JP2017092124A - エッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな構成により、エッチング液の使用量を削減することが可能なエッチング装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係るエッチング装置は、搬送手段、エッチングおよび洗浄槽を備えている。搬送手段は、被処理基板を搬送するように構成されており、被処理基板の搬送方向に沿って、所定の間隙を設けて複数配列されている。エッチング槽は、搬送手段によって搬送されている被処理基板の搬送方向における一部のエリアのみに対してエッチング液を噴射するように構成されており、エッチング槽には搬送手段が配置されていない。洗浄槽は、エッチング槽の前段および後段に配置されており、被処理基板に対して洗浄水を噴射するように構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、被処理基板に対してエッチング液を噴射することによってエッチング処理を行うエッチング装置に関して、特に、コンパクトな構成でエッチング液の使用量を削減することが可能なエッチング装置に関する。

スマートフォン等の携帯用電子機器に搭載されるディスプレイや半導体分野においてエッチング処理が行われる機会が増加している。ディスプレイ分野では、ディスプレイ用のガラス基板を薄型化するためにエッチング処理が行われている。また、半導体分野においても電子回路の形成においてエッチング処理が行われている。このようなエッチング処理においては、処理時間やコスト面を考慮して、被処理基板に応じた薬液を利用したウェットエッチングが採用されることが多い。

ウェットエッチング方式としては、被処理基板をエッチング液に浸漬させてエッチングするディップ方式と、搬送されている被処理基板に対してスプレー等を利用してエッチング液を噴射する枚葉方式が存在する。近年では、大型基板も効率的に精度よくエッチング可能な点から、枚葉方式のエッチングが採用される場面が多くなっている。

枚葉式のエッチング装置の構成としては、搬送ローラによってガラス基板等の被処理基板を搬送しながら、搬送方向の上下に配置されたスプレーからエッチング液が噴射される構成が一般的である（例えば、特許文献１参照。）。このような構成により、ディップ方式では困難であった大型基板のエッチングや、搬送速度およびエッチング液の噴射量を制御することによるエッチング量のコントロールも可能になるとされていた。

特開２０００‐１０９２１６号

しかしながら、枚葉式のエッチング装置は装置の構成上、ディップ式のエッチング装置よりも巨大化してしまう傾向があるため、エッチング装置の設置が困難になったり、効率の良い生産ライン設計ができなくなったりすることがあった。さらに、装置の巨大化により、ディップ式のエッチング装置よりもエッチング液の使用量も増加してしまうという問題もあった。エッチング液の使用量の増加はコスト面だけではなく、装置の稼働中に使用済エッチング液を必要に応じて簡易濾過しつつ循環使用することを余儀なくされる点でエッチングの品質面においても問題を発生させることがあった。

例えば、ガラス基板のエッチングでは、ガラス基板とフッ酸が接触するとスラッジと呼ばれる不溶性の生成物がエッチング液中に発生する。スラッジはガラス基板や装置内の配管等に付着や堆積することでエッチング品質に影響を及ぼすことがあるため、本来なら、一度使用したエッチング液は簡易濾過するだけでなく、オフラインにて本格的な濾過処理（例：固液分離処理等）によってエッチング液中から除去することが好ましい。しかし、エッチング液を循環使用することなくすべて装置外で本格的な濾過処理するためには、さらに多くのエッチング液が必要になったり、本格的な濾過処理のための設備の設置場所を確保したりしなければならない。このような処理が困難な場合は、一時的にエッチング処理を中断して装置外で濾過処理をし、この濾過処理が完了するのを待ってからエッチング処理を再開することがある。しかしながら、このような方法では生産効率が落ちてしまうため、より効率的に生産が可能なエッチング装置が求められている。

本発明の目的は、コンパクトな構成により、エッチング液の使用量を削減することが可能なエッチング装置を提供することである。

本発明に係るエッチング装置は、少なくとも搬送手段、エッチング槽および洗浄槽を備えている。搬送手段は、被処理基板を搬送するように構成されており、所定の間隙を設けて複数配置されている。エッチング槽は、搬送手段によって搬送されている被処理基板の搬送方向における一部のエリアのみに対してエッチング液を噴射するように構成される。洗浄槽は、エッチング槽の前段および後段に配置されている。洗浄槽は、例えばスプレー等により被処理基板に対して上下方向から洗浄水を噴射するように構成される。

本発明では、エッチング槽において被処理基板の一部のエリアのみに対してエッチング処理を行い、かつ、エッチング槽に搬送手段が配置されていないことを特徴としている。従来のエッチング装置は搬送方向に対して処理すべき基板の長さよりも長いエッチング槽で、被処理基板の全面を同時にエッチングするように構成されていた。本発明では、従来のエッチング装置と比較して一度にエッチング処理する面積が減少することで、エッチング液の噴射量の低減を図っている。エッチング液の噴射量が少なくなれば、一度ガラス基板と接触したエッチング液を簡易濾過のみで循環利用する必要性が低くなり、スラッジが存在しているエッチング液を再利用する前に装置の外で本格的に濾過処理をすることができる。しかも、本発明では、装置の全長をコンパクトにすることができるので、装置の外に濾過装置等を配置することも可能である。

また、本発明では、エッチング槽に搬送手段を配置していないため、エッチング処理の品質も向上する。エッチング槽に搬送手段がないことにより、エッチング液がダイレクトに被処理基板と接触することになり、エッチングムラ等の発生のおそれが少なくなる。この際、被処理基板は前洗浄槽および後洗浄槽に配置されている搬送手段からの動力によりエッチング槽中も搬送される。

また、本発明は、洗浄槽にて被処理基板のエッチング槽を通過する速度を測定する測定手段と、測定手段で測定された速度をもとに被処理基板の搬送速度を調整する制御部をさらに備えることが好ましい。本発明では、エッチング槽がコンパクトな構成であるため、被処理基板がエッチング槽を通過する際も、前洗浄槽または後洗浄槽にて被処理基板の速度を測定することが可能である。被処理基板の速度が所望の搬送速度から一定以上ずれた場合、制御部にて搬送手段の搬送速度を調整することによって被処理基板の速度を調整することで、エッチング量の精密なコントロールが可能になる。

また、エッチング槽および洗浄槽が搬送方向において交互に複数配列されていることが好ましい。このようなこのような構成において、エッチング装置に複数のエッチング槽を有することで所望のエッチング量の制御が容易になる。薄型処理等では、第１のエッチング槽で処理された被処理基板の板厚を後段の洗浄槽で測定し、第２のエッチング槽においてエッチング液の噴射圧力や被処理基板の搬送速度を制御することで、エッチング量の精密なコントロールも可能になる。

本発明によれば、コンパクトな構成で、エッチング液の使用量の削減が可能なエッチング装置を提供することが可能なる。

本発明の一実施形態に係るエッチング装置を示す図である。 エッチング槽について示す図である。 エッチング装置および濾過設備の概略を示す図である。 制御部の構成を示す図である。 エッチング装置の他の実施形態を示す図である。

ここから本出願に係るエッチング装置の実施形態について、ガラス基板の薄型化処理等を行うためのエッチング装置１０を用いて説明する。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、エッチング装置１０は、搬入部１２、搬送手段１４、前洗浄槽１６、エッチング槽１８、後洗浄槽２０および搬出部２２を備えている。搬入部１２より投入されたガラス基板２４は、搬送手段１４によって搬送されながら、前洗浄槽１６、エッチング槽１８、後洗浄槽２０を順次通過することでエッチングされるように構成されている。

ガラス基板２４は、投入部１２よりエッチング装置１０に投入されるように構成される。ガラス基板２４を投入する際は、作業員やロボットアーム等によってガラス基板２４が搬送手段１４に載置される。搬送手段１４は、エッチング装置１０の一端から他端まで長さ方向に沿って配置されており、ガラス基板２４を所定方向に搬送するように構成される。また、搬送手段２４は、所定の間隙を設けて、複数配置されている。本実施形態では、搬送手段１４として、所定の間隙を設けた搬送ローラを使用している。各搬送ローラの間隔は、ガラス基板１４の大きさによって適宜設計変更することが可能であるが、１０〜３００ｍｍの範囲で設定することが好ましい。また、搬送手段１４は、搬送ローラに限定されず、ベルトコンベヤやダブルウォーキングビーム機構等を使用することができる。

前洗浄槽１６は、搬送されているガラス基板２４に対して、搬送方向に対して上下方向からスプレーにより洗浄水を噴射するように構成される。前洗浄槽１６には、搬送手段１４の上下方向に洗浄水配管２６が配置されており、洗浄水配管２６には等間隔にスプレーノズル２８が配置されている。洗浄水配管２６は、不図示の洗浄水収容槽から洗浄水をスプレーノズル２８まで供給するように構成される。スプレーノズル２８は、洗浄水をガラス基板２４に噴射するように構成される。また、洗浄水配管２６やスプレーノズル２８の形状や配置は、特に限定されず、被処理基板に対して均一に洗浄水を噴射するように適宜変更することが可能である。また、洗浄水配管２６は、駆動機構（不図示）を利用して、揺動させることが好ましい。

ガラスのエッチング処理は、フッ酸を含むエッチング液が使用されるが、気化したフッ酸がガラス基板と接触すると、ガラス基板に白曇りが発生することがあるため、常にガラス基板を湿らせておく必要がある。なお、本発明で使用する洗浄水は、特に限定されず、エッチング槽１８で使用するエッチング液の組成等を考慮して、被処理基板に影響を与えない洗浄水を使用すればよい。本実施形態では、水を使用している。

エッチング槽１８は、前洗浄槽１６の後段に配置されており、搬送されているガラス基板２４の一部のエリアのみに対してエッチング液を噴射するように構成される。エッチング槽１８については、図２を用いて説明する。前洗浄槽１６とエッチング槽１８の間には、ガラス基板２４が通過可能な程度の大きさのスリット状の開口部が設けられており、ガラス基板２４は、開口部を通過して、エッチング槽１８に搬送される。なお、図２において、ガラス基板２４は図面中の矢印方向に搬送される。また、本実施形態では、ガラス基板２４の下方のみからエッチング液を噴射するように構成される。下方からエッチングすることで、ガラス基板と接触したエッチング液はそのまま下方に落下するため、スラッジの影響を受けずにエッチング処理をすることができる。

エッチング槽１８は、エッチング液配管３０およびスプレーノズル３２を備えている。エッチング液配管３０は、エッチング槽１８の幅方向に沿って配置されている。スプレーノズル３２は、エッチング液配管３０に等間隔に配置されており、エッチング液配管３０から供給されるエッチング液をガラス基板２４に対して下方から噴射するように構成される。本実施形態では、エッチング槽１８において、エッチング液配管３０が１本しか配置されていないが、ガラス基板２４のサイズや装置の設置場所の面積に応じて、複数のエッチング液配管３０を設置することもできる。なお、ガラス基板２４の上方向からエッチング液を噴射する場合も、搬送手段１４の上部にエッチング液配管３０およびスプレーノズル３２を配置すればよい。その場合、ガラス基板２４の上面にエッチング液が滞留しないように、エッチング液配管３０を揺動させることが好ましい。

エッチング槽１８には、搬送手段１４が配置されていないことを特徴としている。エッチング槽１８に搬送手段１４がないため、下方からのエッチング液が搬送手段１４に遮られることなく、ガラス基板２４に均一に噴射される。特に、枚葉式のエッチング装置で搬送速度を極端に遅く設定した場合、搬送手段と被処理基板が接触している時間が長くなり、エッチングムラが発生するおそれがある。しかし、エッチング槽１８には、搬送手段１４が配置されていないため、搬送速度を遅く設定した際も、エッチングムラ等の不具合が発生するおそれが少ない。この際、エッチング槽１８を通過しているガラス基板２４の先端または後端が前洗浄槽１６または後洗浄槽２０に配置されている搬送手段１４と接触することができるように、エッチング槽１８の長さを設定しなければならない。そうすることで、ガラス基板２４は、エッチング槽１８においても落下することもなく、前洗浄槽１６および後洗浄槽２０に配置されている搬送手段１４からの動力により、ガラス基板２４は好適に搬送される。

また、前洗浄槽１６およびエッチング槽１８との接続部では、エッチング槽１８に洗浄水が混入しないように液切り手段を設けておくことが好ましい。本実施形態では、前洗浄槽１６におけるエッチング槽１８との境界部に脱水ローラ４２を備えている。脱水ローラ４２は、搬送手段１４の上部に配置されており、ガラス基板２４は、搬送手段１４と脱水ローラ４２の間を通り抜けてエッチング槽１８まで搬送される。その際に、脱水ローラ４２は自重によりガラス基板２４の上面と接触し、回転するように構成される。脱水ローラ４２は、ガラス基板２４の上面を回転しながら、上面に滞留している洗浄水がエッチング槽１８へ流入することを防止する。本実施形態では、脱水ローラ４２としてフッ素系樹脂ローラを使用しているが、本発明はこれに限定されず、洗浄水やエッチング液の組成に応じた材質を選択することができる。また、脱水ローラ４２だけでエッチング槽１８への洗浄水の流入が防げない場合は、エアナイフ等を適宜配置してもよい。

後洗浄槽２０は、エッチング槽１８の後段に配置されており、エッチング槽１８から搬送されてきたガラス基板２４を洗浄するように構成される。後洗浄槽２０の構成は、実質的に前洗浄槽１６と同一のため、ここでは詳細な説明は省略する。後洗浄槽２０に洗浄されたガラス基板２４は、後段にて脱水ローラやエアナイフ等（不図示）により水分を取り除かれた後に、搬出部２２より取り出される。

本実施形態では、このようにガラス基板２４の一部のみエッチングするエッチング槽１８のコンパクトな構成により、エッチング液の使用量を削減することを可能にしている。また、エッチング液の使用量が少なくなったことで、エッチング処理と同時にオフラインでのエッチング液の濾過処理をすることができる。ここから、本実施形態におけるエッチング液の濾過処理について説明する。

図３に示すように、本実施形態の使用済のエッチング液の濾過設備としては、エッチング排液収容槽３４、フィルタープレス３６、再処理液収容槽３８および薬液収容槽４０を備えている。エッチング排液収容槽３４は、エッチング槽１８で噴射された後にエッチング装置１０から排出されたエッチング液を回収するように構成される。エッチング排液収容槽３４に回収された排液は、フィルタープレス３６に送られる。フィルタープレス３６は、エッチング排液収容槽３４から供給されたエッチング液中のスラッジを固液分離するように構成される。また、本実施形態では濾過装置としてフィルタープレスを使用しているが、エッチング装置１０で使用するエッチング液を全量濾過することが可能な構成であれば特に限定されず、ベルトプレス、スクリュープレスや膜式濾過装置等を使用することができる。フィルタープレス３６で濾過されたエッチング液は、再処理液収容槽３８に送られる。再処理液収容槽３８は、フィルタープレス３６から供給されるろ液を収容するように構成される。薬液収容槽４０には、フッ酸が収容されており、再処理液収容槽３８にフッ酸を供給して、ろ液の濃度を調整するように構成される。また、薬液収容槽４０は、フッ酸だけではなく、塩酸等のエッチングに必要な薬液を収容するために複数設置することも可能である。所望の組成に調整されたエッチング液は、再処理液収容槽３８よりエッチング装置１０に供給される。

本実施形態では、エッチング処理をしながら、上記のような濾過処理も同時に行うように構成される。従来のエッチング装置でエッチング処理を行う場合、大量にエッチング液を使用する必要があったので、一旦エッチング処理を中断して濾過処理をすることが多かった。また、エッチング装置自体が巨大であるため、濾過装置を設置するスペースを確保できず、エッチング装置内で簡易濾過をしながらエッチングする場合もあった。このため、装置内にスラッジが堆積し、配管やタンクにおいて液詰まりが発生することもあった。

本実施形態では、ガラス基板２４と接触したエッチング液は全て濾過処理されるため、常にスラッジが除去されたエッチング液でエッチング処理を行うことができ、エッチングの品質が向上する。さらに、装置内の配管やタンクにもスラッジが堆積するおそれが少なくなるので、メンテナンス頻度の低減やメンテナンス時間の短縮を可能にしている。

また、本実施形態では、ガラス基板２４の搬送速度を測定するために、測定手段４４および制御部４６が備えられている。ここから、エッチング槽１８を通過するガラス基板２４の搬送速度の測定と制御方法について説明する。

測定手段４４は、前洗浄槽１６または後洗浄槽２０にてガラス基板２４の搬送速度を測定するように構成される。本実施形態では、測定手段４４として脱水ローラ４２とエンコーダ（不図示）を使用する。エンコーダは、脱水ローラ４２に接続され、脱水ローラ４２の回転数を計測するように構成される。脱水ローラ４２は、自重によりガラス基板２４の上面で回転しているため、回転数からガラス基板２４の実際の搬送速度を測定することが可能なる。また、エッチング液の影響を受けにくい前洗浄槽１６または後洗浄槽２０にて搬送速度を測定しているため、エンコーダがフッ酸を含むエッチング液により腐食することもない。また、ガラス基板２４の搬送速度を測定するための構成は、これに限定されず、レーザによる速度測定器を使用することも可能である。この場合は、ガラス基板２４の上部よりレーザを照射することで、ガラス基板の搬送速度を測定することができる。

上記のような方法を用いて洗浄槽でガラス基板２４の搬送速度を確実に測定するためには、エッチング槽１８の長さを処理すべきガラス基板２４の長さよりも短くする必要がある。エッチング槽１８の長さをこの範囲に設定することで、図２に示すように常にガラス基板２４の先端または後端がエッチング槽１８の外に露出しているため、確実に搬送速度を測定することができる。

制御部４６は、所望の搬送速度と測定手段４４で計測された搬送速度が一定以上ずれた場合に、搬送手段１４の搬送速度を調整するように構成される。制御部４６は、図４に示すように、少なくともＣＰＵ４８およびメモリ５０を備えている。ＣＰＵ４８は、メモリ５０に格納されたプログラムに基づいて搬送モータ５２を制御するように構成される。搬送モータ５２は搬送手段１４の駆動機構であり、搬送モータ５２を制御することによって、搬送手段１４の搬送速度を調節することが可能となる。ＣＰＵ４８は、測定手段４４から送られてくるガラス基板２４の搬送速度とあらかじめ設定されている搬送速度の差が一定以上になると、搬送モータ５２を調整し、搬送速度を所望の速度に調整する。

上記のような構成でエッチング槽１８におけるガラス基板２４の搬送速度を調整することによって、正確なエッチング量のコントロールが可能になる。従来の枚葉式のエッチング装置では、被処理基板の搬送速度は搬送手段の速度によって制御されているが、被処理基板と搬送手段がウェットな状態であるため、搬送手段の駆動ロスが生じ、わずかに所望の搬送速度から外れることがある。このため、このためエッチング量もわずかに所望の値から外れてしまい、品質に影響を及ぼす場合がある。このため、搬送速度を測定する機器を設置する場合もあるが、エッチング槽内では強酸または強アルカリの環境下でエッチングされることもあるので、リアルタイムで搬送速度を測定することは難しい。本実施形態では、リアルタイムにガラス基板２４の搬送速度を確認することができるため、搬送異常時の対応も迅速に行うことができる。また、制御部４６にて搬送速度を調整することによって、ガラス基板２４の領域毎にエッチング量を変化させるような特殊なエッチング処理を行うことができる。

また、図５に示す本発明のもう１つの実施形態であるエッチング装置１０１のように、エッチング槽および洗浄槽が搬送方向において交互に複数配列されていてもよい。エッチング装置１０１は、第１のエッチング槽１８１、第２のエッチング槽１８２および第３のエッチング槽１８３が配置されており、各エッチング槽の搬送方向における前段および後段に第１の洗浄槽１６１、第２の洗浄槽１６２、第３の洗浄槽１６３および第４の洗浄槽１６４が配置されている。エッチング槽および洗浄槽の構成は、上述の構成と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。このように、複数のエッチング槽を設けることにより、段階的に所望の板厚までエッチングすることが可能になり、よりエッチング精度が向上する。

ここから、上記のような段階的なエッチングを行う場合の板厚の制御について説明する。第１のエッチング槽１８１でエッチングされたガラス基板２４は、第２の洗浄槽１６２にて、板厚測定機構５４を用いてガラス基板２４の板厚を測定される。板厚測定機構５４としては、ガラス基板２４の上部または下部からレーザ照射する方式の板厚測定器を使用することができる。板厚測定機構５４からのデータがＣＰＵ４８に送られると、ＣＰＵ４８はメモリ５０に格納されたプログラムをもとに、搬送モータ５２や圧力制御弁５６を制御する。圧力制御弁５６はエッチング槽１８のスプレーノズル３２の噴射圧力を制御するように構成される。ガラス基板２４の搬送速度や後段のエッチング槽におけるエッチング液の噴射圧力を調整することで、所望の板厚により近づけることが可能になる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０‐エッチング装置
１２‐搬入部
１４‐搬送手段
１６‐前洗浄槽
１８‐エッチング槽
２０‐後洗浄槽
２２‐搬出部
２４‐ガラス基板
２６‐洗浄水配管
２８‐スプレーノズル
３０‐エッチング液配管
３２‐スプレーノズル
３４‐エッチング排液収容槽
３６‐フィルタープレス
３８‐再処理液収容槽
４０‐薬液収容槽
４２‐脱水ローラ
４４‐測定手段
４６‐制御部
４８‐ＣＰＵ
５０‐メモリ
５２‐搬送モータ
５４‐板厚測定機構
５６‐圧力制御弁

Claims (3)

1. 被処理基板を所定方向に搬送するための搬送手段であって、所定の間隙を設けて複数配列された搬送手段と、
   前記搬送手段によって搬送されている前記被処理基板の搬送方向における一部のエリアのみに対してエッチング液を噴射するエッチング槽と、
   前記エッチング槽の前段および後段に配置された洗浄槽と、
   を少なくとも備え、
   前記エッチング槽において前記搬送手段が配置されていないことを特徴とするエッチング装置。
2. 前記被処理基板が前記エッチング槽を通過する速度を前記洗浄槽にて測定する測定手段と、
   前記測定手段で測定された搬送速度を元に前記搬送手段の搬送速度を調整する制御部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
3. 前記エッチングおよび前記洗浄槽が搬送方向において交互に複数配列されていることを特徴とする請求項１または２に記載のエッチング装置。

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