JP2006272134A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液切りにおいてミストを発生させることなく効率的な液切りを行うことのできる基板処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 多孔Ｐを有するローラー２の中空部をポンプによって負圧し、基板Ｗ上に残存したエッチング液Ｌを多孔部分Ｐａから吸引することによって液切りを行う。さらに、ローラー２を基板Ｗの搬送方向Ｓ１と逆の方向Ｓ２に回転させることによってエッチング液Ｌと接触するローラー２の表面積を増加させ、より効率的な液切りを行う。
【選択図】図５

Description

この発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）を搬送しながら、液処理を行う基板処理装置に関する。

基板に液処理を施す基板処理装置として、水平方向に敷設された搬送ローラーによって基板を搬送し、搬送される基板の表面に、現像液、エッチング液、剥離液、洗浄液、などの液層を形成することによって液処理を行うものが知られている。

このような基板処理装置においては、水平方向に搬送されていく基板と共に基板上に供給された処理液が処理室から持ち出されることを防ぐための液切り手段を設ける必要がある。

従来から、基板表面に向かってエアナイフ等から窒素ガスなどの気体を噴出し、気体の圧力で基板表面の薬液を搬送逆方向に相対的に押し戻すことによって液切りを行う技術が知られている。また、基板表面の薬液をノズルによって吸引することで液切りを行う技術も知られている（特許文献１参照）。さらに、薬液を吸引するノズルの位置を基板表面から最適の距離に規定する技術（特許文献２参照）や、エアナイフによる気体の噴出とノズルによる吸引とを併用する技術（特許文献３参照）が知られている。

特開平６−３４２７８２号公報 特開２００３−１７３９５号公報 特開２００４−２８１６３５号公報

しかし、エアナイフによる液切りでは薬液を気体の圧力によって吹き飛ばすため、ミストの発生が避けられず、発生したミストが搬送経路の下流側において基板に再付着することによって処理の不均一やムラの原因となっていた。また、ミストの発生を抑えるために気体の圧力を小さくすると、今度は液切りが不十分となっていた。

さらに、エアナイフによる液切りでは、液切りされた薬液は搬送逆方向に吹き飛ばされるため、液切りされた薬液を回収することは容易ではなかった。

また、ノズルからの吸引による液切りでは、十分な吸引を行うことが難しいため、液切りが不十分となっていた。

この発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、液切りにおいてミストを発生させることなく効率的な液切りを行うことのできる基板処理装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、基板を所定の方向に搬送し、前記基板に所定の液処理を施す基板処理装置であって、前記基板を搬送する搬送手段と、前記液処理後に液切りを行う液切り手段と、を備え、前記液切り手段が、硬質のローラーと、前記ローラーの中空部に連結された吸引手段と、を備え、前記ローラーが多孔を有する。

請求項２の発明は、請求項１記載の基板処理装置であって、前記ローラーが多孔質である。

請求項３の発明は、請求項１または２記載の基板処理装置であって、前記ローラーが多孔質セラミックスである。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記ローラーが、前記ローラーの表面から前記ローラーの中空部に貫通する複数の貫通孔を有する。

請求項５の発明は、請求項４記載の基板処理装置であって、前記貫通孔が、前記ローラーの外表面における法線方向に直線的に形成されている。

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記ローラーを前記基板の搬送方向とは逆方向に回転させる駆動手段、を備える。

請求項１記載の発明では、多孔を有するローラーで液を吸引することで液切りを行うため、液切りにおいてミストを発生させることなく効率的な液切りを行うことができる。また、吸引した液を散逸させることなく回収することができる。

請求項２または３記載の発明では、ローラーが多孔質であり、微細な多孔を有するローラーを得ることができるため、圧力損失を抑えることができる。

請求項４または５記載の発明では、ローラーが貫通孔を有するため、ローラー内で液が滞留せず、継続した吸引動作においても吸引率を維持することができる。

請求項６記載の発明では、ローラーが基板搬送方向とは逆方向に回転することによって、ローラーと液との接触面積が増加するため、効率的な液切りを行うことができる。

以下、本発明を液晶表示装置用ガラス基板のエッチング処理を行う基板処理装置に適用した場合を例として、図面を参照しつつ詳細に説明する。

〈１．基板処理装置〉
〔装置構成〕
図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す側断面図である。この基板処理装置１００は基板Ｗ（具体的には、液晶表示装置用の矩形ガラス基板）を水平搬送しながらエッチング処理を行うものであり、前工程より基板Ｗを受け入れる搬入部２０と、基板Ｗにエッチング処理を施す処理部３０と、基板Ｗ表面に残存したエッチング液を除去する液切り部４０と、が一体に形成されている。また、エッチング液を貯留する受槽５０が設けられている。

一体に形成された各構成部２０、３０、４０の槽内部には複数の搬送ローラー１が水平に列設されており、各構成部２０、３０、４０を横断する水平搬送路が形成されている。

さらに、各構成部２０、３０、４０の槽壁には、搬送路上を搬送される基板Ｗが通過できるようにそれぞれ透孔１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが設けられている。また、処理部３０の槽壁に設けられた透孔１１ｂ、１１ｃには、処理液の流出を防ぐための扉１２ａ、１２ｂが各々設けられている。

処理部３０は、処理槽の上下に分かれて配設された複数のノズル３１、３２を備えている。

液切り部４０は、ローラー２と、ローラー２の駆動源となるローラー駆動モーター３を備えている。

また、受槽５０は、ポンプ９ａが介挿された送液管５１によってノズル３１、３２と連結されているとともに、廃液管５２ａ、５２ｂ、５２ｃによって各構成部２０、３０、４０とに連結されている。また、ポンプ９ｂが介挿された回収管５３によってローラー２と連結されている。

〔装置動作〕
次に基板処理装置１００の動作について説明する。基板Ｗは、搬送ローラー１によって搬送されて、搬入部２０、処理部３０、液切り部４０を順次通過しながら各処理を施される。すなわち、透孔１１ａから搬入部２０に搬入された基板Ｗは、透孔１１ｂを通過して処理部３０に搬入される。このとき、透孔１１ｂを覆う扉１２ａは一時的に開放されており、この透孔１１ｂから処理部３０内のエッチング液の一部が流出するが、この透孔１１ｂの断面積は基板Ｗの通過に支障がない範囲で小さくされており、またエッチング液の液面と透孔１１ｂとの高低差は比較的小さいものとされているため、透孔１１ｂからのエッチング液の流出量は限定的である。処理部３０で所定のエッチング処理を施された基板Ｗは、続いて透孔１１ｃを通過して液切り部４０に搬入される。このとき、透孔１１ｃを覆う扉１２ｂは一時的に開放されるが、入口側の透孔１１ｂの場合と同様の理由で、この透孔１１ｃからのエッチング液の流出も限定的である。液切り部４０で所定の液切り処理が施されると、基板Ｗは透孔１１ｄから搬出される。

ここで、処理部３０におけるエッチング処理について説明する。なお、液切り部４０における液切り処理においては後述する。

処理部３０の槽内にはノズル３１からエッチング液が供給されており、搬入された基板Ｗはここでエッチング液に浸漬される。エッチング液に浸されながら所定時間搬送路に沿って往復運動を行うことによって基板Ｗにエッチング処理が施される。浸漬処理に変えて、または加えて、ノズル３２からエッチング液を基板Ｗの表面に直接に供給することによってエッチング処理が行われてもよい。

なお、エッチング液は受槽５０内に貯留されており、ポンプ９ａを駆動することによって送液管５１を経てノズル３１、３２から噴出される。また、透孔１１ｂ、１１ｃより溢流したエッチング液は、搬入部２０及び液切り部４０の底部から、廃液管５２ａ、５２ｂによって、受槽５０に還流されることにより循環利用される。

〈２．液切り部４０〉
次に、液切り部４０についてさらに説明する。液切り部４０は、ポンプ９ｂを介する回収管５３に連結された回転自在の中空ローラー２、及びローラー駆動モーター３からなる液切り装置４００を備えている。図２は、液切り装置４００の構成を示す正面図である。図２には液切り装置４００の他、搬送ローラー１と基板Ｗが示されている。なお、図２においてはローラー２として、後述の孔加工ローラー２ｂを採用した場合が例示されているが、後述の多孔質ローラー２ａが採用されてもかまわない。

〔液切り装置４００の構成〕
図２を参照しながら、液切り装置４００の構成について説明する。ローラー２は、シリンダー状の中空構造を有しており、その両端が回収管５３に連結されている。この回収管５３はポンプ９ｂを介して受槽５０に導かれている。ローラー２と回収管５３との連結部には回転型シール７が取り付けられており、回収管５３による負圧吸引力がローラー２の両端部から漏れないように密封されている。

ローラー２はその両端部に、外径が相対的に小さい部分を有している。以下において、この相対的に外径の小さい円筒部分を軸部２１、相対的に外径の大きい円筒部分を吸引部２０という。ただし、吸引部２０の幅は、ほぼ基板Ｗの横幅の長さに相当する。

ローラー２は、軸部２１において軸受４によって回動可能に軸支されている。また、ローラー２にはローラー駆動モーター３が取り付けられている。これによってローラー２は、ローラー回転軸６０を中心とした回転が可能となっている。

〔ローラー２と搬送ローラー１との位置関係〕
ローラー２は、図２に示すように、ローラー回転軸６０の方向が基板Ｗの搬送方向と直交するように、搬送ローラー１の形成する搬送路上に略水平に配置される。

さらに、軸受４は、吸引部２０の表面（外周面）と基板Ｗとが非接触となる所定の位置関係にローラー２を軸支する。すなわち、吸引部２０の外表面と基板Ｗの表面との距離ｄが、０よりも大きな所定の値となるようにローラー２は配置される。

〈３．ローラー２〉
〔材質〕
先述の通り、ローラー２は中空構造を有している。このローラー２は、後述のようなローラー２の通常の使用態様に際して、その形や状態をほとんど変えることがないような硬質の材質で形成されている。なお、本明細書において、「硬質」とは、ローラー２の通常の使用態様において、ローラー２が変形しない程度の硬度を有するこという。

〔多孔Ｐ〕
ローラー２は、図２に示すように、その吸引部２０の表面に一様に分布した多孔Ｐを有している。ただし、図２〜５に示されている多孔Ｐは説明のために強調して示されたものであり、実際にはもっと細かな径を有する小孔の集合である。

多孔Ｐは次の２つの方法のいずれかから得ることができる。図３には、各々から得られたローラー２ａ、２ｂが示されている。

（１）材料に由来する多孔Ｐを有するローラー２ａ
多孔構造を得る第１の方法は、多孔質材料を用いて吸引部２０を形成することによって多孔Ｐを得るものである。つまりこの場合、ローラー２の有する多孔Ｐは、多孔質材料自体が有する孔である。図３（ａ）には、吸引部２０が多孔質材料を用いて形成されたローラー２ａが示されている。なお、以下においてこのようなローラー２ａを特に多孔質ローラー２ａという。

ここでは、多孔質材料の中でも、圧力損失を抑えつつ材質の内部に液体を通過させることのできるものを採用することが望ましい。さらに、ポンプ９ｂの吸引力や吸引される液の種類などに応じて適切な多孔Ｐを有する材質が選択される。例えば、多孔質セラミックス（例えば、多孔質アルミナ）や、発泡プラスチック（例えば、多孔質化された超高分子ポリエチレン）が採用される。

このような多孔質材料を、円筒状に成型することによって吸引部２０を構成することができる。なお、吸引部２０の外径と内径の差、すなわち肉厚は、採用された多孔質材料の孔径や開孔率、また、ポンプ９ｂの吸引力などに応じて適切に設定する。

なお、軸部２１と吸引部２０とを同一の多孔質材料を用いて一体的に成型した場合、軸部２１についてはシールを装着するなどして多孔を塞いでおけば、余分な圧力損失が生じない。なお、吸引部２０とは独立に、多孔質材料ではない材質で軸部２１を成型した後に、吸引部２０と接合してもよい。

（２）機械加工による多孔Ｐを有するローラー２ｂ
多孔構造を得る第２の方法は、打ち抜き加工などによって複数の孔を形成することによって多孔Ｐを得るものである。つまりこの場合、ローラー２の有する多孔Ｐは、打ち抜き加工などによって形成された孔である。図３（ｂ）には、吸引部２０に孔加工が施されたローラー２ｂが示されている。また、図４には、ローラー２ｂの断面図が示されている。なお、以下においてこのようなローラー２ｂを特に孔加工ローラー２ｂという。

ここでは、孔加工が施される材料の材質として、多孔質以外が選択されてもよいし、多孔質が選択されてもよい。例えば、超高分子ポリエチレンが採用される。

孔加工は、例えば、吸引部２０の肉厚に応じた厚みの超高分子ポリエチレン板に、パンチングメタルなどによって所定の貫通孔を複数個形成することによってなされる。ここで形成される孔のパターン及び孔径はポンプ９ｂの吸引力や吸引される液の種類などに応じて規定される。ただし、ローラー２ｂの中空部をその両端からポンプ９ｂによって負圧した場合に、中空部が均一に負圧される程度に小さな孔径であるとする。例えば、１平方センチメートルあたりに、７個ないし８個の孔径１ミリメートルの孔を、等ピッチで形成すればよい。また、吸引部２０における相対位置に応じて多孔Ｐの孔径を変化させてもよい。

このような孔加工された板を、円筒状に成型することによって吸引部２０を構成することができる。なお、打ち抜き加工によって得られた多孔Ｐは、ローラー２ｂにおいては、吸引部２０の表面から中空部に向けての法線方向に貫通する直線的な孔となる（図４、５参照）。

なお、全面的に孔加工された板を用いて、軸部２１と吸引部２０とを一体的に成型した場合、軸部２１部分についてはシールを装着するなどして孔を塞いでおけば、余分な圧力損失が生じない。なお、吸引部２０とは独立に、孔加工されていない板から軸部２１を成型しておき、各軸部２１及び吸引部２０を接合してもよい。

〈４．各実施の形態における液切り装置４００の動作〉
次に、図２及び図５を参照しながら、各実施の形態における液切り装置４００の動作について説明する。図５は、液切り動作中のローラー２及び基板Ｗを示す側断面図である。なお図５においてはローラー２として、孔加工ローラー２ｂを採用した場合が例示されているが、多孔質ローラー２ａが採用されている場合も同様である。

〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態における液切り装置４００は、ローラー２として多孔質ローラー２ａを備えている。

搬送ローラー１によって液切り部４０に搬入された基板Ｗがローラー２ａの位置に達するとき、ローラー２ａの中空部にはポンプ９ｂによって負圧がかけられている。すなわち、多孔Ｐには内向きの吸引力が生じている。

ここで、ローラー２ａは基板Ｗの搬送方向に対して逆方向Ｓ２に回転されているため、基板Ｗ上に残存して処理部３０より持ち出されたエッチング液Ｌは、ローラー２ａの外周面のうち基板Ｗの搬送上流側に向かう面（図５では左側の面）に沿って巻き上げられることになる。その結果、エッチング液Ｌの液層はローラー２ａの外周面に沿って立ち上がった状態となり、その粘性によってローラー２ａの表面に沿って広がった層となる。

したがって、多孔Ｐを通じて負圧による吸引を行ったときに、多孔Ｐのうちその時点で基板Ｗに対向している下側部分だけでなく、エッチング液Ｌの立ち上がり部分の液層に接触している部分もまた液吸引に寄与することになり、これらの多孔部分Ｐａから、エッチング液が高速かつ確実にローラー２ａの内部に吸引される。この作用原理においては気体の吹きつけなどを行っていないため、ミストの発生も防止される。

もっとも、このようにローラー２ａを強制回転させない場合でも、基板Ｗの搬送に伴う慣性によって、エッチング液Ｌの液層はローラー２ａの外周面に沿ってある程度は立ち上がることになる。したがって、図１及び図２のようにローラー駆動モーター３を設けてローラー２ａを強制回転させることが好ましいが、モーター３を省略することもこの発明の範囲に含まれる。これらの事情は、後記の第２の実施形態においても同様である。

多孔部分Ｐａより吸引されたエッチング液Ｌは、ポンプ９ｂの吸引力によって、吸引部２０の両端から回収管５３を通じて受槽５０に導かれる。これによって、基板Ｗ上に残存して処理部３０より持ち出されたエッチング液Ｌが、基板処理装置１００の外部に散逸することを防ぐことができる。以上が第１の実施の形態における液切り装置４００の動作である。

第１の実施の形態においては、ローラー２ａは硬質の材料で形成されているため、中空部が負圧されてもその形状が変わることはなく、多孔Ｐが変形することもない。また、回転駆動されることによってその形状が変わることもない。このため、基板Ｗの全体にわたって均一な吸引力を安定して得ることができる。

また、多孔質ローラー２ａにおいては、開口率に対する孔径が比較的小さいため、多孔Ｐのうち、エッチング液Ｌの液層が乗らない多孔部分Ｐｂに起因する圧力損失を小さくすることができる。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態における液切り装置４００は、ローラー２として孔加工ローラー２ｂを備えている。この第２の実施の形態における液切り装置４００の動作は、第１の実施の形態における液切り装置４００の動作と同様である。

第２の実施の形態においては、第１の実施の形態と同様、ローラー２ｂは硬質の材料で形成されているため、中空部が負圧されてもその形状が変わることはなく、多孔Ｐが変形することもない。また、回転駆動されることによってその形状が変わることもない。このため、基板Ｗの全体にわたって均一な吸引力を安定して得ることができる。

また、孔加工ローラー２ｂにおいては、開口率に対する孔径が比較的大きいため、多孔Ｐ内部に吸引したエッチング液Ｌがローラー２ｂの肉厚部分に滞留しにくい。このため、吸引を続けても多孔Ｐが詰まりにくい。つまり吸引力を低下させることなく連続した吸引動作を行うことができる。さらに、多孔が単純な形状であるために、吸引において静電気も発生しにくい。

上記実施の形態では、エッチング処理後の基板上に残存したエッチング液の液切り処理を行っているが、同様に、現像液、剥離液、洗浄液などの液切り処理を行うこともできる。この場合、液切り処理を行う処理液の粘性が高い場合ほど、ローラー２を回転させることで得られる液切りの効率化の効果がより大きいものとなる。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す側断面図である。 液切り部４０の構成を示す正面図である。 ローラー２を示す図である。 孔加工ローラー２ｂを示す断面図である。 ローラー２及び基板Ｗを示す側断面図である。

符号の説明

１ 搬送ローラー
２ ローラー
２ａ 多孔質ローラー
２ｂ 孔加工ローラー
３ ローラー駆動モーター
９ａ、９ｂ ポンプ
２０ 吸引部
２１ 軸部
２２ シール部
４０ 液切り部
５０ 受槽
５３ 回収管
６０ ローラー回転軸
１００ 基板処理装置
４００ 液切り装置
Ｐ 多孔
Ｗ 基板
Ｓ１ 基板の搬送方向
Ｓ２ ローラーの回転方向

Claims (6)

1. 基板を所定の方向に搬送し、前記基板に所定の液処理を施す基板処理装置であって、
   前記基板を搬送する搬送手段と、
   前記液処理後に液切りを行う液切り手段と、
   を備え、
   前記液切り手段が、
   硬質のローラーと、
   前記ローラーの中空部に連結された吸引手段と、
   を備え、
   前記ローラーが多孔を有することを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１記載の基板処理装置であって、
   前記ローラーが多孔質であることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１または２記載の基板処理装置であって、
   前記ローラーが多孔質セラミックスであることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記ローラーが、前記ローラーの表面から前記ローラーの中空部に貫通する複数の貫通孔を有することを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項４記載の基板処理装置であって、
   前記貫通孔が、前記ローラーの外表面における法線方向に直線的に形成されていることを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記ローラーを前記基板の搬送方向とは逆方向に回転させる駆動手段、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
   

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