JP2532324B2

JP2532324B2 - 基板洗浄方法及び減圧乾燥装置

Info

Publication number: JP2532324B2
Application number: JP4131377A
Authority: JP
Inventors: 真太郎柳澤
Original assignee: CHUO RIKEN KK; Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Current assignee: CHUO RIKEN KK; Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1996-09-11
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: JPH0629278A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願の発明は、液晶基板やシリコ
ンウエハ等に対する微細回路の形成工程において行われ
る基板洗浄に関し、特に洗浄の乾燥工程における改良に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、液晶表示板やＬＳＩ等の
分野においては、製品の歩留まりを上げる意味から、基
板表面を洗浄してゴミや異物をミクロンオーダーの小さ
なものまで除去する必要がある。

【０００３】図５は、従来の基板洗浄方法の一例として
の液晶基板の洗浄方法の説明図である。どのような方式
のウェット洗浄においてもその基本的なステップは皆同
じであり、洗浄液による「洗浄」，純水による「リン
ス」，「乾燥」という順に処理が行われる。液晶基板の
洗浄においては、ガラスの表面に付着した油分や手垢等
の有機物汚染の洗浄が主な目的であり、洗浄液として
は、フロンやイソプロピレンアルコール（ＩＰＡ）等の
溶剤が洗浄液として用いられる。そして、洗浄工程で
は、基板Ｓは、このような洗浄液がオーバーフローして
いる洗浄槽１中に所定時間浸される。その後、純水がオ
ーバーフローしているリンス槽２に浸されてリンス即ち
すすぎが行われる。このリンス槽２は、何槽か設けら
れ、複数回のリンスを行うのが通常である。

【０００４】乾燥工程では、乾燥の方式によって異なる
が、純水が付着した基板Ｓをそのまま熱風等により乾燥
させると水分中の残存成分や取り込まれた雰囲気中の塵
等がシミとなって残り易いため、基板Ｓの表面の水分を
溶剤で置換して乾燥させる乾燥方法が行われている。こ
の方法では、基板Ｓの表面の純水を気化潜熱の低いフロ
ンやＩＰＡで置換し、さらに、置換したフロン又はＩＰ
Ａの蒸気雰囲気中から引き上げて乾燥させるようにす
る。即ち、まず、リンス槽２の後段に配置された複数の
置換槽３には、フロン又はＩＰＡの溶剤が満たされてお
り、この複数の置換槽３に浸されて基板Ｓの表面にはフ
ロン又はＩＰＡの溶剤が置換されて付着する。そして、
この基板Ｓを乾燥槽４に入れる。

【０００５】乾燥槽４の底部には加熱されたフロン又は
ＩＰＡの溶剤が溜められていて、フロン又はＩＰＡの高
温の蒸気で槽内が満たされ、内部の基板Ｓが加熱される
ようになっている。槽の上部開口には、冷却コイル４１
が配置され、フロン又はＩＰＡの蒸気をトラップして蒸
気が槽外に漏出しないようにしている。基板Ｓは、基板
カセット１０に複数収納され、一旦乾燥槽４内に収納さ
れた後にゆっくりと引き上げられる。この際、槽内の高
温の蒸気により基板Ｓが加熱され、表面に付着していた
フロン又はＩＰＡが完全に蒸発して乾燥が完了する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】周知のように、最近フ
ロンによるオゾン層の破壊が問題となり、産業機械の分
野でもなるべくフロンを使用しないようにしようという
動きが広がっている。さらに、フロン使用を規制する国
際条約が締結される等、フロン全廃への動きが急であ
る。一方、ＩＰＡは、可燃性の有機溶剤であるため取扱
いが厄介であり、また純度の高いものはコストが高くて
ランニングコストが高くなる傾向があるため、なるべく
なら使わないようにしたいという要請が強い。

【０００７】このようなフロンやＩＰＡ等の溶剤を使用
しない方法としては、金属製品の洗浄等で行われている
減圧加熱乾燥方法を応用することが考えられる。この減
圧加熱乾燥方法は、乾燥したい物体を減圧雰囲気中に配
置し、さらにこれを光エネルギーによる輻射加熱等で加
熱する方法である。しかしながら、本願の発明者が検討
したところ、この方法によってもミクロンオーダーの小
さなシミ等の残存し、微細回路の形成にあたって障害と
なることが判明した。本発明は、このような課題を考慮
してなされたものであり、フロンやＩＰＡ等の溶剤を使
用することなくかつシミの残存を少なくできる基板洗浄
方法及びこの方法に使用される減圧乾燥装置を提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願の請求項１に記載の基板洗浄方法では、リンス
工程の最後に、所定の温度に温められた純水中に基板を
浸し、その後の乾燥工程では、基板を減圧雰囲気中に配
置するとともにその基板の温度をリンス工程で温められ
た純水の温度と同じ温度に保持するようにする。同様
に、本願の請求項２に記載の基板洗浄方法では、請求項
１に記載の構成において、乾燥工程では、基板を減圧雰
囲気中に配置するとともにその基板の温度をリンス工程
で温められた純水の温度と同じ温度に保持し、この状態
で基板を素早く回転させるか往復運動させる構成を有す
る。同様の目的を達成するため、本願の請求項３に記載
の減圧乾燥装置は、温純水槽に浸されることによって所
定の温度に温められた基板が搬入される減圧室と、この
減圧室の内部を排気する排気系と、搬入された基板を前
記温純水槽の温度に保つための加熱機構とを備えてい
る。同様に、本願の請求項４に記載の減圧乾燥装置は、
請求項３に記載の構成において、減圧室の内部で基板を
素早く回転させるか往復運動させる俊動機構とを備えた
構成を有している。

【０００９】

【実施例】以下、本願の発明の実施例を説明する。図１
は、本願発明の基板洗浄方法の実施例の説明図である。

【００１０】図１に示す洗浄方法では、まず、従来と同
様に洗浄液による洗浄工程を行い、その次に純水による
リンス工程が行われる。そして、この次には、従来のよ
うな溶剤置換は行われず、その代わりにリンス工程の最
後のステップでは温純水でのリンスが行われる。即ち、
最後の段のリンス槽２は温純水槽２０になっており、溜
められた純水は所定の温度（以下、温純水温度と呼
ぶ。）まで温められている。この温純水槽２０中に例え
ば１２０秒ぐらい浸すことにより、基板Ｓは、純水の温
度とほぼ同じ温度になる。尚、温純水槽２０内の純水を
加熱する機構としては、槽の内部又は底板部にヒータを
設けること等により達成できる。また、温調機構が付設
された他の温純水タンク等において予め所定温度に加熱
しておいて、加熱された状態で温純水槽２０に供給する
ようにしても良い。

【００１１】次に、基板Ｓを基板カセット１０ごと減圧
乾燥装置５に搬入する。尚、基板Ｓの温度低下を防止す
るため、この搬入は短時間のうちに完了する必要があ
る。そして、後述のようなメカニズムによって、減圧乾
燥装置５において基板Ｓはシミ等の残存のない状態で乾
燥が行われる。尚、図１に示すリンス槽２や温純水槽２
０には、不図示の流入管により新しい純水が少しずつ流
入するようになっており、また不図示のオーバーフロー
管により少しずつオーバーフローして流出するようにな
っている。

【００１２】図２は、図１の洗浄方法において使用され
る本願発明の減圧乾燥装置の実施例の概略図である。図
２に示す減圧乾燥装置５は、不図示の駆動機構で開閉さ
れる開閉蓋５１を上部に備えた減圧室５２と、減圧室５
２の内部の減圧するための排気系５３と、開閉蓋５１に
内面に配設された加熱機構としての加熱用ランプ５４
と、基板Ｓを収納した基板カセット１０を保持するカセ
ットホルダー５５と、カセットホルダー５５を回転させ
る回転軸５６と、減圧室５２の外部に配置され、回転軸
５６を回転させる俊動機構としての回転機構５７と、こ
れらの各部を制御する不図示のコントローラとから主に
構成されている。

【００１３】減圧室５２の中央に配置されたカセットホ
ルダー５５は、基板カセット１０の回転の際にもガタつ
くことなく基板カセット１０を保持できるような構造に
なっている。回転軸５６は、このカセットホルダー５５
の下面に固定されており、減圧室５２の底面の開口部分
に配設されたメカニカルシール５２１を介して装置外の
回転機構５７に接続されている。尚、このメカニカルシ
ール５２１は、数十トール程度の減圧まで耐えられる周
知のものが使用されている。開閉蓋５１に配設された加
熱用ランプ５４は、基板Ｓの温度を前記温純水槽２０の
温純水温度に保持するためのものである。コントローラ
は、この温度に保持するための制御を行うランプ制御部
を含んでいる。この加熱用ランプ５４による基板Ｓの温
度制御のため、減圧室５２の内壁面にはサーミスタ等の
温度モニタが取り付けられている。

【００１４】また、減圧室５２を排気する排気系５３に
使用された真空ポンプ５３１は、ロータリーポンプでは
あるが、油でなく水を封入した水封式ポンプが使用され
ている。水封式ポンプを使用するのは、逆流により油が
減圧室５２に進入して基板Ｓを汚損するのを防止するた
めである。従って、真空ポンプ５３１には、水循環系５
３２が設けられており、水循環系５３２には、水タンク
５３３が設けられている。また、この水タンク５３３に
は、真空ポンプ５３１に供給する水が所定の低温に保つ
ための冷却コイル５３４が設けられている。尚、水封式
の真空ポンプ５３１としては、大阪真空機器製作所の
「水封式真空ポンプＷ８０Ｓ」等が使用できる。

【００１５】このような減圧乾燥装置５の動作を以下に
説明する。まず、開閉蓋５１を開け、前述のように所定
の温純水温度に温められた基板Ｓを基板カセット１０ご
と減圧室５２の内部に搬入し、カセットホルダー５５に
取り付けて保持させる。次に、開閉蓋５１を占めた後、
コントローラから回転機構５７に駆動信号が送られ、回
転軸５６を介してカセットホルダー５５を回転させる。
その後、真空ポンプ５３１の動作が開始されるとともに
加熱用ランプ５４による基板Ｓの温度制御が開始され
る。減圧室５２の内部は、真空ポンプ５３１により例え
ば７０トール程度の圧力まで減圧される。また、回転機
構５７による基板カセット１０の回転速度は、例えば２
００から３００ｒｐｍ程度である。このような減圧かつ
所定の温純水温度に保たれた状態で、基板Ｓを例えば５
分ほど保持する。その後、回転機構５７による回転を停
止させ、リークバルブ５９を開けて大気圧に戻した後、
開閉蓋５１を開く。そして、不図示の搬送アームで基板
カセット１０ごと基板Ｓを減圧室５２から取り出し、不
図示のアンローダ部に送る。

【００１６】尚、カセットホルダー５５の回転時等に基
板Ｓから飛散した水滴は、減圧室５２の底面部分に落下
するが、この水滴は、底面部分に接続された排気管を通
って真空ポンプ５３１に達するようになっている。そし
て、最終的には、水タンク５３３に達し、水タンク５３
３の不図示のオーバーフロー管から排出される。

【００１７】次に、上述の減圧乾燥装置における乾燥の
メカニズムについて説明する。この減圧乾燥装置の特徴
点は、温純水温度即ち予め基板Ｓを温める温純水槽２０
の温度と同じ温度に基板Ｓを保持する点である。図３
は、図１及び図２に示す減圧乾燥装置のメカニズムを説
明するための図であり、基板の温度が０℃以上の場合の
水の温度と蒸気圧との関係を示すものである。

【００１８】まず、減圧室５２に搬入される基板Ｓの表
面には、温純水温度に等しい温度の純水の水滴が付着し
ている。この際、この装置のような基板Ｓの温度制御が
されていないと、基板Ｓの温度低下により上記温純水の
水滴の熱は基板Ｓに奪われてしまう。この結果、基板Ｓ
の表面に接した水滴の下部と減圧雰囲気に接した水滴の
上部とで、微妙な温度差が生じる。図３に示すように、
水の温度が低くなると蒸気圧の値も低くなるから、さら
に低い圧力でないと蒸発しなくなる。つまり、水滴の温
度差は、必要な雰囲気の減圧圧力の差を意味している。
尚、温度差が発生しなくとも、蒸発に必要な熱即ち潜熱
が基板Ｓに奪われているため、水滴の上部と下部で蒸発
の状態が不均一になるのは明かである。

【００１９】従来の減圧乾燥において、乾燥後に基板Ｓ
の表面にシミが残り易かったのは、このように水滴中の
熱が基板Ｓに奪われるためである。しかしながら、本実
施例の減圧乾燥装置では、水滴の温度と同じ温度に基板
Ｓを保持するので、水滴の熱が基板Ｓに奪われず、この
ため水滴に温度差が発生しなくなる。この結果、当初予
定された蒸気圧で水滴が均一に蒸発し、シミ等の残存が
無くなるのである。この際の温純水温度及び蒸気圧の値
を、前述の図３を用いて説明すると、例えば水の温度が
５０℃のときは蒸気圧は７０トール程度である。そこ
で、温純水槽での温純水温度を５０℃にし、減圧室５２
の到達圧力が７０トールを少し越えて７０トールより少
し低い圧力になるようにするのである。このように、減
圧室５２で必要な到達圧力は、温純水温度に応じて決ま
る。尚、この温純水温度は、大体５０℃から８０℃程度
の範囲で適宜決定される。

【００２０】次に、本願発明の減圧乾燥装置の他の実施
例について説明する。図４は、本願発明の減圧乾燥装置
の他の実施例の概略図である。図４に示す減圧乾燥装置
は、減圧室５２の底面部分の構成が異なるのみで、他の
構成は図２に示す実施例のものと同様である。

【００２１】この例の減圧乾燥装置の減圧室５２の底面
部分は、図のように、中央のメカニカルシール５２１が
配置された部分を取り囲むようにして、リング状の凹部
５２２が形成されている。そして、排気系５３の排気管
は、この凹部５２２の部分に接続されている。このよう
に底面部分に凹部５２２を形成するのは、基板Ｓから飛
び散った水滴が好適に排出されるようにするためであ
る。尚、この例の減圧乾燥装置においても、排気管から
排出された水滴は、水封式の真空ポンプ５３１を介して
水タンク５３３に達するようになっている。

【００２２】以上説明したように、本実施例の基板洗浄
方法及び減圧乾燥装置においては、基板Ｓ及びこの基板
Ｓに付着する水滴の温度を所定温度まで温めておき、減
圧室５２の内部でこの温度を保持するようにするので、
シミ等の残存のない洗浄乾燥が可能となる。さらに、上
記実施例の減圧乾燥装置においては、このようなシミの
無い乾燥の他に、さらに基板Ｓを回転させているので、
基板Ｓの乾燥が短時間に完了するという効果を有してい
る。また、回転させる以外にも、例えば基板Ｓを素早く
往復運動させる俊動機構によっても、このような効果を
得ることができる。上記実施例の減圧乾燥装置におい
て、基板Ｓの温度を保持するための手段は、加熱用５４
ランプに限られず、他の多くの加熱手段を用いることが
できる。ゴミ等の発生源となるものでなければ、どんな
手段でも良い。

【発明の効果】以上説明したように、本願の請求項１に
記載の基板洗浄方法によれば、基板の温度がリンス工程
で温められた温度と同じ温度に保持されるので、基板表
面に付着した水滴の熱が基板に奪われることが無くな
り、減圧雰囲気によって均一に蒸発する。従って、シミ
等の残存のない洗浄及び乾燥が可能となる。また、本願
の請求項２に記載の基板洗浄方法によれば、上記効果に
加えて、基板を素早く回転させるか往復運動させるので
短時間に乾燥を終了させることができる。さらに、本願
の請求項３に記載の減圧乾燥装置は、請求項１に記載の
基板洗浄方法に好適に用いることができる。また、本願
の請求項４に記載の減圧乾燥装置は、請求項２に記載の
基板洗浄方法に好適に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の基板洗浄方法の実施例の説明図であ
る。

【図２】図１の洗浄方法において使用される本願発明の
減圧乾燥装置の実施例の概略図である。

【図３】図１及び図２に示す減圧乾燥装置のメカニズム
を説明するための図であり、基板の温度が０℃以上の場
合の水の温度と蒸気圧との関係を示すものである。

【図４】本願発明の減圧乾燥装置の他の実施例の概略図
である。

【図５】従来の基板洗浄方法の一例としての液晶基板の
洗浄方法の説明図である。

【符号の説明】

１洗浄槽２リンス槽２０温純水槽３置換槽４乾燥槽５減圧乾燥装置５２減圧室５４加熱機構としての加熱用ランプ５７俊動機構としての回転機構Ｓ基板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の洗浄液で基板を洗浄する洗浄工程
と、この洗浄工程の後に純水で洗浄液を洗い落とすよう
にするリンス工程と、このリンス工程の後に基板を乾燥
させる乾燥工程とを行う基板洗浄方法において、リンス
工程では、最後に、所定の温度に温められた純水中に基
板を浸し、その後の乾燥工程では、基板を減圧雰囲気中
に配置するとともに、基板の表面に付着した水滴が減圧
雰囲気によって蒸発する際に基板から奪う熱を補償する
よう基板を加熱することで、基板の温度をリンス工程で
温められた純水の温度と同じ温度に保持し、蒸発する水
滴中に温度差が形成されないようにして基板の乾燥を行
うことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】前記乾燥工程では、基板を素早く回転さ
せるか往復運動させながら前記乾燥を行うことを特徴と
する請求項１に記載の基板洗浄方法。
【請求項３】温純水槽に浸されることによって所定の
温度に温められた基板が搬入される減圧室と、この減圧
室の内部を排気する排気系と、搬入された基板の表面に
付着した水滴が減圧雰囲気によって蒸発する際に基板か
ら奪う熱を補償するよう基板を加熱する加熱機構と、こ
の加熱機構を制御して、基板の温度をリンス工程で温め
られた純水の温度と同じ温度に保持し、蒸発する水滴中
に温度差が形成されないようにするコントローラとを備
えたことを特徴とする減圧乾燥装置。
【請求項４】前記コントローラによって制御されてい
る前記加熱機構により前記基板が加熱される際に、当該
基板を素早く回転させるか往復運動させる俊動機構とを
備えたことを特徴とする請求項３に記載の減圧乾燥装
置。