JP2008311657A - 基板エッチング装置及び基板の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を垂直に起立させた状態で基板の両面にエッチング液を流して基板をエッチングする基板エッチング装置及び基板の処理方法を提供する。
【解決手段】基板を垂直に起立させた状態に保持する基板垂直保持部と、垂直に起立させた基板の上端にエッチング液を噴射してエッチング液が基板の表面を流れ落ちるようにするエッチング液噴射部と、を含み、エッチング液噴射部は、基板の両側にそれぞれ具備させて基板の両面に同時にエッチング液を噴射することを特徴とする基板エッチング装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板エッチング装置及び基板の処理方法に関し、特に、基板を垂直に起立させた状態で基板の両面にエッチング液を流して基板をエッチングする基板エッチング装置及び基板の処理方法に関する。

一般的に、液晶表示装置、有機発光表示装置など表示装置分野と半導体装置の製造工程は薄膜蒸着（真空蒸着法）、フォトリソグラフィ、エッチング工程などの構成を含んで構成でき、清浄度を維持するための洗浄工程、工程前後の結果及び異常可否を確認するための検査工程を含む。

一方、表示装置分野においては、最近の表示装置のスリム（薄型）化傾向によって表示装置製造の後に、表示装置の基板の外面をエッチングして表示装置をスリム化する工程が追加で進行されている。

従って、基板の表面に対するエッチング工程は表示装置製造分野または半導体装置製造分野においては必須的に要求される重要な工程である。

このようなエッチング工程は物理的または化学的反応を用いて基板上に形成されたパターンの通りに薄膜を選択的に除去して実際の薄膜パターンを具現したり、基板の全面を一定の厚さで除去して基板を一定の厚さに薄くしたりする。従って、このようなエッチング工程はその方法によって乾式エッチングと、湿式エッチングと、で区分する。その中、湿式エッチングは基本的にケミカルベースを使用し、エッチング液を基板に撒くときはスプレーモード、ディップモード、スプレーアンドディップ（ｄｉｐ ａｎｄ ｓｐｒａｙ）モードを選択的に使用する。

ところで、ディップモードの場合には構造が簡単で装備の製作が容易ではあるが、量産用として製作するには適合していないという問題がある。また、基板をエッチングした後、表面に染みが残るのでＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）及びＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの表示装置の基板エッチング工程に適用することは難しく、生産性が低いという問題がある。

一方、スプレーモードの場合にはディップモードの場合より染みの発生が少なくエッチングの均一度が優れ、大面積基板を処理しても装備の大きさがそれほど大きくならないという長所がある。しかし、スプレーモードの場合にはエッチング速度が遅く量産に適合せず、ノズルのホールが微細であるため工程中に詰まってしまうという問題がある。

本発明が達成しようとする技術的課題は、基板を垂直に起立させた状態でエッチング液が基板の表面を流れ落ちながら、基板をエッチングしてエッチング速度及びエッチング均一度を向上させた基板エッチング装置及び基板の処理方法を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明の一実施の形態によれば、基板を垂直に起立させた状態に保持する基板垂直保持部と、垂直に起立させた前記基板の上端にエッチング液を噴射してエッチング液が基板の表面を流れ落ちるようにするエッチング液噴射部と、を含む基板エッチング装置が提供される。

前記エッチング液噴射部は、前記基板の両側にそれぞれ具備させて前記基板の両面に同時にエッチング液を噴射することにより、基板の両面に対して同時にエッチング作業を進行することができて好ましい。

前記エッチング液噴射部は、前記基板の表面にエッチング液を円形で噴射する直射型ノズルであっても、前記基板の表面にエッチング液をライン形状で噴射するスリット型ノズルであってもよい。

前記基板垂直保持部は、前記基板の上側端部位を開放し、前記基板の下側及び両側面端部位と接触して基板を装着する基板ジグであっても、複数枚の基板を互いに一定間隔に離隔させて垂直に装着するカセットであってもよい。

前記基板がエッチングされている程度を実時間で測定するエッチング率測定部をさらに具備することにより、基板がエッチングされている程度を正確に測定することができて好ましい。

前記エッチング率測定部は、前記エッチング液噴射部の下側に配置され、前記基板と同一の材質からなる試片と、前記試片がエッチングされている程度を測定する測定器と、を含むことが好ましい。

本発明による基板エッチング装置には、前記エッチング液噴射部の前方に配置され、前記基板を装着して供給する基板ローディング部、前記エッチング液噴射部後方に配置され、前記基板に超純水を噴射するリンシング部、前記リンシング部の後方に配置され、前記基板を乾燥する基板乾燥部、前記基板ローディング部と前記エッチング液噴射部との間に配置され、前記基板表面に超純水を噴射する初期リンシング部をさらに具備することが好ましい。

上記の目的を達成すべく、本発明の一実施の形態によれば、基板を垂直に起立させ、前記基板の上端にエッチング液を噴射することにより、前記エッチング液が前記基板の表面を流れ落ちるようにして基板をエッチングすることを特徴とする基板の処理方法が提供される。

前記エッチングは、前記基板の両面に同時にエッチング液を噴射することにより行うことが好ましい。

前記エッチングの後、前記基板に超純水を噴射することが好ましい。

前記超純粋の噴射の後、前記基板を乾燥することが好ましい。

以下、図面を参照して本発明の望ましい一実施の形態を図面を参照してより詳細に説明する。

本発明の実施の形態に係る基板エッチング装置は、基板垂直保持部及びエッチング液噴射部を備えている。

本発明の実施の形態に係る基板垂直保持部は、エッチング工程を実施する基板Ｓを垂直に起立させた状態に保持する。本発明の実施の形態においては、基板垂直保持部が基板ジグ１０またはカセット３０で構成することができる。

図２に示すように、基板垂直保持部を基板ジグ１０で構成する場合には、基板ジグ１０が基板Ｓの上側端部位を開放し、基板Ｓの下側及び両側面端部位と接触して基板Ｓを装着する構造を有するようにする。

基板ジグ１０は基板Ｓを垂直に起立させた状態で装着させる構成要素である。本発明の実施の形態に係る基板エッチング装置は、基板Ｓを垂直に起立させた状態で基板の表面に対するエッチング作業を進行するので、工程進行中に基板Ｓを垂直に起立させた状態を保持しなければならない。一般的に、基板Ｓは非常に薄い側面を有しているので、基板Ｓを垂直に起立した状態を保持することができない。よって、基板ジグ１０を使用して基板Ｓを垂直に保持することができる。

図２に示すように、基板ジグ１０は基板Ｓの下面端部分、両側面端部分と接触して基板Ｓを安定的に固定する。この際、基板Ｓの上面部分は開放された状態を保持する。この基板Ｓの上面部分はエッチング液が流入される部分であるので、開放されなければならない。

また、基板ジグ１０にはジグ移動手段６０と結合して基板ジグ１０を水平に移動させる移動手段結合部（図示せず）をさらに具備している。この移動手段結合部は基板ジグ１０の下面に具備される。この移動手段結合部はローラなどで構成され、基板ジグ１０が振動なしに安定的に移動できるようにすることが好ましい。

一方、図２に示すように、基板ジグ１０には、水平移動中に倒れないように側面を支持する側面ガイド部１２をさらに具備することができる。この側面ガイド部１２は別途に具備されるガイドバー７２と結合して基板ジグ１０を案内する。従って、この側面ガイド部１２はガイドバー７２と結合した状態でスライディングして側面移動ができる構造を有する。

一方、基板垂直保持部がカセット３０で構成される場合には基板ジグ１０の場合と異なって複数個の基板Ｓを同時に処理することができるという長所がある。図４に示すように、カセット３０は基板Ｓが垂直に起立された状態で互いに平行に複数個が装着できるように複数個の基板挿入口３２を有する。また、カセット３０を用いる場合にはカセット３０単位で各工程ポジションに移動しながらエッチング工程が進行される。

次に、ジグ移動手段６０は基板垂直保持部、例えば、基板ジグ１０またはカセット３０を水平移動させる構成要素である。本発明の実施の形態に係る基板エッチング装置では、基板Ｓを基板ジグ１０またはカセット３０に装着した状態で水平移動させながらエッチング工程を進行する。従って、基板ジグ１０またはカセット３０を各工程が進行される位置に水平移動させる役割をジグ移動手段６０が遂行するのである。このジグ移動手段６０は一定のレールなどの形態で備えられ、基板ジグ１０またはカセット３０の下部に具備される移動手段結合部がこのレールと結合して水平移動するのが好ましい。

また、このジグ移動手段６０はエッチング過程が進行される間、基板ジグ１０またはカセット３０を水平方向に往復移動させることができる。このようにエッチング進行過程で基板ジグ１０またはカセット３０を水平方向に往復移動させるのは基板Ｓの表面のエッチング均一度を向上させるためである。

次に、エッチング液噴射部は垂直に起立させた基板Ｓの上端にエッチング液を噴射してエッチング液が基板の表面を流れ落ちるようにする構成要素である。このエッチング液噴射部はエッチング進行過程で水平方向に往復移動することができる。このようにエッチング進行過程でエッチング液噴射部を水平方向に往復移動させるのは、基板Ｓの表面のエッチング均一度を向上させるためである。また、本発明の実施の形態においては、このエッチング液噴射部を下方噴射型ノズル２０、直射型ノズル８０またはスリット型ノズル９０で構成することができる。

図２及び図３に示すように、下方噴射型ノズル２０は基板Ｓの上側に配置され、基板Ｓの方向にエッチング液２６を一定の速度で噴射する構成要素である。この下方噴射型ノズル２０は多様な構造であってもよいが、スリット形状で具備されて長く形成されている基板Ｓの両表面に均一にエッチング液を噴射することが好ましい。図２及び図３に示す下方噴射型ノズル２０は、絞り形状の先端部２２からエッチング液２６を噴射するように構成されており、その内部にはエッチング液２６の噴射量を調整する部材２４を有している。

図５に示すように、直射型ノズル８０の場合には円形管８２のような形状を有し、基板Ｓの表面にエッチング液を円形で噴射する。この円形管８２は支持部８４に接続されており、この支持部８４はエッチング液を供給する働きを有する。この際、円形管８２の直径は１ｍｍ〜２ｍｍ程度で既存のスプレーノズルより大きくて詰まらない程度であることが好ましい。この直射型ノズル８０の場合、エッチング液を噴射する圧力は基板Ｓに噴射されたエッチング液が飛び散ることなく流れ落ちる程度の弱い圧力であることが好ましい。

図６に示すように、スリット型ノズル９０の場合には、長いスリット形状を有し、基板Ｓの表面にエッチング液をライン形状で噴射する。このようなスリット型ノズル９０の場合には基板Ｓの両側にそれぞれ具備しても、基板Ｓの直上に一つを具備してもよいのである。このようなスリット型ノズル９０の場合にも前述した直射型ノズル８０の場合と同様にエッチング液の噴射圧力が弱いことが望ましい。

一方、基板垂直保持部がカセット３０で具備される場合には、カセット３０に装着されている全ての基板Ｓをエッチングするためにカセット３０の基板挿入口３２を別に区分してエッチング液噴射部が具備されることが好ましい。

次に、エッチング率測定部（図示せず）は基板Ｓがエッチングされている程度を実時間で測定する。基板Ｓが実際にエッチング液によってどのくらいエッチングできているかを正確に測定してからこそ明確に工程条件を確保することができる。従って、本発明の実施の形態においてはエッチング液噴射部の下側に基板Ｓと同一の条件でエッチングされる位置に試片を配置し、この試片がエッチングされる程度を正確に測定して基板Ｓがエッチングされる程度を測定する。

従って、本発明の実施の形態によるエッチング率測定部は、エッチング液噴射部の下側に配置され、基板Ｓと同一の材質からなる試片と、試片がエッチングされた程度を測定する測定器とを含んで構成される。ここで、測定器は直接試片の厚さを測定する機械的測定手段であっても、光学的方法で試片の厚さを測定する光学的測定手段であってもよいのである。

次に、基板ローディング部４０は基板Ｓを装着して供給する構成要素である。図１に示すように、基板ローディング部４０はエッチング液噴射部の前方に配置される。この基板ローディング部４０の下側にはジグ移動手段６０が具備されており、このジグ移動手段６０には基板Ｓが装着されていない空いた基板ジグ１０またはカセット３０が待機しており、この空いている基板ジグ１０またはカセット３０の上側から下側に移動させながら基板Ｓを装着することができる。

図１に示すように、リンシング（ｒｉｎｓｉｎｇ）部５０はエッチング液噴射部の後方に配置され、基板Ｓに超純水を噴射して基板Ｓを洗浄する構成要素である。一定の時間の間エッチング工程が進行された後には正確な工程進行のためにエッチング工程が中止されなければならない。従って、基板Ｓの表面に存在するエッチング液が全て除去されるべきであり、このリンシング部５０が基板Ｓの表面に超純水を噴射して基板Ｓの表面のエッチング液を全て除去する。

次に、基板乾燥部１１０をさらに具備することもできる。この基板乾燥部１１０はリンシング部５０の後方に配置され、基板Ｓに気体を噴射して基板Ｓを乾燥する構成要素である。基板Ｓの洗浄過程で基板Ｓの表面に存在する超純水を除去して基板Ｓの表面を綺麗にし、次の工程進行を円滑にするのである。本発明の実施の形態においては基板乾燥部１１０をエアーナイフ（ａｉｒ ｋｎｉｆｅ）から構成する。

また、本発明の実施の形態による基板エッチング装置には基板ローディング４０とエッチング液噴射部との間に配置され、前記基板Ｓの表面に超純水を噴射する初期リンシング部１２０をさらに具備することもできる。この初期リンシング部１２０は基板Ｓがエッチングされる前に基板Ｓの表面を超純水で洗浄して不純物を除去し、基板Ｓの全表面が同一のエッチング条件を有するようにする。

一方、本発明の実施の形態による基板エッチング装置には基板乾燥部１１０の後方に配置され、処理された基板Ｓを排出する基板アンローティング部１３０と、基板Ｓが排出され空いた状態の基板ジグ１０を基板ローディング部４０の位置に移動させるジグ回送手段（図示せず）をさらに具備することが工程の自動化のために好ましい。

また、本発明の実施の形態による基板エッチング装置にはエッチング液回収手段７０をさらに具備してもよい。図１に示すように、エッチング液回収手段７０はエッチング液噴射部の下方に配置され、エッチング液噴射部によって基板Ｓに供給されて基板Ｓの側面に沿って流れ落ちたエッチング液を回収して再度エッチング液噴射部に供給する構成要素である。本発明の実施の形態による基板エッチング装置ではエッチング液が短い時間の間、基板Ｓの側面に沿って流れ落ちながらエッチング作業が進行されるので一度のエッチング過程に使用されたエッチング液は相変わらず有効なエッチング機能を保有している。従って、このエッチング液を回収して再使用することが、エッチング液の使用効率を向上させることができるので、このエッチング液回収手段７０がエッチング液を回収してエッチング液噴射部に再度供給するのである。勿論、このエッチング液回収手段７０には回収されたエッチング液から一定の不純物を除去することができるフィルターをさらに具備することもできる。

図７は、本発明の一実施の形態に係る基板エッチング装置のレイアウトを示すブロック図である。処理の流れに沿って、前方（処理すべき基板がロードされる側）から後方（処理済みの基板がアンローディングされる側）へと、順に、ローディング部４０、初期リンシング部１２０、エッチング部２０、バッファ部１４０、リンシング部５０、乾燥部１１０、ベイキング部１５０、アンローディング部１３０が配置されている。これらの装置間では、基板ジグ１０をジグ移動手段６０にて移動させることにより、基板の受け渡しを行う。ここで、ローディング部４０は基板Ｓをロードして基板エッチング装置に供給する。初期リンシング部１２０は基板Ｓの表面に超純水を噴射して洗浄する。エッチング部２０は基板Ｓにエッチング液を噴射する。バッファ部１４０はバッファリング処理を行う。リンシング部５０はエッチング後の基板Ｓの表面に超純水を噴射して洗浄する。乾燥部１１０はリンシング部５０による処理後の基板Ｓに気体を噴射して乾燥する。ベイキング部１５０は、基板Ｓに熱処理を施す。アンローディング部１３０は、処理済の基板Ｓを基板エッチング装置外に排出する。このように構成することによって、エッチング処理、リンシング処理、乾燥処理等を、この順で連続的に流れ作業にて施すことができる。

図８は、本発明の他の実施の形態に係る基板エッチング装置のレイアウトを示すブロック図である。図７と異なる点は、エッチング部がエッチング部２０ａ、２０ｂ及び２０ｃへと分割され、また、同様に、バッファ部１４０ａ、１４０ｂ及び１４０ｃへと分割されていることである。このように構成することにより、比較的時間のかかるエッチング処理を並列して行い、リンシング部５０や乾燥部１１０等との処理速度を調整することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る基板の処理方法は基板Ｓを垂直に起立させ、基板Ｓの上端にエッチング液を噴射することにより、エッチング液が基板Ｓの表面を流れ落ちるようにして基板Ｓをエッチングすることができる。ここで、エッチングは、基板の両面に同時にエッチング液を噴射することにより行うことにする。さらに、エッチングの後、基板Ｓに超純水を噴射し、超純水の噴射の後、基板Ｓを乾燥することで基板の処理方法を行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る基板の処理方法は、基板Ｓを垂直に起立させた状態で、エッチング作業を行うので、基板Ｓの全面に対して均一なエッチング効果を得ることができ、エッチング速度も調整することができる。

本発明による大型基板Ｓを垂直に起立させた状態で水平移動しながらエッチング作業を進行するので基板エッチング装置のフットプリントを大幅に減少させることができる。また、基板Ｓの全面に対して均一なエッチング効果を得ることができ、エッチング速度も優れている長所がある。

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。

本発明の一実施の形態に係る基板エッチング装置の構造を示す正面図である。 本発明の一実施の形態に係る基板垂直保持部の構造を示す正面図である。 本発明の一実施の形態に係るエッチング液噴射部の構造を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る基板垂直保持部の構造を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係るエッチング液噴射部の構造を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るエッチング液噴射部の構造を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る基板エッチング装置のレイアウトを示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る基板エッチング装置のレイアウトを示すブロック図である。

符号の説明

１０ 基板ジグ
１２ 側面ガイド部
２０ 下方噴射型ノズル
３０ カセット
４０ 基板ローディング部
５０ リンシング部
６０ ジグ移動手段
７０ エッチング液回収手段
７２ ガイドバー
８０ 直射型ノズル
８２ 円形管
９０ スリット型ノズル

Claims (19)

1. 基板を垂直に起立させた状態に保持する基板垂直保持部と、
   垂直に起立させた前記基板の上端にエッチング液を噴射してエッチング液が前記基板の表面を流れ落ちるようにするエッチング液噴射部と、
   を含むことを特徴とする基板エッチング装置。
2. 前記エッチング液噴射部は、
   前記基板の両側にそれぞれ具備させて前記基板の両面に同時にエッチング液を噴射することを特徴とする請求項１に記載の基板エッチング装置。
3. 前記エッチング液噴射部は、
   前記基板の表面にエッチング液を円形で噴射する直射型ノズルであることを特徴とする請求項１に記載の基板エッチング装置。
4. 前記エッチング液噴射部は、
   前記基板の表面にエッチング液をライン形状で噴射するスリット型ノズルであることを特徴とする請求項１に記載の基板エッチング装置。
5. 前記基板垂直保持部は、
   前記基板の上側端部位を開放し、前記基板の下側及び両側面端部位と接触して前記基板を装着する基板ジグであることを特徴とする請求項１に記載の基板エッチング装置。
6. 前記基板垂直保持部は、
   複数枚の前記基板を互いに一定間隔に離隔させて垂直に装着するカセットであることを特徴とする請求項１に記載の基板エッチング装置。
7. 前記エッチング液噴射部は、
   前記カセットの上部に装着され、前記カセットに装着してある前記基板にエッチング液を噴射することを特徴とする請求項６に記載の基板エッチング装置。
8. 前記基板がエッチングされている程度を実時間で測定するエッチング率測定部をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の基板エッチング装置。
9. 前記エッチング率測定部は、
   前記エッチング液噴射部の下側に配置され、前記基板と同一の材質からなる試片と、
   前記試片がエッチングされている程度を測定する測定器と、
   を含むことを特徴とする請求項８に記載の基板エッチング装置。
10. 前記エッチング液噴射部の前方に配置され、前記基板を装着して供給する基板ローディング部をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の基板エッチング装置。
11. 前記エッチング液噴射部の後方に配置され、前記基板に超純水を噴射するリンシング部をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の基板エッチング装置。
12. 前記リンシング部の後方に配置され、前記基板を乾燥する基板乾燥部をさらに具備することを特徴とする請求項１１に記載の基板エッチング装置。
13. 前記基板乾燥部は、エアーナイフ（ａｉｒ ｋｎｉｆｅ）であることを特徴とする請求項１２に記載の基板エッチング装置。
14. 前記基板乾燥部の後方に配置され、前記基板を排出する基板アンローディング部をさらに具備することを特徴とする請求項１２に記載の基板エッチング装置。
15. 前記基板ローディング部と前記エッチング液噴射部との間に配置され、前記基板の表面に超純水を噴射する初期リンシング部をさらに具備することを特徴とする請求項１０に記載の基板エッチング装置。
16. 基板を垂直に起立させ、
    前記基板の上端にエッチング液を噴射することにより、前記エッチング液が前記基板の表面を流れ落ちるようにして前記基板をエッチングすることを特徴とする基板の処理方法。
17. 前記エッチングは、前記基板の両面に同時にエッチング液を噴射することにより行うことを特徴とする請求項１６に記載の基板の処理方法。
18. 前記エッチングの後、前記基板に超純水を噴射することを特徴とする請求項１６に記載の基板の処理方法。
19. 前記超純粋の噴射の後、前記基板を乾燥することを特徴とする請求項１８に記載の基板の処理方法。
    

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