JP2007273567A - 基板処理装置、基板処理方法、及び基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を回転しながら、処理液による基板の処理を均一に行う。
【解決手段】回転テーブル１０は、基板１を水平に支持して回転する。ノズル２０は、基板１の表面へ処理液を供給する。モータ駆動回路１８は、回転テーブル１０に連結されたモータ１７を駆動し、所定時間が経過した後、モータ１７を逆回転する。基板１を所定時間回転した後、基板１をそれまでと逆方向へ回転するので、処理液の流れる方向が途中で変化し、それまでの処理液の流れでは処理が進んでいなかった部分で処理が進行して、基板１の処理が均一に行われる。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板の処理を行う基板処理装置、基板処理方法、及びそれらを用いた基板の製造方法に係り、特に基板を回転しながら基板の処理を行う基板処理装置、基板処理方法、及びそれらを用いた基板の製造方法に関する。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の基板の製造は、フォトリソグラフィー技術を用いて、基板上にパターンを形成して行われる。

フォトリソグラフィー技術では、まず、基板上にパターンとなる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。次に、薄膜の上に感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、フォトレジスト膜を形成する。続いて、露光装置により、フォトマスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。そして、現像液を用いて、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。さらに、エッチング液を用いて、基板上に形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。最後に、剥離液を用いて、マスクの役目を終えたフォトレジスト膜を剥離する。これらの各処理の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄及び乾燥が行われる。

従来、基板の現像、エッチング、剥離、洗浄等の処理において、基板を回転しながら、基板の表面へ現像液、エッチング液、剥離液、洗浄液等の処理液を供給し、基板の回転による遠心力の作用で処理液を基板の表面全体に拡散させる基板処理装置が使用されている。この様な基板処理装置に関するものとして、例えば特許文献１に記載のものがある。
特開平１０−５７８７７号公報

従来の基板処理装置は、基板の処理を行う際、基板を常に一定の方向へ回転していた。そのため、基板の表面へ供給した処理液が常に同じ方向へ流れ、処理液による基板の処理が均一に行われなかった。特に、基板の現像又はエッチングにおいて、フォトレジスト膜又は薄膜が均等に除去されないため、パターンの断面が左右対称に形成されないという問題があった。また、基板の洗浄において、基板に付いた異物を除去する効果が小さいという問題があった。

図７（ａ）は従来の基板の現像を説明する図、図７（ｂ）は従来の基板のエッチングを説明する図である。基板１上にパターンとなる薄膜２が形成され、その上にマスクとなるフォトレジスト膜３が形成されている。図７（ａ）において、現像液が矢印に示す方向へ流れたとき、マスクの左側の側面３ａは、現像液により削り取られる量が多く急な傾斜となり、右側の側面３ｂは、現像液により削り取られる量が少なく緩やかな傾斜となる。同様に、図７（ｂ）において、エッチング液が矢印に示す方向へ流れたとき、パターンの左側の側面２ａは、エッチング液により削り取られる量が多く急な傾斜となり、右側の側面２ｂは、エッチング液により削り取られる量が少なく緩やかな傾斜となる。

また、図７（ｃ）は従来の基板の洗浄を説明する図である。基板１の表面に楔状の異物４ａ，４ｂが付着している。洗浄液が矢印に示す方向へ流れたとき、洗浄液の流れに逆らう様に付着している異物４ａは、洗浄液から受ける抵抗が大きく除去され易いが、洗浄液の流れに沿う様に付着している異物４ｂは、洗浄液から受ける抵抗が小さく除去され難い。

本発明の課題は、基板を回転しながら、処理液による基板の処理を均一に行うことである。また、本発明の課題は、基板の現像又はエッチングにおいて、フォトレジスト膜又は薄膜の除去を均等に行うことである。また、本発明の課題は、基板の洗浄において、異物を除去する効果を向上することである。さらに、本発明の課題は、基板の処理を均一に行い、品質の高い基板を製造することである。

本発明の基板処理装置は、基板を水平に支持して回転する回転手段と、回転手段に支持された基板の表面へ処理液を供給する処理液供給手段とを備え、回転手段が、基板を所定時間回転した後、基板をそれまでと逆方向へ回転するものである。

また、本発明の基板処理方法は、基板を水平に支持して回転しながら、基板の表面へ処理液を供給し、基板を所定時間回転した後、基板をそれまでと逆方向へ回転するものである。

基板を所定時間回転した後、基板をそれまでと逆方向へ回転するので、処理液の流れる方向が途中で変化し、それまでの処理液の流れでは処理が進んでいなかった部分で処理が進行して、基板の処理が均一に行われる。

特に、基板の表面へ現像液又はエッチング液を供給すると、現像液又はエッチング液の流れる方向が途中で変化し、それまでの現像液又はエッチング液の流れでは除去が進んでいなかった部分でフォトレジスト膜又は薄膜の除去が進行して、フォトレジスト膜又は薄膜の除去が均等に行われる。

また、基板の表面へ洗浄液を供給すると、洗浄液の流れる方向が途中で変化し、それまでの洗浄液の流れでは除去できなかった異物が除去されて、異物を除去する効果が向上する。

本発明の基板の製造方法は、上記のいずれかの基板処理装置又は基板処理方法を用いて、基板の処理を行うものである。基板の処理が均一に行われるので、品質の高い基板が製造される。

本発明の基板処理装置及び基板処理方法によれば、基板を所定時間回転した後、基板をそれまでと逆方向へ回転することにより、処理液による基板の処理を均一に行うことができる。

特に、基板の現像又はエッチングにおいて、フォトレジスト膜又は薄膜の除去を均等に行うことができる。従って、パターンの断面を左右対称に形成することができる。

また、基板の洗浄において、異物を除去する効果を向上することができる。

本発明の基板の製造方法によれば、基板の処理を均一に行うことができるので、品質の高い基板を製造することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による基板処理装置の概略構成を示す図である。基板処理装置は、回転テーブル１０、回転軸１３、プーリ１４ ，１６、ベル ト１５、モータ１７、モータ駆動回路１８、ノズル２０、及び液回収チャンバ３０を含んで構成されている。なお、図１（ａ）は、基板処理装置を上から見た状態を示し、図１（ｂ）は、液回収チャンバ３０の内部を横から見た状態を示す。

図１（ｂ）に示す様に、基板１が、回転ステージ１０の上面に搭載されている。回転ステージ１０の上面には、複数の支持ピン１１と複数の案内ピン１２とが取り付けられている。支持ピン１１は、その先端部が基板１の裏面と接触し、基板１を複数の点によって水平に支持する。案内ピン１２は、その側面が基板１の側面と接触することにより、基板１の位置決めを行う。

回転ステージ１０の下面には、回転軸１３が取り付けられている。回転軸１３は、プーリ１４、ベルト１５及びプーリ１６によって、モータ１７に連結されている。モータ１７を用いて回転軸１３を回転することにより、回転ステージ１０に搭載された基板１が回転する。

本実施の形態では、モータ１７としてサーボモータを用い、モータ駆動回路１８が、後述する様にモータ１７へ駆動電流を供給する。

回転ステージ１０の周囲には、液回収チャンバ３０が配置されている。液回収チャンバ３０は、上部が少し狭くなった円筒形であり、上方に向かって開口が設けられている。液回収チャンバ３０の底には、液回収通路３１が設けられている。

ノズル２０が、基板１の上方から外れた位置にある。ノズル２０は、後述する様に、スイング動作によって基板１の上方へ移動し、基板１の表面へ処理液を供給する。基板１の表面へ処理液を供給した後、ノズル２０は、スイング動作によって再び基板１の上方から外れた位置へ戻る。本実施の形態では、ノズル２０が、処理液として、現像液、エッチング液又は純水等からなる洗浄液を供給する。

図２及び図３は、本発明の一実施の形態による基板処理装置の動作を説明する図である。なお、図１と同様に、図２（ａ）及び図３（ａ）は、基板処理装置を上から見た状態を示し、図２（ｂ）及び図３（ｂ）は、液回収チャンバ３０の内部を横から見た状態を示す。

まず、ノズル２０をスイング動作させて、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、ノズル２０を基板１の上方へ移動する。そして、図２（ａ）に矢印で示す様に、モータ１７により基板１を反時計回りに回転しながら、ノズル２０から基板１の表面へ現像液、エッチング液又は洗浄液を供給する。

基板１の表面へ供給された現像液、エッチング液又は洗浄液が、基板１の回転による遠心力の作用で基板１の表面全体に拡散し、基板１の現像、エッチング又は洗浄が行われる。基板１の表面から流れ落ちた現像液、エッチング液又は洗浄液は、液回収チャンバ３０の底から液回収通路３１を通って回収される。

所定時間が経過した後、ノズル２０からの現像液、エッチング液又は洗浄液の供給を続けながら、モータ１７を逆回転させて、図３（ａ）に矢印で示す様に、基板１を時計回りに回転する。

図４（ａ）はモータの駆動電流を示す図、図４（ｂ）はモータの回転方向を示すタイムチャートである。モータ駆動回路１８は、時刻Ｔ１において、モータ１７への駆動電流の供給を開始する。図４（ａ）に示す様に、駆動電流は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで徐々に増加し、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３まで一定の値となった後、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４まで徐々に減少して、時刻Ｔ４で零となる。その後、駆動電流は、極性が反転し、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５まで徐々に増加し、時刻Ｔ５から時刻Ｔ６まで一定の値となった後、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７まで徐々に減少して、時刻Ｔ７で零となる。

モータ駆動回路１８から供給された駆動電流により、モータ１７は、図４（ｂ）に示す様に、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４の間、反時計回りに回転する。時刻Ｔ４において、モータ１７の回転は、図示しないブレーキにより一旦停止する。続いて、モータ１７は、時刻Ｔ４から時刻Ｔ７の間、時計回りに回転する。時刻Ｔ７において、モータ１７の回転は、図示しないブレーキにより停止する。

なお、本実施の形態では、基板１をまず反時計回りに回転し、その後基板１を時計回りに回転しているが、回転方向を入れ替えてもよい。また、本実施の形態では、回転方向の切り替えを１回だけ行っているが、回転方向の切り替えを複数回行ってもよい。

基板１を所定時間回転した後、基板１をそれまでと逆方向へ回転するので、基板１の現像又はエッチングを行う場合、ノズル２０から基板１の表面へ供給した現像液又はエッチング液の流れる方向が途中で変化し、それまでの現像液又はエッチング液の流れでは除去が進んでいなかった部分でフォトレジスト膜又は薄膜の除去が進行して、フォトレジスト膜又は薄膜の除去が均等に行われる。

例えば、図７（ａ）において、現像液の流れる方向が矢印の方向と反対になり、マスクの右側の側面３ｂで現像液により削り取られる量が多くなって、マスクの右側の側面３ｂが左側の側面３ａと同様の傾斜となる。また、図７（ｂ）において、エッチング液の流れる方向が矢印の方向と反対になり、パターンの右側の側面２ｂでエッチング液により削り取られる量が多くなって、パターンの右側の側面２ｂが左側の側面２ａと同様の傾斜となる。

また、基板１の洗浄を行う場合、ノズル２０から基板１の表面へ供給した洗浄液の流れる方向が途中で変化し、それまでの洗浄液の流れでは除去できなかった異物が除去されて、異物を除去する効果が向上する。

例えば、図７（ｃ）において、洗浄液の流れる方向が矢印の方向と反対になり、それまでは洗浄液から受ける抵抗が小さく除去されなかった異物４ｂが、洗浄液から大きな抵抗を受けて除去される。

基板１の現像、エッチング又は洗浄が終了すると、ノズル２０からの現像液、エッチング液又は洗浄液の供給を停止し、ノズル２０をスイング動作させて、ノズル２０を再び基板１の上方から外れた位置へ戻す。基板処理装置は、図１に示した状態となる。

なお、本実施の形態では、処理液を供給するノズルを１つだけ設けているが、ノズルを複数設け、複数の処理液を基板の表面へ順番に供給して複数の処理を行ってもよい。

以上説明した実施の形態によれば、基板１を所定時間回転した後、基板１をそれまでと逆方向へ回転することにより、処理液の流れる方向が途中で変化し、それまでの処理液の流れでは処理が進んでいなかった部分で処理が進行するので、処理液による基板の処理を均一に行うことができる。

特に、基板１の現像又はエッチングにおいて、フォトレジスト膜又は薄膜の除去を均等に行うことができる。従って、パターンの断面を左右対称に形成することができる。

また、基板１の洗浄において、異物を除去する効果を向上することができる。

本発明の基板処理装置又は基板処理方法を用いて基板の処理を行うことにより、基板の処理を均一に行うことができるので、品質の高い基板を製造することができる。

例えば、図５は、液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。薄膜形成工程（ステップ１０１）では、スパッタ法やプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、ガラス基板上に液晶駆動用の透明電極となる導電体膜や絶縁体膜等の薄膜を形成する。レジスト塗布工程（ステップ１０２）では、ロール塗布法等により感光樹脂材料（フォトレジスト）を塗布して、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜上にフォトレジスト膜を形成する。露光工程（ステップ１０３）では、プロキシミティ露光装置や投影露光装置等を用いて、マスクのパターンをフォトレジスト膜に転写する。現像工程（ステップ１０４）では、シャワー現像法等により現像液をフォトレジスト膜上に供給して、フォトレジスト膜の不要部分を除去する。エッチング工程（ステップ１０５）では、ウエットエッチングにより、薄膜形成工程（ステップ１０１）で形成した薄膜の内、フォトレジスト膜でマスクされていない部分を除去する。剥離工程（ステップ１０６）では、エッチング工程（ステップ１０５）でのマスクの役目を終えたフォトレジスト膜を、剥離液によって剥離する。これらの各工程の前又は後には、必要に応じて、基板の洗浄工程及び乾燥工程が実施される。これらの工程を数回繰り返して、ガラス基板上にＴＦＴアレイが形成される。

また、図６は、液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離等の処理により、ガラス基板上にブラックマトリクスを形成する。着色パターン形成工程（ステップ２０２）では、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法等により、ガラス基板上に着色パターンを形成する。この工程を、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色パターンについて繰り返す。保護膜形成工程（ステップ２０３）では、着色パターンの上に保護膜を形成し、透明電極膜形成工程（ステップ２０４）では、保護膜の上に透明電極膜を形成する。これらの各工程の前、途中又は後には、必要に応じて、基板の洗浄工程及び乾燥工程が実施される。

図５に示したＴＦＴ基板の製造工程では、現像工程（ステップ１０４）、エッチング工程（ステップ１０５）及び剥離工程（ステップ１０６）、並びに基板の洗浄工程において、図６に示したカラーフィルタ基板の製造工程では、ブラックマトリクス形成工程（ステップ２０１）及び着色パターン形成工程（ステップ２０２）の現像、エッチング及び剥離の処理、並びに基板の洗浄工程において、本発明の基板処理装置又は基板処理方法を適用することができる。

本発明の一実施の形態による基板処理装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態による基板処理装置の動作を説明する図である。 本発明の一実施の形態による基板処理装置の動作を説明する図である。 図４（ａ）はモータの駆動電流を示す図、図４（ｂ）はモータの回転方向を示すタイムチャートである。 液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。 液晶ディスプレイ装置のカラーフィルタ基板の製造工程の一例を示すフローチャートである。 図７（ａ）は従来の基板の現像を説明する図、図７（ｂ）は従来の基板のエッチングを説明する図、図７（ｃ）は従来の基板の洗浄を説明する図である。

符号の説明

１ 基板
１０ 回転テーブル
１１ 支持ピン
１２ 案内ピン
１３ 回転軸
１４ ，１６ プーリ
１５ ベルト
１７ モータ
１８ モータ駆動回路
２０ ノズル
３０ 液回収チャンバ
３１ 液回収通路

Claims (8)

1. 基板を水平に支持して回転する回転手段と、
   前記回転手段に支持された基板の表面へ処理液を供給する処理液供給手段とを備え、
   前記回転手段が、基板を所定時間回転した後、基板をそれまでと逆方向へ回転することを特徴とする基板処理装置。
2. 前記処理液供給手段が現像液又はエッチング液を供給することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記処理液供給手段が洗浄液を供給することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
4. 基板を水平に支持して回転しながら、
   基板の表面へ処理液を供給し、
   基板を所定時間回転した後、基板をそれまでと逆方向へ回転することを特徴とする基板処理方法。
5. 基板の表面へ現像液又はエッチング液を供給することを特徴とする請求項４に記載の基板処理方法。
6. 基板の表面へ洗浄液を供給することを特徴とする請求項４に記載の基板処理方法。
7. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の基板処理装置を用いて、基板の処理を行うことを特徴とする基板の製造方法。
8. 請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の基板処理方法を用いて、基板の処理を行うことを特徴とする基板の製造方法。

Images