JP3715171B2

JP3715171B2 - 基板処理装置および基板処理方法

Info

Publication number: JP3715171B2
Application number: JP2000078566A
Authority: JP
Inventors: 聡鈴木
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2020-03-21
Also published as: JP2001267289A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示パネルやプラズマ表示パネル用のガラス基板、フォトマスク、半導体ウエハ等の各種基板の表面にエッチング液を供給することによりエッチング処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソ工程のために表面にフォトレジストのパターンを形成した基板をエッチング液によりエッチング処理する場合においては、従来、基板の表面にエッチング液をスプレーするスプレー方式と、基板をエッチング液中に浸漬するディップ方式とが採用されている。
【０００３】
前者のスプレー方式においては、エッチングの面内均一性を良好にでき、エッチング処理に要する時間が短いという利点を有する反面、エッチング後の配線パターンのテーパ形状の制御が困難であるという欠点を有する。一方、後者のディップ方式においては、配線パターンのテーパ形状の制御は比較的容易であるが、エッチングの面内均一性が悪く、また、エッチング処理に要する時間も長いという欠点を有する。
【０００４】
このため、例えば、特開平９−２７６７７３号公報においては、基板をその表面が傾斜した状態で支持し、その表面に沿って水平方向に搬送する搬送機構と、この搬送機構により搬送される基板の表面の上端部付近にエッチング液を吐出することにより、基板の表面にカーテン状にエッチング液を供給するためのエッチング液吐出部と、を備えた基板処理装置が提案されている。
【０００５】
この特開平９−２７６７７３号公報に記載されたような基板処理装置は、配線パターンのテーパ形状の制御が比較的容易であり、また、少量のエッチング液を利用して比較的迅速にエッチング処理を行うことができるという利点を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平９−２７６７７３号公報に記載されたような基板処理装置においては、エッチング液を基板の上部一カ所のみに連続して供給し続けて、その表面に沿って流下させる構成であることから、そのエッチング液吐出部の吐出口近傍部分だけエッチングが速く進行し、処理ムラが生じるおそれがある。また、基板表面に常時新しいエッチング液が供給され続ける状態であるから、フォトレジストパターンの下の薄膜は等方向にエッチングされるため、エッチングにより形成される薄膜パターンのテーパの形状を制御することは困難であった。このため、基板を完全に均一性良く且つテーパ形状を制御して処理することはできないという問題が生ずる。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、基板を均一かつ迅速にエッチング処理でき且つテーパ形状を制御することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板の表面にエッチング液を供給することにより基板をエッチング処理する基板処理装置であって、基板をその表面が傾斜した状態で支持し、前記表面に沿って水平方向に搬送する搬送機構と、前記搬送機構により搬送される基板の表面にエッチング液を吐出することにより、基板の表面にエッチング液を供給するためのエッチング液吐出部と、前記エッチング液吐出部からエッチング液を吐出させる供給動作と、前記エッチング液吐出部からのエッチング液の吐出を停止させる停止動作とを交互に実行するエッチング液供給機構とを備え、前記エッチング液吐出部におけるエッチング液吐出口の基板の搬送方向の長さは、基板におけるその搬送方向の長さよりも大きくなっており、前記搬送機構は、前記基板の表面へのエッチング液の供給動作中において、前記基板を前記エッチング液吐出部の下方の領域内で水平方向に往復移動させることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッチング液吐出部は、前記搬送機構により搬送される基板の表面の上端部付近にエッチング液を吐出することにより、基板の表面にカーテン状にエッチング液を供給する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２いずれかに記載の発明において、前記エッチング液供給機構は、前記停止動作を前記吐出動作の３乃至１０倍の時間実行する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、基板の表面にエッチング液を供給することにより基板をエッチング処理する基板処理方法であって、基板をその表面が傾斜した状態で支持し、前記表面に沿って水平方向に搬送する基板搬送行程と、基板の表面に、その基板の搬送方向の長さが基板におけるその搬送方向の長さよりも大きい吐出口からエッチング液を吐出することにより、基板の表面にエッチング液を供給する第１供給行程と、基板の表面へのエッチング液の供給を停止する第１停止行程と、基板の表面にエッチング液を吐出することにより、基板の表面にエッチング液を供給する第２供給行程と、基板の表面へのエッチング液の供給を停止する第２停止行程と、前記第１供給工程および前記第２供給工程において前記基板の表面にエッチング液を供給する間、前記基板を前記エッチング液の吐出口の下方の領域内で水平方向に往復移動させる往復移動工程とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の基板処理装置において、前記第１、第２停止行程は前記第１、第２供給行程の３乃至１０倍の時間である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る基板処理装置を模式的に示す説明図であり、図２はその側面図である。
【００１４】
この基板処理装置は、角形の液晶表示パネル用ガラス基板（以下単に「基板」という）１の表面にエッチング液を供給することにより、この基板１をエッチング処理するためのものである。より詳細には、この基板処理装置は、基板１に対してゲートラインやソース・ドレインを形成するためのエッチング処理を行うためのものであって、ガラス基板１の表面には配線パターンとなる金属薄膜が形成されており、且つ薄膜の上にはフォトレジストのパターンが形成されている。この金属薄膜が被エッチング部材である。
【００１５】
この基板処理装置は、基板１を搬送する搬送機構２と、この搬送機構２により搬送される基板１の表面にエッチング液を吐出する一対のエッチング液吐出部３、４と、これらのエッチング液吐出部３、４へエッチング液を供給するためのエッチング液供給部５、６と、搬送機構２により搬送される基板１の表面に水洗水を吐出する水洗水吐出部７と、この水洗水吐出部７に水洗水を供給するための水洗水供給部８と、基板１の表面に残留する水洗水を除去するためのエアナイフ機構９と、エッチング液供給部５、６および水洗水供給部８を制御するための制御部１０とを備える。
【００１６】
搬送機構２は、基板１をその表面が傾斜した状態で支持し、この表面に沿って水平方向に搬送するためのものである。この搬送機構２は、図２に示すように、図示しないモータの駆動により回転する駆動軸２１に一定ピッチで配設され、基板１をその裏面から支持する複数の支持ローラ２２と、支軸２３により回転自在に支持され、基板１をその下方の端面と当接することにより案内する案内ローラ２４とを備える。基板１は、これらの支持ローラ２２および案内ローラ２４に支持、案内された状態で、図１に示す左方向から右方向に搬送される。なお、基板の傾斜角度は水平面に対し約５°〜１５°程度である。
【００１７】
エッチング液吐出部３は、搬送機構２により搬送される基板１の表面全域にエッチング液を吐出するためのものであり、基板１の搬送方向と直交する方向（図１に示す上下方向）に延びるスリット状のエッチング液吐出口（図示せず）を備える。
【００１８】
一方、エッチング液吐出部４は、搬送機構２により搬送される基板１の表面の上端部付近にエッチング液を吐出することにより、基板１の表面にカーテン状にエッチング液を供給するためのものであり、基板１の搬送方向に延びるスリット状のエッチング液吐出口（図示せず）を備える。なお、このエッチング液吐出部４におけるエッチング液吐出口の基板１の搬送方向の長さは、基板１におけるその搬送方向の長さより大きくなっている。
【００１９】
エッチング液供給部５、６は、エッチング液吐出部３、４にエッチング液を供給することにより、エッチング液吐出部３、４からエッチング液を吐出させるためのものである。これらのエッチング液供給部５、６は、定量のエッチング液を送液するためのポンプ等から構成される。これらのエッチング液供給部３、４によるエッチング液の送液動作は、制御部１０により制御される。
【００２０】
水洗水吐出部７は、搬送機構２により搬送される基板１の表面の上端部付近に水洗水を吐出することにより、基板１の表面にカーテン状に水洗水を供給するためのものであり、基板１の搬送方向に延びるスリット状の水洗水吐出口（図示せず）を備える。なお、この水洗水吐出部７における水洗水吐出口の基板１の搬送方向の長さも、基板１におけるその搬送方向の長さより大きくなっている。
【００２１】
水洗水供給部８は、水洗水吐出部７に水洗水を供給することにより、水洗水吐出部７から水洗水を吐出させるためのものである。この水洗水供給部８は、定量の水洗水を送液するためのポンプ等から構成される。この水洗水供給部８による水洗水の送液動作は、制御部１０により制御される。
【００２２】
制御部１０は、エッチング液供給部５、６および水洗水供給部８による送液動作を制御するためのものであり、制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ１１と、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ１２と、論理演算を実行するＣＰＵ１３とを備える。この制御部１０は、インターフェース１４を介して、エッチング液供給部５、６および水洗水供給部８と接続されている。
【００２３】
次に、上述した基板処理装置による基板１の処理動作について説明する。
【００２４】
前段の処理工程から搬送機構２により搬送された基板は、最初に、エッチング液吐出部３の下方を通過することにより、その表面全域に短時間でエッチング液を供給された後、エッチング液吐出部４から吐出されるエッチング液によりエッチング処理される。
【００２５】
図３は、この基板処理装置による基板１のエッチング処理動作を示すフローチャートである。
【００２６】
基板１がエッチング液吐出部３を通過してエッチング液吐出部４の下方の位置に進入すると、先ず、カウンタに［ｎ＝１］がセットされる（ステップＳ２）。
【００２７】
そして、エッチング液供給部６によりエッチング液吐出部４にエッチング液が供給され、エッチング液吐出部４から、搬送機構２により搬送される基板１の表面の上端部付近にエッチング液が吐出される（ステップＳ３）。このエッチング液は、基板１の表面にカーテン状に広がり、基板１の表面を流下する。このエッチング液の供給時間は、例えば、数秒乃至十秒程度の時間である。
【００２８】
なお、このエッチング液の供給動作中においては、基板１は搬送機構によりエッチング液吐出部４の下方の領域内で水平方向に往復移動されている。この基板１の往復移動は、エッチング処理が終了するまで継続される。
【００２９】
次に、エッチング液の供給が停止される（ステップＳ４）。この間においても、基板１は搬送機構によりエッチング液吐出部の下方の領域内で水平方向に往復移動されている。そして、このエッチング液の供給停止時間中においても、基板１は付着しているエッチング液によりエッチング処理される。
【００３０】
このエッチング液の供給停止時間（ステップＳ４）は、エッチング液の供給時間（ステップＳ３）の３乃至１０倍程度の時間とすることが好ましい。
【００３１】
所望のエッチング液の供給停止時間が経過すれば、［ｎ］を［ｎ＋１］とした上で（ステップＳ５）、［ｎ＝ｍ］であるか否かが判断される（ステップＳ）ここで、［ｍ］は、上述したエッチング液の供給と供給停止とを繰り返す回数であり、２以上の整数である。
【００３２】
そして、［ｎ＝ｍ]となっていない場合には、上記ステップＳ３およびステップＳ４が繰り返される。一方、［ｎ＝ｍ］となった場合には、エッチング処理が完了したものと判断され、基板１は水洗処理のために搬出される（ステップＳ７）。
【００３３】
ここで、供給停止時間中においては、基板１の表面にはエッチング液が付着してその薄膜が形成され、基板１の表面における配線パターンのための薄膜はこのエッチング液の薄膜によりエッチングされる。このとき、基板１に付着しているエッチング液の薄膜は、被エッチング部材に対してディップ方式に近いソフトな接液状態となり、基板面に対して横方向へのエッチング速度を制御するいわゆる異方性エッチングが可能で、被エッチング部材のエッチング面のテーパ形状を制御することができる。
【００３４】
具体的には、エッチング液供給停止時間が供給時間と比べて比較的短い場合には、図４（ａ）に示すようにエッチング面が比較的立ち上がり、θ₁ が大きな形状となり、供給停止時間が比較的長い場合には、図４（ｂ）に示すように横方向へのエッチングが進み、θ₂ が小さな形状に制御できる。ここでＲはフォトレジスト、Ｍは被エッチング部材としての金属薄膜である。しかも、基板１に付着しているエッチング液の薄膜は、基板１がゆるやかに傾斜しているが故に、徐々に下流側に流れてゆくので、エッチング液が一カ所に滞留することがなく、面内全体に均一にエッチングが進行する。
【００３５】
また、エッチング液の供給停止中においては、基板１はその表面に付着したエッチング液の薄膜によりエッチングされることから、エッチング液吐出部４から連続してエッチング液を吐出し続ける場合と比べて、エッチング液吐出部４の液吐出口近傍の部分だけがエッチングが速く進行してしまうという不都合は軽減されている。
【００３６】
しかも、エッチング液の供給は傾斜状態の基板１に対して間欠的に行われるから、エッチング液供給によるエッチング作用は十分に行われると共に、疲労したエッチング液はすみやかに下流側に流されて新しいエッチング液と置換されることと相まって、間欠的な液供給であるといえども、エッチングの処理速度は十分に迅速である。しかも、エッチング液は基板１の傾斜にそって流れるから、面内全体に均一にエッチングが進行する。
【００３７】
ここで、上述した実施形態における基板処理装置においては、基板１の表面にカーテン状にエッチング液を供給して流下させる方式であることから、従来のスプレー方式等とは異なり、複数のスプレーノズルの間の位置において基板１へのエッチング液の当たりムラが生じたりすることはない。そして、このように傾斜状態の基板１に対してエッチング液を間欠的に供給することで、配線パターンのテーパ形状の制御が容易であり、基板１に対してゲートラインやソース・ドレインを形成するためのエッチング処理を行う場合においても、ヒロックの発生等を有効に防止することが可能となる。
【００３８】
エッチング処理が終了した基板１は、搬送機構２により水洗水吐出部７の下方位置まで搬送される。この状態で、水洗水供給部８により水洗水吐出部７に水洗水が供給され、水洗水吐出部７から、搬送機構２により搬送される基板１の表面の上端部付近に水洗水が吐出される。この水洗水は、基板１の表面にカーテン状に広がり、基板１の表面を流下する。
【００３９】
この水洗水の供給動作中においては、基板１は搬送機構により水洗水吐出部７の下方の領域内で水平方向に往復移動されている。この基板１の往復移動は、水洗処理が終了するまで継続される。
【００４０】
そして、水洗処理が終了した基板１は、搬送機構２により搬送され、エアナイフ機構９の下方を通過することによりその表面に付着した水洗水を除去された後、後段の処理工程に向けて搬送される。
【００４１】
なお、上述した実施形態においては、エッチング液の供給停止時間（ステップＳ４）を、エッチング液の供給時間（ステップＳ３）の３乃至１０倍程度の時間としている。これらのエッチング液の供給時間（以下、この時間をＡとする）と停止時間（以下、この時間をＢとする）とは、例えば、次のようにして求めることができる。
【００４２】
すなわち、エッチング液により基板１を連続的にエッチングしてレジスト膜が解けきるまでの時間Ｔを求める。
【００４３】
そして、この時間Ｔを上述したエッチング液の供給時間Ａと停止時間Ｂとに振り分ける。より具体的には、最初はＡ＝Ｂ＝［Ｔ／２］として実験的にエッチングを行った後、エッチング後の基板１の表面のパターンのテーパ形状等を測定しながら順次Ａの値を小さく（Ｂの値を大きく）していき、最適なエッチング結果が得られるＡおよびＢの値を決定するのである。
【００４４】
なお、このエッチング液の供給時間Ａは、アルミニュウムやクロムを使用してゲートラインやソース・ドレインを形成するためのエッチング処理を行う場合には、例えば数秒乃至十秒程度であり、また、停止時間Ｂは、エッチング液の供給時間Ａの３乃至１０倍程度の時間であることが実験的に確認されている。
【００４５】
また、上記実施形態では、傾斜した基板１の上辺側からカーテン状にエッチング液を供給しており、これが望ましい実施形態であるが、このエッチング液吐出部４にかえて、またはこのエッチング液吐出部４と併用して、周知のスプレーノズルによるエッチング液供給を行ってもよい。また、これは水洗水吐出部７に関しても同様である。なお、水洗部７における基板１の往復移動は、短時間で十分に水洗できる場合には必ずしも必要ではない。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項５に記載の発明によれば、傾斜状態で搬送される基板の表面に対して、エッチング液を供給するためのエッチング液吐出部からエッチング液を吐出させる供給動作と、このエッチング液吐出部からのエッチング液の吐出を停止させる停止動作とを交互に実行することから、基板を均一に処理することができ、且つテーパ形状を制御できる。また、エッチング液の薄膜を利用して基板をエッチング処理することになるので、基板を迅速にエッチング処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る基板処理装置を模式的に示す説明図である。
【図２】この発明に係る基板処理装置の側面図である。
【図３】基板処理装置による基板１のエッチング処理動作を示すフローチャートである。
【図４】基板処理装置による基板１のエッチングの状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１基板
２搬送機構
４エッチング液吐出部
６エッチング液供給部
７水洗水吐出部
８水洗水供給部
９エアナイフ機構
１０制御部
２２支持ローラ
２４案内ローラ

Claims

基板の表面にエッチング液を供給することにより基板をエッチング処理する基板処理装置であって、
基板をその表面が傾斜した状態で支持し、前記表面に沿って水平方向に搬送する搬送機構と、
前記搬送機構により搬送される基板の表面にエッチング液を吐出することにより、基板の表面にエッチング液を供給するためのエッチング液吐出部と、
前記エッチング液吐出部からエッチング液を吐出させる供給動作と、前記エッチング液吐出部からのエッチング液の吐出を停止させる停止動作とを交互に実行するエッチング液供給機構と、
を備え、
前記エッチング液吐出部におけるエッチング液吐出口の基板の搬送方向の長さは、基板におけるその搬送方向の長さよりも大きくなっており、
前記搬送機構は、前記基板の表面へのエッチング液の供給動作中において、前記基板を前記エッチング液吐出部の下方の領域内で水平方向に往復移動させることを特徴とする基板処理装置。
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記エッチング液吐出部は、前記搬送機構により搬送される基板の表面の上端部付近にエッチング液を吐出することにより、基板の表面にカーテン状にエッチング液を供給する基板処理装置。
請求項１または請求項２いずれかに記載の基板処理装置において、
前記エッチング液供給機構は、前記停止動作を前記吐出動作の３乃至１０倍の時間実行する基板処理装置。
基板の表面にエッチング液を供給することにより基板をエッチング処理する基板処理方法であって、
基板をその表面が傾斜した状態で支持し、前記表面に沿って水平方向に搬送する基板搬送行程と、
基板の表面に、その基板の搬送方向の長さが基板におけるその搬送方向の長さよりも大きい吐出口からエッチング液を吐出することにより、基板の表面にエッチング液を供給する第１供給行程と、
基板の表面へのエッチング液の供給を停止する第１停止行程と、
基板の表面にエッチング液を吐出することにより、基板の表面にエッチング液を供給する第２供給行程と、
基板の表面へのエッチング液の供給を停止する第２停止行程と、
前記第１供給工程および前記第２供給工程において前記基板の表面にエッチング液を供給する間、前記基板を前記エッチング液の吐出口の下方の領域内で水平方向に往復移動させる往復移動工程と、
を備えたことを特徴とする基板処理方法。
請求項４に記載の基板処理装置において、
前記第１、第２停止行程は前記第１、第２供給行程の３乃至１０倍の時間である基板処理方法。