JP4211271B2

JP4211271B2 - 清浄基板の製造方法、および製造装置

Info

Publication number: JP4211271B2
Application number: JP2002106848A
Authority: JP
Inventors: 細谷　　浩二; 勝康花阪; 弘実坂元; 純一湯浅
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2022-04-09
Also published as: JP2003300028A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面が清浄化された清浄基板の製造方法、および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶表示素子等の製造工程において、回路形成は、フォトマスクを用いたフォトエッチング法によって行われることが多い。このフォトマスクとして、形成させたい回路パターンに対応する所定のパターンを印刷したガラス基板が使用されることがある。
【０００３】
ここで、フォトマスクとして使用される基板に塵埃、油分等の異物が付着していると、回路パターンに欠陥を生じてしまうおそれがある。このため、基板には、あらかじめ表面を清浄化するための表面処理を施しておく必要がある。
【０００４】
この表面処理方法としては、例えば、▲１▼ガラス基板を純水で洗浄し、赤外線加熱装置により乾燥を行った後、オゾン雰囲気下で紫外線照射を行うことにより残留した有機物を分解・除去する方法、あるいは、▲２▼あらかじめオゾン雰囲気下で紫外線照射を行って、ガラス基板上の有機物を分解・除去した後、このガラス基板を純水で洗浄し、赤外線加熱装置により乾燥を行う方法、等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような方法では、大掛かりな装置を必要とし、また、処理に長時間を要するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面が清浄化された基板を短時間で簡易に製造することのできる清浄基板の製造方法、および製造装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、表面が清浄化された基板を短時間で簡易に製造することのできる清浄基板の製造方法、および製造装置を開発すべく鋭意研究してきたところ、以下の知見を見出した。
【０００８】
従来、水洗工程において基板に付着した水分を放置すれば、乾燥後に水シミとなってしまうことから、赤外線加熱装置等を使用した加熱乾燥工程が必須であると考えられていた。
ところが、本発明者らは、全く意外なことに、基板を水洗後、加熱処理を行って完全に乾燥させた状態で紫外線処理に供するよりも、僅かに水分が残留した状態で紫外線処理に供する方が、紫外線処理にかかる時間を短縮できることを見出した。このような処理時間短縮のメカニズムは必ずしも明らかではないが、以下のように考えられる。
【０００９】
通常、紫外線が照射されると、雰囲気中の酸素が紫外線を吸収することによりオゾンが生成し、このオゾンが光分解することにより活性酸素等の活性種を生じる。そして、この活性種により基板表面の有機物が分解される。
ここで、基板の表面に僅かに水分が残留した状態で紫外線照射を行うと、雰囲気中の酸素やオゾンの他に、残留している水分からも活性種が発生すると考えられる。これにより、有機物の分解に寄与する活性種の量が増大し、このことが処理時間の短縮に寄与しているものと考えられる。このようなことは、水シミ防止のために加熱乾燥工程が必須であると考えていた当業者においては、一考もされていなかったのである。
【００１０】
さらに、紫外線照射工程においては、光源が点灯時に高温となることから、基板表面の温度がこの熱を受けて僅かながら上昇し、残留する水分が揮散される。このことを利用すれば、別途の乾燥工程を経ることなく、紫外線処理と同時に基板の乾燥を行うことができることを見出した。
本発明は、かかる新規な知見に基づいてなされたものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、表面が清浄化された清浄基板を製造する方法であって、純水により基板の表面を洗浄する水洗工程と、前記水洗工程により洗浄された前記基板の表面に水分が僅かに残留するように水切りを行う水切り工程と、前記水切り工程により水切りされた前記基板の表面に紫外線を照射する紫外線処理工程とを経ることを特徴とする。
また、本発明に係る清浄基板の製造装置は、表面が清浄化された清浄基板を製造する装置であって、純水により基板の表面を洗浄する水洗部と、前記水洗部により洗浄された前記基板の表面に水分が僅かに残留するように水切りを行う水切り部と、前記水切り部により水切りされた前記基板の表面に、光源からの熱によって前記基板の表面が１００℃以上に熱せられるように紫外線を照射する紫外線処理部とを備えたことを特徴とする清浄基板の製造装置である。
【００１２】
本発明において洗浄工程で使用される「純水」とは、必ずしも純粋な水またはそれに近いものを意味するのではなく、例えば半導体素子や液晶表示素子等の製造工程において通常使用されるような、基板に悪影響を及ぼさない程度に清浄な水であれば構わない。
また、本発明の水切り工程において、「僅かに」とは、後の紫外線処理工程において、処理の促進に必要な活性種を生じさせるのに充分な量であって、かつ、光源からの熱によって速やかに揮散可能な程度に少量であることが好ましい。このためには、例えば基板表面にガスを吹き付けて水分を除去する方法を好適に使用することができる。ガスとしては、例えば乾燥空気等を使用することができる。
【００１３】
さらに、本発明の紫外線処理工程においては、基板の表面が１００℃以上に熱せられるように紫外線照射を行うことが好ましい。１００℃以上としたのは、これよりも温度が低ければ、基板表面の水分が速やかに蒸発せず、乾燥が充分に行われなくなるおそれがあるためである。このとき、低出力の光源を使用すると、光源の発熱が小さく、乾燥に充分な程度に基板表面が熱せられないので、発光管の出力が４Ｗ／ｃｍ以上の高出力の光源を用いることが好ましい。
照射時間については、一概に限定できないが、例えば発光管の出力が４Ｗ／ｃｍ以上の光源を使用する場合には、４０秒程度の照射を行うことによって、充分に乾燥を行うことができる。光源としては、例えば波長１８５ｎｍ、および２５４ｎｍの紫外光を発する低圧水銀灯などを使用することができる。また、光源から基板表面までの距離については、一概に限定できないが、例えば発光管の出力が４Ｗ／ｃｍ以上の光源を使用する場合には、１５ｍｍ〜６０ｍｍとすることによって、充分に乾燥を行うことができる。
【００１４】
【発明の作用、及び発明の効果】
本発明の清浄基板の製造方法、および製造装置によれば、基板を水洗後、基板の表面に僅かに水分が残留するように水切り処理を行い、その後、紫外線処理に供する。このようにすれば、基板表面に僅かに残留している水分からも活性種が発生し、有機物の分解が促進される。これにより、処理時間を短縮できる。
【００１５】
また、紫外線処理工程において、光源からの熱によって前記基板の表面が１００℃以上に熱せられるように紫外線照射を行う。このようにすれば、別途の乾燥工程を経ることなく、紫外線処理と同時に乾燥を行うことができる。これにより、大掛かりな乾燥装置を用いることなく、清浄基板を簡易に製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の清浄基板の製造方法および製造装置を具体化した一実施形態について、図１を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１７】
図１には、本実施形態における清浄基板の製造装置１（以下、単に「製造装置１」と称する）を示す。この製造装置１には、ガラス基板１２（本発明の基板に該当する）を搬送するためのローラコンベア２が設置されている。ローラコンベア２は、一対のフレーム（図示せず）の間に円柱状のローラ３が並列に連ねられた構成となっており、このローラ３が一定方向に回転することによってガラス基板１２を一定方向（図示矢印方向）に搬送可能とされている。
【００１８】
このローラコンベア２の上流側には、ガラス基板１２の水洗を行うための水洗ブース４（本発明の水洗部に該当する）が設けられている。水洗ブース４は箱型に形成された水洗室５を備えており、その内部をローラコンベア２が通過するようになっている。水洗室５の天井部には、純水１３を噴出可能な複数個の水洗ノズル６が、ローラコンベア２の搬送方向にほぼ均一ピッチで設けられている。この水洗ノズル６は、図示しない給水管を介して、純水１３を供給するためのポンプおよび水槽に接続されている。
【００１９】
また、水洗室５の内部において水洗ノズル６よりも下流側には、エアブローノズル７（本発明の水切り部に該当する）が備えられている。エアブローノズル７は、全体としてローラコンベア２の幅方向に扁平な筒状に形成されている。そして、その一端側は、ローラコンベア２により搬送されてくるガラス基板１２に向かって乾燥空気１４を噴出可能な噴出口とされている。一方、その他端側には接続口が設けられ、ここにチューブ８が接続されている。このチューブ８は、乾燥空気１４（本発明のガスに該当する）を供給するためのポンプに接続されている。
【００２０】
ローラコンベア２の下流側には、ガラス基板１２の紫外線処理を行うための紫外線処理ブース９（本発明の紫外線処理部に該当する）が設けられている。紫外線処理ブース９は、水洗ブース４と同様に箱型に形成された紫外線処理室１０を備えており、その内部をローラコンベア２が通過するようになっている。紫外線処理室１０の天井部には、複数個の低圧水銀灯１１が、ローラコンベア２の搬送方向にほぼ均一ピッチで設けられている。この低圧水銀灯１１は、出力４Ｗ／ｃｍの発光管を備えたものである。
【００２１】
次に、この製造装置１を使用して清浄基板を製造する方法について説明する。まず、ガラス基板１２をローラコンベア２上に載置する。そして、ローラコンベア２を駆動させて、ガラス基板１２を一定の速度で搬送させる。
【００２２】
ガラス基板１２は、ローラコンベア２により水洗ブース４内に搬入され、水洗ノズル６の下方を通過する。この間、ポンプが作動し、純水１３が水洗ノズル６からガラス基板１２の表面１２Ａに向けて噴出される。これにより、ガラス基板１２の表面１２Ａの水洗が行われる（水洗工程）。
【００２３】
ガラス基板１２が水洗ノズル６の下側を通過し、エアブローノズル７の設置位置まで搬送されると、乾燥空気１４がエアブローノズル７に供給され、ガラス基板１２の表面１２Ａに向けて噴出される。これにより、ガラス基板１２の表面１２Ａの水切りを行う（水切り工程）。このように水切り工程においては、乾燥空気１４によって水滴が払われるのみであるため、ガラス基板１２の表面１２Ａは完全に乾燥されず、僅かに水分が残留する。
【００２４】
次いで、ガラス基板１２は紫外線処理ブース９に搬入され、低圧水銀灯１１の下方を通過する。この間、低圧水銀灯１１が点灯し、ガラス基板１２の表面１２Ａに紫外線が照射される（紫外線処理工程）。このとき、ガラス基板１２の表面１２Ａにおける紫外線の照射強度をモニターして４０ｍＷ／ｃｍ^２程度となるように調節する。また、１枚のガラス基板１２につき４０秒程度の照射が行われるようにガラス基板１２の搬送速度を調節する。すると、紫外線により雰囲気中の酸素からオゾンが生成し、このオゾンから活性種が発生する。そして、この活性種によってガラス基板１２の表面１２Ａに存在する有機物が分解、除去される。このとき、ガラス基板１２の表面１２Ａには僅かに水分が残留しているから、この水分からも紫外線によって活性種が発生する。このため、有機物の分解が促進される。
【００２５】
同時に、低圧水銀灯１１からの発熱により、ガラス基板１２の表面が熱せられ、この熱によってガラス基板１２の表面１２Ａに残留する水分が蒸発する。このとき、低圧水銀灯１１としては、発光管の出力が４Ｗ／ｃｍという高出力のものを用いているため、低圧水銀灯１１は、その下方を通過するガラス基板１２の表面を１００℃以上に熱するために充分な程度に発熱する。そして、照射時間を４０秒程度とすることにより、水分が完全に蒸発し、乾燥が充分に行われる。
このようにして、清浄基板が製造される。
【００２６】
以上のように本実施形態によれば、紫外線処理工程において、ガラス基板１２の表面温度が１００℃以上となるように紫外線照射を行う。このようにすれば、別途の乾燥工程を経ることなく、ガラス基板１２の表面１２Ａの有機物の分解と乾燥とを一の工程で行うことができる。これにより、赤外線加熱装置等の大掛かりな乾燥装置を用いることなく、短時間で簡易にガラス基板１２の清浄化を行うことができる。
【００２７】
また、ガラス基板１２を水洗後、水切り処理を行うのみで紫外線処理に供するため、ガラス基板１２の表面１２Ａに僅かに残留している水分からも活性種が発生し、有機物の分解が促進される。これにより、処理時間を短縮できる。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００２９】
＜実施例＞
１）試料
ガラス基板としては、厚さ１．１ｍｍの無アルカリガラスを用いた。
【００３０】
２）洗浄処理
ガラス基板の表面に、水洗ノズルを用いて純水を吹き付けることにより、洗浄を行った。洗浄後、このガラス基板の表面に、ブローオフノズルを用いて乾燥空気を吹き付けることにより、水切りを行った。
【００３１】
３）紫外線処理
紫外線ランプとして、発光管の出力が４Ｗ／ｃｍの低圧水銀灯を用いた。この低圧水銀灯を用いて、上記２）で洗浄処理したガラス基板について、露光距離４０ｍｍで紫外線照射を行った。このとき、ガラス基板の表面における紫外線強度を、オーク製作所製紫外線強度測定機Ｍ−０２、ＵＶ−２５により測定したところ、４０ｍＷ／ｃｍ^２であった。
また、所定時間毎に、このガラス基板の純水に対する接触角を測定し、接触角が４°になるまで紫外線照射を続けた。なお、ガラス基板の表面の汚れが少ないほど接触角は小さくなり、清浄なガラス基板表面の純水に対する接触角は４°である。
【００３２】
＜比較例＞
洗浄処理を行わなかった他は、実施例と同様にして紫外線処理を行った。
【００３３】
＜結果と考察＞
実施例および比較例における、紫外線の積算光量と純水の接触角との関係を示すグラフを、図２に示した。なお、積算光量（ｍＪ／ｃｍ^２）は紫外線強度（ｍＷ／ｃｍ^２）と照射時間（ｓ）の積で表される値である。
【００３４】
紫外線処理前に洗浄および水切りを行った場合（実施例）においては、紫外線処理開始前のガラス基板の接触角は、約２０°〜２８°であった。また、接触角が４°に達するまでの積算光量は、約５００ｍＪ／ｃｍ^２であった。
【００３５】
一方、紫外線処理前に洗浄および水切りを行わなかった場合（比較例）においては、紫外線処理開始前のガラス基板の接触角は、約４０°〜４６°であった。また、接触角が４°に達するまでの積算光量は、約１０５０ｍＪ／ｃｍ^２であった。ここで、洗浄等を行わない場合のガラス基板の接触角が、洗浄等を行ったガラス基板の初期の接触角と同程度の約２５°に達したのは、積算光量が約２５０ｍＪ／ｃｍ^２に達したときである。そして、接触角が２５°から４°に達するまでには積算光量約８００ｍＪ／ｃｍ^２を要している。
【００３６】
このことから、紫外線処理前に洗浄等を行った場合の方が、行わなかった場合と比較して、処理時間が短縮されており、必要な積算光量が少なくなっているといえる。このように、ガラス基板の表面に僅かに水分が存在する状態で紫外線処理を行うと、処理時間を短縮できることが分かった。
【００３７】
なお、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
（１）上記実施形態では、ガラス基板１２の洗浄を、水洗ノズル６を使用して純水１３をガラス基板１２に吹き付けることにより行ったが、本発明によれば、洗浄方法は上記実施形態に限るものではなく、例えば純水中に基板を浸漬することにより行ってもよい。
（２）上記実施形態では、ガラス基板１２の表面１２Ａの水切りを、乾燥空気１４を吹き付けることにより行ったが、本発明によれば、水切りに使用するガスは上記実施形態の限りではなく、例えば窒素等の不活性ガスを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の表面処理装置の概略図
【図２】紫外線の積算光量と接触角との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１…製造装置
４…水洗ブース（水洗部）
７…エアブローノズル（水切り部）
９…紫外線処理ブース（紫外線処理部）
１２…ガラス基板（基板）
１２Ａ…表面
１３…純水
１４…乾燥空気（ガス）

Claims

表面が清浄化された清浄基板を製造する方法であって、
純水により基板の表面を洗浄する水洗工程と、
前記水洗工程により洗浄された前記基板の表面に水分が僅かに残留するように水切りを行う水切り工程と、
前記水切り工程により水切りされた前記基板の表面に紫外線を照射して、前記水分から有機物分解処理の促進に必要な活性種を生じさせ、かつ同時に前記水分を光源からの熱によって完全に揮散させる紫外線処理工程とを経ることを特徴とする清浄基板の製造方法。
前記紫外線処理工程において、光源からの熱によって前記基板の表面が１００℃以上に熱せられるように紫外線を照射することを特徴とする請求項１記載の清浄基板の製造方法。
表面が清浄化された清浄基板を製造する装置であって、
純水により基板の表面を洗浄する水洗部と、
前記水洗部により洗浄された前記基板の表面に水分が僅かに残留するように水切りを行う水切り部と、
前記水切り部により水切りされた前記基板の表面に、光源からの熱によって前記基板の表面が１００℃以上に熱せられるように紫外線を照射し、前記水分から有機物分解処理の促進に必要な活性種を生じさせ、かつ同時に前記水分を光源からの熱によって完全に揮散させる紫外線処理部とを備えたことを特徴とする清浄基板の製造装置。