基板乾燥裝置、基板乾燥方法以及基板製造方法
2023-05-13 22:31:46 3
專利名稱：基板乾燥裝置、基板乾燥方法以及基板製造方法
技術領域：
本發明涉及一種乾燥平面顯示器(Flat Panel Display)裝置用的面板基板(panel substrate)等的基板乾燥裝置、基板乾燥方法、以及使用了這些的基板製造方法，特別涉及一種適於一邊高速移動基板一邊乾燥基板的基板乾燥裝置、基板乾燥方法、以及使用了這些的基板製造方法。
背景技術：
在如液晶顯示器(liquid crystal Display)裝置或等離子顯示器(plasma Display)裝置等的平面顯示器裝置用的面板基板的製造工序中，為了在基板上形成電路圖案或彩色濾光片(color filter)等，進行顯影或蝕刻等藥液處理。而且，在藥液處理之前或者藥液處理之後，必須使用純水等清洗液對基板進行清洗，以及對清洗後的基板進行乾燥。對於包括基板的清洗以及乾燥的一系列處理而言，較多的是一邊使用滾筒式移動機等移動裝置移動基板，一邊進行清洗以及乾燥處理，並且一般而言，基板的乾燥是，使用氣刀向基板噴射空氣，由此從基板表面衝掉並去除清洗液。
利用氣刀對基板進行乾燥，其乾燥基板的能力較高，但另一方面，有時被來自氣刀的空氣從基板表面吹掉的清洗液的水滴會再次附著在基板表面上，在基板表面上殘留被稱作水印的痕跡。對此，在專利文獻1中揭示有不使用氣刀對基板進行乾燥的方法。
日本專利特開平10-321583號公報當一邊移動基板一邊對基板進行一系列的處理時，為了縮短生產時間(tact time)，必須高速地移動基板。特別是，近年來隨著平面顯示器裝置的大畫面化，基板變得越大，為了將生產時間控制在習知的生產時間以下，必須一邊以比習知技術更高的速度移動基板，一邊對基板進行一系列的處理。
在先前，使用氣刀對基板進行乾燥時，如果高速移動基板，則清洗液的一部分無法被完全從基板表面上去除，而散布並殘留，因此殘留有清洗液的部分在乾燥後形成斑點，從而產生乾燥不均。特別是，當在基板表面上形成圖案等凹凸時，因為基板表面的凹凸妨礙清洗液的移動，所以因殘留清洗液而產生乾燥不均的可能性較高。為了抑制此種乾燥不均，越高速地移動基板，則必須越高速地噴射大量的空氣。
另一方面，專利文獻1中所記載的技術，與使用了氣刀的場合相比，乾燥基板的能力較低，因此不適用於高速地移動基板。
發明內容
本發明的課題在於一邊高速移動基板，一邊均勻地乾燥基板。而且，本發明的課題在於一邊高速移動基板，一邊降低氣刀的空氣使用量。而且，本發明的課題在於以較短的生產時間製造品質高的基板。
本發明的基板乾燥裝置包括移動基板的基板移動裝置；液膜形成裝置，具有清洗液供給裝置以及氣刀，其中所述清洗液供給裝置向由基板移動裝置移動的基板表面供給清洗液，所述氣刀噴射空氣，通過由該氣刀噴射出的空氣，使由所述清洗液供給裝置供給的清洗液，在基板表面上以慢於基板移動速度的速度向基板移動方向的相反側移動，其後在基板的整個表面上形成連續的液膜；以及液膜去除裝置，從基板的一端開始依次連續去除由液膜形成裝置所形成的液膜。
此外，對於本發明的基板乾燥方法而言，一邊移動基板，一邊向基板表面供給清洗液並噴射空氣，利用噴射出的空氣，使所供給的清洗液在基板表面上，以慢於基板移動速度的速度向基板移動方向的相反側移動後，在基板整個表面上形成連續的液膜，然後從基板的一端開始依次連續去除所形成的液膜。
氣刀通過向基板表面噴射空氣，使基板表面的清洗液向基板移動方向的相反側移動。此時，根據現有技術，為了從基板表面完全地去除清洗液，對氣刀噴射的空氣的流量以及速度進行調整，以使清洗液的移動速度與基板移動速度相同或更快(清洗液的移動速度≥基板移動速度)。因此，基板移動速度越快，則越須從氣刀高速噴射大量的空氣。
本發明與現有技術不同，使清洗液的移動速度慢於基板移動速度(清洗液的移動速度＜基板移動速度)，在基板整個表面上形成連續的液膜。即，將氣刀用作液膜形成裝置的一部分，而並非僅用作為習知的清洗液去除裝置。因為無須通過氣刀從基板表面完全地去除清洗液，所以也可以適用於高速移動基板的場合，並且氣刀的空氣使用量較少即可。而且，通過除氣刀之外另外設置的液膜去除裝置，從基板的一端開始依次連續去除所形成的液膜，因此清洗液的一部分不會散布殘留在基板表面上。
而且，對於本發明的基板乾燥裝置而言，由液膜形成裝置形成的液膜的厚度約為7～20μm。此外，本發明的基板乾燥方法形成厚度約為7～20μm的液膜。當液膜的厚度約為7～20μm時，在基板表面上僅存在1層或數層液膜的液體分子，因此由液膜表面反射的光與由基板表面反射的光相互幹擾，從而出現對應於液膜厚度的幹擾條紋。如果將液膜的厚度設為出現該幹擾條紋的約7～20μm，則液膜的液量變得非常少，因此可容易地去除液膜。
而且，對於本發明的基板乾燥裝置而言，液膜去除裝置具有滷素燈加熱器。此外，本發明的基板乾燥方法是，從滷素燈加熱器向基板表面照射紅外線，加熱液膜後，使液膜蒸發。因滷素燈加熱器可以產生從近紅外到中紅外的紅外線，並局部使所產生的紅外線集中後進行照射，所以可以僅對基板表面的特定區域進行加熱。因此，當一邊移動基板，一邊依次連續去除基板表面的液膜時，不會不必要地加熱所欲去除區域的周圍區域後使清洗液不連續地蒸發。
本發明的基板製造方法使用所述的任一個基板乾燥裝置或者基板乾燥方法來乾燥基板。一邊高速移動基板，一邊均勻地乾燥基板，因此可以以較短的生產時間製造品質高的基板。
根據本發明的基板乾燥裝置以及基板乾燥方法，可以一邊高速地移動基板，一邊均勻地乾燥基板。特別是，可以均勻地乾燥在表面上形成有圖案等凹凸的基板。而且，可以一邊高速移動基板，一邊減少氣刀的空氣使用量。
而且，根據本發明的基板乾燥裝置以及基板乾燥方法，通過形成厚度約為7～20μm的液膜，可以使液膜的液量非常少，因此可以容易地去除液膜。
而且，根據本發明的基板乾燥裝置以及基板乾燥方法，通過使用滷素燈加熱器，可以僅對基板表面的特定區域進行加熱，因此可容易地一邊移動基板，一邊依次連續去除基板表面的液膜。
根據本發明的基板製造方法，因為可以一邊高速移動基板，一邊均勻地乾燥基板，所以可以以較短的生產時間製造品質高的基板。
圖1是表示本發明一實施形態的基板乾燥裝置的概略結構的圖。
圖2是表示形成液膜後的基板表面的圖。
圖3是表示去除液膜時的基板表面的圖。
圖4是表示液晶顯示裝置的TFT基板的製造工序的一例的流程圖。
圖5是表示液晶顯示裝置的彩色濾光片基板的製造工序的一例的流程圖。
1基板 2液膜10滾筒 20液膜形成室21噴嘴 22a、22b氣刀30液膜去除室 31滷素燈32a、32b反射板 33遮光板
34冷卻板 101～106、201～204工序具體實施方式
圖1是表示本發明一實施形態的基板乾燥裝置的概略結構的圖。基板乾燥裝置包括液膜形成室20與液膜去除室30。在液膜形成室20以及液膜去除室30中，以預定的間隔設置有多個滾筒10，搭載在滾筒10上的基板1通過滾筒10的旋轉，向箭頭所示的基板移動方向移動。
再者，本實施形態中，在水平狀態下移動基板1，但本發明並不限於此，也可以相對於水平方向，在與基板移動方向直交的方向上，或者在與基板移動方向成預定角度傾斜的狀態下，移動基板1。
在液膜形成室20的前段，例如配置有清洗室，在清洗室中經清洗的基板1，通過滾筒10而被搬入液膜形成室20。在液膜形成室20中，在搭載於滾筒10上的基板1的上方，在與基板1的基板移動方向直交的方向(圖式的深度方向(depth direction))寬度內，與基板1平行地設置噴嘴21。噴嘴21是例如以預定的間隔在較長的管中設置噴嘴口，或者在長度方向上設置為狹縫狀。從未圖示的清洗液供給源向噴嘴21供給純水等清洗液。噴嘴21在長度方向上，從噴嘴口向基板1的表面均勻地供給清洗液。
而且，在液膜形成室20中，在搭載於滾筒10上的基板1的上方以及下方，在與基板1的基板移動方向直交的方向(圖式深度方向)寬度內，與基板1平行地設置氣刀22a、22b。氣刀22a、22b是例如在較長的外殼內部形成加壓室，並在長度方向上將與加壓室相通的空氣通路設置為狹縫狀。從未圖示的空氣供給源向氣刀22a、22b供給空氣。氣刀22a、22b從空氣通路的前端朝向與基板移動方向的反側的方向，以預定的入射角度在長度方向上，向基板1的表面或者背面均勻地噴射空氣。
再者，本實施形態中，在液膜形成室20中僅分別設置1個噴嘴21以及氣刀22a、22b，但也可以在基板移動方向上設置2個或2個以上的噴嘴21或者氣刀22a、22b。
通過從氣刀22a噴射出的空氣，從噴嘴21供給的清洗液在基板1的表面上，向基板移動方向的相反側移動。在本發明中，調整從噴嘴21供給的清洗液的量以及從氣刀22a噴射出的空氣的流量及速度，以使清洗液的移動速度慢於基板移動速度(清洗液的移動速度＜基板移動速度)。由此，在通過氣刀22a下方的基板1的整個表面上，形成清洗液的連續且較薄的液膜。
圖2表示形成液膜後的基板表面的圖。圖2是放大基板1表面附近的一部分後進行表示的圖，在基板1的整個表面上，形成有連續且較薄的液膜2。
在本實施形態中，特別的是，調整從噴嘴21供給的清洗液的量以及從氣刀22a噴射出的空氣的流量及速度，以使所形成的液膜的厚度約為7～20μm。當液膜2的厚度約為7～20μm時，在基板1的表面上僅存在1層或數層液膜2的液體分子，因此由液膜2的表面反射的光與由基板1的表面反射的光相互幹擾，從而出現對應於液膜2的厚度的幹擾條紋(interference fringe)。如果將液膜2的厚度設為出現該幹擾條紋的約7～20μm，則液膜2的液量變得非常少，因此可容易地去除下述液膜去除室30中的液膜2。
形成液膜後，通過滾筒10，將基板1送入液膜去除室30。在液膜去除室30中設置有滷素燈加熱器。滷素燈加熱器包括滷素燈31，反射板32a、32b，遮光板33，以及冷卻板34。在基板1的上方，在與基板1的基板移動方向直交的方向(圖式深度方向)寬度內，與基板1平行地配置滷素燈31、反射板32a、以及遮光板33。以同樣的方式，在基板1的下方配置反射板32b。冷卻板34分別安裝在反射板32a、32b上。
再者，本實施形態中，在液膜去除室30中僅設置有1個滷素燈加熱器，但也可以在基板移動方向上設置2個或2個以上的滷素燈加熱器。
滷素燈31是將滷氣密封在圓柱狀的細長管內的燈，並在長度方向上均勻地產生從近紅外到中紅外的紅外線。反射板32a具有在圖1中已表示其剖面的反射面，並且在長度方向上均勻地反射由滷素燈31產生的紅外線。由滷素燈31產生的紅外線以及由反射板32a反射的紅外線被照射到基板1的表面。
遮光板33阻擋來自滷素燈31的紅外線以及來自反射板32a的紅外線的一部分，防止紅外線向基板移動方向擴散。由此，紅外線僅被照射到基板1的表面上的基板移動方向上的預定區域。反射板32b為與反射板32a同樣的構造，在長度方向上均勻地反射透過基板1的紅外線。冷卻板34在其內部具有冷卻水的通路，在將熱量傳導到冷卻水中後，冷卻反射板32a、32b。
基板1在液膜去除室30內向基板移動方向移動，隨之，基板1的表面依次通過滷素燈31的下方，紅外線從一端開始依次連續照射基板1的表面。由此，形成在基板1表面上的液膜，在通過滷素燈31的下方時被加熱後蒸發，從基板1的一端開始依次連續地被去除。
圖3表示去除液膜時的基板表面的圖。圖3與圖2同樣是放大基板1表面附近的一部分後進行表示的圖，並且形成在基板1表面上的液膜2被從基板1的一端開始依次連續地去除。
在基板1的整個表面上，去除形成在基板1表面上的液膜後，通過滾筒10將基板1搬出液膜去除室30。
在以上所說明的實施形態中，因無需通過氣刀將清洗液從基板表面完全去除，所以也可以適用在高速移動基板的場合，並且氣刀的空氣使用量較少即可。而且，因從基板的一端開始依次連續去除已形成的液膜，所以清洗液的一部分不會散布殘留在基板表面上。因此，根據以上所說明的實施形態，可以一邊高速地移動基板，一邊均勻地乾燥基板。特別是，可以均勻地乾燥在表面上形成有圖案等凹凸的基板。而且，可以一邊高速地移動基板，一邊減少氣刀的空氣使用量。
而且，根據以上所說明的實施形態，可通過使用滷素燈加熱器，而僅加熱基板表面上的特定區域。因此，當一邊移動基板，一邊依次連續去除基板表面的液膜時，可容易地依次連續去除基板表面的液膜，而不會不必要地加熱所欲去除區域的周圍區域後使清洗液不連續地蒸發。
圖4是表示液晶顯示裝置的TFT基板的製造工序的一例的流程圖。在薄膜形成工序(步驟101)中，通過反應濺射法(sputterng)或等離子體化學氣相沉積法(CVD，Chemical-Vapor-Deposition)等，在玻璃基板上形成作為液晶驅動用的透明電極的導電體膜或絕緣體膜等薄膜。在抗蝕劑塗布工序(步驟102)中，通過滾筒塗布法等塗布感光樹脂材料(光致抗蝕劑)後，在薄膜形成工序(步驟101)中形成的薄膜上形成光致抗蝕劑膜。在曝光工序(步驟103)中，使用接近式曝光裝置或投影曝光裝置等，將掩膜的圖案轉印到光致抗蝕劑膜上。在顯影工序(步驟104)中，通過噴淋顯影法等，將顯影液供給到光致抗蝕劑膜上，其後去除光致抗蝕劑膜的多餘部分。在蝕刻工序(步驟105)中，通過溼式蝕刻去除在薄膜形成工序(步驟101)中形成的薄膜中，未被光致抗蝕劑膜遮住的部分。在剝離工序(步驟106)中，通過剝離液剝離在蝕刻工序(步驟105)中作為掩膜起作用的光致抗蝕劑膜。可根據需要，在這些工序之前或者之後實施基板的清洗工序以及乾燥工序。數次重複這些工序後，在玻璃基板上形成TFT陣列。
而且，圖5是表示液晶顯示裝置的彩色濾光片基板的製造工序的一例的流程圖。在黑色矩陣(black matrix)形成工序(步驟201)中，通過塗布抗蝕劑(resist)、曝光、顯影(development)、蝕刻、剝離等處理，在玻璃基板上形成黑色矩陣。在著色(tinting)圖案形成工序(步驟202)中，通過染色法(Dyeing Method)、顏料分散法(Pigment Dispersed Method)、印刷法(Printering Method)、電著法(Electrodeposition Method)等，在玻璃基板上形成著色圖案。反覆進行所述著色圖案形成工序，以形成R、G、B的著色圖案。在保護膜形成工序(步驟203)中，在著色圖案上形成保護膜，在透明電極膜形成工序(步驟204)中，在保護膜上形成透明電極膜。可根據需要，在這些工序之前、中途或者之後實施基板的清洗工序/乾燥工序。
使用本發明的基板乾燥裝置或者基板乾燥方法來乾燥基板，由此可以一邊高速地移動基板，一邊均勻地乾燥基板。因此，可以以較短的生產時間製造品質高的基板。
權利要求
1.一種基板乾燥裝置，其特徵在於包括移動基板的基板移動裝置；液膜形成裝置，具有清洗液供給裝置以及氣刀，其中所述清洗液供給裝置向由所述基板移動裝置移動的基板的表面供給清洗液，所述氣刀噴射空氣，通過由該氣刀噴射出的空氣，使由所述清洗液供給裝置供給的清洗液，在基板的表面上，以慢於基板移動速度的速度向基板移動方向的相反側移動，其後在基板的整個表面上形成連續的液膜；以及液膜去除裝置，從基板的一端開始依次連續去除由所述液膜形成裝置所形成的液膜。
2.如權利要求1所述的基板乾燥裝置，其特徵在於由所述液膜形成裝置形成的液膜的厚度約為7～20μm。
3.如權利要求1或2所述的基板乾燥裝置，其特徵在於所述液膜去除裝置具有滷素燈加熱器。
4.一種基板乾燥方法，其特徵在於一邊移動基板，一邊向基板的表面供給清洗液並噴射空氣，利用所噴射出的空氣，使所供給的清洗液在基板的表面上，以慢於基板移動速度的速度，向基板移動方向的相反側移動，其後在基板的整個表面上形成連續的液膜，然後從基板的一端開始依次連續去除所形成的液膜。
5.如權利要求4所述的基板乾燥方法，其特徵在於形成厚度約為7～20μm的液膜。
6.如權利要求4或5所述的基板乾燥方法，其特徵在於從滷素燈加熱器向基板的表面照射紅外線，對液膜進行加熱後，使所述液膜蒸發。
7.一種基板製造方法，其特徵在於使用如權利要求1至3中任一項所述的基板乾燥裝置來乾燥基板。
8.一種基板製造方法，其特徵在於使用如權利要求4至6中任一項所述的基板乾燥方法來乾燥基板。
全文摘要
本發明是一邊高速移動基板，一邊均勻地乾燥基板。噴嘴(21)向基板1的表面供給清洗液，氣刀(22a、22b)向基板(1)的表面或者背面噴射空氣。通過從氣刀(22a)噴射出的空氣，使從噴嘴(21)供給的清洗液在基板(1)的表面上，向基板移動方向的相反側移動。調整從噴嘴(21)供給的清洗液的量以及從氣刀(22a)噴射出的空氣的流量及速度，以使清洗液的移動速度慢於基板移動速度。由此，在通過氣刀(22a)的下方的基板(1)的整個表面上，形成清洗液的連續且較薄的液膜。形成在基板(1)表面上的液膜，在通過滷素燈(31)的下方時被加熱後蒸發，並被從基板(1)的一端開始依次連續地去除。
文檔編號H01L21/02GK1941282SQ200610152390
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月28日 優先權日2005年9月30日
發明者森口善弘, 安池良友 申請人:株式會社日立高科技