JP2007324249A - 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基板の処理又は乾燥を行う際、処理液のミストが基板に付着するのを抑制し、かつ処理液のミストが装置の外へ漏れるのを防止する。
【解決手段】上カップ４０に吸気口４２を設け、下カップ３０の基板１より下の位置に排気口３２を設け、かつ下カップ３０の基板１の周囲の内壁に斜め下向きに傾斜した傾斜板３４を設ける。処理室内では、吸気口４２から基板１の表面を通り排気口３２へ向かう下向きの空気の流れが形成される。そして、基板１の表面を通った空気が、下カップ３０の内壁に設けられた傾斜板３４に沿って斜め下向きに流れ、基板１の回転による空気の流れの乱れが小さくなる。下カップ３０内で発生した処理液のミストを含む空気は、この斜め下向きの空気の流れに押されて、基板１の表面及び裏面へ回り込むことがほとんどなく、さらに上カップ４０と下カップ３０との隙間から処理室の外へ流れることもない。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の処理又は乾燥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又は乾燥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においては、基板の現像、エッチング、剥離、洗浄等の処理を行う際、処理室内で基板を回転しながら、基板へ現像液、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では、基板を洗浄した後の基板の乾燥も、基板を高速で回転して、遠心力により洗浄液を基板から飛散させることにより行われる。

基板を回転しながら基板の処理又は乾燥を行う基板処理装置では、基板の回転時に基板から飛散する処理液から微粒子状のミストが発生し、処理液のミストが基板に付着して処理のむらが発生するという問題があった。これに対し、特許文献１では、処理室（液処理チャンバ）を構成する下カップの底部に、傾斜した上板を備えた排気ダクトを設け、排気ダクト内を負圧吸引することにより、基板の下側で下向きの空気の流れを形成して、処理液のミストを含んだ空気が基板の裏面へ回り込むのを防止している。
特開２００３−１６３１４７号公報

一般に、基板を収容する処理室は、略円筒状の上カップと下カップとで構成され、基板の出し入れを行うために、どちらかのカップが上下に移動可能となっている。このため、上カップと下カップとの間を密封することは困難であり、上カップと下カップとの間には隙間が存在する。下カップは基板から飛散した処理液を回収するために基板の周囲に配置されているので、上カップと下カップとの隙間は基板よりも上方に位置している。

従来の基板処理装置では、上カップに吸気口を設け、下カップに排気口を設けて、処理室内に下向きの空気の流れを形成していたが、基板の回転によりこの空気の流れが乱され、処理液のミストを含んだ空気が上カップと下カップとの隙間から処理室の外へ流れ、処理液のミストが装置の外へ漏れるという問題があった。特許文献１に記載の技術では、下カップに設けた排気ダクトにより基板の下側で下向きの空気の流れを形成しているが、上カップと下カップとの隙間は基板よりも上方に位置しているため、処理液のミストを含んだ空気が上カップと下カップとの隙間から処理室の外へ流れるのを阻止するには十分でなかった。

本発明の課題は、基板を回転しながら基板の処理又は乾燥を行う際、処理液のミストが基板に付着するのを抑制し、かつ処理液のミストが装置の外へ漏れるのを防止することである。また、本発明の課題は、基板の処理又は乾燥を均一に行い、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へ処理液を供給する処理液供給手段と、回転手段に支持された基板の周囲に配置された下カップと、下カップの上方に配置され、下カップと共に基板を収容する処理室を構成する上カップとを備えた基板処理装置であって、上カップが、処理室内へ空気を取り入れる吸気口を有し、下カップが、回転手段に支持された基板より下の位置に処理室外へ空気を排出する排気口を有し、かつ回転手段に支持された基板の周囲の内壁に斜め下向きに傾斜した傾斜板を有するものである。

また、本発明の基板処理方法は、基板の周囲に配置された下カップと、下カップの上方に配置された上カップとで構成された処理室内で、基板を水平に支持して回転しながら、基板へ処理液を供給する基板処理方法であって、上カップに処理室内へ空気を取り入れる吸気口を設け、下カップの基板より下の位置に処理室外へ空気を排出する排気口を設け、かつ下カップの基板の周囲の内壁に斜め下向きに傾斜した傾斜板を設けるものである。

上カップに処理室内へ空気を取り入れる吸気口を設け、下カップの基板より下の位置に処理室外へ空気を排出する排気口を設けるので、処理室内に、基板の上方から基板の表面を通り基板の下方へ向かう下向きの空気の流れが形成される。そして、下カップの基板の周囲の内壁に斜め下向きに傾斜した傾斜板を設けるので、基板の表面を通った空気が傾斜板に沿って斜め下向きに流れ、基板の回転による空気の流れの乱れが小さくなる。下カップ内で発生した処理液のミストを含む空気は、この斜め下向きの空気の流れに押されて、基板の表面及び裏面へ回り込むことがほとんどなく、さらに基板よりも上方に位置している上カップと下カップとの隙間から処理室の外へ流れることもない。従って、処理液のミストが基板に付着するのが抑制され、かつ処理液のミストが装置の外へ漏れるのが防止される。

さらに、本発明の基板処理装置は、下カップが、回転手段に支持された基板の周囲の内壁に下方へ向かって広がる傾斜角４５度未満の傾斜面を有し、該傾斜面に傾斜板を有するものである。また、本発明の基板処理方法は、下カップの基板の周囲の内壁に下方へ向かって広がる傾斜角４５度未満の傾斜面を設け、該傾斜面に傾斜板を設けるものである。

基板から飛散する処理液から発生したミストの大部分は、傾斜板に沿って流れる斜め下向きの空気の流れに押されて、下カップの傾斜面へ斜め下向きに衝突する。ミストの一部が下カップの傾斜面へほぼ水平に衝突しても、下カップの傾斜面は下方へ向かって広がり傾斜角が４５度未満であるので、下カップの傾斜面で跳ね返ったミストは、鉛直方向よりも外側に広がる方向へ流れる。この下カップの傾斜面に傾斜板を設けるので、下カップの傾斜面に衝突して跳ね返ったミストは、傾斜板に沿って流れる斜め下向きの空気の流れに確実に捉えられ、基板の表面及び裏面へ回り込まない。従って、処理液のミストが基板に付着するのがさらに抑制される。

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、基板の処理又は乾燥を行うものである。処理液のミストが基板に付着するのが抑制され、基板の処理又は乾燥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、上カップに処理室内へ空気を取り入れる吸気口を設け、下カップの基板より下の位置に処理室外へ空気を排出する排気口を設け、かつ下カップの基板の周囲の内壁に斜め下向きに傾斜した傾斜板を設けることにより、基板を回転しながら基板の処理又は乾燥を行う際、処理液のミストが基板に付着するのを抑制し、かつ処理液のミストが装置の外へ漏れるのを防止することができる。

さらに、本発明の基板処理装置及び基板処理方法によれば、下カップの基板の周囲の内壁に下方へ向かって広がる傾斜角４５度未満の傾斜面を設け、該傾斜面に傾斜板を設けることにより、処理液のミストが基板に付着するのをさらに抑制することができる。

本発明の基板の製造方法によれば、基板の処理又は乾燥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、回転ステージ１０、回転軸１３、プーリ１４ ，１６、ベル ト１５、モータ１７、ノズル２０、下カップ３０、及び上カップ４０を含んで構成されている。

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。

回転ステージ１０に搭載された基板１の周囲には下カップ３０が配置され、下カップ３０の上方には上カップ４０が配置されている。下カップ３０は、略円筒状であり、上方に向かって開口を有する。上カップ４０は、同様に略円状であり、下方に向かって開口を有する。上カップ４０と下カップ３０は、基板１を収納する処理室を構成し、基板１の出し入れを行うために、どちらかが上下に移動可能となっている。基板１を収納した後、下カップ３０は、基板１から飛散した処理液を回収するために基板１の周囲に配置され、上カップ４０と下カップ３０との隙間は、基板１よりも上方に位置する。

上カップ４０の側面には、後述するノズル２０が通る窓４１が設けられている。上カップ４０の天井には、処理室内へ空気を取り入れる吸気口４２が設けられ、吸気口４２には、処理室外から、ケミカルフィルタによりろ過された清浄空気が供給される。

図２は、下カップの概略構成を示す図である。下カップ３０の上部３０ａは、開口へ向かって徐々に狭くなっており、これにより下カップ３０の内壁には、下方へ向かって広がる傾斜面３３が構成されている。本実施の形態では、傾斜面３３の傾斜角θが４５度未満となっている。

傾斜面３３には、斜め下向きに傾斜した複数の傾斜板３４が取り付けられている。複数の傾斜板３４は、傾斜面３３上に、等間隔に、かつ回転軸１３に対して対称となる様に配置されている。

下カップ３０の底には、液回収通路３１が設けられている。下カップ３０の基板１より下の位置には、処理室外へ空気を排出する複数の排気口が設けられている。

図１において、回転ステージ１０に搭載された基板１の上方には、ノズル２０が配置されている。ノズル２０は、上カップ４０の窓４１を通って処理室外の図示しない処理液供給源へ接続され、基板１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する。

以下、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１において、処理室外から上カップ４０の吸気口４２へ清浄空気を供給し、下カップ３０の排気口３２から処理室外へ空気を排出する。そして、モータ１７により基板１を回転しながら、ノズル２０から基板１の表面へ処理液を供給する。基板１の表面へ供給され処理液が、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の処理が行われる。基板１の表面から流れ落ちた処理液は、下カップ３０の底から液回収通路３１を通って回収される。

処理室内では、吸気口４２から基板１の表面を通り排気口３２へ向かう下向きの空気の流れが形成される。そして、基板１の表面を通った空気が、図２に矢印で示す様に、傾斜板３４に沿って斜め下向きに流れ、基板１の回転による空気の流れの乱れが小さくなる。下カップ３０内で発生した処理液のミストを含む空気は、この斜め下向きの空気の流れに押されて、基板１の表面及び裏面へ回り込むことがほとんどなく、さらに基板１よりも上方に位置している上カップ４０と下カップ３０との隙間から処理室の外へ流れることもない。従って、処理液のミストが基板１に付着するのが抑制され、かつ処理液のミストが装置の外へ漏れるのが防止される。

図３は、下カップの傾斜面によるミストの跳ね返りを説明する図である。基板１から飛散する処理液から発生したミストの大部分は、傾斜板３４に沿って流れる斜め下向きの空気の流れに押されて、下カップ３０の傾斜面３３へ斜め下向きに衝突する。ミストの一部が下カップ３０の傾斜面３３へほぼ水平に衝突しても、下カップ３０の傾斜面３３は下方へ向かって広がり傾斜角が４５度未満であるので、下カップ３０の傾斜面３３で跳ね返ったミストは、図３に矢印で示す様に、鉛直方向よりも外側に広がる方向へ流れる。本実施の形態では、下カップ３０の傾斜面３３に傾斜板３４を設けるので、下カップ３０の傾斜面３３に衝突して跳ね返ったミストは、傾斜板３４に沿って流れる斜め下向きの空気の流れに確実に捉えられ、基板１の表面及び裏面へ回り込まない。従って、処理液のミストが基板１に付着するのがさらに抑制される。

以上説明した実施の形態によれば、上カップ４０に処理室内へ空気を取り入れる吸気口４２を設け、下カップ３０の基板１より下の位置に処理室外へ空気を排出する排気口３２を設け、かつ下カップ３０の基板１の周囲の内壁に斜め下向きに傾斜した傾斜板３４を設けることにより、基板１を回転しながら基板１の処理を行う際、処理液のミストが基板１に付着するのを抑制し、かつ処理液のミストが装置の外へ漏れるのを防止することができる。

さらに、下カップ３０の基板１の周囲の内壁に下方へ向かって広がる傾斜角４５度未満の傾斜面３３を設け、該傾斜面３３に傾斜板３４を設けることにより、処理液のミストが基板１に付着するのをさらに抑制することができる。

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又は乾燥を行うことにより、基板の処理又は乾燥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４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５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４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）、剥離工程（ステップ１０６）、並びに基板の洗浄工程及び乾燥工程において、図５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及び乾燥工程において、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。 下カップの概略構成を示す図である。 下カップの傾斜面によるミストの跳ね返りを説明する図である。 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。

符号の説明

１ 基板
１０ 回転ステージ
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
２０ ノズル
３０ 下カップ
３１ 液回収通路
３２ 排気口
３３ 傾斜面
３４ 傾斜板
４０ 上カップ
４２ 吸気口

Claims (6)

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へ処理液を供給する処理液供給手段と、
   前記回転手段に支持された基板の周囲に配置された下カップと、
   前記下カップの上方に配置され、前記下カップと共に基板を収容する処理室を構成する上カップとを備えた基板処理装置であって、
   前記上カップは、処理室内へ空気を取り入れる吸気口を有し、
   前記下カップは、前記回転手段に支持された基板より下の位置に処理室外へ空気を排出する排気口を有し、かつ前記回転手段に支持された基板の周囲の内壁に斜め下向きに傾斜した傾斜板を有することを特徴とする基板処理装置。
2. 前記下カップは、前記回転手段に支持された基板の周囲の内壁に下方へ向かって広がる傾斜角４５度未満の傾斜面を有し、該傾斜面に前記傾斜板を有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. 基板の周囲に配置された下カップと、下カップの上方に配置された上カップとで構成された処理室内で、基板を水平に支持して回転しながら、基板へ処理液を供給する基板処理方法であって、
   上カップに処理室内へ空気を取り入れる吸気口を設け、
   下カップの基板より下の位置に処理室外へ空気を排出する排気口を設け、かつ下カップの基板の周囲の内壁に斜め下向きに傾斜した傾斜板を設けることを特徴とする基板処理方法。
4. 下カップの基板の周囲の内壁に下方へ向かって広がる傾斜角４５度未満の傾斜面を設け、該傾斜面に傾斜板を設けることを特徴とする請求項３に記載の基板処理方法。
5. 請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置を用いて、基板の処理又は乾燥を行うことを特徴とする基板の製造方法。
6. 請求項３又は請求項４に記載の基板処理方法を用いて、基板の処理又は乾燥を行うことを特徴とする基板の製造方法。

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