JP2007268362A - 基板洗浄装置、基板洗浄方法、及び基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上の異物を効果的に除去する。
【解決手段】ブラシ洗浄室２０、高圧洗浄室３０及び混合流体洗浄室４０において、ノズル２１、高圧ジェットノズル３１及びジェットノズル４１から、基板１上の異物を溶かす液体を基板１へ供給する。基板１上の異物が液体に溶解して効果的に除去される。特に、異物が小さい程、異物が液体に溶解しやすいので、微小な異物がより効果的に除去される。また、異物が液体に溶解してなくなるので、異物が基板１に再付着することがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ装置用のパネル基板等を洗浄する基板洗浄装置、基板洗浄方法、及びそれらを用いた基板の製造方法に係り、特に基板上の微小な異物を除去するのに好適な基板洗浄装置、基板洗浄方法、及びそれらを用いた基板の製造方法に関する。

液晶ディスプレイ装置やプラズマディスプレイ装置等の様なフラットパネルディスプレイ装置用のパネル基板の製造工程では、現像やエッチング等の薬液処理により、基板上に回路パターンやカラーフィルタ等を形成する。このとき、基板上に汚れや異物が存在すると、回路パターンやカラーフィルタ等が良好に形成されないため、基板を製造工程へ受け入れる際、及び薬液処理の前又は後には、基板の洗浄が必要である。基板の洗浄は、一般に、基板上の汚れや異物、薬液等を、洗浄液で洗い流して除去することにより行われる。洗浄液としては、一般に純水が使用されている。また、酸性やアルカリ性の溶液を用いて、基板の表面又は裏面を少量だけ腐食させ、基板の表面又は裏面に突き刺さった異物を除去する場合もある。

基板の洗浄を行う基板洗浄装置には、基板を回転しながら基板の洗浄を行うものと、例えば特許文献１及び特許文献２に記載の様に、基板を移動しながら基板の洗浄を行うものとがある。
特開平１１−１７９２９９号公報 特開２００２−３５０８０５号公報

近年のフラットパネルディスプレイ装置の高画質化に伴い、基板の洗浄でより微小な異物を除去したいという要求が強くなってきた。例えば、フィールドエミッションディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置等の次世代ディスプレイ装置用のパネル基板の製造工程では、サブミクロンオーダーの微小な異物の除去が要求される。

しかしながら、従来の基板洗浄装置では、微小な異物を十分に除去することができなかった。これは、異物が小さい程、異物が洗浄液から受ける力が小さく、異物が基板に張り付いている力に打ち勝って異物を基板から引き離すことができないためと考えられる。

また、従来の基板洗浄装置では、たとえ異物を基板から引き離すことができても、基板から引き離した異物が基板に再付着するという問題があった。

本発明の課題は、基板上の異物を効果的に除去することである。また、本発明の課題は、異物が基板に再付着するのを防止することである。さらに、本発明の課題は、品質の高い基板を製造することである。

本発明の基板洗浄装置は、基板上の異物を溶かす液体を基板へ供給する液体供給手段を備えたものである。また、本発明の基板洗浄方法は、基板上の異物を溶かす液体を基板へ供給するものである。

基板上の異物を溶かす液体を基板へ供給するので、異物が基板に張り付いている力に関わらず、異物が液体に溶解して効果的に除去される。特に、異物が小さい程、異物が液体に溶解しやすいので、微小な異物がより効果的に除去される。また、異物が液体に溶解してなくなるので、異物が基板に再付着することがない。

さらに、本発明の基板洗浄装置は、液体供給手段が、有機溶剤を基板へ供給するものである。また、本発明の基板洗浄方法は、有機溶剤を基板へ供給するものである。

基板上の異物には、例えば皮脂等の有機物から成る異物が多く含まれる。基板上の異物を溶かす液体として有機溶剤を用いると、有機物から成る異物が効果的に除去される。有機溶剤は、酸性やアルカリ性の溶液と違って基板を腐食させることがなく、また水で容易に洗い流すことができる。なお、従来、剥離工程で有機溶剤を使用することはあったが、これは基板上に形成したフォトレジスト膜等を剥離するためであり、基板の洗浄とは全く異なる目的で行われていた。

さらに、本発明の基板洗浄装置は、液体供給手段から有機溶剤が供給された基板の表面又は裏面を擦るブラシを備えたものである。また、本発明の基板洗浄方法は、有機溶剤が供給された基板の表面又は裏面をブラシで擦るものである。有機溶剤が供給された基板の表面又は裏面をブラシで擦ることにより、異物を基板の表面又は裏面から引き離す効果が向上し、また異物が有機溶剤に溶解しやすくなるので、異物がさらに効果的に除去される。

また、本発明の基板洗浄装置は、液体供給手段が、有機溶剤を基板へ高圧で吹き付けるものである。また、本発明の基板洗浄方法は、有機溶剤を基板へ高圧で吹き付けるものである。有機溶剤を基板へ高圧で吹き付けることにより、異物を基板から引き離す効果が向上するので、異物がさらに効果的に除去される。

また、本発明の基板洗浄装置は、液体供給手段が、有機溶剤とエアとの混合流体を基板へ吹き付けるものである。また、本発明の基板洗浄方法は、有機溶剤とエアとの混合流体を基板へ吹き付けるものである。有機溶剤とエアとの混合流体を基板へ吹き付けることにより、異物を基板から引き離す効果が向上するので、異物がさらに効果的に除去される。

本発明の基板の製造方法は、上記のいずれかの基板洗浄装置又は基板洗浄方法を用いて基板を洗浄した後、所定の薬液処理を行うものである。基板上の異物が効果的に除去され、基板上に回路パターンやカラーフィルタ等が良好に形成される。

本発明の基板洗浄装置及び基板洗浄方法によれば、基板上の異物を溶かす液体を基板へ供給することにより、基板上の異物を効果的に除去することができる。特に、従来は十分に除去できなかった微小な異物の除去が可能となる。また、異物が基板に再付着するのを防止することができる。

さらに、本発明の基板洗浄装置及び基板洗浄方法によれば、基板上の異物を溶かす液体として有機溶剤を用いることにより、有機物から成る異物を効果的に除去することができる。

さらに、有機溶剤が供給された基板の表面又は裏面をブラシで擦ることにより、基板上の異物をさらに効果的に除去することができる。

また、有機溶剤を基板へ高圧で吹き付けることにより、基板上の異物をさらに効果的に除去することができる。

また、有機溶剤とエアとの混合流体を基板へ吹き付けることにより、基板上の異物をさらに効果的に除去することができる。

本発明の基板の製造方法によれば、基板上の異物を効果的に除去して、基板上に回路パターンやカラーフィルタ等を良好に形成することができる。従って、品質の高い基板を製造することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による基板洗浄装置の概略構成を示す図である。本実施の形態は、基板を移動しながら基板の洗浄を行う基板洗浄装置の例を示す。基板洗浄装置は、ローラ１０、ブラシ洗浄室２０、ノズル２１、ブラシ２２、高圧洗浄室３０、高圧ジェットノズル３１、混合流体洗浄室４０、ジェットノズル４１、純水洗浄室５０、純水ノズル５１、乾燥室６０、及びエアナイフ６１を含んで構成されている。

基板１は、複数のローラ１０上に搭載され、ローラ１０の回転により矢印で示す基板移動方向へ移動される。各ローラ１０は、基板移動方向に所定の間隔で設置されており、図示しない駆動手段により所定の速度で回転する。

なお、本実施の形態では基板１を水平な状態で移動しているが、本発明はこれに限らず、基板１を水平に対して基板移動方向と直交する方向又は基板移動方向に所定の角度傾斜した状態で移動してもよい。

基板１は、まず、ローラ１０により、ブラシ洗浄室２０へ搬入される。ブラシ洗浄室２０には、ローラ１０に搭載された基板１の上方及び下方に、複数のノズル２１及びブラシ２２が設置されている。ノズル２１は、有機溶剤を基板１の表面又は裏面へ吐出する。ブラシ２２は、ロールブラシであり、その毛先を基板１の表面又は裏面に接触させながら、図示しない駆動手段により所定の速度で回転する。ノズル２１から基板１へ吐出された有機溶剤により、基板１の表面及び裏面の異物が溶かされて除去される。

このとき、有機溶剤が供給された基板１の表面又は裏面をブラシ２２で擦ることにより、異物を基板１の表面又は裏面から引き離す効果が向上し、また異物が有機溶剤に溶解しやすくなるので、異物がさらに効果的に除去される。

なお、本実施の形態では、ブラシ２２が基板移動方向に２段設けられているが、ブラシ２２の段数はこれに限らない。

基板１は、次いで、ローラ１０により、ブラシ洗浄室２０から高圧洗浄室３０へ搬送される。高圧洗浄室３０には、ローラ１０に搭載された基板１の上方及び下方に、高圧ジェットノズル３１が配置されている。高圧ジェットノズル３１は、有機溶剤を基板１の表面又は裏面へ、例えば１０〜１５ＭＰａ程度の高圧で吹き付ける。高圧ジェットノズル３１から吹き付けられた有機溶剤により、基板１の表面及び裏面に残る異物が溶かされて除去される。

このとき、高圧ジェットノズル３１から有機溶剤を基板１へ高圧で吹き付けることにより、異物を基板１から引き離す効果が向上するので、異物がさらに効果的に除去される。

基板１は、次いで、ローラ１０により、高圧洗浄室３０から混合流体洗浄室４０へ搬送される。混合流体洗浄室４０には、ローラ１０に搭載された基板１の上方及び下方に、ジェットノズル４１が配置されている。ジェットノズル４１は、有機溶剤とエアの混合流体を基板１の表面又は裏面へ吹き付ける。ジェットノズル４１から吹き付けられた混合流体により、基板１の表面及び裏面に残る異物が溶かされて除去される。

このとき、ジェットノズル４１から有機溶剤とエアとの混合流体を基板１へ吹き付けることにより、異物を基板１から引き離す効果が向上するので、異物がさらに効果的に除去される。

基板１は、次いで、ローラ１０により、混合流体洗浄室４０から純水洗浄室５０へ搬送される。純水洗浄室５０には、ローラ１０に搭載された基板１の上方及び下方に、純水ノズル５１が設置されている。純水ノズル５１は、純水を基板１の表面又は裏面へ吐出する。純水ノズル５１から吐出された純水により、基板１の表面及び裏面の有機溶剤が洗い流される。

基板１は、次いで、ローラ１０により、純水洗浄室５０から乾燥室６０へ搬送される。乾燥室６０には、ローラ１０に搭載された基板１の上方及び下方に、エアナイフ６１が設置されている。エアナイフ６１は、基板１の表面又は裏面へエアを吹き付ける。エアナイフ６１から吹き付けられたエアにより、基板１の表面及び裏面の純水が吹き飛ばされて、基板１の乾燥が行われる。

実施の形態では、有機溶剤として、例えば次の成分を含むものを使用する。
（１）テトラメチルアンモニウム、及びハイドロオキサイト
（２）１−メトキシ２−プロパノール、プロピレングリコール、及びメチルエーテル
（３）ジメチルスルホキシド
（４）モノエタノールアミン、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、及びジエチルヒドロキシルアミン
（５）モノエタノールアミン、Ｎ−メチル２−ピロリドン、及びジエチルヒドロキシルアミン
（６）アルカノールアミン、及びグリコールエーテル
（７）モノエタノールアミン、及びＤＭＳＯ

ブラシ洗浄室２０、高圧洗浄室３０及び混合流体洗浄室４０において、ノズル２１、高圧ジェットノズル３１及びジェットノズル４１から有機溶剤を基板１へ供給するので、有機物から成る異物が有機溶剤に溶解して効果的に除去される。特に、異物が小さい程、異物が有機溶剤に溶解しやすいので、微小な異物がより効果的に除去される。また、異物が有機溶剤に溶解してなくなるので、異物が基板１に再付着することがない。有機溶剤は、酸性やアルカリ性の溶液と違って基板１を腐食させることがなく、また洗浄室５０において純水ノズル５１から供給された純水により、基板１から容易に洗い流すことができる。

なお、本発明に用いる有機溶剤は、上記の成分を含むものに限らない。

以上説明した実施の形態によれば、基板１上の異物を溶かす液体を基板１へ供給することにより、基板１上の異物を効果的に除去することができる。特に、従来は十分に除去できなかった微小な異物の除去が可能となる。また、異物が基板１に再付着するのを防止することができる。

さらに、基板１上の異物を溶かす液体として有機溶剤を用いることにより、有機物から成る異物を効果的に除去することができる。

さらに、ブラシ洗浄室２０において、有機溶剤が供給された基板１の表面又は裏面をブラシ２２で擦ることにより、基板１上の異物をさらに効果的に除去することができる。

また、高圧洗浄室３０において、有機溶剤を基板１へ高圧で吹き付けることにより、基板１上の異物をさらに効果的に除去することができる。

また、混合流体洗浄室４０において、有機溶剤とエアとの混合流体を基板１へ吹き付けることにより、基板１上の異物をさらに効果的に除去することができる。

なお、以上説明した実施の形態は、基板を移動しながら基板の洗浄を行う基板洗浄装置の例であったが、本発明の基板洗浄装置及び基板洗浄方法は、基板を回転しながら基板の洗浄を行う基板洗浄装置及び基板洗浄方法にも適用することができる。

図２は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、ガラス基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄工程及び乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、ガラス基板上にＴＦＴアレイが形成される。

また、図３は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、ガラス基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、ガラス基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄工程及び乾燥工程が実施される。

本発明の基板洗浄装置又は基板洗浄方法を用いて基板を洗浄した後、所定の薬液処理を行うことにより、基板上の異物を効果的に除去して、基板上に回路パターンやカラーフィルタ等を良好に形成することができる。従って、品質の高い基板を製造することができる。

本発明の一実施の形態による基板洗浄装置の概略構成を示す図である。 液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。 液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 基板
１０ ローラ
２０ ブラシ洗浄室
２１ ノズル
２２ ブラシ
３０ 高圧洗浄室
３１ 高圧ジェットノズル
４０ 混合流体洗浄室
４１ ジェットノズル
５０ 純水洗浄室
５１ 純水ノズル
６０ 乾燥室
６１ エアナイフ

Claims (12)

1. 基板上の異物を溶かす液体を基板へ供給する液体供給手段を備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記液体供給手段は、有機溶剤を基板へ供給することを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 前記液体供給手段から有機溶剤が供給された基板の表面又は裏面を擦るブラシを備えたことを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
4. 前記液体供給手段は、有機溶剤を基板へ高圧で吹き付けることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
5. 前記液体供給手段は、有機溶剤とエアとの混合流体を基板へ吹き付けることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
6. 基板上の異物を溶かす液体を基板へ供給することを特徴とする基板洗浄方法。
7. 有機溶剤を基板へ供給することを特徴とする請求項６に記載の基板洗浄方法。
8. 有機溶剤が供給された基板の表面又は裏面をブラシで擦ることを特徴とする請求項７に記載の基板洗浄方法。
9. 有機溶剤を基板へ高圧で吹き付けることを特徴とする請求項７に記載の基板洗浄方法。
10. 有機溶剤とエアとの混合流体を基板へ吹き付けることを特徴とする請求項７に記載の基板洗浄方法。
11. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の基板洗浄装置を用いて基板を洗浄した後、所定の薬液処理を行うことを特徴とする基板の製造方法。
12. 請求項６乃至請求項１０のいずれか一項に記載の基板洗浄方法を用いて基板を洗浄した後、所定の薬液処理を行うことを特徴とする基板の製造方法。

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