JP2006297207A - 基板の洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板が撓んだ場合であっても、洗浄効果を低下させることなく基板を洗浄できる基板の洗浄装置を提供すること。
【解決手段】 基板５を下方から支えるとともに略水平方向に搬送する搬送ローラ１２が装着される搬送ローラ軸１１の垂直上方に、この基板５の搬送方向に略直角な水平軸回りに前記搬送ローラ１２の回転に同期して回転するノズル管１３を設け、このノズル管１３に基板５の表面に洗浄液を噴射して該基板の表面を洗浄する噴射ノズル１４を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板の洗浄装置に関するものであり、特に液晶パネルや半導体素子の製造工程におけるガラス基板やウェハなどといった基板の洗浄に好適に用いられる基板の洗浄装置に関するものである。

液晶パネルや半導体素子の製造工程においてガラス基板やウェハなどの洗浄に用いられる基板の洗浄装置の一種として、ローラ搬送式の基板の洗浄装置が知られている。従来一般のローラ搬送式の基板の洗浄装置は、搬送ローラにより基板を枚葉で略水平方向に搬送しつつ、ノズルから搬送される基板の表面に洗浄液を噴射して、その表面に付着している異物を除去し洗浄するという動作を行う。

このようなローラ搬送式の基板の洗浄装置における基板の搬送機構は、搬送ローラ軸の軸線方向に所定の間隔をおいて複数の搬送ローラが装着され、この搬送ローラ軸が基板の搬送方向に略直角方向に架設され、基板の搬送方向に沿って所定の間隔をおいて略水平で平行に配設される構成を備える。各搬送ローラ軸の両端は、軸受などにより回転可能に支持されており、回転動力源から伝達される回転動力により回転するように構成される。そして、このような構成により、各搬送ローラで基板を下方から支持しつつ、搬送ローラ軸の回転により基板を搬送する。

特開２００１−８７７１９号公報 特開平６−９５８２０号公報

このような構成を有するローラ搬送式の基板の洗浄装置は、次のような問題点を有する。基板が複数のローラにより下方から支持される構成であると、搬送される基板のうち搬送ローラにより支持されていない部分、言い換えると搬送ローラと接触していない部分は、基板の自重により下方に撓んで変形する。具体的には、基板の搬送方向については、各搬送ローラ軸の間に位置する部分が下方に撓み、ローラ搬送軸の軸線方向においては、各搬送ローラの間に位置する部分が下方に撓む。また、搬送ローラ軸自体も基板の自重等で下方に撓むことから、基板の搬送方向の横幅方向について、その中央近傍が下方に撓む。このように、搬送ローラで搬送される基板は、極端にいうと全体的に波打った状態となる。

このように撓んだ状態で基板の表面に洗浄液が噴射されると、この下方に撓んだ部分に洗浄液が滞留しやすくなる。基板の表面に洗浄液が滞留した部分に対し洗浄液を噴射したとしても、基板の表面に滞留する洗浄液により噴射指された洗浄液の勢いが減殺される。このため、基板の洗浄効果が低下する。また、基板の表面に洗浄液が滞留すると、この滞留した洗浄液の自重も加わって、基板が撓みが大きくなり、その結果洗浄液の層の厚さが厚くなって、さらに洗浄効果が低下する。

基板の表面に洗浄液が滞留するような状態で基板の洗浄効果を維持するためには、洗浄液を噴射するノズル数を増やす、またはノズルから噴射される洗浄液の圧力を高めて勢いを大きくするという構成が考えられる。しかしながらこのような構成とすると、洗浄液の使用量が増加するため、基板の表面に滞留する洗浄液の量も増加し、このため洗浄効果が低下することになるという悪循環に陥るおそれがある。また、洗浄液の使用量の増加により、液晶パネルや半導体素子の製造コストの上昇を招くおそれもある。このほか、ノズルの数を増やすと、洗浄装置を構成する部品の点数が増加し、また構造も複雑になる。

特に、液晶パネルのガラス基板の洗浄に適用する場合においては、最近のガラス基板の大型化にともない、ガラス基板の撓みが発生しやすくなったほか、ガラス基板の表面に滞留する洗浄液の量も増加しやすくなったことから、滞留した洗浄液により基板の洗浄効果の低下が生じやすくなったという状況にある。

上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、基板の撓みによる洗浄液の滞留が生じるような場合であっても、洗浄効果が低下しない基板の洗浄装置を提供すること、または、ローラ搬送式の基板の洗浄装置において、部品点数を増加させることなく基板の洗浄効果を高めることができる基板の洗浄装置を提供することである。

前記課題を解決するため、本発明に係る基板の洗浄装置は、基板を下方から支えるとともに略水平方向に搬送する搬送ローラの略垂直上方に、基板のちょうど搬送ローラに支持される部分に対して略直上方から洗浄液を噴射できるように噴射ノズルを設ける。

そして、この噴射ノズルを、基板の搬送方向に略直角な水平軸回りに前記搬送ローラの回転に同期して回転する回転軸に設けられる構成とするとよい。

本発明に係る基板の洗浄装置によれば、ノズルから噴射された洗浄液は、基板の下方から搬送ローラに支持される位置に対して吹き付けられ、この近傍の領域が洗浄される。下方から搬送ローラに支持される位置は、下方への撓みが小さいことから、この位置およびその近傍の領域には、洗浄液の滞留が少ないものと考えられる。従って、吹き付けられた洗浄液の勢いが滞留する洗浄液により減殺されることが少なくなるから、基板の洗浄の効果を高めることができる。このため、ノズルの数を増やしたり、洗浄液の噴射の勢いを増加させることなく、基板の洗浄の効果を高められるから、基板の洗浄装置の構成が複雑化せず、また洗浄液の使用量の増加もない。

また、各搬送ローラの上方のノズルを搬送ローラの回転に同期して回転させることにより、各ノズルにより所定の領域ずつ順次洗浄できるから、基板の全面にわたって、下方への撓みが少ない状態で基板を洗浄するのと同じ効果を奏することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下に示す実施形態は、基板を搬送ローラにより略水平方向に搬送しつつ、洗浄液を噴射して洗浄するローラ搬送式の基板の洗浄装置に適用されるものである。

図１は、本発明の実施形態に係る基板の洗浄装置の構成を示した断面模式図であり、それぞれ図１（ａ）は基板の搬送方向の側方から見た図、図１（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図であって基板の搬送方向の前後方向から見た図である。この図１に示すように、本実施形態に係る基板の洗浄装置１は、基板を下方から支持して搬送する搬送ローラが装着された搬送ローラ軸と、洗浄液を噴射するノズルが装着される複数のノズル管と、各ノズル管の上方および側方を覆うカバー体とを備える。

各搬送ローラ軸１１には、図１（ｂ）に示すように、複数の搬送ローラ１２が軸線方向に沿って所定の間隔をおいて装着される。搬送ローラ軸１１の両端は軸受２１により回転可能に支持される。各搬送ローラ軸１１の一端（図１（ｂ）においては左側に位置する端部）には歯車２６が装着されており、回転動力源（図示せず。図中の歯車２７は回転動力源からの回転動力を伝達する歯車）から伝達される回転動力を受けて回転するように構成される。そして、このような構成を有する搬送ローラ軸１１が、図１（ａ）に示すように、略水平で平行に所定の間隔をおいて配設される。

各ノズル管１３は、内部に洗浄液を流通可能なたとえば管状の部材であり、その両端は軸受２２により回転可能に支持される。各ノズル管１３の一端（図１（ｂ）においては左側に位置する端部）は閉鎖され、他端（図１（ｂ）においては右側に位置する端部）は、外部から洗浄液の供給を受けるために洗浄液供給手段３２に接続される。ここで各ノズル管１３は、洗浄液供給手段３２から洗浄液の供給を受けつつ、洗浄液供給手段３２に対して回転可能に接続される。このためたとえば、各ノズル管１３と洗浄液供給手段３２とは、回転継手３１などを介して接続される。

各ノズル管１３には、複数の噴射ノズル１４が、ノズル管１３の軸線方向に沿って所定の間隔をおいて装着され、ノズル管１３の内部に供給された洗浄液をこれらの噴射ノズル１４から外部に向けて噴射できるように構成される。これらの噴射ノズル１４は、たとえば洗浄液を一葉の扇状に広がるように噴射できるものである。そしてこのような噴射ノズル１４が、洗浄液をノズル管１４の軸線方向に沿って広がるように噴射できるように装着され、かつ複数の噴射ノズル１４がノズル管１３の軸線方向に沿って直列的に並べられるように装着される。これにより、搬送される基板５の全幅にわたって洗浄液を噴射して洗浄できる。なお、この噴射ノズル１４は、基板の洗浄装置に適用される従来一般の噴射ノズルが適用できることから、詳細な説明は省略する。

さらに図１（ｂ）に示すように、各搬送ローラ軸１１の他端および各ノズル管１３の他端（図１（ｂ）においてはそれぞれ右側に位置する端部）には歯車２４，２３が装着されており、各ノズル管１３は各搬送ローラ軸１１の回転を受けて、各搬送ローラ軸１１の回転に同期して回転するように構成される。なお、各ノズル管１３の回転の向きは、噴射ノズル１４から噴射された洗浄液が基板表面に衝突する位置が、基板の搬送方向前方から後方に向かって移動する向きに設定される。従って図１に示すような構成であれば、搬送ローラ軸１１とノズル管１３とが同じ向きに回転するように設定されればよく、このため各ノズル管１３に装着される歯車２３と、各搬送ローラ軸１１に装着される歯車２４との間に、別の１枚の独立した歯車２５を介在させればよい。

なお、各ノズル管１３の相互の位相の関係（正確には、噴射ノズル１４から噴射される洗浄液の位相の関係）については後述する。

そして各ローラ軸１１は、基板５の搬送ローラ１２に支えられている位置に対して、略直角方向から洗浄液を噴射できる位置に配設される。具体的にはたとえば、各搬送ローラ軸１１の垂直上方に平行に配設される。なお、すべての搬送ローラ軸１１の上方にノズル管１３が配設される構成である必要はなく、特定の複数の搬送ローラ軸１１の上方に配設されるものでもよい。たとえば図１に示す基板の洗浄装置１は、計１６本の搬送ローラ軸１１のうち、両端の４本を除いた１２本の搬送ローラ軸１１の上方にノズル管１３が配設される構成を有するものである。

このほか、各ノズル管１３の上方を覆うようカバー１５が配設され、各ノズル管に設けられるノズル１４から噴射された洗浄液が必要のない方向に飛び散らないように構成される。なお、図１（ｂ）においては、このカバー１５は省略する。

次に、本実施形態に係る基板の洗浄装置１の動作を説明する。図２は、本実施形態に係る基板の洗浄装置１の洗浄動作を模式的に示した図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｃ）の順に時間が経過している様子を示している。なお、以下説明の便宜上、各ノズル管と、各ノズル管の下方にある各搬送ローラ軸について、基板５の搬送方向後方から前方に向かって（図２においては左側から右側に向かって）、第一、第二、第三、・・・の順に番号を付して用いる。また、各ノズル管に装着される複数のノズルおよび各搬送ローラ軸に装着される複数の搬送ローラを、まとめてノズル群、搬送ローラ群と称する。

本実施形態に係る基板の洗浄装置１に投入された基板５は、各搬送ローラ軸１１の回転動作によって装置内を搬送される。そして図２（ａ）に示すように、基板５の先端が第一の搬送ローラ軸１１ａの搬送ローラ群に支持される位置に到達した時点において、第一のノズル管１３ａのノズル群が基板５に向かって略直角方向に洗浄液を噴射できる位置にある。そして、基板５の先端およびその近傍の領域は、第一のノズル管１１ａのノズル群から噴射された洗浄液により洗浄される。

その後、基板５が搬送されると各ノズル管１３ａ〜１３ｌも各搬送ローラ軸１１ａ〜１１ｌの回転に伴って回転する。そして図２（ｂ）に示すように、第一のノズル管１３ａのノズル群から噴射された洗浄液により洗浄された領域の後端から所定の距離だけ搬送方向後方の位置が、第二の搬送ローラ軸１１ｂの搬送ローラ群に支持される位置に到達した時点において、第二のノズル管１３ｂのノズル群が、当該位置およびその前後の所定の領域に対して、略直角方向に洗浄液を噴射できる位置に到達する。これにより、第二のノズル管１３ｂのノズル群から噴射された洗浄液により、第一のノズル管１３ａのノズル群から噴射された洗浄液により洗浄された領域の後端から連続した所定の領域が洗浄される。

その後基板が搬送されると、今度は図２（ｃ）に示すように、前記第二のノズル管１３ｂのノズル群から噴射された洗浄液により洗浄された領域の後端から所定の距離の位置が、第三の搬送ローラ軸１１ｃのローラ群により支持される位置に到達した際に、当該位置およびその前後の所定の領域が第三のノズル管１３ｃのノズル群から噴射された洗浄液により洗浄される。その後さらに基板が搬送されると、図２（ｄ）に示すように、前記第三のノズル管１３ｃのノズル群により洗浄された領域の後端から所定の領域が、第四のノズル管１３ｄのノズル群から噴射される洗浄液によって洗浄される、というように、各ノズル管のノズル群により、その直前のノズル群により洗浄された領域の後端から所定の領域ずつ順次洗浄されていく。

このような動作を行うために各ノズル管１３ａ〜１３ｌの位相は、前記のように、直前のノズル管のノズル群から噴射された洗浄液により洗浄された領域の後端から所定の領域が連続的に洗浄できるように設定される。具体的には、あるノズル管（例として第三のノズル管１３ｃとする）の基板の搬送方向後方に隣接する他のノズル管（この場合、第二のノズル管１３ｂとなる）のノズル群から噴射される洗浄液により洗浄された領域が、当該あるノズル管（第三のノズル管１３ｃ）の下方を所定の距離だけ通過した時点において、当該あるノズル管（第三のノズル管１３ｃ）のノズル群が略真下に向かって洗浄液を噴射できる位置に到達するように設定される。ここにいう「所定の距離」とは、当該あるノズル管のノズル群から噴射される洗浄液により有効に洗浄できる領域の２分の１の距離とすることが好ましい。このような構成とすれば、各ノズル管１３ａ〜１３ｌのノズル群から噴射される洗浄液により洗浄される領域どうしが途切れることなく連続し、この結果、基板５の全面にわたって洗浄することができる。

このように、基板５が各搬送ローラ軸１１ａ〜１１ｌの上方を通過して各搬送ローラ群に支持される際に、その支持される位置およびその前後の所定の領域に、各ノズル管１３ａ〜１３ｌのノズル群から洗浄液が噴射されて洗浄される、という動作が繰り返される。各搬送ローラ軸１１ａ〜１１ｌの垂直上方においては基板５の撓みが小さいから、この近傍の領域には洗浄液の滞留が少ない。このため、各ノズル管１３ａ〜１３ｌの各ノズル群から噴射された洗浄液が基板５の表面に衝突する勢いが、基板５の表面に滞留する洗浄液により減殺されず、洗浄効果を高めることができる。そして、各ノズル管１３ａ〜１３ｌのノズル群から噴射される洗浄液により所定の領域ごとに洗浄するという動作を繰り返すことによって、基板５の表面全体にわたって、撓みが少ない状態で洗浄するのと同じ効果が得られる。

なお、各ノズル管１３ａ〜１３ｌの具体的な位相は、各ノズル管１３ａ〜１３ｌのノズル群から噴射された洗浄液により有効に洗浄できる領域、各搬送ローラ軸１１ａ〜１１ｌの相互間距離、基板の搬送速度（すなわち搬送ローラ１２の外径と搬送ローラ軸１１の回転速度）、各ノズル管１３ａ〜１３ｌの回転速度などとの相互の関係により決められる。

そこで次に、前記のような洗浄動作を実現するための具体的な構成の例と、洗浄動作について説明する。

図２を参照して説明すると、ノズル管１３ａ〜１３ｌの本数を１２本、各搬送ローラ軸１１ａ〜１１ｌの間の距離および各ノズル管１３ａ〜１３ｌの間の距離をそれぞれ１２０ｍｍ、各搬送ローラ１２の外径を７６．５ｍｍとする。また、各ノズル管１３ａ〜１３ｌの各ノズル群から噴射される洗浄液による有効な洗浄領域は基板の搬送方向について前後２０ｍｍにわたる領域とし、各ノズル管１３ｂ〜１３ｌの位相は、基板５の搬送方向後方に隣接するノズル管１３ａ〜１３ｋの位相からそれぞれ２１０°ずつ遅れるように設定される。そして基板の搬送速度を６０ｍｍ／ｓ、各ノズル管１３ａ〜１３ｌの回転速度を０．２５回／ｓとする。また、洗浄の対象とする基板は、長さが１８００ｍｍのものとする。

次に示す表１は、このような基板の洗浄装置の動作を示したものである。

この表１と図２を参照して説明すると、図２（ａ）に示すように、基板５の先端が第一のローラ軸１１ａの垂直上方に到達すると、第一のノズル管１３ａのノズル群が略真下に向かって洗浄液を噴射できる位置に到達する。このため、第一のノズル管１３ａのノズル群から噴射される洗浄液により、基板５の先端〜１０ｍｍの領域が洗浄される。なお、この時点を０秒とする（表１の左側第１列目の最上段参照）。

その約２．３３秒経過後（表１の左側第１列目の第２段目参照）、図２（ｂ）に示すように、基板５の先端より２０ｍｍの位置が第二の搬送ローラ軸１１ｂの垂直上方に到達し、また、第二のノズル管１３ｂも回転して略真下に向かって洗浄液を噴射できる位置に到達する。このため、基板５の先端より１０ｍｍ〜３０ｍｍの領域が、第二のノズル管１３ｂのノズル群から噴射される洗浄液により洗浄される。

以降、約２．３３秒経過ごとに基板５が約１４０ｍｍずつ搬送され、２０ｍｍの領域ずつ順に洗浄されていく（表１の左側第１列参照）。そして、２５．６秒経過した時点において、基板５の先端より２２０ｍｍの位置が第十二の搬送ローラ軸１１ｌの垂直上方に到達し、その前後のそれぞれ１０ｍｍずつの領域が、第十二のノズル軸１３ｌのノズル群から噴射される洗浄液により洗浄される（表１の左側第１列最下段参照）。基板の先端〜２３０ｍｍの領域は、このように洗浄される。

基板の先端より２３０ｍｍ〜２４０ｍｍの領域の洗浄は、次の通りである。表１の左側第２列目を参照すると、基板５の先端が第一の搬送ローラ軸１１ａの上方を通過してから４秒経過すると、基板の先端より２４０ｍｍの位置が第一の搬送ローラ軸の上方に到達する。それと同時に、第一のノズル管１３ａが、基板の先端〜１０ｍｍの領域を洗浄してから１回転し、再び略真下に向かって洗浄液を噴射できる位置に到達する。このため、基板５の先端より２４０ｍｍの位置が第一の搬送ローラ軸１１ａのローラ群に支持されている状態において、その前後それぞれ１０ｍｍの領域が、第一のノズル管のノズル群から噴射される洗浄液により洗浄される。

そしてその約２．３３秒後、すなわち最初から６．３３秒経過後、基板５の先端より２６０ｍｍの位置が第二の搬送ローラ軸１１ｂの上方に到達し、その搬送ローラ群により支持される状態となる。それと同時に第二のノズル管１３ｂが基板の先端より１０ｍｍ〜３０ｍｍの領域を洗浄してから１回転して、再び略真下に向かって洗浄液を噴射できる位置に到達する。このため、基板の先端より２６０ｍｍの位置が第二の搬送ローラ軸１１ｂのローラ群に支持されている状態において、その前後それぞれ１０ｍｍの領域が、第二のノズル管１３ｂのノズル群から噴射される洗浄液により洗浄される。

以後、約２．３３秒経過ごとに未洗浄の領域が次の搬送ローラ軸の搬送ローラ群により支持される位置に到達する。そしてその時点で当該次の搬送ローラ軸の垂直上方にあるノズル管のノズル群が、搬送ローラ群に支持される位置の前後それぞれ１０ｍｍの領域に対し、略直角方向から洗浄液を噴射して洗浄する、という動作を繰り返す。この結果、基板の先端より２３０ｍｍ〜４７０ｍｍの領域が基板の先端側から順次洗浄される。

また、基板の先端より４７０ｍｍ〜７１０ｍｍの領域については、８〜３３．６秒の間に順次洗浄され（表１の左側第３列参照）、洗浄され、基板の先端より７１０ｍｍ〜９５０ｍｍの領域については、１２〜３７．６秒の間に順次洗浄され（表１の左側第４列参照）、・・・という動作が並列的に進行する。そして、最初から４２秒経過時において、基板の後端が第七の搬送ローラ軸１１ｇの搬送ローラ群に支持される位置に到達し、その時点において第七のノズル管１３ｇのノズル群から噴射される洗浄液によって、基板５の後端〜１０ｍｍの領域が洗浄される。これにより、基板５の全長にわたって、撓みが少ない状態で洗浄されたことになる。

以上、本発明の実施形態および実施例について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態または実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変が可能である。

たとえば、前記実施形態および実施例においては、１２本のノズル管が配設される構成を示したが、ノズル管の本数は限定されるものではない。ノズル管の本数や相互の間隔などは、設計事項として適宜選択可能である。また、前記実施形態および実施例においては、１本のノズル管に、その軸線に沿って１列に噴射ノズルが装着される構成を示したが、噴射ノズルを２列またはそれ以上の列数装着する構成であってもよい。

本発明の実施形態に係る基板の洗浄装置の構成を示した断面模式図であり、（ａ）は基板の搬送方向の側方から見た図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図であって基板の搬送方向の前後方向から見た図である。 前記基板の洗浄装置の洗浄動作を模式的に示した図であり、（ａ）は、第一のノズル管のノズル群から噴射される洗浄液により基板の所定の領域が洗浄される状態を示した図、（ｂ）は、（ａ）に示す状態の後基板が搬送され、第二のノズル管のノズル群から噴射される洗浄液により、前記（ａ）において洗浄された領域の後方の領域が洗浄される状態を示した図、（ｃ）は（ｂ）に示す状態の後基板が搬送され、第三のノズル管のノズル群から噴射される洗浄液により、前記（ｂ）において洗浄された領域の後方の領域が洗浄される状態を示した図、（ｄ）は、（ｃ）に示す状態の後基板が搬送され、第四のノズル管のノズル群から噴射される洗浄液により、前記（ｃ）において洗浄された領域の後方の領域が洗浄される状態を示した図である。

符号の説明

１ 基板の洗浄装置
５ 基板
１１ 搬送ローラ軸
１２ 搬送ローラ
１３ ノズル管
１４ 噴射ノズル
１５ カバー

Claims (2)

1. 搬送される基板の表面に洗浄液を噴射して該基板の表面を洗浄する基板の洗浄装置であって、該基板を下方から支えるとともに略水平方向に搬送する搬送ローラと、該搬送ローラの略垂直上方に配設されて前記搬送ローラにより支持される位置およびその近傍の該基板上面の領域に洗浄液を噴射する噴射ノズルとを備えることを特徴とする基板の洗浄装置。
2. 前記噴射ノズルは、基板の搬送方向に略直角な水平軸回りに前記搬送ローラの回転に同期して回転する回転軸に配設されることを特徴とする請求項１に記載の基板の洗浄装置。
   

Images