JP2007078286A - 基板の処理方法及び恒温室 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板に対する検査や加工などの処理を基板の温度を高精度に制御した状態で行うことができるようにする。
【解決手段】 天井１ｄに設けられ空調機４で温度制御された空気を室内に噴き出す噴き出し口６，７の内の主噴き出し口６には、基板２が載置されるテーブル１２の上方空間まで空気を導く室内ダクトとしての主カーテン１４が設けられるとともに、テーブル１２の移動範囲の外側を囲うように天井１ｄからテーブル１２の高さより低い高さにいたるまでカーテン状の仕切りである副カーテン１５を設けている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板の処理方法及び恒温室に関し、更に詳しくは、液晶パネル用のガラス基板などの基板に対し、基板の温度を目標温度に均一化させた状態で検査や加工などの処理を行う基板の処理方法、及びそのような基板の処理に用いるのに好適な恒温室に関する。

恒温室の内部に作る気流の方式の一つにダウンフロー方式がある。ダウンフロー方式は、部屋全体にわたり天井から床への気流を作るもので、障害物が何もない場合には室内の温度を高精度に制御することができる。ダウンフロー方式の気流を発生させる部屋は、例えば特許文献１に記載されている。他の方式として、乱流を作ることによって室内の空気を攪拌して温度を均一にしようとする乱流方式もあるが、ダウンフロー方式の方が高精度の温度制御ができる。
特開２００４−８５１１０

ダウンフロー方式は、液晶パネル用のガラス基板のような基板を恒温室内で処理するときには、基板や基板の戴置台が気流にとっての障害物となり、基板の上方に空気が滞留するため、基板の温度の制御精度が悪化する課題がある。

そこで、本発明は、基板に対する検査や加工などの処理を基板の温度を高精度に制御した状態で行うことができる基板の処理方法、及びそのような基板の処理に用いることができる恒温室を提供することを目的とする。

（１）この発明の基板の処理方法は、空調機と、天井に設けられ空調機で温度制御された空気を室内に噴き出す噴き出し口と、室内の空気を排出する排気口と、室内に設けられた基板の戴置台と、前記噴き出し口の少なくとも一つから噴き出した空気を前記戴置台の上方空間にまで導く室内ダクトとを備えた恒温室を準備し、前記空調機を稼動させて恒温室内の温度を制御し、恒温室内の温度が制御された状態において恒温室内に基板を搬入して基板を前記載置台に載置し、前記載置台に載置した基板の温度が均一化した後に基板に対する処理を行うものである。

ここで、「基板に対する処理」とは、例えば基板に対する検査や加工である。特に、基板に対する処理が基板の寸法計測であるときは、基板の温度が高精度に制御される結果、高精度な寸法計測を行うことができる。

「噴き出し口」、「排気口」の数や開口面積は、当該恒温室の大きさや空気の流量などによって、適宜選択することができる。

「排気口」は、室内ダクトから載置台に噴きつけられて該載置台上で均一に広がる空気の流れに対して、排気による気流が影響を与えないように、載置台から離れた位置であって、載置台よりも下方の位置に設けられるのが好ましい。

「恒温室内の温度が制御された状態」とは、空調機を稼動させて恒温室内の温度が制御されている状態をいい、恒温室内の温度が目標温度付近で安定している状態が好ましい。

「基板の温度が均一化」とは、例えば、基板における温度のばらつきが、該基板に対する処理を行うのに必要な所定の温度範囲内に収まることをいう。基板の温度が均一化した後に基板に対する処理を行うことの一実施形態として、予め基板の温度が所定の温度範囲内に収まるのに要する時間を計測しておき、この時間が経過した後に基板に対する処理を行うようにしてもよい。このようにすれば、基板の温度が均一化したことを、基板に対する処理のたびに基板の温度分布を測定することによって直接確認する必要はない。

「前記載置台の上方空間」は、室内ダクトによって導かれる空気が、載置台に十分噴きつけられるように、載置台に近接した上方空間であるのが好ましいが、噴きつけられた空気の載置台上での水平方向の流れを阻害しない上方空間であるのが好ましい。

この基板の処理方法には、後述のいずれの特徴を有する恒温室をも用いることができる。

本発明の基板の処理方法によれば、温度制御された空気が、基板の載置台の上方で滞留するのを有効に抑制し、基板の温度を短時間のうちに均一化させて、温度が高精度に制御された基板を対象に処理を行うことができる。

（２）この発明の恒温室は、空調機と、天井に設けられ空調機で温度制御された空気を室内に噴き出す噴き出し口と、室内の空気を排出する排気口と、室内に設けられた基板の戴置台と、前記噴き出し口の少なくとも一つの噴き出し口から噴き出した空気を前記戴置台の上方空間にまで導く室内ダクトとを備えている。

室内ダクトの載置台側端部の開口の大きさは、載置台に載置する基板の大きさとほぼ同じか基板の大きさよりもやや大きくするのが好ましい。噴き出し口よりも基板の方が小さいときは、室内ダクトは、噴き出し口から載置台側端部に向けて、その断面積が徐々に小さくなるようにするのが好ましい。

本発明の恒温室を用いれば、載置台に基板を載置したときに、温度制御された空気が、基板の上方で滞留するのを有効に抑制し、基板の温度を短時間のうちに均一化させることができる。

（３）この発明の恒温室の一つの実施形態では、前記載置台は、基板と密着しうる平滑面を備えるものである。

載置台は、室内に搬入されて載置された基板の温度が、室内に設けられている載置台の温度に短時間で一致するように、基板に比べて熱容量が大きい、すなわち、比熱および重量が大きいものであるのが好ましく、例えば、石製であるのが好ましい。

この実施形態によれば、平滑面によって基板と載置台との熱的な結合が大きくなるから、基板の温度をより短時間で均一化させることができる。

（４）この発明の恒温室の他の実施形態では、前記戴置台は、それが戴置する基板を前記室内ダクトの下方空間の外に搬送できるように、水平方向に移動可能とされている。

この実施形態によれば、基板が載置台と熱的に結合した状態のまま、基板を室内ダクトの下方空間の外に容易に搬送できるから、基板の温度が高精度に制御された状態を維持しつつ、基板を搬送した後に基板の上方空間を自由に利用して基板に対する処理を行うことができる。

（５）上記（４）の実施形態において、前記載置台の移動範囲の外側を囲うように天井から載置台の高さより低い高さにいたるまで仕切りを設けてもよい。

仕切りは、例えばカーテン状又はパネル状のものとすることができる。

排気口は、当該恒温室の側壁に設けるが好ましく、この場合、恒温室の床に設ける場合に比べて設置の自由度が高いものとなる。

この実施形態によれば、載置台の移動範囲の外側を囲う仕切りにより、恒温室の排気口からの排気によって生じる水平方向の気流が、仕切りの内側の戴置台上に生じることが防止されるので、室内ダクトの下に置かれた基板の温度をより高精度に制御できる。

（６）上記（５）の実施形態において、前記室内ダクトの外側であって前記仕切りの内側の天井に空調機で温度制御された空気を室内に噴き出す少なくとももう一つの噴き出し口を設けてもよい。

「もう一つの噴き出し口」は、水平方向に移動可能な載置台の移動経路の上方に設けるのが好ましい。

この実施形態によれば、もう一つの噴き出し口が設けられていることにより、基板が室内ダクトの下方空間の外に置かれているときにも基板の温度が制御された状態をより高精度に維持することができる。

（７）この発明の恒温室の他の実施形態では、前記戴置台は、前記少なくとも一つの噴き出し口のほぼ真下に設けられており、前記室内ダクトは前記少なくとも一つの噴き出し口を囲って天井から吊り下げられているものである。

室内ダクトは、例えば、カーテン状、パネル状又は筒状のものとすることができる。この実施形態によれば、室内ダクト内の空気の流れを整流化させることが容易となり、基板の温度をより高精度に制御することができる。

本発明によれば、温度制御された空気が、基板の載置台の上方で滞留するのを有効に抑制し、基板の温度を短時間のうちに均一化させて、温度が高精度に制御された基板を対象に処理を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一つの実施の形態に係る恒温室の縦断面図であり、図２は、恒温室の横断面図である。

この恒温室１は、液晶パネル用のガラス基板のような基板２の寸法検査などの処理を行うのに用いられるものであり、恒温室１の一方（図の右方）側の壁１ａには、基板２の搬入および搬出のための搬入扉３が設けられるとともに、他方（図の左方）側の壁１ｂの下方寄りには、室内の空気を矢符Ａで示すように空調機４に戻すための排気口５が設けられている。また、恒温室１の他の壁には、人が出入りするための図示しない扉も設けられている。

恒温室１の天井１ｄには、二つの矩形の噴き出し口６，７が設けられており、各噴き出し口６，７から、その上方の攪拌室８の網目状の底面を介して、空調機４から矢符Ｂで示すように空調ダクト９および攪拌室８を経由して送られた空気が噴き出される。攪拌室８では、空調機４からの温度制御された空気が乱流となって温度がより均一化される。なお、この実施形態では、室内の空気を空調機４に戻す循環式としているが、非循環式としてもよい。

恒温室１内には、搬入扉３寄りに、石製のステージ１０が、エアサスペンションを備えた複数のステージ脚１１により床１ｃから持ち上げられて配置されている。このステージ１０上には、基板２が載置される石製のテーブル（基板の載置台）１２を、図示しない駆動機構によって図の左右方向に移動させるための一対の走行レール１３が備えられている。

ステージ１０上の中央付近から左半分にかけて、基板２の寸法検査をはじめ、各種の検査を行うための図示しない検査設備が、設けられており、テーブル１２が図１の破線で示される左方に移動したときに、テーブル１２上の基板２を対象に、基板２の寸法検査や各種の検査が行われる。

テーブル１２が図１の実線で示される右方の初期位置にあるときに、搬入扉３から搬入される基板２が該テーブル１２上に載置され、また、検査が終了した基板１２が搬入扉３から搬出される。

テーブル１２の表面は、基板２と密着できるように平滑に研磨されて平坦面となっており、このテーブル１２には、基板１２を当接させて位置決めするための位置決めピンや、基板１２の下から空気を吸引して基板２をテーブル１２に密着させるための吸着孔が設けられている。

上記二つの噴き出し口６，７の内の一方の噴き出し口（以下「主噴き出し口」という）６は、テーブル１２が、搬入扉３に近い初期位置にあるときに、テーブル１２のほぼ真上にあり、他方の噴き出し口（以下「副噴き出し口」という）７は、テーブル１２が、図１の破線で示す左方の位置にあるときに、テーブル１２のほぼ真上にある。

この実施形態では、室内ダクトを形成する主カーテン１４が、矩形の主噴き出し口６を囲うようにして天井１ｄから吊り下げられている。この主カーテン１４は、例えば、透明な柔らかい樹脂材料からなり、テーブル１２よりも少し上の高さまでの長さがある。

この主カーテン１４の長さは、該主カーテン１４によって導かれた空気が、テーブル１２あるいは基板２に噴きつけられて水平方向に均一に広がるのを妨げないように設定される。

主カーテン１４は、主噴き出し口６から噴き出した空気をテーブル１２の上方空間にまで導く室内ダクトを構成するのであるが、この室内ダクトは、樹脂材料に限らず、金属製であってもよく、その開口形状も矩形に限らず、円形や楕円形などであってもよい。

また、主カーテン１４は、天井１ｄにレールを設置して開閉可能に構成してもよい。

主カーテン１４の外側には、カーテン状の仕切りである副カーテン１５が、図２に示すように、ステージ１０の、搬入扉３に近い方向を除く３方を囲むようにして天井１ｄから吊り下げられている。この副カーテン１５は、例えば、透明な柔らかい樹脂材料からなり、ステージ１０の上面よりも下の、床１ｃに近い高さまでの長さがある。

このように副カーテン１５は、その長さが、ステージ１０の上面よりも下まであるので、図１の矢符Ａで示されるような排気による水平方向の気流が、副カーテン１５内のステージ１０上に生じるのを防止することができる。これによって、排気による気流の影響を受けることなく、主カーテン１４によって導かれる主噴き出し口６からの空気が、ステージ１２や基板２に噴きつけられて、該ステージ１２上や基板２上で均一に広がることになる。

また、副カーテン１５は、空気の必要な流路を確保できるように、ステージ１０の側面から離間して該ステージ１０を囲むとともに、床１ｃに達しない長さとされている。

この副カーテン１５は、天井１ｄに設置された図示しないレールに沿って開閉可能であり、作業者が必要に応じて、副カーテン１５を開放してステージ１０上の検査設備等に対する所要の作業を行えるように構成されており、副カーテン１５の下端には、気流によって不安定に動かないように、錘が取り付けられている。

図３は、恒温室１内の気流の経路を矢符で示す図であり、同図（ａ），（ｂ）が、図１，図２にそれぞれ対応している。

主噴き出し口６から噴き出した空気は、主カーテン１４の下端付近まできれいな整流となって流れ、基板２の表面に、あるいは基板２が戴置されていないときにはテーブル１２の表面に噴きつけている。これによって、基板２あるいはテーブル１２の上に空気が滞留することがなく、基板２及びテーブル１２の温度が均一化及び安定化される。

副カーテン１５の下端より上方では、排気口５から空気が排出されることによって生じる水平方向の気流が生じないから、ステージ１０の上は排気による気流の影響を受けない。そのため、主カーテン１４の下端から噴き出した気流は、いずれの水平方向にもほぼ均一に広がることができる。したがって、基板２及びテーブル１２の温度がいっそう均一化される。

副カーテン１５の内側で主カーテン１４の外側の空間には、副噴き出し口７から温度制御された空気が噴き出しているから、この空間の温度も高精度に制御される。したがって、この空間において、基板２の温度が高精度に制御された状態を維持したまま、基板２に対する処理を行うことができる。

図４は、基板の検査手順の一例を示すものであり、液晶表示パネル用のガラス基板に形成された導体膜パターンの寸法検査を行う手順を示すフローチャートである。

この寸法検査に要求される計測精度は、例えば９００ｍｍ離れた２点間の寸法を±０．５μｍ以内の誤差で計測するというものである。

ガラス基板の熱膨張率は８ｐｐｍ／℃であるから、０．０７℃の温度変動があればそれだけで９００ｍｍあたり０．５μｍの計測誤差が発生してしまう。そのため、ガラス基板全体の温度を±０．０７℃よりも十分小さな範囲に均一化及び安定化する必要がある。

ただし、基板全体の温度が均一化されていれば、その温度と目標温度との間に０．０７℃よりも大きな差があったとしても、適当な補正手段を用いれば寸法計測時に補正することが可能である。この意味で、基板温度が安定化できたかどうかは、補正手段を併用する場合には補正可能な程度に安定化できたかどうかで判断される。これに対し、基板全体の温度が不均一であるとそのような補正は困難であるので、基板温度と目標温度との間の差をなくすことよりも基板全体の温度を均一化する方がより重要である。

図４に示す寸法検査では、先ず、空調機４を稼動させ室内温度が安定化するまで待機する（ステップｎ１）。具体的には、恒温室１内の温度を目標温度に対して±０．０１℃程度に安定化させるものであり、これには約８時間を要する。

次に、基板２を準備する（ステップｎ２）。検査対象とする基板２には、金属膜による配線パターンや寸法計測用のパターンが形成されている。検査対象とする基板２を待機させておく恒温室１の外も、恒温室１内とほぼ同じ温度に制御されている。

搬入扉３を開け（ステップｎ３）、基板２を搬入して初期位置のテーブル１２上に載置する（ステップｎ４）。このとき、テーブル１２の基板載置面に設けられた吸着孔から空気が吸引され、基板２はテーブル１２に密着する
次に、搬入扉３を閉め（ステップｎ５）、基板温度が均一化するまで待機する（ステップｎ６）。後述のように３０分の待ち時間で基板２の温度が必要な精度で均一化し、かつ、補正手段を併用する必要がない程度に安定化する。

ここで、基板の温度の均一化は、基板全体の温度が、要求される計測精度に応じた所定の温度範囲内、例えば、目標温度の±０．０７℃の範囲内、より好ましくは、±０．０４℃の範囲内、更に好ましくは、±０．０２℃の範囲内に収まることをいう。

次に、基板を検査する（ステップｎ７）。基板２を搬入するときには、テーブル１２は搬入扉３に近い側の端の初期位置にあるが、基板温度が安定化すると、テーブル１２は搬入扉３から遠い側に移動して基板２を主カーテン１４に囲まれた領域（主カーテン１４の下方空間）の外に移動させる。そこに設けられている寸法計測を行うための検査設備を用いて基板２上に形成されているパターンの寸法計測を行い、パターンが規定の寸法精度で形成できているかどうかを検査する。検査が終わると、テーブル１２は搬入扉３に近い側の端の初期位置に移動し、搬入扉３を開け（ステップｎ８）、基板２を搬出する（ステップｎ９）。

次に検査すべき基板２の準備ができているか否か判断し（ステップｎ１０）、準備ができていれば、ステップｎ４に戻り、準備ができていなければ、搬入扉３を閉める（ステップｎ１１）。

次の基板があるか否か判断し（ステップｎ１２）、次の基板を検査する予定があればステップｎ２に戻り、検査する予定がなければ、恒温室１の稼動を終了する。

図５は、縦７３０ｍｍ、横９２０ｍｍの大きさのガラス基板２をテーブル１２の上に３０分載置した後に、均等間隔の縦５箇所、横８箇所において基板２の温度を計測した結果を示している。目標温度２３．００℃に対し、計測結果は最高温度２３．０２℃、最低温度２２．９９℃であり、３０分という短時間のうちに基板の温度を十分均一化及び安定化することができた。また、テーブル１２を移動させて行う寸法計測中もほぼ同程度の温度精度を維持することができた。

比較のために、主カーテン１４を除去して実験を行ったところ、上記と同程度の精度で基板２の温度が均一化及び安定化するのに８時間を要した。さらに副カーテン１５も除去して実験を行ったところ、上記と同程度にまで基板２の温度を均一化することはできなかった。

本実施形態において、基板２の温度が短時間で均一化及び安定化することについては、基板２の搬入前の待機時間においてテーブル１２が主カーテン１４の下に置かれていることも寄与している。これによって、待機時間の間にテーブル１２の温度が高精度に均一化及び安定化される。そうすると、テーブル１２の熱容量は基板２の熱容量に比べて格段に大きく作られているので、テーブル１２に基板を載置して密着させたときに、基板２の温度がテーブル１２の温度に合わせられる形で、基板２の温度が短時間に均一化する。もちろん、基板２の温度は、主カーテン１４によって案内された空気が噴きつけられることによっても目標温度に制御される。

他の実施形態として、図６に示すように、基板２’の大きさが主噴き出し口６の大きさよりも小さいときは、主カーテン１４’で囲われる領域の水平断面の大きさが下方にいくほど小さくなるようにするとよい。主カーテン１４’の下端が囲う領域の大きさは基板２’の大きさとほぼ同じかやや大きくすることが好ましい。こうすれば、基板２’の温度をより短時間で目標温度に制御することができる。

本発明は、基板の寸法検査等の処理に有用である。

本発明の一つの実施の形態に係る恒温室の縦断面図である。 図１の恒温室の横断面図である。 恒温室１内の気流の経路を矢符で示す図である。 基板の検査手順の一例を示すフローチャートである。 基板の温度を計測した結果を示す図である。 主カーテンの他の例を示す図である。

符号の説明

１ 恒温室 ２ 基板
４ 空調機 ６ 主噴き出し口
７ 副噴き出し口 １２ テーブル
１４ 主カーテン（室内ダクト） １５ 副カーテン（仕切り）

Claims (7)

1. 空調機と、天井に設けられ空調機で温度制御された空気を室内に噴き出す噴き出し口と、室内の空気を排出する排気口と、室内に設けられた基板の戴置台と、前記噴き出し口の少なくとも一つから噴き出した空気を前記戴置台の上方空間にまで導く室内ダクトとを備えた恒温室を準備し、
   前記空調機を稼動させて恒温室内の温度を制御し、
   恒温室内の温度が制御された状態において恒温室内に基板を搬入して基板を前記載置台に載置し、
   前記載置台に載置した基板の温度が均一化した後に基板に対する処理を行う、
   基板の処理方法。
2. 空調機と、
   天井に設けられ空調機で温度制御された空気を室内に噴き出す噴き出し口と、
   室内の空気を排出する排気口と、
   室内に設けられた基板の戴置台と、
   前記噴き出し口の少なくとも一つの噴き出し口から噴き出した空気を前記戴置台の上方空間にまで導く室内ダクトと
   を備えた恒温室。
3. 前記載置台は、基板と密着しうる平滑面を備えるものである、請求項２に記載の恒温室。
4. 前記戴置台は、それが戴置する基板を前記室内ダクトの下方空間の外に搬送できるように、水平方向に移動可能とされている、請求項２に記載の恒温室。
5. 前記載置台の移動範囲の外側を囲うように天井から載置台の高さより低い高さにいたるまで仕切りが設けられている、請求項４に記載の恒温室。
6. 前記室内ダクトの外側であって前記仕切りの内側の天井に空調機で温度制御された空気を室内に噴き出す少なくとももう一つの噴き出し口が設けられている、請求項５に記載の恒温室。
7. 前記戴置台は、前記少なくとも一つの噴き出し口のほぼ真下に設けられており、前記室内ダクトは前記少なくとも一つの噴き出し口を囲って天井から吊り下げられているものである、請求項２に記載の恒温室。

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