JP2008026556A - 板状ワークの温度調整装置及び板状ワークの温度調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定間隔を置いて精密加工が施される複数枚の板状の各ワークに対して同時に且つ容易に温度調整を施すことのできる板状ワークの温度調整装置を提供する。
【解決手段】精密加工が施される複数枚のガラス板を所定間隔を介して平行に積層して積層体を形成する棚体１０と、ガラス板の各々の両面に沿って空気流が平行流として流れるように、前記積層体の一端側の全面に亘って前記空気流を供給するフィルタ２２によって一壁面が形成されるチャンバー２４と、チャンバー２４に温度調整手段によって所定温度に調整された空気を送風する送風機２６とが設けられ、送風機２６を駆動する電動モータの回転数を、フィルタ２２から所定範囲の流速の空気流が供給されるように、チャンバー２４の圧力を制御するインバータ制御部４８が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は板状ワークの温度調整装置及び温度調整方法に関し、更に詳細には精密加工が施される複数枚の板状のワークを同時に温度調整できる温度調整装置及び温度調整方法に関する。

液晶ディスプレイの製造では、温湿度制御されたクリーンルーム内でガラス板上に、スパッタリングやプラズマＣＶＤでの成膜や露光装置による露光等の精密加工が施される。
かかる精密加工では、温度変化に因るガラス板の大きさ変動が、その加工精度に影響するため、精密加工を施す前に、予め温度変化に因るガラス板の大きさ変動を解消すべく、クリーンルーム内に設置した図３に示す棚体１０にガラス板を所定時間載置することが行われている。図３に示す棚体１０では、枠体に平行に設けられた複数の棚１２，１２・・の各々に、立設されたピン１４，１４・・上にガラス板１６が載置される。
図３に示す棚体１０に所定時間載置し、クリーンルーム内の温度に調整されたガラス板に、精密加工が施される。
しかし、近年では、液晶ディスプレイの大型化等に伴って基板として用いるガラス板も、大型のガラス板が採用されてきている。このため、クリーンルームの温度変化に因るガラス板の大きさ変動が、精密加工の加工精度に影響を与えるようになってきている。

この様な、大型のガラス板の温度変化に因る大きさ変動を可及的に少なくすべく、下記特許文献１及び特許文献２には、図４に示す温度調整装置が提案されている。
図４に示す温度調整装置には、上下動可能に設けられた板体１０４に立設されたピン１０６，１０６・・に載置されたガラス板１６の上下面側に、ヘッド１００ａ，１００ｂが設けられている。かかるヘッド１００ａ，１００ｂの各々には、ガラス板１６の上面及び下面に対して直交する方向に空気流を噴出する複数のノズル１０２，１０２・・が設けられている。このノズル１０２，１０２・・の各々からは、温度変化がクリーンルームよりも小さくなるように温度調整された空気流が噴出する。
特開２００２−７２４９２号公報 特開２００４−２００７０６号公報

図４に示す温度調整装置によれば、ピン１０６，１０６・・に載置されたガラス板１６の温度変化を、クリーンルームの温度変化よりも小さくでき、ガラス板１６上に施す精密加工の加工精度を向上できる。
また、ガラス板１６の温度調整を迅速に行うことができ、液晶ディスプレイの生産性の向上を図ることができる。
しかし、図４に示す温度調整装置では、ガラス板１６に対し、その両面側から空気流が吹き付けられているため、図３に示す様に、複数枚のガラス板１６が多層に積層されている場合には、図４に示す温度調整装置を適用することは極めて困難である。
また、図４に示す温度調整装置では、ピン１０６，１０６・・上にガラス板１６を載置した状態を保持して、ガラス板１６の上下面に空気流を吹き付ける際に、ガラス板１６が極めて薄いため、ガラス板１６の上下面からの空気噴射量等のバランスが崩れると、ガラス板１６の位置ずれやガラス板１６に損傷等を与えるおそれがある。このため、ノズル１０２，１０２・・の各々からの噴射空気量等をきめ細かに調整しなければならない。
しかも、ヘッド１００ａ，１００ｂの各々に立設できるノズル数には限界が存在するため、図４に示す温度調整装置によって温度調整できるガラス板１６の大きさにも限界が存在する。
そこで、本発明の課題は、所定間隔を置いて精密加工が施される複数枚の板状の各ワークに対して同時に且つ容易に温度調整を施すことのできる板状ワークの温度調整装置及び温度調整方法を提供することにある。

本発明者等は、前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、所定間隔を置いて積層された複数枚の板状の各ワークに、温度調整した所定範囲の流速の空気流をワークに対して平行流として吹き付けることによって、所定間隔を置いて精密加工が施される複数枚の板状の各ワークに対して同時に且つ容易に温度調整を施すことができることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、精密加工が施される複数枚の板状のワークを所定間隔を介して平行に積層して積層体を形成する積層手段と、前記ワークの各々の両面に沿って空気流が平行流として流れるように、前記複数枚のワークが積層されている積層体の一端側の全面に亘って前記空気流を供給する空気流供給部と、前記空気流供給部に温度調整手段によって所定温度に調整された空気を送風する送風機とが設けられ、前記送風機を駆動する電動モータを、前記空気流供給部から所定範囲の流速の空気流が供給されるように制御する制御部が設けられていることを特徴とする板状ワークの温度調整装置にある。
また、本発明は、精密加工を施す複数枚の板状のワークの各々を、所定間隔を介して互いに平行に積層して積層体を形成した後、前記ワークの各々の両面に沿って所定温度の空気流を平行流として流すように、前記積層体の一端側の全面に亘って前記空気流を供給する空気流供給部に、送風機によって所定温度に調整した空気を送風すると共に、前記空気流供給部から供給する空気流の流速を所定範囲に調整するように、前記送風機の電動モータを制御部によって制御することを特徴とする板状ワークの温度調整方法でもある。

かかる本発明において、空気流供給部から供給する空気流の流速を０．５〜１ｍ／ｓｅｃに制御することが好ましい。
また、空気流供給部から供給する空気流の流速を所定範囲内に制御するには、積層体を、互いに対向する二面を開放面に形成した棚体に、数枚の板状のワークを、前記開放面に対して直交し且つ前記ワークの各端面が露出するように所定の間隔で平行に積層して形成し、次いで、前記ワークの各々の両面に沿って所定温度の空気流を平行流として流すように、前記棚体の開放面の一方を閉塞するフィルタによって一壁面が形成されているチャンバーから成る空気流供給部に、送風機によって温度調整手段で所定温度に調整した空気を送風すると共に、前記チャンバーの圧力を所定範囲に保持するように、前記送風機の電動モータを制御部によって制御することが簡単である。このチャンバーの圧力としては、２０〜９９％に保持することが好ましい。
更に、制御部として、送風機を駆動する電動モータの回転数を制御するインバータ制御部を用いることによって、チャンバーの圧力を所定範囲に容易に保持できる。

本発明によれば、所定間隔で平行に積層した、精密加工を施す複数枚の板状のワークの端面の一方側から、所定温度に温度調整した所定流速の空気流をワークの各々に対して平行流として供給し、ワークの各両面側に所定温度に温度調整した空気流を流すことができる。
その結果、複数枚のワークを同時に且つ容易に温度調整でき、各ワークに対して精密加工を迅速に施すことができる。

本発明に係る温度調整装置の一例を図１に示す。図１に示す温度調整装置には、積層手段としての棚体１０と空気流供給部２０とが設けられている。
この棚体１０には、枠体に平行に設けられた複数の棚１２，１２・・の各々に、ピン１４，１４・・立設され、このピン１４，１４・・上に板状のワークとしての液晶ディスプレイ用のガラス板１６（以下、単にガラス板１６と称することがある）が載置されている。従って、棚体１０には、複数枚のガラス板１６，１６・・が所定間隔を介して積層されている。
更に、かかる棚体１０では、積層されたガラス板１６，１６・・に対して直交し且つ互いに対向する二面が、ガラス板１６，１６・・の各端面が露出するように開放されている。この棚体１０の開放面を、ガラス板１６と同幅又はガラス板１６よりも広幅の開放面に形成することによって、ガラス体１６の両面の全面に亘って温度調整した空気流を流すことができる。
尚、図１に示す棚体１０の開放面は、通常、パネル板で覆われている部分であり、ガラス板１６，１６・・の積層状態を説明するため、パネル板を取り去って形成したものである。

かかる棚体１０の開放面の一方側には、空気流供給部２０が設けられている。この空気流供給部２０は、棚体１０の開放面の一方を閉塞するフィルタ２２によって一壁面が形成されているチャンバー２４から構成されている。
このチャンバー２４には、ガラス板１６の各両面に沿って流れる空気流を、フィルタ２２の全面からガラス板１６，１６・・の各々に対して平行流として吹き出すように、チャンバー２４内に送風してチャンバー２４の内圧を所定圧とする送風手段としての送風機２６が設けられている。送風機２６は、チャンバー２４の直下に設けられており、チャンバー２４の大きさによっては、複数台の送風機２６，２６・・を設けてもよい。かかる送風機２６は、電動モータ（図示せず）によって駆動されている。この送風機２６を駆動する電動モータの回転数は、図２に示す様に、制御部としてのインバータ制御部４８によってチャンバー２４の内圧を所定範囲に保持するように制御されている。

チャンバー２４としては、直方体状であって、棚体１０の開放面の一方を閉塞するフィルタ２２によって一壁面が形成されている矩形状のチャンバー２４を好適に用いることができる。矩形状のチャンバー２４内では、空気流の循環を活発化でき、フィルタ２２から吹き出す空気流の温度分布を均一化できる。また、矩形状のチャンバー２４は、その容積を大きくでき、送風機２６を複数台設けても、各送風機２６からの送風にバラツキが存在しても、フィルタ２２から吹き出す空気流のバラツキを可及的に小さくできる。
かかるフィルタ２２としては、０．３μｍの粒子を捕集できるHEPAフィルタ（High Effieiency Particulate Air filter）又は０．１５μｍの粒子を捕集できるULPAフィルタ（Ultra Low Penetration Air filter）を用いると、高度に除塵された空気流をフィルタ２２の全面から吹き出すことができ好ましい。

チャンバー２４内には、送風機２６によって、温度調整装置の外壁面に開口された開口部２８から吸い込まれ、所定温度に調整された空気が送風される。チャンバー２４内に送風する空気流の温度調整手段として、開口部２８と送風機２６との間に冷却手段と加熱手段とが設けられている。この加熱手段としては、加熱ヒータ３０が用いられ、冷却手段としては、冷凍機に連結された熱交換器３２が用いられる。
かかる熱交換器３２は、図２に示す様に、棚体１０及び空気流供給部２０から成る温度調整装置内に設けられており、温度調整装置外に設置されている冷凍機３４と、冷媒の循環配管３６を介して連結されている。この冷媒として、水を用いることによって熱交換器３２の補修等を容易に行うことができる。
この様に、熱交換器３２よりも大型の冷凍機３４を温度調整装置外に設置することによって、温度調整装置の小型化を図ることができる。
尚、熱交換器３２の下方には、漏水センサ３８が設けられており、加熱ヒータ３０の上方には、過昇温防止サーモ４０が設けられている。

また、図１及び図２に示す棚体１０及び空気流供給部２０から成る温度調整装置では、熱交換器３２には、冷凍機３４によって所定温度に冷却した冷媒としての水を循環することによって、開口部２８から吸い込まれた空気を熱交換器３２により冷却した後、加熱ヒータ３０によって所定温度に調整する。
この加熱ヒータ３０は、温度調整装置外に設けられた制御部４２によって制御されている。かかる制御部４２では、フィルタ２２から吹き出される空気流の温度を検知する温度センサ４４と、棚体１０の他方の開口部近傍の枠体に設けられた熱容量センサ４６とによって検知された温度及び熱容量に基づいて、加熱ヒータ３０での加熱温度を調整する。
かかる加熱ヒータ３０を通過しつつ所定温度に調整された空気を、送風機２６によってチャンバー２４内に送風し、チャンバー２４内を所定圧力に保持する。このチャンバー２４内の圧力としては、フィルタ２２の破壊圧力の２０〜９９％（具体的には１００〜２００Ｐａ）とすることが好ましい。
チャンバー２４を所定圧力に保持するには、チャンバー２４の内圧に応じて送風機２６を駆動する電動モータの回転数を、インバータ制御部４８によって制御することが容易である。従って、チャンバー２４の内圧と送風機２６の電動モータの回転数との関係を、予め実験的に求めておくことが好ましい。
この際に、チャンバー２４内に送風する流量とチャンバー２４の容積とのＳＶ値（流量／容積；１／ｓｅｃ）が、０．５〜１．５（特に、０．７５〜０．８５）１／ｓｅｃとすることが好ましい。
この様に、チャンバー２４を所定圧力に保持することによって、フィルタ２２の全面から所定温度に調整された空気流を０．５〜１ｍ／ｓｅｃの流速で吹き出すことができる。吹き出した空気流は、棚体１０に積層されたガラス板１６，１６・・の各々に対して平行流である。
このため、棚体１０に積層されたガラス板１６，１６・・の各両面に沿って、温度調整と流速調製とがされた空気流を流すことができ、ガラス板１６，１６・・の全体を同時に所定温度に調整できる。

ここで、フィルタ２２の全面から吹き出された空気流の流速が０．５ｍ／ｓｅｃ未満の場合には、ガラス板１６，１６・・の全体を所定温度に調整する調製時間が長くなる傾向にある。一方、この空気流の流速が１ｍ／ｓｅｃを超える場合には、フィルタ２２の全面から吹き出された空気流の流速にバラツキが生じ易い傾向にある。
所定温度に調整したガラス板１６，１６・・には、成膜や露光等の精密加工を迅速に且つ正確に施すことができ、得られたガラス板１６を用いた液晶ディスプレイの生産性及び信頼性の向上を図ることができる。

図１及び図２に示す図１及び図２に示す棚体１０及び空気流供給部２０から成る温度調整装置をクリーンルーム内に設置することによって、開口部２８から吸引したクリーンルーム内の空気を熱交換器３２により冷却した後、加熱ヒータ３０によって所定温度に調整するため、ガラス板１６，１６・・の各々に吹き付ける空気流の温度変化を、クリーンルーム内の温度変化よりも小さくできる。
このため、ガラス板１６，１６・・の各々の温度調整を、更に一層厳密に行うことができ、更に一層精密な精密加工を迅速に且つ正確に施すことができる結果、得られたガラス板１６を用いた液晶ディスプレイの生産性及び信頼性の向上を図ることができる。
以上の説明では、送風機２６を駆動する電動モータの回転数をインバータ制御によって制御しているが、電動モータをＯＮ−ＯＦＦ制御しても、チャンバー２４の内圧を所定範囲内に保持することは可能である。
また、これまでの説明では、ワークとして液晶ディスプレイのガラス板１６について説明してきたが、半導体ウェーハの温度調整にも、図１及び図２に示す温度調整装置を用いることができる。

本発明に係る温度調整装置の一例を説明する正面図である。 図１に示す温度調整装置内の空気流の流れを説明する説明図である。 クリーンルーム内に設置されていた棚体を説明する正面図である。 改良された温度調整装置を説明する概略図である。

符号の説明

１０ 棚体
１２ 棚
１４ ピン
１６ ガラス板
２０ 空気流供給部
２２ フィルタ
２４ チャンバー
２６ 送風機
２８ 開口部
３０ 加熱ヒータ
３２ 熱交換器
３４ 冷凍機
３６ 循環配管
３８ 漏水センサ
４０ 過昇温防止サーモ
４２ 制御部
４４ 温度センサ
４６ 熱容量センサ
４８ インバータ制御部

Claims (10)

1. 精密加工が施される複数枚の板状のワークを所定間隔を介して平行に積層して積層体を形成する積層手段と、前記ワークの各々の両面に沿って空気流が平行流として流れるように、前記複数枚のワークが積層されている積層体の一端側の全面に亘って前記空気流を供給する空気流供給部と、前記空気流供給部に温度調整手段によって所定温度に調整された空気を送風する送風機とが設けられ、
   前記送風機を駆動する電動モータを、前記空気流供給部から所定範囲の流速の空気流が供給されるように制御する制御部が設けられていることを特徴とする板状ワークの温度調整装置。
2. 送風機を駆動する電動モータを、空気流供給部から０．５〜１ｍ／ｓｅｃの流速の空気流が供給されるように制御する制御部が設けられている請求項１記載の板状ワークの温度調整装置。
3. 積層手段が、複数枚の板状のワークが所定間隔を介して平行に積層されると共に、前記ワークに対して直交し且つ互いに対向する二面が、前記ワークの端面の各々が露出するように開放されている棚体であって、
   空気流供給部には、前記棚体の開放面の一方を閉塞するフィルタによって一壁面が形成されているチャンバーが設けられ、
   前記チャンバーの圧力を所定範囲に保持するように、前記チャンバーに送風する送風機を駆動する電動モータを制御する制御部が設けられている請求項１又は請求項２記載の板状ワークの温度調整装置。
4. チャンバーの圧力をフィルタの破壊圧力の２０〜９９％に保持するように、前記チャンバーに送風する送風機を駆動する電動モータを制御する制御部が設けられている請求項３記載の板状ワークの温度調整装置。
5. 制御部が、送風機を駆動する電動モータの回転数を制御するインバータ制御部である請求項１〜４のいずれか一項記載の板状ワークの温度調整装置。
6. 精密加工を施す複数枚の板状のワークの各々を、所定間隔を介して互いに平行に積層して積層体を形成した後、
   前記ワークの各々の両面に沿って所定温度の空気流を平行流として流すように、前記積層体の一端側の全面に亘って前記空気流を供給する空気流供給部に、送風機によって所定温度に調整した空気を送風すると共に、
   前記空気流供給部から供給する空気流の流速を所定範囲に調整するように、前記送風機の電動モータを制御部によって制御することを特徴とする板状ワークの温度調整方法。
7. 空気流供給部から供給する空気流の流速を、０．５〜１ｍ／ｓｅｃに制御する請求項６記載の板状ワークの温度調整方法。
8. 積層体を、互いに対向する二面を開放面に形成した棚体に、数枚の板状のワークを、前記開放面に対して直交し且つ前記ワークの各端面が露出するように所定の間隔で平行に積層して形成し、
   次いで、前記ワークの各々の両面に沿って所定温度の空気流を平行流として流すように、前記棚体の開放面の一方を閉塞するフィルタによって一壁面が形成されているチャンバーから成る空気流供給部に、送風機によって温度調整手段で所定温度に調整した空気を送風すると共に、
   前記チャンバーの圧力を所定範囲に保持するように、前記送風機の電動モータを制御部によって制御する請求項６又は請求項７記載の板状ワークの温度調整方法。
9. チャンバーの圧力を、フィルタの破壊圧力の２０〜９９％に保持する請求項8記載の板状ワークの温度調整方法。
10. 制御部として、送風機を駆動する電動モータの回転数を制御するインバータ制御部を用いる請求項６〜９のいずれか一項記載の板状ワークの温度調整方法。

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