(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に沈めた基板を引き上げることによって当該基板を乾燥させる引き上げ乾燥装置において、
前記基板が沈められる引き上げ槽と、
前記引き上げ槽中の水を排水する排水手段と、
前記排水の純度を監視すると共に、前記排水を前記引き上げ槽内に再び循環させる或いは外部に排出し、必要に応じて前記引き上げ槽内に純水を供給する給水制御手段と、
前記引き上げ槽内部であって、前記基板を前記引き上げ槽内に沈めた際に当該基板よりも下側に位置する箇所に設けた加熱ヒータと、
前記加熱ヒータの上側であって、前記基板を前記引き上げ槽内に沈めた際に当該基板よりも下側に位置する箇所に設け、前記加熱ヒータで発生する気体を収集する断面笠状に形成されたヒータカバーと、
前記ヒータカバーに収集された前記気体を、前記ヒータカバーの下側で収集し前記引き上げ槽外に逃がす排気管とを有し、
前記引き上げ槽の上縁部の対向する位置に、前記引き上げ槽の内部からの水が越流する超流部が設けられており、
前記超流部と前記基板とは、前記超流部が対向する方向と前記基板の面とが平行になる位置関係にある
ことを特徴とする引き上げ式乾燥装置。
【請求項２】
請求項１に記載の引き上げ乾燥装置において、
吸気装置、及び排気装置を更に有することを特徴とする引き上げ式乾燥装置。
【請求項３】
請求項１に記載の引き上げ乾燥装置において、
前記基板を引き上げるための、基板引き上げ機構を更に有することを特徴とする引き上げ式乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は引き上げ式乾燥方法及び乾燥装置に係り、特に、半導体装置の基板、液晶パネルの基板等の厳しい清浄化を必要とする部材の乾燥に好適な乾燥技術に関する。
背景技術
従来、半導体基板や液晶基板等の洗浄工程においては、水槽内で基板を洗浄し、その後、洗浄によって付着した水分を完全に除去するための乾燥工程を設けている。この乾燥工程は、洗浄後に水分がこれらの基板に付着していると、汚れが基板に残ったり、細菌が繁殖したりして汚染するという問題があり、洗浄によって付着した水分を除去するために行っている。
基板の乾燥方法としては、基板をスピナーにより高速回転させて遠心力により水分を振り切るスピンドライヤー乾燥法があり、また、水との相溶性に優れたイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）の蒸気により基板に付着した水をＩＰＡと置換して除去する蒸気乾燥法もある。さらに、基板に付着した水分を高圧エアーにより振り切るエアーナイフ乾燥法も使用されている。
上記の従来の基板の洗浄においては、基板の洗浄を安定的に行うために水槽内の水を一定の純度に保つことが必要となる。
また、記従来の乾燥方法のうち、スピンドライヤー乾燥法やエアーナイフ乾燥法においては、一旦振り切った水滴がミストとなり内部の循環気流によって再付着する可能性があり、風圧により汚れを伴った汚染ミストが発生し、これが付着することによって基板が汚染される恐れがあるという問題点がある。また、高速回転や高圧エアーによって基板が帯電する可能性もある。
また、スピンドライヤー乾燥法においては、高速回転により中心部が陰圧化して外気が引き寄せられ、このため基板中央部が汚染される可能性がある。
蒸気乾燥法では可燃性溶媒であるＩＰＡを管理する保安設備、冷却回収設備、
ＩＰＡの純度保持設備等が必要となり、設備コストが高く、大きな設備面積を必要とするという問題点がある。
エアーナイフ乾燥法においては、基板毎に乾燥させる必要があるため、多数枚の基板を一時に処理するバッチ処理が不可能であり、乾燥効率が悪い。また、搬送機構や保持機構を必要とするために、これらの機構からの発塵により汚染される可能性がある。
そこで本発明は上記各問題点を解決し、水槽内の水の純度を一定に保つとともに、乾燥時に生ずる汚染の危険性を低減し、また、設備コストや設置面積が抑制でき、しかもバッチ処理の可能な新規の乾燥方法及び乾燥装置を提供することにある。
発明の開示
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、水中に沈めた基板を引き上げることによって当該基板を乾燥させる引き上げ乾燥装置において、前記基板が沈められる引き上げ槽と、前記引き上げ槽中の水を排水する排水手段と、前記排水の純度を監視すると共に、前記排水を前記引き上げ槽内に再び循環させる或いは外部に排出し、必要に応じて前記引き上げ槽内に純水を供給する給水制御手段と、前記引き上げ槽内部であって、前記基板を前記引き上げ槽内に沈めた際に当該基板よりも下側に位置する箇所に設けた加熱ヒータと、前記加熱ヒータの上側であって、前記基板を前記引き上げ槽内に沈めた際に当該基板よりも下側に位置する箇所に設け、前記加熱ヒータで発生する気体を収集する断面笠状に形成されたヒータカバーと、前記ヒータカバーに収集された前記気体を、前記ヒータカバーの下側で収集し前記引き上げ槽外に逃がす排気管とを有し、前記引き上げ槽の上縁部の対向する位置に、前記引き上げ槽の内部からの水が越流する超流部が設けられており、前記超流部と前記基板とは、前記超流部が対向する方向と前記基板の面とが平行になる位置関係にあることを特徴とする
このように構成することによって、水槽内の水の純度を一定に保つことが可能となる。また、ヒータカバーと排気管を備えることにより加熱ヒータを直接引き上げ槽内に収容しているにも関わらず、加熱ヒータの近傍から気泡が発生してもヒータカバーの内部に引き留め、排気管によって放出することができるので、気泡を水面へ向けて上昇させることがなく、水面を安静な状態に維持できる。従って、部材への水滴の付着が抑制される。更に前記ヒータカバーが断面笠状に形成されているため、気体をその中央部に引き留める効果が高くなる。
更に超流部が対向位置に設けられているので、水流の方向を超流部の方向に常時保つことができるため、この水流方向に交差する方向に複数の基板を、当該基板の面が潮流部の方向と平行、即ち水流の方向と平行になるように配列させることにより、水の滞留部を少なくすることができ、基板の清浄状態を保つことができる。
また、前記引き上げ水槽は、その上縁部に内部からの水が越流する超流部を更に有することを特徴とする。こうすることにより、水面下から水を供給する給水手段を備えているとともに、引き上げ槽の越流部から水を溢れさせるように構成しているので、水面を揺らすことなく常時水を流し続けることができるため、水切り性を確保しつつ清浄性を保つことができる。尚、前記越流部は、前記引き上げ槽の対向する位置に一対設けられていることが好ましい。なぜならば、越流部を対向位置に一対設けることにより、水流の流れる方向を越流部の方向に常時保つことができるため、この水流方向に交差する方向に複数の部材を配列させることによって水の滞留部を少なくすることができ、部材の清浄状態を保つことができる。
また、吸気装置、及び排気装置を更に有し、好ましくは、前記引き上げ槽の上方には給気装置が配置され、前記引き上げ槽の上縁部の周囲には排気口が設けられているとよい。上記引き上げ槽に向けた下降気流を発生させることができるので、部材表面の水切りを促進させることができるからである。
また、前記部材を引き上げるための、部材引き上げ機構を更に有することを特徴とする。更には、前記部材引き上げ機構に吊り下げられ前記部材を搭載可能なキャリアを設け、該キャリアを傾斜姿勢で引き上げるように構成されていることが好ましい。キャリアとともに部材を傾斜姿勢で引き上げるため、キャリアや部材の底部に水滴が残存することを防止できるからである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る引き上げ式乾燥装置の実施形態の全体の概略構造を示す縦断面図である。
第２図は、同実施形態における加熱ヒータ、ヒータカバー及び排気管の構造を示す拡大斜視図である。
第３図は、同実施形態における引き上げ槽と排水槽の概略の取付け構造を示す模式斜視図である。
第４図は、同実施形態におけるキャリアの平面一部断面図である。
第５図は、同実施形態におけるキャリアの縦断面図である。
第６図は、キャリアの引き上げ状態を示す説明図である。
発明を実施するための最良の形態
次に、添付図面を参照して本発明に係る引き上げ式乾燥方法及び乾燥装置の実施形態について説明する。第１図は本実施形態に使用する乾燥装置の全体構成を示す概略構成図である。中央には合成樹脂（例えば塩化ビニール）製の引き上げ槽１０が配置され、この引き上げ槽１０は、ひとまわり大きく形成された排水槽２０の内側に収容されている。
引き上げ槽１０の水平断面形状は略正方形であり、第３図にも示すように、引き上げ槽１０の上縁部の４つの辺のうち対向する一対の辺は他の辺よりも低く形成されて、内部の水を越流させて排水槽２０に排出する越流部１０ａとなっている。引き上げ槽１０の内側下部には棒状の加熱ヒータ１１が取付けられ、この加熱ヒータ１１の上には断面笠状のヒータカバー１２が配置されている。ヒータカバー１２の内縁部からは一対の排気管１３，１３が導出され、この排気管１３は引き上げ槽１０の上方まで上昇し、外部に気体を放出するように構成されている。引き上げ槽１０の底面部には給水管１４が接続され、後述する給水系により超純水が供給されるようになっている。
引き上げ槽１０の周囲の排水槽２０の開口部は越流部１０ａから溢れ出る水を受ける排水口２０ａとなっている。排水槽２０の下部には排水管２１が接続され、この排水管２１は循環ポンプ、切換弁等で構成される給水制御装置２２に接続される。この給水制御装置２２は一方でフィルタ２３を介して給水管１４に接続され、また、超純水製造装置２４にも接続され、さらにドレン槽２５にも接続されている。
排水槽２０の上縁部には、四方に排気口３１ａをそれぞれ備えた排気ダクト３１が取付けられ、蒸気トラップ３２を経て図示しない排気装置に接続されている。引き上げ槽１０の上方にはクリーンフィルタを備えた給気装置３３が配置され、クリーンルームと同様に管理されたクリーン度の空気を上方から供給するように構成されている。このような構成により、引き上げ槽１０には、後述するキャリアの引き上げ時において常に上方からクリーンな空気が下方に流れるように構成されている。
第２図は引き上げ槽１０の内部に配置された加熱ヒータ１１、ヒータカバー１２及び排気管１３の構造を示す。加熱ヒータ１１の上方にヒータカバー１２が配置されているので、加熱ヒータ１１の近傍で水が沸騰することにより気泡が発生しても、その蒸気の気泡はヒータカバー１２の内側の中央にある最上部１２ａに集合する。この最上部１２ａには排気管１３の排気口１３ａがあり、この排気口１３ａから排気管１３を通して蒸気が放出され、排出口１３ｂから外部へと排出される。
なお、加熱ヒータ１１は、図示しない加熱制御装置に接続されている。この加熱制御装置は、加熱ヒータ１１に内蔵された温度センサ若しくは引き上げ槽に別途取付けられた温度センサによって検出された水温に基づいて、公知技術により温度制御を行うように構成されたものである。
第３図は蒸気引き上げ槽１０と排水槽２０との関係を示す斜視図である。引き上げ槽１０の４つの側面の中央部には縦に接続された支持板１５がそれぞれ取付けられ、この支持板１５は排水槽２０の内面に固定されている。この支持板１５は引き上げ槽１０が上記加熱ヒータにより加熱された水によって膨張することを抑制するものである。ここで、引き上げ槽１０の対向する２つの越流部１０ａに対して、引き上げられるキャリア４０に搭載された基板５０は、２つの越流部１０ａに向かう方向に基板面が平行となるように位置決めされ、この姿勢にて引き上げられる。
上述のように、第１図乃至第３図に示した本実施形態では、給水制御装置２２によって超純水製造装置２４から供給された超純水をフィルタ２３を通して引き上げ槽１０の底面部から供給し、引き上げ槽１０の越流部から越流する水を排水槽２０に集めて、排水管２１から再び給水制御装置２２へと戻す。給水制御装置２２では排水された超純水の比抵抗を測定して純度の低下を監視し、排水を再び引き上げ槽１０に循環しながら、必要に応じて超純水製造装置２４から新たな超純水を所定量導入し、或いは排水の一部をドレン槽２５に排出し、結果として引き上げ槽１０内の超純水を一定の純度に保持する。
引き上げ槽１０内には、複数の基板を搭載したキャリア４０を沈め、ゆっくりと引き上げる。このとき、第３図に示すように、キャリア４０に搭載された基板５０の表面が前記越流部１０ａへ向かう方向に対して平行になるように姿勢を制御する。このことにより、基板５０の周囲の水が滞留しないため、基板５０を清浄な状態で引き上げることができる。
キャリア４０の構造は第４図及び第５図に示してある。このキャリア４０は、前後に設けられた一対の支持板４１，４１と、この支持板４１の間に渡された半円断面を備えた一対の支持枠４２，４２と、この支持枠４２の下方に同形状に形成された一対の支持枠４３，４３と、支持板４１の最下部に取付けられた断面Ｌ字状の一対の支持枠４４，４４とから構成される。
支持枠４２，４３はその円筒面を内側に向けて取付けられており、その円筒面には一定間隔で垂直方向に伸びる断面Ｖ字状の支持溝４２ａ，４３ａが形成されている。一方、支持枠４４ではそのＬ字状の断面構造のうち垂直に立設している部分に垂直方向に伸びる断面Ｖ字状の支持溝４４ａが形成され、また、水平に形成されている部分に水平方向に伸びる断面Ｖ字状の支持溝４４ｂが形成されている。支持枠４４には、上記支持溝４４ａの下において垂直方向に延長された長円形状の開口を有する排水孔４４ｃが形成されている。この排水孔４４ｃの最下部の内周面は水が排水され易いように外側に傾斜している。
図示された矩形状の基板５０は、支持枠４２，４３，４４に設けられたそれぞれの支持溝４２ａ，４３ａ，４４ａ，４４ｂによって、基板５０の角部（稜線）５０ａ（第４図参照）が断面Ｖ字状の支持溝の傾斜した内面に線接触するようにして安定して支持される。ここで、支持溝の傾斜内面を突出させることにより、線接触ではなく点接触とすることも可能である。
このように基板５０は稜線のみがキャリア４０に接触しているだけで支持されるので、水の滞留が少なく、汚染されにくい状態に保持されており、さらに、支持枠４２，４３の内側は円筒面に形成されていて、しかも支持枠４４の下部には排水孔４４ｃが形成されているので、キャリア４０自体にも水滴が残りにくい構造となっている。
支持板４１，４１には吊り下げ板５１，５１が取付けられ、この吊り下げ板５１の間に２本の支持軸５２，５２が渡されている。この支持軸５２には、それぞれ第６図に示すように２本の支持部材５３，５４が取付けられ、この支持部材５３，５４を介して牽引板５５が取付けられている。牽引板５５には図示しない牽引機構に接続された牽引ロッド５６が接続されている。
上記の構造によって複数の基板５０を搭載したキャリア４０は、図示しない牽引機構によって上方へ所定速度でゆっくりと引き上げられるように構成されている。ここで、本発明の部材引き上げ手段としては、基板５０を搭載するキャリア４０、第６図に示すキャリア４０に接続された吊り下げ板５１、支持軸５２、支持部材５３，５４、牽引板５５、牽引ロッド５６からなるキャリア支持部を備えた上記の牽引機構によって構成される。
上記のような構成の乾燥装置を用いて、キャリア４０をゆっくりと引き上げることによって、基板５０に付着していた水はその表面張力と自然蒸発とによって基板上部から切れていき、綺麗に除去される。ここで、図示のような角形状の基板（例えば液晶パネル用の基板）を乾燥させるには、第６図に示すように水面に対して所定角度θだけやや傾斜させた姿勢で引き上げるようにすると、基板下端の辺に水滴が残りにくく、完全に水分を除去することができる。また、キャリア４０も傾斜姿勢として引き上げることにより、キャリア自体への水滴の付着も防止されるという利点がある。この場合、キャリア４０を傾斜させるには、図示のように、その傾斜角度に合わせて支持部材５３と５４の長さを変えればよい。
上記乾燥装置では超純水を常時循環させ、一定の純度に保っているため、基板に汚れが付着しにくい。また、ヒータカバー１２と排気管１３による気泡の除去や引き上げ槽１０の底面部（底面部でなくとも水面下からの供給であればよい。）からの水の供給によって水面の揺動は極力抑制され、しかもゆっくりと引き上げるため、基板表面から水滴を残すことなく水切りを行うことが可能になり、しかも超純水を加熱していること、及び排気ダクト３１や給気装置３３によって充分な換気がなされていることによって促進される自然蒸発によって完全な乾燥が可能になる。
ここで、本実施形態ではキャリア４０の引き上げ中に常時上方から気流を下降させている為、キャリア４０及び基板５０に対する水切りを気流が助けるように構成されている。
上記実施形態の装置を用いて基板５０の乾燥実験を行った結果を以下の表１に示す。
0003916003.tif 000002
この表１に示すように、水面に対する基板セット方向（基板姿勢は傾斜している場合の方が乾燥し易いことが判る。基板の傾斜角度θは、通常２０〜４０度の範囲内が好ましく、下方に存在する２つの辺のうちいずれかが水平面に近いようになっていることが、２つの辺の角部にて水滴が残留しないため望ましい。図示のように矩形の基板５０の場合には傾斜角度は３０度程度が最も良好であり、表１に示す場合もこの傾斜角度で実験している。
キャリア４０及び基板５０を傾斜させて引き上げると、双方の上縁部及び下縁部に水滴が残留することを防止し、これらの場所が選択的に汚染されることを回避できるという効果が得られる。
水温は条件によっても多少変わるが、ほぼ６０℃以上が好ましい。これは水温をある程度高くすることによってキャリア４０及び基板５０の表面からの蒸発が期待できる為である。
引き上げ速度は、約２００ｍｍ／ｍｉｎ以下で良好な結果が得られている。引き上げ速度が早いと、表面に水滴が残ったまま引き上げられてしまう。引き上げ速度を低下させると、引き上げ時において水面から水が分離しないため、キャリア４０及び基板５０の表面に水滴が残存しない。
上記のうち、基板を傾斜させて保持し、温度は７０〜９０℃、引き上げ速度は２００ｃｍ／ｍｉｎ以下、基板間隔を１５ｍｍ以上に設定した場合には、いずれの場合にも基板５０には水滴が残ることなく、完全に乾燥させることができた。なお、温度範囲は９０℃を越えると全体的に沸騰する可能性があるため、好ましい範囲として６０℃以上沸点未満、最も望ましい範囲としては７０℃以上９０度未満である。また、引き上げ速度は遅くすればする程良いが、水面の微小な揺動の影響を受け易くなり、処理時間が増大するという欠点があるため、約５０〜２００ｍｍ／ｍｉｎの範囲内が望ましい。
本実施形態では、比較的小型の安価な装置で充分清浄な乾燥が可能であり、しかも多数の基板をキャリアに搭載して処理することも可能であり、効率的な乾燥処理を行うことができる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明は、乾燥時に生ずる汚染の危険性を低減し、また、設備コストや設置面積が抑制でき、しかもバッチ処理が可能であり、半導体装置の基板、液晶パネルの基板等の厳しい清浄化を必要とする部材の乾燥に好適な新規の乾燥方法及び乾燥装置を提供するものである。
【図１】
0003916003.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003916003.tif 000005
【図４】
0003916003.tif 000006
【図５】
0003916003.tif 000007
【図６】
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