JP2004146446A

JP2004146446A - 乾燥処理装置及び乾燥処理方法

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Publication number: JP2004146446A
Application number: JP2002307190A
Authority: JP
Inventors: Yasuji Tsuruoka; 鶴岡　保次
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】この発明は基板に塗布された溶液をホットプレートによって加熱乾燥する場合に、その溶液を均一な温度で加熱できるようにした乾燥処理装置を提供することにある。
【解決手段】基板に所定のパターンで塗布された溶液を加熱して乾燥させる乾燥処理装置において、
ベース部材１と、このベース部材の上方に所定の高さで保持されたホットプレート４と、このホットプレートに高さ調整可能に設けられこのホットプレートの上面に供給された上記基板を支持する複数の支持部材７と、上記ベース部材に設けられ上記複数の支持部材のうち上記基板に塗布された溶液のパターンから外れる位置にある支持部材の高さを調整しこれら支持部材によって上記基板を支持させる高さ調整手段１３とを具備する。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板に塗布された溶液をホットプレートによって加熱乾燥させる乾燥処理装置及び乾燥処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、液晶表示装置の製造工程においては、ガラス製の基板に配向膜、レジスト、カラーフィルタ、有機エレクトロルミネッセンスなどの機能性薄膜を形成する成膜プロセスがある。この成膜プロセスでは、上記溶液を塗布するためにインクジェット方式によって溶液を噴射塗布するノズルヘッドを備えた塗布装置が用いられる。
【０００３】
上記塗布装置は、基板を搬送する搬送テーブルを有し、この搬送テーブルの上方には、搬送テーブルの移動方向と直交する方向に沿って複数のノズルヘッドが並設されている。各ノズルヘッドには複数のノズルが穿設されたノズルプレートが設けられ、各ノズルからはノズルヘッドに供給された溶液がピエゾ素子によって加圧されて噴射されるようになっている。
【０００４】
基板に塗布された溶液は最終的には加熱炉などによって比較的高い温度で乾燥させられるが、その前に基板上に塗布された溶液が流動して膜厚が変化するのを防止するため、溶液の塗布後、直ちに最終乾燥よりも低い温度で溶液を加熱し、溶液中に含まれる溶媒を蒸発させるという仮乾燥が行なわれている。
【０００５】
仮乾燥を行なうにはホットプレートが用いられる。ホットプレートによって基板に塗布された溶液を加熱乾燥する場合、基板に塗布された溶液を均一な温度で加熱しないと、膜厚にむらが生じる。そのため、溶液の仮乾燥時には溶液を均一に加熱することが要求される。
【０００６】
仮乾燥時に、上記基板をホットプレートの上面に直置きすると、基板とホットプレートとが均一に密着しないなどのことによって、基板を均一に加熱することが難しい。そこで、ホットプレートに支持部材としての支持ピンを設け、この支持ピンによって基板をホットプレートの上面から所定の高さで浮かして支持し、加熱するということが行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板に塗布される溶液のパターンは一定でなく、その基板から作られる製品に応じて形状が異なる。そのため、溶液のパターンが変化すると、ホットプレートの定められた位置に設けられた支持ピンはパターンに対応する箇所の裏面を支持することがある。その場合、支持ピンによって支持された箇所は支持されない箇所よりもホットプレートからの熱伝導が高くなり、高温度に加熱されるから、溶液の加熱温度にむらが生じ、膜厚が不均一になるということがある。
【０００８】
とくに、最近では基板が大型化する傾向にある。基板が大型化すると、ホットプレート上で基板を撓ませずに支持するためには、基板の周辺部だけでなく、中央部分も含めて多数箇所を支持ピンによって支持しなければならなくなる。
【０００９】
そのため、基板が大型化すると、塗布される溶液のパターンが変わった場合には、支持ピンがパターンの箇所を支持するということが多くなるから、膜厚の不均一を招き易いということがある。
【００１０】
この発明は、基板に塗布される溶液のパターンが変わっても、基板の溶液のパターンから外れた箇所を支持することができるようにした乾燥処理装置及び乾燥処理方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、基板に所定のパターンで塗布された溶液を加熱して乾燥させる乾燥処理装置において、
ベース部材と、
このベース部材の上方に所定の高さで保持されたホットプレートと、
このホットプレートに高さ調整可能に設けられこのホットプレートの上面に供給された上記基板を上記ホットプレートの上面から浮かせて支持する複数の支持部材と、
上記ベース部材に設けられ上記複数の支持部材のうち上記基板に塗布された溶液のパターンから外れる位置にある支持部材の高さを調整しこれら支持部材によって上記基板を支持させる高さ調整手段と、
を具備したことを特徴とする乾燥処理装置にある。
【００１２】
請求項２の発明は、上記高さ調整手段は、
上記ベース部材の上面に所定方向に沿って設けられたガイド部材と、
このガイド部材に沿って駆動可能に設けられた第１の可動部材と、
この第１の可動部材に該第１の可動部材の移動方向と交差する方向に沿って駆動可能に設けられた第２の可動部材と、
この第２の可動部材に上記ベース部材の上面に対して交差する高さ方向に駆動可能に設けられた第３の可動部材と、
この第３の可動部材に設けられ上記支持部材と係合して動作することでその支持部材の高さを調整する調整部と、
を具備したことを特徴とする請求項１記載の乾燥処理装置にある。
【００１３】
請求項３の発明は、基板に塗布される溶液のパターンの信号が入力される制御装置を有し、この制御装置は上記入力されたパターンの信号に基づいて上記高さ調整手段の上記調整部を位置決めし、上記パターンから外れた位置にある支持部材の高さを調整することを特徴とする請求項２記載の乾燥処理装置にある。
【００１４】
請求項４の発明は、上記高さ調整手段によって高さ調整される上記支持部材の高さを検出する検出手段が設けられることを特徴とする請求項１記載の乾燥処理装置にある。
【００１５】
請求項５の発明は、基板に所定のパターンで塗布された溶液をホットプレートによって加熱して乾燥させる乾燥処理方法において、
溶液が所定のパターンで塗布された上記基板を上記ホットプレート上に供給する工程と、
上記ホットプレート上に供給された基板の上記パターンから外れた部位を支持して上記ホットプレートにより溶液を加熱乾燥する工程と、
を具備したことを特徴とする乾燥処理方法にある。
【００１６】
この発明によれば、基板を支持する支持部材の高さの調整ができるようし、基板に塗布される溶液のパターンに対応する位置にある支持部材を下降させ、パターンから外れる位置にある支持部材を上昇させて基板を支持するため、支持部材からの熱伝導の影響を受けることなく、基板に塗布された溶液をほぼ均一に加熱することができるばかりか、基板の支持高さを変えることでその乾燥温度を変えることもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の一実施の形態を説明する。
【００１８】
図１乃至図３はこの発明の一実施の形態に係る乾燥処理装置を示し、この乾燥処理装置は図２に示すように矩形板状のベース部材１を備えている。このベース部材１の上面の周辺部には断面が逆Ｌ字形状をなした壁部材２が設けられている。この壁部材２の上面の開口部の内周面には、断面がＬ字形状の断熱部材３が設けられ、この断熱部材３には熱伝導率の高い金属によって矩形板状に形成されたホットプレート４が下面の周辺部を係合させて保持されている。このホットプレート４には図示しない電熱ヒータが設けられ、この電熱ヒータによって所定の温度に加熱されるようになっている。
【００１９】
図１と図２に示すように、上記ホットプレート４には厚さ方向に貫通した多数のねじ孔６が行列状に形成されている。各ねじ孔６には支持部材７が高さ調整可能に設けられている。この支持部材７は円柱状の支持部８と、この支持部８の下面に一体に設けられたおねじ部９とを有し、このおねじ部９を上記ねじ孔６に螺合させて高さ調整可能に設けられている。
【００２０】
図４に示すように、上記おねじ部９には、その下端面に開口した六角孔１１が形成され、この六角孔１１を介して後述する高さ調整手段１３によって上記支持部８の上端面の高さを調整できるようになっている。
【００２１】
図３に示すように、上記高さ調整手段１３は、上記ベース部材１の上面に所定方向（この方向をＸ方向とする）に沿って平行に離間して敷設された一対のＸガイド部材１４を備えている。このＸガイド部材１４には第１の可動部材としてのＸ可動部材１５がスライド可能に支持されている。
【００２２】
上記Ｘ可動部材１５にはＸ駆動ねじ１６が螺合されている。このＸ駆動ねじ１６は、両端部が上記ベース部材１の上面の長手方向両端部に設けられた一対の支持片１７によって回転可能に支持されている。一方の支持片１７には上記Ｘ駆動ねじ１６を回転駆動するＸ駆動源１８が設けられている。このＸ駆動源１８によって上記Ｘ駆動ねじ１６が回転駆動されれば、上記Ｘ可動部材１５がＸ方向に駆動されるようになっている。
【００２３】
上記Ｘ可動部材１５の上面には、このＸ可動部材１５の長手方向と直交する方向である、Ｙ方向に沿って第２の可動部材としてのＹ可動部材２１がスライド可能に設けられている。このＹ可動部材２１にはＹ駆動ねじ２２が螺合されている。このＹ駆動ねじ２２の両端部は上記Ｘ可動部材１５の上面に設けられた一対の支持片２３に回転可能に支持されている。一方の支持片２３にはＹ駆動ねじ２２を回転駆動するＹ駆動源２４が設けられている。
【００２４】
上記Ｙ可動部材２１の上面にはＬ字状のＺガイド部材２５が設けられている。このＺガイド部材２５の上記Ｘ方向とＹ方向とがなす平面に対して直交するＺ方向に沿う一方の板面には第３の可動部材としての平板状のＺ可動部材２６がＺガイド部材２５の高さ方向に沿ってスライド可能に設けられている。
【００２５】
上記Ｚ可動部材２６には、図４に鎖線で示すように軸線をＺ方向に沿わせたＺ駆動ねじ２７が螺合され、このＺ駆動ねじ２７は上記Ｚ可動部材２５の上端面に設けられたＺ駆動源２８によって回転駆動されるようになっている。
【００２６】
上記Ｚ可動部材２６の上面には調整用駆動源３１が設けられている。この調整用駆動源３１の回転軸３２には、調整用駆動源３１とで調整部を構成する調整工具３３が設けられている。この調整工具３３は多角形軸３４及び下端面に開口した断面多角形状の連結孔３５ａが形成された連結部３５を有する。この連結孔３５ａには上記回転軸３２が嵌挿される。この回転軸３２は断面形状が上記多角形軸３４と対応する多角形に形成されている。
【００２７】
それによって、上記調整工具３３は、連結孔３５を介して回転軸３２と一体的に回転するよう結合するとともに、回転軸３２の軸方向に対してスライド可能となっている。
【００２８】
上記調整工具３３はばね３６によって上昇方向に付勢され、ストッパ部材３７によって連結孔３５ａが回転軸３２から外れることがないよう上昇位置が制限される。なお、図４は調整工具３３がばね３６を圧縮変形させて下降した状態を示している。
【００２９】
上記調整工具３３は、Ｘ可動部材１５とＹ可動部材２１とによってＸ、Ｙ方向に駆動され、その六角軸３４が支持部材７の六角孔１１の下方に位置決めされる。その状態で、Ｚ可動部材２６によってＺ方向に上昇させられると、上記六角軸３４が支持部材７の六角孔１１に嵌合する。
【００３０】
六角軸３４が六角孔１１に嵌合した後、Ｚ可動部材２６がさらに上昇すると、調整工具３３はばね３６を弾性変形させながら回転軸３２に沿って相対的に下降する。六角軸３４が六角孔１１に嵌合し、調整工具３３が所定の位置まで相対的に下降したならば、調整用駆動源３１を作動させて回転軸３２を回転させる。
【００３１】
上記回転軸３２の回転には、調整工具３３を介して支持部材７が連動する。支持部材７の回転方向が下方から見て右回転であれば、そのおねじ部９がねじ孔６に沿って上昇し、左回転であれば下降する。それによって、支持部材７の支持部８の高さを調整することができるようになっている。
【００３２】
支持部材７が上昇すると、その上昇に応じて調整工具３３がばね３６の復元力によって上昇する。そのため、調整工具３３の六角軸３４が支持部材７の六角孔１１から外れないようになっている。
【００３３】
図５に示すように、上記Ｘ駆動源１８、Ｙ駆動源２４、Ｚ駆動源２７及び調整用駆動源３１は制御装置４１によって駆動が制御されるようになっている。さらに、上記ホットプレート４への通電も上記制御装置４１によって制御される。ホットプレート４の温度は温度センサ４２によって検出され、この温度センサ４２の検出信号によって上記ホットプレート４の温度が制御される。
【００３４】
上記調整工具３３によって高さ調整される各支持部材７の下端面の高さ位置は、Ｚ可動部材２６の上面に設けられた、たとえば投光器４３ａと受光器４３ｂによって形成された高さセンサ４３によって検出される。各高さセンサ４３からの検出信号は制御装置４１に入力され、それによって調整工具３３の駆動が制御される。つまり、各支持部材７の支持部８は制御装置４１によって予め設定された所定の高さに制御される。
【００３５】
図１に示すように、上記ホットプレート４の上面には、乾燥処理装置による乾燥工程の前の塗布工程で、塗布装置により機能性薄膜を形成するための溶液が所定のパターンＰで塗布された基板Ｗが供給される。
【００３６】
上記塗布装置は、図５に示すようにインクジェット方式の複数のノズルヘッド４４を有する。各ノズルヘッド４４からの溶液の噴射は噴射制御部４５によって制御される。それによって、基板Ｗに噴射される溶液の形状や塗布位置などのパターンＰが設定される。上記制御装置４１には、上記ノズルヘッド４４による溶液の噴射を制御する噴射制御部４５から基板Ｗに塗布される溶液のパターンＰに対応する信号が入力される。
【００３７】
上記制御装置４１は基板Ｗに塗布される溶液のパターンＰに応じて基板Ｗを支持する支持部材７を決定し、その決定に基づいて支持部材７を駆動する。つまり、基板ＷはパターンＰが形成されていない部分に対応する裏面が上記支持部材７によって支持されるようになっている。
【００３８】
たとえば、塗布装置により、基板Ｗに塗布する溶液のパターンＰが決定されると、塗布装置によって基板Ｗに溶液を塗布している間に、制御装置４１によって決定された、基板ＷのパターンＰから外れる位置にある複数の支持部材７が高さ調整手段１３によって上昇駆動され、それら支持部材７の支持部８がホットプレート４の上面から所定の高さに位置決めされる。
【００３９】
具体的には、基板Ｗの周辺部のパターンＰから外れた部分に対応する複数の支持部材７及び基板Ｗに形成された複数のパターンＰの間の部分に対応する複数の支持部材７の支持部８がホットプレート４の上面から所定の高さになるよう上昇駆動されて、溶液が所定のパタン−ンで塗布された基板Ｗが供給されるのを待機するようになっている。
【００４０】
つぎに、上記構成の乾燥処理装置によって基板Ｗに所定のパターンＰで塗布された溶液を仮乾燥する場合について説明する。
【００４１】
乾燥処理装置の前工程の、塗布工程において、塗布装置によって基板Ｗに塗布される溶液のパターンＰが決定されると、そのパターンＰに応じてノズルヘッド４４を駆動する制御信号が塗布装置の噴射制御部４５に入力される。それと同時に、上記制御信号は上記噴射制御部４５から乾燥処理装置の制御装置４１にも入力される。
【００４２】
制御装置４１は、噴射制御部４５からの制御信号に基づいて基板Ｗをホットプレート４上で所定の高さに浮かして支持する支持部材７を決定する。つまり、基板Ｗがホットプレート４上の予め定められた位置に供給されたときに、基板Ｗに塗布された溶液のパターンＰから外れる位置にあり、しかも基板Ｗを撓ませずに支持することが可能となる複数の支持部材７を決定する。具体的には、基板Ｗの周辺部を支持する複数の支持部材７と、周辺部以外の部分を支持する複数の支持部材７とが決定される。
【００４３】
基板Ｗを支持する支持部材７が決定されたならば、制御装置４１はＸ駆動源１８、Ｙ駆動源２４を駆動し、決定された支持部材７の下方に調整工具３３を位置決めする。つぎに、制御装置４１はＺ駆動源２７を作動させて調整工具３３を上昇させ、その六角軸３４を支持部材７の下端に開口した六角孔１１に嵌挿させる。このとき、調整工具３３はばね３６を圧縮変形させながら調整用駆動源３１の回転軸３２に沿って弾性的に下降する。この状態を図４に示す。
【００４４】
調整工具３３の六角軸３４を六角孔１１に嵌挿させたならば、調整用駆動源３１の回転軸３２をたとえば上方から見て左回転させる。それによって、調整工具３３の六角軸３４によって支持部材７が下方から見て右回転させられるから、支持部材７のおねじ部９がホットプレート４のねじ孔６に沿って上昇する。
【００４５】
つまり、支持部材７の支持部８が図４に鎖線で示すようにホットプレート４の上面から上昇する。調整工具３３は、支持部材７の上昇にばね３６の復元力によって連動するから、支持部材７が上昇しても、所定の範囲内では支持部材７の六角孔１１と、調整工具３３の六角軸３４との係合状態が外れることがない。
【００４６】
支持部材７の下端面の高さは高さセンサ４３によって検知されており、その高さが予め設定された高さになると、回転軸３２の回転が停止され、Ｚ駆動源２７によってＺ可動部材２６が下方へ駆動される。それによって、支持部材７の六角孔１１と、調整工具３３の六角軸３４との係合状態が外れることになる。
【００４７】
調整工具３３と支持部材７との係合状態が外れると、調整工具３３はＸ、Ｙ方向に駆動されて次のパターンＰから外れる位置にある支持部材７の下方に位置決めされた後、上述したようにその支持部材７の高さを調整する。
【００４８】
このようにして、複数の支持部材７の高さが設定された後、ホットプレート４上には溶液が所定のパターンＰで塗布された基板Ｗが供給される。この基板Ｗは高さが設定された複数の支持部材７の支持部８によって支持され、ホットプレート４からの熱によって溶液に含まれる溶媒が蒸発乾燥されることになる。
【００４９】
基板Ｗを支持した複数の支持部材７は、基板Ｗの上面に塗布された溶液のパターンＰから外れた箇所の下面を支持している。そのため、ホットプレート４によって基板Ｗに塗布された溶液を加熱する際、ホットプレート４の熱によって支持部材７が温度上昇しても、この支持部材７の熱によって基板Ｗに塗布された溶液が加熱されることがない。
【００５０】
つまり、基板Ｗを支持部材７によって支持して加熱する構成の乾燥処理装置であっても、基板Ｗに塗布された溶液をほぼ均一に加熱することができるため、溶液が仮乾燥されることで形成される機能性薄膜の厚さを、溶液の塗布精度に応じて均一に維持することが可能となる。
【００５１】
基板Ｗに塗布される溶液の種類が変更されることがある。その場合、溶液の乾燥温度の異なってくることがある。溶液の乾燥温度を変える場合、ホットプレート４の温度を変えるようにしたのでは、ホットプレート４の熱容量が大きいため、所定のインドに変更するまでに長時間を要することになる生産性の低下を招くことになる。
【００５２】
したがって、そのような場合、支持部材７による基板Ｗの支持高さを変えるようにすれば、溶液の乾燥温度の変更に対して迅速に対応することが可能となる。
【００５３】
この発明は上記一実施の形態に限定されるものでなく、たとえばホットプレートの下面側にファンを設け、その下面側の空間部の空気を循環させることで、ホットプレートの温度分布の均一化を図るようにしてもよい。
【００５４】
また、支持部材を上昇駆動する際、高さセンサによって高さを検出し、その検出信号で支持部材の高さ調整をしたが、調整用駆動源の回転軸の回転数を検知し、その回転数を制御することで支持部材の高さを調整するようにしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、基板を支持する支持部材の高さの調整ができるようにし、基板に塗布される溶液のパターンから外れる位置にある支持部材によって基板を支持するようにした。
【００５６】
そのため、基板に塗布された溶液を、支持部材からの熱伝導の影響をほとんど与えずに乾燥処理することができるから、基板に塗布された溶液をほぼ均一な温度で加熱乾燥させ、膜厚にむらが生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係わる乾燥処理装置の平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図。
【図３】ベース部材の上面に設けられた高さ調整手段を示す横断面図。
【図４】調整工具の部分の拡大図。
【図５】高さ調整手段の制御を示すブロック図。
【符号の説明】
１…ベース部材
４…ホットプレート
７…支持部材
１３…高さ調整手段
１５…Ｘ可動部材（第１の可動部材）
２１…Ｙ可動部材（第２の可動部材）
２６…Ｚ可動部材（第３の可動部材）
３１…調整用駆動源（調整部）
３３…調整工具（調整部）
４１…制御装置
４３…高さセンサ

Claims

基板に所定のパターンで塗布された溶液を加熱して乾燥させる乾燥処理装置において、
ベース部材と、
このベース部材の上方に所定の高さで保持されたホットプレートと、
このホットプレートに高さ調整可能に設けられこのホットプレートの上面に供給された上記基板を上記ホットプレートの上面から浮かせて支持する複数の支持部材と、
上記ベース部材に設けられ上記複数の支持部材のうち上記基板に塗布された溶液のパターンから外れる位置にある支持部材の高さを調整しこれら支持部材によって上記基板を支持させる高さ調整手段と、
を具備したことを特徴とする乾燥処理装置。
上記高さ調整手段は、
上記ベース部材の上面に所定方向に沿って設けられたガイド部材と、
このガイド部材に沿って駆動可能に設けられた第１の可動部材と、
この第１の可動部材に該第１の可動部材の移動方向と交差する方向に沿って駆動可能に設けられた第２の可動部材と、
この第２の可動部材に上記ベース部材の上面に対して交差する高さ方向に駆動可能に設けられた第３の可動部材と、
この第３の可動部材に設けられ上記支持部材と係合して動作することでその支持部材の高さを調整する調整部と、
を具備したことを特徴とする請求項１記載の乾燥処理装置。
基板に塗布される溶液のパターンの信号が入力される制御装置を有し、この制御装置は上記入力されたパターンの信号に基づいて上記高さ調整手段の上記調整部を位置決めし、上記パターンから外れた位置にある支持部材の高さを調整することを特徴とする請求項２記載の乾燥処理装置。
上記高さ調整手段によって高さ調整される上記支持部材の高さを検出する検出手段が設けられることを特徴とする請求項１記載の乾燥処理装置。
基板に所定のパターンで塗布された溶液をホットプレートによって加熱して乾燥させる乾燥処理方法において、
溶液が所定のパターンで塗布された上記基板を上記ホットプレート上に供給する工程と、
上記ホットプレート上に供給された基板の上記パターンから外れた部位を支持して上記ホットプレートにより溶液を加熱乾燥する工程と、
を具備したことを特徴とする乾燥処理方法。