JPH10170901A

JPH10170901A - 基板のスピン乾燥装置及びスピン乾燥方法

Info

Publication number: JPH10170901A
Application number: JP34040496A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fukuda; 浩福田; Toshikazu Senba; 敏和仙場; Yoshitomo Yasuike; 良友安池; Akihiro Matsutani; 昭弘松谷; An Zushi; 庵図師
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【目的】基板のスピン乾燥を行うに当って、遠心力が
十分作用しない基板の回転中心及びその周囲の部位もむ
らなく完全に乾燥できるようにする。【構成】基板１をスピンドル２の保持手段８に保持さ
せて、高速で回転駆動する際に、この基板１の回転中心
及びその周辺部に噴射ノズル２０から窒素ガス等の気体
を所定の圧力により吹き付けるが、噴射ノズル２０は、
スピンドル２の表面と平行な方向に延在させて、その先
端側の部位が下方に９０°曲成してなるものであり、こ
の曲成された先端部分がスピンドル２の略回転中心位置
に向けて開口する噴射口となる。噴射ノズル２０は所定
の範囲で往復移動させるためのノズル往復動手段２１が
接続されており、このノズル往復動手段２１によりスピ
ンドル２に装架された基板１の回転中心を通り、この回
転中心から左右に所定の幅にわたって往復移動させなが
ら、窒素ガスを噴射する構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶パネル
を構成するＴＦＴ基板等のように長方形状の基板を高速
で回転させることにより高速スピン乾燥を行うための基
板のスピン乾燥装置及びスピン乾燥方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】例えば、液晶パネルのＴＦＴ基板を製造
する工程においては、現像液の塗布，エッチング液の塗
布等のプロセス処理が行われるが、これら各プロセス間
に基板を洗浄・リンスする工程が含まれる。そして、洗
浄・リンスを行った後には、洗浄液やリンス液を除去す
るために、基板の乾燥を行わなければならない。基板の
乾燥方式は種々あるが、高速スピン乾燥は、装置構成が
簡単で、有毒な液体や気体を使用しないことから、環境
維持という観点等から好ましい。

【０００３】ここで、スピン乾燥は、基板に回転力を加
えて、基板の表面に付着している液滴や液膜をこの回転
による遠心力の作用で外周側に向けて進行させて、外周
端部から飛散させることによって、基板の表面から液を
除去する方式である。そこで、図５及び図６に基板のス
ピン乾燥装置の概略構成を示す。図中において、１はス
ピン乾燥される基板であって、この基板１は所定の厚み
を有するガラス板や合成樹脂板等の長方形状の部材であ
る。この基板１はスピンドル２に装架させて、高速スピ
ン乾燥が行われる。スピンドル２は、回転軸３を有し、
この回転軸３の基端部にはプーリ４が取り付けられてお
り、このプーリ４は、モータ５の出力軸５ａに設けたプ
ーリ６との間に伝達ベルト７が巻回して設けられてい
る。

【０００４】また、回転軸３の先端部には基板１の保持
手段８が連結して設けられている。この保持手段８は、
回転軸３から、その回転軸芯と直交する方向に延在した
複数本のアームを備えている。複数本のアームのうち、
基板１の対角線方向に延在させた４本のアームは主アー
ム９であり、これら各主アーム９の中間部には主アーム
９より長さが短い補助アーム１０がやはり４本同じ方向
に延在されている。そして、各主アーム９には、その先
端部がＶ字状に分かれた取付部９ａとなっており、この
取付部９ａにはそれぞれ一対の規制ピン１１，１１が立
設されている。これら各一対の規制ピン１１，１１は、
それぞれ基板１の４つのコーナ部分の端面と係合するよ
うになっている。また、各主アーム９及び補助アーム１
０には、それぞれ１または２本の支持ピン１２が立設さ
れており、これら各支持ピン１２は、基板１の裏面と当
接するようになっている。なお、図中１３は回転軸３を
回転自在に支承する軸受である。

【０００５】スピンドル２の保持手段８には、基板１
が、その裏面側を複数設けた支持ピン１２に当接し、外
周の各縁部は規制ピン１１により規制される状態にし
て、水平状態に載置される。この基板１の保持手段８へ
の載置は、ロボット等のハンドリング手段（図示せず）
を用いて行われる。この状態で、モータ５を作動させる
と、回転軸３が回転することになり、この回転軸３に連
結した保持手段８に保持されている基板１が回転駆動さ
れる。この基板１の回転によって、その表面に付着して
いる液滴や液膜に遠心力が作用して、外周端部の方向に
向けて移動することになる。そして、液が外周端部にま
で至ると、この液に作用する遠心力により外部に飛散す
ることになる。この結果、基板１の表面に付着する液体
が除去され、もって基板１が乾燥することになる。

【０００６】ところで、基板１を高速回転させた時の周
速は、回転中心から最も遠い位置となるコーナ部は図６
の回転軌跡Ｐを取ることからが最も速く、このコーナ部
側から回転中心に向かうに応じて、周速が低下すること
になり、スピンドル２による基板１の回転中心部分は実
質的に周速が０になる。このために、基板１をスピン乾
燥すると、基板１の周辺部分の乾燥は完全に行われる
が、中央部分に向かうに応じて乾燥度合いが低く、特に
基板１の回転中心に位置する部位は、液に遠心力を与え
ることができないから、実質的に乾燥不能領域となる。
そこで、スピンドル２の回転中心に対面するように、噴
射ノズル１４を配置して、この噴射ノズル１４から、例
えば窒素ガスその他の不活性ガス等からなる気体を基板
１の回転中心に位置する部位に吹き付けて、この気体の
圧力によりこの部位の液を実質的に遠心力が働く基板１
の周辺部に向けて向けて移行させるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述した噴射ノズルを
用いることによって、基板１に付着した液を、遠心力が
働かない回転中心部分から遠心力が作用する周辺部分に
移行させることができるから、この回転中心部分の乾燥
効率が向上し、ある程度は乾燥むらの発生を防止でき
る。ただし、前述した構成の噴射ノズル１４からの気体
圧だけでは、必ずしも基板１の全面に対して完全な乾燥
を行えない場合がある。

【０００８】即ち、基板１の回転中心が周速０の位置で
あり、中心から遠ざかるに応じて周速が増すが、回転中
心位置は勿論のこと、この回転中心位置からある範囲ま
での領域は、液を基板１の表面に沿って動かすに足る遠
心力を発揮する程度の周速が得られない。従って、噴射
ノズル１４による気体の吹き付け圧を及ぼさなければな
らない範囲は比較的広い範囲にわたるものとなる。噴射
ノズル１４からスピンドル２の回転中心に向けて加圧し
た気体を吹き付けただけでは、気体は必ずしも全周に向
けて均一に広がらず、このためになお乾燥むらを完全に
は抑制できない。噴射ノズル１４から噴射される気体を
基板１に向けて進行するに応じて拡開するように吹き付
けて、気体の吹き付け範囲を広げることも考えられる
が、そうすると回転中心位置には十分な吹き付け力が得
られなくなる。

【０００９】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、基板のスピン乾燥を
行うに当って、遠心力が十分作用しない基板の回転中心
及びその周囲の部位もむらなく完全に乾燥できるように
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のスピン乾燥装置は、長方形状の基板を
水平状態に保持して回転駆動する回転軸を備えたスピン
ドルと、このスピンドルの上部に配置されて、スピンド
ルに装架した基板に加圧した気体を吹き付けるための噴
射ノズルと、この噴射ノズルを前記基板の回転中心を通
り、所定の範囲で往復動させるノズル往復動手段とを備
える構成としたことをその特徴とするものである。そし
て、ノズル往復動手段による噴射ノズルの移動範囲を可
変にすることができ、これにより基板のサイズや回転速
度等に応じて、噴射ノズルの移動範囲を最適なものとす
ることができる。また、噴射ノズルの動きの方向として
は、直線的な動き、円弧運動、スイング動作等が可能で
あり、要は基板に対して、その回転中心位置を含む所定
の長さにわたって加圧された気体を吹き付けることがで
きれば良い。

【００１１】また、本発明のスピン乾燥方法としては、
スピンドルに水平状態に装架した長方形状の基板を回転
駆動してスピン乾燥を行う間に、噴射ノズルでこの基板
の回転中心部分に気体を吹き付けることによって、基板
の回転中心の乾燥を行うようになし、この基板に対する
気体の吹き付け位置を、基板の回転中心を通る所定の範
囲で往復変位させることをその特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】そこで、以下に図面を参照して本
発明の実施の一形態について説明する。ここで、基板を
回転駆動する回転駆動手段としてのスピンドルそのもの
の構成は、図５及び図６に示したものと同様のものを用
いることができ、従ってスピンドルの構成については、
これらの図と同じ符号を付して、その説明は省略する。

【００１３】而して、図１及び図２において、２０は噴
射ノズルを示し、この噴射ノズル２０は基板１に向けて
窒素ガスを所定の圧力で吹き付けるためのものである。
基板１は、スピンドル２の保持手段８に保持されて、高
速で回転駆動される。ここで、基板１を回転駆動するの
は、その表面に付着する液を遠心力の作用により外周端
部から飛散させることにより、基板１から液体を除去し
て、その乾燥を行わせるためである。この基板１からの
液体の除去は、回転に伴う遠心力の作用により行うが、
既に説明したように、基板１において、スピンドル２に
よる回転駆動時の周速は、回転中心の部分は周速が０で
あり、回転中心部から周辺部に向かうに応じて、連続的
に周速が速くなる。

【００１４】基板１の回転中心位置に液が付着している
場合には、その回転中でも液は全く動かない。また、回
転中心位置からある程度離れた位置であっても、付着し
た液を移動させるのに必要な遠心力を作用させることが
できない部位がある。そこで、全く回転周速のない部位
から、基板１に付着する液が外周部に向けて移動する程
度の遠心力が得られない部位に対して、噴射ノズル２０
により加圧された気体として、不活性ガスである窒素ガ
ス等の気体を所定の圧力により吹き付けるようにしてい
る。この加圧気体を吹き付けるための噴射ノズル２０
は、スピンドル２の表面と平行な方向に延在させて、そ
の先端側の部位が所定の長さにわたって下方に９０°曲
成してなるものであり、この曲成された先端部分がスピ
ンドル２の略回転中心位置に向けて開口する噴射口とな
る。そして、噴射ノズル２０の噴射口からは加圧気体が
噴射されるが、この加圧気体はある程度絞られた状態に
して、小さなスポット径となるようにして噴射される。
これによって、基板１への加圧気体の吹き付け圧をでき
るだけ高くなるようにしている。ただし、基板１に対し
て加圧気体が吹き付けられる領域は狭くなるが、噴射ノ
ズル２０を所定の範囲往復動させることによって、加圧
気体の吹き付けにより液を外周方向に向けて流動させる
ようにしている。

【００１５】以上のことから、噴射ノズル２０には、そ
れを所定の範囲で往復移動させるためのノズル往復動手
段２１が接続される。このノズル往復動手段２１の具体
的な構成としては、例えば図３に示した構成を採用する
ことができる。図中において、３０は噴射ノズル２０が
接続され、内部に噴射ノズル２０の噴射口に通じる加圧
気体の通路を設けた回動軸であって、この回動軸３０に
は揺動板３１が固着して設けられている。揺動板３１
は、その長さ方向に向けて長孔３２が穿設されている。
そして、この長孔３２には往復動ブロック３３に突設し
た駆動ピン３４が挿嵌されている。また、往復動ブロッ
ク３３は正逆回転可能なパルスモータ３５により駆動さ
れるねじ軸３６により所定の範囲にわたって、図３に矢
印で示した方向に往復移動させることができるようにな
っている。

【００１６】以上の構成を有するノズル往復動手段２１
によって、スピン乾燥時に噴射ノズル２０を回動軸３０
を中心として所定角度往復移動させることができる。ま
ず、噴射ノズル２０は図１に矢印Ｒで示したストローク
範囲で往復移動させることができる。この往復移動範囲
での噴射ノズル２０の移動軌跡は、噴射ノズル２０の噴
射部をスピンドル２に装架された基板１の回転中心を通
り、この回転中心から左右に所定の幅を有するものであ
る。そして、噴射ノズル２０のこの往復移動範囲での動
作時には、噴射ノズル２０から基板１に向けて窒素ガス
を噴射させることになり、従ってこの往復移動範囲Ｒは
噴射ノズル２０の作動範囲となる。また、噴射ノズル２
０は図１におけるＦで示した位置に変位させることがで
きる。噴射ノズル２０を位置Ｆまで移動させると、スピ
ンドル２に装架された基板１の上部が開放されて、基板
１をスピンドル２に装架したり、取り出したりする作業
を噴射ノズル２０と干渉することなく行える。従って、
位置Ｆは噴射ノズル２０の退避位置である。ここで、噴
射ノズル２０を移動させるための駆動手段として正逆回
転可能なパルスモータ３５を用いているから、この往復
移動範囲Ｒは任意の範囲に設定でき、また退避位置Ｆも
任意の位置に設定することができる。

【００１７】以上のように構成することによって、基板
１の全面をむらなく完全に乾燥させることができる。即
ち、スピンドル２に基板１を装架するが、この時には噴
射ノズル２０は退避位置に変位させておく。なお、噴射
ノズル２０とスピンドル２にける最上部に位置する規制
ピン１１の上端部との間にかなりの空間が形成される場
合には、必ずしも噴射ノズル２０を退避位置に変位させ
る必要はない。いずれにしろ、基板１をスピンドル２に
装架させた状態で、噴射ノズル２０の噴射口を基板１の
ほぼ回転中心位置に対向配置させる。

【００１８】この状態で、モータ５を作動させることに
より、スピンドル２の回転軸３を回転駆動する。これに
よって、保持手段８に保持されている基板１が回転し
て、その高速スピン乾燥が開始する。噴射ノズル２０を
連結した回動軸３０には、パルスモータ３５により往復
移動される往復動ブロック３３に設けた駆動ピン３４に
係合する揺動板３１が連結されているから、回動軸３０
が所定角度往復回動することになり、噴射ノズル２０は
この回動軸３０の回動により水平方向に所定の角度揺動
することになる。この間に噴射ノズル２０から基板１に
向けて加圧気体を噴射させる。これによって、基板１の
表面に加圧気体が吹き付けられて、その表面に付着して
いる液滴や液膜等の液は周辺部に向けて移動することに
なる。しかも、加圧気体は基板１が高速回転する間に所
定の幅で揺動することから、実質的に加圧気体の吹き付
け範囲は揺動範囲を基準とする略円形の領域全体に及ぶ
ことになる。

【００１９】特に、基板１の回転中心を通過して、この
回転中心から離れる方向に噴射ノズル２０が移動する際
には、加圧気体は液体に対して外方に向けて掃き出すよ
うに吹き付け力が作用することから、周速が０から極め
て遅い基板１の中央部分に付着する液はより完全かつ円
滑に、しかも迅速に周辺部における周速の速い部位に向
けて移行することになり、遠心力が働く部位に移行す
る。従って、この遠心力の作用でそのまま外周部まで進
行して、外周エッジから外部に飛散させることができ
る。勿論、噴射ノズル２０の吹き付け力が及ばない部位
では、十分な遠心力が作用することになるから、この部
位の液も当然外周部に向けて進行して、外部に飛散させ
ることができる。この結果、基板１の全面が隈なく完全
にスピン乾燥されることになる。ここで、加圧気体によ
って液を掃き出すようにするには、基板１の回転中心と
対面した位置から、この回転中心から離れる方向に変位
する時に加圧気体を噴射し、回転中心に向かう際には加
圧気体の噴射を停止させるのが好ましい。この場合に
は、パルスモータ３５に連動するシャッタを噴射ノズル
２０に装着して、このパルスモータ３５からの信号に基
づいてシャッタを開閉する構成とすれば良い。

【００２０】また、図４に示したように、噴射ノズル４
０をポスト４１の先端部分に取り付けるように構成する
こともできる。そして、噴射ノズル４０をポスト４１か
ら水平方向に所定長さ延在させて、スピンドル２に装架
された基板１の回転中心位置方向に向けられる水平部４
０ａと、この水平部４０ａの先端部分を下方に曲成して
なる曲成部４０ｂとから構成して、この曲成部４０ｂの
先端に加圧気体の噴射口を形成する。ポスト４１には、
噴射ノズル４０に通じる加圧気体の流路が形成されてお
り、また噴射ノズル４０は、その水平部４０ａがポスト
４１に連結されているが、この水平部４０ａはポスト４
１に対して所定角度だけ軸周りに往復回動できるように
なっている。これによって、噴射ノズル４０における曲
成部４０ｂは所定の角度範囲でスイングできるようにな
る。ここで、スイング駆動手段としては、カム機構，モ
ータ，流体圧式のロータリアクチュエータ等を用いるこ
とができる。

【００２１】以上のように、噴射ノズル４０をスイング
させるように構成した場合には、噴射口が設けられてい
る曲成部４０ｂが鉛直状態となった時に、スピンドル２
に装架されている基板１のほぼ回転中心位置に対面する
ように配置する。これによって、スピンドル２に基板１
を装架させて、高速回転させる間に、噴射ノズル４０か
ら加圧気体を噴射させ、かつスイングさせることによっ
て、鉛直状態になると、周速がほぼ０の中心部に加圧気
体が吹き付けられて、基板１の回転中心部分に存在する
液が周辺部に向けて進行することになる。そして、噴射
ノズル４０がスイングすることから、このようにして進
行する液に対して噴射ノズル４０からの加圧気体が追い
かけるように吹き付けることができるようになり、かつ
噴射ノズル４０のスイング動作により基板１に対する角
度が浅くなりながら液を押し出す方向に力が作用する。
これによって、基板１において、液に対して外周側に向
けての遠心力が十分働く部位まで、円滑かつ確実に液を
押し出すことができる。この結果、遠心力が全く作用し
ないか、または液を移動させる程度の力が得られない領
域から液を確実に十分な遠心力が作用する領域にまで移
行させることができるようになり、従って基板１の表面
の全体を確実に、しかも速やかに乾燥させることがで
き、乾燥むらが発生するおそれはない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は基板を回
転する間に、ノズル往復動手段によりと、噴射ノズルを
基板の回転中心を通る所定の範囲を往復動しながら加圧
した気体を吹き付けるように構成したので、基板のスピ
ン乾燥を行うに当って、遠心力が十分作用しない基板の
回転中心及びその周囲の部位もむらなく完全に乾燥でき
る等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す基板のスピン乾燥
装置の概略構成図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】ノズル往復動手段の構成説明図である。

【図４】噴射ノズルの他の軌跡による往復動動作を示す
説明図である。

【図５】従来技術による基板のスピン乾燥装置の概略構
成図である。

【図６】図５の平面図である。

【符号の説明】

１基板２スピンドル３回転軸５モータ８保持手段２０，４０噴射ノズル２１ノズル往復動手段３０回転軸３３往復動ブロック３５パルスモータ４１ポスト

フロントページの続き (72)発明者松谷昭弘東京都渋谷区東３丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者図師庵東京都渋谷区東３丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長方形状の基板を水平状態に保持して回
転駆動する回転軸を備えたスピンドルと、このスピンド
ルの上部に配置されて、スピンドルに装架した基板に加
圧した気体を吹き付けるための噴射ノズルと、この噴射
ノズルを前記基板の回転中心を通り、所定の範囲を往復
動させるノズル往復動手段とを備える構成としたことを
特徴とする基板のスピン乾燥装置。
【請求項２】前記ノズル往復動手段は、前記噴射ノズ
ルの往復動ストロークを可変にしたことを特徴とする請
求項１記載の基板のスピン乾燥装置。
【請求項３】前記ノズル往復動手段は、前記噴射ノズ
ルを所定の範囲で往復する円弧運動させる構成としたこ
とを特徴とする請求項１記載の基板のスピン乾燥装置。
【請求項４】前記ノズル往復動手段は、前記噴射ノズ
ルを前記基板の回転中心を通る往復動動作と、この基板
の上部から外れた退避位置に変位させる動作とを行える
ように構成したことを特徴とする請求項１記載の基板の
スピン乾燥装置。
【請求項５】スピンドルに水平状態に装架した長方形
状の基板を回転駆動してスピン乾燥を行う間に、噴射ノ
ズルによって、この基板の回転中心部分に気体を吹き付
けることによって、基板の回転中心の乾燥を行うように
なし、この基板に対する気体の吹き付け位置を、基板の
回転中心を通る所定の範囲で往復変位させることを特徴
とする基板のスピン乾燥方法。