ＩＣ等の半導体装置の製造においては、ガラス基板や半導体ウエハ等の各種基板を薬液や純水等で満たされた槽内に浸漬して表面処理や洗浄処理する浸漬工程が行われる。この浸漬工程では、基板を保持して槽内に浸漬することができる基板保持装置が用いられる。この基板保持装置は、高品質な基板を高効率に処理するために、複数の基板を同時に処理しても基板同士の接触を防止することができる構造にする必要がある。さらに、薬液等が槽外に持ち出されて他の薬液等を汚染したり、基板上に残留した薬液等の液滴が乾燥後に染みとして残ったりすることを避けるために、薬液等の液だまりを極力抑えたシンプルな構造にする必要がある。
【０００３】
従来の基板保持装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、外周面に基板の移動を規制する複数の溝や突起が形成された少なくとも３本以上の保持棒と、これらの保持棒の両端を挟み込んで固定する２枚のエンドプレートとを備えた構造のものが提案されている。このような基板保持装置によれば、溝や突起により複数の基板を互いに接触させることなく保持して槽内に浸漬することができる。さらに、シンプルな構造であるため薬液等の液だまりを抑えることができる。
【０００４】
ところで、これらの保持棒やエンドプレートは基板と共に薬液等で満たされた槽内に浸漬されるため、保持棒等の材料としては耐薬品性、撥水性、非溶出性に優れたポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下、「ＰＦＡ」という）、パーフロロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー（以下、「ＦＥＰ」という）等のフッ素樹脂が望ましい。
【０００５】
しかしながら、これらのフッ素樹脂は、弾性率が低い性質を有しているので、フッ素樹脂で保持棒を作製するときは保持棒を短くしてある程度の強度を確保する必要がある。このためこれらのフッ素樹脂単体で作成された保持具は、保持可能な基板の数が制限されるので処理効率が低下する。この問題を解消するものとして、例えば特許文献２に記載されているように、押出成形や射出成形により形成したフッ素樹脂製の管状部材の中に耐食性と経済性に優れたステンレス製の補強部材を挿入した保持棒や、インサート成形によりフッ素樹脂筒状体の中に上記補強部材を埋設した保持棒が提案されている。このような保持棒によれば長くしてもフッ素樹脂単体でなる保持棒よりも強度を高めることができるので、保持可能な基板の数を増加させて処理効率を高めることができる。
【特許文献１】特開平３−２２５４７号公報
【特許文献２】特開平３−２７３６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
浸漬工程で使用される槽内の薬液等の温度は９０°Ｃに達するものもあり、基板保持装置は室温から約９０℃という温度変化に常にさらされることになる。ここで、保持棒を構成するステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製の補強部材の線膨張係数は１７．３ｐｐｍであるのに対し、フッ素樹脂製の管状部材の線膨張係数は１００ｐｐｍから１３０ｐｐｍと大きい。そして、最近では浸漬工程において一度に処理する基板の数を増加させて処理効率をさらに向上させるために、保持棒の長さを長くする傾向にある。このため、保持棒に上記温度変化が繰り返し加わると、管状部材と補強部材との間に大きな歪みが生じ、管状部材が撓んだりエンドプレートが変形したりする場合がある。そして、管状部材とエンドプレートとのシール部分が剥離したときは補強部材が露出することになるので、補強部材が槽内の薬液等により腐食し、それにより基板が汚染されるおそれがある。また、管状部材の外周に形成された複数の溝のピッチが変化したり突起の位置がずれることになるので、基板の自動装填時に所定位置の溝に基板を装填することができなかったり、基板同士を接触させたり基板を損傷させてしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述した事情からなされたものであり、本発明の目的は、温度変化が繰り返し加わっても正常な機能を維持することができる基板保持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的達成のため、本発明の基板保持装置では、補強部材が内挿されており、外周面に形成された複数の溝により複数の基板を互いに接触させることなく保持する管状部材を備えた基板保持装置であって、前記管状部材は、軸方向に延伸することにより線膨張係数を成形直後の線膨張係数よりも小さくしたフッ素樹脂でなることを特徴としている。
【０００９】
例えば押出成形や射出成形により形成したフッ素樹脂製の管状部材をガラス転移点以上ガラス融点以下で軸方向に延伸することにより、管状部材の線膨張係数を内部に圧入する例えば金属製の補強部材の線膨張係数と同程度にすることができる。このため、高温の薬液等への浸漬によって生ずる温度変化に対しても管状部材と補強部材との間に大きな歪みが生じることはなく、管状部材が撓んだり管状部材を挟持するエンドプレートが変形したりすることもない。よって、管状部材とエンドプレートとのシール部分が剥離することはなく、補強部材が槽内の薬液等により腐食することを防止することができるので、基板を高品質な状態で表面処理や洗浄処理等を行うことができる。また、管状部材の外周面に形成された複数の溝のピッチの変化を抑えることができるので、基板の自動装填を精度良くスムーズに行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る基板保持装置と、それによって保持されている基板を示す斜視図、図２は、図１の基板保持装置の保持棒を示す部分断面図である。この基板保持装置１１は、対向する一対のエンドプレート２１に挟持固定された４本の保持棒３１を備えている。保持棒３１は、基板１２の３辺（両側辺及び下辺）を保持可能なように配置されている。即ち、２本の保持棒３１が基板１２の両側辺に接触するように平行配置され、残りの２本の保持棒３１が基板１２の下辺に２箇所で接触するように平行配置されている。尚、保持棒３１は、基板１２を保持可能な配置であれば少なくとも３本もしくは複数本配置するようにしても良い。
【００１２】
保持棒３１は、補強部材３２とそれを覆う管状部材３３からなる。補強部材３２は、高温下で荷重や衝撃が加わっても保持具としての形状を維持するための強度がある材料、例えば金属、セラミック、ガラス等で切削加工やプレス加工等により棒状に形成される。ただし、加工し易さや脆性破壊しないことから金属が望ましく、さらに耐食性を有することからステンレス、チタン、チタン合金がより望ましい。この補強部材３２の両端には、エンドプレート２１に固定するためのオネジが螺合されるメネジ３２ａが穿孔されている。
【００１３】
管状部材３３は、耐薬品性、撥水性、非溶出性に優れた材料、例えばフッ素樹脂で押出成形や射出成形等により管状に成形した後、さらに軸方向に延伸（詳細は後述）することにより形成される。ただし、広範囲の耐薬品性を有することからＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＴＦＥが望ましい。この管状部材３３の外周面には、基板１２の移動を規制する複数の溝３４が切削加工等により所定のピッチで形成されている。
【００１４】
エンドプレート２１も、耐薬品性、撥水性、非溶出性に優れた材料、例えばフッ素樹脂で圧縮成形、射出成形及び切削加工等により矩形板状に形成される。ただし、広範囲の耐薬品性を有することからＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰが望ましい。このエンドプレート２１には、４本の保持棒３１を固定するためのオネジが挿入される４つのネジ穴２１ａが台形の配置で穿孔されている。尚、エンドプレート２１にも金属等の補強材を内蔵させても良い。
【００１５】
上記延伸は、ガラス転移点以上融点以下に設定した炉の中で、管状のフッ素樹脂成形体に軸方向の張力を掛けて伸ばし、続いてこの延伸温度以下に設定した炉の中で、延伸した管状のフッ素樹脂成形体を再加熱（アニール）して歪みを除去することにより行われる。これにより、管状部材３３の線膨張係数を補強部材３２の線膨張係数と同程度に調整することができる。尚、延伸倍率は、小さすぎると線膨張係数を抑制する効果が弱く、大きすぎると延伸時に破断や白化等の現象が発生してしまうので、用いられる管状部材３３の材質および補強部材３２の線膨張係数を考慮して好適に決められる。したがって、管状部材３３の線膨張係数を補強部材３２の線膨張係数と同程度に調整することにより、管状部材３３と補強部材３２との間の歪みを抑制することができ、管状部材３３が撓んだり管状部材３３を挟持するエンドプレート２１が変形したりすることを防止することができる。
【００１６】
このようにして得られた管状部材３３の内径を補強部材３２の外径より若干小径となるように切削加工する。次に、管状部材３３を加熱してその内径を膨張させ、管状部材３３の内周部に補強部材３２を圧入する。そして、補強部材３２が内挿された管状部材３３の外周面に所定のピッチで複数の溝３４を切削加工する。尚、この例での溝３４の断面形状は台形としたが、水切れ性を考慮した形状であれば矩形、三角、半円等でも良い。
【００１７】
次に、保持棒３１の端部のメネジ３２ａをエンドプレート２１のネジ穴２１ａに一致させ、オネジをネジ穴２１ａに挿入してメネジ３２ａに螺合し、保持棒３１をエンドプレート２１に締結する。そして、ネジ穴２１ａをフッ素樹脂製のプレートで塞ぎ、プレートとエンドプレート２１の接触部分及び保持棒３１とエンドプレート２１の接触部分をフッ素樹脂により溶接してシールする。これにより、特に酸性の薬液に浸漬する場合に補強部材３２の腐食を防止することができる。以上により基板保持装置１１が完成する。尚、４本の保持棒３１に保持されていない基板１２の上辺に接触する棒状のストッパー４１を一対のエンドプレート２１間に架設するようにすれば、基板保持装置１１により保持された基板１２が例えば薬液との化学反応で発生したガスの付着等により浮き上がってしまうような事態を防止することができる。
【００１８】
次に、以下のように実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２の各管状部材を作製し、それぞれの線膨張係数を測定した。さらに、実施例２のように基板保持装置を作製し、高温浴への浸漬試験を行った。
［実施例１］
ＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製、テフロン（登録商標）９５０ＨＰ  Ｐｌｕｓ）を押出成形して、外径３２．７ｍｍ、内径１６．５ｍｍの管状のフッ素樹脂成形体を作製した。そして、得られたフッ素樹脂成形体を０．１ｍ／ｍｉｎで引取り、２９０°Ｃに設定した長さ２ｍの加熱炉に導入し、加熱炉から出てきたフッ素樹脂成形体を０．４ｍ／ｍｉｎで引取ることにより４倍の延伸を行った。そして、延伸した管状のフッ素樹脂成形体を２８０°Ｃに設定した長さ２ｍの別の加熱炉に導入し、加熱炉から出てきたフッ素樹脂成形体を０．３２ｍ／ｍｉｎで引取ることによりアニールを行った。
【００１９】
そして、アニールした管状のフッ素樹脂成形体を全長５５０ｍｍに切断した後、負荷のかからない状態で、１００°Ｃの加熱炉に１時間放置し、バッチ処理でもアニールを行って管状部材とした。アニール処理後のこの管状部材の外径は１８ｍｍ、内径は８ｍｍであった。得られた管状部材を切取り、熱分析装置ＴＭＡ４０００Ｓ（マック・サイエンス製）を用いて圧縮モードにより３０°Ｃから９０°Ｃの線膨張係数を測定した結果、１１．１ｐｐｍであった。
［比較例１］
ＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製、テフロン（登録商標）９５０ＨＰ  Ｐｌｕｓ）を押出成形して、外径１８ｍｍ、内径８ｍｍの管状部材を作製した。そして、得られた管状部材を切取り、熱分析装置ＴＭＡ４０００Ｓ（マック・サイエンス製）を用いて、圧縮モードにより３０°Ｃから９０°Ｃの線膨張係数を測定した結果、１０９ｐｐｍであった。
［実施例２］
ＰＦＡ（ダイキン工業製、ネオフロン（登録商標）ＡＰ−２３１ＳＨ）を押出成形して、外径３２．７ｍｍ、内径１６．５ｍｍの管状のフッ素樹脂成形体を作製した。そして、得られたフッ素樹脂成形体を０．１ｍ／ｍｉｎで引取り、３００°Ｃに設定した長さ２ｍの加熱炉に導入し、加熱炉から出てきたフッ素樹脂成形体を０．４ｍ／ｍｉｎで引取ることにより４倍の延伸を行った。そして、延伸した管状のフッ素樹脂成形体を２９０°Ｃに設定した長さ２ｍの別の加熱炉に導入し、加熱炉から出てきたフッ素樹脂成形体を０．３２ｍ／ｍｉｎで引取ることによりアニールを行った。
【００２０】
そして、アニールした管状のフッ素樹脂成形体を全長５５０ｍｍに切断した後、負荷のかからない状態で、１００°Ｃの加熱炉に１時間放置し、バッチ処理でもアニールを行って管状部材とした。アニール処理後のこの管状部材の外径は１８ｍｍ、内径は８ｍｍであった。得られた管状部材を切取り、熱分析装置ＴＭＡ４０００Ｓ（マック・サイエンス製）を用いて、圧縮モードにより３０°Ｃから９０°Ｃの線膨張係数を測定した結果、１．１２ｐｐｍであった。
［比較例２］
ＰＦＡ（ダイキン工業製、ネオフロン（登録商標）ＡＰ−２３１ＳＨ）を押出成形して、外径１８ｍｍ、内径８ｍｍの管状部材を作製した。そして、得られた管状部材を切取り、熱分析装置ＴＭＡ４０００Ｓ（マック・サイエンス製）を用いて、圧縮モードにより３０°Ｃから９０°Ｃの線膨張係数を測定した結果、１１４ｐｐｍであった。
【００２１】
比較例１および比較例２から明らかなように、押出し成形後に延伸処理を行わないＰＦＡの管状部材では線膨張係数が１０９ｐｐｍや１１４ｐｐｍであり、ステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製の補強部材の線膨張係数１７．３ｐｐｍの６倍以上となり、温度変化が繰り返し加わったときに管状部材と補強部材との間に大きな歪みが生じる。一方、実施例１および実施例２から明らかなように、押出し成形後に延伸処理を行ったＰＦＡ管状部材の線膨張係数は、１１．１ｐｐｍあるいは１．１２ｐｐｍとなり、ステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製の補強部材の線膨張係数１７．３ｐｐｍと同程度に調整することができるので、温度変化が繰り返し加わっても管状部材と補強部材との間の歪みを抑制することができ、管状部材が撓んだり管状部材を挟持するエンドプレート２１が変形したりすることを防止することができる。
［実施例３］
実施例１および実施例２で作製した外径１８ｍｍ、内径８ｍｍの管状部材にＳＵＳ３０４製の補強部材を圧入した。そして、管状部材の外周に旋盤加工によりピッチ４ｍｍ、深さ３ｍｍの溝３４を１００個設けて保持棒とした。また、厚さ１５ｍｍのＰＴＦＥ製の板を切削加工してエンドプレートとし、保持棒とエンドプレートを金属ボルトにより締結して基板保持装置とした。そして、得られた基板保持装置を９０°Ｃの湯中に５分間浸漬し、室温まで冷却した後、再び９０°Ｃの湯中に５分間浸漬するというサイクルを１００回繰り返したが、保持棒の撓みやエンドプレートの変形は全く起こらなかった。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態の基板保持装置１１によれば、例えば押出成形や射出成形により形成したフッ素樹脂製の管状部材３３をガラス転移点以上ガラス融点以下で軸方向に延伸することにより、管状部材３３の線膨張係数を内部に挿入する例えば金属製の補強部材３２の線膨張係数と同程度にすることができる。このため、高温の薬液等への浸漬によって生ずる温度変化に対しても管状部材３３と補強部材３２との間に大きな歪みが生じることはなく、管状部材３３が撓んだり管状部材３３を挟持するエンドプレート２１が変形したりすることもない。よって、管状部材３３とエンドプレート２１とのシール部分が剥離することはなく、補強部材３２が槽内の薬液等により腐食することを防止することができるので、基板１２を高品質な状態で表面処理や洗浄処理等を行うことができる。また、管状部材３３の外周面に形成された複数の溝３４のピッチの変化を抑えることができるので、基板１２の自動装填を精度良くスムーズに行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明に係る基板保持装置は、浸漬工程で使用する場合に限られるものではなく、基板のキャリアとして他の工程においても使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の基板保持装置を示す概略斜視図である。
【図２】図１の基板保持装置の保持棒を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１  基板保持具、１２  基板、２１  エンドプレート、３１  保持棒、３２  補強部材、３３  管状部材、４１  ストッパー
【図１】
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【図２】
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