JP2018074070A - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】膜厚ムラを抑えて基板上の塗布膜を加熱、乾燥させる熱処理装置および熱処理方法を提供する。【解決手段】基板Ｗを浮上させる熱処理ステージ２と、熱処理ステージ２への基板Ｗの搬入および熱処理ステージ２からの基板Ｗの搬出を行う搬送装置３と、を有し、熱処理ステージ２は、基板Ｗを超音波振動浮上させる振動板部２０と、振動板部２０に超音波振動を与える超音波発生部４０と、を有し、熱処理ステージ２上で基板Ｗを浮上させた状態で基板Ｗを加熱する、加熱処理動作と、基板Ｗが浮上した状態において、搬送装置３によって熱処理ステージ２へ基板Ｗを搬入する搬入動作と、基板Ｗが浮上した状態において、搬送装置３によって熱処理ステージ２から基板Ｗを搬出する搬出動作と、が行われ、超音波発生部４０は、加熱処理動作のときの振幅が搬入動作および搬出動作のときの振幅よりも小さくなるよう、制御される。【選択図】図２

Description

本発明は、塗布膜が形成された基板を浮上させた状態で加熱を行う熱処理装置に関するものである。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、基板上にレジスト液が塗布されたもの（塗布基板と称す）が使用されている。この塗布基板は、塗布装置により基板上にレジスト液が均一に塗布されることによって塗布膜が形成され、その後、例えば、下記特許文献１に示されるような浮上加熱乾燥装置により塗布膜を乾燥させることにより生産される。

この浮上加熱乾燥装置は、図７に示すように振動板部９１およびヒータ部９２を有している。振動板部９１には超音波発生部９３が取付けられており、この超音波発生部９３が発振し、振動板部９１が超音波振動することにより、振動板部９１に載置された基板Ｗが超音波浮上する。そして、ヒータ部９２が振動板部９１を均一に加熱することにより、加熱された振動板部９１が輻射熱により基板Ｗを加熱し、基板Ｗ上の塗布膜の乾燥などが行われる。そして、基板Ｗを超音波振動浮上させた状態で、搬送装置９４によって基板Ｗを隣接する浮上加熱乾燥装置もしくは次工程の処理装置へ搬送する。

このように基板Ｗの加熱の際に基板Ｗを浮上させ、その状態で搬送することにより、たとえばガイドローラを用いた場合に当該ガイドローラと基板とが接触している部位と他の部位との熱的特性の差異に起因して生じる乾燥ムラのような塗布膜の乾燥ムラを防ぐことが可能である。

特願２０１１−１２０７６２号公報

しかし、上記特許文献１に記載された浮上加熱乾燥装置では、乾燥した塗布膜の厚みににムラが発生するおそれがあるという問題があった。具体的には、図８（ａ）に示すように、振動板部９１が基板Ｗを超音波振動浮上させることにより、基板Ｗが共振してしまう。そうすると、流動性のある塗布膜は、基板Ｗの振動の腹の部分に集まる傾向を示し、その結果、基板を振動させて塗布膜を乾燥させた場合、図８（ｂ）に示すように、塗布膜Ｍは基板Ｗの振動の腹の位置では厚くなり、節の位置では薄くなって、波打った形状となり、膜厚ムラが生じてしまう。また、基板Ｗの浮上量が大きいほど、基板Ｗの振幅が大きく、膜厚ムラも大きくなっていた。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、塗布膜に膜厚ムラが形成されることを抑えることができる熱処理装置および熱処理方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の熱処理装置は、塗布膜が形成された基板を超音波振動浮上させた状態で基板上の当該塗布膜の加熱乾燥を行う熱処理装置であって、基板を浮上させる熱処理ステージと、前記熱処理ステージへの基板の搬入および前記熱処理ステージからの基板の搬出を行う搬送装置と、を有し、前記熱処理ステージは、基板を超音波振動浮上させる振動板部と、前記振動板部に超音波振動を与える超音波発生部と、を有し、前記熱処理ステージ上で基板を浮上させた状態で基板を加熱する、加熱処理動作と、基板が浮上した状態において、前記搬送装置によって前記熱処理ステージへ基板を搬入する搬入動作と、基板が浮上した状態において、前記搬送装置によって前記熱処理ステージから基板を搬出する搬出動作と、が行われ、前記超音波発生部は、前記加熱処理動作のときの振幅が前記搬入動作および前記搬出動作のときの振幅よりも小さくなるよう、制御されることを特徴としている。

上記熱処理装置によれば、超音波発生部は、加熱処理動作のときの振幅が搬入動作および搬出動作のときの振幅よりも小さくなるよう、制御されることにより、加熱処理動作のときの基板の超音波振動の振幅を浮上量とともに小さくすることができるため、基板が超音波振動することに起因する塗布膜の膜厚ムラを抑えることができる。

また、本発明の熱処理装置は、塗布膜が形成された基板を超音波振動浮上させた状態で基板上の当該塗布膜の加熱乾燥を行う熱処理装置であって、基板を浮上させる複数の熱処理ステージと、各前記熱処理ステージへの基板の搬入および各前記熱処理ステージからの基板の搬出を行う搬送装置と、を有し、前記熱処理ステージは、基板を超音波振動浮上させる振動板部と、前記振動板部に超音波振動を与える超音波発生部と、を有し、前記熱処理ステージ上で基板を浮上させた状態で基板を加熱する、加熱処理動作と、基板が浮上した状態において、前記搬送装置によって前記熱処理ステージへ基板を搬入する搬入動作と、基板が浮上した状態において、前記搬送装置によって前記熱処理ステージから基板を搬出する搬出動作と、が行われ、複数の前記熱処理ステージのうち少なくとも他の処理装置で処理を行った後、最初に基板が搬入される前記熱処理ステージにおいて、前記超音波発生部は、前記加熱処理動作のときの振幅が前記搬入動作および前記搬出動作のときの振幅よりも小さくなるよう、制御されることを特徴としても良い。

このように、複数の前記熱処理ステージのうち少なくとも他の処理装置で処理を行った後、最初に基板が搬入される熱処理ステージにおいて、超音波発生部は、加熱処理動作のときの振幅が搬入動作および搬出動作のときの振幅よりも小さくなるよう、制御されることにより、もっとも塗布液の粘度が低く、膜厚ムラが発生しやすい乾燥初期時において、超音波振動の影響を抑えることができるため、基板が超音波振動することに起因する塗布膜の膜厚ムラを効率良く抑えることができる。

また、前記加熱処理動作のときの前記超音波発生部の振幅が前記搬入動作および前記搬出動作のときの前記超音波発生部の振幅よりも小さい前記熱処理ステージでは、前記加熱処理動作において基板の搬送方向への基板の移動が停止した状態であると良い。

こうすることにより、基板を移動させたときに生じる基板のばたつきによる基板と熱処理ステージとの接触を懸念することなく、加熱処理動作時の基板の浮上量を十分に小さくすることができる。

また、前記加熱処理動作のときの前記超音波発生部の振幅が前記搬入動作および前記搬出動作のときの前記超音波発生部の振幅よりも小さい前記熱処理ステージでは、前記加熱処理動作のときの前記超音波発生部の振幅はゼロであっても良い。

こうすることにより、基板が超音波振動することに起因する塗布膜の膜厚ムラを完全に無くすことが可能である。

また、上記課題を解決するために本発明の熱処理方法は、基板を超音波振動浮上させる振動板部と、前記振動板部に超音波振動を与える超音波発生部と、を有し基板を浮上させる熱処理ステージと、前記熱処理ステージへの基板の搬入および前記熱処理ステージからの基板の搬出を行う搬送装置と、を有する熱処理装置によって、塗布膜が形成された基板を超音波振動浮上させた状態で基板上の当該塗布膜の加熱乾燥を行う熱処理方法であって、前記熱処理ステージ上で基板を浮上させた状態で基板を加熱する、加熱処理工程と、基板が浮上した状態において、前記搬送装置によって前記熱処理ステージへ基板を搬入する搬入工程と、基板が浮上した状態において、前記搬送装置によって前記熱処理ステージから基板を搬出する搬出工程と、を有し、前記加熱処理工程のときの前記超音波発生部の振幅が前記搬入工程および前記搬出工程のときの前記超音波発生部の振幅よりも小さくなるよう、制御することを特徴としている。

上記熱処理方法によれば、加熱処理工程のときの超音波発生部の振幅が搬入工程および搬出工程のときの超音波発生部の振幅よりも小さくなるよう、制御することにより、加熱処理工程のときの基板の超音波振動の振幅も浮上量とともに小さくすることができるため、基板が超音波振動することに起因する塗布膜の膜厚ムラを抑えることができる。

本発明の熱処理装置および熱処理方法によれば、膜厚ムラを抑えて基板上の塗布膜を加熱、乾燥させることが可能である。

本発明の一実施形態における熱処理装置の概略図であり、斜視図である。 本実施形態における浮上量制御を表す模式図である。 他の実施形態における基板の浮上量の制御方法である。 浮上量変更動作を示す模式図である。 熱処理装置の動作フローである。 塗布膜焼成ラインとして用いた本発明の熱処理装置の一例である。 従来の浮上加熱乾燥装置の概略図である。 膜厚ムラ発生のメカニズムを示す模式図である。

本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態における熱処理装置の概略図である。

熱処理装置１は、複数の熱処理ステージ２および搬送装置３を有している。熱処理ステージ２は、振動板部２０、ヒータ部３０、および超音波発生部４０を備えており、振動板部２０がヒータ部３０により加熱される。また、振動板部２０は超音波発生部４０により超音波振動し、その振動による放射圧によって振動板部２０上の基板Ｗを浮上させる。これらによって、基板Ｗは、浮上しながら加熱される。

また、熱処理ステージ２は特定方向に配列されており、搬送装置３が基板Ｗを把持し、当該特定方向に移動することにより、基板Ｗを前の工程の処理装置から熱処理ステージ２へ、もしくは、熱処理ステージ２から隣接する熱処理ステージ２へ、または、熱処理ステージ２から次工程の処理装置へ基板Ｗを搬送する。また、搬送装置３が熱処理ステージ２から隣接する熱処理ステージ２への搬出および搬入を行う際、基板Ｗを超音波振動浮上させたまま行うことにより、基板面は非接触の状態で搬出および搬入することが可能である。

なお、以下の説明では、搬送装置３により基板Ｗが搬送される方向をＹ軸方向、Ｙ軸方向と水平面上で直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることとする。

振動板部２０は、上面に基板Ｗを超音波振動浮上させるための平坦面を有する部材であり、本実施形態では矩形板状の形状を有した金属板である。

振動板部２０の材質は、後述のヒータ部３０により加熱されることを考慮して熱伝導率の良いものであり、かつ、後述の超音波発生部４０により超音波振動することを考慮して振動の伝搬性が良いものが選定される。本実施形態では、この選定理由から、アルミ製（アルミ合金製）で振動板部２０を構成している。

この振動板部２０は、複数の金属板が配列されて構成されていても良い。このとき、振動板部２０同士の継ぎ目は、基板搬送方向（Ｙ軸方向）に沿って存在させることは好ましくない。これは、金属板の全面を均一の温度となるように加熱した場合であっても、継ぎ目の部分まで温度を均一にすることは困難であるためであり、仮に継ぎ目が基板搬送方向に沿って存在した場合、基板Ｗの一部分がこの継ぎ目の上方のみしか通らないこととなり、この一部分と他の部分とで加熱状態に差が生じ、基板Ｗ上の塗布膜に乾燥ムラが発生する。そこで、継ぎ目は基板搬送方向と角度を持たせて設ける必要があり、基板搬送方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に沿って存在させることが好ましい。また、図１に示すように１枚の金属板で振動板部２０が構成されている方が、このような乾燥ムラが生じることがないため、さらに好ましい。

ここで、振動板部２０のＸ軸方向の寸法は、振動板部２０に基板Ｗが載置されたときの基板ＷのＸ軸方向寸法よりも大きく設定されている。これにより、基板Ｗが加熱される際に、Ｘ軸方向に関して基板Ｗが振動板部２０からはみ出る部分が存在することが無いため、ヒータ部３０により加熱された振動板部２０によって基板ＷをＸ軸方向に関して均一に加熱することができる。また、Ｙ軸方向に関しては、１枚の振動板部２０の寸法を基板Ｗの寸法より大きくすること、もしくは、複数の熱処理ステージ２を配列することによって、基板Ｗ全面を加熱することができるようにすると良い。

ヒータ部３０は、振動板部２０の基板Ｗを浮上させる面の裏面側に位置し、複数のヒータユニット３１およびスペーサ３２を有している。ヒータユニット３１がＸ軸方向およびＹ軸方向に並べられることにより、一つのヒータ集合体３３が形成される。また、スペーサ３２は、一部のヒータユニット３１に設置されて振動板部２０を支持し、また、スペーサ３２によって振動板部２０とヒータ集合体３３とが所定の間隔を設けて離間されている。

ヒータユニット３１は、本実施形態ではカートリッジヒータまたはシーズヒータが矩形板状のアルミ板に挿入されて構成されるプレートヒータであり、これらがＸ軸方向およびＹ軸方向に隙間無く並べられている。

ここで、ヒータ集合体３３のＸ軸方向の寸法は、振動板部２０のＸ軸方向の寸法よりも大きく、また、ヒータ集合体３３のＹ軸方向の寸法は、振動板部２０のＹ軸方向と同等以上である。そして、Ｚ軸方向に沿って振動板部２０からヒータ集合体３３を見たときに、振動板部２０の領域がヒータ集合体３３の領域に収まる配置となっている。これによって、ヒータ集合体３３は振動板部２０の全面を同時に加熱することができ、振動板部２０全体を均一な温度に加熱することが可能である。なお、ヒータ集合体３３を形成する各々のヒータユニット３１は、振動板部２０よりもＸ軸方向およびＹ軸方向の寸法が小さくても構わない。また、集合体の形をとらず、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の寸法が振動板部２０よりも大きい１つのヒータユニット３１のみを用いて振動板部２０を加熱する方法をとっても良い。

スペーサ３２は、例えば樹脂製の小径のブロックであり、本実施形態では、スペーサ３２によって振動板部２０とヒータ集合体３３の間に１ｍｍの間隔が設けられている。このように振動板部２０とヒータ集合体３３とを離間することにより、ヒータ集合体３３による振動板部２０への加熱は直接加熱でなく輻射加熱となり、直接加熱と比較して振動板部２０全体の温度を均一にすることが容易となる。

また、振動板部２０とヒータ集合体３３とが接触する配置であった場合、両者の固有振動数など振動特性の差異により、ヒータ集合体３３が振動板部２０の振動の妨げとなることがあるが、両者を離間することにより、振動板部２０はヒータ集合体３３によって振動を妨げられることなく、設定された通りに振動することができる。

超音波発生部４０は、超音波振動子４１および制御部４２を有している。超音波振動子４１は、Ｚ軸方向から見て振動板部２０に対してヒータユニット３１と同じ側にあり、基板Ｗに対して反対側から振動板部２０に接触している。また、制御部４２から信号を出力することにより、超音波振動子４１が振動し、振動板部２０を振動させる。

超音波振動子４１は、制御部４２からの発振信号に基づいて対象物を励振させるものであり、例えば電極およびピエゾ素子を有するランジュバン型振動子がある。ランジュバン型振動子は、発振器によって電極に駆動電圧が印加されることでピエゾ素子が振動し、所定の振幅および周波数で発振する。このように発振した超音波振動子４１の振動は、対象物である振動板部２０へ伝播し、振動板部２０を振動させる。振動板部２０が振動することで、振動板部２０から放射音圧が発せられ、この放射音圧によって、振動板部２０上にある基板Ｗには上向きの力が加わる。これにより、基板Ｗを振動板部２０の上方に所定の浮上量だけ浮上した状態で保持することが可能である。

また、本実施形態では、制御部４２は超音波振動子４１に与える駆動電圧を変更することができ、この駆動電圧を変更することにより、超音波振動子４１の振動の振幅などを調節することができ、これによって振動板部２０上で浮上する基板Ｗの浮上量を調節することが可能である。

ここで、浮揚物体（本発明で言う基板Ｗ）を放射面（本発明でいう振動板部２０）からの放射音圧により超音波振動浮上させる場合、浮揚物体自身も振動し、浮揚物体の振動の振幅は、浮揚物体の浮上量と比例することが一般的に知られている。したがって、この制御部４２によって出力を制御し、基板Ｗの浮上量を大きくすると、基板Ｗの振動の振幅が大きくなり、基板Ｗの浮上量を小さくすると、基板Ｗの振幅も小さくなる。

搬送装置３は、ハンド５１および進退機構５２を有している。ハンド５１は、例えばＬ字型のブロックを有し、基板Ｗの角部において基板Ｗの２辺と接触して支持する。ハンド５１は基板Ｗの対角を位置決めして支持ができるよう、基板Ｗ１枚の支持に対して基板Ｗの対角方向に２つ設けられている。また、進退機構５２は、エアシリンダなどの直動機構であり、ハンド５１が取付けられ、基板Ｗの支持時および支持解除時にそれぞれのハンド５１を移動させる。この進退機構５２によって、ハンド５１は基板Ｗの支持時には基板Ｗに接近し、支持解除時には基板Ｗから退避する。

また、進退機構５２は図示しないＹ軸方向の走行軸に接続されている。ハンド５１が基板Ｗの角部に接近し、基板Ｗを支持している状態において、この走行軸によりハンド５１および進退機構５２がＹ軸方向に移動することによって、基板ＷがＹ軸方向へ搬送される。

以上の構成を有する熱処理装置１では、搬送装置３によって前の工程の処理装置もしくは前の熱処理ステージ２から搬入（これを搬入動作と呼ぶ）された基板Ｗは、熱処理ステージ２の上で浮上し、かつ搬送装置３による支持が解かれてＹ軸方向の移動が停止した（静定した）状態で所定時間維持されることにより所定温度に加熱され（これを加熱処理動作と呼ぶ）、所定時間経過後、あらためて搬送装置３に支持されて、次の熱処理ステージ２へ搬出される（これを搬出動作と呼ぶ）。この搬入動作、加熱処理動作、および搬出動作が繰り返し行われながら、基板Ｗの熱処理が進行し、熱処理完了後、搬送装置３によって次の工程の処理装置へ基板Ｗが搬送される。

次に、本実施形態における浮上量制御を図２に示す。

上記の通り、熱処理装置１では、加熱処理動作、搬入動作および搬出動作を行っており、図２（ａ）は、加熱処理動作の際の模式図であり、図２（ｂ）は、搬入動作および搬出動作の際の模式図である。

振動板部２０の振動により基板Ｗを超音波振動浮上させる場合、先述の通り、基板Ｗは共振するため、基板Ｗ上の塗布膜に膜厚ムラが生じるおそれがある。また、この膜厚ムラは、基板Ｗの振動の振幅が大きいほど顕著に生じる。

ここで、先述の通り、共振時の基板Ｗの振幅の大きさは、基板の浮上量と比例する。したがって、基板の浮上量を小さくすることにより、共振による膜厚ムラを小さくすることができる。

したがって、加熱処理動作で基板Ｗ上の塗布膜を乾燥させる場合、図２（ａ）に示す基板Ｗの浮上量ｈ１が小さければ小さいほど、それに比例して基板Ｗの振幅ａ１が小さくなって塗布膜の膜厚ムラが小さくなるため、望ましい。

一方、搬入動作および搬出動作において搬送装置３が基板ＷをＹ軸方向に搬送する場合、基板ＷはＺ軸方向に少なからずばたつく。また、このばたつきは、搬送速度が速くなるほど、また、基板Ｗの厚みが薄いほど大きくなる。この場合に、図２（ａ）のように浮上量が低い状態であると、基板Ｗと振動板部２０とが接触し、振動板部２０上の異物が基板Ｗに付着したり、基板Ｗに割れが生じたりするおそれがある。したがって、搬入動作および搬出動作においては、所定量以上の浮上量を必要とし、図２（ｂ）に浮上量ｈ２で示すように、基板Ｗと振動板部２０とが接触するおそれが完全に解消される高さまで基板Ｗを浮上させる必要がある。しかし、浮上量を大きくすると、振幅ａ２で示すように基板Ｗの振幅が大きくなるため、この浮上量で加熱処理動作を行って塗布膜を乾燥させた場合、膜厚ムラが大きくなってしまう。

そこで、上記の問題を解決するために、本実施形態では、制御部４２の出力を制御し、加熱処理動作時と搬入動作時および搬出動作時とで基板Ｗの浮上量が切り替わるようにしている。具体的には、搬入動作時および搬出動作時は、図２（ｂ）のように基板Ｗと振動板部２０とが接触するおそれが完全に解消される程度の基板Ｗの浮上量が保たれ、熱処理ステージ２への基板Ｗの搬入が完了して加熱処理動作が行われる際は、図２（ａ）のように基板Ｗの浮上量が小さくなるようにした。これにより、基板Ｗが超音波振動することに起因する塗布膜の膜厚ムラを抑えることができ、かつ、基板を破損させることなく搬入および搬出することができる。

ここで、加熱処理動作時は基板ＷのＹ軸方向の移動を停止させることが望ましい。こうすることにより、基板Ｗを移動させたときに生じるばたつきによって基板Ｗと熱処理ステージ２とが接触することを懸念することなく、加熱処理動作時の基板Ｗの浮上量を十分に小さくすることができる。

一方、Ｙ軸方向の移動を停止させることにこだわらず、基板Ｗを搬送装置３などでＹ軸方向に移動させながら加熱処理動作を行っても構わない。上記の通り、基板Ｗのばたつきは搬送速度が速くなるほど大きいため、搬入動作時および搬出動作時の基板ＷのＹ軸方向の速度よりも加熱処理動作持の基板ＷのＹ軸方向の速度を遅くすれば、加熱処理動作時の基板Ｗの浮上量ｈ１を搬入動作時および搬出動作時の基板Ｗの浮上量ｈ２より小さくしても基板Ｗが熱処理ステージ２と接触することが無いようにすることができる。そして、たとえば、加熱処理動作時に下流方向へ基板Ｗを移動させながら基板Ｗを加熱することにより、搬入動作時および搬出動作時の搬送距離を縮めることができるため、熱処理装置１による処理時間を短縮することできる。また、たとえば、基板ＷをＹ軸方向に往復動させることによって、基板Ｗ上の塗布膜を揺動させて均すようにすることも考えられる。ただし、この場合は、Ｙ軸方向の移動を停止させる場合に比べて浮上量ｈ１を高く設定する必要がある。

なお、本実施形態では、加熱処理動作時は基板ＷのＹ軸方向の移動を停止させ、また、加熱処理動作時の浮上量ｈ１が約３０ｕｍ、搬入動作時および搬出動作時の浮上量ｈ２が約１００ｕｍとなるように制御し、基板Ｗの熱処理を行っている。

なお、加熱処理動作には、基板Ｗを振動板部２０に着地させ、浮上量をゼロにして塗布膜の乾燥を行っても良い。この場合、基板が超音波振動することに起因する塗布膜の膜厚ムラを完全に無くすことができる。ただし、基板Ｗと振動板部２０とが密着するおそれがあるため、搬出動作のために浮上量がｈ２となるまで基板Ｗを浮上させるまでに時間がかかり、熱処理装置１による処理時間が延びるおそれがある。

図３は、他の実施形態における基板の浮上量の制御方法である。

本実施形態では、出力可変である制御部４２の出力を変更し、加熱処理動作持の基板Ｗの浮上量ｈ１と搬入動作時および搬出動作時の基板Ｗの浮上量ｈ２とを切り替えているが、図３のように、出力が固定された２つの制御部４２ａおよび制御部４２ｂを準備しておき、スイッチ４３により加熱処理動作時と搬入動作時および搬出動作時とで接続する制御部を切り替える方法をとっても良い。具体的には、制御部４２ａでは基板Ｗの浮上量をｈ１とする出力を超音波振動子４１に与え、また、制御部４２ｂでは基板Ｗの浮上量をｈ２とする出力を超音波振動子４１に与えるように設定しておき、加熱処理動作持はスイッチ４３を制御部４２ａと接続し、また、搬入動作時および搬出動作時はスイッチ４３を制御部４２ｂと接続するように切り替えても良い。

図４は、本実施形態における浮上量変更動作を示す模式図である。図４では、簡略化のために、搬送装置３などの記載を省略している。

前の工程の処理装置もしくは、一つ前の熱処理ステージ２（以降、「前の装置」と呼ぶ）にはセンサ６１が、熱処理ステージ２にはセンサ６２が設けられ、ともに基板Ｗの有無を検出する。

まず、図４（ａ）に示すように前の装置から基板Ｗが搬出され、その途中にセンサ６１が基板Ｗを検知すると、制御部４２は搬入動作を行うための出力を振動板部２０に与える。ここで、センサ６１が基板Ｗを検知する前に振動板部２０の振動がオフになっていても、センサ６１が基板Ｗを検知した際に振動が開始すれば、基板Ｗを前の装置から受け入れる準備が完了する。そして前の装置から基板Ｗを搬入する。

次に、前の装置から搬出された基板Ｗを搬入動作により搬入し、所定位置まで到達したところで搬入動作が完了し、ハンド５１が基板Ｗから退避する。ハンド５１が退避した後、図４（ｂ）に示すようにセンサ６２が基板Ｗを検知し、基板Ｗが正常に搬送されたことを確認した後、基板Ｗの浮上量がｈ２からｈ１になるように、制御部４２の出力が低くなる。

図４（ｃ）に示すように基板Ｗの浮上量がｈ１となった後、所定時間分この状態が維持されることにより、基板Ｗの振幅が小さい状態が維持される。この動作が、加熱処理動作となる。

なお、センサ６１もしくはセンサ６２の片方だけを設け、基板Ｗの浮上量を制御しても良い。この場合、センサ６１もしくはセンサ６２が基板Ｗを検知した時点から所定の時間経過後に制御部４２の出力を変更するようにすると良い。

また、センサ６１およびセンサ６２の両方を用いずに、基板Ｗの浮上量を制御しても良い。この場合、前の装置においてハンド５１が基板Ｗを把持した時点、もしくは、熱処理ステージ２においてハンド５１が基板Ｗから退避した時点を基準とし、その時点から所定の時間経過後に制御部４２の出力を変更するようにすると良い。

また、前の装置から基板Ｗを熱処理ステージ２に搬入する際に基板Ｗの端部のたわみが懸念され、基板Ｗと振動板部２０とが接触するおそれがある場合は、搬入動作時の基板Ｗの浮上量ｈ２よりもさらに高い浮上量となるように振動板部２０に振動を与えておき、前の装置から基板Ｗを搬入しても良い。この場合、センサ６１が基板Ｗを検出してから所定時間経過後に基板Ｗの浮上量をｈ２にするように制御すると良い。

以上の熱処理ステージ２による基板Ｗの加熱動作のフローについて、図５に示す。

まず、前の装置から基板Ｗが搬出される（ステップＳ１）。このとき、上述の通り、基板が搬出されるタイミングの確認は、図４に示すセンサ６１を用いても良く、また、搬出時の所定時間はその後の基板Ｗの浮上量ｈ２よりもさらに高い浮上量となるようにして搬入し、基板Ｗと振動板部２０とが接触するおそれを軽減しても良い。

次に、搬入動作によって搬送装置３のハンド５１が振動板部２０上に基板Ｗを搬入する（ステップＳ２）。この工程を搬入工程と呼ぶ。このときの基板Ｗの浮上量は、図２（ｂ）で示す浮上量ｈ２である。

次に、基板Ｗが振動板部２０上の所定位置に到達すると、搬入動作は完了して基板Ｗの移動は停止する。そして、ハンド５１が基板Ｗから退避する（ステップＳ３）。このとき、上述の通り、基板Ｗが到達したかどうかをセンサ６２で確認し、万が一基板の到達を確認できなかった場合は、熱処理装置１全体の動作を停止し、アラームを出力しても良い。

ハンド５１が基板Ｗから退避した後、制御部４２により出力を調節し、基板Ｗの浮上量をｈ１に変更する（ステップＳ４）。この浮上量の変更のタイミングは、上述の通り、センサ６１もしくはセンサ６２が基板Ｗを検知した時点を基準としても良い。

基板Ｗの浮上量がｈ１に変更された後、この浮上量で基板Ｗが浮上して静定した状態が維持され、ヒータ部３０により加熱された振動板部２０が基板Ｗを一定時間加熱する（ステップＳ５）。この加熱する動作が、本発明で言う加熱処理動作であり、加熱処理動作を行う工程を加熱処理工程と呼ぶ。

加熱処理工程が完了した後、基板Ｗの搬出に備えて、制御部４２により出力を調節し、基板Ｗの浮上量をｈ２に変更する（ステップＳ６）。

次に、ハンド５１が基板Ｗに接近し、基板Ｗを把持する（ステップＳ７）。

最後に、搬出動作によってハンド５１が基板Ｗを搬送することにより、次の熱処理ステージ２へ、または、次工程の処理装置へ基板Ｗを搬出する（ステップＳ８）。この工程を搬出工程と呼ぶ。

図６は、本発明の熱処理ステージ２を複数配列して塗布膜焼成ラインを形成した熱処理装置１の一例である。熱処理装置１は、上流側の塗布装置Ｄにより基板Ｗに塗布された塗布膜の乾燥の工程だけでなく、ヒータユニット３１の設定温度をさらに高くして、塗布膜の焼成に適用することも可能である。また、ヒータユニット３１内のカートリッジヒータなどを冷却材に置き換え、ヒータユニット３１を冷却ユニットとして用いることにより、基板Ｗの冷却にも適用可能である。こうすることにより、基板Ｗの乾燥、焼成、冷却の工程を本発明の熱処理装置１のみで形成することが可能である。

この場合、全ての熱処理ステージ２において加熱処理動作時と搬入動作時および搬出動作時の基板Ｗの浮上量を変更する必要は無いが、少なくとも塗布装置Ｄで塗布を行った直後の熱処理ステージ２では基板Ｗの浮上量の変更を行う必要がある。この理由は、以下の通りである。

塗布装置Ｄにより塗布を行った直後の基板上の塗布膜は、溶剤を多く含み、粘度が低い（流動性が高い）状態である。このように塗布膜の粘度が低い状態であると、基板Ｗが超音波浮上を受けたときの基板Ｗ自身の振動の影響により、振動の腹の位置へ塗布液が集まろうとする傾向が強い。

一方、熱処理ステージ２を複数個配列し、塗布膜の乾燥、焼成を進めるにしたがって、塗布膜内の溶剤は揮発し、粘度が高くなるため、基板Ｗの振動の影響を受けにくくなる。また、焼成により塗布膜の固化が進行している状態では、塗布液の流動はほとんど無くなるため、基板Ｗの振動の影響を全く受けなくなる。

したがって、もっとも塗布液の粘度が低く、膜厚ムラが発生しやすい乾燥初期時において、超音波振動の影響を抑えることができれば、本発明の熱処理装置１の目的を達成することができる。

このように、乾燥初期時において超音波振動の影響を抑えることができれば、以降の熱処理ステージ２では、浮上量の変更は行わずに搬入動作時および搬出動作時に必要な浮上量ｈ２と等しい高さに加熱処理動作時の浮上量ｈ１を設定しても構わない。

ここで、本実施形態では、熱処理ステージ２上で基板Ｗを所定時間浮上させた後、搬送装置３により基板Ｗを次の熱処理ステージ２に搬送するという動作を繰り返して行うことにより、基板Ｗへの熱処理を行っている。そして、図６で示す加熱乾燥の温度条件下で基板Ｗ上の塗布膜が基板Ｗの振動の影響を受けにくくなる粘度に達するために必要な加熱処理動作の時間は、事前の検証により決定しており、この時間をもとに、浮上量ｈ２よりも低い浮上量ｈ１で加熱処理動作を行う熱処理ステージ２の最低限の個数を決定している。

具体的には、たとえば、各熱処理ステージ２上で基板Ｗを浮上させる時間が３０秒であり、そして、基板Ｗ上の塗布膜が基板Ｗの振動の影響を受けにくくなる粘度に達するために必要な加熱処理動作の時間が５０秒であった場合は、浮上量ｈ１で加熱処理動作を行う熱処理ステージ２を２個配列すれば浮上量ｈ１で加熱処理動作を行う時間を６０秒にすることができ、その間に塗布膜を基板Ｗの振動の影響を受けにくい粘度にすることができる。そのため、熱処理装置の最上流には浮上量ｈ１で加熱処理動作を行う熱処理ステージ２を２個以上配列するようにしている。

また、本実施形態では、複数の熱処理ステージ２を配列し、熱処理装置１を形成しているが、１個の熱処理ステージ２のみ設けて熱処理装置１を形成しても良い。この場合でも、上述の通り加熱処理動作時の基板Ｗの浮上量をこの熱処理ステージ２への搬入動作持およびこの熱処理ステージ２からの搬出動作時の浮上量より小さくすることにより、基板Ｗの超音波振動に起因する膜厚ムラを抑えつつ、基板Ｗ上の塗布膜を加熱乾燥させることが可能である。

以上説明した熱処理装置によれば、膜厚ムラを抑えて基板上の塗布膜を加熱し、乾燥させることが可能である。

１ 熱処理装置
２ 熱処理ステージ
３ 搬送装置
２０ 振動板部
３０ ヒータ部
３１ ヒータユニット
３２ スペーサ
３３ ヒータ集合体
４０ 超音波発生部
４１ 超音波振動子
４２ 制御部
４２ａ 制御部
４２ｂ 制御部
４３ スイッチ
５１ ハンド
５２ 進退機構
６１ センサ
６２ センサ
９０ 浮上加熱乾燥装置
９１ 振動板部
９２ ヒータ部
９３ 超音波発生部
９４ 搬送装置
ａ 振幅
ａ１ 振幅
ａ２ 振幅
Ｄ 塗布装置
ｈ１ 浮上量
ｈ２ 浮上量
Ｍ 塗布膜
Ｗ 基板

Claims (5)

1. 塗布膜が形成された基板を超音波振動浮上させた状態で基板上の当該塗布膜の加熱乾燥を行う熱処理装置であって、
   基板を浮上させる熱処理ステージと、
   前記熱処理ステージへの基板の搬入および前記熱処理ステージからの基板の搬出を行う搬送装置と、
   を有し、
   前記熱処理ステージは、
   基板を超音波振動浮上させる振動板部と、
   前記振動板部に超音波振動を与える超音波発生部と、
   を有し、
   前記熱処理ステージ上で基板を浮上させた状態で基板を加熱する、加熱処理動作と、
   基板が浮上した状態において、前記搬送装置によって前記熱処理ステージへ基板を搬入する搬入動作と、
   基板が浮上した状態において、前記搬送装置によって前記熱処理ステージから基板を搬出する搬出動作と、
   が行われ、
   前記超音波発生部は、前記加熱処理動作のときの振幅が前記搬入動作および前記搬出動作のときの振幅よりも小さくなるよう、制御されることを特徴とする、熱処理装置。
2. 塗布膜が形成された基板を超音波振動浮上させた状態で基板上の当該塗布膜の加熱乾燥を行う熱処理装置であって、
   基板を浮上させる複数の熱処理ステージと、
   各前記熱処理ステージへの基板の搬入および各前記熱処理ステージからの基板の搬出を行う搬送装置と、
   を有し、
   前記熱処理ステージは、
   基板を超音波振動浮上させる振動板部と、
   前記振動板部に超音波振動を与える超音波発生部と、
   を有し、
   前記熱処理ステージ上で基板を浮上させた状態で基板を加熱する、加熱処理動作と、
   基板が浮上した状態において、前記搬送装置によって前記熱処理ステージへ基板を搬入する搬入動作と、
   基板が浮上した状態において、前記搬送装置によって前記熱処理ステージから基板を搬出する搬出動作と、
   が行われ、
   複数の前記熱処理ステージのうち少なくとも他の処理装置で処理を行った後、最初に基板が搬入される前記熱処理ステージにおいて、前記超音波発生部は、前記加熱処理動作のときの振幅が前記搬入動作および前記搬出動作のときの振幅よりも小さくなるよう、制御されることを特徴とする、熱処理装置。
3. 前記加熱処理動作のときの前記超音波発生部の振幅が前記搬入動作および前記搬出動作のときの前記超音波発生部の振幅よりも小さい前記熱処理ステージでは、前記加熱処理動作において基板の搬送方向への基板の移動が停止した状態であることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の熱処理装置。
4. 前記加熱処理動作のときの前記超音波発生部の振幅が前記搬入動作および前記搬出動作のときの前記超音波発生部の振幅よりも小さい前記熱処理ステージでは、前記加熱処理動作のときの前記超音波発生部の振幅はゼロであることを特徴とする、請求項３に記載の熱処理装置。
5. 基板を超音波振動浮上させる振動板部と、前記振動板部に超音波振動を与える超音波発生部と、を有し基板を浮上させる熱処理ステージと、
   前記熱処理ステージへの基板の搬入および前記熱処理ステージからの基板の搬出を行う搬送装置と、
   を有する熱処理装置によって、塗布膜が形成された基板を超音波振動浮上させた状態で基板上の当該塗布膜の加熱乾燥を行う熱処理方法であって、
   前記熱処理ステージ上で基板を浮上させた状態で基板を加熱する、加熱処理工程と、
   基板が浮上した状態において、前記搬送装置によって前記熱処理ステージへ基板を搬入する搬入工程と、
   基板が浮上した状態において、前記搬送装置によって前記熱処理ステージから基板を搬出する搬出工程と、
   を有し、
   前記加熱処理工程のときの前記超音波発生部の振幅が前記搬入工程および前記搬出工程のときの前記超音波発生部の振幅よりも小さくなるよう、制御することを特徴とする、熱処理方法。

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