JP2006032609A - 基板のエッチング装置および基板のエッチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板面内において、エッチング量の均一化を図ることのできる基板のエッチング装置を提供する。
【解決手段】 エッチング槽１と、ガラス基板３１を保持するカセット３０と、エッチング槽１内に設けられカセット３０を保持するカセットホルダ２０と、カセット３０を保持し上下に移動してカセット３０を前記エッチング槽１から出し入れするアクチュエータ４０とを備え、カセットホルダ２０をモータ１０によりエッチング槽１内で回転させ、カセット３０をエッチング槽１に入れる姿勢に対して、カセット３０の移動する移動軸に平行に略１８０°回転した姿勢で前記カセット３０をエッチング槽１から取り出すように構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板のウェットエッチングにおける、基板のエッチング装置および基板のエッチング方法に関する。

従来より、基板などをエッチングする方法として、エッチング液の中に基板を浸漬して行うディップ式ウエットエッチング方法が用いられている。この方法では、基板をエッチング液に浸漬している間において、エッチング液が基板表面付近で滞留し、エッチング液が置換されず、基板面内のエッチング量のバラツキが生ずる。このエッチング量のバラツキを低減するために様々な提案がなされている。例えば、特許文献１に示すように、基板（被処理物）をフレームに装着し、エッチング槽内でフレームを振動させ、エッチング液が撹拌できるようにして、基板をエッチングするエッチング装置が提案されている。

特開平８−４１６５９号公報

このような従来のエッチング装置において、もう一つの、基板のエッチング量のバラツキを生ずる要因として、基板がエッチング液に接している時間差がある。通常のエッチング装置では、基板をエッチング液に浸漬して、一定時間経過後に基板を引き上げて取り出すという方式で、基板をエッチング液に浸漬させる姿勢と、エッチング液から取り出す姿勢は同じである。
つまり、基板をエッチング液に浸漬する場合、最初にエッチング液に接する部分は、エッチング液から取り出す際には、最後までエッチング液に接している。このことは、基板の上部と下部でエッチング液に接している時間に差ができることになり、基板面内のエッチング量のバラツキとなっている。
特に大型基板をエッチングする場合には、基板をエッチング槽への出し入れするのに時間がかかるため、基板上下部でのエッチング液に接している時間差は大きくなり、基板面内のエッチング量のバラツキを大きくしている。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、基板の面内におけるエッチング量の均一化を図ることのできる基板のエッチング装置、および基板のエッチング方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の基板のエッチング装置は、エッチング液を蓄えるエッチング槽と、基板を保持するカセットと、前記エッチング槽内に設けられ前記カセットを保持するカセットホルダと、前記カセットホルダを前記エッチング槽内で回転させるカセットホルダ回転手段と、前記カセットを保持し上下に移動して前記カセットを前記エッチング槽から出し入れするカセット移動手段と、を備える基板のエッチング装置であって、前記カセット移動手段は、前記カセットを前記エッチング槽に入れる姿勢に対して、前記カセット移動手段の移動する移動軸に平行に略１８０°回転した姿勢で前記カセットを前記エッチング槽から取り出すことを特徴とする。

この構成によれば、基板を保持したカセットをカセットホルダに保持させ、エッチング槽の中で回転させ、カセットをエッチング槽に入れた姿勢から１８０°回転した姿勢で取り出すことができる。このようにすれば、基板をエッチング液に浸漬する場合、最初にエッチング液に接する部分は、エッチング液から取り出す際には最初にエッチング液から出て行くことになり、基板面内のエッチング液に接している時間差を少なくすることができる。その結果、基板の面内におけるエッチング量のバラツキを減少させることができる。

また、本発明の基板のエッチング装置は、前記カセット移動手段は、前記カセットを前記エッチング槽に入れる速度と、前記カセットを前記エッチング槽から取り出す速度が同じ速度であることを特徴とする。

この構成によれば、基板のエッチング液に接している時間を基板内で同一にすることができ、基板内のエッチング量の均一化が図れる。

また、本発明の基板のエッチング装置は、前記カセットホルダ回転手段は正逆回転可能であることを特徴とする。

この構成によれば、基板のエッチング中に、カセットホルダを正逆回転させることができるため、カセットホルダの回転によりエッチング槽内のエッチング液が充分に撹拌され、エッチング液の流れによる置換が行われ、基板の面内の均一なエッチングを図ることができる。

本発明の基板のエッチング方法は、エッチング液を蓄えたエッチング槽を配置し、基板を前記エッチング槽のエッチング液に浸漬し、エッチング設定時間到達後、前記エッチング槽のエッチング液に浸漬した姿勢に対して、前記基板を前記エッチング槽のエッチング液に浸漬するために移動する移動軸に平行に略１８０°回転した姿勢で前記エッチング槽のエッチング液から前記基板を取り出すことを特徴とする。

このようにすれば、基板をエッチング液に浸漬する場合、最初にエッチング液に接する部分は、エッチング液から取り出す際には最初にエッチング液から出て行くことになり、基板面内において、エッチング液に接している時間差を少なくさせることができる。その結果、基板の面内におけるエッチング量のバラツキを減少させることができる。

本発明の基板のエッチング方法は、前記基板を前記エッチング槽のエッチング液に浸漬する速度と、浸漬した前記基板を前記エッチング槽のエッチング液から取り出す速度は同じ速度であることを特徴とする。

このようにすれば、基板のエッチング液に接している時間を基板面内で同一にすることができ、基板内のエッチング量の均一化が図れる。

本発明の基板のエッチング方法は、前記エッチング槽のエッチング液に前記基板を浸漬中に、前記基板を回転しながら前記基板をエッチングすることを特徴とする。

このようにすれば、基板をエッチング中に基板を回転させるため、エッチング槽内のエッチング液が充分に撹拌され、エッチング液の流れによって、基板表面付近のエッチング液が置換され、基板の面内の均一なエッチングを図ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面に従って説明する。
（第１の実施形態）

図１は、本発明の実施形態に係る基板のエッチング装置の概略構成図である。
本実施形態のエッチング装置は、大型ガラス基板をエッチングするエッチング装置である。ガラス基板のエッチングは、ガラス基板表面の平坦化や表面酸化膜除去の目的で行われる。エッチング装置には、エッチング液２を蓄えるエッチング槽１を備え、エッチング槽１の上部を取り囲み、溢れたエッチング液２を受けるオーバフロー槽３が設けられている。オーバフロー槽３の下部には排出管４が設けられ、排出管４はタンク５の内部に到達するように配置されている。また、タンク５は接続管６を介して薬液ポンプ７に接続され、薬液ポンプ７は導入管８を介してエッチング槽１に接続されている。
このように、エッチング槽１から溢れたエッチング液２は、オーバフロー槽３から排出管４を通りタンク５に蓄えられ、薬液ポンプ７を介してエッチング槽１に戻り、エッチング液２が連続的に循環するように構成されている。なお、エッチング液２としては、バッファドフッ酸液（ＢＨＦ液）が用いられ、ガラス基板をエッチングすることができる。

エッチング槽１の上方には、カセット３０を保持し、上下に移動してカセット３０をエッチング槽１から出し入れする、カセット移動手段が構成されている。具体的に、カセット移動手段は、上下方向に伸縮するアクチュエータ４０と、その先端部に設けられカセット３０を挟持する搬送アーム４１を備えている。アクチュエータ４０の上下動は、エアーシリンダで作動する機構や、モータとボールねじを用いて作動する機構が用いられる。また、このアクチュエータ４０は、上下方向の移動に加えて横方向に移動できるように、モータとラックアンドピニオンを用いて作動する機構を備えても良い。
また、カセット３０にはガラス基板３１を垂直方向に立つように収容し、また、ガラス基板３１がどの方向からも抜けないように保持される構成となっている。

また、エッチング槽１内には、カセットホルダ２０が設けられている。カセットホルダ２０は、カセット３０を収容できる形状と容積を持ち、駆動軸１３が接続されている。
カセットホルダ回転手段として、エッチング槽１の外部にはモータ１０が設けられ、ギアヘッド１１およびカップリング１２を介して駆動軸１３に接続されている。そして、駆動軸１３はエッチング槽１のシール部１４にてエッチング液２が漏れないようにシールされ、エッチング槽１を貫通している。このようにして、モータ１０の軸の回転は駆動軸に伝わり、カセットホルダ２０を回転可能に構成している。
カセットホルダ２０は、アクチュエータ４０の移動する移動軸にほぼ平行な面内で回転できるように構成されている。なお、モータ１０の回転軸は正逆回転可能に構成されている。

カセットホルダ２０は、ガラス基板３１を収容したカセット３０を駆動軸１３の回転に対して保持できるように、また、カセット３０を出し入れできるように構成されている。詳細には図面を参照しながら説明をする。
図２は、カセットホルダ２０の構成を示す斜視図である。カセットホルダ２０の一方の矩形のフレーム部２２にはスライドシャフト２１が備えられている。フレーム部２２の一対の対向する面には穴が穿設され、その中にスライドシャフト２１が摺動可能に設けられている。
また同様に、カセットホルダ２０の他方の矩形のフレーム部２３にもスライドシャフト２１が備えられ、フレーム部２３の一対の対向する面には穴が穿設され、その中にスライドシャフト２１が摺動可能に設けられている。
なお、エッチング槽１、カセットホルダ２０、カセット３０、駆動軸１３、搬送アーム４１などのエッチング液２に接する部品は、エッチング液２に腐食されないようにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂で形成されている。

次に、カセットホルダ２０に設けた、スライドシャフト２１の動作について説明をする。
図３および図４はカセットホルダ２０のスライドシャフト２１の動作を示す部分断面図（図２におけるＡ−Ａ断線に沿う部分断面図）である。
まず、カセット３０をカセットホルダ２０に導入して、カセット３０をカセットホルダ２０の回転に対して保持できるようにするための、スライドシャフト２１の動作について説明する。
図３（ａ）に示すように、カセット３０（図示せず）をカセットホルダ２０に導入する際には、フレーム部２２に設けられたスライドシャフト２１は、カセットホルダ２０の外側に突出している。カセット３０をカセットホルダ２０に導入した後、搬送アーム４１を用いて、スライドシャフト２１をカセットホルダ２０の外側から矢印方向に押し付ける。すると、図３（ｂ）に示すように、スライドシャフト２１はカセットホルダ２０の内側に突出して、カセットホルダ２０の回転に対してカセット３０を保持可能とする。

次に、カセットホルダ２０からカセット３０を取り出すための、スライドシャフト２１の動作について説明する。
図４（ａ）に示すように、カセット３０（図示せず）がカセットホルダ２０に保持された状態で、スライドシャフト２１はカセットホルダ２０の内側に突出している。カセット３０をカセットホルダ２０から取り出す際には、搬送アーム４１を用いて、スライドシャフト２１をカセットホルダ２０の内側から矢印方向に押し付ける。すると、図４（ｂ）に示すように、スライドシャフト２１はカセットホルダ２０の外側に突出して、カセット３０の保持を解除し、カセット３０をカセットホルダ２０から取り出すことが可能となる。

また、カセットホルダ２０のフレーム部２３にもフレーム部２２と同様に、スライドシャフト２１が備えられ、駆動軸１３を１８０°回転させた状態で、上記と同様なスライドシャフト２１の操作をすることにより、カセット３０をカセットホルダ２０の回転に対して保持できるように、また、カセット３０を出し入れできるように構成されている。

次に、以上のように構成されたエッチング装置を用い、基板のエッチング方法について説明をする。
図５は、基板のエッチング装置の動作およびエッチング方法を説明する模式図である。図５（ａ）から（ｇ）は、順にエッチング装置の動作を示している。
カセット３０にはガラス基板３１（図示せず）が収容および保持されている。ガラス基板３１の大きさは、およそ縦６５０ｍｍ、横５５０ｍｍの大きさである。また、エッチング液２としては、バッファドフッ酸液（ＢＨＦ液）が用いられ、ガラス基板３１をエッチングすることができる。

図５（ａ）に示すように、まず、カセット３０が搬送アーム４１に挟持されエッチング槽１の上方に位置する。このとき、カセット３０のＡ端が下に、Ｂ端が上になるように搬送アームがカセット３０を保持している。
次に、図５（ｂ）に示すように、アクチュエータ４０（図示せず）が矢印方向に下降し、カセット３０がエッチング槽１内に移動する。カセット３０はＡ端からエッチング液２に接し、カセットホルダ２０の内部に収納されて行く。ここで、カセットホルダ２０上部に設けられたスライドシャフト２１は、カセットホルダ２０の外側に突出しており、カセット３０がカセットホルダ２０の内部に収納可能となっている。
また、アクチュエータ４０の下降速度は１００ｍｍ／秒に設定されており、ガラス基板３１がエッチング液２に最初に接してから全体がエッチング液２に接するには６．５秒の時間を要する。

カセット３０がカセットホルダ２０の内部に収納されると、搬送アーム４１はカセット３０の挟持を解除する。次に、搬送アーム４１はカセットホルダ２０に設けたスライドシャフト２１をカセットホルダ２０の外側から押圧し、図５（ｃ）に示すように、カセット３０をカセットホルダ２０内に保持する。その後、搬送アーム４１は上昇し、所定の位置に退避する。

次に、モータ１０（図示せず）が作動して、図５（ｄ）のように、カセットホルダ２０が回転を開始する。モータ１０の回転軸は正逆回転可能であり、カセットホルダ２０は正転、逆転を繰り返しながら、カセット３０に収容されたガラス基板３１がエッチングされていく。
そして、エッチング設定時間に近づくと、図５（ｅ）に示すように、カセット３０のＡ端が上を向くようにモータ１０の作動が停止し、カセットホルダ２０の回転が停止する。つまり、ガラス基板３１を収容したカセット３０が、エッチング槽１に入る姿勢に対して、アクチュエータ４０が移動する移動軸に平行に約１８０°回転した姿勢で停止する。

次に、搬送アーム４１が下降し、カセットホルダ２０に設けたスライドシャフト２１をカセットホルダ２０の内側から押圧し、カセット３０をカセットホルダ２０からの保持を解除する。そして、エッチング設定時間に到達すると、図５（ｆ）に示すように、搬送アーム４１はカセット３０を挟持し、アクチュエータ４０が矢印方向に上昇してカセット３０をカセットホルダ２０から引き上げる。そして、図５（ｇ）に示すように、カセット３０をエッチング槽１から引き上げを終了する。その後、カセット３０は洗浄槽に移送されガラス基板の洗浄がなされる。ここで、エッチング設定時間は２０秒に設定されており、短時間のエッチングがなされる。このように、カセット３０は、最初にエッチング液２に接したカセット３０のＡ端からエッチング液２を出て行く。
また、アクチュエータ４０の上昇速度は下降速度と同様に、１００ｍｍ／秒に設定されており、ガラス基板３１が最初にエッチング液２より出て、全体がエッチング液２から出るのに要する時間は６．５秒となる。
このように、エッチング槽１にカセット３０を、同じ姿勢で出し入れした場合に、カセット３０に収容されたガラス基板３１の上端と下端で、エッチング液２に接している時間差は６．５秒となるが、本実施形態のエッチング装置によれば、ガラス基板３１の面内は、同じ時間でエッチング液２に接していることになる。

以上のように、本実施形態の基板のエッチング装置では、ガラス基板３１を収容したカセット３０をエッチング槽１に入れる姿勢に対して、アクチュエータ４０の移動する移動軸に平行に１８０°回転した姿勢でカセット３０をエッチング槽１から取り出すことができる。そして、アクチュエータ４０の昇降する速度は同一であるため、ガラス基板３１がエッチング液に接している時間は、ガラス基板３１面内で同じになり、均一なエッチング量を確保できる。

また、ガラス基板３１がエッチング液２に浸漬されている間は、カセット３０を保持したカセットホルダ２０が回転するため、エッチング槽１内のエッチング液２を撹拌し、エッチング液２の流れによって、基板表面付近のエッチング液が置換され、ガラス基板３１の面内のエッチング量を均一にすることができる。

このような基板のエッチング装置においては、特にカセット２０に収容されるガラス基板３１が大型で、エッチング液２への出し入れの時間がかかる場合には、基板内のエッチング液２に接している時間差を無くす事ができるため、基板のエッチング量を均一にすることができる。
さらに、基板のエッチング時間が短い場合には、小型の基板であっても基板のエッチング量を均一にすることができる。つまり、従来のエッチング装置のように、エッチング槽１にカセット３０を、同じ姿勢で出し入れした場合に、出し入れの時間がエッチング時間として付加されるため、全体のエッチング時間に対する付加されるエッチング時間の割合が大きく、エッチング量を均一にするという観点からは、このエッチング時間差は無視できない。このような場合でも、本実施形態のエッチング装置によれば、基板内のエッチング液に接している時間差を無くす事ができるため、基板面内のエッチング量の均一化が図れる。

また、基板のエッチング方法として、ガラス基板３１をエッチング槽１のエッチング液２に浸漬し、エッチング時間到達後に、エッチング槽１のエッチング液２に浸漬した姿勢に対して、ガラス基板３１をエッチング槽１のエッチング液２に浸漬するために移動する移動軸に平行に１８０°回転した姿勢でエッチング槽１のエッチング液２からガラス基板３１を取り出す。そして、ガラス基板３１のエッチング液から出し入れする速度は同一であるため、ガラス基板３１がエッチング液に接している時間は、基板面内で同じになり、均一なエッチング量を確保できる。

また、ガラス基板３１がエッチング液２に浸漬されている間は、ガラス基板３１を回転させるため、エッチング槽１内のエッチング液２が撹拌され、エッチング液２の流れによって、基板付近のエッチング液が置換され、ガラス基板３１の面内のエッチング量を均一にすることができる。

このような基板のエッチング方法においては、特にガラス基板３１が大型で、エッチング液２への出し入れの時間がかかる場合には、基板内のエッチング液２に接している時間差を無くす事ができるため、基板のエッチング量を均一にするには有効な方法である。
さらに、基板のエッチング時間が短い場合には、小型の基板であっても基板のエッチング量を均一にすることができる。つまり、従来のエッチング方法のように、エッチング液に基板を、同じ姿勢で出し入れした場合に、出し入れの時間がエッチング時間として付加されるため、全体のエッチング時間に対する付加されるエッチング時間の割合が大きく、エッチング量を均一にするという観点からは、このエッチング時間差は無視できない。このような場合でも、本実施形態のエッチング方法によれば、基板内のエッチング液に接している時間差を無くす事ができるため、基板面内のエッチング量の均一化が図れる。

なお、本発明の実施形態では、大型ガラス基板のエッチング装置およびエッチング方法について説明したが、基板のエッチング処理として、半導体基板やプリント回路基板などのエッチングを要する基板であれば、基板や被エッチング材に応じたエッチング液を用いて実施が可能であり、基板面内を均一にエッチングすることができる。
また、本発明の基板のエッチング装置および基板のエッチング方法は、エッチング処理だけでなく、フォトレジスト膜の剥離などの現像処理においても利用することができ、フォトレジスト膜の剥離を基板面内で均一にすることができる。

本発明の実施形態に係る基板のエッチング装置の概略構成図。 実施形態のカセットホルダを示す斜視図。 （ａ）および（ｂ）はカセットホルダのスライドシャフトの動作を示す部分断面図。 （ａ）および（ｂ）はカセットホルダのスライドシャフトの動作を示す部分断面図。 （ａ）から（ｇ）はエッチング装置の動作およびエッチング方法を説明する模式図。

符号の説明

１…エッチング槽、２…エッチング液、３…オーバフロー槽、５…タンク、７…薬液ポンプ、１０…モータ、１３…駆動軸、２０…カセットホルダ、２１…スライドシャフト、３０…カセット、３１…ガラス基板、４０…アクチュエータ、４１…搬送アーム。

Claims (6)

1. エッチング液を蓄えるエッチング槽と、
   基板を保持するカセットと、
   前記エッチング槽内に設けられ前記カセットを保持するカセットホルダと、
   前記カセットホルダを前記エッチング槽内で回転させるカセットホルダ回転手段と、
   前記カセットを保持し上下に移動して前記カセットを前記エッチング槽から出し入れするカセット移動手段と、を備える基板のエッチング装置であって、
   前記カセット移動手段は、前記カセットを前記エッチング槽に入れる姿勢に対して、前記カセット移動手段の移動する移動軸に平行に略１８０°回転した姿勢で前記カセットを前記エッチング槽から取り出すことを特徴とする基板のエッチング装置。
2. 請求項１に記載のエッチング装置において、前記カセット移動手段は、前記カセットを前記エッチング槽に入れる速度と前記カセットを前記エッチング槽から取り出す速度が同じ速度であることを特徴とする基板のエッチング装置。
3. 請求項１に記載のエッチング装置において、前記カセットホルダ回転手段は正逆回転可能であることを特徴とする基板のエッチング装置。
4. エッチング液を蓄えたエッチング槽を配置し、基板を前記エッチング槽のエッチング液に浸漬し、エッチング設定時間到達後、前記エッチング槽のエッチング液に浸漬した姿勢に対して、前記基板を前記エッチング槽のエッチング液に浸漬するために移動する移動軸に平行に略１８０°回転した姿勢で前記エッチング槽のエッチング液から前記基板を取り出すことを特徴とする基板のエッチング方法。
5. 請求項４記載の基板のエッチング方法において、前記基板を前記エッチング槽のエッチング液に浸漬する速度と、浸漬した前記基板を前記エッチング槽のエッチング液から取り出す速度は同じ速度であることを特徴とする基板のエッチング方法。
6. 請求項４記載の基板のエッチング方法において、前記エッチング槽のエッチング液に前記基板を浸漬中に、前記基板を回転しながら前記基板をエッチングすることを特徴とする基板のエッチング方法。
   
   
   

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