JP2000107715A - 基板クリーニング装置 - Google Patents

基板クリーニング装置

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JP2000107715A
JP2000107715A JP10284853A JP28485398A JP2000107715A JP 2000107715 A JP2000107715 A JP 2000107715A JP 10284853 A JP10284853 A JP 10284853A JP 28485398 A JP28485398 A JP 28485398A JP 2000107715 A JP2000107715 A JP 2000107715A
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suction
stage
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Mitsuaki Morimoto
光昭 森本
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Sharp Corp
シャープ株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板に固着性スペーサ等、凝集し易い材料を
散布する際、単粒子を除去せず、スペーサ凝集体のみを
効率良く除去するクリーニング装置を提供する。 【解決手段】 基板を保持する基板吸着ステージ2と、
クリーニングノズル開口部が円形状または環形状の噴出
部と吸引部をそれぞれ同心円上に併せ持つクリーニング
ノズル3を少なくとも1個有しており、該クリーニング
ノズル3と該基板吸着ステージ2が、直線移動と斜め交
差移動、直線移動と回転移動、もしくは直線移動と旋回
移動など該クリーニングノズル3と該基板吸着ステージ
2がそれぞれ相対的に移動する手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板表面に付着し
たゴミや塵等の除去対象物を取り除くための基板クリー
ニング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】TFT型液晶表示パネルの貼合せ工程に
ついては、例えば、特開平6−317789号公報等に
説明されているが、以下簡単に説明する。
【0003】TFT型液晶表示パネルはTFT基板とそ
れに対向するカラーフィルター(以下、CFと表記す
る)基板との間に液晶が封入されており、そのTFT型
液晶表示パネルの製造方法を図13にフローチャートと
して示す。
【0004】図13に示すように、電極と配線等を形成
したTFT基板と、CF層と電極とを形成したCF基板
とをそれぞれ洗浄後、TFT基板とCF基板とに配向膜
としてのポリイミド(PI)膜を形成し、ラビング処理
を行なう。次に、TFT基板にはコモン転移樹脂を塗布
し、CF基板にはシール樹脂を印刷する。そして、コモ
ン転移樹脂を塗布したTFT基板にはスペーサを散布
し、TFT基板とCF基板とを貼合せ、所定のギャップ
が形成されるようにシール樹脂を硬化させる。
【0005】スペーサは、大きさが小さいもので1.5
μmから大きなものでも9μmと非常に小さな粒子であ
るため、スペーサ表面に付着した水分の架橋力、スペー
サ間のファンデルワールス力またはスペーサの帯電によ
る静電気力によって、非常に凝集が発生し易い性質を持
つ。
【0006】従って、スペーサを100%単粒子まで分
散して基板に散布することは非常に困難であり、しばし
ば数個から数百個のスペーサ粒子の集合体からなる凝集
体が散布されるという場合がある。これら凝集体の多く
は、スペーサ粒子をその供給部から散布ノズルへと輸送
する配管内壁に徐々に堆積し、ある時点で大きな塊とな
って散布ノズルから飛び出したものであったり、散布チ
ャンバ内の壁面に堆積したものが基板に落下したりして
生じたものである。
【0007】それらの現象は、特に散布装置をクリーニ
ングする等のメンテナンスを行った直後にクリーニング
の仕方が不十分であった場合や、クリーニング後百数十
回から二百回程度散布を行なった時点で、急激に発生す
る。このような凝集体が散布された基板を貼合せると、
スペーサの凝集部分には液晶が充填されず、光抜けが生
じたり、液晶表示パネルのギャップが所定の厚さよりも
大きくなるといった不具合を発生する。これまでのとこ
ろスペーサ凝集を発生させない手段として、湿式散布機
メーカは約百回散布する毎に散布装置のクリーニングを
行なう方法を推奨している。すなわち、貼合せ1ライン
に散布装置を2台備えて、1台ずつ交互に使用するクリ
ーニングシステムを提案している。
【0008】一方、スペーサ散布後の基板からスペーサ
凝集体だけを除去する方法も従来から採用されている。
この方法は、図11に示したウェーブクリーニング装置
を用いるものであり、図11に示すように基板1は吸着
ステージ2に吸着保持されており、吸着ステージ2は図
面上右上と左下の1軸方向に移動する直線ステージ4の
上に搭載されており、クリーニングノズルのスリット2
1から単体スペーサは残して凝集スペーサだけを除去す
る方法である。すなわち、基板1とクリーニングノズル
の間隔と排気装置20の吸引力とを調整し、スペーサ単
粒子を除去しない吸引条件を見い出し、スペーサ凝集だ
けをクリーニングノズルのスリット21から除去するよ
うにした除去方法である。
【0009】図12は図11のウェーブクリーニング装
置のクリーニングノズルの断面図であり、中空の箱体1
8に開口部の幅1〜3mmのスリット21がクリーニン
グ対象物の幅に合せて形成され、中空の箱体18内の空
気を排気装置20で排気して、スリット21の開口部に
吸引力を発生させて除去対象物を除去するというもので
ある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように1つの貼合せラインに交互使用が可能な2台の
散布装置を備え、スペーサを約百回散布する毎に散布装
置をクリーニングするという従来のシステムでは、設備
投資が実際の生産能力の2倍必要であり、さらに例えば
1基板を40秒から60秒で処理する製造工程において
は、67分から100分毎に散布装置をクリーニングし
なければならないため、スペーサ散布工程でのメンテナ
ンスサイクルが短くなるという課題があった。
【0011】また、図11のウェーブクリーニング装置
は、もともと織布から糸屑を除去するために考え出され
たクリーニング装置であり、クリーニングノズルの先端
開口部は長方形状をしているため、クリーニングノズル
全幅に対する吸引力は必ずしも同一でなく、排気管19
に近い部分は吸引力は強いが、遠い部分は弱くなるとい
う欠陥を有している。さらに、スペーサ凝集体がほぼ1
00%除去される吸引力と、スペーサ単粒子が除去され
ない吸引力との差は余り無いため、吸引力の強い場所で
単粒子が除去されないように調整すると、吸引力の弱い
部分では凝集体が除去できないという不具合が発生し
た。
【0012】さらに、最近の基板サイズは大型化へと進
んできており、すでに650mm×830mmの基板サ
イズで液晶パネルを製造しているメーカや、さらに1m
×1m超基板サイズで液晶パネルの採用を検討している
メーカもある。このような大型基板サイズにおいては、
図11に示すようなウェーブクリーニング装置を採用す
ると、基板サイズの拡大に伴って吸引力のばらつきもま
すます大きくなるので、スペーサ単粒子を除去すること
なくスペーサ凝集体のみを除去するというクリーニング
方法は一層困難なものとなる。
【0013】また、スペーサ凝集体等の除去対象物の形
状は多種多様であり、ある方向に長さをもった除去対象
物の場合、クリーニングノズルの吸引流が長方向にあた
る場合は除去されやすいが、短方向にあたる場合は除去
されにくいという不具合が発生する。
【0014】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、均一な吸引力を有し、大型基板サイ
ズにも対応した、凝集体の形状に左右されない基板クリ
ーニング装置を提供するものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
クリーニング装置は、基板を保持する基板保持ステージ
と、該基板上の除去対象物を除去するクリーニングノズ
ルとを有する基板クリーニング装置であって、前記クリ
ーニングノズルには、開口部の形状が円形状または環形
状の噴射部と吸引部とがそれぞれの同心円上に形成され
てなり、該クリーニングノズルと前記基板保持ステージ
とは、相対的に移動するよう構成されていることを特徴
としている。
【0016】これによれば、クリーニングノズルの開口
部は、基板に対して所定のギャップを保ちながら平行に
対峙させ、噴出部から気体を噴出しながら、吸引部より
気体を吸引する。基板表面上に気流を発生させ、クリー
ニングノズルと基板とを相対的に移動させることによ
り、基板表面に付着した凝集スペーサ等の除去対象物を
吸引する。さらに、クリーニングノズルの開口部の形状
が円形状または環形状であるので、吸引力のばらつきも
なく、均一な吸引力を発揮することが可能である。
【0017】本発明の請求項2記載のクリーニング装置
は、請求項1記載のクリーニング装置において、前記ク
リーニングノズルと基板保持ステージとが相対的に移動
をする手段が、少なくとも2軸の直線移動手段が直交あ
るいは斜交して配置されたものであることを特徴として
いる。
【0018】本発明の請求項3記載のクリーニング装置
は、請求項1記載のクリーニング装置において、前記ク
リーニングノズルと基板保持ステージとが相対的に移動
をする手段が、少なくとも1軸の直線移動手段と、1軸
の回転運動手段もしくは1軸の旋回運動手段とを有する
ものであることを特徴としている。
【0019】これら請求項2および3記載のクリーニン
グ装置によれば、請求項1記載のクリーニング装置にお
いて、クリーニングノズルとステージとが各請求項に示
したような相対的な移動をするので、基板上の凝集スペ
ーサ等の除去対象物に対し、あらゆる方向から気流を与
えることができるので、安定した除去効果を発揮するこ
とが可能である。
【0020】本発明の請求項4記載のクリーニング装置
は、請求項1記載のクリーニング装置において、前記ク
リーニングノズルと基板保持ステージとが相対的に移動
をする手段により、該クリーニングノズルの開口部が該
基板の同一ポイントに対して少なくとも2回位置をずら
しながら通過することを特徴としている。
【0021】これによれば、基板を幅方向に往復しなが
らクリーニングノズル開口部の直径の1/3〜1/2程
度づつ前進させることで、基板の同一ポイントに少なく
とも2回、クリーニングノズルの開口部が通過するよう
になり、クリーニングノズルの開口部から異なった方向
の気流を2回、スペーサ凝集体等の除去対象物にあてる
ことができる。従って、1つの除去対象物に対して少な
くとも前後左右の4方向からの気流をあてることができ
るようになり、より確実に除去することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。
【0023】(実施の形態1)図1において、基板1が
基板吸着ステージ2に吸着保持されており、クリーニン
グノズル3が開口部を基板1と平行にし、所定のギャッ
プを保って支持されている。また、基板吸着ステージ2
は図面上右上と左下方向に移動するX軸直線移動ステー
ジ4と図面上左上と右下方向に移動するY軸直線移動ス
テージ5の上に搭載されている。
【0024】また、図1ではクリーニングノズル3と基
板1との相対的な移動手段として、2軸のX軸直線移動
ステージ4、Y軸直線移動ステージ5の上に基板吸着ス
テージ2を構成しているが、このうち1軸あるいは2軸
ともクリーニングノズル3の保持部側に構成しても良
く、同様な効果が得られる。
【0025】図2(a)〜(c)は図1のクリーニング
ノズル3の拡大図であり、図2(a)はクリーニングノ
ズル3の正面図、図2(b)は図2(a)の断面図A−
A、図2(c)は図2(a)の下側から見た図面であ
る。
【0026】図2(a)はクリーニングノズル3の中心
に近い方に内側噴出部9を有し、クリーニングノズル3
の外周の方に外側吸引部10を有する。あるいは図3
(a)、(b)のようにクリーニングノズル3の中心に
近い方に内側吸引部12を有し、クリーニングノズル3
の外周の方に外側噴出部11があっても良い。
【0027】これら図2、図3のクリーニングノズル3
の特徴として、例えば圧縮空気等の噴出の流量と吸引の
流量とを調整することにより、基板の表面に任意の強さ
の気流を発生することができる。また、従来の図11に
示すような直線的なクリーニングノズルと比較して、ク
リーニングノズルのガラス基板1上の位置に関係なく、
気流の強弱は少なくできる。さらに、気流の方向におい
ても、1つのクリーニングノズルで360°方向の気流
を発生させることができるので、噴出と吸引のバランス
をとることにより周辺環境の気流、すなわちクリーンル
ームのダウンフロー等を乱すこともほとんどない。
【0028】図4は図2(a)のクリーニングノズル3
の先端部の拡大図であり、内側噴出部9から噴出された
気体、例えば圧縮空気等が外側吸引部10に向かって吸
引される。この吸引によって基板1の上に気流ができ、
この気流によりスペーサ凝集体13を基板から除去す
る。この際、気流の強さはスペーサの単粒子が除去され
ることがなく凝集体のみ除去するように調整する。
【0029】次に気流の調整方法について説明する。本
実施の形態1では、まずクリーニングノズル3と基板1
との間隔を1mmに設定し、吸引側の圧力を−200m
mH2 Oに調整し、この時周辺空気がノズルに吸い込ま
れている様子を液体窒素の煙で観察しながら、周辺空気
の吸い込みがほぼ無くなるか、また周辺に吹き出さない
状態になるように圧縮空気の供給量を調整する。次に、
直径4.5μmのスペーサを散布した基板をクリーニン
グノズル下に通過させ単粒子が除去されていないのを確
認しながら、徐々に吸引圧力を上げる。この結果、−5
00〜−550mmH2 Oで、数%から20%程度の単
粒子が除去されるため−450mmH2 O以下で使用す
ることが望ましい。
【0030】(実施の形態2)図5のクリーニング装置
は、基板1は基板吸着ステージ14に吸着保持されてお
り、クリーニングノズル3の開口部を基板1と平行に
し、所定の間隔を保って支持されている。また、基板吸
着ステージ14は図面の上左右方向に移動するX軸直線
移動ステージ4と水平回転する回転ステージ15との上
に搭載されている。直線案内ガイド16は基板吸着ステ
ージ14が図面の上左右方向に移動するための支持ライ
ンである。排気・圧力気体発生装置8によって発生され
た圧縮気体は圧力気体配管7を通じて、クリーニングノ
ズル3から噴出される。
【0031】図6は図5のクリーニング装置を用いて、
クリーニングノズル3と基板1とを相対的に移動させた
場合の、基板1に対するクリーニングノズル3の移動軌
跡を示したものであり、前記同様1つの凝集体に対し
て、クリーニングノズル3の移動軌跡から少なくとも前
後左右の4方向の気流をあてることができ凝集体を確実
に除去することができる。
【0032】図5ではクリーニングノズル3と基板1と
の相対的な移動手段として、X軸直線移動ステージ4の
上に基板吸着ステージ14を構成しているが、クリーニ
ングノズル3の保持部側に直線案内ガイド16を構成し
ても良く、同様な効果が得られる。
【0033】図7のクリーニング装置は、基板1が基板
吸着ステージ2に吸着保持されており、クリーニングノ
ズル3が開口部を基板と平行にし所定のギャップを保っ
て支持されている。また基板吸着ステージ2は図面上、
左右方向に移動するX軸直線移動ステージ4の上に搭載
されておりクリーニングノズル3は水平旋回する旋回ア
ーム17に保持されている。旋回アーム17はクリーニ
ングノズル3が基板1上に円弧状を描きながら前へ移動
する。
【0034】図8は図7の実施例のクリーニング装置を
用いてクリーニングノズルと基板を相対的に移動させた
場合の基板に対するクリーニングノズルの移動軌跡を示
したものであり、前記同様1つの凝集体に対して、クリ
ーニングノズルの移動軌跡から少なくとも上下左右の4
方向の気流をあてることができ、確実に除去することが
できる。
【0035】(実施の形態3)図1のクリーニング装置
を用い、クリーニングノズル3と基板1を相対的に移動
させた場合の基板に対するクリーニングノズル3の移動
軌跡において、図9のように基板を幅方向に往復しなが
ら、クリーニングノズル開口部の直径の1/3〜1/2
程度づつ前進させることによって、基板の1つの凝集体
の同一ポイントに少なくとも2回クリーニングノズルの
開口部が通過することになる。すなわち、クリーニング
ノズルの開口部から異なった方向の気流を2回、凝集体
にあてることができることになる。これより図10に示
すように1つの凝集体13に対して、クリーニングノズ
ルの移動軌跡から少なくとも前後左右の4方向の気流を
あてることができ、より確実に除去することができる。
【0036】
【発明の効果】本発明の請求項1に係る基板クリーニン
グ装置は、以上のように、クリーニングノズルの噴射部
と吸引部の開口部の形状が円形状または環形状であり、
さらに噴射部と吸引部をそれぞれの同心円上に併せ持つ
クリーニングノズルを少なくとも1個有しており、該ク
リーニングノズルと該基板保持ステージが相対的に移動
をする構成である。
【0037】これにより、クリーニングノズルの位置に
よる吸引力のばらつきもなく、均一な吸引力を発揮し、
基板に散布されたスペーサ単粒子を除去することなく、
スペーサ凝集体のみ効率良く除去することができるた
め、スペーサ散布装置を頻繁にクリーニングする必要が
なく、生産ラインの生産性が大幅に向上する効果を奏す
る。
【0038】本発明の請求項2に係る基板クリーニング
装置は、クリーニングノズルと基板を保持するステージ
が相対的に移動する手段として、少なくとも2軸の直線
移動手段が直交あるいは斜めに交差して配置されている
構成であり、本発明の請求項3に係る基板クリーニング
装置は、相対的移動手段として、少なくとも1軸の直線
移動手段と、1軸の回転運動手段もしくは1軸の旋回運
動手段とを有する構成である。
【0039】これら請求項2、3の相対的移動手段によ
り、請求項1による効果に加えて、基板上のスペーサ凝
集体等の除去対象物に対し、あらゆる方向から気流を与
えることができるので、安定した除去効果を発揮するこ
とが可能となる。
【0040】本発明の請求項4に係る基板クリーニング
装置は、クリーニングノズルの開口部が基板の同一ポイ
ントに、少なくとも2回位置をずらしながら通過するよ
うにした構成である。すなわち、クリーニングノズルの
開口部から異なった方向の気流を2回、凝集体にあてる
ことができることになる。
【0041】これにより、請求項1による効果に加え
て、1つの凝集体に対して少なくとも前後左右の4方向
からの気流をあてることができるようになり、より確実
に除去することができる。
【0042】また、本発明の請求項1から請求項4に記
載の発明は、基板サイズの影響を受けないため、基板大
型化を行った場合であっても、歩留まり低下を起こさな
いという効果も奏する。
【0043】さらに、本発明の応用例として、液晶の製
造工程のみならず半導体デバイスの製造工程において
も、基板に付着したパーティクルなどを吸引除去するの
にも本発明は十分に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の基板クリーニング装置の
斜視図である。
【図2】図1のクリーニングノズルの一実施形態を示す
拡大図である。
【図3】図1のクリーニングノズルの他の実施形態を示
す拡大図である。
【図4】図2のクリーニングノズル先端の拡大を示す拡
大図である。
【図5】本発明の実施形態2の基板クリーニング装置の
斜視図である。
【図6】図5のクリーニングノズルの基板上の軌跡を示
す説明図である。
【図7】本発明の実施形態3の基板クリーニング装置の
斜視図である。
【図8】図7のクリーニングノズルの基板上の軌跡を示
す説明図である。
【図9】本発明の実施形態4のクリーニングノズルの基
板上の軌跡を示す説明図である。
【図10】本発明の実施形態4の凝集体に対する気流の
説明図である。
【図11】従来の基板クリーニング装置の斜視図であ
る。
【図12】従来のクリーニングノズルの断面図である。
【図13】TFT型液晶表示パネルの製造方法を示すフ
ローチャートである。
【符号の説明】
1 基板 2 基板吸着ステージ 3 クリーニングノズル 4 X軸直線移動ステージ 5 Y軸直線移動ステージ 6 排気管 7 圧力気体配管 8 排気・圧力気体発生装置 9 内側噴出部 10 外側吸引部 11 外側噴出部 12 内側吸引部 13 スペーサ凝集体 14 基板吸着ステージ 15 回転ステージ 16 直線案内ガイド 17 旋回アーム 18 中空箱体 19 排気管 20 排気装置 21 スリット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板を保持する基板保持ステージと、該
    基板上の除去対象物を除去するクリーニングノズルとを
    有する基板クリーニング装置であって、 前記クリーニングノズルには、開口部の形状が円形状ま
    たは環形状の噴射部と吸引部とがそれぞれの同心円上に
    形成されてなり、該クリーニングノズルと前記基板保持
    ステージとは、相対的に移動するよう構成されているこ
    とを特徴とした基板クリーニング装置。
  2. 【請求項2】 前記クリーニングノズルと基板保持ステ
    ージとが相対的に移動をする手段は、少なくとも2軸の
    直線移動手段が直交あるいは斜めに交差して配置されて
    いることを特徴とした請求項1に記載の基板クリーニン
    グ装置。
  3. 【請求項3】 前記クリーニングノズルと基板保持ステ
    ージとが相対的に移動をする手段は、少なくとも1軸の
    直線移動手段と、1軸の回転運動手段もしくは1軸の旋
    回運動手段とを有することを特徴とした請求項1に記載
    の基板クリーニング装置。
  4. 【請求項4】 前記クリーニングノズルと基板保持ステ
    ージとが相対的に移動をする手段により、該クリーニン
    グノズルの開口部が該基板の同一ポイントに対して少な
    くとも2回位置をずらしながら通過することを特徴とし
    た請求項1乃至3に記載の基板クリーニング装置。
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