JP2006332481A - エッチング処理方法及びエッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑な処理フローであっても総装置面積（フットプリント）及び設備費を増加させることなく実施することができ、その結果、高品質なエッチング加工を低コストで実現することができ、多品種少量生産に適合し、仕様の変更によって仕掛品が無駄になるリスクが小さく、被処理体の搬送に関わる様々な問題が発生しない湿式エッチング処理方法、及びそれを実施するエッチング装置を提供すること。
【解決手段】 エッチング／リンス／乾燥処理槽１には、飛散したエッチング液を回収する外槽２、上蓋３、および、通常のエッチング槽に装着されることの多い撹拌ポンプ４、排出バルブ５、クイックダンプバルブ６、バブリング気泡発生装置７および気泡分散板８を設ける。さらに、処理槽１には、エッチング液供給装置２０、純水供給装置３０および乾燥ガス供給装置４０を設け、単一の処理槽でエッチング処理、リンス処理および乾燥処理を行えるように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エッチング処理とリンス処理と乾燥処理とを実施する湿式エッチング処理方法及びそれを実施するエッチング装置に関するものである。

例えば、近年の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示パネルの薄型化および軽量化に対応するためには、ガラス基板の薄型化が必要である。これは、表示パネルの厚さと重さにおいて、ガラス基板の厚さと重さが、それぞれ、大きな割合を占めているからである。

通常、表示パネルは、複数個分が一枚の大きなガラス基板に形成され、その後、各表示パネルに切り分けられて、製造される。

このとき用いられるガラス基板は、縦と横の大きさが５５０ｍｍ×６５０ｍｍ以上ある場合、厚さが０．６ｍｍ以下になると半導体プロセス等を適用することが困難となる。このため、従来、薄型化の目標として考えられている、厚さが０．４〜０．５ｍｍのガラス基板を用いることができなかった。

そこで、縦と横の大きさが４００ｍｍ×５００ｍｍ以下のガラス基板を用いて薄型化を実現する方法が実施されたが、この方法には、ガラス基板１枚から得られる表示パネルの個数（理論個数）が少なくなるため、生産性が低くなるという問題点がある。

これらの問題を解決するために、後述の特許文献１では、縦と横の大きさが５５０ｍｍ×６５０ｍｍ以上あり、０．６ｍｍを超える厚さをもつガラス基板を用い、１方のガラス基板に半導体プロセスなどを適用して画素アレイを形成し、もう一方のガラス基板にカラーフィルタなどを形成し、両者を貼り合わせてＬＣＤパネルの大部分の構造を形成した後に、湿式エッチングによってガラス基板の表面をエッチングし、ガラス基板を薄型化する方法が提案され、実施されている。この方法によれば、大きなサイズの厚いガラス基板に対して半導体プロセスによる加工を行うことができるので、現状の表示パネル製造プロセスにガラス基板エッチングプロセスを加えるだけで、薄型かつ軽量のＬＣＤパネルを生産性よく製造することができる。

図９は、特許文献１で提案されているガラス基板の製造装置に基づいて、従来のエッチング装置の構成を説明する概略図である。

図９に示すエッチング装置において、被処理体であるＬＣＤガラス基板５０は、前処理槽１０で表面の汚れを除去された後、エッチング槽１０１でエッチング液に浸漬され、適当な厚さまでエッチングされる。エッチング液としては、例えば２０質量％程度のフッ酸が用いられる。

図１０は、エッチングの進行によって変化する、エッチング槽１０１内のＬＣＤガラス基板５０とエッチング液５２の状態を示す概略説明図である。

ＬＣＤガラス基板５０は、縦と横の大きさが６００ｍｍ×７２０ｍｍ程度であり、材質は、例えばコーニング社製の７０５９（商品名）などである。図１０（ａ）に示すように、ＬＣＤガラス基板５０は、２枚のガラス基板５０ａと５０ｂがシール剤５１によって接着されて、形成されている。ガラス基板５０ａの内側の面には薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成され、ガラス基板５０ｂの内側の面にはカラーフィルタ（ＣＲ）が形成されている。

シール剤５１は、ガラス基板５０ａと５０ｂの周囲に被着されるほか、貼り合わされる各ガラス基板の内側の面にも格子状に被着される。この格子によって囲まれた個々の領域が、１個のＬＣＤパネルの表示領域となる。貼り合わされたＬＣＤガラス基板５０は、エッチング処理によって所定の厚さまで薄型化された後、シール剤５１が格子状に被着された領域で切断され、複数のＬＣＤパネルに切り分けられる。

シール剤５１には、エポキシ樹脂など熱硬化性樹脂が用いられる。エポキシ樹脂は、フッ酸への耐エッチング性があるので、ＬＣＤガラス基板５０をフッ酸系エッチング液に浸漬した場合でも、貼り合わせた２枚のガラス基板５０ａと５０ｂとの内面に形成された画素アレイなど、ＬＣＤガラス基板５０内部をエッチング液５２から保護することができる。

図１０に示すように、初め、例えば厚さ１．４ｍｍのＬＣＤガラス基板５０を上記のようにエッチングして、所定の厚さ、例えば１．０ｍｍまで薄型化するには、３０分間〜１２０分間エッチングを続けることが必要である。この間、エッチング液５２には、エッチングの進行によって生じた不純物５３が、イオン、コロイド粒子、ゾル状またはゲル状の状態で蓄積される。不純物５３は、フッ化ケイ素酸や、フッ化ホウ素酸や、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウムのフッ化物などである。

これらの不純物５３は、図１０（ｂ）に示すように、不純物濃度が小さい間はイオンやコロイド粒子やゾルの状態でエッチング液５２中に溶解または分散していることが多いが、図１０（ｃ）に示すように、不純物濃度が大きくなり、飽和状態になると、微粒子状の浮遊物５４あるいはゲル状の浮遊物５５になって、沈殿したりＬＣＤガラス基板５０に付着したりしやすくなる。ＬＣＤガラス基板５０に微粒子状またはゲル状の浮遊物５４または５５が付着すると、エッチングが均一に進まなくなり、ガラス表面の面荒れの原因となる。

エッチング槽１０１で所定の厚さに薄型化されたＬＣＤガラス基板５０は、直接、リンス槽１０４において純水でリンス処理し、乾燥槽１０５において乾燥させていた。このようにすると、乾燥と同時に、エッチング反応生成物が白い粉状の物質となって、ガラス面などに析出することがある。従来、この白粉は、ＬＣＤガラス基板５０を乾燥槽１０５から取り出した後、純水シャワーや、バブリングリンスや、有機溶剤を用いた拭き取りなどで除去していた。しかし、白粉の完全な除去は難しく、無理な除去を試みれば、ガラス基板にダメージを与え、品質を低下させるおそれが生じるとともに、白粉が飛散すれば、クリーンルームのクリーン度を低下させ、作業雰囲気を汚染するおそれもある。

そこで、図９に示すように、特許文献１では、エッチング処理後、リンス処理を行う前に、中間リンス処理および中間乾燥処理を、それぞれ、中間リンス槽１０２および中間乾燥槽１０３において行うガラス基板製造装置が提案されている。中間乾燥槽１０３には、乾燥手段の他に、純水と空気または窒素ガスなど二流体を噴射可能な流体ノズルが備えられており、流体ノズルからＬＣＤガラス基板５０に向けて噴射される流体による衝撃で、中間乾燥処理で析出する白粉の大部分を洗浄除去できるように構成されている。

特開２００４−２８４９２２号公報(第７−１１頁、図１及び６)

さて、図９に示されているエッチング装置では、ＬＣＤガラス基板５０は、まず左端の前処理槽１０に導入されて前処理が施され、前処理が終わると、ガラス基板搬送機構１０６によって右隣のエッチング槽１０１へ移されてエッチング処理が施され、エッチング処理が終わると、ガラス基板搬送機構１０６によってさらに右側の処理槽へ移される。

この例のように、従来のエッチング装置では、処理フローの各処理に個別の処理槽を割り当て、これらの処理槽を工程順に配置した処理ラインを形成し、搬送機構によって被処理体をこの処理ラインに沿って槽から槽へと順々に転送することによって、被処理体に一連の処理が施される。この際、図９に示すエッチング装置において中間リンス槽１０２とリンス槽１０４とが設けられているように、機能的には１つの処理槽で実現できる処理であっても、処理フロー順に別の処理槽が設けられる。

上記の、いわゆる製造ライン方式の処理方式には、下記の（１）〜（３）の問題点がある。

（１）複雑な処理フローに対応するためには、総装置面積（フットプリント）が大きくな り、設備費がかさむ。
処理工程数が増加すると、それに比例して処理槽の数が増加する。例えば、エッチング処理を行った後、リンス処理および乾燥処理をそれぞれ数回づつ行うとすると、それらに対応して数個ずつのリンス槽および乾燥槽を配置する必要がある。また、前述したエッチング面の面荒れを防止するためにはダブルエッチングが効果的であるが、そのためにはリンス槽とエッチング槽とを追加する必要がある。以上の結果、１つの処理槽で２０枚のＬＣＤガラス基板５０（縦と横の大きさが６００ｍｍ×７２０ｍｍ程度）を同時処理可能なエッチング装置の総装置面積（フットプリント）は、３ｍ×１０ｍにもなる。このため、設備費がかさみ、また、処理槽の数が多いので保守に要する作業量や費用も大きくなる。

（２）少品種多量生産には適合するが、多品種少量生産には適合しない。
処理ライン上に並ぶ処理槽をすべて稼働させ、同時並行的に多くの被処理体を処理すれば、装置の稼働率は高くなるが、この方式で生産性を高めるためには各処理槽における処理時間がほぼ一致することが必要になり、処理内容が制約されることがある。また、１つの処理ラインで異なる処理フローを実施して、例えば厚さの異なるガラス基板など、多品種を製造することは難しい。異なる処理フローに対応するためには、処理ラインの変更が必要になるので、頻繁な処理フローの変更に対応することは難しく、また、処理ライン上に並ぶ被処理体はすべて仕掛品であるので、仕様の変更によって多くの仕掛品が無駄になるリスクが大きい。従って、製造ライン方式の処理方式は、少品種多量生産には適合するが、多品種少量生産には適合しない。

（３）被処理体の搬送に関わる様々な問題が発生する。
処理ラインに沿って各処理槽間を被処理体が移動することによって、一連の処理フローが被処理体に施される方式であることから、必然的に被処理体を移動させる大がかりな搬送手段が必要になる。また、実際に処理が行われる実処理時間以外に、各槽間で被処理体を移動させるのに要する搬送時間が必要になり、実際にかかる時間が長くなるので、生産性が低下する。また、搬送中に、被処理体からパーティクルが発生して飛散し、クリーンルームの雰囲気を汚染したり、逆に、雰囲気中のパーティクルが被処理体に付着して被処理体が汚染されたりする。

上記の製造ライン方式の代わりに、処理内容ごとに１つずつ、少数の処理槽を設け、これらの間を搬送ロボットなどの搬送手段で結び、この搬送手段によって処理フロー順に槽から槽へと被処理体を移動させる方式が考えられる（特許文献１の図６参照。）。この方式では、製造ライン方式の特徴である同時並行処理は行えないが、上記製造ライン方式の問題点の（１）および（２）は解消される。しかし、搬送手段が複雑になるとともに、上記（３）に記した被処理体の搬送に関わる様々な問題が発生する。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、複雑な処理フローであっても総装置面積（フットプリント）及び設備費を増加させることなく実施することができ、その結果、高品質なエッチング加工を低コストで実現することができ、多品種少量生産に適合し、仕様の変更によって仕掛品が無駄になるリスクが小さく、被処理体の搬送に関わる様々な問題が発生しない湿式エッチング処理方法、及びそれを実施するエッチング装置を提供することにある。

即ち、本発明は、湿式エッチング法によって被処理体をエッチングするエッチング処理方法において、
少なくとも、エッチング処理と、前記エッチング処理後に前記被処理体をリンスする リンス処理と、前記リンス処理後に前記被処理体を乾燥させる乾燥処理とを、単一の処 理槽において実施する
ことを特徴とする、エッチング処理方法に係わり、また、このエッチング処理方法を実施するのに用いられるエッチング装置であって、
単一の処理槽に、少なくとも、エッチング液の供給手段と、エッチング排液の排出手 段と、リンス処理液の供給手段と、リンス廃液の排出手段と、前記乾燥処理を行う乾燥 手段とを備える
エッチング装置に係わるものである。

本発明のエッチング処理方法は、湿式エッチング法によって被処理体をエッチングするエッチング処理方法であって、
少なくとも、エッチング処理と、前記エッチング処理後に前記被処理体をリンスする リンス処理と、前記リンス処理後に前記被処理体を乾燥させる乾燥処理とを、単一の処 理槽において実施する
ので、総装置面積及び設備費、並びに保守に要する作業量と費用を、前記単一の処理槽分に低減することができる。

また、前記エッチング処理と前記リンス処理と前記乾燥処理とからなる処理フローは、前記単一の処理槽を変更することなしに、順序や回数を自在に構成し変更することが可能であるから、頻繁な処理フローの変更に容易に対応することができ、多品種少量生産に適合する。また、前記単一の処理槽で処理できる個数以上の前記被処理体を処理することはないので、仕様の変更によって仕掛品が無駄になるリスクが小さい。

また、前記リンス処理と前記乾燥処理とを多数回繰り返したり、ダブルエッチングなど、前記エッチング処理を複数回繰り返したりするなどの複雑な処理フローを、設備費の増加をともなわずに実施することができるので、エッチング精度を向上させ、高品質なエッチング加工を低コストで実現することができる。

また、前記被処理体の搬送手段を、処理前に前記単一の処理槽へ前記被処理体を導入し、処理終了後に前記単一の処理槽から前記被処理体を搬出する、最小限の設備に簡略化することができ、設備費を抑えることができる。また、前記エッチング処理と前記リンス処理と前記乾燥処理との間で前記被処理体を搬送することがないので、実処理時間以外に搬送時間が必要になって生産性が低下する問題が生じることがなく、タクトタイムを安定化することができる。また、搬送中に、前記被処理体からパーティクルが発生して飛散し、クリーンルームの雰囲気を汚染したり、逆に、雰囲気中のパーティクルが前記被処理体に付着して前記被処理体が汚染されたりする問題を未然に防止することができ、エッチング品質を向上させることができる。

本発明のエッチング装置は、前記エッチング処理方法と表裏一体の関係にあり、前記エッチング処理方法を効果的に実施することを可能にするエッチング装置である。

本発明において、前記処理槽が、少なくとも、前記リンス処理液として純水を供給する供給手段と、前記被処理体に付着している前記純水を除去する乾燥手段とを備えており、前記リンス処理として、前記被処理体に付着しているエッチング液を純水を用いて除去し、前記乾燥処理として、前記被処理体に付着している前記純水を除去するのがよい。

また、前記処理槽が、前記リンス処理液としての純水を加熱する手段、及び／又は前記被処理体に超音波を照射する超音波洗浄手段を備えており、前記リンス処理として温水洗浄及び／又は超音波洗浄を行うのがよい。

また、前記処理槽が、前記乾燥手段として乾燥ガスの供給手段と水蒸気含有ガスの排出手段を備えており、乾燥ガスを通じることによって前記被処理体を乾燥させるのがよい。前記乾燥手段から供給するガスは、原理的には、水蒸気で飽和していないガスであれば何でもよいが、乾燥空気や乾燥窒素ガスなどの前記乾燥ガスである方が、前記被処理体を乾燥させる効果が高い。この際、前記乾燥ガス供給手段が前記乾燥ガスを加熱する手段を備えており、加温された乾燥ガスを通じるのがよい。高温であるほど、蒸気圧と蒸発速度とが大きくなり、前記被処理体を乾燥させる効果が高くなる。

また、前記エッチング処理の前に、前記被処理体表面の油脂分などの汚れを、低濃度のエッチング液を用いたライトエッチングによって除去する処理を行うのがよい。例えばガラス基板をエッチングする際、前記エッチング処理では１５〜２０質量％程度のフッ酸を用いるのに対し、前記ライトエッチング処理では０．５〜１．０質量％程度のフッ酸を用いる。

前記被処理体表面の汚れをそのままにして前記エッチング処理を行うと、汚れが付着している領域と、汚れが付着していない領域とでエッチング速度に差異を生じ、エッチングむらが発生する。これに対し、前記ライトエッチング処理によって表面を清浄化してから前記エッチング処理を行うと、前記被処理体表面の表面が均一にエッチングされ、エッチング品質が向上する。

前記ライトエッチング処理では、前記被処理体の表面のごく薄い層が低濃度のエッチング液によって除去され、前記被処理体表面の汚れが、いわゆるリフトオフによって除かれる。前記ライトエッチング処理は穏やかに行われ、エッチング量もわずかであるので、この処理によって、汚れが付着している領域と、汚れが付着していない領域とに、エッチングむらが生じることはない。

また、前記ライトエッチング処理で油脂分などの汚れを予め取り除いておくと、前記エッチング処理後の前記エッチング排液に油脂分などの汚れの原因物質が混入せず、前記エッチング排液のリサイクルが容易になる。

前記ライトエッチング処理は、前記処理槽或いはこの処理槽に近接して配置された前処理槽において行うのがよい。前記処理槽で行えば、前記ライトエッチング処理のために前記被処理体の搬送手段を設ける必要がない反面、油脂分などの汚れの原因物質が前記処理槽に持ち込まれるという問題点がある。前記処理槽に近接して配置された前処理槽において行えば、油脂分などの汚れの原因物質が前記処理槽に持ち込まれない利点がある反面、前記ライトエッチング処理のために前記被処理体の搬送手段を設ける必要が生じるという問題点がある。従って、両者の得失を勘案して、好ましい方を選択するのがよい。

また、前記エッチング処理後、前記リンス処理を行う前に、前記処理槽において中間リンス処理と第２のエッチング処理とを行うのがよい。図１０を用いて説明したように、長時間エッチングを続けると、エッチング反応で生じた不純物５３が、微粒子状の浮遊物５４あるいはゲル状の浮遊物５５になってＬＣＤガラス基板５０に付着し、エッチング面の面荒れの原因となる。従って、一度に全てのエッチングを行うのではなく、エッチング処理を前記エッチング処理と前記第２のエッチング処理などの複数回に分割し、その間に前記中間リンス処理によって、前記被処理体の表面に付着したエッチング反応生成物などの付着物を除去するようにすれば、エッチングの均一性を向上させ、エッチングむらを抑えることができる。

また、前記処理槽が、前記被処理体に流体を噴射するための流体噴射ノズルを備えているのがよい。そして、前記エッチング処理後、前記リンス処理を行う前に、前記処理槽において中間リンス処理と中間乾燥処理とを行ってから、前記被処理体に流体を噴射することによって、被処理体に付着している不純物を除去する処理を行うのがよい。

図９を用いて説明したように、前記エッチング処理後、前記リンス処理を行う前に、前記中間リンス処理と前記中間乾燥処理とを行うと、エッチング反応生成物などの前記不純物が前記被処理体の表面に白紛状に析出する。従って、この前記不純物を流体噴射によって洗浄除去すれば、前記不純物を効率よく除去できるので、前記処理槽がそのための前記流体噴射ノズルを備えているのがよい。

この際、前記流体噴射ノズルは、ガスと液体との二流体を噴射できる二流体ノズルであるのがよい。例えば、前記二流体ノズルは、純水とともに、空気や窒素ガス（Ｎ_２）などのガスを混合噴射可能である。前記二流体ノズルによれば、液体とガスの衝撃力で効率よく前記不純物を除去することができる。

また、前記処理槽を複数個配置し、これらの処理槽を互いに独立に使用するのがよい。前記処理槽は総装置面積が小さくてすむので、従来のエッチング装置と同程度のスペースに複数個配置することができる。これらの前記処理槽に生産能力を分割し、それぞれの前記処理槽を各処理槽ごとの処理フローに基づいて独立させて運転するようにすれば，多品種少量生産が可能になる。また、仕様変更によって仕掛品が無駄になるリスクを、多品種化によって分散させることができる。

また、前記被処理体としてガラス基板をエッチングして、その厚さを減少させるのがよい。これは、既述したように、ＬＣＤガラス基板を薄型化する際の、重要な方法である。この例のように、ガラス基板をエッチングする場合には、前記エッチング液としてフッ酸又はフッ化水素を含有するフッ酸系エッチング液を用いるのがよい。例えば、緩衝剤が添加されたフッ化水素水溶液を用いるのがよい。

次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。

実施の形態１
実施の形態１は、本発明に基づくエッチング処理方法およびエッチング装置を、前記被処理体としての液晶表示装置（ＬＣＤ）ガラス基板５０のエッチングに適用して、その厚さを所定の厚さまで減少させる例について説明する。このＬＣＤガラス基板５０は、図１０を用いて説明したように、２枚のガラス基板５０ａと５０ｂとを貼り合わせて作製したガラス基板である。

図２は、本実施の形態に基づくエッチング処理のフローを示すフロー図である。図中、影を付けた工程が、本発明に基づく基本処理工程であって、ＬＣＤガラス基板５０の厚さを減少させるエッチング処理と、その後のリンス処理および乾燥処理とを行う。本実施の形態では、請求項４に対応して、エッチング処理の前に、ＬＣＤガラス基板５０の表面の汚れを、低濃度のエッチング液を用いたライトエッチングによって除去する前処理を行う。

図３は、本実施の形態に基づくエッチング装置の概念を説明する概念図である。

図３（ａ）に示すように、本実施の形態のエッチング装置では、エッチング処理と、エッチング処理後にＬＣＤガラス基板５０に付着しているエッチング液を純水を用いて除去するリンス処理と、リンス処理後にＬＣＤガラス基板５０に付着している純水を除去する乾燥処理とを、前記単一の処理槽であるエッチング／リンス／乾燥処理槽１において実施する。この装置では、前処理も処理槽１において行うので、処理槽は１つだけであり、各処理槽の間でＬＣＤガラス基板５０を搬送するガラス基板搬送機構は不要である。

図３（ｂ）は、本実施の形態に基づくエッチング装置の別の例を示している。この装置では、前処理を行うための前処理槽１０が、エッチング／リンス／乾燥処理槽１に近接して配置され、エッチング／リンス／乾燥処理槽１と前処理槽１０との間でＬＣＤガラス基板５０を搬送するガラス基板搬送機構５１が設けられている。

図１は、図３（ｂ）に示したエッチング装置の具体的な構成を示す概略説明図である。

図１に示すように、エッチング／リンス／乾燥処理槽１には、飛散したエッチング液を回収するための外槽２および上蓋３が設けられ、また、通常のエッチング槽に装着されることの多い撹拌ポンプ４、排出バルブ５、クイックダンプバルブ６、バブリング気泡発生装置７および気泡分散板８が設けられている。さらに、処理槽１には、エッチング液供給装置２０、純水供給装置３０および乾燥ガス供給装置４０が設けられ、エッチング処理、リンス処理および乾燥処理に必要なすべての材料が供給されるようになっており、単一の処理槽で上記３つの処理を行えるように構成されている。

以下、エッチング／リンス／乾燥処理槽１における基本処理工程について、図１を参照しながら詳述する。

まず、排出バルブ５およびクイックダンプバルブ６が閉じた状態で、適量のエッチング液をエッチング液秤量装置２１によってエッチング液供給装置２０からはかり取り、送り出しポンプ２２によって処理槽１に導入する。被エッチング物がＬＣＤガラス基板５０である場合には、エッチング液として、例えば１５〜２０質量％程度のフッ酸を用いる。

次に、ガラス基板搬送機構５１を用いてＬＣＤガラス基板５０をエッチング液中に浸漬し、エッチング処理を行う。ＬＣＤガラス基板５０は、複数枚を平行に並べて同時に処理してもよい。エッチング中、撹拌ポンプ４によって処理槽１中のエッチング液を循環させ、エッチング液が均一になるようにする。また、ガス供給装置４０から空気や窒素などのガスを導入し、バブリング気泡発生装置７から気泡を発生させるのがよい。この気泡には、エッチング液を撹拌し、ガラス基板５０のエッチングで生じた不純物がゲル状になるのを防ぎ、溶けだした不純物がガラス基板５０に再付着するのを防止する働きがある。気泡分散板８は、上記気泡を分散させ、上記気泡がガラス基板５０に均一に作用するようにして、バブリング気泡発生装置７の効果を高める働きをする。

エッチング処理終了後、排出バルブ５およびクイックダンプバルブ６を開き、エッチング反応で生じた不純物を含むエッチング排液をエッチング排液排出管２３へ排出する。クイックダンプバルブ６は短時間にエッチング排液を排出するのに効果的である。エッチング排液は、図示省略したエッチング排液処理システムによって不純物を除去又は減量した後、未使用のエッチング液と混合し、エッチング液として再利用するのがよい。エッチング排液を排出した後、排出バルブ５およびクイックダンプバルブ６を閉じ、純水供給装置３０から処理槽１へ純水を導入して、ＬＣＤガラス基板５０をリンスし、ＬＣＤガラス基板５０に付着したエッチング液を除去する。

この際、ラインヒーター３１などによって純水を加熱し、ＬＣＤガラス基板５０を温水で洗浄したり、後述する超音波洗浄装置を用いて超音波洗浄したりして、洗浄効果を高めることができる。

リンス処理終了後、エッチング液を含んだ廃液を、図示省略した廃液排出管から排出する。廃液は、図示省略した廃液処理システムで無害化した後、自然界へ放流する。廃液排出後、乾燥ガス供給装置４０から処理槽１へ乾燥窒素や乾燥空気などの乾燥ガスを導入し、ＬＣＤガラス基板５０に付着した純水を蒸発させて除去する。この際、図示省略したラインヒーターなどによって乾燥ガスを加熱すれば、乾燥に要する時間を短縮することができる。水蒸気を含んだガスは、図示省略した排出路を通じて大気中などへ排出する。

処理槽１には、近接して、前処理またはＬＤ／ＵＬＤを行うための前処理槽１０が配置されている。以下、前処理槽１０におけるライトエッチング処理について詳述する。

まず、排出バルブ１１が閉じた状態で、適量のエッチング液をエッチング液秤量装置２１によってエッチング液供給装置２０からはかり取り、送り出しポンプ２４によって前処理槽１０に導入する。被エッチング物がＬＣＤガラス基板５０である場合には、エッチング液として、例えば０．５〜１．０質量％程度のフッ酸を用いる。

次に、ガラス基板搬送機構５１を用いてＬＣＤガラス基板５０をエッチング液中に浸漬し、ライトエッチング処理を行う。ＬＣＤガラス基板５０は、複数枚を平行に並べて同時に処理してもよい。ライトエッチング処理では、ＬＣＤガラス基板５０の表面のごく薄い層が低濃度のエッチング液によって除去され、ＬＣＤガラス基板５０の表面の汚れが、いわゆるリフトオフによって除かれる。ライトエッチング処理は穏やかに行われ、エッチング量もわずかであるので、汚れが付着している領域と、汚れが付着していない領域とに、この処理でエッチングむらが生じることはない。

エッチング処理終了後、排出バルブ１１を開き、油脂などの汚れの原因物質や、エッチング反応で生じた不純物を含むエッチング排液をエッチング排液排出管２５へ排出する。エッチング排液は、図示省略したエッチング排液処理システムによって汚れの原因物質や不純物を除去又は減量した後、未使用のエッチング液と混合し、エッチング液として再利用するのがよい。エッチング排液を排出した後、排出バルブ１１を閉じ、純水供給装置３０から前処理槽１０へ純水を導入して、ＬＣＤガラス基板５０をリンスし、ＬＣＤガラス基板５０に付着したエッチング液を除去する。

この際、図示省略したラインヒーターなどによって純水を加熱し、ＬＣＤガラス基板５０を温水で洗浄したり、後述する超音波洗浄装置を用いて超音波洗浄したりして、洗浄効果を高めることができる。

リンス処理終了後、エッチング液を含んだ廃液を、図示省略した廃液排出管から排出する。廃液は、図示省略した廃液処理システムで無害化した後、自然界へ放流する。廃液を排出した後、前述した基本処理を行う。前記被処理体表面の汚れをそのままにして前記エッチング処理を行うと、汚れが付着している領域と、汚れが付着していない領域とでエッチング速度に差異を生じ、エッチングむらが発生する。これに対し、前記ライトエッチング処理によって表面を清浄化してから前記エッチング処理を行うと、前記被処理体表面の表面が均一にエッチングされ、エッチング品質が向上する。

また、前記ライトエッチング処理で油脂分などの汚れを予め取り除いておくと、前記エッチング処理後の前記エッチング排液に油脂分などの汚れの原因物質が混入せず、前記エッチング排液のリサイクルが容易になる。

ここでは、処理槽１に近接して配置された前処理槽１０においてライトエッチング処理を行う例を説明したが、処理槽１においてライトエッチング処理を行ってもよい。前処理槽１０において行えば、油脂分などの汚れの原因物質が処理槽１に持ち込まれない利点がある反面、ライトエッチング処理のためにＬＣＤガラス基板５０の搬送機構６０を設ける必要が生じる。処理槽１で行えば、ライトエッチング処理のために搬送機構６０を設ける必要がない反面、油脂分などの汚れの原因物質が処理槽１に持ち込まれる問題点がある。従って、両者の得失を勘案して、好ましい方を選択するのがよい。

図４は、本実施の形態に基づく、別のエッチング／リンス／乾燥処理槽１の構成を示す説明図である。処理槽１は、超音波発生装置１２を備えており、ＬＣＤガラス基板５０に超音波を照射して超音波洗浄を行うことができるので、狭い隙間などに入り込んだエッチング液や不純物を効率よく除去することができる。処理槽１は、その他の点では図１に示した処理槽１と変わるところはなく、処理槽１の代わりに用いることができる。

図５は、実施の形態１の変形例に基づくエッチング処理のフローを示すフロー図であり、図中、影を付けた工程が、本発明に基づく基本処理工程である。本変形例では、請求項５に対応して、エッチング処理後、リンス処理を行う前に、処理槽１において中間リンス処理と第２のエッチング処理とを行う。

図１０を用いて説明したように、長時間エッチングを続けると、エッチング反応で生じた不純物５３が、微粒子状の浮遊物５４あるいはゲル状の浮遊物５５になってＬＣＤガラス基板５０に付着し、エッチング面の面荒れの原因となる。従って、一度に全てのエッチングを行うのではなく、エッチング処理を前記エッチング処理と前記第２のエッチング処理などの複数回に分割し、その間に前記中間リンス処理によって、前記被処理体の表面に付着したエッチング反応生成物などの付着物を除去するようにすれば、エッチングの均一性を向上させ、エッチングむらを抑えることができる。

図６は、実施の形態１の別の変形例に基づくエッチング処理のフローを示すフロー図であり、図中、影を付けた工程が、本発明に基づく基本処理工程である。この変形例では、請求項６に対応して、エッチング処理後、リンス処理を行う前に、処理槽１において中間リンス処理と中間乾燥処理とを行ってから、中間乾燥処理の一部として、ＬＣＤガラス基板５０に流体を噴射することによって、ＬＣＤガラス基板５０に付着している不純物を除去する処理を行う。

図９を用いて説明したように、エッチング処理後、リンス処理を行う前に、中間リンス処理と中間乾燥処理とを行うと、エッチング反応生成物などの不純物がＬＣＤガラス基板５０の表面に白紛状に析出する。従って、この不純物を流体噴射によって洗浄除去すれば、不純物を効率よく除去できるので、処理槽１が、ＬＣＤガラス基板５０に流体を噴射するための流体噴射ノズルを備えているのがよい。

この際、流体噴射ノズルは、ガスと液体との二流体を噴射できる二流体ノズルであるのがよい。例えば、二流体ノズルは、純水とともに、空気や窒素ガス（Ｎ_２）などのガスを混合噴射可能である。二流体ノズルによれば、液体とガスの衝撃力で効率よく前記不純物を除去することができる。

図７は、流体ノズルの構造を説明する斜視図（ａ）、上面図（ｂ）、および上面図に７Ｃ−７Ｃ線で示した位置における断面図（ｃ）である。図７に示されているのは二流体ノズルであり、第１の流体および第２の流体を独立して供給する２本の供給管９Ｃおよび９Ｄ、第２の流体の流量を調節するバルブ９Ｅ、そして、これらの流体が混合され、ノズル９Ａから四方八方へ噴射されるノズルヘッド９Ｂなどで構成されている。なお、第１の流体の供給手段のみを設けたものが一流体ノズルである。

以上に説明したように、エッチング／リンス／乾燥処理槽１には、エッチング液供給装置２０、純水供給装置３０および乾燥ガス供給装置４０などが設けられ、エッチング処理、リンス処理および乾燥処理に必要なすべての材料が供給されるようになっており、単一の処理槽で上記３つの処理を行えるように構成されている。このため、総装置面積及び設備費を前記単一の処理槽分に低減することができ、また、保守に要する作業量と費用を低減させ、プロセスの安定化と生産性の向上を実現することができる。

また、エッチング処理とリンス処理と乾燥処理とからなる処理フローは、エッチング装置を変更することなしに、順序や回数を自在に構成し変更することが可能であるから、頻繁な処理フローの変更に容易に対応することができ、多品種少量生産に適合する。また、処理槽１で処理できる個数以上のＬＣＤガラス基板５０を処理することはないので、仕様の変更によって仕掛品が無駄になるリスクが小さい。

また、リンス処理と乾燥処理とを多数回繰り返したり、ダブルエッチングなど、エッチング処理を複数回繰り返したりするなどの複雑な処理フローを、設備費の増加をともなわずに実施することができるので、エッチング精度を向上させ、高品質なエッチング加工を低コストで実現することができる。

また、ＬＣＤガラス基板５０の搬送機構６０を、処理前に処理槽１へＬＣＤガラス基板５０を導入し、処理後に処理槽１からＬＣＤガラス基板５０を搬出する、最小限の設備に簡略化することができ、設備費を抑えることができる。また、エッチング処理とリンス処理と乾燥処理との間でＬＣＤガラス基板５０を搬送することがないので、実処理時間以外に搬送時間が必要になって生産性が低下する問題が生じることがなく、タクトタイムを安定化することができる。また、搬送中に、ＬＣＤガラス基板５０からパーティクルが発生して飛散し、クリーンルームの雰囲気を汚染したり、逆に、雰囲気中のパーティクルがＬＣＤガラス基板５０に付着してＬＣＤガラス基板５０が汚染されたりする問題を未然に防止することができ、エッチング品質を向上させることができる。

実施の形態２
実施の形態２は、請求項８および２０に対応するエッチング処理方法およびエッチング装置であって、実施の形態１で説明したエッチング／リンス／乾燥処理槽１を複数個配置し、これらの処理槽を互いに独立に使用する例である。

図８は、本発明の実施の形態２に基づくエッチング装置の構成を示す概略説明図である。エッチング／リンス／乾燥処理槽１は、従来のエッチング装置に比べて総装置面積を約２／５の大きさに縮小することができるので、従来のエッチング装置が設けられていたスペースに複数台を配置することができる。

これらのエッチング／リンス／乾燥処理槽１は、それぞれ独立にエッチング処理、リンス処理および乾燥処理の処理内容を定めることができる。従って、各処理槽１ごとの処理フローに基づいてそれぞれの処理槽を運転し、生産能力を各処理槽１に分担させ、全体の調整を制御装置、例えば温度（板厚）コントローラによって行うようにすれば，多品種少量生産が可能になる。また、仕様変更によって仕掛品が無駄になるリスクを、多品種化によって分散させることができる。

例えば、図８に示すように、エッチング／リンス／乾燥処理槽１を５台配置し、０．６ｍｍから１．０ｍｍまで０．１ｍｍずつ異なる板厚に５枚のＬＣＤガラス基板５０を薄型化する処理フローを同時に実施することができる。もちろん、これは一例であって、どの板厚のＬＣＤガラス基板５０をどれだけ作るかは、需要に応じて自在に変更することができる。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。

本発明のエッチング処理方法及びエッチング装置は、液晶ディスプレイなどの表示パネルの製造などに応用され、高品質なエッチング加工を総装置面積の小さい装置によって低コストで実現することができる。また、多品種少量生産に適合し、仕様の変更によって仕掛品が無駄になるリスクを小さく抑えることができる。

本発明の実施の形態１に基づくエッチング装置の構成を示す概略説明図である。 同、エッチング処理のフローを示すフロー図である。 同、エッチング装置の概念を示す概念図である。 同、別のエッチング／リンス／乾燥処理槽の構成を示す概略説明図である。 同、変形例に基づくエッチング処理のフローを示すフロー図である。 同、別の変形例に基づくエッチング処理のフローを示すフロー図である。 同、流体ノズルの構造を示す斜視図（ａ）、上面図（ｂ）、および上面図に７Ｃ−７Ｃ線で示した位置における断面図（ｃ）である。 本発明の実施の形態２に基づくエッチング装置の構成を示す概略説明図である。 特許文献１で提案されているガラス基板製造装置に基いて、従来のエッチング装置の構成を説明する概略図である。 エッチングの進行によるＬＣＤガラス基板とエッチング液の変化を示す概略説明図である。

符号の説明

１…エッチング／リンス／乾燥槽、２…外槽、３…上蓋、４…撹拌ポンプ、
５…排出バルブ、６…クイックダンプバルブ、７…バブリング気泡発生装置、
８…気泡分散板、９Ａ…ノズル、９Ｂ…ノズルヘッド、９Ｃ、９Ｄ…供給管、
９Ｅ…バルブ、１０…前処理槽、１１…排出バルブ、１２…超音波発生装置、
２０…エッチング液供給装置、２１…エッチング液秤量装置、
２２、２４…送り出しポンプ、２３、２５…エッチング排液排出管、
３０…純水供給装置、４０…乾燥ガス供給装置、５０…ＬＣＤガラス基板、
５０ａ、５０ｂ…ガラス基板、５１…シール剤、５２エッチング液、５３…不純物、
５４…微細な粒子状の浮遊物、５５…ゲル状の浮遊物、
６０…ＬＣＤガラス基板搬送機構、７０…制御装置（温度（板厚）コントローラ）、
１０１…エッチング槽、１０２…中間リンス槽、１０３…中間乾燥槽、
１０４…リンス槽、１０５…乾燥槽、１０６…ＬＣＤガラス基板搬送機構

Claims (23)

1. 湿式エッチング法によって被処理体をエッチングするエッチング処理方法において、
   少なくとも、エッチング処理と、前記エッチング処理後に前記被処理体をリンスする リンス処理と、前記リンス処理後に前記被処理体を乾燥させる乾燥処理とを、単一の処 理槽において実施する
   ことを特徴とする、エッチング処理方法。
2. 前記リンス処理として、前記被処理体に付着しているエッチング液を、純水を用いて除去し、前記乾燥処理として、前記被処理体に付着している前記純水を除去する、請求項１に記載したエッチング処理方法。
3. 前記リンス処理として温水洗浄及び／又は超音波洗浄を行う、請求項１に記載したエッチング処理方法。
4. 前記エッチング処理の前に、前記処理槽或いはこの処理槽に近接して配置された前処理槽において、前記被処理体の表面の汚れを、低濃度のエッチング液を用いたライトエッチングによって除去する、請求項１に記載したエッチング処理方法。
5. 前記エッチング処理後、前記リンス処理を行う前に、前記処理槽において中間リンス処理と第２のエッチング処理とを行う、請求項１に記載したエッチング処理方法。
6. 前記エッチング処理後、前記リンス処理を行う前に、前記処理槽において中間リンス処理と中間乾燥処理とを行ってから、前記被処理体に流体を噴射することによって、被処理体に付着している不純物を除去する処理を行う、請求項１に記載したエッチング処理方法。
7. ガスと液体との二流体を噴射する、請求項６に記載したエッチング処理方法。
8. 前記処理槽を複数個配置し、これらの処理槽を互いに独立に使用する、請求項１に記載したエッチング処理方法。
9. 前記エッチング処理をフッ酸又はフッ化水素を含有するエッチング液を用いて行う、請求項１に記載したエッチング処理方法。
10. 前記エッチング液として、緩衝剤が添加されたフッ化水素水溶液を用いる、請求項９に記載したエッチング処理方法。
11. 前記被処理体としてガラス基板をエッチングして、その厚さを減少させる、請求項９に記載したエッチング処理方法。
12. 請求項１に記載したエッチング処理方法を実施するのに用いられるエッチング装置であって、
    単一の処理槽に、少なくとも、エッチング液の供給手段と、エッチング排液の排出手 段と、リンス処理液の供給手段と、リンス廃液の排出手段と、前記乾燥処理を行う乾燥 手段とを備える
    エッチング装置。
13. 前記処理槽に、前記リンス処理液として純水を供給する供給手段を備え、前記乾燥手段として、前記被処理体に付着している前記純水を除去する乾燥手段とを備えた、請求項１２に記載したエッチング装置。
14. 前記リンス処理液としての純水を加熱する手段及び／又は前記被処理体に超音波を照射する超音波洗浄手段を備えた、請求項１２に記載したエッチング装置。
15. 前記乾燥手段として乾燥ガスの供給手段と水蒸気含有ガスの排出手段を備えた、請求項１２に記載したエッチング装置。
16. 前記乾燥ガスを加熱する手段を備えた、請求項１５に記載したエッチング装置。
17. 前記処理槽或いはこの処理槽に近接して配置された前処理槽において、前記被処理体の表面の汚れを、低濃度のエッチング液によるライトエッチングによって除去する処理が行われる、請求項１２に記載したエッチング装置。
18. 前記被処理体に流体を噴射することによって、前記被処理体に付着している不純物を除去するための流体噴射ノズルを備えた、請求項１２に記載したエッチング装置。
19. 前記流体噴射ノズルとして二流体ノズルを備えた、請求項１８に記載したエッチング装置。
20. 前記処理槽が複数個配置され、これらの処理槽が互いに独立に使用される、請求項１２に記載したエッチング装置。
21. 前記エッチング処理がフッ酸又はフッ化水素を含有するエッチング液を用いて行われる、請求項１２に記載したエッチング装置。
22. 前記エッチング液として、緩衝剤が添加されたフッ化水素水溶液が用いられる、請求項２１に記載したエッチング装置。
23. 前記被処理体としてガラス基板をエッチングして、その厚さを減少させる、請求項２１に記載したエッチング装置。

Images