(57)【要約】【課題】本発明は、基板のたわみを抑制する基板加熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】基板加熱装置は、それぞれ先端を上に向けて先端によって基板１０の支持領域１６が形成されるように立て並べられた複数のピン１４と、基板１０を加熱するためのヒータ１２と、支持領域１６とヒータ１２との間隔を調整できるように複数のピン１４を昇降させる昇降機構２６と、を有する。複数のピン１４は、支持領域１６の最外周に１列で他のピン１４を囲むように配列された複数の第１ピン１８と、複数の第１ピン１８の内側に１列で他のピン１４を囲むように配列された複数の第２ピン２０と、を含む。基板１０の厚みは、１ｍｍ以下である。基板１０の端部の第１ピン１８からの突出距離Ｘと、相互に最も接近する１つの第１ピン１８及び１つの第２ピン２０の間隔Ｄ１は、０．５Ｘ＜Ｄ１＜５Ｘの関係を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ先端を上に向けて、前記先端によって基板の支持領域が形成されるように、立て並べられた複数のピンと、
前記基板を加熱するためのヒータと、
前記支持領域と前記ヒータとの間隔を調整できるように前記複数のピンを昇降させる昇降機構と、
を有し、
前記複数のピンは、前記支持領域の最外周に１列で他の前記ピンを囲むように配列された複数の第１ピンと、前記複数の第１ピンの内側に１列で他の前記ピンを囲むように配列された複数の第２ピンと、を含み、
前記基板の厚みは、１ｍｍ以下であり、
前記基板の端部の前記第１ピンからの突出距離Ｘと、相互に最も接近する１つの前記第１ピン及び１つの前記第２ピンの間隔Ｄ１は、０．５Ｘ＜Ｄ１＜５Ｘの関係を有することを特徴とする基板加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載された基板加熱装置において、
前記間隔Ｄ１は、前記第１ピンを除いた残りの前記ピンのうちで相互に最も接近するいずれの一対の前記ピンの間隔よりも小さいことを特徴とする基板加熱装置。
【請求項３】
請求項２に記載された基板加熱装置において、
前記複数のピンは、前記複数の第２ピンの内側に１列で他の前記ピンを囲むように配列された複数の第３ピンをさらに含み、
前記間隔Ｄ１は、相互に最も接近する１つの前記第２ピン及び１つの前記第３ピンの間隔Ｄ２よりも小さいことを特徴とする基板加熱装置。
【請求項４】
請求項３に記載された基板加熱装置において、
前記間隔Ｄ２は、前記第１ピン及び前記第２ピンを除いた残りの前記ピンのうちで相互に最も接近するいずれの一対の前記ピンの間隔よりも小さいことを特徴とする基板加熱装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載された基板加熱装置において、
前記複数の第１ピンの前記先端の高さが、前記複数の第１ピンを除いた全ての前記ピンの前記先端の高さよりも、１ｍｍ以下の差で高くなっていることを特徴とする基板加熱装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載された基板加熱装置において、
前記複数の第１ピンの前記先端の高さが、前記複数の第１ピン及び前記複数の前記第２ピンを除いた全ての前記ピンの前記先端の高さよりも、１ｍｍ以下の差で高く、
前記複数の第２ピンの前記先端の高さが、前記複数の第１ピン及び前記複数の前記第２ピンを除いた全ての前記ピンの前記先端の高さよりも、１ｍｍ以下の差で高くなっていることを特徴とする基板加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイの製造過程を例にとって説明する。液晶ディスプレイの製造において、カラーフィルタのようなガラスを母材とする基板は、レジストのベークや配向膜の焼成など、様々な熱処理が行われる。加熱源としては、加熱炉、ホットプレート、赤外線ランプ、温風などが用いられる。基板は、主にロボットアームにより搬送され、加熱機構内に設置された複数のピン状の基板支持部上に保持される。
【０００３】
このうち、加熱源にホットプレートを用い、ホットプレート上に基板支持部を配置して、ホットプレートと基板の間に所定の距離を設けて加熱する方法は一般にプロキシミティ加熱と呼ばれ、基板の加熱方法として広く用いられている。プロキシミティ加熱では、ホットプレートと基板の間の空気層の厚さを制御することにより、基板への熱流入量を変化させ、任意の時間で基板を加熱することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記加熱方法は、基板端部付近の放熱量が大きく、基板温度が基板面内で一様にならず、温度ムラが生じる。温度ムラは、対象基板の熱処理不足の原因となり、液晶ディスプレイの表示性能に影響を及ぼし、不良を発生させる恐れがある。そのため、基板端部付近の基板支持部の高さを低くし、基板端部に強制的にたわみを発生させ、基板の温度ムラを抑制する研究がなされた。（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６３−０７９６３６号公報
【特許文献２】特開平１０−６４９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、基板のたわみは基板上に形成されたレジストなどの膜が剥がれる原因となり、また、大きすぎるたわみは基板の破壊の原因ともなる。このことから、熱処理不足とならないよう基板の温度ムラを抑制し、かつ、基板のたわみも抑制しなければならない。
【０００７】
基板の温度ムラは、ホットプレートと基板の間の空気層の厚さを小さくすることで抑制することができる。より詳細には、空気層の厚さを１ｍｍ以下にすることで温度ムラを１０％以内に抑制することができる。このとき、基板のたわみは空気層の厚さよりも小さくなくてはならない。昨今に用いられている２ｍ角以上の大型のガラス基板では、複数のピン状の基板支持部上に載置した際、大きなたわみが発生する。基板のたわみは、基板支持部の数を増加させることで抑制できる。しかし、基板裏面における基板支持部の接触部分と非接触部分とでは熱伝達の形式が異なるため、基板支持部の接触部分の基板温度が上昇し、これもまた基板の温度ムラの原因となる。よって、基板支持部の数は極力削減することが望ましい。
【０００８】
本発明は、基板のたわみを抑制する基板加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る基板加熱装置は、それぞれ先端を上に向けて、前記先端によって基板の支持領域が形成されるように、立て並べられた複数のピンと、前記基板を加熱するためのヒータと、前記支持領域と前記ヒータとの間隔を調整できるように前記複数のピンを昇降させる昇降機構と、を有し、前記複数のピンは、前記支持領域の最外周に１列で他の前記ピンを囲むように配列された複数の第１ピンと、前記複数の第１ピンの内側に１列で他の前記ピンを囲むように配列された複数の第２ピンと、を含み、前記基板の厚みは、１ｍｍ以下であり、前記基板の端部の前記第１ピンからの突出距離Ｘと、相互に最も接近する１つの前記第１ピン及び１つの前記第２ピンの間隔Ｄ１は、０．５Ｘ＜Ｄ１＜５Ｘの関係を有することを特徴とする。本発明では、基板が複数のピンによって支持されるため、ピンとピンの間で基板が撓み、第１ピンから突出する端部も撓むようになっている。端部の撓みが大きいと基板の中央部の撓みも大きくなり、端部の撓みを小さくすると基板の中央部の撓みが小さくなることを発明者は見出した。本発明によれば、基板の端部（第１ピンの外側）の突出距離Ｘと第１ピン及び第２ピンの間隔Ｄ１との比率を所定範囲にしたことで、第１ピンの外側と内側で基板の部位のバランスをとって、基板の端部の撓みを小さくして、その影響を受けて基板の中央部でも撓みを小さくすることができる。
【００１０】
（２）（１）に記載された基板加熱装置において、前記間隔Ｄ１は、前記第１ピンを除いた残りの前記ピンのうちで相互に最も接近するいずれの一対の前記ピンの間隔よりも小さいことを特徴としてもよい。
【００１１】
（３）（２）に記載された基板加熱装置において、前記複数のピンは、前記複数の第２ピンの内側に１列で他の前記ピンを囲むように配列された複数の第３ピンをさらに含み、前記間隔Ｄ１は、相互に最も接近する１つの前記第２ピン及び１つの前記第３ピンの間隔Ｄ２よりも小さいことを特徴としてもよい。
【００１２】
（４）（３）に記載された基板加熱装置において、前記間隔Ｄ２は、前記第１ピン及び前記第２ピンを除いた残りの前記ピンのうちで相互に最も接近するいずれの一対の前記ピンの間隔よりも小さいことを特徴としてもよい。
【００１３】
（５）（１）から（４）のいずれか１項に記載された基板加熱装置において、前記複数の第１ピンの前記先端の高さが、前記複数の第１ピンを除いた全ての前記ピンの前記先端の高さよりも、１ｍｍ以下の差で高くなっていることを特徴としてもよい。
【００１４】
（６）（１）から（４）のいずれか１項に記載された基板加熱装置において、前記複数の第１ピンの前記先端の高さが、前記複数の第１ピン及び前記複数の前記第２ピンを除いた全ての前記ピンの前記先端の高さよりも、１ｍｍ以下の差で高く、前記複数の第２ピンの前記先端の高さが、前記複数の第１ピン及び前記複数の前記第２ピンを除いた全ての前記ピンの前記先端の高さよりも、１ｍｍ以下の差で高くなっていることを特徴としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る基板加熱装置を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板加熱装置を示す平面図である。
【図３】基板及びピンの一部拡大図である。
【図４Ａ】昇降機構の詳細を説明する図である。
【図４Ｂ】昇降機構の変形例を説明する図である。
【図５Ａ】本実施の形態に係る基板加熱装置の動作を説明する図である。
【図５Ｂ】本実施の形態に係る基板加熱装置の動作を説明する図である。
【図６Ａ】本実施の形態に係る基板加熱装置の動作を説明する図である。
【図６Ｂ】本実施の形態に係る基板加熱装置の動作を説明する図である。
【図７Ａ】本実施の形態に係る基板加熱装置の動作を説明する図である。
【図７Ｂ】本実施の形態に係る基板加熱装置の動作を説明する図である。
【図８Ａ】本実施の形態に係る基板加熱装置の動作を説明する図である。
【図８Ｂ】本実施の形態に係る基板加熱装置の動作を説明する図である。
【図９】本実施の形態に係る基板加熱装置の動作を説明する図である。
【図１０】本実施の形態に係る基板加熱装置の変形例１を説明する図である。
【図１１】本実施の形態に係る基板加熱装置の変形例２を説明する図である。
【図１２】本実施の形態に係る基板加熱装置の変形例３を説明する図である。
【図１３】本実施の形態に係る基板加熱装置の変形例４を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る基板加熱装置を示す縦断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る基板加熱装置を示す平面図である。
【００１８】
基板加熱装置は、１ｍｍ以下の基板１０を加熱するために使用される。基板１０は、ガラス、樹脂又は半導体などから構成された基材と、その上に形成された層（図示せず）を含む。基材上の層は、樹脂などの有機材料層（レジスト等）、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜などの無機材料層（絶縁膜等）、金属層（配線等）のいずれであってもよい。例えば、液晶表示装置のカラーフィルタ基板やＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板を製造するときに基板加熱装置は使用される。
【００１９】
基板加熱装置は、基板１０を加熱するためのヒータ１２を有する。ヒータ１２は、内部に図示しない加熱手段を有するホットプレートである。ヒータ１２は、プレート状になっており、平坦面を上に向けて配置してある。この平坦な上面は、水平になっていることが好ましく、基板１０よりも大きくなっている。
【００２０】
基板加熱装置は、立て並べられた複数のピン１４を有する。詳しくは、ピン１４は、ヒータ１２の平坦な上面と直角に（鉛直方向に）立てられている。複数のピン１４は、それぞれ先端を上に向けて配置されている。複数のピン１４の先端によって基板１０の支持領域１６（図２参照）が形成される。ピン１４は、基板１０との接触面積が小さくなるように、先端に向けて先細りになっているが、基板１０に傷を付けないように丸くなっている。
【００２１】
複数のピン１４は、プレート状のヒータ１２を貫通するようになっている。したがって、各ピン１４の周囲全体にヒータ１２の熱を供給することができる。基板１０は、端部が支持領域１６から突出するように支持される。
【００２２】
複数のピン１４は、支持領域１６の最外周に１列で他のピン１４を囲むように配列された複数の第１ピン１８を含む。支持領域１６は、正確には、複数の第１ピン１８の先端を結んだ線に囲まれた領域である。支持領域１６は、基板１０の平面形状と相似形になっている。
【００２３】
複数のピン１４は、複数の第１ピン１８の内側に１列で他のピン１４を囲むように配列された複数の第２ピン２０を含む。複数のピン１４は、複数の第２ピン２０の内側に１列で他のピン１４を囲むように配列された複数の第３ピン２２を含む。
【００２４】
基板１０の端部の第１ピン１８からの突出距離Ｘ（例えば１０ｍｍ以下）と、相互に最も接近する１つの第１ピン１８及び１つの第２ピン２０の間隔Ｄ１は、０．５Ｘ＜Ｄ１＜５Ｘの関係を有する。
【００２５】
図３は、基板１０及びピン１４の一部拡大図である。間隔Ｄ１は、第１ピン１８を除いた残りのピン１４のうちで相互に最も接近するいずれの一対のピン１４の間隔よりも小さい。具体的には、間隔Ｄ１は、相互に最も接近する１つの第２ピン２０及び１つの第３ピン２２の間隔Ｄ２よりも小さい。また、間隔Ｄ２は、第１ピン１８及び第２ピン２０を除いた残りのピン１４のうちで相互に最も接近するいずれの一対のピン１４の間隔（例えば第３ピン２２及び第４ピン２４の間隔Ｄ３）よりも小さい。
【００２６】
本実施の形態では、基板１０が複数のピン１４によって支持されるため、ピン１４とピン１４の間で基板１０が撓み、第１ピン１８から突出する端部も撓むようになっている。端部の撓みが大きいと基板１０の中央部の撓みも大きくなり、端部の撓みを小さくすると基板１０の中央部の撓みが小さくなることを発明者は見出した。
【００２７】
図３に示すように、基板１０の端部（第１ピン１８の外側）の突出距離Ｘが比較的大きいときには端部が下がるように撓む。この場合に、間隔Ｄ１が突出距離Ｘに対して小さくなり過ぎないように限定してある（例えば、０．５Ｘ＜Ｄ１）。また、間隔Ｄ１が突出距離Ｘに対して大きくなり過ぎないように限定してある（例えば、Ｄ１＜２Ｘ）。これにより、基板１０の端部の重さと、基板１０の間隔Ｄ１の部位の重さのバランスをとることができ、基板１０の端部の撓みを制限することができる。
【００２８】
本実施の形態によれば、第１ピン１８及び第２ピン２０の間隔Ｄ１を、基板１０の端部の突出距離Ｘに応じた所定範囲（０．５Ｘ＜Ｄ１＜５Ｘ；具体的には０．５Ｘ＜Ｄ１＜２Ｘ）の長さにすることで、基板１０の端部の撓みを減らすことができる。そして、基板１０の端部の撓みを減らすことで、基板１０の中央部の撓みも減らすことができる。
【００２９】
基板１０の撓みが減ることで、基板１０を構成する基材上の層が有機材料層（レジスト等）であればその剥離を防止することができ、無機材料層（絶縁膜等）であればそのクラックの発生を防止することができ、金属層（配線等）であればその断線を防止することができる。
【００３０】
図１に示すように、基板加熱装置は、支持領域１６とヒータ１２との間隔を調整できるように複数のピン１４を昇降させる昇降機構２６を有する。図４Ａは、昇降機構２６の詳細を説明する図であり、昇降機構２６は、複数のピン１４を同時に昇降できるように構成されている。図４Ｂは、昇降機構２６の変形例を説明する図であり、この例に係る昇降機構１２６は、複数のピン１４を別個に昇降するように構成されている。
【００３１】
図５Ａ〜図９は、本実施の形態に係る基板加熱装置の動作を説明する図である。なお、アラビア数字の次にＡが続く図面は平面図であり、Ｂが続く図面は側面図である。
【００３２】
図５Ａ及び図５Ｂに示すようにロボットアーム２８によって基板１０が搬送され、図６Ａ及び図６Ｂに示すように基板１０がヒータ１２又はピン１４（図２に示す支持領域１６）の上方に配置される。図７Ａ及び図７Ｂに示すようにロボットアーム２８が下降することで基板１０がピン１４の先端に載せられる。そして、図８Ａ及び図８Ｂに示すようにロボットアーム２８が基板１０とヒータ１２の間から外方向に退避する。その後、図９に示すように、昇降機構２６によってピン１４が下降して、基板１０をヒータ１２に接近させる。例えば、基板１０の撓みによって最も下がった部分の下面とヒータ１２の上面との間隔は１ｍｍ以下である。この状態で、ヒータ１２による基板１０の加熱を行う。
【００３３】
本実施の形態によれば、基板１０の端部（第１ピン１８の外側）の突出距離Ｘと第１ピン１８及び第２ピン２０の間隔Ｄ１との比率を所定範囲にしたことで、第１ピン１８の外側と内側で基板１０の部位のバランスをとって、基板１０の端部の撓みを小さくしてある。その影響を受けて基板１０の中央部でも撓みを小さくすることができる。基板１０の撓みが少ないので、ヒータ１２と基板１０の間隔のばらつきが少ないため、基板１０の温度ムラの発生を抑えることができる。
【００３４】
［変形例１］
図１０は、本実施の形態に係る基板加熱装置の変形例１を説明する図である。この変形例では、ピン１１４の配列と基板１１０との関係が上記実施形態とは異なる。
【００３５】
具体的には、基板１１０の端部（第１ピン１１８の外側）の突出距離Ｘが比較的小さいので、基板１１０は端部が上がるように撓んでいる。本変形例では、基板１１０の端部の突出距離Ｘと間隔Ｄ１は、２Ｘ＜Ｄ１＜５Ｘの関係を有する。すなわち、間隔Ｄ１が突出距離Ｘに対して大きくなり過ぎないように限定してあり（Ｄ１＜５Ｘ）、間隔Ｄ１が突出距離Ｘに対して小さくなり過ぎないように限定してある（２Ｘ＜Ｄ１）。これにより、基板１１０の端部の重さと、基板１１０の間隔Ｄ１の部位の重さのバランスをとることができ、基板１１０の端部の撓みを制限することができる。
【００３６】
［変形例２］
図１１は、本実施の形態に係る基板加熱装置の変形例２を説明する図である。この変形例では、ピン２１４の配列が上記実施形態とは異なる。
【００３７】
本変形例では、相互に最も接近する１つの第１ピン２１８及び１つの第２ピン２２０の間隔Ｄ１と、相互に最も接近する１つの第２ピン２２０及び１つの第３ピン２２２の間隔Ｄ２と、相互に最も接近する１つの第３ピン２２２及び１つの第４ピン２２４の間隔Ｄ３とが、Ｄ１＜Ｄ２，Ｄ１＜Ｄ３の関係を有するが、Ｄ３＜Ｄ２の関係を有する点で上記実施形態とは異なる。本発明は、このような例も含む。
【００３８】
［変形例３］
図１２は、本実施の形態に係る基板加熱装置の変形例３を説明する図である。この変形例では、ピン３１４の高さが上記実施形態とは異なる。なお、本変形例は、第１ピン３１８から突出する基板３１０の端部が下方に下がる場合に限定される。
【００３９】
複数の第１ピン３１８の先端の高さが、複数の第１ピン３１８を除いた全てのピン３１４の先端の高さよりも高くなっており、その差ｄが１ｍｍ以下である。本変形例によれば、第１ピン３１８を高くすることで、基板３１０の端部を押し上げることができる。
【００４０】
［変形例４］
図１３は、本実施の形態に係る基板加熱装置の変形例４を説明する図である。この変形例では、ピン４１４の高さが上記実施形態とは異なる。なお、本変形例は、第１ピン４１８から突出する基板４１０の端部が下方に下がる場合に限定される。
【００４１】
複数の第１ピン４１８の先端の高さが、複数の第１ピン４１８及び複数の第２ピン４２０を除いた全てのピン４１４の先端の高さより高くなっており、その差ｄが１ｍｍ以下である。また、複数の第２ピン４２０の先端の高さが、複数の第１ピン４１８及び複数の第２ピン４２０を除いた全てのピン４１４の先端の高さよりも高くなっており、その差ｄが１ｍｍ以下である。なお、第１ピン４１８及び第２ピン４２０の高さは、本変形例では同じになっているが、異なるようにしてもよい。本変形例によれば、第１ピン４１８を高くすることで、基板４１０の端部を押し上げることができる。
【００４２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  基板、１２  ヒータ、１４  ピン、１６  支持領域、１８  第１ピン、２０  第２ピン、２２  第３ピン、２４  第４ピン、２６  昇降機構、２８  ロボットアーム、１１０  基板、１１４  ピン、１１８  第１ピン、１２６  昇降機構、２１４  ピン、２１８  第１ピン、２２０  第２ピン、２２２  第３ピン、２２４  第４ピン、３１０  基板、３１４  ピン、３１８  第１ピン、４１０  基板、４１４  ピン、４１８  第１ピン、４２０  第２ピン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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