JP2002307023A - 自己洗浄機能付きのブラシ洗浄装置、及びこれを用いる平面表示装置または半導体素子の製造方法 - Google Patents

自己洗浄機能付きのブラシ洗浄装置、及びこれを用いる平面表示装置または半導体素子の製造方法

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JP2002307023A
JP2002307023A JP2001116055A JP2001116055A JP2002307023A JP 2002307023 A JP2002307023 A JP 2002307023A JP 2001116055 A JP2001116055 A JP 2001116055A JP 2001116055 A JP2001116055 A JP 2001116055A JP 2002307023 A JP2002307023 A JP 2002307023A
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washing
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Osamu Sakota
修 迫田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面表示装置用の基板やシリコンウェハー
等の基板を洗浄するためのブラシ洗浄装置1、及びこれ
を用いる平面表示装置の製造方法において、ブラシその
ものの洗浄(自己洗浄)をより良好に行うことができ、
これにより製品不良の減少や製品品質の向上を図ること
のできるものを提供する。 【解決手段】ブラシ洗浄装置1の待機時間中に以下の操
作を行う。まず、ロールブラシ11,12を低速回転し
つつエアーナイフ2によりサイズの大きいパーティクル
を吹き飛ばし、排気ユニット3により排気する。次い
で、ロールブラシ11,12を下降させて、ブラシ洗浄
槽41中の機能水(オゾン水またはイオン水)からなる
ブラシ用洗浄液62に浸漬し、超音波を印加する。ブラ
シ用洗浄液62中に浮遊するパーティクルは、フィルタ
機構45により除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、平面表示装置用の
基板等の洗浄に用いるブラシ洗浄装置、及びこれを用い
た平面表示装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】平面表示装置の表示パネルを成すガラス
等の基板、または半導体製造のためのシリコン(Si)
ウェハー等の基板を洗浄するにあたり、回転または往復
運動するブラシを用いて行われている。特には、基板洗
浄のための洗浄液を基板またはブラシに吹き付けつつブ
ラシ掛けすることにより洗浄することが行われている。
【0003】以下に、代表的な平面表示装置の一つであ
る光透過型のアクティブマトリクス型液晶表示装置を例
にとり、その構成及び基板の洗浄工程について簡単に説
明する。
【0004】一般に、アクティブマトリクス型液晶表示
装置は、マトリクスアレイ基板(以下アレイ基板と呼
ぶ)と対向基板とが所定の間隔をなすよう近接配置さ
れ、この間隔中に、両基板の表層に設けられた配向膜を
介して液晶層が保持されて成っている。
【0005】アレイ基板においては、ガラス等の透明絶
縁基板上に、上層の金属配線パターンとして例えば複数
本の信号線と、下層の金属配線パターンとして例えば複
数本の走査線とが絶縁膜を介して格子状に配置され、格
子の各マス目に相当する領域にITO(Indium-Tin-Oxid
e)等の透明導電材料からなる画素電極が配される。そし
て、格子の各交点部分には、各画素電極を制御するスイ
ッチング素子が配されている。スイッチング素子が薄膜
トランジスタ(以下、TFTと略称する。)である場合
には、TFTのゲート電極は走査線に、ドレイン電極は
信号線にそれぞれ電気的に接続され、さらにソース電極
は画素電極に電気的に接続されている。このTFTの半
導体活性層にはアモルファスシリコン(a-Si:H)が
一般に用いられているが、近年では、画素電極等を配列
したアレイ基板上に、駆動回路を一体に形成することが
検討されており、この場合には、アモルファスシリコン
(a-Si:H)よりも電子移動度の高いポリシリコン
(多結晶シリコン)をTFTの半導体活性層として用い
ている。
【0006】対向基板は、ガラス等の透明絶縁基板上に
ITO等から成る対向電極が配置され、またカラー表示
を実現するのであればカラーフィルタ層のパターンが配
置されて構成されている。また、対向基板またはアレイ
基板には、TFTの個所等を遮光するための遮光層のパ
ターン(ブラックマトリクス)が設けられている。
【0007】アレイ基板や対向基板を作製するにあた
り、通常、各パターニングが終了するごとに洗浄が行わ
れている。基板の表面にパーティクルや非パーティクル
性の有機物が付着した場合に、次の成膜やパターニング
の工程で、形成されるパターンの形状に異常が生じた
り、層間ショート等の不良が発生することがあるからで
ある。また、有機物等の付着によりTFT等の特性に異
常が生じるなどの不良を発生することがあるからであ
る。
【0008】以下に、図2を用いて、従来の技術におけ
る、平面表示装置をなす基板の洗浄装置及び洗浄工程の
例について簡単に説明する。
【0009】平面表示装置のアレイ基板または対向基板
を構成するガラス基板5が、基板送りローラー13によ
り、ブラシ洗浄装置1の一対のロールブラシ11,12
の間に送り込まれる。そして、ロールブラシ11,12
の上流側、すなわちガラス基板5の供給側には、洗浄液
ノズル15が複数配列され、ガラス基板5の上面に洗浄
液6がシャワー状に流し込まれる。
【0010】ブラシ掛けによりガラス基板5から除去さ
れたパーティクルは、大部分が洗浄液6とともに洗い流
されるが、一部はロールブラシ11,12中に残留す
る。このように残留したパーティクルは、洗浄の際にガ
ラス基板5に再付着して製品品質を低下させる原因とな
っている。
【0011】そこで、一連のガラス基板5についての洗
浄が全て完了した後、次のガラス基板5が一定時間供給
されない待機時間中に、洗浄液ノズル15から基板用洗
浄液61または純水を流しながらロールブラシ11,1
2をゆっくり回転させることが行われていた。このよう
な操作によりロールブラシ11,12そのものの洗浄
(自己洗浄)を行っていたのである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
よる自己洗浄の方法であると、ブラシに付着したパーテ
ィクルや非パーティクル性の有機物を完全に充分に除去
することが困難であった。このため、残留したパーティ
クルや有機物が洗浄対象の基板に再付着することに起因
する製品不良や製品品質の低下が見られていた。
【0013】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、ブラシ洗浄装置、及びこれを用いる平面表示装
置の製造方法において、ブラシそのものの洗浄(自己洗
浄)をより効果的に行うことができ、これにより製品不
良の減少や製品品質の向上を図ることのできるものを提
供する。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明のブラシ洗浄装置
は、基板にブラシ掛けを行うブラシと、この基板または
ブラシに基板用洗浄液を供給する基板用洗浄液供給手段
とを備えたブラシ洗浄装置において、前記ブラシに圧縮
ガスを吹き付けることにより前記ブラシに付着した異物
を吹き飛ばして除去するガス吹き付け手段と、吹き飛ば
された異物をガスと共に排出するための吸引排気手段
と、前記ブラシをブラシ用洗浄液に浸漬して、該ブラシ
を回動または往復運動させるか、または前記ブラシ用洗
浄液に超音波振動や流動を引き起こすことにより、ブラ
シの洗浄を行う浸漬洗浄手段とを備えることを特徴とす
る。
【0015】上記構成により、ブラシに付着した異物や
汚染物質を効果的に除去することができ、洗浄対象の基
板に、ブラシに付着した異物や汚染物質が再び付着する
ことを防ぐことができる。
【0016】本発明の平面表示装置の製造方法は、表示
パネルをなすための基板または半導体素子をなすための
基板に対して、基板用洗浄液を供給しつつブラシ掛けを
行う基板洗浄工程と、ブラシに付着した異物を払い取る
ために圧縮ガスを吹き付けるガス吹き付け工程と、前記
ガス吹き付け工程の後、前記ブラシをブラシ用洗浄液中
に浸漬して異物または汚染物質の除去を行う浸漬洗浄工
程とを含むことを特徴とする。
【0017】このような構成であると、ブラシ洗浄装置
を用いて基板を洗浄した後、該基板上に成膜及びフォト
リソグラフィーが行われる場合に、異物等に起因するパ
ターン形成異常を低減することができる。また、基板の
洗浄の後に成膜された膜やパターンとその下地膜との間
の界面の清浄度が特性に大きく影響する場合に、該界面
清浄度を高く保つことにより、特性が良好で安定した平
面表示装置または半導体素子を得ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施例について図1を用
いて説明する。図1は、ブラシ洗浄装置1の要部のみを
示し、カバー部や、基板の送り装置等は省略されてい
る。このブラシ洗浄装置1は、従来の技術について説明
したと同様、平面表示装置のアレイ基板または対向基板
について、洗浄液6を流しつつ、一対のロールブラシ1
1,12により上下両面からブラシ掛けするものであ
る。ロールブラシ11,12には、基板洗浄の際または
ブラシ洗浄の際に基板の間隔を適宜調整する機構を設け
ることができる。
【0019】ロールブラシ11,12の上流側、すなわ
ち洗浄対象の基板の供給側には、複数の洗浄液ノズル1
5が、ロールブラシ11,12の回転軸と略平行に配さ
れた洗浄液供給管16の、ロールブラシ11,12側の
側面に所定間隔ごとに設けられている。基板が送られて
きたときには、これら洗浄液ノズル15から、基板の上
面へとシャワー状に基板用洗浄液61が流される。基板
用洗浄液61は、例えば、洗剤を溶かした水である。
【0020】洗浄液ノズル15の上流側には、洗浄液ノ
ズル15に近接してエアナイフ2が設けられている。エ
アナイフ2は、ブラシ装置1の待機時間中に、スリット
21から、一対のロールブラシ11,12の間の個所に
向かって水平方向に圧縮ガスを吹き出すものである。エ
アナイフ2のガス室23は、ロールブラシ11,12の
回転軸方向に、ロールブラシ11,12の両端より少し
はみ出すように延び、その略中央上方部に、1本の圧縮
ガス導入管22が接続している。また、スリット21
は、ガス室23のほぼ全長にわたって略水平に設けら
れ、例えば、上下2本が平行に配される。
【0021】ロールブラシ11,12の下流側には、エ
アナイフ2によりロールブラシ11,12から吹き飛ば
されたパーティクルを排気するための排気ユニット3が
設けられている。排気ユニット3は、ロールブラシ1
1,12に沿って延び下方に向かって開いている排気フ
ード31と、この排気フード31の下方の開口を開閉す
るための回動型の開閉扉32と、排気フード31の一端
に接続される排気ダクト33とからなる。排気ダクト3
3は、例えば、パーティクル捕集フィルタを経て吸引フ
ァン装置に接続する。
【0022】ロールブラシ11,12の下方には、ロー
ルブラシ11,12をブラシ用洗浄液62に浸漬させて
洗浄を行うための洗浄槽ユニット4が配されている。洗
浄槽ユニット4は、ロールブラシ11,12をすっぽり
浸漬させるブラシ洗浄槽41と、このブラシ洗浄槽41
の底に配された超音波振動子42と、ロールブラシ1
1,12を浸漬位置と所定の作動位置との間で上下動さ
せるブラシ上下動機構43と、ブラシ洗浄槽41中のブ
ラシ用洗浄液62からパーティクルを除くためのフィル
タ機構45とからなっている。ブラシ用洗浄液62は、
例えば、オゾン水、イオン水等の機能水である。
【0023】フィルタ機構45は、ブラシ洗浄槽41の
底部からブラシ用洗浄液62を導き出す取液パイプ46
と、この先端に接続する送液ポンプ47と、この送液ポ
ンプ47の送出側に接続するフィルタ部48と、フィル
タ部48を通過したブラシ用洗浄液62をブラシ洗浄槽
41内へと戻す液戻しパイプ49とからなる。フィルタ
部48は送液ポンプ47上方に配される。液戻しパイプ
49は、逆J字状をなしており、フィルタ部48の上端
からブラシ洗浄槽41の外面に沿って垂直上方へと延び
た後、先端部がブラシ洗浄槽41の内側へと湾曲してい
る。このようにして、洗浄槽41の底部から導き出され
たブラシ用洗浄液62は、フィルタ部48を通過した
後、上方からブラシ洗浄槽41内へと注ぎ落とされる。
フィルタ部48は、例えば、円筒型の微細繊維からなる
フィルタが保持されたフィルタユニットであり、適宜フ
ィルタを交換できるように構成されている。フィルタ部
48を通すことにより、微細なパーティクルのみなら
ず、付着性の有機物もフィルタの微細繊維により除去す
ることができる。例えば、油性の有機物を、これに対す
る除去性能をもったフィルタを用いて除去することがで
きる。
【0024】以下にブラシ洗浄装置1の動作について説
明する。
【0025】まず、ブラシ洗浄装置1を用いる基板の洗
浄の一連の工程について簡単に説明する。
【0026】例えば、アレイ基板の製造のために、ゲー
ト線を含む金属配線パターンがマスクパターン及びフォ
トレジストを用いるフォトリソグラフィーによってガラ
ス基板上に製造された後、ブラシ洗浄装置1を用いた基
板の洗浄が行われる。
【0027】フォトリソグラフィー工程を終えた製造途
中のアレイ基板は、ブラシ洗浄ユニットの導入部(ロー
ダ)に送られ、ローダから、図1に示すようなブラシ洗
浄装置1に送られる。ブラシ洗浄装置1にて、基板を徐
々に送りながら、基板用洗浄液61をシャワー状に流し
つつロールブラシ11,12によるブラシ掛けを行う。
基板を伝って流れる洗浄液6は、例えば、排液用の樋
(とい)65により集められてブラシ洗浄装置1の外へ
排出される。この場合、排液用の樋(とい)65は、図
示の状態のように、ロールブラシ11,12の下方から
スライドさせてフィルタ機構45の上部の個所へと移動
可能に設けることができる。
【0028】ブラシ洗浄装置から送出された基板には、
シャワー装置にて、純水がシャワー状に吹き付けられて
洗浄液が洗い流される。そして、スピン乾燥装置に送ら
れて、基板が乾燥される。最後に、ブラシ洗浄ユニット
の送出部(アンローダ)から送り出されて成膜等の次の
処理工程へと送られる。
【0029】ブラシ洗浄装置1は、1枚の基板の洗浄が
終了し、次の基板が送られてくるまでの待機状態におい
て、ロールブラシ11,12が低速回転に切り替えられ
る。
【0030】次いで、ブラシ洗浄装置1の待機状態にお
ける自己洗浄のための一連の工程について説明する。
【0031】(1)エアナイフによるパーティクルの吹き
飛ばし 低速回転しているロールブラシ11,12に向かって、
エアーナイフ2から高圧エアまたは窒素等の圧縮ガスを
吐出する。これにより、まず、ロールブラシ11,12
に付着しているサイズの大きいパーティクルを吹き飛ば
す。この際、ロールブラシ11,12に付着している基
板用洗浄液61が一緒に吹き飛ばされて排気ダクトに侵
入するのを防ぐため、エアーナイフ2からの吐出開始の
直後においては、排気ユニット3下方の開閉扉32を閉
めたままとする。また、この際、排液用の樋(とい)6
5がロールブラシ11,12の下方に位置し、吹き飛ば
された基板用洗浄液61が、この排液用の樋(とい)に
65により集められて排出される。
【0032】一定時間経過後、排気ユニット3の開閉扉
32を開放し、エアーナイフ2からの圧縮ガスの吐出を
続ける。これにより、ロールブラシ11,12に付着す
る、サイズの大きいパーティクルが、吹き飛ばされて、
排気ユニット3から排出される。
【0033】(2)洗浄槽ユニットによるブラシの洗浄 一定時間にわたって高圧エアを吹き付けた後、ブラシ上
下動機構43により、ロールブラシ11,12を下降さ
せて、ブラシ洗浄槽41に貯えられたブラシ用洗浄液6
2に浸漬する。ロールブラシ11,12の下降が完了し
た状態で、引き続きロールブラシ11,12を低速回転
しつつ、ブラシ洗浄槽41底部の超音波振動子42を作
動させる。これにより、ロールブラシ11,12に付着
したサイズの比較的小さいパーティクルと、その他の有
機物とを除去する。
【0034】ブラシ洗浄装置1の待機状態の期間中にわ
たって、ブラシ洗浄槽41に付属するフィルタ機構45
が動作するので、ブラシ洗浄槽41内のブラシ用洗浄液
62について、パーティクル等をほとんど含まない状態
に保つことができる。
【0035】洗浄槽ユニット4による洗浄が終了した後
には、ブラシ上下動機構43によりロールブラシ11,
12を上昇させて本来の作動位置に戻す。場合によって
は、洗浄液ノズル15から基板用洗浄液61を吐出する
ことで、ロールブラシ11,12に付着していた機能水
(ブラシ用洗浄液62)を基板用洗浄液61に置換す
る。
【0036】上記実施例により、ブラシに付着した異物
や汚染物質を効果的に除去することができる。そのた
め、平面表示装置用基板または半導体素子用等の基板
に、ブラシに付着した異物や汚染物質が移って付着する
ことを防ぐことができる。したがって、ブラシ洗浄装置
を用いて基板を洗浄した後、該基板上に成膜及びフォト
リソグラフィーが行われる場合に、異物等に起因するパ
ターン形成異常を充分に低減することができる。また、
基板の洗浄の後に成膜された膜やパターンとその下地膜
との間の界面の清浄度を高く保つことにより、特性が良
好で安定した平面表示装置または半導体素子を得ること
ができる。
【0037】上記実施例においては、基板用洗浄液61
とブラシ用洗浄液62とが異なるものとして説明した
が、同一の洗浄液61を用いても全く同様である。基板
用洗浄液61及びブラシ用洗浄液62の両者に洗剤を溶
かした水を用いることができ、また場合によってはこれ
ら両者に機能水を用いることもできる。
【0038】また、基板用洗浄液61が排液用の樋(と
い)65に集められて排出されるとして説明したが、ブ
ラシ用洗浄槽41に集められて、ブラシの洗浄にも用い
られるのであっても良い。この場合、フィルタ機構45
により、洗浄液中のパーティクル及び付着性有機物を充
分に除去することにより、洗浄液を再度用いてもほとん
ど問題が生じないようにすることが可能である。また、
基板を洗浄した洗浄液があまり汚染されていない場合に
だけ、下方のブラシ洗浄槽41に捕集するようにするこ
ともできる。
【0039】上記実施例においては、上下一対のロール
ブラシが備えられるとして説明したが、基板上面にブラ
シ掛けするロールブラシのみが備えられるのであっても
全く同様である。また、ロールブラシに限らず、水平方
向に配された円環状のブラシが垂直軸のまわりに回転す
るものでも同様であり、平型のブラシが往復運動して基
板にブラシ掛けを行うものであっても同様である。ベル
ト上にブラシ毛が起毛されたブラシであっても良い。場
合によっては、ブラシ毛が起毛されたブラシに代えて、
タオル地状の織布や不織布等を用いるものであっても良
い。
【0040】上記実施例においては、ブラシ洗浄槽にお
いて超音波振動を印加するとして説明したが、ジェット
噴流をブラシに加えるものであっても良く、単に強い攪
拌を行うものでも良い。または、ブラシの側を適宜、振
動または回転させるものであってあっても良い。また
は、くし形のものをブラシに擦(こす)り付けて回転さ
せるものであっても良い。
【0041】
【発明の効果】ブラシに付着した異物や汚染物質を効果
的に除去することができるので、ブラシから洗浄対象の
基板に異物や汚染物質が移ることを防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のブラシ洗浄装置について模式的に示す
切開斜視図である。
【図2】従来の技術のブラシ洗浄装置について模式的に
示す、図1に対応する切開斜視図である。
【符号の説明】
1 ブラシ洗浄装置 11,12 ロールブラシ 15 洗浄液ノズル 2 エアナイフ 3 排気ユニット 31 排気フード 32 開閉扉 33 排気ダクト 4 洗浄槽ユニット 41 ブラシ洗浄槽 42 超音波振動子 43 ブラシ上下動機構 45 フィルタ機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02F 1/1333 500 G02F 1/1333 500 H01L 21/304 644 H01L 21/304 644E 647 647B // A46B 7/10 A46B 7/10 (72)発明者 迫田 修 兵庫県姫路市余部区上余部50番地 ディス プレイ・テクノロジー株式会社内 Fターム(参考) 2H090 JB02 JC19 LA04 3B116 AA02 AA03 AA46 AB02 AB33 BA02 BA12 BB02 BB22 BB72 BB83 BB90 CD11 CD23 3B201 AA02 AA03 AA46 AB02 AB33 BA02 BA12 BB02 BB22 BB72 BB83 BB90 BB94 BB98 CD11 CD23 3B202 AA50 BA03 BC01

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板にブラシ掛けを行うブラシと、この基
    板またはブラシに基板用洗浄液を供給する基板用洗浄液
    供給手段とを備えたブラシ洗浄装置において、 前記ブラシに圧縮ガスを吹き付けることにより前記ブラ
    シに付着した異物を吹き飛ばして除去するガス吹き付け
    手段と、 吹き飛ばされた異物をガスと共に排出するための排気手
    段と、 前記ブラシをブラシ用洗浄液に浸漬して、該ブラシを回
    動または往復運動させるか、または前記ブラシ用洗浄液
    に超音波振動や流動を引き起こすことにより、ブラシの
    洗浄を行う浸漬洗浄手段とを備えることを特徴とするブ
    ラシ洗浄装置。
  2. 【請求項2】前記ブラシ用洗浄液を循環させつつ連続的
    に濾過することにより、異物または汚染物質を除去する
    フィルタ機構を備えることを特徴とする請求項1のブラ
    シ洗浄装置。
  3. 【請求項3】前記ブラシの浸漬洗浄の際に、前記ブラシ
    用洗浄液を貯えたブラシ洗浄槽へと前記ブラシを下降さ
    せるブラシ上下動機構を備えることを特徴とする請求項
    1または2のブラシ洗浄装置。
  4. 【請求項4】前記ブラシが回転するロールブラシであ
    り、前記ガス吹き付け手段がエアナイフであることを特
    徴とする請求項1または2のブラシ洗浄装置。
  5. 【請求項5】前記吸引排気手段には、前記ガス吹き付け
    手段を用いて前記ブラシから基板用洗浄液を払い取るま
    での間、吸引排気口を閉鎖するための開閉扉が設けられ
    ることを特徴とする請求項1または2のブラシ洗浄装
    置。
  6. 【請求項6】表示パネルをなすための基板または半導体
    素子をなすための基板に対して、基板用洗浄液を供給し
    つつブラシ掛けを行う基板洗浄工程と、 ブラシに付着した異物を払い取るために圧縮ガスを吹き
    付けるガス吹き付け工程と、 前記ガス吹き付け工程の後、前記ブラシをブラシ用洗浄
    液中に浸漬して異物または汚染物質の除去を行う浸漬洗
    浄工程とを含むことを特徴とする平面表示装置または半
    導体素子の製造方法。
  7. 【請求項7】前記浸漬洗浄工程の際、またはその他の工
    程中に、前記ブラシ用洗浄液を循環させつつ連続的に濾
    過することにより、前記ブラシ用洗浄液中の異物または
    汚染物質を除去することを特徴とする請求項6記載の平
    面表示装置または半導体素子の製造方法。
  8. 【請求項8】前記ブラシ用洗浄液がオゾン水またはイオ
    ン水であることを特徴とする請求項6記載の平面表示装
    置または半導体素子の製造方法。
  9. 【請求項9】前記基板用洗浄液が水に洗剤を溶かした液
    であることを請求項6または8記載の平面表示装置また
    は半導体素子の製造方法。
  10. 【請求項10】前記ガス吹き付け工程において、初期に
    前記基板用洗浄液が前記ブラシから払い取られて捕集ま
    たは排出され、この後に吸引排気が行われることを特徴
    とする請求項6記載の平面表示装置の製造方法。
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