JP2009059750A - 基板洗浄装置、及び基板洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板洗浄工程を中断することなく、スクラブブラシを毎回クリーニングすることを可能にする。
【解決手段】回転台３１２に取付けた被洗浄基板１１０にスクラブブラシ３２０ａを接触させ、このスクラブブラシ３２０ａを被洗浄基板１１０の中心から外縁方向へ揺動させることで被洗浄基板１１０の表面を洗浄するに際し、回転台３１２の外周にスクラブブラシ３２０ａをクリーニングするクリーニングディスク３４１を配設し、スクラブブラシ３２０ａをクリーニングディスク３４１まで揺動させてクリーニングする。
【選択図】図４

Description

本発明は、被洗浄基板の表面を洗浄ブラシで洗浄することで、被洗浄基板の表面に付着されている異物を除去する基板洗浄装置、及び基板洗浄方法に関する。

一般に、電気光学装置の代表である液晶装置や半導体装置を構成する基板は、多数枚取り可能な大型基板にて一括して製造される。大型基板の製造過程では、成膜処理、パターニング処理が多用されており、その各処理工程では高密度、高精細な成膜やパターニングが行われるため、各処理工程間において大型基板を充分に洗浄し、付着されている異物(塵埃、破片、汚染物等のパーティクル)を除去する必要がある。

基板洗浄装置としては大型基板を１枚ずつ洗浄する枚葉方式が知られている。この枚葉方式の基板洗浄装置は、大型基板を回転させるスピンテーブルと、回転する大型基板の表面をスクラブするスクラブブラシと、回転する大型基板に洗浄液を供給するノズルとを備えている。

このような基板洗浄装置は、スクラブブラシを、回転する大型基板に押し当てながら、回転中心から外周方向へ揺動させ、その際、大型基板とスクラブブラシとの間に洗浄水を供給することで、大型基板に付着している異物をこすり取るようにして除去する。

スクラブブラシを繰り返し使用すると、このスクラブブラシに大型基板からこすり取られた異物の一部（特に、粘着物）が付着して残留ないし蓄積される。そのため、このような基板洗浄装置にはブラシクリーニング装置が併設されている。

例えば特許文献１（特開２００３−２７３０５８号公報）には、ブラシクリーニング用の大型基板を備え、このブラシクリーニング用大型基板を回転台にセットし、スクラブブラシを押し当てて、スクラブブラシに付着した異物を除去する技術が開示されている。

又、特許文献２（特開２００１-７０６９号公報）には、スクラブブラシをクリーニングするに際しては、このスクラブブラシをスクラブ洗浄ノズルの方向へ移動させて、ノズルから噴出する洗浄液によりスクラブブラシをセルフクリーニングする技術が開示されている。
特開２００３−２７３０５８号公報 特開２００１-７０６９号公報

しかし、上述した各特許文献に開示されている技術では、その何れもがスクラブブラシをクリーニングするための工程を、基板洗浄工程とは別に設けているため、スクラブブラシをクリーニングしている間は、基板洗浄が中断されるため、生産効率が悪いという問題がある。

更に、スクラブブラシのクリーニングは、基板を１回洗浄する毎に行うことが理想であるが、スクラブブラシのクリーニングのために毎回基板洗浄工程を中断することは現実的ではなく、実際には、数回或いは数十回の基板洗浄に１回の割合でクリーニングが行われる。その結果、異物が付着したスクラブブラシで基板を洗浄してしまう可能性があり、前回の基板洗浄時に除去した異物が、今回の基板洗浄時に当該基板に付着させてしまう可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑み、基板洗浄工程を中断することなく、洗浄ブラシを毎回クリーニングすることが可能で、生産効率が良く、しかも、基板洗浄時における洗浄ブラシから当該基板への異物の再付着を確実に防止するこのとできる基板洗浄装置、及び基板洗浄方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１発明は、回転台に取付けた被洗浄基板に洗浄ブラシを接触させ、該洗浄ブラシを該被洗浄基板の中央から外縁方向へ、或いは該被洗浄基板の外縁から中央方向へ移動させることで該被洗浄基板の表面を洗浄する基板洗浄装置において、前記回転台の外周に前記洗浄ブラシをクリーニングするクリーニング部材を配設し、前記洗浄ブラシをクリーニング部材まで移動させることを特徴とする。

このような構成では、回転台の外周に洗浄ブラシをクリーニングするクリーニング部材を配設し、この洗浄ブラシをクリーニング部材まで移動させるようにして、洗浄ブラシをクリーニングするようにしたので、基板洗浄工程を中断することなく、洗浄ブラシを毎回クリーニングすることが可能となり生産効率が良い。しかも、洗浄時の洗浄ブラシは毎回クリーンな状態となるため洗浄ブラシから被洗浄基板への異物の再付着を確実に防止することができる。

第２発明は、第１発明において、前記クリーニング部材が前記回転台と一体回転することを特徴とする。

このような構成では、クリーニング部材が回転台と一体回転するので、このクリーニング部材に洗浄ブラシを押し当てるだけで、洗浄ブラシに付着した異物を効率よく除去することができる。

第３発明は、第１発明において、前記クリーニング部材が少なくとも前記洗浄ブラシの径と同じであり、該クリーニング部材が前記回転台の外周であって、前記洗浄ブラシの移動方向に配設されていることを特徴とする。

このような構成では、クリーニング部材を少なくとも洗浄ブラシの径と同じとし、このクリーニング部材を回転台の外周であって洗浄ブラシの移動方向に配設したので、最小の面積で洗浄ブラシを効率よくクリーニングすることができる。

第４発明は、第１〜第３発明において、前記クリーニング部材が昇降部に連設されており、該昇降部が前記洗浄ブラシと前記被洗浄基板との接触位置を検出して、該クリーニング部材を該被洗浄基板と略同一高さに調整することを特徴とする。

このような構成では、クリーニング部材の高さが昇降部にて被洗浄基板と略同一高さに調整されるので、洗浄ブラシを常に良好にクリーニングすることができる。

第５発明は、回転台に取付けた被洗浄基板に洗浄ブラシを接触させ、該洗浄ブラシを該被洗浄基板の中央から外縁方向へ、或いは該被洗浄基板の外縁から中央方向へ移動させることで該被洗浄基板の表面を洗浄する基板洗浄方法において、前記回転台の外周に前記洗浄ブラシをクリーニングするクリーニング部材を配設し、前記洗浄ブラシをクリーニング部材まで移動させてクリーニングすることを特徴とする。

このような構成では、回転台の外周に洗浄ブラシをクリーニングするクリーニング部材を配設し、この洗浄ブラシをクリーニング部材まで移動させるようにして、洗浄ブラシをクリーニングするようにしたので、基板洗浄工程を中断することなく、洗浄ブラシを毎回クリーニングすることが可能となり生産効率が良い。しかも、洗浄時の洗浄ブラシは毎回クリーンな状態となるため洗浄ブラシから被洗浄基板への異物の再付着を確実に防止することができる。

第６発明は、第５発明において、前記クリーニング部材が前記回転台と一体回転することを特徴とする。

このような構成では、クリーニング部材が回転台と一体回転するので、このクリーニング部材に洗浄ブラシを押し当てるだけで、洗浄ブラシに付着した異物を効率よく除去することができる。

第７発明は、第５或いは第６発明において、前記洗浄ブラシが前記被洗浄基板に接触すると、該洗浄ブラシと該被洗浄基板と接触位置を検出して、該接触位置に前記クリーニング部材の高さを一致させることを特徴とする。

このような構成では、クリーニング部材の高さが被洗浄基板と略同一高さに調整されるので、洗浄ブラシを常に良好にクリーニングすることができる。

第８発明は、第５〜第７発明において、前記洗浄ブラシは前記被洗浄基板の中央から外縁方向へ移動して該被洗浄基板を洗浄した後、前記クリーニング部材へ移動してクリーニングされることを特徴とする。

このような構成では、洗浄ブラシは、被洗浄基板を中央から外縁方向へ洗浄した後、クリーニング部材でクリーニングされるため、常にクリーンな状態を維持することができる。又、基板洗浄工程中においてクリーニングされるので作業性が良い。

第９発明は、第５〜第８発明において、前記洗浄ブラシは前記被洗浄基板を１回洗浄する毎に前記クリーニング部材へ移動されてクリーニングされることを特徴とする。

このような構成では、洗浄ブラシは、被洗浄基板を１回洗浄する毎に、クリーニング部材でクリーニングされるため、常にクリーンな状態を維持することができる。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。

［第１実施形態］
図１〜図７に本発明の第１実施形態を示す。図１は液晶表示装置の概略断面図、図２は液晶表示装置の組み立て工程を示す工程図である。

先ず、図１を参照して液晶表示装置の全体構成について簡単に説明する。尚、図１には駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置が示されている。

図１の符号１は、電気光学装置の代表である液晶表示装置であり、表示パネルとしての液晶パネル１２０と、この液晶パネル１２０の両外表面に貼り合わされている、防塵機能を有する透明なガラス基板（以下「防塵ガラス基板」と称する）３０，３１とを備えている。

液晶パネル１２０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）基板１０と、これに対向配置される対向基板２０とが、枠状のシール材５２を介して貼り合わされて液晶パネル１２０が形成されており、このシール材５２によって形成された両基板１０，２０の対向面間の空隙に、電気光学物質としての液晶５０が封入されている。

ＴＦＴ基板１０上には画素を構成する画素電極（ＩＴＯ）９ａ等がマトリクス状に配置され、又、対向基板２０上には全面に対向電極（ＩＴＯ）２１が設けられている。更に、ＴＦＴ基板１０の画素電極９ａ上、及び対向基板２０上の全面に渡って、ラビング処理が施された配向膜１６，２２が各々形成されている。尚、各配向膜１６，２２は、ポリイミド膜等の透明な有機膜で構成されている。又、ＴＦＴ基板１０のシール材５２が形成された領域の外側の一辺に、データ線駆動回路１０１、及び外部接続端子１０２が形成されている。尚、図示しないが、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路が設けられ、更に、残る一辺に、走査線駆動回路間をつなぐ配線パターンが形成されている。

又、防塵ガラス基板３０，３１は、塵埃等が液晶パネル１２０の表面に付着することを防止すると共に、塵埃等が液晶表示面から離間させてデフォーカスすることで、塵埃等の像を目立たなくさせる機能を有する。このような機能を実現するために、防塵ガラス基板３０，３１は、板厚が1〜３ｍｍ程度と比較的厚く形成されており、その材質は、ＴＦＴ基板３０や対向基板２０と同一のものが使用されている。又、防塵ガラス基板３０，３１は、液晶パネル１２０の表面に対し、ＴＦＴ基板３０や対向基板２０（及び防塵ガラス基板３０，３１）と同じ屈折率に調整されたシリコン系接着剤やアクリル系接着剤等からなる熱硬化型或いは光硬化型等の透明接着剤を用いて、ＴＦＴ基板３０と対向基板２０の外表面に対し気泡を除去した状態で接着されている。

図２に液晶表示装置の組み立て工程を示す。又、図３に各工程において貼り合わされる基板の分解斜視図を示す。尚、この作業はクリーンルーム内で行われる。

工程(ａ)：前工程において大型基板１１０，２００に、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０とが多数枚ずつ、それぞれ一括して製造される。そして、大型基板２００に形成されている対向基板２０のみをチッブ状に切り出す。

工程（ｂ）：大型基板２００から切り出された対向基板２０は、大型基板１１０のＴＦＴ基板１０が形成されている領域に各々貼り合わされる。尚、大型基板１１０と対向基板２０との間には液晶が滴下注入法（ＯＤＦ）により充填されている。そして、動作状態等の検査を行う。

工程（ｃ）：次いで、各対向基板２０の外表面に対向基板２０とほぼ同一形状の防塵ガラス基板３１を貼り合わせる。

工程（ｄ）：その後、大型基板１１０の、対向基板２０が貼り合わされている面と反対側の面である外表面に、大型基板１１０とほぼ同一かやや小さい形状の大型防塵ガラス基板３００を貼付する。

工程（ｅ）：大型基板１１０の対向基板２０が張り合わされている側の面の、対向基板２０間にスクライブラインを形成し、このスクライブラインに沿って大型基板１１０を分割し、チップ状の液晶装置１００を切り出す。このとき大型防塵ガラス基板３００も、チップ状の防塵ガラス基板３０に切り出されて、液晶表示装置１が完成する。

尚、工程（ｃ）と工程（ｄ）とを入れ換え、対向基板２０に対して防塵ガラス基板３１を貼付する前に、大型基板１１０に大型防塵ガラス基板３００を貼り合わせるようにしても良い。

前工程におけるライン投入時、及び上述した各工程間において、基板洗浄が行われる。図４、図５に示すように、本実施形態で採用する基板洗浄装置３１０は、枚葉スピン式であり、図示しいな処理チャンバ内に配設されている。尚、以下においては、大型基板１１０を洗浄対象となる基板としているため、この大型基板１１０を被洗浄基板１１０と読み換えて説明する。但し、洗浄対象となる基板は、上述した図２の(ａ)〜(ｄ)で形成されるものの全てに適用できることは云うまでもない。又、基板はガラス基板以外に、シリコン基板、ＳＯＩ(silicon on insulator)基板であっても良い。

図５に示すように、この基板洗浄装置３１０の回転軸３１１の上端に回転台３１２の中心が固設されており、この回転台３１２の周囲に、被洗浄基板１１０を保持する複数のチャック爪３１３が等間隔に設けられている。尚、回転軸３１１は図示しない駆動モータに連設されている。

又、この回転台３１２の外周に、ディスク保持台３１２ａが同心円状に一体形成され、このディスク保持台３１２ａに昇降部３１５を介して、クリーニング部材としてのリング状のクリーニングディスク３１６が載置固定されている。クリーニングディスク３１６は、ＰＣＶ（塩化ビニル）等の樹脂製であり、表面にヤスリ目状の凹凸、或いは格子溝が形成されている。又、昇降部３１５は、クリーニングディスク３１６と被洗浄基板１１０との高さを同一にするための高さ調整機構であり、例えばリンク機構を有し、このリンク機構をソレノイドなどの駆動機構にて駆動させることで昇降動作させる。尚、このソレノイドは、後述する制御装置に入力されている基板データに基づいて動作される。

又、回転台３１２の上方に、揺動アーム３２１がほぼ水平に配設されている。更に、この揺動アーム３２１の基端に昇降アーム３２２が連設されている。尚、昇降アーム３２２は、ボールねじ等を用いた周知の昇降機構が採用されている。揺動アーム３２１は被洗浄基板１１０の回転中心とクリーニングディスク３１６との間を揺動するものであり、昇降アーム３２２は、この揺動アーム３２１を平行に昇降させる。

この揺動アーム３２１の下端にブラシ軸３２０が図示しないモータに連設されて回転自在に垂設されている。更に、このブラシ軸３２０の下端に、洗浄ブラシとしてのスクラブブラシ３２０ａが固設されている。このスクラブブラシ３２０ａは、被洗浄基板１１０の表面に接触して、この被洗浄基板１１０に付着されている異物（パーティクル）をこすり取るようにして除去するものである。尚、符号３２３はスクラブブラシ３２０ａと一体に移動して、このスクラブブラシ３２０ａに洗浄液（リンス液）を供給するノズル、２３４は回転台３１２の回転中心の上方に臨まされ、被洗浄基板１１０の回転中心に洗浄液（リンス液）を供給するノズルである。

次に、このような構成による基板洗浄装置３１０の動作について説明する。尚、この基板洗浄装置３１０の制御動作は、図示しない制御装置によって行われる。

先ず、回転台３１２の外周に形成されているディスク保持台３１２ａにクリーニングディスク３１６を載置固定する。次いで、回転台３１２から上方へ延出されているチャック爪３１３に被洗浄基板１１０を掛止して、固定する。

その後、駆動モータ（図示せず）を駆動させて回転台３１２を回転させると共に、両ノズル３２３，３２４から洗浄液（リンス液）を吐出する。次いで、揺動アーム３２１を揺動させて、この揺動アーム３２１の先端に、ブラシ軸３２０を介して垂設されているスクラブブラシ３２０ａを被洗浄基板１１０の回転中に臨ませると共に、この揺動アーム３２１の基端を支持する昇降アーム３２２を降下させて、スクラブブラシ３２０ａを被洗浄基板１１０の回転中心に押し当てて接触させる（図６の状態）。

このときの接触位置が、制御装置（図示せず）に読込まれ、クリーニングディスク３１６の底面に介装されている昇降部３１５に高さ情報として出力され、このクリーニングディスク３１６の高さが、スクラブブラシ３２０ａと被洗浄基板１１０の接触面との位置に自動調整される。その後、揺動アーム３２１を低速で揺動させて、スクラブブラシ３２０ａを、被洗浄基板１１０の中心から回転台３１２の外周方向（図５の矢印Ｓ１方向）へ移動させ、被洗浄基板１１０の表面に付着されている異物をスクラブ洗浄する。

そして、このスクラブブラシ３２０ａが被洗浄基板１１０の周縁部に達した後も、更に揺動させ、スクラブブラシ３２０ａを被洗浄基板１１０の外周に配設されているクリーニングディスク３１６へ移動させ、このクリーニングディスク３１６でスクラブブラシ３２０ａに付着した異物を除去するセルフクリーニングを行う（図７参照）。その際、このクリーニングディスク３１６の高さが、スクラブブラシ３２０ａに接触する位置に自動調整されているため、スクラブブラシ３２０ａに付着した異物を確実に除去することができる。

そして、クリーニングディスク３１６でスクラブブラシ３２０ａに付着した異物が所定に除去された後、昇降アーム（図示せず）を上昇させ（図５の矢印Ｓ２方向）、スクラブブラシ３２０ａをクリーニングディスク３１６から離間させ、揺動アーム３２１を、被洗浄基板１１０の回転中心方向（図５の矢印Ｓ３方向）へ水平移動させる。その後、昇降アーム（図示せず）を下降させてスクラブブラシ３２０ａを再び、被洗浄基板１１０の表面に接触させ、上述した洗浄作業を数回〜数十回繰り返して、洗浄作業を終了する。

このように、本実施形態によれば、スクラブブラシ３２０ａは、被洗浄基板１１０の表面を１回スキャンする毎に、その外周に配設されているクリーニングディスク３１６でセルフクリーニングされるので、常に異物の除去されたクリーンなスクラブブラシ３２０ａによって被洗浄基板１１０が洗浄されるため、被洗浄基板１１０にスクラブブラシ３２０ａに付着されている異物が再付着されることがなく、良好な基板洗浄を行うことができる。

又、クリーニングディスク３１６を回転台３１２の外周に固設したので、洗浄工程中にセルフクリーニングが完了するため、洗浄工程を中止する必要が無くなり、生産効率が向上する。更に、クリーニングディスク３１６の高さが、昇降部３１５によりスクラブブラシ３２０ａに接触する位置に自動調整されるので、スクラブブラシ３２０ａに付着した異物を常に確実に除去することができる。

［第２実施形態］
図８、図９に本発明の第２実施形態を示す。図８は基板洗浄装置の斜視図、図９は図５相当の断面図である。尚、図示しない揺動アーム、昇降アームは、第１実施形態と同様の動作をする。

上述した第１実施形態では、クリーニングディスク３１６を、被洗浄基板１１０の外周にリング状に配設して回転台３１２と一体回転させるようにしたが、本実施形態では、スクラブブラシ３２０ａの径と同じか、それよりもやや大きい形状のクリーニングディスク３４１を回転台３１２の外周であって、クリーニングディスク３４１の揺動方向に配設されている支持台３４０上に固設したものである。

上述したように、スクラブブラシ３２０ａは揺動アーム３２１（図４参照）の揺動動作により常に一定方向に移動しているだけであるため、この揺動方向の外周にクリーニングディスク３４１を配設するだけで、上述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。又、クリーニングディスク３４１が最小面積で良いため経済的である。尚、クリーニングディスク３４１をクリーニングディスク３４１とは逆方向へ回転させるようにすれば、セルフクリーニングをより効果的に行うことができる。

尚、本発明は上述した各実施形態に限るものではなく、例えば、スクラブブラシ３２０ａは、大型基板１１０の中央から外縁方向へ直線的に移動することで、この大型基板１１０を洗浄するようにしても良い。又、スクラブブラシ３２０ａは、大型基板１１０の外縁から中央方向へ移動することで、大型基板１１０を洗浄するようにしても良く、或いは、大型基板１１０の外縁から中央を通過して反対側の外縁方向へ移動することで洗浄するようにしても良い。

本発明による基板洗浄装置によって洗浄できる基板は液晶装置に使用される基板に限らず、半導体基板等何れの基板であっても良い。

第１実施形態による液晶表示装置の概略断面図 同、液晶表示装置の組み立て工程を示す工程図 同、図２の各工程において貼り合わされる基板の分解斜視図 同、基板洗浄装置の平面図 同、基板洗浄装置の断面側面図 同、基板洗浄装置の基板洗浄時の要部斜視図 同、スクラブブラシをセルフクリーニングしている状態の要部斜視図 第２実施形態による基板洗浄装置の要部斜視図 同、基板洗浄装置の断面側面図

符号の説明

１１０…大型基板（被洗浄基板）、３１０…基板洗浄装置、３１２…回転台、３１２ａ…ディスク保持台、３１５…昇降部、３１６，３４１…クリーニングディスク、３２０ａ…スクラブブラシ、３２１…揺動アーム、３２２…昇降アーム、３４０…支持台

Claims (9)

1. 回転台に取付けた被洗浄基板に洗浄ブラシを接触させ、該洗浄ブラシを該被洗浄基板の中央から外縁方向へ、或いは該被洗浄基板の外縁から中央方向へ移動させることで該被洗浄基板の表面を洗浄する基板洗浄装置において、
   前記回転台の外周に前記洗浄ブラシをクリーニングするクリーニング部材を配設し、前記洗浄ブラシをクリーニング部材まで移動させる
   ことを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記クリーニング部材が前記回転台と一体回転する
   ことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
3. 前記クリーニング部材が少なくとも前記洗浄ブラシの径と同じであり、該クリーニング部材が前記回転台の外周であって、前記洗浄ブラシの移動方向に配設されている
   ことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
4. 前記クリーニング部材が昇降部に連設されており、該昇降部が前記洗浄ブラシと前記被洗浄基板との接触位置を検出して、該クリーニング部材を該被洗浄基板と略同一高さに調整する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の基板洗浄装置。
5. 回転台に取付けた被洗浄基板に洗浄ブラシを接触させ、該洗浄ブラシを該被洗浄基板の中央から外縁方向へ、或いは該洗浄基板の外縁から中央方向へ移動させることで該被洗浄基板の表面を洗浄する基板洗浄方法において、
   前記回転台の外周に前記洗浄ブラシをクリーニングするクリーニング部材を配設し、前記洗浄ブラシをクリーニング部材まで移動させてクリーニングする
   ことを特徴とする基板洗浄方法。
6. 前記クリーニング部材が前記回転台と一体回転する
   ことを特徴とする請求項５記載の基板洗浄方法。
7. 前記洗浄ブラシが前記被洗浄基板に接触すると、該洗浄ブラシと該被洗浄基板と接触位置を検出して、該接触位置に前記クリーニング部材の高さを一致させる
   ことを特徴とする請求項５或いは６に記載の基板洗浄方法。
8. 前記洗浄ブラシは前記被洗浄基板の中央から外縁方向へ移動して該被洗浄基板を洗浄した後、前記クリーニング部材へ移動してクリーニングされる
   ことを特徴とする請求項５〜７の何れか1項に記載の基板洗浄方法。
9. 前記洗浄ブラシは前記被洗浄基板を１回洗浄する毎に前記クリーニング部材へ移動されてクリーニングされる
   ことを特徴とする請求項５〜８の何れか1項に記載の基板洗浄方法。

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