JP5822762B2 - 基板冷却装置および基板冷却方法 - Google Patents

Description

この発明は、電子ペーパー用基板、有機ＥＬ表示装置用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、太陽電池用パネル基板、ＰＤＰ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板を冷却するための基板冷却装置および基板冷却方法に関する。

基板に対してベーク処理を行った後に、この基板に塗布液を塗布する場合には、基板を常温程度まで冷却する必要がある。このため、従来、基板の表面にエアを吹き付けることにより基板を冷却する空冷方法が採用されている。この空冷方法においては、冷却装置内に載置された基板の上方から常温あるいは冷却したエアを基板に向けて噴出することにより、基板を冷却している。

しかしながら、このような空冷方法では、基板の下面にエアが至らず、送風量を多くしても冷却効率が悪いばかりではなく、また、基板全域の温度分布が不均一になることから、精度の高い冷却を行うことは不可能となる。また、基板の厚みが、例えば２ｍｍ以上と大きい場合には、基板内に蓄積される熱量も大きくなることから、冷却を効率的に実行することは不可能となる。

これに対して、特許文献１には、冷媒流路を貫通させた冷却パネルを配設して広い冷却ゾーンを形成し、前工程側から搬送されてくる加熱された状態のガラス基板を吸気ノズルで吸引して冷却パネルに密着させることにより冷却し、そして、搬送ローラで間歇的にガラス基板を水平に持ち上げて後工程側へ搬送することにより、冷却パネルで支持する箇所を次々と変えて冷却するガラス基板の冷却装置が開示されている。

特開平１１−４３３３７号公報

特許文献１に記載された冷却装置においては、冷媒流路を貫通させた冷却パネルや、搬送ローラの昇降機構が必要となり、装置構成が複雑となる。また、基板の大型化に伴い、昇降機構も大型化する。このため、冷却装置の製造コストが高額となるという問題がある。また、特許文献１に記載された冷却装置においては、基板と冷却プレートとが接触を繰り返す構成であることから、基板に傷が生じやすく、歩留まりが低下するという問題をも生ずるおそれがある。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、装置の製造コストを低減しながら、基板に損傷を与えることなく、基板を効率的かつ高精度に冷却することが可能な基板冷却装置および基板冷却方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、基板を水平方向に搬送する搬送機構と、前記搬送機構により搬送される基板の上方に配設され、当該基板の上面に気体を噴出する第１冷却機構と、前記搬送機構により搬送される基板の下方に配設され、表面張力により形成された冷却液の液膜と、前記搬送機構により搬送される基板の下面とを接触させることにより、当該基板の下面に冷却液の液膜を形成する第２冷却機構とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第２冷却機構は、上面に開口部を有し冷却液を貯留する冷却液貯留容器を備え、前記冷却液貯留容器内に貯留された冷却液の表面張力により形成された冷却液の液膜と、前記搬送機構により搬送される基板の下面とを接触させることにより、基板の下面に冷却液の液膜を形成する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２冷却機構は、冷却液塗布ローラを備え、この冷却液塗布ローラの表面に供給された冷却液の表面張力により形成された冷却液の液膜と前記搬送機構により搬送される基板の下面とを接触させることにより、基板の下面に冷却液の液膜を形成する。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記冷却液貯留容器における開口部の、前記搬送機構により搬送される基板の搬送方向と直交する幅方向の大きさは、前記搬送機構により搬送される基板の搬送方向と直交する幅方向の大きさ以上の大きさを有し、前記基板の下面全域に冷却液の液膜を形成する。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明において、前記基板の下面に形成された冷却液の液膜を除去する冷却液除去機構をさらに備える。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明において、前記第１冷却機構は、前記搬送機構により搬送される基板の搬送方向と直交する幅方向に延びるスリットを有するスリットノズルである。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記搬送機構により搬送される基板の上面と平行に配設され、前記スリットノズルから噴出された気体を前記基板の表面に広げる整流板を備える。

請求項８に記載の発明は、水平方向に搬送される基板に対して、その表面に気体を噴出するとともに、表面張力により形成された冷却液の液膜と基板の下面とを接触させることにより、その下面に冷却液の液膜を形成することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、基板の下面に形成された冷却液の液膜を除去する液膜除去工程をさらに備える。

請求項１および請求項８に記載の発明によれば、基板の表面に気体を噴出するとともに、基板の下面に冷却液の液膜を形成することにより基板を冷却することから、基板に損傷を与えることなく、基板を効率的に精度よく冷却することが可能となる。また、冷却のためのコストを低額とすることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、基板の下面に表面張力により冷却液の液膜を形成することにより、基板に損傷を与えることなく基板を冷却することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、冷却液塗布ローラを利用して基板の下面に効率的に冷却液の液膜を形成することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、基板の下面全域を均一に冷却することが可能となる。

請求項５および請求項９に記載の発明によれば、基板の下面に残存する冷却液を除去することにより、基板の冷却に供した冷却液が後工程に悪影響を及ぼすことを効果的に防止することが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、スリットノズルから噴出される気体により、搬送機構により搬送される基板の上面を冷却することが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、スリットノズルから噴出される気体を基板の表面に広げることにより、スリットノズルから噴出された気体を効率的に利用して基板の上面を冷却することが可能となる。

この発明の第１実施形態に係る基板冷却装置の概要図である。 基板１００の後端が冷却液除去用エアナイフ６に近接した状態において、冷却液の液膜Ｗを除去する様子を示す説明図である。 この発明の第２実施形態に係る基板冷却装置の概要図である。 冷却液塗布ローラ９の斜視図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係る基板冷却装置の概要図である。

この基板冷却装置は、前段のベーク工程と後段の塗布工程との間に配設されるものであり、前段のベーク工程で高温となった基板１００を常温程度まで冷却して、後段の塗布工程に送り出すものである。

この基板冷却装置は、搬入口１１と搬出口１２とを有する冷却チャンバー１と、基板１００の下面を支持する複数の搬送ローラ２から成り、基板１００を冷却チャンバー１の搬入口１１から搬出口１２に向けて水平方向に搬送する搬送機構とを備える。また、この基板冷却装置は、いずれも冷却チャンバー１内に配設された、冷却用エアナイフ３と、冷却液貯留容器４と、整流板７と、ドクターブレード８と、冷却液除去用エアナイフ６と、飛散防止用エアナイフ５とを備える。

冷却用エアナイフ３は、搬送ローラ２により搬送される基板１００の上方に配設され、この基板１００の上面に気体を噴出するためのものである。この冷却用エアナイフ３は、搬送ローラ２により搬送される基板１００の搬送方向と直交する方向（図１における紙面に垂直な方向）に延びるスリットを有する。この冷却用エアナイフ３は、クーラー等の冷気発生部と接続されており、冷却された気体を基板１００の上面に噴出する。なお、冷却された気体を噴出するかわりに、常温の空気を噴出するようにしてもよい。

冷却液貯留容器４は、搬送ローラ２により搬送される基板１００の下面に冷却液を供給して、この基板１００の下面に冷却液の液膜Ｗを形成するためのものである。この冷却液貯留容器４は、図示を省略したチラーが接続されており、この冷却液貯留容器４内には、例えは、冷却液として冷却された水（冷却水）、あるいはアルコール等を採用することができ、本実施形態では冷却水が貯留されている。この冷却液貯留容器４の上面は開口部となっている。また、この冷却液貯留容器４における開口部の、搬送ローラ２により搬送される基板１００の搬送方向と直交する幅方向（図１における紙面に垂直な方向）の大きさは、搬送ローラ２により搬送される基板１００の搬送方向と直交する幅方向の大きさ以上の大きさを有している。

この冷却液貯留容器４の上面と、搬送ローラ２により搬送される基板１００の下面との距離は、冷却液貯留容器４の上部に表面張力により盛り上がった冷却水が、搬送ローラ２により搬送される基板１００の下面と接触し得る距離となっている。

冷却液除去用エアナイフ６は、基板１００の下面に形成された冷却水の液膜Ｗを除去するためのものである。この冷却液除去用エアナイフ６は、搬送ローラ２により搬送される基板１００の搬送方向と直交する方向に延びるスリットを有する。この冷却液除去用エアナイフ６は、エア発生部と接続されており、常温の空気を基板１００の下面に向けて噴出する。なお、常温の空気を噴出するかわりに、冷却された気体を噴出するようにしてもよい。

飛散防止用エアナイフ５は、基板１００の端縁付近の冷却水の液膜Ｗを冷却液除去用エアナイフ６により除去するときに、冷却水が飛散することを防止するためのものである。この飛散防止用エアナイフ５は、搬送ローラ２により搬送される基板１００の搬送方向と直交する方向に延びるスリットを有する。この飛散防止用エアナイフ５は、エア発生部と接続されており、常温の空気を下方に向けて噴出する。なお、常温の空気を噴出するかわりに、冷却された気体を噴出するようにしてもよい。

この基板冷却装置により基板１００の冷却を行う場合には、前段のベーク工程において高温となった基板１００を搬送ローラ２により搬送し、搬入口１１より冷却チャンバー１内に搬送する。冷却チャンバー１内においては、冷却用エアナイフ３から基板１００の上面に対して冷却された気体が噴出される。これにより、基板１００は、その上面から冷却される。この時、冷却用エアナイフ３から基板１００の表面に供給された冷却された気体は、整流板７の作用により、基板１００の表面にそって広げられる。これにより、冷却用エアナイフ３から噴出された気体を効率的に利用して基板１００の上面を冷却することが可能となる。なお、冷却用エアナイフ３を基板１００の搬送方向下流側に傾斜させてもよい。このように冷却用エアナイフ３を傾斜させることで、整流板７と基板１００との隙間に効率良く気体を供給することができる。

また、冷却チャンバー１内においては、搬送ローラ２により搬送される基板１００の下面が、冷却液貯留容器４の上部に表面張力により盛り上がった冷却水と接触する。これにより、図１に示すように、基板１００の下面に冷却水の液膜Ｗが形成される。これにより、基板１００は、冷却水の液膜Ｗにより熱を奪われるという作用と、冷却水が蒸発することによる気化熱の作用とにより、その下面から冷却される。

なお、冷却液貯留容器４内に貯留される冷却水の温度は、１６度乃至２１度程度とすることが好ましく、１８度乃至１９度程度とすることがより好ましい。冷却液貯留容器４内に貯留される冷却水の温度が低いほど冷却効果は高くなるが、冷却水の温度を過度に低くすると、基板１００が結露するという問題が生ずる。なお、冷却水として、冷却された水を使用するかわりに、常温の水を使用してもよい。この場合には、基板１００は気化熱により冷却される。

基板１００の下面に形成された冷却水の液膜Ｗは、基板１００が搬送ローラ２によりさらに搬送されると、基板１００の下面にその先端部が当接するドクターブレード８により基板１００の下面から除去される。そして、さらに基板１００が搬送されることにより、基板１００の下面に対して、冷却液除去用エアナイフ６から常温の空気が噴出され、基板１００の下面から冷却水が完全に除去される。

図２は、基板１００の後端が冷却液除去用エアナイフ６に近接した状態において、冷却水の液膜Ｗを除去する様子を示す説明図である。

基板１００を搬送しながら、基板１００の下面に対して冷却液除去用エアナイフ６から空気を噴出して、基板１００の下面から冷却水を除去するときに、基板１００の後端が冷却液除去用エアナイフ６に近接した場合には、基板１００の下面に付着していた冷却水が冷却液除去用エアナイフ６から噴出される空気の作用により、チャンバー１内に飛散するという問題が生ずる。

このため、この基板冷却装置においては、冷却液除去用エアナイフ６が基板１００の後端付近に空気を吹き付ける領域において、飛散防止用エアナイフ５が空気を下方に向けて噴出する。これにより、冷却液除去用エアナイフ６から噴出される空気の作用により飛散する冷却水を、飛散防止用エアナイフ５から噴出される空気の作用により、下方に降下させることができる。これにより、冷却水がチャンバー１内に飛散することを効果的に防止することが可能となる。

次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図３は、この発明の第２実施形態に係る基板冷却装置の概要図である。なお、上述した第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

上述した第１実施形態においては、上面に開口部を有し冷却水を貯留する冷却液貯留容器４を備え、この冷却液貯留容器４内に貯留された冷却水の表面張力により、この冷却水と搬送ローラ２により搬送される基板１００の下面とを接触させることで基板１００の下面に冷却水の液膜Ｗを形成している。これに対して、この第２実施形態においては、冷却液貯留容器４内に貯留された冷却水中に一部が浸漬される冷却液塗布ローラ９を備え、この塗布ローラ９の表面に供給された冷却水の表面張力により、この冷却水と搬送ローラ２により搬送される基板１００の下面とを接触させることで、基板１００の下面に冷却水の液膜Ｗを形成する構成となっている。

図４は、冷却液塗布ローラ９の斜視図である。

この冷却液塗布ローラ９の表面には、スパイラル状の多数の溝が形成されている。この溝の作用により、冷却液貯留容器４内の冷却水の液膜Ｗを効果的に冷却液塗布ローラ９の表面に形成して、これを搬送ローラ２により搬送される基板１００の下面に転写することが可能となる。なお、スパイラル状の溝を採用するかわりに、基板１００の搬送方向と平行な方向を向く溝を利用してもよい。

以上のように、この発明に係る基板冷却装置によれば、基板１００に損傷を与えることなく、基板１００を効率的に精度よく冷却することが可能となる。また、装置構成を簡易なものとして、冷却のためのコストを低額とすることが可能となる。さらには、搬送ローラ２により搬送される基板１００の上面には、各部が接触することもなく、また、冷却水等が付着することもないので、その表面を非接触状態とする必要のある基板１００に対しても、効果的に冷却処理を実行することが可能となる。

１ 冷却チャンバー
２ 搬送ローラ
３ 冷却用エアナイフ
４ 冷却液貯留容器
５ 飛散防止用エアナイフ
６ 冷却液除去用エアナイフ
７ 整流板
８ ドクターブレード
９ 冷却液塗布ローラ
１１ 搬入口
１２ 搬出口
１００ 基板
Ｗ 液膜

Claims (9)

1. 基板を水平方向に搬送する搬送機構と、
   前記搬送機構により搬送される基板の上方に配設され、当該基板の上面に気体を噴出する第１冷却機構と、
   前記搬送機構により搬送される基板の下方に配設され、表面張力により形成された冷却液の液膜と前記搬送機構により搬送される基板の下面とを接触させることにより、当該基板の下面に冷却液の液膜を形成する第２冷却機構と、
   を備えたことを特徴とする基板冷却装置。
2. 請求項１に記載の基板冷却装置において、
   前記第２冷却機構は、上面に開口部を有し冷却液を貯留する冷却液貯留容器を備え、前記冷却液貯留容器内に貯留された冷却液の表面張力により形成された冷却液の液膜と、前記搬送機構により搬送される基板の下面とを接触させることにより、基板の下面に冷却液の液膜を形成する基板冷却装置。
3. 請求項１に記載の基板冷却装置において、
   前記第２冷却機構は、冷却液塗布ローラを備え、この冷却液塗布ローラの表面に供給された冷却液の表面張力により形成された冷却液の液膜と、前記搬送機構により搬送される基板の下面とを接触させることにより、基板の下面に冷却液の液膜を形成する基板冷却装置。
4. 請求項２に記載の基板冷却装置において、
   前記冷却液貯留容器における開口部の、前記搬送機構により搬送される基板の搬送方向と直交する幅方向の大きさは、前記搬送機構により搬送される基板の搬送方向と直交する幅方向の大きさ以上の大きさを有し、前記基板の下面全域に冷却液の液膜を形成する基板冷却装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の基板冷却装置において、
   前記基板の下面に形成された冷却液の液膜を除去する冷却液除去機構をさらに備える基板冷却装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板冷却装置において、
   前記第１冷却機構は、前記搬送機構により搬送される基板の搬送方向と直交する幅方向に延びるスリットを有するスリットノズルである基板冷却装置。
7. 請求項６に記載の基板冷却装置において、
   前記搬送機構により搬送される基板の上面と平行に配設され、前記スリットノズルから噴出された気体を前記基板の表面に広げる整流板を備える基板冷却装置。
8. 水平方向に搬送される基板に対して、その表面に気体を噴出するとともに、表面張力により形成された冷却液の液膜と基板の下面とを接触させることにより、その下面に前記冷却液の液膜を形成することを特徴とする基板冷却方法。
9. 請求項８に記載の基板冷却方法において、
   基板の下面に形成された冷却液の液膜を除去する液膜除去工程をさらに備える基板冷却方法。

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