JP2004349295A - 基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の温度プロファイルで基板に熱処理を行なうとともに、基板の処理効率を向上させた基板搬送装置を提供する。
【解決手段】基板搬送装置１は、ガラス基板５を載置するための載置面１１を有し、ガラス基板５を基板処理装置２から基板処理装置３まで搬送する基板搬送用ホットプレート１０ａから１０ｆと、基板搬送用ホットプレート１０ａから１０ｆに設けられ、載置面１１に載置されて搬送されているガラス基板５を加熱するための加熱ヒーター１２とを備える。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般的には、基板搬送装置に関し、より特定的には、液晶表示素子が形成された基板の搬送を行なう基板搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面状基板の表面に形成された薄膜等に熱処理を行なうことによって、その薄膜等を所定の機能を発揮する素子にしたものとして、たとえば、基板上に形成された配向膜がある。基板上に配向膜を形成する場合、まず高分子材料であるポリイミドなどの配向剤を液晶表示素子用の基板の表面に塗布または印刷する。さらに、これを所定の温度で加熱し、配向剤中の溶剤を蒸発、乾燥させることによって、基板の表面に配向膜を形成する（配向膜の焼成工程）。その後、布等を用いて配向膜を所定の方向に擦ることによって、配向膜に配向処理を施す。
【０００３】
このような配向膜の焼成工程時において、基板に対して連続的に熱処理を行なうことができる装置が、特開平７−２０１９４９号公報に開示されている（特許文献１）。図６は、特許文献１に開示されている熱処理装置を示す断面図である。
【０００４】
図６を参照して、熱処理装置は、被処理物Ｗに熱処理を行なう加熱部１１０を備える。加熱部１１０は、内部に被処理物Ｗが通過する空間を規定する炉体１０１によって構成されている。炉体１０１の一方の端部には、被処理物Ｗが炉体１０１の内部に搬入される際に通過する搬入口１１５が設けられている。搬入口１１５にはガスカーテン部１１２が設けられており、ガスカーテン部１１２によって炉体１０１内部の雰囲気と外気とが遮断されている。
【０００５】
炉体１０１の内部には、放射加熱板１０３が設けられている。放射加熱板１０３の上面には、石英などからなる多数の基板支持ピン１０９が整列して設けられている。放射加熱板１０３の上面には、炉体１０１の外部から内部に向けて延在する炉外搬送機構１１４が連なっている。炉外搬送機構１１４の上面にも、基板支持ピン１０９が整列して設けられている。被処理物Ｗは、基板支持ピン１０９によって支持されている。
【０００６】
図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿った熱処理装置の断面図である。図８は、図６中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線上に沿った熱処理装置の断面図である。図７および図８を参照して、炉外搬送機構１１４および放射加熱板１０３の両側には、駆動ビーム１１８が延びている。駆動ビーム１１８の上部には、各々内側に突出するアーム部１１８ａが形成されている。アーム部１１８ａの先端は、被処理物Ｗの縁の下側に位置している。
【０００７】
基板支持ピン１０９が設けられた炉外搬送機構１１４または放射加熱板１０３が下方に移動することによって、基板支持ピン１０９に支持されていた被処理物Ｗはアーム部１１８ａ上に載せ替えられた状態となる。この状態で、駆動ビーム１１８が矢印Ｆ（図６および７を参照のこと）に示す方向に所定のピッチＬ（図７を参照のこと）だけ移動する。これにより、被処理物Ｗも矢印Ｆに示す方向に所定のピッチＬだけ移動する。その後、炉外搬送機構１１４または放射加熱板１０３が上方に移動することによって、駆動ビーム１１８の移動前と所定のピッチＬだけずれた位置において、被処理物Ｗが基板支持ピン１０９に再び支持される。駆動ビーム１１８は、被処理物Ｗに接触しない状態で、矢印Ｆに示す方向とは反対方向に所定のピッチＬだけ移動する。
【０００８】
このように炉外搬送機構１１４または放射加熱板１０３の上下移動と駆動ビーム１１８の前後運動とを交互に繰り返すことによって、被処理物Ｗを所定のピッチＬずつ矢印Ｆに示す方向に移動させていくことができる。炉体１０１の内部を移動する間、被処理物Ｗには、放射加熱板１０３から発せられる熱によって熱処理が施される。
【０００９】
一方、液晶表示素子に関する従来技術としては、たとえば、特開昭４７−１１７３７号公報に光学セルおよび偏光制御方法について開示がされている（特許文献２）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−２０１９４９号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開昭４７−１１７３７号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示された熱処理装置では、被処理物Ｗが炉体１０１の内部で熱処理を受ける間、被処理物Ｗを所定方向に移動させるために放射加熱板１０３が上下運動を繰り返す。このため、熱源である放射加熱板１０３と被処理物Ｗとの距離が時間の経過とともに変化し、被処理物Ｗの受ける熱量が変動するおそれがある。
【００１３】
特許文献１に開示された熱処理装置を用いて、配向剤が塗布された基板に熱処理を施す場合を考えてみると、基板の受ける熱量が変動すると、配向剤中の溶剤の蒸発速度も変動する。この場合、熱処理後に得られる配向膜のプレチルト角に誤差が生じるおそれがある。これにより、完成した液晶パネルの光学特性が不均一となり、その液晶パネルを所望の状態で液晶表示させることができないという問題が発生する。
【００１４】
また、配向剤中の溶剤の蒸発速度が変動することによって基板内の温度分布が不均一になった場合には、配向膜の特性が低下し、液晶表示素子の特性を向上させることができない。近年、液晶表示素子用の基板が大型化しており、このような問題は特に解決すべき課題である。さらに、特許文献１に開示されている熱処理装置では、熱歪みや基板の破損を防止する観点から被処理物Ｗの支持に基板支持ピン１０９を用いている。しかし、この基板支持ピン１０９が放射加熱板１０３に直接設けられていることから、被処理物Ｗへの熱の伝達速度が局所的に変化するおそれがある。
【００１５】
また、特許文献１に開示された熱処理装置を用いて配向剤が塗布された基板に熱処理を施す場合、基板を熱処理装置に搬入し、配向剤の溶剤が完全に蒸発した後、続く工程に基板を搬送する必要がある。このため、特許文献１に開示された熱処理装置において配向膜の焼成工程の処理能力を向上させることは、設備の設置面積やコストの観点から実質的に困難である。
【００１６】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、所望の温度プロファイルで基板に熱処理を行なうとともに、基板の処理効率を向上させた基板搬送装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に従った基板搬送装置は、基板を載置するための載置面を有し、基板を１の基板処理室から別の基板処理室まで搬送する基板搬送手段と、基板搬送手段に設けられ、載置面に載置されて搬送されている基板を加熱するための加熱手段とを備える。
【００１８】
このように構成された基板搬送装置によれば、基板搬送手段に加熱手段を設けている。このため、基板を加熱するための基板処理室を別途設ける必要がない。これにより、基板を処理するための設備の簡略化を図ることができる。また、基板搬送手段によって基板を１の基板処理室から別の基板処理室まで搬送すると同時に、加熱手段によって基板を加熱することができる。これにより、基板を加熱する時間を短縮または省略することができるため、基板の処理効率を向上させることができる。
【００１９】
また好ましくは、加熱手段は、基板が１の基板処理室から別の基板処理室まで搬送される区間において基板とともに移動する。このように構成された基板搬送装置によれば、基板が１の基板処理室から別の基板処理室まで搬送される間、基板に対する加熱を継続して行なうことができる。また、基板の搬送時、基板および加熱手段はともに移動するため、基板と加熱手段との位置関係を一定に保持することができる。これらの理由から、基板に対する加熱の状態が時間的にばらつくことを防止できる。これにより、基板の温度プロファイルを一定にして基板を加熱することができ、基板に対して所望の熱処理を行なうことができる。加えて、加熱手段の大きさを基板と同程度か少し大きい程度に設定することで、上述の効果を得ることができるため、加熱手段の小型化を図ることができる。
【００２０】
また好ましくは、加熱手段は、１の基板処理室から別の基板処理室まで延在しており、基板搬送手段によって搬送される基板はその加熱手段上を移動する。このように構成された基板搬送装置によれば、加熱手段は、１の基板処理室から別の基板処理室までの間において途切れることなく延在している。このため、基板が１の基板処理室から別の基板処理室まで搬送される間、基板の温度プロファイルを一定にして基板を加熱することができる。これにより、基板に対して所望の処理を行なうことができる。加えて、加熱手段は移動することがなく据え付けた状態で設けられているため、加熱手段から引き出される配線や配管などの処理が容易になる。
【００２１】
また好ましくは、基板搬送装置は、基板搬送手段に設けられ、載置面に載置された基板を覆う筐体をさらに備える。このように構成された基板搬送装置によれば、基板の周りの雰囲気を所望の状態に維持しながら、加熱手段による基板の加熱を行なうことができる。これにより、加熱時の基板の温度プロファイルに加えて、基板の周りの湿度や清浄度などに関しても適切な制御を行なうことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、基板に熱処理を行なう場合において、時間経過に伴う基板の温度変化（基板の温度プロファイル）を示すグラフである。図１を参照して、曲線Ｔｂに表わされるように時間の経過とともに基板の温度が上下する場合、基板上に形成された薄膜の膜質を適切に制御できなかったり、薄膜の表面状態が不均一になるおそれがある。このため、基板上に形成された薄膜を加熱によって所望の状態に変化させるためには、曲線Ｔａに表わされるように基板の温度が一定に推移することが必要となる。本発明は、基板に対するこのような熱処理を可能とする基板搬送装置の発明である。
【００２３】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図２は、この発明の実施の形態１における基板搬送装置を示す平面図である。図２を参照して、基板搬送装置１は、載置面１１を有し、複数設けられた基板搬送用ホットプレート１０ａから１０ｆと、基板搬送用ホットプレート１０ａから１０ｆの各々の内部に設けられた加熱ヒーター１２と、基板搬送用ホットプレート１０ａから１０ｆが配置された位置の下方において延在する図示しないベルトコンベアとを備える。基板搬送用ホットプレート１０ａから１０ｃの載置面１１には、基板搬送装置１によって搬送されるガラス基板５が位置決めされている。
【００２４】
基板搬送装置１は、ガラス基板５に対して所定の処理を行なう基板処理装置２と、基板処理装置２で処理されたガラス基板５に続く処理を行なう基板処理装置３との間に設けられている。基板搬送装置１によって、ガラス基板５は基板処理装置２から基板処理装置３に向けて搬送される。
【００２５】
基板搬送用ホットプレート１０ａ、１０ｂおよび１０ｃは、基板処理装置２から基板処理装置３に向かうライン上に配置されており、基板搬送用ホットプレート１０ｄ、１０ｅおよび１０ｆは、そのライン上からずれた位置に配置されている。基板搬送用ホットプレート１０ａから１０ｆは、矩形形状の閉ループを描くライン上に配置されている。
【００２６】
基板搬送用ホットプレート１０ａから１０ｆは、図示しないベルトコンベアに固定されている。その図示しないベルトコンベアを駆動させることによって、基板搬送用ホットプレート１０ａから１０ｆを矢印１５に示す方向に回転させることができる。
【００２７】
基板搬送用ホットプレート１０ａから１０ｆの各々の内部には、矩形形状を有し、ガラス基板５よりも一回り大きく形成された加熱ヒーター１２が設けられている。加熱ヒーター１２から発せられる熱によって、載置面１１に位置決めされたガラス基板５が加熱される。
【００２８】
図３は、液晶パネルの製造工程の一例を示すフローチャートである。図３を参照して、ガラス基板の表面にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）および透明電極を形成する。ガラス基板を洗浄した後、配向剤をガラス基板に塗布し、さらに配向剤中の溶剤を蒸発、乾燥させることによってガラス基板の表面に配向膜を形成する（配向膜の焼成工程）。その後、ラビング法を用いて配向膜に配向処理を施す。
【００２９】
同様に、ガラス基板の表面にカラーフィルター、透明電極および配向膜を順次形成し、ラビング法により配向膜に配向処理を施す。ＴＦＴが形成されたガラス基板の配向膜の表面には所定のパターンでシール剤を塗布し、カラーフィルターが形成されたガラス基板の配向膜の表面にはスペーサを散布する。その後、これらのガラス基板を貼り合わせる。
【００３０】
貼り合わせて得られた基板を所定形状に分断し液晶パネルの形状とする。向い合うガラス基板とシール剤とによって形成された空間内に液晶を注入し、液晶の注入口を封止する。液晶パネルの表面に液晶パネルに出入りする光をコントロールするための偏光板を貼り合わせる。以上の工程によって液晶パネルが完成する。
【００３１】
上述の配向剤をガラス基板に塗布する工程と配向膜の焼成工程との間において、図２中に示す基板搬送装置１によってガラス基板５の搬送を行なう場合を想定し、以下説明を続ける。この場合、図２中の基板処理装置２は、オフセット印刷機などに代表される配向剤塗布装置であり、基板処理装置３は配向膜焼成装置である。なお、配向剤塗布装置としては、オフセット印刷機のほか、スピン方式やインクジェット方式を利用した装置を用いることができる。
【００３２】
図２を参照して、洗浄工程が行なわれたガラス基板５をオフセット印刷機（基板処理装置２）に搬入する。ガラス基板５の表面に５０ｎｍから１００ｎｍ程度の厚みでポリイミド配向剤を印刷する。その後、図示しないロボットアームなどを用いて、ガラス基板５をオフセット印刷機から基板搬送用ホットプレート１０ａの載置面１１上に移し替える。
【００３３】
ガラス基板５が載置面１１に位置決めされた後、図示しないベルトコンベアを駆動させることによって、基板搬送用ホットプレート１０ａを矢印１５に示す方向に所定のサイクルで回転させる。この際、ガラス基板５も基板搬送用ホットプレート１０ａと一緒に移動する。移動の間、ガラス基板５は基板搬送用ホットプレート１０ａの内部に設けられた加熱ヒーター１２からの熱によって継続して加熱される。
【００３４】
基板搬送用ホットプレート１０ａを図２中の基板搬送用ホットプレート１０ｃの位置まで移動させる。その位置において、図示しないロボットアームなどを用いて、ガラス基板５を基板搬送用ホットプレート１０ａから配向膜焼成装置（基板処理装置３）に移し替える。配向膜焼成装置では、加熱ヒーター１２による加熱温度よりもさらに高い温度でガラス基板５に加熱を行なう。以上の工程によって、ガラス基板５の表面に配向膜が形成される。
【００３５】
図４は、図２中の基板搬送装置を用いて加熱されたガラス基板の熱プロファイルを示すグラフである。図４を参照して、ガラス基板５の温度は、ガラス基板５がオフセット印刷機から基板搬送用ホットプレート１０ａに移し替えられると同時に上昇し始める。その後、温度上昇が止まり、ガラス基板５の温度は一定の温度を推移する。これは、ガラス基板５の加熱時、ガラス基板５に加熱を行なう加熱ヒーター１２がガラス基板５と一緒に移動している基板搬送装置１による特有の効果である。そして、配向膜焼成装置に移し替えるため基板搬送用ホットプレート１０ａからガラス基板５を離すと同時に、ガラス基板５の温度が下降し始める。
【００３６】
この発明の実施の形態１における基板搬送装置１は、基板としてのガラス基板５を載置するための載置面１１を有し、ガラス基板５を１の基板処理室としての基板処理装置２から別の基板処理室としての基板処理装置３まで搬送する基板搬送手段としての基板搬送用ホットプレート１０ａから１０ｆと、基板搬送用ホットプレート１０ａから１０ｆに設けられ、載置面１１に載置されて搬送されているガラス基板５を加熱するための加熱手段としての加熱ヒーター１２とを備える。
【００３７】
加熱ヒーター１２は、ガラス基板５が基板処理装置２から基板処理装置３まで搬送される区間においてガラス基板５とともに移動する。
【００３８】
このように構成された基板搬送装置１によれば、図４に示すようにガラス基板５の温度プロファイルを一定にしてガラス基板５に加熱を行なうことができる。これにより、加熱状態に時間的なばらつきを生じさせることなく、ガラス基板５に塗布された配向剤中の溶剤を蒸発、乾燥させることができる。また、ガラス基板５の面内の全体に渡って均一に加熱することができるため、形成される配向膜に乾きむらが生じることもない。以上の理由から、ガラス基板５の表面に品質レベルの高い配向膜を形成することができ、所望の状態で液晶表示させることができる液晶パネルを製造することができる。
【００３９】
また、基板搬送装置１によって、ガラス基板５の搬送と加熱とを同時に行なうことができる。このため、ガラス基板５の処理効率を向上させ、延いてはガラス基板５を用いた液晶パネルの製造時間を短縮することができる。またさらに、基板を加熱する工程に基板搬送装置１を設けることによって、液晶パネルの製造設備の設置面積を小さくすることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、ガラス基板５に加熱を行なう加熱手段として加熱ヒーター５を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。加熱手段として、放射熱伝導を利用した遠赤外線放射加熱装置や、対流伝熱を利用した熱風循環加熱装置などを用いても良い。但し、熱風循環加熱装置を用いた場合、ガラス基板５への熱風の当たり方によっては、配向剤中の溶剤に乾きむら生じるおそれがあることを考慮すべきである。
【００４１】
また、基板搬送手段としては、ベルトコンベアのほかに、モーターに接続された回転ローラーなどを用いることができる。
【００４２】
また、配向剤中の溶剤を蒸発、乾燥させる工程のほか、ガラス基板の表面にＴＦＴを形成する際に塗布されるレジスト膜やオーバーコート膜や平坦化膜などの溶剤の乾燥工程に基板搬送装置１を用いることができる。また、ガラス基板の表面に塗布するシール剤の仮焼き工程にも基板搬送装置１を用いることができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図５は、この発明の実施の形態２における基板搬送装置を示す側面図である。図５を参照して、基板搬送装置３１は、一方向に延在する載置面３７を有するベルトコンベア３６と、載置面３７とは反対側のベルトコンベア３６の表面に接触するように設けられた加熱ヒーター３５とを備える。ベルトコンベア３６の載置面３７には、基板搬送装置３１によって搬送されるガラス基板５が位置決めされている。
【００４４】
基板搬送装置３１は、基板処理装置２と基板処理装置３との間に設けられている。ベルトコンベア３６の載置面３７は、基板処理装置２から基板処理装置３に達するライン上で連続して延在している。同様に、加熱ヒーター３５も、基板処理装置２から基板処理装置３に達するライン上で連続して延在している。ベルトコンベア３６を駆動させることによって、載置面３７に位置決めされたガラス基板５を矢印３８に示す方向に移動させることができる。
【００４５】
実施の形態１における基板搬送装置１と同様に、配向剤をガラス基板に塗布する工程と配向膜の焼成工程との間で基板搬送装置３１を用いることができる。この場合、基板処理装置２と基板処理装置３との間を移動する間、ガラス基板５は加熱ヒーター３５によって加熱される。加熱ヒーター３５は基板処理装置２から基板処理装置３に達するライン上で連続して延在しているため、ガラス基板５の温度プロファイルを図４に示すように一定にして所定の熱処理を行なうことができる。
【００４６】
この発明の実施の形態２における基板搬送装置３１では、加熱手段としての加熱ヒーター３５は、基板処理装置２から基板処理装置３まで延在しており、基板搬送手段としてのベルトコンベア３６によって搬送されるガラス基板５は加熱ヒーター３５上を移動する。
【００４７】
このように構成された基板搬送装置３１によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を奏することができる。加えて、加熱ヒーター３５を据え付けた状態で設けることができるため、加熱ヒーター３５から引き出される配線等の処理を容易に行なうことができる。
【００４８】
（実施の形態３）
この発明の実施の形態３における基板搬送装置は、実施の形態１における基板搬送装置１に、基板搬送装置の全体を覆うカバーをさらに備える。このカバーは、特にガラス基板５を確実に覆う形状であればどのような形状であっても良い。好ましくは、カバーには、カバー内部の雰囲気を適切な状態に制御する装置が取り付けられている。この装置によって、カバー内部の雰囲気を、クリーンルームのような状態、たとえば、温度が２５℃、湿度が５０±１０％、清浄度がクラス１０００程度の状態とする。
【００４９】
この発明の実施の形態３における基板搬送装置は、基板搬送用ホットプレート１０ａから１０ｆに設けられ、載置面１１に載置されたガラス基板５を覆う筐体としてのカバーをさらに備える。
【００５０】
このように構成された基板搬送装置によれば、カバーを設けることによって、ガラス基板５の温度プロファイルをさらに一定にして熱処理を行なうことができる。また、ガラス基板５の熱処理を行なうにあたり、マイナスとなる外的要因を取り除くことができる。これにより、実施の形態１に記載の効果に加えて、さらに高品質な配向膜をガラス基板５の表面に形成することができる。
【００５１】
なお、本実施の形態において設けたカバーを実施の形態２における基板搬送装置３１に設けた場合にも、同様の効果を奏することができる。
【００５２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に従えば、所望の温度プロファイルで基板に熱処理を行なうとともに、基板の処理効率を向上させた基板搬送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板に熱処理を行なう場合において、時間経過に伴う基板の温度変化を示すグラフである。
【図２】この発明の実施の形態１における基板搬送装置を示す平面図である。
【図３】液晶パネルの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図４】図２中の基板搬送装置を用いて加熱されたガラス基板の熱プロファイルを示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態２における基板搬送装置を示す側面図である。
【図６】特許文献１に開示されている熱処理装置を示す断面図である。
【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿った熱処理装置の断面図である。
【図８】図６中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線上に沿った熱処理装置の断面図である。
【符号の説明】
１，３１ 基板搬送装置、２，３ 基板処理装置、５ ガラス基板、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ 基板搬送用ホットプレート、１１，３７ 載置面、１２，３５ 加熱ヒーター、３６ ベルトコンベア。

Claims (4)

1. 基板を載置するための載置面を有し、基板を１の基板処理室から別の基板処理室まで搬送する基板搬送手段と、
   前記基板搬送手段に設けられ、前記載置面に載置されて搬送されている基板を加熱するための加熱手段とを備える、基板搬送装置。
2. 前記加熱手段は、基板が１の基板処理室から別の基板処理室まで搬送される区間において基板とともに移動する、請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 前記加熱手段は、１の基板処理室から別の基板処理室まで延在しており、前記基板搬送手段によって搬送される基板は前記加熱手段上を移動する、請求項１に記載の基板搬送装置。
4. 前記基板搬送手段に設けられ、前記載置面に載置された基板を覆う筐体をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の基板搬送装置。

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