JP2010017658A

JP2010017658A - 基板端面の洗浄装置及び洗浄方法

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Publication number: JP2010017658A
Application number: JP2008180645A
Authority: JP
Inventors: Akinori Iso; 明典磯
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2010-01-28

Abstract

【課題】この発明は基板の端面を確実に洗浄することができるようにした洗浄装置を提供することにある。
【解決手段】所定方向に搬送される基板の搬送方向と交差する方向の端面を洗浄する洗浄装置であって、
回転軸線を基板の板面と直交させて配置され基板の端面の厚さ方向全長にわたって接触する第１のブラシ毛２３ｂを有する上部洗浄ブラシ２３と、回転軸線を上部洗浄ブラシと同じにして配置され第１のブラシ毛と同じ位置で第１のブラシ毛間に入り込んで基板の端面の厚さ方向全長にわたって接触する第２のブラシ毛２４ｂを有する下部洗浄ブラシ２４と、上部洗浄ブラシと下部洗浄ブラシを逆方向に回転駆動させて第１のブラシ毛と第２のブラシ毛とで基板の端面を洗浄させる差動歯車機構３４を具備する。
【選択図】図２

Description

この発明は液晶表示装置などのＦＤＰ（Flat Display Panel）に用いられる基板の端面を洗浄する洗浄装置及び洗浄方法に関する。

ＦＤＰとしてのたとえば液晶表示装置の製造工程においては、ガラス製の基板を高い清浄度で洗浄することが要求される工程がある。基板を洗浄する方式としては、洗浄液中に基板を浸漬するディップ方式や基板を一枚ずつ洗浄する枚葉方式があり、最近では高い清浄度で洗浄することができる枚葉方式が採用されることが多くなってきている。

枚葉方式の１つとして回転駆動される洗浄ブラシを用いて洗浄する洗浄装置が知られている。この洗浄装置は上記基板を搬送ローラによって所定方向に搬送するとともに、この基板の搬送経路に上記洗浄ブラシを配置し、この洗浄ブラシを回転させながらブラシ毛を上記基板の上下面に接触させ、かつその接触箇所に洗浄液を供給することで、基板を洗浄するようにしている。

上記基板は上下面が汚れているだけでなく、端面も汚れていることが知られており、そのため上下面だけでなく、端面も洗浄するということが行なわれている。とくに、液晶表示装置に用いられるガラス製の基板の場合、大きな基板を所定のサイズに割断し、割断された端面を研磨加工するため、その端面の微細な凹凸部に研磨剤の微粒子が残留し、その微粒子が汚れの原因となっている。

特許文献１には半導体装置の製造に用いられるフォトマスクなどの基板の端面を洗浄する端面洗浄装置が示されている。この先行技術は基板の端面を、この基板の端面に対して軸方向を平行に配置したスクラブ用ブラシによって洗浄することが示されている。
２００２−４９１４４号公報

ところで、特許文献１のように基板の端面にスクラブ用ブラシを接触させ、このスクラブ用ブラシを基板の端面に対して平行な軸線を中心に一方向に回転させるだけでは、端面に微細な凹凸があって、その凹部に研磨剤が入り込んでいる場合、一方向に回転するスクラブ用ブラシのブラシ毛は、上記凹部の回転方向の下流側の一端部の隅部には入り込み易いが、回転方向の上流側の他端部の隅部には入り込み難い。

そのため、上記凹部に入り込んだ微粒子のうち、スクラブ用ブラシの回転方向の下流側の隅部に位置する微粒子は比較的容易に掻きだすことができるものの、回転方向の上流側の隅部に位置する微粒子は確実に除去することができないということがあるため、洗浄効果が十分に得られないということがある。

また、基板の端面に一方向に回転するスクラブ用ブラシを押し当ててその端面を洗浄するようにすると、上記スクラブ用ブラシによって基板の端面から微粒子を除去しても、微粒子が付着したスクラブ用ブラシのブラシ毛が上記端面に繰り返して接触することになる。そのため、端面から除去されてブラシ毛に付着した微粒子の一部が上記端面に再付着するということがあるから、そのことによっても十分な洗浄効果が得られないということがある。

この発明は、基板の端面に付着した微粒子を、その端面が凹凸状であっても確実に洗浄除去することができ、しかも端面から除去された微粒子がその端面に再付着することがないようにした基板端面の洗浄装置及び洗浄方法を提供することにある。

この発明は、所定方向に搬送される基板の搬送方向と交差する方向の端面を洗浄する洗浄装置であって、
回転軸線を上記基板の板面と直交させて配置され上記基板の端面の厚さ方向全長にわたって接触する第１のブラシ毛を有する上部洗浄ブラシと、
回転軸線を上記上部洗浄ブラシと同じにして配置され上記第１のブラシ毛と同じ位置でこの第１のブラシ毛間に入り込んで上記基板の端面の厚さ方向全長にわたって接触する第２のブラシ毛を有する下部洗浄ブラシと、
上記上部洗浄ブラシと上記下部洗浄ブラシを逆方向に回転駆動させて上記第１のブラシ毛と第２のブラシ毛とで上記基板の端面を洗浄させる回転駆動手段と
を具備したことを特徴とする基板端面の洗浄装置にある。

上記基板は回転駆動されるローラ軸に設けられたローラに下面を接触させて搬送されるようになっていて、
上記回転駆動手段は、上端部に上記上部洗浄ブラシが下向きに設けられ下端部に第１の傘歯車が設けられた中軸と、この中軸に回転可能に外嵌され上端に上記下部洗浄ブラシが上向きに設けられ下端部に第２の傘歯車が設けられた中空軸と、一端に上記第１、第２の傘歯車に結合した第３の傘歯車が設けられた動力伝達軸と、この動力伝達軸の他端に設けられ上記ローラ軸に外嵌固定されたウオーム歯車に結合したウオームとによって構成されていることが好ましい。

上記第１の傘歯車、第２の傘歯車、第３の傘歯車、ウオーム歯車及びウオームは非接触で結合して動力を伝達する磁気歯車であることが好ましい。

この発明は、所定方向に搬送される基板の搬送方向と交差する方向の端面を洗浄する洗浄方法であって、
ブラシ毛を下方に向けた上部洗浄ブラシと、ブラシ毛を上方に向けた下部洗浄ブラシの互いのブラシ毛を入り込ませた状態で上記基板の端面の厚さ方向全長にわたって接触させる工程と、
上記上部洗浄ブラシと下部洗浄ブラシを逆方向に回転駆動して上記基板の端面を洗浄する工程と
を具備したことを特徴とする基板端面の洗浄方法にある。

この発明によれば、上下一対の洗浄ブラシを互いのブラシ毛を入り込ませた状態で基板の端面に接触させ、これら洗浄ブラシを逆方向に回転させるようにした。そのため、基板の端部に凹凸があって、その凹部に微粒子が入り込んでいても、凹部の一端部と他端部の隅部に入り込んだ微粒子を逆方向に回転する一対の洗浄ブラシによって確実に掻き出すことができる。

しかも、一対の洗浄ブラシは互いのブラシ毛を接触させて逆方向に回転する。そのため、上下一対の洗浄ブラシのブラシ毛によって凹部から掻き出されてそのブラシ毛に付着した微粒子は、各洗浄ブラシのブラシ毛がぶつかり合うことで払い落とされるから、凹部から掻き出された微粒子が基板の端面に再付着するのを防止できる。

以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は液晶表示装置などに用いられるガラス製の基板Ｗの端面を洗浄する端面洗浄装置の横断面図であって、この洗浄装置はチャンバ１を備えている。このチャンバ１の一端には基板Ｗの搬入口２がスリット状に形成され、他端には同じくスリット状の搬出口３が形成されている。

上記チャンバ１内の幅方向両端部には支持板５が矢印Ｆで示す基板Ｗの搬送方向全長にわたって設けられている。一対の支持板５には両端部が軸受６によって回転可能に支持された複数のローラ軸７が所定間隔で架設されている。各ローラ軸７には軸方向に所定間隔で複数の搬送ローラ８が設けられている。一方の支持板５から突出した各ローラ軸７の一端部には第１の歯車９が設けられている。

上記チャンバ１の上記ローラ軸７の一端部側には、ローラ軸７と平行に伝動軸１１が回転可能に支持されている。この伝動軸１１には上記第１の歯車９に噛合する第２の歯車１２が設けられている。

なお、第１、第２の歯車９，１２は軸線を互いに直交させたローラ軸７と伝動軸１１との間で動力を伝達することができるものであって、たとえばウオームとウオームホイール、或いは一対の傘歯車などが用いられる。

上記伝動軸１１の軸方向中途部には従動プーリ１４が設けられている。上記チャンバ１の外側面で、上記従動プーリ１４に対応する部位には駆動源１５が設けられている。この駆動源１５の出力軸１６には駆動プーリ１７が設けられている。この駆動プーリ１７と上記従動プーリ１４とには同図に鎖線で示すチェーン１８が張設されている。

したがって、上記駆動源１５が作動すれば、駆動プーリ１７と従動プーリ１４に張設されたチェーン１８を介して上記伝動軸１１が回転駆動されるから、この伝動軸１１に設けられた第２の歯車１２及びこの第２の歯車１２に噛合した第１の歯車９を介してローラ軸７が所定方向に回転駆動される。それによって、各ローラ軸７に設けられた搬送ローラ８によって支持された基板Ｗは上記ローラ軸７の回転方向、つまり矢印Ｆ方向に搬送されることになる。

ローラ軸７に設けられた搬送ローラ８によって搬送される基板Ｗの、搬送方向と直交する幅方向の両端面は押えローラ１９によってガイドされる。それによって搬送ローラ８により搬送される矢印Ｆ方向に搬送される基板Ｗが蛇行するのが防止される。

なお、上記チャンバ１内の上記一対の支持板５よりも幅方向の外方にはそれぞれ遮蔽板２１が設けられている。各遮蔽板２１は上記チャンバ１内の幅方向両端部に空間部１ａを遮蔽して隔別している。それによって、上記空間部１ａで塵埃が発生しても、その塵埃が上記遮蔽板２１によって隔別された空間部１ａから基板Ｗが搬送される空間部１ｂに流出するのを防止している。

図２に示すように、上記搬送ローラ８によって搬送される基板Ｗの幅方向の両端面はそれぞれ上下一対の洗浄ブラシ、つまり上部洗浄ブラシ２３と下部洗浄ブラシ２４によって洗浄される。なお、図２には基板Ｗの幅方向一方に設けられた一対の洗浄ブラシ２３、２４を示し、図１には一対の上部洗浄ブラシ２３だけを示している。

上下一対の各洗浄ブラシ２３，２４は円盤状の基部２３ａ，２４ａと、各基部２３ａ，２４ａの中心部を除く部分に環状に植設されたブラシ毛２３ｂ，２４ｂを有する。各洗浄ブラシ２３，２４のブラシ毛２３ｂ，２４ｂは基板Ｗの厚さ寸法に比べて十分に長く設定されている。

上記上部洗浄ブラシ２３の基部２３ａはブラシ毛２３ｂが植設された面を下に向けて中軸２５の上端部に着脱可能に取付け固定される。この中軸２５はその下端部が上記チャンバ１の内底面に設けられた軸受体２６によって軸線を垂直にして回転可能に支持されている。上記中軸２５は、上記上部洗浄ブラシ２３のブラシ毛２３ｂが搬送ローラ８によって矢印Ｆ方向に搬送される上記基板Ｗの端面ｅの厚さ方向全長にわたって接触するよう、上記上部洗浄ブラシ２３の高さを設定している。

上記中軸２５には中空軸２７が回転可能に外嵌されている。この中空軸２７の上端には上記下部洗浄ブラシ２４の基部２４ａがブラシ毛２４ｂが設けられた面を上に向けて着脱可能に取付け固定されている。

上記中空軸２７の軸方向中途部は支持アーム２８の一端に設けられた軸受２８ａによって回転可能に支持されている。この支持アーム２８の他端は上記チャンバ１内に立設された第１の支柱部材２９に取付け固定されている。

上記下部洗浄ブラシ２４は、上記第１の支柱部材２９によってそのブラシ毛２４ｂが基板Ｗの端面の厚さ方向全長にわたって接触し、しかも上記上部洗浄ブラシ２３のブラシ毛２３ｂの間に入り込む高さに支持されている。

上記中軸２５の下部には第１の傘歯車３１が歯面を上に向けて外嵌固定され、上記中空軸２７の下端部には第２の傘歯車３２が歯面を下に向けて上記中軸２５に対して回転可能で、しかも上記第１の傘歯車３１に対して所定の間隔で外嵌固定されている。

上記第１、第２の歯車３１，３２には第３の傘歯車３３が結合されている。上記第１乃至第３の傘歯車３１〜３３にはそれぞれの歯が磁化されることで形成された磁気歯車が用いられていて、これら傘歯車３１〜３３は異なる極性の磁気力によって非接触で結合している。

すなわち、第１乃至第３の傘歯車３１〜３３は、上記第３の傘歯車３３が回転駆動されると、その回転に対して第１の傘歯車３１と第２の傘歯車３２が逆方向に回転する、差動歯車機構３４を構成している。

上記第３の傘歯車３３は動力伝達軸３５の一端に取付け固定されている。この動力伝達軸３５は上記ローラ軸７の下方に、このローラ軸７に対して軸線を直交させて設けられていて、その中途部はチャンバ１内に立設された第２の支柱部材３６に設けられた軸受体３７に回転可能に支持されている。

図２と図３に示すように、上記動力伝達軸３５の上記ローラ軸７の下方に位置する他端にはウオーム３８が嵌着固定されている。このウオーム３８は上記ローラ軸７に外嵌固定されたウオーム歯車３９に結合している。上記ウオーム３８とウオーム歯車３９はそれぞれの歯が磁化された磁気歯車であって、これらは異なる極性の磁気力によって非接触で結合している。

したがって、基板Ｗを搬送するために、ローラ軸７が駆動源１５によって回転駆動されると、ローラ軸７の回転によって搬送される基板Ｗの幅方向の両端面に接触した上部洗浄ブラシ２３と下部洗浄ブラシ２４が差動歯車機構３４によって逆方向に回転して上記端面を洗浄するようになっている。

上記一対の洗浄ブラシ２３、２４は、上記ローラ軸７よりも十分に速く回転するよう上記差動歯車機構３４の第１乃至第３の傘歯車３１〜３３と、上記ウオーム３８とウオーム歯車３９の歯数が設定されている。

それによって、一対の洗浄ブラシ２３、２４の回転速度は搬送ローラ８によって搬送される基板Ｗの搬送速度よりも速くなるから、上下一対の洗浄ブラシ２３、２４のうち、どちらか一方、たとえば下部洗浄ブラシ２４が基板Ｗの搬送方向と同方向に回転しても、それらの速度差によって下部洗浄ブラシ２４のブラシ毛２４ｂが基板Ｗの端面ｅを確実に擦ってブラシ洗浄することができる。
なお、図２に示すように上記上部洗浄ブラシ２３と下部洗浄ブラシ２４が基板Ｗの端面に接触する部位にはノズル４１によって洗浄液が供給されるようになっている。

つぎに、上記構成の端面洗浄装置によって基板Ｗの端面を洗浄するときの作用について説明する。
チャンバ１内に基板Ｗを供給するに先立って、駆動源１５を作動させてローラ軸７を所定方向に回転させる。ローラ軸７が回転したチャンバ１内に基板Ｗが搬入口２から供給されると、その基板Ｗは図２に矢印Ｆで示すように下面が搬送ローラ８によって支持されてチャンバ１内を搬出口３に向かって搬送される。

上記ローラ軸７が回転駆動されると、その回転はウオーム歯車３９とウオーム３８を介して動力伝達軸３５に伝達される。この動力伝達軸３５には差動歯車機構３４を構成する第３の傘歯車３３が設けられている。

そのため、動力伝達軸３５とともに第３の傘歯車３３が回転すると、その回転によって第１の傘歯車３１と第２の傘歯車３２を介して中軸２５に設けられた上部洗浄ブラシ２３と、中空軸２７に設けられた下部洗浄ブラシ２４が逆方向に回転するから、これら一対の洗浄ブラシ２３、２４によって基板Ｗの端面ｅが擦られて洗浄されることになる。このとき、基板Ｗの端面ｅに一対の洗浄ブラシ２３、２４が接触する箇所にはノズル４１によって洗浄液が供給される。

上部洗浄ブラシ２３と下部洗浄ブラシ２４のブラシ毛２３ｂ，２４ｂは、基板Ｗの端面の厚さ方向全長に接触しながら逆方向に回転する。上記基板Ｗの端面には微細な凹凸があって、その凹部４５には図４と図５に示すように研磨剤などの微粒子Ｐ１．Ｐ２が入り込んでいることがある。

そのような場合、図４に拡大して示すように基板Ｗの搬送方向上流側の隅部に位置する微粒子Ｐ１は矢印Ｌで示すように基板Ｗの搬送方向Ｆと逆方向である、反時計方向に回転する上部洗浄ブラシ２３のブラシ毛２３ｂによって上記凹部４５から掻き出されることになる。

一方、図５に拡大して示すように、上記凹部４５の上記基板Ｗの搬送方向下流側の隅部に入り込んだ微粒子Ｐ２は、同図に矢印Ｒで示す、基板Ｗの搬送方向と同方向に回転する下部洗浄ブラシ２４のブラシ毛２４ｂによって掻き出される。

すなわち、下部洗浄ブラシ２４の回転方向Ｌは基板Ｗの搬送方向Ｆと同方向であるが、その回転速度は基板Ｗの搬送速度よりも速い。そのため、回転する下部洗浄ブラシ２４のブラシ毛２４ｂは基板Ｗの端面を基板Ｗの搬送速度との速度差に応じて擦ることができるから、上記凹部４５の上記基板Ｗの搬送方向下流側の隅部に入り込んだ微粒子Ｐ２掻き出すことができる。

このように、上部洗浄ブラシ２３と下部洗浄ブラシ２４の回転方向を逆方向としたことで、これら洗浄ブラシ２３、２４によって基板Ｗの端面ｅを搬送方向Ｆに対して逆の回転方向Ｌ及び搬送方向Ｆと同じ回転方向Ｒの両方向からブラッシングすることができる。

そのため、たとえば基板Ｗの端面ｅに凹部４５があって、その凹部４５内の汚れが一方向からのブラッシングでは落ち難い場合であっても、その汚れを逆方向に回転する一対の洗浄ブラシ２３、２４によって良好に洗浄除去することが可能となる。

上記上部洗浄ブラシ２３と下部洗浄ブラシ２４は、これらのブラシ毛２３ｂ，２４ｂが互いに接触しながら回転する。そのため、各洗浄ブラシ２３，２４のブラシ毛２３ｂ，２４ｂが基板Ｗの端面ｅの汚れを洗浄除去することで、これらのブラシ毛２３ｂ，２４ｂに端面から除去した微粒子が付着していても、互いのブラシ毛２３ｂと２４ｂが擦れ合いながら回転することで、各ブラシ毛２３ｂ，２４ｂに付着した微粒子が落下除去されることになる。

つまり、上記上部洗浄ブラシ２３と下部洗浄ブラシ２４のブラシ毛２３ｂ，２４ｂは基板Ｗの端面ｅを洗浄することで汚れても、その汚れを自己洗浄する機能を備えている。そのため、基板Ｗの端面ｅから除去した微粒子をその端面ｅに再付着させるということがないから、洗浄効果の向上を図ることができる。

上記ローラ軸７の回転を上部洗浄ブラシ２３と下部洗浄ブラシ２４に伝達するための上記第１乃至第３の傘歯車３１〜３３、及びウオーム３８とウオーム歯車３９はそれぞれ磁気歯車が用いられている。磁気歯車は非接触で磁気結合して動力を伝達するため、塵埃の発生を招くことがない。

つまり、チャンバ１内の上記第１乃至第３の傘歯車３１〜３３、及びウオーム３８とウオーム歯車３９が設けかれた空間部１ｂ内で、動力伝達に用いられた機械要素から塵埃が発生することがないから、チャンバ１内を搬送される基板Ｗが不要に汚されるのを防止することができる。

上記上部洗浄ブラシ２３と下部洗浄ブラシ２４を、ローラ軸７の回転をウオーム３８とウオーム歯車３９及び差動歯車機構３４によって伝達して回転させるようにした。そのため、上部洗浄ブラシ２３と下部洗浄ブラシ２４を回転させるために専用の駆動源を用いずにすむから、構成の簡略化を図ることができる。

上記一実施の形態では基板の搬送方向と交差する幅方向の両端面を洗浄する場合について説明したが、幅方向の両端面だけでなく、搬送方向に沿う両端面も洗浄する場合には、幅方向の両端面を洗浄した後、基板を９０度回転させてつぎの洗浄装置で残りの２つの端面を洗浄するようにすればよい。

この発明の一実施の形態の洗浄装置の概略的構成を示す横断面図。上下一対の洗浄ブラシ及びこれら洗浄ブラシに動力を伝達する機構を示す側面図。図２に示す洗浄ブラシに動力を伝達する機構を示す平面図。基板の端面の凹部に入り込んだ微粒子を上部洗浄ブラシによって洗浄するときの説明図。基板の端面の凹部に入り込んだ微粒子を下部洗浄ブラシによって洗浄するときの説明図。

符号の説明

１…チャンバ、７…ローラ軸、８…搬送ローラ、２３…上部洗浄ブラシ、２４…下部洗浄ブラシ、２３ａ，２４ａ…基部、２３ｂ，２４ｂ…ブラシ毛、２５…中軸、２７…中空軸、３１…第１の傘歯車、３２…第２の傘歯車、３３…第３の傘歯車、３５…動力伝達軸、３８…ウオーム、３９…ウオーム歯車。

Claims

所定方向に搬送される基板の搬送方向と交差する方向の端面を洗浄する洗浄装置であって、
回転軸線を上記基板の板面と直交させて配置され上記基板の端面の厚さ方向全長にわたって接触する第１のブラシ毛を有する上部洗浄ブラシと、
回転軸線を上記上部洗浄ブラシと同じにして配置され上記第１のブラシ毛と同じ位置でこの第１のブラシ毛間に入り込んで上記基板の端面の厚さ方向全長にわたって接触する第２のブラシ毛を有する下部洗浄ブラシと、
上記上部洗浄ブラシと上記下部洗浄ブラシを逆方向に回転駆動させて上記第１のブラシ毛と第２のブラシ毛とで上記基板の端面を洗浄させる回転駆動手段と
を具備したことを特徴とする基板端面の洗浄装置。
上記基板は回転駆動されるローラ軸に設けられたローラに下面を接触させて搬送されるようになっていて、
上記回転駆動手段は、上端部に上記上部洗浄ブラシが下向きに設けられ下端部に第１の傘歯車が設けられた中軸と、この中軸に回転可能に外嵌され上端に上記下部洗浄ブラシが上向きに設けられ下端部に第２の傘歯車が設けられた中空軸と、一端に上記第１、第２の傘歯車に結合した第３の傘歯車が設けられた動力伝達軸と、この動力伝達軸の他端に設けられ上記ローラ軸に外嵌固定されたウオーム歯車に結合したウオームとによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板端面の洗浄装置。
上記第１の傘歯車、第２の傘歯車、第３の傘歯車、ウオーム歯車及びウオームは非接触で結合して動力を伝達する磁気歯車であることを特徴とする請求項２記載の基板端面の洗浄装置。
所定方向に搬送される基板の搬送方向と交差する方向の端面を洗浄する洗浄方法であって、
ブラシ毛を下方に向けた上部洗浄ブラシと、ブラシ毛を上方に向けた下部洗浄ブラシの互いのブラシ毛を入り込ませた状態で上記基板の端面の厚さ方向全長にわたって接触させる工程と、
上記上部洗浄ブラシと下部洗浄ブラシを逆方向に回転駆動して上記基板の端面を洗浄する工程と
を具備したことを特徴とする基板端面の洗浄方法。