(57)【要約】【課題】より精密で温度均一性の高い温度制御が可能な温度処理装置を安価なコストで提供する。【解決手段】温度制御対象を載置する複数のステージ１１ａ〜１１ｅと、ステージ１１ａ〜１１ｅの近傍の温度を検出して温度制御を実行する複数の温度制御部とを備えた温度処理装置１０であって、複数のステージ１１ａ〜１１ｅは、所定数の温度制御部が設けられた第１のステージと、当該第１のステージと異なる数の温度制御部が設けられた第２のステージとを有する温度処理装置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度制御対象を載置する複数のステージと、
前記ステージの近傍の温度を検出して温度制御を実行する複数の温度制御部とを備えた温度処理装置であって、
前記複数のステージは、所定数の温度制御部が設けられた第１のステージと、当該第１のステージと異なる数の温度制御部が設けられた第２のステージとを有する温度処理装置。
【請求項２】
前記複数のステージの間には、気流を遮る遮断板が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の温度処理装置。
【請求項３】
前記温度制御部の数は、前記温度処理装置内部の温度分布のばらつきに応じて異なることを特徴とする請求項１または２記載の温度処理装置。
【請求項４】
前記温度制御部は、温度を検出する温度検出部と、当該温度検出部によって検出された温度に基づいて加熱を行う加熱手段を備えた請求項１〜３いずれかに記載の温度処理装置。
【請求項５】
前記温度制御部は、温度を検出する温度検出部と、当該温度検出部によって検出された温度に基づいて冷却を行う冷却手段を備えた請求項１〜４いずれかに記載の温度処理装置。
【請求項６】
前記ステージに設けられる温度制御部の数は、下方に位置するステージの方が上方に位置するステージよりも多いことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の温度処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度処理装置の温度制御に係る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は、携帯端末を始め多くの分野で利用され、安価な製品を提供することが要求されている。一方、液晶表示装置の高性能化に伴い、液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板に用いられるガラス基板の半導体成膜工程は複雑化及び微細化している。以下に、液晶表示装置及びＴＦＴアレイ基板の製造工程の概略を示す。
【０００３】
液晶表示装置（不図示）の製造は、始めにガラス基板にＴＦＴと各電極線、および蓄積容量を形成したＴＦＴアレイ基板と、ガラス基板にコモン電極およびＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタを形成した対向基板とを、シール剤を用いて貼り合わせる。その後、それらの基板の隙間に液晶を注入し、注入口を封止剤で封じて液晶パネルを形成する。次に、駆動用ＬＳＩやパネル制御用ＩＣが実装された駆動回路基板を液晶パネルに接続する。更に、バックライトユニットをＴＦＴアレイ基板の背部に配置して、液晶表示装置が完成する。この液晶表示装置は、駆動回路によって駆動された液晶パネルが、バックライトユニットからの光の透過を制御することによって、画像を表示することができる。
【０００４】
ＴＦＴアレイ基板（不図示）の製造は、例えば光透過性のガラス基板を純水または熱硫酸を用いて洗浄する。次に、ゲート電極層を形成する。具体的には、ガラス基板上に、例えばモリブデンタンタル（ＭｏＴａ）の膜をスパッタリング法により成膜する。次に、ＭｏＴａの膜上にフォトレジストを塗布し、ベーキング後に所定のパターン形状のマスキングをして露光処理をする。その後、例えば有機アルカリ系の現像液で現像をしてフォトレジストをパターニングする。次に、例えばリン酸および硝酸の混合溶液を用いて、ウエットエッチングを行う。これにより、ＭｏＴａ膜が、所望のパターン形状に形成される。
【０００５】
次に、ゲート絶縁層をガラス基板上に成膜し、このゲート絶縁層上に半導体層の材料であるアモルファスシリコン膜を更に成膜し、このアモルファスシリコン膜上にオーミックコンタクト層の材料であるｎ＋アモルファスシリコン膜を更に成膜する。この積層の上にレジストパターンを形成し、ベーキング後、ドライエッチングを行う。ここで、ｎ＋アモルファスシリコン膜、アモルファスシリコン膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が所望のパターン形状に形成される。
【０００６】
次に、ソース・ドレイン電極及びソース配線を形成する。まず、ソース・ドレイン電極及びソース配線を形成する金属膜（例えば、Ｍｏ−Ａｌ−Ｍｏ積層膜）をスパッタリング法により成膜する。その積層膜上に上述のようにレジストパターンを形成し、ベーキング後、ウエットエッチィングを行う。これにより、Ｍｏ−Ａｌ−Ｍｏ積層膜が、所望のパターン形状に形成される。
【０００７】
次に、ガラス基板上に、パッシベーション膜を形成する。まず、パッシベーション膜の材料である窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を、例えばＣＶＤによりガラス基板上に成膜する。その上にレジストパターンを形成し、ベーキング後、フッ素（Ｆ）系ガスなどを使用してドライエッチングを行う。
【０００８】
このように、ＴＦＴアレイ基板は、多岐にわたる複雑な工程を経て製造される。中でも、パターニング時におけるベーキング工程等、ガラス基板の温度処理に係る工程は数多く、製造コストに大きく影響を与えている。また、ＴＦＴアレイ基板の高性能化に伴い、ガラス基板への均一な成膜が要求され、温度処理工程時の温度制御はより精密で、温度分布はより均一であることが必要となっている。
【０００９】
図６及び図７を用いて、従来の温度処理装置について説明する。図６は、従来の温度処理装置の正面断面図を示している。図６に示す温度処理装置２０は、ガラス基板２２を加熱するステージ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅと、ステージ２１ａ〜２１ｅを収容する筐体２５によって構成される。筐体２５には窓２６が設けられ、ロボットハンド等（図示せず）によりガラス基板２２をステージ２１ａ〜２１ｅに載置或いは取り出すために使用される。また、図６では、ステージ２１ａ〜２１ｅの予熱により暖められた空気の気流２８が筐体２５の中を上昇する流れが模式的に示される。
【００１０】
図７は、図６におけるＡ−Ａ断面を示した平面断面図である。ステージ２１ａには、ヒーター２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ及び温度検出手段２４ａ、２４ｂが埋設した形で配設される。温度検出手段２４ａは、ヒーター２３ａ及び２３ｂを制御し、温度検出手段２４ａとヒーター２３ａ及び２３ｂは、温度制御部２７ａとして構成される。同様に、温度検出手段２４ｂ及びヒーター２３ｃ、２３ｄも温度制御部２７ｂとして構成される。なお、ステージ２１ｂ〜２１ｅは、ステージ２１ａと同様に構成され、上下に一定の間隔を形成して配設されている。
【００１１】
以上のような構成により、温度処理装置２０は、温度検出手段２４ａ、２４ｂによって検出された温度データに基づき、温度制御コントローラ（図示せず）が目標温度になるようヒーター２３ａ〜２３ｄを制御する。この時の温度制御は、ステージ２１ａの場合、温度制御部２７ａと２７ｂに基づいて行われる。筐体２５は、断熱性を考慮した材料及び構造によって形成され、周囲の温度変化による影響を少なくするため、ステージ２１ａ〜２１ｅを周辺雰囲気から遮断し温度制御の効果が得られやすくするよう作用する。
【００１２】
しかしながら、筐体２５内部では温められた空気の上方気流２８が発生し、筐体２５内部の温度分布が不均一となる問題が生じている。温度処理装置２０の上方は、下方からの熱と上方に設けられたステージからの熱で周囲の温度が上昇し均一化されるため、ステージ上の温度均一性は比較的良好に維持される。一方、温度処理装置２０の下方は、上方への熱の移動や、温度処理装置全体を支承する架台部（図示せず）への熱の逃げなどで、ステージ上の温度分布はばらつきが大きく、温度処理装置２０内部全体の温度均一性を低下させる原因となっていた。
【００１３】
上述した場合でも、目標とする温度制御範囲に幅がある場合は、ガラス基板２２の温度処理工程には支障は発生しなかった。また、より精密な温度制御が必要な場合は、温度処理装置２０に温度検出手段とヒーターを増設することにより、温度制御を細かく行うことで、所期の目的を果たしていた。
【００１４】
なお、上記問題を解決する一例が特許文献１に示されている。特許文献１は、熱処理装置内部に、制御用温度検出器とは別に補正用温度検出器を設置し、熱処理装置の高さ方向の温度差を補正して熱処理を行うものである。
【特許文献１】特開２００２−２９９２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、精密な温度制御を行うための温度検出手段やヒーターの増設には費用がかかるため、ガラス基板の製造コストが増加し液晶表示装置の価格が上昇するという問題が生じる。また、特許文献１についても同様に、補正用温度検出器を設置するための費用がかかるため、製造コストが増加し液晶表示装置の価格が上昇するという問題が生じることとなる。
【００１６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、より精密で温度均一性の高い温度制御が可能な温度処理装置を、安価なコストで提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、温度制御対象を載置する複数のステージと、前記ステージの近傍の温度を検出して温度制御を実行する複数の温度制御部とを備えた温度処理装置であって、前記複数のステージは、所定数の温度制御部が設けられた第１のステージと、当該第１のステージと異なる数の温度制御部が設けられた第２のステージとを有する温度処理装置である。
【発明の効果】
【００１８】
以上のような構成により、温度設定が精密で温度均一性の高い温度制御が可能な温度処理装置を、低コストで提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
発明の実施の形態１．
以下に、本発明の好ましい実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００２０】
図面を参照し、本発明に係る温度処理装置について説明する。図１は、実施の形態１に係る温度処理装置を示す正面断面図である。図１に示す温度処理装置１０は、ガラス基板１２を加熱するステージ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、及びステージ１１ａ〜１１ｅを収容する筐体１５によって構成される。筐体１５は断熱性を考慮した材料及び構造で形成され、ガラス基板１２をロボットハンド等（図示せず）によりステージ１１ａ〜１１ｅに載置或いは取り出すための窓１６が設けられている。また、図１では、ステージ１１ａ〜１１ｅの予熱により暖められた空気の気流１８が、各ステージ間に配設された遮断板１５ａによって封じ込められ、その中で循環する様子を模式的に示される。
【００２１】
図２は、図１におけるＸ−Ｘ断面を示した平面断面図である。図２において、ステージ１１ａには、ヒーター１３ａ、１３ｂ、及び温度検出手段１４ａが埋設した形で配設される。温度検出手段１４ａは、ヒーター１３ａ及び１３ｂを制御し、温度検出手段１４ａとヒーター１３ａ及び１３ｂは、温度制御部１７ａとして構成される。なお、ステージ１１ｂは１１ａと同様に構成されている。
【００２２】
図３は、図１におけるＹ−Ｙ断面を示した平面断面図である。図３において、ステージ１１ｃには、ヒーター１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、及び温度検出手段１４ａ、１４ｂが埋設した形で配設される。温度検出手段１４ａは、ヒーター１３ａ及び１３ｂを制御し、温度検出手段１４ａとヒーター１３ａ及び３ｂは、温度制御部１７ａとして構成される。同様に、温度検出手段１４ｂは、ヒーター１３ｃ及び１３ｄを制御し、温度制御部１７ｂとして構成される。なお、ステージ１１ｄは１１ｃと同様に構成されている。図３は、従来の温度制御処理装置（図６）におけるステージと同様の構成を有している。
【００２３】
図４は、図１におけるＺ−Ｚ断面を示した平面断面図である。図４において、ステージ１１ｅには、ヒーター１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ、及び温度検出手段１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが埋設した形で配設される。温度検出手段１４ａは、ヒーター１３ａ及び１３ｂを制御し、温度検出手段１４ａとヒーター１３ａ及び１３ｂは、温度制御部１７ａとして構成される。同様に、温度検出手段１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、夫々ヒーター１３ｃ及び１３ｄ、１３ｅ及び１３ｆ、１３ｇ及び１３ｈを制御し、温度制御部１７ｂ、１７ｃ、１７ｄとして構成される。なお、ステージ１１ａ〜１１ｅは、上下に一定の間隔を形成して筐体１５に配設され、ガラス基板を複数同時に加熱することができるよう構成されていることは、従来例と同じである。
【００２４】
温度検出手段１４ａ〜１４ｄには、例えば熱電対を使用することができるが、定量的に温度を検出できる手段であれば、赤外線センサー等他の方法を用いることが可能である。ヒーターは、カーボンヒーター、セラミック及び電熱線等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
ステージ１１ａ〜１１ｅは、温度制御に対し応答性がよく熱伝導性の高い材料が利用される。ステージ材料は、金属に限らずコーティングされたカーボン等を利用することも可能である。また、ステージの形状は板状に限らず、網目状、ストライプ状の形状となっていてよい。
【００２６】
筐体１５は、断熱性を考慮した材料及び構造によって形成され、周囲の温度変化による影響を少なくするため、ステージ１１ａ〜１１ｅを周辺雰囲気から遮断し温度制御の効果が得られやすくするよう作用する。なお、遮断板１５ａは、暖められた気流１８を遮り、温度によって劣化しない材料であれは、どのような材料で形成されていてもよい。
【００２７】
以上のような構成により、温度処理装置１０は、温度検出手段によって検出された温度データに基づき、温度制御コントローラ（図示せず）が目標温度になるようヒーターを制御する。この時の温度制御は、ステージ１１ａ、１１ｂの場合、温度制御部１７ａに基づいて行われる（図２参照）。また、ステージ１１ｃ、１１ｄの場合、温度制御部１７ａ、１７ｂに基づいて行われる（図３参照）。また、ステージ１１ｅの場合、温度制御部１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄに基づいて行われる（図４参照）。
【００２８】
また、図５は、本実施形態に係る温度制御部の別の実施例を示したものである。図２、図３、及び図４に示した温度制御部は、一つの温度検出手段に対し二つのヒーターを配置することで構成されていたが、図５に示すように、一つの温度検出手段１４ａに対し四つのヒーター１３ａ〜１３ｄを配置することも可能である。なお、一つの温度検出手段に対し一つのヒーターを配置することも可能であり、所望の温度制御が実現できれば、必要にして最小限のヒーター数を選定することが可能である。
【００２９】
なお、本実施形態では温度制御部を温度検出手段とヒーターとで構成し、温度処理装置１０を加熱する場合において説明したが、冷却する場合についても同様のことが可能である。その場合、温度制御部は、温度検出手段と冷却装置（不図示）とで構成される。冷却装置は、例えば冷媒の循環用配管等が用いられる。冷媒或いは冷却方法は、冷却水や液体窒素等が用いられて良いが、当業者が考え得るいかなる方法をも用いることが可能である。
【００３０】
ここで、温度処理装置を冷却する場合は、温度処理装置内の上方の温度分布のばらつきが大きくなり、下方のばらつきが小さくなる傾向にある。従って、温度制御部の配設数は、加熱する場合とは逆の構成となる。なお、各ステージに対応する温度制御部、及び一つの温度検出手段に対応する冷却装置の数は、所望の温度制御が実現できれば、必要にして最小限の数を配設することは、温度処理装置を加熱する場合と同様である。
【００３１】
また、ステージ１１ａ〜１１ｅには、ヒーターと冷却装置を併設することが可能である。その場合、同じ温度検出手段によって、ヒーターと冷却装置を制御することも可能である。なお、ステージ１１ａ〜１１ｅには、ヒーターのみ及び冷却装置のみが配設されることが可能であることはいうまでもない。
【００３２】
更に、温度処理装置から各ステージを取り外すことのできる構成とすることが可能である。即ち、配設された温度制御部数が異なるステージ、及び温度検出手段に制御されるヒーター或いは冷却装置数の異なるステージを複数準備し、製造条件に応じてステージを組み合わせ、温度処理装置に設置することも可能である。
【００３３】
なお、上記に説明した温度処理機構は典型的な例であり、本実施形態の趣旨に合致する限り、他の構成を採用することができることはいうまでもない。例えば、ステージの数は５枚に限ることはない。その場合、上方及び下方ステージに配設される温度制御部、ならびに温度制御部によって制御されるヒータ及び冷却装置は、所望の温度制御が実現できれば必要にして最小限の数を選定することが可能である。
【００３４】
以上のように、温度処理装置を加熱する場合、温度分布のばらつきが大きい下方ステージに温度制御部を多く配設し、温度分布の均一な上方ステージになるに従い配設する温度制御部数を少なくすることにより、必要充分な温度制御を効率良く行うことができる。
【００３５】
即ち、精度の高い温度制御を実現するために全てのステージに温度制御部を増設するのではなく、温度分布の均一な上方のステージは温度制御部の数を削減する。従って、温度処理装置１０全体の温度制御部数を増やすことなく精度の高い温度制御が実現できる。その結果、低コストでガラス基板に高品質な処理を施すことができるため、性能の高い液晶表示装置を安価に提供することができる。
【００３６】
例えば、本実施形態では、温度制御部はステージ１１ａ、１１ｂに各１セット、１１ｃ、１１ｄに各２セット、１１ｅに４セットの計１０セット配設されている。従来例では、各ステージに２セットずつ計１０セットが配設されているため、温度検出手段やヒーターを増設することなく、温度分布の均一性を向上させることができる。
【００３７】
また、各ステージの間に遮断板を入れることで温度処理装置内部に発生する気流をステージごとに循環させることができる。従って、特に、温度低下の発生しやすいガラス基板外周部の雰囲気を同等にすることで温度分布の均一化が得られやすくなる。
【００３８】
また、ヒーターと冷却装置を併設する構成により、高温用と低温用の処理装置を複数用意する必要がなくなるため、設備コストを削減する効果が得られる。更に、ステージが交換できることにより、メンテナンス性についても向上する。
【００３９】
なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。例えば、本実施形態は、半導体基板の成膜工程等、温度制御性及び温度均一性の高い処理が必要な用途への使用が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施の形態１に係る温度処理装置の正面断面図を示す
【図２】図１におけるＸ−Ｘ断面を示した平面断面図である
【図３】図１におけるＹ−Ｙ断面を示した平面断面図である
【図４】図１におけるＺ−Ｚ断面を示した平面断面図である
【図５】実施の形態１に係る別の実施例の温度制御部の平面断面図である
【図６】従来の温度処理装置の正面断面図を示す
【図７】図６におけるＡ−Ａ断面を示した平面断面図である
【符号の説明】
【００４１】
１０  温度処理装置、
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ  ステージ、
１２  ガラス基板、
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ  ヒーター、
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ  温度検出手段、
１５  筐体、  １５ａ  遮断板、  １６  窓、
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ  温度制御部、
１８  気流、
２０  温度処置装置、
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ  ステージ、
２２  ガラス基板、
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ  ヒーター、
２４ａ、２４ｂ  温度検出手段、
２５  筐体、  ２６  窓、
２７ａ、２７ｂ  温度制御部、  ２８  気流
【図１】
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【図２】
2007219253.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007219253.tif 000007
【図６】
2007219253.tif 000008
【図７】
2007219253.tif 000009