TW201534409A - 紫外線穿透性基板的洗淨裝置及洗淨方法 - Google Patents

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Abstract

實施形態之紫外線穿透性基板的洗淨裝置，係具備：臭氧水供應部，其係將臭氧水供應至基板之洗淨面；以及紫外線照射部，其係在臭氧水已供應至前述基板之洗淨面的狀態下將包含250nm至260nm之波長的紫外線照射在與前述基板之洗淨面為相反側的面。

Description

紫外線穿透性基板的洗淨裝置及洗淨方法
本發明係關於一種紫外線穿透性基板的洗淨裝置及洗淨方法。
以往，有進行RCA洗淨法、或使用鹼性洗淨劑等之洗淨液的濕式洗淨方法，作為半導體用矽基板或液晶玻璃基板的洗淨方法。在RCA洗淨法中，例如是使用過氧化氫、硫酸、鹽酸、氨水等的濃縮化學藥品，來去除基板表面之被去除物。又，也有進行將刷洗淨、紫外線照射、超音波洗淨等組合在使用鹼性洗淨劑等作為洗淨液的洗淨中的方法。在此等的方法中，因大量使用濃縮化學藥品或洗淨液，故而從排水處理作業或環保的觀點來看，已被渴求一種盡量不使用濃縮化學藥品或洗淨液的洗淨方法。又，與半導體晶圓相較，玻璃基板的尺寸非常大，且近年來玻璃基板的大型化較為顯著。在此種大型的玻璃基板之洗淨中，濃縮化學藥品或洗淨液之使用量、或是用以潤濕此等的純水之使用量會增大。因此，會發生玻璃基板的製造成本之高漲、或因排水處理負荷之增大所引起的環 境負荷之增大等的問題。
又，為了提高洗淨效率，也有進行乾式洗淨，作為濕式洗淨的前處理。在乾式洗淨中，係將紫外線照射在基板以進行表面處理，藉此來分解基板表面的有機物(例如，參照專利文獻1、2)。又，作為前處理，也有進行用有機溶劑等事先洗淨基板表面之無機物，且用純水進行潤濕的方法，來取代乾式洗淨。
然而，在以往的乾式洗淨中，因無法去除無機物，故而有必要在進行此處理之後，進行使用濃縮化學藥品或洗淨液的濕式洗淨，以洗淨無機物。因此，在濕式洗淨後，會發生大量的排水，而有必要處理該排水。又，即便是在使用有機溶劑進行洗淨作為前處理的方法中，因在有機溶劑洗淨後及濕式洗淨後要分別用純水進行潤濕，故而仍有必要如同前述般地處理大量的排水。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開平5-182945號公報
專利文獻2：日本特開平5-224167號公報
本發明係為了解決上述之課題而開發完成 者，其目的在於提供一種比起以往之使用濃縮化學藥品或洗淨液的洗淨方法，還可以減輕排水處理負荷或環境負荷之紫外線穿透性基板的洗淨裝置及洗淨方法。
實施形態之洗淨裝置，為一種紫外線穿透性基板的洗淨裝置，其特徵為，具備：臭氧水供應部，其係將臭氧水供應至前述基板之洗淨面；以及紫外線照射部，其係在臭氧水已供應至前述基板之洗淨面的狀態下將包含250nm至260nm之波長的紫外線照射在與前述基板之洗淨面為相反側的面。
實施形態之洗淨方法，為一種紫外線穿透性基板的洗淨方法，其特徵為：將臭氧水供應至前述基板之洗淨面，並且將包含250nm至260nm之波長的紫外線照射在前述基板之洗淨面的相反側之面。
依據本發明之紫外線穿透性基板的洗淨裝置及洗淨方法，則比起以往之使用濃縮化學藥品的洗淨方法還可以減輕排水處理負荷或環境負荷。
1‧‧‧洗淨裝置
2‧‧‧基板
2a‧‧‧洗淨面
2b‧‧‧紫外線照射面
3‧‧‧被洗淨物
4‧‧‧臭氧水膜
5‧‧‧臭氧水供應部
5a‧‧‧臭氧水製造部
5b‧‧‧臭氧水噴嘴
6‧‧‧紫外線照射部
7‧‧‧搬運輥
第1圖係說明實施形態之洗淨方法的示意圖。
第2圖係概略地顯示實施形態之洗淨裝置的側視圖。
第3圖係概略地顯示實施形態之洗淨裝置的俯視圖。
第4圖係顯示實施形態之洗淨方法的流程圖。
第5圖係顯示實施例中所用的低壓水銀燈之波長特性的示意圖。
以下，使用圖式說明本發明之實施形態。在各圖中具有同一功能的構成係附記同一符號並省略重複的說明。本發明並非被限定於以下之實施形態。
第1圖係說明本實施形態之洗淨方法的示意圖。本實施形態之洗淨方法，係在已將臭氧水供應至基板2之洗淨面2a的狀態下，將紫外線照射在與洗淨面2a為相反側的面(以下，稱為紫外線照射面)2b。本實施形態中的被去除物3，例如是在光阻(photoresist)等之有機薄膜或無塵室內附著於洗淨面2a的有機物。又，在本實施形態之洗淨方法中，也可以去除已附著於洗淨面2a的金屬微粒子等之無機物。
在本實施形態之洗淨方法中，係在已將臭氧水供應至洗淨面2a的狀態下將紫外線照射在紫外線照射面2b，且利用藉由將紫外線照射在臭氧水而產生的自由基活性種來去除洗淨面2a之被去除物3。所產生的自由基活性種，主要是以下述(1)通式所示之反應而產生的氧自由基、或以下述(2)通式所示之反應而產生的氫氧自由 基。
O3+h ν → O2+O．…(1)
O．+H2O → 2 OH．…(2)
此等氧自由基或氫氧自由基，係將洗淨面2a之有機物進行氧化分解並予以去除，同樣地，將無機物進行氧化以生成氧化物，且予以去除。
在已將臭氧水供應至洗淨面2a的狀態下，在洗淨面2a上，係存在具有既定之厚度的臭氧水膜4。該臭氧水膜4中之臭氧分子是由紫外線所分解而產生自由基活性種。所產生的自由基活性種例如是將有機物之被去除物3進行氧化分解並予以洗淨。由於被去除物3係附著於洗淨面2a，所以在臭氧水膜4中所產生的自由基活性種當中，主要在洗淨面2a附近產生的自由基活性種是有助於該被去除物3之分解去除。
在此，在從洗淨面2a側照射紫外線後的情況下，可認為在臭氧水膜4表面的紫外線之一部分會散射或折射，而照射到的紫外線，在到達洗淨面2a之期間會衰減。又，紫外線之一部分是由存在於臭氧水膜4內上方部分的臭氧分子所吸收，相對於照射到的紫外線，到達洗淨面2a的紫外線量會減少，藉此也有使洗淨面2a附近的氧自由基之產生量變少的可能性。再者，因在臭氧水膜4內之上方部分產生的自由基活性種之一部分，在到達洗淨面 2a上之被去除物3之前會引起自由基生成的連鎖反應，或是自由基活性種，會隨著臭氧水之流動而從基板2上朝向外部排水，故而也有不會到達洗淨面2a上之被去除物3的可能性。
相對於此，在本實施形態之洗淨方法中，係將紫外線照射在與洗淨面2a為相反側的面2b。因此，沒有因臭氧水膜4表面上的紫外線之散射、反射、折射等所引起的紫外線之衰減。又，也沒有通過臭氧水膜4中時的紫外線之衰減。又，在臭氧水膜4中產生的自由基活性種也不會隨著臭氧水之流動而從基板2上朝向外部排水。因此，比起從洗淨面2a側照射紫外線的情況，還可以效率佳地進行基板洗淨。
第2圖係顯示本實施形態之洗淨裝置1的概略側視圖。第3圖係顯示本實施形態之洗淨裝置1的概略俯視圖。本實施形態的洗淨裝置，是所謂平流式洗淨裝置。第2圖所示的洗淨裝置1，係具備：臭氧水供應部5，其係將臭氧水供應至作為洗淨對象的基板2之洗淨面2a；以及紫外線照射部6，其係將紫外線照射在與基板2之洗淨面2a為相反側的面2b(以下，也稱為紫外線照射面)。在基板2之洗淨面2a係附著有例如有機物或無機物等的被去除物3。
符號7係顯示用以搬運基板2的搬運輥。搬運輥7，係以將被載置於搬運輥7上的基板2，搬運至臭氧水供應部5之下方的方式所配設。搬運輥7係將基板2 往箭頭A之方向搬運，而設置於搬運路徑之途中的洗淨裝置1是依順序洗淨基板2。
基板2之對254nm之波長之紫外線的吸光係數，較佳為具有50%以下的紫外線穿透性。基板2之上述的波長(254nm)之紫外線的穿透率較佳為50%以上，更佳為90%以上。
作為基板2，只要是具有上述之吸光係數或紫外線穿透率的基板則未被特別限定，具體而言，可以使用石英玻璃基板、有機EL用玻璃基板、液晶玻璃基板、碳化矽(SiC)基板或砷化鎵(GaAs)基板等的化合物半導體基板、聚乙烯對苯二甲酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚對萘二甲酸乙二酯(PEN)等的透明樹脂基板等。
在本實施形態之洗淨裝置1中，臭氧水供應部5，係具備將臭氧水供應至基板2之洗淨面2a的臭氧水噴嘴5b。又，臭氧水供應部5，係具備用以製造臭氧水並供應至臭氧水噴嘴5b的臭氧水製造部5a。臭氧水製造部5a，係使臭氧溶解於純水中以製造臭氧水。作為臭氧水製造部5a，係可以使用中介透氣膜而使臭氧氣體溶解於純水中的裝置、或使臭氧氣體和純水在填充塔內進行逆流接觸以使臭氧氣體溶解於純水中的裝置。純水，雖然只要按照基板2之種類或用途及洗淨目的，而使用適當純度的純水即可，但是在例如基板2為液晶玻璃基板的情況下，係可以合適地使用25℃換算之電阻係數為10MΩ˙cm以上的純水。
臭氧水製造部5a所製造的臭氧水之濃度，較佳為50ppm至300ppm，更佳為100ppm至200ppm。又，為了抑制臭氧之自體分解並有效率地利用臭氧，在臭氧水中，較佳是添加二氧化碳等作為自體分解抑制劑。
臭氧水供應部5所供應的臭氧水之溫度，並未被特別限定，可為15℃至25℃左右(常溫)。在常溫下使用臭氧水的情況，係能夠削減洗淨用的裝置或能源。又，臭氧水，也可加熱，在此情況下較佳是設為15℃至50℃，更佳是設為常溫(20℃至30℃)左右，藉此可以在短時間內獲得更潔淨化的基板表面。
作為臭氧水噴嘴5b，係可使用噴射臭氧水的噴灑噴嘴(spray nozzle)、或將臭氧水以霧狀噴出的淋浴噴嘴(shower nozzle)。臭氧水噴嘴5b，係藉由配管而連接於臭氧水製造部5a。中介該配管而在臭氧水製造部5a製造出的臭氧水是供應至臭氧水噴嘴5b。被供應的臭氧水，係從臭氧水噴嘴5b供應至洗淨面2a。臭氧水噴嘴5b，較佳是具備加壓裝置。在此情況下，加壓裝置可以加壓臭氧水並供應至洗淨面2a。被供應至洗淨面2a的臭氧水之流速較佳為0.5m/s至5m/s左右，藉此，可以提高洗淨效率。
又，臭氧水供應部5，較佳是具備超音波施加裝置。在此情況下，超音波施加裝置是將超音波施加於臭氧水，而臭氧水噴嘴5b會將施加有超音波的臭氧水供應至洗淨面2a。超音波之頻率，較佳為30kHz以上，更佳 為100kHz至2000kHz，再佳為700kHz至1500kHz。在對臭氧水施加超音波的情況下，係可以促進自由基活性種之產生，且提高洗淨效果。
在本實施形態之洗淨裝置1中，紫外線照射部6，係將包含250nm至260nm之波長的紫外線照射在與基板2之洗淨面2a為相反側的面(以下，也稱為紫外線照射面)2b。紫外線照射部6，較佳是照射至少包含波長254nm的紫外線。就藉由純水中之臭氧分子而致使的吸收率而言，波長250nm至260nm之紫外線、尤其是波長254nm之紫外線，係比其他波長之可視光線或紫外線更高。因此，藉由照射包含上述較佳之波長範圍的紫外線，就可促進上述通式(1)、(2)所示的自由基活性種之生成反應。結果，可以有效地去除被去除物3。
紫外線照射部6，係只要至少照射波長250nm至260nm之紫外線即可，其不僅可照射上述之波長的紫外線，也可照射除此以外之波長的光線、例如波長185nm附近的紫外線、波長220nm至400nm之範圍的250nm至260nm以外之波長的紫外線、紫外線以外的可視光線或紅外線之波長的區域之光線。在此情況下，雖然紫外線照射部6所照射的光線之發光峰值波長的區域並未被特別限定，但是較佳是至少在250nm至260nm之範圍內具有發光峰值波長。
作為紫外線照射部6之光源，只要是產生上述之波長的紫外線之光源就未被限定，例如可以使用低壓 水銀燈、高壓水銀燈、真空紫外線燈、氙氣燈(xenon lamp)、發光二極體(LED)等。因紫外線照射部6之紫外線照射照明度會對自由基活性種之生成濃度(生成量)帶來較大影響，故而較佳是可以用穩定的照明度來照射紫外線，且藉由發光壽命較長使得運轉成本(running cost)較低的光源。作為此種的光源，較佳是使用低壓水銀燈。又，例如在基板2為大型基板的情況，從被照射於基板2的紫外線照明度之部分均一性或洗淨裝置之小型化的觀點來看，較佳是使用LED。因LED之發光壽命較長且照射光之直進性優異，故而也可以藉由使用LED來降低運轉成本。
紫外線照射部6所照射的紫外線照明度，為了有效率地去除被去除物3，較佳為2mW/m2至20mW/m2，更佳為3mW/m2至8mW/m2。附著於基板2之洗淨面的被去除物3，係可利用藉由將紫外線照射在臭氧水中產生的自由基活性種來分解，且藉由溶解於臭氧水中來去除。
從紫外線照射部6之光源至紫外線照射面2b的距離，係可以依基板2之吸光係數或臭氧水之濃度、使用的光源之種類等來適當設定。在空氣中，考慮紫外線照明度是與從光源起算的距離之平方成反比，例如，將距離設為數百mm以下，較佳是設為5mm至20mm。藉此，只要紫外線發光照明度，為2mW/m2至20mW/m2左右的紫外線光源，就可以將洗淨面2a中的紫外線照明度設為3mW/m2以上，藉此可以提高洗淨效率。
依據本實施形態之洗淨裝置1，則將紫外線照射部6配置於與基板2之洗淨面2a為相反側的面2b側，藉此可以將紫外線照射部6設置於複數個搬運輥7之間。因此，能夠將洗淨裝置1小型化。再者，因將紫外線照射部設置於與洗淨面2a為相反側的面2b側，藉此可以縮小紫外線照射部6之光源與玻璃基板2的距離，故而可以提高紫外線照射效率。又，在將紫外線照射部6設置於基板2之上方的情況下，例如有臭氧水滴因飛濺而碰到紫外線照射部6之光源，引起紫外線照射部6之光源破損的事故之懸念，在此情況下，恐有損壞基板2之虞。相對於此，在本實施形態之洗淨裝置1中，因將紫外線照射部6設置於基板2之下方，故而容易進行防水措施。
又，在將紫外線照射部6設置於洗淨面2a之上方的情況下，為了要預防臭氧水滴之附著，有時會用例如石英玻璃管來保護紫外線之光源。當石英玻璃管與基板2之距離接近時，就恐有在洗淨時，包含被洗淨後之有機物的水滴飛散，並附著於石英玻璃管，該附著的水滴再次掉落在基板2上，再度汙染基板2之虞。相對於此，在本實施形態之洗淨裝置1中，因將紫外線照射部6設置於基板2之下方，故而沒有發生此種問題之虞。再者，在本實施形態之洗淨裝置1中，因將紫外線照射部6設置於基板2之下方，故而比起將紫外線照射部6設置於基板2之上方的情況，還可減小用以保持紫外線照射部6之力。因而，可以將裝置構成簡化。
其次，參照第4圖說明使用本實施形態之洗淨裝置的洗淨方法。第4圖所示的本實施形態之洗淨方法，係具備：保持前述基板的工序S100；及將臭氧水供應至所保持的前述基板之洗淨面的工序S200；以及在臭氧水接觸到前述基板之洗淨面的狀態下將包含250nm至260nm之波長的紫外線照射在前述基板之洗淨面2a的相反側之面的工序S300。
使用本實施形態之洗淨裝置1的基板之洗淨係進行如下。首先，將作為洗淨對象的基板2載置於搬運輥7上並予以保持，且使搬運輥7動作以搬運基板2。然後，在被搬運的基板2之洗淨面2a，一邊在工序S200中從臭氧水噴嘴5b供應臭氧，一邊在工序S300中從紫外線照射面2b側利用紫外線照射部6照射紫外線。此時的臭氧水噴嘴5b之臭氧水供應流量，雖然是依存於作為洗淨對象的基板2之面積，但是從洗淨性能之觀點來看，較佳是平均1m2為40L/min至400L/min，更佳是平均1m2為100L/min至400L/min。
另外，在上述實施形態中，雖然是將基板2載置於搬運輥7上並予以保持，但是基板2，只要在將臭氧水供應至洗淨面2a的狀態下，以能夠照射上述波長之紫外線的態樣由與洗淨面2a為相反側的面所保持，則基板2之保持的態樣或方法就未被特別限定。
洗淨裝置1中的基板之洗淨，也可以分批(batch)式來進行，或以連續式來進行。在洗淨小型基板的 情況較佳是以分批式來進行。
本發明之洗淨方法，係一種以具有節能化、低成本化、高洗淨能力為特徵的洗淨方法，尤其是，可以藉由適用於洗淨面積較大的液晶玻璃基板之洗淨而發揮較大的效果。尤其是，近年來，液晶玻璃基板之大型化較為顯著，若以洗淨之均一性及洗淨時間之縮短為目的來看，則平面流動洗淨已成為主流。本發明之效果並未僅限定於平面流動洗淨方法，例如能夠適用於用淋浴等懸掛流動洗淨液的淋浴法、或將洗淨液供應至旋轉的基板上之旋轉(spin)洗淨法、將基板浸漬於加入洗淨液的分批式浸漬槽的浸漬洗淨法及其等之組合等使用洗淨液的以往公知的所有洗淨方法，無論是哪一種洗淨方法仍與本實施形態同樣，可以獲得洗淨效率之提高效果。又，也可以藉由在如上述之各洗淨方法中併用使用海綿等的物理洗淨，來更加提高洗淨效率。
以上，依據本實施形態之洗淨裝置，比起使用以往之濃縮化學藥品或洗淨液的洗淨方法還可以減輕排水處理負荷或環境負荷，且也能夠簡化裝置構成。因而，可以提高依臭氧水而致使的基板之洗淨效率。
[實施例]
其次，說明實施例。
(實施例1)
作為被洗淨物，使用大小為縱長50mm×橫寬50mm×厚度0.7mm且對254nm之波長之紫外線的穿透率為99%的液晶玻璃基板。在該基板之洗淨面，以流量1L/min(平均1m2為400L/min)供應濃度100ppm的臭氧水，並且從比玻璃基板還下方10mm以紫外線照明度3.8mW/m2，將254nm附近之波長的紫外線照射在洗淨面之相反側的面。作為紫外線照射裝置，係使用低壓水銀燈AY-11(商品名，Photoscience Japan(股)公司製)。
利用接觸角計PG-X(商品名，Matsubo(股)公司製)來測定洗淨前的液晶玻璃基板表面之水接觸角、和洗淨時間0秒、30秒、60秒、180秒、300秒、600秒後的液晶玻璃基板表面之水接觸角。將水接觸角之測定結果顯示於表1。水接觸角越小，附著於液晶玻璃基板的有機物就越少，而顯示更優異地被洗淨。又，將所使用的低壓水銀燈之波長特性顯示於第5圖。
(比較例1)
在實施例1中，除了從洗淨面側照射紫外線以外其餘係以與實施例1同樣的條件進行液晶玻璃基板之洗淨，且測定液晶玻璃基板表面的水接觸角之歷時變化。將結果顯示於表1。
(比較例2)
在實施例1中，除了不照射紫外線地進行洗淨以外其 餘係以與實施例1同樣的條件進行液晶玻璃基板之洗淨，且測定液晶玻璃基板表面的水接觸角之歷時變化。將結果一併顯示於表1。
(比較例3)
在比較例1中，除了使用精細噴射器(fine jet)(PT-010J50)(PRETEC公司製)將超音波施加於從臭氧水噴嘴5b供應的臭氧水中以外其餘係以與比較例1同樣的條件進行液晶玻璃基板之洗淨，且測定液晶玻璃基板表面的水接觸角之歷時變化。將結果顯示於表1。在比較例3中，只有顯示與比較例2大致同等的洗淨效果。此係顯示因對臭氧水膜提供振動，藉此使紫外線會依臭氧水膜而反射，故而無法顯現紫外線照射的效果。
根據以上，可判明：能藉由照射波長250nm至260nm之紫外線來提高洗淨效率，尤其是在從與液晶 玻璃基板之洗淨面為相反側的面照射紫外線的情況下，比起從洗淨面側照射的情況，能在短時間內使接觸角變小，亦即，能在短時間內進行優異的洗淨。
1‧‧‧洗淨裝置
2‧‧‧基板
2a‧‧‧洗淨面
2b‧‧‧紫外線照射面
3‧‧‧被洗淨物
4‧‧‧臭氧水膜
5‧‧‧臭氧水供應部
5a‧‧‧臭氧水製造部
5b‧‧‧臭氧水噴嘴
6‧‧‧紫外線照射部
7‧‧‧搬運輥

Claims (12)

  1. 一種紫外線穿透性基板的洗淨裝置，係供具有紫外線穿透性之基板進行洗淨的裝置，其特徵為，具備：臭氧水供應部，其係將臭氧水供應至前述基板之洗淨面；以及紫外線照射部，其係在臭氧水已供應至前述基板之洗淨面的狀態下將包含250nm至260nm之波長的紫外線照射在與前述基板之洗淨面為相反側的面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的紫外線穿透性基板的洗淨裝置，其中，前述臭氧水供應部，係具備：將前述臭氧水供應至前述洗淨面的臭氧水噴嘴。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的紫外線穿透性基板的洗淨裝置，其中，並具備：製造臭氧水並供應至前述臭氧水供應部的臭氧水製造部。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述的紫外線穿透性基板的洗淨裝置，其中，從前述紫外線照射部之光源至與前述基板之洗淨面為相反側的面的距離，為5mm至20mm。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述的紫外線穿透性基板的洗淨裝置，其中，前述紫外線照射部，係具備選自低壓水銀燈、準分子燈及發光二極體(LED)的一種以上。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述的紫外線穿透性基板的洗淨裝置，其中，前述基板之對254nm之波長的紫外線的吸光係數為50%以下。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述的紫外線穿透性基 板的洗淨裝置，其中，前述基板，為液晶玻璃基板。
  8. 一種紫外線穿透性基板的洗淨方法，係供具有紫外線穿透性之基板進行洗淨的方法，其特徵為，具備：保持前述基板的工序；及將臭氧水供應至所保持的前述基板之洗淨面的工序；以及在臭氧水接觸到前述基板之洗淨面的狀態下將包含250nm至260nm之波長的紫外線照射在前述基板之洗淨面的相反側之面的工序。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的紫外線穿透性基板的洗淨方法，其中，前述臭氧水之臭氧濃度為50ppm以上。
  10. 如申請專利範圍第8或9項所述的紫外線穿透性基板的洗淨方法，其中，前述臭氧水之溫度，為15℃至50℃。
  11. 如申請專利範圍第8或9項所述的紫外線穿透性基板的洗淨方法，其中，前述基板之對254nm之波長的紫外線的吸光係數為50%以下。
  12. 如申請專利範圍第8或9項所述的紫外線穿透性基板的洗淨方法，其中，前述基板，為液晶玻璃基板。
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