(57)【要約】【課題】基板の表面に付着している水分を、紫外光の照射により、この基板に対して熱を作用させずに、水分を実質的に完全に除去する。【解決手段】第１の乾燥ステーション１１で、基板１の表面から洗浄液の液膜及び液滴を除去した後に搬送コンベア２によって第２の乾燥ステーション１２における乾燥チャンバ２４内に導かれるが、この乾燥チャンバ２４内には誘電体バリア放電ランプ３１を装着したランプハウス４０が設けられ、かつこの乾燥チャンバ２４内は不活性ガス雰囲気下にあるので、基板１の表面における吸着水等の水分が放電ランプ３１から照射される紫外光の作用で分解して除去される。【選択図】　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送手段により基板を搬送する間に、この基板の表面に洗浄液を供給することにより洗浄を行なった後に乾燥させる方法であって、
基板表面に付着している液膜及び液滴を除去する第１の乾燥工程と、
この基板の表面に残存する水分を分解して除去する第２の乾燥工程とからなり、
前記第２の乾燥工程では、前記基板の表面と概略平行に配置した誘電体バリア放電ランプからの紫外光を照射して、基板表面上の水分子を分解する
ことを特徴とする基板乾燥方法。
【請求項２】
前記第２の乾燥工程は、不活性ガス雰囲気下で前記基板に紫外光を照射することを特徴とする請求項１記載の基板乾燥方法。
【請求項３】
前記第２の乾燥工程では、不活性ガスに少量の水蒸気を含むガス雰囲気下で前記基板に紫外光を照射することを特徴とする請求項１記載の基板乾燥方法。
【請求項４】
搬送手段により基板を搬送する間に、この基板の表面に洗浄液を供給することにより洗浄を行なった後に乾燥させるための基板乾燥装置であって、
前記基板の搬送経路の途中に内部が不活性ガス雰囲気となった乾燥チャンバを設置し、この乾燥チャンバ内には前記基板の搬送面に対して概略平行に配置した誘電体バリア放電ランプからなる紫外光照射手段を装着する
構成としたことを特徴とする基板乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス、無機物、金属等からなる基板の表面を洗浄した後に、この基板を乾燥するための基板乾燥装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス等からなる基板に回路パターン等を形成する処理を行うに当っては、処理の開始前、及び処理中、さらには処理後に繰り返し基板の洗浄が行なわれる。基板を洗浄した後には乾燥される。基板の洗浄後における乾燥は、スピン乾燥、エアナイフ乾燥等の方式で行われるが、これらだけでは基板表面から水分を完全に除去することはできない。従って、乾燥の完全性を期するには、乾燥は２段階で行われるのが一般的であり、第１段階目の乾燥は、洗浄直後の基板から洗浄液の膜や液滴等を除去するものであり、その後に基板表面に吸着状態となっている水分を含めて、完全な乾燥を行うために第２段階目の乾燥工程では、通常、基板を加熱することによって、基板表面から水分を蒸発させるようにして除去するのが一般的である。
【０００３】
この第２段階目における基板の加熱乾燥は、加熱炉に基板を挿入したり、通過させたりして加熱するか、またはホットプレート上に基板を載置して、この基板を所定の温度まで加熱するという方式が従来から採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板を直接加熱すると、基板のサイズや厚み、基板表面に形成された膜の厚み、温度条件等によっては基板に反りが発生する等のおそれがある。基板に反り等の変形が生じると、以後の処理工程に支障を来たし、また製品として不都合になるだけでなく、基板の搬送を円滑に行なえなくなる可能性もある。従って、基板の変形を防止するためには、基板を急速に加熱するのを避けて徐々に昇温させなければならない。このためには、基板を搬送コンベアに沿って搬送する間に加熱炉を通過させる場合には、加熱炉の長さを長くする必要があり、またホットプレート上で加熱する場合には、１枚の基板を乾燥させる毎にホットプレートを冷却する必要がある等、乾燥工程に多大の時間が必要になる。しかも、基板を搬送コンベアからホットプレートに移行させるために、ロボット等の基板移載手段を設けなければならず、その構成が複雑かつ大掛かりになるという問題点もある。さらに、基板に対して熱処理を行って加熱状態にある基板をそのまま次の工程に基板を移行させると、次の工程でのプロセス条件が制約されることにもなる。
【０００５】
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、基板に対して熱を作用させずに、この基板から水分をほぼ完全に除去できるようにすることにある。
【０００６】
【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、本発明による基板乾燥方法は、搬送手段により基板を搬送する間に、この基板の表面に洗浄液を供給することにより洗浄を行なった後に乾燥させるために、基板表面に付着している液膜及び液滴を除去する第１の乾燥工程と、この基板の表面に残存する水分を分解して除去する第２の乾燥工程とからなり、前記第２の乾燥工程では、前記基板の表面に誘電体バリア放電ランプからの紫外光を照射して、基板表面上の水分子を分解することをその特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明による基板乾燥装置は、搬送手段により基板を搬送する間に、この基板の表面に洗浄液を供給することにより洗浄を行なった後に乾燥させるためのものであって、前記基板の搬送経路の途中に内部が不活性ガス雰囲気となった乾燥チャンバを設置し、この乾燥チャンバ内には誘電体バリア放電ランプからなる紫外光照射手段を装着する構成としたことをその特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、図１に基板の洗浄及び乾燥工程の説明図を示す。図中において、１は処理対象となる基板であり、例えばガラス基板等から構成される。基板１は、その被処理面を上に向けて水平状態にし若しくは前後または左右のいずれかに所定角度傾斜させた状態で、ローラ式の搬送コンベア２に沿って搬送される。１０は洗浄ステーション、１１は第１の乾燥ステーション、１２は第２の乾燥ステーションである。
【０００９】
洗浄ステーション１０は、洗浄チャンバ２０を備え、この洗浄チャンバ２０内には、例えば上下に洗浄液噴射手段２１、２１が設けられている。洗浄液噴射手段２１は洗浄液、例えば純水、特に超音波加振した純水を基板１の表裏両面に向けて噴射させる構成としたものである。従って、搬送コンベア２によって洗浄チャンバ２０内に基板１が搬入されると、洗浄液噴射手段２１から噴射される洗浄液によって、基板１の表裏両面が洗浄される。なお、洗浄ステーション１０では、このシャワー洗浄方式だけでなく、スクラブ洗浄、ディッピングによる洗浄等、様々な方式を採用することができる。
【００１０】
次に、第１の乾燥ステーション１１は、乾燥チャンバ２２内に基板乾燥手段として、例えばエアナイフノズル２３が搬送コンベア２の上下に配置されており、このエアナイフノズル２３によって、洗浄後の基板１が搬送コンベア２に乾燥チャンバ２２内に搬入されると、その表裏両面から洗浄液が除去されることになる。ここで、この第１の乾燥ステーション１１では基板１の表面に付着している洗浄液の液膜や液滴をエアナイフノズル２３から噴射される加圧エアの作用により除去するものであって、基板１から水分を完全に取り除く必要はない。なお、基板乾燥方式としては、このエアナイフによるものだけでなく、例えばスピン乾燥等、他の手段により行うこともできる。
【００１１】
さらに、第２の乾燥ステーション１２は、第１の乾燥ステーション１１で完全には除去できず、基板１の表面になお残存する水分、即ち基板１の表面における吸着水等を含めた水分子を最終的に除去するためのものである。ここで、このような完全な乾燥が要求されるのは基板１における被処理面、つまり成膜等が施される側の面であり、反対側の面に対しては、この被処理面ほどの高精度に乾燥させる必要がないので、第１の乾燥ステーション１１において行われた乾燥で乾燥工程は終了する。即ち、第２の乾燥ステーション１２は基板１の表面側に対してのみ適用されるものである。そして、この第２の乾燥ステーション１２では、基板１の表面に紫外光を照射させて、この基板１の表面から水分を分解除去するようにする。このために、第２の乾燥ステーション１２における乾燥チャンバ２４内には、紫外光照射手段２５が設けられる。
【００１２】
紫外光照射手段２５は、図２及び図３に示したように、誘電体バリア放電ランプ（以下、単に放電ランプという）３１を有するものである。放電ランプ３１は共に石英ガラスで一体的に形成した内管部３２と外管部３３とから円環状に形成した石英ガラス管３４で構成される。この石英ガラス管３４の内部は密閉された放電空間３５となる。内管部３２の内側には円筒状の金属板からなる金属電極３６がこの内管部３２に固着して設けられている。また、外管部３３の外周面には、金網電極３７が設けられている。そして、これら金属電極３６と金網電極３７との間に交流電源３８が接続されている。さらに、内管部３２の内側は、金属電極３６を冷却するための冷却用流体（例えば冷却水）の通路として利用される。
【００１３】
石英ガラス管３４の内部には放電ガスが封入されており、金属電極３６と金網電極３７との間に交流の高電圧を印加すると、内管部３２と外管部３３との誘電体間に放電プラズマ（誘電体バリア放電）が発生し、この放電プラズマにより放電ガスの原子が励起されて、プラズマ放電状態となる。そして、このプラズマ放電状態から基底状態に戻る際に、プラズマ放電発光が生じる。この時の発光スペクトルは、石英ガラス管３４内に封入された放電ガスにより異なるが、例えばキセノン（Ｘｅ）ガスを用いると、１７２ｎｍに中心波長を持つ単色光の発光となる。ここで、１７２ｎｍの紫外光は水分子を分解するのに適した波長であるが、基板１に対して照射される紫外光の波長はこれに限定されるものではなく、要は水分を分解できる波長の紫外光が照射されれば良い。そして、金属電極３６は反射板として機能し、また金網電極３７は実質的に透明電極として機能するから、この短波長の紫外光は外管部３３側から照射される。なお、この場合のキセノンガスの封入圧は、例えば３５０Ｔｏｒｒ程度とする。
【００１４】
次に、乾燥チャンバ２４の具体的な構成を図４に示す。放電ランプ３１はランプハウス４０内に１乃至複数個（図面では３個の放電ランプ）が設けられており、これが紫外光照射手段２５である。ランプハウス４０の下端部には紫外光を透過させる石英ガラス板４１が装着される。なお、ランプハウス４０の下端部を開放状態としても良い。搬送コンベア２の搬送面はランプハウス４０の直下位置であって、このランプハウス４０と概略平行に配置されており、この搬送コンベア２に搬送される基板１はランプハウス４０とは非接触で、その間に微小隙間を置いて対面するようになっている。
【００１５】
紫外光は酸素雰囲気下では大きく減衰することから、ランプハウス４０には不活性ガスとしての窒素ガス（Ｎ２　ガス）を乾燥状態で供給する窒素ガス供給管４２が接続されている。従って、ランプハウス４０の内部は酸素を含まない雰囲気下に置かれる。また、乾燥チャンバ２４は搬送コンベア２の下部を含むものであり、この乾燥チャンバ２４にも不活性ガス供給管４３が接続されており、これによって乾燥チャンバ２４の内部は不活性ガスが充満しており、実質的に酸素が存在しない雰囲気となる。また、乾燥チャンバ２４内に基板１を導入するために、その一端側に入口部２４ａが、基板１を搬出するために、他端側に出口部２４ｂが形成されている。これら乾燥チャンバ２４における両端の開口部から窒素ガス及び加湿化不活性ガスが外部に放出されないようにするために、乾燥チャンバ２４の両端には圧力室４４，４４が形成されており、これらの圧力室４４内には配管４５から供給される加圧空気により乾燥チャンバ２４の内部より僅かに高い圧力状態に保持されている。さらに、乾燥チャンバ２４には強制的に排気するための排気管４６が接続されており、これによって乾燥チャンバ２４の内部は常に一定の圧力となるように制御される。
【００１６】
なお、圧力室４４は加圧空気を供給するのではなく、配管４５に負圧吸引力を作用させることによって負圧状態にすることもできる。このように、圧力室４４を負圧状態にすると、乾燥チャンバ２４の入口部２４ａ及び出口部２４ｂから圧力室４４側にガスが流れることになる。従って、この圧力室４４及び配管４５は乾燥チャンバ２４における排気機能を発揮することになり、この場合には乾燥チャンバ２４に排気管４６を接続して設ける必要はない。
【００１７】
洗浄ステーション１０を通過する際に洗浄された基板１は、第１の乾燥ステーション１１において、洗浄液の大半が除去されており、従って基板１上には液膜や液滴等が存在しない状態となっている。このようにして一次的に乾燥された基板１は搬送コンベア２に搬送されて、第２の乾燥ステーション１２を構成する乾燥チャンバ２４の入り口部２４ａから搬入される。そして、この乾燥チャンバ２４内において、基板１は所定の速度で移動しながら、ランプハウス４０の下部を通過することになる。この時に放電ランプ３１から短波長の紫外光が基板１の表面に照射される。基板１には、第１の乾燥ステーション１１では除去できなかった水分、例えば基板１の表面における吸着水等が残存している。この基板１は、放電ランプ３１から照射される紫外光による放射線の作用によって、水分子が分解されて揮発する。その結果、基板１の表面、つまり被処理面は最終的にほぼ完全に乾燥した状態となる。
【００１８】
以上のように、紫外光を照射することによって基板１から水分を除去するようにしているので、つまり基板１を加熱することなくほぼ完全に乾燥状態にすることができるので、この第２の乾燥ステーション１２における乾燥工程を実行する間に、基板１が変形する等のおそれは全くない。また、基板１がこの第２の乾燥ステーション１２を通過した時には、この基板１の温度が実質的に一定であるから、後続の工程におけるプロセス条件が変化することもない。しかも、基板１を乾燥させるために、別の場所に移載する必要がなく、搬送コンベア２による搬送を継続するだけで良いので、第２の乾燥ステーション１２の構成を簡略化でき、かつ処理の効率化が図られる。
【００１９】
ところで、洗浄ステーション１０において、基板１が完全に清浄化されておれば問題はないが、有機物の汚れを完全に除去できず、有機物汚れが僅かに残存している場合がある。この場合には、第２の乾燥ステーション１２において、有機物の除去作用を行なわせることができる。このためには、不活性ガス供給管４３から供給される窒素ガス等の不活性ガスに水蒸気を微量混合させておく。そうすると、乾燥チャンバ２４の内部に水蒸気が生じることになり、この水蒸気は放電ランプ３１から照射される紫外光の作用によって、還元性の活性種［Ｈ・］と酸化性の活性種［・ＯＨ］とが生成される。また、紫外光の照射エネルギにより基板１の表面に付着する有機物質からなる汚染物が分解される。このようにして分解されて低分子化した汚染物は、前述のようにして生成された還元性の活性種［Ｈ・］及び酸化性の活性種［・ＯＨ］により還元反応と酸化反応とを生じさせることになる。そして、紫外光により分解された有機物は迅速かつ確実に揮発物質に変換され、この揮発物質は乾燥チャンバ２４から排気管４６を経て外部に放出される。これによって、基板１の表面から水分が除去されるだけでなく、洗浄ステーション１０で除去し切れなかった有機汚染物をも完全に除去することができる。なお、必ずしも不活性ガス供給管４３から水蒸気を乾燥チャンバ２４内に供給しなくても、紫外光の作用で基板１から水が分離される際にも、やはり前述した還元性の活性種［Ｈ・］，酸化性の活性種［・ＯＨ］が生成されるので、乾燥と同時に洗浄時には落とし切れなかった有機物の除去機能も発揮させることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板に対して紫外光を照射することによって、この基板に対して熱を作用させずに、水分を実質的に完全に除去することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板の洗浄・乾燥工程を示す構成説明図である。
【図２】紫外光照射手段として用いられる誘電体バリア放電ランプの構成説明図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】第２の乾燥ステーションの構成説明図である。
【符号の説明】
１　基板　　　２　搬送コンベア
１０　洗浄ステーション
１１　第１の乾燥ステーション
１２　第２の乾燥ステーション
２４　乾燥チャンバ　　　２５　紫外光照射手段
３１　誘電体バリア放電ランプ
４０　ランプハウス
４２　窒素ガス供給管
４３　不活性ガス供給管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004031581.tif 000006