JP2005157196A

JP2005157196A - 液晶表示素子の基板洗浄方法およびその装置

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Publication number: JP2005157196A
Application number: JP2003398935A
Authority: JP
Inventors: Masahide Shigemura; 政秀重村; Yasuhide Hasegawa; 康英長谷川
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】ラビング処理後の基板を洗浄するにあたって、その基板表面における洗浄水の滞留や泡発生を防止する。
【解決手段】ラビング処理された基板Ｐを水平方向に搬送する基板搬送手段（例えばコロコンベア）６０と、基板Ｐを通過させる基板通過用開口部を有する隔壁を介して仕切られた複数の洗浄室とを含み、基板Ｐを基板搬送手段６０にて各洗浄室内を順次移動させながら、給水ノズルにより基板Ｐに洗浄水を供給して基板のラビング処理面を洗浄するにあたって、給水ノズル（例えばパドルノズル）２１より基板Ｐの搬送方向Ｌ１とほぼ直交する方向Ｌ２から基板Ｐに対して洗浄水を供給して基板Ｐのラビング処理面を洗浄する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示素子を構成する基板（透明電極基板）の例えばラビング処理面を洗浄するのに好適な基板洗浄方法およびその装置に関するものである。

液晶表示素子の製造工程中における配向膜形成プロセスにおいては、基板表面にポリイミドなどの高分子膜により配向膜を形成したのち、その膜面をラビング処理する。ラビング処理にはナイロンやポリエステルなどの植毛布が用いられるため、往々にして膜面にラビング布からの抜け毛やカスなどが付着して残される。この種の残渣を除去するため、ラビング処理後に基板洗浄工程が用意されている（下記特許文献１参照）。

図７に、その基板洗浄工程で用いられている一般的な基板洗浄装置を模式的に示す。この基板洗浄装置１には、大別して基板を洗浄する洗浄工程と洗浄した基板を乾燥する乾燥工程とが含まれるが、この例では１回のパドル洗浄と２回のシャワー洗浄および１回の乾燥工程とが含まれている。

すなわち、この基板洗浄装置１には、パドル洗浄室２０、第１および第２のシャワー洗浄室３０，４０および乾燥室５０の各室がこの順序で隣接するように区画されて設けられている。また、パドル洗浄室２０、第１および第２のシャワー洗浄室３０，４０および乾燥室５０の全室にわたって基板搬送手段としての多数本の回転ローラ６０ａを含むコロコンベア６０が配設されている。

基板搬送手段に関連して、パドル洗浄室２０には基板搬入口Ｓ１が、乾燥室５には基板搬出口Ｓ２がそれぞれ設けられている。また、パドル洗浄室２０，第１および第２のシャワー洗浄室３０，４０および乾燥室５０をそれぞれ仕切る隔壁には、ラビング処理済みの基板Ｐを次室へと通過させるための基板通過用開口部Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５がそれぞれ形成されている。

パドル洗浄室２０には、スリット状の吐出口より基板Ｐの表面（ラビング処理面）に対して洗浄水Ｗ１をカーテン状に流下するパドルノズル２１が設置されている。これに対して、第１および第２のシャワー洗浄室３０，４０には、独立した複数の散水口より基板Ｐの表面に対して所定の洗浄水Ｗ２，Ｗ３を供給するシャワーノズル３１，４１が設置されている。乾燥室５０には、エアナイフ５１が設けられている。

通常、洗浄水Ｗ１〜Ｗ３には純水もしくは超純水が用いられるが、洗浄水Ｗ２，Ｗ３のいずれかにＩＰＡ（イソプロピルアルコール）が使用されることもある。パドル洗浄は、シャワー洗浄する際に純水のミストが付着してむらが生ずるのを防止する目的で行われる前洗浄で、純水をあらかじめラビング処理面になじませるための洗浄である。

特開平７−６４０９１号公報

上記基板洗浄装置１によれば、基板Ｐをコロコンベア６０によりパドル洗浄室２０側から送り込むことにより、パドル洗浄→シャワー洗浄→乾燥が自動的に行われるのであるが、これには次のような問題がある。

パドル洗浄室２０と第１シャワー洗浄室３０との間、第１シャワー洗浄室３０と第２シャワー洗浄室４０の間および第２シャワー洗浄室４０と乾燥室５０との間は、それぞれ隔壁により仕切られているが、各室の洗浄液が隣室にできるだけ入り込まないようにするため、基板Ｐを次室へと通過させるための基板通過用開口部Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５をスリット状の狭い開口部としている。

特に洗浄液にＩＰＡを使用する場合には、ＩＰＡが隣室の純水に混入しないようにするため、基板通過用開口部Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５がより狭くされる。また、上記基板洗浄装置１を含めて従来装置では、ノズルからの基板Ｐに対する洗浄液の供給方向を基板が送り出される方向（搬送方向の下流側）としている。

これによれば、ノズルから基板Ｐに供給された洗浄液はその表面を伝わって基板搬送方向下流側に向けて流れるが、その行き先には上記基板通過用開口部Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の狭いスリットが存在するため洗浄液の流れが妨げられ流動が変動する。

これにより、基板Ｐ上に洗浄液が滞留したり泡が発生することがあり、これが原因で基板Ｐの表面からラビング処理時の残渣が流し切れず、最終的に完成品として組み立てられた液晶表示素子に表示欠陥が発生することがある。

したがって、本発明の課題は、ラビング処理後の基板（透明電極基板）をパドル洗浄室やシャワー洗浄室などの各洗浄室に順次搬送して基板表面からラビング処理時の残渣を除去するにあたって、各洗浄室の洗浄液を隣室にできるだけ入り込まないようにする前提のもとで、上記基板の表面に付着している残渣をきれいに洗浄することができるようにすることにある。

上記課題を解決するために、本願の第１発明は、少なくとも一方の面が前処理されている基板を水平方向に搬送する基板搬送手段と、その基板搬送経路に沿って配置され上記基板を通過させる基板通過用開口部を有する隔壁を介して仕切られた複数の洗浄室とを含み、上記基板を上記基板搬送手段にて上記各洗浄室内を順次移動させながら、上記各洗浄室内の給水ノズルにより上記基板に洗浄水を供給して上記基板の前処理面を洗浄する液晶表示素子の基板洗浄方法において、上記基板の搬送方向とほぼ直交する方向から上記基板に対して上記洗浄水を供給して上記基板の前処理面を洗浄することを特徴としている。

また、上記課題を解決するため、本願の第２発明は、少なくとも一方の面が前処理されている基板を水平方向に搬送する基板搬送手段と、その基板搬送経路に沿って配置され上記基板を通過させる基板通過用開口部を有する隔壁を介して仕切られた複数の洗浄室とを含み、上記基板を上記基板搬送手段にて上記各洗浄室内を順次移動させながら、上記各洗浄室内の給水ノズルにより上記基板に洗浄水を供給して上記基板の前処理面を洗浄する液晶表示素子の基板洗浄装置において、上記給水ノズルが、上記基板の搬送方向とほぼ直交する方向から上記基板に対して上記洗浄水を供給するように配置されていることを特徴としている。

上記第２発明において、上記給水ノズルには、スリット口から上記洗浄水をカーテン状に吐出するパドルノズルと、独立した複数の散水口を有するシャワーノズルとが含まれるが、そのいずれにも上記基板の前処理面に対して４０〜５０°の角度で上記洗浄水が流下するように角度付けされていることが好ましい。

また、上記第２発明においては、上記基板搬送手段として多数本の回転ローラを有するコロコンベアが好ましく採用されるが、この場合、上記基板１枚が跨る範囲内の複数本の回転ローラのうち、所定本数の回転ローラが両端に搬送ガイド用の鍔を有するガイド用回転ローラであり、残りの回転ローラが少なくとも洗浄水供給側とは反対側に上記鍔を持たない非ガイド用回転ローラであり、さらには上記ガイド用回転ローラと上記非ガイド用回転ローラとが交互に配置されていることがより好ましい。

また、上記ガイド用回転ローラの両端に設けられる上記鍔のうち、少なくとも洗浄水供給側とは反対側に位置する鍔の上記回転ローラによる基板支持面からの突出高さが、上記基板の板厚を基準としてその４．５〜７．５倍であることが好ましい。

本発明によれば、前処理された面を有する基板を基板通過用開口部を有する隔壁を介して仕切られている複数の洗浄室内を順次通過させて洗浄するにあたって、上記基板の搬送方向とほぼ直交する方向から上記基板に対して上記洗浄水を供給するようにしたことにより、洗浄水が基板通過用開口部付近に溜まることなくスムーズに流れる。したがって、基板表面上に洗浄水が滞留したり、その流動変動により泡が発生したりすることがなく、基板表面上の異物やゴミをきれいに洗い流すことができる。

また、給水ノズルからの洗浄水が基板の前処理面に対して４０〜５０°の角度で流下するように給水ノズルの角度を調整することにより、パドル洗浄およびシャワー洗浄のいずれにおいても、基板表面上における洗浄水の流れをよりスムーズにすることができる。

また、基板搬送手段としてコロコンベアを使用する場合において、そのコロコンベア内に搬送ガイド用の鍔を有するガイド用回転ローラと、鍔のない非ガイド用回転ローラとを含ませたことにより、基板の搬送方向とほぼ直交する方向から供給される洗浄水の流れに対する堰止め抵抗が少なくなり、これによっても基板表面上における洗浄水の流れをよりスムーズにすることができる。

図１ないし図６に本発明のいくつかの実施形態を示すが、まず、図１ないし図３により本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明による基板洗浄装置１０の一例を模式的に示す説明図、図２は本発明の要部を示す模式的な斜視図、図３はその要部平面図である。

なお、この実施形態に係る基板洗浄装置１０は、先に説明した従来例と同じくラビング処理された配向膜を有する基板Ｐを被洗浄基板とする枚葉式の洗浄装置であり、上記従来例と同一もしくは同一と見なされてよい構成要素についてはそれと同じ参照符号を用いている。

図１に示すように、この基板洗浄装置１０には、パドル洗浄室２０，第１および第２の２つのシャワー洗浄室３０，４０および乾燥室５０が設けられている。基板搬送手段は多数の回転ローラ６０ａを含むコロコンベア６０であり、パドル洗浄室２０には基板搬送口Ｓ１が、乾燥室５０には基板搬出口Ｓ２が備えられ、また、各洗浄室を仕切る隔壁にはスリット状の基板通過用開口部Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５がそれぞれ設けられている。

パドル洗浄室２０にはスリット口から基板Ｐに対して洗浄水Ｗ１をカーテン状に吐出するパドルノズル２１が設置されており、第１および第２のシャワー洗浄室３０，４０には独立した散水口から基板Ｐに対して洗浄水Ｗ２，Ｗ３を放出するシャワーノズル３１，４１が設置されている。

なお、先の従来例でも説明したように、パドル洗浄は、シャワー洗浄する際に純水のミストが付着してむらが生ずるのを防止する目的で行われる前洗浄で、純水をあらかじめラビング処理面になじませるための洗浄である。すなわち、いきなりシャワー洗浄を行うとシャワーが搬送系や基板それに洗浄室内で跳ね返り、それが洗浄前に待機している基板にミストや水滴として付着し乾燥むらとなりやすいため前洗浄としてパドル洗浄を行う。

洗浄水Ｗ１〜Ｗ３には純水もしくは超純水が好ましく用いられるが、シャワー洗浄室３０，４０での洗浄水Ｗ２，Ｗ３には必要に応じてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などの溶剤系を混入してもよい。また、乾燥室５０には基板Ｐに対して乾燥用のエアを放出するエアナイフ５１が設置されている。

図３を参照して、コロコンベア６０の各回転ローラ６０ａは、基板Ｐの底面に対する接触面積をできるだけ小さくするため、その回転軸６０ｂの両端にのみ支持輪６１，６２を備えており、各支持輪６１，６２には搬送ガイド用の鍔６３，６４が形成されている。この例において、鍔６３，６４は円錐状のガイド面を備えており、また、支持輪６１，６２には基板Ｐに対する傷付け防止用のゴムリング６５がそれぞれ取り付けられている。

図２および図３に示すように、コロコンベア６０による基板Ｐの搬送方向をＬ１とすると、本発明において、パドルノズル２１はその搬送方向Ｌ１とほぼ直交する方向Ｌ２から基板Ｐに対して洗浄水Ｗ１を供給するように配置されている。

詳しくは図示しないが、シャワーノズル３１，４２についてもパドルノズル２１と同様に、基板Ｐの搬送方向Ｌ１とほぼ直交する方向Ｌ２から基板Ｐに対して洗浄水Ｗ２，Ｗ３をそれぞれ供給するように配置されている。

これによれば、各洗浄室２０，３０，４０において、基板Ｐには上記搬送方向Ｌ１と直交する一辺Ｐ２側から洗浄水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が供給され、その洗浄水Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が上記一辺Ｐ２と対向する他辺Ｐ３側に向かって流れるため、基板通過用開口部Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５付近での洗浄水の滞留や泡発生をなくすことができる。

なお、基板Ｐ上での洗浄水の流れをスムーズにさせるには、図２に示すように、パドルノズル２１からの洗浄水Ｗ１が基板Ｐの表面（ラビング処理面）に対して４０〜５０°の角度で流下するようにパドルノズル２１の取付角度を設定することが好ましい。シャワーノズル３１，４２についても同様に、その洗浄水Ｗ２，Ｗ３が基板Ｐの表面に対して４０〜５０°の角度で流下するように取付角度を設定することが好ましい。

ところで、この種の基板洗浄装置においては、コロコンベア６０として回転ローラ６０ａが狭いピッチ（例えば８０ｍｍピッチ）で並べられたコロコンベアが一般的に採用されるが、上記第１実施形態のようにすべての回転ローラ６０ａが鍔付きであると、洗浄水の流速にもよるが、基板Ｐの一辺Ｐ２側から供給される洗浄水に対して他辺Ｐ３側（反給水側）に存在する鍔６４が堰止め抵抗となり、洗浄水のスムーズな流れが遮られることがある。

これを防止するための本発明の第２実施形態を図４に示す。すなわち、この第２実施形態においては、例えば奇数本目の回転ローラ６０ａは両端の支持輪６１，６２に鍔６３，６４を有するガイド用回転ローラ６０１とし、偶数本目の回転ローラ６０ａについては反給水側（洗浄水供給側とは反対側）の支持輪６２には鍔を付けない支持専用の非ガイド用回転ローラ６０２とする。

これによれば、基板Ｐの他辺Ｐ３側において隣接する鍔部６４の間隔が広げられ、基板Ｐの一辺Ｐ２側から供給される洗浄水に対する抵抗が小さくなるため、基板Ｐ上における洗浄水のスムーズな流れが確保される。

なお、この例ではガイド用回転ローラ６０１と非ガイド用回転ローラ６０２とを交互に配置しているが、例えばガイド用回転ローラ１本に対して非ガイド用回転ローラを２本の割合としてもよく、要するに１枚の基板Ｐが跨る範囲を繰り返し単位としてその範囲内の複数本の回転ローラのうちの所定本数をガイド用回転ローラ６０１とし、残りを非ガイド用回転ローラ６０２とすればよい。なお、非ガイド用回転ローラ６０２については基板Ｐの一辺Ｐ２側（給水側）の鍔６３をさらに外してもよい。

次に、基板Ｐ上における洗浄水のスムーズな流れが確保するための本発明の第３実施形態を図５により説明する。図５は回転ローラ６０ａの反給水側の鍔６４を示す拡大図で、基板Ｐ上を流下する洗浄水の堰止め抵抗を小さくするには鍔６４はできるだけ小径であることが好ましいが、基板Ｐの搬送時の安定性との兼ね合いが問題となる。

その両立をはかるため第３実施形態では、図５において鍔６４の支持輪６２による基板支持面からの突出高さをａとして、その突出高さａを基板Ｐの板厚を基準としてその４．５〜７．５倍としている。すなわち、一例として基板Ｐの板厚が０．７ｍｍである場合には、鍔６４の突出高さａを３．１５〜５．２５ｍｍの範囲内とする。

なお、鍔６４の変形例として、図６に示すように円錐状のガイド面を持たない単なるフランジ状としてもよい。また、給水側の鍔６３については必ずしも上記鍔６４と同じとする必要はないが、部品点数上同一のものを使用することが好ましい。

上記第３実施形態によれば、基板Ｐ上を流下する洗浄水の堰止め抵抗を可及的に小さくできるとともに、基板Ｐの搬送時の安定性も確保することができる。この第３実施形態は上記第１実施形態および上記第２実施形態のいずれにも適用可能である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、必ずしもパドル洗浄室とシャワー洗浄室の双方に適用されるものではなく、例えば洗浄水の給水量などによっては、パドル洗浄室のみに適用されてもよいし、もしくはシャワー洗浄室のみに適用されてもよい。

また本発明は、ラビング処理後の基板洗浄に限らず、電極パターニング後の基板洗浄やカラーフィルタなどの積層膜形成後の基板洗浄などにも適用可能である。

本発明に係る液晶表示素子の基板洗浄装置の一例を模式的に示す説明図。被洗浄基板とパドルノズルとの位置関係を模式的に示す説明図。本発明の第１実施形態におけるパドル洗浄室内を基板表面側からみた状態を概略的に示す平面図。本発明の第２実施形態におけるパドル洗浄室内を基板表面側からみた状態を概略的に示す平面図。本発明の第３実施形態における回転ローラの鍔部を拡大して示す側面図。上記第３実施形態の変形例を示す側面図。従来例に係る液晶表示素子の基板洗浄装置の一例を模式的に示す説明図。

符号の説明

１０基板洗浄装置
２０パドル洗浄室
２１パドルノズル
３０第１のシャワー洗浄室
４０第２のシャワー洗浄室
３１，４１シャワーノズル
５０乾燥室
５１エアナイフ
６０コロコンベア
６０ａ回転ローラ
６１，６２支持輪
６３，６４鍔
Ｌ１基板搬送方向
Ｌ２洗浄水放出方向
Ｐ基板
Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５基板通過用開口部
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３洗浄水

Claims

少なくとも一方の面が前処理されている基板を水平方向に搬送する基板搬送手段と、その基板搬送経路に沿って配置され上記基板を通過させる基板通過用開口部を有する隔壁を介して仕切られた複数の洗浄室とを含み、上記基板を上記基板搬送手段にて上記各洗浄室内を順次移動させながら、上記各洗浄室内の給水ノズルにより上記基板に洗浄水を供給して上記基板の前処理面を洗浄する液晶表示素子の基板洗浄方法において、
上記基板の搬送方向とほぼ直交する方向から上記基板に対して上記洗浄水を供給して上記基板の前処理面を洗浄することを特徴とする液晶表示素子の基板洗浄方法。
少なくとも一方の面が前処理されている基板を水平方向に搬送する基板搬送手段と、その基板搬送経路に沿って配置され上記基板を通過させる基板通過用開口部を有する隔壁を介して仕切られた複数の洗浄室とを含み、上記基板を上記基板搬送手段にて上記各洗浄室内を順次移動させながら、上記各洗浄室内の給水ノズルにより上記基板に洗浄水を供給して上記基板の前処理面を洗浄する液晶表示素子の基板洗浄装置において、
上記給水ノズルが、上記基板の搬送方向とほぼ直交する方向から上記基板に対して上記洗浄水を供給するように配置されていることを特徴とする液晶表示素子の基板洗浄装置。
上記給水ノズルが、上記基板の前処理面に対して４０〜５０°の角度で上記洗浄水が流下するように角度付けされている請求項２に記載の液晶表示素子の基板洗浄装置。
上記給水ノズルには、スリット口から上記洗浄水をカーテン状に吐出するパドルノズルと、独立した複数の散水口を有するシャワーノズルとが含まれる請求項２または３に記載の液晶表示素子の基板洗浄装置。
上記基板搬送手段として多数本の回転ローラを有するコロコンベアが用いられ、上記基板１枚が跨る範囲内の複数本の回転ローラのうち、所定本数の回転ローラが両端に搬送ガイド用の鍔を有するガイド用回転ローラであり、残りの回転ローラが少なくとも洗浄水供給側とは反対側に上記鍔を持たない非ガイド用回転ローラである請求項２ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示素子の基板洗浄装置。
上記ガイド用回転ローラと上記非ガイド用回転ローラとが交互に配置されている請求項５項に記載の液晶表示素子の基板洗浄装置。
上記ガイド用回転ローラの両端に設けられる上記鍔のうち、少なくとも洗浄水供給側とは反対側に位置する鍔の上記回転ローラによる基板支持面からの突出高さが、上記基板の板厚を基準としてその４．５〜７．５倍である請求項５または６項に記載の液晶表示素子の基板洗浄装置。