JP3899570B2 - 基板処理装置及び液晶パネルの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルを構成するＴＦＴ基板等の基板を回転させながら所定の処理、例えばスピン乾燥、洗浄、現像液やエッチング液等の液処理、その他の処理を行うための基板処理装置及びこの基板処理装置を用いた液晶パネルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液晶パネルのＴＦＴ基板を製造する工程においては、現像液の塗布，エッチング液の塗布等のプロセス処理が行われ、またこれら各プロセス間には、洗浄・リンス工程及び乾燥工程が加わる。このような基板のプロセス処理や洗浄・リンス及び乾燥の各工程においては、基板をスピンドルに装架して、このスピンドルにより基板を高速回転させながら所要の処理が行われる。ここで、前述した基板は長方形状となっており、それを回転駆動する際には、スピンドルを垂直方向に配置して、基板を水平方向に回転駆動するようになされている。
【０００３】
そこで、従来から広く用いられている基板の回転駆動装置の概略構成を図５及び図６に示す。これらの図において、１は基板であって、この基板１は、例えばガラスや合成樹脂等からなる所定の厚みを有する長方形のものである。２はスピンドルであって、このスピンドル２は回転軸３の基端部にプーリ４を設けて、このプーリ４とモータ５の出力軸５ａに設けたプーリ６との間に伝達ベルト７が巻回して設けられている。また、回転軸３の先端部には基板１の保持手段８が連結して設けられている。この保持手段８は、回転軸３から、その回転軸芯と直交する方向に延在した複数本のアームを備えている。複数本のアームのうち、基板１の対角線方向に延在させた４本のアームは主アーム９であり、これら各主アーム９の中間部には補助アーム１０がやはり４本同じ方向に延在されている。そして、各主アーム９には、その先端部がＶ字状に分かれた取付部９ａとなっており、この取付部９ａには、それぞれ一対の規制ピン１１，１１が立設されている。これら各一対の規制ピン１１，１１は、それぞれ基板１の４つのコーナ部分の端面と係合するようになっている。また、各主アーム９及び補助アーム１０には、それぞれ１または２本の支持ピン１２が立設されており、これら各支持ピン１２は、基板１の裏面と当接するようになっている。なお、図中１４は回転軸３を回転自在に支承する軸受である。
【０００４】
回転駆動装置は前述のように構成されるものであって、この回転駆動装置を用いることによって、基板１を水平方向に回転駆動できるようになる。即ち、基板１をロボット等のハンドリング手段（図示せず）によりスピンドル２の上方において、８本からなる規制ピン１１により囲まれた空間の部分の上部に位置決めした状態で下降させることにより、基板１の裏面を支持ピン１２上に当接させるようにして載置される。これによって、基板１がスピンドル２に装架されて、８本の規制ピン１１が基板１の各コーナ部と係合して、水平方向にみだりに移動しないように保持される。ここで、基板１をスピンドル２に着脱する際に、その端面が規制ピン１１と摺接しないようにして円滑に装着できるようにするために、基板１の中心が正確にスピンドル２の回転中心と一致する状態に装架した状態では、基板１の端面と規制ピン１１との間には極僅かな隙間が形成されるようにしておく。従って、規制ピン１１が基板１と係合するというのは、規制ピン１１の周胴部が基板１の端面と対面するか、または接触しており、基板１が回転した時に、基板１の端面がいずれかの規制ピン１１に圧接されて、基板１の遠心力を受承する状態をいう。これら規制ピン１１に加えて、所定数の支持ピン１２が主アーム９及び補助アーム１０から立設されているが、この支持ピン１２は、基板１を浮いた状態に保持すると共に、反りを防止するために設けられている。
【０００５】
以上の状態で、モータ５を作動させると、スピンドル２を構成する回転軸３が回転して、基板１が追従回転することになる。そして、このスピンドル２に装架させた基板１の表面（または表面及び裏面）にノズル（図示せず）を対面させて、このノズルから所要の液を噴射することによって、基板１に対する液処理を行うことができる。例えば、現像液等を供給すれば、所定のプロセス処理を行うことができ、超音波洗浄液を供給することにより超音波洗浄が行われ、さらにリンス液を供給すれば、表面に付着する薬液や洗浄液等をリンスすることができる。一方、ノズルを対面させることなく、基板１を高速回転させると、基板１の表面に付着する洗浄液やリンス液等を遠心力の作用でその外周面から飛散させるようにして高速スピン乾燥を行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スピンドル２により基板１を回転駆動する際には、基板１に対して遠心力が作用する。基板１をスピンドル２に装架した状態では、その端面と規制ピン１１との間には僅かな隙間が生じることから、スピンドル２の回転時には基板１は対角線方向に遠心力が働いて、基板１を装架した時の位置等によりいずれか１つのコーナ部側が飛び出そうとする方向に変位する。この遠心力の作用を受けるいずれかのコーナ部における２つの規制ピン１１，１１に圧接され、他の３つのコーナ部は規制ピン１１とは非接触状態になる。このために、基板１に作用する遠心力に基づく荷重が１本の主アーム９にのみ作用する。この主アーム９は回転軸３から延在されて、片持ち状態になっているから、その先端側に大きな荷重が作用すると、先端側が下方に撓むように変形しようとする。基板１のサイズが小さく、しかも軽量である場合には、主アーム９の長さが短いものとなり、しかもあまり大きな荷重が作用しないことから、主アーム９が実質的に変形するおそれはない。しかしながら、基板１のサイズが大きくなると、それだけ主アーム９の長さも長くなり、しかも基板１そのものが重量化することから、高速スピン乾燥時等のように、基板１を高速回転させると、主アーム９の先端に極めて大きな荷重が作用することになり、主アーム９が不安定になることから、基板１が厚み方向、即ち上下に振動する、所謂面振れが生じるおそれがある。
【０００７】
基板１に面振れが生じると、プロセス処理を行う際には、ノズルと基板との間の距離が変化するために、適用される処理液の膜厚に影響を与え、また超音波洗浄時には洗浄むらが生じるおそれがある。また、高速スピン乾燥を行う際には、基板１に付着している液滴や液膜を遠心力の作用で外周エッジから飛散させることから、面振れにより乾燥むらが発生するおそれもある。そこで、基板１のサイズが大型化し、また重量化すると、それに応じて主アーム９の強度を向上させる必要があり、そうすると保持手段８が重量化して、モータ５の出力トルクを高くしなければならず、モータが大型化する。また、主アーム９の厚みや幅が大きくなると、回転により空気に乱流が生じて、裏面側に何らかの処理を行おうとすると、この乱流により処理が妨げられると共に、回転時の騒音も大きくなる等といった問題点が生じる。しかも、長尺で、重量のある複数本の主アーム９と比較的軽量で短寸の補助アーム１０を延在させ、かつ１本の主アーム９にのみ大きな荷重が作用するということは、保持手段８の回転方向におけるバランスが悪くなり、回転軸３に回転むらが生じる原因ともなる。
【０００８】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、スピンドルに基板を装架させて回転させるに当って、基板を安定的に保持し、かつその回転を円滑に行わせるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は、長方形状の基板を水平状態に保持して回転駆動する回転軸を備えたスピンドルを有する基板処理装置において、前記スピンドルの回転軸と同心円状に形成したリング部と、スピンドルとリング部との間に一定の角度毎に掛け渡して設けた複数本の連結アームとからなり、前記リング部には、前記基板の外周端面のうち、両短辺を等分する各１箇所と、両長辺のそれぞれの端部から等距離だけ離れた各２箇所とに係合するように、しかも前記スピンドルの回転軸の回転中心から等距離だけ離れた位置にそれぞれ規制ピンが立設されており、また少なくとも前記各連結アームの所定の箇所に、前記基板の裏面と当接する複数本の支持ピンが立設された基板の保持手段を備えることをその特徴とするものである。
【００１０】
前述した各規制ピンのうち、基板の外周端面における短辺側の端面に係合する規制ピンは、これら短辺を等分する位置に係合し、また長辺側の規制ピンは、長辺の両端から等距離だけ離れた位置に係合するように構成しているので、リング部にはほぼ全体に荷重が作用することになる。また、スピンドルの回転軸の回転中心から全ての規制ピンまでの距離が等しくなる位置に設け、かつ連結アームをそれぞれ一定の角度毎に設ける構成にしているから、ほぼ完全な対称性が得られ、回転方向のバランスが良好になる。さらに、リング部の内径は基板の短辺の長さより大きくすると、基板の裏面側の一部がリング部により覆われなくなるから、裏面側の処理も可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
そこで、以下に図面を参照して本発明の実施の一形態について説明する。而して、図１は基板の回転駆動装置の断面図であり、また図２はその平面図である。この回転駆動装置により回転駆動される基板は、前述した従来技術のものと同じ基板１である。
【００１２】
スピンドル２０は、回転軸２１の基端部にプーリ２２を装着し、モータ２３の出力軸２３ａに設けたプーリ２４と、回転軸２１のプーリ２２との間に伝達ベルト２５を巻回して設けることによって、駆動力の伝達を行うようにしており、この点については、前述した従来技術のものと格別の差異はない。ただし、回転軸２１の先端に設けられる基板１の保持手段２６の構成は、従来技術の保持手段８とは異なっている。
【００１３】
保持手段２６は、回転軸２１の回転中心と同心円となったリング部２７を有し、このリング部２７は所定の幅を有する円環状の部材である。そして、リング部２７と回転軸２１との間には、一定の角度間隔をもって複数本（図面においては、６０°毎に６本）の連結アーム２８が掛け渡すようにして設けられている。また、リング部２７には円周方向に間隔を置いて６本の規制ピン２９が立設されており、またリング部２７及び各連結アーム２８に複数の支持ピン３０が立設されている。規制ピン２９は、基板１の各辺の外周端面に係合するものであり、また支持ピン３０は基板１の裏面と当接するものである。ここで、規制ピン２９が基板１と係合するというのは、既に従来技術において説明したと同様、基板１が静止状態となっている時には、その端面が規制ピン２９と僅かな間隔を置いて配置されるか、または当接しており、スピンドル２０により基板１を回転させると、その端面がいずれか一対の規制ピン２９，２９の周胴部に圧接されて、基板１の遠心力を受承することを意味する。
【００１４】
そこで、まず６本設けられている規制ピン２９の位置関係について説明する。基板１は相対向する短辺部１ａ，１ａと長辺部１ｂ，１ｂとからなる長方形の形状となったものである。そこで、基板１をスピンドル２０に装架した時に、２つの短辺部１ａにそれぞれ規制ピン２９が１本ずつ係合し、かつ２つの長辺部１ｂに対しては、それぞれ２本の規制ピン２９が係合するようになっている。短辺部１ａに係合する規制ピン２９は、この短辺１ａの長さを等分した位置Ｃ₁ に配置されている。また、長辺部１ｂに係合する一対の規制ピン２９，２９は、長辺部１ｂの両端から等距離ｄだけ離れた位置に設けられている。しかも、全ての規制ピン２９はスピンドル２０における回転軸２１の回転中心Ｏから半径Ｒの円の軌跡上に位置している。
【００１５】
規制ピン２９を以上のように配列すると、基板１を回転させた時には、その対角線方向に作用する遠心力により、いずれかの短辺１ａ側の１本の規制ピン２９といずれかの長辺１ｂ側に位置する１本の規制ピン２９とに圧接されることになる。また、好ましくは、全ての規制ピン２９を回転軸２１の回転中心Ｏから等距離だけ離れた位置に設ける。これにより、リング部２７の幅は、強度を別に考えれば、規制ピン２９を取り付けることができる幅を持ったものであれば良いことになり、幅方向の寸法を短縮できる。また、リング部２７の内径は、基板１の短辺部１ａの長さ寸法より大きくすることができる。このように構成すれば、基板１の少なくとも一部分はリング部２７の完全に内側に位置することになる。
【００１６】
また、支持ピン３０の数及び位置は図示のものに限定されないが、少なくとも基板１の中央近傍の部位と外周側の部位との各位置に設ける必要はある。図２に示した構成においては、各連結アーム２８の回転軸２１への連設側の位置にそれぞれ１本、合計６本の支持ピン３０が設けられ、またリング部２７に円周方向に当ピッチ間隔で４本の支持ピン３０が設けられている。これによって、基板１は実質的に反り等が生じずに、しかも安定的に保持される。
【００１７】
以上のように構成することによって、基板１をスピンドル２０の保持手段２６に装架させて、モータ２３により回転軸２１を作動させた時に、基板１はその対角線方向に遠心力の作用を受けるから、基板１は短辺側の１本の規制ピン２９と、それに最も近い位置にある長辺側の１本の規制ピン２９とに圧接される。これらの２本の規制ピン２９，２９はかなり大きな角度をもっており、しかもこれらの規制ピン２９は円環状のリング部２７に立設されているから、基板１から２本の規制ピン２９に伝達される荷重はリング部２７のほぼ全体に作用することになる。そして、リング部２７は複数本の連結アーム２８を介して回転軸２１に連結されているから、リング部２７に作用する荷重はそれぞれの連結アーム２８に分散されて、最終的に回転軸２１に受承される。従って、基板１を高速スピン乾燥を行う際等のように、極めて高速で回転させて、その回転時に作用する荷重が極めて大きいものであっても、リング部２７や一部の連結アーム２８が反る等の変形が生じることがなくなる。この結果、基板１は極めて安定した状態で回転し、回転中に上下に振れる、所謂面振れが生じるおそれはない。
【００１８】
そして、基板１を安定的に保持でき、この基板１の遠心力が局所的に作用することがないことから、リング部２７及び個々の連結アーム２８に必要以上の強度を持たせなくとも良くなる。この結果、保持手段２６全体の軽量化が図られ、モータ２３の駆動トルクも低減できる。また、保持手段２６は対称性を有するものであるから、回転時における回転むらが生じるのを防止でき、この意味からも、基板１の回転の安定性が得られる。しかも、スピンドル２０を高速回転させると、リング部２７に一定の角度間隔をもって配置した連結アーム２８の部位は、実質的に円板と同じ機能を発揮するようになるから、基板１の裏面側における空気の乱流が生じなくなる。この結果、高速スピン乾燥を行う際に、表面側だけでなく、裏面側にも液滴や液膜の外周側への遠心力による移動を円滑に行わせることができる。従って、表裏両面のスピン乾燥が可能になる。また、回転時に空気の乱流が生じないということは、騒音の発生を低減するにもなる。とりわけ、図３に示したように、連結アーム２８を回転方向の両側に向けて流線形とすることによって、空気が乱れるのを確実に防止できる。
【００１９】
前述したように、本発明の保持手段２６を用いることによって、高速スピン乾燥時には基板１の表裏両面の乾燥が可能となるが、例えば基板１の表裏両面の同時洗浄を行うことも可能となる。表裏両面洗浄を行うには、洗浄液噴射ノズル４０，４１を保持手段２６の上下に配置する。上側の洗浄液噴射ノズル４０は基板１の回転中心から、その対角線方向に向けて配置する。一方、下側に位置する洗浄液噴射ノズル４１は、基板１のほぼ全面をカバーできるようにするために、スピンドル２０′を構成する回転軸２１′を中空回転軸となし、この回転軸２１′の内部に第１の洗浄液噴射ノズル４１ｂを配置して、この洗浄液噴射ノズル４１ｂからは、基板１の回転中心部から支持ピン３０が設けられている位置の直前までの部位に対面させる。また、基板１における連結アーム２８に設けた支持ピン３０の位置から保持手段２６におけるリング部２７の内周面の部位までに第２の洗浄液噴射ノズル４１ａを設ける。これによって、基板１の裏面側に対しては、第１，第２の洗浄液噴射ノズル４１ａ，４１ｂ間の僅かな部分と、連結アーム２８が配置されている部位を除いたほぼ全面に洗浄液が供給できる。しかも、基板１は回転することから、その裏面側に供給された洗浄液は遠心力の作用を受けて広がることから、実質的に洗浄液が回り込まない部位は支持ピン３０の当接部だけとなる。しかも、支持ピン３０の先端は略球形にしており、支持ピン３０の基板１への接触面積は極めて小さいものであるから、完全に露出している基板１の表面側だけでなく、裏面側も完全に洗浄することができるようになる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、スピンドルに基板を装架するために設けられる保持手段として、スピンドルの回転軸と同心円状のリング部と、このリング部と回転軸とを連結するように掛け渡して設けた複数の連結アームとで構成し、リング部には、基板の外周端面のうち、短辺側の各１箇所と、長辺側にそれぞれ２箇所とに係合する規制ピンを立設し、また少なくとも各連結アームの所定の箇所に、基板の裏面と当接する複数本の支持ピンを立設する構成としたので、スピンドルに基板を装架させて回転させるに当って、基板を安定的に保持し、かつその回転を円滑に行わせることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す基板の回転駆動装置の図２のＸ−Ｘ位置での断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】連結アームの断面図である。
【図４】本発明の回転駆動装置を洗浄装置として用いた場合を示す断面図である。
【図５】従来技術における基板の回転駆動装置の断面図である。
【図６】図５の平面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２０，２０′ スピンドル
２１，２１′ 回転軸
２６ 保持手段
２７ リング部
２８ 連結リング
２９ 規制ピン
３０ 支持ピン

Claims (7)

1. 長方形状の基板を水平状態に保持して回転駆動する回転軸を備えたスピンドルを有する基板処理装置において、
   前記スピンドルの回転軸と同心円状に形成したリング部と、スピンドルとリング部との間に一定の角度毎に掛け渡して設けた複数本の連結アームとからなり、
   前記リング部には、前記基板の外周端面のうち、両短辺を等分する各１箇所と、両長辺のそれぞれの端部から等距離だけ離れた各２箇所とに係合するように、しかも前記スピンドルの回転軸の回転中心から等距離だけ離れた位置にそれぞれ規制ピンが立設されており、
   また少なくとも前記各連結アームの所定の箇所に、前記基板の裏面と当接する複数本の支持ピンが立設された
   基板の保持手段を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記リング部の内径は前記基板の短辺の長さより大きいものとしたことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記基板の表面に液を噴射する液噴射ノズルをさらに備え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基板処理装置。
4. 前記基板の下方位置に、前記基板の裏面に液を噴射する液噴射ノズルをさらに備え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基板処理装置。
5. 前記基板の上方位置に、前記基板の表面に液を噴射する液噴射ノズルをさらに備えることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
6. 前記液噴射装置は、前記スピンドルの内部に設けられた第１の液噴射ノズルと、前記スピンドルの外周よりさらに外部に設けられた第２の液噴射ノズルとにより構成されることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板処理装置を用いて、基板を処理することを特徴とする液晶パネルの製造方法。

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