JP2005251989A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薬液処理を行なう基板処理装置において、基板に対する薬液ミストの再付着などの問題がなく、なおかつ、薬液ムラを残さないようにする。
【解決手段】 基板処理装置は、基板を移送しながら順に処理を行なうための複数の室１〜７を備える。複数の室１〜７には、基板に対して薬液処理を行なうための薬液処理室２，３と、薬液処理よりも後で基板の水洗を行なうための水洗室５，６とが含まれる。複数の室のうちのいずれかには、薬液処理よりも後で水洗よりも前に基板に対してスピン処理を行なうためのスピン装置２５が設置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディスプレイ基板などといった基板に対して処理を行なうための基板処理装置に関するものである。

ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯電話、デジタルスチルカメラなどのモバイル機器、テレビジョン受像機などのＡＶ機器、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器には、しばしば液晶表示装置などのディスプレイ装置が用いられる。ディスプレイ装置には、いわゆるディスプレイ基板、すなわち表面に電極、配線、薄膜トランジスタ素子などを含む回路が形成された基板が用いられる。

従来、このような基板を製造するために処理を行なう基板処理装置としては、特開平１１−２０２３０９号公報（特許文献１）に示すようなものがあった。ここでいう基板に対する処理とは、基板を薬液で洗浄することや、基板を薬液でエッチングすることや、基板に付着しているレジストを剥離させるためにレジスト剥離液を付与することなどを含む概念である。

基板表面に回路を形成するためには、基板表面に金属膜を形成した後に所望パターンにエッチングするという方法が一般的である。この際に、マスクとしてレジスト材が用いられる。エッチングが済んだ後でレジスト材は剥離されることとなるが、剥離したレジスト材の残渣が十分に洗い流されずにそのまま基板表面に残る場合があった。そのような残渣はディスプレイ装置の画像品質を悪化させる要因となっていた。レジスト剥離以外の薬液処理においても、薬液処理を行なった後に、その薬液成分が基板表面に残ったまま乾燥した場合、基板表面にムラ（以下「薬液ムラ」という。）が生じ、ディスプレイ装置の画像品質を悪化させる要因となっていた。

従来の基板処理装置は、特許文献１の図１に示すように、複数の部屋を並べた構造となっており、基板はニュートラル室から１枚ずつ順に基板処理室に搬送され、ここで薬液による洗浄処理を受ける。基板処理室は１室だけでなく複数並んでいる場合もある。基板処理室を経た基板は次に液切り室に搬送される。ここでエアナイフから高圧で発射されるエアによって、表面に付着した薬液や異物が吹き飛ばされ、表面が乾燥状態となる。表面が乾燥した基板は、次に水洗室に搬送され、水洗された後に、乾燥室に搬送される。乾燥室では、エアナイフ乾燥またはスピン乾燥が行なわれる。

一方、洗浄液による洗浄処理の後に基板を回転させることで洗浄液を振り切って乾燥を行なう例としては、特開２００３−１７４６１号公報（特許文献２）に開示された例があるが、この例では、薬液によるエッチング、洗浄液による洗浄、乾燥までのすべての工程を同一の部屋の中で行なっているため、薬液ミストが基板に再付着するおそれがある。また、レジスト残渣などが受け皿内に付着することとなるため最終工程における清浄度が保ちにくくなるという問題もある。
特開平１１−２０２３０９号公報 特開２００３−１７４６１号公報

特許文献１に開示されたような従来の基板処理装置においては、液切り室のエアナイフによって表面を一見乾燥状態のように仕上げても、基板表面に薬液が必ず残ってしまう。その結果、基板表面に薬液ムラを生じてしまう。これはエアナイフのエア圧力を最適化しても同様である。

たとえば、液晶表示装置に用いるディスプレイ基板の場合、マザーガラス基板の表面に薄膜を成膜し、レジスト材を塗布し、フォトリソグラフィによってレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして薄膜をエッチングすることによって薄膜パターンを形成し、レジスト材を剥離し、次の薄膜を成膜する、という工程を数回繰り返す必要がある。このような製造工程の途中において薬液ムラが生じてしまうと、そのムラは後から形成する薄膜に包み込まれて層間に残ってしまう。そうなると、最終的に液晶表示装置として使用した際に、画像ムラとなって現れる場合がある。

そこで、本発明は、基板に対する薬液ミストの再付着などの問題がなく、なおかつ、薬液ムラを残さない基板処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく基板処理装置は、基板を移送しながら順に処理を行なうための複数の室を備え、上記複数の室には、上記基板に対して薬液処理を行なうための薬液処理室と、上記薬液処理よりも後で上記基板の水洗を行なうための水洗室とが含まれ、上記複数の室のうちのいずれかには、上記薬液処理よりも後で上記水洗よりも前に上記基板に対してスピン処理を行なうためのスピン装置が設置されている。この構成を採用することにより、薬液処理後かつ水洗前の基板をスピン装置によって高速回転させることによって、薬液を振り切って乾燥させるか、または、薬液が基板の表面を均一な厚みで覆う状態とするかのいずれかにすることができる。したがって、薬液ムラが生じることを防止することができる。

上記発明において好ましくは、上記スピン装置は、上記薬液を振り切って乾燥させるためのものである。この構成を採用することにより、エアナイフを用いた場合よりも確実に薬液を振り切ることができるので、薬液ムラが生じることを防止することができる。

上記発明において好ましくは、上記スピン装置は、上記薬液が上記基板の表面を均一な厚みで覆うようにするためのものである。この構成を採用することにより、薬液が局所的に残ったまま乾燥することを防止することができるので、薬液ムラが生じることを防止することができる。

上記発明において好ましくは、上記スピン装置は、回転数が２０ｒｐｍ以上１５００ｒｐｍ以下で回転するためのものである。この構成を採用することにより、薬液が基板の表面を均一な厚みで覆う状態を実現しやすくなる。

上記発明において好ましくは、上記スピン装置において上記基板から振り飛ばされた上記薬液を回収して上記薬液処理室に供給するための薬液再利用手段を備える。この構成を採用することにより、薬液の利用効率を上げ、廃液の量が増えることを抑制することができる。

上記発明において好ましくは、上記基板は、ディスプレイ基板である。この構成を採用することにより、薬液ムラがないことが特に厳格に求められるので、本発明の貢献が顕著となる。

本発明によれば、薬液処理後かつ水洗前の基板をスピン装置によって高速回転させることによって、薬液を振り切って乾燥させるか、または、薬液が基板の表面を均一な厚みで覆う状態とすることができる。したがって、薬液が局所的に残ったまま乾燥することを防止することができるので、薬液ムラが生じることを防止することができる。

（実施の形態１）
（構成）
図１、図２を参照して、本発明に基づく実施の形態１における基板処理装置について説明する。この基板処理装置は、図１に示すように、基板を移送しながら順に処理を行なうための複数の室を備える。図１に示した例では、基板は図中の左から右へ順に各室間を移送される。この例では、複数の室として、ニュートラル室１、薬液処理室２，３、スピン室４、水洗室５，６、乾燥室７がある。この例では複数の室は一列に並んでいるが、必ずしも一直線に並んでいる必要はない。このように複数の室の中には、基板に対して薬液を浴びせるかまたは基板を薬液中に浸漬させることによって薬液処理を行なうための薬液処理室２，３と、薬液処理よりも後で基板の水洗を行なうための水洗室５，６とが含まれる。

薬液処理室２では、薬液タンク２３から薬液が導かれ、シャワー２１によって基板に向けて供給される。薬液処理室３では、薬液タンク２４から薬液が導かれ、シャワー２２によって基板に向けて供給される。薬液処理はエッチング液によるエッチングであっても、レジスト剥離液によるレジスト剥離であってもよい。

水洗室５では、シャワー２８ａ，２８ｂによって基板の両面に向けて水が供給される。水洗室６では、シャワー２９ａ，２９ｂによって基板の両面に向けて水が供給される。こうして、基板の両面は水洗される。乾燥室７にはエアナイフ３０が配置されており、水洗の際に基板の両面に付着した水を吹き飛ばし、乾燥させるようになっている。

この基板処理装置における複数の室のうちのいずれかには、薬液処理よりも後で水洗よりも前に基板に対してスピン処理を行なうためのスピン装置が設置されている。たとえば図１に示した例では、薬液処理室２，３よりも後で水洗室５，６よりも前に基板が通過する位置にスピン室４が配置されており、このスピン室４にはスピン装置２５が設置されている。スピン装置２５は、薬液処理室２，３での薬液処理を経たことによって基板に付着した薬液を振り切って乾燥させるためのものである。

スピン装置２５に基板を保持させた状態では、たとえば図２に示すようになる。爪３１によって基板３２の四隅を保持している。スピン装置２５は、この状態で基板３２を所望の回転数で回転させる。

（作用・効果）
薬液処理後の基板は、表面が薬液で不均一に覆われている。本実施の形態では、薬液処理後かつ水洗前の基板をスピン装置２５によって高速回転させることによって、薬液を振り切って乾燥させることができる。従来のエアナイフを用いた場合と異なり、スピン装置による場合は、完全に薬液を振り切って基板の両面を乾燥させることができる。この乾燥は、遠心力によって均一に確実に進行するので、基板表面に薬液ムラが生じることを防止することができる。

スピン室４においては、単に基板を回転させるだけでなく、新しい薬液を供給するためのノズル２７をスピン装置２５の上方に設けておいてもよい。基板表面に付着した薬液中に剥離したレジスト残渣などの異物が混入している場合、ノズル２７から新しい薬液を供給して異物を洗い流しながら基板を高速回転させ、その後でノズル２７からの薬液の供給を止め、スピン装置２５はさらに高速回転を続け、最終的には薬液を完全に振り切って基板を乾燥させればよい。

（実施の形態２）
（構成）
本発明に基づく実施の形態２における基板処理装置について説明する。この基板処理装置は、基本的には、実施の形態１で説明したものと同様であるので、本実施の形態でも、図１、図２を参考にすることができる。ただし、スピン装置２５の設定が実施の形態１と異なる。本実施の形態においては、スピン装置２５は、薬液を振り切って乾燥させるためのものではなく、薬液が基板の表面を均一な厚みで覆うようにするためのものである。

本実施の形態では、スピン室４内のスピン装置２５の上方には基板表面に新しい薬液を供給するためのノズル２７が設けられている。

スピン装置２５は、薬液が基板の表面を均一な厚みで覆うようにするためのものであるので、たとえば、回転数が２０ｒｐｍ以上１５００ｒｐｍ以下で回転するものであれば好ましい。これより回転数が少なければ遠心力が不十分となるため、薬液を十分に飛ばすことができず基板表面に残る液膜の厚みが均一となりにくくなる。逆に、これより回転数が多ければ遠心力が強すぎて薬液が必要以上に飛んでしまい、基板表面に液膜を残しにくくなる。したがって、スピン装置２５の回転数は２０ｒｐｍ以上１５００ｒｐｍ以下が好ましい。もっとも、この範囲の回転数に限るものではない。

（作用・効果）
本実施の形態では、薬液処理後の基板は、ノズル２７から薬液を供給され、スピン装置２５によって回転させられることによって、薬液が基板の表面を均一な厚みで覆う状態となる。この状態で、薬液はたとえば２〜３μｍ程度の厚みとなる。これは肉眼ではわからない程度である。また、薬液処理直後の状態では、剥離したレジスト残渣などの異物が混入していたとしても、ノズル２７から供給される新しい薬液によって洗い流されるので、基板表面は、異物のない状態となり、均一な厚みの薬液の液膜で覆われた状態となる。基板は、このように液膜で覆われた状態で、乾燥することなく水洗室５に搬入される。水洗室５では、シャワー２８ａ，２８ｂからの水によって薬液の液膜は洗い流され、基板はそのまま水洗される。その結果、薬液が不均一に付着したまま乾燥する事態は回避できるので、薬液ムラが生じることは防止できる。また、基板が水洗室に持ち込まれる際に基板とともに持ち込まれる薬液の量は薄く均一な液膜の分量のみとなるので、水洗室の廃液はそのほとんど水であって含まれる薬液の濃度はきわめて薄くなる。したがって、廃液の問題を軽減することができる。

なお、実施の形態１，２のいずれにおいても、スピン装置において基板から振り飛ばされた薬液を回収して薬液処理室に供給するための薬液再利用手段を備えることが好ましい。すなわち、スピン室４の下部には、スピン装置２５によって飛ばされて落ちる薬液などを受ける受け部２６を設けておき、この受け部２６から薬液処理室３に液を戻すための配管３３を設けておくことが好ましい。配管３３は、薬液処理室３の薬液タンク２４に接続されている。薬液再利用手段は、受け部２６と配管３３とを含む。

このようにすれば、スピン室４で飛ばされた薬液は薬液処理室３で再び使用されるので、薬液の利用効率を上げ、廃液の量が増えることを抑制することができる。この例では、薬液再利用手段は受け部２６で受けた液を薬液処理室３に戻すのみとしたが、代わりに、受け部２６で受けた液を薬液処理室２，３の両方に戻すように接続してもよい。

図１に示した例では、薬液処理室は２つ、水洗室も２つという構成を示したが、薬液処理室、水洗室の数はこれに限らない。また、図１に示した例では、薬液処理室３と水洗室５との間にスピン室４のみが挟まれているが、このような構成に限らず、薬液処理室と水洗室との間には、スピン室だけでなく他の種類の室を含む複数の室が挟まれていてもよい。たとえば、薬液処理室と水洗室との間のいずれかの位置にニュートラル室が挟まれていてもよい。

実施の形態１，２では、単なる基板を対象に説明したが、本発明で処理の対象とする基板はたとえばディスプレイ基板であることが好ましい。ディスプレイ基板においては、複数の薄膜を積層するために、薬液処理の工程を複数経ることが必要であり、最終製品として薬液ムラがないことが特に厳格に求められるので、本発明の適用によって貢献するところが特に大きい。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明に基づく実施の形態１，２における基板処理装置の概念図である。 本発明に基づく実施の形態１，２における基板処理装置に用いられるスピン装置による基板の保持方法についての説明図である。

符号の説明

１ ニュートラル室、２，３ 薬液処理室、４ スピン室、５，６ 水洗室、７ 乾燥室、２１，２２ シャワー、２３，２４ 薬液タンク、２５ スピン装置、２６ 液受け部、２７ ノズル、２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ シャワー、３０ エアナイフ、３１ 爪、３２ 基板、３３ 配管。

Claims (6)

1. 基板を移送しながら順に処理を行なうための複数の室を備え、
   前記複数の室には、前記基板に対して薬液処理を行なうための薬液処理室と、前記薬液処理よりも後で前記基板の水洗を行なうための水洗室とが含まれ、
   前記複数の室のうちのいずれかには、前記薬液処理よりも後で前記水洗よりも前に前記基板に対してスピン処理を行なうためのスピン装置が設置されている、基板処理装置。
2. 前記スピン装置は、前記薬液を振り切って乾燥させるためのものである、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記スピン装置は、前記薬液が前記基板の表面を均一な厚みで覆うようにするためのものである、請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記スピン装置は、回転数が２０ｒｐｍ以上１５００ｒｐｍ以下で回転するためのものである、請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記スピン装置において前記基板から振り飛ばされた前記薬液を回収して前記薬液処理室に供給するための薬液再利用手段を備える、請求項１から４のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 前記基板は、ディスプレイ基板である、請求項１から５のいずれかに記載の基板処理装置。

Images