CN101154566A - 基板处理装置和基板处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使用包含微泡或纳米微泡的处理液的基板处理装置和基板处理方法，能使微泡或纳米微泡对基板有效地发挥作用。微泡清洗处理部(40)通过对注入到被压送的清洗液中的氮气的流量进行调节，能够调节清洗液中所包含的微泡的尺寸。因而，能够对应于成为除去对象的微粒的尺寸，大量地供应尺寸最佳的微泡，能够使微泡对基板有效地发挥作用。
Description
技术领域
本发明涉及对液晶显示装置用玻璃基板、PDP用玻璃基板、半导体晶片、磁/光盘用玻璃/陶瓷基板等各种基板供给处理液而对基板进行处理的基板处理装置和基板处理方法。
背景技术
一直以来，在基板的制造工序中，向基板的表面供给处理液而对基板进行处理的基板处理装置是众所周知的。特别是，近些年来，一直尝试着向基板表面供给包含微泡的处理液，以提高对基板的处理效果。如果使用包含微泡处理液，则例如能够高效地将附着在基板上的微粒除去。
在这种现有基板处理装置中，使用具有气液混合泵、回旋加速器和分散器的微泡发生装置，或使用具有气体溶解单元的微泡发生装置，使微泡在处理液中产生。专利文献1～3披露了利用微泡的现有基板处理装置。
专利文献1：JP特开2004-121962号公报
专利文献2：JP特开2005-93873号公报
专利文献3：JP特开2006-179764号公报
然而由现有的微泡发生装置所产生的微泡的尺寸具有以给定直径为中心大致正态分布状的偏差，对其尺寸进行控制很困难。因而不能向供给对象的基板大量提供尺寸最佳的微泡。例如在基板的清洗工序中使用微泡时，无法针对作为清除对象的微粒尺寸来大量提供尺寸最佳的微泡。从而利用现有基板处理装置，不一定能使微泡有效地对基板发挥作用。
发明内容
鉴于上述情况，提出本发明，本发明的目的是提供一种使用包含微泡或纳米微泡的处理液的基板处理装置和基板处理方法，能使微泡或纳米微泡针对基板有效地发挥作用。
为了解决上述问题，本发明是一种基板处理装置，利用包含微泡或纳米微泡的处理液对基板进行处理，其特征在于，包括：气泡产生单元，其在处理液中产生微泡或纳米微泡；尺寸调节单元，其对处理液中的微泡或纳米微泡的尺寸进行调节；处理液供给单元，其将包含微泡或纳米微泡的处理液供给到基板上。
此外，在本发明的基板处理装置中，上述处理液供给单元包括：朝向基板喷出处理液的喷嘴、和用于将处理液向上述喷嘴压送的配管，上述气泡产生单元具有将气体注入上述配管内的处理液中的气体注入单元。
此外，在本发明的基板处理装置中，上述喷嘴将处理液以平面状的飞沫朝向基板喷出。
此外，在本发明的基板处理装置中，上述尺寸调节单元具有流量调节单元，该流量调节单元对由上述气体注入单元注入的气体的流量进行调节。
此外，在本发明的基板处理装置中，还具有气泡数量调节单元，该气泡数量调节单元对供给到基板上的处理液中的微泡或纳米微泡数量进行调节。
此外，在本发明的基板处理装置中，上述气泡数量调节单元具有压力调节单元，该压力调节单元对在上述配管内被压送的处理液的压力进行调节。
此外，在本发明的基板处理装置中，上述处理液供给单元具有过滤器，该过滤器安装在上述配管上比上述气体注入单元更靠上游侧位置上。
此外，本发明的另一方面是一种基板处理方法，利用包含微泡或纳米微泡的处理液对基板进行处理，其特征在于，包括下述工序：气泡产生工序，在处理液中产生微泡或纳米微泡；尺寸调节工序，对处理液中的微泡或纳米微泡的尺寸进行调节；处理液供给工序，将包含微泡或纳米微泡的处理液供给到基板上。
根据本发明的基板处理装置，基板处理装置包括在处理液中产生微泡或纳米微泡的气泡产生单元；对处理液中的微泡或纳米微泡的尺寸进行调节的尺寸调节单元；将包含微泡或纳米微泡的处理液供给到基板上的处理液供给单元。因而能使微泡或纳米微泡对处理对象的基板有效地发挥作用。
根据本发明的基板处理装置，处理液供给单元包括朝向基板喷出处理液的喷嘴、和用于将处理液压送到喷嘴内的配管，气泡产生单元具有将气体注入配管内的处理液中的气体注入单元。因而，注入到处理液中的气体的一部分溶解在处理液中，由从喷嘴喷出时的压力低下而产生微泡或纳米微泡。而且，注入到处理液中的残余气体以气泡状态在配管内流动，在被压送的处理液中被剪断而成为微泡或纳米微泡。因而不使用大型的微泡产生装置，以简单的结构能够产生微泡或纳米微泡。
根据本发明的基板处理装置，喷嘴将处理液以平面状的飞沫朝向基板喷出。因而能够无间隙地将清洗液供给到基板表面上，同时将给定的物理冲击施加在基板的上表面。
根据本发明的基板处理装置，尺寸调节单元具有流量调节单元，该流量调节单元对由气体注入单元注入的气体的流量进行调节。因而通过对在配管内结合的微泡或纳米微泡的数量进行调节，能够容易地对供给到基板上的微泡或纳米微泡的尺寸进行控制。
根据本发明的基板处理装置，基板处理装置还包括气泡数量调节单元，该气泡数量调节单元对供给到基板上的处理液中的微泡或纳米微泡数量进行调节。因而能使微泡或纳米微泡对处理对象的基板充分地发挥作用。
根据本发明的基板处理装置，气泡数量调节单元具有压力调节单元，该压力调节单元对在配管内被压送的处理液的压力进行调节。因而能够容易地对供给到基板上的处理液中的微泡或纳米微泡的数量进行调节。
根据本发明的基板处理装置，处理液供给单元具有过滤器，该过滤器安装在配管上比气体注入单元更靠上游侧位置上。因而能够对处理液中的异物进行过滤，供给清洁的处理液。而且，由于微泡或纳米微泡在过滤器的下游侧产生，因而微泡或纳米微泡不阻塞过滤器，能够有效地将微泡或纳米微泡供给到基板上。
根据本发明的另一方面，基板处理方法包括在处理液中产生微泡或纳米微泡的气泡产生工序；对处理液中的微泡或纳米微泡的尺寸进行调节的尺寸调节工序；将包含微泡或纳米微泡的处理液供给到基板的处理液供给工序。因而，能使微泡或纳米微泡对处理对象的基板有效地发挥作用。
附图说明
图1是示意性显示本发明基板处理装置的整体结构的视图；
图2是显示微泡清洗处理部的详细结构的视图；
图3是部分显示由喷头喷出处理液情形的立体视图；
图4是显示三通管和喷射部的连接结构的视图；
图5是显示被供给到基板上的微泡尺寸分布的视图。
具体实施方式
下文将参考附图对本发明的优选实施方式进行介绍。
<1.基板处理系统的整体结构>
图1是示意性显示本发明基板处理装置1的整体结构的视图。基板处理装置1是对液晶显示装置用的方形玻璃基板(下文简称为“基板”)9的表面进行清洗，并将附着在基板9上的有机物或微粒等异物除去的装置。如图1所示，基板处理装置1主要包括UV处理部10、清洗刷处理部20、置换水洗部30、微泡清洗处理部40、冲洗处理部50。而且，基板处理装置1包括用于传送基板9的多个传送辊60，通过使多个传送辊60转动，而沿图中箭头AR方向传送基板9。
UV处理部10是对基板9的上表面照射紫外线，使附着在基板9上表面上的有机物分解的处理部。UV处理部10朝向传送辊60上的基板9的上表面照射具有例如180～240nm波长的紫外线。附着在基板9上表面上的有机物在紫外线的照射下分解，并处于容易从基板9的上表面脱离的状态。
清洗刷处理部20是用于使在UV处理部10中被分解的分解物从基板9的上表面脱离的处理部。清洗刷处理部20将清洗液供给到基板9的上表面同时使清洗刷与基板9的上表面滑动接触，使上述分解物从基板9的上表面充分脱离。而且供给到基板9上的清洗液也可以是清洗能力高的药液，或也可以是纯水。
置换水洗部30是用于对残存在基板9上的清洗液或分解物等进行冲洗的处理部。置换水洗部30具有与纯水供给源相连的图中未示的喷嘴，通过从该喷嘴向基板9的上表面喷出纯水，来对基板9上的清洗液或分解物等进行冲洗。从而基板9的表面从被清洗液覆盖状态转换为由纯水覆盖状态。
微泡清洗处理部40是利用包含微泡的清洗液将附着在基板9上表面上的微小的微粒(例如0.1微米～数微米程度的微粒)除去的处理部。微泡清洗处理部40从给定的喷嘴将包含70微米以下的微小的气泡即微泡的清洗液喷出，对附着在基板9上的微小的微粒进行冲洗并将其除去。将在下文详细介绍微泡清洗处理部40的结构。
冲洗处理部50是用于将残存在基板9上比偶面的清洗液冲走的处理部。冲洗处理部50具有与纯水供给源相连的图中未示的喷嘴，通过从该喷嘴向基板9的上表面喷出纯水，对基板9上的清洗液进行冲洗。从而基板9的表面处于由纯水覆盖状态。
在这种基板处理装置1中对基板9进行处理时，使传送辊60运转对基板9进行传送，在UV处理部10、清洗刷处理部20、置换水洗部30、微泡清洗处理部40和冲洗处理部50中依次对基板9实施上述各种处理。
<2.微泡清洗处理部>
图2是显示上述微泡清洗处理部40的详细结构的视图。如图2所示，微泡清洗处理部40包括设置在传送辊60上方的喷头(spray nozzle)41、用于将清洗液供给到喷头41的清洗液供给部42。
喷头41具有沿与基板9的传送方向垂直的水平方向延伸的柱状外形。在喷头41的内部形成了用于存储清洗液的空洞，此外，在喷头41的下部形成了用于喷出清洗液的多个喷出孔41a。因而，从清洗液供给部42供给的清洗液通过喷头41内的空洞从多个喷出孔41a喷出到基板9的上面。
图3是部分显示由喷头41喷出处理液情形的立体视图。如图3所示，喷头41的各个喷出孔41a沿与基板9的行进方向(箭头AR方向)正交方向扩散清洗液，将清洗液作为平面状的飞沫喷出。因而，将清洗液无间隙地供给到基板9的上表面。此外，通过供给清洗液，而将给定的物理冲击施加到基板9的上表面上。
返回图2，清洗液供给部42包括：配管42a～42c、清洗液供给源42d、泵42e、过滤器42f、阀42g、三通管42h、氮气供给源42i、增压阀42j、增压气罐42k、阀42l、流量计42m、喷射部42n。泵42e、阀42g、增压阀42j、以及阀42l与由计算机构成的控制部43电连接，根据来自控制部43的指令动作。此外，流量计42m和控制部43之间也进行电连接，并向控制部传送流量计42m的计测结果。
配管42a连接在清洗液供给源42d和三通管42h的第一孔口之间，并且在配管42a的路径中途设置有泵42e、过滤器42f和阀42g。因而，如果在开放阀42g的同时使泵42e操作，则清洗液从清洗液供给源42d向配管42a内被供给，并路经过滤器42f，被导入三通管42h的第一孔口。而且，清洗液可以是氨水、SC1液、中性清洗剂、碱性清洗剂等清洗能力高的药液，或也可以是纯水。
在上述的泵42e中使用了高压泵，因而，从清洗液供给源42d供给的清洗液在高压的作用下向下游侧被压送。而且，阀42g使用了开度调节阀。通过调节阀42g的开度，调节清洗液的流量，从而在对清洗液的压力进行调节的同时向下游侧输送清洗液。
配管42b连接在氮气供给源42i和三通管42h的第二孔口之间，在配管42b的路径中途设置有增压阀42j、增压气罐42k、阀42l、以及流量计42m。从氮气供给源42i供给的氮气由增压阀42j加压，并被填充到增压气罐42k内。因而如果开放阀42l，则填充到增压气罐42k内的高压氮气途经流量计42m而被导入三通管42h的第二孔口。
配管42b通过喷射部42n与三通管42h的第二孔口相连，图4是显示三通管42h和喷射部42n的连接结构的视图。如图4所示，喷射部42n插入三通管42h的内部，在喷射部42n的前端附近形成有用于喷出氮气的小孔42o。因而，从配管42b供给到喷射部42n的氮气通过喷射部42n的小孔42o而在三通管42h内的清洗液中被喷出。
喷射部42n例如由SUS等不锈钢制成，小孔42o例如具有0.5毫米左右的开口直径。此外，以将小孔42o设置在三通管42h的管路中央附近的方式来设置喷射部42n。因而，氮气的气泡被直接注入三通管42h的管路的中央附近，在管路内均匀地被供给。
阀42l使用开度调节阀。控制部43根据流量计42m的计测值，对阀42l的开度进行调节，一边对氮气压力和流量进行调节，一边将氮气输送供给到喷射部42n。在三通管42h内，将氮气压力调节得比清洗液的压力稍高。因而，三通管42h内的清洗液不进入喷射部42n内，从而将氮气良好地喷出到三通管42h内。被喷出到清洗液中的氮气的一部分被加压溶解于清洗液中，其它的氮气以气泡的状态被输送到下游侧。
配管42c连接在三通管42h的第三孔口和喷头41之间，因而被引导到三通管42h内的清洗液和氮气通过配管42c被供给到喷头41，并从喷头41的喷出孔41a被排出。溶解在清洗液中的氮气由从喷出孔41a中被喷出时的压力调节而变得过饱和，并在清洗液中产生微小的微泡。
另一方面，没有溶解在清洗液中的氮气的气泡在配管42c内流动途中、在被压送的清洗液中细细地被剪断，变成多个微泡。于是由剪断所产生的气泡也从喷头41的喷出孔41a与清洗液一起被排出。因而在供给到基板9上表面的清洗液中包含在配管42c的流路中途因剪断而产生的微泡、和从喷头41被喷出时因过饱和而产生的微泡。
图5是显示被供给到基板9上清洗液中微泡尺寸分布的视图。如图5所示，微泡尺寸具有以某个直径为中心的大致正态分布状的偏差。如果调节阀42g的开度使清洗液的流量增大，则如图5中的箭头71所示那样，微泡的供给数量也增加。相反如果调节阀42g的开度使清洗液的流量减少，则如图5中的箭头72所示那样，微泡的供给数量也减少。即，微泡清洗处理部40通过调节清洗液的流量，能够调节微泡的供给数量。
而且，如果调节阀42l的开度使氮气的流量增加，则以气泡状态残存在清洗液中的氮气增加。因而，在配管42c的流路中途由剪断而产生的微泡数量增加，微泡彼此结合而生成的尺寸稍大的微泡的数量增加。因而如图5中的箭头73所示那样，微泡的尺寸偏向大径侧。相反如果调节阀42l的开度使氮气的流量减少，则以气泡状态残存在清洗液中的氮气数量减少。因而，在配管42c的流路中途由剪断而产生的微泡数量减少，微泡彼此结合而生成的尺寸稍大的微泡数量减少。因而如图5中的箭头74所示那样，微泡的尺寸偏向小径侧。即，微泡清洗处理部40通过调节氮气的流量，能够调节微泡的尺寸。
从喷头41喷出的清洗液与基板9碰撞并对基板9的上表面施加物理冲击。而且，供给到基板9上表面的清洗液中的微泡在基板9的上表面上缓缓缩小，并且其中的一部分消失(所谓的压溃)。当微泡压溃时，微泡内部被断热压缩，微泡变为高温(例如数千度)、高压(例如数千大气压)的微小区域(所谓的“热点”)并消失。因而，从热点散发的能量作用在基板9的上表面，使附着在基板9上表面上的微粒从基板9脱离。
因而由清洗液的碰撞所引起的物理冲击和由微泡的压溃所散发的能量作用于基板9的上表面，由该作用，微粒从基板9的上表面脱离。特别是由清洗液的碰撞所引起的物理冲击主要作用在大尺寸的微粒上，由微泡的压溃所散发的能量主要作用在小尺寸的微粒上，使不同微粒从基板9的上表面脱离。
微泡具有吸附微粒的性质。因而，从基板9脱离的微粒由未压溃的微泡吸附。由于各个气泡的尺寸微小，因而微泡整体具有广大的表面积(气液界面面积)。因而能够有效地吸附在清洗液中浮游的微粒。而且由于微泡具有带电性，因而在静电的作用下，也会吸引微粒，从而高效地吸附微粒。然后，将吸附了微粒的微泡与清洗液一起排出到基板9的外部。
如上所述，该微泡清洗处理部40通过将包含微泡的清洗液供给到基板9的上表面，而使微粒从基板9的上表面脱离，脱离后的微粒与微泡一起向基板9的外部排出。因而能够高效地除去附着在基板9上的微粒。此外，由于利用了微泡的清洗效果，因而能够降低清洗液中的药液浓度，从而能够减轻废水处理和环境的负担。
此外，如上所述，该微泡清洗处理部40能够调节清洗液所包含的微泡的尺寸。因而，能够对应于作为除去对象的微粒的尺寸来大量地供给尺寸最佳的微泡。例如，可以与多个工序相应地，在大尺寸微粒多的工序中，将微泡的尺寸设定得大，在应该除去小尺寸微粒的工序中，将微泡的尺寸设定得小。
而且，本实施方式的微泡清洗处理部40通过使用喷射部42n将氮气注入被压送的清洗液中，在配管42c内和喷出时产生微泡。因而，不使用目前使用的大型的微泡产生装置而用简单的结构就可以生成微泡。
而且，与目前使用的将包含气体和液体的流体供给到基板上的机构即“双流体喷嘴”相比，本实施方式的微泡清洗处理部40能够以简单的结构供给清洗能力高的流体。也就是由于要将气体和液体混合起来并将其喷出，双流体喷嘴的结构复杂且造价高，而本实施方式的喷头41却可以做成仅从喷出孔41a喷出清洗液的简单结构。而且由于本实施方式的微泡清洗处理部40只要使用现有的双流体喷嘴的1/200程度的气体(在上述实施方式中为氮气)，就能够产生数量充足的微泡，因而能够减少气体的消耗量。
此外，在上述的微泡清洗处理部中，将氮气注入到过滤器42f下游侧的清洗液中，因而，在配管42c内产生的微泡以不阻塞过滤器42f的方式抵达喷头41。因而，能够将配管42c内产生的微泡高效地供给到基板9上。
<3.变形例>
以上对本发明的一实施方式进行了说明，但是本发明并不局限于此。例如，上述的微泡清洗处理部40是将清洗液供给到基板9的上表面上的装置，但是也可以将清洗液供给到基板9的下表面侧，或将清洗液供给到基板9的上下两面。
而且，在上述示例中，产生了氮气气泡，但是构成微泡的气体也可以使用氮气之外的气体。但是只要使用氮气或氩气等惰性气体，就能够排除对基板9产生诸如表面氧化等化学影响。
而且，在上述示例中，作为引起压溃现象程度的尺寸，对产生70微米以下微泡的情况进行了说明，但是本发明中所产生的微泡并不局限于所谓的微泡，也可以是更微小的纳米微泡。由于纳米微泡是产生时直径不足1微米的微泡，可以通过压溃而获得更高的能量，而且，能够效率更高地吸附清洗液中的微粒。
而且，在上述示例中，对在除去了有机物后的微粒除去处理中使用微泡的情形进行了说明，但是也可以在清洗刷处理部20或置换水洗部30使用与上述相同的清洗液供给部42，来供给包含微泡的清洗液。而且，也可以在实施清洗之外处理的处理装置上使用与上述的清洗液供给部42相同的处理液供给部，来供给包含微泡的处理液。
而且，在上述示例中，对以液晶显示装置用的方形玻璃基板9为处理对象的情况进行了说明，但是本发明也可以以PDP用玻璃基板、半导体晶片、磁/光盘用玻璃/陶瓷基板等其它基板作为处理对象。
Claims (8)
1.一种基板处理装置，利用包含微泡或纳米微泡的处理液对基板进行处理，其特征在于，包括：
气泡产生单元，其在处理液中产生微泡或纳米微泡；
尺寸调节单元，其对处理液中的微泡或纳米微泡的尺寸进行调节；
处理液供给单元，其将包含微泡或纳米微泡的处理液供给到基板上。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述处理液供给单元包括：朝向基板喷出处理液的喷嘴、和用于将处理液向上述喷嘴压送的配管，
上述气泡产生单元具有将气体注入上述配管内的处理液中的气体注入单元。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，上述喷嘴将处理液以平面状的飞沫朝向基板喷出。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，其特征在于，上述尺寸调节单元具有流量调节单元，该流量调节单元对由上述气体注入单元注入的气体的流量进行调节。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，还包括气泡数量调节单元，该气泡数量调节单元对供给到基板上的处理液中的微泡或纳米微泡的数量进行调节。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，上述气泡数量调节单元具有压力调节单元，该压力调节单元对在上述配管内被压送的处理液的压力进行调节。
7.根据权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于，上述处理液供给单元具有过滤器，该过滤器安装在上述配管上比上述气体注入单元更靠上游侧的位置上。
8.一种基板处理方法，利用包含微泡或纳米微泡的处理液对基板进行处理，其特征在于，包括下述工序：
气泡产生工序，在处理液中产生微泡或纳米微泡；
尺寸调节工序，对处理液中的微泡或纳米微泡的尺寸进行调节；
处理液供给工序，将包含微泡或纳米微泡的处理液供给到基板上。
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