CN103889912B - 单片式化学研磨装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可以不使用夹具地对玻璃基板实施化学研磨处理的单片式的化学研磨装置。化学研磨装置(10)至少具备搬送部及研磨处理部。搬送部具备以在支承玻璃基板(100)的底面的同时将其沿水平方向搬送的方式构成的多个搬送辊(50)。研磨处理部具备第一～第四处理室(16、18、20、22)、第一～第三中转部(28、30、32)。第一～第四处理室(16、18、20、22)分别以向玻璃基板喷射相同组成的化学研磨液的方式构成。第一～第三中转部(28、30、32)以将各处理室连结起来的方式构成。第一～第四处理室(16、18、20、22)分别具有可以沿与玻璃基板(100)的搬送方向正交的方向摆动的喷射喷嘴。
Description
技术领域
本发明涉及一种以对连续地搬送的多片玻璃基板进行化学研磨处理的方式构成的化学研磨装置。
背景技术
为了将玻璃基板薄型化，一般来说需要使用含有氢氟酸的化学研磨液对玻璃基板进行化学研磨处理。作为此种化学研磨处理，可以举出将应当处理的玻璃基板在加入了化学研磨液的槽中浸渍给定时间的分批式化学研磨、以及在将应当处理的玻璃基板用搬送辊依次搬送的同时喷洒化学研磨液的单片式化学研磨。
这些化学研磨的方式当中，就分批方式的研磨而言，通过将应当处理的玻璃基板在研磨液浴槽中浸渍给定时间而将玻璃基板减薄至所需的板厚，具有可以一次处理大量的玻璃基板的优点。但是，分批方式的研磨至少具有以下的3个问题。
首先，分批方式的研磨中，由于是研磨液浴槽向上方敞开的结构，因而具有研磨液浴槽的周围变为浓的氢氟酸气氛的问题。特别是，在对研磨液浴槽的研磨液进行鼓泡处理的情况下，存在有气体状的氢氟酸容易向周围扩散的问题。在此种氢氟酸气氛中进行操作的操作员如果没有随身配备合适的保护装备就进行操作，有可能对健康造成损害。由此，为操作员支付的保护装备的成本变高。
另外，分批方式的研磨中，为了对研磨液浴槽的周围消除浓的氢氟酸气氛，需要有强力的净气机等排气设备，从而增大了设备成本。此外，还容易因氢氟酸气体而产生设备的腐蚀，因此还会有为实施恰当的防腐蚀处理而加大成本、因设备的更换频率变大而加大成本的问题。
而且，还不得不使用用于支承玻璃基板的夹具。由此，与上述的分批式的化学研磨装置相同，准备夹具的费用高，另外还有容易在玻璃基板中产生夹具痕迹的问题。
所以，近年来，存在有使用单片方式的化学研磨的情况。例如，在以往技术当中，存在有如下构成的平板显示器玻璃基板蚀刻装置，即，利用可以附着玻璃基板的夹具纵向地支承玻璃基板，在搬送该夹具的同时对玻璃基板喷射化学研磨液(例如参照专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-266135号公报
发明内容
发明的概要
发明所要解决的问题
但是，专利文献1中记载的技术中，依然不得不使用用于支承玻璃基板的夹具。由此，与上述的分批式的化学研磨装置相同，准备夹具的费用高，另外还有容易在玻璃基板中产生夹具痕迹的问题。一旦在玻璃基板中产生夹具痕迹，就极难进行有效的倒角设计，会有降低倒角效率的不佳状况。
本发明是鉴于上述的问题而完成的，提供一种可以不使用夹具地对玻璃基板实施化学研磨处理的单片式的化学研磨装置。
用于解决问题的方法
本发明的化学研磨装置以对连续地搬送的多片玻璃基板进行化学研磨处理的方式构成。该化学研磨装置至少具备搬送部及研磨处理部。搬送部具备多个搬送辊，它们在支承玻璃基板的底面的同时将其沿水平方向搬送。研磨处理部对由搬送部搬送的玻璃基板喷射化学研磨液而将玻璃基板薄型化。研磨处理部具备多个处理室、以及多个连结部。
多个处理室分别对玻璃基板喷射相同组成的化学研磨液。多个连结部将各处理室连结。多个处理室各自具有可以沿与玻璃基板的搬送方向正交的方向摆动的喷射喷嘴。
在该构成中，由于采取了利用多个搬送辊在直接地支承玻璃基板的同时进行搬送的构成，因此不需要利用夹具来支承玻璃基板。另外，通过大胆地设置进行相同处理的多个处理室，而可以减小单一的处理室的长度，因此可以降低在各处理室中配置的喷射管的热膨胀的影响、实现喷射喷嘴的摆动的顺畅化。
发明的效果
根据上述的本发明，可以不使用夹具地对玻璃基板实施化学研磨处理。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的单片式化学研磨装置的外观的图。
图2是表示单片式化学研磨装置的概略构成的图。
图3是表示单片式化学研磨装置的概略构成的图。
图4是表示第一处理室的概略构成的图。
图5是表示处理液供给机构的概略构成的图。
图6是表示曲柄机构的概略构成的图。
图7是说明前处理室中的处理的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的实施方式的一例的单片式的化学研磨装置10的外观的图。另外，图2及图3是表示化学研磨装置10的概略构成的图。如图1～图3所示，化学研磨装置10具备：搬入部12、前处理室14、第一处理室16、第二处理室18、第三处理室20、第四处理室22、第一中转部28、第二中转部30、第三中转部32、水洗室24、搬出部26、处理液收容部42、处理液供给部44、以及水供给部46。
搬入部12可以接收借助操作员的手动操作或机械手等的自动操作搬入的应当薄型化处理的玻璃基板100。前处理室14接收从搬入部12搬送来的玻璃基板100。第一处理室16向玻璃基板100的上下面喷射化学研磨液而将玻璃基板薄型化。第二处理室18、第三处理室20、以及第四处理室22分别向玻璃基板的上下面喷射与第一处理室16相同组成的化学研磨液而将玻璃基板进一步薄型化。第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32分别将多个处理室连结起来。水洗室24对经由第四处理室22的玻璃基板100进行水洗。搬出部26可以将经过了化学研磨处理及水洗处理的玻璃基板100取出。利用操作员的手动操作或机械手等的自动操作将到达搬出部26的玻璃基板100从化学研磨装置10中挪出而回收。其后，在需要进一步的薄型化的情况下，将玻璃基板100再次导入化学研磨装置10，而在不需要进一步的薄型化的情况下，则转移到成膜工序等后段的工序。
处理液收容部42借助回收管线420与第一处理室16、第二处理室18、第三处理室20、第四处理室22连接。处理液供给部44借助供液管线440与第一处理室16、第二处理室18、第三处理室20、第四处理室22、第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32连接。水供给部46借助供水管线460与前处理室14及水洗室24连接。而且，图1中，对于化学研磨装置10的回收管线420、供液管线440、以及清洗水的供水管线460省略了图示。
在上述的化学研磨装置10中，除了导入前处理室14的导入口200、从水洗室24导出的导出口300、以及后述的曲柄机构36的一部分的操作空间以外，前处理室14、第一处理室16、第二处理室18、第三处理室20、第四处理室22、第一中转部28、第二中转部30、第三中转部、以及水洗室24被作为整体气密性并且水密性地封闭。导入口200及导出口300呈现出高度略大于玻璃基板100的板厚、宽度略大于玻璃基板100的横宽的狭缝形状。另外，贯穿各部地在同一平面上配置有多个搬送辊50。各搬送辊50构成在支承玻璃基板100的底面的同时向图示右方搬送的搬送路。
这里，搬送速度应当优选设定为100～800mm／分钟，更优选设定为300～550mm／分钟。此外，第一处理室16、第二处理室18、第三处理室20、以及第四处理室22中的处理时间在该实施方式中设定为合计20分钟左右，然而并不限定于此。另外，如果搬送速度超出上述的范围而过慢，则不仅生产效率差，而且化学研磨液容易滞留在玻璃基板100上，从而妨碍均匀的化学研磨，在最差的情况下，有可能诱发玻璃基板100的破裂。另一方面，在相同的装置规模下，要想提高搬送速度，则实现这一目的的液体组成就难以最佳化，结果是难以实现均匀的化学研磨。
利用化学研磨装置10进行薄型化处理的玻璃基板100没有特别限定，然而即使对于G8尺寸的四开(1080×1230mm)及G6尺寸(1500×1800mm)等大型玻璃基板，化学研磨装置10也可以均匀地研磨其上下两面。另外，以不使用夹具或承载架地直接地利用搬送辊50来搬送玻璃基板100的方式构成化学研磨装置10。
如上所述，第一处理室16、第二处理室18、第三处理室20、第四处理室22、第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32经由供液管线440与进行了温度管理的处理液供给部44连通，将处理液供给部44的化学研磨液以40～42℃左右向各室供给。这里，化学研磨液的组成优选设为氢氟酸1～20重量％、盐酸0～10重量％、剩余为水的液体组成。
另外，前处理室14及水洗室24经由供水管线460与水供给部46连通，将清洗水向各室供给。而且，从前处理室14和水洗室24中排出的清洗废水被向废水处理设备排出。
另一方面，如上所述，第一处理室16、第二处理室18、第三处理室20、以及第四处理室22的底部经由回收管线420与处理液收容部42连通，使得研磨处理水得到回收。由于第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32的底部分别具有朝向相邻的处理室倾斜的底部，因此可以将第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32内的处理液顺畅地导向相邻的处理室。而且，被回收的研磨处理水在经过反应生成物的沉淀以及其他的处理后，如果是可以再利用的状态，则被送向处理液供给部44，而在不能再利用的状态的情况下则被作为浓稠废液转移到废液处理工序。
另外，如图3所示，前处理室14、第一处理室16、第二处理室18、第三处理室20、第四处理室22、以及水洗室24经由排气管线340与排气部34连通，将各室的内部气体向排气部34抽吸。这里，由于排气管线340稳定地发挥作用，从而将导入前处理室14的导入口200、从水洗室24导出的导出口300、形成于曲柄机构36的一部分中的开口维持为负压状态，不会有处理气体穿过这些开口漏出的情况。
如图4及图5所示，在第一处理室16、第二处理室18、第三处理室20、第四处理室22、以及水洗室24中，在搬送辊50的上下位置分别配置有沿玻璃基板100的搬送方向延伸的一组(10根)喷射管444(444U、444L)。各喷射管444是氯乙烯或特氟龙(注册商标)制的空心的树脂管，在一根喷射管中，排成一列地形成有多个喷射喷嘴446。此外，从配置于上侧的上侧喷射管444U向玻璃基板100的上面喷射化学研磨液，从配置于下侧的下侧喷射管444L向玻璃基板100的底面喷射化学研磨液。另一方面，从配置于水洗室24中的上侧喷射管242U向玻璃基板的上面喷射清洗水，从下侧喷射管242L向玻璃基板100的底面喷射清洗水。而且，在第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32中，分别设有喷射管282(282U、282L)、喷射管302(302U、302L)、以及喷射管322(322U、322L)，向玻璃基板100的上面及底面喷射与第一～第四处理室18、20、22、24相同组成的化学研磨液。
配置于第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32中的喷射管282(282U、282L)、喷射管302(302U、302L)及喷射管322(322U、322L)、以及配置于水洗室24中的喷射管(242U、242L)被保持为固定状态。而配置于第一处理室16、第二处理室18、第三处理室20、第四处理室22中的各喷射管444利用曲柄机构36进行摆动。
如图5所示，该实施方式中，第一处理室16、第二处理室18、第三处理室20、以及第四处理室22在玻璃基板100的上侧及下侧分别配置有10根喷射管444(444U、444L)。图5(A)是从上方描绘配置于玻璃基板的下方的喷射管444的俯视图，在各喷射管444中，形成有例如8个喷射喷嘴446。
各喷射管444(444U、444L)的头端侧(图示左侧)被封闭，而在其基端侧设有压力控制部。压力控制部由与喷射管444(444U、444L)相同数目(10个)的开闭阀442构成，通过调整各开闭阀442的开度，可以任意地设定向各喷射管444(444U、444L)供给的化学研磨液的液压。而且，可以利用配置于化学研磨装置10的上面的测量仪表38来确认向各喷射管444(444U、444L)供给的化学研磨液的液压。
该实施例中，将中央位置的喷射管444(444U、444L)的液压设定为比周边位置的喷射管444(444U、444L)略大，将向玻璃基板100的中央位置的接触压或喷射量设定为比向玻璃基板100的周边位置的接触压或喷射量略高。由此，喷射到玻璃基板100的中央位置的化学研磨液就会顺畅地向玻璃基板的周边位置移动，使得化学研磨液难以滞留在玻璃基板100的上面。其结果是，在玻璃基板100整面作用有大致等量的化学研磨液，从而易于均匀地研磨玻璃基板100整面。而且，在即使不在宽度方向上改变喷射管444(444U、444L)的液压，化学研磨液也不会滞留在玻璃基板100的上面的情况下，则并不一定需要在宽度方向上改变喷射管444(444U、444L)的液压，将所有的喷射管444(444U、444L)的液压设定为均一即可。
另外，各喷射管444(444U、444L)因其两端由轴承等被可旋转地转轴支承，而可以由曲柄机构36以约±30°摆动(oscillation)(参照图5(B))。而且，图5(B)是表示摆动角度的图，而不是表示化学研磨液的喷射范围的图。即，由于从喷射管444的喷射喷嘴446中以喇叭状喷出化学研磨液，因此其喷射范围大于摆动角度。
曲柄机构36如图6(A)及图6(B)所示地构成，即，将驱动电机362的旋转力转换为使喷射管444(444U、444L)摆动的力，向喷射管444(444U、444L)传递。驱动电机362的旋转力经由传递臂被作为使摆动臂366摆动的力向摆动臂366传递。摆动臂366由设于化学研磨装置10的内壁部的支承部368以可以转动的状态支承。
另一方面，各喷射管444(444U、444L)的端部贯穿处理室的隔壁，在位于处理室的外侧的部分，安装有用于传递对于喷射管444(444U、444L)的摆动来说所必需的扭矩的扭矩传递臂372、376。扭矩传递臂372、376分别由保持臂370、374以可以转动的状态支承。保持臂370、374以可以转动并且可以滑动的状态与摆动臂366连结。
当利用驱动电机362的旋转力使摆动臂366摆动时，保持臂370、374就会与摆动臂366联动地如图中的箭头所示地摆动。来自保持臂370的力经由扭矩传递臂372被作为扭矩向上侧喷射管444U传递。另外，来自保持臂374的力经由扭矩传递臂376被作为扭矩向下侧喷射管444L传递。其结果是，如图6(A)及图6(B)所示，上侧喷射管444U及下侧喷射管444L就会沿与玻璃基板100的搬送方向正交的方向、且沿彼此相反的方向旋转约±30°。而且，驱动电机362的转速规定了喷射管444(444U、444L)的摆动次数，而在该实施方式中，将驱动电机的转速设定为10～30rpm左右。
在上侧的喷射管444U中，在其下面形成了喷射喷嘴446U，在下侧的喷射管444L中，在其上面形成了喷射喷嘴446L，因此各喷射喷嘴一边旋转约±30°，一边向玻璃基板的上下面喷射化学研磨液(参照图5(B))。
顺便说明，本实施方式中，将利用相同的液体组成执行相同的化学研磨的第一处理室16、第二处理室18、第三处理室20、以及第四处理室22大胆地相互分割地设置。其理由是因为，通过减少喷射管444(444U、444L)的长度，来防止喷射管444(444U、444L)的弯曲，并且使喷射管444(444U、444L)顺畅地摆动。另外还因为，减低由喷射管444(444U、444L)的热膨胀造成的影响。通过采取此种构成，就可以将喷射管444(444U、444L)与玻璃基板100的距离维持均一，容易调整向玻璃基板100喷射的化学研磨液的液压。另外，因喷射管444(444U、444L)顺畅地摆动，而可以使化学研磨液从玻璃基板100的上面顺畅地流下，因而化学研磨液就难以滞留在玻璃基板100的上面。而且，虽然喷射管444(444U、444L)的长度也与管径(送液量)有关，然而一般来说，优选限制为2.5m以下，最好限制为2m以下。
在为了高速地对玻璃基板100进行化学研磨，需要增加加温状态的化学研磨液的送液量的时候，通过将喷射管444(444U、444L)的长度限制为合适的长度，就不用将驱动电机362很大程度地大型化，并且可以利用简单的机构使多个喷射管444(444U、444L)顺畅地摆动。
接下来，使用图7(A)～图7(C)对前处理室14的构成进行说明。如前所述，在前处理室14中，与第一处理室16接近地配置有使喷射管444(444U、444L)摆动的曲柄机构36。除了上述的构成以外，在前处理室14中，还在玻璃基板100向第一处理室16中的导入口配置有接纳玻璃基板100的对置辊146、和向玻璃基板100的上下面喷射水的水洗喷嘴142、144。在与玻璃基板100的搬送方向正交的方向(宽度方向)的全部区域以给定的间隔配备了多个水洗喷嘴142、144。这里，以将玻璃基板100用对置辊146和搬送辊50轻柔地保持着导入第一处理室16的方式来设定接触压。
另外，以朝向玻璃基板100导入第一处理室16的导入口喷射水的方式设定水洗喷嘴142、144。由此，导入到第一处理室16中的玻璃基板100为充分地湿润的状态，可以防止产生不均匀的初期蚀刻。即，第一处理室16是氢氟酸气体气氛，因此如果玻璃基板100的表面为干燥状态，则会有由氢氟酸气体不均匀地侵蚀的危险，然而在本实施方式中，由于将玻璃基板100的表面用水保护起来，因此其后可以在第一处理室16中开始均匀的蚀刻。
本实施方式中，如图7(A)～图7(C)所示，水洗喷嘴142是以朝向正下方喷射水的方式构成，而水洗喷嘴144是以朝向上方且朝向玻璃基板100的搬送路的上游侧倾斜地喷射水的方式构成。将水洗喷嘴144向斜上方喷射水地构成的结果是，在玻璃基板100接近水洗喷嘴142、144时，如图7(A)及图7(B)所示，可以从水洗喷嘴144向玻璃基板100的上面供给水。由此，就可以在玻璃基板100的上面迅速地形成用于保护其免受氢氟酸气体的影响的水的膜。而且，当玻璃基板100接近水洗喷嘴144时，从水洗喷嘴144中喷射的水就会打到玻璃基板100的底面，因此可以利用水洗喷嘴144恰当地清洗玻璃基板100的底面，并且可以使之恰当地湿润。
如上所述，通过在前处理室14中设置水洗喷嘴142、144，可以防止干燥状态的玻璃基板100暴露于氢氟酸气体中而被不均匀地蚀刻。另外，还可以防止玻璃基板100在干燥状态下由对置辊146及搬送辊50夹入，因此可以防止在通过对置辊146与搬送辊50之间时在玻璃基板100中产生损伤、或玻璃基板100发生污损。
接下来，对第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32进行说明。在第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32中，分别在搬送路的上下位置配置有固定状态的喷射管282、喷射管302、以及喷射管322。此外，从喷射管282、喷射管302、喷射管322向玻璃基板100的上下面喷射化学研磨液。该实施方式中，喷射管282、喷射管302、以及喷射管322分别构成本发明的研磨液喷射机构。
这里，虽然也可以将第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32作为玻璃研磨处理中的空白空间，然而在本实施方式中大胆地在这些第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32也向玻璃基板100喷射相同组成的化学研磨液。由此，就不用担心在通过第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32时化学研磨液滞留在玻璃基板上、或相反地在通过第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32时玻璃基板100变得有点干燥，从而可以实现高品质的玻璃研磨。而且，虽然第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32的喷射管282、喷射管302、以及喷射管322为固定状态，然而也可以不是固定式，而是采取摆动式的构成。
玻璃基板100依次通过第一处理室16、第二处理室18、第三处理室20、第四处理室22、第一中转部28、第二中转部30、以及第三中转部32，被依次地化学研磨。此后，结束了多个阶段的化学研磨的玻璃基板100在由配置于第四处理室22的出口的气刀244进行上面的排液处理后，由从配置于水洗室24中的一组喷射管242接收到的清洗水加以清洗。清洗用的喷射管242为固定状态，然而也可以采取使之摆动的构成。
无论怎样，在清洗处理的最末段，配置有上下一对气刀246，利用从其中喷射的空气将玻璃基板100的上下面迅速地干燥。此后，从水洗室24的导出口300排出的玻璃基板由等待在搬出部26的操作员取出，完成一连串的加工处理。通过像这样在上下一对气刀246的前段另行配置气刀244，就可以从玻璃基板100的上面迅速地除去化学研磨液，因此可以有效地防止玻璃基板100的上面被不均匀地蚀刻。
如上所述，根据本实施方式的化学研磨装置10，由于在封闭了的空间中进行化学研磨，将装置内产生的氢氟酸气体等有毒的气体利用净气机等排气机构几乎全部地回收，因此氢氟酸气体基本上不会扩散到化学单片装置10周围。其结果是，化学研磨装置10周围的操作环境与分批式化学研磨处理的情况相比大幅度改善。所以，不用担心操作员的健康恶化，并且也不需要在保护装备中花费成本。
此外，由于可以防止化学研磨装置10的周围的设备受氢氟酸气体侵蚀，因此还可以降低设备的维护费用。也就是说，可以说具有如下的很大的好处，即，能够以廉价的维护费用来提供对于操作员来说良好的操作环境。另外，上述的单片方式的化学研磨装置10中，还有如下的好处，即，可以降低夹具费用，并且不会在玻璃基板中产生夹具痕迹。其结果是，可以进行有效的倒角设计，可以提高倒角效率。
此外，在使用单片方式的化学研磨装置10的情况下，与分批方式的研磨处理相比，具有可以提高操作效率和产品品质的优点。而且，根据化学研磨装置10，由于板厚精度提高，因此可以预计划片时的成品率稳定。另外，对于切割面平面强度来说，也可以使之强于分批方式的研磨处理。此外，由于没有由鼓泡造成的氢氟酸损耗，因此可以期待获得将氢氟酸成本削减15％左右的效果。
应当认为，上述的实施方式的说明在所有的方面都是示例性的，而非限制性的。本发明的范围不是由上述的实施方式给出，而是由技术方案的范围给出。此外，其意图在于，在本发明的范围中，包含与技术方案的范围等价的意味及范围内的所有变更。
符号的说明
10化学研磨装置
12搬入部
14前处理室
16第一处理室
18第二处理室
20第三处理室
22第四处理室
24水洗室
26搬出部
28第一中转部
30第二中转部
32第三中转部
Claims (3)
1.一种化学研磨装置，是以对被连续地搬送的多片玻璃基板进行化学研磨处理的方式构成的化学研磨装置，其特征在于，
至少具备：
搬送部，其具备以在支承玻璃基板的底面的同时将其沿水平方向搬送的方式构成的多个搬送辊；
研磨处理部，其以向利用所述搬送部搬送的玻璃基板喷射化学研磨液而将玻璃基板薄型化的方式构成，
所述研磨处理部具有：
多个处理室，它们以分别向玻璃基板喷射相同组成的化学研磨液的方式构成；
多个连结部，它们以将各处理室连结的方式构成，
所述多个处理室分别具有可沿与玻璃基板的搬送方向正交的方向摆动的喷射喷嘴，
所述多个连结部具有向玻璃基板喷射与所述处理室相同组成的化学研磨液的研磨液喷射机构。
2.根据权利要求1所述的化学研磨装置，其中，
还具备配置于所述研磨处理部的前段的前处理室，
所述前处理室具有对被导入所述研磨处理部的玻璃基板从两侧夹持并支承的1对辊、和在由所述1对辊夹持前向所述玻璃基板喷射水的喷射部。
3.根据权利要求2所述的化学研磨装置，其中，
所述前处理室的喷射部具备：
以朝向正下方喷射水的方式构成的上侧水洗喷嘴、以及
以朝向上方并且朝向玻璃基板的搬送路的上游侧倾斜地喷射水的方式构成的下侧水洗喷嘴。
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