JP2006190731A - 基板加熱装置、真空装置及び基板加熱方法 - Google Patents
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Abstract
大型基板においても、基板変形を小さく抑えながら、高速に基板を昇温させ、短時間で基板全面を均一な温度にすることが可能な基板加熱装置を提供する。
【解決手段】
均熱板5と、第1ヒータ1とを具備する基板加熱装置を用いる。均熱板5は、筐体10内に設けられ、第1面9を有し、基板4を第1面9に密接させて保持可能である。第1ヒータ1は、筐体10内に設けられ、第1面9に面し、基板4が第1面9に保持されたとき、基板4を加熱可能である。均熱板5は、基板4の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料で形成されている。均熱板5は、均熱板5を加熱する第2ヒータ20を備えていても良い。
【選択図】 図2
Description
基板(4)を均熱板(5、15)に密接させることで、均熱板(5、15)を介して基板(4)内の熱をより速く伝導させることが出来るので、基板(4)の面内温度分布を高速、短時間で均一化させることが可能となる。
均熱板(5、15)が加熱されることで、熱容量が大きな均熱板(5、15)の加熱・昇温に必要な熱量が低減もしくは不要となり、基板(4)から均熱板(5、15)への熱流束が減少するので、第1ヒータ(1)の熱の多くを基板(4)の加熱に用いることが出来、基板を高速に昇温することができる。
基板(4)を均熱板(5、15)から離すと、基板(4)と均熱板(5、15)との間の熱伝達率が低下して基板(4)から均熱板(5、15)への熱流束が減少するために、第1ヒータ(1)からの熱の多くを基板(4)の加熱に用いることが出来るので、より高速に基板(4)を昇温できる。したがって、基板(4)を均熱板(5、15)から離して高速に昇温し、昇温後に基板(4)と均熱板(5、15)とを密接させて短時間で面内温度分布を均一化することで、昇温及び面内温度分布の均一化の全体工程を短時間で行うことが可能となる。
均熱板(5、15)を基板(4)から離すと、より高速に基板(4)を昇温できる。したがって、均熱板(5、15)を基板(4)から離して高速に昇温し、昇温後に均熱板(5、15)と基板(4)とを密接させて短時間で面内温度分布を均一化することで、昇温及び面内温度分布の均一化の全体工程を短時間で行うことが可能となる。
基板(4)の内側に低温領域(4a)を設けることで、昇温時に発生する基板(4)外縁の応力を緩和することが出来、バックリング変形を発生する許容面内温度分布が大きくなり、より高速に昇温することが可能となる。
まず、本発明の基板加熱装置及び真空装置の第1の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の基板加熱装置及び真空装置の第1の実施の形態を適用した製膜装置の構成を示す斜視図(部分透視図)である。製膜装置70は、ロード室71A、アンロード室71B、ローダ72A、アンローダ72B、共通搬送室73、台車移動待機室74A〜74G、搬送台車76A〜76F、製膜室(真空処理室)77A〜77E、予備室78を具備する。
ここで、製膜装置70に搬入されるガラス基板は、前工程で既に下層膜を製膜処理されたものである場合と、製膜処理のないガラス板単体の場合、さらには下層膜が所定の形状にエッチングでパターニング処理された場合など各種基板があり得るが、本発明の基板加熱装置において基板加熱時間や設定温度を事前に検定して調整変更することで、いずれの基板においても対応可能である。
図2は、本発明の真空装置の第1の実施の形態の構成を示す斜視図である。真空装置は、例えば、ロード室71Aであり、基板の存在する場所の雰囲気を所定の真空度にすると共に、基板を所定の温度に加熱する。真空容器10と基板加熱装置30とを具備する。
均熱板5は、真空容器10内に設けられ、鉛直方向から7〜12°程度傾いて保持具(図示されず)で保持されている。その第1面9の広さは、基板4を保持可能なように基板4よりもやや広くなっている。均熱板5の第1面9(上側の平面)の下側に基板支持爪7を含む。基板4は、基板支持爪7にその下端を支持され、第1面9上に基板自重により寝かされて保持されている。それにより、基板4を第1面9に密接させて保持することができる。
均熱板5bは、自身を所望の温度に加熱する。第1部材21b、第2部材22b、シースヒータ20bを含む。この場合、アルミニウム系金属のような材料製の板状の第1部材21bと第2部材22bとの間に、渦巻状にシースヒータ20bを挟み、第1部材21bと第2部材22bとの合わせ目を溶接固定する。これにより、シースヒータ20bと1部材21b及び第2部材22bとを密着させる。必要に応じて、中心付近をスタッド(図示されず)で固定する。このシースヒータ20bは、均熱板5bを所望の温度に加熱することが出来る。シースヒータ20bの配置の仕方は、例えば、熱の逃げ易い外縁(周囲)側を密に、中央付近を疎に配置することができる。これにより、基板5bにおける加熱による面内温度分布の発生をより抑制できる。なお、温度センサは、図示されていないが、例えば、第1部材21bの第1面9の近傍に埋め込むように設けることができる。
均熱板5cは、自身を所望の温度に加熱する。第1部材21c、シースヒータ20c、固定具25を含む。この場合、アルミニウム系金属のような材料製の板状の第1部材21cにおける第1面9とは反対側の面に、波状にうねらせたシースヒータ20aを複数の固定部25で固定、密着させる。このシースヒータ20cは、均熱板5cを所望の温度に加熱することが出来る。シースヒータ20cの配置の仕方は、例えば、熱の逃げ易い両端側を密に、中央付近を疎に配置することができる。これにより、基板5cにおける加熱による面内温度分布の発生を抑制できる。加えて、図3のように分離したものを接合しないので、均熱板5cを容易に製造することができる。第1面9の下側には図示されていない基板支持爪7がある。なお、温度センサは、図示されていないが、例えば、第1部材21cの第1面9の近傍に埋め込むように設けることができる。
均熱板5dは、自身を所望の温度に加熱する。第1部材21d、シースヒータ20d、固定具25を含む。この場合、アルミニウム系金属のような材料製の板状の第1部材21dにおける第1面9とは反対側の面に、渦巻状にシースヒータ20dを複数の固定部25で固定、密着させる。このシースヒータ20dは、均熱板5dを所望の温度に加熱することが出来る。シースヒータ20bの配置の仕方は、例えば、熱の逃げ易い外縁(周囲)側を密に、中央付近を疎に配置することができる。これにより、基板5dにおける加熱による面内温度分布の発生をより抑制できる。加えて、図4のように分離したものを接合しないので、均熱板5dを容易に製造することができる。第1面9の下側には図示されていない基板支持爪7がある。なお、温度センサは、図示されていないが、例えば、第1部材21bの第1面9の近傍に埋め込むように設けることができる。
(1)ステップS01
ロード室71Aの台車移動待機室74F側のゲート弁と、ローダ72A側のゲート弁(以下「ドア弁」という)とは、閉じられている。ロード室71Aの内部に気体を導入して、内部を大気圧にした後、ドア弁を開く。
(2)ステップS02
ロード室71Aの搬送台車76A、76Bをローダ72Aへ移動する。そして、ローダ72A上の搬送台車76A、76Bの各々に基板4を載せる。その後、基板4を搭載した搬送台車76A、76Bを、ローダ72Aからロード室71Aへ移動(搬入)する。
(3)ステップS03
搬送台車76A、76Bからロード室71A内の均熱板5へ基板4を受け渡す。均熱板5は、その第1面9に密接するようにして基板4を保持する。
(4)ステップS04
ロード室71Aからローダ72A上へ搬送台車76A、76Bを移動(搬出)する。
(5)ステップS05
ロード室71Aのドア弁を閉じ、所定の真空度として例えば10Paになるまでロード室71Aの内部を真空排気する。
(6)ステップS06
ロード室71Aの真空度が所定の真空度に到達した後、真空排気を続けながら、IRヒータ1で基板4を加熱する。
このとき、同時に、シースヒータ20で均熱板5を加熱していても良い。その場合、基板4から均熱板5への熱流束が抑制され、面内温度分布を抑えながら基板4をより短時間で所望の温度に上昇させることができる。シースヒータ20は、ステップS06より前(例示:ステップS03や、S01)から既に加熱し所定温度に制御していても良い。
(7)ステップS07
IRヒータ1が基板4を加熱した後、基板4の面内温度分布をより均一にするために、しばらくの間、基板4を均熱板5上で放置(待機)する。これとともに真空排気が続けられており、共通搬送室73との間のゲート弁を開けても良い真空度として例えば10−3Paまで待機する。これにより、基板4は、短時間で所望の温度(例示:200℃)、かつ、所望の面内温度分布(≦30℃)となる。
(8)ステップS08
ロード室71Aのゲート弁を開き、共通搬送室73からロード室71Aへ搬送台車76E、76Fを搬入する。
(9)ステップS09
基板4を均熱板5から搬送台車76E、76Fへ受け渡す。
(10)ステップS10
基板4を搭載した搬送台車76E、76Fをロード室71Aから共通搬送室73へ移動(搬出)する。その後、ゲート弁を閉じる。そして、基板4を、搬送台車76E、76Fにより所定の製膜室77へ搬入する。
(11)ステップS11
ローダ72A上に待機中の基板4がある場合、又は、次の基板4が予定されている場合(ステップS11:Yes)、ステップS01へ戻る。
ローダ72A上に待機中の基板4がない場合、又は、次の基板4が予定されていない場合(ステップS11:No)、動作を終了(又は、一次休止)する。
まず、本発明の基板加熱装置及び真空装置の第2の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の基板加熱装置及び真空装置の第2の実施の形態を適用した製膜装置の構成を示す斜視図(部分透視図)である。第1の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
図9は、本発明の真空装置の第2の実施の形態の構成を示す斜視図である。真空装置は、例えば、ロード室71Aであり、基板の存在する場所の雰囲気を所定の真空度にすると共に、基板を所定の温度に加熱する。真空容器10と基板加熱装置30aとを具備する。
(1)ステップS01〜(5)ステップS05は、第1の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。ただし、均熱板15は、均熱板5に対応する(以下同様)。
(6)ステップS06
ロード室71Aの真空度が所定の真空度に到達した後、IRヒータ1で基板4を加熱する。
このとき、真空装置として図9の構成を用いている場合には、保持機構14を用いて基板4を移動させて、基板4と均熱板15とを所定の距離だけ離す。図10の構成を用いている場合には、均熱板前後移動機構26を用いて均熱板15aを所定の角度だけ回転させて、均熱板15aと基板4とを所定の距離だけ離す。ここで、所定の距離とは熱接触が大きく低下できる距離であり1mm以上であれば良く、実際には移動機構の制御性や基板変形から考慮して、通常1〜10mmが選定される。
同時に、シースヒータ20で均熱板15(、15a)を加熱していても良い。その場合、均熱板5(、15)の昇温に必要な熱が減少または不要となり、基板4から均熱板15(、15a)への熱流束が抑制され、面内温度分布を抑えながら基板4をより短時間で所望の温度に上昇させることができる。
(7)ステップS07
IRヒータ1が基板4を加熱した後、基板4の面内温度分布をより均一にするために、基板4を均熱板15(、15a)に密接させる。このとき、真空装置として図9の構成を用いている場合には、保持機構14を用いて基板4を移動させて、基板4を均熱板15に密接させる。図10の構成を用いている場合には、均熱板前後移動機構26を用いて均熱板15aを所定の角度だけ回転させて、均熱板15aを基板4に密接させる。そして、しばらくの間、真空排気を続けながら基板4を均熱板15(、15a)上で放置(待機)する。これにより、基板4は、短時間で所望の温度(例示:200℃)、かつ、所望の面内温度分布(≦30℃)となる。
(8)ステップS08〜(11)ステップS11は、第1の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
まず、本発明の基板加熱装置及び真空装置の第3の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の基板加熱装置及び真空装置の第3の実施の形態を適用した製膜装置の構成を示す斜視図(部分透視図)である。第1の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
図11は、本発明の真空装置の第3の実施の形態の構成を示す斜視図である。真空装置は、例えば、ロード室71Aであり、基板の存在する場所の雰囲気を所定の真空度にすると共に、基板を所定の温度に加熱する。真空容器10と基板加熱装置30cとを具備する。
(1)ステップS01〜(5)ステップS05は、第1の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
(6)ステップS06
ロード室71Aの真空度が所定の真空度に到達した後、IRヒータ1で基板4を加熱する。すなわち、均熱板5とIRヒータ1との間に設けられた熱遮断枠8を介して、基板4の外縁から所定の距離だけ離れた帯状の領域4aへ向うIRヒータ1の輻射熱を遮るようにしながら、基板4をIRヒータ1で加熱する。
このとき、真空装置として図11の構成に加えて図9の構成を用いている場合には、保持機構14を用いて基板4を移動させて、基板4と均熱板とを所定の距離だけ離す。図11の構成に加えて図10の構成を用いている場合には、均熱板前後移動機構26を用いて均熱板を所定の角度だけ回転させて、均熱板と基板4とを所定の距離だけ離す。
同時に、シースヒータ20で均熱板を加熱していても良い。その場合、基板4から均熱板への熱流束が抑制され、面内温度分布を抑えながら基板4をより短時間で所望の温度に上昇させることができる。
(7)ステップS07
IRヒータ1が基板4を加熱した後、基板4の面内温度分布をより均一にするために、基板4を均熱板に密接させる。
このとき、真空装置として図11の構成に加えて図9の構成を用いている場合には、保持機構14を用いて基板4を移動させて、基板4を均熱板に密接させる。図11の構成に加えて図10の構成を用いている場合には、均熱板前後移動機構26を用いて均熱板を所定の角度だけ回転させて、均熱板を基板4に密接させる。そして、しばらくの間、基板4を均熱板上で放置(待機)する。これにより、基板4は、短時間で所望の温度(例示:200℃)、かつ、所望の面内温度分布(≦30℃)となる。
(8)ステップS08〜(11)ステップS11は、第1の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
2 反射板
3 ヒータ部
4 基板
4a、4b 領域
5、5a、5b、5c、5d、15、15a、15b、15c、15d 均熱板
7 基板支持爪
8 熱遮断枠
9 第1面
10 真空容器
11 リフトピン支持枠
12、12−1、12−2、12−3、12−4 リフトピン
13 リフトピン前後進機構
13a 駆動棒
14 保持機構
16、24 Oリングシール
17、17−1、17−2、17−3、17−4 貫通穴
20、20a、20b、20c、20d シースヒータ
21、21a、21b、21c、21d 第1部材
22、22a、22b 第2部材
25 固定具
26 均熱板前後移動機構
26a 駆動棒
26b 均熱板前後移動機構本体
27 ヒンジ機構
30、30a、30b、30c 基板加熱装置
70 製膜装置
71A ロード室
71B アンロード室
72A ローダ
72B アンローダ
73 共通搬送室
74A〜74G 台車移動待機室
76A〜76F 搬送台車
77A〜77E 製膜室(真空処理室)
78 予備室
Claims (13)
- 減圧された筐体内に設けられ、第1面を有し、基板を前記第1面に密接させて保持可能な均熱板と、
前記筐体内に設けられ、前記第1面に面し、前記基板が前記第1面に保持されたとき、前記基板を加熱可能な第1ヒータと
を具備し、
前記均熱板は、前記基板の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料で形成されている
基板加熱装置。 - 請求項1に記載の基板加熱装置において、
前記均熱板は、前記均熱板を加熱する第2ヒータを備える
基板加熱装置。 - 請求項1又は2に記載の基板加熱装置において、
前記第1面に密接する、又は、離れるように前記基板を保持可能な保持機構を更に具備する
基板加熱装置。 - 請求項1又は2に記載の基板加熱装置において、
前記基板を前記均熱板と前記第1ヒータとの間で保持可能な保持機構と、
前記基板が前記保持機構に保持されたとき、前記基板に密接する、又は、離れるように前記均熱板を移動する駆動機構と
を更に具備する
基板加熱装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の基板加熱装置において、
前記均熱板と前記第1ヒータとの間に設けられ、前記第1ヒータで前記基板を加熱するとき、前記基板の外縁から所定の距離だけ内側の帯状の領域へ向う前記第1ヒータの輻射熱を遮る熱遮断枠を更に具備する
基板加熱装置。 - 内部を減圧することが可能な筐体と、
前記減圧された筐体内に設けられ、請求項1乃至5のいずれか一行に記載の基板加熱装置と
を具備する
真空装置。 - (a)減圧された筐体内に設けられた均熱板の第1面に、基板を密接させて保持するステップと、
(b)前記基板を第1ヒータで加熱するステップと
を具備し、
前記均熱板は、前記基板の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料で形成されている
基板加熱方法。 - 請求項7に記載の基板加熱方法において、
前記(b)ステップは、
(b1)前記均熱板を第2ヒータで加熱するステップを備える
基板加熱方法。 - (a)減圧された筐体内に設けられた均熱板の第1面から離して基板を保持するステップと、
(b)前記基板を第1ヒータで加熱するステップと、
(c)前記第1面と前記基板とを密接するステップと
を具備し、
前記均熱板は、前記基板の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料で形成されている
基板加熱方法。 - 請求項9に記載の基板加熱方法において、
前記(b)ステップは、
(b1)前記均熱板を第2ヒータで加熱するステップを備える
基板加熱方法。 - 請求項9又は10に記載の基板加熱方法において、
前記(c)ステップは、
(c1)前記均熱板を第2ヒータで加熱するステップを備える
基板加熱方法。 - 請求項9乃至11のいずれか一項に記載の基板加熱方法において、
前記(a)ステップは、
(a1)前記基板から前記均熱板を離すように前記基板又は前記均熱板を移動するステップを備え、
前記(c)ステップは、
(c1)前記基板に前記均熱板を密接するように前記基板又は前記均熱板を移動するステップを備える
基板加熱方法。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の基板加熱方法において、
前記(b)ステップは、
(b2)前記均熱板と前記第1ヒータとの間に設けられた熱遮断枠を介して、前記基板の外縁から所定の距離だけ内側の帯状の領域へ向う前記第1ヒータの輻射熱を遮るように、前記基板を前記第1ヒータで加熱するステップを具備する
基板加熱方法。
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