(57)【要約】      （修正有）【課題】ガラス基板等の被処理基板の表面を傷つけることなく、また一旦被処理基板の表面から引き剥がしたダストがガラス基板に再付着するのを防止して高品質の洗浄を実現する。【解決手段】搬入されたガラス基板は入口コンベア１に移載され、表面処理ユニット２で表面を親水化する。表面処理ユニット２を通ったガラス基板は初期洗浄部３０に設置された低周波ＢＰＰユニット３に移送される。低周波ＢＰＰユニット３は１００ＫＨｚ以下の超音波で主としてキャビテーション作用を与え、ガラス基板の表面に付着しているダストを剥離する。ガラス基板は洗浄部４０に移送され、高周波ＢＰＰユニット４は９００ＫＨｚ以上の超音波で主として液分子振動の加速度を発生させて前記剥離したダストを除去する。高周波ＢＰＰユニット４を通過したガラス基板は乾燥ユニットで乾燥され、出口コンベア６で次の処理ステージに渡される。【選択図】    図１
2006310675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬入された被処理基板を移送しながらその表面に付着しているダストを洗浄液を用いて洗浄除去し、乾燥して搬出する基板洗浄装置であって、
搬入された被処理基板に付着しているダストを当該被処理基板の表面から引き剥がす初期洗浄部と、初期洗浄部で引き剥がされたダストを除去する洗浄部とを具備し、
前記初期洗浄部に、前記被処理基板に対し主としてキャビテーション作用を与える低周波数超音波洗浄ユニットを備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記洗浄ユニットに、前記被処理基板の表面で主として液分子振動の加速度を発生させる高周波数超音波洗浄ユニット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。
【請求項３】
前記初期洗浄部と前記洗浄部の間に、前記被処理基板の表面に接するブラシで付着しているダストを剥離するブラシ洗浄ユニットを配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記初期洗浄ユニットの前に、前記被処理基板の表面に親水化処理を施す表面処理ユニットを配置したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記低周波数超音波洗浄ユニット、および前記高周波数超音波洗浄ユニットは、共にバランスド・プッシュプル型超音波洗浄ユニットであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記低周波数超音波洗浄ユニットの超音波発振周波数が１００ＫＨｚ以下、前記高周波数超音波洗浄ユニットの超音波発振周波数が９００ＫＨｚ以上であることを特徴とする請求項５に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
搬入された被処理基板を移送しながらその表面に付着しているダストを洗浄液を用いて剥離して除去し、乾燥して搬出する基板洗浄装置であって、
前記被処理基板の搬入側から搬出側に沿って、前記被処理基板の表面に親水化処理を施す表面処理ユニット、前記被処理基板に対し主としてキャビテーション作用を与えて当該被処理基板の表面に付着しているダストを剥離する低周波数超音波洗浄ユニットを備えた初期洗浄部、前記被処理基板の表面で主として液分子振動の加速度を発生させて前記剥離したダストを除去する高周波数超音波洗浄ユニットを備えた洗浄部、および乾燥ユニットが順次配置されると共に、前記各ユニットを通して前記被処理基板を移送する基板移送手段を具備することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項８】
搬入された被処理基板を移送しながらその表面に付着しているダストを洗浄液を用いて洗浄除去し、乾燥して搬出する基板洗浄装置であって、
前記被処理基板の搬入側から搬出側に沿って、前記被処理基板の表面に親水化処理を施す表面処理ユニット、前記被処理基板に対し主としてキャビテーション作用を与えて当該被処理基板の表面に付着しているダストを剥離する低周波数超音波洗浄ユニットを備えた初期洗浄部、前記被処理基板の表面に接するブラシで前記低周波数超音波洗浄ユニットで剥離し残されたダストを除去するブラシ洗浄ユニット、前記被処理基板の表面で主として液分子振動の加速度を発生させて前記剥離したダストを除去する高周波数超音波洗浄ユニットを備えた洗浄部、および乾燥ユニットが順次配置されると共に、前記各ユニットを通して前記被処理基板を移送する基板移送手段を具備することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項９】
前記低周波数超音波洗浄ユニット、および前記高周波数超音波洗浄ユニットは、共にバランスド・プッシュプル型超音波洗浄ユニットであることを特徴とする請求項７又は８に記載の基板洗浄装置。
【請求項１０】
前記低周波数超音波洗浄ユニットの超音波発振周波数が１００ＫＨｚ以下、前記高周波数超音波洗浄ユニットの超音波発振周波数が９００ＫＨｚ以上であることを特徴とする請求項９に記載の基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的大面積の基板を洗浄除去する基板洗浄装置に関し、特に液晶表示パネル等のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板等の被処理基板の表面に付着しているダスト剥離して除去する基板洗浄装置に好適なものである。しかし、半導体ウエハ等の比較的小面積の基板を排除するものでない。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルや半導体デバイス等の電子機器の製造においては、その製造プロセス中に被洗浄物であるガラス基板や半導体ウエハに付着しているダストを剥離して除去する洗浄工程が必須である。ここでは、主として液晶表示パネル用のガラス基板を被処理基板として説明するが、半導体ウエハ等の他の基板の場合でも細部を除いて同様に説明される。特に、搬入したガラス基板の表面に付着しているダストを洗浄除去する工程においては、付着している種々のダストを除去すべく、純水、電解イオン水、オゾン水、水素水等、種々の洗浄液を用いた洗浄が行われ、乾燥して次工程に送られる。
【０００３】
図４は、被処理基板に付着したダストを剥離し洗浄して除去する従来の基板洗浄装置の構成を説明する図である。図４において、基板洗浄装置は、入口コンベア１、表面処理ユニット２、初期洗浄部３０に設置されたブラシ洗浄ユニット７、洗浄部４０、乾燥ユニット５、出口コンベア６を被処理基板の移送方向に沿って配置して構成される。基板洗浄装置に搬入された被処理基板であるガラス基板は入口コンベア１に移載され、表面処理ユニット２に移送されて、例えば紫外線照射でその表面を親水化する。なお、入口コンベア１と出口コンベア６は、好適にはローラーコンベアであり、両コンベアの間にも同様のローラーコンベアで構成された移送手段が配置されており、ガラス基板を各ユニットを通して順次出口コンベア６に移送する。しかし、他の形式のコンベアであってもよいことは言うまでもない。
【０００４】
表面処理ユニット２を通ったガラス基板は初期洗浄部３０に設置されたブラシ洗浄ユニット７でブラシ洗浄される。ブラシ洗浄ユニット７は回転ブラシでガラス基板の表面にあるダストを引き剥がし、引き剥がしたダストを洗浄部４０でガラス基板の表面から除去する。洗浄部４０には超音波洗浄ユニット、あるいは洗浄液の高圧ジェット洗浄ユニットなどのダスト除去ユニット４’が配置されている。ダスト除去ユニット４’として広く採用されている超音波洗浄ユニットには、ディップ型、ラインシャワー型、省水型（所謂、バランスド・プッシュプル（ＢＰＰ）型）などの既知の洗浄ユニットが使用される。なお、超音波洗浄ユニットとこれを用いた洗浄装置に関しては、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４などを挙げることができる。
【特許文献１】特願２００２−２８９５６５号公報
【特許文献２】特願２００２−２９９３０４号公報
【特許文献３】特願２００３−５３２８３号公報
【特許文献２】特願２００２−１５８１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図４に示した初期洗浄部に用いられるブラシ洗浄ユニットは高い洗浄力は得られるが、ガラス基板の表面にブラシを接触させる方式であるため、ブラシに付着したダストが後続のガラス基板に再付着したり、ダストの剥離効率を上げるためにブラシの押圧力や回転数を上げたりすると、ブラシがガラス基板を傷つけてしまうという問題がある。さらに、磨耗したブラシを交換するためのブラシ管理が必要であり、その交換のために基板洗浄装置の稼動を停止させ、ブラシ機構の分解・組み付けるための時間を要する。なお、成膜等の表面処理されたガラス基板では、ブラシを用いることができない場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、ガラス基板等の被処理基板の表面を傷つけることなく、また一旦被処理基板の表面から引き剥がしたダストが当該ガラス基板あるいは後続のガラス基板に再付着するのを防止して高品質の洗浄を実現する基板洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、下記の構成としたことを特徴とする。すなわち、本発明の基板洗浄装置は、
（１）搬入された被処理基板に付着しているダストを当該被処理基板の表面から引き剥がす初期洗浄部と、初期洗浄部で引き剥がされたダストを除去する洗浄部とを具備し、前記初期洗浄部に、前記被処理基板に対し主としてキャビテーション作用を与える低周波数超音波洗浄ユニットを備え、
（２）前記洗浄ユニットに、前記被処理基板の表面で主として液分子振動の加速度を発生させる高周波数超音波洗浄ユニットを備えた。
【０００８】
本発明では、（１）（２）における前記初期洗浄部と前記洗浄部の間に、前記被処理基板の表面に接するブラシで付着しているダストを剥離するブラシ洗浄ユニットを配置することもできる。
【０００９】
本発明では、前記初期洗浄ユニットの前に、搬入された前記被処理基板の表面に親水化処理を施す表面処理ユニットを配置することができる。
【００１０】
本発明では、前記低周波数超音波洗浄ユニット、および前記高周波数超音波洗浄ユニットは、共にバランスド・プッシュプル型超音波洗浄ユニットとすることができる。
【００１１】
そして、前記低周波数超音波洗浄ユニットの超音波発振周波数を１００ＫＨｚ以下（低出力範囲においても、キャビテーションが発生する領域）、前記高周波数超音波洗浄ユニットの超音波発振周波数が９００ＫＨｚ以上（液分子振動はするがキャビテーションの発生はしない領域、実験的に１００ＫＨｚを超えると出力範囲２．０Ｗ／ｃｍ2以下においてキャビテーションは発生しないとされている）とすることができる。
【００１２】
又、本発明の基板洗浄装置は、
（３）被処理基板の搬入側から搬出側に沿って、前記被処理基板の表面に親水化処理を施す表面処理ユニット、前記被処理基板に対し主としてキャビテーション作用を与えて当該被処理基板の表面に付着しているダストを剥離する低周波数超音波洗浄ユニットを備えた初期洗浄部、前記被処理基板の表面で主として液分子振動の加速度を発生させて前記剥離したダストを除去する高周波数超音波洗浄ユニットを備えた洗浄部、および乾燥ユニットが順次配置されると共に、前記各ユニットを通して前記被処理基板を移送する基板移送手段を具備する。
【００１３】
又、本発明の基板洗浄装置は、
（４）被処理基板の搬入側から搬出側に沿って、前記被処理基板の表面に親水化処理を施す表面処理ユニット、前記被処理基板に対し主としてキャビテーション作用を与えて当該被処理基板の表面に付着しているダストを剥離する低周波数超音波洗浄ユニットを備えた初期洗浄部、前記被処理基板の表面に接するブラシで前記低周波数超音波洗浄ユニットで剥離し残されたダストを除去するブラシ洗浄ユニット、前記被処理基板の表面で主として液分子振動の加速度を発生させて前記剥離したダストを除去する高周波数超音波洗浄ユニットを備えた洗浄部、および乾燥ユニットが順次配置されると共に、前記各ユニットを通して前記被処理基板を移送する基板移送手段を具備する。
【００１４】
本発明は、前記低周波数超音波洗浄ユニット、および前記高周波数超音波洗浄ユニットは、共にバランスド・プッシュプル型超音波洗浄ユニットとすることができる。
【００１５】
そして、本発明は、前記低周波数超音波洗浄ユニットの超音波発振周波数を１００ＫＨｚ以下（低出力範囲においても、キャビテーションが発生する領域）、前記高周波数超音波洗浄ユニットの超音波発振周波数が９００ＫＨｚ以上（液分子振動はするがキャビテーションの発生はしない領域、実験的に１００ＫＨｚを超えると出力範囲２．０Ｗ／ｃｍ2以下においてキャビテーションは発生しないとされている）とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ガラス基板等の被処理基板の表面を傷つけることなく、また一旦被処理基板の表面から引き剥がしたダストが当該ガラス基板あるいは後続のガラス基板に再付着するのを防止して高品質の洗浄を実現する基板洗浄装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本願発明を実施するための最良の形態を実施例の図面を参照して詳細に説明する
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明による基板洗浄装置の実施例１を説明する図である。実施例１の基板洗浄装置は、入口コンベア１、表面処理ユニット２、初期洗浄部３０に配置された低周波ＢＰＰユニット３、洗浄部４０に配置された高周波ＢＰＰユニット４、乾燥ユニット５、出口コンベア６を被処理基板の移送方向に沿って配置して構成される。低周波ＢＰＰユニット３と高周波ＢＰＰユニット４での洗浄には洗浄液を使用する。基板洗浄装置に搬入された被処理基板であるガラス基板は入口コンベア１に移載され、表面処理ユニット２に移送されて、例えば紫外線照射でその表面を親水化する。なお、実施例１でも、入口コンベア１と出口コンベア６は好適にはローラーコンベアであり、両コンベアの間にも同様のローラーコンベアで構成された移送手段が配置されており、ガラス基板を各ユニットを通して順次出口コンベア６に移送する。しかし、他の形式のコンベアであってもよいことは言うまでもない。
【００１９】
表面処理ユニット２を通ったガラス基板は初期洗浄部３０に設置された低周波数超音波洗浄ユニットである低周波ＢＰＰユニット３に移送される。低周波ＢＰＰユニット３は３８ＫＨｚの超音波でガラス基板に対し主としてキャビテーション作用を与える。このキャビテーション作用によりガラス基板の表面に付着しているダストが剥離される。ガラス基板は洗浄部４０に移送され、洗浄部４０に配置された高周波数超音波洗浄ユニットである高周波ＢＰＰユニット４で主として液分子振動の加速度を発生させて前記低周波ＢＰＰユニット３で剥離したダストを除去する。高周波ＢＰＰユニット４は９５０ＫＨｚの超音波をガラス基板に与えて剥離しているダストをガラス基板面から引き離して除去する。高周波ＢＰＰユニット４を通過したガラス基板は乾燥ユニットで乾燥され、出口コンベア６で次の処理ステージに渡される。
【００２０】
実施例１の基板洗浄装置により、ガラス基板等の被処理基板の表面を傷つけることなく、また一旦被処理基板の表面から引き剥がしたダストが当該ガラス基板あるいは後続のガラス基板に再付着するのを防止して高品質の洗浄を実現する基板洗浄装置を提供することができる。この基板洗浄装置で使用する洗浄液として、アンモニア水素水、ＴＭＡＨ水素水（テトラメチルアンモニウムハイドライド水素水）等の所謂機能水を用いることでより高い洗浄効果を得ることができる。
【実施例２】
【００２１】
図２は、本発明による基板洗浄装置の実施例２を説明する図である。実施例１の基板洗浄装置との違いは、図１における初期洗浄部３０に設置された前記低周波ＢＰＰユニット３の後に前記図４で説明したブラシ洗浄ユニット７と同様のユニットを設けた点である。言い換えれば、ガラス基板を高周波ＢＰＰユニット４に移送する前にブラシ洗浄ユニット７で低周波ＢＰＰユニット３により剥離されたダスト剥離を行うようにしたものである。ここでのブラシ洗浄ユニット７は、低周波ＢＰＰユニット３により剥離されたダストをガラス基板から払い除ける作用が主であるため、ブラシの押圧力や回転数を図４の場合よりも低減したものとすることができる。他の構成は実施例１と同様である。
【００２２】
実施例２の基板洗浄装置によっても、ガラス基板等の被処理基板の表面を傷つけることなく、また一旦被処理基板の表面から引き剥がしたダストが当該ガラス基板あるいは後続のガラス基板に再付着するのを防止してより高品質の洗浄を実現する基板洗浄装置を提供することができる。この基板洗浄装置で使用する洗浄液として、アンモニア水素水、ＴＭＡＨ水素水（テトラメチルアンモニウムハイドライド水素水）等の所謂機能水を用いることでより高い洗浄効果を得ることができる。
【００２３】
図３は、本発明の実施例１又は実施例２における低周波あるいは高周波のＢＰＰユニットの構造例を説明する模式断面図である。このＢＰＰユニットは、上部筐体１１と下部筐体１２の間をガラス基板１０を移動させつつ、当該ガラス基板の表面に付着しているダストを剥離または除去する。上部筐体１１には超音波振動子１３が設置され、下部筐体１２には超音波反射板１４が設置されている。
【００２４】
また、上部筐体１１には洗浄液の導入ポート１５と導出ポート１６が設けられており、導入ポート１５から矢印Ａのように導入された洗浄液は上部筐体１１と下部筐体１２との対向間隙を矢印Ｘ方向に移送されるガラス基板１０の上面を通り、導出ポート１６から矢印Ｂに示したように排出される。同様に、下部筐体１２にも洗浄液の導入ポート１７と導出ポート１８が設けられており、導入ポート１７から矢印Ｃのように導入された洗浄液は上部筐体１１と下部筐体１２との対向間隙を矢印Ｘ方向に移送されるガラス基板１０の下面を通り、導出ポート１８から矢印Ｄに示したように排出される
【００２５】
上部筐体１１とガラス基板１０の間隙と下部筐体１２とガラス基板１０の間隙は極めて狭く、洗浄液は、その表面張力の作用と相俟ってほぼ図の矢印に沿った流れとなる。超音波振動子１３に与える超音波駆動電圧は、低周波ＢＰＰユニットでは前記した３８ＫＨｚ、高周波ＢＰＰユニットでは９５０ＫＨｚである。しかし、このような周波数に限らないことは言うまでもない。なお、ガラス基板１０はローラーコンベア２０で矢印Ｘ方向に移送される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による基板洗浄装置の実施例１を説明する図である。
【図２】本発明による基板洗浄装置の実施例２を説明する図である。
【図３】本発明の実施例１又は実施例２における低周波あるいは高周波のＢＰＰユニットの構造例を説明する模式断面図である。
【図４】被処理基板に付着したダストを剥離し洗浄して除去する従来の基板洗浄装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・入口コンベア、２・・・表面処理ユニット、３０・・・初期洗浄部、３・・・低周波ＢＰＰユニット、４０・・・洗浄部、４・・・高周波ＢＰＰユニット、５・・・乾燥ユニット、６・・・出口コンベア、１０・・・ガラス基板、１１・・・上部筐体、１２・・・下部筐体、１３・・・超音波振動子、１４・・・超音波反射板、１５,１７・・・洗浄液の導入ポート、１６,１８・・・洗浄液の導出ポート、２０・・・ローラーコンベア。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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