JP2007266221A - 基板支持部材、基板焼成炉、基板搬送装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼成処理温度のような高温下にさらされた場合であっても、撓みが生じにくい基板支持部材を提供する。
【解決手段】基板支持部材を、互いに線膨張率の異なる材質によって形成される天板部材Ｈと壁部材Ｖ１，Ｖ２とを接合して一体化する。より具体的には、天板部材Ｈを形成する材質よりも大きな線膨張率の材質によって壁部材Ｖ１，Ｖ２を形成する。このような基板支持部材は、焼成処理温度のような高温下にさらされた場合に、線膨張率の違いに起因して鉛直上向きの力が生じる。この力に撓みを相殺させることによって、撓みの発生を低減する。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」という）を支持するための基板支持部材に関する。また、当該基板支持部材を用いて構成される基板焼成炉や基板搬送装置に関する。さらに、当該基板焼成炉および当該基板搬送装置を用いて基板を焼成する方法に関する。

一般に、基板に対する一連の処理を行う基板処理装置は、所定位置に配置された各種の単位処理部（例えば、焼成処理部、洗浄処理部、レジスト塗布部、現像部等）から構成されている。基板は、基板搬送装置によって、所定の搬送順序で各単位処理部に搬出入されながら一連の処理が行われることになる。

ところで、このような基板処理装置において基板に対する一連の処理を行う際の様々な場面で、基板等を片持ち状態で支持する（すなわち、基端部が固定された支持部材の先端部で基板等を支持する）支持部材が採用されている。

例えば、基板搬送装置おいて、基板を各処理部に搬出入する際に基板を支持する搬送フォークは片持ち状態で基板を支持するものである場合が多く、また例えば、各処理部においても、処理を受ける基板や基板に対して薬液等を供給するノズル等が片持ち状態で支持される構成が採用される場合も少なくなかった。

このように基板等を片持ち状態で支持する支持部材においては、従来より撓みの発生が問題となっていた。

例えば、基板搬送装置の搬送フォークが撓むことによって搬送フォークが基板を水平状態で支持することができなくなってしまう。このため、基板を多段状態で格納する処理部やカセット等における収納棚の間隔を搬送フォークの撓みを考慮して（すなわち、撓んだ搬送フォークが挿入可能なように）大きくとらなければならなくなり、基板処理装置の大型化を招いていた。

また当然、搬出入先の処理部において、基板を片持ち状態で支持する支持部材によって基板が多段状態で格納されている場合は、処理部内の支持部材にも撓みが生じる。したがってこの場合、処理部内で基板を支持する支持部材自身の撓みと搬送装置の搬送フォークの撓みとの両方の撓みを考慮しなければならず、支持部材間の間隔は一層大きくとらなければならなかった。

支持すべき基板の大型化およびこれに伴う基板の重量増加および支持部材の全長増加によって、撓みの発生が顕著なものとなっている近年においては、これらの問題は一層深刻なものとなっていた。

ところで、支持部材の撓みの要因としては次のものが考えられる。第１の要因は自重である。第２の要因は温度上昇による剛性低下である。また第３の要因は載置されるガラス基板の重みである。ここで、基板焼成炉内の支持部材や、基板焼成炉に対して基板の搬出入を行う基板搬送装置の搬送フォークのように高温下にさらされる支持部材においては、第２の要因が大きく影響するために特に顕著な撓みが発生してしまっていた。その結果、焼成炉の大型化が特に深刻な問題となっていた。

そこで、この問題を解決すべく、支持部材の撓みを抑制するための各種の技術が考案されている。例えば、支持部材の厚みを大きくすることによって支持部材の剛性を高め、撓みの発生を抑制する方法が考えられている。また、基板支持部材の内部に形状記憶合金ワイヤーを配置し、ワイヤーを収縮させることによって支持部材の剛性を高め、これによって撓みの発生を抑制する技術も考案されている（特許文献１参照）。

特開２００３−２７３１９２号公報

上記の各技術によると、確かに支持部材の撓みを抑制することが可能ではある。

しかしながら、前者の支持部材の厚みを大きくする構成では、撓みは抑制されるものの、結局支持部材自体が厚くなるために処理装置の大型化は避けられなかった。また、後者の基板支持部材内部にワイヤーを備える構成では、支持部材の構成が複雑になるとともに、支持部材にかかる負荷や支持部材の使用状況に応じてワイヤーの張力を制御する手段が必要であった。

また、従来の技術においては、高温化にさらされる支持部材のように特に顕著な撓みが発生する支持部材についてその撓みを十分に防止することはできなかった。

この発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、焼成処理温度のような高温下にさらされた場合であっても、撓みが生じにくい基板支持部材を提供することを目的としている。

請求項１の発明は、片持ち状態で基板を支持する基板支持部材であって、前記基板支持部材が、互いに線膨張率の異なる材質によって形成される複数種類の部材を接合して一体化したものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の基板支持部材であって、前記基板支持部材が、第１の部材と、前記第１の部材よりも線膨張率の大きい材質によって形成された第２の部材とを接合して一体化したものであり、前記基板支持部材の基端部が固定された状態において、前記第１の部材が前記第２の部材よりも上方に位置する。

請求項３の発明は、請求項２に記載の基板支持部材であって、前記第１の部材を形成する材質がＳＵＳ４３０であり、前記第２の部材を形成する材質がＳＵＳ３０４である。

請求項４の発明は、請求項２または３に記載の基板支持部材であって、前記第１の部材として設けられ、基板の下面を支持する長尺の天板部材と、前記第２の部材として設けられ、前記天板部材の下方に前記天板部材の長手方向に沿って配列された一対の長尺の壁部材と、が接合されることにより、前記基板支持部材が略逆Ｕ字状の断面を持つ形状体として形成されている。

請求項５の発明は、請求項２または３に記載の基板支持部材であって、前記第１の部材として設けられ、基板の下面側を支持する長尺の天板部材と、前記第２の部材として設けられ、前記天板部材の下方に前記天板部材の長手方向に沿って配置されるとともに略Ｕ字状の断面を持つ長尺部材と、が接合されることにより、前記基板支持部材が角型管状の形状体として形成されている。

請求項６の発明は、基板に対する焼成処理を行う基板焼成炉であって、複数の基板を多段状態で格納する基板格納部と、前記基板格納部の内部空間に熱を供給して所定の基板焼成温度にする熱供給部と、前記基板格納部の内背面に固定配置され、前記内部空間において基板を片持ち状態で支持する炉内支持部材と、を備え、前記炉内支持部材が、請求項１から５のいずれかに記載の基板支持部材である。

請求項７の発明は、基板焼成炉に対する基板の搬出入を行う基板搬送装置であって、基板を片持ち状態で支持する搬送フォークと、前記搬送フォークを駆動して前記基板焼成炉にアクセスさせる搬送フォーク駆動部と、を備え、前記搬送フォークが、請求項１から５のいずれかに記載の基板支持部材である。

請求項８の発明は、請求項６に記載の基板焼成炉および請求項７に記載の基板搬送装置を用いて基板を焼成する基板処理方法において、前記基板格納部の内部空間の温度を、焼成処理温度まで昇温する炉内予備昇温工程と、前記搬送フォークの温度を、焼成処理温度まで昇温する搬送フォーク予備昇温工程と、前記基板搬送装置によって前記基板焼成炉に対する基板の搬出入を行うとともに、前記基板焼成炉において基板の焼成処理を行う基板焼成処理工程と、を備える。

請求項９の発明は、請求項８に記載の基板処理方法において、前記搬送フォーク予備昇温工程が、前記基板搬送処理装置に、前記基板焼成炉に対する基板の搬出入動作を、基板を保持しない状態で行わせるダミー動作工程、を備える。

請求項１〜５に記載の発明では、基板支持部材を、互いに線膨張率の異なる複数種類の部材を接合して一体化しているので、焼成処理温度のような高温下にさらされた場合に、線膨張率の違いに起因して生じる力を利用して撓みを相殺させることができる。すなわち、基板支持部材における撓みの発生を抑制することができる。

特に、請求項２に記載の発明では、基板支持部材の基端部が固定された状態において、上方に位置する部材が下方に位置する部材に比べて線膨張率が小さいので、焼成処理温度のような高温下にさらされた場合に、線膨張率の違いに起因して生じる力を鉛直上向きに生じさせることができる。これによって、自重による撓みと剛性低下による撓みとを相殺させることができる。すなわち、自重と剛性低下に起因する撓みの発生を低減することができる。

特に、請求項３に記載の発明では、基板支持部材が、ＳＵＳ３０４と、ＳＵＳ３０４よりも相対的に線膨張率が小さいＳＵＳ４３０とを用いて形成されている。これによって、焼成処理温度下にさらされた基板支持部材における撓みの発生を適正に防止することができる。

請求項６に記載の発明では、炉内支持部材が、請求項１から５のいずれかに記載の基板支持部材であるので、焼成処理温度のような高温下においても炉内支持部材における撓みの発生を抑制することができる。すなわち、撓みが抑制される分、炉内支持部材の鉛直方向についての配置間隔を小さくすることができる。これによって、基板焼成炉の小型化が可能となる。また、処理効率を上げることも可能となる。さらに、製造時や輸送時の最大寸法の制限を受けないため炉を分割する必要がなく、基板焼成炉の密閉化が容易になるという効果も得れられる。

請求項７に記載の発明では、搬送フォークが、請求項１から５のいずれかに記載の基板支持部材であるので、焼成処理温度のような高温下においても基板支持部材における撓みの発生を抑制することができる。すなわち、搬送フォークの撓みが抑制される分、当該搬送フォークによって基板の搬出入を行う基板焼成炉において、炉内支持部材の鉛直方向についての配置間隔を小さくすることができる。

請求項８，９に記載の発明では、基板の焼成を行う前に、基板格納部の内部空間と搬送フォークとを昇温するので、基板焼成炉の炉内支持部材および基板搬送装置の搬送フォークにおける撓みの発生が抑制された状態で基板の焼成処理を開始することができる。

〈１．基板支持部材〉
〈１−１．基板支持部材の構成〉
図１は、この発明に係る基板支持部材、より具体的には、片持ち状態で基板を支持する基板支持部材の構成を示す概略斜視図である。この発明に係る基板支持部材は、後述する基板焼成炉１の備える炉内支持部材１１１（図４参照）や、後述する基板搬送装置２の搬送フォーク２４ａ，２４ｂ（図７参照）として用いるに適した部材である。

この発明に係る基板支持部材の第１の構成例は、略逆Ｕ字状の断面を持つ形状体として形成された基板支持部材Ｐ１（図１（ａ））であり、第２の構成例は、角形管状の形状体として形成された基板支持部材Ｐ２（図１（ｂ））である。

なお、図１には、それらの方向関係を明確にするため、ＸＹＺ直交座標系を付している。この座標系においては、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、Ｘ、Ｙ軸が水平面を規定するものとする。

〈Ａ．略逆Ｕ字状断面の支持部材〉
はじめに、基板支持部材Ｐ１について、図１（ａ）を参照しながら説明する。

基板支持部材Ｐ１は、略逆Ｕ字状（例えばコ字状）の断面を持つ形状体として形成された部材であり、基端部Ａ１と自由端部Ａ２とを有している。また、基端部Ａ１から自由端部Ａ２に行くにしたがって略直線状に細くなる形状（テーパ状）に成型されている。基端部Ａ１が固定された状態で、支持面Ｐｓ上に基板が載置されることによって、片持ち状態で基板を水平に支持することができる。

基板支持部材Ｐ１の構成についてより具体的に説明する。基板支持部材Ｐ１は、天板部材Ｈと天板部材Ｈの下方（鉛直下側（Ｚ軸負方向側））に配置された一対の長尺の壁部材Ｖ１，Ｖ２とから構成されている。

天板部材Ｈは、基板の下面を支持する長尺の部材（より具体的には、その上面が支持面Ｐｓを構成する板状の部材）である。

壁部材Ｖ１，Ｖ２は、天板部材Ｈの下方に天板部材Ｈの長手方向に沿って配列された一対の長尺の部材であり、長手方向（Ｘ軸方向）において天板部材Ｈと略同一の長さを有している。

一対の壁部材Ｖ１，Ｖ２のそれぞれは、天板部材Ｈの下面において、天板部材Ｈの長手方向（Ｘ軸方向）についての両端部に沿うように溶接により接合され、互いに対向するように配置されている。つまり、板状の天板部材Ｈの下面の長手方向（Ｘ軸方向）に沿う両端に、それぞれ板状の壁部材Ｖ１と壁部材Ｖ２とが接合されることによって、全体として略逆Ｕ字状の断面を持つ形状体が形成されている。

次に、各部材を形成する材質について説明する。基板支持部材Ｐ１は、互いに線膨張率の異なる材質によって形成される複数種類の部材を溶接により接合して一体化されている。つまり、基板支持部材Ｐ１を構成する第１の部材である天板部材Ｈと第２の部材である壁部材Ｖ１，Ｖ２とは互いに線膨張率の異なる材質によって形成されている。

より具体的には、天板部材Ｈを形成する材質はＳＵＳ４３０であり、壁部材Ｖ１，Ｖ２を形成する材質はＳＵＳ３０４である。ただし、ＳＵＳ４３０の線膨張率は、ＳＵＳ３０４の線膨張率よりも小さい。つまり、基板支持部材Ｐ１は、基端部Ａ１が固定された状態において、相対的に線膨張率が小さい材質（ＳＵＳ４３０）によって形成された部材（天板部材Ｈ）が、他方の部材（壁部材Ｖ１，Ｖ２）よりも上方（接合面に対して鉛直上側（Ｚ軸正方向側））に位置するように構成されている。

〈Ｂ．角形管状の支持部材〉
次に、基板支持部材Ｐ２について、図１（ｂ）を参照しながら説明する。

基板支持部材Ｐ２は、角形管状の形状体として形成された部材であり、基端部Ｂ１と自由端部Ｂ２とを有している。また、基板支持部材Ｐ１と同様、基端部Ｂ１から自由端部Ｂ２に行くにしたがって略直線状に細くなる形状（テーパ状）に成型されている。基端部Ｂ１が固定された状態で、支持面Ｐｓ上に基板が載置されることによって、片持ち状態で基板を水平に支持することができる。

基板支持部材Ｐ２の構成についてより具体的に説明する。基板支持部材Ｐ２は、天板部材Ｈと天板部材Ｈの下方に配置された長尺部材Ｌとから構成されている。

天板部材Ｈは、基板の下面を支持する長尺の部材（より具体的には、その上面が支持面Ｐｓを構成する板状の部材）である。

長尺部材Ｌは、天板部材Ｈの下方に天板部材Ｈの長手方向に沿って配置されるとともに略Ｕ字状（例えばコ字状）の断面を持つ長尺の部材であり、長手方向（Ｘ軸方向）および幅方向（Ｙ軸方向）において天板部材Ｈと略同一の長さを有している。

長尺部材Ｌは、天板部材Ｈの下面において、天板部材Ｈの長手方向（Ｘ軸方向）についての両端部に沿うように溶接により接合されている。すなわち、板状の天板部材Ｈと断面略Ｕ字状の長尺部材Ｌとが、全体として角形管状の形状体が形成されるように接合されている。

次に、各部材を形成する材質について説明する。基板支持部材Ｐ２は、基板支持部材Ｐ１と同様、互いに線膨張率の異なる材質によって形成される複数種類の部材を溶接により接合して一体化されている。つまり、基板支持部材Ｐ２を構成する第１の部材である天板部材Ｈと第２の部材である長尺部材Ｌとは互いに線膨張率の異なる材質によって形成されている。

より具体的には、天板部材Ｈを形成する材質はＳＵＳ４３０であり、長尺部材Ｌを形成する材質はＳＵＳ３０４である。つまり、基板支持部材Ｐ２は、基端部Ｂ１が固定された状態において、相対的に線膨張率が小さい材質（ＳＵＳ４３０）によって形成された部材（天板部材Ｈ）が、他方の部材（長尺部材Ｌ）よりも上方に位置するように構成されている。

〈１−２．撓みの相殺〉
次に、基板支持部材Ｐ１，Ｐ２の撓みの相殺について説明する。ただし、以下においては、基板支持部材Ｐ１について説明しているが、基板支持部材Ｐ２においても同様である。

図２は基板支持部材Ｐ１の撓みの相殺について説明するための図である。

上述の通り、基板支持部材Ｐ１は片持ち状態で基板を支持するための部材であり、基端部Ａ１が固定された状態（例えば、基端部Ａ１が鉛直面Ｎ（後述する基板格納部１１の内背面Ｔ１（図５，６参照）等）に固定された状態）で基板を支持する。図２（ａ）は、支持部材Ｐ１が鉛直面Ｎに固定された状態を示している。ここに示すように、基板支持部材Ｐ１には自重による撓みｂ１が生じる。つまり、自重に起因する撓みによって自由端部Ｂ１の上端が基端部Ａ１の上端よりも鉛直方向についてｂ１下方に位置する。

基板支持部材Ｐ１は、後述するように、基板に対する焼成処理を実行中の基板焼成炉１の内部（より具体的には、焼成空間Ｖ（図４参照））等において基板を支持する。この場合、基板支持部材Ｐ１は、基板を焼成する際の温度（以下において「焼成処理温度」という）のような高温下にさらされる。図２（ｂ）は、基板支持部材Ｐ１が焼成処理温度下におかれた状態を示している。

焼成処理温度のような高温下にさらされると、部材を構成する材質の剛性が低下する。したがって、基板支持部材には自重による撓みｂ１に加えて、剛性の低下に起因する撓みｂ２が生じることになる（仮想線位置Ｕ）。

しかしながら、基板支持部材Ｐ１は、上述の通り、互いに線膨張率の異なる複数種類の部材を接合して一体化されている。このため、温度変化に応じて線膨張率の小さな材質の側に曲がる力Ｆが生じる（バイメタルの原理）。つまり、線膨張率が相対的に小さな材質によって形成されている天板部材Ｈの側に曲がる力Ｆが生じる。この実施の形態においては、天板部材ＨをＳＵＳ４３０で、壁部材Ｖ１，Ｖ２をＳＵＳ３０４で、それぞれ形成しているため、焼成処理温度まで昇温した場合、バイメタル原理による鉛直上向きの力Ｆによって、本来生じるはずであった自重による撓みｂ１と剛性低下による撓みｂ２とが相殺されてフラットな状態となる（図２（ｂ）中実線位置）。

〈１−３．基板支持部材の構成の変形例〉
上記においては、基板支持部材Ｐ１において、天板部材Ｈを形成する材質はＳＵＳ４３０であり、壁部材Ｖ１，Ｖ２を形成する材質はＳＵＳ３０４であるとしたが、各部材を構成する材質はこれに限らず、互いに線膨張率の異なる材質を各種組み合わせて選択することができる。基板支持部材Ｐ２においても同様である。

また、上記においては、基板支持部材Ｐ１を構成する複数の部材を溶接により一体化しているが、ボルト留め、リベット留め、接着剤を用いて一体化してもよい。また、金属同士の摩擦溶着により接合して一体化してもよい。さらに、上記においては、基板支持部材Ｐ１の全長に渡って接合されているが、処理温度と相殺する撓みによっては、先端より所定の長さを接合してもよいし、ボルトなどで接合する長さを変えてもよい。基板支持部材Ｐ２においても同様である。

また、上記においては、基端部Ａ１，Ｂ１が固定された状態で、相対的に線膨張率が小さい材質によって形成された部材が、他方の部材よりも上方に位置するように構成されるとしたが、逆の構成、すなわち、相対的に線膨張率が小さい材質によって形成された部材が、他方の部材よりも下方に位置するような構成であってもよい。

また、上記においては、基板支持部材Ｐ１は、天板部材Ｈと一対の壁部材Ｖ１，Ｖ２より構成されていたが、天板部材Ｈと壁部材Ｖ１，Ｖ２との間にさらに第３の部材を間挿して接合する構成としてもよい。すなわち、天板部材Ｈと壁部材Ｖ１，Ｖ２とを直接接合するのではなく、第３の部材を介して接合するとしてもよい。この場合、第３の部材は、例えば天板部材Ｈと長尺方向および幅方向において略同一の大きさの板状の部材とすることができる。また、第３の部材を形成する材質は、第１の部材である天板部材Ｈと第２の部材である壁部材Ｖ１，Ｖ２との中間の線膨張率の材質によって形成することが望ましい。このように構成することによって、基板支持部材が焼成処理温度のような高温下にさらされた場合において基板支持部材に生じる応力を低減することができる。

また、上記においては、基板支持部材Ｐ１は、天板部材Ｈと一対の壁部材Ｖ１，Ｖ２より構成されていたが、壁部材Ｖ１，Ｖ２の下方にさらに第３の部材を接合する構成としてもよい。例えば、天板部材Ｈと壁部材Ｖ１，Ｖ２とを接合するとともに壁部材Ｖ１，Ｖ２と第３の部材とを接合することによって、全体として角形管状の形状体を形成するとしてもよい。この場合、第３の部材は、例えば天板部材Ｈと長尺方向および幅方向において略同一の大きさの板状の部材とする。また、第３の部材を形成する材質は、第２の部材である壁部材Ｖ１，Ｖ２よりもさらに線膨張率の大きな材質によって形成することができる。

また、上記においては、焼成処理温度まで昇温した場合に、自重による撓みｂ１と剛性低下による撓みｂ２とが相殺されてフラットな状態となるとしていたが、焼成処理温度まで昇温して基板を載置した場合に、自重による撓みｂ１と剛性低下による撓みｂ２と載置した基板の重みによる撓みとが相殺されてフラットな状態となるように設計してもよい。

〈１−４．効果〉
この発明に係る基板支持部材Ｐ１，Ｐ２は、互いに線膨張率の異なる材質によって形成される複数種類の部材を接合して一体化されているので、焼成処理温度のような高温下にさらされた場合に、線膨張率の違いを利用して撓みを相殺させることができる。すなわち、片持ち状態で基板を載置した際に生じる撓みを小さくすることができる。

また、この発明に係る基板支持部材Ｐ１，Ｐ２は、基端部Ａ１，Ｂ１が固定された状態で、相対的に線膨張率が小さい材質によって形成された部材が、他方の部材よりも上方に位置するように構成されている。つまり、焼成処理温度のような高温下にさらされた場合に、相対的に線膨張率の小さい部材の側に曲がる力が鉛直上向きに生じることになる。これによって、自重による撓みと剛性低下による撓みとが相殺される。すなわち、自重と剛性低下に起因する撓みの発生が低減される。なお、このような構成によると、基板支持部材を予め反った形状に成形しなくとも上記の効果が得られるという利点がある。

また、この発明に係る基板支持部材Ｐ１，Ｐ２においては、各部材を形成する材質としてＳＵＳ４３０とＳＵＳ３０４とが選定されている。これによって、焼成処理温度下にさらされた基板支持部材における撓みの発生を適正に防止することができる。

また、この発明に係る基板支持部材Ｐ１においては、略逆Ｕ字状の断面を持つ形状体として形成されているので、構造的にも撓みが生じにくい。

また、この発明に係る基板支持部材Ｐ２においては、角形管状の形状体として形成されているので、構造的に撓みが生じにくい上に、基板が載置された状態においても、水平方向にぶれが生じにくい。

〈２．基板焼成炉〉
〈２−１．基板焼成炉の構成〉
次に、図３，図４を参照しながら、この発明に係る基板焼成炉１（より具体的には、片持ち状態で支持された基板に対する加熱処理を行う基板焼成炉）の構成について説明する。ただし、この発明に係る基板焼成炉１においては、炉内で基板を片持ち状態で支持する支持部材（炉内支持部材１１１）は、先述の基板支持部材Ｐ１（図１（ａ））（もしくは基板支持部材Ｐ２（図１（ｂ）））である。

図３は、この発明に係る基板焼成炉１の概略斜視図である。また、図４は、図３に示す基板焼成炉１の横断面図（Ｋ１−Ｋ１断面図）である。

基板焼成炉１は、開口部を有する箱形の炉体１０と、炉体１０の開口部を塞ぐルーバタイプのシャッター３０とを備えている。

炉体１０は、基板焼成炉１の本体を構成する筐体であり、断熱材を用いて成型されている。炉体１０はその内部に基板格納部１１、ヒータ１２、ファン１３、耐熱ＨＥＰＡフィルタ１４を収納している。

炉体１０の内側面の一方（内側面Ｓ１）には、基板格納部１１の内部空間Ｖ（以下において「焼成空間Ｖ」という）に熱を供給するヒータ１２が備えられている。また、他方の内側面（内側面Ｓ２）には、ファン１３が備えられている。また、ファン１３と基板格納部１１との間には耐熱ＨＥＰＡフィルタ１４が介挿されている。すなわち、ファン１３が矢印ＡＲ１〜４のように炉体１０内の気流を循環させることによって、焼成空間Ｖ内を温度ムラなく均質に所定の焼成処理温度に保つことができる。なお、ファン１３とヒータ１２の位置は逆でもよい。

基板格納部１１は、複数の基板を多段状態に格納するための格納部であり、本体を構成する壁面１１０のうち、特に側壁面１１０ａ，１１０ｂはパンチングメタルによって成型されている。

この基板格納部１１について、図５，図６を参照しながらより具体的に説明する。図５は、基板格納部１１の横断面図（すなわち、図３に示す基板焼成炉１のＫ１−Ｋ１断面からみた基板格納部１１）を示す図であり、図６は、基板格納部１１の縦断面図（すなわち、図３に示す基板焼成炉１のＫ２−Ｋ２断面からみた基板格納部１１）を示す図である。

基板格納部１１を構成する筐体の内背面Ｔ１には、複数の炉内支持部材１１１の基端部がそれぞれ固定されている。炉内支持部材１１１は、基板格納部１１内において、基板Ｗを片持ち状態で支持する基板支持部材である。炉内支持部材１１１の長尺方向の長さは、図５に示すように、基板格納部１１に格納された基板Ｗの奥行き方向の長さと同程度の長さを有している。ただし、この炉内支持部材１１１は、基板支持部材Ｐ１（図１（ａ））であり、その具体的な構成については先述した通りである。なお、基板支持部材Ｐ１ではなく基板支持部材Ｐ２（図１（ｂ））であってもよい。

基板格納部１１を構成する筐体の内側面Ｔ２，Ｔ３はパンチングプレートで構成され、複数の補助支持部材１１２の基端部がそれぞれ固定されている。補助支持部材１１２は、基板格納部１１内において、炉内支持部材１１１に支持された基板Ｗを、補助的に支持するための支持部材である。補助支持部材１１２の長尺方向の長さは、図５に示すように、後述する基板搬送装置２の搬送フォーク２４ａと干渉しない程度の長さとする。なお、この補助支持部材１１２は、基板支持部材Ｐ１（図１（ａ））もしくは基板支持部材Ｐ２（図１（ｂ））であってもよい。

ここで、炉内支持部材１１１および補助支持部材１１２の固定位置（すなわち、基板格納部１１の内背面Ｔ１および内側面Ｔ２，Ｔ３に対する各支持部材の基端部の固定位置）について説明する。

基板格納部１１の内背面Ｔ１には、同一水平位置に、複数の炉内支持部材１１１（図５においては３個）の基端部が固定されている。また、基板格納部１１の内側面Ｔ２，Ｔ３には、同一水平位置に、複数の補助支持部材１１２（図５においては１０個）の基端部がそれぞれ固定されている。互いに同一水平位置にその基端部が固定されたこれら支持部材の集合は、同一の基板Ｗを支持するために供される。すなわち、基板格納部１１内に格納される複数の基板Ｗ（図６参照）のそれぞれは、図５に示されるように、同一水平位置に固定された支持部材の集合によって水平に支持される。

さらに、基板格納部１１の内背面Ｔ１および内側面Ｔ２，Ｔ３には、同一水平位置に固定された支持部材の集合が、図６に示されるように、鉛直方向について所定の配置間隔（以下において単に「支持部材間隔ｄ」という）で複数設けられている。これによって、基板格納部１１は、それぞれ水平に支持された基板Ｗを多段状態で複数格納することができる。なお、図６においては簡略化して示されているが、基板格納部１１内に設けられる支持部材の段数は例えば４０段以上とする。

再び図３を参照する。シャッター３０は、全体位置規制部材３１と、全体位置規制部３１上に鉛直方向に積層載置された複数個のルーバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃとを備える。

全体位置規制部材３１には昇降機構（図示省略）が取り付けられており、上下方向（矢印ＡＲ５）に昇降可能である。全体位置規制部材３１に取り付けられた昇降機構を制御することによって、全体位置規制部材３１およびそれに積層載置された複数のルーバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃを一体に昇降させることができる。

さらに、複数のルーバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれにも昇降機構（図示省略）が取り付けられており、各ルーバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは上下方向（矢印ＡＲ６，７，８）に昇降可能である。例えば、ルーバ３２ｂに取り付けられた昇降機構を制御することによって、ルーバ３２ｂおよびそれに積層載置されたルーバ３２ａを一体に昇降させることができる。すなわち、ルーバ３２ｂを上方に移動させることによって、ルーバ３２ｃとルーバ３２ｂの間に開口部Ｑ（図６参照）を形成することができる。

つまり、ルーバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃおよび全体位置規制部材３１のそれぞれを昇降制御することによって、基板格納部１１の多段構造のうちの任意の段に対向した開口部を形成することができる。これによって、図６および図５に示すように、後述する基板搬送装置２に備えられた搬送フォーク２４ａが、基板格納部１１の多段構造のうちの任意の段にアクセス（より具体的には、任意の段に載置された基板Ｗを取り出したり、任意の段に基板Ｗを載置すること）が可能となる。また、ルーバ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの移動距離を適切に設定することによって、形成される開口部の鉛直方向についての長さを適正値（より具体的には、搬送フォーク２４ａが基板Ｗを載置した状態で挿通可能な最小の値）とすることができる。

〈２−２．効果〉
この発明に係る基板焼成炉１は、炉内支持部材１１１が、基板支持部材Ｐ１もしくは基板支持部材Ｐ２であるので、焼成処理温度のような高温下においても炉内支持部材１１１における撓みの発生を抑制することができる。すなわち、撓みが抑制される分、支持部材間隔ｄ（図６参照）を小さくすることができる。つまり、基板焼成炉の高さを低くすることが可能となる。基板焼成炉の小型化が可能となることによって、熱損失の低減、製造コストの低減、といった効果が得られる。また、単位高さあたりに処理可能な基板の枚数が増加するため、基板焼成炉１の高さの最大値が所定値（例えば輸送限界高さ）に制限されている場合に、基板焼成炉１に格納可能な基板の枚数を増加させることができる。すなわち、基板焼成炉１の処理能力を向上させることができる。また、製造時や輸送時の最大寸法の制限を受けないので、基板焼成炉１の分割も不要となるため、密閉化が容易となる。

〈３．基板搬送装置〉
〈３−１．基板搬送装置の構成〉
次に、図７を参照しながら、この発明に係る基板搬送装置２（より具体的には、片持ち状態で基板を支持しながら基板焼成炉１等に対する基板の搬出入を行う基板搬送装置）の構成について説明する。ただし、この発明に係る基板搬送装置２においては、搬送の際に基板を片持ち状態で支持する支持部材（搬送フォーク２４ａ，２４ｂ）は、先述の基板支持部材Ｐ１（図１（ａ））（もしくは基板支持部材Ｐ２（図１（ｂ）））である。

図７は、この発明に係る基板搬送装置２の構成を示す概略斜視図である。

この基板搬送装置２は、円筒状の装置本体２１と、装置本体２１に取り付けられたコラム２２と、コラム２２の上面に取り付けられた第１の搬送アーム２３ａおよび第２の搬送アーム２３ｂと、各搬送アーム２３ａ，２３ｂに固定された複数の搬送フォーク２４ａ，２４ｂと、を備えている。

装置本体２１は基板焼成炉１を含む各種の処理部によって構成される基板処理装置の底面に配置される。装置本体２１には円筒状の外形を有するコラム２２が昇降自在かつ回動自在に取り付けられている。

コラム２２は、装置本体２１内に備えられた昇降機構（図示省略）によって上下方向（矢印ＡＲ２１）に昇降可能である。また、装置本体２１内に備えられた回動機構（図示省略）によってコラム２２の中心軸Ａ１のまわりに回動可能である。

第１の搬送アーム２３ａは、ベースアーム２３１ａと、ベースアーム２３１ａの先端に取り付けられた中間アーム２３２ａと、中間アーム２３２ａの先端に取り付けられた搬送フォーク保持アーム２３３ａと、を備えている。また、ベースアーム２３１ａ、中間アーム２３２ａ、搬送フォーク保持アーム２３３ａのそれぞれは回動機構（図示省略）備え、ベースアーム２３１ａは中心軸Ａ２ａのまわりに、中間アーム２３２ａは中心軸Ａ３ａのまわりに、搬送フォーク保持アーム２３３ａは中心軸Ａ４ａのまわりに、それぞれ回動可能である。

搬送フォーク保持アーム２３３ａには、複数の搬送フォーク２４ａの基端部が固定されている。搬送フォーク２４ａは、基板を片持ち状態で支持する基板支持部材である。ただし、この搬送フォーク２４ａは、基板支持部材Ｐ１（図１（ａ））であり、その具体的な構成については先述した通りである。なお、基板支持部材Ｐ１ではなく基板支持部材Ｐ２（図１（ｂ））であってもよい。

第２の搬送アーム２３ｂは、第１の搬送アーム２３ａとほぼ同様の構成を有している。なお、第２の搬送アーム２３ｂの備える搬送フォーク保持アーム２３３ｂには、第１の搬送アーム２３ａの備える搬送フォーク支持アーム２３３ａと同様に、複数の搬送フォーク２４ｂの基端部が固定されている。搬送フォーク２４ｂは、搬送フォーク２４ａと同様、基板を片持ち状態で支持する基板支持部材である。

ただし、搬送フォーク２４ｂと搬送フォーク２４ａとは、互いの干渉を防ぐため、上下にずれて互いに平行な位置関係にある。すなわち、第２の搬送アーム２３ｂの備える搬送フォーク保持アーム２３３ｂは、中間アーム２３２ｂの基端部側に延びる下アーム部３３１ｂと、下アーム部３３１ｂの先端から立ち上がる立ち上がり部３３２ｂと、立ち上がり部３３２ｂの上端に固定され、中間アーム２３２ｂの先端に向けて折り返す上アーム部３３３ｂと、を有しており、複数の搬送フォーク２４ｂの基端部は上アーム部３３３ｂに固定されている。

第１および第２の搬送アーム２３ａ，２３ｂは、いわゆるスカラー方式のロボットを構成しており、ベースアーム２３１ａ，２３１ｂ、中間アーム２３２ａ，２３２ｂ、搬送フォーク保持アーム２３３ａ，２３３ｂが回動されることによって、搬送フォーク２４ａ，２４ｂの姿勢を変えることなくコラム２２の中心軸Ａ１に対して直線的に近接／離反変位させることができる（図６の矢印ＡＲ２２参照）。また、同時に、コラム２２が昇降されることによって、搬送フォーク２４ａ，２４ｂを、任意の水平位置におくことができる。すなわち、図５、図６に示されるように、基板格納部１１の多段構造のうちの任意の段に載置された基板Ｗを取り出したり、任意の段に基板Ｗを載置することが可能となる。

〈３−２．効果〉
この発明に係る基板搬送装置２は、搬送フォーク２４ａ，２４ｂが、基板支持部材Ｐ１もしくは基板支持部材Ｐ２であるので、焼成処理温度のような高温下においても搬送フォーク２４ａ，２４ｂにおける撓みの発生を抑制することができる。すなわち、搬送フォーク２４ａ，２４ｂの撓みが抑制される分、搬送フォーク２４ａ，２４ｂによって基板の搬出入を行う基板焼成炉１等において、炉内支持部材１１１の支持部材間隔ｄ（図６参照）を、搬送装置の搬送フォークの撓みを考慮して予め大きく設計しておく必要がない。つまり、支持部材間隔ｄを小さくすることができる。

〈４．基板焼成炉１と基板搬送装置２とを用いた基板焼成処理〉
〈４−１．処理動作〉
次に、基板焼成炉１と基板搬送装置２とを用いて、基板の焼成処理を行う場合の処理動作について図８と図４とを参照して説明する。図８は、基板焼成炉１と基板搬送装置２とを用いて、基板の焼成処理を行う際の処理動作を示すフローチャートである。

はじめに、基板焼成炉１のヒータ１２によって焼成空間Ｖに熱の供給を開始し、焼成空間Ｖを焼成処理温度（例えば３００℃）まで予備昇温する（ステップＳ１）。ただし、ここではまだ基板格納部１１に基板は１枚も格納されていない。焼成空間Ｖが焼成処理温度になると、先述の通り、炉内支持部材１１１は撓みが相殺されてフラットな状態となる（図２（ｂ）参照）。

焼成空間Ｖが焼成処理温度まで昇温して予備昇温が完了すると、続いて、基板搬送処理装置２に、ダミー動作を実行させる（ステップＳ２）。すなわち、搬送フォーク２４ａ，２４ｂに基板を保持しない状態で、基板焼成炉１に対する基板の搬出入動作を行わせる。つまり、焼成処理温度まで昇温した焼成空間Ｖに対して搬送フォーク２４ａおよび搬送フォーク２４ｂが挿入されることによって、搬送フォーク２４ａおよび搬送フォーク２４ｂが焼成処理温度近くの平衡温度まで昇温する。これによって、先述の通り、搬送フォーク２４ａ，２４ｂは撓みが相殺されてフラットな状態となる（図２（ｂ）参照）。

所定時間ダミー動作を実行することによって搬送フォーク２４ａ，２４ｂが焼成処理温度近くの平衡温度まで昇温すると、続いて、基板の焼成処理を開始する（ステップＳ３）。すなわち、基板搬送装置２が基板焼成炉１に対して基板の搬出入を行うとともに、基板焼成炉１に搬入された基板に対する焼成処理が行われる。すなわち、未処理基板を搬送フォーク２４ａ（もしくは搬送フォーク２４ｂ）上に載置して基板焼成炉１内に搬入して炉内支持部材１１１上に載置するとともに、炉内支持部材上に載置された焼成処理済みの基板を搬送フォーク２４ｂ（もしくは搬送フォーク２４ａ）上に載置して基板焼成炉１内より搬出する処理を反復して行う（図５，図６参照）。

なお、ステップＳ２においては、ダミー動作を実行させることによって搬送フォーク２４ａ，２４ｂを予備的に昇温させていたが、搬送フォーク２４ａおよび搬送フォーク２４ｂを焼成空間Ｖ内の所定位置（例えば焼成空間Ｖの下層の位置）に所定時間おくことによって搬送フォーク２４ａ，２４ｂを予備的に昇温させてもよい。

〈４−２．効果〉
この発明に係る基板焼成方法では、基板の焼成処理（ステップＳ３）を行う前に、焼成空間Ｖと搬送フォーク２４ａ，２４ｂとを予備的に昇温する（ステップＳ１，２）。すなわち、基板焼成炉１の炉内支持部材１１１および基板搬送装置２の搬送フォーク２４ａ，２４ｂとにおける撓みの発生が抑制された状態（図２（ｂ）参照）で基板の焼成処理を開始することができる。

この発明に係る基板支持部材Ｐ１，Ｐ２の構成を示す概略斜視図である。 基板支持部材の撓みの相殺について説明するための図である。 この発明に係る基板焼成炉１の概略斜視図である。 基板焼成炉１の横断面図である。 基板格納部１１の横断面図である。 基板格納部１１の縦断面図である。 この発明に係る基板搬送装置２の概略斜視図である。 基板焼成炉１と基板搬送装置２とを用いて、基板の焼成処理を行う際の処理動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 基板焼成炉
２ 基板搬送装置
１２ ヒータ
２４ａ，２４ｂ 搬送フォーク
１１１ 炉内支持部材
Ｐ１，Ｐ２ 基板支持部材
Ａ１，Ｂ１ 基端部
Ａ２，Ｂ２ 自由端部
Ｈ 天板部材
Ｖ１，Ｖ２ 壁部材
Ｌ 長尺部材

Claims (9)

1. 片持ち状態で基板を支持する基板支持部材であって、
   前記基板支持部材が、互いに線膨張率の異なる材質によって形成される複数種類の部材を接合して一体化したものであることを特徴とする基板支持部材。
2. 請求項１に記載の基板支持部材であって、
   前記基板支持部材が、第１の部材と、前記第１の部材よりも線膨張率の大きい材質によって形成された第２の部材とを接合して一体化したものであり、
   前記基板支持部材の基端部が固定された状態において、前記第１の部材が前記第２の部材よりも上方に位置することを特徴とする基板支持部材。
3. 請求項２に記載の基板支持部材であって、
   前記第１の部材を形成する材質がＳＵＳ４３０であり、前記第２の部材を形成する材質がＳＵＳ３０４であることを特徴とする基板支持部材。
4. 請求項２または３に記載の基板支持部材であって、
   前記第１の部材として設けられ、基板の下面を支持する長尺の天板部材と、
   前記第２の部材として設けられ、前記天板部材の下方に前記天板部材の長手方向に沿って配列された一対の長尺の壁部材と、
   が接合されることにより、前記基板支持部材が略逆Ｕ字状の断面を持つ形状体として形成されていることを特徴とする基板支持部材。
5. 請求項２または３に記載の基板支持部材であって、
   前記第１の部材として設けられ、基板の下面側を支持する長尺の天板部材と、
   前記第２の部材として設けられ、前記天板部材の下方に前記天板部材の長手方向に沿って配置されるとともに略Ｕ字状の断面を持つ長尺部材と、
   が接合されることにより、前記基板支持部材が角型管状の形状体として形成されていることを特徴とする基板支持部材。
6. 基板に対する焼成処理を行う基板焼成炉であって、
   複数の基板を多段状態で格納する基板格納部と、
   前記基板格納部の内部空間に熱を供給して所定の基板焼成温度にする熱供給部と、
   前記基板格納部の内背面に固定配置され、前記内部空間において基板を片持ち状態で支持する炉内支持部材と、
   を備え、
   前記炉内支持部材が、請求項１から５のいずれかに記載の基板支持部材であることを特徴とする基板焼成炉。
7. 基板焼成炉に対する基板の搬出入を行う基板搬送装置であって、
   基板を片持ち状態で支持する搬送フォークと、
   前記搬送フォークを駆動して前記基板焼成炉にアクセスさせる搬送フォーク駆動部と、
   を備え、
   前記搬送フォークが、請求項１から５のいずれかに記載の基板支持部材であることを特徴とする基板搬送装置。
8. 請求項６に記載の基板焼成炉および請求項７に記載の基板搬送装置を用いて基板を焼成する基板処理方法において、
   前記基板格納部の内部空間の温度を、焼成処理温度まで昇温する炉内予備昇温工程と、
   前記搬送フォークの温度を、焼成処理温度まで昇温する搬送フォーク予備昇温工程と、
   前記基板搬送装置によって前記基板焼成炉に対する基板の搬出入を行うとともに、前記基板焼成炉において基板の焼成処理を行う基板焼成処理工程と、
   を備えることを特徴とする基板処理方法。
9. 請求項８に記載の基板処理方法において、
   前記搬送フォーク予備昇温工程が、
   前記基板搬送処理装置に、前記基板焼成炉に対する基板の搬出入動作を、基板を保持しない状態で行わせるダミー動作工程、
   を備えることを特徴とする基板処理方法。
   

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