TWI387041B - Substrate cooling method and substrate cooling device - Google Patents

Description

基板冷卻方法及基板冷卻裝置

本發明係關於一種對已實施加熱處理之LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)、PDP(Plasma Display Panel，電漿顯示面板)用玻璃基板等之基板實施冷卻處理之基板冷卻方法及基板冷卻裝置。

先前，於製造玻璃基板等之光微影製程中，作為於基板上形成光阻覆膜之前階段之處理，依序對基板進行如下處理：對清洗後之基板實施加熱處理而除去水分之處理(脫水烘培處理)以及對加熱後之基板進行冷卻之冷卻處理。先前，此種處理係按照加熱板以及冷卻板之順序藉由機械手移動替換基板而進行，但近年來，為了提高產量，如專利文獻1所揭示之裝置般，一面利用輥來搬送基板，一面藉由沿著搬送輥而配置之加熱器對基板進行加熱之後，於下游側噴射已冷卻至特定溫度之冷卻氣體，藉此冷卻基板。再者，於該文獻1中揭示有如下內容：將冷卻氣體噴射至搬送輥上，輥本身亦會受到冷卻，因此可利用自基板至輥之熱傳導而高效率地冷卻基板；又，藉由使冷卻水於搬送輥內循環，亦能夠獲得同樣之效果。

[專利文獻1]日本專利特開2006－245110號公報。

如專利文獻1所述，藉由搬送輥來冷卻基板係有效之基 板冷卻手段。然而，於噴射冷卻氣體以冷卻搬送輥之情形時，由於需要大量之製冷劑，故而存在運行成本增大之問題。又，即使於使冷卻水在搬送輥內循環之情形時，亦需要具有冷卻功能之冷卻水之循環設備，又，需要用以防止液體自搬送輥洩漏之特殊之密封構造等，因此存在裝置成本或運行成本增大之問題。

本發明係鑒於上述問題開發而成者，其目的在於藉由搬送輥來搬送基板，並且以價格更低廉之構成來冷卻基板。

為了解決上述問題，本發明之基板冷卻方法係對加熱處理後之基板進行冷卻者，於藉由搬送輥來搬送上述基板之同時，將冷卻用之液體導入至該搬送輥之內部，使該液體伴隨上述搬送輥之旋轉而氣化，將該蒸氣排出至該搬送輥之外部，藉此經由上述搬送輥而對上述基板進行冷卻。

亦即，將液體導入至搬送輥之內部，伴隨搬送輥之旋轉，使上述液體沿著該輥內周面移動，藉此使該液體液膜化或者液滴化，從而增大該液體之表面積(氣液界面之面積)以促進液體之氣化，藉此促進搬送輥所具有之氣化熱之消耗以冷卻搬送輥。而且，由於藉由以上述方式經冷卻之搬送輥來搬送基板，故而藉由自基板至搬送輥之熱傳導來冷卻基板。根據此種方法，能夠以較少之液體之量而有效地冷卻搬送輥，又，由於在搬送輥內使液體氣化並將其直接排出，故而無需用於防止自搬送輥洩漏液體之嚴密之密封構造等。因此，能夠以簡單之構成來冷卻基板。

再者，能夠使用各種各樣之液體作為上述液體，但考慮到處理之便利性或運行成本，較好的是將常溫之水作為上述液體而導入至搬送輥內。

另一方面，本發明之基板冷卻裝置係對加熱處理後之基板進行冷卻者，且具有：中空之搬送輥，其構成為於上述基板之整個寬度方向上連續地支持上述基板；液體供給機構，其於能夠保持空間比率較大之狀態的範圍內，將冷卻用之液體供給至上述搬送輥之內部；以及換氣機構，其對至少於旋轉中之上述搬送輥內進行換氣。

根據該裝置，藉由液體供給機構將液體導入至搬送輥內，藉此使搬送輥之熱量作為液體之氣化熱而受到消耗，以對搬送輥進行冷卻，利用以上述方式經冷卻之搬送輥來搬送基板，藉此，利用朝向搬送輥之熱傳導來冷卻基板。藉由產生此種熱傳遞而冷卻基板。尤其是，以保持空間比率較大之狀態的方式，將液體導入至搬送輥，並且對搬送輥內進行換氣，因此於搬送輥內，液體會沿著輥內周面移動而液膜化或者液滴化，藉此表面積(氣液界面之面積)增大。因此，藉由液體表面積之增大與上述換氣之相互作用而有效地促進液體之氣化。因此，順利地進行如上所述之熱傳遞，藉此有效地對搬送中之基板進行冷卻。

於該構成中，較好的是上述液體供給機構包括插入至搬送輥內並沿其軸方向延伸之噴嘴，該噴嘴將上述液體供給至所述搬送輥中至少支持基板之區域。

根據該構成，於搬送輥中尤其能夠集中地對與基板接觸 之部分進行冷卻，因此能夠以較少之液體量來有效地冷卻基板。

又，較好的是上述噴嘴於上述搬送輥之長度方向上均勻地供給上述液體。

根據該構成，能夠有效地防止沿著搬送輥之長度方向產生溫度梯度，從而能夠均勻地冷卻基板。

再者，作為上述液體，能夠使用各種各樣之液體，但考慮到操作性或運行成本，採用水則較為有效。因此，較好的是上述液體供給機構供給水作為上述液體。

又，於上述構成中設置有冷卻機構，該冷卻機構於將上述液體供給至上述搬送輥之前，對上述液體進行冷卻。

根據該構成，能夠利用少量之液體自搬送輥吸收更多之氣化熱，因此能夠更有效地冷卻搬送輥，藉此基板之冷卻效果提高。

根據請求項1、之基板冷卻方法以及請求項3~7之基板冷卻裝置，可不設置具有冷卻機構之冷卻水之循環設備等，而藉由搬送輥來有效地冷卻搬送中之基板。因此，與先前之此種基板冷卻裝置相比，能夠以更低廉之構成來冷卻基板。

利用圖式對本發明之較佳實施形態加以說明。

圖1係概略性地表示組裝有本發明之基板冷卻裝置(使用本發明之基板冷卻方法之基板冷卻裝置)之基板處理裝置 之主要部分的剖面圖。

該基板處理裝置按照光微影之製程而對LCD、PDP用之玻璃基板S(以下稱作基板S)實施各種處理，因此自上游側依序具有用於清洗基板S之清洗處理部1A、將基板S加熱至特定溫度為止之加熱處理部1B以及將加熱後之基板S冷卻至特定溫度為止之冷卻處理部1C(相當於本發明之基板冷卻裝置)。於該冷卻處理部1C之下游側，進而設置有用於在基板S上形成抗蝕劑覆膜之抗蝕劑塗布部等。

各處理部1A~1C具有經由基板搬送用之開口部而相互連通之箱形之處理槽10~12。於該等處理槽10~12之內部，以特定間隔設置有搬送輥14，於以水平姿勢搬送基板S之同時，將基板S自清洗處理部1A依序搬送至下游側之處理部1B、1C。

於清洗處理部1A內，設置有用於依序對基板S實施例如刷洗、吹洗以及淋洗等之各清洗機構(省略圖示)，於清洗處理部1A之最下游側，配備有用於在沖洗處理之後將附著於基板S之淋洗液除去之上下一對氣刀16a、16b。

於加熱處理部1B內，在夾持搬送輥14之上下兩側之位置處配置有平板式加熱器17a、17b。又，雖然省略圖示，但配備有噴嘴等，該噴嘴用以朝加熱中之基板S呈霧狀地噴射HMDS(Hexamethyldisilazane，六甲基二矽胺烷)等抗蝕劑覆膜之密著強化劑。

於冷卻處理部1C內設置有兼作為基板S之冷卻機構之上述搬送輥14。亦即，冷卻處理部1C構成為利用自基板S至 搬送輥14之熱傳導來冷卻基板S，因此，冷卻處理部1C之搬送輥14與其它處理部1A、1B之搬送輥14不同，以藉由該熱傳導來有效地冷卻基板S之方式而構成該搬送輥14。關於該點將於後文中詳述。

根據上述構成，於該基板處理裝置中，藉由驅動搬送輥14而搬送基板S，同時於清洗處理部1A中，藉由對基板S實施刷洗、吹洗以及淋洗等而清洗基板S，於加熱處理部1B中，將基板S加熱至特定溫度(100℃~130℃)為止以除去基板S之水分，於冷卻處理部1C中，將基板S冷卻至特定溫度(常溫)為止。此後，依序對基板S實施光致抗蝕劑之塗布等基於光微影製程之剩餘處理。

圖2係概略地表示冷卻處理部1C之搬送輥14之構造之剖面圖。如該圖所示，搬送輥14係貫通於其軸方向之中空形狀之輥，且整體藉由熱傳導性優異之金屬材料(鋁等)所構成。

搬送輥14之前後兩端(圖2中為左右兩端)經由形成於處理槽12之前後側板18、19上之開口部18a、19a而導出至處理槽12的外部，且插入至分別與前後側板18、19之外側連接之機械室20中。於各機械室20內設置有支持構件22，上述搬送輥14之兩端部經由軸承24而支持於該等支持構件22，藉此，搬送輥14以可旋轉之方式受到支持。繼而，於搬送輥14之後端部分固定有滑輪15，於該滑輪15上架設有驅動帶2，藉此旋轉驅動搬送輥14。

於搬送輥14之內部，插入有用以將冷卻水供給至該輥內 之軸狀之噴嘴26。該噴嘴26貫穿搬送輥14，且兩端部支持於各機械室20之側壁，藉此配置於搬送輥14之大致中心軸上。

於噴嘴26中，沿著其長度方向以特定間隔排列設置有複數個噴嘴口26a，如圖3所示，構成為朝搬送輥內周面之圓周方向上之特定部位(於圖示之示例中為朝下)噴灑自噴嘴26之一端側導入的冷卻水。噴嘴口26a遍布設置於搬送輥14中包含處理槽12之前後側壁間之區域(至少支持基板S之區域)上。

作為冷卻水係採用常溫之水。該冷卻水如圖2所示，藉由泵28之驅動而自貯水罐30供給至噴嘴26。再者，於該冷卻水之供給系統中，設置有包含控制其流量之電磁閥等之流量控制機構，於搬送輥14內，控制向所述噴嘴26供給之冷卻水之供給量，以於空間比率變大之範圍內將冷卻水供給至搬送輥14內。亦即，於本實施形態中，該供給系統以及所述噴嘴26等相當於本發明之液體供給機構。

噴嘴26之噴嘴口26a例如形成為越遠離冷卻水之導入側(圖2中為左側)則口徑變得越大，藉此，以於整個長度方向上使冷卻水之噴出量大致均勻之方式而構成噴嘴26。

再者，機械室20之內部經由形成於其下部之排氣口20a以及排氣通路，藉由未圖示之負壓泵等而受到負壓抽吸，藉此防止顆粒等經由開口部18a、19a自機械室20侵入至處理槽12，並且能夠對搬送輥14內部進行換氣。亦即，於本實施形態中，機械室20或負壓泵等相當於本發明之換氣機 構。

藉由上述之構成，於冷卻處理部1C中，在搬送基板S之過程中，藉由搬送輥14而對基板S進行冷卻處理。亦即，於搬送基板S之過程中，藉由泵28之動作來將冷卻水供給至噴嘴26，藉此向搬送輥14的內周面噴灑冷卻水。因此，若於該狀態下，基板S於搬送輥14上移動，則藉由自基板S至搬送輥14之熱傳導而對基板S進行冷卻，冷卻水吸收搬送輥14之熱量，藉此對搬送輥14進行冷卻。亦即，進行此種熱傳遞之結果為基板S受到冷卻。

此時，搬入至冷卻處理部1C內之基板S處於100℃~130℃之高溫，因此搬送輥14亦成為接近於此之溫度。因此，如上所述，若於空間比率變大之範圍內，將常溫之冷卻水供給至搬送輥14，則該冷卻水會迅速地氣化，搬送輥14之熱量以此方式作為冷卻水之氣化熱量而受到消耗，藉此可有效地對搬送輥14進行冷卻。尤其於該情形時，冷卻水會沿著搬送輥14之內周面而於圓周方向上移動，從而液膜化或者液滴化，藉此冷卻水之表面積(氣液界面之面積)增大。因此，促進冷卻水之氣化(蒸發)，從而能夠有效地對搬送輥14進行冷卻。

再者，以上述方式於搬送輥14內產生之蒸氣伴隨機械室20內部之負壓抽吸(對搬送輥14內進行換氣)而朝搬送輥14之外部移動，並且經由所述排氣口20a而排出至外部。因此，防止搬送輥14內部因蒸氣而成為飽和狀態，藉此促進搬送輥14內之冷卻水之氣化。繼而，以上述方式促進冷卻 水之氣化之結果為如上所述之熱傳遞順利地進行，藉此良好地對搬送中之基板S進行冷卻。

再者，於如上所述之冷卻處理部1C中，即使於搬入基板S之前，亦驅動搬送輥14並將冷卻水導入至其內部，進而藉由對搬送輥14內進行換氣而有效地冷卻搬送輥14。亦即，於該情形時，由於冷卻水沿著輥內周面移動而液膜化或者液滴化，藉此冷卻水之表面積增大，因此，藉由此種冷卻水之表面積增大與上述換氣之相互作用而促進冷卻水之氣化，其結果，有效地對搬送輥14進行冷卻。因此，能夠有效地冷卻搬送輥14。

如上所述，上所述冷卻處理部1C之構成係將常溫之冷卻水導入至搬送輥14內並使其氣化，從而藉由吸收氣化熱來冷卻搬送輥14，根據該構成，能夠以較少之水量來有效地冷卻搬送輥14，而無需使用製冷劑事先對冷卻水進行冷卻。而且，由於構成為直接將在搬送輥14內氣化(蒸發)之蒸氣排出至外部，因此無需使冷卻水相對於搬送輥14循環之設備，進而，雖然將冷卻水導入至搬送輥14內，但是無需用於防止液體自搬送輥洩漏之嚴密之密封構造。

因此，雖然利用自基板S至搬送輥14之熱傳導而有效地冷卻基板S，但與先前之此種裝置相比，具有能夠以價格更低廉之構成來高效率地冷卻基板S之效果，先前之此種裝置係使冷卻水以密封不漏液之狀態於搬送輥內循環來冷卻該輥，或者將冷氣噴射至搬送輥來冷卻該輥。

再者，以上所說明之冷卻處理部1C係本發明之基板冷卻 裝置(實施本發明之基板冷卻方法之基板冷卻裝置)之較佳實施形態的一例，其具體構成於不脫離本發明之宗旨之範圍內可適當地變更。例如，亦可適用以下之構成。

例如，於上述實施形態中，採用越遠離冷卻水之導入側(圖2中為左側)則噴嘴口26a之口徑變得越大之構造，以使冷卻水於噴嘴26之整個長度方向上之噴出量大致均勻，但除此之外，如圖4所示，亦能夠採用例如噴嘴口26a之口徑均勻，且越遠離冷卻水之導入側則直徑尺寸越小之噴嘴構造。於該構成之情形時，能夠使冷卻水之噴出量於噴嘴26之整個長度方向上均勻。總之，只要能夠於長度方向上使冷卻水之噴出量均勻，則噴嘴26的構造可採用任何構造。再者，於上述實施形態中，對自噴嘴26之長度方向一方側導入冷卻水之示例進行了說明，但於自噴嘴26之兩端導入冷卻水之情形時，可依照圖2或圖3之構造，採用使冷卻水之噴出量於噴嘴26之整個長度方向上均勻之噴嘴構造。

又，於上述實施形態中，將作為冷卻水之常溫之水供給至噴嘴26，但只要不妨礙事先對冷卻水進行冷卻之構成，亦可於冷卻水之供給系統中，組裝對自貯水罐30供給之水進行冷卻的冷卻裝置。即使為如此地事先對冷卻水進行冷卻之構成，如上所述，由於冷卻處理部1C係於空間比率變大之範圍內，將冷卻水供給至搬送輥14內之構成，故而與使冷卻水於搬送輥內循環之一般之構成相比，亦即，與使冷卻水以密封不漏液之狀態於搬送輥內循環來冷卻該輥的先前裝置相比，供給至搬送輥14之冷卻水之水量少，且對 冷卻水進行冷卻所需之製冷劑的量較少即可。因此，與先前之裝置相比，用於對冷卻水進行冷卻之運行成本低，藉此能夠以低成本來對基板S進行冷卻。

又，於上述實施形態中，藉由對機械室20內進行抽吸排氣，而促進於搬送輥14內產生之蒸氣排出至外部，以此方式來構成本發明之換氣機構，但換氣機構之構成並不限定於此。例如，亦可構成為如下：進一步於搬送輥14之一端側設置送風機等，強制性地將空氣吹入至搬送輥14內，藉此促進蒸氣排出至外部。

又，於上述實施形態中，將基板S以水平姿勢搬送並進行冷卻，當然，亦可將基板S以傾斜姿勢(於與搬送方向正交之方向上，自其一方側朝另一側傾斜之姿勢)搬送並進行冷卻。於該情形時，可構成為如下：設置將冷卻水供給至搬送輥14的上位側之端部之噴嘴，以代替例如貫穿搬送輥14之如實施形態般之噴嘴26，使冷卻水沿著搬送輥14之內底面自其上位側流下。根據該構成，冷卻水於搬送輥14內部流下時，會自搬送輥14吸收氣化熱而氣化，因此能夠與水平地搬送基板S之情形相同地對搬送輥14進行冷卻。再者，如上所述，於使冷卻水沿著搬送輥14流下之情形時，亦可設置排出機構，排出機構於搬送輥14的端部接受未氣化而流下之冷卻水，並將該冷卻水排出至外部。此構成亦能夠用於上述實施形態之構成中。

1A‧‧‧清洗處理部

1B‧‧‧加熱處理部

1C‧‧‧冷卻處理部

10~12‧‧‧處理槽

14‧‧‧搬送輥

26‧‧‧噴嘴

30‧‧‧貯水罐

S‧‧‧基板

圖1係表示組裝有本發明之基板冷卻裝置(使用本發明之 基板冷卻方法之基板冷卻裝置)之基板處理裝置之主要部分的剖面示意圖。

圖2係表示冷卻處理部(本發明之基板冷卻裝置)之構成的剖面圖(圖1之A－A線剖面圖)。

圖3係搬送輥之剖面圖。

圖4係表示搬送輥之其它構成之剖面圖。

1C‧‧‧冷卻處理部

2‧‧‧驅動帶

12‧‧‧處理槽

14‧‧‧搬送輥

15‧‧‧滑輪

18、19‧‧‧前後側板

18a、19a‧‧‧開口部

20‧‧‧機械室

20a‧‧‧排氣口

22‧‧‧支持構件

24‧‧‧軸承

26‧‧‧噴嘴

28‧‧‧泵

30‧‧‧貯水罐

S‧‧‧基板

Claims (7)

1. 一種基板冷卻方法，其特徵在於：其係對加熱處理後之基板進行冷卻者，於藉由搬送輥來搬送上述基板之同時，將冷卻用之液體導入至該搬送輥之內部，使該液體伴隨上述搬送輥之旋轉而氣化，將由上述氣化產生之蒸氣排出至上述搬送輥之外部，藉此經由上述搬送輥來冷卻上述基板。
2. 如請求項1之基板冷卻方法，其中將常溫之水作為上述液體而導入至上述搬送輥內。
3. 一種基板冷卻裝置，其特徵在於：其係對加熱處理後之基板進行冷卻者，且具有：中空之搬送輥，其構成為於上述基板之整個寬度方向上連續地支持上述基板；液體供給機構，其於空間比率變大之範圍內，將冷卻用之液體供給至上述搬送輥之內部；以及換氣機構，其對至少於旋轉中之上述搬送輥內進行換氣。
4. 如請求項3之基板冷卻裝置，其中上述液體供給裝置包含插入至搬送輥內且沿其軸方向延伸之噴嘴，該噴嘴將上述液體供給至上述搬送輥中至少支持基板之區域。
5. 如請求項4之基板冷卻裝置，其中上述噴嘴於上述搬送輥之長度方向上均勻地供給上述液體。
6. 如請求項3至5中任一項之基板冷卻裝置，其中上述液體供給機構供給水作為上述液體。
7. 如請求項3至5中任一項之基板冷卻裝置，其中具有對朝上述搬送輥供給之前之上述液體進行冷卻之冷卻裝置。