JP4080579B2 - Manufacturing method and manufacturing apparatus for liquid crystal display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の製造方法および製造装置に関し、特に、表面に疎水性膜が形成されたガラス基板の洗浄後の基板乾燥方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置は、通常、薄膜トランジスタ(TFT)を含むスイッチング素子およびこのスイッチング素子を経てそれぞれ制御される表示素子を有するTFTアレイ基板と、透明電極およびカラーフィルタ等を有し、TFTアレイ基板との間に液晶を挟持する対向電極基板より構成されている。このTFTアレイ基板の製造方法を図1を流用して説明する。図において、1はガラス基板、2はゲート電極、3はゲート絶縁膜、4はi−a−Si膜、5はn−a−Si膜、6は画素電極、7はソース電極、8はドレイン電極、9はパッシベーション膜をそれぞれ示す。まず、ガラス基板1上にゲート電極2をCr等で形成した後、ゲート絶縁膜3、i−a−Si膜4およびn−a−Si膜5を形成し、i−a−Si膜4およびn−a−Si膜5をアイランド状にパターニングする。次にITO等の透明導電膜からなる画素電極6を成膜し、パターン形成する。さらに、ソース電極7およびドレイン電極8を形成し、これらをマスクとしてチャネル上の不要なn−a−Si膜5をドライエッチング等で除去した後、パッシベーション膜9を形成して、TFTアレイ基板が完成する。
【0003】
以上のようなTFTアレイ基板の製造工程において、例えばn−a−Si膜5をパターニングする前に行われる基板洗浄として、従来よりスクラブ洗浄が行われている。スクラブ洗浄は、基板を1枚ずつ処理する枚葉方式で、ブラシ洗浄、メガソニック洗浄、純水リンス、スピン乾燥等の処理を基板を回転させながら順次行うものである。図12は、従来のスクラブ洗浄装置における基板乾燥方法を示す図、図13は従来のスクラブ洗浄フローと基板回転数を示す図である。図において、11は表面にn−a−Si膜5等の疎水性膜が形成されたガラス基板、12はガラス基板11を水平に保持するステージ、13はステージ12を回転駆動する回転駆動機構、14bは窒素ブローノズルを示す。従来のスクラブ洗浄における基板乾燥方法では、純水リンス終了後、ガラス基板11中央部に遠心力が働かないため、基板11中央部に垂直にかつスポット状に窒素ブローを行いながら、ガラス基板11を同心円状に高速回転することで基板11表面の水を振り切り乾燥していた。このとき、ガラス基板11の回転数は、純水リンス終了後から高加速で、短時間に高速回転に達するように設定されていた。
【0004】
また、特開平7−29866号公報では、基板の上面中心部に向けて真上から気体を吹き付ける上側ブロー手段を設け、静止基板上に気体ブローを行い、基板の上面中心部に円形状の液切れ部をつくり、まずその部分を乾燥させた後、所定時間例えば1、2秒間低速で回転させ、基板上の液体の大半が除去された後に高速で回転させる回転式基板乾燥装置が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の基板乾燥方法では、ガラス基板11表面がn−a−Si膜5のような疎水性膜の場合、ガラス基板11中央部の水が高速回転ではじき飛ばされ、小さな水滴となり、水滴の摩擦力が遠心力よりも大きくなるため除去不可能となり乾燥じみ(ウオーターマーク)が発生するという問題があった。このウオーターマークは、液晶表示装置の表示不良となり品質を低下させるため、その発生を防止する必要があった。また、特開平7−29866号公報で提案されたような、基板中心部への真上からの気体ブローにより基板中心部に液切れ部をつくる方法では、液切れ部はスポット状にしか形成されず、その後の低速回転時間も1、2秒と短いため基板中心部の液切れが不十分なままで高速回転に入る可能性があり、ウオーターマークの発生が予想される。
【0006】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、スクラブ洗浄等のウエット処理後の基板乾燥において乾燥じみの発生を防止し、表示品質に優れた液晶表示装置を高い良品率で得ることが可能な液晶表示装置の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる液晶表示装置の製造方法は、ガラス基板上に薄膜トランジスタを含むスイッチング素子およびこのスイッチング素子を経てそれぞれ制御される表示素子を有するTFTアレイ基板と、対向基板の間に液晶を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、表面に疎水性膜が形成されたガラス基板を水平に保持し、低速回転させながら純水リンスを行う第1の工程と、純水リンス終了後に、ガラス基板を所定時間、低速回転させることにより、基板中央部に円形状の液切れ部を作る第2の工程と、ガラス基板を高速回転させ、基板上の純水を振り切り乾燥する第3の工程を含んで製造するようにしたものである。
また、第2の工程におけるガラス基板の回転数は約300rpm以下とし、第3の工程におけるガラス基板の回転数は約1000〜2000rpmとするものである。
また、第2の工程において、ガラス基板を5秒以上低速回転させ、液切れ部を十分に大きくするものである。
また、第1の工程では、ガラス基板を約300rpmで低速回転させ、第2の工程では、第1の工程での回転数を保持するものである。
また、第1の工程では、ガラス基板を約300rpm以下で低速回転させ、第2の工程では、約10〜20rpm/sの低加速で約300rpmにするものである。
【0008】
また、第2の工程終了後、第3の工程に移行する際に、約100rpm/s以下の加速で高速回転にするものである。
また、第2の工程において、液切れ部を形成後、ガラス基板中央部に斜め上方からスリット状またはスポット状ノズルより窒素ガスをブローするものである。
また、第2の工程終了後、ガラス基板中央部に水滴が確認された場合には、第1の工程に戻り、再度純水リンスを行うものである。
また、ガラス基板は、その中央部を裏面側より支持され、基板中央部が外周部よりも若干高くなるように保持されているものである。
さらに、ガラス基板を偏心円状に回転させるものである。
【0009】
また、表面に疎水性膜が形成されたガラス基板を水平に保持し、低速回転させながらブラシ洗浄を行う第1の工程と、ガラス基板の中央部を裏面側より支持し、基板中央部が外周部よりも若干高くなるように保持しながら低速回転させ、メガソニック洗浄および純水リンスを行う第2の工程と、ガラス基板を約1000〜2000rpmで高速回転させ、基板上の純水を振り切り乾燥する第3の工程を含んで製造するようにしたものである。
さらに、第2の工程終了後、ガラス基板中央部に水滴が確認された場合には、再度純水リンスを行うものである。
【0010】
また、本発明に係わる液晶表示装置の製造装置は、ガラス基板上に薄膜トランジスタを含むスイッチング素子およびこのスイッチング素子を経てそれぞれ制御される表示素子を有するTFTアレイ基板と、対向基板の間に液晶を挟持してなる液晶表示装置の製造装置であって、表面に疎水性膜が形成されたガラス基板を水平に保持し、鉛直軸回りに回転自在に支持するステージと、ステージを回転駆動する回転駆動手段と、ガラス基板表面に純水リンスを行う純水供給装置と、純水リンス後のガラス基板中央部の水滴の有無を確認するモニター装置と、モニター装置によりガラス基板中央部に水滴が確認された場合、再度純水リンスを行うように純水供給装置を制御する純水供給制御手段と、純水リンス時および純水リンス終了後の所定時間、ガラス基板を保持したステージを低速回転させ、モニター装置によりガラス基板中央部に水滴が確認されなかった場合、ステージを高速回転させるよう回転駆動手段を制御する回転制御手段を備えたものである。
【0011】
また、表面に疎水性膜が形成されたガラス基板を水平に保持し、鉛直軸回りに回転自在に支持するステージと、このステージに設置され、ガラス基板中央部付近を裏面側から持ち上げる、高さ調節および水平移動が可能な基板支持部材と、ガラス基板の反りをモニターするモニター装置と、ガラス基板表面に純水リンスを行う純水供給装置と、ステージを回転駆動する回転駆動手段を備えたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下に、本発明の実施の形態を図について説明する。図1は、本実施の形態において製造される液晶表示装置を構成するTFTアレイ基板を示す断面図である。図において、1はガラス基板、2はゲート電極、3はゲート絶縁膜、4はi−a−Si膜、5はn−a−Si膜、6は画素電極、7はソース電極、8はドレイン電極、9はパッシベーション膜をそれぞれ示す。液晶表示装置は、通常、ガラス基板1上に薄膜トランジスタを含むスイッチング素子およびこのスイッチング素子を経てそれぞれ制御される表示素子を有するTFTアレイ基板と、透明電極およびカラーフィルタ等を有し、TFTアレイ基板との間に液晶を挟持する対向電極基板より構成されている。
【0013】
以下にTFTアレイ基板の製造工程を説明する。まず、ガラス基板1上にゲート電極2をCr等で形成した後、ゲート絶縁膜3、i−a−Si膜4およびn−a−Si膜5を成膜し、i−a−Si膜4およびn−a−Si膜5をアイランド状にパターニングする。次に、ITO等の透明導電膜からなる画素電極6を形成する。さらに、ソース電極7およびドレイン電極8を形成し、これらをマスクとしてチャネル上の不要なn−a−Si膜5をドライエッチング等で除去した後、パッシベーション膜9を形成して、TFTアレイ基板が完成する。以上のようなTFTアレイ基板の製造工程において、例えばn−a−Si膜5をパターニングする前に行われるスクラブ洗浄は、基板を1枚ずつ処理する枚葉方式で、ブラシ洗浄、メガソニック洗浄、純水リンス、スピン乾燥等の工程を、基板を回転させながら順次行うものである。
【0014】
図2は、本実施の形態におけるスクラブ洗浄フローと基板回転数を示す図である。本実施の形態によるスクラブ洗浄は、大きく3つの工程に分けられる。まず、第1の工程では、表面にn−a−Si膜5等の疎水性膜が形成されたガラス基板1を水平に保持し、300rpmで低速回転させながらブラシ洗浄、メガソニック洗浄、純水リンスを行う。次に、第2の工程において、所定時間、少なくとも5秒以上、約300rpmの低速回転を保持し、ガラス基板1中央部に円形状の液切れ部を作る。最後に、第3の工程において、ガラス基板1を約1000〜2000rpmで高速回転させ、ガラス基板1上の純水を振り切り乾燥する。
本実施の形態によれば、純水リンス終了後、所定時間低速回転を行うことで、表面に疎水性膜が形成されたガラス基板1上の純水は、一定の膜厚以下になると撥水を起こし、ガラス基板1中央部に円形状の液切れ部が形成され、ガラス基板1中央部の純水を外部に排出することが可能となる。この時、低速回転時間を5秒以上とすることで液切れ部が十分に大きくなり、ガラス基板1中央部の水を完全に排除できる。その後、1000〜2000rpmの高速回転を行い、ガラス基板1上の純水を振り切り乾燥することで、小さな水滴が残らず、ウオーターマークの発生を抑制することができる。
【0015】
実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2におけるスクラブ洗浄フローと基板回転数を示す図である。本実施の形態によるスクラブ洗浄は、上記実施の形態1と同様に、大きく3つの工程に分けられる。まず、第1の工程では、表面にn−a−Si膜等の疎水性膜が形成されたガラス基板1を水平に保持し、300rpm以下で低速回転させながらブラシ洗浄、メガソニック洗浄、純水リンスを行う。次に、第2の工程において、約10〜20rpm/sの低加速で約300rpmに立ち上げ、ガラス基板1を所定時間、少なくとも5秒以上低速回転させ、ガラス基板1中央部に円形状の液切れ部を作る。最後に、第3の工程において、300〜500rpm/sの高加速で1000〜2000rpmの高速回転とし、ガラス基板1上の純水を振り切り乾燥する。
このように、低速回転までの立ち上げを低加速で行うことにより、実施の形態1と同様にガラス基板1中央部の水が撥水を起こし、液切れ部が形成された後、1000〜2000rpmの高速回転を行うことで小さな水滴が残らず、ウオーターマークの発生を抑制することができる。
【0016】
実施の形態3.
図4は、本発明の実施の形態3におけるスクラブ洗浄フローと基板回転数を示す図である。本実施の形態では、上記実施の形態1と同様の第1の工程と第2の工程を含み、第2の工程を終了後、第3の工程に移行する際に、約100rpm/s以下の加速で1000〜2000rpmの高速回転にすることで、ガラス基板1と純水との摩擦を抑え、基板乾燥時のガラス基板1の帯電量を抑制するものである。
TFTアレイ基板の製造工程において発生する静電気は、TFTの素子破壊等の不良原因となるため、ガラス基板1の帯電量を抑制する必要がある。本実施の形態における基板乾燥時の基板帯電電位を測定した結果を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
表1において、(a)は素ガラス基板、(b)はa−Si膜が形成されたガラス基板の帯電電位の測定結果を示し、ともに、メガソニック洗浄、純水リンスを100rpmで行い、その後、100rpmの低速回転を10秒保持した後、100、300および500rpm/sの加速で高速回転に移行したものである。これらの実験より、高速回転に移行するまでの加速度を100rpm/sにした場合、300rpm/sおよび500rpm/sにした場合よりも基板の帯電量が小さいという結果が得られた。以上のことから、純水リンス後、低速回転を保持した後、高速回転に移行する際に、100rpm/s以下の加速にすることにより、基板の帯電電位を抑制することが可能である。
なお、本実施の形態は、上記実施の形態2にも適用できる。すなわち、図5に示すように、純水リンス終了後、300rpmの低速回転まで10〜20rpm/sの低加速で立ち上げ、その後100rpm/s以下の加速で高速回転に移行することにより、基板帯電電位を抑制し、かつウオーターマークの発生を抑制することができる。
【0019】
実施の形態4.
図6は、本発明の実施の形態4であるスクラブ洗浄装置における基板乾燥方法を示す図である。図において、11は表面にn−a−Si膜等の疎水性膜が形成されたガラス基板、12はガラス基板11を水平に保持し、鉛直軸回りに回転自在に支持するステージ、13はステージ12を回転駆動する回転駆動機構、14aは窒素ブローノズルを示す。本実施の形態では、上記実施の形態1〜3において、ウオーターマークの発生を抑制する効果をさらに高めるために、窒素ブローノズル14aをガラス基板11中央部上の斜め方向に配置し、低速回転保持により液切れ部を形成した後、基板11中央部に斜め上方から窒素ブローを行い、その後、高速回転に移行するものである。
【0020】
本実施の形態によれば、少なくとも5秒以上の低速回転により液切れ部を形成後、さらに斜め上方から窒素ブローを行うことにより、低速回転後にガラス基板11中央部に水滴が残った場合にも、窒素ブローにより水滴を外周部へ飛ばし、高速回転に達する前に完全に除去することが可能である。ガラス基板11中央部上方に垂直に設けられた従来の窒素ブローノズル14bの場合(図12)、ガラス基板11中央部に残った水滴を動かすことができず、高速回転に達するまで水滴が残り、この水滴が高速回転で弾かれウオーターマークが発生することがあった。このため、窒素ブローノズル14aは、ガラス基板11中央部上に斜め方向に配置することが望ましい。なお、本実施の形態では、窒素ブローノズル14aは、スポット状ノズルとしたが、スリット状ノズルでも良く、同様の効果を奏する。
【0021】
実施の形態5.
以下に、本発明の実施の形態5であるスクラブ洗浄装置における基板乾燥方法について説明する。本実施の形態では、上記実施の形態1〜3に示した基板乾燥方法を用い、さらに、ガラス基板11中央部に水滴が確認された場合に、第1の工程に戻り、再度純水リンスを行うものである。
【0022】
本実施の形態におけるスクラブ洗浄装置の動作を図6を流用して説明する。本装置は、ガラス基板11を水平に保持し、鉛直軸回りに回転自在に支持するステージ12と、ステージ12の回転駆動手段である回転駆動機構13と、ガラス基板表面に純水リンスを行う純水供給装置(図示せず)を備えている。まず、表面にn−a−Si膜等の疎水性膜が形成されたガラス基板11をステージ12にて水平に保持し、低速回転させながらブラシ洗浄、メガソニック洗浄、純水リンスを行う。続いて、上記実施の形態1〜3と同様に、ガラス基板11を所定時間、少なくとも5秒以上、約300rpm以下で低速回転させ、ガラス基板11中央部に円形状の液切れ部を作る。これら一連の動作は、回転駆動機構13を制御する回転制御手段(図示せず)によって制御されている。さらに、本装置は、純水リンス後のガラス基板11中央部の水滴の有無を確認するモニター装置(図示せず)を備えており、このモニター装置によりガラス基板11中央部に水滴が確認された場合、純水供給制御手段(図示せず)により純水供給装置を制御し、再度純水リンスを行うよう構成されている。このため、本装置によれば、ガラス基板11中央部に水滴が残ったままで高速回転に移行することを防止することができる。モニター装置によりガラス基板11中央部に水滴が確認されなかった場合には、回転制御手段は、ステージ12を1000〜2000rpmで高速回転させるよう回転駆動機構13を制御し、ガラス基板上の純水を振り切り乾燥する。
【0023】
以上のように、本実施の形態におけるスクラブ洗浄装置によれば、ガラス基板11中央部の水滴の有無をモニター装置により確認してから、1000〜2000rpmの高速回転を行い、ガラス基板11上の純水を振り切り乾燥することで、確実にウオーターマークの発生を抑制することができ、表示品質の高い液晶表示装置を高い良品率で製造することが可能である。
【0024】
なお、上記実施の形態1〜5において、ブラシ洗浄終了後、ガラス基板11中央部を裏面側より支持し、基板中央部が外周部よりも若干高くなるように保持してもよい。このように保持することで、ガラス基板11中央部に純水が滞留するのを防止できる。
また、上記実施の形態1〜5において、ガラス基板11を偏心円状に回転させることにより、基板中央部の水滴に機械的な力がかかり、ガラス基板11中央部に純水が滞留するのを防止できる。
【0025】
参考例1.
図7は、本発明の参考例1であるスクラブ洗浄装置における基板乾燥方法を示す図である。図において、15aはガラス基板11の片側端部を裏面側から持ち上げ、ガラス基板11を傾ける基板支持台である。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【0026】
本参考例におけるスクラブ洗浄装置の動作を図について説明する。まず、第1の工程において、表面にn−a−Si膜等の疎水性膜が形成されたガラス基板11をステージ12にて水平に保持し、低速回転させながらブラシ洗浄、メガソニック洗浄、純水リンスを行う。次に、第2の工程において、ステージ12に設置された基板支持台15aにより、ガラス基板11の片側端部を裏面側から持ち上げてガラス基板11を傾け、ガラス基板11上に滞留している純水を除去する。最後に、第3の工程において、ガラス基板11を約1000〜2000rpmで高速回転させ、ガラス基板11上の純水を振り切り乾燥する。
本参考例によれば、ガラス基板11表面が疎水性であることを利用し、簡単な機構でウオーターマークの発生を抑制することが可能なスクラブ洗浄装置が得られる。
【0027】
参考例2.
図8は、本発明の参考例2であるスクラブ洗浄装置における基板乾燥方法を示す図である。図において、16はスリット状窒素ブローノズルである。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
本参考例では、上記参考例1と同様に、ガラス基板11表面が疎水性であることを利用し、純水リンス完了後、基板支持台15aにてガラス基板11の片側端部を裏面側から持ち上げ、ガラス基板11上の純水を除去するものであるが、このとき、ステージ12上方の基板支持台15a設置側に設けられたスリット状窒素ブローノズル16より、傾けられたガラス基板11の上方から下方に向けて窒素ガスをブローすることで、さらに水の追いだしを加速し、基板乾燥効率を挙げることが可能となる。
【0028】
実施の形態6.
図9は、本発明の実施の形態6であるスクラブ洗浄装置における基板乾燥方法を示す図である。図において、15bはステージ12に設置され、ガラス基板中央部付近を裏面側から持ち上げる基板支持台である。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【0029】
本実施の形態におけるスクラブ洗浄装置の動作を図について説明する。まず、第1の工程において、表面にn−a−Si膜等の疎水性膜が形成されたガラス基板11をステージ12に水平に保持し、低速回転させながらブラシ洗浄を行う。次に、第2の工程において、基板支持台15bによりガラス基板11中央部を裏面側から持ち上げ、ガラス基板11中央部が外周部よりも若干高くなるように保持しながら低速回転させ、メガソニック洗浄および純水リンスを行う。最後に、第3の工程においてガラス基板11を約1000〜2000rpmで高速回転させ、ガラス基板11上の純水を振り切り乾燥する。なお、ガラス基板11を乾燥する際の回転数等の条件は、上記実施の形態1〜3の方法で行うことが望ましい。また、本実施の形態において、純水リンス終了後、ガラス基板11中央部に水滴が確認された場合には、再度純水リンスを行うようにしてもよい。
本実施の形態におけるスクラブ洗浄装置によれば、ガラス基板11中央部が外周部より高くなるように保持することで、ガラス基板11中央部への純水の滞留を防止し、ウオーターマークの発生を抑制することができる。
【0030】
実施の形態7.
図10は、本発明の実施の形態7であるスクラブ洗浄装置を示す図である。図において、15cはステージ12に設置され、ガラス基板11中央部付近を裏面側から持ち上げる、高さ調節および水平移動が可能な基板支持台である。また、本装置は、ガラス基板11の反りをモニターするモニター装置(図示せず)を備えている。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態では、上記実施の形態6と同様に、基板支持台15cにより、ガラス基板11中央部が外周部よりも若干高くなるように保持しながら低速回転させ、ブラシ洗浄後のメガソニック洗浄および純水リンスを行う。このとき、モニター装置によりガラス基板11の反りをモニターし、ガラス基板11の反りに応じて基板支持台15cの高さが調整でき、また、水平方向に移動させることも可能であり、ガラス基板11中央部への水の滞留をさらに確実に防止するものである。
【0031】
参考例3.
以下に、本発明の参考例3である液晶表示装置の製造方法を説明する。本参考例では、エッチングおよび洗浄等のウエット処理後、純水リンスを行ったガラス基板を水平に保持し、偏心円状に回転させて基板上の純水を振り切り乾燥するものである。図11に示すように、ガラス基板を偏心回転にすることにより、基板中央部に機械的な力が加えられ、基板中央部の水を基板外へ排出することが可能である。本参考例によれば、ガラス基板を偏心円状に回転させることにより、基板中央部の水の滞留を防止し、ウオーターマークの発生を抑制することができる。
【0032】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、純水リンス終了後に、ガラス基板を所定時間、低速回転させることにより、ガラス基板中央部に滞留する純水を確実に除去し、その後、1000〜2000rpmの高速回転を行い、ガラス基板上の純水を振り切り乾燥するようにしたので、スクラブ洗浄等のウエット処理後の基板乾燥において乾燥じみの発生を防止することができ、表示品質に優れた液晶表示装置を高い良品率で得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明において製造される液晶表示装置を構成するTFTアレイ基板を示す断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態1におけるスクラブ洗浄フローと基板回転数を示す図である。
【図3】 本発明の実施の形態2におけるスクラブ洗浄フローと基板回転数を示す図である。
【図4】 本発明の実施の形態3におけるスクラブ洗浄フローと基板回転数を示す図である。
【図5】 本発明の実施の形態3におけるスクラブ洗浄フローと基板回転数を示す図である。
【図6】 本発明の実施の形態4であるスクラブ洗浄装置における基板乾燥方法を示す図である。
【図7】 本発明の参考例1であるスクラブ洗浄装置における基板乾燥方法を示す図である。
【図8】 本発明の参考例2であるスクラブ洗浄装置における基板乾燥方法を示す図である。
【図9】 本発明の実施の形態6であるスクラブ洗浄装置における基板乾燥方法を示す図である。
【図10】本発明の実施の形態7であるスクラブ洗浄装置を示す図である。
【図11】 本発明の参考例3である液晶表示装置の製造方法における基板回転方法を示す図である。
【図12】 従来のスクラブ洗浄装置における基板乾燥方法を示す図である。
【図13】 従来のスクラブ洗浄フローと基板回転数を示す図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板、2 ゲート電極、3 ゲート絶縁膜、4 i−a−Si膜、
5 n−a−Si膜、6 画素電極、7 ソース電極、8 ドレイン電極、
9 パッシベーション膜、11 ガラス基板、12 ステージ、
13 回転駆動機構、14a、14b スポット状窒素ブローノズル、
15a、15b、15c 基板支持台、16 スリット状窒素ブローノズル。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a liquid crystal display device, and more particularly to a method and an apparatus for drying a substrate after cleaning a glass substrate having a hydrophobic film formed on the surface.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display device usually includes a TFT array substrate having a switching element including a thin film transistor (TFT) and a display element controlled through the switching element, a transparent electrode, a color filter, and the like, and is provided between the TFT array substrate. The counter electrode substrate sandwiches the liquid crystal. A method of manufacturing this TFT array substrate will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a glass substrate, 2 is a gate electrode, 3 is a gate insulating film, 4 is an ia-Si film, 5 is an na-Si film, 6 is a pixel electrode, 7 is a source electrode, and 8 is a drain. Electrode 9 indicates a passivation film. First, after the
[0003]
In the manufacturing process of the TFT array substrate as described above, for example, scrub cleaning is conventionally performed as substrate cleaning performed before patterning the na-Si film 5. Scrub cleaning is a single-wafer method that processes substrates one by one, and sequentially performs processes such as brush cleaning, megasonic cleaning, pure water rinse, and spin drying while rotating the substrate. FIG. 12 is a diagram showing a substrate drying method in a conventional scrub cleaning apparatus, and FIG. 13 is a diagram showing a conventional scrub cleaning flow and substrate rotation speed. In the figure, 11 is a glass substrate having a hydrophobic film such as the na-Si film 5 formed on the surface, 12 is a stage for holding the
[0004]
In JP-A-7-29866, an upper blow means for blowing gas from directly above toward the center of the upper surface of the substrate is provided, gas is blown on the stationary substrate, and a circular liquid is formed at the center of the upper surface of the substrate. A rotary substrate drying apparatus has been proposed in which a cut portion is first made, and then the portion is dried, and then rotated at a low speed for a predetermined time, for example, 1 or 2 seconds, and then rotated at a high speed after most of the liquid on the substrate is removed. Yes.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional substrate drying method as described above, when the surface of the
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and prevents the occurrence of dry bleeding in substrate drying after wet processing such as scrub cleaning, and a liquid crystal display device excellent in display quality is a high quality product. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus of a liquid crystal display device that can be obtained at a high rate.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A liquid crystal display device manufacturing method according to the present invention includes a switching element including a thin film transistor on a glass substrate and a TFT array substrate having a display element controlled through the switching element, and a liquid crystal sandwiched between a counter substrate. A liquid crystal display device manufacturing method comprising: a first step of holding a glass substrate having a hydrophobic film formed on a surface thereof horizontally and performing pure water rinsing while rotating at a low speed; A second step of creating a circular liquid break at the center of the substrate by rotating the substrate at a low speed for a predetermined time, and a third step of rotating the glass substrate at a high speed and shaking off and drying pure water on the substrate. It is made to include and manufacture.
Further, the rotation speed of the glass substrate in the second step is about 300 rpm or less, and the rotation speed of the glass substrate in the third step is about 1000 to 2000 rpm.
In the second step, the glass substrate is rotated at a low speed for 5 seconds or more to sufficiently increase the liquid breakage portion.
In the first step, the glass substrate is rotated at a low speed of about 300 rpm, and in the second step, the number of rotations in the first step is maintained.
In the first step, the glass substrate is rotated at a low speed of about 300 rpm or less, and in the second step, the glass substrate is set to about 300 rpm with a low acceleration of about 10 to 20 rpm / s.
[0008]
In addition, after the second process is completed, when the process proceeds to the third process, the rotation is performed at a high speed with an acceleration of about 100 rpm / s or less.
Further, in the second step, after forming the liquid breakage portion, nitrogen gas is blown from the slit-like or spot-like nozzle to the central portion of the glass substrate obliquely from above.
Moreover, when a water droplet is confirmed in the glass substrate center part after completion | finish of a 2nd process, it returns to a 1st process and performs a pure water rinse again.
Further, the glass substrate is supported so that the central portion thereof is supported from the back side, and the central portion of the substrate is slightly higher than the outer peripheral portion.
Furthermore, the glass substrate is rotated eccentrically..
[0009]
AlsoThe first step of holding the glass substrate with the hydrophobic film formed on the surface horizontally and performing brush cleaning while rotating at a low speed, and supporting the central part of the glass substrate from the back side, the central part of the substrate being the outer peripheral part The glass substrate is rotated at a high speed at about 1000 to 2000 rpm, and the pure water on the substrate is shaken and dried by rotating the glass substrate at a low speed while holding it slightly higher than that, performing a megasonic cleaning and rinsing with pure water. It is manufactured including the third step.
Furthermore, after a 2nd process completion | finish, when a water droplet is confirmed by the glass substrate center part, a pure water rinse is performed again.
[0010]
The liquid crystal display device manufacturing apparatus according to the present invention sandwiches liquid crystal between a TFT array substrate having a switching element including a thin film transistor on a glass substrate and a display element controlled through the switching element, and a counter substrate. An apparatus for manufacturing a liquid crystal display device comprising: a stage for holding a glass substrate having a hydrophobic film formed on a surface thereof horizontally and supporting the glass substrate so as to be rotatable about a vertical axis; and a rotational driving means for rotationally driving the stage. And a pure water supply device for rinsing pure water on the surface of the glass substrate, a monitor device for confirming the presence or absence of water droplets in the central portion of the glass substrate after rinsing with pure water, and water droplets were confirmed in the central portion of the glass substrate by the monitor device The pure water supply control means for controlling the pure water supply device to perform the pure water rinse again, and a predetermined time after the pure water rinse and after the pure water rinse. A stage holding the glass substrate is low speed, if the water droplet is not confirmed on the glass substrate central portion by the monitor device, in which a rotating control means for controlling the rotation driving means so as to speed rotation of the stage.
[0011]
Also the tableA stage that holds a glass substrate with a hydrophobic film formed on the surface horizontally and supports the glass substrate so as to be rotatable about the vertical axis, and is installed on this stage and lifts the vicinity of the center of the glass substrate from the back side. A substrate support member capable of horizontal movement, a monitor device for monitoring warpage of the glass substrate, a pure water supply device for rinsing pure water on the surface of the glass substrate, and a rotation driving means for rotationally driving the stage are provided. .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a TFT array substrate constituting a liquid crystal display device manufactured in the present embodiment. In the figure, 1 is a glass substrate, 2 is a gate electrode, 3 is a gate insulating film, 4 is an ia-Si film, 5 is an na-Si film, 6 is a pixel electrode, 7 is a source electrode, and 8 is a drain. Electrode 9 indicates a passivation film. The liquid crystal display device usually includes a TFT array substrate having a switching element including a thin film transistor on the glass substrate 1 and a display element controlled through the switching element, a transparent electrode, a color filter, and the like. It is comprised from the counter electrode board | substrate which clamps a liquid crystal between these.
[0013]
The manufacturing process of the TFT array substrate will be described below. First, after forming the
[0014]
FIG. 2 is a diagram showing the scrub cleaning flow and the substrate rotation speed in the present embodiment. The scrub cleaning according to the present embodiment is roughly divided into three steps. First, in the first step, the glass substrate 1 on which a hydrophobic film such as the na-Si film 5 is formed is held horizontally, and brush cleaning, megasonic cleaning, pure water while rotating at a low speed of 300 rpm. Rinse. Next, in a second step, a low-speed rotation of about 300 rpm is maintained for a predetermined time for at least 5 seconds or more, and a circular liquid breakage portion is formed in the central portion of the glass substrate 1. Finally, in the third step, the glass substrate 1 is rotated at a high speed of about 1000 to 2000 rpm, and the pure water on the glass substrate 1 is shaken off and dried.
According to the present embodiment, the pure water on the glass substrate 1 on which the hydrophobic film is formed on the surface by performing low-speed rotation for a predetermined time after the end of the pure water rinsing is water repellent when the film thickness is equal to or less than a certain thickness. As a result, a circular liquid cut portion is formed at the central portion of the glass substrate 1, and the pure water at the central portion of the glass substrate 1 can be discharged to the outside. At this time, by setting the low-speed rotation time to 5 seconds or more, the liquid breakage portion becomes sufficiently large, and the water at the central portion of the glass substrate 1 can be completely eliminated. Thereafter, high-speed rotation of 1000 to 2000 rpm is performed, and the pure water on the glass substrate 1 is shaken and dried, so that no small water droplets remain and the generation of the water mark can be suppressed.
[0015]
FIG. 3 is a diagram showing the scrub cleaning flow and the substrate rotation speed in the second embodiment of the present invention. The scrub cleaning according to the present embodiment is roughly divided into three steps as in the first embodiment. First, in the first step, the glass substrate 1 on which a hydrophobic film such as an na-Si film is formed is held horizontally, and brush cleaning, megasonic cleaning, pure water while rotating at a low speed of 300 rpm or less. Rinse. Next, in the second step, the glass substrate 1 is raised to about 300 rpm with a low acceleration of about 10 to 20 rpm / s, and the glass substrate 1 is rotated at a low speed for at least 5 seconds for a predetermined time. Make a cut. Finally, in the third step, pure water on the glass substrate 1 is shaken off and dried at a high acceleration of 300 to 500 rpm / s and a high speed rotation of 1000 to 2000 rpm.
In this way, by starting up to low-speed rotation with low acceleration, the water in the center of the glass substrate 1 causes water repellency and a liquid breakage is formed as in the first embodiment, and then 1000 to 2000 rpm. By rotating at a high speed, small water droplets do not remain and the generation of water marks can be suppressed.
[0016]
FIG. 4 is a diagram showing a scrub cleaning flow and substrate rotation speed in the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the first step and the second step similar to those in the first embodiment are included, and after the second step is finished, when the process is shifted to the third step, the speed is about 100 rpm / s or less. By accelerating at a high speed of 1000 to 2000 rpm, the friction between the glass substrate 1 and pure water is suppressed, and the amount of charge of the glass substrate 1 when the substrate is dried is suppressed.
Static electricity generated in the manufacturing process of the TFT array substrate causes a failure such as element destruction of the TFT, and thus it is necessary to suppress the charge amount of the glass substrate 1. Table 1 shows the result of measuring the substrate charging potential when the substrate is dried in the present embodiment.
[0017]
[Table 1]
[0018]
In Table 1, (a) is a raw glass substrate, (b) is a measurement result of the charged potential of a glass substrate on which an a-Si film is formed, and both are subjected to megasonic cleaning and pure water rinsing at 100 rpm, and then , After maintaining the low-speed rotation of 100 rpm for 10 seconds, the high-speed rotation was shifted to 100, 300 and 500 rpm / s. From these experiments, it was found that the charge amount of the substrate was smaller when the acceleration until shifting to high speed rotation was 100 rpm / s than when 300 rpm / s and 500 rpm / s. As described above, after maintaining the low-speed rotation after rinsing with pure water, it is possible to suppress the charged potential of the substrate by setting the acceleration to 100 rpm / s or less when shifting to the high-speed rotation.
Note that this embodiment can also be applied to the second embodiment. That is, as shown in FIG. 5, after rinsing with pure water, the substrate is charged by starting at a low acceleration of 10 to 20 rpm / s until a low speed rotation of 300 rpm, and then shifting to a high speed rotation at an acceleration of 100 rpm / s or less. The potential can be suppressed and the generation of a water mark can be suppressed.
[0019]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a substrate drying method in the scrub cleaning apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a glass substrate having a hydrophobic film such as an na-Si film formed on its surface, 12 is a stage that holds the
[0020]
According to this embodiment, after forming a liquid breakage portion by low-speed rotation of at least 5 seconds or more, nitrogen blow is performed obliquely from above, and even when water droplets remain in the center of the
[0021]
Embodiment 5. FIG.
The substrate drying method in the scrub cleaning apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described below. In this embodiment, when the substrate drying method shown in the above-mentioned Embodiments 1 to 3 is used, and water droplets are further confirmed at the center of the
[0022]
The operation of the scrub cleaning apparatus in the present embodiment will be described with reference to FIG. This apparatus holds a
[0023]
As described above, according to the scrub cleaning apparatus in the present embodiment, the presence or absence of water droplets at the center of the
[0024]
In the first to fifth embodiments, after the brush cleaning is completed, the central portion of the
In the first to fifth embodiments, by rotating the
[0025]
Reference Example 1
FIG. 7 illustrates the present invention.Reference example 1It is a figure which shows the board | substrate drying method in the scrub cleaning apparatus which is. In the figure,
[0026]
BookReference exampleThe operation of the scrub cleaning apparatus will be described with reference to the drawings. First, in the first step, a
BookReference exampleAccording to the present invention, a scrub cleaning apparatus capable of suppressing the generation of a water mark with a simple mechanism is obtained utilizing the fact that the surface of the
[0027]
Reference Example 2
FIG. 8 illustrates the present invention.Reference example 2It is a figure which shows the board | substrate drying method in the scrub cleaning apparatus which is. In the figure, 16 is a slit-shaped nitrogen blow nozzle. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
BookReference exampleThen, aboveReference example 1In the same manner as described above, using the fact that the surface of the
[0028]
Embodiment6.
FIG. 9 shows an embodiment of the present invention.6It is a figure which shows the board | substrate drying method in the scrub cleaning apparatus which is. In the figure,
[0029]
The operation of the scrub cleaning apparatus in the present embodiment will be described with reference to the drawings. First, in the first step, the
According to the scrub cleaning device in the present embodiment, the central portion of the
[0030]
Embodiment7.
FIG. 10 shows an embodiment of the present invention.7It is a figure which shows the scrub cleaning apparatus which is. In the figure, reference numeral 15c denotes a substrate support that is installed on the
In this embodiment, the above embodiment6In the same manner as described above, the substrate support 15c is rotated at a low speed while being held so that the central portion of the
[0031]
Reference example3.
The following is a reference example of the present invention.3A method for manufacturing the liquid crystal display device will be described. In this reference example, after wet processing such as etching and cleaning, a glass substrate that has been subjected to pure water rinsing is held horizontally, and is rotated in an eccentric circle so that pure water on the substrate is shaken off and dried. As shown in FIG. 11, when the glass substrate is rotated eccentrically, a mechanical force is applied to the central portion of the substrate, and water in the central portion of the substrate can be discharged out of the substrate. According to this reference example, by rotating the glass substrate in an eccentric circle shape, water can be prevented from staying in the center of the substrate, and the generation of water marks can be suppressed.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, after the rinsing with pure water is completed, the glass substrate is rotated at a low speed for a predetermined time to reliably remove the deionized water staying in the center of the glass substrate, and thereafter 1000 to 2000 rpm. Since the high-speed rotation is performed and the pure water on the glass substrate is shaken and dried, it is possible to prevent the occurrence of dry bleeding in the substrate drying after wet processing such as scrub cleaning, and the liquid crystal display device having excellent display quality Can be obtained at a high yield rate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a TFT array substrate constituting a liquid crystal display device manufactured in the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a scrub cleaning flow and a substrate rotation speed in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a scrub cleaning flow and substrate rotation speed in the second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a scrub cleaning flow and substrate rotation speed in
FIG. 5 is a diagram showing a scrub cleaning flow and substrate rotation speed in
FIG. 6 is a diagram showing a substrate drying method in a scrub cleaning apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
[Fig. 7] of the present invention.Reference example 1It is a figure which shows the board | substrate drying method in the scrub cleaning apparatus which is.
[Fig. 8] of the present inventionReference example 2It is a figure which shows the board | substrate drying method in the scrub cleaning apparatus which is.
FIG. 9 shows an embodiment of the present invention.6It is a figure which shows the board | substrate drying method in the scrub cleaning apparatus which is.
FIG. 10 shows an embodiment of the present invention.7It is a figure which shows the scrub cleaning apparatus which is.
FIG. 11: Reference example of the present invention3It is a figure which shows the board | substrate rotation method in the manufacturing method of the liquid crystal display device which is.
FIG. 12 is a diagram showing a substrate drying method in a conventional scrub cleaning apparatus.
FIG. 13 is a diagram showing a conventional scrub cleaning flow and substrate rotation speed.
[Explanation of symbols]
1 glass substrate, 2 gate electrode, 3 gate insulating film, 4 ia-Si film,
5 na-Si film, 6 pixel electrode, 7 source electrode, 8 drain electrode,
9 Passivation film, 11 Glass substrate, 12 stages,
13 Rotation drive mechanism, 14a, 14b Spot-like nitrogen blow nozzle,
15a, 15b, 15c Substrate support, 16 slit-shaped nitrogen blow nozzle.
Claims (14)
表面に疎水性膜が形成されたガラス基板を水平に保持し、低速回転させながら純水リンスを行う第1の工程、
上記純水リンス終了後に、上記ガラス基板を所定時間、低速回転させることにより、上記基板中央部に円形状の液切れ部を作る第2の工程、
上記ガラス基板を高速回転させ、上記基板上の純水を振り切り乾燥する第3の工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。A TFT array substrate having a switching element including a thin film transistor on a glass substrate and a display element controlled through the switching element, and a method of manufacturing a liquid crystal display device having a liquid crystal sandwiched between opposing substrates,
A first step of holding a glass substrate having a hydrophobic film formed on its surface horizontally and performing pure water rinsing while rotating at a low speed;
After the pure water rinse, a second step of creating a circular liquid break in the center of the substrate by rotating the glass substrate at a low speed for a predetermined time,
A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising a third step of rotating the glass substrate at a high speed and shaking off and drying pure water on the substrate.
第3の工程におけるガラス基板の回転数は約1000〜2000rpmであることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置の製造方法。The rotation speed of the glass substrate in the second step is about 300 rpm or less,
2. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the number of rotations of the glass substrate in the third step is about 1000 to 2000 rpm.
表面に疎水性膜が形成されたガラス基板を水平に保持し、低速回転させながらブラシ洗浄を行う第1の工程、
上記ガラス基板の中央部を裏面側より支持し、上記基板中央部が外周部よりも若干高くなるように保持しながら低速回転させ、メガソニック洗浄および純水リンスを行う第2の工程、
上記ガラス基板を約1000〜2000rpmで高速回転させ、上記基板上の純水を振り切り乾燥する第3の工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。A TFT array substrate having a switching element including a thin film transistor on a glass substrate and a display element controlled through the switching element, and a method of manufacturing a liquid crystal display device having a liquid crystal sandwiched between opposing substrates,
A first step of holding a glass substrate having a hydrophobic film formed on its surface horizontally and performing brush cleaning while rotating at a low speed;
A second step of supporting the central portion of the glass substrate from the back side, rotating at a low speed while holding the central portion of the substrate slightly higher than the outer peripheral portion, and performing megasonic cleaning and pure water rinsing;
A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising a third step of rotating the glass substrate at a high speed of about 1000 to 2000 rpm and shaking off and drying pure water on the substrate.
表面に疎水性膜が形成されたガラス基板を水平に保持し、鉛直軸回りに回転自在に支持するステージ、
上記ステージを回転駆動する回転駆動手段、
上記ガラス基板表面に純水リンスを行う純水供給装置、
上記純水リンス後の上記ガラス基板中央部の水滴の有無を確認するモニター装置、
上記モニター装置により上記ガラス基板中央部に水滴が確認された場合、再度純水リンスを行うように上記純水供給装置を制御する純水供給制御手段、
純水リンス時および純水リンス終了後の所定時間、上記ガラス基板を保持したステージを低速回転させ、上記モニター装置により上記ガラス基板中央部に水滴が確認されなかった場合、上記ステージを高速回転させるよう上記回転駆動手段を制御する回転制御手段を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造装置。A TFT array substrate having a switching element including a thin film transistor on a glass substrate and a display element controlled through the switching element, and an apparatus for manufacturing a liquid crystal display device having a liquid crystal sandwiched between opposing substrates,
A stage that holds a glass substrate with a hydrophobic film formed on its surface horizontally and supports it around a vertical axis,
Rotation driving means for rotating the stage;
A pure water supply device for rinsing pure water on the glass substrate surface;
A monitoring device for confirming the presence or absence of water droplets in the center of the glass substrate after the pure water rinse;
Pure water supply control means for controlling the pure water supply device to perform pure water rinsing again when water droplets are confirmed in the central portion of the glass substrate by the monitor device;
The stage holding the glass substrate is rotated at a low speed during rinsing with pure water and for a predetermined time after the rinsing with pure water, and the stage is rotated at a high speed when no water droplets are observed in the central portion of the glass substrate by the monitoring device. An apparatus for manufacturing a liquid crystal display device, comprising rotation control means for controlling the rotation driving means.
表面に疎水性膜が形成されたガラス基板を水平に保持し、鉛直軸回りに回転自在に支持するステージ、
上記ステージに設置され、上記ガラス基板中央部付近を裏面側から持ち上げる、高さ調節および水平移動が可能な基板支持部材、
上記ガラス基板の反りをモニターするモニター装置、
上記ガラス基板表面に純水リンスを行う純水供給装置、
上記ステージを回転駆動する回転駆動手段を備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造装置。A TFT array substrate having a switching element including a thin film transistor on a glass substrate and a display element controlled through the switching element, and an apparatus for manufacturing a liquid crystal display device having a liquid crystal sandwiched between opposing substrates,
A stage that holds a glass substrate with a hydrophobic film formed on its surface horizontally and supports it around a vertical axis,
A substrate support member that is installed on the stage and lifts the vicinity of the center of the glass substrate from the back side, and is capable of height adjustment and horizontal movement,
A monitoring device for monitoring the warpage of the glass substrate;
A pure water supply device for rinsing pure water on the glass substrate surface;
An apparatus for manufacturing a liquid crystal display device, comprising: a rotation driving means for rotating the stage.
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