(57)【要約】【課題】基板を安定して浮上させることができる基板浮上装置を提供する。【解決手段】基板Ｗを超音波振動浮上させる振動板部２と、振動板部２に超音波振動を与える超音波発生部３と、弾性を有する板状体であり、振動板部２の下面に接して振動板部２を支持する振動板支持部４と、を有する。【選択図】図１
2015032656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を超音波振動浮上させる振動板部と、
前記振動板部に超音波振動を与える超音波発生部と、
弾性を有する板状体であり、前記振動板部の下面に接して前記振動板部を支持する振動板支持部と、
を有することを特徴とする、基板浮上装置。
【請求項２】
前記振動板支持部は前記振動板部の下面の略全面に接することを特徴とする、請求項１に記載の基板浮上装置。
【請求項３】
前記振動板支持部は、ゴムシートであることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の基板浮上装置。
【請求項４】
前記振動板支持部の硬さは、ショアＡ６０〜８０であることを特徴とする、請求項３に記載の基板浮上装置。
【請求項５】
前記振動板支持部の下面に、前記振動板部の温度を制御する温度制御部が接していることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の基板浮上装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動により基板を浮上させる基板浮上装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、基板上にレジスト液が塗布されたもの（塗布基板と称す）が使用されている。この塗布基板は、塗布装置により基板上にレジスト液が均一に塗布されることによって塗布膜が形成され、その後、熱処理装置により塗布膜を乾燥させることにより生産される。
【０００３】
この熱処理装置の一種として、たとえば特許文献１および図５で示すような浮上搬送熱処理装置がある。図５に示すように、浮上搬送熱処理装置９０は振動板部９２および超音波発生部９３からなる基板浮上装置９１と振動板部９２を加熱する加熱装置９４とを有し、加熱装置９４によって加熱された基板浮上装置９１が基板Ｗを超音波振動浮上させることによって、基板Ｗを非接触で加熱することが可能である。
【０００４】
この基板浮上装置９１を浮上搬送熱処理装置９０の架台に設置するにあたり、従来は、図６（ａ）に示すように振動板部９２が超音波振動する際の振動の節にあたる箇所を上記架台に連結されたピンやブラケットなどの支持部材９５で支持および固定する手法が用いられていた。振動の節では振動板部９２の変位は生じないため、そこで振動板部９２を支持することにより、支持部材９５が振動板部９２の振動を妨げることは無く、振動板部９２は基板Ｗを安定して浮上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２０１１−７４３３５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、上記の基板浮上装置９１を有する浮上搬送熱処理装置９０では、基板の浮上が不安定になるという問題があった。具体的には、加熱装置９４によって加熱される振動板部９２は、温度変化など周囲環境のわずかな変化によって共振周波数が変化し、それに伴って振動の節の位置が変化していた。そのため、ある状態では図６（ａ）に示すように支持部材９５が振動の節の位置で振動板部９２を支持していたとしても、わずかな周囲環境の変化で図６（ｂ）に示すように支持位置は振動の節の位置でなくなり、振動板部９２の振動を妨げて基板の浮上が不安定になるおそれがあった。さらに、支持部材９５が振動の節以外の位置で振動板部９２を支持していた場合、支持部材９５に振動板部９２の全荷重がかかった状態で振動板部９２と支持部材９５との間で連続的に叩き合いが生じるため、振動板部９２および支持部材９５が早く摩耗するといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、基板を安定して浮上させることができる基板浮上装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の基板浮上装置は、基板を超音波振動浮上させる振動板部と、前記振動板部に超音波振動を与える超音波発生部と、弾性を有する板状体であり、前記振動板部の下面に接して前記振動板部を支持する振動板支持部と、を有することを特徴としている。
【０００９】
上記基板浮上装置によれば、弾性を有する板状体であり、振動板部の下面に接して支持する振動板支持部を有することにより、振動板部の振動の節の位置がどのように変化しても振動板支持部が振動板部の振動の節の位置で振動板部を支持できるため、基板を安定して浮上させることができる。具体的には、振動板支持部が弾性を有するため、振動板部の振動をある程度いなすことができ、振動板部の振動を妨げることを防ぐことができる。また、板状体の振動板支持部で振動板を支持することにより、振動板部の振動の節の位置で振動板支持部が振動板部の荷重を分散させて受ける状態を常に維持することができるため、振動板部の振動の腹の位置で振動板支持部に振動板部の全荷重がかかることを防ぐことができ、そのため、振動板支持部は圧縮されすぎて硬くなることなく、振動板部の振動を十分にいなすことが可能である。
【００１０】
また、前記振動板支持部は前記振動板部の下面の略全面に接すると良い。
【００１１】
こうすることにより、振動板部の荷重を十分に分散させて支持することができるため、振動板支持部が圧縮されすぎて硬くなることなく、振動板部の振動を十分にいなすことが可能である。また、振動板支持部の下方から振動板支持部を介して振動板部を加熱する際、伝熱にむらを生じさせずに振動板部を全面均一に加熱することができる。
【００１２】
また、前記振動板支持部は、ゴムシートであると良い。
【００１３】
こうすることにより、弾性を有する振動板支持部を安価に構成することができる。
【００１４】
また、前記振動板支持部の硬さは、ショアＡ６０〜８０であると良い。
【００１５】
こうすることにより、振動板部の振動をいなしながら振動板部をしっかりと支持することが可能である。
【００１６】
また、前記振動板支持部の下面に、前記振動板部の温度を制御する温度制御部が接していても良い。
【００１７】
こうすることにより、温度制御部と振動板部とは振動板支持部を通して伝熱するため、温度制御部と振動板部との間に空間が設けられて輻射もしくは対流により振動板部への伝熱が行われる場合に比べて熱伝導の効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の基板浮上装置によれば、基板を安定して浮上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態における基板浮上装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態における基板浮上装置の概略図である。
【図３】本実施形態における振動板部の支持形態を表した概略図である。
【図４】本発明の基板浮上装置を用いた浮上搬送熱処理ラインの概略図である。
【図５】従来の基板浮上装置の概略図である。
【図６】従来の実施形態における振動板部の支持形態を表した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２１】
図１および図２は、本発明の一実施形態における基板浮上装置の斜視図および側面図である。基板浮上装置１は、振動板部２、超音波発生部３、振動板支持部４、温度制御部５、および搬送部６を備えており、振動板支持部４に支持されている振動板部２は超音波発生部３により超音波振動し、その振動による放射圧によって振動板部２上の基板Ｗを浮上させる。また、振動板部２は振動板支持部４を介して温度制御部５により加熱（もしくは冷却）される。これらにより、基板Ｗは、振動板部２によって浮上、加熱（もしくは冷却）されながら、搬送部６によって振動板部２上を搬送される。
【００２２】
なお、以下の説明では、基板Ｗが搬送される方向をＹ軸方向、Ｙ軸方向と水平面上で直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることとする。
【００２３】
振動板部２は、複数の振動板１１を有している。振動板１１は、本実施形態ではアルミ製（アルミ合金製）で矩形板状の形状を有した金属板であり、それらが基板搬送方向（Ｙ軸方向）に連続的に配列されることにより、振動板部２が形成されている。
【００２４】
この振動板部２は、上記の通り振動板支持部４を介して温度制御部５によって加熱されているため、振動板部２上で浮上させている基板Ｗを輻射加熱により加熱することができる。
【００２５】
ここで、振動板部２のＸ軸方向の寸法およびＹ軸方向の寸法は、振動板１１に基板Ｗが載置されたときの基板ＷのＸ軸方向およびＹ軸方向の寸法よりも大きく設定されている。これにより、基板Ｗが振動板部２の上で浮上しながら加熱（もしくは冷却）される際、基板Ｗが振動板部２からはみ出る部分が存在することなく、基板Ｗの全面が振動板部２の上に存在するため、温度制御部５により加熱（もしくは冷却）された振動板部２によって基板Ｗを均一に加熱（もしくは冷却）することができる。
【００２６】
超音波発生部３は、超音波振動子１２およびホーン１３を有している。超音波振動子１２は、Ｚ軸方向から見て振動板１１に対して基板Ｗを浮上させる面と反対側に配置されている。超音波振動子１２にはホーン１３が接続されており、このホーン１３が後述の振動板支持部および温度制御部５を突き抜けて、振動板１１に接触している。
【００２７】
超音波振動子１２は、図示しない発振器からの発振信号に基づいて対象物を励振させるものであり、例えば電極およびピエゾ素子を有するランジュバン型振動子がある。ランジュバン型振動子は、発振器によって電極に駆動電圧が印加されることでピエゾ素子が振動し、所定の振幅および周波数で発振する。このように発振した超音波振動子１２の振動は、ホーン１３を経由して、対象物である振動板１１へ伝播し、振動板１１を振動させる。振動板１１が振動することで、振動板１１から放射音圧が発せられ、この放射音圧によって、振動板１１上にある基板Ｗには上向きの力が加わる。これにより、基板Ｗを振動板１１の上方に所定の浮上量だけ浮上した状態で保持することが可能である。
【００２８】
また、超音波振動子１２の振動は、発振器から与えられる駆動電圧を制御することで振幅および周波数を調整することができ、これによって振動板１１上で浮上する基板Ｗの浮上量を調整することが可能である。基板Ｗの浮上量は、本実施形態では０．１ｍｍ程度としている。
【００２９】
ホーン１３は、円柱もしくは複数の円柱をつなげた形状をとっており、片端が超音波振動子１２と接続され、他端が振動板１１に接続されており、超音波振動子１２が発する振動の振幅を増幅もしくは減衰して振動板１１に伝播させる。また、ホーン１３は振動板支持部４および温度制御部５を突き抜ける配置となるため、ホーン１３が配置される位置において振動板支持部４および温度制御部５には貫通穴もしくは切り欠きが設けられ、ホーン１３との干渉を回避している。
【００３０】
振動板支持部４は、弾性を有する板状体であり、本実施形態では硬さがショアＡ６０〜８０であるゴムシートである。この振動板支持部４の上面が振動板部２の下面に隙間無く当接して振動板部２を支持する。そして、振動板部２を支持した振動板支持部４は、振動板支持部４の上面以外の面を介してたとえば浮上搬送熱処理ラインのような外部装置に固定されている。
【００３１】
振動板部２は、この振動板支持部４に支持された状態で超音波振動する。ちなみに、振動板部２の振動によって基板Ｗは振動板部２上で超音波振動浮上するが、振動板部２の重量は基板Ｗに比べて十分重く、振動板部２自身の振動によって振動板部２が振動板支持部４から浮上することはない。
【００３２】
また、振動板支持部４は振動板部２の下面と略同一の面積を有しており、振動板部２の下面の略全面と隙間無く接している。
【００３３】
また、振動板支持部４はフッ素ゴムシートであり、２００℃以上の耐熱性を有している。これにより、振動板支持部４が後述の温度制御部５により加熱されても、振動板支持部４が変質することはない。
【００３４】
ここで、振動板支持部４の厚みは、後述の通り振動板部２の振動を十分にいなすために０．５ｍｍ以上であることが望ましい。また、温度制御部５から振動板部２への熱伝導効率を良くするために、１０ｍｍ以下であることが望ましい。
【００３５】
温度制御部５は、本実施形態ではヒータ部であり、複数のヒータユニット２１を有し、これらヒータユニット２１がＸ軸方向およびＹ軸方向に並べられている。
【００３６】
また、温度制御部５は振動板支持部４をはさんで振動板部２の反対側に位置し、振動板支持部４と隙間無く接しており、空気を介さずに振動板支持部４を直接加熱する。これにより、温度制御部５と振動板部２との間に空間が設けられて輻射もしくは対流により振動板部２への伝熱が行われる場合に比べて熱伝導の効率を向上させることができている。
【００３７】
ヒータユニット２１は、本実施形態ではカートリッジヒータまたはシーズヒータが矩形板状のアルミ板に挿入されて構成されるプレートヒータであり、これらがＸ軸方向およびＹ軸方向に隙間無く並べられている。
【００３８】
ここで、温度制御部５のＸ軸方向およびＹ軸方向の寸法は、振動板部２のＸ軸方向およびＹ軸方向の寸法と同等である。そして、Ｚ軸方向に沿って振動板部２から温度制御部５を見たときに、振動板部２の領域が温度制御部５の領域と重なる配置となっている。これによって、温度制御部５は振動板支持部４を経由して振動板部２の全面を同時に加熱することができ、振動板部２全体を均一な温度に加熱することが可能である。また、温度制御部５が振動板部２よりも大きい場合には、振動板部２が上方にある部分と無い部分とで温度制御部５の放熱量に差が生じ、その結果温度制御部５の温度分布精度が悪くなるおそれがあるが、それを防ぐことができる。なお、温度制御部５を形成する各々のヒータユニット２１は、振動板１１よりもＸ軸方向およびＹ軸方向の寸法が小さくても構わない。また、集合体の形をとらず、１つのヒータユニット２１のみを用いて振動板部２を加熱する方法をとっても良い。
【００３９】
搬送部６は、ハンド２２および進退機構２３を有している。ハンド２２は、例えばＬ字型のブロックを有し、基板Ｗの角部において基板Ｗの２辺と接触して支持する。ハンド２２は基板Ｗの対角を位置決めして支持ができるよう、基板Ｗ１枚の支持に対して基板Ｗの対角方向に２つ設けられている。また、進退機構２３は、エアシリンダなどの直動機構であり、ハンド２２が取付けられ、基板Ｗの支持時および支持解除時にそれぞれのハンド２２を移動させる。この進退機構２３によって、ハンド２２は基板Ｗの支持時には基板Ｗに接近し、支持解除時には基板Ｗから退避する。ここで、ハンド２２が退避している状態では、基板ＷはＸ軸方向およびＹ軸方向の拘束が解除されている状態であるため、次にハンド２２が接近する時には基板Ｗの位置がずれ、ハンド２２と衝突して基板Ｗおよびハンド２２が破損する可能性がある。この場合、振動板部２に上下動するピンを設け、ハンド２２が退避して振動板部２上の所定位置で基板Ｗが浮上している時はピンが上昇して基板Ｗの位置を拘束し、基板Ｗが振動板部２上を搬送される時はピンが下降して搬送動作を妨げないようにすると良い。
【００４０】
また、進退機構２３は図示しないＹ軸方向の走行軸に接続されている。ハンド２２が基板Ｗの角部に接近し、基板Ｗを支持している状態において、この走行軸によりハンド２２および進退機構２３がＹ軸方向に移動することによって、基板ＷがＹ軸方向へ搬送される。
【００４１】
次に、本発明の基板浮上装置における振動板部の支持形態を図３に示す。図３（ａ）は、振動板部２の共振周波数が所定の値であった場合の振動板支持部４による振動板部２の支持形態であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の場合と振動板部２の共振周波数が異なる場合の振動板支持部４による振動板部２の支持形態である。
【００４２】
図３（ａ）の状態では、図中に矢印で示している振動板部２の振動の節にあたる部分では、振動板部２の振動方向（Ｚ軸方向）の変位は生じずに常に振動板支持部４に支持された状態となる。したがって、振動板部２が振動している間少なくとも振動の節にあたる部分において振動板部２の荷重は分散されて支持される。
【００４３】
そして、広い面積で振動板支持部４が振動板部２を支持するほど、振動板支持部４が支持する領域内の振動板部２の振動の節にあたる部分の数が多くなるため、より多くの点で振動板部２の荷重を分散して支持することができ、１点あたりの荷重を軽減することができる。
【００４４】
ここで、振動板部２の振動の節以外の部分であって振動によって下方に変位した部分においては、振動板部２が弾性を有する振動板支持部４を押し込むことになる。ここで仮に振動板部２の振動の腹に相当する部分でのみ振動板部２の荷重が振動板支持部４にかかっていた場合、振動板支持部４が過度に圧縮されて硬くなり、振動板部２の振動をいなし切れなくなって振動板部２の振動を邪魔するおそれがある。
【００４５】
これに対し本実施形態では、上記の通り振動の節にあたる部分でも振動板部２は支持されているため、振動板部２が下方に変位した部分（振動板支持部４が押し込まれた部分）において振動板部２の全荷重がかかることを防ぐことができ、振動板支持部４にかかる荷重は軽減される。これにより、振動板部２の振動の腹の位置に相当して振動板支持部４が押し込まれた部分であっても、振動板支持部４は圧縮され過ぎて硬くなることがなく、振動板部２の振動を邪魔せず十分にいなすことが可能である。
【００４６】
一方、温度制御部５が振動板部２を加熱する際、振動板部２のわずかな温度変化によって振動板部２の共振周波数に変化が生じる場合がある。また、振動板部２上の基板Ｗの有無によっても、振動板部２の共振周波数に変化が生じる場合もある。このとき、たとえば図３（ａ）に矢印で示す位置から図３（ｂ）に矢印で示す位置へ変化するように、振動板部２の振動の節の位置が変化する。
【００４７】
これに対し、本発明の基板浮上装置１では、振動板支持部４が弾性を有する板状体であり、面で振動板部２を支持しているため、振動板部２を点で支持する場合と異なり、振動板部２の振動の節の位置に変化が生じてもその節の位置は振動板支持部４が振動板部２を支持している領域内に存在する。
【００４８】
したがって、振動板部２の振動の節の位置がどのように変化した場合であっても振動板支持部４が振動板部２の振動の節の位置で振動板部２を支持する状態を維持できるため、これら節の位置で振動板部２の荷重を分散して支持する。すなわち、振動板部２の共振周波数がどのように変化しても振動板部２の振動の腹の位置で振動板支持部４が圧縮され過ぎて硬くなることがなく、振動板部２の振動を邪魔せず十分にいなすことが可能である。これにより、振動板部２は基板Ｗを安定して浮上させることができる。
【００４９】
また、本実施形態では、振動板支持部４は振動板部２の下面の全面に接しているため、振動板支持部４が振動板部２を支持する領域内に振動板部２の振動の節にあたる点が常に十分な数量だけ存在するため、振動板部２の荷重を分散して振動板支持部４がしっかりと振動板部２を支持することができる。
【００５０】
また、振動板支持部４は振動板部２の下面の全面に接していることにより、温度制御部５による振動板部２の加熱（もしくは冷却）は全面にわたって振動板支持部４を介して行われるため、振動板支持部４を介して加熱（もしくは冷却）される部分と振動板支持部４を介さないで対流もしくは輻射により加熱（もしくは冷却）される部分とが混在して伝熱にむらが生じることを防ぐことができ、振動板部２は全面均一に加熱（もしくは冷却）される。
【００５１】
また、本実施形態では、振動板支持部４として硬さがショアＡ６０〜８０のゴムシートを用いていることにより、軟らかすぎて振動板部２を載置したときにつぶれてしまうことがなく、また、硬すぎて振動板部２の振動を邪魔することなく、振動板部２の振動をいなしながら振動板部２をしっかりと支持することが可能である。
【００５２】
次に、本発明の基板浮上装置を用いた浮上搬送熱処理ラインを図４に示す。
【００５３】
浮上搬送熱処理ライン７は、温度制御部５の設定温度がそれぞれ異なる複数の基板浮上装置１から成る。基板Ｗの搬送経路に沿って、まず、基板Ｗの温度が７０℃となるように振動板部２の温度が制御された基板浮上装置１が設けられ、ここで基板Ｗ上の塗布膜が乾燥される。
【００５４】
次に、基板Ｗの温度が１２０℃となるように振動板部２の温度が制御された基板浮上装置１が設けられ、ここで基板Ｗ上の塗布膜が焼成される。なお、この基板浮上装置１と上記の設定温度７０℃の基板浮上装置１との間に基板Ｗの温度を徐々に上昇させるための昇温ゾーンの役割を有する基板浮上装置１を設けても良い。
【００５５】
次に、基板Ｗの温度が室温と同等となるように振動板部２の温度が制御された基板浮上装置１が設けられ、ここで基板Ｗが冷却される。このように温度が室温まで戻された基板Ｗは、次の工程へと搬送される。なお、この基板浮上装置１では、温度制御部５で振動板部２を冷却しても良いが、温度制御部５を設けなくても構わない。この場合、周囲の雰囲気にさらされて室温と同等の温度となっている振動板部２によって基板Ｗを冷却する。
【００５６】
このように温度制御部５の設定温度がそれぞれ異なる基板浮上装置１を基板Ｗの搬送方向に連ねることにより、基板Ｗの乾燥、焼成、冷却の工程を有する浮上搬送熱処理ライン７を形成することが可能である。
【００５７】
以上の基板浮上装置により、基板を安定して浮上させることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  基板浮上装置
２  振動板部
３  超音波発生部
４  振動板支持部
５  温度制御部
６  搬送部
７  浮上搬送熱処理ライン
１１  振動板
１２  超音波振動子
１３  ホーン
１４  支持板
２１  ヒータユニット
２２  ハンド
２３  進退機構
９０  浮上搬送熱処理装置
９１  基板浮上装置
９２  振動板部
９３  超音波発生部
９４  加熱装置
９５  支持部材
Ｗ  基板
【図１】
2015032656.tif 000003
【図２】
2015032656.tif 000004
【図３】
2015032656.tif 000005
【図４】
2015032656.tif 000006
【図５】
2015032656.tif 000007
【図６】
2015032656.tif 000008