(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理が必要な被熱処理物質を表面に有するガラス基板と、該ガラス基板を載置して前記表面を加熱し、前記ガラス基板とホットプレート間に間隙を設けるためのスペーサを有するホットプレート式ガラス基板熱処理装置において、
前記スペーサに設けられた、前記ガラス基板の裏面を吸着するための吸着穴と、
前記ガラス基板の自重に起因するたわみによって前記ホットプレートとの距離が不均一になることを防止するために、前記ホットプレート表面に設けられた窪みとを有し、
前記ホットプレート表面と前記ガラス基板の裏面との間隙が前記ガラス基板サイズ全域で一定になるようなホットプレートの表面形状を具備することを特徴とするガラス基板熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の工程を経て、種々の膜および構造を有する被熱処理ガラス基板の表面温度を均一に加熱することができる枚葉式ガラス基板熱処理装置に関する。具体的には、カラーフィルタの製造ラインに用いられて、被熱処理基板としてのカラーフィルタのガラス基板の表面に染料を浸透させるために塗布した物質を一定時間、高温で均一（ガラス基板表面上の温度分布が一定値以下）に熱処理するための枚葉式ガラス基板熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガラス基板を熱処理する方法では、ガラス基板の表面を高速かつ均一に加熱するためにホットプレート表面にガラス基板の面全体を接触させていた。
また室温のガラス基板を１度に高温のホットプレートに載せるとガラス基板の厚み方向の温度勾配が大きいことによりガラス基板が下向きに凸に反り、ガラス基板の表面で温度分布が大きくなるのを防ぐために、室温から高温までの間に数枚のホットプレートを用意して、徐々にホットプレート毎の設定温度を上げていき、ガラス基板の厚み方向の温度勾配を少なくして、反りを無くして、表面の温度分布を小さく抑えている。
【０００３】
また、ガラス基板が反り、ガラス基板の表面で温度分布が大きくなるのを防ぐためにガラス基板の表と裏とでの温度勾配を少なくする方法として、ガラス基板に対して下方向からのみ加熱するのではなく、上方向からも加熱できるよう加熱用のヒータ（赤外線ヒータなど）を備えた装置がある。
反りを防ぐためにホットプレート全体に吸着用の穴を開けて、ガラス基板を吸着していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ホットプレート表面にガラス基板の面全体を接触させていたのでは、ガラス基板の熱処理工程の前で行われる、塗布工程で塗られる熱処理が必要な物質がガラス基板の塗布面（表面）だけでなく、ガラス基板の端部と、ホットプレートとの接触面（裏面）にまで回り込んできてしまっている場合があるので、このままの状態で接触させて熱処理してしまうと、ホットプレートの表面に、熱処理が必要な物質が付着してゆき、枚数を重ねる度に、この物質が積層されてゆき、この結果ガラス基板の外周部が徐々にホットプレートの表面に対して、浮いてきてしまう。
【０００５】
そして、この浮きにより、接触している部分と接触していない部分が生じて、ガラス基板の表面の温度分布が大きくなってしまい、熱処理が必要な物質が均一に熱処理されなくなるし、また、これを防止するためのメンテナンスが必要であった。
ガラス基板をホットプレートに載せたときに、ガラス基板が反るのを防ぐために、ホットプレートを何枚も用意して徐々に温度を上げていったのでは、ホットプレートの枚数が多くなり、装置が大型化してコストも嵩み、目標の温度にまで昇温するにも時間がかかる。
【０００６】
また、上下両方にヒータを備えたものは、上ヒータの分だけ装置が大型化し、コストも嵩む。上ヒータは放射でガラス基板を加熱するので、下ヒータから加熱されるよりもかなり時間がかかり、設定温度をガラス基板の表面の目標加熱温度よりもかなり高温に設定しなければならないし、ガラス基板と上ヒータとの距離による温度設定も難しい。
【０００７】
反り防止のために、ホットプレート全面に吸着穴を備えたものでは、吸着穴の部分では加熱されないので、温度分布が付き易く、熱処理が必要な物質に加熱むらが発生し、後々にまでそのむらが残り、全体が均一なものができないことがある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱処理が必要な物質が塗布されているガラス基板の表面温度分布を精度良く、均一に熱処理し、メンテナンスする必要もなく、ホットプレート装置全体の構成も簡単で、かつ小型で、装置コストも低減するために、熱処理が必要な物質が片面に塗布されているガラス基板と、該ガラス基板を載置してガラス基板の表面を均一に高温に加熱し、ガラス基板とホットプレート間に間隙を設けるためのスペーサを有するホットプレート装置において、塗布面を上にしてガラス基板をホットプレート上に置いたときに、ホットプレート表面とガラス基板の塗布面とは逆の面との間隙がガラス基板サイズ全域で一定になるようなホットプレートの表面形状をしていて、前記スペーサは周辺部が僅かにホットプレートより凸となっていて、ガラス基板を吸着するための吸着穴が、中央部に設けられていて、ホットプレートの表面がガラス基板をホットプレート上のスペーサに載せたときにガラス基板が下向きに凸にたわむ分だけ掘り下げられているようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を実施した被熱処理ガラス基板としてのカラーフィルタ製造ラインに採用し、被熱処理ガラス基板としてのカラーフィルタのガラス基板表面に塗布した物質である、染料を浸透させるための受容層を一定時間、高温で均一（ガラス基板表面上の温度分布が一定値以下）に熱処理するための枚葉式ガラス基板熱処理装置を以下に説明する。
【００１０】
【実施例】
以下、図面に基き実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明がこれらによって何ら限定されるものではない。
【００１１】
図１に枚葉式ガラス基板熱処理装置のホットプレート部分のみを抜き出したものを示す。ホットプレートはアルミ製である。アルミである理由は熱伝導率が高いので、ホットプレート表面の温度分布が小さくてすむからである。
ホットプレートには、カートリッジヒータが複数本挿入されている。複数本のカートリッジヒータは短手方向にある間隔毎に十数本、長手方向には２本両端面近傍に配置されており、２つ以上のグループに分割されている。
【００１２】
それぞれのカートリッジヒータグループには、対になる温度センサがあり、その温度センサは、カートリッジヒータグループによって加熱されるホットプレートの部分の温度を測定して、フィードバック制御により、現在温度として用いられる。
そして、現在温度と目標温度との差などから、カートリッジヒータグループによって加熱される部分を温度制御する。
【００１３】
このようにして、カートリッジヒータグループをそれぞれ独立に目標温度となるように制御することにより、ホットプレート表面温度分布としては、目標温度±０．５℃（定常時）とすることができる。
【００１４】
ホットプレートの縦、横の寸法は、熱処理するガラス基板サイズよりも縦、横それぞれ数十ｍｍ大きくなっている。ホットプレートは予め製作、加工される前に材料の段階で高温で熱処理されている。これは、ホットプレートを加熱したときにホットプレート自体が変形しないためである。ホットプレート表面には、ガラス基板を載せたときに、ホットプレート表面との間に、間隙を設けるためのスペーサが複数個配置されている。
【００１５】
このスペーサは、図６に示すように、ガラス基板の塗布面に塗られている熱処理が必要な物質である受容層といわれるものが、塗布工程で、ガラス基板の端部および、多少、ホットプレート側の裏面にも回り込んでしまった場合に、ホットプレート表面に付着するのを防ぐためである。
【００１６】
もし、このスペーサが無いと、ホットプレート表面に付着した受容層が徐々に堆積してゆき、これに伴い、ガラス基板を置いたときに、ガラス基板の外周部が、ホットプレート表面に対して、浮いた状態となってしまい、ガラス基板中央部の表面の温度とは大きく温度差が生じてしまいガラス基板表面の受容層が面全体で均一に熱処理することができなくなる。すなわち、染料をこの受容層に浸透させたときに、カラーフィルタの製品として、むらができてしまい、不良となってしまう。
【００１７】
図２は、スペーサの形状を示したものである。スペーサはホットプレートの表面から０．１ｍｍ突出した円柱状になっている。ただし、円柱状に限ったものではなく、ガラス基板をある一定の高さホットプレートの表面よりも高くすることができれば、どのような形状でも構わない。このスペーサの中央には、ガラス基板を吸着するための吸着穴が開けられている。本実施例では直径２ｍｍの丸い穴である。ホットプレート表面上の複数のスペーサにはそれぞれ、この吸着穴が開けられている。
【００１８】
これらの吸着穴の先には、ガラス基板を置いたときに、吸着できるような機構、例えば、コンバムや真空ポンプなどが接続されている。
ガラス基板を吸着穴により吸着する目的は、図７に示すように、高温のホットプレートに、ホットプレート温度と同等に加熱されていないガラス基板を載せると、ホットプレートに近いガラス表面は、直ぐに加熱されることになるが、反対側のガラス基板表面は熱量が伝わるまでに時間がかかるので、そこでガラス基板の表裏で大きな温度差が生じて、これによりガラス基板がホットプレートに対して、外周部がせり上がったような形状になるのを防ぐためである。
【００１９】
ガラスを置いた直後は、ガラス基板は平になったままであるが数秒後には反った状態になってしまう。
この、反ったままの状態では、ガラス基板の表面の温度分布は大きく、表面に塗布されている受容層を均一に熱処理することができず、染料を浸透させた場合に浸透のし方に差ができてしまいカラーフィルタの製品としては、むらが生じて、不良となってしまう。
【００２０】
スペーサの突出量を０．１ｍｍとしているのは、ガラス基板の裏側に回った受容層がホットプレートに付着しないことと、ガラス基板を少しでも早く昇温したいがために、少しでも突出量を抑えたいからである。
【００２１】
図３は、ホットプレート、ガラス基板、スペーサの位置、配置関係を示したものである。ホットプレート上にガラス基板を置いたとき、ホットプレート表面に突出しているスペーサの位置はガラス基板の非有効領域に位置するように配置されている。
【００２２】
この非有効領域とは、染料を浸透させ、カラーフィルタ製品となる部分以外の領域である。スペーサを非有効領域に配置した目的は、スペーサに接触している部分と、していない部分とでは当然、熱量の伝わり方が違うので、受容層の熱処理条件が変わってしまうので、カラーフィルタの製品として、むらができてしまい不良となることを避けるためである。
【００２３】
そのために、カラーフィルタの製品として染料が浸透されない部分の、ガラス基板の外周部と、中央の十文字の領域に配置している。本実施例では、カラーフィルタの４個取りであるが、６個取り、８個取りでも同様に染料が浸透されない部分にスペーサを設け得ることは言うまでもない。
【００２４】
図８および図９はスペーサの配置と、そのときのガラス基板表面の温度の様子を示している。
図８は、ガラス基板の短手方向の両端のみを吸着した場合を示す。図のように、対角線上にＡ−Ａ’にかけてガラス基板の表面温度を測定すると、中央部のＡ’にかけて、表面温度が上昇していく結果が得られた。
これでは、受容層を均一に加熱処理することは不可能である。これは、スペーサで吸着されている部分よりもガラス基板の中央部分の方が、ホットプレート表面にたいして浮いている量がガラス基板の自重たわみにより小さくなっていることを意味している。
【００２５】
そこで、図９に示すようにガラス基板の外周部と中央の十文字の領域に配置されたスペーサによって吸着することにより、図８の場合よりもガラス基板を支えているスペーサの距離が短くなった分、ガラス基板の自重たわみが減少することになる。そして、ガラス基板とホットプレート表面との間隙が図８の場合と比べると、より均一にすることが可能となり、ガラス基板表面上の温度分布がより均一化されて、受容層が有効領域内では同一の条件で熱処理されることとなり、染料を浸透させたときに、その浸透にむらが発生することが無く、カラーフィルタとして良品ができることとなる。
【００２６】
図５は、カラーフィルタを製産する、ガラス基板の処理手順を示す。ガラス基板に、ブラックマトリックスを付ける。
染料を浸透させるための受容層をガラス基板全面に一様に塗布する。有効領域内で３色の染料を浸透させる部分と、浸透させない部分（ブラックマトリックスの部分）とを分けるために受容層のブラックマトリックスの部分を硬化させるように露光する。
【００２７】
熱処理は、露光による効果を促進させ、染料を浸透させる部分と、させない部分を、はっきりとさせるためである。
この工程が均一にされないと、カラーフィルタの製品として、むらが生じたり、隣り同士の別の色が混じり合ってしまい不良となってしまう。
この後は、受容層に３色の染料を浸透させ、その染料を乾燥させて、一連のガラス基板の処理手順が終わる。
【００２８】
図４は、ガラス基板上の有効領域、染料を浸透させる部分などの関係を示したものである。
【００２９】
（ａ）は、このガラス基板に対して、有効領域を４ケ所取る。この有効領域１つ１つがカラーフィルタの製品となる。４ケ所の有効領域には均一に加熱されるために、吸着するスペーサは配置されずに、直接カラーフィルタの製品とはならない（染料が浸透しない）非有効領域に限られて、配置されている。
【００３０】
（ｂ）は（ａ）の有効領域３の一部を拡大したものである。ブラックマトリックスにより、隣り同士の色が区切られている。Ｒ１  〜Ｒ３  は赤の染料を、Ｇ１  〜Ｇ３  は緑の染料を、Ｂ１  〜Ｂ３  は青の染料を浸透させることを意味する。
熱処理が均一に目標通り行われないと、各色の１つ１つが浸透しなければならないマス目（ブラックマトリックスで囲まれている部分）に染料が、端部まできちんと浸透しないまま、もとの受容層のままで、カラーフィルタの製品としたときに白い部分となって残ってしまい不良となる。
【００３１】
（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’の断面図を見るとわかるように、染料の浸透する受容層はブラックマトリックスを跨いで塗布されているために、本来なら、熱処理が均一に、きちんと行なわれていれば、染料が浸透境界線できちんと止まっていて、隣りの色とは混ざることは無いものであるが、ガラス基板とホットプレート表面との間隙が大きくなったりすると、受容層に与えられる熱量が少なくて、浸透境界線がはっきりとせずに混色となり、カラーフィルタ製品として不良となってしまう。
【００３２】
図１０に示すように、ホットプレート上に図のようにガラス基板の外周付近と中央十文字部を吸着するような位置に吸着用のスペーサが設置されている。
そして、そのスペーサの上にガラス基板を置いたときにガラス基板が自重でたわんで、ガラス基板の裏面とホットプレートの表面がガラス基板のサイズの領域全体で間隙が均一（平行）になるように、予めホットプレート側に窪みを付けておく。
【００３３】
例えば、３６０ｍｍ×４６５ｍｍガラス基板では、厚さが０．７ｍｍのものを使用する場合には、最大に８０μｍ、また厚さが１．１ｍｍのものを使用する場合には、最大に３２μｍ、ガラス基板の外周付近と中央十文字分よりも或る曲率をもって窪ませる。こうすることにより、ガラス裏面とホットプレートの表面の距離が一定となり、ガラス基板を加熱したときに、ガラス基板の表面全体がホットプレートが平らなときより高精度に均一に加熱されることになる。
図１１は、図１０のＡ−Ａ’方向の断面図を表している。
【００３４】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、ガラス基板表面を高精度に均一に加熱することができる。また一体化することにより確実にホットプレート面に対して浮いた状態でガラス基板を加熱できるし、吸着することにより、厚さ方向による温度差による反りを矯正でき、ガラス基板表面の温度分布を抑えることができ、またガラス基板表面を高精度に均一に加熱することができる。
【００３５】
また染料を受容層に浸透させて、カラーフィルタとするには、本発明の熱処理装置は不可欠である。そして上記のホットプレートの構造を盛り込んだカラーフィルタを製造するには本発明の熱処理装置は不可欠である。
【図面の簡単な説明】
【図１】枚葉式ガラス基板熱処理装置のガラス基板とホットプレートの概要を示す模式斜視図。
【図２】スペーサの形状を示す模式図。
【図３】ガラス基板、ホットプレート、スペーサの位置、配置関係を示す模式平面図。
【図４】ガラス基板上の有効領域、染料を浸透させる部分の関係を示す模式図。
【図５】カラーフィルタを製造するガラス基板の処理手順を示すブロックフロー図。
【図６】ガラス基板上の受容層、スペーサ、ホットプレートの関係を示す模式断面図。
【図７】ホットプレート上のガラス基板の反りの状況を示す模式断面図。
【図８】スペーサの配置と対応するガラス基板表面の温度との相関を示す模式図。
【図９】スペーサの配置と対応するガラス基板表面の温度との相関を示す模式図。
【図１０】ガラス基板とホットプレートを示す模式斜視図。
【図１１】ホットプレート上のガラス基板の反りの状況を示す模式断面図。
【符号の説明】
Ｒ１  ，Ｒ２  ，Ｒ３      赤の染料の部分
Ｇ１  ，Ｇ２  ，Ｇ３      緑の染料の部分
Ｂ１  ，Ｂ２  ，Ｂ３      青の染料の部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003604830.tif 000010
【図１０】
0003604830.tif 000011
【図１１】
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