JP4919733B2 - 基板洗浄装置、基板洗浄方法、及び基板の製造方法 - Google Patents

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、特にブラシを用い、大型の基板の洗浄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。基板の洗浄及び薬液処理を含む一連の処理は、ローラコンベア等の基板搬送機構を用いて、基板を移動しながら行われることが多い。

基板の洗浄は、一般に基板上の汚れや異物、薬液等を洗浄水（純水）で洗い流して行われるが、汚れや異物が多い場合、あるいは特に高い洗浄力が望まれる場合には、ブラシを用いて基板上の汚れや異物を機械的に除去する。基板を移動しながらブラシを用いて基板の洗浄を行うものとして、特許文献１乃至３に記載の技術がある。
特開平１０−３３７５４１号公報 特開平１０−３０７４０６号公報 特開平１１−１２８８５２号公報

近年のフラットパネルディスプレイ装置の大画面化に伴って基板が大型化すると、基板の幅に合わせてブラシを長尺化しなければならない。しかしながら、ブラシを長尺化すると、ブラシの自重が増加し、ブラシにたわみが発生する。このため、ブラシの回転軸が軸振れして、ブラシが基板に接触する圧力が変動し、基板を均一に洗浄することができなかった。

本発明の課題は、大型の基板を高い洗浄力で均一に洗浄することである。また、本発明の課題は、品質の高い大型基板を製造することである。

本発明の基板洗浄装置は、基板の幅に渡って設けられ、回転しながら基板に接触するブラシと、基板とブラシとを相対的に移動する移動手段と、ブラシの回転軸の一端を回転可能に支持する第１の軸受と、第１の軸受をブラシの回転軸の軸方向に案内する第１のガイドと、第１の軸受とは独立して設けられ、ブラシの回転軸の他端を回転可能に支持する第２の軸受と、第１のガイドとは独立して設けられ、第２の軸受を第１のガイドとは独立してブラシの回転軸の軸方向に案内する第２のガイドとを有し、ブラシの回転軸の両端を回転軸の軸方向へ互いに独立して移動可能に保持し、回転中にブラシを回転軸の軸方向へ変位させて、ブラシのたわみを解消するブラシ保持機構とを備えたものである。また、本発明の基板洗浄方法は、ブラシを基板の幅に渡って設け、基板とブラシとを相対的に移動し、ブラシの回転軸の一端を回転可能に支持する第１の軸受と、第１の軸受をブラシの回転軸の軸方向に案内する第１のガイドと、第１の軸受とは独立して設けられ、ブラシの回転軸の他端を回転可能に支持する第２の軸受と、第１のガイドとは独立して設けられ、第２の軸受を第１のガイドとは独立してブラシの回転軸の軸方向に案内する第２のガイドとを有するブラシ保持機構により、ブラシの回転軸の両端を回転軸の軸方向へ互いに独立して移動可能に保持しながら回転して基板に接触させ、回転中にブラシを回転軸の軸方向へ変位させて、ブラシのたわみを解消するものである。

ブラシの回転軸の両端を回転軸の軸方向へ互いに独立して移動可能に保持しながら回転するので、回転前にブラシにたわみが発生していても、回転中にブラシが回転軸の軸方向へ変位して、ブラシのたわみが解消される。従って、ブラシの回転軸の軸振れが防止され、ブラシが基板に接触する圧力が一定になる。

さらに、本発明の基板洗浄装置は、ブラシ保持機構が、ブラシの回転軸の一端を回転可能に支持する第１の軸受と、第１の軸受をブラシの回転軸の軸方向に案内する第１のガイドと、第１の軸受とは独立して設けられ、ブラシの回転軸の他端を回転可能に支持する第２の軸受と、第１のガイドとは独立して設けられ、第２の軸受を第１のガイドとは独立してブラシの回転軸の軸方向に案内する第２のガイドとを有するものである。また、本発明の基板洗浄方法は、ブラシの回転軸の一端を回転可能に支持する第１の軸受と、第１の軸受をブラシの回転軸の軸方向に案内する第１のガイドと、第１の軸受とは独立して設けられ、ブラシの回転軸の他端を回転可能に支持する第２の軸受と、第１のガイドとは独立して設けられ、第２の軸受を第１のガイドとは独立してブラシの回転軸の軸方向に案内する第２のガイドとを有するブラシ保持機構により、ブラシの回転軸の両端を回転軸の軸方向へ互いに独立して移動可能に保持するものである。軸受とガイドを用いた簡単な構成で、ブラシの回転軸の両端を回転軸の軸方向へ互いに独立して移動可能に保持することができる。

さらに、本発明の基板洗浄装置は、ブラシを回転軸の軸方向に所定距離往復させる往復手段を備えたものである。また、本発明の基板洗浄方法は、ブラシを回転軸の軸方向に所定距離往復させるものである。ブラシを回転軸の軸方向に所定距離往復させることにより、ブラシが基板に対して基板幅方向にむらなく接触する。

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。大型の基板が高い洗浄力で均一に洗浄され、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、ブラシの回転軸の両端を回転軸の軸方向へ互いに独立して移動可能に保持しながら回転して基板に接触させ、回転中にブラシを回転軸の軸方向へ変位させて、ブラシのたわみを解消することにより、ブラシの回転軸の軸振れを防止し、ブラシが基板に接触する圧力を一定にすることができるので、大型の基板を高い洗浄力で均一に洗浄することができる。

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、ブラシの回転軸の一端を回転可能に支持する第１の軸受と、第１の軸受をブラシの回転軸の軸方向に案内する第１のガイドと、第１の軸受とは独立して設けられ、ブラシの回転軸の他端を回転可能に支持する第２の軸受と、第１のガイドとは独立して設けられ、第２の軸受を第１のガイドとは独立してブラシの回転軸の軸方向に案内する第２のガイドとを有するブラシ保持機構により、ブラシの回転軸の両端を回転軸の軸方向へ互いに独立して移動可能に保持することにより、簡単な構成でブラシの回転軸の両端を回転軸の軸方向へ互いに独立して移動可能に保持することができる。

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、ブラシを回転軸の軸方向に所定距離往復させることにより、ブラシを基板に対して基板幅方向にむらなく接触させることができるので、大型の基板をさらに均一に洗浄することができる。

本発明の基板の製造方法によれば、大型の基板を高い洗浄力で均一に洗浄して、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、品質の高い大型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。また、図２は、本発明の一実施の形態による基板洗浄装置の主要部の斜視図である。基板洗浄装置は、ローラ１０、上ブラシ２０、モータ２２、上ブラシ保持機構、下ブラシ３０、モータ３２、下ブラシ保持機構、上ブラシ昇降機構、及び上ブラシ往復機構を含んで構成されている。

図１において、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Ａで示す基板移動方向へ移動される。各ローラ１０は、基板移動方向に一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。

ローラ１０により移動される基板１の上方及び下方には、図２に示す様に、上ブラシ２０及び下ブラシ３０が配置されている。上ブラシ２０は、回転軸２１を有し、回転軸２１の一端に取り付けられたモータ２２の駆動により回転する。同様に、下ブラシ３０は、回転軸３１を有し、回転軸３１の一端に取り付けられたモータ３２の駆動により回転する。基板１が上ブラシ２０と下ブラシ３０との間を通過する際、上ブラシ２０及び下ブラシ３０が回転しながら基板１に接触することにより、基板１の洗浄が行われる。

図１及び図２において、上ブラシ保持機構は、軸受ブロック２３ａ，２３ｂ、ガイド２４ａ，２４ｂ、横板２５、及び縦板２６ａ，２６ｂを含んで構成されている。軸受ブロック２３ａ，２３ｂは、上ブラシ２０の回転軸２１を回転可能に支持する。

図３（ａ）は軸受ブロック２３ａの取り付け状態を示す図、図３（ｂ）は軸受ブロック２３ｂの取り付け状態を示す図である。図３（ａ）に示す様に、軸受ブロック２３ａは、ガイド２４ａを介して横板２５に取り付けられており、横板２５には縦板２６ａが接続されている。一方、図３（ｂ）に示す様に、軸受ブロック２３ｂは、ガイド２４ｂを介して縦板２６ｂに取り付けられている。横板２５及び縦板２６ａ，２６ｂは、回転軸２１の軸方向と平行に配置されており、ガイド２４ａ，２４ｂは、軸受ブロック２３ａ，２３ｂを回転軸２１の軸方向へ案内する。これにより、上ブラシ保持機構は、上ブラシ２０を回転軸２１の軸方向へ移動可能に保持している。

上ブラシ２０を回転軸２１の軸方向へ移動可能に保持しながら回転するので、回転前に上ブラシ２０にたわみが発生していても、回転中に上ブラシ２０が回転軸２１の軸方向へ変位して、上ブラシ２０のたわみが解消される。従って、回転軸２１の軸振れが防止され、上ブラシ２０が基板１に接触する圧力が一定になる。

図２において、下ブラシ保持機構は、軸受ブロック３３ａ，３３ｂを含んで構成されている。軸受ブロック３３ａ，３３ｂは、下ブラシ３０の回転軸３１を回転可能に支持する。軸受ブロック３３ａ，３３ｂは、図示しない横板又は縦板に固定されている。

なお、本実施の形態では、下ブラシ保持機構の軸受ブロック３３ａ，３３ｂが固定されているが、下ブラシ保持機構を上ブラシ保持機構と同様の構成にして、下ブラシ３０を回転軸３１の軸方向へ移動可能に保持してもよい。

図１及び図２において、上ブラシ昇降機構は、カム２７ａ，２７ｂ、連結軸２８、及びモータ２９を含んで構成されている。カム２７ａ，２７ｂは、連結軸２８により連結されており、連結軸２８の一端に取り付けられたモータ２９の駆動により回転する。図２に示す様に、カム２７ａは縦板２６ａの下端に当接し、カム２７ｂは縦板２６ｂの下端に当接している。モータ２９の駆動によりカム２７ａ，２７ｂが回転すると、カム２７ａ，２７ｂに当接した縦板２６ａ，２６ｂが上下に移動する。これにより、上ブラシ昇降機構は、上ブラシ２０を上下に移動して、上ブラシ２０の高さを調整する。

本実施の形態によれば、上ブラシ昇降機構により上ブラシ２０の高さを精密に調整して、上ブラシ２０が基板１に接触する圧力を精密に調整することができる。

なお、本実施の形態では、下ブラシ３０に対する昇降機構は設けられていないが、下ブラシ３０に対しても同様の昇降機構を設けてもよい。

図１及び図２において、上ブラシ往復機構は、プレート４０、リンクバー４１、クランクディスク４２、及びモータ４３を含んで構成されている。プレート４０は軸受ブロック２３ｂの上面に取り付けられており、プレート４０にはリンクバー４１の一端が連結されている。リンクバー４１の他端はクランクディスク４２に連結されており、モータ４３の駆動によりクランクディスク４２が回転すると、リンクバー４１は軸受ブロック２３ｂを矢印Ｂで示す方向に往復移動させる。これにより、上ブラシ往復機構は、上ブラシ２０を回転軸２１の軸方向に所定距離往復させる動作を繰り返す。上ブラシ２０を回転軸２１の軸方向に所定距離往復させることにより、上ブラシ２０が基板１に対して基板幅方向にむらなく接触する。

以上説明した実施の形態によれば、上ブラシ２０を回転軸２１の軸方向へ移動可能に保持しながら回転して基板１に接触させることにより、回転軸２１の軸振れを防止し、上ブラシ２０が基板１に接触する圧力を一定にすることができるので、大型の基板１を高い洗浄力で均一に洗浄することができる。

さらに、上ブラシ２０の回転軸２１を軸受ブロック２３ａ，２３ｂで支持し、軸受ブロック２３ａ，２３ｂをガイド２４ａ，２４ｂで回転軸２１の軸方向に案内することにより、簡単な構成で上ブラシ２０を回転軸２１の軸方向へ移動可能に保持することができる。しかしながら、本発明はこれに限らず、他の機構を用いて上ブラシ２０を回転軸２１の軸方向へ移動可能に保持してもよい。

さらに、上ブラシ２０を回転軸２１の軸方向に所定距離往復させることにより、上ブラシ２０を基板１に対して基板幅方向にむらなく接触させることができるので、大型の基板１をさらに均一に洗浄することができる。

なお、以上説明した実施の形態では、下ブラシ３０に対する往復機構は設けられていないが、下ブラシ３０に対しても同様の往復機構を設けてもよい。その場合、上ブラシ２０と下ブラシ３０とを互いに逆方向へ移動すると、基板１が上ブラシ２０から受ける基板幅方向の力と、基板１が下ブラシ３０から受ける基板幅方向の力とが打ち消し合うので、上ブラシ２０及び下ブラシ３０が基板１に接触する圧力が強くても、基板１が基板幅方向にずれることがない。従って、上ブラシ２０及び下ブラシ３０が基板１に接触する圧力を強くして、洗浄力を向上することができる。

以上説明した実施の形態では、ローラ１０を用いて基板１を移動していたが、基板１を移動する代わりに上ブラシ２０及び下ブラシ３０を移動することにより、基板１と上ブラシ２０及び下ブラシ３０とを相対的に移動してもよい。

図４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５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、現像、エッチング、剥離等の薬液処理を行うことにより、大型の基板を高い洗浄力で均一に洗浄して、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、品質の高い大型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。 本発明の一実施の形態による基板洗浄装置の主要部の斜視図である。 図３（ａ）は軸受ブロック２３ａの取り付け状態を示す図、図３（ｂ）は軸受ブロック２３ｂの取り付け状態を示す図である。 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 上ブラシ
２１ 回転軸
２２ モータ
２３ａ，２３ｂ 軸受ブロック
２４ａ，２４ｂ ガイド
２５ 横板
２６ａ，２６ｂ 縦板
２７ａ，２７ｂ カム
２８ 連結軸
２９ モータ
３０ 下ブラシ
３１ 回転軸
３２ モータ
３３ａ，３３ｂ 軸受ブロック
４０ プレート
４１ リンクバー
４２ クランクディスク
４３ モータ

Claims (6)

1. 基板の幅に渡って設けられ、回転しながら基板に接触するブラシと、
   基板と前記ブラシとを相対的に移動する移動手段と、
   前記ブラシの回転軸の一端を回転可能に支持する第１の軸受と、該第１の軸受を前記ブラシの回転軸の軸方向に案内する第１のガイドと、前記第１の軸受とは独立して設けられ、前記ブラシの回転軸の他端を回転可能に支持する第２の軸受と、前記第１のガイドとは独立して設けられ、該第２の軸受を前記第１のガイドとは独立して前記ブラシの回転軸の軸方向に案内する第２のガイドとを有し、前記ブラシの回転軸の両端を回転軸の軸方向へ互いに独立して移動可能に保持し、回転中に前記ブラシを回転軸の軸方向へ変位させて、前記ブラシのたわみを解消するブラシ保持機構とを備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記ブラシを回転軸の軸方向に所定距離往復させる往復手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. ブラシを基板の幅に渡って設け、
   基板とブラシとを相対的に移動し、
   ブラシの回転軸の一端を回転可能に支持する第１の軸受と、第１の軸受をブラシの回転軸の軸方向に案内する第１のガイドと、第１の軸受とは独立して設けられ、ブラシの回転軸の他端を回転可能に支持する第２の軸受と、第１のガイドとは独立して設けられ、第２の軸受を第１のガイドとは独立してブラシの回転軸の軸方向に案内する第２のガイドとを有するブラシ保持機構により、ブラシの回転軸の両端を回転軸の軸方向へ互いに独立して移動可能に保持しながら回転して基板に接触させ、回転中にブラシを回転軸の軸方向へ変位させて、ブラシのたわみを解消することを特徴とする基板洗浄方法。
4. ブラシを回転軸の軸方向に所定距離往復させることを特徴とする請求項３に記載の基板洗浄方法。
5. 請求項１又は請求項２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。
6. 請求項３又は請求項４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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