(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却すべき平面基板を、その基板面積よりも大きい面積を有する水平姿勢の平面に所定径、所定ピッチで配設された複数の気体噴射口を有する中空体の気流浮上兼冷却テーブル上面に載せ、前記気流浮上兼冷却テーブル上の基板の温度が設定温度又はそれ以下に達した後、次工程に基板の存在が無いことを確認後、次工程へ基板を移載する基板の冷却方法において、前記気流浮上兼冷却テーブルの気体噴射口配列として、少なくとも基板搬送方向の前後周辺部に対応する領域には気流浮上兼冷却テーブル中央部に向って傾斜する噴射口を設け、基板中央部では上方に向かう垂直噴射口を設け、噴射を制御することにより、気流噴射の方向を変化させ基板を揺動させることを特徴とする基板の冷却方法。
【請求項２】
冷却すべき平面基板を、その基板面積よりも大きい面積を有する水平姿勢の平面に所定径、所定ピッチで配設された複数の気体噴射口を有する中空体の気流浮上兼冷却テーブル上面に載せ、前記気流浮上兼冷却テーブル上の基板の温度が設定温度又はそれ以下に達した後、次工程に基板の存在が無いことを確認後、次工程へ基板を移載する基板の冷却方法において、前記気流浮上兼冷却テーブル全体を少なくとも基板の搬送方法の前後に傾斜させることにより基板の自重と浮上力で基板を揺動させることを特徴とする基板の冷却方法。
【請求項３】
基板面積よりも大きい面積を有する水平姿勢の平面に所定径、所定ピッチで配設された複数の気体噴射口を有する中空体の気流浮上兼冷却テーブルからなる基板の冷却装置において、前記気流浮上兼冷却の気体噴射口配列として、基板中央部に上方に向かう垂直口を、且つ、少なくとも基板搬送方向の前後周辺部に対応する領域に気流浮上兼冷却するテーブル中央部に向かって傾斜する噴射口を設け、基板を浮上且つ冷却させている状態で端部の室に設けられた前記傾斜する噴射口から噴射を行うことにより気流浮上兼冷却テーブル上で基板を揺動させることを特徴とする基板の冷却装置。
【請求項４】
基板面積よりも大きい面積を有する水平姿勢の平面に所定径、所定ピッチで配設された複数の気流浮上兼冷却の気体噴射口配列を有する中空体の気流浮上兼冷却テーブルからなる基板の冷却装置において、気流浮上兼冷却テーブル上面を前後、左右に揺動させる基板の自重による傾斜滑落方式による基板揺動機構を設けたことを特徴とする基板の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ・ディスプレー・パネル（以下ＰＤＰと略す）に代表される大型かつ厚板ガラス基板の製造工程に於いて、加熱された該基板を室温まで短時間内に全面を均一にかつ非接触状態でクリーンに冷却する方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、大型かつ厚板のＰＤＰ用ガラス基板（対角長：１．８ｍ、厚さ：３ｍｍ）のリブ竪て工程においては、印刷加熱乾燥を十数回繰り返すことが行われる。その時、印刷精度保持のためには印刷時の上記基板温度を２５±２℃以内に保持する必要があるが、逆に、印刷直後の乾燥時の温度は１５０℃にも加熱されることになる。この十数回の温度サイクルを品質・生産性の両面から短時間かつ均一に行うことが要求される。
【０００３】
この要求に対しては、公開特許公報特開平１１−４３３３７号「ガラス基板の冷却装置」において、複数枚の冷却パネルを一定間隔で同一レベルに配設して、広い冷却ゾーンを形成すると共に各冷却パネル間隙間に吸気ノズル及び上下動自在の搬送ローラを配置することによりガラス基板を吸着して冷却パネルに接触させて冷却後、冷却パネルの配設間の隙間領域で冷却されなかったガラス基板の領域をガラス基板を垂直に持ち上げた後、水平移動して隣の冷却パネル上に載置する事により短時間にかつ均一に冷却する方法と装置が公開されており、十数回の温度サイクルを品質及び生産性の両面から短時間かつ均一に行うという目的を十分達成し広く用いられて来た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方法では、冷却する基板が、併設された冷却パネル配設間の隙間部分では冷却されないので、１回の冷却工程に対し、基板を複数回持ち上げて水平移動させることにより位相をずらした後、降下させて冷却パネルへ接触させることの繰り返しにより冷却するので、位相をずらす工程のロス分として、冷却時間の他に約１０秒程度余分な時間を必要とした。
【０００５】
また、ガラス材の場合は金属と異なり熱伝導性が低いために第１回目の冷却時には、基板面全体の冷却された領域と冷却されていない領域とが交互に温度分布の縞模様を形成する。特に、印刷形成されたリブの方向が搬送方向と直交している場合よりも平行な場合には、リブの長さ方向で断続的に熱収縮量が異なることになり、リブにかかる応力や歪みの分布が不均一となり好ましくない現象が生じていた。
【０００６】
また、上記冷却方法および装置においてはユティリティとして冷却用の水、基板吸着用の真空ポンプさらに駆動制御の３者が必要となるため、配管と配線が煩雑となり、装置コストが高くなっていた。特に、冷却水の使用はクリ−ンルーム内での配管表面に結露水を招き好ましくなかった。
【０００７】
一方、空冷法として、従来からガラス基板周辺や上方から冷気を当てる方法が知られているが、支え台に上記基板が載置されている方法であり、上記基板下面には空気が至らず送風量の割には冷却効率が悪く、ガラス基板の周辺や上方の温度分布は不均一で、かつ冷却に長時間を要していた。従って、殆ど採用されていない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる手段とは、上流工程で（例えば乾燥炉などで）高温に加熱された基板が、複数の空気噴射口を有する気流浮上兼冷却テーブル上に移載されて、所定時間浮上した状態で滞留された後、所定温度までの冷却を温度監視カメラで確認後、次工程（例えばＰＤＰのリブ印刷）へ送り出される。この時各工程ごとの基板の重なり事故を防ぐ為、各工程には、基板有無検知センサーを設け且つ工程間にはストッパーを設け、次工程に送られる前に必ず基板有無検知センサーで次工程に基板が無いことを確認して後、ストッパーを開放して基板は送り出される。
【０００９】
ここで、空気噴射口を有する気流浮上兼冷却テーブルは、基板より大きいサイズであり十分多数の噴射口を有しており、かつ噴射口から出た冷却空気の出口は基板周辺の４辺のみであるため、冷却空気は基板の下面を舐めてから４辺で放出されるので、基板を気流浮上兼冷却テーブル上で静止浮上させることだけで、基板の全面に及んで均一に冷却することが可能となる。送る気体を圧縮して送る段階で放圧することにより、かなりの冷却効果が得られるか、さらに、積極的に冷却する為、必要応じて気流浮上兼冷却テーブルに送る流路に送る気体を冷却する熱交換器を設けることも出来る。
【００１０】
さらに、気流浮上兼冷却テーブル上に浮上用の上方垂直噴射口に加えて、基板を前進および後退や左右に揺動の為上方への傾斜噴射口を適時配設し、基板を気流浮上兼冷却テーブル板上で揺動させて、基板下面と噴射口の相対位置をずらせて、基板を浮上且つ冷却させている状態で、左端室のみの斜め噴射口から噴射を行うことにより、基板を右方向に移動させ、続いて、左端室の斜め噴射口からの噴射を止めて、右端室の斜め噴射口から噴射を行うことにより気流浮上兼冷却テーブル上で基板を揺動させることにより、更に均一冷却と冷却時間短縮化を図ることが出来た。
【００１１】
また、基板を前進および後退や左右に揺動させるにおいては、シリンダーやリンク機構又はカム機構などを用いて気流浮上兼冷却テーブルを前後左右斜めに傾斜揺動させ上記傾斜噴射口を設けたと同様、基板の自重による傾斜滑落方式による基板揺動機構を備えた気流浮上兼冷却テーブルにより、均一冷却と冷却時間短縮化効果を得ることができた。
【００１２】
尚、この装置および冷却方法は、その他大画面化傾向が進展する液晶表示パネルに用いられるガラス基板、太陽電池のアモルファスシリコン蒸着基板、高分子のフィルム基板、金属泊／高分子フィルムラミネート材、塗装又は洗浄された金属薄板などの加熱板の冷却工程にも適用される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、実施例を用いて、発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
図１は本発明である気流浮上兼冷却テーブルを用いて基板冷却（場合によっては基板余熱）を行う場合の前後工程を含めた平面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。その構成は、基板の待機搬入工程部分（以下「ステーションＩ」という）と基板冷却工程部分（以下「ステーションＩＩ」という）と基板搬出部分（以下「ステーションＩＩＩ」という）から成る。ステーションＩとステーションＩＩＩでは、搬送される基板の下面のレベルに、図示していないが動力モーターやチェーンやベルトなどの動力伝達系機構により搬送ロール軸２を駆動し、それを介して同一レベルで間欠旋回するローラー３が配設されている。ローラー３の両端には基板の落下防止用として一対のガードレール６が取り付けられている。各ステーションＩ、ＩＩ、ＩＩＩの間には、停止している先行基板１に後続の基板１が追突するのを防止するために上下昇降可能なストッパー４、５が配置されている。このストッパー４、５は基板上面に設置された基板有無検知センサー１６の指令を受けて上下作動する。また、同時にストッパー５は、ステーションＩＩにおいて、温度監視カメラ１７により測定された基板１の温度に基き指令を受けて上下作動する。
【００１５】
ステーションＩＩの構造は、配管を介して圧縮機７に接続された気流浮上兼冷却テーブル８がローラー３の上部表面で基板１を支える場合の基板１の下面の水平線レベルと同等ないし低く設置されている。（注：同等以上に高い場合には、ステーションＩからの搬入障害となる）この気流浮上兼冷却テーブル８の上面には、垂直上方に所定経の垂直噴出口９が所定のピッチで設けられている。空気の排出は連続であっても良いが、経済的には基板１がステーションＩＩに入る直前に噴出を開始し、ステーションＩＩＩへ搬出直後に噴射を停止させるのが好ましい。
【００１６】
また、圧縮機７から気流浮上兼冷却テーブル８へ気体を送る段階で、放圧されることによりかなりの冷却効果は得られるが、積極的に冷却する方法として圧縮機７から気流浮上兼冷却テーブル８間の配管に冷却した気体を送る為、熱交換器１８を設けることも出来る。
【００１７】
冷却中の基板１の直上に設けられた例えば赤外線感知式の温度監視カメラ１７は基板温度が所定温度域、所定均一度に到達したことを検知してストッパー５の降下と図示していないが搬出プッシャーにより次ステーションＩＩＩへ送り出す。
【００１８】
なお、実施例１では、ステーションＩＩの領域内の任意の位置に基板１が位置することになるが、噴射空気量と噴射口とが十分に多いこと、噴射された空気は、ステーションＩＩの気流浮上兼冷却テーブル８上面と基板１下面の隙間（通常０．２〜０．５ｍｍ程度）の全域でガラス下面の全面を舐めて、基板１の４辺から放出されるので、冷却効率が高いことに加えて冷却過程での温度分布も均一となる。つまり、基板１の噴出口直上部分（近辺）が冷点（コールド・スポット）となることはない。
（実施例２）
図３は、ステーションＩＩの気流浮上兼冷却テーブル８面に設けられた空気噴射口がすべて垂直方向の垂直噴射口９である場合を示している実施例１の気流浮上兼冷却テーブル８部分の拡大断面図であり、基板１の下面に対する空気噴射口位置との相対関係が意図的に移動させない例を示している。
（実施例３）
図４は、気流の斜噴射方式による基板揺動機構を備えた気流浮上兼冷却テーブルの実施例を示している。ステーションＩＩの気流浮上兼冷却テーブル８面の中央部には垂直噴射口９を周辺部には気流浮上兼冷却テーブル８の中央に向かって、傾斜した斜め噴射口１０を設け、かつ垂直噴射口９と斜め噴射口１０からの空気噴射の噴射と停止を独立に制御するため、仕切板１１、１２を設け気流浮上兼冷却テーブル８の中空体部分を室Ａ、室Ｂ、室Ｃと３分し、記載していないが室Ａ、室Ｂ、室Ｃへの空気を独立に配分することが可能とし、且つ空気送付切替弁も独立させた構成となっている。図４中、垂直噴射口９及び斜め噴射口１０からの空気の流れに対して実線矢印の場合、即ち、室Ｂの垂直噴射口９から空気噴射で、基板を浮上且つ冷却させている状態で、室Ａのみの斜め噴射口１０から噴射を行うことにより、基板１を右方向に移動させ、続いて、室Ａの斜め噴射口１０からの噴射を止めて、室Ｃの斜め噴射口１０から噴射を行うことにより基板１を左方向に移動させる。この繰り返しを行うことにより気流浮上兼冷却テーブル８上で基板１を揺動させることが出来る。従って、基板１の冷却の場合には、最も温度の低い冷却噴出口近辺へ基板１の下面の相対位置を揺動によりずらせることにより、（実施例１）、（実施例２）に記載した方法よりも更に均一な基板冷却を可能とした。
（実施例４）
本例は、基板冷却の均一化を図る他の実施例であり、図５に基板の自重による傾斜滑落方式による基板揺動機構を備えた気流浮上兼冷却テーブルの実施例として示している。気流浮上兼冷却テーブル８上で浮上している基板１が、微少な傾斜により自重で容易に移動する原理を応用する。例えば、一端が旋回可能なヒンジ１３を用いた機構とし他端をヒンジ１４及び空気又は油圧シリンダーやリンクやカム機構を用いて昇降機構１５を微少量だけ上下させることで気流浮上兼冷却テーブル８上面を前後、場合によっては左右に揺動させて垂直噴射口９と基板１下面の相対位置をずらせる方法である。
【００１９】
【発明の効果】
従来の技術では、基板の冷却方法および装置においてはユティリティとして冷却用の水、基板吸着用の真空ポンプさらに駆動制御の３者が必要となるため、配管と配線が煩雑となり、装置コストが高くなっていた。特に、冷却水の使用はクリ−ンルーム内での配管表面に結露水を招き好ましくなかった。しかし本発明では、冷却水を用い無いので、装置の製作および組立が簡素化され、また、冷却配管表面上での結露水対策も無くなった。
【００２０】
従来の方法では、冷却する基板が併設された冷却パネル配設間の隙間部分では冷却されないので、１回の冷却工程に対し、基板を複数回持ち上げて水平移動させることにより位相をずらした後、降下させて冷却パネルへ接触させることの繰り返しにより冷却するので約１０秒程度のロス時間を生じていた。また、ガラス材の場合は金属と異なり熱伝導性が低いために第１回目の冷却時には、ガラス基板面全体の冷却された領域と冷却されていない領域とが交互に温度分布の縞模様を形成する。特に、印刷形成されたリブの方向が搬送方向と直交している場合よりも平行な場合には、リブの長さ方向で断続的に熱収縮量が異なることになり、リブにかかる応力や歪みの分布が不均一となり好ましくない現象が生じていた。上記に対し、基板下面の全面を一様に冷却空気が接触する本発明による方法では、全面を均一に冷却でき、基板を間欠的に移動させる必要が無くなり、ロス時間が無く所定温度まで導く冷却時間を大幅に短縮できた。
【００２１】
本発明では、均一冷却が可能となるので、基板上に設けられた線膨張係数や形状の異なる物体（例：ＰＤＰ基板では、積層印刷されたリブなど）が施工されている場合には、残留応力、歪み、基板との剥離やリブ内の微細クラックなどの欠陥発生が激減する。従って、リブの成形方向と搬送方向との依存関係は無くなり、生産管理が容易になると共に、上記欠陥発生を回避する為の施策としての基板の９０度旋回テーブルを設けるなどの必要も無くなった。
【００２２】
気流浮上兼冷却テーブルの中空体を通じて上面から噴出口を経由して噴射する圧空は、空気の断熱膨張効果により、噴出時に温度が低下する効果があり、基板の冷却効果をさらに高めている。平行して、図４、図５に示す様に、気流冷却テーブルに基板揺動機構を設けることにより、冷却の為の各噴射口と基板下面の相対位置をずらせることにより、更に冷却時の均一化と短時間化を計ることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である気流浮上兼冷却テーブルを用いて基板冷却（場合によっては基板余熱）を行う場合の前後工程を含めた平面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視図
【図３】図１における気流浮上兼冷却テーブルの詳細図
【図４】気流の斜噴射方式による基板揺動機構を備えた気流浮上兼冷却テーブルの実施例
【図５】基板の自重による傾斜滑落方式による基板揺動機構を備えた気流浮上兼冷却テーブルの実施例
【符号の説明】
１：基板
２：搬送ロール軸
３：ローラー
４：ストッパー
５：ストッパー
６：ガードレール
７：圧縮機
８：気流浮上兼冷却テーブル
９：垂直噴射口
１０：斜め噴射口
１１：仕切板
１２：仕切板
１３：ヒンジ
１４：ヒンジ
１５：昇降機構
１６：基板有無検知センサー
１７：温度監視カメラ
１８：熱交換器
【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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