基板洗浄装置及び基板洗浄方法

【課題】洗浄液を少量に抑えながら簡便に基板を洗浄する技術を提供すること。
【解決手段】水平姿勢にて水平に移動している基板Ｇの上面に洗浄ノズル２より洗浄液Ａを供給した後、その基板Ｇを、基板Ｇの移動路における洗浄ノズル２の下流側に設けられた磁場形成部材３、４の間を通過させる。このとき、基板Ｇの表面上に供給された洗浄液Ａは、反磁性であるため、磁場形成部材３、４の間に形成された強力な磁場の作用により通過を阻止される。これにより基板Ｇの表面上の液切りを行って洗浄液Ａを除去するようにしている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を洗浄液により洗浄する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用のガラス基板（ＦＰＤ基板）は大型化（例えば、数ｍ×数ｍ）しているため、半導体ウエハのようにスピン洗浄法を適用することは困難となっている。一方、水平搬送されているＦＰＤ基板に対して洗浄液をノズルから噴き掛ける水平式洗浄では、基板上において洗浄液のよどみ（滞留）が生じ、噴き掛けた洗浄液の置換効率が低く、洗浄液の使用量が多くなるなどの問題がある。そしてまた、水平式洗浄では、上述の欠点を克服するために、ノズルから例えば空気流を基板に吹き付ける、いわゆるエアナイフを併用する場合もあるが、多量のエアが必要であり、洗浄液がイソプロピルアルコールなどの場合には、薬液のミストがエア中に取り込まれるため、環境汚染の観点からは好ましい手法とは言えない。またエアナイフにより基板表面の洗浄液が揮発し、洗浄液のシミ残りや異物の固着が生じる場合がある。
【０００３】
またＦＰＤ基板を傾斜させた状態で洗浄する手法も知られており、この手法は、洗浄液の滞留防止、異物の基板への再付着や洗浄液のシミ残りの防止、洗浄液使用量の低減、リンス時間の短縮などの利点がある。その一方で、傾斜式洗浄は傾斜させて搬送しなければならないため、その搬送機構が複雑になり、製造コストが高くなる。また傾斜式洗浄には、平行搬送と傾斜搬送との間の移行時に基板の跳ねが生じる問題がある。更に洗浄液の液切りには重力を利用していることから、洗浄液には最大でも１Ｇ（重力加速度）しか加速度がかからないため、スピン洗浄法に比べて液の移動力が不足している。
【０００４】
特許文献１には、表面に塗布剤を塗布した基板に対して、その上側から電磁石により発生させた磁界をスキャンすることで、モーゼ効果により塗布膜を均し、その膜厚を均一化する技術が記載されているが、本発明のように基板の洗浄に適用したものではなく課題が異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１３７６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、その目的は洗浄液を少量に抑えながら簡便に基板を洗浄する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の基板洗浄装置は、
磁場を形成するための磁場形成部材と、
非磁性体からなる基板を当該基板の面に沿って前記磁場を相対的に通過させるために磁場形成部材に対して相対的に移動させる移動機構と、
前記磁場に対する相対的な前記基板の移動路において、磁場形成部材の上流側における基板の表面に洗浄液を供給するための洗浄液供給部と、を備え、
前記基板が前記磁場を相対的に通過するときに、洗浄液が磁場勾配により基板の相対的進行方向に対して押し戻され、基板から除去されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の基板洗浄方法は、
磁場形成部材により磁場を形成する工程と、
非磁性体からなる基板を当該基板の面に沿って前記磁場を相対的に通過させるために磁場形成部材に対して相対的に移動させる工程と、
前記磁場に対する相対的な前記基板の移動路において、磁場形成部材の上流側における基板の表面に洗浄液を供給する工程と、を含み、
前記基板が前記磁場を相対的に通過するときに、洗浄液が磁場勾配により基板の相対的進行方向に対して押し戻され、基板から除去されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、磁場勾配を形成し、これを利用して洗浄液を基板の表面に沿って押圧し、基板から除去するようにしている。従って、従来に比べて簡単な装置構成で少量の洗浄液により周辺環境への汚染を低減しつつ基板を洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態における基板洗浄装置を示す縦断側面図である。
【図２】前記基板洗浄装置を示す平面図である。
【図３】前記基板洗浄装置の外観を示す斜視図である。
【図４】前記基板洗浄装置の内部を示す斜視図である。
【図５】前記基板洗浄装置における磁場形成部材を示す斜視図である。
【図６】本実施形態における洗浄工程を説明する作用図である。
【図７】本実施形態における基板洗浄装置の第１の変形例を示す平面図である。
【図８】前記第１の変形例を示す縦断側面図である。
【図９】本実施形態における基板洗浄装置の第２の変形例を示す縦断側面図である。
【図１０】本実施形態における基板洗浄装置の第３の変形例を示す縦断側面図である。
【図１１】本実施例における実験装置を示す側面図である。
【図１２】本実施例における磁場形成部材を示す斜視図である。
【図１３】本実施例における液適量と磁場形成部材同士の間隙の大きさとの関係を示す散布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の基板洗浄装置の実施形態として、ＦＰＤ基板である角型のガラス基板Ｇを洗浄する装置について説明する。先ず、基板洗浄装置の構造について、図１〜図４を用いて説明する。１は筐体であり、この筐体１の一方の側壁には、基板Ｇの搬入口１１及び基板Ｇの搬出口１２が設けられており、これらは夫々シャッター１３、１４により開閉できるようになっている。筐体１内には、各々左右方向（Ｙ方向）に水平に伸びる複数の搬送ローラ１５及びガイドローラ１６が前後方向（Ｘ方向）に並べられており、基板Ｇの移動路１７を形成している。搬送ローラ１５は、回転機構であるモータにより回転駆動されて、この上に載置される基板Ｇを水平搬送する駆動ローラであり、ガイドローラ１６は基板Ｇをガイドする従動ローラである。搬送ローラ１５と搬送ローラ１５との離間間隔は、基板Ｇの移動路１７に沿った一辺の長さ寸法よりも短く設定されるが、この例では安定した搬送を行うために、前記一辺の長さに対して複数の搬送ローラ１５が配列されるように構成される。また紙面の制約により、ガイドローラ１６の設置数は便宜的なものである。
【００１２】
移動路１７はその長さ寸法が基板Ｇの前記一辺の２倍よりも大きく設定されており、基板Ｇの進行方向を前方側とすると、後方側の領域が搬入口１１に対応する搬入領域、前方側の領域が搬出口１２に対応する搬出領域となっている。これら搬入領域及び搬出領域夫々の下方には、本基板洗浄装置の外部に設けられた基板Ｇの移載機構である搬送アーム７（図３参照）と搬入領域及び搬出領域における搬送ローラ１５及びガイドローラ１６との間の基板Ｇの受け渡しを仲介するための、昇降ピン２２、２３が設けられている。この昇降ピン２２、２３は、基板Ｇの受け渡し時に搬送アーム７と干渉しない位置に設けられている。
【００１３】
移動路１７の前後方向における中央部よりも少し後方側（上流側）の上方には、基板Ｇの幅方向に伸びる洗浄ノズル２が設けられており、下部の吐出口から基板Ｇの幅方向（移動路１７における幅方向）全体に、洗浄液例えば純水やイソプロピルアルコールなどの薬液を供給できるようになっている。この吐出口は、Ｙ方向に伸びるスリットあるいは小径の細孔をＹ方向に多数間隔をおいて配置されて構成される。また、移動路１７における洗浄ノズル２の下流側（移動路１７における前方側）には、図４に示すように、移動路１７の幅方向に水平に伸びる（移動路１７と直交して伸びる）角型の磁場形成部材３、４が、移動路１７を上下に挟むように対向して設けられている。このうち、移動路１７の上方に位置する磁場形成部材３は、図５に示すように、各々Ｙ方向に平行に伸びる２つの角型の磁石例えば永久磁石３１、３２の間にＹ方向に伸びる角型の磁性体である芯部材３３を挟んだ構造として構成されている。永久磁石３１、３２は夫々の両磁極が基板Ｇの移動方向に並び、かつお互いに同じ磁極である例えばＮ極同士が芯部材３３を介して対向するように構成されている。
【００１４】
一方、移動路１７の下方に位置する磁場形成部材４は、図５に示すように、２つの角型の磁石例えば永久磁石４１、４２の間に角型の磁性体である芯部材４３を挟んだ構造となっていて、外観上は上方側の磁場形成部材３と同様であるが、永久磁石４１、４２は、夫々の両磁極の配置が磁場形成部材３に対して逆の配置になっている。即ちこの例では、永久磁石４１、４２のＳ極同士が芯部材４３を介して対向するように構成されている。このような構成とすることにより、磁場形成部材３、４の間に強力な磁場が形成される。永久磁石３１、３２、４１、４２の材質としては例えばネオジウム等が用いられ、芯部材３３、４３としては飽和磁束密度の高い例えば鉄等の金属が用いられる。これら磁場形成部材３、４の間隙の大きさ（磁石間ギャップ）Ｌは、例えば２ｍｍ〜５ｍｍである。また筐体１の底部には、基板Ｇの洗浄に使用された洗浄液を筐体１の外に排出するための排水ポート１８が設けられている。また図１中８は制御部であり、洗浄液の供給、昇降ピン２２、２３の昇降及び搬送ローラ１５の駆動を制御している。
【００１５】
次に、本実施形態における作用について、図６を用いて説明する。まず、図３に示すように、外部から搬送アーム７により、シャッター１３が開いた搬入口１１を介して、基板Ｇが筐体１内に搬送され、次いで昇降ピンが搬送ローラ１５及びガイドローラ１６の間あるいはガイドローラ１６、１６の間を通って上昇し、昇降ピンと搬送アーム７との協働作用により、図１に実線で示すように、搬送ローラ１５及びガイドローラ１６の並び上に載置される。
【００１６】
次いで、洗浄ノズル２により洗浄液Ａを吐出すると共に、搬送ローラ１５を駆動する。基板Ｇは搬送ローラ１５により前方に押し出され、ガイドローラ１６によりガイドされながら前進し、先端側から順次洗浄液Ａが供給され、図６（ａ）に示すように、洗浄液Ａの一部は先端側から流れ落ち、一部は基板Ｇの後端側に向かって広がる。そして基板Ｇが磁場形成部材３、４に挟まれる領域を通過すると、洗浄液Ａの前進と洗浄ノズル２からの液の吐出力とによって、洗浄液Ａも磁場形成部材３、４間の領域を通過しようとするが、洗浄液Ａは反磁性なので、磁場形成部材３、４により形成された強力な磁場に反発して押し戻される。即ち移動路１７における前記領域の上流側から当該領域に向かって磁場が次第に強くなっていく大きな磁場勾配が形成されており、洗浄液Ａはこの磁場勾配に沿って弱い磁場側に移動しようとすることから、図６（ｂ）に示すように、洗浄液Ａが前方に進もうとする力と押し戻される力とが釣り合った位置にて洗浄液Ａの前進が阻止される。従って、洗浄ノズル２より洗浄液Ａを吐出し続けた状態で基板Ｇを前進させると、洗浄液Ａはその移動速度にもよるが、洗浄ノズル２よりも下流側に広がった洗浄液Ａが左右両側縁から零れ落ちる。また洗浄ノズル２よりも上流側に広がった洗浄液Ａは大部分が基板Ｇの後端側から流れ落ちる（図６（ｃ））。こうして基板Ｇが洗浄ノズル２の下を通過することにより、基板Ｇの表面全体に洗浄液Ａが接触して洗浄処理が行われ、基板Ｇ上に洗浄液Ａは、その後端が磁場形成部材３、４の間を通過し終えるときに後側に押し切られて基板Ｇから除去され、こうして洗浄と液切りとが行われる（図６（ｄ））。基板Ｇから筐体１の底部に零れ落ちた洗浄液Ａは、排水ポート１８を介して基板洗浄装置の外部にある排水処理系１９に排水されて処理される。洗浄と液切りを終えて搬送ローラ１５及びガイドローラ１６により搬出領域に搬送された基板Ｇは、昇降ピン２３を介して搬送アーム７に受け渡され、搬出口１２を介して基板洗浄装置の外部に搬出される。
【００１７】
上述の実施形態は、洗浄液Ａを基板Ｇに供給した後、局所的に形成された強力な磁場と周囲との間の磁場勾配を利用して、基板Ｇを通過させたときに洗浄液Ａの通過を阻止し、これにより基板Ｇの表面上の液切りを行って洗浄液Ａを除去するようにしている。従って、傾斜式洗浄のように基板Ｇを傾斜させる必要がないため、基板洗浄装置の機構が簡素化できると共に製造コストを抑えることができ、また傾斜姿勢と水平姿勢との姿勢変更時における基板Ｇの跳ねの問題もなくなる。また水平式洗浄で併用されるエアナイフを用いる場合には、液を揮発させながら除去するため、既述のように洗浄液Ａのシミ残り等の問題があるが、この実施形態では洗浄液Ａに直接押圧力を加えて基板Ｇの表面から除去しているため、このような問題はない。また洗浄液Ａを含む多量のエアを排気しなくて済むので環境汚染低減の点でも優れている。
【００１８】
上述の実施形態では、磁場形成部材３、４をその長手方向が基板Ｇの移動方向と水平に直交するように固定して設けているが、図７及び図８に示すように、磁場形成部材３ａ、４ａの各々の長さ方向の中心部に、鉛直軸回りに回転自在な回転軸３７ａ、４７ａを設け、モータ３６ａ、４６ａにより磁場形成部材３ａ、４ａが夫々回転軸３７ａ、４７ａを介して水平方向に回転できるように構成してもよい。この場合、基板Ｇの進行方向に対する磁場形成部材３ａ、４ａの向きを調整することができ、先の実施形態のように、磁場形成部材３ａ、４ａの向きを基板Ｇの進行方向に対して直交するように（基板Ｇの幅方向に伸びるように）設定することもできるし、また基板Ｇの進行方向に対して図７に示すように斜めに交差するように設定することもできる。斜めに設定した場合、例えば基板Ｇの移動方向の上流側から見たときに、その左端側が奥側になるように磁場形成部材３ａ、４ａの向きを設定した場合、強力な磁場により通過を阻止された洗浄液Ａは、磁場形成部材３ａ、４ａに沿って基板Ｇの前記左端側に向かうため、一方向に向かう液流が形成されることから液切れが良く、このためより一層確実に洗浄液Ａが除去される。なお、図７及び図８では、搬送ローラ１５及びガイドローラ１６等は図示を省略している。
【００１９】
上述の実施形態では、洗浄ノズル２及び磁場形成部材３、４を固定し基板Ｇを移動させながら洗浄を行ったが、図９に示すように、基板Ｇを固定し、移動機構の一部をなす、直線状のガイドレール５に沿って戦場ノズル２ｂ及び磁場形成部材３ｂを移動させることにより洗浄してもよい。また、基板Ｇと洗浄ノズル２及び磁場形成部材３、４との両方を移動させながら洗浄してもよい。なお、図９では、搬送アーム７と基板保持部材５１との間で基板Ｇの受け渡しを行う昇降ピンは図示を省略している。
【００２０】
本発明における他の実施形態について、図１０を用いて説明する。この実施形態における基板洗浄装置の図示しない筐体内には、板状の基台９が水平に設けられている。この基台９の上面には複数の支持部材９１が垂立して設けられており、それらの上端には基板Ｇを載置するための載置部９２が設けられている。これら支持部材９１及び載置部９２は、基板Ｇの受け渡し時に本基板洗浄装置内への基板Ｇの搬送を行う搬送アームと干渉しないような位置に設けられている。後述するように基台９が水平軸に対して傾けられるときに下がる側（図１０における左側）の端部にある載置部９２には、その縦断面がＬ字状の係止部材９３が設けられており、基台９が傾けられても載置部９２に載置された基板Ｇが滑り落ちないように構成されている。また基台９には水平方向に伸びる傾斜軸９４を介して例えばモータからなる図示しない傾斜機構が設けられている。
【００２１】
載置台９２に載置される基板Ｇの上方位置には洗浄ノズル２ｄが設けられており、図示しないガイドレールや移動機構により、基台９の長さ方向（傾斜軸９４と直交しかつ載置される基板Ｇと平行な方向）に移動させることができる。また基板Ｇの上方位置には、磁場形成部材３ｄが設けられており、図示しないガイドレールや移動機構により、基台９の長さ方向に移動させることができる。洗浄ノズル２ｄのガイド機構は、水平位置から、基板Ｇの傾きに合わせて傾けることができるようになっている。洗浄ノズル２ｄ及び磁場形成部材３ｄの詳細な構成は、上述の最初の実施形態における洗浄ノズル２及び磁場形成部材３と同様である。
【００２２】
続いて、本実施形態における作用について説明する。先ず基台９が水平姿勢の状態で、基板洗浄装置の外部から搬送アームにより基板Ｇが搬入されて、載置部９２に載置される。そして洗浄ノズル２ｄから洗浄液Ａを吐出しながら洗浄ノズル２ｄを例えば移動させて基板Ｇの全面に亘ってスキャンすることにより、基板Ｇの全面に洗浄液Ａを供給する。なお、洗浄ノズル２ｄを基板Ｇの傾きに合わせて下から上へ移動させてもよい。その後、前記図示しない傾斜機構により基台９を傾斜させることで、基板Ｇの表面に供給された洗浄液Ａが重力の作用により自然流下して基板Ｇから零れ落ちる。この時点において、一部の洗浄液Ａは基板Ｇの表面上に残留している。続いて磁場形成部材３ｄを基板Ｇの全面をスキャンするように基台９の傾斜方向に上から下に向けて移動させる。このとき、磁場形成部材３ｄにより形成される磁場勾配に押圧されて、基板Ｇに残留している洗浄液Ａは液切りされる。ここで磁場形成部材３ｄは、洗浄液Ａが完全に液切りされるまで複数回往復してもよい。その後、基台９は、前記傾斜機構により水平に戻されて、洗浄を終えた基板Ｇは搬送アームにより装置外に搬出される。
本実施形態では、洗浄液Ａの移動力として傾きに応じて洗浄液Ａの重力の鉛直成分が加わるため、上述の最初の実施形態に比べて、洗浄液Ａの液切り性能が向上するという利点がある。
【００２３】
上述の最初の実施形態では、基板Ｇの幅よりも長い磁場形成部材３、４を基板Ｇの幅全体に亘ってまたがるように固定し洗浄を行ったが、基板Ｇの幅よりも短い磁場形成部材を用いて基板Ｇの幅方向に磁場形成部材をずらしながら基板Ｇを磁場形成部材に対して何度も往復するように相対的に移動させて基板Ｇの全面をスキャンすることにより洗浄を行ってもよい。
上述の最初の実施形態では、磁場形成部材３、４は、移動路１７の上下両側に設けているが、上下どちらか一方のみに設けてもよい。
上述の実施形態では洗浄液の液切りについて述べているが、本発明はこれに限らず例えば薬液の除去あるいは塗布に用いてもよい。
上述の実施形態では、磁石として永久磁石が用いられているが、本発明はこれに限らず、例えば電磁石を用いてもよい。
【実施例】
【００２４】
以下に、図１１に示す実験装置を用い、本発明の評価試験を行った。具体的には、磁場形成部材の移動により液滴が移動するか否かを確認する実験を行った。図１１中、６はシリコンより構成された厚さ０．７５ｍｍの移動面形成部材であり、３ｃ、４ｃは移動面形成部材６の両面に夫々配置された磁場形成部材である。磁場形成部材３ｃは、図１２に示すように、断面形状が正方形の四角柱の芯部材３３ｃの周囲を４つの永久磁石３１ｃ、３２ｃ、３４ｃ、３５ｃで囲むように構成されている。芯部材３３ｃの材質は鉄であり、その断面の正方形の一辺は１０ｍｍである。永久磁石３１ｃ、３２ｃ、３４ｃ、３５ｃは、材質がネオジウムであり、外側がＮ極になるように配置されており、磁場形成部材３ｃの一辺は５０ｍｍである。磁場形成部材４ｃは、芯部材４３ｃ及び４つの永久磁石４１ｃ、４２ｃ、４４ｃ、４５ｃにより、磁場形成部材３ｃと同様に構成されるが、永久磁石４１ｃ、４２ｃ、４４ｃ、４５ｃの磁極の向きは、外側がＳ極になるように配置される。そして、磁場形成部材３ｃ、４ｃの間のギャップ（磁石間ギャップ）Ｌと液適量を変え、磁場形成部材３ｃ、４ｃの移動に伴い液滴６１が移動するか否かについて、目視により確認した。なお、直径が５ｍｍ〜１０ｍｍの液滴６１とは、液適量が２０μｌ〜１００μｌに相当する。
【００２５】
この結果について、図１３に示す。図中縦軸は磁石間ギャップ、横軸は液適量を夫々示し、■は磁場形成部材３ｃ、４ｃの移動により移動した液滴６１、□は移動しなかった液滴６１を夫々示している。この結果、磁場形成部材３ｃ、４ｃの移動に伴い、移動面形成部材６の表面において、液滴６１が移動することが認められた。また、液滴量が少ないときには、液滴６１を移動させるためには、磁場形成部材３ｃ、４ｃの間のギャップＬを小さくして、磁束密度を高める必要があることが理解される。このことは、言い換えると、液適量が多いほど液を移動させ易いということであり、この理由としては液適量が多いほど比表面張力による液滴の移動に対する抵抗力が小さくなるためと考えられる。このことから、本実施例よりも液量の多い本発明においても洗浄液の液切りは可能であると推測される。
【符号の説明】
【００２６】
Ａ洗浄液
Ｇ基板
１筐体
２洗浄ノズル
３上側の磁場形成部材
４下側の磁場形成部材
３１、３２、４１、４２
永久磁石
３３、４３
芯部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を形成するための磁場形成部材と、
非磁性体からなる基板を当該基板の面に沿って前記磁場を相対的に通過させるために磁場形成部材に対して相対的に移動させる移動機構と、
前記磁場に対する相対的な前記基板の移動路において、磁場形成部材の上流側における基板の表面に洗浄液を供給するための洗浄液供給部と、を備え、
前記基板が前記磁場を相対的に通過するときに、洗浄液が磁場勾配により基板の相対的進行方向に対して押し戻され、基板から除去されることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記移動機構は、基板を水平に搬送するように構成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。
【請求項３】
前記磁場形成部材は、基板の幅方向全体に亘って伸びるように構成され、
前記移動機構は、前記磁場形成部材の伸びる方向と交差するように基板を移動するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
磁場形成部材により磁場を形成する工程と、
非磁性体からなる基板を当該基板の面に沿って前記磁場を相対的に通過させるために磁場形成部材に対して相対的に移動させる工程と、
前記磁場に対する相対的な前記基板の移動路において、磁場形成部材の上流側における基板の表面に洗浄液を供給する工程と、を含み、
前記基板が前記磁場を相対的に通過するときに、洗浄液が磁場勾配により基板の相対的進行方向に対して押し戻され、基板から除去されることを特徴とする基板洗浄方法。

【図１】