JP4946837B2

JP4946837B2 - 基板洗浄装置及び洗浄方法

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Publication number: JP4946837B2
Application number: JP2007313751A
Authority: JP
Inventors: 清郎三宅; 哲朗上野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-12-04
Also published as: JP2009136728A

Description

本発明は、液晶ディスプレイ用やプラズマディスプレイ用のガラス基板などの各種基板の被洗浄表面を洗浄する基板洗浄装置及び洗浄方法に関するものである。

従来、上記ガラス基板の製造工程においては、ガラス基板の側縁部に形成された電極に各種部品を実装する工程がある。その実装工程では、供給されたガラス基板における電極が配置されている側縁部に付着している汚れを除去する洗浄工程を行い、次に電極が配置されている側縁部に異方性導電膜（ＡＣＦ）を貼り付けるＡＣＦ貼付工程を行い、次に電極配置位置に部品を供給して仮圧着した後、仮圧着より高い熱と圧力を加えて本圧着する工程が行われる。

上記基板の側縁部の表面付着物を洗浄する基板洗浄装置として、押圧子の基板表面に対する対向面にテープ状の洗浄クロスを供給するとともに、押圧子における前記対向面より洗浄クロスの送り方向上手側で吐出ヘッドから洗浄クロスに向けてエタノールやその他の有機溶剤などからなる洗浄液を吐出し、押圧子にて洗浄液を含んだ洗浄クロスを基板の側縁部に押し付けた状態で押圧子と基板を相対移動させて基板の側縁部表面を洗浄するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、単一の装置に、互いに異なる洗浄を行う第１と第２の洗浄部及び第１と第２の基板保持部を並列して配設し、各々の基板保持部にて基板を保持して各々の洗浄部を通過させ、それぞれで基板の洗浄を行い、かつ各基板保持部に対する基板の受け渡しを基板搬送手段にて行うようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。なお、洗浄の内容としては、例えば第１の洗浄部では超音波エアブロー洗浄と大気圧プラズマ洗浄を行い、第２の洗浄部では拭き取り洗浄と超音波エアブロー洗浄を行うようにしたものが記載されている。

この種の従来の基板洗浄装置の構成例を図１７を参照して説明する。１０１は被洗浄物の基板である。１０２は拭き取り洗浄部で、洗浄液を含ませた洗浄クロスにて拭き取り洗浄する拭き取り洗浄手段１０３と、基板１０１を保持して水平なＸＹ方向と垂直なＺ方向及びＺ軸回りのθ方向に位置決めして移動させる移動手段１０４を備えている。１０５はプラズマ洗浄部で、大気圧近傍の反応空間にガスを供給しつつ反応空間を間に挟んで配置した電極間に高周波電圧を印加して発生させた大気圧プラズマを照射して洗浄するプラズマ洗浄手段１０６と、基板１０１を位置決めして移動させる上記と同様の移動手段１０７を備えている。１０８基板１０１を拭き取り洗浄部１０２とプラズマ洗浄部１０５の間で搬送する搬送手段である。

基板１０１の洗浄工程では、搬入手段（図示せず）にて拭き取り洗浄部１０２に搬入された基板１０１を移動手段１０４にて保持し、基板１０１を拭き取り洗浄手段１０３に位置決めして移動させ、被洗浄箇所の全長あるいは洗浄対象領域を拭き取り洗浄する。次に、基板１０１を搬送手段１０８に受け渡してプラズマ洗浄部１０５に搬送する。搬送されてきた基板１０１を移動手段１０７にて保持し、基板１０１をプラスズマ洗浄手段１０６に位置決めして移動させ、被洗浄箇所の全長あるいは洗浄対象領域をプラズマ洗浄する。その後、基板１０１を搬出手段（図示せず）にて次工程に向けて搬出するという動作を繰り返す。
特許第３５０３５１２号明細書特開２００５−９９５９５号公報

ところで、基板１０１上に汚れやごみやガラス片などが付着している状態でそのまま部品を実装すると接合不良を発生するという問題があるため、特許文献１に記載されているように、部品実装の直前の工程として、洗浄液を含んだ洗浄クロスにて基板表面を拭き取り洗浄する工程を行っている。また、洗浄液としてエタノールやＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などの有機溶剤を適用すると、基板上にごみやガラス片だけでなく、油分が付着している場合にも効果的に除去することができる。

また、基板に設けられた電極上には酸化膜が発生したり、ニッケルが析出していることがあり、その場合もそのまま部品の接合を行うと接合不良の発生原因となるという問題があるが、この基板電極上の酸化膜等の異物は大気圧プラズマを照射して除去することが可能である。そこで、図１７を参照して説明したように、例えば拭き取り洗浄部１０２で拭き取り洗浄した後、プラズマ洗浄部１０５に搬送し、大気圧プラズマを照射して洗浄するようにすることによって、接合不良の発生を抑制することができる。

ところが、従来は、有機溶剤を用いた拭き取り洗浄手段と比較的大型の平行平板電極で構成される大気圧プラズマによるプラズマ洗浄手段とを近距離で並列配置するのは、特に小型基板等の洗浄の際には困難であるため、特許文献２に記載され、図１７に示したように、各々の洗浄手段と基板を保持して移動する移動手段とをそれぞれ備えた複数の洗浄装置を別々に設け、その間を搬送手段にて接続した構成とする必要があり、洗浄処理工程に複数の装置とその間の搬送装置を必要とするため、設備コストが高くなるという問題がある。

本発明は、上記従来の問題に鑑み、基板の被洗浄表面を基板の一度の相対移動工程中に確実に洗浄することができる基板洗浄装置及び洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明の基板洗浄装置は、基板の被洗浄表面を洗浄する複数の洗浄手段が並列して配設されるとともに基板の被洗浄表面を複数の洗浄手段に対して相対移動させる移動手段を備え、複数の洗浄手段は、イオン化された超音波エアを吹き出す吹き出し部と、この吹き出し部の両側に備えられて前記超音波エアの吹き付けによって被洗浄面から剥離したパーティクルを吸引する吸引部とから成る超音波洗浄手段と、この超音波洗浄手段よりも下流に備えられて、大気圧プラズマを吹き出すプラズマ洗浄手段とを具備し、プラズマ洗浄手段は、第１の不活性ガスの誘導結合型プラズマからなる一次プラズマを吹き出す誘導結合型プラズマ発生部と、第２の不活性ガスと反応性ガスの混合ガス領域に一次プラズマを衝突させてプラズマ化した混合ガスから成る二次プラズマを発生するプラズマ展開部とを有するものである。

この構成によれば、第１の洗浄手段から大気圧プラズマを吹き付けることで被洗浄表面の酸化膜などの除去や濡れ性の向上などを図ることができ、特にその大気圧プラズマが、プラズマ密度の高い誘導結合型プラズマからなる一次プラズマが第２の不活性ガスと反応性ガスの混合ガス領域に衝突することで、第２の不活性ガスが雪崩れ現象（又は玉突き衝突）的にプラズマ化して混合ガス領域の全体に展開し、プラズマ化した第２の不活性ガスのラジカルなどにて反応性ガスがプラズマ化し、その結果プラズマ密度が高くしかもプラズマ温度が低い二次プラズマが発生し、この二次プラズマを吹き出してプラズマ処理を行うことで、コンパクトな構成にて基板を移動させながら、かつ被洗浄表面に熱ダメージを与えることなく確実にプラズマ洗浄することができ、したがってこのプラズマ洗浄手段と並列して他の洗浄手段を配設することができるとともに、他の洗浄手段にて被洗浄表面上の他の汚れや異物の除去などの洗浄を同時に行うことができ、基板の一度の移動工程中に被洗浄表面の洗浄を確実に行うことができ、簡単な装置構成にて効率的に洗浄することができる。

また、超音波洗浄手段は、被洗浄表面に超音波エアを吹き付けて超音波エアの吹き出しの両側で吸引することで、被洗浄表面上に付着しているごみなどの各種パーティクルを吹き飛ばして吸引除去でき、かつその超音波エアがイオン化されているので、被洗浄表面から剥離したパーティクルが直ちに除電され、剥離したパーティクルが帯電して再付着するのを防止できるため、確実に洗浄することができる。

また、本発明の第１の基板洗浄方法は、基板の被洗浄表面にイオン化された超音波エアを吹き出し部から吹き付けるとともにその両側の吸引部で吸引することにより、被洗浄表面に付着するパーティクルを吹き飛ばし、吸引する超音波洗浄工程と、洗浄液を含浸させたテープ状の洗浄クロスにて基板の被洗浄表面を拭き取って洗浄する拭取洗浄工程と、大気圧プラズマを基板の被洗浄表面に向けて吹き付けてプラズマ洗浄するプラズマ洗浄工程とを、基板の被洗浄表面を相対的に移動させつつその移動方向に間隔あけた位置で並行して行い、かつプラズマ洗浄は、第１の不活性ガスの誘導結合型プラズマからなる一次プラズマを発生させ、発生した一次プラズマを第２の不活性ガスと反応性ガスの混合ガスに衝突させてプラズマ化した混合ガスから成る二次プラズマを発生させ、発生した二次プラズマを基板の被洗浄表面に吹き付けて行うものであり、上記のようにプラズマ密度が高くしかもプラズマ温度が低い二次プラズマを吹き出してプラズマ処理を行うことで被洗浄表面に熱ダメージを与えることなく確実にプラズマ洗浄することができ、かつこのプラズマ洗浄と並列して洗浄クロスにて拭き取って洗浄することで、被洗浄表面に付着した他の異物や油分などの洗浄を同時に行うことができ、基板の一度の移動工程中に被洗浄表面の洗浄を確実にかつ効率的に行うことができる。

また、本発明の第２の基板洗浄方法は、基板の被洗浄表面にイオン化された超音波エアを吹き出し部から吹き付けるとともにその両側の吸引部で吸引することにより、被洗浄表面に付着するパーティクルを吹き飛ばし、吸引する超音波洗浄工程と、大気圧プラズマを基板の被洗浄表面に向けて吹き付けてプラズマ洗浄するプラズマ洗浄工程とを、基板の被洗浄表面を相対的に移動させつつ並行して行い、かつプラズマ洗浄は、第１の不活性ガスの誘導結合型プラズマからなる一次プラズマを発生させ、発生した一次プラズマを第２の不活性ガスと反応性ガスの混合ガスに衝突させてプラズマ化した混合ガスから成る二次プラズマを発生させ、発生した二次プラズマを基板の被洗浄表面に吹き付けて行うものであり、上記のようにプラズマ密度が高くしかもプラズマ温度が低い二次プラズマを吹き出してプラズマ処理を行うことで被洗浄表面に熱ダメージを与えることなく確実にプラズマ洗浄することができ、かつこのプラズマ洗浄と並列して超音波エアを吹き付けて洗浄することで、被洗浄表面に付着したパーティクルなどの洗浄を同時に行うことができ、基板の一度の移動工程中に被洗浄表面の洗浄を確実にかつ効率的に行うことができる。

本発明の基板洗浄装置及び洗浄方法によれば、複数の洗浄手段を構成する第１の洗浄手段からプラズマ密度が高くしかもプラズマ温度が低い二次プラズマを吹き出してプラズマ処理を行うことで被洗浄表面に熱ダメージを与えることなく確実にプラズマ洗浄することができ、このプラズマ洗浄手段と並列して他の洗浄手段を並列して配設することで被洗浄表面上の他の異物の除去などの洗浄を同時に行うことができ、基板の一度の移動工程中に被洗浄表面の洗浄を確実に行うことができ、簡単な装置構成にて効率的に洗浄することができる。

以下、本発明を、液晶表示パネルのガラス基板の側縁部の被洗浄表面を洗浄して付着した異物を除去する基板洗浄装置に適用した各実施形態について、図１〜図１６を参照して説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る基板洗浄装置について、図１〜図８を参照して説明する。

図１〜図５において、本実施形態の基板洗浄装置は、ガラス基板などの基板１を基板洗浄装置に搬入する基板搬送手段２と、基板搬送手段２から基板１を受け取って洗浄動作に伴う移動を行う移動手段３と、基板１の側端部の被洗浄表面にイオン化された超音波エアを吹き付けて洗浄する超音波洗浄手段４と、基板１の側端部の表裏両面の被洗浄表面の拭き取り洗浄を行う拭取洗浄手段５と、基板１の側端部の被洗浄表面に大気圧プラズマを吹き出してプラズマ洗浄を行うプラズマ洗浄手段６とを備え、各々基台１９上に配設されている。超音波洗浄手段４、拭取洗浄手段５、プラズマ洗浄手段６は、基板移動方向（図２）の上流から下流に並設されている。なお、基板１の搬出は、後続工程であるＡＣＦ貼付装置（図示せず）に設けられた、基板搬送手段２と同様の基板搬送手段（図示せず）にて行われる。

基板搬送手段２は、基板１を載置して両持支持する一対の支持アーム７ａ、７ａを有する基板載置部７と、基板載置部７を基板搬送方向であるＸ方向に往復移動させる駆動機構８にて構成されている。駆動機構８は、基板載置部６を移動自在に支持する支持レール部８ａと、モータ８ｃにて駆動されて基板載置部７を移動させる送りねじ機構８ｂにて構成されている。

移動手段３は、基板１の中央部を載置支持する基板保持部９と、基板保持部９をＸ方向と、それに直交するＹ方向と、垂直なＺ方向と、Ｚ軸回りのθ方向の移動及び位置決めを行う移動テーブル１０にて構成されている。この移動手段３にて、基板保持部９上に基板１を保持して移動させることで、基板１の側縁部の表面及び表裏両面の被洗浄表面の一端から他端が、超音波洗浄手段４、拭取洗浄手段５における後述の拭取洗浄部２０、及びプラズマ洗浄手段６を通るように相対移動される。その相対移動速度は、４０〜２５０ｍｍ／ｓ程度に設定され、好適には１００〜２５０ｍｍ／ｓ程度の高速に設定される。

次に、超音波洗浄手段４について説明する。超音波洗浄手段４は、図２〜図５に示すように、中央の吹き出し部１１と吹き出し部１１の両側に吸引部１２とを基板１の移動方向（洗浄方向）に沿って並ぶ様に備えている。吹き出し部１１は、圧縮エア源（図示せず）から圧縮エア１３を供給すると、超音波発生部１４にて超音波振動が発生するとともに、内蔵されたイオナイザー１５にてイオン化されることでイオン化された超音波エア１６を吹き出すように構成され、吸引部１２は吸引源（図示せず）に接続され、被洗浄表面に吹き付けられた超音波エア１６を、超音波エア１６の吹き付けによって被洗浄表面から剥離したパーティクルとともに吸引するように構成されている。

この超音波洗浄手段４によれば、吹き出し部１１から被洗浄表面にイオン化された超音波エア１６を吹き付けて超音波エア１６の吹き出し口の両側の吸引部１２で吸引することで、被洗浄表面上に付着しているごみなどの各種パーティクル１７が効果的に吹き飛ばされて吸引除去され、かつ超音波エア１６がイオン化されているので被洗浄表面から剥離したパーティクル１７は直ちに除電され、剥離したパーティクル１７が帯電して再付着するのを防止できるため、確実に洗浄することができる。

次に、拭取洗浄手段５について説明する。拭取洗浄部２０は、図２〜図４に示すように、基板保持部９にて保持された基板１の側縁部の上下に対向するように配置された一対の押圧子２１ａ、２１ｂを備えている。押圧子２１ａ、２１ｂとしては、耐薬品性に優れるとともに摺動性に優れたポリアセタール（ＰＯＭ）などの材料で構成するのが好適である。そして、両押圧子２１ａ、２１ｂをチャック機構（図示せず）にて開閉駆動して、これら押圧子２１ａ、２１ｂにて基板１の側縁部の上下両面の被洗浄表面にテープ状の洗浄クロス２２を押し付けるように構成されている。両押圧子２１ａ、２１ｂのチャック力は、４〜９Ｎ程度が好適である。なお、押圧子２１ａ、２１ｂ及びチャック機構（図示せず）は、基板１の高さ位置との位置ずれを吸収できるように上下方向に弾性的に支持されている。

洗浄クロス２２は、図１に示すように、押圧子２１ａ、２１ｂにそれぞれ対応して設けられた、洗浄クロス送給手段としての供給リール２３ａ、２３ｂから適宜ガイドローラ２４を介して押圧子２１ａ、２１ｂの相対移動方向と直交する方向から押圧子２１ａ、２１ｂに供給される。供給された洗浄クロス２２は、押圧子２１ａ、２１ｂにおける基板１の被洗浄表面に対向する対向面２５の上手側に傾斜形成されたガイド部２６を通過して対向面２５に導かれる。対向面２５にて基板１の被洗浄表面に接触されて洗浄を行った後の洗浄クロス２２は、適宜ガイドローラ２４を介して回収リール２７ａ、２７ｂに巻き取られる。洗浄クロス２２に作用させる張力は、０．５〜１．８Ｎ程度である。洗浄クロス２２は、供給リール２３ａ、２３ｂと回収リール２７ａ、２７ｂにて１回の洗浄動作毎にピッチ送りされる。

押圧子２１ａ、２１ｂのガイド部２６には、洗浄液としてエタノールやＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などの有機溶剤の水溶液を洗浄クロス２２に向けて吐出するように、吐出口２８が開口されている。洗浄液は、洗浄クロス２２がピッチ送りされる前に、洗浄液供給手段（図示せず）から押圧子２１ａ、２１ｂに設けられた流路を介して吐出口２８に所定量づつ圧送されて洗浄テープ２２に向けて吐出される。押圧子２１ａ、２１ｂのガイド部２６に対向して、洗浄クロス２２が洗浄液で濡れることで生じる色調変化を検出する検出センサ２９が配設され、洗浄クロス２２に所要量のオゾン水が適正に吐出されたことを確認できるように構成されている。

押圧子２１ａ、２１ｂの対向面２５には、押圧子２１ａ、２１ｂの相対移動方向と直交する方向に延びる突部２５ａが形成されている。対向面２５及び突部２５ａの長さｌは、基板１の被洗浄表面の幅寸法より大きく設定されている。突部２５ａの高さｈは、洗浄クロス２２の厚さの３〜５倍程度が好適であり、具体例では、洗浄クロス２２の厚さが０．２〜０．３ｍｍであるため、突部２５ａの高さは１ｍｍ程度が好適である。また、押圧子１２ａ、２１ｂの対向面２５の両側部には、突部２５ａの両側に間隔をあけて洗浄クロス２２の両側縁の位置規制を行う規制突部２５ｂが設けられている。規制突部２５ｂの高さｈ１は突部２５ａの高さｈと同じ高さに設定され、突部２５ａと規制突部２５ｂの頂面が同一平面上に位置するように構成されている。

次に、プラズマ洗浄手段６について、図２〜図４を参照して説明する。断面円形の反応空間３１を形成する誘電体からなる円筒状の反応容器３２の周囲にコイル状のアンテナ３３を配設し、アンテナ３３に高周波電源３４から高周波電圧を印加して反応空間３１に高周波電界を印加し、反応容器３２の上端から第１の不活性ガス３５を供給し、点火装置（図示せず）で高電圧を印加して点火することで、反応容器３２の下端から、プラズマ密度が高く、高温の誘導結合型プラズマ（熱プラズマ）からなる一次プラズマ３６を吹き出すように構成されている。この反応容器３２が誘導結合型プラズマ発生部を構成している。

反応容器３２の下端近傍の周囲に角筒形状の混合ガス容器３７が配設され、その四周壁上部に、第２の不活性ガスと反応性ガスの混合ガス３８を内部に供給する複数のガス供給口３９が配設されている。混合ガス容器３７は、反応容器３２の下端より下方に延出され、反応容器３２の下端より下方の部分に、一次プラズマ３６が衝突して二次プラズマ４１を発生する下端開放の混合ガス領域４０が形成されている。この混合ガス容器３７がプラズマ展開部を構成している。

アンテナ３３に高周波電圧を供給する高周波電源３４としては、その出力周波数帯が１００ＭＨｚに代表されるＶＨＦ周波数帯が好適であるが、マイクロ波周波数帯のものなどを使用することもできる。高周波電源３４とアンテナ３３との間には、アンテナ３３で発生する反射波を抑制する整合器（マッチング回路）（図示せず）が介装されている。また、第１及び第２の不活性ガスは、アルゴン、ネオン、キセノン、ヘリウム、窒素から選択された単独ガス又は複数の混合ガスが適用される。また、反応性ガスとしては、本実施形態では電極のクリーニングや表面改質に好適な酸素ガスが適用されている。

プラズマ洗浄手段６においては、図２、図４に示すように、それぞれ発生したオゾンガスが周囲に流出するのを防止するため、カバー体４２で覆うとともに内部のガスを排気ファン（図示せず）にて吸引し、無害化処理した後大気中に放出するように構成されている。また、拭取洗浄部２０においても、図４に示すように、周辺の雰囲気を吸引する排気手段４３が設けられ、発生した有機溶剤ガスが周囲に流出するのを防止するように構成されている。

この拭取洗浄部２０に設けられる排気手段４３の具体構成例としては、図６に示すように、拭取洗浄部２０の下部近傍に吸込口を開口した吸込口部材４４を配設し、吸引管４５を介して基台１９の下部に配設された排気ファン４６にて吸引するように構成されている。排気ファン４６の排出口は排気ダクト４７にて工場設備の排風ダクト（図示せず）に接続されている。また、排気ファン４６にて周辺の雰囲気が確実に吸引されて排出されていることを検知するため、吸込口部材４４の吸込口近傍位置に外気吸入管４８が分岐接続され、外気吸入管４８の先端が拭取洗浄部２０の上部空間から離れた斜め上方位置に配置され、その開口端にはフィルタ４９が取り付けられ、その直下に流量検出手段５０が配置されている。これにより、拭取洗浄部２０近傍の有機溶剤ガスを含む雰囲気を吸引する際に、外気吸入管４８に吸入される外気の流量を流量検出手段５０にて検出することで、安価な流量検出手段５０にて拭取洗浄部２０部近傍の吸引状態を検出することができる。

次に、このような構成の基板洗浄装置にて基板１の側縁部の被洗浄表面を洗浄する工程を、主として図１〜図４及び図７を参照して説明する。まず、基板１を基板搬送手段２にて基板洗浄装置に搬入する。搬入された基板１は移動手段３の基板保持部９上に受け取られ、移動手段３にて基板１の洗浄領域である側縁部が、超音波洗浄手段４と拭取洗浄部２０とプラズマ洗浄手段５とを順次通過するように移動制御される。そのため、まず移動手段３にて基板１の側縁部の一端が超音波洗浄手段４に対向位置するように位置決めされる。この搬入動作と並行して、ガイド部２６に対向位置している洗浄クロス２２に対して吐出口２８から洗浄液を吐出し、洗浄クロス２２に所要量の洗浄液が含浸された状態とする。なお、洗浄クロス２２に洗浄液を十分に含んでいることが検出センサ２９にて検出される。

次に、移動手段３にて基板１の側縁部を上記のように移動させることで、基板１の被洗浄表面が超音波洗浄手段４の下を通過し、上記のように被洗浄表面にイオン化された超音波エア１６が吹き付けられるとともにその両側で吸引されることで、被洗浄表面上に付着している比較的大きなごみなどの各種パーティクル１７が効果的に吹き飛ばされ、かつ直ちに除電されて再付着することなく吸引され、イオン化された超音波エア１６にて効果的に超音波洗浄が行われる。また、基板１の側縁部の移動が開始されると、拭取洗浄部２０で洗浄クロス２２が所定量送給され、押圧子２１ａ、２１ｂの対向面２５と基板１の被洗浄表面との間に洗浄剤を含んだ部分を送給される。

次に、移動手段３による基板１の移動に伴って基板１の被洗浄表面の一端が拭取洗浄部２０における一対の押圧子２１ａ、２１ｂの間に位置すると、拭取洗浄部２０のチャック機構（図示せず）にて一対の押圧子２１ａ、２１ｂ間の隙間が閉じられ、押圧子２１ａ、２１ｂの対向面２５に形成された突部２５ａにて洗浄液が含浸された洗浄クロス２２が基板１の被洗浄表面に接触された状態となる。このように押圧子２１ａ、２１ｂの突部２５ａにて洗浄クロス２２が基板１の被洗浄表面に接触されている状態で基板１が継続して移動し、押圧子２１ａ、２１ｂが基板１の側縁部に沿って被洗浄表面の他端に向けて相対移動することで、基板１の被洗浄表面上に付着している微細なガラス片やごみや油分などの汚れ１８が洗浄液を含浸された洗浄クロス２２にて効果的に拭取洗浄される。被洗浄表面の他端まで拭取洗浄部２０が相対移動すると、その後チャック機構（図示せず）にて一対の押圧子２１ａ、２１ｂは開かれる。

次に、基板１の被洗浄表面がプラズマ洗浄手段６の下を通過し、大気圧プラズマが照射されて大気圧プラズマ洗浄が行われる。このプラズマ洗浄手段６による大気圧プラズマ洗浄においては、反応容器３２の下端から誘導結合型プラズマから成る一次プラズマ３６を吹き出している状態で、混合ガス容器３７内に混合ガス３８を供給することで、混合ガス領域４０内で混合ガス３８に一次プラズマ３６が衝突して二次プラズマ４１が発生し、その二次プラズマ４１が混合ガス領域４０の全領域に展開するとともにさらにこの混合ガス領域４０から下方に吹き出す。その二次プラズマ４１は、一次プラズマ３６（約２５０℃）に比してプラズマ温度が低く（約８０℃）、かつ従来のプラズマ密度が低い平行平板電極等で構成される容量結合型プラズマに比してプラズマ密度が数１０倍から数百倍と高いものである。この二次プラズマ４１を基板１の被洗浄表面に照射することで、短時間に効率的に所望のプラズマ処理を行うことができる。

また、従来の大気圧プラズマ洗浄方式の容量結合型である平行平板電極方式では、電極間でプラズマが発生するが、加工のための相対プラズマ密度を向上させるために、加工対象である基板に電極を近付け過ぎると基板に対し放電が生じるためにあまり近付けられないが、本発明の二次プラズマ４１を吹き付ける場合は、基板までの距離を２ｍｍ程度まで近付けることができ、基板に対して高いプラズマ密度を付与できる。以上のことにより、基板１を１００〜１５０ｍｍ／ｓｅｃ程度で移動させながらでも適切なプラズマ処理を確実に行うことができる。このときの基板洗浄面の温度は４０℃程度である。

また、一次プラズマ３６の衝突により拡散する高密度の二次プラズマ４１に対するプラズマ着火機能の役割を有する一次プラズマ３６は、従来の他の例である一次プラズマを直接基板に照射する誘導結合型プラズマ（熱プラズマ）方式に比べて少ない量の不活性ガスを着火させるため、５０Ｗ程度と小さな出力でかつ発熱量も１／５０程度の２５０℃と低く、アンテナ３３の空冷が可能であるため、よりコンパクトな構成とすることができ、またこのように二次プラズマ４１が大きく展開するので、反応容器３２の断面積に比して大きな領域のプラズマ処理を短時間で効率的かつ確実に行うことができ、また混合ガス３８の供給・停止制御によって応答性良く二次プラズマ４１の照射・停止制御を行うことができ、基板１の移動中に必要箇所のみプラズマ処理が可能である。以上のことにより、低出力の投入パワー比が小さい高密度プラズマで、コンパクトな大気圧プラズマ洗浄が構成できる。

その後、移動手段３による基板１の移動に伴って被洗浄表面が順次超音波洗浄手段４、拭取洗浄部２０、及びプラズマ洗浄手段６から離間し、基板１が後続工程のＡＣＦ貼付装置の基板搬送装置（図示せず）に受け渡されて搬出される。そして、基板搬送手段２にて次の基板１が搬入され、以上の洗浄工程が繰り返される。

以上の本実施形態によれば、まず超音波洗浄手段４によってイオン化された超音波エア１６にて洗浄することで、基板１の被洗浄表面上の比較的大きなごみなどのパーティクル１７が確実に除去され、次に拭取洗浄手段５の拭取洗浄部２０によって洗浄液を含浸させた洗浄クロス２２にて拭き取り洗浄することで、被洗浄表面上に固着している微小なごみやガラス片のほか、付着している油分などの汚れ１８も確実に除去され、その後プラズマ洗浄手段６によっ基板１の被洗浄表面に大気圧プラズマ（二次プラズマ４１）を吹き付けることで、被洗浄表面の見えないような汚れや被洗浄表面の電極上に発生した酸化膜や析出したニッケルを効果的に除去し、また被洗浄表面の濡れ性を向上して接合性を向上することできる。また、拭取洗浄工程で濡れた被洗浄表面をプラズマ洗浄工程の熱で乾燥させることが可能で、次工程を速やかに実施することができる。かくして、単一の装置に超音波洗浄手段４と拭取洗浄手段５とプラズマ洗浄手段６を並列配置した簡単な装置構成にて、基板１の一度の移動工程中に、基板１の被洗浄表面上に付着あるいは析出した種類の異なる異物をすべて確実に除去することができ、基板１の洗浄を効率的に行うことができる。

なお、以上の説明では、基板１の移動方向の上手側から下手側に、超音波洗浄手段４、拭取洗浄手段５、プラズマ洗浄手段６の順に配設した例を示したが、超音波洗浄手段４、プラズマ洗浄手段６、拭取洗浄手段５の順に配設し、図８に示すように、超音波洗浄を行った後、大気圧プラズマによる洗浄を行い、その後拭き取り洗浄を行うようにしても良い。

さらに、以上の説明では、図７、図８に実線で示したように、超音波洗浄手段４による超音波洗浄を最初に行う例を示したが、図７、図８に仮想線で示すように、プラズマ洗浄手段６（図７の場合）や拭取洗浄手段５（図８の場合）の後に、超音波洗浄手段４を配設して、最後に超音波洗浄を行うようにしても良い。そうすると、大気圧プラズマ洗浄によって被洗浄表面が削られたときに発生することのある極々微細な残りかすを除去することができる。さらには、基板１の被洗浄表面の状態によるが、最初の超音波洗浄を省略することもできる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る基板洗浄装置について、図９〜図１２を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、先行する実施形態で説明したものと実質的同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。

上記第１の実施形態では、移動手段３が移動テーブル１０上に昇降及び回転可能な単一の基板保持部９が配設されている例を示したが、本実施形態では昇降及び回転可能な複数（一対の）基板保持部９、９が基板１の移動方向に所定の間隔をあけて配設されている。また、基板１の移動方向の上手側から下手側に、拭取洗浄手段５、プラズマ洗浄手段６、超音波洗浄手段４の順に配設されている。また、これら拭取洗浄手段５とプラズマ洗浄手段６と超音波洗浄手段４を配設した洗浄動作領域５１は、１００ｍｍ程度の大きさの範囲に収められている。これにより、移動手段３のＸ方向の移動範囲を、基板保持部９、９上に保持された１又は複数の基板１の全体が洗浄動作領域５１を通過するように構成した基板洗浄装置においても、全体をコンパクトな構成とすることができる。

この構成において、図１０に示すように、大型の基板１の被洗浄表面を洗浄する場合には、図１０（ａ）に示すように、一方の基板保持部９にて基板１の中央部の一端側に偏った位置を保持するとともに、他方の基板保持部９にて基板１の他端を保持した状態で、基板１の長辺側の被洗浄表面１ａを洗浄動作領域５１に対向させ、この被洗浄表面１ａに沿って洗浄動作領域５１を相対移動させて洗浄を行う。その後、図１０（ｂ）に示すように、一方の基板保持部９を上昇させて９０度回転させて、基板１の短辺側の被洗浄表面１ｂを洗浄動作領域５１に対向させた後、図１０（ｃ）に示すように、この短辺側の被洗浄表面１ｂに沿って洗浄動作領域５１を相対移動させて洗浄することで、基板１のＬ字状の被洗浄表面１ａ、１ｂの洗浄を行う。

また、図１１に示すように、中型の基板１の被洗浄表面を洗浄する場合には、図１１（ａ）に示すように、両基板保持部９、９にてそれぞれ基板１の略中央部を保持した状態で、各基板１の長辺側の被洗浄表面１ａを洗浄動作領域５１に対向させ、両基板１の被洗浄表面１ａに沿って洗浄動作領域５１を相対移動させて洗浄を行う。その後、図１１（ｂ）に示すように、両基板保持部９を９０度回転させて各基板１の短辺側の被洗浄表面１ｂを洗浄動作領域５１に対向させる。その際に、他方の基板保持部９と高さ方向で段差が生じる様に一方の基板保持部９を上昇させた後９０度回転させることで、両基板保持部９上の基板１が近接して配置されていても、高さ方向で段差を設けて配置される為、回転時に基板１同士が干渉するのを避けることができる。その後、図１１（ｃ）に示すように、両基板１の短辺側の被洗浄表面１ｂに沿って洗浄動作領域５１を相対移動させて洗浄することで、複数の基板１のＬ字状の被洗浄表面１ａ、１ｂの洗浄を一工程で行うことができる。

また、図１２に示すように、小型の基板１の様に基板の１辺の縁部のみが洗浄対象領域である被洗浄表面を洗浄する場合には、図１２（ａ）に示すように、基板１の長辺側にのみ被洗浄表面１ａが設けられ、又は図１２（ｂ）に示すように、基板１の短辺側にのみ被洗浄表面１ｂが設けられているので、図１２（ａ）に示すように、各基板１の側縁部を両基板保持部９、９にて保持し、または図１２（ｂ）に示すように、各基板１を並列して保持させた治具５２を両基板保持部９、９にて保持することで、各基板１の被洗浄表面１ａ又は１ｂを洗浄動作領域５１に対向させ、各基板１の被洗浄表面１ａ又は１ｂに沿って洗浄動作領域５１を相対移動させることで、各基板１の被洗浄表面１ａ又は１ｂの洗浄を一工程で行うことができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る基板洗浄装置について、図１３を参照して説明する。

上記第１の実施形態においては、プラズマ洗浄手段６と拭取洗浄手段５とともに、単一の超音波洗浄手段４を基板１の表面（上面）側の被洗浄表面にのみ対向させて配設した例を示したが、本実施形態においては、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、一対の超音波洗浄手段４を基板１の表面（上面）側と裏面（下面）側の両方の被洗浄表面に対向させて配設している。この構成によると、基板１の裏面（下面）側の被洗浄表面も、超音波洗浄と拭取洗浄の両方で洗浄されることで、より高い清浄度が確保される。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置について、図１４を参照して説明する。

上記第１の実施形態においては、超音波洗浄手段４と拭取洗浄手段５とプラズマ洗浄手段６を並列して配設した例を示したが、本実施形態においては、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、超音波洗浄手段４を配設しない構成としている。前工程から搬入されてくる基板１の被洗浄表面の清浄度が比較的高く、比較的大きなごみなどのパーティクルがあまり付着していない場合には、拭取洗浄手段５にてごみ等や油分を一度に洗浄することができるので、このような構成とすることもできる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る基板洗浄装置について、図１５を参照して説明する。

上記第１の実施形態においては、超音波洗浄手段４と拭取洗浄手段５とプラズマ洗浄手段６を並列して配設した例を示したが、本実施形態においては、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、拭取洗浄手段５を配設せず、一対の超音波洗浄手段４を基板１の表面（上面）側と裏面（下面）側の両方の被洗浄表面に対向させて配設し、基板１の被洗浄表面に上下から均等に超音波エアを吹き付けて両面を洗浄するようにしている。前工程から搬入されてくる基板１の被洗浄表面の清浄度が比較的高く、特に強く固着した有機物のごみや油分が比較的少ない場合には、このように基板１の表裏両面の被洗浄表面を超音波洗浄にて洗浄し、その後表面側の被洗浄表面を大気圧プラズマ洗浄することで、裏面側の被洗浄表面をごみ等が付着していない状態にできるとともに、表面側の被洗浄表面に固着している有機物や油分は、プラズマにて確実に分解洗浄することができるとともに、酸化膜や析出したニッケルを効果的に除去でき、また被洗浄表面の濡れ性を向上して接合性を向上することできる。また、この実施形態では、拭取洗浄手段５のように接触して洗浄するのではなく、非接触で洗浄するので、基板１の厚さが０．５ｍｍ程度から０．２ｍｍ程度に向けて薄板化がさらに進んでも、洗浄動作中に押圧子がうまく追従できずに過大な応力が加わって割れを生じるというような恐れがなく、薄板化する基板１の洗浄に有効である。

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態に係る基板洗浄装置について、図１６を参照して説明する。

上記第５の実施形態においては、表面側の被洗浄表面に対するプラズマ洗浄手段６と表裏両面の被洗浄表面に対する上下一対の超音波洗浄手段４とを並列して配設した例を示したが、本実施形態においては、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、表面側の被洗浄表面に対するプラズマ洗浄手段６と裏面側の被洗浄表面に対する超音波洗浄手段４とを基板１を挟んで対向して配設している。前工程から搬入されてくる基板１の被洗浄表面の清浄度が比較的高く、特に強く固着した有機物のごみや油分が比較的少ない場合には、このように基板１の裏面の被洗浄表面を超音波洗浄にて洗浄し、その後表面側の被洗浄表面を大気圧プラズマ洗浄することで、裏面側の被洗浄表面をごみ等が付着していない状態にできるとともに、表面側の被洗浄表面に固着している有機物や油分は、プラズマにて確実に分解洗浄することができるとともに、酸化膜や析出したニッケルを効果的に除去でき、また被洗浄表面の濡れ性を向上して接合性を向上することできる。

本発明の基板洗浄装置及び洗浄方法によれば、基板の一度の相対移動工程中に基板の被洗浄表面上に付着あるいは析出した種類の異なる異物や油分等を確実に除去することができ、コンパクトでかつ簡単な装置構成にて基板の洗浄を効率的に行うことができることができるので、各種基板に各種部品を実装する部品実装装置に好適に利用することができる。

本発明の基板洗浄装置の第１の実施形態の全体概略構成を示す斜視図。同実施形態における洗浄工程を示す斜視図。同実施形態の要部構成を示す斜視図。同実施形態の要部構成を示す縦断正面図。同実施形態の超音波洗浄手段の構成図。同実施形態に排気手段を配設した状態の全体概略構成を示す斜視図。同実施形態における基板洗浄動作のフロー図。同実施形態における他の基板洗浄動作のフロー図。本発明の基板洗浄装置の第２の実施形態の概略構成を示す斜視図。同実施形態における大型基板の洗浄工程の説明図。同実施形態における中型基板の洗浄工程の説明図。同実施形態における小型基板の洗浄工程の説明図。本発明の基板洗浄装置の第３の実施形態を示し、（ａ）は要部構成を示す斜視図、（ｂ）は同縦断正面図。本発明の基板洗浄装置の第４の実施形態を示し、（ａ）は要部構成を示す斜視図、（ｂ）は同縦断正面図。本発明の基板洗浄装置の第５の実施形態を示し、（ａ）は要部構成を示す斜視図、（ｂ）は同縦断正面図。本発明の基板洗浄装置の第６の実施形態を示し、（ａ）は要部構成を示す斜視図、（ｂ）は同縦断正面図。従来例の基板洗浄装置の概略構成を示す斜視図。

符号の説明

１基板
３移動手段
４超音波洗浄手段
５拭取洗浄手段
６プラズマ洗浄手段
１６イオン化した超音波エア
２０拭取洗浄部
２１ａ、２１ｂ押圧子
２２洗浄クロス
２３ａ、２３ｂ供給リール（洗浄クロス送給手段）
２８吐出口（オゾン水供給手段）
３２反応容器（誘導結合型プラズマ発生部）
３５第１の不活性ガス
３６一次プラズマ
３７混合ガス容器（プラズマ展開部）
３８混合ガス
４０混合ガス領域
４１二次プラズマ

Claims

基板の被洗浄表面を洗浄する複数の洗浄手段が並列して配設されるとともに基板の被洗浄表面を複数の洗浄手段に対して相対移動させる移動手段を備え、
複数の洗浄手段は、イオン化された超音波エアを吹き出す吹き出し部と、この吹き出し部の両側に備えられて前記超音波エアの吹き付けによって被洗浄面から剥離したパーティクルを吸引する吸引部とから成る超音波洗浄手段と、この超音波洗浄手段よりも下流に備えられて大気圧プラズマを吹き出すプラズマ洗浄手段とを具備し、プラズマ洗浄手段は、第１の不活性ガスの誘導結合型プラズマからなる一次プラズマを吹き出す誘導結合型プラズマ発生部と、第２の不活性ガスと反応性ガスの混合ガス領域に一次プラズマを衝突させてプラズマ化した混合ガスから成る二次プラズマを発生するプラズマ展開部とを有することを特徴とする基板洗浄装置。
基板の被洗浄表面にイオン化された超音波エアを吹き出し部から吹き付けるとともにその両側の吸引部で吸引することにより、被洗浄表面に付着するパーティクルを吹き飛ばし、吸引する超音波洗浄工程と、洗浄液を含浸させたテープ状の洗浄クロスにて基板の被洗浄表面を拭き取って洗浄する拭取洗浄工程と、大気圧プラズマを基板の被洗浄表面に向けて吹き付けてプラズマ洗浄するプラズマ洗浄工程とを、基板の被洗浄表面を相対的に移動させつつその移動方向に間隔あけた位置で並行して行い、かつプラズマ洗浄は、第１の不活性ガスの誘導結合型プラズマからなる一次プラズマを発生させ、発生した一次プラズマを第２の不活性ガスと反応性ガスの混合ガスに衝突させてプラズマ化した混合ガスから成る二次プラズマを発生させ、発生した二次プラズマを基板の被洗浄表面に吹き付けて行うことを特徴とする基板洗浄方法。
基板の被洗浄表面にイオン化された超音波エアを吹き出し部から吹き付けるとともにその両側の吸引部で吸引することにより、被洗浄表面に付着するパーティクルを吹き飛ばし、吸引する超音波洗浄工程と、大気圧プラズマを基板の被洗浄表面に向けて吹き付けてプラズマ洗浄するプラズマ洗浄工程とを、基板の被洗浄表面を相対的に移動させつつ並行して行い、かつプラズマ洗浄は、第１の不活性ガスの誘導結合型プラズマからなる一次プラズマを発生させ、発生した一次プラズマを第２の不活性ガスと反応性ガスの混合ガスに衝突させてプラズマ化した混合ガスから成る二次プラズマを発生させ、発生した二次プラズマを基板の被洗浄表面に吹き付けて行うことを特徴とする基板洗浄方法。