CN1155060C - 提升式干燥方法以及干燥装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种新式的干燥方法以及干燥装置，在干燥半导体装置以及液晶板的基片等的干燥装置中，可以减少在干燥时产生污染的危险性，而且能够减少设备成本以及设置面积，并且能够进行成批处理。在提升槽10的上边缘的4个边中的相对的一对边比其它的边低，从而成为溢流部10a以使内部的水溢流并排到排水槽20中。在提升槽10的内侧安装棒状的加热器11，在加热器11上方配置加热器盖12，并引出一对排气管13、13，该排气管13向上至提升槽10的上方并向外部排出气体。在提升槽10的底面连接供水管14，并由后述的供水系统供给超净水。排水管21与排水槽20的下部连接，并且与由循环泵、转换阀等构成的供水控制装置22相连接。

Description

提升式干燥方法以及干燥装置
技术领域：
本发明涉及提升式干燥方法以及干燥装置，具体是涉及到适合于半导体装置的基片、液晶板的基片等要求必须高度清洁部件的干燥技术。
背景技术：
以前，在半导体装置的基片以及液晶板的基片等的清洗工序中，如果清洗后水分附着在这些基片上，则会出现或是污物残留在基片上、或因细菌繁殖而污染等问题，所以必须要进行通过清洗而将附着的水分完全除去的干燥工序。
作为基片的干燥方法，有旋转干燥器干燥法以及蒸气干燥法。旋转干燥器干燥法是通过旋转器将基片高速旋转而利用离心力将水分甩除，而蒸气干燥法是利用与水具有良好互溶性的异丙醇(IPA)的蒸气使附着在基片上的水同IPA置换而将水分除去。另外，还使用通过高压空气将附着在基片上的水分去除的气刀干燥法。
在上述以往的干燥方法中，旋转干燥器干燥法以及气刀干燥法有下述令人担忧的问题：被甩除的水滴成为雾沫，由于内部循环气流的作用可能会再次附着在基片上，而风压会产生带有污物的污染雾，由于附着这些污染雾而会污染基片。另外，高速旋转以及高压空气也有可能使基片带电。
另外，在旋转干燥器干燥法中，由于高速旋转，中心部位成为负压而会吸引外部气体，因此，可能会污染基片的正中部位。
采用蒸气干燥法则必须要有对可燃性溶剂IPA进行管理的安全设备、冷却回收设备、IPA纯度保持设备等，存在着设备成本高并需要大的设置面积的问题。
因为每个基片都必须干燥，而作为气刀干燥法不能一次进行多个基片的成批处理，所以干燥效率不佳。而且，因为该方法必须要有搬运装置以及保持装置，所以，有可能会被来自这些装置的尘埃所污染。
因此，本发明提供解决上述各问题的新式的干燥方法以及干燥装置，其课题是减小在干燥时产生污染的危险性，而且能够降低设备成本以及设置面积，并且能够进行成批处理。
发明的公开：
为了解决上述的课题，本发明采取的方法是提升式干燥方法，其特征在于：把水槽内的水加热到指定温度，使其水面保持静止状态，把应干燥的部件先沉入该水中，然后以指定速度提升。
根据该手段，通过将部件从加热到指定温度的水中提升至保持静止的水面上，靠水的表面张力与水的自然蒸发而能够使部件表面不残留水滴地从部件表面把水除去，因此，可以不使用高速旋转、溶剂和高压气流等，而能够用简易的装置结构实现稳定的干燥。
这里，最好是：在提升上述部件时，产生从前述水槽的上方下降的气流。
根据该手段，由于下降气流有助于表面张力，可以促进部件表面水的去除，并且可以促进自然蒸发，所以能够使之更易于干燥。
而且，最好是：前述指定温度为约60℃以上沸点以下，前述指定速度为约200mm/min以下。
似这样，将水温度提高并把提升速度降低，便能够切实地防止水滴附着在部件表面上。
而且，在前述部件为多边形板材的情况下，最好是：使前述部件的板面处于与提升的方向平行的状态，并使前述板面的下边相对于前述水面倾斜而进行提升。
根据该手段，由于是使板面的下边呈倾斜姿态而提升，因而能够防止在板面下边残留水滴。
另外，作为提升式干燥装置设有：提升槽、排水槽、供水装置、部件提升装置和水温控制装置；前述提升槽具有至少在其上边缘的局部上形成的溢流部，以使水从内部溢出；前述排水槽在该提升槽的溢流部的外侧具有排水口；前述供水装置从水面下向前述提升槽供给水；前述部件提升装置的构成可把应干燥的部件从水面下以指定速度提升；前述水温控制装置控制前述提升槽的水温。
根据该手段，除了具有上述的效果之外，因为不仅具有从水面下供给水的供水装置，而且其结构还能使水从提升槽的溢流部溢出，因此能够经常使水流动并使水面不晃动，所以能够确保除水性而保持清洁性。
这里，最好是前述水温控制装置由设在前述提升槽内部的加热器、从上方覆盖该加热器的加热器盖、为把空气从该加热器盖的内侧排放到槽外的排气管以及对由前述加热器实施的加热进行控制的加热控制装置所构成。
根据该手段，虽然加热器是直接放在提升槽内，但是即使在加热器的附近产生气泡，气泡也是停留在加热器盖的内部并可以由排气管排出，所以气泡不会向水面上升，能够保持水面的静止状态。因此可抑制水滴附着在部件上。
这种情况下，最好是前述加热器盖的截面呈斗笠状，不仅具有可收集在前述加热器的附近产生的气体的中央部位，而且在该中央部位配置有前述排气管的排气口。
根据该手段，因为加热器盖的截面呈斗笠状，所以提高了将气体留在该中央部位的效果。
另外，最好是在前述提升槽相对位置处设置一对前述溢流部。
根据该手段，因为有一对溢流部设置在相对的位置上，所以能够使水流的流动方向总是保持在溢流部的方向上，因此，通过在与该水流方向交叉的方向上排列多个部件，而可以减少水的停留部位，保持部件的清洁状态。
进而，最好是在前述提升槽的上方配置供气装置，在前述提升槽的上边缘的周围设置排气口。
根据该手段，因为能够产生朝向上述提升槽的下降气流，所以能够促进部件表面水的去除。
而且，最好是前述部件提升装置设有能够放置前述部件的托架，并且具有以倾斜状态支撑该托架的托架支撑部。
根据该手段，因为托架以及部件都是以倾斜状态提升，所以能够防止在托架与部件的底部残留水滴。
附图的简单说明：
图1是本发明的提升式干燥装置实施形式的整体概略结构的纵剖视图。
图2是同一实施形式中的加热器、加热器盖以及排气管的结构的放大立体图。
图3是同一实施形式中的提升槽和排水槽的概略的安装结构的模式立体图。
图4是同一实施形式中的托架的平面局部剖视图。
图5是同一实施形式中的托架的纵剖视图。
图6是托架的提升状态的说明图。
实施发明的最佳形式：
以下参照附图说明本发明的提升式干燥方法及干燥装置的实施形式。图1是展示本实施形式所使用的干燥装置的整体结构的概略结构图。在中央配置有合成树脂(例如聚氯乙烯)制的提升槽10，该提升槽10放在比该槽大一圈的排水槽20的内侧。
提升槽10的水平截面形状大致为正方形，如图3所示，提升槽10的上边缘的4个边中，有一对相对的边比其它的边低，成为溢流部10a以使内部的水溢流并排到排水槽20。在提升槽10的内侧下部安装有棒状的加热器11，在该加热器11的上方配置截面为斗笠状的加热器盖12。从加热器盖12的内边缘引出一对排气管13、13，该排气管13向上至提升槽10的上方，以将气体排放到外部。供水管14与提升槽10的底面连接，并由后述的供水系统供给超净水。
提升槽10周围的排水槽20的开口部成为接受从溢流部10a溢出的水的排水口20a。在排水槽20的下部连接有排水管21，该排水管21与供水控制装置22连接，此供水控制装置22是由循环泵、转换阀等构成。该供水控制装置22一方面通过过滤器23与供水管14连接，另外也与超净水制造装置24连接，并且还与泄水槽25连接。
在排水槽20的上边缘，在四面安装有各自具有排气口31a的排气管道31，该排气管道31经由蒸气凝气阀32与未图示的排气装置相连接。在提升槽10的上方配置有具备净化过滤器的供气装置33，将净化成与净化室同样净化程度的空气从上方供给。根据这样的结构，提升后述的托架时，在提升槽10里总是有净化的空气从上方向下方流动。
图2是表示配置在提升槽10内部的加热器11、加热器盖12以及排气管13的构造。因为在加热器11的上方配置了加热器盖12，所以，即使在加热器11的附近由于水沸腾而产生气泡，该蒸气的气泡也是集中在位于加热器盖12内侧中央处的最上部12a中。在该最上部12a上有排气管13的排气口13a，蒸气从该排气口13a通过排气管13被排放，并从排出口13b被排出到外部。
另外，加热器11与未图示的加热控制装置相连接。该加热控制装置是根据由内装在加热器11内的温度传感器或是另外安装在提升槽中的温度传感器所检测的水温，通过众所周知的技术来进行温度控制的。
图3是表示蒸气提升槽10和排水槽20关系的立体图。在提升槽10的4个侧面的中间处分别安装有纵向连接的支撑板15，该支撑板15固定在排水槽20的内表面上。该支撑板15是为了抑制提升槽10由于上述加热器所加热的水而引起的膨胀。这里，放置在可被提升的托架40上的基片50相对于提升槽10的相对的2个溢流部10a这样定位，即其板面与2个溢流部10a所相对的方向平行，以该状态进行提升。
如上所述，在图1至图3所示的本实施形式中，由供水控制装置22把超净水制造装置24所供给的超净水通过过滤器23从提升槽10的底面供给，从提升槽10的溢流部溢流的水集中在排水槽20中，从排水管21再次返回供水控制装置22。在供水控制装置22处测量排出的超净水的比电阻来监测其纯度是否降低，一面使排出水再次向提升槽10内循环，一面根据需要从超净水制造装置24输入一定量的新的超净水，或者把一部分排出水排放入泄水槽25，以使提升槽10内的超净水保持一定的纯净度。
将放置有多个基片的托架40沉入提升槽10内，然后缓慢提升。此时，如图3所示，使放置在托架40上的基片50的表面呈与前述溢流部10a的相对方向相平行的状态。这样，基片50周围的水将不会滞留，所以能够将基片50以清洁的状态提升。
托架40的构造在图4及图5中示出。该托架40由下述构件组成：设置在前后的一对支撑板41、41，横架在该支撑板41之间并具有半圆截面的一对支撑框架42、42，在该支撑框架42的下方形成为同一形状的一对支撑框架43、43，安装在支撑板41的最下部的截面为L字形状的支撑框架44、44。
安装支撑框架42、43时是将其圆筒面朝向内侧，在该圆筒面上以一定间隔形成有沿垂直方向延伸的截面为V字形状的支撑槽42a、43a。另外，在支撑框架44其L字形状的截面构造中垂直竖立设置的部分上，形成有沿垂直方向延伸的截面为V字形状的支撑槽44a，而在水平部分上形成有沿水平方向延伸的截面为V字形状的支撑槽44b。在支撑框架44上形成有排水孔44c，该排水孔44c位于上述支撑槽44a的下方并具有沿垂直方向延伸的椭圆形状的开口。该排水孔44c的最下部的内周表面向外侧倾斜以利于排水。
利用设置在支撑框架42、43、44上的各自的支撑槽42a、43a、44a、44b，并且通过使基片50的角部(棱线)50a(参照图4)与截面为V字形状的支撑槽的倾斜的内表面实现线接触来稳定地支撑住图示的矩形形状的基片50。这里，也可以通过使支撑槽的倾斜内表面突出，而实现非线接触的点接触。
这样，由于基片50是仅以棱线与托架40接触而受到支撑的，所以水的滞留少，能够保持不容易被污染的状态，而且，因为支撑框架42、43的内侧形成为圆筒面，并且在支撑框架44的下部形成有排水孔44c，所以，托架40本身也难以残留水滴。
在支撑板41、41安装吊板51、51，在该吊板51之间横架2根支撑轴52、52。如图6所示，在该支撑轴52上分别安装2个支撑部件53、54，通过该支撑部件53、54安装牵引板55。牵引板55与牵引杆56连接，而该牵引杆56与未图示的牵引装置连接。
通过上述的构造，形成了使放置有多个基片50的托架40由未图示的牵引装置以指定速度向上方缓慢提升的结构。这里，作为本发明的部件提升装置，是由上述牵引装置构成，该牵引装置所具备的托架支撑部是由放置基片50的托架40、与图6所示的托架40相连接的吊板51、支撑轴52、支撑部件53、54、牵引板55以及牵引杆56所组成。
通过使用上述结构的干燥装置，缓慢地提升托架40，可使附着在基片50上的水由于其表面张力和自然蒸发而能够从基片上被彻底除去。这里，在干燥如图所示的矩形形状的基片(例如液晶板用的基片)时，若如图6所示，以相对于水面稍微倾斜指定角度θ的状态提升，则水滴难以残留在基片下端的边上，可以完全除去水分。另外，由于托架40也是以倾斜状态提升，所以，还具有可以防止水滴附着在托架自身上的优点。这种情况下，如图所示，要倾斜托架40时可根据其倾斜角度相应地改变支撑部件53、54的长度。
因为在上述干燥装置中使超净水经常循环并保持一定的纯净度，所以基片上难以附着污物。而且，由于以加热器盖12和排气管13去除气泡、以及从提升槽10的底面(即使不从底面只要从水面下供给也可以)供给水，因此可以充分地抑制水面的晃动，而且因为是缓慢提升，所以能够从基片表面将水除去而不残留水滴，并且，通过超净水的加热、以及以排气导管31与供气装置33进行充分的换气而促进自然蒸发，因而能够实现完全的干燥。
在本实施形式中，因为在提升托架40的过程中总是从上方下降气流，所以，其构成使得气流有利于去除托架40以及基片50的水。
使用上述实施形式的装置进行基片50的干燥试验的结果在下表1中示出。
表1
A：完全干燥  B：基片上或基片下有水滴  C：基片整体有水滴
基片放置方向 温度(℃)   提升速度(mm/nim)   基片间隔(mm)   评定
    1     倾斜     40     300     20     C
    2     ″     50     ″     ″     ″
    3     ″     60     ″     ″     ″
    4     ″     70     ″     ″     ″
5 ″ 80 ″ ″ ″
6 ″ 90 ″ ″ ″
    7     ″     40     200     ″     ″
    8     ″     50     ″     ″     ″
9 ″ 60 ″ ″ B
    10     ″     70     ″     ″     A
    11     ″     80     ″     ″     ″
    12     ″     90     ″     ″     ″
    13     ″     40     150     ″     C
    14     ″     50     ″     ″     ″
    15     ″     60     ″     ″     B
    16     ″     70     ″     ″     A
    17     ″     80     ″     ″     ″
    18     ″     90     ″     ″     ″
    19     ″     40     100     ″     C
    20     ″     50     ″     ″     ″
    21     ″     60     ″     ″     B
    22     ″     70     ″     ″     A
    23     ″     80     ″     ″     ″
    24     ″     90     ″     ″     ″
    25     ″     40     50     ″     C
    26     ″     50     ″     ″     ″
    27     ″     60     ″     ″     B
  28     ″     70     ″     ″     A
  29     ″     80     ″     ″     ″
  30     ″     90     ″     ″     ″
  31     ″     80     150     15     ″
  32     ″     ″     ″     10     B
  33     ″     ″     ″     5     ″
  34   平行     ″     ″     20     ″
  35     ″     ″     50     ″     ″
如表1所示，可看出在基片相对于水面其放置方向(基片姿态)为倾斜的情况下较易于干燥。基片的倾斜角度θ一般最好是在20～40度的范围内，因为当下方的2个边的任意一个边接近水平面时，在2个边的角部均不残留水滴。如图所示，对于矩形形状的基片50，倾斜角度为30度左右是最佳的，表1所示的实验也是以该角度进行的。
当将托架40以及基片50倾斜而进行提升时，可防止在二者的上边缘以及下边缘残留水滴，可以避免这些部位变污染。
水温也根据条件而异，但最好大致为60℃以上。这是因为使水温升高到某种程度，可以使托架40以及基片50的表面的水得以蒸发。
提升速度大约在200mm/min以下即可得到良好的效果。若提升速度过快，则会在表面仍残留有水滴的状态下被提升。若降低提升速度，则由于提升时水不从水面分离，所以在托架40以及基片50的表面不残留水滴。
上述结果中，当所设定的条件是基片保持为倾斜状态、温度为70～90℃、提升速度为200cm/min以下、基片间隔为15mm以上时，均可以使基片50上不残留水滴，而被彻底干燥。另外，如果温度范围超过90℃，则水整体可能会发生沸腾，所以，最佳的温度范围是70℃以上90℃以下。另外，虽然提升的速度越慢越好，但缺点是容易受到水面微小晃动的影响，而且处理时间增加，所以，提升速度最好是在50～200mm/min的范围内。
本实施形式能够以比较小型的廉价的装置进行充分清洁的干燥，而且还能够把多个基片放置在托架上进行处理，实现高效率的干燥处理。
产业上的利用可能性：
如上所述，本发明所提供的新式的干燥方法以及干燥装置能够减少干燥时产生污染的危险性，而且能够减少设备成本以及设置面积，并且可以进行成批处理，适合于对半导体装置的基片、液晶板的基片等要求高度清洁的部件进行干燥。

Claims (11)

1.一种提升式干燥方法，把部件沉入水槽内，通过把该部件从所述水槽向上提升来使所述部件干燥，
其特征在于：
通过所述水槽进行排水；
对所述排出的水的纯度监视后，使其在所述水槽内循环，或者排出且根据需要把纯水导入所述水槽。
2.如权利要求1所述的提升式干燥方法，其特征在于：在提升前述部件时，产生从前述水槽的上方下降的气流。
3.如权利要求1所述的提升式干燥方法，其特征在于：前述水槽内的水为60℃以上而沸点以下时进行加热。
4.如权利要求1所述的提升式干燥方法，其特征在于：以200mm/min以下的速度提升前述部件。
5.如权利要求1所述的提升式干燥方法，其特征在于：前述部件是多边形的板材，将前述板面的下边相对于前述水面倾斜而进行提升。
6.一种提升式干燥装置，其通过提升在水中沉入的部件来对该部件进行干燥，
其特征在于：该提升式干燥装置具有：
提升槽，其用于把所述部件沉入；
排水装置，其用于把前述提升槽中的水排出；
供水控制装置，其监视所述排水的纯度，同时，使所述排出的水在所述提升槽内再循环或者排出到其外部；
所述供水控制装置根据需要给所述提升槽内供水。
7.如权利要求6所述的提升式干燥装置，其特征在于：还包括设在前述提升槽内部的加热器。
8.如权利要求7所述的提升式干燥装置，其特征在于：还包括：
加热器盖，其设置在从该加热器的上方，并收集在该加热器产生的气体；
排气管，其把在所述加热器盖内收集的气体排放到槽外。
9.如权利要求6所述的提升式干燥装置，其特征在于：
所述提升槽还具有在其上边缘部的溢流部，其使槽内的水溢流。
10.如权利要求6所述的提升式干燥装置，其特征在于：还包括吸气装置和排气装置。
11.如权利要求6所述的提升式干燥装置，其特征在于：还具有把所述部件提升的部件提升机构。
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