JP4703467B2 - 基板処理装置、基板処理方法、及び基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の現像、エッチング、剥離、洗浄等の処理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、特にノズルから現像液、エッチング液、剥離液、洗浄液等の処理液を基板へ供給して基板の処理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、基板の現像、エッチング、剥離、洗浄等の処理は、ノズルを用いて、現像液、エッチング液、剥離液、洗浄液等の処理液を基板へ供給して行われる。

この様な基板の処理を行う基板処理装置には、例えば特許文献１及び特許文献２に記載の様に、基板を回転しながら処理液を基板へ供給するものと、ローラコンベア等の移動手段を用いて、基板を移動しながら処理液を基板へ供給するものとがある。
特開２００１−２５２６０４号公報 特開２００３−１５９５５２号公報

ノズルから処理液を基板へ供給した後、処理液の供給を停止しても、しばらくの間は、ノズルの内部に残った処理液がノズルから滴り落ちる。特許文献１及び特許文献２に記載の様に基板を回転しながら基板の処理を行う基板処理装置では、ノズルから滴り落ちた処理液が基板に付着して、処理のむらが発生するという問題があった。また、基板を移動しながら基板の処理を行う基板処理装置でも、基板を一方向へ移動する限り問題ないが、基板に同じ処理を再度行うために基板を逆方向へ移動する場合、ノズルから滴り落ちた処理液が基板に付着して、処理のむらが発生するという問題があった。

この問題を解決するため、特許文献１では、ノズルの吐出部に多孔質体を配設し、特許文献２では、１つの制御弁によりノズルへ供給される処理液を加圧状態又は吸引状態に切り換えている。しかしながら、いずれの場合も、処理液の供給を停止している間、ノズルの内部に処理液が充満した状態が保持されるため、液垂れの恐れを完全になくすには至らず、またノズルの内部に残った処理液が固まって、ノズルが詰まる可能性があった。

また、複数のノズルから複数の処理液を基板へ別々に供給して複数の処理を行う場合は、ノズルから滴り落ちた処理液が別の処理液に混じるという問題があった。

本発明の課題は、基板の処理後に処理液がノズルから滴り落ちるのを防止して、基板の処理を均一に行うことである。また、本発明の課題は、ノズルの内部で処理液が固まってノズルが詰まるのを防止することである。また、本発明の課題は、複数の処理を行う際、処理液がノズルから滴り落ちて別の処理液に混じるのを防止することである。さらに、本発明の課題は、基板の処理を均一に行い、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、処理液を基板へ供給するノズルと、ノズルと処理液供給源との間の通路に設けられた第１の開閉手段と、ノズルと第１の開閉手段との間の通路から分岐した通路に設けられ、ノズル内の圧力を大気開放する第２の開閉手段と、第２の開閉手段が設けられた通路より第１の開閉手段側において、ノズルと第１の開閉手段との間の通路から分岐した通路に設けられた第３の開閉手段とを備え、第２の開閉手段及び第３の開閉手段を閉じ、第１の開閉手段を開いてノズルを処理液供給源へ接続して、ノズルから処理液を基板へ供給した後、第１の開閉手段を閉じ第３の開閉手段を開いてノズルを処理液供給源から切り離し、第２の開閉手段を開いてノズル内の圧力を大気開放し、ノズル内の処理液を自重により落下させると共に、ノズルと第１の開閉手段との間の通路内の処理液を第３の開閉手段を通して排出させるものである。

また、本発明の基板処理方法は、処理液を基板へ供給するノズルと処理液供給源との間の通路に第１の制御弁を設け、ノズルと第１の制御弁との間の通路から分岐した通路に、ノズル内の圧力を大気開放する第２の制御弁を設け、第２の制御弁が設けられた通路より第１の制御弁側において、ノズルと第１の制御弁との間の通路から分岐した通路に第３の開閉手段を設け、第２の制御弁及び第３の制御弁を閉じ、第１の制御弁を開いてノズルを処理液供給源へ接続して、ノズルから処理液を基板へ供給した後、第１の制御弁を閉じ第３の制御弁を開いてノズルを処理液供給源から切り離し、第２の制御弁を開いてノズル内の圧力を大気開放し、ノズル内の処理液を自重により落下させると共に、ノズルと第１の制御弁との間の通路内の処理液を第３の制御弁を通して排出するものである。

ノズルを処理液供給源へ接続して、ノズルから処理液を基板へ供給した後、ノズルを処理液供給源から切り離して、ノズル内の圧力を大気開放すると、ノズル内と大気との差圧がなくなるので、ノズル内の処理液が自重により落下してノズルから迅速に排出される。従って、ノズルの内部に処理液が残らず、基板の処理後に処理液がノズルから滴り落ちるのが防止され、処理のむらが発生しない。また、ノズルの内部で処理液が固まってノズルが詰まるのが防止される。

さらに、本発明の基板処理装置は、ノズル、第１の開閉手段、第２の開閉手段、及び第３の開閉手段を複数備え、複数の第１の開閉手段が複数のノズルを異なった処理液供給源へ別々に接続し、複数のノズルが複数の処理液を基板へ別々に供給し、各ノズルと各第１の開閉手段との間の通路内の処理液を各第３の開閉手段を通して別々に排出させるものである。また、本発明の基板処理方法は、ノズル、第１の制御弁、第２の制御弁、及び第３の制御弁を複数設け、複数の第１の制御弁により複数のノズルを異なった処理液供給源へ別々に接続し、複数のノズルから複数の処理液を基板へ別々に供給し、各ノズルと各第１の制御弁との間の通路内の処理液を各第３の制御弁を通して別々に排出するものである。複数のノズルから複数の処理液を基板へ別々に供給して複数の処理を行う際、処理液がノズルから滴り落ちて別の処理液に混じるのが防止される。

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を行うものである。基板の処理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、ノズルを処理液供給源へ接続して、ノズルから処理液を基板へ供給した後、ノズルを処理液供給源から切り離して、ノズル内の圧力を大気開放することにより、ノズル内の処理液をノズルから迅速に排出することができる。従って、ノズルの内部に処理液が残らず、基板の処理後に処理液がノズルから滴り落ちるのを防止して、基板の処理を均一に行うことができる。また、ノズルの内部で処理液が固まってノズルが詰ま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、複数のノズルを異なった処理液供給源へ別々に接続し、複数のノズルから複数の処理液を基板へ別々に供給することにより、複数の処理を行う際、処理液がノズルから滴り落ちて別の処理液に混じるのを防止することができる。

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。本実施の形態は、基板を回転しながら処理液を基板へ供給する基板処理装置の例を示す。基板処理装置は、回転テーブル１０、回転軸１３、プーリ１４ ，１ ６、ベルト１５、モータ１７、ノズル２０ａ，２０ｂ、マニホールド２１ａ，２１ｂ、制御弁２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ、及び液回収チャンバ３０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の周囲には、液回収チャンバ３０が配置されている。液回収チャンバ３０は、上部が少し狭くなった円筒形であり、上方に向かって開口が設けられている。液回収チャンバ３０の底には、液回収通路３１が設けられている。

回転ステージ１０に搭載された基板１の上方には、ノズル２０ａ，２０ｂが配置されている。ノズル２０ａには、マニホールド２１ａを介して、制御弁２２ａ，２３ａが接続されている。マニホールド２１ａには、複数のノズルが接続されており、ノズル２０ａ以外の図示しない他のノズルは、別の基板処理装置に備えられている。制御弁２２ａは、マニホールド２１ａと図示しない処理液供給源Ａとの間の通路に設けられており、制御弁２３ａは、マニホールド２１ａと図示しない液排出路Ｃとの間の通路に設けられている。

ノズル２０ａには、また、制御弁２４ａが接続されている。制御弁２４ａは、ノズル２０ａとマニホールド２１ａとの間の通路から分岐した通路に設けられており、ノズル２０ａ内の圧力を大気開放する。

一方、ノズル２０ｂには、マニホールド２１ｂを介して、制御弁２２ｂ，２３ｂが接続されている。マニホールド２１ｂには、複数のノズルが接続されており、ノズル２０ｂ以外の図示しない他のノズルは、別の基板処理装置に備えられている。制御弁２２ｂは、マニホールド２１ｂと図示しない処理液供給源Ｂとの間の通路に設けられており、制御弁２３ｂは、マニホールド２１ｂと図示しない液排出路Ｄとの間の通路に設けられている。

ノズル２０ｂには、また、制御弁２４ｂが接続されている。制御弁２４ｂは、ノズル２０ｂとマニホールド２１ｂとの間の通路から分岐した通路に設けられており、ノズル２０ｂ内の圧力を大気開放する。

本実施の形態では、一例として、ノズル２０ａがエッチング液を基板１の表面へ供給し、ノズル２０ｂが剥離液を基板１の表面へ供給する。

図２〜図５は、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である。まず、基板１のエッチングを行う場合、制御弁２３ａ及び制御弁２４ａが閉じた状態で、モータ１７により基板１を回転しながら、制御弁２２ａを開く。ノズル２０ａは、図２に示す様に、マニホールド２１ａ及び制御弁２２ａを介して処理液供給源Ａへ接続され、処理液供給源Ａからエッチング液がノズル２０ａへ供給される。ノズル２０ａは、処理液供給源Ａから供給されたエッチング液を、基板１の表面へ供給する。

基板１の表面へ供給されたエッチング液が、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のエッチングが行われる。基板１の表面から流れ落ちたエッチング液は、液回収チャンバ３０の底から液回収通路３１を通って回収される。

基板１のエッチングが終了すると、まず、制御弁２２ａを閉じて、制御弁２３ａを開く。ノズル２０ａは、処理液供給源Ａから切り離され、図３に示す様に、マニホールド２１ａ及び制御弁２３ａを介して液排出路Ｃへ接続される。そして、制御弁２４ａを開き、ノズル２０ａ内の圧力を大気開放する。

ノズル２０ａ内の圧力を大気開放すると、ノズル２０ａ内と大気との差圧がなくなるので、ノズル２０ａ内のエッチング液が自重により落下してノズル２０ａから迅速に排出される。従って、ノズル２０ａの内部にエッチング液が残らず、基板１のエッチング後にエッチング液がノズル２０ａから滴り落ちるのが防止され、処理のむらが発生しない。また、ノズル２０ａの内部でエッチング液が固まってノズル２０ａが詰まるのが防止される。ノズル２０ａとマニホールド２１ａとの間の通路及びマニホールド２１ａ内のエッチング液は、液排出路Ｃへ排出される。

次に、基板１の剥離を行う場合、制御弁２３ｂ及び制御弁２４ｂが閉じた状態で、モータ１７により基板１を回転しながら、制御弁２２ｂを開く。ノズル２０ｂは、図４に示す様に、マニホールド２１ｂ及び制御弁２２ｂを介して処理液供給源Ｂへ接続され、処理液供給源Ｂから剥離液がノズル２０ｂへ供給される。ノズル２０ｂは、処理液供給源Ｂから供給された剥離液を、基板１の表面へ供給する。

基板１の表面へ供給された剥離液が、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の剥離が行われる。基板１の表面から流れ落ちた剥離液は、液回収チャンバ３０の底から液回収通路３１を通って回収される。

なお、液回収チャンバを複数設けて、エッチング液と剥離液とを分離回収してもよい。

基板１の剥離が終了すると、まず、制御弁２２ｂを閉じて、制御弁２３ｂを開く。ノズル２０ｂは、処理液供給源Ｂから切り離され、図５に示す様に、マニホールド２１ｂ及び制御弁２３ｂを介して液排出路Ｄへ接続される。そして、制御弁２４ｂを開き、ノズル２０ｂ内の圧力を大気開放する。

ノズル２０ｂ内の圧力を大気開放すると、ノズル２０ｂ内と大気との差圧がなくなるので、ノズル２０ｂ内の剥離液が自重により落下してノズル２０ｂから迅速に排出される。従って、ノズル２０ｂの内部に剥離液が残らず、基板１の剥離後に剥離液がノズル２０ｂから滴り落ちるのが防止され、処理のむらが発生しない。また、ノズル２０ｂの内部で剥離液が固まってノズル２０ｂが詰まるのが防止される。ノズル２０ｂとマニホールド２１ｂとの間の通路及びマニホールド２１ｂ内の剥離液は、液排出路Ｄへ排出される。

なお、本実施の形態では、処理液を供給するノズル及び３つの制御弁を２組設けているが、ノズル及び３つの制御弁を１組又は３組以上設けてもよい。

以上説明した実施の形態によれば、ノズル２０ａ，２０ｂを処理液供給源Ａ，Ｂへ接続して、ノズル２０ａ，２０ｂからエッチング液又は剥離液を基板１へ供給した後、ノズル２０ａ，２０ｂを処理液供給源Ａ，Ｂから切り離して、ノズル２０ａ，２０ｂ内の圧力を大気開放することにより、ノズル２０ａ，２０ｂ内のエッチング液又は剥離液をノズル２０ａ，２０ｂから迅速に排出することができる。従って、ノズル２０ａ，２０ｂの内部にエッチング液又は剥離液が残らず、基板１のエッチング又は剥離後にエッチング液又は剥離液がノズル２０ａ，２０ｂから滴り落ちるのを防止して、基板１の処理を均一に行うことができる。また、ノズル２０ａ，２０ｂの内部でエッチング液又は剥離液が固まってノズル２０ａ，２０ｂが詰まるのを防止することができる。

さらに、ノズル２０ａ，２０ｂを異なった処理液供給源Ａ，Ｂへ別々に接続し、ノズル２０ａ，２０ｂからエッチング液又は剥離液を基板１へ別々に供給することにより、剥離を行う際、エッチング液がノズル２０ａから滴り落ちて剥離液に混じるのを防止することができる。

なお、以上説明した実施の形態は、基板を回転しながら処理液を基板へ供給する基板処理装置の例であったが、本発明の基板処理装置及び基板処理方法は、基板を移動しながら処理液を基板へ供給する基板処理装置及び基板処理方法にも適用することができる。

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を行うことにより、基板の処理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６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７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６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）及び基板の洗浄工程において、図７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。 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である。 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である。 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である。 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 回転テーブル
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
２０ａ，２０ｂ ノズル
２１ａ，２１ｂ マニホールド
２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ 制御弁
３０ 液回収チャンバ
３１ 液回収通路

Claims (6)

1. 処理液を基板へ供給するノズルと、
   前記ノズルと処理液供給源との間の通路に設けられた第１の開閉手段と、
   前記ノズルと前記第１の開閉手段との間の通路から分岐した通路に設けられ、前記ノズル内の圧力を大気開放する第２の開閉手段と、
   前記第２の開閉手段が設けられた通路より前記第１の開閉手段側において、前記ノズルと前記第１の開閉手段との間の通路から分岐した通路に設けられた第３の開閉手段とを備え、
   前記第２の開閉手段及び前記第３の開閉手段を閉じ、前記第１の開閉手段を開いて前記ノズルを処理液供給源へ接続して、前記ノズルから処理液を基板へ供給した後、
   前記第１の開閉手段を閉じ前記第３の開閉手段を開いて前記ノズルを処理液供給源から切り離し、前記第２の開閉手段を開いて前記ノズル内の圧力を大気開放し、前記ノズル内の処理液を自重により落下させると共に、前記ノズルと前記第１の開閉手段との間の通路内の処理液を前記第３の開閉手段を通して排出させることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記ノズル、前記第１の開閉手段、前記第２の開閉手段、及び前記第３の開閉手段を複数備え、
   複数の第１の開閉手段が複数のノズルを異なった処理液供給源へ別々に接続し、
   複数のノズルが複数の処理液を基板へ別々に供給し、
   各ノズルと各第１の開閉手段との間の通路内の処理液を各第３の開閉手段を通して別々に排出させることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 処理液を基板へ供給するノズルと処理液供給源との間の通路に第１の制御弁を設け、
   ノズルと第１の制御弁との間の通路から分岐した通路に、ノズル内の圧力を大気開放する第２の制御弁を設け、
   第２の制御弁が設けられた通路より第１の制御弁側において、ノズルと第１の制御弁との間の通路から分岐した通路に第３の開閉手段を設け、
   第２の制御弁及び第３の制御弁を閉じ、第１の制御弁を開いてノズルを処理液供給源へ接続して、ノズルから処理液を基板へ供給した後、
   第１の制御弁を閉じ第３の制御弁を開いてノズルを処理液供給源から切り離し、第２の制御弁を開いてノズル内の圧力を大気開放し、ノズル内の処理液を自重により落下させると共に、ノズルと第１の制御弁との間の通路内の処理液を第３の制御弁を通して排出することを特徴とする基板処理方法。
4. ノズル、第１の制御弁、第２の制御弁、及び第３の制御弁を複数設け、
   複数の第１の制御弁により複数のノズルを異なった処理液供給源へ別々に接続し、複数のノズルから複数の処理液を基板へ別々に供給し、
   各ノズルと各第１の制御弁との間の通路内の処理液を各第３の制御弁を通して別々に排出す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を行うことを特徴とする基板の製造方法。

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