(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の異物を除去する基板用異物除去装置であって、
基材に光触媒をコーティングした光触媒テープと、
一対の回転軸の間に前記基板の表面と略平行に張り渡された前記光触媒テープを前記基板に対して離接する方向に移動させ、前記光触媒テープの光触媒層を前記基板上の異物に対して接触させる移動手段と、
前記異物に接触した前記光触媒層に対して光を照射する光照射手段と、
を備え、
前記一対の回転軸の離間距離を前記基板の幅よりも長く設定し、前記移動手段は、前記一対の回転軸と前記光照射手段とを一体として前記基板に対して離接する方向に移動させる、基板用異物除去装置。
【請求項２】
前記一対の回転軸及び前記光照射手段を前記基板に対して離接する方向に移動可能に支持するベースプレートに、前記基板を撮影する撮影手段を備え、前記ベースプレートは、前記基板の表面と平行な平面上を移動可能に支持される、請求項１記載の基板用異物除去装置。
【請求項３】
基板上の異物を除去する方法であって、
前記基板の幅よりも長い離間距離で配置した一対の回転軸の間に、基材に光触媒をコーティングした光触媒テープを前記基板の表面と略平行に張り渡し、
前記一対の回転軸と光照射手段とを一体として前記基板に対して離接する方向に移動させて、前記光触媒テープの光触媒層を前記基板上の異物に対して接触させ、
異物に接触した前記光触媒テープの光触媒層に前記光照射手段により光を照射する、基板用異物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上の異物、特に有機物の異物（有機異物）を除去するのに好適な基板用異物除去装置及び基板用異物除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばカラーフィルタ基板においては、表面に異物がなく平滑であることが要求されるが、製造工程において、基板表面にごみや油などが付着したり、異常突起が生じたりすることがあり、係る異物を除去する装置として、研磨テープを用いて異物を研磨除去する装置や異物にレーザ光を照射して除去する装置などが実用化されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２２９７９７号公報
【特許文献２】特開２００４−３２５８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、研磨テープやレーザ光を用いる異物除去装置では、研磨屑・レーザ加工屑が基板表面に残存することがあり、また、異物を良好に除去しようとすると、過剰研磨・レーザ過照射となって、基板表面を損傷させてしまう可能性があった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、特に有機物の異物（有機異物）の除去に有効な除去装置・除去方法であって、有機物の異物（有機異物）を、屑を残存させることなく、かつ、基板表面を損傷させることなく良好に除去できる基板用異物除去装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る基板用異物除去装置は、基板上の異物を除去する装置であって、基材に光触媒をコーティングした光触媒テープと、一対の回転軸の間に前記基板の表面と略平行に張り渡された前記光触媒テープを前記基板に対して離接する方向に移動させ、前記光触媒テープの光触媒層を前記基板上の異物に対して接触させる移動手段と、前記異物に接触した前記光触媒層に対して光を照射する光照射手段と、を備え、前記一対の回転軸の離間距離を前記基板の幅よりも長く設定し、前記移動手段は、前記一対の回転軸と前記光照射手段とを一体として前記基板に対して離接する方向に移動させる。
このような構成では、光触媒層と異物とが接触している状態で光を照射すると、光触媒層による光酸化反応で有機異物が選択的に分解・除去される。
【０００８】
ここで、前記一対の回転軸及び前記光照射手段を前記基板に対して離接する方向に移動可能に支持するベースプレートに、前記基板を撮影する撮影手段を備え、前記ベースプレートは、前記基板の表面と平行な平面上を移動可能に支持される構成とすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る基板用異物除去方法は、基板上の異物を除去する方法であって、前記基板の幅よりも長い離間距離で配置した一対の回転軸の間に、基材に光触媒をコーティングした光触媒テープを前記基板の表面と略平行に張り渡し、前記一対の回転軸と光照射手段とを一体として前記基板に対して離接する方向に移動させて、前記光触媒テープの光触媒層を前記基板上の異物に対して接触させ、異物に接触した前記光触媒テープの光触媒層に前記光照射手段により光を照射するようにした。
このような構成では、光触媒層と異物とが接触している状態で光を照射すると、光触媒層による光酸化反応で有機異物が選択的に分解・除去される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る基板用異物除去装置及び方法によれば、光触媒による光酸化反応で有機異物を水や二酸化炭素にまで酸化させて分解するので、除去後に有機異物の屑が基板表面に残存することを抑止でき、また、触媒反応で有機異物を分解するので、異物除去に伴って基板を損傷させてしまうことがない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態における基板用異物除去装置を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態における基板用異物除去装置を示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態における基板用異物除去装置で用いる光触媒テープの積層構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態の基板用異物除去装置における異物除去の作業手順を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る基板用異物除去装置１００の正面図、図２は側面図である。
図１，２に示す基板用異物除去装置１００は、テーブル２００上に載置した平板状の基板ＢＳ（例えばカラーフィルタ基板）の表面に付着した有機異物αを、光触媒テープＰＨＴを用いて除去する装置である。
【００１７】
前記基板用異物除去装置１００は、基板ＢＳに対して離接する方向（Ｚ軸方向）に光触媒テープＰＨＴを移動させる移動手段３００と、前記光触媒テープＰＨＴに向けて光（光触媒の感光波長光、例えば紫外線）を照射するランプや半導体レーザなどの光照射手段（光源）４００と、光触媒テープＰＨＴを、前記移動手段３００を経由して移送させる移送手段５００と、を備える。
【００１８】
上記各手段を備える基板用異物除去装置１００は、Ｘ軸スライダ（ベースプレート）６００に搭載され、前記Ｘ軸スライダ６００は、図外のＸ軸フレームに対して図１の左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に取り付けられ、前記Ｘ軸フレームは前記テーブル２００に対してＹ軸方向に移動可能に取り付けられ、前記Ｘ軸フレームの前記テーブル２００に対するＹ軸方向への移動及び前記Ｘ軸スライダ６００の前記Ｘ軸フレームに対するＸ軸方向への移動は、例えば駆動モータの回転で作動する送りねじ機構によって行われる。
即ち、前記基板用異物除去装置１００は、前記テーブル２００と平行な平面（ＸＹ平面）上を移動可能に構成され、テーブル２００に載置した基板ＢＳの異物αの真上に移動することができるようになっている。
【００１９】
前記移動手段３００は、前記Ｘ軸スライダ６００に対してＺ軸（垂直方向）に沿って設けた一対の案内レール３０１，３０１と、該案内レール３０１，３０１に係合支持されてＺ軸方向に移動可能な押圧用スライダ３０２と、Ｘ軸スライダ６００に対しＺ軸（垂直方向）に沿って支持され、前記押圧用スライダ３０２の後面（背面）に固定したボールナット（図示省略）に螺合するボールネジ３０３と、前記ボールネジ３０３を軸回りに回転させる駆動モータ３０４と、前記駆動モータ３０４の回転を検出するエンコーダ３０５と、前記押圧用スライダ３０２に対してＹ軸方向を軸として回転可能に支持され、Ｚ軸方向に同じ高さでかつＸ軸方向に所定距離Ｗｘだけ離間させて配置した一対の回転軸３０６，３０６と、を備える。
【００２０】
そして、上記移動手段３００によると、駆動モータ３０４によってボールネジ３０３を回転させると、前記押圧用スライダ３０２がＺ軸方向に沿って平行移動し、係る前記押圧用スライダ３０２の移動に伴って、前記一対の回転軸３０６，３０６が相対位置を保ったままＺ軸方向、換言すれば、基板ＢＳに離接する方向に平行移動する。
また、光照射手段（光源）４００は、光軸をＺ軸方向として下向きに光を照射し、かつ、Ｙ軸方向（換言すれば、光触媒テープＰＨＴの幅方向）において、光触媒テープＰＨＴの幅の略中央が光軸となるように、前記押圧用スライダ３０２に取り付けられ、光照射手段（光源）４００は、押圧用スライダ３０２のＺ軸方向への移動に伴って上下動する。
【００２１】
前記移送手段５００は、Ｘ軸スライダ６００にＹ軸方向に沿って取り付けた回転軸５０１，５０２と、光触媒テープＰＨＴ巻き取り用の巻取モータ５０３と、この巻取モータ５０３の回転軸５０３ａに嵌合させたタイミングプーリ５０４と、回転軸５０２に嵌合させたタイミングプーリ５０５と、前記タイミングプーリ５０４とタイミングプーリ５０５との間に掛け渡したタイミングベルト５０６と、前記回転軸５０１に嵌合され異物除去に用いる光触媒テープＰＨＴを予め巻き付けたテープリールＲ１と、前記回転軸５０２に嵌合され前記テープリールＲ１から引き出された光触媒テープＰＨＴを巻き取るためのテープリールＲ２と、を備える。
【００２２】
ここで、Ｘ軸方向においてテープリールＲ１，Ｒ２で挟まれる領域よりも、前記一対の回転軸３０６，３０６が上下動する領域がＺ軸方向の下側に設定されており、テープリールＲ１から引き出した光触媒テープＰＨＴを前記一対の回転軸３０６，３０６の下側に掛けてテープリールＲ２に巻き取るようにすることで、テープリールＲ１からテープリールＲ２に向けての光触媒テープＰＨＴの移送経路は、途中で基板ＢＳ側に張り出し、かつ、一対の回転軸３０６，３０６の間において、光触媒テープＰＨＴは、基板ＢＳ表面と略平行に張り渡される。
【００２３】
図３は、前記光触媒テープＰＨＴの詳細な構造を示す。
前記光触媒テープＰＨＴは、有機材料（例えばポリエチレンテレフタレートＰＥＴやポリイミドなど）によって形成したテープ状の基材ＢＬと、該基材ＢＬの片面に積層される無機材料で形成した保護層ＰＬと、該保護層ＰＬ上に積層した酸化チタンＴｉＯ2などからなる光触媒層（光分解性触媒層）ＰＨＬとの３層構造を有し、基材ＢＬ及び保護層ＰＬは、前記光照射手段（光源）４００が照射する光（例えば紫外線）を透過する材質で形成される。そして、前記光触媒層ＰＨＬ側の面が、基板ＢＳに対向するように、前記移送手段５００に装着される。
【００２４】
本実施形態のように、テープ状基材ＢＬに有機材料を用いる場合には、テープ状基材ＢＬに直接光触媒層ＰＨＬが接触すると、有機異物の除去のために前記光照射手段（光源）４００から光を照射したときに、テープ状基材ＢＬが光酸化によって分解されてしまうので、無機材料からなる保護層ＰＬを、テープ状基材ＢＬと光触媒層ＰＨＬとの間に挟んで、光触媒層ＰＨＬとテープ状基材ＢＬとが直接に接しないようにしている。
従って、テープ状基材ＢＬが無機材料で形成される場合には、保護層ＰＬを設けずに、光触媒テープＰＨＴを、テープ状基材ＢＬと光触媒層ＰＨＬとの２層構造とすることができる。
【００２５】
前記光触媒層ＰＨＬは、蒸着、スパッタリングなどによって保護層ＰＬ（又はテープ状基材ＢＬ）上にコーティングさせることができる他、光触媒材料を含む塗料などを塗布コーティングしても良い。
また、光触媒層ＰＨＬの材料として酸化チタンを用いた場合には、波長が３８０nm以下の紫外領域で吸収光がピークを示すため、光照射手段（光源）４００が照射する光を紫外線とすることが好ましいが、可視光域で作用する光触媒を用いてもよく、光照射手段（光源）４００が照射する光の波長は、使用する光触媒の感光波長域とすればよい。
尚、基材ＢＬ及び保護層ＰＬが、前記光照射手段（光源）４００の照射光を透過する透過率は、少なくとも３０％以上、好ましくは７０％以上とするとよい。
【００２６】
上記構成の基板用異物除去装置１００を用いて、基板ＢＳ上の有機異物α（ごみや油など）を除去する作業手順を、図４を参照しつつ以下に説明する。
まず、予め光触媒テープＰＨＴが巻き付けられたテープリールＲ１及び空のテープリールＲ２をそれぞれ回転軸５０１，５０２に嵌合させ、次いで、テープリールＲ１から光触媒テープＰＨＴの端部を引き出し、引き出した光触媒テープＰＨＴを一対の回転軸３０６，３０６の基板ＢＳ側に掛けて、テープリールＲ２のボス部分に係止する。
係る状態で、巻取モータ５０３を駆動させることで光触媒テープＰＨＴに張力を加え、一対の回転軸３０６，３０６の間に光触媒テープＰＨＴを張り渡す。
【００２７】
上記のようにして、基板用異物除去装置１００を準備すると、次いで、例えば前記Ｘ軸スライダ（ベースプレート）６００に対して固定した撮影手段によって基板ＢＳの表面を撮影し、撮影手段からの電気画像信号に基づいて基板ＢＳ表面の画像を、例えば除去装置１００の操作卓に設けた表示装置に表示させる。
作業者は、前記表示装置に表示される基板ＢＳ表面の画像（拡大画像）を観察することで、基板ＢＳ上における有機異物αを特定し、当該有機異物αの中心に、撮像手段の光軸を一致させるように、撮影手段及び基板用異物除去装置１００を一体的に、ＸＹ平面上で動かす（図４（ａ）参照）。
【００２８】
ここで、Ｘ軸スライダ（ベースプレート）６００に撮影手段を固定した場合、撮影手段の光軸及び基板用異物除去装置１００が有機異物の除去を行う領域の中心位置とのずれは既知であるから、撮像手段の光軸が有機異物αの中心に一致する状態から、基板用異物除去装置１００が有機異物の除去を行う領域の中心位置を、前記有機異物αの中心に一致させるためのＸ軸スライダ（ベースプレート）６００の移動量は既知である。
そこで、撮像手段の光軸が有機異物αの中心に一致する状態から、前記既知の移動量だけＸ軸スライダ６００（撮影手段及び基板用異物除去装置１００）を移動させることで、基板用異物除去装置１００が有機異物の除去を行う領域の中心位置を、有機異物αの中心に一致させる。
【００２９】
基板用異物除去装置１００が有機異物の除去を行う領域の中心位置とは、Ｙ軸方向において光触媒テープＰＨＴの幅方向の略中央で、かつ、Ｘ軸方向において前記一対の回転軸３０６の略中間である。
基板ＢＳ上の有機異物αの真上に、基板用異物除去装置１００が有機異物の除去を行う領域の中心位置が移動すると、Ｚ軸方向上側の初期位置に退避させておいた前記押圧用スライダ３０２を、駆動モータ３０４を回転駆動することで基板ＢＳに近づくように降下させ、一対の回転軸３０６，３０６の間に張り渡されている光触媒テープＰＨＴの光触媒層ＰＨＬを有機異物αに圧着させるようにする（図４（ｂ）参照）。
【００３０】
ここで、前記押圧用スライダ３０２の初期位置から基板ＢＳ表面までの距離は既知であり、エンコーダ３０５によって押圧用スライダ３０２の降下量（移動量）を検出できるので、光触媒テープＰＨＴの光触媒層ＰＨＬを有機異物αに精度良く圧着させることができる。
尚、前記押圧用スライダ３０２（一対の回転軸３０６，３０６）を降下させるときに、光触媒テープＰＨＴに加わる張力が増大することで、テープリールＲ１側からの光触媒テープＰＨＴが新たに引き出され、光触媒テープＰＨＴに加わる張力が過大にならないようにしてある。
【００３１】
光触媒テープＰＨＴの光触媒層ＰＨＬを有機異物αに圧着させると、次いで、光照射手段４００（光源）を動作させて、光触媒テープＰＨＴの有機異物αに圧着されている部分の反対面側（テープ状の基材ＢＬ側）に、予め設定された強度の光を所定時間だけ照射させる（図４（ｃ）参照）。
前記光の強度及び／又は照射時間は、有機異物αの大きさ、例えば、有機異物αの高さや有機異物αのＸＹ平面上における面積や有機異物αの容積（高さ及び面積）などに応じて変更することができる。
【００３２】
光触媒テープＰＨＴの基材ＢＬ側に照射された光は、基材ＢＬ及び保護層ＰＬを透過して光触媒層ＰＨＬに到達し、光触媒層ＰＨＬが光を吸収することで、励起電子と正孔ができるが、励起電子は空気中の酸素に移動することで、残った正孔による酸化反応が進み、有機異物αを酸化する。
光触媒層ＰＨＬによる酸化によって、有機異物αは水や二酸化炭素などにガス化され、これらの酸化分解による生成物が周囲に放散することで、有機異物αの除去が完了する（図４（ｄ）。
【００３３】
有機異物αの除去が完了すると、前記巻取モータ５０３を駆動させてテープリールＲ２側に光触媒テープＰＨＴを巻き取らせながら、押圧用スライダ３０２を上昇させることで、押圧用スライダ３０２の上昇に伴って光触媒テープＰＨＴが弛むことを抑止しつつ、光触媒テープＰＨＴのうち、有機異物αの除去に用いた部分をテープリールＲ２側に巻き取らせ、代わりに、テープリールＲ１側から新たに未使用の部分を送り出すようにする。
【００３４】
これにより、今回有機異物αの除去に用いた光触媒テープＰＨＴの領域（光の照射領域）が、次回の除去に再度用いられることが回避し、テープリールＲ１側から新たに送り出された未使用の部分を、次回の除去に用いるようにする。
尚、有機異物αの除去に用いる部分の入れ替えのために、押圧用スライダ３０２が上側の初期位置まで上昇した後も、前記巻取モータ５０３の駆動を継続させて、テープリールＲ２に対する光触媒テープＰＨＴの巻き取りを継続させ、同時に、テープリールＲ１側から未使用の光触媒テープＰＨＴを送り出すようにできる。
【００３５】
上記の基板用異物除去装置１００によると、光触媒の酸化作用によって有機異物αを酸化分解して除去するので、仮に異物の分解除去が完了した後も光を照射し続けたとしても、この光の照射によって基板ＢＳが損傷することがなく、有機異物αの除去を良好に行わせつつ基板ＢＳの損傷を未然に防止できる。
また、光触媒による有機物の酸化分解では、有機物が水や二酸化炭素に酸化分解されるため、除去作業後に基板ＢＳの表面に異物の屑が残ってしまうことがなく、有機異物αが付着していた部分の周辺を屑で汚してしまうことがない。
【００３６】
また、光触媒テープＰＨＴの基材ＢＬを、有機材料で形成しても、無機の保護層ＰＬを挟んで光触媒層ＰＨＬを積層することで、基材ＢＬが光酸化によって分解されてしまうことを回避でき、有機材料の基材ＢＬを用いる光触媒テープＰＨＴであっても、安定して有機異物αの除去に用いることができる。
更に、上記の移送手段５００によって、光触媒テープＰＨＴのうち有機異物αの除去に用いる部分を、除去動作毎に使用済みの部分から未使用の部分に入れ替え、有機異物αの除去を毎回光触媒テープＰＨＴの未使用部分を用いて行うので、有機異物αの除去性能を安定して維持できる。
【００３７】
本実施形態では、移動手段３００を構成する回転軸３０６をＺ軸方向に平行移動させたが、移動方向をＺ軸方向に限定するものではなく、例えば、回転軸３０６が円弧状に平行移動して光触媒テープＰＨＴを有機異物αに接触させることができる。
また、一対の回転軸３０６，３０６を同時に一定の相対位置を保ちながら動かす必要はなく、一方を固定した状態で他方のみを動かしたりすることができる。
【００３８】
また、光触媒体を光触媒テープＰＨＴに限定するものではなく、例えば、シート状基材に光触媒をコーティングしたシート状の光触媒体を枠部材に張り付け、前記枠部材を把持して基板に押し当てるようにすることができる。
また、弾性を有するシート状の光触媒体を、基板の上方に枠部材に張り付けた状態で固定しておき、有機異物αの周囲を囲む開口形状の筒状押し付け部材を、筒状内に有機異物が位置するように、ＸＹ軸方向に位置決めした上で、シート状の光触媒体の反基板ＢＳ側から押し付けることで、シート状の光触媒体の前記筒状押し付け部材内に相当する部分を下方に向けて突出させ、この突出部分を基板ＢＳ上の有機異物αに接触させるようにすることができる。ここで、前記筒状押し付け部材の内部空間に光照射手段（光源）４００を設置させることができる。
【００３９】
また、上記実施形態では、移動手段３００が光触媒テープＰＨＴ（光触媒体）を基板ＢＳに向けて移動させた構成としたが、基板ＢＳを光触媒テープＰＨＴ（光触媒体）に向けて移動させることができる。
例えば、図１，２に示した回転軸３０６，３０６のＺ軸方向の位置を固定する一方、基板ＢＳを光触媒テープＰＨＴに向けてリフトさせるリフト機構（移動手段）を設け、基板ＢＳを上方に向けて平行移動させることで、基板ＢＳ上の有機異物αを、光触媒テープＰＨＴ（光触媒体）に接触させることができる。
【００４０】
更に、光触媒テープＰＨＴ（光触媒体）を基板ＢＳに近づけると共に、基板ＢＳを光触媒テープＰＨＴ（光触媒体）に近づけて、光触媒テープＰＨＴ（光触媒体）と基板ＢＳ上の有機異物αとを接触させることができる。
また、光触媒テープＰＨＴ（光触媒体）を基板ＢＳ上の有機異物αに圧着させるときの圧着力を、バネやゴムなどの弾性部材の弾性復帰力を用いて得ることができ、例えば、弾性を有する材料で形成した押圧部材で前記光触媒テープＰＨＴの基材ＢＬ側を基板ＢＳに向けて押し付けたり、弾性部材を介して支持した押圧部材で前記光触媒テープＰＨＴの基材ＢＬ側を基板ＢＳに向けて押し付けたりすることで、光触媒テープＰＨＴの光触媒層ＰＨＬを、基板ＢＳ上の有機異物αに圧着させる構成とすることができる。
また、光照射手段４００が、ミラーやレンズや光ファイバーなどの光学部品を介して光触媒に光を照射する構成とすることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００…基板用異物除去装置
２００…テーブル
３００…移動手段
３０２…押圧用スライダ
３０６…回転軸
４００…光照射手段
５００…移送手段
６００…Ｘ軸スライダ
α…有機異物
ＢＳ…基板
ＰＨＴ…光触媒テープ
ＢＬ…基材
ＰＬ…保護層
ＰＨＬ…光触媒層
【図１】
0005577086.tif 000002
【図２】
0005577086.tif 000003
【図３】
0005577086.tif 000004
【図４】
0005577086.tif 000005