JP5470282B2 - エッチング装置及びエッチング方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、エッチング装置及びエッチング方法に関する。

液晶表示装置に代表される平面表示装置を製造する過程においては、各種導電膜や各種絶縁膜をエッチングによってパターニングする工程が含まれている。エッチングの手法には、エッチングに必要な薬液（エッチング液）を利用してレジスト膜の塗布部分以外を除去するウエットエッチングがある。このようなウエットエッチングにおいては、短時間で高精細なパターンを形成するために、処理基板上に新鮮な薬液を均等に供給し、均一な液膜状態を形成することが重要である。

薬液などの各種液剤をノズルから処理基板に向けて吐出する技術については、各種提案されている。

特開２０００−３２３８１３号公報 特開２００７−１１７９５２号公報

本実施形態の目的は、処理時間の短縮が可能なエッチング装置及びエッチング方法を提供することにある。

本実施形態によれば、
水平面に対して傾斜した方向を第１方向とし、水平面と略平行であって且つ第１方向に対して略直交する方向を第２方向としたとき、処理基板を第１方向に傾斜させた状態で第２方向に沿って搬送する送りローラと、第１方向に沿って配置され、第２方向に沿った前方及び後方に向かって揺動しながら、前記送りローラによって搬送されている処理基板に向けてエッチングに必要な薬液を吐出する揺動ノズルと、前記送りローラによって傾斜した状態で搬送されている処理基板の傾斜上方に位置する一端部に対向するとともに第２方向に沿って配置され、前記揺動ノズルが前方端または後方端に到達したタイミングで処理基板に向けてエッチングに必要な薬液を吐出する間欠ノズルと、を備えたことを特徴とするエッチング装置が提供される。

本実施形態によれば、
水平面に対して傾斜した方向を第１方向とし、水平面と略平行であって且つ第１方向に対して略直交する方向を第２方向としたとき、処理基板を第１方向に傾斜させた状態で第２方向に沿って搬送し、第１方向に沿って配置され第２方向に沿った前方及び後方に向かって揺動している揺動ノズルから、搬送されている処理基板に向けてエッチングに必要な薬液を吐出し、傾斜した状態で搬送されている処理基板の傾斜上方に位置する一端部に対向するとともに第２方向に沿って配置された間欠ノズルから、前記揺動ノズルが前方端または後方端に到達したタイミングで処理基板に向けてエッチングに必要な薬液を吐出する、ことを特徴とするエッチング方法が提供される。

図１は、本実施形態におけるエッチング装置の構成を概略的に示す斜視図である。 図２は、処理基板の上方に位置する揺動ノズル及び間欠ノズルのそれぞれによる薬液の吐出エリアを説明するための図である。 図３は、処理基板の上方に位置する揺動ノズル及び間欠ノズルのそれぞれによる薬液の吐出方向を説明するための図である。 図４は、揺動ノズル及び間欠ノズルのそれぞれによる薬液の吐出エリア及び薬液の流れを説明するための図である。 図５は、処理基板の上方に位置する揺動ノズル及び間欠ノズルの位置関係を説明するための図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態におけるエッチング装置１の構成を概略的に示す斜視図である。

すなわち、エッチング装置１は、ウエットエッチングを行う装置であって、エッチング室１０及び水洗室２０を備えている。エッチング室１０は、処理基板ＳＵＢの搬送方向に沿った上流側に配置されている。水洗室２０は、エッチング室１０と繋がっており、エッチング室１０に対して処理基板ＳＵＢの搬送方向に沿った下流側に配置されている。

なお、本実施形態においては、水平面Ｈに対して傾斜した方向を第１方向Ｘとし、水平面Ｈと略平行であって且つ第１方向Ｘに対して略直交する方向を第２方向Ｙとする。水平面Ｈに対する第１方向Ｘのなす角度（あるいは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによって規定される傾斜面Ｉと水平面Ｈとのなす角度）θは適宜設定される。処理基板ＳＵＢの搬送方向は、第２方向Ｙに相当する。

このエッチング装置１によって処理される処理基板ＳＵＢとは、例えば、ガラス基板などの絶縁基板上に形成された配線用の導電膜や、この導電膜上に配線パターンに対応して形成されたレジスト膜などを備えたものである。このエッチング装置１によるエッチングによって除去すべき部分（ここでは導電膜の一部）は、レジスト膜から露出している。

エッチング室１０においては、送りローラ１１、揺動ノズル１２、間欠ノズル１３などが配置されている。

送りローラ１１は、処理基板ＳＵＢを第１方向Ｘに傾斜させた状態で第２方向Ｙに沿って搬送するものである。このような送りローラ１１は、第１方向Ｘに沿って配置され、その回転軸Ｏ１は、第１方向Ｘに沿って延出している。また、送りローラ１１は、間隔をおいて第２方向Ｙに並んで配置されている。つまり、送りローラ１１は、傾斜面Ｉを形成するように配置されている。

これらの送りローラ１１の少なくとも一部は、図示しない駆動機構により回転する。これにより、エッチング室１０に導入された処理基板ＳＵＢは、送りローラ１１によって形成された傾斜面Ｉの上を水洗室２０に向けて搬送される。このような送りローラ１１によって搬送される処理基板ＳＵＢの第１方向Ｘに沿った一端部ＳＵＢＴは水平面Ｈに対して傾斜上方に位置し、また、処理基板ＳＵＢの第１方向Ｘに沿った他端部ＳＵＢＢは水平面Ｈに対して傾斜下方に位置している。

揺動ノズル１２は、第１方向Ｘに沿って配置され、第２方向Ｙに沿った前方及び後方に向かって揺動しながら、送りローラ１１によって搬送されている処理基板ＳＵＢに向けてエッチングに必要な薬液を吐出するものである。揺動ノズル１２から吐出された薬液は、放射状に広がって処理基板ＳＵＢの表面に供給される。揺動ノズル１２の各々から処理基板ＳＵＢまでの距離は略同一である。

ここでは、第１方向Ｘに沿って配置された揺動ノズル１２は、薬液が供給される第１薬液供給パイプＰＡに設けられている。第１薬液供給パイプＰＡは、第１方向Ｘに延出しており、処理基板ＳＵＢに対して略平行に対向している。このような第１薬液供給パイプＰＡに対して、複数の揺動ノズル１２が間隔をおいて第１方向Ｘに沿って一直線状に並んで配置されている。

また、揺動ノズル１２は、間隔をおいて第２方向Ｙに並んで配置されている。ここに示した例では、４本の第１薬液供給パイプＰＡが図示されており、それぞれが間隔をおいて第２方向Ｙに並んで配置されている。第１薬液供給パイプＰＡの各々には、複数の揺動ノズル１２が間隔をおいて配置されている。

これらの揺動ノズル１２は、例えば、第２方向Ｙに沿って同一方向に揺動する。つまり、第１薬液供給パイプＰＡの各々に設けられた揺動ノズル１２は、すべて同時に、第２方向Ｙに沿った前方に向かって移動した後に前方端で一旦停止し、その後、第２方向Ｙに沿った後方に向かって移動し、後方端で一旦停止した後に再び前方に向かって移動するといった動きを繰り返し行っている。

間欠ノズル１３は、送りローラ１１によって傾斜した状態で搬送されている処理基板ＳＵＢの傾斜上方に位置する一端部ＳＵＢＴに対向するとともに第２方向Ｙに沿って配置され、揺動ノズル１２が前方端または後方端に到達したタイミングで処理基板ＳＵＢに向けてエッチングに必要な薬液を吐出するものである。間欠ノズル１３から吐出された薬液は、放射状に広がって処理基板ＳＵＢの表面に供給される。間欠ノズル１３の各々から処理基板ＳＵＢまでの距離は略同一である。

ここでは、第２方向Ｙに沿って配置された間欠ノズル１３は、薬液が供給される第２薬液供給パイプＰＢに設けられている。第２薬液供給パイプＰＢは、第２方向Ｙに延出しており、処理基板ＳＵＢに対して略平行に対向している。このような第２薬液供給パイプＰＢに対して、複数の間欠ノズル１３が間隔をおいて第２方向Ｙに沿って一直線状に並んで配置されている。

また、間欠ノズル１３は、第２方向Ｙに並んで配置された揺動ノズル１２の間に向けて薬液を吐出するように構成されている。このような間欠ノズル１３から吐出された薬液は、処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴに供給される。一端部ＳＵＢＴに供給された薬液は、第１方向Ｘに沿って他端部ＳＵＢＢに向かって流れる。この間欠ノズル１３から供給された薬液の流れの速度は、重力の作用によって形成される流れの速度よりも速いことが望ましい。

このようなエッチング室１０における各構成要素の制御は、演算装置３０によってなされる。この演算装置３０には、揺動ノズル１２及び間欠ノズル１３からの薬液の吐出動作を制御する薬液吐出コントローラ４０が接続されている。薬液吐出コントローラ４０は、演算装置３０による制御に基づき、揺動ノズル１２を揺動しながら揺動ノズル１２から薬液を吐出させるとともに、揺動ノズル１２が前方端または後方端に到達して一旦停止したタイミングで間欠ノズル１３から薬液を吐出させる。

水洗室２０においては、送りローラ２１、水洗ノズル２２などが配置されている。

送りローラ２１は、送りローラ１１と同様に、処理基板ＳＵＢを第１方向Ｘに傾斜させた状態で第２方向Ｙに沿って搬送するものである。このような送りローラ２１は、第１方向Ｘに沿って配置され、その回転軸Ｏ２は、第１方向Ｘに沿って延出している。また、送りローラ２１は、間隔をおいて第２方向Ｙに並んで配置されている。これらの送りローラ２１の少なくとも一部は、図示しない駆動機構により回転し、処理基板ＳＵＢを第２方向Ｙに沿って搬送する。これにより、水洗室２０に導入された処理基板ＳＵＢは、エッチング装置１の外部に向けて搬送される。

水洗ノズル２２は、第１方向Ｘに沿って配置され、送りローラ２１によって搬送されている処理基板ＳＵＢに向けて水などのリンス液を吐出するものである。水洗ノズル２２から吐出されたリンス液は、放射状に広がって処理基板ＳＵＢの表面に供給される。

このようなエッチング装置１においては、まず、処理基板ＳＵＢがエッチング室１０に導入される。このとき、処理基板ＳＵＢは、除去すべき部分（ここでは、レジスト膜から露出した導電膜）が揺動ノズル１２及び間欠ノズル１３の側を向くように、送りローラ１１の上に配置される。送りローラ１１の回転に伴い、処理基板ＳＵＢは、第１方向Ｘに傾斜した状態で第２方向Ｙに沿って搬送される。

薬液吐出コントローラ４０は、エッチング室１０の内部を搬送されている処理基板ＳＵＢに対して、第２方向Ｙに沿った前方及び後方に向かって揺動している揺動ノズル１２から薬液を吐出させ、処理基板ＳＵＢの表面（つまり、エッチング対象である導電膜）に薬液を供給する。

一方で、演算装置３０は、揺動ノズル１２が第２方向Ｙに沿った前方端または後方端に到達するタイミングに関する情報を有している。この演算装置３０は、揺動ノズル１２が前方端または後方端に到達し一時停止したタイミングで、薬液吐出コントローラ４０に対して間欠ノズル１３から薬液を吐出するための信号を出力する。

薬液吐出コントローラ４０は、搬送されている処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴに向けて、間欠ノズル１３から間欠的に（つまり、揺動ノズル１２が前方端または後方端に到達したタイミングで）薬液を一定時間（例えば、約１秒間）吐出させ、処理基板ＳＵＢの表面に薬液を供給する。これにより、エッチング対象が薬液によってエッチングされる。

エッチング室１０におけるエッチング処理が終了すると、処理基板ＳＵＢは、水洗室２０に搬送される。水洗室２０では、送りローラ２１の回転に伴い、処理基板ＳＵＢは、傾斜した状態で第２方向Ｙに沿って搬送される。水洗室２０の内部を搬送されている処理基板ＳＵＢに対しては、水洗ノズル２２からリンス液を吐出し、処理基板ＳＵＢの表面にリンス液が供給される。これにより、処理基板ＳＵＢのリンス処理が行われる。

このような水洗室２０におけるリンス処理が終了すると、処理基板ＳＵＢは、エッチング装置１の外部に搬送される。

次に、エッチング室１０における揺動ノズル１２及び間欠ノズル１３について、より詳細に説明する。

図２は、処理基板ＳＵＢの上方に位置する揺動ノズル１２及び間欠ノズル１３のそれぞれによる薬液の吐出エリアを説明するための図である。

図中の実線で示した揺動ノズル１２は第２方向Ｙに沿った後方端に到達した状態に相当し、図中の点線で示した揺動ノズル１２は第２方向Ｙに沿った前方端に到達した状態に相当する。揺動ノズル１２は、図示した前方端と後方端との間を揺動しながら、処理基板ＳＵＢに向けて放射状に薬液を吐出する。

揺動ノズル１２から処理基板ＳＵＢの表面に供給された薬液は、図中の楕円で示したように広がる。なお、図中の実線で示した楕円Ａ１は揺動ノズル１２が後方端に到達した際に吐出した薬液の処理基板ＳＵＢの表面で広がるエリアを示しており、図中の点線で示した楕円Ａ２は揺動ノズル１２が前方端に到達した際に吐出した薬液の処理基板ＳＵＢの表面で広がるエリアを示している（以下、参照する図面においても同様である）。もちろん、揺動ノズル１２が前方端と後方端との間を移動する間においても、揺動ノズル１２は連続的に薬液を吐出している。

なお、図示しないが、第２方向Ｙに隣接する揺動ノズル１２の各々が前方端または後方端に到達した際に吐出した薬液は、処理基板ＳＵＢの表面で広がった際に互いに少なくとも一部が重なる（つまり、実線で示した楕円Ａ１及び点線で示した楕円Ａ２の少なくとも一部が重なる）ことが望ましい。

間欠ノズル１３は、揺動ノズル１２が前方端または後方端に到達したときに処理基板ＳＵＢの表面で広がった薬液に向けて、第１方向Ｘに沿って薬液を吐出する。このとき、間欠ノズル１３は、処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴに向けて薬液を吐出する。図示した例では、間欠ノズル１３は、図中の点線で示した楕円Ａ２のエリア（より望ましくは、楕円Ａ２の前方端付近）に向けて薬液を吐出する。

図３は、処理基板ＳＵＢの上方に位置する揺動ノズル１２及び間欠ノズル１３のそれぞれによる薬液の吐出方向を説明するための図である。

第１薬液供給パイプＰＡに設けられた揺動ノズル１２の各々は、処理基板ＳＵＢの法線方向から放射状に薬液を吐出する。処理基板ＳＵＢの表面で広がった薬液は、処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴから他端部ＳＵＢＢに向かって流れる。

第２薬液供給パイプＰＢに設けられた間欠ノズル１３は、処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴの上方に位置している。この間欠ノズル１３は、処理基板ＳＵＢの法線に対して斜め方向から薬液を吐出する。処理基板ＳＵＢの表面に到達した薬液は、処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴから他端部ＳＵＢＢに向かって流れる。

図４は、揺動ノズル１２及び間欠ノズル１３のそれぞれによる薬液の吐出エリア及び薬液の流れを説明するための図である。

図示しない揺動ノズルから処理基板ＳＵＢの上に供給された薬液は、図中の実線の楕円Ａ１や、点線の楕円Ａ２などで示したように、重力の作用により、処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴから他端部ＳＵＢＢに向かって流れる。

一方で、図示しない間欠ノズルから処理基板ＳＵＢの上に供給された薬液は、図中の矢印Ｂで示したように、処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴから他端部ＳＵＢＢに向かって流れる。特に、間欠ノズルから吐出された薬液は、第２方向Ｙに隣接する楕円Ａ１及びＡ２が重なるエリアに向けて供給される。

このような本実施形態によれば、揺動ノズル１２が揺動している間に処理基板ＳＵＢの上に供給した薬液は、重力の作用に加えて、間欠ノズル１３から供給される薬液の流れが作用することにより、薬液の他端部ＳＵＢＢに向かう流れが加速される。つまり、処理基板ＳＵＢの上において、異なる２方向から薬液が供給され、薬液の置換を促進することが可能となる。

このため、揺動ノズル１２から処理基板ＳＵＢの上に供給された薬液の一部が一時的に滞留しそうになっても、間欠ノズル１３から供給された薬液の流れが作用して、薬液が強制的に他端部ＳＵＢＢに向かって流される。このように、薬液の流れを最適化し、薬液の滞留を抑制することが可能となり、処理基板ＳＵＢの上で新鮮な薬液への置換を連続的に行うことが可能となる。

これにより、処理基板ＳＵＢの全面において、薬液の置換率を最適にすることができ、高精細なパターンでのエッチング処理を残渣なく終了させることが可能となる。したがって、オーバーエッチングなどによる余分な時間の確保が不要となるとともに、薬液の使用量を低減することが可能となる。

図５は、処理基板ＳＵＢの上方に位置する揺動ノズル１２及び間欠ノズル１３の位置関係を説明するための図である。

図示した例では、各々第１方向Ｘに沿って延出した６本の第１薬液供給パイプＰＡ１乃至ＰＡ６が第２方向Ｙに沿って間隔をおいて並んで配置されている。第１薬液供給パイプＰＡ１乃至ＰＡ６の各々の間隔は略同一である。第１薬液供給パイプＰＡ１乃至ＰＡ６の各々には、第１方向Ｘに並んだ複数の揺動ノズル１２が設けられている。

ここに示した例で、揺動ノズル１２は、処理基板ＳＵＢの上方において、千鳥配列されている。つまり、１本おきの第１薬液供給パイプＰＡ１、ＰＡ３、及び、ＰＡ５に設けられたそれぞれの揺動ノズル１２は、第２方向Ｙに平行な同一直線上に位置している。同様に、１本おきの第１薬液供給パイプＰＡ２、ＰＡ４、及び、ＰＡ６に設けられたそれぞれの揺動ノズル１２は、第２方向Ｙに平行な同一直線上に位置している。換言すると、隣接する２本の第１薬液供給パイプ、例えば、第１薬液供給パイプＰＡ１に設けられた揺動ノズル１２と、第１薬液供給パイプＰＡ２に設けられた揺動ノズル１２とは、第２方向Ｙに平行な同一直線上に位置しない。

これらの揺動ノズル１２は、図中の楕円Ａ１及びＡ２で示したようなエリアに薬液を吐出する。このような揺動ノズル１２の配置により、処理基板ＳＵＢの上に隙間なく均等に薬液を供給することが可能となる。

一方で、第２方向Ｙに沿って延出した１本の第２薬液供給パイプＰＢは、処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴの上方に位置している。この第２薬液供給パイプＰＢには、第２方向Ｙに並んだ複数の間欠ノズル１３が設けられている。間欠ノズル１３は、第１薬液供給パイプＰＡ１とＰＡ２との間、ＰＡ２とＰＡ３との間、ＰＡ３とＰＡ４との間、ＰＡ４とＰＡ５との間、ＰＡ５とＰＡ６との間のそれぞれの延長線上に位置している。

このような間欠ノズル１３は、図中の矢印Ｂで示したように、処理基板ＳＵＢの上に薬液を間欠的に供給する。このとき、間欠ノズル１３は、楕円Ａ１及びＡ２の前方付近または後方付近に薬液を供給する。これにより、薬液の一端部ＳＵＢＴから他端部ＳＵＢＢに向かう流れが加速され、処理基板ＳＵＢの上における薬液の置換を促進することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、処理時間の短縮が可能なエッチング装置及びエッチング方法を提供することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…エッチング装置
１０…エッチング室
１１…送りローラ
１２…揺動ノズル
１３…間欠ノズル
２０…水洗室
２１…送りローラ
２２…水洗ノズル
３０…演算装置
４０…薬液吐出コントローラ
ＳＵＢ…処理基板

Claims (7)

1. 水平面に対して傾斜した方向を第１方向とし、水平面と略平行であって且つ第１方向に対して略直交する方向を第２方向としたとき、処理基板を第１方向に傾斜させた状態で第２方向に沿って搬送する送りローラと、
   第１方向に沿って配置され、第２方向に沿った前方及び後方に向かって揺動しながら、前記送りローラによって搬送されている処理基板に向けてエッチングに必要な薬液を吐出する揺動ノズルと、
   前記送りローラによって傾斜した状態で搬送されている処理基板の傾斜上方に位置する一端部に対向するとともに第２方向に沿って配置され、前記揺動ノズルが前方端または後方端に到達したタイミングで処理基板に向けてエッチングに必要な薬液を吐出する間欠ノズルと、
   を備えたことを特徴とするエッチング装置。
2. 前記揺動ノズルは、間隔をおいて第２方向に並んで配置され、それぞれが第２方向に沿って同一方向に揺動す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. 前記揺動ノズルは、処理基板の上方において千鳥配列されたことを特徴とする請求項２に記載のエッチング装置。
4. 前記間欠ノズルは、第２方向に並んで配置された前記揺動ノズルの間に薬液を吐出することを特徴とする請求項２または３に記載のエッチング装置。
5. 第１方向に沿って配置された前記揺動ノズルは、第１方向に延出した第１薬液供給パイプに設けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエッチング装置。
6. 第２方向に沿って配置された前記間欠ノズルは、第２方向に延出した第２薬液供給パイプに設けられたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエッチング装置。
7. 水平面に対して傾斜した方向を第１方向とし、水平面と略平行であって且つ第１方向に対して略直交する方向を第２方向としたとき、処理基板を第１方向に傾斜させた状態で第２方向に沿って搬送し、
   第１方向に沿って配置され第２方向に沿った前方及び後方に向かって揺動している揺動ノズルから、搬送されている処理基板に向けてエッチングに必要な薬液を吐出し、
   傾斜した状態で搬送されている処理基板の傾斜上方に位置する一端部に対向するとともに第２方向に沿って配置された間欠ノズルから、前記揺動ノズルが前方端または後方端に到達したタイミングで処理基板に向けてエッチングに必要な薬液を吐出する、
   ことを特徴とするエッチング方法。

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