JP2007335771A - 基板乾燥装置、基板乾燥方法、及び基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の乾燥に必要な基板の回転を低速化し、基板の破損を抑制する。
【解決手段】回転テーブル１０は、基板１を水平に支持して回転する。スポットノズル２１は、基板１の回転中心付近の基板１の表面へエアを吹き付け、遠心力が十分作用しない基板１の回転中心付近の基板１の表面の液体を、遠心力が作用する外側へ移動する。スリットノズル２３は、基板１の回転中心付近から基板１の縁に渡って連続的に、基板１の表面へエアを吹き付け、基板１の表面の液体の移動を促進する。基板１の表面の液体は、基板１の回転による遠心力に加え、スリットノズル２３から吹き付けられたエアの力を受け、基板１の表面を迅速に移動するので、基板１の回転が低速で済み、また乾燥時間が短くなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ装置のパネル基板や露光装置のマスク基板等を乾燥させる基板乾燥装置、基板乾燥方法及びそれらを用いた基板の製造方法に係り、特に基板を回転しながら乾燥させる基板乾燥装置、基板乾燥方法、及びそれらを用いた基板の製造方法に関する。

液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、あるいは露光装置のマスク基板等の製造において、現像、エッチング、剥離等の処理工程の前又は後には、洗浄液（純水）を用いて基板を洗浄する工程、及び洗浄後に基板を乾燥させる工程がある。この様な基板の乾燥方式の１つとして、基板を回転しながら乾燥させるスピン乾燥がある。スピン乾燥は、基板を水平に支持して回転することにより、基板の表面の洗浄液を遠心力で基板の外へ飛散させるものである。

特許文献１には、基板のスピン乾燥において、基板に加圧した気体を吹き付ける噴射ノズルを基板の回転中心から所定の範囲で往復移動することにより、遠心力が十分作用しない基板の回転中心付近をむらなく完全に乾燥させる技術が開示されている。
特開平１０−１７０９０１号公報

従来、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板のスピン乾燥において、基板の表面の洗浄液を基板の外へ飛散させるためには、基板を８００〜１０００ｒｐｍ程度の高速で回転しなければならなかった。この様に基板を高速で回転する際、不均一に大きな力が掛かって、基板が破損する恐れがあった。特に、近年、フラットパネルディスプレイ装置のパネル基板や露光装置のマスク基板等は大型化及び薄型化が進んでいるが、基板が大型化又は薄型化する程、基板を高速で回転する際に基板の破損が起こり易く、基板のスピン乾燥が困難となっていた。

また、基板が大型化する程、基板を回転する際、基板の回転中心から基板の縁までの距離が長くなり、洗浄液が基板の縁へ移動するのに時間が掛かって、乾燥時間が長くなるという問題があった。

本発明の課題は、基板の乾燥に必要な基板の回転を低速化し、基板の破損を抑制することである。また、本発明の課題は、基板の乾燥時間を短縮することである。さらに、本発明の課題は、基板を短い時間で歩留まり良く製造することである。

本発明の基板乾燥装置は、基板を水平に支持して回転する回転手段と、基板の回転中心付近の基板の表面へエアを吹き付ける第１のノズルと、基板の回転中心付近から基板の縁に渡って連続的に、基板の表面へエアを吹き付ける第２のノズルとを備えたものである。

また、本発明の基板乾燥方法は、基板を水平に支持して回転しながら、第１のノズルから、基板の回転中心付近の基板の表面へエアを吹き付け、第２のノズルから、基板の回転中心付近から基板の縁に渡って連続的に、基板の表面へエアを吹き付けるものである。

第１のノズルは、従来と同様に、基板の回転中心付近の基板の表面へエアを吹き付け、遠心力が十分作用しない基板の回転中心付近の基板の表面の液体を、遠心力が作用する外側へ移動する。一方、第２のノズルは、基板の回転中心付近から基板の縁に渡って連続的に、基板の表面へエアを吹き付け、基板の表面の液体の移動を促進する。基板の表面の液体は、基板の回転による遠心力に加え、第２のノズルから吹き付けられたエアの力を受け、基板の表面を迅速に移動するので、基板の回転が低速で済み、また乾燥時間が短くなる。

さらに、本発明の基板乾燥装置は、第２のノズルが、基板の回転中心に近い程、基板の表面へ吹き付けるエアの流量又は圧力を増加するものである。また、本発明の基板乾燥方法は、基板の回転中心に近い程、第２のノズルから基板の表面へ吹き付けるエアの流量又は圧力を増加するものである。

基板の回転中心に近い程、基板の表面の液体に作用する遠心力は弱く、基板の表面の液体の移動速度は遅い。このため、従来は、基板の表面の液体の移動速度が基板全体で大きく異なり、基板の乾燥が効率良く行われなかった。本発明では、基板の回転中心に近い程、第２のノズルから基板の表面へ吹き付けるエアの流量又は圧力を増加するので、基板の表面の液体の移動速度の違いが基板全体で小さくなり、基板の乾燥が効率良く行われる。

さらに、本発明の基板乾燥装置は、第２のノズルが、基板の回転方向と対向する方向へ移動して、基板の上空から退避するものである。また、本発明の基板乾燥方法は、第２のノズルを、基板の回転方向と対向する方向へ移動して、基板の上空から退避させるものである。

本発明の基板乾燥装置から基板を取り出す際は、第１のノズル及び第２のノズルを基板の上空から退避させる必要がある。その際、もし、基板が十分に乾燥していない状態で、第２のノズルを基板の回転方向に沿う方向へ移動すると、基板の表面の液体は、第２のノズルのエアから、基板の回転による移動方向と対向する方向へ力を受ける。このため、基板の表面に液体が残り、乾燥むらが発生する恐れがある。本発明では、第２のノズルを、基板の回転方向と対向する方向へ移動して、基板の上空から退避させるので、基板の表面の液体は、第２のノズルのエアから、基板の回転による移動方向に沿った方向へ力を受ける。従って、基板の表面に液体が残りにくく、乾燥むらの発生が抑制される。

本発明の基板の製造方法は、上記のいずれかの基板乾燥装置又は基板乾燥方法を用いて基板の乾燥を行うものである。基板の乾燥に必要な基板の回転が低速で済み、また乾燥時間が短くなるので、基板が短い時間で歩留まり良く製造される。

本発明の基板乾燥装置及び基板乾燥方法によれば、第２のノズルから、基板の回転中心付近から基板の縁に渡って連続的に、基板の表面へエアを吹き付けることにより、基板の乾燥に必要な基板の回転を低速化し、基板の破損を抑制することができる。また、基板の乾燥時間を短縮することができる。

さらに、本発明の基板乾燥装置及び基板乾燥方法によれば、基板の回転中心に近い程、第２のノズルから基板の表面へ吹き付けるエアの流量又は圧力を増加することにより、基板の表面の液体の移動速度の違いを基板全体で小さくすることができ、基板の乾燥を効率良く行うことができる。

さらに、本発明の基板乾燥装置及び基板乾燥方法によれば、第２のノズルを、基板の回転方向と対向する方向へ移動して、基板の上空から退避させることにより、乾燥むらの発生を抑制することができる。

本発明の基板の製造方法によれば、基板の乾燥に必要な基板の回転を低速化でき、また乾燥時間を短縮することができるので、基板を短い時間で歩留まり良く製造することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による基板乾燥装置の概略構成を示す図である。基板乾燥装置は、回転テーブル１０、回転軸１３、プーリ１４ ，１６、ベル ト１５、モータ１７、スポットノズル２１、エア供給管２２，２４、スリットノズル２３、アーム２５、支柱２６、及び液回収チャンバ３０を含んで構成されている。

基板１が、回転テーブル１０の上面に搭載されている。回転テーブル１０の上面には、複数の支持ピン１１と複数の案内ピン１２とが取り付けられている。支持ピン１１は、その先端部が基板１の裏面と接触し、基板１を複数の点によって水平に支持する。案内ピン１２は、その側面が基板１の側面と接触することにより、基板１の位置決めを行う。

回転テーブル１０の下面には、回転軸１３が取り付けられている。回転軸１３は、プーリ１４、ベルト１５及びプーリ１６によって、モータ１７に連結されている。モータ１７を用いて回転軸１３を回転することにより、回転テーブル１０に搭載された基板１が回転する。

回転テーブル１０に搭載された基板１の上空には、スポットノズル２１及びスリットノズル２３が、アーム２５により水平に支持されている。スポットノズル２１には、エア供給管２２を介して、図示しないエア供給源からエアが供給される。スポットノズル２１は、基板１の回転中心付近の基板１の表面へエアを吹き付ける。スリットノズル２３には、エア供給管２４を介して、図示しないエア供給源からエアが供給される。スリットノズル２３は、基板１の回転中心付近から基板１の縁に渡って連続的に、基板１の表面へエアを吹き付ける。

図２（ａ）は、スリットノズルの断面図である。スリットノズル２３は、長尺のケーシング２３ａの内部に加圧室２３ｂを形成し、加圧室２３ｂに通じるエア通路２３ｃを長手方向にスリット状に設けて構成されている。本実施の形態では、エア通路２３ｃの幅Ｓが約１ｍｍ程度に構成されている。

図２（ｂ）は、スリットノズルのエアの流量を説明する図である。エア供給管２４からのエア供給口２３ｄが、加圧室２３ｂの長手方向の一端に設けられている。エア供給口２３ｄから加圧室２３ｂ内へ供給されたエアは、加圧室２３ｂ内を通り、加圧室２３ｂのエア供給口２３ｄと反対側の端２３ｅに衝突する。本実施の形態では、エア通路２３ｃの幅Ｓが約１ｍｍ程度と比較的広く構成されているため、加圧室２３ｂの端２３ｅに衝突したエアがその付近で勢い良く吐出され、エア供給口２３ｄに近づくにつれて吐出されるエアの勢いが弱くなる。従って、スリットノズル２３から吐出されるエアの流量は、図２（ｂ）に矢印で示す様に、エア供給口２３ｄから遠い程増加する。

図１において、基板１の乾燥を行う際、まず、モータ１７により基板１を回転しながら、スポットノズル２１から、基板１の回転中心付近の基板１の表面へエアを吹き付ける。スポットノズル２１から吹きつけたエアにより、遠心力が十分作用しない基板１の回転中心付近の基板１の表面の液体が、遠心力が作用する外側へ移動する。そして、基板１の回転による遠心力の作用で、基板１の表面の液体が基板１の縁へ向かって移動し、基板１の縁へ達した液体は基板１の縁から基板１の外へ飛散する。

回転テーブル１０の周囲には、液回収チャンバ３０が配置されている。液回収チャンバ３０は、上部が少し狭くなった円筒形であり、上方に向かって開口が設けられている。液回収チャンバ３０の底には、液回収通路３１が設けられている。基板１から飛散した洗浄液は、液回収チャンバ３０の底から液回収通路３１を通って回収される。

続いて、基板１の表面の液体がある程度少なくなった後、スリットノズル２３から、基板１の回転中心付近から基板１の縁に渡って連続的に、基板１の表面へエアを吹き付ける。スリットノズル２３から吐出されるエアの流量は、図２（ｂ）に矢印で示す様に、エア供給口２３ｄから遠い程増加するので、基板１の回転中心に近い程、スリットノズル２３から基板１の表面へ吹き付けられるエアの流量が増加する。

基板１の回転中心に近い程、基板１の表面の液体に作用する遠心力は弱く、基板１の表面の液体の移動速度は遅い。このため、従来は、基板１の表面の液体の移動速度が基板１全体で大きく異なり、基板１の乾燥が効率良く行われなかった。本実施の形態では、基板１の表面の液体が、基板１の回転による遠心力に加え、スリットノズル２３から吹き付けられたエアの力を受け、基板１の表面を迅速に移動するので、基板１の回転が低速で済み、また乾燥時間が短くなる。そして、基板１の回転中心に近い程、スリットノズル２３から基板１の表面へ吹き付けるエアの流量が増加するので、基板１の表面の液体の移動速度の違いが基板１全体で小さくなり、基板１の乾燥が効率良く行われる。

本実施の形態の基板乾燥装置から基板１を取り出す際は、スポットノズル２１及びスリットノズル２３を基板１の上空から退避させる必要がある。図３は、ノズルの退避動作を説明する図であり、基板乾燥装置を上から見た状態を示す。基板１は、矢印Ａに示す方向へ回転している。スポットノズル２１及びスリットノズル２３を退避させる際、アーム２５は、支柱２６を中心として矢印Ｂへ示す方向へ回転する。図３の実線は退避前の状態を示し、破線は退避後の状態を示す。

もし、基板１が十分に乾燥していない状態で、スリットノズル２３を基板１の回転方向に沿う方向へ移動すると、基板１の表面の液体は、スリットノズル２３のエアから、基板１の回転による移動方向と対向する方向へ力を受ける。このため、基板１の表面に液体が残り、乾燥むらが発生する恐れがある。本実施の形態では、スリットノズル２３を、基板１の回転方向と対向する方向へ移動して、基板１の上空から退避させるので、基板１の表面の液体は、スリットノズル２３から、基板１の回転による移動方向に沿った方向へ力を受ける。従って、基板１の表面に液体が残りにくく、乾燥むらの発生が抑制される。

図４は、本発明の他の実施の形態による基板乾燥装置の概略構成を示す図である。本実施の形態の基板乾燥装置は、図１のスポットノズル２１、エア供給管２２，２４、スリットノズル２３、アーム２５、及び支柱２６の代わりに、スポットノズル４１、エア供給管４２，４４、スリットノズル４３、アーム４５、及び支柱４６を含んで構成されている。その他の構成要素は、図１の実施の形態と同様である。

スリットノズル４３は、スリットノズル２３と同様に、長尺のケーシングの内部に加圧室を形成し、加圧室に通じるエア通路を長手方向にスリット状に設けて構成されている。しかしながら、スリットノズル４３のエア通路の幅は、スリットノズル２３のエア通路の幅より狭く構成されており、スリットノズル４３から吐出されるエアの流量は、長手方向に渡ってほぼ均一となる。

図４に示す様に、スリットノズル４３は、アーム４５により角度θだけ傾いた状態で支持されており、基板１の回転中心に近い程、基板１との間隔が狭い。このため、基板１の回転中心に近い程、スリットノズル４３から基板１の表面へ吹き付けられるエアの圧力が増加する。

本実施の形態では、基板１の回転中心に近い程、スリットノズル４３から基板１の表面へ吹き付けるエアの圧力が増加するので、基板１の表面の液体の移動速度の違いが基板１全体で小さくなり、基板１の乾燥が効率良く行われる。

以上説明した実施の形態によれば、スリットノズル２３，４３から、基板１の回転中心付近から基板１の縁に渡って連続的に、基板１の表面へエアを吹き付けることにより、基板１の乾燥に必要な基板１の回転を低速化し、基板１の破損を抑制することができる。また、基板１の乾燥時間を短縮することができる。

さらに、基板１の回転中心に近い程、スリットノズル２３，４３から基板１の表面へ吹き付けるエアの流量又は圧力を増加することにより、基板１の表面の液体の移動速度の違いを基板１全体で小さくすることができ、基板１の乾燥を効率良く行うことができる。

さらに、スリットノズル２３，４３を、基板１の回転方向と対向する方向へ移動して、基板１の上空から退避させることにより、乾燥むらの発生を抑制することができる。

図５は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、ガラス基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄工程及び乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、ガラス基板上にＴＦＴアレイが形成される。

また、図６は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、ガラス基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、ガラス基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄工程及び乾燥工程が実施される。

本発明の基板乾燥装置又は基板乾燥方法を用いて基板の乾燥を行うことにより、基板の乾燥に必要な基板の回転が低速で済み、また乾燥時間が短縮するので、基板を短い時間で歩留まり良く製造することができる。

本発明の一実施の形態による基板乾燥装置の概略構成を示す図である。 図２（ａ）はスリットノズルの断面図、図２（ｂ）はスリットノズルのエアの流量を説明する図である。 ノズルの退避動作を説明する図である。 本発明の他の実施の形態による基板乾燥装置の概略構成を示す図である。 液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。 液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 基板
１０ 回転テーブル
１１ 支持ピン
１２ 案内ピン
１３ 回転軸
１４ ，１６ プーリ
１５ ベルト
１７ モータ
２１，４１ スポットノズル
２２，２４，４２，４４ エア供給管
２３，４３ スリットノズル
２５，４５ アーム
２６，４６ 支柱
３０ 液回収チャンバ
３１ 液回収通路

Claims (8)

1. 基板を水平に支持して回転する回転手段と、
   基板の回転中心付近の基板の表面へエアを吹き付ける第１のノズルと、
   基板の回転中心付近から基板の縁に渡って連続的に、基板の表面へエアを吹き付ける第２のノズルとを備えたことを特徴とする基板乾燥装置。
2. 前記第２のノズルは、基板の回転中心に近い程、基板の表面へ吹き付けるエアの流量又は圧力を増加することを特徴とする請求項１に記載の基板乾燥装置。
3. 前記第２のノズルは、基板の回転方向と対向する方向へ移動して、基板の上空から退避することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板乾燥装置。
4. 基板を水平に支持して回転しながら、
   第１のノズルから、基板の回転中心付近の基板の表面へエアを吹き付け、
   第２のノズルから、基板の回転中心付近から基板の縁に渡って連続的に、基板の表面へエアを吹き付けることを特徴とする基板乾燥方法。
5. 基板の回転中心に近い程、第２のノズルから基板の表面へ吹き付けるエアの流量又は圧力を増加することを特徴とする請求項４に記載の基板乾燥方法。
6. 第２のノズルを、基板の回転方向と対向する方向へ移動して、基板の上空から退避させることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の基板乾燥方法。
7. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の基板乾燥装置を用いて基板の乾燥を行うことを特徴とする基板の製造方法。
8. 請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の基板乾燥方法を用いて基板の乾燥を行うことを特徴とする基板の製造方法。

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