(57)【要約】【課題】乾燥に必要な基板の回転を低速化し、基板の破損を抑制する。【解決手段】回転軸１１を回転することにより、回転ステージ１２に搭載された基板１が回転し、基板１の表面から飛散した水がハウジング１５内に溜まり排水される。タンク２３内で、キャリヤーガスの窒素によりアルコール系溶剤２４がバブリングされて、アルコール湿潤窒素が生成される。生成されたアルコール湿潤窒素は、流量調節器２５ａ及び流量計２６ａを経由した後、流量調節器２５ｂ及び流量計２６ｂを経由した乾燥窒素と混合される。混合後のアルコール湿潤窒素は、フィルタ２７を通って、回転ステージ１２の上方に設けられたノズル２８へ供給される。ノズル２８は、下面に多数の噴射口を有し、混合後のアルコール湿潤窒素２を基板１の表面へ吹き付ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平に支持して回転する回転手段と、
アルコール系溶剤を基板の表面へ吹き付ける吹き付け手段とを備えたことを特徴とする基板のスピン乾燥装置。
【請求項２】
前記回転手段は、基板の回転速度を切り替え可能なことを特徴とする請求項１に記載の基板のスピン乾燥装置。
【請求項３】
前記吹き付け手段は、アルコール系溶剤を基板の表面の外周部へ吹き付ける第１のノズルを含むことを特徴とする請求項１に記載の基板のスピン乾燥装置。
【請求項４】
前記吹き付け手段は、アルコール系溶剤を前記第１のノズルよりも基板の表面の中央寄りへ吹き付ける第２のノズルを含むことを特徴とする請求項３に記載の基板のスピン乾燥装置。
【請求項５】
基板を水平に支持しながら回転させ、基板の表面に付いた水を基板の外へ飛散させる基板のスピン乾燥方法であって、
アルコール系溶剤を基板の表面へ吹き付けることを特徴とする基板のスピン乾燥方法。
【請求項６】
イソプロピルアルコールを含んだ窒素ガスを基板の表面へ吹き付けることを特徴とする請求項５に記載の基板のスピン乾燥方法。
【請求項７】
エチルアルコールを含んだ窒素ガスを基板の表面へ吹き付けることを特徴とする請求項５に記載の基板のスピン乾燥方法。
【請求項８】
アルコール系溶剤を基板の表面へ吹き付ける前に、基板の表面に水の膜を形成することを特徴とする請求項５に記載の基板のスピン乾燥方法。
【請求項９】
基板の回転速度を切り替えることを特徴とする請求項５に記載の基板のスピン乾燥方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板のスピン乾燥装置を用いて基板を乾燥させることを特徴とする基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項５乃至請求項９のいずれか１項に記載の基板のスピン乾燥方法を用いて基板を乾燥させることを特徴とする基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ装置のパネル基板や露光装置のマスク基板等を回転させながら乾燥させる基板のスピン乾燥装置、基板のスピン乾燥方法、及びそれらを用いた基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ、あるいは露光装置のマスク基板等の製造において、現像やエッチング等の各処理工程の前又は後には、洗浄水（純水）を用いて基板を洗浄する工程、及び洗浄後に基板を乾燥させる工程がある。このような基板の乾燥方式の１つとして、基板を回転させながら乾燥させるスピン乾燥がある（特許文献１）。スピン乾燥は、基板を水平に支持しながら回転させることにより、基板の表面に付いた洗浄水を遠心力で基板の外へ飛散させるものである。
【特許文献１】
特開平１０−１７０９０１号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板のスピン乾燥において、基板の表面に付いた洗浄水を基板の外へ飛散させるためには、基板を８００〜１０００ｒｐｍ程度の高速で回転させなければならなかった。このように基板を高速で回転させる際、不均一に大きな力が掛かって、基板が破損する恐れがあった。特に、近年、フラットパネルディスプレイ装置のパネル基板や露光装置のマスク基板等は大型化及び薄型化が進んでいるが、基板が大型化又は薄型化する程、基板を高速で回転させる際に基板の破損が起こり易く、基板のスピン乾燥が困難となっていた。
【０００４】
本発明は、基板のスピン乾燥において、乾燥に必要な基板の回転を低速化し、基板の破損を抑制することを目的とする。
【０００５】
本発明はまた、基板のスピン乾燥において、乾燥時間を短縮することを目的とする。
【０００６】
本発明はさらに、短い時間で歩留まり良く基板を製造することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板のスピン乾燥装置は、基板を水平に支持して回転する回転手段と、アルコール系溶剤を基板の表面へ吹き付ける吹き付け手段とを備えたものである。
【０００８】
また、本発明の基板のスピン乾燥方法は、基板を水平に支持しながら回転させ、基板の表面に付いた水を基板の外へ飛散させる基板のスピン乾燥方法であって、アルコール系溶剤を基板の表面へ吹き付けるものである。
【０００９】
アルコール系溶剤は水に対する溶解度が高く、基板の表面へ吹き付けられたアルコール系溶剤は、基板の表面に付いた水に溶け込む。基板の表面に付いた水には、アルコール系溶剤が溶け込んだ部分とそうでない部分とでアルコール濃度の濃淡が生じる。
【００１０】
基板の表面に付いた水は、アルコール濃度を均衡化するために、アルコール濃度の低い部分がアルコール濃度の高い部分へと引き寄せられて、大きな塊となる。大きな塊となった水は、基板の回転による遠心力で基板の外周方向へ移動し易くなり、従来に比べて基板の回転が低速で済み、また、乾燥時間が短くなる。
【００１１】
また、アルコール系溶剤を基板の表面へ吹き付けた後、基板の表面に付いた水が大きな塊となる前に基板を回転させることで、基板の表面に付いた水の最表面層のアルコール濃度の高い部分を先に遠心力で基板の外周方向へ移動させ、その後を追うようにアルコール濃度の低い部分を基板の外周方向へ移動させることも可能である。
【００１２】
例えば、アルコール系溶剤としてイソプロピルアルコール又はエチルアルコールを用い、基板の表面へ吹き付けるために窒素をキャリヤーガスとして用いる。イソプロピルアルコール又はエチルアルコールは、各種の技術分野で利用されており、入手及び取り扱いが容易である。
【００１３】
アルコール系溶剤を基板の表面へ吹き付ける前に、基板の表面に水の膜を形成しておくと、上記した作用が基板の表面全体で均一に行われる。また、乾燥中に基板の回転速度を切り替え可能とすると、乾燥状況に応じて最適の速度で基板を回転させることができる。
【００１４】
さらに、本発明の基板のスピン乾燥装置は、吹き付け手段が、アルコール系溶剤を基板の表面の外周部へ吹き付ける第１のノズルを含むものである。第１のノズルから吹き付けられたアルコール系溶剤は、基板の表面の外周部に付いた水に溶け込む。基板の表面に付いた水は、基板の外周部のアルコール濃度が高くなり、アルコール濃度を均衡化するために、基板の中央部のアルコール濃度の低い部分が、基板の外周部のアルコール濃度の高い部分へと引き寄せられて、基板の外周方向へ移動する。また、基板の表面に付いた水には、基板の回転による遠心力によって、基板の中央から基板の外周方向へ移動する流れが発生する。これら２つの作用により、基板の表面の中央部に付いた水が、基板の外周方向へ移動し易くなる。従って、基板の回転が低速であっても、基板の表面の中央部に付いた水が容易に基板の外周へ達し、基板の表面全体を均一に乾燥させることができる。
【００１５】
さらに、本発明の基板のスピン乾燥装置は、吹き付け手段が、アルコール系溶剤を第１のノズルよりも基板の表面の中央寄りへ吹き付ける第２のノズルを含むものである。第１及び第２のノズルの噴射量や噴射タイミングを制御することにより、基板の表面に付いた水に、基板の外周部と中央部とのアルコール濃度の濃淡を短時間で発生させることができる。従って、基板の寸法が大きい場合も、基板の表面全体を短時間で均一に乾燥させることができる。
【００１６】
本発明の基板の製造方法は、上記のいずれかのスピン乾燥装置又はスピン乾燥方法を用いて基板を乾燥させるものである。上記スピン乾燥装置又は上記スピン乾燥方法を用いることにより、乾燥に必要な基板の回転が低速化して基板の破損が抑制され、また乾燥時間が短くなるので、短い時間で歩留まり良く基板を製造することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。図１は、本発明の一実施の形態による基板のスピン乾燥装置の概略構成を示す図である。スピン乾燥装置は、回転軸１１、回転ステージ１２、位置決めピン１３、支持ピン１４、ハウジング１５、キャリヤーガス供給口２１、配管２２ａ，２２ｂ、タンク２３、アルコール系溶剤２４、流量調節器２５ａ，２５ｂ、流量計２６ａ，２６ｂ、フィルタ２７、及びノズル２８を含んで構成されている。
【００１８】
スピン乾燥される基板１は、回転ステージ１２の上面に搭載され、予め表面へ洗浄水（純水）等が供給されて、表面に水の膜が形成される。回転ステージ１２の上面には、複数の位置決めピン１３と複数の支持ピン１４とが取り付けられている。位置決めピン１３は、その側面が基板１の外周側面と接触することにより、基板１の位置決めを行う。支持ピン１４は、その先端部が基板１の裏面と接触し、基板１を複数の点によって水平に支持する。
【００１９】
回転ステージ１２の下面には、回転軸１１が取り付けられている。図示しないモータ等を用いて回転軸１１を回転することにより、回転ステージ１２に搭載された基板１が回転する。回転ステージ１２の周囲にはハウジング１５が設けられており、スピン乾燥により基板１の表面から飛散した水がハウジング１５内に溜まり排水されるように構成されている。
【００２０】
キャリヤーガス供給口２１へ、キャリヤーガスとして窒素を供給する。キャリヤーガス供給口２１へ供給された窒素は、配管２２ａ，２２ｂへ分岐される。配管２２ａへ分岐された窒素は、タンク２３内へ導入される。タンク２３内には、イソプロピルアルコールやエチルアルコール等のアルコール系溶剤２４が入っており、タンク２３内では、キャリヤーガスの窒素によりアルコール系溶剤２４がバブリングされて、アルコール湿潤窒素が生成される。
【００２１】
タンク２３内で生成されたアルコール湿潤窒素は、流量調節器２５ａ及び流量計２６ａを経由した後、配管２２ｂへ分岐されて流量調節器２５ｂ及び流量計２６ｂを経由した乾燥（アルコールを含まない）窒素と混合される。この際、流量調節器２５ａ及び流量調節器２５ｂを調節することにより、混合後のアルコール湿潤窒素のアルコール含有量と流量とが調節される。混合後のアルコール湿潤窒素は、フィルタ２７を通って清浄化された後、回転ステージ１２の上方に設けられたノズル２８へ供給される。
【００２２】
ノズル２８は、下面に多数の噴射口を有し、混合後のアルコール湿潤窒素２を基板１の表面へ吹き付ける。図２は、ノズルの形状の一例を示す上面図である。図２に示した例では、ノズル２８ａはリング状に構成され、図示しない噴射口が所定の間隔でリング状に配置されている。また、図３は、ノズルの形状の他の例を示す上面図である。図３に示した例では、ノズル２８ｂは十字状に構成され、図示しない噴射口が所定の間隔で十字状に配置されている。
【００２３】
ノズル２８からアルコール湿潤窒素２を基板１の表面へ吹き付けた後、基板１を回転させ、あるいは、基板１を回転させながら、ノズル２８からアルコール湿潤窒素２を基板１の表面へ吹き付ける。ノズル２８から吹き付けられたアルコール湿潤窒素２に含まれるアルコールは、基板１の表面に付いた水に溶け込む。基板１の表面に付いた水には、アルコールが溶け込んだ部分とそうでない部分とでアルコール濃度の濃淡が生じる。
【００２４】
基板１の表面に付いた水は、アルコール濃度を均衡化するために、アルコール濃度の低い部分がアルコール濃度の高い部分へと引き寄せられて大きな塊となり、基板１の回転による遠心力で基板１の外周方向へ移動し易くなる。従って、基板１の回転を従来よりも低速にしても、基板１の表面に付いた水が容易に基板１の外へ飛散する。
【００２５】
また、アルコール湿潤窒素２を基板１の表面へ吹き付けた後、基板１の表面に付いた水が大きな塊となる前に基板１を回転させることで、基板１の表面に付いた水の最表面層のアルコール濃度の高い部分を先に遠心力で基板１の外周方向へ移動させ、その後を追うようにアルコール濃度の低い部分を基板１の外周方向へ移動させることも可能である。
【００２６】
なお、予め基板１の表面に水の膜を形成しておくことにより、上記した作用が基板１の表面全体で均一に行われる。また、乾燥中に基板１の回転速度を切り替え可能とすると、乾燥状況に応じて最適の速度で基板１を回転させることができる。
【００２７】
図４は本発明の他の実施の形態による基板のスピン乾燥装置の概略構成を示す図であって、図４（ａ）は回転ステージ１２の周辺部を上面から見た図、図４（ｂ）は回転ステージ１２の周辺部を側面から見た図である。図１と同様の方法で生成された混合後のアルコール湿潤窒素が、供給口３１へ供給され、フィルタ２７を通って清浄化された後、回転ステージ１２の上方に設けられたノズル３２へ供給される。ノズル３２は、回転ステージ１２の上方において、基板１の横方向に４箇所設けられている。各ノズル３２は、基板１に面した側面に多数の噴射口を有し、混合後のアルコール湿潤窒素２ａを基板１の表面の外周部へ吹き付ける。
【００２８】
ノズル３２から吹き付けられたアルコール湿潤窒素２ａに含まれるアルコールは、基板１の表面の外周部に付いた水に溶け込む。基板１の表面に付いた水は、基板１の外周部のアルコール濃度が高くなり、アルコール濃度を均衡化するために、基板１の中央部のアルコール濃度の低い部分が、基板１の外周部のアルコール濃度の高い部分へと引き寄せられて、基板１の外周方向へ移動する。また、基板１の表面に付いた水には、基板１の回転による遠心力によって、基板１の中央から基板１の外周方向へ移動する流れが発生する。これら２つの作用により、基板１の表面の中央部に付いた水が、基板１の外周方向へ移動し易くなる。従って、図４に示した実施の形態によれば、基板１の回転が低速であっても、基板１の表面の中央部に付いた水が容易に基板１の外周へ達し、基板１の表面全体を均一に乾燥させることができる。
【００２９】
図５は本発明のさらに他の実施の形態による基板のスピン乾燥装置の概略構成を示す図であって、図５（ａ）は回転ステージ１２の周辺部を上面から見た図、図５（ｂ）は回転ステージ１２の周辺部を側面から見た図である。本実施の形態は、図４に示した実施の形態に、さらにノズル３３を加えたものである。
【００３０】
基板１の寸法が大きい場合、ノズル３２により横方向から吹き付けられたアルコール湿潤窒素２ａだけでは、基板１の表面に付いた水が外周部と中央部とでアルコール濃度の濃淡を生じるのに時間を要する。そこで本実施の形態では、基板１の表面の中央部と外周部との中間付近の上空の４箇所に、ノズル３３を設けている。各ノズル３３は、先端に下向きに噴射口を有し、混合後のアルコール湿潤窒素２ｂをノズル３２よりも基板１の表面の中央寄りへ吹き付ける。
【００３１】
ノズル３２から吹き付けられたアルコール湿潤窒素２ａに含まれるアルコールは、基板１の表面の外周部に付いた水に溶け込み、ノズル３３から吹き付けられたアルコール湿潤窒素２ｂに含まれるアルコールは、基板１の表面の中央部と外周部との中間付近に付いた水に溶け込む。ノズル３２及びノズル３３の噴射量や噴射タイミングを制御することにより、基板１の表面に付いた水に、外周部と中央部とのアルコール濃度の濃淡を短時間で発生させることができる。従って、図５に示した実施の形態によれば、基板１の寸法が大きい場合も、基板１の表面全体を短時間で均一に乾燥させることができる。
【００３２】
図６は基板の回転数と乾燥時間との関係の一例を示す図であって、図中、破線は従来技術、実線は本発明を示す。図６に示した例では、乾燥時間を一定とした場合、本発明で基板の乾燥に必要な回転数は、従来技術の約半分程度となっている。また、基板の回転数を一定とした場合、本発明で基板の乾燥に必要な乾燥時間は、従来技術の約半分程度となっている。
【００３３】
以上説明した実施の形態では、フラットパネルディスプレイ装置のパネル基板や露光装置のマスク基板等のような長方形の基板を乾燥させるスピン乾燥について説明したが、本発明は磁気ディスク基板等の円形の基板の乾燥にも適用することができる。
【００３４】
本発明に用いるアルコール系溶剤は、イソプロピルアルコールやエチルアルコールに限らず、基板の表面に付いた水を引き寄せる性質のものであればよい。
【００３５】
以上説明した基板のスピン乾燥装置、またはそれらを使った基板のスピン乾燥方法を用いて基板を乾燥させることにより、乾燥に必要な基板の回転が低速化して基板の破損が抑制され、また乾燥時間が短くなるので、短い時間で歩留まり良く基板を製造することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の基板のスピン乾燥装置及び基板のスピン乾燥方法によれば、乾燥に必要な基板の回転を低速化し、基板の破損を抑制することができる。
【００３７】
また、本発明の基板のスピン乾燥装置及び基板のスピン乾燥方法によれば、乾燥時間を短縮することができる。
【００３８】
本発明の基板の製造方法によれば、短い時間で歩留まり良く基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による基板のスピン乾燥装置の概略構成を示す図である。
【図２】ノズルの形状の一例を示す上面図である。
【図３】ノズルの形状の他の例を示す上面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態による基板のスピン乾燥装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態による基板のスピン乾燥装置の概略構成を示す図である。
【図６】基板の回転数と乾燥時間との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…基板、２，２ａ，２ｂ…アルコール湿潤窒素
１１…回転軸、１２…回転ステージ
１３…位置決めピン、１４…支持ピン
１５…ハウジング、２１…キャリヤーガス供給口
２２ａ，２２ｂ…配管、２３…タンク
２４…アルコール系溶剤、２５ａ，２５ｂ…流量調節器
２６ａ，２６ｂ…流量計、２７…フィルタ
２８，２８ａ，２８ｂ…ノズル、３１…供給口
３２，３３…ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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