JP2007117993A - 基板乾燥装置、基板乾燥方法、及び基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を高速で移動しながら、基板をむらなく均一に乾燥させる。
【解決手段】ノズル２１は、洗浄液を基板１の表面へ供給し、エアナイフ２２ａ，２２ｂは、エアを基板１の表面又は裏面へ吹き付ける。エアナイフ２２ａから吹き付けたエアにより、ノズル２１から供給した洗浄液が、基板１の表面で基板移動方向と反対側に移動する。ノズル２１から供給する洗浄液の量、並びにエアナイフ２２ａから吹き付けるエアの流量及び速度を調整して、洗浄液の移動速度が基板移動速度より遅くなる様にする。これにより、エアナイフ２２ａの下方を通過した基板１の表面全体に、洗浄液の連続した薄い液膜が形成される。基板１の表面に形成された液膜は、ハロゲンランプ３１の下方を通過する際に加熱されて蒸発し、基板１の端から順番に連続して除去される。
【選択図】図１

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ装置用のパネル基板等を乾燥させる基板乾燥装置、基板乾燥方法、及びそれらを用いた基板の製造方法に係り、特に基板を高速で移動しながら基板を乾燥させるのに好適な基板乾燥装置、基板乾燥方法、及びそれらを用いた基板の製造方法に関する。

液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイ装置等の様なフラットパネルディスプレイ装置用のパネル基板の製造工程では、基板上に回路パターンやカラーフィルタ等を形成するため、現像やエッチング等の薬液処理が行われる。そして、薬液処理の前又は後には、純水等の洗浄液を用いた基板の洗浄、及び洗浄後の基板の乾燥が必要である。基板の洗浄及び乾燥を含むこれらの一連の処理は、ローラコンベア等の移動手段を用いて基板を移動しながら行われることが多く、基板の乾燥は、エアナイフを用いて基板へエアを吹き付けることにより、洗浄液を基板の表面から押し流して除去するのが一般的である。

エアナイフを用いた基板の乾燥は、基板を乾燥させる能力が高い反面、エアナイフからのエアによって基板の表面から吹き飛ばされた洗浄液の水滴が基板の表面に再付着し、基板の表面にウォーターマークと呼ばれる痕が残ることがある。これに対して、特許文献１には、エアナイフを用いない基板の乾燥方法が開示されている。
特開平１０−３２１５８３号公報

基板を移動しながら基板に対して一連の処理を行う場合、タクトタイムを短縮するためには、基板の移動を高速で行う必要がある。特に、近年のフラットパネルディスプレイ装置の大画面化に伴って基板が大型化する程、タクトタイムを従来以下に抑えるためには、基板を従来よりも高速で移動しながら、基板に対して一連の処理を行わなければならない。

従来のエアナイフを用いた基板の乾燥では、基板の移動を高速で行うと、洗浄液の一部が基板の表面から除去しきれずに点在して残り、洗浄液の残存した部分が乾燥後にしみとなって、乾燥むらが発生することがあった。特に、基板の表面にパターン等の凹凸が形成されている場合、基板の表面の凹凸によって洗浄液の移動が阻害されるので、洗浄液の残存による乾燥むらが発生する可能性が高い。この様な乾燥むらを抑制するためには、基板の移動を高速で行う程、大量のエアを高速で吹き付ける必要があった。

一方、特許文献１に記載の技術は、エアナイフを用いた場合に比べて基板を乾燥させる能力が低く、基板を高速で移動する用途には不向きであった。

本発明の課題は、基板を高速で移動しながら、基板をむらなく均一に乾燥させることである。また、本発明の課題は、基板を高速で移動しながら、エアナイフのエア使用量を低減することである。さらに、本発明の課題は、品質の高い基板を短いタクトタイムで製造することである。

本発明の基板乾燥装置は、基板を移動する基板移動手段と、基板移動手段により移動される基板の表面へ洗浄液を供給する洗浄液供給手段及びエアを吹き付けるエアナイフを有し、エアナイフから吹き付けたエアにより、洗浄液供給手段から供給した洗浄液を基板の表面で基板移動方向と反対側に基板移動速度より遅い速度で移動して、基板の表面全体に連続した液膜を形成する液膜形成手段と、液膜形成手段が形成した液膜を基板の端から順番に連続して除去する液膜除去手段とを備えたものである。

また、本発明の基板乾燥方法は、基板を移動しながら、基板の表面へ洗浄液を供給しかつエアを吹き付け、吹き付けたエアにより、供給した洗浄液を基板の表面で基板移動方向と反対側に基板移動速度より遅い速度で移動して、基板の表面全体に連続した液膜を形成し、形成した液膜を基板の端から順番に連続して除去するものである。

エアナイフは、基板の表面へエアを吹き付けることにより、基板の表面の洗浄液を基板移動方向と反対側に移動する。このとき、従来は、洗浄液を基板の表面から完全に除去するため、洗浄液の移動速度が基板移動速度と同じかそれより速くなる様に（洗浄液の移動速度≧基板移動速度）、エアナイフから吹き付けるエアの流量及び速度を調整していた。このため、基板移動速度が速くなる程、エアナイフから大量のエアを高速で吹き付ける必要があった。

本発明では、従来と異なり、洗浄液の移動速度を基板移動速度より遅くして（洗浄液の移動速度＜基板移動速度）、基板の表面全体に連続した液膜を形成する。即ち、エアナイフを、従来の単なる洗浄液除去手段としてではなく、液膜形成手段の一部として用いる。エアナイフにより洗浄液を基板の表面から完全に除去する必要がないので、基板を高速で移動する場合にも適用することができ、またエアナイフのエア使用量が少なく済む。そして、エアナイフと別に設けた液膜除去手段により、形成した液膜を基板の端から順番に連続して除去するので、洗浄液の一部が基板の表面に点在して残ることがない。

さらに、本発明の基板乾燥装置は、液膜形成手段が形成する液膜の厚さが約７〜２０μｍであるものである。また、本発明の基板乾燥方法は、約７〜２０μｍの厚さの液膜を形成するものである。液膜の厚さが約７〜２０μｍの場合、液膜の液の分子が基板の表面に１層乃至数層しか存在しないため、液膜の表面で反射した光と基板の表面で反射した光とが干渉して、液膜の厚さに応じた干渉縞が現れる。液膜の厚さをこの干渉縞が現れる約７〜２０μｍにすると、液膜の液量が非常に少なくなって、液膜の除去が容易になる。

さらに、本発明の基板乾燥装置は、液膜除去手段がハロゲンランプヒータを有するものである。また、本発明の基板乾燥方法は、ハロゲンランプヒータから赤外線を基板の表面へ照射し、液膜を加熱して蒸発させるものである。ハロゲンランプヒータは、近赤外から中赤外の赤外線を発生し、発生した赤外線を局所的に集中して照射させることができるので、基板の表面の特定の領域のみを加熱することができる。従って、基板を移動しながら基板の表面の液膜を順番に連続して除去する際、除去しようとしている領域の周囲が不必要に加熱されて洗浄液が断片的に蒸発することがない。

本発明の基板の製造方法は、上記のいずれかの基板乾燥装置又は基板乾燥方法を用いて基板を乾燥させるものである。基板を高速で移動しながら、基板の乾燥がむらなく均一に行われ、品質の高い基板が短いタクトタイムで製造される。

本発明の基板乾燥装置及び基板乾燥方法によれば、基板を高速で移動しながら、基板をむらなく均一に乾燥させることができる。特に、表面にパターン等の凹凸が形成された基板をむらなく均一に乾燥させることができる。また、基板を高速で移動しながら、エアナイフのエア使用量を低減することができる。

さらに、本発明の基板乾燥装置及び基板乾燥方法によれば、約７〜２０μｍの厚さの液膜を形成することにより、液膜の液量を非常に少なくすることができ、液膜の除去を容易にすることができる。

さらに、本発明の基板乾燥装置及び基板乾燥方法によれば、ハロゲンランプヒータを用いることにより、基板の表面の特定の領域のみを加熱することができるので、基板を移動しながら基板の表面の液膜を順番に連続して除去することが容易となる。

本発明の基板の製造方法によれば、基板を高速で移動しながら、基板をむらなく均一に乾燥させることができるので、品質の高い基板を短いタクトタイムで製造することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による基板乾燥装置の概略構成を示す図である。基板乾燥装置は、液膜形成室２０と液膜除去室３０とを含んで構成されている。液膜形成室２０及び液膜除去室３０には複数のローラ１０が所定の間隔で設置されており、ローラ１０に搭載された基板１が、ローラ１０の回転により矢印で示す基板移動方向へ移動する。

なお、本実施の形態では基板１を水平な状態で移動しているが、本発明はこれに限らず、基板１を水平に対して基板移動方向と直交する方向又は基板移動方向に所定の角度傾斜した状態で移動してもよい。

液膜形成室２０の前段には、例えば洗浄室が配置されており、洗浄室で洗浄された基板１が、ローラ１０により液膜形成室２０へ搬入される。液膜形成室２０には、ローラ１０に搭載された基板１の上方に、基板１の基板移動方向と直交する方向（図面奥行き方向）の幅に渡って、ノズル２１が基板１と平行に設置されている。ノズル２１は、例えば、長尺の管にノズル口を所定の間隔で、または長手方向にスリット状に設けて構成されている。図示しない洗浄液供給源からノズル２１へ、純水等の洗浄液が供給される。ノズル２１は、ノズル口から、洗浄液を基板１の表面へ長手方向に渡って均一に供給する。

さらに、液膜形成室２０には、ローラ１０に搭載された基板１の上方及び下方に、基板１の基板移動方向と直交する方向（図面奥行き方向）の幅に渡って、エアナイフ２２ａ，２２ｂが基板１と平行に設置されている。エアナイフ２２ａ，２２ｂは、例えば、長尺のケーシングの内部に加圧室を形成し、加圧室に通じるエア通路を長手方向にスリット状に設けて構成されている。図示しないエア供給源からエアナイフ２２ａ，２２ｂへ、エアが供給される。エアナイフ２２ａ，２２ｂは、エア通路の先端から、エアを基板１の表面又は裏面へ基板移動方向と反対側の向きに所定の入射角度で長手方向に渡って均一に吹き付ける。

なお、本実施の形態では、液膜形成室２０にノズル２１及びエアナイフ２２ａ，２２ｂをそれぞれ１つだけ設けているが、ノズル２１又はエアナイフ２２ａ，２２ｂを基板移動方向に２つ以上設けてもよい。

エアナイフ２２ａから吹き付けたエアにより、ノズル２１から供給した洗浄液が、基板１の表面で基板移動方向と反対側に移動する。本発明では、ノズル２１から供給する洗浄液の量、並びにエアナイフ２２ａから吹き付けるエアの流量及び速度を調整して、洗浄液の移動速度が基板移動速度より遅くなる（洗浄液の移動速度＜基板移動速度）様にする。これにより、エアナイフ２２ａの下方を通過した基板１の表面全体に、洗浄液の連続した薄い液膜が形成される。

図２は、液膜形成後の基板の表面を示す図である。図２は、基板１の表面付近の一部を拡大して示したものであって、基板１の表面全体に、連続した薄い液膜２が形成されている。

本実施の形態では、特に、形成される液膜の厚さが約７〜２０μｍとなる様に、ノズル２１から供給する洗浄液の量、並びにエアナイフ２２ａから吹き付けるエアの流量及び速度を調整する。液膜２の厚さが約７〜２０μｍの場合、液膜２の液の分子が基板１の表面に１層乃至数層しか存在しないため、液膜２の表面で反射した光と基板１の表面で反射した光とが干渉して、液膜２の厚さに応じた干渉縞が現れる。液膜２の厚さをこの干渉縞が現れる約７〜２０μｍにすると、液膜２の液量が非常に少なくなって、後述する液膜除去室３０における液膜２の除去が容易になる。

液膜形成後、基板１は、ローラ１０により液膜除去室３０へ送られる。液膜除去室３０には、ハロゲンランプヒータが設置されている。ハロゲンランプヒータは、ハロゲンランプ３１、反射板３２ａ，３２ｂ、遮光板３３、及び冷却板３４を含んで構成されている。ハロゲンランプ３１、反射板３２ａ及び遮光板３３は、基板１の上方に、基板１の基板移動方向と直交する方向（図面奥行き方向）の幅に渡って、基板１と平行に配置されている。反射板３２ｂは、基板１の下方に、同様に配置されている。冷却板３４は、反射板３２ａ，３２ｂにそれぞれ取り付けられている。

なお、本実施の形態では、液膜除去室３０にハロゲンランプヒータを１つだけ設けているが、ハロゲンランプヒータを基板移動方向に２つ以上設けてもよい。

ハロゲンランプ３１は、ハロゲンガスを円柱状の細長いチューブ内に密封したランプであって、近赤外から中赤外の赤外線を長手方向に渡って均一に発生する。反射板３２ａは、図１にその断面が示された反射面を有し、ハロゲンランプ３１が発生した赤外線を長手方向に渡って均一に反射する。ハロゲンランプ３１で発生した赤外線及び反射板３２ａで反射された赤外線は、基板１の表面へ照射される。

遮光板３３は、ハロゲンランプ３１からの赤外線及び反射板３２ａからの赤外線の一部を遮断し、赤外線の基板移動方向への広がりを防止する。これにより、赤外線は、基板１の表面に対し、基板移動方向において所定の領域のみへ照射される。反射板３２ｂは、反射板３２ａと同様の構造であって、基板１を透過した赤外線を長手方向に渡って均一に反射する。冷却板３４は、その内部に冷却水の通路を有し、冷却水へ熱を伝えて反射板３２ａ，３２ｂを冷却する。

基板１が液膜除去室３０内を基板移動方向へ移動するに従って、基板１の表面が順次ハロゲンランプ３１の下方を通過し、赤外線が基板１の表面へ端から順番に連続して照射される。これにより、基板１の表面に形成された液膜が、ハロゲンランプ３１の下方を通過する際に加熱されて蒸発し、基板１の端から順番に連続して除去される。

図３は、液膜除去中の基板の表面を示す図である。図３は、図２と同様に基板１の表面付近の一部を拡大して示したものであって、基板１の表面に形成された液膜２が、基板１の端から順番に連続して除去されている。

基板１の表面に形成された液膜が、基板１の表面全体に渡って除去されると、基板１は、ローラ１０により液膜除去室３０から搬出される。

以上説明した実施の形態では、エアナイフにより洗浄液を基板の表面から完全に除去する必要がないので、基板を高速で移動する場合にも適用することができ、またエアナイフのエア使用量が少なく済む。そして、形成した液膜を基板の端から順番に連続して除去するので、洗浄液の一部が基板の表面に点在して残ることがない。従って、以上説明した実施の形態によれば、基板を高速で移動しながら、基板をむらなく均一に乾燥させることができる。特に、表面にパターン等の凹凸が形成された基板をむらなく均一に乾燥させることができる。また、基板を高速で移動しながら、エアナイフのエア使用量を低減することができる。

さらに、以上説明した実施の形態によれば、ハロゲンランプヒータを用いることにより、基板の表面の特定の領域のみを加熱することができる。従って、基板を移動しながら基板の表面の液膜を順番に連続して除去する際、除去しようとしている領域の周囲が不必要に加熱されて洗浄液が断片的に蒸発することがなく、基板の表面の液膜を順番に連続して除去することが容易となる。

図４は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＣ）法等により、ガラス基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄工程及び乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、ガラス基板上にＴＦＴアレイが形成される。

また、図５は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、ガラス基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、ガラス基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄工程及び乾燥工程が実施される。

本発明の基板乾燥装置又は基板乾燥方法を用いて基板を乾燥させることにより、基板を高速で移動しながら、基板をむらなく均一に乾燥させることができる。従って、品質の高い基板を短いタクトタイムで製造することができる。

本発明の一実施の形態による基板乾燥装置の概略構成を示す図である。 液膜形成後の基板の表面を示す図である。 液膜除去中の基板の表面を示す図である。 液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。 液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 基板
２ 液膜
１０ ローラ
２０ 液膜形成室
２１ ノズル
２２ａ，２２ｂ エアナイフ
３０ 液膜除去室
３１ ハロゲンランプ
３２ａ，３２ｂ 反射板
３３ 遮光板
３４ 冷却板

Claims (8)

1. 基板を移動する基板移動手段と、
   前記基板移動手段により移動される基板の表面へ洗浄液を供給する洗浄液供給手段及びエアを吹き付けるエアナイフを有し、該エアナイフから吹き付けたエアにより、前記洗浄液供給手段から供給した洗浄液を基板の表面で基板移動方向と反対側に基板移動速度より遅い速度で移動して、基板の表面全体に連続した液膜を形成する液膜形成手段と、
   前記液膜形成手段が形成した液膜を基板の端から順番に連続して除去する液膜除去手段とを備えたことを特徴とする基板乾燥装置。
2. 前記液膜形成手段が形成する液膜の厚さが約７〜２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の基板乾燥装置。
3. 前記液膜除去手段がハロゲンランプヒータを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板乾燥装置。
4. 基板を移動しながら、
   基板の表面へ洗浄液を供給しかつエアを吹き付け、吹き付けたエアにより、供給した洗浄液を基板の表面で基板移動方向と反対側に基板移動速度より遅い速度で移動して、基板の表面全体に連続した液膜を形成し、
   形成した液膜を基板の端から順番に連続して除去することを特徴とする基板乾燥方法。
5. 約７〜２０μｍの厚さの液膜を形成することを特徴とする請求項４に記載の基板乾燥方法。
6. ハロゲンランプヒータから赤外線を基板の表面へ照射し、液膜を加熱して蒸発させることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の基板乾燥方法。
7. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の基板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。
8. 請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の基板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。

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