JP2983495B2

JP2983495B2 - 基板の乾燥方法

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Publication number: JP2983495B2
Application number: JP9144488A
Authority: JP
Inventors: 忠康大沢; 和樹久保
Original assignee: Kaijo Corp
Current assignee: Kaijo Corp
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1999-11-29
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JPH10321587A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＣＤ基板や半導
体ウェーハなどの平板状の基板の洗浄工程において用い
られる基板の乾燥方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、従来の乾燥方法を示す。図にお
いて、１は洗浄とすすぎの終わったＬＣＤ基板や半導体
ウェーハなどの平板状の基板、２は平板状の基板１を搬
送するローラ、３は基板１の表面に向けて乾燥用のエア
を吹き付けるためのエアナイフノズルであって、ローラ
２に載せて送られてくる洗浄とすすぎの終わった基板１
の表面に向けてエアナイフノズル３から乾燥用のエアを
吹き付けることにより、基板表面に付着している水滴Ｗ
を蒸発乾燥させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の乾燥方法の場合、エアナイフノズル３から噴き
出される乾燥用のエアが基板表面に付着している水滴Ｗ
を吹き飛ばした時のミストが基板表面に再び付着し、基
板表面に水滴痕となって残ってしまうことがあった。ま
た、大量のエアを必要とする欠点もある。

【０００４】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたもので、水の表面張力によるメニスカスと
水に溶け易い溶剤を含んだ不活性ガスによるマランゴニ
効果を利用して、ＬＣＤ基板や半導体ウェーハなどの平
板状の基板をその表面に水滴痕を生じさせることなく完
全に乾燥させることができる基板の乾燥方法を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、基板表面との間に毛細管現象が発生する
程度の僅かのすきまが形成されるように水切りブロック
を基板の搬送経路上に位置して基板表面に向けて対向配
置し、洗浄とすすぎの終わった基板を搬送機構によって
搬送しながら前記水切りブロック部分を通過させること
により、基板表面に付着した水滴を基板表面に一様に拡
散せしめて水切りブロックの出口側端面と基板表面との
間にメニスカスを形成し、該メニスカス部分を水に溶け
て表面張力を小さくするように作用する溶剤ガスを混合
した不活性ガスに接触させながらマランゴニ効果により
水分を蒸発乾燥させるようにしたものである。なお、前
記水切りブロックの前方側に位置して、基板に付着して
いる水滴を掻き落として除去するための支切り板を基板
表面に向けて所定の間隙をおいて対向配置することが望
ましい。さらに、前記水切りブロックと支切り板は基板
の進行方向と直交する向きから所定の角度だけ前後方向
へ傾斜させて配置することが望ましい。

【０００６】

【作用】洗浄とすすぎが終わって表面に大量の水滴が付
着したままの基板は、まず支切り板の下を通過すること
によってその表面に付着している水滴の大部分が掻き落
とされて除去された後、水切りブロックへ搬送される。
基板が水切りブロックの下に入っていくと、基板の表面
に残存している水滴は毛細管現象によって水切りブロッ
クと基板表面との間に形成されたすきま全体に一様に拡
散し、水膜を形成する。そして、この水膜は水切りブロ
ックの出口側端面と基板表面との間にその表面張力によ
って山の裾野のようなメニスカスを形成する。このメニ
スカスの先端部分は、基板が移動されていくに従って基
板表面によって引っ張られ、水膜の厚さがだんだんと薄
くなっていく。

【０００７】このような状態において、該メニスカス部
分を水に溶けて表面張力を小さくするように作用する溶
剤ガスを混合した不活性ガスに接触させると、基板が搬
送されて行くに従って溶剤ガスがメニスカス部分に溶け
込んでいくため、メニスカスの先端部分の溶剤濃度が最
も高くなり、メニスカス先端側から水切りブロックの出
口側端面に向かって溶剤濃度が小さくなる濃度勾配を生
じる。この結果、各部の表面張力と粘性は逆に水切りブ
ロックの出口側端面からメニスカス先端側に向かって小
さくなっていき、メニスカス先端部分の水には水切りブ
ロックの出口側端面に引き戻されるような引力が作用す
る（これをマランゴニ効果という）と同時に、蒸発乾燥
する。

【０００８】したがって、基板の移動に伴ってメニスカ
スの先端側の水膜が引っ張られて薄くなっていっても、
引き延ばされていくメニスカス先端付近の水膜がその表
面張力によって引きちぎられて水滴化するというような
ことがなくなり、メニスカス先端部は薄い水膜となった
状態のままで蒸発乾燥していく。このため、基板表面に
付着した水滴が水滴痕となって残存するようなことがな
くなる。また、基板表面に残った水滴痕に空気中に漂う
異物やゴミなどの微粒子が付着して基板が再汚染されて
しまうというようなこともなくなり、基板の表面は極め
て清澄な状態で乾燥される。

【０００９】また、前記水切りブロックを基板の進行方
向と直交する向きから所定の角度だけ前後方向へ傾斜さ
せて配置した場合には、水切りブロックのすきまに入り
きらない余分な水については水切りブロックの前縁の傾
斜に沿って押し流されていき、最終的に基板の端縁から
押し出されて排水される。したがって、水切りブロック
部分に送り込まれる水滴Ｗの水量を少なくすることがで
き、水滴の乾燥速度を高速化することができる。

【００１０】また、前記支切り板を基板の進行方向と直
交する向きから所定の角度だけ前後方向へ傾斜させて配
置した場合には、支切り板の隙間に入りきらない余分な
水については、支切り板の前縁の傾斜に沿って押し流さ
れていき、最終的に基板の端縁から押し出されて排水さ
れる。したがって、水切りブロックへ送り込まれる水滴
Ｗの水量をさらに少なくすることができ、水滴の乾燥速
度をさらに高速化することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１および図２に本発明の
一実施形態を示す。図において、１は洗浄とすすぎの終
わったＬＣＤ基板や半導体ウェーハなどの平板状の基
板、２は基板１を搬送する基板搬送機構としてのローラ
であって、このローラ２による基板１の搬送経路の途中
に、基板表面との間に毛細管現象の発生する程度の僅か
のすきま（例えば、０．５〜１ｍｍ程度）をおいて水切
りブロック４が基板表面に向けて対向配置されていると
ともに、この水切りブロック４の前方側に、基板上に付
着している水滴Ｗの大半を事前に除去するための支切り
板２０が基板表面に向けて所定の間隔（同じく０．５〜
１ｍｍ程度）をおいて対向配置されている。また、この
水切りブロック４の出口側端面９の近傍には、メニスカ
ス部分を後述するＩＰＡガスと不活性ガスの混合ガスで
囲むためのカバー１２がメニスカス全面を覆うように配
設されている。

【００１２】前記水切りブロック４は、親水性と保水性
を備えた材料（例えば、酸洗いしたステンレス材など）
から構成されており、基板１の進行方向と直交する向き
に対して所定の角度αだけ前後方向に傾斜させた状態で
基板１の進行方向と直交する向きの全幅を覆うように掛
け渡されている。この傾斜角αを与えることにより、基
板１の始端面と終端面における水切りを良好にするとと
もに、余分な水を水切りブロック４の前縁に沿って矢印
（イ）方向に誘導し、基板１の端縁から押し出して排水
するものである。なお、この傾斜角αは、基板１の搬送
速度や基板表面に付着する水滴Ｗの量に応じて０〜４５
°の範囲内で最適な値に調整されるものである。

【００１３】また、前記支切り板２０は、前記水切りブ
ロック４と同様に、基板１の進行方向と直交する向きに
対して所定の角度βだけ前後方向に傾斜させた状態で基
板１の進行方向と直交する向きの全幅を覆うように掛け
渡されている。この傾斜角βを与えることにより、基板
１の始端面と終端面における水切りを良好にするととも
に、余分な水を支切り板２０の前縁に沿って矢印（ロ）
方向に誘導し、基板１の端縁から押し出して排水するも
のである。なお、この傾斜角βは、基板１の搬送速度や
基板表面に付着する水滴Ｗの量に応じて０〜４５°の範
囲内で最適な値に調整されるものである。

【００１４】カバー１２は、図示例においては断面鉤形
に形成されており、その適宜位置に１個または複数個の
ガス供給孔１３が形成されている。そして、このガス供
給孔１３には、ガス供給パイプ１４を通じて、水に溶け
て表面張力を小さくするように作用する溶剤ガス（例え
ば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ガス）を混合し
た不活性ガス（例えば、Ｎ₂（窒素）ガス）が所定圧力
で送給され、この混合ガスによってカバー１２内を満た
すことにより、メニスカス１０が混合ガスと接するよう
に構成されている。

【００１５】次に、前記図１および図２を参照して本発
明方法による基板１の乾燥処理を説明する。洗浄とすす
ぎの終わった基板１は、基板表面に水滴Ｗが付着した状
態でローラ２によって搬送され、上下に配置した支切り
板２０の間を通ることによって表面に付着している水滴
Ｗの大半が掻き落とされて除去される。そして、基板１
は、支切り板２０で除去されなかった水滴Ｗを載せた状
態で水切りブロック４の間を通過していく。このとき、
上下の水切りブロック４は、それぞれ基板１の表面との
間に毛細管現象が発生する程度の小さなすきまが形成さ
れるように配置されているため、この水切りブロック４
の間に基板１が入っていくと、図２に示すように、基板
表面に付着している水滴Ｗは毛細管現象により薄い水膜
となって水切りブロック４との間のすきまに一様に拡散
するとともに、水切りブロック４の出口側端面９におい
てその表面張力により山の裾野のような形をしたメニス
カス１０を形成する。さらに、カバー１２のガス供給孔
１３からは、ＩＰＡガスなどの溶剤ガスを混合された不
活性ガスが所定圧力で送給され、カバー１２の内部を混
合ガスで満たしている。

【００１６】上記のような状態で基板１が右方（図にお
いて）に搬送されていくと、混合ガス中の溶剤ガスがメ
ニスカス１０の表面から徐々に溶け込んでいくが、最も
長く溶剤ガスに晒されるメニスカス１０の先端部分
Ｐ₁；Ｐ₃の溶け込み濃度が最も大きくなり、溶剤濃度
はＰ₁；Ｐ₃→Ｐ₂の順に小さくなって行くような濃度
勾配を生じる。基板１の移動に伴ってメニスカス１０は
さらに右方へ引っ張られていくが、水切りブロック４は
親水性の良いものを用いているので、Ｐ₃部分にはこの
水切りブロック４の下部側から新しい水分が補充され、
前記メニスカス１０は山の裾野のような形状を維持され
る。このメニスカス１０部分の表面張力と粘性は溶剤濃
度の濃いＰ₁，Ｐ₃部分がＰ₂部分よりも小さいが、前
述のようにＰ₃部には新しい水分が補充されるので、最
終的にはＰ₁部分が最も表面張力と粘性が小さくなる。

【００１７】メニスカス１０の先端部分Ｐ₁は、基板１
の移動に合わせて右方に引っ張られていき、その水膜は
段々と薄くなっていくが、メニスカス１０の先端部分Ｐ
₁付近の水にはＰ₂より濃い溶剤が作用するので、引き
延ばされていく水膜の先端が表面張力によって引きちぎ
られて水滴化するというようなことがなくなり、そのま
まの状態で蒸発乾燥される。このため、メニスカス１０
の先端部分がちぎれて水滴化し、基板表面に水滴痕とな
って残るというようなことがなくなる。したがって、基
板表面に発生した水滴痕に空気中に漂う異物やゴミなど
の微粒子が付着して基板が再汚染されてしまうというよ
うなこともなくなり、基板１の表面は極めて清澄な状態
で乾燥される。

【００１８】また、前記水切りブロック４は、角度αだ
け前後方向に傾斜して配置されているので、水切りブロ
ック４のすきまに入りきらない余分な水については水切
りブロック４の前縁の傾斜に沿って矢印（イ）の方向に
押し流されていき、基板１の端縁から外部へ押し出され
て排出されるので、水切りブロック４に送り込まれる水
滴Ｗの水量をそれだけ少なくすることができる。このた
め、溶剤ガス＋不活性ガスを用いたマランゴニ効果によ
る水分の乾燥速度を高速化することができ、基板の乾燥
時間をより短縮することができる。

【００１９】なお、上記の例では、溶剤ガスとしてＩＰ
Ａガスを挙げたが、これに限定されるものではなく、水
に溶け込むことができ、かつ、水に溶け込むことによっ
て水の表面張力を小さくするように作用する溶剤ガスで
あればよい。また、不活性ガスについても、Ｎ₂ガスに
限らず、ヘリウムガス、アルゴンガスなどの他の不活性
ガスを用いることができるものである。

【００２０】また、上記の例では、基板１を水平方向へ
搬送しながら乾燥する場合を例示したが、基板１の搬送
方向は水平方向に限られるものではなく、垂直上向き、
垂直下向きあるいは斜め方向など、洗浄装置の仕様に応
じてあらゆる方向に設定できるものである。また、上記
の例では、基板１の表裏両面に支切り板２０と、水切り
ブロック４と、溶剤ガスと不活性ガスの混合ガスを充満
させるためのカバー１２を配置したが、基板１の片面だ
けを洗浄乾燥するような場合には、当該片面側だけに支
切り板２０、水切りブロック４およびカバー１２を配置
すればよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水切りブロックの出口側端面に形成されるメニスカス部
分を水に溶けて表面張力を小さくするように作用する溶
剤ガスを混合した不活性ガスに接触させながらマランゴ
ニ効果を利用して基板表面に付着している水滴を蒸発乾
燥させるようにしたので、従来のエアを用いた乾燥方法
のように水滴が飛散して基板の表面に再付着し、水滴痕
となって残ってしまうというようなことがなくなり、基
板表面を極めて清澄な状態で乾燥させることができる。

【００２２】また、水切りブロックの前方側に位置し
て、基板に付着している水滴のを掻き落として除去する
ための支切り板を基板表面に向けて所定の間隙をおいて
対向配置したので、基板表面に付着している水滴の大半
を事前に除去することができ、水切りブロックへ送り込
まれる水滴の水量を少なくすることが可能となり、基板
の送り速度を高速化して乾燥時間を短縮することができ
る。

【００２３】さらに、支切り板と水切りブロックを基板
の進行方向と直交する向きから所定の角度だけ前後方向
へ傾斜させて配置したので、支切り板と水切りブロック
の前縁に沿って余分な水を押し流しながら効率よく外部
へ排除することができ、基板の乾燥時間をさらに短縮す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の一実施形態を示すもので、（Ａ）
は本発明方法で用いる乾燥装置の平面図、（Ｂ）は正面
図、（Ｃ）は右側面図である。

【図２】前記乾燥装置の遠赤外線ヒータとその周辺部分
の部分拡大側面図である。

【図３】従来方法の説明図であって、（Ａ）は従来方法
で用いる乾燥装置の正面図、（Ｂ）は右側面図である。

【符号の説明】

１基板２ローラ４水切りブロック９水切りブロックの出口側端面１０メニスカス１２カバー１３ガス供給孔１４ガス供給パイプ２０支切り板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＬＣＤ基板や半導体ウェーハなどの平板
状の基板の乾燥方法であって、基板表面との間に毛細管
現象が発生する程度の僅かのすきまが形成されるように
水切りブロックを基板の搬送経路上に位置して基板表面
に向けて対向配置し、洗浄とすすぎの終わった基板を搬
送機構によって搬送しながら前記水切りブロック部分を
通過させることにより、基板表面に付着した水滴を基板
表面に一様に拡散せしめて水切りブロックの出口側端面
と基板表面との間にメニスカスを形成し、該メニスカス
部分を水に溶けて表面張力を小さくするように作用する
溶剤ガスを混合した不活性ガスに接触させながらマラン
ゴニ効果により水分を蒸発乾燥させることを特徴とする
基板の乾燥方法。
【請求項２】前記水切りブロックの前方側に位置し
て、基板に付着している水滴を掻き落として除去するた
めの支切り板を基板表面に向けて所定の間隙をおいて対
向配置したことを特徴とする請求項１記載の基板の乾燥
方法。
【請求項３】前記水切りブロックと支切り板を基板の
進行方向と直交する向きから所定の角度だけ前後方向へ
傾斜させて配置したことを特徴とする請求項２記載の基
板の乾燥方法。