(57)【要約】【課題】基板に付着した汚れを効率良く、かつ、確実に洗浄可能な基板洗浄方法および基板洗浄装置を提供する。【解決手段】基板１１を支持し、支持された基板の周縁部に超音波振動部４０を対向させる。基板周縁部と超音波振動部との間に洗浄液Ｗを連続的に供給し、洗浄液の液圧および表面張力により超音波振動部を基板周縁部に対して浮上させるとともに基板周縁部と超音波振動部との間に液体膜を形成する。超音波振動部から液体膜を介して超音波を印加し基板周縁部に付着した汚れを除去する。【選択図】      図５
2005040711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持し、
上記支持された基板に超音波振動部を対向させ、
上記基板と超音波振動部との隙間に洗浄液を連続的に供給して上記基板と超音波振動部との間に液体膜を形成し、
上記超音波振動部から上記液体膜を介して超音波を印加して上記基板に付着した汚れを除去することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項２】
表面中央部に形成層が形成された基板を支持し、
上記支持された基板の上記周縁部に超音波振動部を対向させ、
上記基板周縁部と超音波振動部との間に洗浄液を連続的に供給し、上記洗浄液の液圧および表面張力により上記超音波振動部を上記基板周縁部に対して浮上させるとともに上記基板周縁部と超音波振動部との間に液体膜を形成し、
上記超音波振動部から上記液体膜を介して超音波を印加し、上記基板周縁部に付着した汚れを除去することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項３】
上記洗浄液を供給し上記基板と超音波振動部との隙間を一定に維持した状態で、上記基板および超音波振動部を相対的に移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板洗浄方法。
【請求項４】
上記形成層が形成された表面を上に向けて上記基板をほぼ水平に支持し、上記洗浄液を供給し上記基板と超音波振動部との隙間を一定に維持した状態で、上記基板周縁部および超音波振動部を相対的に移動させることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄方法。
【請求項５】
上記基板をほぼ鉛直に立てて支持し、上記洗浄液を供給した状態で上記基板周縁部および超音波振動部を相対的に移動させることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄方法。
【請求項６】
上記超音波を印加して上記基板から汚れを剥離し、剥離した汚れを上記洗浄液の液圧により上記超音波振動部の外側に押し流すことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の基板洗浄方法。
【請求項７】
上記洗浄液として水を用いることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の洗浄方法。
【請求項８】
基板を支持する支持機構と、
上記支持機構に支持された基板に対向して設けられ上記基板に超音波を印加する超音波振動部と、
上記超音波振動部と基板との間に洗浄液を連続的に供給し、上記洗浄液の液圧および表面張力により上記超音波振動部を上記基板周縁部に対して浮上させるとともに上記基板周縁部と超音波振動部との間に液体膜を形成する洗浄液供給部と、
上記基板および超音波振動部を相対的に移動させる駆動機構と、
を備えた基板洗浄装置。
【請求項９】
上記超音波振動部は、上記基板に対向する振動板と、この振動板に接続された超音波発振子と、を備え、
上記洗浄液供給部は、上記振動板に取り付けられているとともに上記振動板と基板との間に開口した排水口を有した給水ノズルを備えていることを特徴とする請求項８に記載の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、平面型画像表示装置のスクリーン形成工程において、基板に付着した塗布液等の汚れを除去する基板洗浄方法および基板洗浄装置に関し、特に、基板周縁部あるいは基板端面に付着した汚れを除去する基板洗浄方法および基板洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、放電現象による蛍光体の発光を利用したプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）や、主として電界による電子放出を利用したフィールド・エミッション・ディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）が知られている。ＦＥＤにおいて、前面基板の内面には蛍光体層が形成され、背面基板の内面には、蛍光体を励起する電子放出源である電子放出素子が各画素に対応して配列されている。前面基板と背面基板はフリットガラスで封着されるが、封着されるシール面が液などで汚れていると封着不良が生じる。そのため、シール面から液等の汚れを取除くための洗浄が必要となる。
【０００３】
例えば、ＣＲＴは、内面に蛍光体スクリーンが形成されたパネルと、パネルのスカート部端面に封着されたファンネルと、を有している。通常、蛍光体スクリーンは、パネル内面に蛍光材料を塗布した後、これを露光、現像するとともに、ブラックマトリックスとなる黒色遮光材料を塗布し、露光、現像することにより形成されている。そして、蛍光体スクリーンの形成後、パネルとファンネルとを封着する際、シール面となるパネルスカート部の端面を洗浄し、シール面に残った塗布液や遮光材料を除去する。
【０００４】
特許文献１に開示された方法によれば、シール面の洗浄は以下の工程により行われる。まず、パネルの蛍光面を下にしてキャリアヘッドによりパネルを保持し、リング状の洗浄層の中央部に設けられた円筒形通機構の上部に配置する。パネルを傾斜させた状態で回転させ、パネルのスカート部を洗浄層内の洗浄液に浸して洗浄する。
【０００５】
一方、ＦＥＤは、通常、対向配置された前面基板および背面基板を有し、これら基板の周辺部同士が互いに封着されている。前面基板の内面には蛍光体層が形成され、背面基板の内面には、蛍光体を励起する電子放出源である電子放出素子が各画素に対応して配列されている。
【０００６】
封着部にあたる前面基板表面の周縁部に塗布液等の汚れが残っていると、前面基板および背面基板の周縁部同士を封着する際、封着部を確実に封着することが困難となる。そのため、封着部の気密性が劣化し、真空外囲器内部を高真空度に維持することができなくなる。また、前面基板の端面に塗布液等が残っていると、後工程でこの端面に接触した装置が汚れ、その汚れが後続の前面基板をさらに汚してしまう可能性がある。上述の理由により、基板周縁部と端面に付着した塗布液等の汚れを拭き取る工程が必要となる。
【特許文献１】特開平１１−１８５６３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＣＲＴのパネルのように蛍光体スクリーンと封着シール面との位置が充分に離れている場合、シール面付近に付着した洗浄薬液がスクリーン面に流れ込むことがないため、上記のような洗浄方法を用いてシール面の残留塗布液等を洗浄することができる。しかし、ＦＥＤの場合、蛍光体スクリーンが形成された基板の周縁部をシール面としているため、上記のような洗浄方法をそのまま適応することは出来ない。また、ＦＥＤにおいて、基板は平坦なガラスを切断して形成され、その端面は、切断後、研磨されている。そのため、基板端面は表面粗さが粗く、そこに塗布液が入り込むと表面以上に落ちにくくなる。
【０００８】
従来、人手により酸性の薬液を染み込ませたコットンで基板周縁部を擦った後、含水コットンですぐに酸性の薬液を拭き取るという作業を行っていた。しかしながら、人手で拭き取ると基板のスクリーン面を誤って拭き取ってしまう、あるいは、人により拭き取りの程度にばらつきが発生する等の問題が発生していた。また、洗浄に要する時間も多くかかるだけでなく、上記の理由による歩留まりの低下も大きな問題となる。
【０００９】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、基板に付着した汚れを効率良く、かつ、確実に洗浄可能な基板洗浄方法および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】
【００１０】
上記目的を達成するため、この発明の形態に係る基板洗浄方法は、基板を支持し、上記支持された基板に超音波振動部を対向させ、上記基板と超音波振動部との隙間に洗浄液を供給して上記基板と超音波振動部との間に液体膜を形成し、上記超音波振動部から上記液体膜を介して超音波を印加して上記基板に付着した汚れを除去することを特徴としている。
【００１１】
この発明の他の形態に係る基板洗浄装置は、基板を支持する支持機構と、上記支持機構に支持された基板に対向して設けられ上記基板に超音波を印加する超音波振動部と、上記超音波振動部と基板との間に洗浄液を連続的に供給し、上記洗浄液の液圧および表面張力により上記超音波振動部を上記基板周縁部に対して浮上させるとともに上記基板周縁部と超音波振動部との間に液体膜を形成する洗浄液供給部と、上記基板および超音波振動部を相対的に移動させる駆動機構と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
以上詳述したように、この発明によれば、基板に付着した汚れを効率良く、かつ、確実に洗浄可能な基板洗浄方法および基板洗浄装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る基板洗浄方法および基板洗浄装置について詳細に説明する。  
まず、本実施の形態に係る基板洗浄方法および基板洗浄装置によって洗浄される基板を備えた画像表示装置の一例としてＦＥＤの構成を説明する。
【００１４】
図１および図２に示すように、ＦＥＤは、絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。接合部材として機能する側壁１３は、例えば低融点ガラスからなるフリットガラス、低融点金属等の封着材１９により、背面基板１２の周縁部および前面基板１１の周縁部に封着されている。
【００１５】
真空外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数のスペーサ１４が設けられている。スペーサ１４としては、板状あるいは柱状のスペーサ等を用いることができる。
【００１６】
前面基板１１内面の画像表示領域には、蛍光面として、赤、緑、青の蛍光体層１６とマトリクス状の遮光層１７とを有した蛍光体スクリーン１５が形成されている。これらの蛍光体層１６はストライプ状あるいはドット状に形成されている。蛍光体スクリーン１５上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック２０が形成され、更に、メタルバックに重ねてゲッター膜８が形成されている。なお、蛍光体スクリーン１５は、この発明における基板上の形成層を構成している。
【００１７】
背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６を励起する励起手段として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。電子放出素子１８は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。背面基板１２の内面には電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線７がマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。
【００１８】
このようなＦＥＤでは、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１５およびメタルバック２０にアノード電圧を印加し、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーンへ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６が励起されて発光し、カラー画像を表示する。
【００１９】
次に、基板洗浄方法および基板洗浄装置について詳細に説明する。図３ないし図６に示すように、基板洗浄装置は、基板を支持する支持機構３０、基板の周縁部および端面を洗浄する超音波洗浄機構３２、および基板に対して超音波洗浄機構３２を相対的に移動させる駆動機構３４を備えている。
【００２０】
支持機構３０は、設置面３６に敷設された一対のガイドレール３７に沿って直線的に往復移動自在な直動台２７と、図示しないモータを内蔵し直動台２７上に設けられた回転機構２６と、この回転機構２６により回転自在にかつ水平に支持された吸着テーブル２２と、を備えている。吸着テーブル２２は、処理対象となる基板、例えば、前面基板１１、よりも小さな寸法の矩形板状に形成されている。そして、吸着テーブル２２は、回転機構２６により、その中心の周りで回動自在に支持されている。
【００２１】
載置面となる吸着テーブル２２の上面には、その周縁に沿って、それぞれ矩形状の第１および第２シールリング２３ａ、２３ｂが設置されている。第１および第２シールリング２３ａ、２３ｂは、例えば、断面が円形のゴムシールによって形成されている。また、第１および第２シールリング２３ａ、２３ｂは異なる径を有し、所定の隙間を置いて平行に並んで配置されている。第１および第２シールリング２３ａ、２３ｂ間の空間は、吸着テーブル２２内部に形成された吸気路３５を介して、図示しない排気装置に連通している。
【００２２】
前面基板１１は、蛍光体スクリーン１５の形成された面を上にした状態で吸着テーブル２２上にほぼ水平に載置され、前面基板１１の裏面と２本の第１および第２シールリング２３ａ、２３ｂとの間にできた空間を真空引することにより、裏面側が吸着された状態で吸着テーブル上に支持される。
【００２３】
超音波洗浄機構３２は、支持ポスト３８と、昇降機構４１を介して支持ポスト３８に支持された超音波洗浄ヘッド４０と、を備えている。駆動機構３４は、支持機構３０の近傍で設置面３６上に敷設されたガイドレール４４と、このガイドレールに沿って直線的に往復移動自在な可動台４５と、を備えている。ガイドレール４４は、支持機構３０によって支持された前面基板１１の１辺と平行な方向に延びている。そして、支持ポスト３８は可動台４５上に立設されている。これにより、超音波洗浄機構３２全体は、可動台４５と共に、前面基板１１の１辺に沿って移動可能となっている。
【００２４】
超音波振動部として機能する超音波洗浄ヘッド４０は、ほぼ水平に設けられた支持板５０、この支持板に支持された一対の超音波発振子５２、および超音波発振子に取付けられた振動板５４を備えている。振動板５４はほぼ水平に設けられ、支持板５０の下方に隙間を置いて対向している。振動板５４の上面中央部には給水ノズル５６が取付けられ、この給水ノズルの排水口５６ａは振動板の下面に開口している。給水ノズル５６は、供給チューブ５７を介して給水ポンプ５８に接続されている。これら、給水ノズル５６、供給チューブ５７、給水ポンプ５８は、洗浄液供給部を構成している。
【００２５】
超音波洗浄ヘッド４０は昇降機構４１により垂直方向に沿って昇降可能に支持されている。昇降機構４１は水平に延びた支持アーム６０を有し、この支持アーム６０の先端部は超音波洗浄ヘッド４０の支持板５０に固定されている。支持アーム６０の基端部はエアシリンダ６２に支持されている。エアシリンダ６２を駆動することにより、支持アーム６０を介して超音波洗浄ヘッド４０を昇降させ、基板１１に対する振動板５４の位置を調整することができる。
【００２６】
エアシリンダ６２は、ブラケット６４を介して支持ポスト３８に支持されている。ブラケット６４は、サスペンション６５により垂直方向に移動自在に支持されている。これにより、ブラケット６４、支持アーム６０を含む超音波洗浄ヘッド４０全体は、支持機構３０に支持された前面基板１１の高さ位置に応じて、垂直方向に変位自在となっている。
【００２７】
上記のように構成された基板洗浄装置により、前面基板１１の表面周縁部および端面を洗浄する場合、図３ないし図６に示すように、まず、蛍光体スクリーン１５の形成された面を上にした状態で前面基板１１を吸着テーブル２２上に載置し、前面基板１１の周縁部が全周に渡って吸着テーブルから均一に突出するように位置決めする。位置決め後、前面基板１１の裏面側を吸着して吸着テーブル２２上に固定支持する。
【００２８】
続いて、固定された前面基板１１全体に水（純水）などをかけ、前面基板全体が濡れた状態で洗浄作業を開始する。支持機構３０の直動台２７を駆動し、吸着テーブル２２を超音波洗浄機構３２に接近した所定位置に移動させる。また、回転機構２６により吸着テーブル２２を回動させ、例えば、支持された前面基板１１の長辺がガイドレール４４と平行に位置するように、前面基板１１を位置決めする。
【００２９】
この状態で駆動機構３４の可動台４５をガイドレール４４に沿って矢印方向に移動させ、超音波洗浄機構３２を洗浄開始位置まで移動させる。この場合、始めに、超音波洗浄ヘッド４０を前面基板１１の上面周縁部、ここでは、前面基板の長辺一端側における上面周縁部の上方に移動させる。その後、エアシリンダ６２を駆動して超音波洗浄ヘッド４０を前面基板１１側に下降させ、振動板５４を前面基板の上面周縁部上に載置する。
【００３０】
続いて、図５に示すように、供給チューブ５７を通して給水ポンプ５８から給水ノズル５６へ所望の水圧で洗浄液を連続的に供給する。ここでは、洗浄液として水を用いている。供給された水は、給水ノズル５６の排水口５６ａから振動板５４と前面基板１１との間に供給された後、振動板の周囲から外方へ排水される。このような給水により、振動板５４の下面、つまり、振動面に水Ｗが行渡るとともに、水Ｗの水圧および表面張力により振動板５４が浮上がり、振動板と前面基板１１表面との間に水膜が形成される。給水状態において、振動板５４と前面基板１１表面との間の隙間、すなわち、形成される水膜の厚さは約１００μ程度に設定されている。
【００３１】
この状態で、超音波発振子５２から超音波を発振して振動板５４を超音波振動させ、水膜を介して前面基板１１の上面周縁部に超音波を印加する。超音波の発振時間は任意に設定が出来るが、洗浄作業が終了までは連続発振となる。超音波の印加により、前面基板１１の周縁部に付着していた蛍光材料の塗布液、黒色遮光層の塗布液等の汚れＰを前面基板から剥離し、剥離した汚れ水圧により振動板５４の外側に押し流して除去する。
【００３２】
続いて、給水および超音波印加を継続し、振動板５４と前面基板１１上面との隙間を一定に維持した状態で可動台４５を移動させ、超音波洗浄ヘッド４０および前面基板１１を相対的に移動させる。そして、超音波洗浄ヘッド４０が前面基板１１の長辺他端まで進んだ時点で一旦移動を停止する。以上の動作により、超音波洗浄ヘッド４０は前面基板１１の長辺に沿って一定の速度で移動し、前面基板の長辺側周縁部に付着した汚れを除去する。
【００３３】
必要に応じて、上記の洗浄動作を前面基板１１の１辺につき１往復あるいは複数回繰り返す。前面基板１１の長辺と短辺の切り替えは、支持機構３０の回転機構２６および直動台２７により行う。すなわち、直動台２７を駆動して前面基板１１を超音波洗浄機構３２から離間させた後、回転機構２６によって前面基板１１を回転させ、再び直動台２７により所定位置まで前面基板１１を移動させる。
【００３４】
以上の工程により、前面基板１１の蛍光体スクリーン側表面周縁部および前面基板端面を全周に渡って洗浄する。上記洗浄作業が終了した後、図示しないカメラ等により前面基板１１の周縁部および端面を撮像し、その画像を画像処理して洗浄状態を確認する。そして、塗布液等の拭き残しがある場合には、その部分を上記工程により再度洗浄してもよい。
【００３５】
以上のように構成された基板洗浄装置および基板洗浄方法によれば、超音波洗浄ヘッドと基板との間に水膜を形成した状態で、すなわち、超音波洗浄ヘッドが基板に対し非接触な状態で超音波を印加して洗浄するため、基板に傷がつきにくい。また、水をながしながら汚れを剥離し、剥離後の汚れを直ちに洗い流すことができ、基板に対する汚れの二次転写を防止することが可能となる。超音波洗浄ヘッドの振動板は、１００μｍ程度の薄い水膜のみを介して基板に隣接対向しているため、基板に対し超音波を少ないパワーで効率良く、かつ、局部的に伝えることができる。従って、人手による場合に比較して洗浄度合いにばらつきがなく、短時間で安定した基板洗浄を実現することができる。
【００３６】
更に、基板に対し超音波を局部的に伝えることができるため、振動板を蛍光体スクリーン１５の近傍、例えば、１ｍｍ程度まで近付けて配置した場合でも、蛍光体スクリーンに損傷を与えることがない。そのため、基板周縁部を蛍光体スクリーン近傍まで広い範囲にわたって洗浄することが可能となる。  
以上のことから、製品の歩留まりが向上し、安定した品位の基板を提供することができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３８】
例えば、上述した実施の形態において、蛍光体スクリーン１５の外面をマスク等により覆った状態で、基板周縁部を洗浄してもよい。また、上述した実施の形態では、基板を水平に支持した状態で基板周縁部を洗浄する構成を説明したが、これに限らず、基板を垂直あるいは斜めに立てて支持した状態で、超音波洗浄ヘッドを基板に対向配置し、基板周縁部を洗浄してもよい。
【００３９】
いずれの場合も、洗浄液が蛍光体スクリーンにかからず、汚れの二次転写および蛍光体スクリーンの損傷を一層確実に防止することができる。同時に、洗浄液として、例えば、フッ化アンモン等の酸系の水溶液を使用することが可能となり、一層効率良く汚れの除去、洗浄が可能となる。なお、洗浄液は、前述した水あるいはフッ化アンモン等の酸系の水溶液に限らず、例えば、アルカリ水溶液を用いてもよく、洗浄対象となる基板、汚れの種類に応じて適宜変更可能である。
【００４０】
上述した実施の形態では、基板の１辺づつを順番に洗浄する構成としたが、洗浄ヘッドおよび１軸構造の駆動機構を２組設け、基板の長辺同士あるいは短辺同士を同時に洗浄する構成としてもよい。基板の全周に渡って連続的に移動可能な多間接構造の超音波洗浄ヘッドおよび駆動機構を設け、基板を回転させることなく一度に基板全周を洗浄する構成とすることも可能である。あるいは、多間接構造の洗浄ヘッドおよび駆動機構を２組設け、基板の半周ずつを同時に洗浄する構成としていもよい。超音波洗浄ヘッドにおいて、超音波発振子の数は２つに限らず、必要に応じて増減可能である。
【００４１】
上述した実施の形態では、基板の周縁部および端面を同時に洗浄する構成としたが、表面周縁部および端面のいずれか一方のみを洗浄する構成としてもよい。また、基板の周縁部に限らず、基板の他の表面部を洗浄可能であることは勿論である。更に、洗浄対象となる基板は、ＦＥＤの基板に限定されることなく、液晶表示パネルの基板、ＰＤＰの基板等、種々の基板洗浄に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】洗浄対象となる基板を備えたＦＥＤを示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＦＥＤの断面図。
【図３】この発明の実施の形態に係る基板洗浄装置を示す平面図。
【図４】上記基板洗浄装置を示す側面図。
【図５】上記基板洗浄装置における超音波振動機構を拡大して示す側面図。
【図６】上記基板洗浄装置の超音波洗浄ヘッドおよび基板を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４３】
１０…真空外囲器、  １１…前面基板、  １２…背面基板、
１３…側壁、  １５…蛍光体スクリ−ン、  ３２…超音波洗浄機構、
３４…駆動機構、  ４０…超音波洗浄ヘッド、５２…超音波発振子、
５４…振動板、  ５６…ノズル
【図１】
2005040711.tif 000003
【図２】
2005040711.tif 000004
【図３】
2005040711.tif 000005
【図４】
2005040711.tif 000006
【図５】
2005040711.tif 000007
【図６】
2005040711.tif 000008