JP4057993B2 - 液切り装置 - Google Patents

Description

本発明は、平流し式と呼ばれる基板搬送式の基板処理設備において、特定の処理液を使用する処理ゾーンの出口部等で基板の表面に残存する処理液を除去する液切り装置に関し、より詳しくは、基板の表面を乾燥させずにその表面上の残存液を除去する液切り装置に関する。

液晶パネルの製造では、素材である大面積のガラス基板の表面にレジスト塗布、現像、エッチング、レジスト剥離の各処理が繰り返し実施されることにより、基板表面に集積回路が形成される。各処理方式の代表的なものの一つが平流しと呼ばれる基板搬送方式であり、基板を水平方向に搬送しながらその表面に各種の処理を行う。

例えば、平流し式のエッチング処理では、水平姿勢で水平方向に搬送される基板の表面にエッチング液が供給され、次いでその表面が純水により洗浄される。エッチングゾーンの出口部では、エッチング液が次の水洗ゾーンに侵入するのを阻止するために、基板の表面が乾燥しない程度にその表面に残存するエッチング液を除去する、いわゆる液切りが行われる。そして、この液切り装置としては、スリットノズルからエアを薄膜状に噴出するエアナイフ方式のものが多用されている（特許文献１及び特許文献２参照）。

特開平８−２３６４９８号公報

特開２００１−５０６６０号公報

エアナイフによる液切りでは、液切り効果を高めるために、エアナイフの衝突角度を基板表面に対してカウンター方向へ傾けるのが一般的である。この傾斜とは別に、スリットノズルを基板搬送方向に対して側方に傾斜させる場合が多い。これは、スリットノズルの傾斜により、基板の角部からエアの衝突が始まり、液の飛散が抑制されるようになるからである。一方、基板搬送方向に対して基板を傾斜させると、対角に位置する角部に残液が集まる問題がある。この問題を解決するために、その角部を局部的に液切りするための短い専用補助ノズルを組み合わせることが考えられている（特許文献２参照）。

このようなエアナイフによる液切りでは、基板の表面を乾燥させないことが重要である。なぜなら、薬液処理から洗浄処理へ移行する途中で基板の表面が乾燥するとその表面に処理ムラができるからである。このため、基板の表面を乾燥させずに、その表面からできるだけ多くの薬液を除去すること、及び基板の表面に薄く残る液膜の膜厚を均一化することが求められている。ちなみに、液切り後に残った薬液の膜厚がばらつくと、処理ムラが発生する。

ところが、最近の傾向として、基板は益々大型化しており（７３０×９２０ｍｍ以上）、その搬送速度は著しく増大している（２００ｍｍ／ｓｅｃ以上）。このため、液切り後に基板の表面に残る液量が増大し、また、液切り後の膜厚が不均一になり、処理ムラが発生しやすくなっている。液切りの際に基板搬送速度を低下させるという手法は理論上は可能であるが、搬送速度の変更は処理能率上、問題があるだけでなく、基板上に波紋を形成し、処理ムラの原因となるので、実操業では採用し難い。また、液切り能力を高めるためにエアの吐出量が多くなっており、液飛散やこれに伴う処理不良も顕著化している。

本発明の目的は、大型基板を高速搬送する場合にも、基板の表面を乾燥させずにその表面から可及的に残液を除去でき、しかも、除去後に残る膜厚を均一化でき、液飛散も抑制できる基板処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の液切り装置は、搬送される基板の表面に処理液を供給して各種の湿式処理を行う搬送式基板処理設備に使用され、薬液処理を終えた基板を洗浄処理するに先立って、その基板の表面に残る薬液を、その表面全体に液膜を残しつつ除去する液切り装置において、基板の全幅にわたってエアナイフによる液除去を行うために各々のエアナイフが基板の搬送方向に対してカウンター方向に傾斜して基板表面に衝突するように垂直線に対して傾斜して配置された直線状ノズルを、基板の搬送方向に２段に並べて並列的に配置すると共に、それらの直線状ノズルを基板の搬送方向に対して同じ方向へ５〜３０度の角度で傾斜させ、且つ上流側の直線状ノズルの基板表面に対する傾斜角度を、下流側の直線状ノズルの基板表面に対する傾斜角度より、垂直線に対する角度で表して大としたものである。

エアナイフを形成する直線状ノズルが１段の場合、大型基板を高速搬送するときは液切り効果が不十分となり、膜厚の均一性も低下する。エアの吐出量を多くすると、液切り効果は上がるが、膜厚の均一性が一層悪化し、液飛散も顕著化する。これに対し、エアナイフ用の直線状ノズルを２段に設けると、１段目で液除去を主体的に実施でき、２段目では液切りの負担が軽減されることから、膜厚ムラを解消できる。２つの直線状ノズルは、共に基板の全幅をカバーする主ノズルである。これら２つの主ノズルの併用、機能分担により、大型基板を高速搬送する場合にも基板表面における残液量が低減し、液膜厚が均一化する。また、各エアナイフによる液飛散も抑制される。

本発明の液切り装置において重要な因子は、一つには基板搬送方向に対する直線状ノズルの傾斜角度θ１がある。これが５度未満であると、基板の角部がエアナイフに突入するときの液飛散が顕著化する。３０度を超えると、基板幅方向で処理ムラが発生する。このため、傾斜角度θ１は５〜３０度が好ましい。特に好ましい傾斜角度θ１は１０〜２０度である。

他に重要な因子としては、２つの直線状ノズルの間隔Ｄ、各ノズルからのエアの吐出量のバランス、エアナイフの基板表面に対する傾斜角度θ２、及び各ノズルから基板表面までの距離Ｌなどがある。

順番に説明すると、ノズル間隔Ｌは５０〜３００ｍｍが望ましく、１００〜２００ｍｍが特に望ましい。この間隔が短いと、１段目のエアナイフと２段目のエアナイフとの間でエアの干渉を生じ、所期の効果が得られない危険性がある。この間隔が大きすぎると、１段目で液除去を行った際、膜圧がまだ不均一のため、２段目までの間で不均一処理が進行してしまい、処理ムラが発生する。

吐出量については、２段目を１段目と同じにするか１段目より少なくするのが好ましく、具体的には１段目の吐出量を１として０．５〜１が好ましい。なぜなら、２段目の吐出量が１段目の吐出量より多くなると基板が乾燥するおそれがあり、２段目の吐出量が１段目の吐出量より極端に少なくなると液厚の均一性が低下するからである。基板が乾燥するとシミやムラが発生し処理不良の原因となる。

なお、基準となる１段目の吐出量は、基板幅１３００ｍｍあたり１０００〜２０００Ｌ／ｍｉｎである。

エアナイフの基板表面に対する傾斜角度θ２は、垂直線に対する角度で表わし、カウンター方向に１５〜４５度が好ましく、１段目の方を２段目よりも大きくする。特に好ましい傾斜角度θ２は、１段目については２５〜３０度、２段目については２０〜２５度である。この傾斜角度が小さいと液切り効果が不十分となり、大きすぎ場合は液飛散が顕著になる。液切り効果を優先する１段目の方の傾斜角度θ２を大きくするのは、このためである。

直線状ノズルから基板表面までの距離Ｄは３〜１０ｍｍが好ましく、５〜７ｍｍが特に好ましい。直線状ノズルから基板表面までの距離Ｄが小さすぎると乱流が生じ、大きすぎる場合は液切り効果が低下する。

直線状ノズルは通常はスリットノズルであるが、それ以外にも例えばエアナイフが形成されるように複数のフラットノズルを並べたものでもよい。

なお、本発明の液切り装置は、液切り効果が不足し、また不安定になる７３０×９２０ｍｍ以上の大型基板を２００ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速で搬送する場合に特に有効である。本発明の液切り装置は又、基板の表面上に残る残液の除去に有効であり、基板の裏面に付着残存する残液については、必ずしも本発明の液切り装置を使用せずとも、例えば１段構成の液切り装置でも十分に対応可能である。

本発明の液切り装置は、基板の全幅にわたってエアナイフによる液除去を行う直線状ノズルを、基板の搬送方向に２段に並べて並列的に配置すると共に、それらの２つの直線状ノズルを基板の搬送方向に対して同じ方向へ５〜３０度の角度で傾斜させ、且つ上流側の直線状ノズルを下流側の直線状ノズルと比べて、カウンター方向の傾斜角度を大とすることにより、大型基板を高速搬送する場合にも、基板の表面を乾燥させずに、その表面から可及的に残液を除去でき、しかも、その除去後に残る膜厚を可及的に均一化できるので、ムラのない高品質処理を可能にする。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す液切り装置の平面図、図２は図１中のＡ−Ａ線矢示図である。

本実施形態の液切り装置は、液晶パネル用ガラス基板の製造に使用されるエッチング設備に用いられている。エッチング設備は、ローラ方式の基板搬送機構２０によりガラス基板１０を水平に支持して水平方向に搬送することにより、該基板１０を薬液処理ゾーン、水洗ゾーンに順番に通過させることにより、例えばアルミニウムなどの導電膜をレジスト被覆されていない部分について選択的に除去する。

本実施形態の液切り装置は、基板１０の表面にエッチング液を供給する薬液処理ゾーンの出口部に設けられており、より詳しくは、その出口部の上方に設けられている。この液切り装置は、基板１０の搬送方向に並んで並列配列された２つのスリットノズル３０，４０を有している。各スリットノズルは、長手方向に連続する幅狭のスリットからエアをカーテン状に吐出して、ノズル長手方向に連続するエアナイフ３１，４１を形成する構成にっている。

２つのスリットノズル３０，４０は、いずれも基板１０を跨ぐ全長を有しており、且つ基板１０の搬送方向に対して所定角度θ１（θ１＝１０〜２０度）で側方に傾斜している。スリットノズル３０，４０のそれぞれは、エアナイフ３１，４１が基板１０の搬送方向に対してカウンター方向に傾斜して衝突するように、垂直線に対してθ２の角度で傾斜している。この傾斜角度θ２は、上流側のスリットノズル３０については２５〜３０度、下流側のスリットノズル４０については２０〜２５度に設定されており、且つ前者が後者より大とされている。

また、スリットノズル３０，４０の間隔Ｄは１００〜２００ｍｍに設定され、スリットノズル３０，４０から基板１０の表面までの距離Ｌ（垂直方向の高さ）は５〜７ｍｍに設定されている。

スリットノズル３０，４０からのエア吐出量については、上流側に位置するスリットノズル３０からの吐出量が、下流側に位置するスリットノズル４０からの吐出量と同等かこれより多く設定されている。ここで、スリットノズル３０，４０の各スリット幅は同じである。したがって、この吐出量バランスを実現するために吐出圧が調整される。前者の吐出量を１としたときの後者の吐出量の比率として０．５〜１が適正なことは前述したとおりである。

一方、基板１０の裏面に付着するエッチング液に対しては、基板搬送ラインの下方に設けられたスリットノズル５０が設けられている。スリットノズル５０は、基板１０の搬送ラインを挟んでスリットノズル３０に対設されており、スリットノズル３０と同様に基板１０の搬送ラインに対して傾斜すると共に、形成するエアナイフ５１が基板１０の裏面にカウンター方向へ傾斜して衝突するように、垂直線に対して傾斜配置されている。

本実施形態の液切り装置によると、エッチング装置の薬液処理ゾーンでエッチング液を供給された後、その出口部で、基板搬送ライン上に設けられたスリットノズル３０，４０から吐出されるエア、即ちエアナイフ３１，４１により、基板１０の表面上に残るエッチング液が段階的に除去される。基板１０の裏面に付着残存するエッチング液については、基板搬送ラインの下に設けられたスリットノズル５０から吐出されるエア、即ちエアナイフ５１により除去される。

ここで、基板１０の表面上に残るエッチング液に着目すると、まず１段目のスリットノズル３０で形成されるエアナイフ３１により、そのエッチング液のほぼ半分が除去される。これだけだと除去後の残液が多く、水洗ゾーンでの水との置換に時間がかかり、その結果、処理ムラが発生する。一方、１段目のスリットノズル３０で大半のエッチング液を除去しようとすると、残液は減少するものの膜厚にムラができる。

しかるに、本実施形態の液切り装置によると、１段目のスリットノズル３０で形成されるエアナイフ３１により、基板１０上のエッチング液のほぼ半分が除去された後、引き続いて２段目のスリットノズル４０で形成されるエアナイフ４１により、残液が除去される。２段目のエアナイフ４１による負担が軽減されるためと、２段目のスリットノズル４０の垂直線に対する傾斜角度を１段目のスリットノズル３０のそれより小さくしたために、乾燥を防止できる最小限のエッチング液を基板１０上に残してそのエッチング液を除去でき、しかも、残ったエッチング液の膜厚を均一化できる。

これに加えて、２つのスリットノズル３０，４０は基板１０の搬送方向に対して側方に傾斜している。このため、スリットノズル３０，４０が形成するエアナイフ３１，４１に基板１０の角部から徐々に突入する。このため、液飛散が抑制される。また、この液飛散についても、２つのスリットノズル３０，４０を２段に配置していることにより、大幅な抑制が可能となる。

かくして、７３０×９２０ｍｍ以上の大型基板を２００ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速で搬送するような場合にも、基板の表面を乾燥させることなく、その表面から可及的に残液を除去でき、これにより水洗ゾーンへのエッチング液の持ち出し量を軽減でき、水洗ゾーンでの置換効率を高めることができる。また、エッチング液を除去した後に残る膜厚を可及的に均一化することができるので、処理ムラを防止できる。

なお、上記実施形態では、液切り装置をエッチング設備に用いたが、水洗を含む他の湿式処理に用いることができる。上記実施形態では又、基板を水平に支持したが、基板を側方に傾けて搬送する傾斜搬送方式とすることもできる。

本発明の一実施形態を示す液切り装置の平面図である。 図１中のＡ−Ａ線矢示図である。

符号の説明

１０ ガラス基板
２０ 基板搬送機構
３０，４０，５０ スリットノズル
３１，４１，５１ エアナイフ

Claims (5)

1. 搬送される基板の表面に処理液を供給して各種の湿式処理を行う搬送式基板処理設備に使用され、薬液処理を終えた基板を洗浄処理するに先立って、その基板の表面に残る薬液を、その表面全体に液膜を残しつつ除去する液切り装置において、基板の全幅にわたってエアナイフによる液除去を行うために各々のエアナイフが基板の搬送方向に対してカウンター方向に傾斜して基板表面に衝突するように垂直線に対して傾斜して配置された直線状ノズルを、基板の搬送方向に２段に並べて並列的に配置すると共に、それらの直線状ノズルを基板の搬送方向に対して同じ方向へ５〜３０度の角度で傾斜させ、且つ上流側の直線状ノズルの基板表面に対する傾斜角度を、下流側の直線状ノズルの基板表面に対する傾斜角度より、垂直線に対する角度で表して大としたことを特徴とする液切り装置。
2. 上流側の直線状ノズルの基板表面に対する傾斜角度が、垂直線に対する角度で表して２５〜３０度であり、下流側の直線状ノズルの基板表面に対する傾斜角度が、垂直線に対する角度で表して２０〜２５度である請求項１に記載の液切り装置。
3. ２つの直線状ノズルの間隔が５０〜３００ｍｍである請求項１に記載の液切り装置。
4. 上流側の直線状ノズルが吐出するエア量が、下流側の直線状ノズルが吐出するエア量より多い請求項１に記載の液切り装置。
5. 前記直線状ノズルはスリットノズルである請求項１に記載の液切り装置。

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