JP2004119920A

JP2004119920A - 板状基板の処理方法および処理装置

Info

Publication number: JP2004119920A
Application number: JP2002284738A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Osawa; 大澤　俊之; Yoichi Takahara; 高原　洋一; Toshiteru Kaneko; 金子　寿輝; Daisuke Sonoda; 園田　大介
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】ガラス基板上の薄膜パターンを、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流体によりエッチング処理する工程では、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】上記の問題を解決するために、被処理基板の裏面に液体を供給し液体膜を形成した後に、基板が濡れたままエッチング処理を行うことによって、基板投入時の気泡が液体膜の表面張力に阻まれ基板に付着することを抑制され、その結果として裏面異物の発生を防止することができる。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイに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およ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、窒素等を準じスプレーして処理するスピン方法が、例えば特許文献１に、また、平流方法で被処理基板を搬送しながら薬液、純水等を準じスプレーし、エアナイフ等で乾燥して上記処理を行う方法が、例えば特許文献２に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２２８５２６号公報
【特許文献２】
特開平１１−８３９５号公報
【０００５】
【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、表面の珪酸膜と同時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、基板に段差ができてしまう。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。
【０００６】
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。
【０００７】
【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。
【０００８】
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濡れ性を向上するために紫外線照射等の処理がなされる。紫外線照射により基板表面は親水化されるが、基板の裏面は紫外線が照射されないため濡れ性は向上しない。
【０００９】
次いで、エッチング液が基板の両面に照射されると、濡れ性の良くない基板裏面には気泡が付着する。気泡の外部では基板がエッチングされ下地と共に表面に付着していた有機物が除去されるため濡れ性が良くなる。また、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。ここでこれらのフッ化物は疎水性であるため、より濡れ性の良くない気泡内部の基板表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。
【００１０】
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。
【００１１】
上記発生メカニズムから、リング状に析出する異物の発生防止には基板投入時の気泡の付着を防止する必要がある。従って被処理基板の裏面に液体を供給し液体膜を形成した後に、基板が濡れたままエッチング処理を行えば、気泡は液体膜の表面張力に阻まれ基板に付着しないため裏面異物の発生を防止することができる。
【００１２】
被処理基板の裏面への液体膜形成は、基板裏面への純水の照射または接触により達成できる。
【００１３】
また被処理基板の裏面への液体膜形成は、フッ化水素、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、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基板裏面に照射または接触させることでも達成できる。ただしフッ化水素、フッ化アンモニウムを用いる場合は、水溶液の濃度は１ｗｔ％以下で十分であり、エッチングレートが速い濃度では効果がない。析出物が発生しない程度の濃度にする必要がある。
【００１４】
さらにまた被処理基板の裏面への液体膜付与は、被処理基板の裏面に紫外線を照射した後に純水を基板裏面に照射または接触させることでも達成できる。
【００１５】
薬液、紫外線の使用は、基板裏面の濡れ性が悪く純水では液体膜が形成できない場合に有効である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
（実施例１）
図２に本実験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槽はエキシマＵＶランプにより基板表面に紫外線照射する構造になっている。第３槽は基板の裏面に純水を接触させて、裏面に液体膜を形成する。第４層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層でのエッチング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（Ｒ）スプレーを行った。第６槽は乾燥のためのエアナイフ槽であり、第７槽はアンローダである。
【００１７】
第２槽おいて本実施例ではエキシマＵＶを用いたが、低圧水銀の紫外線ランプでも同様の効果が得られる。
第３槽において、基板裏面に液体膜を形成するための機構は、スリット状のノズルを使う方法、液溜りに接触させる方法、スプレーで吹き付ける方法などあるが、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りに接触させる方法を採用した。
【００１８】
第３槽で基板裏面に液体膜を形成した後は、基板が濡れたままエッチングを開始することが必要である。ただし、液除去板、液切りローラ、液切りエアナイフ等で、基板裏面が乾燥しない程度に余剰な水を除去してもよい。本実施例では液除去板を採用した。
【００１９】
第４槽において、エッチング液には使用に応じて純水が持ちこまれ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好ましい。ただし基板裏面水膜付与槽からエッチング槽への純水持ちこみ量が十分正確に一定であればこれは必要ない。
【００２０】
第５槽において、純水リンスとして本実施例ではバブルジェットスプレーを採用したが、第４槽で用いたエッチング液が十分に除去できれば、超音波スプレー、高圧スプレー、純水スプレー等を用いても良い。
【００２１】

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。
【００２２】
（実施例２）
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槽はローダであり、第２層はエキシマＵＶランプにより基板表面に紫外線照射する構造になっている。第３槽は紫外線照射領域と薬液使用領域を離すためのバッファ槽である。第４槽は基板の裏面に０．５ｗｔ％のフッ酸水溶液を供給する槽であり裏面に液体膜を形成する。第５層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６槽は第５層でのエッチング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７槽は乾燥のためのエアナイフ槽であり、第８槽はアンローダである。
【００２３】
第４槽で液体膜を形成した後は、基板が濡れたまま第５槽でエッチングを行う必要がある。さらに第４槽においては、基板裏面に安定な液体膜を付与するために濡れ性を向上させる薬液を使用することが好ましい。
【００２４】
本実施例で用いた希フッ酸や薄いバッファードフッ酸のように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取り除き濡れ性を向上する薬液の他に、有機物を酸化除去する硝酸、過酸化水素、硫酸、オゾン水や、有機物とガラスの両方を溶解するアンモニア水、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）や、有機物を除去するエタノール、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または酢酸、蓚酸、界面活性剤を用いても濡れ性が向上し液体膜が付与されることにより同様の効果がある。
【００２５】
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。
【００２６】
（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、低圧水銀ランプで基板裏面に紫外線を照射する構造になっている。第３槽は基板の裏面に純水を供給して、裏面に液体膜を形成する。第４層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層でのエッチング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６槽は乾燥のためのエアナイフ槽であり、第７槽はアンローダである。
【００２７】
第３槽で液体膜を形成した後は、基板が濡れたまま第４槽でエッチングを行う必要がある。
【００２８】
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。
【００２９】
【発明の効果】
以上で説明したように、ガラス基板を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流体にエッチング処理する工程において、基板裏面の異物発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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…ＵＶランプ、５…表面薬液照射ノズル、６…裏面薬液照射ノズル、７…表面薬液、８…裏面薬液、９…裏面に付着した気泡、１０…裏面に析出した異物、１１…表面リンスノズル、１２…裏面リンスノズル、１３…表面リンス水、１４…裏面リンス水、１５…表面エアナイフ、１６…裏面エアナイフ

Claims

被処理基板の裏面に液体を供給し液体膜を形成する工程と、前記被処理基板のデバイス面を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。
前記被処理基板の裏面に供給される液体が純水であることを特徴とする請求項１に記載の板状基板の流体処理方法。
前記被処理基板の裏面に供給される液体がフッ化水素、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、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１に記載の板状基板の流体処理方法。
被処理基板の裏面に液体を供給し液体膜を形成するための第１槽と、該被処理基板両面を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流体によりエッチング処理するための第２槽と、該被処理基板をリンス処理するための第３槽と、該被処理基板両面を乾燥処理するための第４槽を有することを特徴とする板状基板の処理装置。
前記被処理基板の裏面に供給される液体が純水であることを特徴とする請求項４記載の板状基板の処理装置。
前記被処理基板の裏面に供給される液体がフッ化水素、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、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４記載の板状基板の処理装置。
板状なる被処理基板の両面に紫外線照射するための第１槽と、該被処理基板の裏面に液体を供給し液体膜を形成するための第２槽と、該被処理基板両面を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流体によりエッチング処理するための第３槽と、該被処理基板をリンス処理するための第４槽と、該被処理基板両面を乾燥処理するための第５槽を有することを特徴とする板状基板の処理装置。
前記被処理基板の裏面に供給される液体が純水であることを特徴とする請求項７記載の板状基板の処理装置。