JP2006096491A - 基板乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 少量のエアを消費するだけで、基板を効率的に乾燥させ、かつ乾燥時にミストが発生して乾燥後の基板に付着するのを確実に防止できるようにする。
【解決手段】 コンベア手段１０により基板Ｓが搬送されて、洗浄ステージ１から乾燥ステージ２に移行して乾燥ユニット２０内に導かれるが、まず加熱通路２３において、上下に設けたプレートヒータ２５，２５により基板Ｓに付着している液が加熱されて、乾燥用空気流通路２４において基板Ｓの搬送方向と直交する方向に向けて乾燥用空気が吹付けられる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶基板，プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）基板，有機ＥＬ基板等、主にディスプレイ用として用いられる基板を製造する工程において、ウエット処理後における基板の乾燥装置に関するものである。

薄板基板として、例えば液晶パネルを構成するガラス基板があり、例えば、ＴＦＴ型の液晶パネルはＴＦＴ基板とカラーフィルタとからなる２枚の基板で構成される。このＴＦＴ基板を製造するに当っては、成膜、レジスト膜形成、露光、現像、エッチング、レジスト膜の剥離等の工程を順次経ることにより基板表面にＴＦＴ素子を形成するが、これらの工程において、処理の前や後に繰り返し洗浄が行われ、また基板洗浄後にはその乾燥が行われる。一方、カラーフィルタはフォトリソグラフィ法等により製造されるが、その前工程及び工程間において、適宜基板の洗浄及び乾燥がなされる。さらに、ＴＦＴ型以外の液晶パネル、その他四角形状のガラス，樹脂等からなる基板に対して所定の処理を行う際にも洗浄及び乾燥が行われる。

基板の洗浄後に行われる乾燥方法は様々なものが知られているが、処理乃至加工におけるライン上を搬送する間に連続的に洗浄及び乾燥を行う場合、つまりインライン処理を行う場合には、エアナイフ効果を利用した乾燥を行うのが一般的である。このエアナイフによる乾燥は次のようにして行われる。

基板を水平または僅かに搬送方向と直交する方向（左右方向）に傾けた状態にして搬送するローラやベルト等からなる搬送手段の所定の位置に、加圧されたエアを吹き付けるエア噴射領域が設定される。このエア噴射領域には、基板の表面に対向するようにして細長いスリット状の通路からなるノズル口を有するエアナイフノズルが配置される。このエアナイフノズルからは高い圧力のクリーンエアを基板の搬送方向に対して直交する方向における全長に及ぶように吹き付けることによって、基板の表面に付着している液滴や液膜等が基板表面から剥離されるようにして乾燥される。

ここで、エアナイフノズルによるエアの噴射角は、搬送手段上における基板に対して、その搬送方向とは反対方向、つまり搬送方向の後方側に向けて所定の角度となし、しかもエアナイフノズルのノズル口を基板表面に近接させるようにする。これによって、エアナイフノズルからは細い帯状のエアが基板の表面に入射されるようになる結果、このエアの圧力で基板表面の液は、この基板の搬送方向における後方側に向けて移動するようにして剥離されて、最終的には基板のエッジ部分から排出される。

ここで、基板が連続的に搬送されることから、エアナイフノズルからは常時エアを噴射させるのが一般的である。このために、基板のエッジ部にエアが衝突した時に、その衝撃で液が周囲に飛散することになり、周囲の壁等に跳ね返って、基板の乾燥した部分に付着するおそれがある。また、飛散した液がミストとなって、周囲に浮遊するようになり、やはり基板の乾燥した部分にミストが付着する。このように、基板表面のうち、一度乾燥した部位に液滴やミストが付着すると、基板表面が再度汚損されて、しみ等が発生する不都合が生じる。特に、基板の表裏両面を乾燥させるために、エアナイフノズルを基板の表裏両面に向けて配置した時には、基板が突入する前の段階では、上下のエアナイフノズルからの噴射エアが基板の突入位置で衝突する状態となって、乱流が生じているので、さらに基板に付着している液の飛散の度合いが大きくなる。

以上の点から、基板をエアナイフ効果で乾燥させる際に、基板の角隅部がエアナイフノズルによるエアの噴射領域への突入時に、基板表面からの液の飛散を防止するために、基板の搬送面と平行な面内で、その搬送方向と直交する方向に対して所定角度傾斜させるようにエアナイフを配置し、かつエアの噴射領域であるが、搬送手段による基板搬送領域の外側であって、エアナイフノズルから基板にエアが最初に突入する角隅部に臨む側部と実質的に平行となる位置にエアが基板の搬送面方向に向くようにガイドする整流板を配置する構成としたものが、例えば特許文献１に示されている。
特開２００２−１１０６２２号公報

そもそも、エアナイフノズルを用いた基板乾燥装置においては、実質的に開放された空間内において、基板の表面から液を強制的に剥離するものであるから、基板に対しては極めて強力なエアを吹き付ける必要があり、このためにエアナイフ乾燥に特有の問題点として、多量のエアが消費されることになって、省エネルギー化が図れないという問題点がある。そして、前述した特許文献１にあるように、整流板を設けると、エアナイフノズルから噴射されるエアの整流化がある程度は図ることができるが、基本的にはエアを基板表面に衝突させることにより乾燥させるものであることから、基板乾燥時に浮遊ミストが発生するのをなお完全に防止することができず、乾燥後の基板が再汚損する可能性をなくすことはできない等、なお解決すべき課題が存在する。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、少量のエアを消費するだけで、基板を効率的に乾燥させ、かつ乾燥時にミストが発生して乾燥後の基板に付着するのを確実に防止できるようにすることにある。

前述した目的を達成するために、本発明は、薄板の基板を搬送手段により水平または所定の角度傾斜した状態で搬送する間に、この基板表面を乾燥させるための基板乾燥装置であって、前記搬送手段による前記基板の搬送方向の所定位置には、この基板搬送方向と交差するように乾燥ユニットが配設されており、この乾燥ユニットには、前記搬送手段により搬送される前記基板が進入するスリット状の基板導入部が形成され、この基板導入部から所定の長さにわたってヒータを装着することにより、前記基板表面に付着する液を加熱する加熱通路となし、前記加熱通路の配設部より前記基板の搬送方向の前方側に前記基板搬送方向と交差する方向に向けて乾燥用の空気を流す乾燥用空気流通路を形成し、この乾燥用空気流通路の一端側を負圧吸引源に接続する構成としたことをその特徴とするものである。

乾燥ユニットへの導入時に基板の表面に付着している液をできるだけ除去するために、基板導入部の入口部の幅は基板の通過時に接触しない状態で最小限の寸法、つまり入口部を基板の厚み寸法より僅かに広い幅とする。これによって、乾燥ユニットへの導入時における液の持ち込みを最小限に抑制できる。また、搬送手段においては、基板を水平状態にして搬送するのではなく、搬送方向と直交する方向に所定角度傾斜させた状態で搬送させることもできる。そうすると、基板に付着している液は傾斜方向に向けて流れる傾向となるので、基板における液の排除がより円滑になる。それと同時に、若しくはそれに代えて、乾燥ユニットを搬送手段による基板の搬送方向と直交する方向に対して所定角度傾斜させるように配置することもできる。これによって、乾燥用空気流通路の流路長を長くすることができる。

基板が乾燥ユニットの内部を通過する際に、この乾燥ユニットの内壁等とは非接触状態に保持させる必要がある。このためには、乾燥ユニット内で基板は真直ぐになり、撓みや歪み等が生じないようにしなければならない。そこで、乾燥ユニットの乾燥用空気流通路の下流側に、搬送時における前記基板の撓みを防止するために、保持ローラを装着する構成とすることができる。

以上のように構成することによって、基板を効率的に乾燥させることができ、しかも基板表面から液を除去するために、少量のエアを実質的に閉鎖された空間内を流すようにしているので、ミストの発生による基板の汚損防止が図られるだけでなく、装置のランニングコストの点でも有利である等といった効果がある。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明は以下に示す実施の形態に限定されるものでないことは言うまでもない。

まず、図１に基板の乾燥工程の概略構成を示す。図中において、Ｓは基板を示すものである。また、１は洗浄ステージ、２は乾燥ステージである。基板Ｓは洗浄ステージ１において、例えばシャワー洗浄等により洗浄された後に乾燥ステージ２に搬入される。

洗浄ステージ１及び乾燥ステージ２はそれぞれハウジングにより区画形成されており、またこれら両ステージ１，２間には隔壁３が設けられている。洗浄ステージ１にはスリット状の開口からなる基板Ｓの搬入部１ａが、また乾燥ステージ２には基板Ｓの搬出部２ａが設けられており、さらに隔壁３には基板Ｓの走行経路を構成するスリット通路３ａが形成されている。洗浄ステージ１においては、シャワー手段４が設置されており、このシャワー手段４から滴下される純水によって基板Ｓの表面全体が洗浄される。そして、乾燥ステージ２に移行した後、基板Ｓの上下両面が乾燥されるようになる。従って、乾燥ステージ２内は洗浄液のミスト等が入り込まないようにするために陽圧状態となし、また洗浄ステージ１内は陰圧状態にする。このために、乾燥ステージ２には雰囲気加圧装置５が設置されており、図１に矢印で示したように、乾燥ステージ２には清浄な空気のダウンフローを形成している。

ここで、基板Ｓは例えば長方形の薄板ガラス基板等からなり、この基板Ｓは、洗浄ステージ１及び乾燥ステージ２を経て、後工程に至るまで、概略水平状態乃至僅かに走行方向に対して左右に傾斜させた状態で搬送される。従って、基板Ｓを搬送するために、図２に示した搬送手段としてのコンベア手段１０を備えている。コンベア手段１０は、例えばローラコンベアで構成されており、このコンベア手段１０は所定のピッチ間隔をもって設けた回転軸１１にその長手方向に複数のローラ１２を装着したもので構成され、例えば両端のローラ１２に鍔部を設けて基板Ｓの両側部を位置決めガイドすることによって、水平状態でも、また斜めにした状態でも、コンベア手段１０による進行方向に正確に搬送されるようにしている。

洗浄ステージ１を通った基板Ｓは隔壁３のスリット状通路３ａから乾燥ステージ２に移行して、この乾燥ステージ２内で乾燥されることになる。このために、乾燥ステージ２の内部には乾燥ユニット２０が設けられている。乾燥ユニット２０は、コンベア手段１０を構成する前後の回転軸１１，１１間の位置に配設され、コンベア手段１０により基板Ｓが搬送されて、この乾燥ユニット２０の内部を通過する間に基板Ｓの表面に付着している水分が除去されて、この基板Ｓが乾燥されるようになっている。

このために、乾燥ユニット２０は図３及び図４に示した構成を有するものであり、コンベア手段１０における基板Ｓの走行経路の直交方向より長尺の本体ケーシング２１を有し、図３に示したように、この本体ケーシング２１には、コンベア手段１０による基板Ｓの搬送面と同一の高さ位置に基板導入部２２が設けられている。従って、基板Ｓはこの基板導入部２２から乾燥ユニット２０内に導入されることになる。また、乾燥ユニット２０には基板Ｓに対する乾燥機能を発揮させるために、加熱通路２３と乾燥用空気流通路２４とが設けられている。基板Ｓは加熱通路２３及び乾燥用空気流通路２４を通過して、その表裏両面を乾燥させて、乾燥ステージ２から次の工程に移送されるようになっている。

ここで、乾燥ユニット２０における基板導入部２２は基板Ｓを内部に導き入れることから、基板Ｓの長さ及び厚みより大きく開口している。ただし、この基板導入部２２で基板Ｓに付着している液をできるだけ排除するために、この基板導入部２２の幅寸法は基板Ｓの厚みより僅かに大きいものとしている。これによって、基板Ｓが乾燥ユニット２０内に導かれる際に、この基板Ｓに付着している水分の大半が乾燥ユニット２０に導入される前の段階で除去される。

この基板導入部２２に連なる加熱通路２３には、通路の上下にプレートヒータ２５が設けられており、基板Ｓはこの上下のプレートヒータ２５，２５間を通過することになる。その結果、基板Ｓに付着している液が加熱されて、その粘度が低下して、活性状態となって、基板Ｓの表面から容易に剥離できる状態となる。

このようにして表面に付着している液が加熱された基板Ｓは乾燥用空気流通路２４内に導かれる。この乾燥用空気流通路２４は、断面が概略円形の通路であって、基板Ｓはこの円形の通路を半割り状態にするようにして通過することになる。そして、図４及び図５に示したように、乾燥ユニット２０における乾燥用空気流通路２４の一方側にはフィルタ２６が装着されており、また必要に応じてヒータ付き配管２７により内部の空気を加熱するようにしている。他方側には真空ポンプ２８に接続されており、この真空ポンプ２８を作動させることによって、乾燥用空気流通路２４内には、図５に矢印で示した方向に空気の流れが形成されるようになっている。

ここで、基板Ｓは処理効率を高めるために、大判のものが使用され、しかも薄板状態であるので、搬送時における撓みを防止し、実質的に水平状態となるように矯正する。そして、乾燥すべき基板Ｓは、このように乾燥ユニット２０の内部を通過するが、この基板Ｓを乾燥ユニット２０内で円滑かつ安定的に移動させるために、本体ケーシング２１内には、基板Ｓを水平状態に保持するための保持ローラ２９が設けられている。従って、基板Ｓはこの乾燥ユニット２０を構成する各部と接触することなく直進する間に、この乾燥ユニット２０内で乾燥処理が行なわれることになる。

本実施の形態は以上のように構成されるものであって、基板Ｓは洗浄ステージ１においては、ロールブラシ洗浄、シャワー洗浄、超音波洗浄等種々の方式で洗浄される。洗浄ステージ１を経た基板Ｓは、隔壁３のスリット通路３ａを通過して乾燥ステージ２に搬入される。ここで、乾燥ステージ２においては、雰囲気加圧手段５が設けられている関係で、スリット通路３ａから洗浄液のミスト等が侵入するおそれはない。特に、雰囲気加圧手段５により乾燥ステージ２の全体が下降する空気流が形成されていることから、コンベア手段１０に搬送される基板Ｓが走行する領域は極めて清浄な雰囲気となっている。

乾燥ステージ２に搬入された基板Ｓは乾燥ユニット２０における基板導入部２２から加熱通路２３を通ることになる。この基板導入部２２内に進入する際に、大半の水分は基板導入部２２の壁面に実質的に擦り切られるようにして除去されることになる。そして、基板Ｓが乾燥ユニット２０の内部に導入されると、加熱通路２３により基板Ｓの表面に付着している液が活性化し、粘度の低下、流動化が図られるようになる。ここで、加熱通路２３においては、基板Ｓは熱変形しない程度でできるだけ高い温度とするのが望ましい。

加熱された基板Ｓは乾燥用空気流通路２４に移行する。この乾燥用空気流通路２４内では、基板Ｓの移動方向と概略直交する方向に向けて乾燥用空気を吹付けるようにしているので、基板Ｓの表面から液がこの乾燥用空気の流れに沿って真空ポンプ２８に吸引されるように除去される。ここで、乾燥用空気は開放された空間を流れるのではなく、乾燥用空気流通路２４という限られた空間内を流れるので、乾燥用空気の流量は極めて少量で、効率的な乾燥が可能となる。しかも、トンネル形状に管理された空間を空気が流れることから、ミストが周囲に飛散するおそれはない。従って、乾燥後の基板Ｓにミストが付着する等のおそれはない。

ここで、乾燥用空気流通路２４において、その流入側にフィルタ２６を設けることによって、乾燥ステージ２に僅かな異物やミスト等が存在している場合であっても、乾燥用空気の流通時に基板Ｓが汚損されるようなことはない。また、ヒータ付き配管２７を流入側に装着することによって、乾燥用空気流通路２４を通る空気流が加温されるので、基板Ｓをより効率的に乾燥させることができる。

なお、乾燥用空気流通路としては、断面が円形のものだけでなく、基板Ｓの搬送方向と直交する方向における空気流の流速分布を変えるために、例えば図６に示したように、断面が角形の通路１２４とすることができる。また、乾燥ユニット２０はコンベア手段１０に対して直交する方向に配置するようにしたが、例えば図７に示したように、乾燥ユニット２０をコンベア手段１０に対して斜めに配置すると、乾燥用空気流通路２４による空気の流路長を長くすることができる。

基板の乾燥機構を示す概略構成図である。 基板乾燥装置の平面図である。 乾燥ユニットの断面図である。 乾燥ユニットの正面図である。 図２のＸ−Ｘ断面図である。 乾燥ユニットの乾燥用空気流通路の他の例を示す図３と同様の断面図である。 乾燥ユニットの配置についての他の例を示す図２と同様の図である。

符号の説明

１ 洗浄ステージ ２ 乾燥ステージ
３ 隔壁 １０ コンベア手段
２０ 乾燥ユニット ２２基板導入部
２３ 加熱通路 ２４，１２４ 乾燥用空気流通路
２５ プレートヒータ ２８ 真空ポンプ
２９ 保持ローラ

Claims (5)

1. 薄板の基板を搬送手段により水平または所定の角度傾斜した状態で搬送する間に、この基板表面を乾燥させるための基板乾燥装置において、
   前記搬送手段による前記基板の搬送方向の所定位置には、この基板搬送方向と交差するように乾燥ユニットが配設されており、
   この乾燥ユニットには、前記搬送手段により搬送される前記基板が進入するスリット状の基板導入部が形成され、
   この基板導入部から所定の長さにわたってヒータを装着することにより、前記基板表面に付着する液を加熱する加熱通路となし、
   前記加熱通路の配設部より前記基板の搬送方向の前方側に前記基板搬送方向と交差する方向に向けて乾燥用の空気を流す乾燥用空気流通路を形成し、
   この乾燥用空気流通路の一端側を負圧吸引源に接続する
   構成としたことを特徴とする基板乾燥装置。
2. 前記基板導入部の入口部の幅は前記基板の通過時に接触しない状態で最小限の寸法とする構成としたことを特徴とする請求項１記載の基板乾燥装置。
3. 前記搬送手段は前記基板をその搬送方向と直交する方向に所定角度傾けて搬送するように構成したことを特徴とする請求項１記載の基板乾燥装置。
4. 前記乾燥ユニットは前記搬送手段による前記基板の搬送方向と直交する方向に対して所定角度傾斜させるように配置する構成としたことを特徴とする請求項１記載の基板乾燥装置。
5. 前記乾燥ユニットの前記乾燥用空気流通路の下流側に、搬送時における前記基板の撓みを防止する保持ローラを装着する構成としたことを特徴とする請求項１記載の基板乾燥装置。
   

Images