JP2011129579A - 洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄ムラの発生を防止して、洗浄後の被洗浄物の品質の低下を防止することができる洗浄装置を提供することを目的とする。
【解決手段】洗浄装置１は、基板１２を搬送する搬送コンベア３と、搬送される基板１２に対して、搬送コンベアの搬送方向と直交する全幅に渡って、洗浄剤１０を帯状に連続的に吹き付けて、基板１２を洗浄する洗浄剤吹き付けノズル４とを備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示パネル用の基板、半導体基板、金属基板、ガラス基板等の基板の表面を洗浄する際に使用される洗浄装置に関する。

一般に、液晶表示装置は、互いに対向して配置された一対のガラス基板と、一対のガラス基板の間に設けられた液晶層と、一対のガラス基板を互いに接着するとともに、両ガラス基板の間に液晶を封入するために枠状に設けられたシール材とを備えている。

また、液晶表示装置に使用される液晶表示パネルを製造する場合、一般に、マザーガラスと呼ばれる大型のガラス基板から複数枚のガラス基板を作製し、このガラス基板の表面に対して、レジスト塗布処理、エッチング処理、及びレジスト剥離処理を繰り返して行うことにより、基板の表面に積層構造を有する回路が形成され、液晶表示装置を構成するＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板及びＣＦ（Color Filter）基板が形成される。

また、一般に、これらの基板は、それぞれの用途に要求される性能や耐久性等の信頼性を一層向上させるために、高い清浄度が必要とされ、ＴＦＴ基板等の製造工程では、ＴＦＴ基板等を清浄化するための洗浄工程が必要となる。例えば、上述のレジスト剥離処理において剥離液が供給された基板の表面を洗浄するために、純水等の洗浄剤（洗浄液）により基板を洗浄する。

また、ガラス基板、シリコン基板などの洗浄には、主に、洗浄剤を満たした洗浄槽に基板を浸漬させる方式と、搬送下にある基板の被洗浄面に洗浄剤を噴射するノズル方式がある。このうち、洗浄剤を噴射させるノズル方式は、基板の清浄度を高めるとともに、装置を大型化することなく、基板の大型化に対応でき、コストも低いという利点を有するため、基板洗浄の主流になりつつある。

このようなノズル方式の洗浄装置としては、例えば、洗浄される基板を搬送するための搬送路と、当該搬送路に対向して設けられるとともに、搬送路を搬送する基板の表面に対して洗浄剤を噴射する複数の基板洗浄用ノズルとを備えたものが開示されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開平３−２９９１９号公報

ここで、上記従来の洗浄装置においては、ノズル方式を採用しているため、洗浄剤が噴射されるノズルの開口部の両端部から噴射される洗浄剤量と、開口部の中央部から噴射される洗浄剤量とが異なる。また、図９に示すように、従来の洗浄装置５０においては、基板５１の表面全体を確実に洗浄するとの観点から、基板の幅方向（即ち、基板の搬送方向Ｄに直交する方向）Ｅにおいて、所定の間隔により複数のノズル５２を配置するとともに、隣接するノズル５２から噴射される洗浄剤５３の一部が重なり合うように設計しているが、洗浄剤５３が重なり合う領域における基板５１に対する洗浄剤５３の圧力（以下、「洗浄剤の打力」という。）が、他の領域に比し大きくなる。

従って、洗浄剤を基板５１の全面に均一に供給できず、基板５１の表面に対する洗浄剤５３の打力にバラツキが生じてしまい、図９に示すように、基板５１の幅方向Ｅにおいて、基板５１の表面上に複数の洗浄ムラ（洗浄剤の打力に起因する基板表面の損傷ムラ）５５が生じてしまう。その結果、洗浄後の基板の品質が著しく低下してしまい、洗浄後の基板（例えば、上述のＴＦＴ基板やＣＦ基板）を備える液晶表示装置の点灯検査において、洗浄ムラ５５がスジとなって現れてしまうという問題があった。

特に、基板の表面に、例えば、アルミニウム等の金属により形成されたゲート電極、ソース電極、ドレイン電極が形成されている状態で、上記従来の洗浄装置による洗浄を行うと、上述の洗浄ムラが顕著になるという問題があった。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、洗浄ムラの発生を防止して、洗浄後の基板の品質の低下を防止することができる洗浄装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被洗浄物を搬送する搬送コンベアと、搬送される被洗浄物に対して、搬送方向と直交する被洗浄物の全幅に渡って、洗浄剤を帯状に連続的に吹き付けて、被洗浄物を洗浄する洗浄剤吹き付けノズルとを備えることを特徴とする洗浄装置である。

同構成によれば、上記従来のノズル方式の洗浄装置と異なり、洗浄剤を被洗浄物の全面に均一に供給することが可能になる。従って、被洗浄物の表面に対する洗浄剤の打力のバラツキの発生を防止することができ、被洗浄物の表面上における洗浄ムラの発生を防止できる。その結果、洗浄後の被洗浄物の品質の低下を防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の洗浄装置であって、洗浄剤は、加圧された気体と液体とを混合して形成した帯状の二流体洗浄剤であることを特徴とする。

同構成によれば、被洗浄物の表面に付着した汚染物質を帯電させることなく、洗浄により、除去することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の洗浄装置であって、洗浄剤の吹き付け量を調節するための洗浄剤量調節部を更に備えることを特徴とする。

同構成によれば、洗浄される被洗浄物の表面の状態に対応させて、洗浄剤の吹き付け量を調節することが可能になるため、洗浄剤の打力に起因する被洗浄物の表面の損傷を効果的に抑制しつつ、洗浄力の低下を生じることなく、被洗浄物の表面上における洗浄ムラの発生を防止できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の洗浄装置であって、被洗浄物の搬送方向において、複数の洗浄剤吹き付けノズルが設けられていることを特徴とする。

同構成によれば、複数の洗浄剤吹き付けノズルが設けられているため、洗浄ムラの発生を防止した状態で、被洗浄物を洗浄する際の洗浄力を向上させることが可能になる。

また、本発明の請求項１〜請求項４に記載の洗浄装置は、被洗浄物の表面上における洗浄ムラの発生を防止して、洗浄後の被洗浄物の品質の低下を防止することが可能になるという優れた特性を備えている。従って、請求項５に記載の発明のように、本発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の洗浄装置であって、被洗浄物が、ＴＦＴ基板またはＣＦ基板である場合に、特に好適に使用される。

本発明によれば、被洗浄物の表面上における洗浄ムラの発生を防止して、洗浄後の被洗浄物の品質の低下を防止することができる。

本発明の実施形態に係る洗浄装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る洗浄装置により洗浄される基板を備える液晶表示パネルを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る洗浄装置における洗浄剤吹き付けノズルの外観構成を示す斜視図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係る洗浄装置を使用した洗浄方法を説明するための概略図である。 本発明の実施形態に係る洗浄装置を使用した洗浄方法を説明するための概略図である。 本発明の実施形態に係る洗浄装置の変形例を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る洗浄装置の変形例を説明するための図である。 従来の洗浄装置を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る洗浄装置の全体構成を示す概略図であり、図２は本発明の実施形態に係る洗浄装置により洗浄される基板を備える液晶表示パネルを示す断面図である。また、図３は、本発明の実施形態に係る洗浄装置における洗浄剤吹き付けノズルの外観構成を示す斜視図であり、図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。なお、本実施形態においては、洗浄装置により洗浄される被洗浄物として、液晶表示パネルを構成する基板（ＴＦＴ基板、またはＣＦ基板）を例に挙げて説明する。

図１に示すように、洗浄装置１は、被洗浄物である基板１２を搬送するための搬送部である搬送コンベア３と、基板１２に対して、基板１２を洗浄するための洗浄剤を吹き付けて基板１２を洗浄する洗浄剤吹き付けノズル４と、洗浄後の基板１２を乾燥させるエアを供給するためのエアノズル５とを備えている。

搬送コンベア３としては、例えば、搬送ベルトが使用され、処理対象としての基板１２が搬送コンベア３に載置されると、搬送コンベア３により、基板１２は、図１に示す矢印Ｙの方向にベルトコンベア式に搬送される構成となっている。なお、搬送コンベア３は、基板１２を搬送できるものであれば、特に限定されず、搬送ベルトの代わりに、搬送コロ等を使用する構成としても良い。

また、本実施形態に係る洗浄装置１により洗浄される基板１２としては、液晶表示パネルを構成するＴＦＴ基板やＣＦ基板が挙げられる。

より具体的には、液晶表示パネル２は、図２に示すように、第１基板であるＴＦＴ基板２４（基板１２に相当）と、ＴＦＴ基板２４に対向して配置された第２基板であるＣＦ基板２５（基板１２に相当）と、ＴＦＴ基板２４及びＣＦ基板２５の間に設けられた表示媒体層である液晶層２６と、ＴＦＴ基板２４及びＣＦ基板２５を互いに接着するとともに液晶層２６を封入するために枠状に設けられたシール材２７とを備えている。

このシール材２７は、液晶層２６を周回するように形成されており、ＴＦＴ基板２４とＣＦ基板２５は、このシール材２７を介して相互に貼り合わされている。

また、ＣＦ基板２５は、液晶層２６を介して、ＴＦＴ基板２４と対向するように表示用光の出射側に設けられている。

ＴＦＴ基板２４は、ガラス基板と、ガラス基板上に形成されたそれぞれ不図示のゲート電極、ソース電極及びドレイン電極等のＴＦＴ素子、絶縁層、画素電極及び配向膜等で構成されている。

ＣＦ基板２５は、例えば、ガラス基板と、ガラス基板上に格子状及び遮光部として枠状に設けられたブラックマトリクス（不図示）と、ブラックマトリクスの各格子間にそれぞれ設けられ、各画素に対して設けられた複数種の着色層（即ち、赤色層Ｒ、緑色層Ｇ、および青色層Ｂ）を含むカラーフィルタ（不図示）と、ブラックマトリクス及びカラーフィルタを覆うように設けられた共通電極（不図示）と、共通電極上に柱状に設けられたフォトスペーサ（不図示）と、共通電極を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。

液晶層２６は、例えば、電気光学特性を有するネマチックの液晶材料などにより構成されている。

また、図１に示すように、洗浄剤吹き付けノズル４とエアノズル５は、搬送コンベア３に対向して設けられるとともに、基板１２の搬送方向Ｙの上流側に設けられている。

また、本実施形態においては、被洗浄物の表面に付着した汚染物質を帯電させることなく、洗浄により除去するとの観点から、洗浄剤として、加圧された気体と液体とを混合して形成した二流体洗浄剤を使用する構成としている。より具体的には、この洗浄剤供給部材４は、加圧された気体（例えば、空気）と液体（例えば、水）とを混合して形成した帯状の二流体洗浄剤（以下、「流体ナイフ」と言う。）１０を被洗浄物である基板１２に向けて吐出して吹き付けて、基板１２の表面１２ａに衝突させることにより洗浄を行う。

また、洗浄剤吹き付けノズル４は、図３、図４に示すように、例えば、合成樹脂または金属（例えば、ＳＵＳ）等により形成されたケーシング６を備えており、当該ケーシング６には、加圧された気体の流入口７及び液体の流入口８と、流入した気体の流通路９及び流入した液体の流通路１１と、気体と液体とを混合して流体ナイフ１０を形成するための混合管１２と、流体ナイフ１０を吐出して吹き付けるための吐出口１３が形成されている。

なお、洗浄剤吹き付けノズル４のサイズは、被洗浄物である基板１２のサイズに対応させて変更することができるが、例えば、長さＬが３ｍ、高さＨが６０ｃｍ、及び幅Ｗが４０ｃｍのものを使用することができる。また、図３に示すように、洗浄剤吹き付けノズル４の長手方向（即ち、洗浄剤吹き付けノズル４の長さ方向）が、基板１２の幅方向（即ち、基板の搬送方向Ｙに直交する方向）Ｅと一致するように配置されている。また、吐出される流体ナイフ１０の幅Ｔは、例えば、０．２〜０．５ｃｍ程度に設定することができる。

また、図１に示すように、洗浄装置１は、洗浄剤吹き付けノズル４に気体を供給する気体供給部１４と、洗浄剤吹き付けノズル４に液体を供給する液体供給部２１と、洗浄剤吹き付けノズル４から吹き付けられる流体ナイフ１０の吹き付け量の調節を行う洗浄剤量調節部１７とを備えている。また、洗浄装置１は、気体供給部１４、液体供給部２１、及び洗浄剤量調節部１７の制御を行う制御手段としてのＣＰＵ１５と、記憶手段であるメモリ１６とを備えている。このＣＰＵ１５には、上述の気体供給部１４、液体供給部２１、及び洗浄剤量調節部１７が接続されるとともに、メモリ１６が接続されており、ＣＰＵ１５は、メモリ１６に記憶されているプログラムに従い、各部の制御を行う構成となっている。なお、ＣＰＵ１５は、メモリ１６に記憶されているプログラムに従い、上述の搬送コンベア３及びエアノズルの制御も行う。

そして、このような洗浄剤吹き付けノズル４においては、流入口７，８から供給された気体と液体が混合管１２において混合されるとともに、当該混合管１２において、流体ナイフ１０が形成され、流体ナイフ１０が被洗浄物である基板１２に向けて（即ち、図４における矢印Ｘの方向に）吐出口１３から吐出されて、基板１２に対して吹き付けられて、基板１２に到達することにより、基板１２の表面１２ａの洗浄が行われる構成となっている。

次に、本実施形態の洗浄方法について説明する。図５〜図６は、本発明の実施形態に係る洗浄装置を使用した洗浄方法を説明するための概略図である。

まず、図１に示すように、被洗浄物である基板１２を、搬送コンベア３により、搬送方向Ｙに搬送する。なお、基板１２の搬送速度は、一定速度（例えば、１５０ｍｍ／ｓ）である。

次いで、図５に示すように、洗浄剤吹き付けノズル４により、搬送されている基板１２に向けて、気体と液体とが混合された流体ナイフ１０を吐出する。そうすると、基板１２の表面１２ａに流体ナイフ１０が供給され、基板１２の表面１２ａが洗浄される。

ここで、本実施形態の洗浄装置１においては、図３に示すように、洗浄剤吹き付けノズル４によって、搬送される基板１２に対して、搬送方向Ｙと直交する基板１２の全幅に渡って、洗浄剤を帯状に連続的に吹き付けて、基板１２を洗浄する構成としている。

従って、洗浄剤供給部材４により吹き付けられた流体ナイフ１０により、基板１２の幅方向Ｅの全体において、基板１２の表面１２ａを洗浄することができるため、上記従来のノズル方式の洗浄装置と異なり、洗浄剤を基板１２の全面に均一に供給することが可能になる。従って、基板１２の表面１２ａに対する洗浄剤の打力のバラツキの発生を防止することができ、基板１２の表面１２ａ上における洗浄ムラの発生を防止できる。

特に、基板１２の表面１２ａに対して、レジスト塗布処理、エッチング処理、及びレジスト剥離処理を繰り返して行うことにより、アルミニウム等の金属により形成された上述のゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を形成し、上述のレジスト剥離処理において剥離液が供給された基板１２の表面を洗浄するために、洗浄剤により基板を洗浄する場合であっても、洗浄ムラの発生を確実に防止することができる。

また、本実施形態においては、上述の洗浄剤量調節部１７により、洗浄剤吹き付けノズル４から吹き付けられる流体ナイフ１０の吹き付け量を調節する構成としている。従って、洗浄される被洗浄物の状態に対応させて、洗浄剤の吹き付け量を調節することが可能になるため、洗浄剤の打力に起因する基板表面の損傷を効果的に抑制しつつ、洗浄力の低下を生じることなく、基板１２の表面１２ａ上における洗浄ムラの発生を防止できる。

より具体的には、例えば、ガラス基板の表面にアルミニウム等の金属により形成された上述のゲート電極等が形成されたＴＦＴ基板２４を洗浄する場合は、ゲート電極等の電極は、洗浄剤の打力による損傷を受けやすいため、洗浄剤量調節部１７により、洗浄剤吹き付けノズル４から吹き付けられる流体ナイフ１０の吹き付け量を調節する（少なくする）ことにより、ガラス基板の表面に形成された電極に対する洗浄剤の打力を弱めて、洗浄剤の打力に起因する基板表面の損傷を効果的に抑制しつつ、洗浄力の低下を生じることなく、基板１２の表面１２ａ上における洗浄ムラの発生を防止することができる。

次いで、図６に示すように、洗浄された基板１２がエアノズル５に向けて搬送され、エアノズル５により、搬送されている基板１２に向けて、エア２０が噴出される。そうすると、基板１２の表面１２ａにエア２０が供給され、基板１２の表面１２ａが乾燥される。

以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態においては、洗浄装置１において、搬送される基板１２に対して、搬送方向Ｙと直交する基板１２の全幅に渡って、洗浄剤を帯状に連続的に吹き付けて、基板１２を洗浄する洗浄剤吹き付けノズル４を設ける構成としている。従って、上記従来のノズル方式の洗浄装置と異なり、洗浄剤である流体ナイフ１０を基板１２の全面に均一に供給することが可能になる。従って、基板１２の表面１２ａに対する洗浄剤の打力のバラツキの発生を防止することができ、基板１２の表面１２ａ上における洗浄ムラの発生を防止できる。その結果、洗浄後の基板１２の品質の低下を防止することができる。

（２）本実施形態においては、洗浄剤として、加圧された気体と液体とを混合して形成した帯状の二流体洗浄剤を使用する構成としている。従って、基板１２の表面１２ａに付着した汚染物質を帯電させることなく、洗浄により、除去することが可能になる。

（３）本実施形態においては、洗浄剤の吹き付け量を調節するための洗浄剤量調節部１７を設ける構成としている。従って、洗浄される基板の状態に対応させて、洗浄剤の吹き付け量を調節することが可能になるため、洗浄剤の打力に起因する基板表面の損傷を効果的に抑制しつつ、洗浄力の低下を生じることなく、基板の表面上における洗浄ムラの発生を防止できる。

なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。

上記実施形態においては、洗浄剤吹き付けノズル４を１つ設ける構成としたが、図７に示すように、洗浄装置１において、基板１２の搬送方向Ｙにおいて、複数の洗浄剤吹き付けノズル４を設ける構成としても良い。このような構成により、洗浄ムラの発生を防止した状態で、基板１２を洗浄する際の洗浄力を向上させることが可能になる。

また、図８に示すように、洗浄剤吹き付けノズル４（の吐出口１３）を、搬送方向Ｙと直交する方向Ｅに対して所定の角度θ（例えば、３°）傾斜させて配置し、搬送方向Ｙと直交する方向Ｅに対して傾斜する方向Ｚにおいて、基板１２の全幅に渡って、洗浄剤を帯状に連続的に吹き付けて、基板１２を洗浄する構成としても良い。この場合も、上述の（１）〜（３）の効果と同様の効果を得ることができる。なお、この場合も、基板１２の搬送方向Ｙにおいて、複数の洗浄剤吹き付けノズル４を設ける構成としても良い。

また、上記実施形態においては、被洗浄物として、液晶表示パネル２を構成するＴＦＴ基板２４（または、ＣＦ基板２５）を例に挙げて説明したが、本発明の洗浄装置１は、半導体基板等の実装基板、シリコンウェハ、金属基板、ガラス基板等の他の基板を洗浄するために使用することができることは言うまでもない。

以上説明したように、本発明は、液晶表示パネル用の基板、半導体基板、金属基板、ガラス基板等の基板の表面を洗浄する際に使用される洗浄装置に適している。

１ 洗浄装置
２ 液晶表示パネル
３ 搬送コンベア
４ 洗浄剤吹き付けノズル
５ エアノズル
１０ 洗浄剤
１２ 基板（被洗浄物）
１４ 気体供給部
１５ ＣＰＵ
１６ メモリ
１７ 洗浄剤量調節部
２１ 液体供給部
２４ ＴＦＴ基板
２５ ＣＦ基板
Ｅ 基板の幅方向
Ｙ 基板の搬送方向

Claims (5)

1. 被洗浄物を搬送する搬送コンベアと、
   搬送される前記被洗浄物に対して、搬送方向と直交する前記被洗浄物の全幅に渡って、洗浄剤を帯状に連続的に吹き付けて、前記被洗浄物を洗浄する洗浄剤吹き付けノズルと
   を備えることを特徴とする洗浄装置。
2. 前記洗浄剤は、加圧された気体と液体とを混合して形成した帯状の二流体洗浄剤であることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記洗浄剤の吹き付け量を調節する洗浄剤量調節部を更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗浄装置。
4. 前記被洗浄物の搬送方向において、複数の前記洗浄剤吹き付けノズルが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の洗浄装置。
5. 前記被洗浄物が、ＴＦＴ基板またはＣＦ基板であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の洗浄装置。

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