JP4449881B2 - ワークの乾燥方法 - Google Patents

Description

本発明は、貫通穴を有するワークの乾燥方法に関し、特に、マランゴニ方式を用いる円環型ワークの乾燥方法に好適である。

円環型ワークを用いる例として、例えば磁気ディスク（ハードディスク）の製造工程では、大きく分けて、乾燥対象のワークとしてのハードディスク用基板を製造する段階と、ワーク表面に磁気記録膜を形成して最終製品としての磁気ディスクを製造する段階、の２つがある。乾燥対象となるワークは中心穴を有する円環形状の薄板からなるディスクであり、製造工程中に表面研磨とその後の洗浄が繰り返し行なわれる。
磁気記録膜を形成する前に高度の最終洗浄が行なわれるが、洗浄精度は極めて高い水準が要求され、ワーク表面にいかなる不純物も存在しないことが重要となる。
ワークの洗浄方法としては、シャワーや薬液浸漬、スクラブ等のウェット方式が主流であり、洗浄後、ワーク表面の水分を除去して乾燥させる必要がある。
乾燥方法の例としては、高速回転による遠心力を利用してワーク表面の水分を振り切るスピン乾燥がある。しかし、パーティクルの付着やウォーターマーク（水シミ）の制御が難しく、最先端の製品を製造する上では、満足いく乾燥品質が得られていない。

そこで、ワーク表面に付着した水分を溶媒で置換して乾燥させる蒸気乾燥法が知られており、特に溶媒としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用いたＩＰＡ蒸気乾燥がよく用いられる。しかし、ウェット状態のワークが乾燥槽へ搬送される際にウォーターマークが発生することや、乾燥槽で常時ＩＰＡを加熱気化させているため、ＩＰＡ消費量が多くなる問題がある。
そこで近年では、上記の問題を解決するため、液中に浸漬したワークをその液面上に置換ガスを導入して乾燥させる、いわゆるマランゴニ方式を用いた乾燥方法が提唱されている（例えば特許文献１〜３参照）。
このマランゴニ方式は、例えば、図２に示すように、保持具１０１に置かれたワーク１０２を純水などからなるすすぎ液１０３に浸漬しておき（図２（Ａ））、液体上部のＩＰＡ蒸気雰囲気１０４中に、１ｍｍ／ｓｅｃ程度の低速で引き上げる（図２（Ｂ），（Ｃ））方法である。

液面で溶解したＩＰＡは液中に拡散していくが、ワーク１０２と液１０３の界面ではＩＰＡ濃度が相対的に高くなって液１０３の表面張力が低下することを利用し、表面張力差に伴う力（マランゴニ力）でワーク１０２に付着する液が除去される。この原理を用いた乾燥装置は、特許文献１にも記載されているように、磁気ディスクの製造工程においても導入され始めている。
一方、最近の磁気ディスク市場は、家庭用情報機器、携帯機器に搭載される径の小さいディスクが急激に成長しつつあり、上記乾燥装置も小径ディスクに対応する必要があるが、図３（Ａ），（Ｂ）に対比して示すように、ワーク１０２を外周で保持する保持具１０１を用いて液中から引き上げた場合、保持具１０１とワーク１０２との接点にパーティクルの集中３０３や乾燥シミ３０４が発生しやすく、ワーク１０２が小径ディスクの場合（図３（Ｂ））には、内外周の未使用領域３０２が大径ディスクの場合（図３（Ａ））と比較して狭くなるため、そのパーティクルの集中３０３や乾燥シミ３０４が記録領域３０１にまで達するようになり、製品の歩留まり低下に直結する。これはワークを内周で保持して液中から引き上げるようにしても同様である。

この問題を解決する方法としては、例えば特許文献１や特許文献２で知られているように、２つの把持冶具を備えるものがある。１回のワーク引き上げ動作において、一方の冶具は液中でワークと接しており、もう一方は接点が液から出て乾いた状態でワークの既乾燥部分と接する。液面から出たワークと接するのは常に接点が乾いた冶具であるから、接点には液溜まりが出来ず、上記パーティクル集中３０３や乾燥シミ３０４が発生しない。
特開２０００−３８９９号公報 特開平１１−２１１３４５号公報 特開２００３−３１５４４号公報

しかしながら、現状では、従来問題にならなかった小径ディスク特有の問題が懸念されている。
すなわち、図４（Ａ），（Ｂ）に対比して示すように、ワーク中心にくり貫かれている中心穴２０１も従来の大径ディスク（図４（Ａ））に比べて小さくなっていることから、引き上げ時、ワーク中心部分が液面付近に差し掛かると、穴部に液膜２０２が張ってしまい（図４（Ｂ）（ａ），（ｂ））、そのまま引き上げると、液の表面張力が釣り合わなくなったところで液膜が破れる。この際、既に液面から上がって乾燥済みのワーク表面に微小な液滴が飛び散るため、全て引き上げた後のワーク表面を観察すると液滴シミ２０３が散在している（図４（Ｂ）（ｃ））。
ワークはこの後成膜工程を経て最終製品になるが、液滴シミ２０３の部分は磁気記録膜の密着力が低いため時間が経つと微小な膨れになったり、腐食が進んで記録データが欠損したりするなど、製品として問題となる可能性がある。

本発明は、上述の点に鑑み、液中に浸漬した貫通穴を有するワークをその液面上に露出して乾燥させるワークの乾燥方法において、液面上に露出する際に破れて液滴を飛散させるような大きな液膜が張る貫通穴を有するワークであってもその液膜の形成を抑止することにより、液膜が破れて飛散する液滴シミ発生の防止を可能とするワークの乾燥方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するため、ワークの貫通穴に液膜形成抑止棒をワークと接することなく挿入した状態で、液中のワークの貫通穴をその液面上に露出させる段階を含むことを特徴とする。
また、ワークの外周を保持具により液中で保持し、かつワークの貫通穴に液膜形成抑止棒をワークと接することなく挿入した状態で、液中のワークの貫通穴までの部分をその液面上に露出させる第１の段階と、第１の段階により液膜形成抑止棒が液面上に露出して乾燥した時点で、その液膜形成抑止棒によりそれが挿入されている貫通穴を形成するワークの内周を保持し、かつ保持具によるワークの外周の保持を液中で解除した状態で、ワークの保持具により保持されていた外周を含む残りの部分をその液面上に露出させる第２の段階とを含むことを特徴とする。

そして、液膜形成抑止棒は、少なくとも２種類の太さあるいは形状の異なる部分を備え、第１の段階と第２の段階で、太さあるいは形状の異なる部分を使い分けることが好ましく、ワークは、円環型ワークからなり、また、貫通穴として中心穴を有する磁気ディスク用の基板からなるものとすることができ、さらに、液面上に置換ガスを導入し、そのマランゴニ力をワークの乾燥に利用することが好ましい。
本発明においては、ワークの貫通穴に液膜形成抑止棒をワークと接することなく挿入した状態で、液中のワークの貫通穴をその液面上に露出させることにより、液中の貫通穴が液面上に露出する際に破れて液滴を飛散させるような大きな液膜の形成を抑止すると共に、液膜形成抑止棒がワークに接することによるワーク内周でのパーティクル集中や乾燥シミの発生を防止する。

また、第１の段階と第２の段階を含む場合には、これに加え、第２の段階で保持具によるワークの外周の保持を液中で解除した状態で、ワークの保持具により保持されていた外周を含む残りの部分をその液面上に露出させることにより、第１の段階でワークの外周を保持具により保持することによるワーク外周でのパーティクル集中や乾燥シミの発生を防止する。

本発明によれば、ワークの貫通穴に液膜形成抑止棒をワークと接することなく挿入した状態で、液中のワークの貫通穴をその液面上に露出させることにより、液面上に露出する際に破れて液滴を飛散させるような大きな液膜が貫通穴に張ることがないようにしたので、液膜が破れて乾燥済みワーク表面に飛散することによる液滴シミの発生を防止することができる。
また、第１の段階と第２の段階とを含む場合には、液膜破れによる乾燥済みワーク表面への液滴飛散がないのに加え、液膜形成抑止棒や保持具とワークとの接点で発生するパーティクルの集中や乾燥シミもなく、ワーク表面の洗浄品質を維持したまま、面内を均質に乾燥させることができる。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明に係るワークの乾燥方法の実施形態を示す工程図である。
図１に示すように、本発明の実施形態のワークの乾燥方法は、ワーク１０２の貫通穴２０１より下方の外周を保持具１０１により純水などからなるすすぎ液１０３中で保持し、かつワーク１０２の貫通穴２０１に液膜形成抑止棒１０５をワーク１０２と接することなく挿入した状態で、保持具１０１を上昇させてワーク１０２を引き上げることにより、液１０３中のワーク１０２の貫通穴２０１までの部分をその液面１０６上に露出させる第１の段階（図１（Ａ）→（Ｂ））と、第１の段階により液膜形成抑止棒１０５が液面１０６上に露出して乾燥した時点で、その液膜形成抑止棒１０５により貫通穴２０１を形成するワーク１０２の内周を保持し、かつ保持具１０１によるワーク１０２の外周の保持を液１０３中で解除した状態で、液膜形成抑止棒１０５を上昇させてワーク１０２を引き上げることにより、ワーク１０２の保持具１０１により保持されていた外周を含む残りの部分をその液面上に露出させる第２の段階（図１（Ｂ）→（Ｃ）とを含む。

ここで、液１０３中のワーク１０２をその液面１０６上に露出させるには、液面１０６に対してワーク１０３を相対移動することでよく、具体的には、液１０３中のワーク１０２を保持具１０１又は液膜形成抑止棒１０５により保持して液面１０６上に引き上げないし押し上げることができ、また、ワーク１０２の浸漬液１０３を排出して液面１０６を下げることでもよい。
また、ワーク１０２としては、貫通穴２０１として中心穴を有するディスク形状のハードディスク用基板とすることができ、液面１０６上にはノズル１０７からＩＰＡなどからなる置換ガス１０４を導入し、そのマランゴニ力をワーク１０２の乾燥に利用することが好ましい。
具体的には、マランゴニ方式を利用した円環型ワークの乾燥方法において、ワークが液中から引き上げられる際、まず第１の段階として、ワーク外周を保持する冶具に置かれたワークについて、ワーク中心にくり貫かれている穴に液膜形成抑止棒を通し、その棒がワークと接することのない状態で、ワーク外周を保持する冶具と連動してワークを液中から引き上げる。

従来は穴全体に液膜が張り、それが破れることで液滴が飛散したが、本発明により、棒を通して穴の空間を小さくすることで、液滴が飛散するような大きな液膜が張るのを防止し、かつ、棒とワーク内周が近接することで、棒とワーク内周の間のわずかな液も、引き上げ中に乾燥させることができる。
さらに第２の段階として、上記棒が液から出て乾燥した時点で、棒がワーク内周と接してワークを保持し、外周保持冶具は液に入ったままで、ワークを引き上げる。
これにより、冶具とワークとの接点にパーティクルの集中や乾燥シミを発生させずにワークを乾燥させることができる。
このように、ワーク中心穴に棒が通っていることから、液滴が飛散するような大きな液膜が張ることがなく、かつ、棒とワーク内周の間のわずかな液も、引き上げ中に乾燥させることができるので、液膜破れによる乾燥済みワーク表面への液滴飛散がないのに加え、冶具とワークとの接点で発生するパーティクルの集中や乾燥シミもなく、ワーク表面の洗浄品質を維持したまま、面内を均質に乾燥させることができる。

図５〜図９は、この実施形態をより具体的にした実施形態の一連のプロセスをそれに用いる乾燥装置の斜視図及び要部断面模式図で示す工程図であり、ワークとしてのハードディスク用基板の複数を同時に乾燥する場合のものである。
図５は、図示しない洗浄槽により洗浄を終えた複数のワーク４０１が、乾燥装置４０２へ、図示しない搬送系によって搬送されてきたところを示している。ワーク４０１は外周保持具４０３によって外周を保持されており、保持具４０３ごと、乾燥装置４０２のステージ４０４に載せられる。
図６は、ステージ４０４に載せられたワーク４０１の中心穴に液膜形成抑止棒４０５を通すところを示している。棒４０５はワーク４０１が並べられている間隔と一致するように、太い部分と細い部分が交互に繰り返された形になっており、この時点では、図６（Ｂ）に示すように、棒４０５の太い部分がワーク４０１の内径部位置に合うように位置決めされる。

図７は、ワーク４０１が液中に浸漬されたところを示している。ワーク４０１を載せたステージ４０４が降下するのと連動して、棒４０５も（ワーク４０１と接することなく）降下し、液中に入る。
図８は、ワーク４０１の乾燥が行なわれている途中を示している。乾燥装置４０２は液上部の空間がドーム４０６で覆われ、ノズル４０７からＩＰＡ蒸気が噴霧される。同時にステージ４０４と棒４０５は連動して（棒４０５はワーク４０１に接することなく）上昇し、ワーク４０１はＩＰＡ蒸気雰囲気４０８中に引き上げられる。
図８（Ｂ）に示すように、ワーク４０１の中心穴には棒４０５が通っており、かつ棒４０５の太い部分がワーク４０１内径部に位置していることから、ワーク４０１の中心穴は棒４０５によってほぼ塞がった状態となり、従来、中心穴に発生していた液膜ができることはない。また、棒４０５の細い部分は隣り合うワークの間に位置するので、ＩＰＡ蒸気雰囲気４０８中でワーク４０１表面が乾燥するのと同じに、棒４０５も乾燥する。

次に、図８（Ｃ）に示すように、棒４０５が液面上に出た時点で、棒４０５の細い部分がワーク４０１内径部位置に合うように位置決めされる。
その後、図９に示すように、棒４０５が上昇してワーク４０１内径部と接することでワーク４０１が保持され（図９（Ｂ））、そのままワーク４０１は全体が液面上に引き上げられる（図９（Ｃ））。この時、外周保持具４０３は液中に残ったままとなり、外周保持具４０３とワークとの接点部がＩＰＡ蒸気雰囲気４０８中にさらされることはない。
乾燥されたワーク４０１は、図示しない搬送系により、図示しない収納カセットに収納される。また、ステージ４０４が上昇して外周保持具４０３が液中から取り出され、図示しない搬送系により新たな被洗浄ワークを待ち受ける位置へ搬送される。以降、上記の一連の流れを繰り返し、連続的に多数のワークの洗浄・乾燥が行なわれる。

ここで、棒４０５の太い部分は、中心穴に液膜が張るのを防ぐ目的を持っているから、できる限り太いことが望ましい。しかし、棒４０５の抜き差し時にワーク内周部に接触してしまうようだと、接触による発塵やワーク表面への傷の観点から問題となるので、抜き差しがスムーズにできるだけのマージンも必要である。

発明者は以下２つの例で検討を行ない、ワーク表面に液滴シミのないことを確認した。
その際、ワークはハードディスク用の公称直径１インチのガラス基板（外径２７．４ｍｍ、内径７ｍｍ、厚さ０．３８１ｍｍ）を用い、引き上げ速度は１．０ｍｍ／ｓｅｃ（本発明の液膜形成抑止棒を用いない場合に、中心穴の液膜が破れて液滴シミが観察される速度）とし、液滴シミ有無の判定は呼気試験法（乾燥後のワークに息をかけ、ワーク表面の曇りが引く際に、局所的なムラが見られないかどうか）にて行なった。
〔実施例１〕
図１０（Ａ）に示すように、断面が円形で、太い部分の径が５ｍｍ、細い部分の径が２．５ｍｍ、太い部分が６．３５ｍｍ毎に繰り返される棒を液膜形成抑止棒として用いた。
〔実施例２〕
図１０（Ｂ）に示すように、断面が正方形で、基板内周保持用の溝が６．３５ｍｍ毎に設けられた棒を液膜形成抑止棒として用いた。

本発明に係るワークの乾燥方法の実施形態を示す工程図である。 従来の乾燥方法の一例を示す工程図である。 ワークの外周を保持して引き上げ乾燥する場合の問題点の説明図で、（Ａ），（Ｂ）に大径ディスクの場合と小径ディスクの場合とを対比して示す。 ワークの貫通穴に液膜が張る問題点の説明図で、（Ａ），（Ｂ）に大径ディスクの場合と小径ディスクの場合とを対比して示す。 図１の実施形態をより具体的にした実施形態の一連のプロセスのうちのワークが乾燥装置に搬送されてきた段階を示す斜視図である。 図５の実施形態の次の段階であるワークの中心穴に液膜形成抑止棒を通す段階を示し、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）はその要部断面模式図である。 図６の実施形態の次の段階であるワークが液中に浸漬された段階を示し、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）はその要部断面模式図である。 図７の実施形態の次の段階であるワークの中心穴までの部分を液面上に引き上げた段階を示し、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）は液膜形成抑止棒の太い部分をワークに対応させた段階の要部断面模式図、（Ｃ）は液膜形成抑止棒の細い部分をワークに対応させた段階の要部断面模式図である。 図８の実施形態の次の段階であるワークの残りの部分を液面上に引き上げる段階を示し、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）は液膜形成抑止棒によりワークを保持した段階の要部断面模式図、（Ｃ）は液膜形成抑止棒によりワークの全体を液面上に引き上げた段階の要部断面模式図である。 本発明の実施例に用いた液膜形成抑止棒の正面図及び側面図で、（Ａ）は実施例１で用いたもの、（Ｂ）は実施例２で用いたものを示す。

符号の説明

１０１ 保持具
１０２ ワーク（ディスク）
１０３ 液
１０４ 置換ガス
１０５ 液膜形成抑止棒
１０６ 液面
２０１ 貫通穴（中心穴）

Claims (6)

1. 液中に浸漬した貫通穴を有するワークをその液面上に露出して乾燥させるワークの乾燥方法において、
   前記ワークの貫通穴に液膜形成抑止棒をワークと接することなく挿入した状態で、液中のワークの貫通穴をその液面上に露出させる段階を含むことを特徴とするワークの乾燥方法。
2. 液中に浸漬した貫通穴を有するワークをその液面上に露出して乾燥させるワークの乾燥方法において、
   前記ワークの外周を保持具により液中で保持し、かつ当該ワークの貫通穴に液膜形成抑止棒をワークと接することなく挿入した状態で、液中のワークの貫通穴までの部分をその液面上に露出させる第１の段階と、
   前記第１の段階により前記液膜形成抑止棒が液面上に露出して乾燥した時点で、その液膜形成抑止棒により前記貫通穴を形成するワークの内周を保持し、かつ前記保持具によるワークの外周の保持を液中で解除した状態で、ワークの前記保持具により保持されていた外周を含む残りの部分をその液面上に露出させる第２の段階とを含むことを特徴とするワークの乾燥方法。
3. 前記液膜形成抑止棒は、少なくとも２種類の太さあるいは形状の異なる部分を備え、前記第１の段階と第２の段階で、当該太さあるいは形状の異なる部分を使い分けることを特徴とする請求項２に記載のワークの乾燥方法。
4. 前記ワークは円環型ワークからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワークの乾燥方法。
5. 前記ワークは貫通穴として中心穴を有する磁気ディスク用の基板からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のワークの乾燥方法。
6. 前記液面上に置換ガスを導入し、そのマランゴニ力を前記ワークの乾燥に利用することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のワークの乾燥方法。

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