TWI529840B - Float the heating device - Google Patents
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Description
本發明是關於在藉由超音波浮起(ultrasonic levitation)使形成有塗佈膜的基板(substrate)浮起的狀態下進行加熱及運送之浮起運送加熱裝置。
在液晶顯示器(liquid crystal display)或電漿顯示器(plasma display)等的平面面板顯示器(flat panel display)於基板上塗佈有光阻(resist)液者(稱為塗佈基板)被使用。該塗佈基板是藉由透過塗佈裝置將光阻液均勻地塗佈於基板上而形成塗佈膜，然後藉由透過例如如下述專利文獻1所示的加熱乾燥裝置使塗佈膜乾燥而生產。
該加熱乾燥裝置使用電磁輻射(electromagnetic radiation)等的加熱手段將基材加熱。而且，在複數個加熱手段彼此之間設置超音波懸浮板，透過給予該處的超音波振動使基材浮起，在該狀態下一邊運送基板，一邊將基材加熱。如此，藉由基材加熱中的運送手段採用浮起運送，可防止例如當使用導滾子(guide roller)時產生之起因於與基材接觸的部位和其他的部位的熱的特性的差異的塗佈膜的乾燥不均。
[專利文獻1] 日本國特開2006-205064號公報
該加熱乾燥裝置使用電磁輻射(electromagnetic radiation)等的加熱手段將基材加熱。而且，在複數個加熱手段彼此之間設置超音波懸浮板，透過給予該處的超音波振動使基材浮起，在該狀態下一邊運送基板，一邊將基材加熱。如此，藉由基材加熱中的運送手段採用浮起運送，可防止例如當使用導滾子(guide roller)時產生之起因於與基材接觸的部位和其他的部位的熱的特性的差異的塗佈膜的乾燥不均。
[專利文獻1] 日本國特開2006-205064號公報
但是，在記載於上述專利文獻1的加熱乾燥裝置中，仍然有在塗佈膜表面產生乾燥不均之虞的問題。具體上因在交互排列的加熱手段與超音波懸浮板之間熱的特性有差異，基材通過加熱手段的上方時被強烈地加熱，通過超音波懸浮板的上方時會通過幾乎不被加熱(倒是有時也會被冷卻)之具有大的波的加熱環境，故其會使塗佈膜的乾燥不均容易產生。
本發明是鑒於上述問題點所進行的創作，其目的為提供一種浮起運送加熱裝置，可抑制在塗佈膜形成有乾燥不均。
為了解決上述課題，本發明的浮起運送加熱裝置，包含:使基板超音波振動浮起之振動板部；將前述振動板部加熱之加熱器部；給予前述振動板部超音波振動之超音波產生部；支撐基板的端部並運送基板於與基板的浮起方向垂直的方向之運送部，其特徵為:前述加熱器部在前述振動板部之使基板浮起的面的背面側與前述振動板部設有規定間隔而被配置，與基板的運送方向正交的方向的前述振動板部的尺寸比同方向的基板的尺寸大，藉由透過前述加熱器部將前述振動板部加熱，使浮起運送中的基板全面透過前述振動板部加熱。
依照上述浮起運送加熱裝置，因加熱器部在振動板部之使基板浮起的面的背面側與振動板部設有規定間隔而被配置，故振動板部被輻射加熱。因此，可將振動板部加熱至均勻的溫度。而且，藉由使與基板的運送方向正交的方向的振動板部的尺寸比同方向的基板的尺寸大，可在與基板的運送方向正交的方向中均勻地將基板加熱。再者，藉由使基板運送於該振動板部上，可將基板全面均勻地加熱，因此可無不均地使基板上的塗佈膜乾燥。
而且以如下之構成也可以:其特徵為前述超音波產生部在前述振動板部之使基板浮起的區域及前述振動板部中，在相當於該區域的背面側的區域的兩區域的外部中與前述振動板部接觸，給予前述振動板部超音波振動。
依照該構成，藉由使超音波產生部在使基板浮起的振動板部上的區域及對振動板部相當於該區域的背面側的區域的兩區域的外部中，與振動板部的底面接觸，因有在振動板部上引起溫度不均的可能性之超音波產生部與振動板部的接觸部脫離使基板浮起的區域，亦即將基板加熱的區域，故可防止振動板部中的將基板加熱的區域的溫度不均，進而可不引起乾燥不均而使基板上的塗佈膜乾燥。
而且其特徵為如下也可以:前述振動板部將複數個振動板連續排列於一方向而形成，前述振動板彼此的接縫(seam)與基板的運送方向略正交，前述運送部以等速運送前述振動板部上的基板。
據此，即使是在振動板部存在接縫，在該部分振動板部的溫度與其他的部分有若干差的情形，也能藉由連續排列振動板，使溫度變化極小，而且，藉由使振動板彼此的接縫與基板的運送方向略正交，以等速運送基板於其上，使基板的任一處都能以相同的加熱輪廓(heating profile)使其加熱，故可防止乾燥不均。
本發明是鑒於上述問題點所進行的創作，其目的為提供一種浮起運送加熱裝置，可抑制在塗佈膜形成有乾燥不均。
為了解決上述課題，本發明的浮起運送加熱裝置，包含:使基板超音波振動浮起之振動板部；將前述振動板部加熱之加熱器部；給予前述振動板部超音波振動之超音波產生部；支撐基板的端部並運送基板於與基板的浮起方向垂直的方向之運送部，其特徵為:前述加熱器部在前述振動板部之使基板浮起的面的背面側與前述振動板部設有規定間隔而被配置，與基板的運送方向正交的方向的前述振動板部的尺寸比同方向的基板的尺寸大，藉由透過前述加熱器部將前述振動板部加熱，使浮起運送中的基板全面透過前述振動板部加熱。
依照上述浮起運送加熱裝置，因加熱器部在振動板部之使基板浮起的面的背面側與振動板部設有規定間隔而被配置，故振動板部被輻射加熱。因此，可將振動板部加熱至均勻的溫度。而且，藉由使與基板的運送方向正交的方向的振動板部的尺寸比同方向的基板的尺寸大，可在與基板的運送方向正交的方向中均勻地將基板加熱。再者，藉由使基板運送於該振動板部上，可將基板全面均勻地加熱，因此可無不均地使基板上的塗佈膜乾燥。
而且以如下之構成也可以:其特徵為前述超音波產生部在前述振動板部之使基板浮起的區域及前述振動板部中，在相當於該區域的背面側的區域的兩區域的外部中與前述振動板部接觸，給予前述振動板部超音波振動。
依照該構成，藉由使超音波產生部在使基板浮起的振動板部上的區域及對振動板部相當於該區域的背面側的區域的兩區域的外部中，與振動板部的底面接觸，因有在振動板部上引起溫度不均的可能性之超音波產生部與振動板部的接觸部脫離使基板浮起的區域，亦即將基板加熱的區域，故可防止振動板部中的將基板加熱的區域的溫度不均，進而可不引起乾燥不均而使基板上的塗佈膜乾燥。
而且其特徵為如下也可以:前述振動板部將複數個振動板連續排列於一方向而形成，前述振動板彼此的接縫(seam)與基板的運送方向略正交，前述運送部以等速運送前述振動板部上的基板。
據此，即使是在振動板部存在接縫，在該部分振動板部的溫度與其他的部分有若干差的情形，也能藉由連續排列振動板，使溫度變化極小，而且，藉由使振動板彼此的接縫與基板的運送方向略正交，以等速運送基板於其上，使基板的任一處都能以相同的加熱輪廓(heating profile)使其加熱，故可防止乾燥不均。
【發明的功效】
依照本發明的浮起運送加熱裝置，可不使塗佈膜產生乾燥不均而一邊將基板加熱，一邊運送基板。
依照本發明的浮起運送加熱裝置，可不使塗佈膜產生乾燥不均而一邊將基板加熱，一邊運送基板。
使用圖面說明與本發明有關的實施的形態。
圖1及圖2是本發明的一實施形態中的浮起運送加熱裝置之斜視圖及側視圖。浮起運送加熱裝置1具備:振動板部2、加熱器部3、超音波產生部4及運送部5，振動板部2藉由加熱器部3加熱。而且，振動板部2藉由超音波產生部4進行超音波振動，透過由該振動產生的輻射壓(radiation pressure)使振動板部2上的基板W浮起。透過該等構件，基板W一邊透過振動板部2浮起、加熱，一邊透過運送部5被運送於振動板部2上。
此外在以下的說明中，設基板W被運送的方向為Y軸方向，設在水平面上與Y軸方向正交的方向為X軸方向，設正交於X軸及Y軸方向的雙方的方向為Z軸方向而進行說明。
振動板部2具有複數個振動板21。振動板21在本實施形態中為鋁製(鋁合金製)且為具有矩形板狀的形狀的金屬板，藉由該等振動板21連續地排列於基板運送方向(Y軸方向)而形成振動板部2。此時，振動板21彼此的接縫22沿著與基板運送方向正交的方向(X軸方向)存在。
此處，各個振動板21的X軸方向的尺寸被設定為比基板W被承載於振動板21時的基板W的X軸方向尺寸大。據此，在基板W藉由運送部5運送於振動板部2之上時，因關於X軸方向，不會存在基板W由振動板部2突出的部分，基板W的全面通過振動板部2之上，故可藉由透過加熱器部3加熱的振動板部2，關於X軸方向均勻地將基板W加熱。而且，更藉由透過運送部5以等速運送基板W，如後述般使基板W的全面被均勻地加熱。
加熱器部3位於振動板部2之使基板W浮起的面6的背面7側，具有複數個加熱器單元31及間隔物(spacer)32。藉由加熱器單元31被排列於X軸方向及Y軸方向而形成一個加熱器集合體33。而且，間隔物32被設置於一部分的加熱器單元31且支撐振動板21，而且，透過間隔物32使振動板部2與加熱器集合體33設有規定的間隔而分離。
加熱器單元31在本實施形態中為插裝加熱器(cartridge heater)或護套加熱器(sheathed heater)被插入矩形板狀的鋁板而構成的板式加熱器(plate heater)，該等加熱器單元31無間隙地被排列在X軸方向及Y軸方向。此外，此處使用雲母加熱器(mica heater)以取代板式加熱器也可以。
此處，加熱器集合體33的X軸方向的尺寸比振動板部2的X軸方向的尺寸大，而且加熱器集合體33的Y軸方向的尺寸為與振動板部2的Y軸方向同等以上。再者，在沿著Z軸方向由振動板部2看加熱器集合體33時，成為振動板部2的區域放進加熱器集合體33的區域的配置。據此，加熱器集合體33可同時將振動板部2的全面加熱，可將振動板部2全體加熱成均勻的溫度。此外，形成加熱器集合體33的各個加熱器單元31其X軸方向及Y軸方向的尺寸比振動板21小也無妨。而且，不採用集合體的形式，而採用僅使用X軸方向及Y軸方向的尺寸比振動板部2大的一個加熱器單元31而將振動板部2加熱的方法也可以。
間隔物32例如為樹脂製的小徑的塊(block)，在本實施形態中，藉由間隔物32在振動板部2與加熱器集合體33之間設有1mm的間隔。如此藉由使振動板部2與加熱器集合體33分離，使得透過加熱器集合體33對振動板部2的加熱不是直接加熱而是成為輻射加熱，與直接加熱比較，使振動板部2全體的溫度均勻變的容易。
而且，當為振動板部2與加熱器集合體33接觸的配置時，由於兩者的固有振動數等振動特性的差異，有時加熱器集合體33會成為振動板部2的振動的妨礙，而藉由使兩者分離，使得振動板部2不會因加熱器集合體33而妨礙振動，可照設定的那樣振動。
此處，間隔物32在相當於振動板21的振動的節點(node)的位置支撐振動板21而被配置於加熱器單元31上較佳。據此，因可使間隔物32受到來自振動板21的振動極小，故可防止間隔物32因與振動板21的干涉而磨耗。
超音波產生部4具有超音波振動器(ultrasonic vibrator)41及振幅放大器(horn)42。超音波振動器41由Z軸方向看位於相對於振動板21與加熱器單元31同側，配置於比加熱器單元31還遠離振動板21的位置。在超音波振動器41連接有振幅放大器42，該振幅放大器42貫穿加熱器單元31並接觸振動板21。
超音波振動器41是根據來自未圖示的振盪器(oscillator)的振盪信號激勵對象物，例如有具有電極及壓電元件(piezo element)的朗之萬型振動器(Langevin type vibrator)。朗之萬型振動器藉由透過振盪器對電極施加驅動電壓(drive voltage)而使壓電元件振動，以規定的振幅及頻率振盪。如此振盪的超音波振動器41的振動經由振幅放大器42傳播給對象物的振動板21，使振動板21振動。藉由振動板21振動，由振動板21發出輻射聲壓(radiated sound pressure)，透過該輻射聲壓，向上的力施加於位於振動板21上的基板W。據此，可在使基板W浮起於振動板21的上方約略規定的浮起量的狀態下保持基板W。
而且，超音波振動器41的振動可藉由控制由振盪器給予的驅動電壓調整振幅及頻率，據此可調整在振動板部2上浮起的基板W的浮起量。基板W的浮起量在本實施形態中是以0.1mm左右。
振幅放大器42採用圓柱或連接複數個圓柱的形狀，一端與超音波振動器41連接，他端接觸振動板21，將超音波振動器41發出的振動的振幅放大或衰減並傳播至振動板21。而且，因成為振幅放大器42貫穿加熱器單元31的配置，故在配置有振幅放大器42的位置中於加熱器單元31設有貫通孔或缺口(notch)，迴避與振幅放大器42的干涉。
而且，振幅放大器42藉由設置於超音波振動器41與振動板21之間，也兼具自加熱器集合體33分離超音波振動器41的任務。因超音波振動器41對熱很脆弱，若被加熱則會發生壓電元件的損傷等的異常，故為了使來自加熱器集合體33的熱不會傳導到超音波振動器41，使用振幅放大器42使超音波振動器41遠離加熱器集合體33。
而且，在本實施形態中因振幅放大器42以鈦製，降低熱傳導率(thermal conductivity)，故即使在振幅放大器42與振動板接觸的端部以及與加熱器單元31接近的部分中被加熱，該熱也很難傳導到與超音波振動器41接觸的端部。而且，透過未圖示的氣冷裝置(air cooling device)等冷卻超音波振動器41，進而在加熱器單元31之與超音波振動器41對向的面配設未圖示的隔熱材料(heat insulating material)，使加熱器集合體33給予超音波振動器41的影響極小。
此處在本實施形態中，考慮不構成基板W的運送的妨礙，由Z軸方向看超音波振動器41在相對於振動板21與加熱器單元31同側，亦即與基板W相反側中使超音波振動器41與振動板21接觸，惟在與基板W同側使其接觸超音波振動器41也無妨。即使在與基板W同側使其接觸超音波振動器41，如本實施形態般，也和在與基板W相反側使其接觸超音波振動器41的情形一樣，可得到使基板W振動浮起的功效。
運送部5具有手(hand)51及進退機構52。手51例如具有L字型的塊，在基板W的角部中與基板W的兩邊接觸並支撐。對基板W一片的支撐在基板W的對角方向配設兩個，以便手51可將基板W的對角定位並支撐。而且，進退機構52為氣缸(air cylinder)等的直動機構(direct acting mechanism)，安裝有手51，在基板W的支撐時及解除支撐時使各自的手51移動。透過該進退機構52，手51在基板W的支撐時接近基板W，在解除支撐時自基板W退避。此處因在手51退避的狀態下基板W為X軸方向及Y軸方向的限制被解除的狀態，故接著在手51接近時有基板W的位置偏移，與手51碰撞而使基板W及手51破損的可能性。此情形，也可以配設上下移動於振動板部2的銷(pin)，手51退避時銷上升並限制基板W的位置，基板W被運送於振動板部2上時銷下降而不妨礙運送動作。
而且，進退機構52被連接於未圖示的Y軸方向的行走軸。在手51接近基板W的角部，支撐基板W的狀態下，藉由透過該行走軸使手51及進退機構52移動於Y軸方向，使基板W朝Y軸方向運送。
此處，為了防止手51與振動板21接觸而使手51或振動板21磨耗及產生微粒(particle)，也可以在手51的底面配設空氣軸承(air bearing)，使手51與振動板21保持一定的間隔。
接著，針對超音波產生部4之安裝於振動板部2的安裝位置，使用圖1及圖2進行說明。
如前面提到的，為了使來自超音波振動器41的振動傳播到振動板21，振幅放大器42接觸振動板21，而且在配置有振幅放大器42的位置中於加熱器單元31設有貫通孔或缺口。因此，在振動板21之振幅放大器42所接觸之處及其近處，與其他處比較，很難受到來自加熱器單元31的加熱，溫度變低。此點在使基板W浮起的側的面也相同，在背面側於振幅放大器42所接觸之處及其近處，溫度變低。若在這種位置將基板W加熱，則與其他處比較因無法充分地將基板W加熱，故有使基板W產生乾燥不均的可能性。
因此在本實施形態中，在如上述的位置不將基板W加熱，以防止乾燥不均的產生。具體上如圖1及圖2中所示，對振動板部2之使基板W浮起的區域R1及相當於其背面側的區域R2，在該等區域的外部，亦即在將基板W加熱的區域的外部中，振動板21與振幅放大器42接觸。
接著，針對複數個振動板21的排列方向與基板W的乾燥不均的產生的關係，使用圖3進行說明。圖3是顯示振動板21的排列方向造成的基板W的加熱特性的不同之概略圖。圖3(a)是振動板21彼此的接縫沿著基板運送方向(Y軸方向)而排列振動板21的情形，圖3(b)是接縫沿著與基板運送方向正交的方向(X軸方向)排列的情形，圖3(c)是接縫具有與基板運送方向成直角以外的斜度而排列的情形，在各個圖的左側顯示表示基板運送方向與振動板21的排列方向的關係之模式圖，在右側顯示表示在模式圖上所示的基板W上的A點及B點的兩點中的基板溫度的變化之圖表(加熱輪廓)。
振動板21被排列複數片而形成振動板部2時，即使透過加熱器部3使振動板部2的全面被加熱，振動板21彼此的接縫22也很難與其他的部分成為相同的溫度，大體上，接縫22的部分的溫度比其他的部分的溫度低。此處如圖3(a)所示，當接縫沿著Y軸方向時，存在如基板W上的B點般，浮起運送中始終通過接縫22之上的點。這種點中的加熱輪廓如圖3(a)右邊的圖表所示，比像A點所代表的通過接縫22以外之上的點的加熱輪廓還低。亦即基板W其全面不被均勻地加熱，在塗佈膜產生沿著接縫22的條紋狀的乾燥不均。
相對於此，如圖3(b)般當接縫22沿著X軸方向時，A點、B點都成為相同的加熱狀態。各點都在通過接縫22之上時，基板溫度降低一些，由於其時序(timing)也同時，故各點的加熱輪廓成為同一。而且，藉由在該狀態下更進一步令基板W的運送速度為等速，不僅排列於X軸方向的A點及B點，也能在基板W上的所有的點成為同一的加熱輪廓。
在本實施形態中如前述，振動板部2藉由振動板21排列於Y軸方向而使接縫22沿著X軸方向存在。因此如圖3(b)所示，藉由取基板W上的所有的點為同一的加熱輪廓，使基板W全面被均勻地加熱，可防止塗佈膜的乾燥不均。
此處如圖3(c)所示，若接縫22的方向不沿著X軸方向而是對Y軸方向具有斜度，則可迴避僅通過接縫22之上的點存在於基板W上。但是，如圖3(c)右邊的圖表所示，通過接縫22之上且基板溫度變低的時序在各點不為一定，不成為同一的加熱輪廓。因也有此點為原因而產生乾燥不均的可能性，故接縫22接近X軸方向的方向(與基板運送方向略正交的方向)較佳。
此外，當運送的基板W的面積小，使用一片振動板21就能充分地加熱到塗佈膜的乾燥完了為止時，僅藉由一片振動板21形成振動板部2也可以。據此，沒有必要考慮因振動板21彼此的接縫造成的溫度變化，因此可容易防止乾燥不均。
接著，針對浮起運送加熱裝置1中的基板W的浮起運送加熱動作的流程，根據圖4進行說明。此處，以運送動作時處於振動板部2已經透過加熱器部3加熱到最高溫度的狀態為前提。而且，以振動板部2正透過超音波產生部4振動的狀態，被運送於振動板部2上的基板W立即浮起為前提。
首先，已被塗佈塗佈液的基板W被由上游製程朝運送開始位置搬進(步驟S1)。基板的搬進方法有透過輸送機(conveyor)進行者，透過裝載機(loader)進行者等種類不問。此處在該運送開始位置中為基板W尚未到達振動板部2，還未處於將基板W加熱的環境下。乃因在該位置中基板W停止一定時間，故假如在振動板部2開始加熱的話，則會因接縫22的存在而產生乾燥不均。
接著，手51透過進退機構52接近基板W，基板W被定位、支撐(步驟S2)。當將限制基板W的位置的銷設置於振動板部2時，首先，手51接近基板W並支撐基板W後，銷下降。
接著，透過未圖示的行走軸，手51及進退機構52朝Y軸方向等速移動，與此同時基板W以等速朝Y方向被運送(步驟S3)。在該移動中，基板W到達振動板部2，由所到達之處進行基板W的加熱乾燥。
在與基板W的運送的同時加熱乾燥被繼續，接著手51及進退機構52到達運送端(步驟S4)。之後為了遞送至下一個製程，基板W停止一定時間。而且，在該時間點中基板W的加熱乾燥完了。如果在該時間點中基板W的加熱乾燥未完了，則有因振動板部2的接縫22而產生乾燥不均的可能性。因此，有等速運送的速度及運送距離被設定的必要，以便在手51到達運送端為止完成基板的加熱乾燥。
接著，手51由基板W退避，基板W的支撐被解除(步驟S5)。當將限制基板W的位置的銷配設於振動板部2時，首先，銷上升並限制基板W後，手51退避。然後限制基板W直到下一個遞送被進行為止。
接著手51及進退機構52返回到初始位置(可在步驟S1的運送開始位置支撐基板W的位置)，成為等待下一片基板W的運送的待機狀態(步驟S6)。
最後，透過由浮起運送加熱裝置1將基板W遞送至下一個製程而結束加熱乾燥製程，基板W被遞送至下一個製程(步驟S7)。此處與基板搬進時一樣，搬出方法的種類不問。
依照以上說明的浮起運送加熱裝置，可不在塗佈膜形成有乾燥不均而將基板加熱乾燥，而且可同時實施基板的運送與加熱乾燥。
圖5是使用本發明的浮起運送加熱裝置1的塗佈膜燒成線(burning line)的一例。浮起運送加熱裝置1不僅前面提到的基板乾燥的製程，也可更提高加熱器單元31的設定溫度而適用於塗佈膜的燒成。而且，藉由將加熱器單元31內的插裝加熱器等置換成冷卻材，以加熱器單元31當作冷卻單元使用，也能適用於基板W的冷卻。據此，可僅藉由本發明的浮起運送加熱裝置1進行基板W的乾燥、燒成、冷卻的程序。
而且，在習知的技術中，也有對該等製程分別配設爐而實施，惟此情形各爐間的基板的移動需要裝載機的設置。相對於此，在使用本發明的浮起運送加熱裝置1的塗佈膜燒成線中，因在無裝載機下製程間的基板的運送為可能，故可進行線長的縮短及裝置成本的縮減。
圖1及圖2是本發明的一實施形態中的浮起運送加熱裝置之斜視圖及側視圖。浮起運送加熱裝置1具備:振動板部2、加熱器部3、超音波產生部4及運送部5，振動板部2藉由加熱器部3加熱。而且，振動板部2藉由超音波產生部4進行超音波振動，透過由該振動產生的輻射壓(radiation pressure)使振動板部2上的基板W浮起。透過該等構件，基板W一邊透過振動板部2浮起、加熱，一邊透過運送部5被運送於振動板部2上。
此外在以下的說明中，設基板W被運送的方向為Y軸方向，設在水平面上與Y軸方向正交的方向為X軸方向，設正交於X軸及Y軸方向的雙方的方向為Z軸方向而進行說明。
振動板部2具有複數個振動板21。振動板21在本實施形態中為鋁製(鋁合金製)且為具有矩形板狀的形狀的金屬板，藉由該等振動板21連續地排列於基板運送方向(Y軸方向)而形成振動板部2。此時，振動板21彼此的接縫22沿著與基板運送方向正交的方向(X軸方向)存在。
此處，各個振動板21的X軸方向的尺寸被設定為比基板W被承載於振動板21時的基板W的X軸方向尺寸大。據此，在基板W藉由運送部5運送於振動板部2之上時，因關於X軸方向，不會存在基板W由振動板部2突出的部分，基板W的全面通過振動板部2之上，故可藉由透過加熱器部3加熱的振動板部2，關於X軸方向均勻地將基板W加熱。而且，更藉由透過運送部5以等速運送基板W，如後述般使基板W的全面被均勻地加熱。
加熱器部3位於振動板部2之使基板W浮起的面6的背面7側，具有複數個加熱器單元31及間隔物(spacer)32。藉由加熱器單元31被排列於X軸方向及Y軸方向而形成一個加熱器集合體33。而且，間隔物32被設置於一部分的加熱器單元31且支撐振動板21，而且，透過間隔物32使振動板部2與加熱器集合體33設有規定的間隔而分離。
加熱器單元31在本實施形態中為插裝加熱器(cartridge heater)或護套加熱器(sheathed heater)被插入矩形板狀的鋁板而構成的板式加熱器(plate heater)，該等加熱器單元31無間隙地被排列在X軸方向及Y軸方向。此外，此處使用雲母加熱器(mica heater)以取代板式加熱器也可以。
此處，加熱器集合體33的X軸方向的尺寸比振動板部2的X軸方向的尺寸大，而且加熱器集合體33的Y軸方向的尺寸為與振動板部2的Y軸方向同等以上。再者，在沿著Z軸方向由振動板部2看加熱器集合體33時，成為振動板部2的區域放進加熱器集合體33的區域的配置。據此，加熱器集合體33可同時將振動板部2的全面加熱，可將振動板部2全體加熱成均勻的溫度。此外，形成加熱器集合體33的各個加熱器單元31其X軸方向及Y軸方向的尺寸比振動板21小也無妨。而且，不採用集合體的形式，而採用僅使用X軸方向及Y軸方向的尺寸比振動板部2大的一個加熱器單元31而將振動板部2加熱的方法也可以。
間隔物32例如為樹脂製的小徑的塊(block)，在本實施形態中，藉由間隔物32在振動板部2與加熱器集合體33之間設有1mm的間隔。如此藉由使振動板部2與加熱器集合體33分離，使得透過加熱器集合體33對振動板部2的加熱不是直接加熱而是成為輻射加熱，與直接加熱比較，使振動板部2全體的溫度均勻變的容易。
而且，當為振動板部2與加熱器集合體33接觸的配置時，由於兩者的固有振動數等振動特性的差異，有時加熱器集合體33會成為振動板部2的振動的妨礙，而藉由使兩者分離，使得振動板部2不會因加熱器集合體33而妨礙振動，可照設定的那樣振動。
此處，間隔物32在相當於振動板21的振動的節點(node)的位置支撐振動板21而被配置於加熱器單元31上較佳。據此，因可使間隔物32受到來自振動板21的振動極小，故可防止間隔物32因與振動板21的干涉而磨耗。
超音波產生部4具有超音波振動器(ultrasonic vibrator)41及振幅放大器(horn)42。超音波振動器41由Z軸方向看位於相對於振動板21與加熱器單元31同側，配置於比加熱器單元31還遠離振動板21的位置。在超音波振動器41連接有振幅放大器42，該振幅放大器42貫穿加熱器單元31並接觸振動板21。
超音波振動器41是根據來自未圖示的振盪器(oscillator)的振盪信號激勵對象物，例如有具有電極及壓電元件(piezo element)的朗之萬型振動器(Langevin type vibrator)。朗之萬型振動器藉由透過振盪器對電極施加驅動電壓(drive voltage)而使壓電元件振動，以規定的振幅及頻率振盪。如此振盪的超音波振動器41的振動經由振幅放大器42傳播給對象物的振動板21，使振動板21振動。藉由振動板21振動，由振動板21發出輻射聲壓(radiated sound pressure)，透過該輻射聲壓，向上的力施加於位於振動板21上的基板W。據此，可在使基板W浮起於振動板21的上方約略規定的浮起量的狀態下保持基板W。
而且，超音波振動器41的振動可藉由控制由振盪器給予的驅動電壓調整振幅及頻率，據此可調整在振動板部2上浮起的基板W的浮起量。基板W的浮起量在本實施形態中是以0.1mm左右。
振幅放大器42採用圓柱或連接複數個圓柱的形狀，一端與超音波振動器41連接，他端接觸振動板21，將超音波振動器41發出的振動的振幅放大或衰減並傳播至振動板21。而且，因成為振幅放大器42貫穿加熱器單元31的配置，故在配置有振幅放大器42的位置中於加熱器單元31設有貫通孔或缺口(notch)，迴避與振幅放大器42的干涉。
而且，振幅放大器42藉由設置於超音波振動器41與振動板21之間，也兼具自加熱器集合體33分離超音波振動器41的任務。因超音波振動器41對熱很脆弱，若被加熱則會發生壓電元件的損傷等的異常，故為了使來自加熱器集合體33的熱不會傳導到超音波振動器41，使用振幅放大器42使超音波振動器41遠離加熱器集合體33。
而且，在本實施形態中因振幅放大器42以鈦製，降低熱傳導率(thermal conductivity)，故即使在振幅放大器42與振動板接觸的端部以及與加熱器單元31接近的部分中被加熱，該熱也很難傳導到與超音波振動器41接觸的端部。而且，透過未圖示的氣冷裝置(air cooling device)等冷卻超音波振動器41，進而在加熱器單元31之與超音波振動器41對向的面配設未圖示的隔熱材料(heat insulating material)，使加熱器集合體33給予超音波振動器41的影響極小。
此處在本實施形態中，考慮不構成基板W的運送的妨礙，由Z軸方向看超音波振動器41在相對於振動板21與加熱器單元31同側，亦即與基板W相反側中使超音波振動器41與振動板21接觸，惟在與基板W同側使其接觸超音波振動器41也無妨。即使在與基板W同側使其接觸超音波振動器41，如本實施形態般，也和在與基板W相反側使其接觸超音波振動器41的情形一樣，可得到使基板W振動浮起的功效。
運送部5具有手(hand)51及進退機構52。手51例如具有L字型的塊，在基板W的角部中與基板W的兩邊接觸並支撐。對基板W一片的支撐在基板W的對角方向配設兩個，以便手51可將基板W的對角定位並支撐。而且，進退機構52為氣缸(air cylinder)等的直動機構(direct acting mechanism)，安裝有手51，在基板W的支撐時及解除支撐時使各自的手51移動。透過該進退機構52，手51在基板W的支撐時接近基板W，在解除支撐時自基板W退避。此處因在手51退避的狀態下基板W為X軸方向及Y軸方向的限制被解除的狀態，故接著在手51接近時有基板W的位置偏移，與手51碰撞而使基板W及手51破損的可能性。此情形，也可以配設上下移動於振動板部2的銷(pin)，手51退避時銷上升並限制基板W的位置，基板W被運送於振動板部2上時銷下降而不妨礙運送動作。
而且，進退機構52被連接於未圖示的Y軸方向的行走軸。在手51接近基板W的角部，支撐基板W的狀態下，藉由透過該行走軸使手51及進退機構52移動於Y軸方向，使基板W朝Y軸方向運送。
此處，為了防止手51與振動板21接觸而使手51或振動板21磨耗及產生微粒(particle)，也可以在手51的底面配設空氣軸承(air bearing)，使手51與振動板21保持一定的間隔。
接著，針對超音波產生部4之安裝於振動板部2的安裝位置，使用圖1及圖2進行說明。
如前面提到的，為了使來自超音波振動器41的振動傳播到振動板21，振幅放大器42接觸振動板21，而且在配置有振幅放大器42的位置中於加熱器單元31設有貫通孔或缺口。因此，在振動板21之振幅放大器42所接觸之處及其近處，與其他處比較，很難受到來自加熱器單元31的加熱，溫度變低。此點在使基板W浮起的側的面也相同，在背面側於振幅放大器42所接觸之處及其近處，溫度變低。若在這種位置將基板W加熱，則與其他處比較因無法充分地將基板W加熱，故有使基板W產生乾燥不均的可能性。
因此在本實施形態中，在如上述的位置不將基板W加熱，以防止乾燥不均的產生。具體上如圖1及圖2中所示，對振動板部2之使基板W浮起的區域R1及相當於其背面側的區域R2，在該等區域的外部，亦即在將基板W加熱的區域的外部中，振動板21與振幅放大器42接觸。
接著，針對複數個振動板21的排列方向與基板W的乾燥不均的產生的關係，使用圖3進行說明。圖3是顯示振動板21的排列方向造成的基板W的加熱特性的不同之概略圖。圖3(a)是振動板21彼此的接縫沿著基板運送方向(Y軸方向)而排列振動板21的情形，圖3(b)是接縫沿著與基板運送方向正交的方向(X軸方向)排列的情形，圖3(c)是接縫具有與基板運送方向成直角以外的斜度而排列的情形，在各個圖的左側顯示表示基板運送方向與振動板21的排列方向的關係之模式圖，在右側顯示表示在模式圖上所示的基板W上的A點及B點的兩點中的基板溫度的變化之圖表(加熱輪廓)。
振動板21被排列複數片而形成振動板部2時，即使透過加熱器部3使振動板部2的全面被加熱，振動板21彼此的接縫22也很難與其他的部分成為相同的溫度，大體上，接縫22的部分的溫度比其他的部分的溫度低。此處如圖3(a)所示，當接縫沿著Y軸方向時，存在如基板W上的B點般，浮起運送中始終通過接縫22之上的點。這種點中的加熱輪廓如圖3(a)右邊的圖表所示，比像A點所代表的通過接縫22以外之上的點的加熱輪廓還低。亦即基板W其全面不被均勻地加熱，在塗佈膜產生沿著接縫22的條紋狀的乾燥不均。
相對於此，如圖3(b)般當接縫22沿著X軸方向時，A點、B點都成為相同的加熱狀態。各點都在通過接縫22之上時，基板溫度降低一些，由於其時序(timing)也同時，故各點的加熱輪廓成為同一。而且，藉由在該狀態下更進一步令基板W的運送速度為等速，不僅排列於X軸方向的A點及B點，也能在基板W上的所有的點成為同一的加熱輪廓。
在本實施形態中如前述，振動板部2藉由振動板21排列於Y軸方向而使接縫22沿著X軸方向存在。因此如圖3(b)所示，藉由取基板W上的所有的點為同一的加熱輪廓，使基板W全面被均勻地加熱，可防止塗佈膜的乾燥不均。
此處如圖3(c)所示，若接縫22的方向不沿著X軸方向而是對Y軸方向具有斜度，則可迴避僅通過接縫22之上的點存在於基板W上。但是，如圖3(c)右邊的圖表所示，通過接縫22之上且基板溫度變低的時序在各點不為一定，不成為同一的加熱輪廓。因也有此點為原因而產生乾燥不均的可能性，故接縫22接近X軸方向的方向(與基板運送方向略正交的方向)較佳。
此外，當運送的基板W的面積小，使用一片振動板21就能充分地加熱到塗佈膜的乾燥完了為止時，僅藉由一片振動板21形成振動板部2也可以。據此，沒有必要考慮因振動板21彼此的接縫造成的溫度變化，因此可容易防止乾燥不均。
接著，針對浮起運送加熱裝置1中的基板W的浮起運送加熱動作的流程，根據圖4進行說明。此處，以運送動作時處於振動板部2已經透過加熱器部3加熱到最高溫度的狀態為前提。而且，以振動板部2正透過超音波產生部4振動的狀態，被運送於振動板部2上的基板W立即浮起為前提。
首先，已被塗佈塗佈液的基板W被由上游製程朝運送開始位置搬進(步驟S1)。基板的搬進方法有透過輸送機(conveyor)進行者，透過裝載機(loader)進行者等種類不問。此處在該運送開始位置中為基板W尚未到達振動板部2，還未處於將基板W加熱的環境下。乃因在該位置中基板W停止一定時間，故假如在振動板部2開始加熱的話，則會因接縫22的存在而產生乾燥不均。
接著，手51透過進退機構52接近基板W，基板W被定位、支撐(步驟S2)。當將限制基板W的位置的銷設置於振動板部2時，首先，手51接近基板W並支撐基板W後，銷下降。
接著，透過未圖示的行走軸，手51及進退機構52朝Y軸方向等速移動，與此同時基板W以等速朝Y方向被運送(步驟S3)。在該移動中，基板W到達振動板部2，由所到達之處進行基板W的加熱乾燥。
在與基板W的運送的同時加熱乾燥被繼續，接著手51及進退機構52到達運送端(步驟S4)。之後為了遞送至下一個製程，基板W停止一定時間。而且，在該時間點中基板W的加熱乾燥完了。如果在該時間點中基板W的加熱乾燥未完了，則有因振動板部2的接縫22而產生乾燥不均的可能性。因此，有等速運送的速度及運送距離被設定的必要，以便在手51到達運送端為止完成基板的加熱乾燥。
接著，手51由基板W退避，基板W的支撐被解除(步驟S5)。當將限制基板W的位置的銷配設於振動板部2時，首先，銷上升並限制基板W後，手51退避。然後限制基板W直到下一個遞送被進行為止。
接著手51及進退機構52返回到初始位置(可在步驟S1的運送開始位置支撐基板W的位置)，成為等待下一片基板W的運送的待機狀態(步驟S6)。
最後，透過由浮起運送加熱裝置1將基板W遞送至下一個製程而結束加熱乾燥製程，基板W被遞送至下一個製程(步驟S7)。此處與基板搬進時一樣，搬出方法的種類不問。
依照以上說明的浮起運送加熱裝置，可不在塗佈膜形成有乾燥不均而將基板加熱乾燥，而且可同時實施基板的運送與加熱乾燥。
圖5是使用本發明的浮起運送加熱裝置1的塗佈膜燒成線(burning line)的一例。浮起運送加熱裝置1不僅前面提到的基板乾燥的製程，也可更提高加熱器單元31的設定溫度而適用於塗佈膜的燒成。而且，藉由將加熱器單元31內的插裝加熱器等置換成冷卻材，以加熱器單元31當作冷卻單元使用，也能適用於基板W的冷卻。據此，可僅藉由本發明的浮起運送加熱裝置1進行基板W的乾燥、燒成、冷卻的程序。
而且，在習知的技術中，也有對該等製程分別配設爐而實施，惟此情形各爐間的基板的移動需要裝載機的設置。相對於此，在使用本發明的浮起運送加熱裝置1的塗佈膜燒成線中，因在無裝載機下製程間的基板的運送為可能，故可進行線長的縮短及裝置成本的縮減。
1．．．浮起運送加熱裝置
2．．．振動板部
3．．．加熱器部
4．．．超音波產生部
5．．．運送部
6．．．使基板浮起的面
7．．．使基板浮起的面的背面
21．．．振動板
22．．．接縫
31．．．加熱器單元
32．．．間隔物
33．．．加熱器集合體
41．．．超音波振動器
42．．．振幅放大器
51．．．手
52．．．進退機構
R1．．．使基板W浮起的區域
R2．．．相當於使基板W浮起的區域的背面側的區域
W．．．基板
圖1是本發明的一實施形態中的浮起運送加熱裝置之概略圖且斜視圖。
圖2是浮起運送加熱裝置之側視圖。
圖3(a)、(b)、(c)是顯示振動板的排列方向造成的基板的加熱特性的不同之概略圖。
圖4是浮起運送加熱裝置的動作流程。
圖5是使用本發明的浮起運送加熱裝置的塗佈膜燒成線的一例。
圖2是浮起運送加熱裝置之側視圖。
圖3(a)、(b)、(c)是顯示振動板的排列方向造成的基板的加熱特性的不同之概略圖。
圖4是浮起運送加熱裝置的動作流程。
圖5是使用本發明的浮起運送加熱裝置的塗佈膜燒成線的一例。
1．．．浮起運送加熱裝置
2．．．振動板部
3．．．加熱器部
4．．．超音波產生部
5．．．運送部
6．．．使基板浮起的面
21．．．振動板
22．．．接縫
31．．．加熱器單元
32．．．間隔物
33．．．加熱器集合體
41．．．超音波振動器
42．．．振幅放大器
51．．．手
52．．．進退機構
R1．．．使基板W浮起的區域
W．．．基板
Claims (3)
- 一種浮起運送加熱裝置，包含:
使基板超音波振動浮起之振動板部；
將該振動板部加熱之加熱器部；
給予該振動板部超音波振動之超音波產生部；以及
支撐基板的端部並運送基板於與基板的浮起方向垂直的方向之運送部，
其特徵為:
該加熱器部在該振動板部之使基板浮起的面的背面側與該振動板部設有規定間隔而被配置，
與基板的運送方向正交的方向的該振動板部的尺寸比同方向的基板的尺寸大，
藉由透過該加熱器部將該振動板部加熱，使浮起運送中的基板全面透過該振動板部加熱。 - 如申請專利範圍第1項之浮起運送加熱裝置，其中該超音波產生部在該振動板部之使基板浮起的區域及該振動板部中，在相當於該區域的背面側的區域的兩區域的外部中與該振動板部接觸，給予該振動板部超音波振動。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之浮起運送加熱裝置，其中該振動板部將複數個振動板連續排列於一方向而形成，該振動板彼此的接縫與基板的運送方向略正交，該運送部以等速運送該振動板部上的基板。
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