JP2004158801A - エッチング方法及びエッチング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】この発明はオーバエッチングによって形成されるエッチング溝の形状を一定にすることができるようにしたエッチング方法を提供することにある。
【解決手段】基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチング処理するエッチング方法において、上記薄膜をセンサ管理によってジャストエッチングする工程と、ジャストエッチングされた薄膜を時間管理によって所定時間オーバエッチングする工程とを具備する。
【選択図】 図1
【解決手段】基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチング処理するエッチング方法において、上記薄膜をセンサ管理によってジャストエッチングする工程と、ジャストエッチングされた薄膜を時間管理によって所定時間オーバエッチングする工程とを具備する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチングするエッチング方法及びエッチング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、液晶表示装置に用いられるガラス基板や半導体ウエハなどの基板にリソグラフィー技術によって回路パターンを形成するということが行なわれている。基板に回路パターンを形成する場合、CVDなどの成膜技術によって上記基板に導電膜や絶縁膜などの薄膜を形成する。
【0003】
ついで、その薄膜にレジストを塗布し、このレジスト上に回路パターンを露光して現像を行なってから、基板のレジストが除去された部分をエッチング処理し、つぎに基板に残留するレジストを剥離するということが繰り返して行なわれる。それによって、基板上には導電膜や絶縁膜などの複数の薄膜が積層されて、上記回路パターンが形成されることになる。
【0004】
上記基板の薄膜をエッチング処理する場合、上記薄膜を膜厚に等しい量のエッチングを行なったジャストエッチングの状態から、その薄膜の厚さよりも多くエッチングする、オーバエッチングを行うことで、エッチング加工されるエッチング溝の断面形状を所定のテーパ形状に設定するということが行なわれている。
【0005】
図6(a)は基板Wに形成された薄膜fにジャストエッチングされたエッチング溝Gの断面形状を示す。ジャストエッチングされたエッチング溝Gは両側面がほぼ垂直であるが、オーバエッチングされたエッチング溝は、図6(b)に示すように上方に向かって漸次広幅となるテーパ状の溝G1 や図6(c)に示すように上方に向かって漸次狭幅となる逆テーパ状の溝G2 などがあり、テーパ状或いは逆テーパ状の形状はオーバエッチングされる薄膜fの材質によって異なる。いずれの形状であっても、品質精度の点から、各基板Wにエッチング加工される溝の断面形状は一定、つまりテーパの傾き角度θが一定であることが要求される。
【0006】
従来、基板の薄膜をオーバエッチングして溝を所定のテーパ形状に形成するには、エッチング処理を時間管理によって行なうようにしていた。つまり、基板に形成された薄膜の厚さが一定であると仮定し、その膜厚、膜種或いはエッチング液などのエッチング条件によって予め算出されるエッチングレートによって膜厚に等しい量のエッチングを行なうジャストエッチング時間を設定し、ジャストエッチングの後にオーバエッチングを所定時間行なうことで、溝のテーパ形状を所定形状にするということが行なわれていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、CVDなどの成膜技術によって基板に形成された薄膜の厚さには、種々の原因によってばらつきが生じることが避けられない。そのため、エッチング加工される溝の断面形状を一定に維持するため、ジャストエッチング時間を、膜厚、膜種或いはエッチング液などのエッチング条件によって予め算出されるエッチングレートに基いて所定時間に設定すると、膜厚のばらつきによって基板に形成された薄膜がジャストエッチングされるまでの時間にばらつきが生じる。
【0008】
その結果、ジャストエッチング後のオーバエッチング時間にもばらつきが生じることが避けられないから、そのばらつきによって溝の断面形状、つまりテーパ形状にもばらつきが生じ、品質が一定せず、不良品の発生を招くという虞がある。
【0009】
この発明は、基板に形成される薄膜の厚さにばらつきがあっても、それぞれの基板に対して行なわれるオーバエッチング時間を一定にし、オーバエッチングによって形成される溝の断面形状にばらつきが生じることがないようにしたエッチング方法及びエッチング装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチング処理するエッチング方法において、
上記薄膜をセンサ管理によってジャストエッチングする工程と、
ジャストエッチングされた薄膜を時間管理によって所定時間オーバエッチングする工程と、
を具備したことを特徴とするエッチング方法にある。
【0011】
請求項2の発明は、上記薄膜をセンサ管理によってジャストエッチングする工程の前に、上記薄膜をジャストエッチングになる前の状態まで時間管理によってエッチングする工程を有することを特徴とする請求項1記載のエッチング方法にある。
【0012】
請求項3の発明は、基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチング処理するエッチング装置において、
上記薄膜をジャストエッチングするジャストエッチング槽と、
このジャストエッチング槽でジャストエッチングされた上記薄膜を所定時間オーバエッチングするオーバエッチング槽と、
を具備したことを特徴とするエッチング装置にある。
【0013】
請求項4の発明は、上記ジャストエッチング槽では、上記薄膜がジャストエッチングされたか否かを光センサによって検出し、
上記光センサは投光面を有する投光部と受光面を有する受光部とを備え、この投光部と受光部は、上記基板の薄膜が設けられた面と反対側の面に投光面及び受光面を接近させて配置されることを特徴とする請求項3記載のエッチング装置にある。
【0014】
請求項5の発明は、上記ジャストエッチング槽における上記薄膜のエッチング状態を検出する光センサと、
上記オーバエッチング槽におけるエッチング時間を設定する設定部と、
上記光センサの検出信号と上記設定部からの設定信号に基いて上記ジャストエッチング槽と上記オーバエッチング槽とにおける上記薄膜に対するエッチング時間を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする請求項3記載のエッチング装置にある。
【0015】
請求項6の発明は、上記ジャストエッチング槽の前に、上記薄膜を上記設定部による時間管理でジャストエッチングになる前の状態までエッチングする初期エッチング槽が設けられていることを特徴とする請求項3記載のエッチング装置にある。
【0016】
この発明によれば、薄膜をセンサ管理でジャストエッチングしてから時間管理でオーバエッチングするため、薄膜がジャストエッチングされてからのオーバエッチング時間を一定にすることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を説明する。
【0018】
図1はこの発明の一実施の形態に係るエッチング装置を示し、このエッチング装置は装置本体1を備えている。この装置本体1は細長い箱形状をなしていて、内部空間は仕切り壁1aによって長手方向一端から初期エッチング槽2、ジャストエッチング槽3及びオーバエッチング槽4に順次区画形成されている。
【0019】
上記各エッチング槽2〜4には搬送手段としての複数の搬送軸5が軸線を平行にして所定間隔で設けられている。各搬送軸5には、たとえば液晶表示装置用のガラス製の基板Wを所定方向に沿って搬送するための搬送ローラ6が軸方向に所定間隔で設けられている。
【0020】
上記初期エッチング槽2の搬送ローラ6は第1の駆動源7によって駆動され、ジャストエッチング槽3の搬送ローラ6は第2の駆動源8によって駆動される。さらに、オーバエッチング槽4の搬送ローラ6は第3の駆動源9によって駆動されるようになっている。これらの各駆動源7〜9は制御装置11によって駆動が後述するごとく制御されるようになっている。
【0021】
なお、本体1の両端面及び各仕切り壁1aにはシャッタ10aによって開閉される通孔10bが形成されている。それによって、基板Wを初期エッチング槽2に搬入した後、ジャストエッチング槽3、オーバエッチング槽4を経て本体1から搬出できるようになっている。
【0022】
上記初期エッチング槽2内の上方には、この初期エッチング槽2内に搬送された基板Wの上面にエッチング液を散布する第1のシャワ−ノズル12が設けられている。この初期エッチング槽2内では、上記基板Wの上面に設けられた薄膜fが時間管理によって薄膜fの膜厚よりも少ない量でエッチングされる。
【0023】
つまり、初期エッチング槽2でのエッチング時間は、薄膜fが一定であると仮定した場合、その膜厚と種々のエッチング条件とによって求めることがジャストエッチング時間に比べて短い時間に設定される。
【0024】
たとえば、図4に示すように初期エッチング槽2でのエッチング時間をt1 とすると、このエッチング時間t1 はジャストエッチング時間の2分の1〜4分の3程度に設定される。それによって、基板Wに形成された厚さmの薄膜fは初期エッチング槽2で2分の1〜4分の3の厚さ(この厚さを図4をm1 で示す。)にエッチングされる。
【0025】
上記ジャストエッチング槽3内の上方には、このエッチング槽3内に搬送された基板Wの上面にエッチング液を散布する第2のシャワ−ノズル13が配設されている。このジャストエッチング槽3では、初期エッチング槽2でt1 時間エッチングされた薄膜fをセンサ管理によってジャストエッチング、つまり薄膜fの膜厚が0となるまでエッチングされる。
【0026】
図4には、ジャストエッチング槽3で薄膜fがジャストエッチングされるまでのエッチング時間をt2 で示す。ただし、時間t2 は、薄膜fの厚さmによって変動するから一定でない。
【0027】
ジャストエッチング槽3でのエッチング時間のセンサ管理は光センサ15によって行なわれる。この光センサ15は、図3に示すようにジャストエッチング槽3に搬送された基板Wの下面側に位置する投光器16と受光器17とからなる。投光器16と受光器17とは、エッチング液に対して耐蝕性を備えた材料、たとえばフッ素系の樹脂になどによって形成された保護チューブ18によって外周面がそれぞれ覆われて保護されている。投光器16と受光器17との間には遮光部材19が設けられ、投光器16からの光が受光器17によって直接検知される、短絡を防止している。
【0028】
上記投光器16の投光面16aと受光器17の受光面17aとは、基板Wの下面に接近して配置されている。それによって、エッチング時には、基板Wの下面と、上記投光面16a及び受光面17aとの間にエッチング液Lが溜まるため、投光器16から出射された光が基板Wで反射する場合、その光はエッチング液L中を進行して受光器17で受光されるため、受光器17が第2のシャワ−ノズル13から噴射されるエッチング液の影響をノイズとして受けるのが防止される。
【0029】
基板Wに形成された薄膜fがその膜厚分だけエッチングされたジャストエッチングになると、投光器16からの光が基板Wを透過し、受光器17で受光される光量が減少する。それによって、光センサ15は薄膜fがジャストエッチングされたことを検知する。光センサ15の検知信号は上記制御装置11に入力される。
【0030】
上記ジャストエッチング槽3で薄膜fがジャストエッチングされた基板Wはオーバエッチング槽4に搬送される。このオーバエッチング槽4内の上方には基板Wの上面にエッチング液を散布する第3のシャワ−ノズル21が配置されている。このオーバエッチング槽4でのオーバエッチングは時間管理される。
【0031】
つまり、ジャストエッチングされた薄膜fは、予め定められた時間だけオーバエッチングされる。このオーバエッチング時間は図4にt3 で示す。それによって、薄膜fには、たとえば図6(b)に示すように傾斜角度θが一定のテーパ状となったテーパ状のエッチング溝G1 が形成される。
【0032】
上記オーバエッチング槽4内の上方には純水シャワ−ノズル22が配設されている。この純水シャワ−ノズル22は、基板Wがオーバエッチング槽4でt3 時間オーバエッチングされ、エッチング液の供給が停止されると、上記基板Wの上面に純水を供給してエッチングの進行を停止する。それによって、オーバエッチングされたエッチング溝G1 の形状がエッチング終了後に進行するのが防止される。つまり、薄膜fに形成されたエッチング溝G1 は、オーバエッチングが終了した後にテーパの傾斜角度θが変化するのが防止される。
【0033】
上記制御装置11は図2に示すように変換部31を有する。この変換部31には上記光センサ15からの検出信号が入力され、その検出信号をデジタル信号に変換する。上記初期エッチング槽2及び上記オーバエッチング槽4におけるエッチング時間は設定部32によって設定される。
【0034】
上記変換部31でデジタル信号に変換された検出信号と、上記設定部32によって設定された設定信号は上記演算処理部33に入力される。初期エッチング槽2でのエッチング時間が設定部32によって設定された時間になると、そのことが演算処理部33から出力部34に出力される。それによって、出力部34は第1の駆動源7を作動させ、初期エッチング槽2内の基板Wをジャストエッチング槽3に搬出する。
【0035】
上記演算処理部33が光センサ15からの検出信号を受けると、そのことを出力部34に出力する。それによって、出力部34は第2の駆動源8を作動させ、ジャストエッチング槽3内の基板Wをオーバエッチング槽4へ搬出する。
【0036】
同様に、オーバエッチング槽4でのエッチング時間が設定部32によって設定された時間になると、そのことが演算処理部33から出力部34に出力される。それによって、出力部34は第3の駆動源9を作動させ、オーバエッチング槽4内の基板Wを外部に搬出する。
【0037】
各エッチング槽2〜4に設けられたシャワ−ノズル12,13,22へのエッチング液の供給は、図1に示すようにエッチング液の供給管35に設けられた第1乃至第3の開閉制御弁36〜38によって制御される。つまり、各開閉制御弁36〜38は、各エッチング槽2〜4で基板Wがエッチングされて搬出されるときに、出力部34からの駆動信号によって開閉が制御される。
【0038】
オーバエッチング槽4における純水の供給は、図1に示すように純水の供給管40に設けられた第4の開閉制御弁39によって制御される。つまり、オーバエッチング槽4におけるオーバエッチング時間が経過すると、出力部34からの信号によって基板Wへのエッチング液の供給が停止されるとともに、純水が所定時間供給されるようになっている。
【0039】
なお、各エッチング槽2〜4において、エッチング液を基板Wに散布しながらエッチングを行なう際、基板Wが所定のストロークで往復動するよう、第1乃至第3の駆動源7〜9を作動させるようにしてもよい。それによって、基板Wの上面にエッチング液を均一に散布することが可能となる。
【0040】
つぎに、上記構成のエッチング装置を用いて基板Wに形成された薄膜fをエッチングする手順を図5のフローチャートを参照しながら説明する。
【0041】
エッチングが開始されると、S1では薄膜fが形成された基板Wが初期エッチング槽2に搬入される。S2では第1のシャワ−ノズル12から初期エッチング槽2に搬入された基板Wに向けてエッチング液が散布される。S3では初期エッチング槽2でのエッチング時間が設定部32によって設定された設定時間t1 を経過したか否かが判定される。
【0042】
設定時間t1 が経過すると、S4では第1の開閉制御弁36が閉じられてエッチング液の供給が停止された後、第1の駆動源7を作動させて基板Wをジャストエッチング槽3へ搬出する。S5では基板Wに第2のシャワ−ノズル13からエッチング液が供給され、薄膜fがさらにエッチングされる。
【0043】
S6では、薄膜fのエッチング状態がジャストエッチングであるか否かが光センサ15によって検出される。薄膜fのエッチングがジャストエッチングとなって光センサ15による受光量が所定以下になると、S7では第2の開閉制御弁37が閉じられてエッチング液の供給が停止された後、第2の駆動源8が作動して基板Wをジャストエッチング槽3からオーバエッチング槽4へ搬出する。
【0044】
オーバエッチング槽4に基板Wが搬入されると、S8ではこの基板Wに第3のシャワ−ノズル21によってエッチング液が供給される。S9では、基板Wへのエッチング液の供給が開始されてから図4にt3 で示す所定のオーバエッチング時間が経過したか否かが判定される。
【0045】
エッチング液の供給がt3 時間になると、出力部34からの信号によって第3の開閉制御弁36が閉じられてエッチング液の供給が停止されるとともに、第4の開閉制御弁39が開放されて純水が散布され、エッチングの進行が停止される。その後、S10では第3の駆動源9が作動して基板Wをオーバエッチング槽4から外部へ搬出する。それによって、基板Wに設けられた薄膜fのエッチングが終了する。
【0046】
このように、基板Wの薄膜fをセンサ管理によってジャストエッチングしたのち、時間管理によって所定時間だけオーバエッチングするようにした。そのため、薄膜fがジャストエッチングされた後、オーバエッチングされる時間を常に一定に維持管理することができる。
【0047】
それによって、たとえば図6(b)に示すように薄膜fに形成されるテーパ状のエッチング溝G1 の傾斜角度θを一定に維持することができるから、オーバエッチングされたエッチング溝G1 の形状精度が原因となる不良品の発生を防止することができる。
【0048】
この発明は上記一実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。たとえば、ジャストエッチング槽の前に、初期エッチング槽を設け、この初期エッチング槽で基板の薄膜を所定時間エッチングしてから、基板をジャストエッチング槽に搬出するようにした。それによって、初期エッチング槽とジャストエッチング槽とで異なる基板に対してそれぞれエッチングすることができるから、生産性の向上を図ることが可能となるが、初期エッチング槽を設けず、基板を直ちにジャストエッチング槽でエッチングするようにしてもよい。
【0049】
また、ジャストエッチング槽において、基板の下方に光センサを配置し、エッチング状態がジャストエッチングか否かを検出するようにしたが、基板に薄膜が一層だけしか形成されない場合には光が透過したか否かによってジャストエッチングを検出することが可能である。
【0050】
しかしながら、基板に複数の薄膜が積層して形成される場合、二層目以上の薄膜に対しては、基板に形成された薄膜によって光の透過が遮られるから、光の透過によってジャストエッチングを検出することは難しい。
【0051】
したがって、基板に複数の薄膜を形成する場合、二層目以上の薄膜のジャストエッチング状態を検出するには、基板の上方に投光器と受光器からなる光センサを配置し、エッチングされている薄膜がジャストエッチングになったか否かを受光器が検出する反射光量によって検出するようにすれば、その薄膜のジャストエッチングを正確に検出することが可能となる。
【0052】
ジャストエッチング槽において、エッチングが終了した時点で、オーバエッチング槽と同様、基板に純水を散布し、エッチングの進行を止めてから、基板をオーバエッチング槽に搬出するようにしてもよい。そのようにすれば、時間管理によって行なわれるジャストエッチング後のオーバエッチングの精度を向上させることができる。
【0053】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、薄膜をセンサ管理でジャストエッチングしてから時間管理でオーバエッチングするようにした。
【0054】
そのため、ジャストエッチングされた薄膜をオーバエッチングする時間を一定にすることができるから、オーバエッチングによって形成されるエッチング溝の形状精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態に係るエッチング装置の概略的構成図。
【図2】制御装置のブロック図。
【図3】基板の下方に配置された光センサの概略図。
【図4】エッチングによる膜厚の変化と時間との関係を示すグラフ。
【図5】エッチングの手順を説明するためのフローチャート。
【図6】オーバエッチングによって薄膜に形成されるエッチング溝の形状の説明図。
【符号の説明】
2…初期エッチング槽
3…ジャストエッチング槽
4…オーバエッチング槽
11…制御装置(制御手段)
15…光センサ
31…変換部
32…設定部
33…演算処理部
34…出力部
【発明の属する技術分野】
この発明は基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチングするエッチング方法及びエッチング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、液晶表示装置に用いられるガラス基板や半導体ウエハなどの基板にリソグラフィー技術によって回路パターンを形成するということが行なわれている。基板に回路パターンを形成する場合、CVDなどの成膜技術によって上記基板に導電膜や絶縁膜などの薄膜を形成する。
【0003】
ついで、その薄膜にレジストを塗布し、このレジスト上に回路パターンを露光して現像を行なってから、基板のレジストが除去された部分をエッチング処理し、つぎに基板に残留するレジストを剥離するということが繰り返して行なわれる。それによって、基板上には導電膜や絶縁膜などの複数の薄膜が積層されて、上記回路パターンが形成されることになる。
【0004】
上記基板の薄膜をエッチング処理する場合、上記薄膜を膜厚に等しい量のエッチングを行なったジャストエッチングの状態から、その薄膜の厚さよりも多くエッチングする、オーバエッチングを行うことで、エッチング加工されるエッチング溝の断面形状を所定のテーパ形状に設定するということが行なわれている。
【0005】
図6(a)は基板Wに形成された薄膜fにジャストエッチングされたエッチング溝Gの断面形状を示す。ジャストエッチングされたエッチング溝Gは両側面がほぼ垂直であるが、オーバエッチングされたエッチング溝は、図6(b)に示すように上方に向かって漸次広幅となるテーパ状の溝G1 や図6(c)に示すように上方に向かって漸次狭幅となる逆テーパ状の溝G2 などがあり、テーパ状或いは逆テーパ状の形状はオーバエッチングされる薄膜fの材質によって異なる。いずれの形状であっても、品質精度の点から、各基板Wにエッチング加工される溝の断面形状は一定、つまりテーパの傾き角度θが一定であることが要求される。
【0006】
従来、基板の薄膜をオーバエッチングして溝を所定のテーパ形状に形成するには、エッチング処理を時間管理によって行なうようにしていた。つまり、基板に形成された薄膜の厚さが一定であると仮定し、その膜厚、膜種或いはエッチング液などのエッチング条件によって予め算出されるエッチングレートによって膜厚に等しい量のエッチングを行なうジャストエッチング時間を設定し、ジャストエッチングの後にオーバエッチングを所定時間行なうことで、溝のテーパ形状を所定形状にするということが行なわれていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、CVDなどの成膜技術によって基板に形成された薄膜の厚さには、種々の原因によってばらつきが生じることが避けられない。そのため、エッチング加工される溝の断面形状を一定に維持するため、ジャストエッチング時間を、膜厚、膜種或いはエッチング液などのエッチング条件によって予め算出されるエッチングレートに基いて所定時間に設定すると、膜厚のばらつきによって基板に形成された薄膜がジャストエッチングされるまでの時間にばらつきが生じる。
【0008】
その結果、ジャストエッチング後のオーバエッチング時間にもばらつきが生じることが避けられないから、そのばらつきによって溝の断面形状、つまりテーパ形状にもばらつきが生じ、品質が一定せず、不良品の発生を招くという虞がある。
【0009】
この発明は、基板に形成される薄膜の厚さにばらつきがあっても、それぞれの基板に対して行なわれるオーバエッチング時間を一定にし、オーバエッチングによって形成される溝の断面形状にばらつきが生じることがないようにしたエッチング方法及びエッチング装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチング処理するエッチング方法において、
上記薄膜をセンサ管理によってジャストエッチングする工程と、
ジャストエッチングされた薄膜を時間管理によって所定時間オーバエッチングする工程と、
を具備したことを特徴とするエッチング方法にある。
【0011】
請求項2の発明は、上記薄膜をセンサ管理によってジャストエッチングする工程の前に、上記薄膜をジャストエッチングになる前の状態まで時間管理によってエッチングする工程を有することを特徴とする請求項1記載のエッチング方法にある。
【0012】
請求項3の発明は、基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチング処理するエッチング装置において、
上記薄膜をジャストエッチングするジャストエッチング槽と、
このジャストエッチング槽でジャストエッチングされた上記薄膜を所定時間オーバエッチングするオーバエッチング槽と、
を具備したことを特徴とするエッチング装置にある。
【0013】
請求項4の発明は、上記ジャストエッチング槽では、上記薄膜がジャストエッチングされたか否かを光センサによって検出し、
上記光センサは投光面を有する投光部と受光面を有する受光部とを備え、この投光部と受光部は、上記基板の薄膜が設けられた面と反対側の面に投光面及び受光面を接近させて配置されることを特徴とする請求項3記載のエッチング装置にある。
【0014】
請求項5の発明は、上記ジャストエッチング槽における上記薄膜のエッチング状態を検出する光センサと、
上記オーバエッチング槽におけるエッチング時間を設定する設定部と、
上記光センサの検出信号と上記設定部からの設定信号に基いて上記ジャストエッチング槽と上記オーバエッチング槽とにおける上記薄膜に対するエッチング時間を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする請求項3記載のエッチング装置にある。
【0015】
請求項6の発明は、上記ジャストエッチング槽の前に、上記薄膜を上記設定部による時間管理でジャストエッチングになる前の状態までエッチングする初期エッチング槽が設けられていることを特徴とする請求項3記載のエッチング装置にある。
【0016】
この発明によれば、薄膜をセンサ管理でジャストエッチングしてから時間管理でオーバエッチングするため、薄膜がジャストエッチングされてからのオーバエッチング時間を一定にすることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を説明する。
【0018】
図1はこの発明の一実施の形態に係るエッチング装置を示し、このエッチング装置は装置本体1を備えている。この装置本体1は細長い箱形状をなしていて、内部空間は仕切り壁1aによって長手方向一端から初期エッチング槽2、ジャストエッチング槽3及びオーバエッチング槽4に順次区画形成されている。
【0019】
上記各エッチング槽2〜4には搬送手段としての複数の搬送軸5が軸線を平行にして所定間隔で設けられている。各搬送軸5には、たとえば液晶表示装置用のガラス製の基板Wを所定方向に沿って搬送するための搬送ローラ6が軸方向に所定間隔で設けられている。
【0020】
上記初期エッチング槽2の搬送ローラ6は第1の駆動源7によって駆動され、ジャストエッチング槽3の搬送ローラ6は第2の駆動源8によって駆動される。さらに、オーバエッチング槽4の搬送ローラ6は第3の駆動源9によって駆動されるようになっている。これらの各駆動源7〜9は制御装置11によって駆動が後述するごとく制御されるようになっている。
【0021】
なお、本体1の両端面及び各仕切り壁1aにはシャッタ10aによって開閉される通孔10bが形成されている。それによって、基板Wを初期エッチング槽2に搬入した後、ジャストエッチング槽3、オーバエッチング槽4を経て本体1から搬出できるようになっている。
【0022】
上記初期エッチング槽2内の上方には、この初期エッチング槽2内に搬送された基板Wの上面にエッチング液を散布する第1のシャワ−ノズル12が設けられている。この初期エッチング槽2内では、上記基板Wの上面に設けられた薄膜fが時間管理によって薄膜fの膜厚よりも少ない量でエッチングされる。
【0023】
つまり、初期エッチング槽2でのエッチング時間は、薄膜fが一定であると仮定した場合、その膜厚と種々のエッチング条件とによって求めることがジャストエッチング時間に比べて短い時間に設定される。
【0024】
たとえば、図4に示すように初期エッチング槽2でのエッチング時間をt1 とすると、このエッチング時間t1 はジャストエッチング時間の2分の1〜4分の3程度に設定される。それによって、基板Wに形成された厚さmの薄膜fは初期エッチング槽2で2分の1〜4分の3の厚さ(この厚さを図4をm1 で示す。)にエッチングされる。
【0025】
上記ジャストエッチング槽3内の上方には、このエッチング槽3内に搬送された基板Wの上面にエッチング液を散布する第2のシャワ−ノズル13が配設されている。このジャストエッチング槽3では、初期エッチング槽2でt1 時間エッチングされた薄膜fをセンサ管理によってジャストエッチング、つまり薄膜fの膜厚が0となるまでエッチングされる。
【0026】
図4には、ジャストエッチング槽3で薄膜fがジャストエッチングされるまでのエッチング時間をt2 で示す。ただし、時間t2 は、薄膜fの厚さmによって変動するから一定でない。
【0027】
ジャストエッチング槽3でのエッチング時間のセンサ管理は光センサ15によって行なわれる。この光センサ15は、図3に示すようにジャストエッチング槽3に搬送された基板Wの下面側に位置する投光器16と受光器17とからなる。投光器16と受光器17とは、エッチング液に対して耐蝕性を備えた材料、たとえばフッ素系の樹脂になどによって形成された保護チューブ18によって外周面がそれぞれ覆われて保護されている。投光器16と受光器17との間には遮光部材19が設けられ、投光器16からの光が受光器17によって直接検知される、短絡を防止している。
【0028】
上記投光器16の投光面16aと受光器17の受光面17aとは、基板Wの下面に接近して配置されている。それによって、エッチング時には、基板Wの下面と、上記投光面16a及び受光面17aとの間にエッチング液Lが溜まるため、投光器16から出射された光が基板Wで反射する場合、その光はエッチング液L中を進行して受光器17で受光されるため、受光器17が第2のシャワ−ノズル13から噴射されるエッチング液の影響をノイズとして受けるのが防止される。
【0029】
基板Wに形成された薄膜fがその膜厚分だけエッチングされたジャストエッチングになると、投光器16からの光が基板Wを透過し、受光器17で受光される光量が減少する。それによって、光センサ15は薄膜fがジャストエッチングされたことを検知する。光センサ15の検知信号は上記制御装置11に入力される。
【0030】
上記ジャストエッチング槽3で薄膜fがジャストエッチングされた基板Wはオーバエッチング槽4に搬送される。このオーバエッチング槽4内の上方には基板Wの上面にエッチング液を散布する第3のシャワ−ノズル21が配置されている。このオーバエッチング槽4でのオーバエッチングは時間管理される。
【0031】
つまり、ジャストエッチングされた薄膜fは、予め定められた時間だけオーバエッチングされる。このオーバエッチング時間は図4にt3 で示す。それによって、薄膜fには、たとえば図6(b)に示すように傾斜角度θが一定のテーパ状となったテーパ状のエッチング溝G1 が形成される。
【0032】
上記オーバエッチング槽4内の上方には純水シャワ−ノズル22が配設されている。この純水シャワ−ノズル22は、基板Wがオーバエッチング槽4でt3 時間オーバエッチングされ、エッチング液の供給が停止されると、上記基板Wの上面に純水を供給してエッチングの進行を停止する。それによって、オーバエッチングされたエッチング溝G1 の形状がエッチング終了後に進行するのが防止される。つまり、薄膜fに形成されたエッチング溝G1 は、オーバエッチングが終了した後にテーパの傾斜角度θが変化するのが防止される。
【0033】
上記制御装置11は図2に示すように変換部31を有する。この変換部31には上記光センサ15からの検出信号が入力され、その検出信号をデジタル信号に変換する。上記初期エッチング槽2及び上記オーバエッチング槽4におけるエッチング時間は設定部32によって設定される。
【0034】
上記変換部31でデジタル信号に変換された検出信号と、上記設定部32によって設定された設定信号は上記演算処理部33に入力される。初期エッチング槽2でのエッチング時間が設定部32によって設定された時間になると、そのことが演算処理部33から出力部34に出力される。それによって、出力部34は第1の駆動源7を作動させ、初期エッチング槽2内の基板Wをジャストエッチング槽3に搬出する。
【0035】
上記演算処理部33が光センサ15からの検出信号を受けると、そのことを出力部34に出力する。それによって、出力部34は第2の駆動源8を作動させ、ジャストエッチング槽3内の基板Wをオーバエッチング槽4へ搬出する。
【0036】
同様に、オーバエッチング槽4でのエッチング時間が設定部32によって設定された時間になると、そのことが演算処理部33から出力部34に出力される。それによって、出力部34は第3の駆動源9を作動させ、オーバエッチング槽4内の基板Wを外部に搬出する。
【0037】
各エッチング槽2〜4に設けられたシャワ−ノズル12,13,22へのエッチング液の供給は、図1に示すようにエッチング液の供給管35に設けられた第1乃至第3の開閉制御弁36〜38によって制御される。つまり、各開閉制御弁36〜38は、各エッチング槽2〜4で基板Wがエッチングされて搬出されるときに、出力部34からの駆動信号によって開閉が制御される。
【0038】
オーバエッチング槽4における純水の供給は、図1に示すように純水の供給管40に設けられた第4の開閉制御弁39によって制御される。つまり、オーバエッチング槽4におけるオーバエッチング時間が経過すると、出力部34からの信号によって基板Wへのエッチング液の供給が停止されるとともに、純水が所定時間供給されるようになっている。
【0039】
なお、各エッチング槽2〜4において、エッチング液を基板Wに散布しながらエッチングを行なう際、基板Wが所定のストロークで往復動するよう、第1乃至第3の駆動源7〜9を作動させるようにしてもよい。それによって、基板Wの上面にエッチング液を均一に散布することが可能となる。
【0040】
つぎに、上記構成のエッチング装置を用いて基板Wに形成された薄膜fをエッチングする手順を図5のフローチャートを参照しながら説明する。
【0041】
エッチングが開始されると、S1では薄膜fが形成された基板Wが初期エッチング槽2に搬入される。S2では第1のシャワ−ノズル12から初期エッチング槽2に搬入された基板Wに向けてエッチング液が散布される。S3では初期エッチング槽2でのエッチング時間が設定部32によって設定された設定時間t1 を経過したか否かが判定される。
【0042】
設定時間t1 が経過すると、S4では第1の開閉制御弁36が閉じられてエッチング液の供給が停止された後、第1の駆動源7を作動させて基板Wをジャストエッチング槽3へ搬出する。S5では基板Wに第2のシャワ−ノズル13からエッチング液が供給され、薄膜fがさらにエッチングされる。
【0043】
S6では、薄膜fのエッチング状態がジャストエッチングであるか否かが光センサ15によって検出される。薄膜fのエッチングがジャストエッチングとなって光センサ15による受光量が所定以下になると、S7では第2の開閉制御弁37が閉じられてエッチング液の供給が停止された後、第2の駆動源8が作動して基板Wをジャストエッチング槽3からオーバエッチング槽4へ搬出する。
【0044】
オーバエッチング槽4に基板Wが搬入されると、S8ではこの基板Wに第3のシャワ−ノズル21によってエッチング液が供給される。S9では、基板Wへのエッチング液の供給が開始されてから図4にt3 で示す所定のオーバエッチング時間が経過したか否かが判定される。
【0045】
エッチング液の供給がt3 時間になると、出力部34からの信号によって第3の開閉制御弁36が閉じられてエッチング液の供給が停止されるとともに、第4の開閉制御弁39が開放されて純水が散布され、エッチングの進行が停止される。その後、S10では第3の駆動源9が作動して基板Wをオーバエッチング槽4から外部へ搬出する。それによって、基板Wに設けられた薄膜fのエッチングが終了する。
【0046】
このように、基板Wの薄膜fをセンサ管理によってジャストエッチングしたのち、時間管理によって所定時間だけオーバエッチングするようにした。そのため、薄膜fがジャストエッチングされた後、オーバエッチングされる時間を常に一定に維持管理することができる。
【0047】
それによって、たとえば図6(b)に示すように薄膜fに形成されるテーパ状のエッチング溝G1 の傾斜角度θを一定に維持することができるから、オーバエッチングされたエッチング溝G1 の形状精度が原因となる不良品の発生を防止することができる。
【0048】
この発明は上記一実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。たとえば、ジャストエッチング槽の前に、初期エッチング槽を設け、この初期エッチング槽で基板の薄膜を所定時間エッチングしてから、基板をジャストエッチング槽に搬出するようにした。それによって、初期エッチング槽とジャストエッチング槽とで異なる基板に対してそれぞれエッチングすることができるから、生産性の向上を図ることが可能となるが、初期エッチング槽を設けず、基板を直ちにジャストエッチング槽でエッチングするようにしてもよい。
【0049】
また、ジャストエッチング槽において、基板の下方に光センサを配置し、エッチング状態がジャストエッチングか否かを検出するようにしたが、基板に薄膜が一層だけしか形成されない場合には光が透過したか否かによってジャストエッチングを検出することが可能である。
【0050】
しかしながら、基板に複数の薄膜が積層して形成される場合、二層目以上の薄膜に対しては、基板に形成された薄膜によって光の透過が遮られるから、光の透過によってジャストエッチングを検出することは難しい。
【0051】
したがって、基板に複数の薄膜を形成する場合、二層目以上の薄膜のジャストエッチング状態を検出するには、基板の上方に投光器と受光器からなる光センサを配置し、エッチングされている薄膜がジャストエッチングになったか否かを受光器が検出する反射光量によって検出するようにすれば、その薄膜のジャストエッチングを正確に検出することが可能となる。
【0052】
ジャストエッチング槽において、エッチングが終了した時点で、オーバエッチング槽と同様、基板に純水を散布し、エッチングの進行を止めてから、基板をオーバエッチング槽に搬出するようにしてもよい。そのようにすれば、時間管理によって行なわれるジャストエッチング後のオーバエッチングの精度を向上させることができる。
【0053】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、薄膜をセンサ管理でジャストエッチングしてから時間管理でオーバエッチングするようにした。
【0054】
そのため、ジャストエッチングされた薄膜をオーバエッチングする時間を一定にすることができるから、オーバエッチングによって形成されるエッチング溝の形状精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態に係るエッチング装置の概略的構成図。
【図2】制御装置のブロック図。
【図3】基板の下方に配置された光センサの概略図。
【図4】エッチングによる膜厚の変化と時間との関係を示すグラフ。
【図5】エッチングの手順を説明するためのフローチャート。
【図6】オーバエッチングによって薄膜に形成されるエッチング溝の形状の説明図。
【符号の説明】
2…初期エッチング槽
3…ジャストエッチング槽
4…オーバエッチング槽
11…制御装置(制御手段)
15…光センサ
31…変換部
32…設定部
33…演算処理部
34…出力部
Claims (6)
- 基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチング処理するエッチング方法において、
上記薄膜をセンサ管理によってジャストエッチングする工程と、
ジャストエッチングされた薄膜を時間管理によって所定時間オーバエッチングする工程と、
を具備したことを特徴とするエッチング方法。 - 上記薄膜をセンサ管理によってジャストエッチングする工程の前に、上記薄膜をジャストエッチングになる前の状態まで時間管理によってエッチングする工程を有することを特徴とする請求項1記載のエッチング方法。
- 基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチング処理するエッチング装置において、
上記薄膜をジャストエッチングするジャストエッチング槽と、
このジャストエッチング槽でジャストエッチングされた上記薄膜を所定時間オーバエッチングするオーバエッチング槽と、
を具備したことを特徴とするエッチング装置。 - 上記ジャストエッチング槽では、上記薄膜がジャストエッチングされたか否かを光センサによって検出し、
上記光センサは投光面を有する投光部と受光面を有する受光部とを備え、この投光部と受光部は、上記基板の薄膜が設けられた面と反対側の面に投光面及び受光面を接近させて配置されることを特徴とする請求項3記載のエッチング装置。 - 上記ジャストエッチング槽における上記薄膜のエッチング状態を検出する光センサと、
上記オーバエッチング槽におけるエッチング時間を設定する設定部と、
上記光センサの検出信号と上記設定部からの設定信号に基いて上記ジャストエッチング槽と上記オーバエッチング槽とにおける上記薄膜に対するエッチング時間を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする請求項3記載のエッチング装置。 - 上記ジャストエッチング槽の前に、上記薄膜を上記設定部による時間管理でジャストエッチングになる前の状態までエッチングする初期エッチング槽が設けられていることを特徴とする請求項3記載のエッチング装置。
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