JP3701007B2 - ガラス基板の温度制御方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイなどに用いられるガラス基板に代表される精密加工を要するガラス基板の温度制御方法及びその装置に係り、特に、ガラス基板の温度を短時間に設定温度にすることができるガラス基板の温度制御方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶ディスプレイの製造は、クリーンルーム内で、ガラス基板上に、スパッタリング、プラズマＣＶＤなどで成膜し、フォトプロセス、エッチングプロセスを数回繰り返して画素ごとのＴＦＴを製造し、他方、貼り合わせる他のガラス基板に顔料レジスト塗布、露光・現像、レジスト除去などを行ってカラーフィルタを製造し、これらガラス基板に液晶のセルを形成した後、貼り合わせ、その後、各セルに液晶を注入封止した後、ＴＣＰやプリント基板等を実装して製造される。
【０００３】
この液晶ディスプレイの製造装置におけるガラス基板の流れを図５により説明する。
【０００４】
図５において、６０は、ガラス基板にレジスト膜などを塗布するコータデベロッパー、６１は露光装置、６２は、コータデベロッパー６０と露光装置６１間に接続され、コータデベロッパー６０からのガラス基板６３を露光装置６１に、また露光装置６１からの露光済みガラス基板６３をコータデベロッパー６０に移動する搬送装置である。また、露光装置６１内の温度を一定に保つために空調装置６４が設けられている。
【０００５】
ガラス基板６３は、コータデベロッパー６０で成膜され、矢印で示したように搬送装置６２のマニピュレータ６７で露光装置６１に移動されて露光され、再度マニピュレータ６７で、矢印方向と反対に移動されてコータデベロッパー６０に戻され、エッチング処理がなされ、再度成膜されて露光装置６１に移動され、これを順次繰り返してガラス基板６３上に、ＴＦＴ等が形成される。
【０００６】
この液晶ディスプレイの製造装置は、温湿度制御されたクリーンルーム内に設置され、かつ、露光装置６１内は、空調装置６４で一定の温湿度に保たれ、その状態で、露光がなされるが、コータデベロッパー６０での成膜やクリーンルームの温度変化によりガラス基板６３の温度が変化するため、コータデベロッパー６０から受け取ったガラス基板６３を、搬送装置６２内に設けた温調チャック６８に移動し、その温調チャック６８でガラス基板６３の温度を設定温度（例えば２３±０．１℃）にした後、露光装置６１に移動している。
【０００７】
図６（ａ）、図６（ｂ）は、温調チャック６８を示したもので、温調チャック６８はチラーユニット７３が接続され、チラーユニット７３から供給される冷媒により温調チャック６８の表面が一定温度になるよう構成されている。この温調チャックにガラス基板６３を密着させ、ガラス基板６３が設定温度となるように制御されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近の液晶ディスプレイは、大型でかつ高解像度のものが要求されており、このため、ガラス基板は、最大幅が１ｍを越える大型の基板が採用されてきており、今まで問題がなかったクリーンルームの温度変化に対してもガラス基板温度は変動し、これが露光装置６１での精度に影響を与えるようになって来ている。
【０００９】
図７、図８は、クリーンルームの温度変化に対するガラス基板の温度変化を表したものである。
【００１０】
先ず、クリーンルームの温度は、点線ｃで示すように設定温度２３℃に対して、一定の周期で変動があり、この場合のガラス基板の温度の経時変化を実線ｇで示している。図７は、クリーンルーム温度が最高温度の時に、温調チャック６８にセットされた時の経時変化を、図８は、クリーンルームの温度が最低温度の時に温調チャック６８にセットされた時の経時変化を示している。
【００１１】
図７，図８の測定結果から判るように、温調チャックで、ガラス基板の温度を設定の２３±０．１℃にするには、その時間ｔは数分もかかり、しかもその温調制御の間も、クリーンルームの温度変化に追従していることが判った。
【００１２】
このように、ガラス基板の温度が設定温度の２３±０．１℃の範囲に入るまでの数分の時間は、ガラス基板と温調チャック６８の表面の間の接触熱抵抗により生まれるもので、この時間を大幅に短縮させることは困難である。
【００１３】
通常、露光装置６１における露光工程に要するタクトタイムは、数十秒から１分以内であり、露光装置６１のタクトタイムを優先すると、ガラス基板の温度はクリーンルームの温度変化の影響をそのまま残したものとなり、この場合、温度変化を約１℃とすると、ガラスの線膨張率（０．５×１０^-6［１／Ｋ］）より、１ｍのガラス基板で、０．５μｍの長さ変化となり、最大温度変化を３℃とすると、１．５μｍも変化してしまう問題があり、また温調チャックでの温調時間を待って露光を行うと、生産性が大幅に低下してしまう問題があることが判った。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、精密加工が施されるガラス基板を極短時間に設定温度に調整できるガラス基板の温度制御方法及びその装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、露光装置等に移送する精密加工が施されるガラス基板を設定温度にするためのガラス基板の温度制御方法において、ガラス基板の表面と裏面に向けて垂直に、それぞれ前後左右に１０〜５０ｍｍの間隔を置いて多数のノズルを設け、その表裏の各ノズルから、ガラス基板の設定温度±０．１℃以内の温度に調整された温調空気の噴流を風速数十ｍ／ｓｅｃで、かつ裏面側のノズルから吹き出す噴流の風速を表面側のノズルから吹き出す噴流の風速よりやや低くして、それぞれガラス基板に向けて垂直に吹き出して、ガラス基板の温度を、露光装置等で要するタクトタイム内で、設定温度±０．１℃以内に調整するようにしたガラス基板の温度制御方法である。
【００１６】
請求項２の発明は、温調空気を吹き出すノズルを備えた吹込ヘッダとその各ノズルの近傍に空気吸込口が多数形成された吸引ヘッダをガラス基板に対向するように設け、ノズルからガラス基板に吹き付けた温調空気を上記吸引ヘッダの空気吸込口から吸引する請求項１記載のガラス基板の温度制御方法である。
【００１７】
請求項３の発明は、露光装置等に移送する精密加工が施されるガラス基板を、露光装置等で要するタクトタイム内で、設定温度±０．１℃以内にするためのガラス基板の温度制御装置において、ガラス基板の表面と裏面に向けて垂直に、前後左右に１０〜５０ｍｍの間隔を置いて多数のノズルを設け、その表裏の各ノズルから、ガラス基板の設定温度±０．１℃以内の温度に調整された温調空気の噴流を風速数十ｍ／ｓｅｃで、かつ裏面側のノズルから吹き出す噴流の風速を表面側のノズル２７から吹き出す噴流の風速よりやや低くして、それぞれガラス基板に向けて垂直に吹き出して、ガラス基板の温度を、露光装置等で要するタクトタイム内で、設定温度±０．１℃以内に調整するようにしたガラス基板の温度制御装置である。
【００１８】
請求項４の発明は、温調空気を吹き出すノズルを備えた吹込ヘッダと、その各ノズルの近傍に空気吸込口が多数形成された吸引ヘッダを設け、上記吹込ヘッダと吸引ヘッダ間に温調装置を接続し、温調装置で、ガラス基板の設定温度±０．１℃以内の温度に調整し、その温度調整された温調空気を吹込ヘッダを通して各ノズルからガラス基板に吹き出し、そのガラス基板に吹き付けた温調空気を上記空気吸込口から吸引ヘッダを介して温調装置に循環する請求項３記載のガラス基板の温度制御装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
先ず、精密加工が施されるガラス基板として、図１により液晶ディスプレイの製造装置の概要を説明する。
【００２１】
図１において、１０は、ワークとしてのガラス基板１３にレジスト膜などを塗布するコータデベロッパー、１１は露光装置、１２は、コータデベロッパー１０と露光装置１１間に接続され、コータデベロッパー１０からのガラス基板１３を露光装置１１に、また露光装置１１からの露光済みガラス基板１３をコータデベロッパー１０に移動する搬送装置、１４は、露光装置１１内の温度を一定に保つための空調装置である。
【００２２】
ガラス基板１３は、コータデベロッパー１０で成膜され、搬送装置１２のマニピュレータ１７で露光装置１１に移動されて露光され、再度マニピュレータ１７で、矢印方向と反対に移動されてコータデベロッパー１０に戻され、エッチング処理がなされ、再度成膜されて露光装置１１に移動され、これを順次繰り返してガラス基板１３上に、ＴＦＴ等が形成される。
【００２３】
このコータデベロッパー１０からのガラス基板１３は、クリーンルームの温度変化（或いはコータ処理による温度変化）に追従してその温度が変化するため、本発明においては、マニピュレータ１７で、ガラス基板１３を温調制御室１８に移送してガラス基板１３の温度を、露光装置１１のタクトタイムより短い時間内で、設定温度（例えば、２３±０．１℃）に調整するようにしたものである。
【００２４】
図２は、この温調制御室１８に設けられた本発明の温度制御装置２０の詳細を示したものである。
【００２５】
先ず、図２（ａ）に示すように、ガラス基板１３の裏面側の温調装置２８は、ガラス基板１３をマニピュレータ１７から受け取ると共に受け渡すための４本の保持ピン２５が、吹込ヘッダ２６を貫通すると共に吹込ヘッダ２６に対して昇降動自在に設けられている。
【００２６】
次に図２（ｂ）に示すように、上下の温調装置２８のノズル２７から、ガラス基板１３の表裏面に向けて温調空気を吹き付ける。上下の温調装置２８は、吹込ヘッダ２６に、ガラス基板１３の前後左右に間隔を置いて多数のノズル２７が対向するように設けられて構成される。上方の温調装置２８は、保持ピン２５に保持されたガラス基板１３に対して近接離間するよう昇降動自在に設けられる。上下の吹込ヘッダ２６には、精密温調装置３０から温調された温調空気（２３±０．１℃）がＨＥＰＡフィルタなどの高性能フィルタ３２を通して供給され、ノズル２７から垂直に吹き出されるようになっている。
【００２７】
この吹込ヘッダ２６に設けるノズル２７は、前後左右で、１０〜５０ｍｍ間隔で配置し、かつ各ノズル２７から吹き出す温調空気の風速が数１０ｍ／ｓｅｃとなるようにすると共に裏面側の温調装置２８のノズル２７から吹き出す噴流の風速を、表面側のノズル２７から吹き出す噴流の風速よりやや低くする。
【００２８】
精密温調装置は、詳細は図示してないが、設定温度２３℃に冷却・加熱して２３±０．１℃又はこれ以上の精度（２３±０．０数℃）の温調空気として吹き出すようになっている。
【００２９】
次に本発明の作用を説明する。
【００３０】
ガラス基板１３が温調制御室１８の下方の温調装置２８の保持ピン２５に保持された後、精密温調装置３０から温調された温調空気（２３±０．１℃）が、上下の温調装置２８の吹込ヘッダ２６から各ノズル２７を通して、ガラス基板１３の表面と裏面に吹き出される。
【００３１】
このように温調空気をノズル２７からガラス基板１３に対して吹き出し、その噴流を、間隔１０〜５０ｍｍで、ガラス基板１３に垂直に吹きつけることによりガラス基板表裏面の熱伝達率は、１００〜１０００Ｗ／（ｍ² ・Ｋ）と高くでき、接触による熱伝達に比較すると、少なくとも従来の１０倍以上に上げることが可能となり、数十秒で、ガラス基板１３の温度を設定温度（例えば２３±０．１℃）にすることが可能となる。
【００３２】
従って、温調に必要なタクトタイム以内を十分に保つことが可能となり、これにより露光装置１１のタクトタイムに合わせた生産が可能となる。
【００３３】
また、裏面側の温調装置２８のノズル２７から吹き出す噴流の風速を、表面側のノズル２７から吹き出す噴流の風速よりやや低くすることで、支持ピン２５上にガラス基板１３を押さえつつ強制熱伝達することができる。
【００３４】
図３は、本発明の温度制御装置２０の他の実施の形態を示したものである。
【００３５】
図２の例では、温調空気をガラス基板１３に吹き付ける例で説明したが、ガラス基板１３自体の厚さが薄いため、風速を速くすると、その風圧による影響を受けやすい。
【００３６】
そこで、本形態では、温調空気を吹き出すノズル２７の吹込ヘッダ２６と、その各ノズル２７の近傍に空気吸込口３３が多数形成された吸引ヘッダ３４を設けて温調装置３６を形成し、この温調装置３６をガラス基板１３の表裏に配置して構成する。また、ガラス基板１３の保持は、図示していないが裏側の温調装置３６に保持ピン２５を設けて支持するように構成する。
【００３７】
この形態では、各ノズル２７の風速を速くしても、その近傍の空気吸込口３３からガラス基板１３にあたった温調空気を吸引するため、ガラス基板１３への風圧が高くならずに済み、その分、風量を大きく取れるため熱伝達率を大きくすることが可能となる。
【００３８】
また精密温調装置３０は、空気吸込口３３から吸引し、吸引ヘッダ３４を介して吸い込んだ温調後の空気であり、温度変化が少ないため、より温度制御の負荷が少なくて済む。
【００３９】
図４は、図３の変形した形態を示し、ガラス基板１３の周囲に吸引装置３８を配置し、ノズル２７からガラス基板１３に吹き出した温調空気を吸引装置３８で吸引すると共に吸引空気中に含まれる微粒子を除去するようにしたものである。この吸引装置３８で排気した空気は、図示していないが精密温調装置３０の吸込側に戻して循環するように構成してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、ガラス基板１３の表裏面に対して温調空気をノズル２７から吹き出し、その噴流を、間隔１０〜５０ｍｍで、ガラス基板１３に垂直に吹きつけることにより、露光装置等で要するタクトタイム内で、ガラス基板を短時間に設定温度に調整することが可能となる。また裏面側のノズルから吹き出す噴流の風速を、表面側のノズルから吹き出す噴流の風速よりやや低くすることで、支持ピン上にガラス基板を押さえつつ強制熱伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のガラス基板の温度制御方法及びその装置が適用される液晶ディスプレイ製造装置の概略平面図である。
【図２】 本発明の一実施の形態を示す図である。
【図３】 本発明の他の実施の形態を示す図である。
【図４】 本発明の更に他の実施の形態を示す図である。
【図５】 従来の液晶ディスプレイ製造装置の概略平面図である。
【図６】 図５における温調チャックの詳細を示す図である。
【図７】 従来のガラス基板の温度制御におけるガラス基板の経時変化とクリーンルームの温度の経時変化を示す図である。
【図８】 同じく従来のガラス基板の温度制御におけるガラス基板の経時変化とクリーンルームの温度の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
１０ コータデベロッパー
１１ 露光装置
１３ ガラス基板
２０ 温調装置
２６ 吹出ヘッド
２７ ノズル
２８ 温調装置
３０ 精密温調装置

Claims (4)

1. 露光装置等に移送する精密加工が施されるガラス基板を設定温度にするためのガラス基板の温度制御方法において、ガラス基板の表面と裏面に向けて垂直に、それぞれ前後左右に１０〜５０ｍｍの間隔を置いて多数のノズルを設け、その表裏の各ノズルから、ガラス基板の設定温度±０．１℃以内の温度に調整された温調空気の噴流を風速数十ｍ／ｓｅｃで、かつ裏面側のノズルから吹き出す噴流の風速を表面側のノズルから吹き出す噴流の風速よりやや低くして、それぞれガラス基板に向けて垂直に吹き出して、ガラス基板の温度を、露光装置等で要するタクトタイム内で、設定温度±０．１℃以内に調整することを特徴とするガラス基板の温度制御方法。
2. 温調空気を吹き出すノズルを備えた吹込ヘッダとその各ノズルの近傍に空気吸込口が多数形成された吸引ヘッダをガラス基板に対向するように設け、ノズルからガラス基板に吹き付けた温調空気を上記吸引ヘッダの空気吸込口から吸引する請求項１記載のガラス基板の温度制御方法。
3. 露光装置等に移送する精密加工が施されるガラス基板を、露光装置等で要するタクトタイム内で、設定温度±０．１℃以内にするためのガラス基板の温度制御装置において、ガラス基板の表面と裏面に向けて垂直に、前後左右に１０〜５０ｍｍの間隔を置いて多数のノズルを設け、その表裏の各ノズルから、ガラス基板の設定温度±０．１℃以内の温度に調整された温調空気の噴流を風速数十ｍ／ｓｅｃで、かつ裏面側のノズルから吹き出す噴流の風速を表面側のノズル２７から吹き出す噴流の風速よりやや低くして、それぞれガラス基板に向けて垂直に吹き出して、ガラス基板の温度を、露光装置等で要するタクトタイム内で、設定温度±０．１℃以内に調整することを特徴とするガラス基板の温度制御装置。
4. 温調空気を吹き出すノズルを備えた吹込ヘッダと、その各ノズルの近傍に空気吸込口が多数形成された吸引ヘッダを設け、上記吹込ヘッダと吸引ヘッダ間に温調装置を接続し、温調装置で、ガラス基板の設定温度±０．１℃以内の温度に調整し、その温度調整された温調空気を吹込ヘッダを通して各ノズルからガラス基板に吹き出し、そのガラス基板に吹き付けた温調空気を上記空気吸込口から吸引ヘッダを介して温調装置に循環する請求項３記載のガラス基板の温度制御装置。

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