(57)【要約】【課題】基板の乾燥時間の短縮化を図り、基板乾燥装置のチャンバに与える影響を回避することを目的とする。【解決手段】基板Ｗを水平又は所定角度傾斜した状態で搬送する搬送手段１０と、表面に液が形成された状態で搬送手段１０により搬送される基板Ｗに対してエアＡを吹き付けて、基板上の液を除去するエアナイフノズル２３と、搬送手段１０のエアナイフノズル２３よりも上流側に配置され、基板Ｗに対して所定温度に加熱されたスチームＳを供給するスチーム供給手段２２と、を有している。基板Ｗの加熱にスチームＳを用いていることにより、基板Ｗを短時間で加熱することが可能になり、処理効率が向上する。同時に、スチームＳが基板Ｗに熱エネルギーを与えた後に、急激に温度が低下するため、チャンバに与える影響を回避することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平又は所定角度傾斜した状態で搬送する基板搬送手段と、
表面に液膜が形成された状態で前記基板搬送手段により搬送される基板に対してエアを吹き付けて、基板上の液を除去するエアナイフノズルと、
前記基板搬送手段の前記エアナイフノズルよりも上流側に配置され、基板に対して加熱されたスチームを供給するスチーム供給手段と、を有する基板乾燥装置。
【請求項２】
前記スチーム供給手段から供給されるスチームが、前記エアナイフノズルから排出されるエアの流れと合流するような位置関係となるように、前記スチーム供給手段を配置したこと、を特徴とする請求項１記載の基板乾燥装置。
【請求項３】
前記基板搬送手段の前記スチーム供給手段よりも上流側に配置され、前記スチーム供給手段が供給するスチームよりも低い温度に加熱された温水を供給する温水供給手段を有すること、を特徴とする請求項１記載の基板乾燥装置。
【請求項４】
請求項１乃至３何れか１項に記載の基板乾燥装置を有するフラットパネルディスプレイの製造装置。
【請求項５】
請求項４記載のフラットパネルディスプレイの製造装置により製造されたフラットパネルディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイや半導体ウェハ等の基板の洗浄後に、この基板上の液を除去する基板乾燥装置、この基板乾燥装置を適用したフラットパネルディスプレイの製造装置及びこのフラットパネルディスプレイの製造装置により製造されたフラットパネルディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイの１つとして液晶ディスプレイがあり、液晶ディスプレイは、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との２つの基板で主に構成される。ＴＦＴ基板は、成膜、レジスト膜形成、露光、現像、エッチング、レジスト膜の剥離等の工程を順次経ることにより基板表面にＴＦＴ素子が形成される。各工程においては、処理の前段や後段に繰り返し基板の洗浄を行った後に、基板の乾燥を行う。一方、カラーフィルタ基板はフォトリソグラフィ法等により製造され、処理の前段や後段に適宜基板の洗浄及び乾燥が行われる。
【０００３】
ＴＦＴ基板やカラーフィルタ基板は、ライン上を搬送される間に各処理を行うインライン処理を行うことが一般的であり、この場合、基板に対しての洗浄及び乾燥も、ラインを搬送される基板に対して行われる。そして、乾燥を行うときには、エアナイフを用いて、ラインを搬送される基板の乾燥を行う方式が広く用いられている。
【０００４】
基板を乾燥するときには、基板は水平方向又は僅かに搬送方向と直交する方向に傾斜した状態で搬送され、搬送手段の所定の位置に、加圧されたエアを吹き付けるエア噴射領域が設定される。エア噴射領域には、基板の表面に対向するようにして細長いスリット状の通路からなるノズル口を有するエアナイフノズルが配置される。エアナイフノズルからは高圧のクリーンエアを基板の搬送方向に対して直交する方向における全長に及ぶように吹き付けることによって、基板の表面に付着している液滴や液膜等が基板表面から剥離されるようにして乾燥される。
【０００５】
エアナイフノズルによるエアの噴射角は、搬送手段における基板に対して、搬送方向とは反対方向、つまり搬送方向の後方側に向けて所定の角度となし、エアナイフノズルのノズル口を基板表面に近接させるようにする。これにより、エアナイフノズルから細い帯状のエアが基板の表面に入射されるようになる結果、エアの圧力で基板表面の液は、基板搬送方向における後方側に向けて移動するようにして剥離されて、最終的には基板のエッジ部分から排出される。
【０００６】
ところで、近年のフラットパネルディスプレイは大型化の傾向にあり、従ってフラットパネルディスプレイを構成する基板も大型になるため、乾燥領域が広範囲になる。そうすると、１枚当たりの乾燥時間も長くなる。一方で、生産性の向上も要求されており、この要求を充足するために、搬送手段の搬送速度を高速化にする傾向にある。このため、高速に搬送される大型の基板を乾燥するためには、基板に形成されている液を高速に除去しなくてはならない。
【０００７】
そこで、常温より高い温度の洗浄水を用いることにより、乾燥時間の短縮を図っている技術が特許文献１に開示されている。特許文献１では、高温の洗浄水を基板に供給することによって、洗浄水の粘性を低くして、基板から洗浄水を押し流しやすくし、洗浄水の蒸気圧を高くして、基板上の洗浄水を気化しやすくしている。
【特許文献１】特開２００４−３３０１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１で開示されている技術は、洗浄後の基板の早期乾燥という点では有効な技術である。高温の洗浄水を基板に供給することにより、基板の乾燥時間を短縮でき、基板の搬送速度の高速化を実現できる。このとき、洗浄水の供給は、エアナイフによるエアの吹き付けの前段において行われるが、エアナイフからエアは非常に高い圧力で排出される。そうすると、基板及び基板上の洗浄水は、エアの空気圧により冷却されてしまい、乾燥時間の短縮化を図ることが難しくなる。そこで、洗浄水の温度を非常に高い温度に設定すれば、エアの空気圧によって冷却されたとしても洗浄水の温度状態を高くできる。しかし、この場合、洗浄水の温度を極めて高い温度に設定することにより、基板乾燥装置を構成するチャンバの壁面や各部に設けた部品等に変形や歪み等が生じる場合がある。
【０００９】
例えば、チャンバの材料（主に、チャンバ壁面の材料）としては、ステンレス鋼等が用いられることもあるが、近年では、塩化ビニル樹脂を素材とするプラスティックが用いられるようになってきている。ここで、プラスティックの耐熱性はそれほど高くないため、洗浄水を極めて高温状態にすると、チャンバの材料となるプラスティックに変形や歪み等が生じてしまう。このため、チャンバ材料に対する影響を回避しようとすると、洗浄水をそれほど高い温度にできないため、基板の早期乾燥を図れず、基板の早期乾燥を達成しようとすると、チャンバ材料に変形や歪みが発生してしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、基板の乾燥時間の短縮化を図り、基板乾燥装置のチャンバに与える影響を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１の基板乾燥装置は、基板を水平又は所定角度傾斜した状態で搬送する基板搬送手段と、表面に液膜が形成された状態で前記基板搬送手段により搬送される基板に対してエアを吹き付けて、基板上の液を除去するエアナイフノズルと、前記基板搬送手段の前記エアナイフノズルよりも上流側に配置され、基板に対して加熱されたスチームを供給するスチーム供給手段と、を有している。
【００１２】
請求項１の基板乾燥装置では、スチーム供給手段によりスチームが基板に噴射された状態で、エアナイフノズルによりエアが吹き付けられて基板の乾燥が行われる。スチームは所定温度に加熱された水蒸気であり、スチームにより基板が加熱された状態で、エアナイフノズルによりエアが吹き付けられて基板上の液が除去される。基板を加熱して高温にした状態で液を除去するため、基板の早期乾燥という目的を達成し得る。
【００１３】
ここで、蒸気を用いて基板を加熱（蒸気加熱）すると、基板の温度を短時間で効率的に加熱することができるという利点がある。蒸気の他に基板を加熱する方法としては、温水を用いて加熱（温水加熱）を用いることもできるが、蒸気は比熱が小さい性質を有しており、凝縮加熱により対象物を加熱するのに対して、温水は比熱が大きい性質を有しており、対流伝熱により対象物を加熱している。凝縮加熱は蒸気から液体に戻る瞬間に、保有している潜熱を放出するものであり、放出された潜熱が瞬時に対象物に放出されて加熱する。一方、相変化を伴わない対流伝熱は自身の温度を下げながら対象物に熱を伝熱するため、伝熱性は凝縮加熱に比べて非常に低くなる。従って、蒸気加熱は自身が持つエネルギーを瞬時に対象物に熱交換を行っているため、温水加熱に比べて、極めて短時間に熱交換を行うことができる。これにより、基板を迅速に加熱して早期乾燥を図り、処理の効率化を図ることができる。
【００１４】
また、蒸気加熱を用いると、基板乾燥ステージを構成する各部材に与える影響を抑制できるという利点がある。基板乾燥ステージの各部材、主にチャンバが耐熱性の高い部材、例えばステンレス鋼等の金属製の素材により形成されていれば、チャンバ内の温度が高温状態になったとしても特段の問題を生じない。しかし、構成の簡略化、低コスト化、軽量化、成形の容易さ等の点から、基板乾燥ステージを構成する各部材には樹脂製品、特に塩化ビニル等のように耐熱性の低い素材を適用している場合がある。この場合、チャンバ内の温度が高温状態になると、チャンバ内の各部材にダメージが与えられ、変形や歪み等の諸問題が招来する。ここで、蒸気加熱を適用すると、蒸気の過熱は凝縮加熱であり、対象物である基板に瞬時に熱を放出して熱交換を行うため、自身の熱エネルギーは基板を加熱後、急激に低下する。このため、チャンバ内が高温状態になることを回避でき、チャンバ内の各部材にダメージを与えることを防止できる。
【００１５】
本発明の請求項２の基板乾燥装置は、請求項１記載の基板乾燥装置において、前記スチーム供給手段から供給されるスチームが、前記エアナイフノズルから排出されるエアの流れと合流するような位置関係となるように、前記スチーム供給手段を配置したこと、を特徴とする。
【００１６】
スチームを用いて基板加熱を行う場合には、基板を効率的に加熱し、且つ他の部位に熱を伝熱させないようにするために、スチームを基板に集中的に接触させなければならない。そもそも、蒸気であるスチームは方向制御が難しいため、特段の方向制御手段を配置しない場合には、スチームを基板に集中的に接触させることができない。そこで、  請求項２のように、エアの流れにスチームが合流するような位置関係でスチーム供給手段とエアナイフノズルとを配置することにより、スチームを確実に基板表面に導くことができる。つまり、エアナイフノズルから吹き出すエアの流れによりエアナイフノズルと基板との間は負圧状態となり、スチーム供給手段から流出したスチームは、エアの流れにより作り出される負圧作用によって、確実に基板表面に導かれる。これにより、スチームは基板に集中的に接触することになり、基板を効率的に加熱し、且つ他の部位にスチームの持つ熱エネルギーが伝熱されることを抑制することができる。
【００１７】
本発明の請求項３の基板乾燥装置は、請求項１記載の基板乾燥装置において、前記基板搬送手段の前記スチーム供給手段よりも上流側に配置され、前記スチーム供給手段が供給するスチームよりも低い温度に加熱された温水を供給する温水供給手段を有すること、を特徴とする。
【００１８】
請求項３の基板乾燥装置によれば、スチーム供給手段よりも上流側に温水供給手段を配置しているため、温水によって予め加熱された状態の基板が、下流側のスチーム供給手段によりさらに加熱されている。このため、基板は段階的に加熱されるため、より効率的に基板の早期乾燥の目的を達成することができる。ただし、前述したように、温水加熱は対流伝熱であり、基板加熱の効率性、チャンバ内の各部材に与えるダメージの観点から、高温の温水を使用することは好ましくない。そこで、スチームよりも低い温度、具体的にはチャンバの壁面や各部の部品等の耐熱温度よりも低い温度の温水を供給するようにする。
【００１９】
本発明の請求項４のフラットパネルディスプレイの製造装置は、請求項１乃至３何れか１項に記載の基板乾燥装置を有している。また、本発明の請求項５のフラットパネルディスプレイは、請求項４記載のフラットパネルディスプレイの製造装置により製造されている。基板乾燥装置としては、種々の装置に適用することができるが、例えばフラットパネルディスプレイの製造装置に適用することができる。フラットパネルディスプレイとしては、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等を適用することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、エアナイフノズルの上流側にスチーム噴射ノズルを配置したことにより、基板をスチームにより効率的に加熱し、基板の早期乾燥という目的を達成し得る。同時に、凝縮伝熱によって熱交換を行うスチームを用いていることにより、チャンバ内の各部材に与えるダメージを回避することができ、変形や歪み等の諸問題を防止することができる。また、エアナイフノズルからのエアの流れにスチームを合流させたことにより、スチームを集中的に基板に接触させることができ、効率的に基板を加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１において、基板Ｗは、洗浄チャンバ１において基板表面上の洗浄がされて、異物の除去等が行われる。そして、乾燥チャンバ２において、基板Ｗに形成された液の除去が行われて乾燥される。基板Ｗの洗浄及び乾燥はインライン処理で行われるため、基板Ｗはローラコンベアからなる搬送手段１０により、図中に示される方向に搬送されるようになっている。従って、基板Ｗは、逐次、洗浄チャンバ１から乾燥チャンバ２に搬送されて、各チャンバにおいて所定の処理が施される。
【００２２】
洗浄チャンバ１は、搬送手段１０の搬送路の上下に複数の洗浄水供給手段１１が配置されており、基板Ｗに対して洗浄水を供給する。洗浄水供給手段１１が搬送手段１０の搬送路の上側だけなく、下側にも配置されていることにより、基板Ｗの表裏面を洗浄することが可能になる。洗浄水供給手段１１から供給される洗浄水は常温水又は温水の何れであってもよいが、汚損物の早期除去という観点からは、温水の方が好ましい。搬送手段１０を搬送される基板Ｗは、基本的には、水平搬送（基板Ｗが水平状態の姿勢でされる搬送）であるが、傾斜搬送（基板Ｗが所定角度傾斜した姿勢でされる搬送）であってもよい。また、垂直搬送（基板Ｗが垂直状態の姿勢でされる搬送）であってもよい。
【００２３】
次に、基板乾燥装置としての乾燥チャンバ２について説明する。乾燥チャンバ２は、温水供給手段としての温水供給ノズル２１とスチーム供給手段としてのスチームノズル２２とエアナイフノズル２３とを有している。これらのうち、温水供給ノズル２１は最も上流側に配置され、次にスチームノズル２２、最も下流側にエアナイフノズル２３が配置されている。温水供給ノズル２１、スチームノズル２２及びエアナイフノズル２３は、全て搬送手段１０の上下に配置されており、基板Ｗの表裏面に対して温水、スチーム、エアを供給する。
【００２４】
温水供給ノズル２１について説明する。温水供給ノズル２１は、基板Ｗに対して温水を供給する手段であり、例えば洗浄チャンバ１で示した洗浄水供給手段１１と同様な構成を採用することができる。温水供給ノズル２１が供給する洗浄水は、所定温度に加温された温水となる。
【００２５】
スチームノズル２２について説明する。スチームノズル２２は、温水供給ノズル２１の下流側に配置されており、温水供給ノズル２１により温水が供給されて加熱された基板Ｗに対して加熱するための手段である。このスチームノズル２２によりスチームが供給されて基板Ｗは加熱されて、基板Ｗの温度が上昇する。ここでは、温水供給ノズル２１とスチームノズル２２との２つによって基板Ｗが２段階に加熱されているが、基板Ｗに対して熱量を与える主要な役割はスチームノズル２２が担っている。従って、温水供給ノズル２１による加熱は予備加熱であり、スチームノズル２２が本加熱となる。このため、効率的に基板Ｗを加熱するためには温水供給ノズル２１を用いた方がよいが、温水供給ノズル２１は必須構成要素ではなく、スチームノズル２２だけで加熱することも可能である。
【００２６】
エアナイフノズル２３について説明する。エアナイフノズル２３は、エアを吹き付けて、基板Ｗの液を除去して乾燥するための手段である。エアが吹き付けられる方向は、基板Ｗの搬送方向に対して反対側の向きであり、所定の入射角度を有している。この角度でエアが吹き付けられるように配置することにより、効率的に液切りを行うことができる。
【００２７】
このとき、乾燥チャンバ２の内部にはスチームノズル２２によってスチームが発生しており、エアナイフノズル２３によって液が除去された基板Ｗにスチームが回り込んで再度付着する可能性がある。そこで、図１に示すような仕切り壁２４を設けるようにしている。仕切り壁２４を設けることにより、エアナイフノズル２３よりも下流側にスチームが回り込むことを抑制して、基板Ｗに付着することを回避する。仕切り壁２４はエアナイフノズル２３の吐出口よりも下流側の何れかの位置に配置するが、図１に示すように、エアナイフノズル２３の直後に配置することが好適である。
【００２８】
図２に、スチームノズル２２にスチームを供給する構成を示す。図２に示すように、スチーム発生器３１にはヒータ３２が内蔵されている。このヒータ３２によりスチーム発生器３１に内蔵されている水が加熱されて蒸気が発生する。スチーム発生器３１には配管３４が接続されており、配管３４の経路には開閉弁３３が設けられている。配管３４は途中で上下に分岐して、夫々搬送手段１０の上側に配置されているスチームノズル２２と下側に配置されているスチームノズル２２とに接続される。従って、スチーム発生器３１が発生するスチームは、配管３４を経由して、スチームノズル２２から噴射され、基板Ｗの表裏面に接触する。このとき、基板Ｗがスチームノズル２２の間を通過したときにスチームを噴射するために、例えば、図１の搬送手段１０の搬送路の途中に通過センサを設けておき、通過センサが基板Ｗを感知したときに、開閉弁３３の開閉制御を行うようにすることもできる。
【００２９】
図３に示すように、スチームノズル２２及びエアナイフノズル２３は、基板Ｗの搬送方向に対して所定角度傾斜している。基板Ｗに形成されている液は、基板Ｗの表面の端部から外部に除去されていくため、基板Ｗの搬送方向に対して所定角度傾斜させることによって、基板Ｗの２辺（図中の短辺及び長辺）から液を除去することができ、迅速に液を基板Ｗから追い出すことができる。なお、図３に示すように、エアナイフノズル２３に配管４１が接続されており、この配管４１によりエアがエアナイフノズル２３に供給される。
【００３０】
次に、スチームによる基板Ｗの加熱について説明する。図４に示すように、基板Ｗにスチームノズル２２から噴射されたスチームＳが接触する。スチームＳは蒸気であり、比熱が小さく凝縮伝熱により熱交換を行うため、基板Ｗに瞬時に熱を放出し、自身の温度は急激に低下する。このため、基板Ｗは短時間のうちに高温状態になる。この高温状態となった基板Ｗに対して、エアナイフノズル２３からエアＡが吹き付けられて基板Ｗ上の液が基板外部に除去される。
【００３１】
ここで、図４に示すように、エアナイフノズル２３から基板Ｗに吹き付けられたエアＡの流れにより基板表面上は負圧状態になり、負圧領域ＮＡが形成される。スチームノズル２２から排出されたスチームＳは蒸気であるため方向制御が難しく、基板表面に集中的に接触させることができないが、負圧領域ＮＡにスチームＳが合流されることにより、基板表面にスチームＳを集中させることができる。これにより、スチームＳが保持する熱エネルギーを効率的に基板Ｗに伝熱させることができる。
【００３２】
また、乾燥チャンバ２の各部位、特にチャンバの壁面２Ａが塩化ビニル等の樹脂製品を素材としている場合には、耐熱性がそれほど高くないため、チャンバ内の雰囲気を高温状態にすると、壁面２Ａ等にダメージが与えられ、変形や歪み等が生じる。例えば、塩化ビニルを素材とする場合には、４０℃〜４５℃以上で変形や歪み等が生じるため、これ以下に抑制することが望ましい。
【００３３】
そこで、前述したように、基板Ｗの加熱に蒸気であるスチームＳを用いているため、スチームＳは効率的に基板Ｗと熱交換を行うため、基板Ｗを加熱した後には、急激に自身の温度が低下する。このため、乾燥チャンバ２内の他の部位に強い熱エネルギーが与えられてダメージを与えることを回避し得る。また、エアナイフノズル２３からの流れにスチームＳを合流させて負圧領域ＮＡの作用により、スチームＳを集中的に基板Ｗに接触させているため、スチームＳが他の部位に潜熱を放出することを回避でき、乾燥チャンバ２にダメージを与えることを防止できる。
【００３４】
前述したように、塩化ビニルを素材としたチャンバを用いる場合、前述のように４０℃〜４５℃以上に相当する熱エネルギーが壁面２Ａ等に加わることを回避しなければならないが、スチームにより基板Ｗを加熱する場合には、スチームノズル２２から噴射するスチームＳの温度は、例えば１００℃近傍の温度を用いることができる。スチームノズル２２から噴射したときのスチームＳの温度が１００℃であったとしても、スチームＳが基板Ｗと熱交換を行って急激に温度が低下するため、基板Ｗに接触後のスチームＳが壁面２Ａ等に対して、素材の限界温度を超えるような熱量が加わることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】洗浄チャンバ及び乾燥チャンバの構成を示す説明図である。
【図２】スチームを発生する具体的な一例を示す構成説明図である。
【図３】スチームノズルとエアナイフノズルとを上部から見た上部平面図である。
【図４】スチームノズルから噴射されるスチームとエアナイフノズルから吹き付けられるエアとの流れを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
２    乾燥チャンバ            ２Ａ    壁面
２１    温水供給ノズル        ２２    スチームノズル
２３    エアナイフノズル        Ａ    エア
Ｓ    スチーム            Ｗ    基板
【図１】
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【図２】
2009088442.tif 000004
【図３】
2009088442.tif 000005
【図４】
2009088442.tif 000006