JP2002371384A - 板状基板の流体処理方法および処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】薄膜パターンを流体によるエッチング処理工程
では、裏面に照射した処理流体により異物が析出し、不
良の原因となる。 【解決手段】エッチング処理前に、裏面に付着した有機
物を除去するため、フッ化水素またはフッ化アンモニウ
ム、硫酸、塩酸、硝酸、アンモニア、有機アルカリ、過
酸化水素、またはオゾンの中から選ばれた１種以上を含
有する水溶液を裏面に供給する事により裏面を親水化す
ることで異物の発生を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、液晶ディスプレ
イの用いられる板状基板等の流体によるエッチング処理
に係り、特に基板裏面における異物の発生を防止する流
体処理方法及びその処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に液晶基板等、薄膜をパターンニン
グするための流体によるエッチング処理工程は、レジス
トや窒化膜等をマスクとして、薄膜を薬液でエッチング
除去する工程である。例えば、コンタクトホールは、絶
縁膜としての珪酸薄膜を成膜し、レジストでパターンニ
ングし、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液に
より珪酸膜をエッチングすることで形成される。

【０００３】上記エッチング工程は流体処理工程である
ため、被処理基板を回転させながら、薬液、純水、窒素
等を順次スプレーして処理するスピン方式（１）や、平
流方式で被処理基板を搬送しながら薬液、純水等を順次
スプレーし、エアナイフ等で乾燥して上記処理を行う方
法（２）が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術にお
いて、基板表面を薬液処理する際、裏面は成膜されてい
ないためガラス面であり、薬液が回りこむことにより、
部分的にエッチングされる。特に、珪酸膜のエッチング
にフッ化水素酸やフッ化アンモニウムを含有する薬液で
処理した場合、基板裏面も珪酸を含有する化合物である
ため、表面の珪酸膜と同様にエッチングされる。そのた
め、薬液が回り込んだ部分だけがエッチングされ、基板
に段差が出来てしまう。基板裏面に回り込まないように
することは装置構造上複雑となり、実用的でないため、
強制的に基板裏面全面に薬液を照射し、裏面全面を均一
にエッチングする方法が採用されている。

【０００５】しかしながら、基板には珪酸以外に、アル
ミニウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム
等のフッ化物を生成しやすい成分元素が含有されてお
り、これらのフッ化物は溶解度が小さく析出しやすい。
そのため、エッチング直後にフッ化物の析出物が発生
し、異物として裏面に付着するという問題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、異物の発生原因を調査し、その発生メカ
ニズムを解明し、発生防止方法を発明したものである。

【０００７】まず、裏面のエッチングによる異物発生の
メカニズムについて説明する。図１に異物発生のフロー
を示す。レジストでパターンニングされた基板の表面は
塗れ性を浴するために紫外線照射等により親水化処理が
なされる。紫外線照射により基板表面の有機物は除去さ
れるが、基板の裏面は紫外線が照射されないため有機物
は除去されず、撥水面である。

【０００８】次いで、エッチング液が基板の両面に照射
されると、基板裏面には気泡が付着する。気泡の内部の
基板面は撥水面であり、気泡の外部の基板面は、エッチ
ングが進行し下地と共に有機物が除去されるため、親水
面となる。基板がエッチングされると、珪素は液中に溶
解するが、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム
などの成分はフッ化物となり、これらは溶解度が小さい
ため析出し始める。これらは疎水性であるため、エッチ
ングの進んだ親水性の部分には付着しにくく、撥水面に
接している気泡の界面に集中しやすくなり、気泡の基板
に接している界面部分に析出するため、リング状にな
る。

【０００９】さらにエッチングが進行すると共に、リン
グ状に析出した部分を核としてフッ化物が析出し、エッ
チング処理が終了した段階では、投光機による斜光を用
いて観察できる程度の異物となる。

【００１０】上記発生メカニズムから、リング状に析出
した異物の発生防止には、基板投入時の気泡の発生を防
止する必要がある。従って、被処理基板の裏面を親水化
した後に、エッチング処理を行うことで裏面異物の発生
を防止できる。

【００１１】また、被処理基板の裏面を親水化する手法
として、フッ化水素又はフッ化アンモニウムの少なくと
も１成分以上を含有する水溶液を、被処理基板の裏面に
照射することで達成できる。上記水溶液の濃度はフッ化
水素の場合１％以下で十分であり、エッチングレートが
早い濃度では効果が無い。析出物が発生しない程度の濃
度以下にする必要がある。

【００１２】また、被処理基板の裏面を親水化する手法
として、裏面の有機物を除去することで達成でき、硫酸
または塩酸または硝酸または過酸化水素またはオゾンの
少なくとも１成分以上を含有する水溶液を照射すること
により達成できる。

【００１３】また、被処理基板の裏面を親水化する手法
として、被処理基板の裏面に紫外線を照射する事でも達
成できる。

【００１４】被処理基板の親水化の程度は、純水を用い
たときの接触角として１０度以下にする必要がある。望
ましくは、５度以下が良い。上記裏面の親水化の手法ま
たは、有機物の除去手法は、上記手法に限定される物で
はない。他の方法により親水化または有機物を除去する
事でも目的は達成できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を、図面を
用いて説明する。 （実施例１）図２に本実施例で用いた装置の概略を示
す。装置は平流し方式で、第１槽はエキシマＵＶランプ
により基板表面に紫外線照射し、低圧水銀ランプにより
基板裏面に紫外線を照射する構造となっている。第２槽
は第１槽の紫外線照射領域と第３槽のエッチングを行う
ウェット領域とを離すためのバッファ領域である。第３
槽はエッチング液を基板の両面に照射する槽であり、デ
バイス面の加工を行う。第４槽は第３槽での薬液を除去
するための純水照射領域であり、ここでは、洗浄を行う
ために両面にバブルジェットスプレーを行った。第５槽
は乾燥のためのエアナイフ槽である。

【００１６】上記装置を用いてエッチング処理を行い、
処理後の基板裏面に発生したリング状異物の個数を従来
処理と比較し表１にまとめた。本発明による方法により
リング状異物は全く発生しなかった。

【００１７】

【表１】

【００１８】（実施例２）図３に本実施例で用いた装置
の概略を示す。装置は平流し方式で、第１槽は表面をエ
キシマＵＶにより紫外線する構造となっている。第２槽
は紫外線照射領域とエッチングのウェット領域を離すた
めのバッファ領域である。第３槽は、基板の裏面に０．
５ｗｔ％のフッ酸水溶液を照射する槽であり、裏面の親
水化を行う。第４槽はエッチング液を基板の両面に照射
する槽であり、デバイス面の加工を行う。第５槽は第４
槽での薬液を除去するための純水照射領域であり、ここ
では、洗浄を行うために両面にバブルジェットスプレー
を行った。第５槽は乾燥のためのエアナイフ槽である。

【００１９】上記装置を用いてエッチング処理を行い、
処理後の基板裏面に発生したリング状異物の個数を従来
処理と比較し表１にまとめた。本発明による方法により
リング状異物は全く発生しなかった。

【００２０】（実施例３）図４に本実施例で用いた装置
の概略を示す。装置は平流し方式で、第１槽はローダで
あり、第２槽は表面をエキシマＵＶにより親水化する構
造となっている。本実施例ではエキシマＵＶを用いた
が、ここで表または裏または両方のＵＶはエキシマＵＶ
でなく低圧水銀の紫外線ランプでも同様の効果が得られ
る。また第２槽は必須ではなく、省略することも可能で
ある。第３槽は紫外線領域とエッチングのウエット領域
を離すためのバッファ領域である。第４槽は基板の裏面
に薬液を接触させて親水化する領域である。

【００２１】本実施例では希フッ酸を用いた。ここで基
板が有機物等の疎水性物質で汚れていると十分な親水化
が行われないので、何らかの薬液を使用することが望ま
しいが、事前のＵＶ処理があった場合などは純水だけで
も十分に親水化が為される。薬液としては、硝酸、過酸
化水素、硫酸、オゾン水を用いて有機物を酸化除去する
方法や、希フッ酸、薄いバッファードフッ酸を用いて基
板であるガラスを溶解してエッチングリフトオフにより
有機物を除く方法、またアンモニア水、テトラメチルア
ンモニウムハイドロオキサイド、モノエタノールアミン
（２−アミノエタノール）などのアルカリ性水溶液を用
いて有機物とガラスの両方を溶解する方法、エタノー
ル、メタノール、イソプロピルアルコール、メトキシメ
チルブタノール等のアルコールや酢酸、蓚酸、界面活性
剤等を用いて有機物を除去する方法、炭酸アンモニウム
などの揮発性塩を添加して表面張力を下げる方法も同様
の効果を上げることは言うまでもない。

【００２２】親水化した後、溶液は乾燥除去しても良い
し、濡れたままエッチングを開始しても良い。本実施例
では乾燥せず、濡れたままエッチングを開始した。乾燥
させるために、第４槽にはエアナイフを設置することも
有効である。エアナイフは、液切りローラや液除去板で
も同様な効果を生むことは言うまでもない。

【００２３】裏面に薬液を塗布するための機構は、スリ
ット状のノズルを使う方法、液溜まりに接触させる方
法、基板全体を液浴に浸す方法、スプレーで吹き付ける
方法などがあるが、いずれを使用しても同じである。本
実施例では基板裏面を液溜まりに接触させる方法を採用
した。上記の薬液処理は単一で行うのみならず、組み合
わせて使用することもできる。例えばアルカリ溶液で処
理した後、水洗してからエッチング処理を始めること
や、純水で事前に濡らしておいてから希フッ酸で処理す
るなどの方法が考えられる。

【００２４】エッチング槽は使用に応じて薬液濃度が変
化することになるため、濃度コントローラを設置するこ
とが望ましい。ただし裏面親水化処理槽からエッチング
槽への薬液持ち込み量が十分正確に一定であればこれは
必要ない。上記装置を用いてエッチングを行い、処理後
の基板裏面に生じた異物を観察したところ、異物はまっ
たく生じなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、基板裏面における異物発生のメカニズ
ムを説明するための図である。

【図２】第１の実施例である液体を用いた板状基板の処
理を説明するための装置構成を示す図である。

【図３】第２の実施例である液体を用いた板状基板の処
理を説明するための装置構成を示す図である。

【図４】第３の実施例である液体を用いた板状基板の処
理を説明するための装置構成を示す図である。

【符号の説明】

１…ガラス基板、２…レジストパターン、３…裏面、４
…裏面に付着した有機物、５…表面に付着した有機物、
６…裏面に付着した気泡、７…裏面に析出した異物、８
…ＵＶランプ、９…表面薬液照射ノズル、１０…裏面薬
液照射ノズル、１１…表面薬液、１２…裏面薬液、１３
…表面リンスノズル、１４…裏面リンスノズル、１５…
表面エアナイフ、１６…裏面エアナイフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 寿輝 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者 池田 一 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 Ｆターム(参考） 3B116 AA02 AB23 BB21 BB90 BC00 CC01 CC03 3B201 AA02 AB23 BB21 BB90 BB93 BB95 BB96 BC00 CB11 CC01 CC12 4G059 AA01 AB01 AB05 AB09 AB11 AB19 AC12 AC21 BB04 BB12 BB14 BB16 BB17 4K057 WA03 WC10 WD07 WE02 WE03 WE07 WE08 WE11 WE21 WE23 WE25 WM04 WN01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理基板の裏面を親水化処理する工程
   と、前記被処理基板のデバイス面を流体によりエッチン
   グする工程を有することを特徴とする板状基板の流体処
   理方法。
2. 【請求項２】被処理基板の裏面の有機物を除去処理する
   工程と、前記被処理基板のデバイス面を流体によりエッ
   チングする工程を有することを特徴とする板状基板の流
   体処理方法。
3. 【請求項３】前記被処理基板の裏面を処理する工程が、
   フッ化水素またはフッ化アンモニウムの少なくとも１種
   類以上を含有する水溶液を前記被処理基板の裏面の供給
   する工程であることを特徴とする請求項１または２に記
   載の板状基板の流体処理方法。
4. 【請求項４】前記被処理基板の裏面を処理する工程が、
   硫酸、塩酸、硝酸、アンモニア、有機アルカリ、過酸化
   水素、またはオゾンの中から選ばれた少なくとも１種類
   以上を含有する水溶液を、前記被処理基板の裏面に供給
   する工程であることを特徴とする請求項１または２に記
   載の板状基板の流体処理方法。
5. 【請求項５】前記被処理基板の裏面を処理する工程が、
   更に前記被処理基板の裏面に紫外線を照射してなる工程
   であることを特徴とする請求項３または４に記載の板状
   基板の流体処理方法。
6. 【請求項６】前記被処理基板の裏面を処理する工程が、
   処理終了後の基板裏面において純水による接触角が１０
   度以下なるようにする工程であることを特徴とする請求
   項１または２に記載の板状基板の流体処理方法。
7. 【請求項７】板状なる被処理基板の両面を処理するため
   の第１槽と、バッファ領域である第２槽と、前記被処理
   基板を処理するための第３槽と、該被処理基板にリンス
   処理を行うための第４槽と、該被処理基板を乾燥処理す
   るための第５槽とを備え、前記第１槽には前記被処理基
   板の両面に対して紫外線を照射するための手段を有し、
   前記第３槽には前記被処理基板の両面にエッチング溶液
   を供給する手段を有してなることを特徴とする板状基板
   の処理装置。
8. 【請求項８】前記被処理基板の裏面に供給するエッチン
   グ溶液が、フッ化水素またはフッ化アンモニウムの少な
   くとも１種類以上を含有する水溶液であることを特徴と
   する請求項７に記載の板状基板の処理装置。
9. 【請求項９】前記被処理基板の裏面に供給するエッチン
   グ溶液が、硫酸、塩酸、硝酸、アンモニア、有機アルカ
   リ、過酸化水素、またはオゾンの中から選ばれた少なく
   とも１種類以上を含有する水溶液であることを特徴とす
   る請求項７に記載の板状基板の処理装置。
10. 【請求項１０】前記紫外線を照射するための手段が、前
    記被処理基板の表面に対してエキシマＵＶランプを用い
    て行い、かつ前記被処理基板の裏面に対して低圧水銀ラ
    ンプを用いて行うことを特徴とする請求項７に記載の板
    状基板の処理装置。