JPH0924322A

JPH0924322A - 基板加熱処理用均温プレート

Info

Publication number: JPH0924322A
Application number: JP19912095A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kitano; 良夫北野; Kazuhiko Abe; 和彦安部; Masatoshi Horie; 正俊堀江; Toru Ishiwatari; 亨石渡
Original assignee: Toray Industries Inc; Tokuden Co Ltd Kyoto
Current assignee: Toray Industries Inc; Tokuden Co Ltd Kyoto
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ホットプレート法において基板を均一に加熱
できる均温プレートを提供する。【解決手段】基板に対向する面を有し、発熱体２２か
らの熱を前記基板に伝達する均温プレート２５であっ
て、該均温プレート２５の肉厚内部に、気液２相の熱媒
体２３を密封したジャケット２４を配置したことを特徴
とする、基板加熱処理用均温プレート。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス板や半導体
ウエハ等の基板を均一な表面温度分布となるように加熱
する均温プレートに関し、例えば、半導体の製造工程や
液晶表示素子の製造工程、カラーフィルターの製造工程
で用いられ、配向膜やレジスト、ペーストを塗布した基
板を加熱硬化するために用いられる基板加熱処理用均温
プレートに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、基板を加熱する方法として、
加熱雰囲気中で基板を保持し加熱するオーブン法が知ら
れている。しかし、オーブン法では熱風をオーブン内で
循環するため、パーティクルやゴミ等が混入しやすいと
いう問題がある。このため、高度なクリーン度が要求さ
れる場合には、加熱板上に基板を保持し加熱するホット
プレート法や、赤外線加熱により基板を加熱する方法
（ＩＲオーブン法）等が用いられている（例えば、特開
平３−２６４９０２号公報、特開平４−９３９２３号公
報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ホット
プレート法は、基板を均一に加熱する点で若干劣り、ホ
ットプレートの面方向の温度むらに起因する不良品が発
生する場合があった。例えば、カラーフィルターの製造
工程でガラス基板上に塗布した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）のペーストの加熱硬化を行う場合、ホットプレー
ト面方向の温度むらに対応してペースト膜に色むらが発
生することがある。このため、カラーフィルターの収率
が著しく低下することがあるという問題があった。

【０００４】本発明の目的は、ホットプレート法におけ
る上記のような問題点に着目し、基板を面方向に均一に
加熱できる基板加熱処理用均温プレートを提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
基板加熱処理用均温プレートは、基板に対向する面を有
し、発熱体からの熱を前記基板に伝達する均温プレート
であって、該均温プレートの肉厚内部に、気液２相の熱
媒体を密封したジャケットを配置したことを特徴とする
ものからなる。

【０００６】上記均温プレートの、被加熱物である基板
に対向する面は、通常、基板面に合わせて平坦面に形成
される。上記ジャケットは、均温プレートの肉厚内部に
配置されるが、基板への対向面、つまり上記平坦面と並
行に複数配置し、所定の間隔をもって、実質的に上記平
坦面の全域にわたって配置されることが好ましい。この
ジャケットは、気液２相の熱媒体を密封できる構造に形
成されている。また、各ジャケットは、全体として密封
構造を維持しつつ、互いに連通していてもよい。

【０００７】均温プレートと発熱体とは、一体化された
部材として構成されてもよく、所定の接触部を有する別
体に構成されてもよい。

【０００８】発熱体の型式は、特に限定しないが、たと
えば誘導コイル、鉄心、誘導電流短絡回路を有し、交流
電源によって励磁されてジュール熱を発する電磁誘導発
熱機構をもつ発熱体を使用できる。この電磁誘導発熱機
構においては、誘導コイルと鉄心と誘導電流短絡回路と
が、一体的に構成されていてもよいし、所定の磁気回路
を構成し分離独立できるように構成されていてもよい。
他の発熱体として、アルミ鋳込みヒータ、シースヒー
タ、カートリッジヒータ等も使用できる。

【０００９】熱媒体としても特に限定されず、例えば、
純水、アルコール、有機熱媒体、ナフタレン等を用いる
ことができる。このような熱媒体が、ジャケット内に、
例えば減圧密封される。

【００１０】また、均温プレートの材質としては、炭素
鋼、ステンレス鋼、チタニウムあるいはチタニウム合
金、等が用いられる。熱伝達性、成形加工性等の面から
は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が好まし
い。

【００１１】さらに、対象となる基板の材質も特に限定
されないが、例えばソーダライムガラス、無アルカリガ
ラス、ホウケイ酸系ガラス、石英ガラス等が好ましく用
いられる。

【００１２】

【作用】請求項１の構成によれば、均温プレートの肉厚
内部に気液２相の熱媒体を密封したジャケットを配置し
ているため、高温部では熱媒体液相が蒸発して潜熱を奪
い、低温部では熱媒体が凝縮して潜熱を放出し、液相に
戻る。またこの際、高温部では蒸気圧が高く、低温部で
は蒸気圧が低いため、熱媒体の蒸気は自動的に高温部か
ら低温部へ移動する。

【００１３】その結果、発熱体より供給された熱は、均
温プレートの内部に適宜の間隔で備えたジャケットに密
封された熱媒体の熱平衡作用により、均温プレートの温
度を均一にすることが可能となる。

【００１４】請求項２の構成によれば、均温プレートと
発熱体が一体的に構成されているので、両者を一つの部
材として扱うことができ、製造管理、取扱い上非常に便
利になる。

【００１５】一方、請求項３の構成によれば、両者が別
体構成とされ分離可能であるので、各部材の重量が軽く
なり、脱着作業等の作業性の向上をはかることができ
る。

【００１６】また、請求項４の構成によれば、適宜の間
隔で配置され気液２相の熱媒体を密封したジャケットを
相互に連通させているので、均温プレートの全域にわた
り熱媒体が流通可能となり、熱媒体の熱平衡作用により
均温プレート全域にわたって温度を均一にすることが可
能となる。

【００１７】また、請求項５の構成によれば、発熱体は
電磁誘導により発熱されるため、効率の良い加熱が可能
となるばかりでなく、誘導コイル・鉄心と誘導電流短絡
回路とは密着、一体となっていなくてもよいので、これ
らを均温プレート等に対し脱着自在に分離独立できるよ
うにすることが容易に可能であり、例えば均温プレート
に洗浄、研磨などの保守を必要とする場合に、保守作業
性を大幅に改善することができるようになる。

【００１８】さらに、請求項６の構成によれば、均温プ
レートがアルミニウムもしくはアルミニウム合金からな
っているため、良好な熱伝達性能を確保しつつ、均温プ
レートを軽量化できるため、上記保守作業をさらに改善
することができるようになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましい実施態様
を、図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明
の基板加熱処理用均温プレートを用いた基板加熱の一実
施態様を示している。図において、ガラス基板１００
は、図示していないシャトルコンベアにより均温プレー
ト１ａ、１ｂ上に移載され、ガラス基板１００の昇温、
温度保持が行われる。この際、ガラス基板１００をプロ
キシミティピン２により支持して加熱が行われる。次
に、コールドプレート５上でガラス基板１００の冷却が
行われる。

【００２０】図２は、本発明の一実施態様に係る基板加
熱処理用均温プレートの断面を示している。均温プレー
ト１には、細孔１１が加工され、その内部に密着挿入す
るように電熱ヒータ（カートリッジヒータもしくはシー
スヒータ）１２が備えられている。また別の細孔が加工
され、これをジャケット１３として、熱媒体１４が減圧
密封されている。熱媒体１４は、気液２相の状態で密封
されている。ジャケット１３は、それぞれが独立に構成
されていてもよいし、相互に連通するように構成されて
いてもよい。また市販のヒートパイプを細孔に挿入した
ものでもよい。電熱ヒータ１２とジャケット１３とは、
図２の如く平行に配置してもよいし、直交配置でもよ
い。この実施例では、均温プレート１の上面が基材への
対向面１５である。電熱ヒータ１２には、図示されない
電源リード線を介して電源制御装置から電力が供給さ
れ、ヒータ１２が発熱する。また均温プレートの近傍に
は、図示されない温度検出端が備えられ、電源制御装置
に信号を送り、所定の温度に温調されるようになってい
る。本実施態様では、均温プレートと発熱体とが一体化
されている。

【００２１】図３は別の実施態様を示している。本実施
態様では、電熱ヒータ２１を備えた発熱部２２（発熱
体）と、気液２相の熱媒体２３を密封したジャケット２
４を備えた均温プレート２５とが、所定の接触部２６を
有し、分離独立できるように、つまり別体に構成されて
いる。均温プレート２５がアルミニウムもしくはアルミ
ニウム合金で構成されている場合にはその重量を軽くで
き、脱着作業時の作業性向上が図れる。

【００２２】図４は、さらに別の実施態様を示してい
る。本実施態様においては、発熱部は、誘導コイル３１
と鉄心３２と誘導電流短絡回路３３とで構成されてい
る。誘導電流短絡回路３３は、均温プレート３４の４辺
に沿って延びており、ワンターンの２次短絡回路を構成
している。均温プレート３４にはジャケット３５が備え
られているが、ジャケット３５は誘導電流短絡回路３３
の内部に延長されていて、発生したジュール熱を効率良
く均温プレート３４に導くことができるようになってい
る。またジャケット３５は、連通部３６により相互に連
通されている。

【００２３】図５は、さらに別の実施態様を示してい
る。本実施態様においては、誘導コイル４１と鉄心４２
と、誘導電流短絡回路４３とは脱着自在となるように分
離独立できるようになっている。この場合誘導電流短絡
回路４３は均温プレート４４の一部となっていて、発生
したジュール熱を即時に熱媒体４６を密封したジャケッ
ト４５に伝え均一化することができるようになってお
り、温度制御性に優れている。

【００２４】図６は、さらに別の実施態様を示してい
る。本実施態様においては、発熱部５１は均温プレート
５２の端部に設けられており、発熱方式としては、電熱
ヒータ、電磁誘導発熱機構方式等特に限定されない。熱
媒体５３を密封したジャケット５４は、均温プレート５
２に備えられていると同時に発熱部５１にも延長されて
いる。

【００２５】上記のような各実施態様に係る均温プレー
トにおいては、ジャケット内に気液２相の熱媒体が密封
されているので、プレートは極めて均一に加熱され、均
温プレートによって加熱される基板も均一に加熱され
る。特に、本発明の均温プレートは、基板を昇温する際
等の温度勾配（時間に対する温度変化）が激しい箇所に
用いることが好ましく、均温化の効果をより発揮するこ
とが可能となる。

【００２６】

【実施例】

実施例１以下に、上述したような均温プレートを製作し、図１に
示したようなフローでガラス基板上に塗布した塗布液の
仮キュアと冷却を行った。ガラス基板はサイズが４００
ｍｍ×５００ｍｍ、厚みが１．１ｍｍの無アルカリガラ
ス基板（コーニング社製７０５９）、熱媒体は純水、塗
布液はポリアミック酸溶液に顔料を分散させたものを用
いた。均温プレートの寸法は、４６０ｍｍ×５５０ｍ
ｍ、プロキシミティピンの高さは５ｍｍとし、加熱条件
は３分昇温、５分温度保持（１５０℃）、５分冷却とし
た。

【００２７】まず、ガラス基板に塗布液を塗布した後、
均温プレート上にシャトルコンベアで移載し、塗布液の
仮キュアを行った。次いでコールドプレート上にガラス
基板を移載し、冷却を行った。

【００２８】このガラス基板の色むらを検査した結果、
温度むらによる欠点を生じることなく、ガラス基板上の
塗布液の加熱仮キュアを行うことができていた。また、
図７に示すように、Ａ〜Ｃおよび〜で示される測定
位置にて、均温プレート７１の表面温度分布を測定し
た。その結果、表１に示すように、温度分布の最大値−
最小値は昇温時が２．３℃、温度保持時が１．２℃であ
った。

【００２９】比較例１均温プレートに気液２相の熱媒体を封入していない均温
プレートを用いること以外は、実施例１と同様の条件
で、ガラス基板上に塗布した塗布液の仮キュアを行っ
た。このガラス基板の色むらを検査した結果、温度むら
に起因する欠点が生じ、良好に塗布液の加熱仮キュアを
行うことができなかった。また、図７に示した測定位置
におけるプレートの表面温度分布を測定した。その結
果、表１に示すように、温度分布の最大値−最小値は昇
温時が７．０℃、温度保持時が２．２℃であった。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
本発明に係る基板加熱処理用均温プレートによれば、気
液２相の熱媒体を密封したジャケットにおける熱平衡作
用により、均温プレートの表面温度を均一にすることが
でき、被加熱物である基板を均一に加熱処理することが
できる。

【００３２】また、請求項２に記載の構成によれば、均
温プレートの加工、取扱いを容易化することができる。

【００３３】また、請求項３に記載の構成によれば、均
温プレート装置全体を軽量の各部材に分割構成できるの
で、脱着作業等の作業性を向上できる。

【００３４】また、請求項４に記載の構成によれば、均
温プレートの内部に適宜の間隔で配置した、気液２相の
熱媒体を密封したジャケットを相互に連通させ、均温プ
レートの全域にわたって熱媒体が流通できるようになっ
ているため、均温プレート全域の温度を均一にすること
が可能となる。

【００３５】また、請求項５に記載の構成によれば、発
熱体が誘導コイルと鉄心と誘導電流短絡回路とで構成さ
れているため、効率の良い加熱が可能となるばかりか、
誘導コイル・鉄心と誘導電流短絡回路を含む均温プレー
トを脱着自在に分離独立できるようにすることが容易に
可能であり、均温プレートの保守作業性を改善すること
が可能となる。

【００３６】また、請求項６に記載の構成によれば、均
温プレートがアルミニウムもしくはアルミニウム合金か
らなっているため、軽量化により均温プレートの保守作
業性をさらに改善することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基板加熱処理の一例を示す、概略工程フロー図
である。

【図２】本発明の一実施態様に係る基板加熱処理用均温
プレートの部分断面表示斜視図である。

【図３】本発明の別の実施態様に係る基板加熱処理用均
温プレートの部分断面表示斜視図である。

【図４】本発明のさらに別の実施態様に係る基板加熱処
理用均温プレートの部分断面表示斜視図である。

【図５】本発明のさらに別の実施態様に係る基板加熱処
理用均温プレートの部分断面表示斜視図である。

【図６】本発明のさらに別の実施態様に係る基板加熱処
理用均温プレートの部分断面表示斜視図である。

【図７】実施例、比較例における均温プレートの表面温
度測定位置を示す概略平面図である。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ、２５、３４、４４、５２、７１均温
プレート２プロキシミティピン５コールドプレート１１細孔１２、２１ヒータ１３、２４、３５、４５、５４ジャケット１４、２３、４６、５３熱媒体１５基板への対向面２２５１発熱体（発熱部）２６接触部３１、４１誘導コイル３２、４２鉄心３３、４３誘導電流短絡回路３６連通部１００ガラス基板

フロントページの続き (72)発明者堀江正俊滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内 (72)発明者石渡亨滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に対向する面を有し、発熱体からの
熱を前記基板に伝達する均温プレートであって、該均温
プレートの肉厚内部に、気液２相の熱媒体を密封したジ
ャケットを配置したことを特徴とする、基板加熱処理用
均温プレート。
【請求項２】前記均温プレートと発熱体とが一体化さ
れている、請求項１の基板加熱処理用均温プレート。
【請求項３】前記均温プレートと発熱体とが別体に構
成されている、請求項１の基板加熱処理用均温プレー
ト。
【請求項４】前記ジャケットが複数配置され、互いに
連通している、請求項１ないし３のいずれかに記載の基
板加熱処理用均温プレート。
【請求項５】前記発熱体が電磁誘導により発熱される
発熱体である、請求項１ないし４のいずれかに記載の基
板加熱処理用均温プレート。
【請求項６】前記均温プレートがアルミニウムもしく
はアルミニウム合金から構成されている、請求項１ない
し５のいずれかに記載の基板加熱処理用均温プレート。