一種平移式OLED基板清洗裝置

摘要：介紹了一種OLED平移式基板清洗裝置，其包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和清洗機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由固定座、電機(jī)、偏心輪及往復(fù)座組成;清洗機(jī)構(gòu)主要由噴嘴固定架、輸入總管及等間距安裝于噴嘴固定架上的若干管道組組成，管道組分別與輸入總管連通且設(shè)置有朝向基板的噴嘴，噴嘴固定架與往復(fù)座固定連接且懸置于基板上方。清洗時(shí)，電機(jī)通過偏心輪帶動(dòng)往復(fù)座往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往復(fù)座帶動(dòng)噴嘴固定架往復(fù)運(yùn)動(dòng)，清洗液通過噴嘴固定架上的噴嘴均勻充分地噴灑在基板上，可對(duì)直線運(yùn)動(dòng)中的基板在線進(jìn)行不間斷快速清洗。該裝置主要用于OLED光刻及蝕刻等工藝過程中的基板清洗。

關(guān)鍵詞：平移式;基板清洗;偏心輪;往復(fù)座;噴嘴;清洗液

0 引言

隨著各種半導(dǎo)體產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用以及半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體產(chǎn)品的批量生產(chǎn)規(guī)模越來越大，同時(shí)半導(dǎo)體產(chǎn)品的尺寸也越來越大，導(dǎo)致半導(dǎo)體的生產(chǎn)工藝日趨復(fù)雜，產(chǎn)品生產(chǎn)不僅要求高精度，還要求高效率及高自動(dòng)化。因此，對(duì)生產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝也提出了更高的要求。對(duì)于半導(dǎo)體制品，例如有機(jī)發(fā)光顯示器件、液晶顯示器件、非晶硅太陽能電池板等，其生產(chǎn)都需要利用玻璃等作為基板，在基板上執(zhí)行多種工序進(jìn)而形成多層薄膜，工藝步驟中涉及的光刻、蝕刻等工藝會(huì)產(chǎn)生粉塵附著在基板上，影響基板的清潔度。基板清潔度對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量及成品良率有很大影響，因此，在光刻及蝕刻等步驟中必須貫穿清洗步驟，以維持基板在生產(chǎn)過程中的表面清潔度。

以有機(jī)發(fā)光二極管（Organic Light Emittlllg Diode，OLED）[1]為例，OLED的制造一般都在玻璃基板上執(zhí)行多次工藝步驟，進(jìn)而在基板上相繼沉積多層薄膜，其膜層主要包括在玻璃基板上形成的透明陽極，在陽極上依次沉積空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層和電子注入層，最后是金屬陰極層;在各個(gè)工藝步驟中，若基板上沉積有粉塵，在下一膜層的形成過程中會(huì)將其覆蓋，進(jìn)而影響膜層的厚度和均勻性，影響后續(xù)的工藝質(zhì)量，最終使OLED的質(zhì)量降低，可見保持基板清潔具有舉足輕重的作用。因此，需要設(shè)計(jì)一種基板清洗裝置，對(duì)基板進(jìn)行高效清洗的同時(shí)還能保證基板的高清潔度。

本文介紹了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、清潔效率及清潔度高的平移式基板清洗裝置，分析了平移式基板清洗裝置的結(jié)構(gòu)組成、動(dòng)作原理及應(yīng)用。

1 平移式基板清洗裝置的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

現(xiàn)有用于清潔基板的裝置具有長方形的流體噴射區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)相隔預(yù)定位置設(shè)置有多個(gè)噴射口，當(dāng)運(yùn)動(dòng)的基板經(jīng)過時(shí)，噴射口內(nèi)噴射出清洗液進(jìn)而對(duì)基板進(jìn)行清洗，但是由于各噴射口間具有閑置噴射區(qū)域，在該區(qū)域?qū)?yīng)的基板上或基板的邊緣位置處，會(huì)出現(xiàn)清洗液噴射較少或噴射不均勻的現(xiàn)象，導(dǎo)致這些區(qū)域的清洗效果不佳，這種現(xiàn)象在較大尺寸的基板中尤為明顯。

為解決上述問題，通常會(huì)在噴射區(qū)域內(nèi)增加噴射口以達(dá)到大面積噴射的目的，但這樣不僅使裝置復(fù)雜，而且會(huì)造成清洗液的大量浪費(fèi)，增加生產(chǎn)成本。

該裝置在清洗過程中，電機(jī)通過偏心輪驅(qū)動(dòng)往復(fù)座在電機(jī)固定座上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往復(fù)座帶動(dòng)噴嘴固定架往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使清洗液通過噴嘴均勻充分地噴灑在直線運(yùn)動(dòng)的基板上，避免管道組之間的間隙或噴嘴之間的間隙所對(duì)應(yīng)的區(qū)域噴灑到的清洗液不均或不充分，使基板得到均勻充分的清洗，提高了基板的清潔度。

該平移式基板清洗裝置將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)座及固定架的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可連續(xù)對(duì)直線運(yùn)動(dòng)中的基板進(jìn)行不間斷清洗，提高了基板的清洗效率，增大了基板的清洗面積。

電機(jī)通過偏心輪帶動(dòng)往復(fù)座往復(fù)運(yùn)動(dòng)，提高了平移式基板清洗裝置的自動(dòng)化程度。

2 平移式基板清洗裝置的主要結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)原理

該平移式基板清洗裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要組成包括：電機(jī)固定座、支柱、電機(jī)、偏心輪轉(zhuǎn)盤、偏心輪往復(fù)座、軸承道軌底座、偏心輪往復(fù)座軸承、偏心輪軸承、噴嘴固定架連接座、平板、噴嘴固定架、上連接桿導(dǎo)向輪、清洗液輸入總管、清洗液分支軟管、噴嘴安裝管、清洗液噴嘴、清洗液輸入口、下連接桿導(dǎo)向輪、導(dǎo)向輪支架、連接桿。

平移式基板清洗裝置按功能可分為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和清洗機(jī)構(gòu)，其中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)原理如下：

電機(jī)固定連接在電機(jī)固定座上。偏心輪軸承安裝在距電機(jī)軸中心有一定距離的位置上。電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周，偏心輪軸承沿a方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次。同時(shí)，偏心輪軸承帶動(dòng)設(shè)偏心輪往復(fù)座在c方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次[2]。

設(shè)偏心輪軸承中心與電機(jī)軸中心距離為r，則偏心輪軸承在c方向運(yùn)動(dòng)的最大位移動(dòng)為2r。

設(shè)偏心輪往復(fù)座在c方向運(yùn)動(dòng)的位移為S，則最大位移Smax=2r;

由于υ=rω，設(shè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為ω，則偏心輪軸承沿電機(jī)軸中心作圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為υ。

設(shè)偏心輪軸承在c方向運(yùn)動(dòng)的速度為υc，則υc=υcos θ=rωcos θ;S=υct=rωtcos θ;因?yàn)棣?ωt，故偏心輪往復(fù)座在c方向運(yùn)動(dòng)的位移S隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為：S=υct=rωtcos（ωt）[3]。

3 基板清洗工作原理及應(yīng)用

如圖1所示，以對(duì)沿a方向直線運(yùn)動(dòng)的基板進(jìn)行清洗動(dòng)作為例，對(duì)該平移式基板清洗裝置的原理及動(dòng)作過程進(jìn)行說明。

當(dāng)基板沿a方向運(yùn)動(dòng)到噴嘴正下方時(shí)，同時(shí)，清洗液沿圖中所示箭頭方向從清洗液輸入口輸入清洗液至輸入總管，清洗液在清洗液分支軟管中沿箭頭方向進(jìn)入噴嘴安裝管中。當(dāng)清洗液輸入達(dá)到一定壓力后，清洗液在壓力作用下，從清洗液噴嘴沿箭頭方向噴灑在噴嘴正下方的基板上表面。

與此同時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在電機(jī)固定座上的電機(jī)沿b方向開始轉(zhuǎn)動(dòng)。帶動(dòng)偏心輪沿b方向轉(zhuǎn)動(dòng)，偏心輪軸承在導(dǎo)向槽內(nèi)沿a的正方向運(yùn)動(dòng)。偏心輪往復(fù)座在偏心輪往復(fù)座軸承的軸承槽內(nèi)向c的正方向直線運(yùn)動(dòng)，偏心輪往復(fù)座通過噴嘴固定架連接座推動(dòng)噴嘴固定架沿c的正方向直線運(yùn)動(dòng)，連接桿通過在上連接桿導(dǎo)向輪與下連接桿導(dǎo)向輪之間形成的引導(dǎo)槽的導(dǎo)向作用下，使噴嘴固定架沿c正方向直線運(yùn)動(dòng)。清洗液噴嘴也沿c正方向直線運(yùn)動(dòng)，從清洗液噴嘴噴出的清洗液便沿c正方向擺動(dòng)后均勻噴灑在沿a正方向運(yùn)動(dòng)的平板上表面。

當(dāng)噴嘴固定架沿c正方向直線運(yùn)動(dòng)到最大移位時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)偏心輪沿b方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，偏心輪軸承在導(dǎo)向槽內(nèi)沿a的反方向運(yùn)動(dòng)。偏心輪往復(fù)座在偏心輪往復(fù)座軸承的軸承槽內(nèi)向c的反方向直線運(yùn)動(dòng)，偏心輪往復(fù)座通過噴嘴固定架連接座拉動(dòng)噴嘴固定架沿c反方向運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)清洗液噴嘴噴出的清洗液沿c反方向擺動(dòng)后均勻噴灑在沿a正方向運(yùn)動(dòng)的平板上表面。

如此反復(fù)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)便被轉(zhuǎn)化為噴嘴清洗液噴嘴的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使清洗液沿c方向往復(fù)擺動(dòng)后均勻噴灑在沿a正方向運(yùn)動(dòng)的平板上表面，從而增大清洗液的噴灑面積，提高清洗效率。

4 結(jié)語

該平移式基板清洗裝置的自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)由一個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力，電機(jī)通過本機(jī)構(gòu)把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為清洗液噴嘴的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可連續(xù)對(duì)直線運(yùn)動(dòng)中的平板進(jìn)行不間斷清洗，從而提高平板的清洗效率;清洗液噴嘴的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使清洗液均勻噴灑在直線運(yùn)動(dòng)的平板上，可使平板得到均勻充分的清洗，其清洗液噴嘴統(tǒng)一由清洗液輸入口進(jìn)行輸入控制，便于控制清洗液流量。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 劉承桓.液晶顯示器的清洗技術(shù)（三）[J].洗凈技術(shù)，2004（5）：35-42.

[2] 孫恒，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M].6版.北京：高等教育出版社，2004.

[3] 鄭江，許瑛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：中國林業(yè)出版社，2006.

收稿日期：2020-03-21

作者簡(jiǎn)介：王銀果（1984—），男，河南南陽人，工程師，從事OLED高真空鍍膜及硬盤磁頭核心零部件的精密貼裝制程領(lǐng)域自動(dòng)化設(shè)備研究開發(fā)工作。