JP2003218003A

JP2003218003A - 基板加熱装置

Info

Publication number: JP2003218003A
Application number: JP2002011745A
Authority: JP
Inventors: Keijiro Inoue; 敬二郎井上; Katsuhiko Kobayashi; 克彦小林; Tetsuo Suzuki; 哲男鈴木; Tetsuya Oku; 徹也奥
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2003-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】塗液を塗布した基板の乾燥時に、塗膜の膜厚変
動となる転写痕を生じさせない基板昇降手段を有する加
熱装置を提供する。【解決手段】少なくとも基板を加熱する手段と基板を昇
降させる手段と基板を保持する手段を備えた基板加熱装
置において、該基板昇降手段の少なくとも基板と接触す
る部分が樹脂からなり、かつ該樹脂と基板との接触面が
環状であることを特徴とする基板加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子用ガ
ラス基板や半導体ウェハに加熱処理を行う基板処理に関
するもので、特に、基板上に塗布された塗液を均一に乾
燥し、膜厚ムラのない塗膜が得られる基板加熱装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子用ガラス基板や半導体ウェ
ハなどの精密電子基板（以下、基板と称する）の製造プ
ロセスは、洗浄装置、塗布装置、ホットプレート等によ
る加熱装置、クールプレート等による冷却装置、露光装
置、現像装置などを組み合わせ、ロボットなど基板搬送
手段を用い、これらの装置に基板を出し入れさせて、一
連の処理を行なう。

【０００３】例えば、カラーフィルターの製造工程で
は、基板上に顔料などで着色した感光性樹脂ペーストあ
るいは非感光性樹脂ペーストを塗布し、これを加熱炉に
よって乾燥させた後、フォトリソグラフィー法によって
所望のＲＧＢ画素パターンに加工する方法が主流となっ
ている。非感光性の樹脂を所望のパターンに加工する場
合は、着色された非感光性樹脂の上にポジ型またはネガ
型のレジストを塗布し、乾燥させた後、エッチング法で
非感光性樹脂をパターン化する。この後、加熱炉によ
り、硬化させる。また、同様にして、遮光剤を分散させ
黒色に着色した感光性樹脂ペーストあるいは非感光性樹
脂ペーストを塗布し、これを加熱炉によって乾燥させた
後、フォトリソグラフィー法によって所望の樹脂ブラッ
クマトリックスに加工する方法も採用されている。必要
に応じて、さらに、この基板表面にオーバーコート剤を
塗布し、これを加熱炉によって乾燥、硬化させる。

【０００４】これ以外にも、近年、液晶表示素子の表示
品位向上のため、カラーフィルタや電極基板にスペーサ
ーを形成する技術も開発されている。スペーサー材料
は、感光性または非感光性の樹脂を含むワニスを塗布
し、これを加熱炉によって乾燥させた後、フォトリソグ
ラフィー法によって所望のパターンに加工する。以上の
ように、カラーフィルター製造工程では加熱炉による乾
燥、硬化工程が重要な位置を占めている。

【０００５】加熱炉の種類としては、ホットプレート方
式、熱風オーブン方式、さらには真空乾燥方式を組み合
わせたものなど様々な方法があり、樹脂の種類や目的に
応じて適宜選択される。ホットプレート方式は、電熱ヒ
ーター等で加熱したプレート上に直接、もしくは、プレ
ート上に設置したプロキシピン等の治具上に基板（被加
熱体）を保持し、主にホットプレートからの輻射伝熱に
よって基板（被加熱体）を加熱する方式である。熱風オ
ーブン方式は、電熱ヒーター等で加熱した熱風を加熱炉
内で循環させ、炉内に保持した基板（被加熱体）を主に
対流伝熱により加熱する方式である。真空乾燥方式は、
真空チャンバー内に乾燥を要する物体（基板）を保持
し、チャンバー内を減圧することによって、溶媒の気化
を促進させる乾燥方式である。必要に応じて、ホットプ
レートと組み合わせ、基板を加熱しながら乾燥させる。

【０００６】この中でも、カラーフィルターや半導体の
製造においては、ホットプレートによる加熱方法が主流
である。例えば、基板洗浄後、塗布装置により各種塗液
を基板上に塗布した後、ホットプレートにより加熱処理
することにより、各種塗液を乾燥する。必要に応じて、
減圧乾燥と組み合わせる。

【０００７】一般的な加熱処理例を、図３に示す。この
図は、基板熱処理装置において、ホットプレートを備え
た熱処理部に対して、搬送アームによる基板の受け渡し
の状況を説明する一例である。１はホットプレート（加
熱源）、２は反射板、５はガラス基板（被加熱体）、６
は搬送アームである。３は、基板を（保持しながら）昇
降させる手段（被加熱体保持昇降手段）であり、図３の
ように、昇降ピン（リフタピンとも呼ぶ）を用いる場合
が多い。４は、プロキシミティギャップ用ピンである。

【０００８】まず、基板搬送ロボットの搬送アームが基
板をホットプレート上に搬送することから開始される
（図３の搬送アーム、基板位置の状態を指す）。次に、
昇降ピンがホットプレート内より上昇し、搬送アームに
より搬送されてきた基板の裏面を４点にて支持し、昇降
ピンの上に基板を載置する。あるいは、搬送アームが降
下し、昇降ピン上に基板を載置する場合もある。

【０００９】次に、搬送アームがホットプレート外に移
動した後、昇降ピンがホットプレート内まで降下し、ホ
ットプレート表面に配設したプロキシミティギャップ用
ピン（以下プロキシミティピンと呼ぶ）上に支持され、
直接プレートに接触することなくホットプレート上に載
置される。

【００１０】プロキシミティピンは、頭部と軸部からな
り、軸部をホットプレートの孔部に挿入し、頭部がプレ
ート上に突き出るようになっている。頭部は、断面形状
が略台形、すなわち頭を切った円錐状で、高さが０．２
ｍｍ〜０．５ｍｍであるのが一般的である。基板周辺部
及び更に中央部にプロキシミティピンを複数個配設し、
それらのプロキシミティピンの頭部にて基板を支持し、
ホットプレートの表面からの輻射熱又は対流熱により加
熱する。

【００１１】図３の破線で示した基板５'は、加熱処理
時の基板支持状態を示している。また、図３の昇降ピン
３の位置は、基板をプロキシミティピン上に基板を載置
させた後、熱処理を行う工程での保持位置（待機位置）
を示しており、通常ホットプレート内に収納される。

【００１２】熱処理が終了したところで、再度昇降ピン
がホットプレート内より上昇し、基板を持ち上げた後、
搬送アームが基板を受け取りに来る。昇降ピンを下降さ
せ、搬送アーム上に基板を載置させた後、次の装置に基
板を搬送する。なお、搬送アームと昇降ピンは、互いに
干渉しないよう設計されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の基板加熱装置に
おいては、プロキシミティピンや昇降ピンは、高温下で
の機械的強度、耐食性及び耐摩耗性に優れたステンレス
等の金属が用いられている。先端部の形状は、頭を切っ
た円錐状もしくは半円状とするものを用いていた（長手
方向の断面形状は略台形）。また、昇降ピンの先端部に
ついては、“ベスペル”（デュポン社製）等の耐熱性樹
脂材料で形成することも提案されている（特開平９−３
６２０７号公報）。一例を図２に示す。このような昇降
ピンの場合は、ピン先端の１箇所の点状で基板と接触す
る。

【００１４】昇降ピンは、ホットプレートより常に熱を
受け、温度が上昇する。このため、基板と昇降ピンが接
触する部分において、塗液の乾燥ムラ（塗膜の凹凸）が
生じる問題があった。すなわち、ホットプレートに配設
した昇降ピンに対応する基板の表面に局所的な塗膜の膜
厚変動（転写痕）が生じ、膜厚異常となる。これは、ホ
ットプレートにより加熱された昇降ピンから、基板の接
触部への熱移動が起こっているためである。昇降ピンの
先端を耐熱性樹脂等の比較的熱伝導率の小さい材料を用
い、かつ、先端部の断面形状を略台形、すなわち頭を切
った円錐状もしくは半円状として接触面積を小さくなる
よう工夫した場合においても、十分ではなかった。この
ような課題は、ホットプレート方式に限らず、熱風オー
ブン方式、真空乾燥方式においても同様である。

【００１５】カラーフィルターにこのような膜厚異常が
生じると、樹脂ブラックマトリックス、ＲＧＢ画素、ス
ペーサーパターンを忠実にかつ寸法精度良く加工するこ
とが困難になったり、膜厚異常部が色ムラとなったりし
て、不良となる。また、スペーサーの膜厚異常が発生し
た場合、液晶表示素子のセルギャップムラが生じるた
め、表示ムラ（輝度ムラ）となり、表示品位上大きな問
題となる。特に近年の液晶表示素子における表示品位の
要求レベルが急激に高まったことにより、数年前では問
題視されなかった表示ムラが、パネル欠点となってしま
う。ＴＦＴや半導体基板においても、配線パターンを忠
実にかつ寸法精度良く加工することが困難になる。本発
明の目的は、上記課題を解決し、膜厚変動のない塗膜を
製造できる基板加熱装置を提供することにある。

【００１６】なお、昇降ピンは、加熱源であるホットプ
レートからの受熱によりそれ自体の温度が上昇するが、
特に、昇降ピン上に受け取った基板をホットプレートに
載置した後、昇降ピンがプレート面より下まで下降した
時から、基板の熱処理が完了し、基板を上昇させるため
に昇降ピンを上昇させる迄の間にホットプレートから受
ける熱が大きいことも分かった。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、以下の
装置により達成される。（１）少なくとも基板を加熱する手段と基板を昇降させ
る手段と基板を保持する手段を備えた基板加熱装置にお
いて、該基板昇降手段の少なくとも基板と接触する部分
が樹脂からなり、かつ該樹脂と基板との接触面が環状で
あることを特徴とする基板加熱装置。（２）前記接触面において、外周辺で囲まれる面積Ｓ₀
と、前記樹脂と基板との接触面積Ｓ₁との比（Ｓ₁／
Ｓ₀）が０．０２以上、０．５以下であることを特徴と
する（１）記載の基板加熱装置。（３）前記基板昇降手段において、樹脂と基板との接触
面積Ｓ₁が、４．５ｍｍ²以下であることを特徴とする
（１）又は（２）記載の基板加熱装置。（４）前記基板昇降手段において、樹脂による部材の構
造が、パイプ状構造であることを特徴とする（１）〜
（３）記載の基板加熱装置。（５）前記パイプ状構造の外径Ｄと内径ｄの差（Ｄ−
ｄ）が、０．０５ｍｍ以上、０．５０ｍｍ以下であるこ
とを特徴とする（４）記載の基板加熱装置。（６）前記パイプ状構造の外径Ｄが、６ｍｍ以下である
ことを特徴とする（４）又は（５）記載の基板加熱装
置。（７）前記樹脂の熱伝導率が、０．２５ｋｃａｌ／ｍ・
ｈｒ・℃以下であることを特徴とする（１）〜（６）記
載の基板加熱装置。（８）前記樹脂が、耐熱性樹脂であることを特徴とする
（７）記載の基板加熱装置。（９）前記樹脂が、ポリイミド樹脂であることを特徴と
する（８）記載の基板加熱装置。（１０）加熱手段がホットプレートであり、該基板昇降
手段により基板を下降せしめた後、該基板昇降手段にお
ける樹脂がプレート面より上に突き出した位置に保持さ
れていることを特徴とする（１）〜（９）記載の基板加
熱装置。（１１）該基板昇降手段における樹脂が、プレート面よ
り１ｍｍ以上突き出した位置に保持されていることを特
徴とする（１０）記載の基板加熱装置。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の基板熱処理装置
を説明するための一例を示したものである。本発明の昇
降ピンの基板と接触する部分（ピン先端部）は少なくと
も樹脂で出来ている。さらに、本発明の基板加熱装置
は、昇降ピンの基板との接触面が環状であることを特徴
とする。

【００１９】基板と接触する部分の樹脂の形状として
は、環状であれば特に限定されない。ここで、環状と
は、円に限定されず、三角形や四角形や多角形等も含む
ものとする。中でも、好ましくは円形（すなわち、樹脂
の形状としてはパイプ状）である。樹脂と基板の接触面
の形状が連続な四角形、円であるものを図４、５に示
す。断面を連続な形状にすることにより、ピンとしての
強度が向上する。

【００２０】一方、本発明の環状としては、図６に示す
ように、基板との接触面が連続な形状でないもの、すな
わちピン先が複数個に分断された形状も含まれる。つま
り、複数の接触面で囲まれた領域内に非接触部分（言い
換えると中空部分）有するものである。また、非接触部
分の位置は、必ずしもピン断面の中央部でなくてもよ
い。

【００２１】従来の昇降ピンは、先端部の形状を頭を切
った円錐状もしくは半円状とする方法（長手方向の断面
形状は略台形）を用いて、基板との接触面積を小さくし
ていたが、伝熱が先端の一点に集中するため、転写痕を
解消するには至っていない。一方、本発明の昇降ピンの
樹脂形状は、基板と接触面において樹脂を環状にするこ
とにより、実接触面積を小さくすることと、伝熱を広範
囲に分散することを両立しており、結果として転写痕を
解消することができる。

【００２２】本発明の昇降ピンは、塗膜の膜厚変動を小
さくできる他に、昇降時の基板の位置ズレを防止できる
などの長所も有する。これは、基板との接触面積が小さ
い割には、基板との接触範囲を拡大できるためである。

【００２３】本発明の昇降ピン先端の接触面において、
外周辺で囲まれる面積Ｓ₀と、基板と樹脂の接触面積Ｓ₁
の比（Ｓ₁／Ｓ₀）は、０．０２以上０．５以下であるこ
とが好ましい。さらに好ましくは０．０４以上０．３以
下、０．０５以上０．２以下である。なお、本発明の昇
降ピン先端の樹脂断面積Ｓ₀は、樹脂の断面において、
最外周で囲まれた面積を言う。Ｓ₁／Ｓ₀がこの範囲より
大きくなると、ホットプレートから昇降ピンを通じて、
基板との接触部への熱移動が大きくなり、塗膜の膜厚変
動（転写痕）が大きくなるので好ましくない。また、Ｓ
₁／Ｓ₀がこの範囲より小さくなると、昇降ピンの強度が
小さくなり、耐久性に乏しくなるため好ましくない。

【００２４】昇降ピンの樹脂の基板との接触面積Ｓ
₁は、４．５ｍｍ²以下であることが好ましい。より好ま
しくは２ｍｍ²以下、さらに好ましくは１ｍｍ²以下であ
る。Ｓ₁がこの値より大きいと、ホットプレートから昇
降ピンを通じて、基板との接触部への熱移動が大きくな
り、塗膜の膜厚変動（転写痕）が大きくなるので好まし
くない。

【００２５】樹脂の材質は特に限定されないが、（高密
度）ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポ
リウレタン、ポリウレタン、シリコーン、ビニル重合
体、ポリエステル、ポリカーボネート、セルロース、ア
クリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミンホルムアルデヒ
ド、、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合
体の他に、ポリイミド（例えば、“ベスペル”、“カプ
トン”：デュポン社製）、ポリアミドイミド、ポリアミ
ド（“ＭＣナイロン”：日本ポリテンコ社製等）、ポリ
エーテルエーテルケトン（ポリエチルエチルケトン
等）、ポリフェニレンサルファイド、フッ素樹脂（“テ
フロン”（登録商標）：デュポン社製）等の耐熱性樹脂
が好適に用いられる。中でもポリイミドは耐熱性に優れ
ており、特に好適に用いられる。また、力学的強度、耐
熱性、耐久性向上のため、これらの樹脂を共重合させた
り、ガラス繊維、有機繊維、無機粒子、有機粒子等のフ
ィラーを添加したりするのが好ましい。

【００２６】樹脂の熱伝導率は、好ましくは０．２５ｋ
ｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下、より好ましくは０．２０ｋ
ｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下、さらに好ましくは０．１５
ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下である。熱伝導率が０．２
５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃より大きいと、ホットプレー
トから昇降ピンを通じて、基板との接触部への熱移動が
大きくなり、塗膜の膜厚変動（転写痕）が大きくなり、
好ましくない。本発明に特に好適に用いられるポリイミ
ド樹脂の熱伝導率は、例えば、”ＴＩ−５０１３”（東
レ株式会社製）で０．２０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃であ
る。また、実施例に示すとおり、”カプトン”（東レ・
デュポン社製）の熱伝導率は、７５℃においては０．１
４ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃、２００℃においては０．１
５ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃であり、好適に用いられる。

【００２７】以下、断面形状が円であるもの（パイプ状
構造）を代表例とし、本発明の詳細を説明する。パイプ
状構造の外径Ｄと内径ｄとすると、Ｓ₀及びＳ₁は、式１
及び式２で表される。

【００２８】Ｓ₀ ＝π×Ｄ²／４（式１）Ｓ₁ ＝π×（Ｄ²−ｄ²）／４（式２）また、外径Ｄと内径ｄの差Ｄ−ｄは、被加熱体の材質、
重量等により様々であるが、好ましくは０．０５〜０．
５ｍｍ、より好ましくは０．０６〜０．３ｍｍ、さらに
好ましくは、０．０８〜０．２ｍｍである。上記の差Ｄ
−ｄが０．０５ｍｍより小さいと、強度不足となり、基
板の安定保持がしにくくなる。また差Ｄ−ｄが０．５ｍ
ｍより大きいと、ホットプレートから昇降ピンを通じ
て、昇降ピンと基板の接触部への熱移動が大きくなり、
基板上の塗膜に膜厚変動（転写痕）を生じ易くなるた
め、好ましくない。

【００２９】パイプ状構造の外径Ｄは、基板の材質、重
量等により様々であるが、好ましくは６ｍｍ以下、より
好ましくは、４．４ｍｍ以下、さらに好ましくは３．２
ｍｍ以下である。外径Ｄが６ｍｍより大きいと、パイプ
状構造の断面積を小さくするために、外径Ｄと内径ｄの
差Ｄ−ｄを小さくしなければならず、パイプ状構造の強
度が不足し、好ましくない。前記したとおり、パイプ状
構造の強度を確保するためには、外径Ｄ、内径ｄの差Ｄ
−ｄは０．０５ｍｍ以上にすることが好ましい。外径Ｄ
が６ｍｍ以下であれば、差Ｄ−ｄを０．５ｍｍとしても
断面積Ｓ₁を４．５ｍｍ²以下とすることができる。外
径Ｄが４．４ｍｍ以下であれば、差Ｄ−ｄを０．３ｍｍ
としても断面積Ｓ₁を好適な２ｍｍ²以下とすることが
でき、さらに、外径Ｄが３．２ｍｍ以下であれば、差Ｄ
−ｄを０．２ｍｍとしても断面積Ｓ₁を特に好適な１ｍ
ｍ²以下にすることができる。

【００３０】パイプ状構造の固定方法は特に限定されな
いが、図４や図６に一例として示したように、昇降ピン
３の固定したい位置にパイプ状構造の外径Ｄと同じ径の
穴を設け、穴にパイプ状構造を差し込む方法、図５に一
例として示したように、昇降ピン３の固定したい位置に
パイプ状構造の内径ｄと同じ径の軸を設け、軸にパイプ
状構造を差し込む方法等がある。

【００３１】また、昇降ピンにおいて、基板と接触する
環状樹脂以外の部分（図４〜６の３、図７の９の部分）
の材料は、特に限定されないが、通常ステンレス等の金
属や樹脂材料が用いられる。もちろん、昇降ピンの環状
樹脂以外の材料を全て樹脂材料にすると、熱伝導を最も
小さくすることができるため、塗膜の膜厚変動（転写
痕）を非常に少なくすることができ、最も好ましい。

【００３２】この他に、基板と接触する環状樹脂以外の
部分の材料としては、金属の先端に樹脂を接着剤もしく
は圧入法等で接合する構成も好適に用いることができ
る。この場合、接合した樹脂の長さとしては、５ｍｍ以
上あることが好ましい。

【００３３】昇降ピン３の先端からパイプ状構造の先端
まで長さは、少なくとも１ｍｍ以上とることが好まし
く、さらに好ましくは３ｍｍ以上、より好ましくは５ｍ
ｍ以上である。軸先端からパイプ状構造の先端まで距離
が１ｍｍ以下であると、軸からパイプ状構造を伝わって
基板に熱が流入する以外にも、軸から直接基板への輻射
・対流で熱が伝わるので、好ましくない。

【００３４】本発明の昇降ピンは、基板上に塗布した塗
液を乾燥する加熱装置に用いると効果的であり、カラー
フィルターの製造工程においてガラス基板上に塗布され
た感光性あるいは非感光性のスペーサー材、カラーペー
スト、フォトレジスト等の塗液を乾燥する装置に好適に
用いることができる。

【００３５】昇降ピンを下降させ、ホットプレートに基
板を載置させた後は、図１に示すように、昇降ピンの樹
脂の先端がプレート面よりも上の位置で保持（待機）す
るのが好ましい。これにより、ホットプレート内まで昇
降ピンを降下させて待機する従来の場合に比べ、樹脂先
端部の温度上昇を少なくできる。これにより、基板上の
塗膜の膜厚変動（転写痕）をさらに少なくすることがで
き、より好ましい。

【００３６】ホットプレートに基板を載置させた後は、
昇降ピンの樹脂先端がプレート面より１ｍｍ以上突き出
した位置にあることが好ましく、より好ましくは３ｍｍ
以上、さらに好ましくは５ｍｍ以上である。昇降ピンの
樹脂先端がプレート面より１ｍｍ以下の位置に保持され
た場合は、基板上の塗膜の膜厚変動改善効果が少ない。

【００３７】プロキシピンの高さは、基板のサイズ、塗
膜の種類、加熱の目的等により様々であるが、基板下降
後に、昇降ピンの樹脂先端がプレート面より突き出した
高さと同じか、それよりも高くするのが好ましい。この
ため、プロキシピンの高さは、一般の０．２〜０．５ｍ
ｍに比べ、１ｍｍ以上にするのが好ましく、さらに好ま
しくは３ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上である。
一方では、プロキシピンの高さを高くすると、基板内の
温度分布が広くなり、乾燥速度が遅くなったりするた
め、上限としては３０ｍｍ以下することが好ましく、よ
り好ましくは２０ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ
以下である。

【００３８】昇降ピンの数は、少なくとも３本以上必要
で、好ましくは４本以上、さらに好ましくは５本以上で
ある。４本の場合は基板の四隅に配置するのが好まし
く、５本の場合は、四隅と基板中央部に配置するのが好
ましい。いずれの場合も、昇降ピンの配置としては、カ
ラーフィルタの表示部を避けるよう配列するのが好まし
い。

【００３９】基板昇降手段の別の例を、図７に示す。本
例は基板昇降手段（図７の９）がアーム状になっている
が、基板と接触する部分（図７の３）は、接触面が環状
の樹脂からなっている。これによって、熱伝導が小さく
なり、塗膜の膜厚変動（転写痕）を少なくすることがで
きる。

【００４０】図７の例でも、ホットプレートに基板を載
置させた後、昇降アームの基板と接触する樹脂先端がプ
レート面より１ｍｍ以上突き出した位置にあることが好
ましく、より好ましくは３ｍｍ以上、さらに好ましくは
５ｍｍ以上である。樹脂先端がプレート面より１ｍｍ以
下の位置に保持された場合は、基板上の塗膜の膜厚変動
改善効果が少ない。また、ホットプレートに基板を載置
させた後、昇降アームの基板と接触する樹脂が、ホット
プレート外に移動するようにするのがより好ましい。

【００４１】図１は、１枚のホットプレートで構成され
るホットプレート式加熱炉の一例を示したものである
が、複数枚のホットプレートから構成される例もある。
塗工機により塗液が塗布されたガラス基板は、まず、第
１のホットプレート上に載置され、規定時間加熱された
後に、搬送アームによって第２のホットプレート上に搬
送される。引き続き、次のホットプレート上で同じく規
定時間加熱された後に、再び搬送アームによってさらに
別のホットプレート上に載置される。以下同様にして、
複数のホットプレートで加熱された後、クーリングプレ
ートによって室温まで降温され、加熱炉外に搬出され
る。

【００４２】複数枚で構成されるホットプレート式加熱
炉の場合、本発明の昇降ピンを複数枚の全部、もしく
は、特に選択した一部に使用しても良い。複数枚の一部
に使用する場合は、塗膜が未乾燥状態で流動する基板を
加熱するホットプレートに本発明の昇降ピンを用い、塗
膜が乾燥し流動しなくなった基板を加熱するホットプレ
ートには、従来の昇降ピンを用いるのが好ましい。

【００４３】ホットプレートの材質は、特に限定されな
いが、アルミニウム、鉄、銅等の金属類、金属の合金、
さらに金属類にセラミック等の表面処理を施したものが
好ましく用いられる。ホットプレートの加熱源としては
電熱ヒーターが好適に用いられる。ホットプレートの加
熱温度範囲としては、被加熱体の種類や目的により様々
であり、室温〜２００℃、室温〜３００℃、室温〜３５
０℃など適宜選択すればよい。ホットプレートの形状
は、特に限定されないが被加熱体と対向する面が平坦で
あることが望ましい。平坦でないとホットプレート面か
ら基板までの距離のバラツキによって、基板を均一に加
熱できなくなり、好ましくない。

【００４４】本基板熱処理装置は、常圧での熱処理に用
いた例を説明したが、ホットプレートを真空チャンバー
内に入れて乾燥せしめる真空乾燥機として用いても良
い。さらには、熱風オーブン中で基板を昇降させる手段
においても、基板との接触部分においては、本発明の環
状樹脂を用いるのが好ましい。

【００４５】本発明によれば、基板昇降手段において環
状の特殊な形状の樹脂を用いること、更には、加熱源が
ホットプレートである場合、基板加熱時における基板昇
降手段の樹脂部の保持位置をプレート面より上にするこ
とにより、塗膜の乾燥ムラによる膜厚変動（転写痕）を
抑制することに成功した。

【００４６】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、本発明はこれらに限定されない。

【００４７】実施例１図１は本発明の実施例に用いた基板加熱装置の概略図で
ある。本基板加熱装置は１枚のホットプレートから構成
されている。１はホットプレート、２はホットプレート
の対向側に設置した反射板である。４はガラス基板の保
持部であるプロキシピンであり、ホットプレートに固定
されている。５は被加熱体として用いたガラス基板であ
る。ガラス基板はプロキシピン上に載置され、ホットプ
レートと反射板の間で加熱される。プロキシピン高さは
プレート面から５ｍｍとなっている。

【００４８】図５は、昇降ピンの概略図であり、軸部は
ステンレスからなり、先端樹脂部は、外径Ｄ＝２．１ｍ
ｍ、内径ｄ＝２．０ｍｍ（Ｓ₀＝３．５ｍｍ²、Ｓ₁＝
０．３２ｍｍ²）の円筒状を有している。Ｓ₁／Ｓ₀＝
０．０９１であった。樹脂の材質としては、ポリイミド
樹脂である”カプトン”（東レ・デュポン社製）を用い
た。“カプトン”の熱伝導率は７５℃において０．１４
ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃である。円筒状の“カプトン”
は、ステンレス製の軸部から５ｍｍ突出するよう差し込
まれている。基板をホットプレートに載置したとき、昇
降ピンはプレート面から５ｍｍ突き出した状態で待機し
ている。

【００４９】４００×５００×０．７ｍｍ³の無アルカ
リガラス（コーニングジャパン株式会社製、＃１７３
７）基板上に、赤、青、緑に顔料で着色されたポリイミ
ド樹脂からなる画素を有し、赤、青、緑の画素の一部を
積層してブラックマトリックスを形成した。この後、Ｉ
ＴＯを積層し、カラーフィルタを用意した。この基板上
に、フォトレジスト（シプレイ・ファーイースト株式会
社製、“ＳＲＣ−１００”）に界面活性剤を添加し、プ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶媒
で固形分１８％に希釈したものを、スリットダイコータ
を用いて塗布し、図１の加熱炉を用いて１分間基板を加
熱し、乾燥させた。ウエット膜厚は、約１０μｍとし、
ホットプレートの設定温度は３０℃とした。この後、通
常のホットプレートを用い、１００℃で１０分間基板を
熱処理した。加熱後のベタ膜塗布基板を蛍光灯反射によ
り目視観察した。基板にはプロキシピンの転写痕は観察
されず、合格であった。

【００５０】この後、所定のマスクを用いて、露光機で
露光し、ＴＭＡＨ現像液でパターン化した。赤、青、緑
の画素の一部を積層したブラックマトリックスの上にレ
ジストの層からなる柱がさらに積層された。最後に２０
０℃で硬化させた。

【００５１】このようにして作製されたカラーフィルタ
をＴＦＴ基板と貼り合わせ、液晶表示素子を作製した。
表示ムラの発生もなく、良品であった。

【００５２】実施例２実施例１と同様にして、基板にレジストを塗布した。た
だし、基板をホットプレートに載置したとき、昇降ピン
はプレート内に待機させた。加熱後のベタ膜塗布基板を
蛍光灯反射により目視観察した。基板にはプロキシピン
の転写痕は若干観察されたが、合格レベルであった。実
施例１と同様にしてカラーフィルタ作製し、ＴＦＴ基板
と貼り合わせ、液晶表示素子を作製した。白表示時に、
転写痕が直径約３ｍｍの範囲にわたって、ややグレーに
見えたが、良品レベルであった。

【００５３】実施例３実施例１と同様にして、基板にレジストを塗布した。た
だし、昇降ピンの先端樹脂部は、外径Ｄ＝２．３ｍｍ、
内径ｄ＝２．０ｍｍ（Ｓ₀＝４．２ｍｍ²、Ｓ₁＝１．０
ｍｍ²）の円筒状を有している。Ｓ₁／Ｓ₀＝０．２４で
あった。

【００５４】加熱後のベタ膜塗布基板を蛍光灯反射によ
り目視観察した。基板にはプロキシピンの転写痕は観察
されず、合格であった。

【００５５】この後、実施例１と同様にしてカラーフィ
ルタ作製し、ＴＦＴ基板と貼り合わせ、液晶表示素子を
作製した。表示ムラの発生もなく、良品であった。

【００５６】実施例４実施例１と同様にして、基板にレジストを塗布した。た
だし、昇降ピンの先端樹脂部は、外径Ｄ＝３．１ｍｍ、
内径ｄ＝３．０ｍｍ（Ｓ₀＝７．６ｍｍ²、Ｓ₁＝０．４
８ｍｍ²）の円筒状を有している。Ｓ₁／Ｓ₀＝０．０６
３であった。

【００５７】加熱後のベタ膜基板を蛍光灯反射により目
視観察した。基板にはプロキシピンの転写痕は観察され
ず、合格であった。

【００５８】この後、実施例１と同様にしてカラーフィ
ルタ作製し、ＴＦＴ基板と貼り合わせ、液晶表示素子を
作製した。表示ムラの発生もなく、良品であった。

【００５９】実施例５実施例４と同様にして、基板にレジストを塗布した。た
だし、フォトレジストをシプレイ・ファーイースト株式
会社製、“ＳＲＣ−２００”に界面活性剤を添加し、乳
酸エチル溶媒で固形分１５％に希釈したものを、スリッ
トダイコータを用いて塗布し、図１の加熱炉を真空チャ
ンバー内に設置し、１分間ロータリーポンプで減圧にし
ながら基板を加熱し、乾燥させた。ウエット膜厚は、約
１０μｍとし、ホットプレートの設定温度は３５℃とし
た。

【００６０】この後、常圧にもどした後、通常のホット
プレートを用い、１００℃で１０分間基板を熱処理し
た。加熱後のベタ膜塗布基板を蛍光灯反射により目視観
察した。基板にはプロキシピンの転写痕は観察されず、
合格であった。

【００６１】この後、所定のマスクを用いて、露光機で
露光し、ＴＭＡＨ現像液でパターン化した。赤、青、緑
の画素の一部を積層したブラックマトリックスの上にレ
ジストの層からなる柱がさらに積層された。最後に２０
０℃で硬化させた。

【００６２】このようにして作製されたカラーフィルタ
をＴＦＴ基板と貼り合わせ、液晶表示素子を作製した。
表示ムラの発生もなく、良品であった。

【００６３】比較例１図３は、本発明の比較例に用いた基板加熱装置の概略図
である。図２は、比較例で用いた昇降ピンの概略図であ
り、直径Ｄ＝２．０ｍｍ、Ｓ₀＝３．１ｍｍ²、Ｓ₁＝
０．２０ｍｍ²である。Ｓ₁／Ｓ₀＝０．０６５であっ
た。プロキシピン高さは５ｍｍである。昇降ピンを構成
する材質は、熱伝導率が０．２０kcal/m hr ℃であるポ
リイミド樹脂を用いた。

【００６４】上記の昇降ピンを用い、実施例２と同様に
テストを行った（基板をホットプレートに載置したと
き、昇降ピンはプレート面内まで下がった状態で待
機）。

【００６５】加熱後のベタ膜塗布基板を蛍光灯反射によ
り目視観察した。基板には、昇降ピンの転写痕が丸状に
観察され、不合格レベルであった。実施例１と同様にし
てカラーフィルタ作製し、ＴＦＴ基板と貼り合わせ、液
晶表示素子を作製した。白表示時に、昇降ピンの転写痕
が直径約１０ｍｍにわたって、強く丸状に黒く見え、不
良となった。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、基板を保持しながら昇
降させる手段を備えた基板加熱装置において、昇降手段
による基板上の塗膜に転写痕が生じることを防止し、転
写痕による製品品位の低下を生じない加熱装置を提供で
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加熱炉の一例を示す断面概略図で
ある。

【図２】従来の昇降ピンの一例を示す断面図である。

【図３】従来の加熱炉の一例を示す断面概略図である。

【図４】本発明に係る昇降ピンの一例を示す断面図であ
る。

【図５】本発明に係る昇降ピンの一例を示す断面図であ
る。

【図６】本発明に係る昇降ピンの一例を示す断面図であ
る。

【図７】本発明に係る加熱炉の別の一例を示す断面概略
図である。

【符号の説明】

１：ホットプレート２：反射板３：昇降ピン（基板昇降手段）４：プロキシピン５、５’：ガラス基板６：搬送アーム７：樹脂８：パイプ状樹脂９：昇降アーム（基板昇降手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥徹也滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内Ｆターム(参考） 2H096 AA25 AA27 CA20 DA01 GB03 JA02 3L113 AA01 AC08 AC67 AC76 BA34 DA24 5F031 CA02 CA05 FA07 FA12 HA01 HA08 HA09 HA10 HA33 HA37 MA23 MA24 MA26 MA27 MA30 NA09 5F046 KA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも基板を加熱する手段と基板を
昇降させる手段と基板を保持する手段を備えた基板加熱
装置において、該基板昇降手段の少なくとも基板と接触
する部分が樹脂からなり、かつ該樹脂と基板との接触面
が環状であることを特徴とする基板加熱装置。
【請求項２】前記接触面において、外周辺で囲まれる
面積Ｓ₀と、前記樹脂と基板との接触面積Ｓ₁との比（Ｓ
₁／Ｓ₀）が０．０２以上、０．５以下であることを特徴
とする請求項１記載の基板加熱装置。
【請求項３】前記基板昇降手段において、樹脂と基板
との接触面積Ｓ₁が、４．５ｍｍ²以下であることを特徴
とする請求項１又は２記載の基板加熱装置。
【請求項４】前記基板昇降手段において、樹脂による
部材の構造が、パイプ状構造であることを特徴とする請
求項１〜３記載の基板加熱装置。
【請求項５】前記パイプ状構造の外径Ｄと内径ｄの差
（Ｄ−ｄ）が、０．０５ｍｍ以上、０．５０ｍｍ以下で
あることを特徴とする請求項４記載の基板加熱装置。
【請求項６】前記パイプ状構造の外径Ｄが、６ｍｍ以
下であることを特徴とする請求項４又は５記載の基板加
熱装置。
【請求項７】前記樹脂の熱伝導率が、０．２５ｋｃａ
ｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下であることを特徴とする請求項１
〜６記載の基板加熱装置。
【請求項８】前記樹脂が、耐熱性樹脂であることを特
徴とする請求項７記載の基板加熱装置。
【請求項９】前記樹脂が、ポリイミド樹脂であること
を特徴とする請求項８記載の基板加熱装置。
【請求項１０】加熱手段がホットプレートであり、該
基板昇降手段により基板を下降せしめた後、該基板昇降
手段における樹脂がプレート面より上に突き出した位置
に保持されていることを特徴とする請求項１〜９記載の
基板加熱装置。
【請求項１１】該基板昇降手段における樹脂が、プレ
ート面より１ｍｍ以上突き出した位置に保持されている
ことを特徴とする請求項１０記載の基板加熱装置。