JP5538255B2 - 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、エッチングの進行状態を検出する技術が各種提案されている。

特開２０１０−３００２１号公報

本実施形態の目的は、エッチングエンドのタイミングを確実に判別し、エッチングに必要な薬液の使用量を低減すること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、
処理基板を導入する入口及び処理基板を排出する出口を有するエッチング室と、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、前記エッチング室の入口から導入された処理基板を第１方向に傾斜させた状態で第２方向に沿って搬送し、前記エッチング室の出口から処理基板を排出する送りローラと、前記エッチング室内において、前記送りローラによって搬送され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吐出ノズルと、前記エッチング室内の入口側に設けられ前記送りローラによって傾斜した状態で搬送される処理基板の傾斜上方に位置する一端部に対向する第１センサ、前記エッチング室内の入口側に設けられ前記送りローラによって傾斜した状態で搬送される処理基板の傾斜下方に位置する他端部に対向する第２センサ、前記エッチング室内の出口側に設けられ処理基板の一端部と他端部との間の中央部に対向する第３センサを含み、処理基板のエッチングエンドポイントを光学的に検知するセンサ群と、前記センサ群に含まれる前記第１センサ、前記第２センサ、及び、前記第３センサの各々からの出力信号に基づいてエッチングエンドを判別する演算装置と、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、エッチング室の入口から導入された処理基板を第１方向に傾斜させた状態で第２方向に沿って搬送し、エッチング室内において、第２方向に沿って搬送される処理基板に向けてエッチングに必要な薬液を吐出し、エッチング室内の入口側に設けられ傾斜した状態で搬送される処理基板の傾斜上方に位置する一端部に対向する第１センサからの第１出力信号、エッチング室内の入口側に設けられ傾斜した状態で搬送される処理基板の傾斜下方に位置する他端部に対向する第２センサからの第２出力信号、エッチング室内の出口側に設けられ処理基板の一端部と他端部との間の中央部に対向する第３センサからの第３出力信号に基づいて処理基板のエッチングエンドを判別し、エッチングエンドを判別したのに基づいて、エッチング室の出口から処理基板を排出する、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ＳＵＢの上方に位置するセンサ群１３を構成する各センサのレイアウトの一例を示す上面図である。

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の内部においては、送りローラ１１、吐出ノズル１２、センサ群１３などが配置されている。

エッチング室１０は、概略箱状に形成されている。このエッチング室１０は、処理基板ＳＵＢをエッチング室１０の内部に導入するための入口１０ｉｎ、及び、処理基板ＳＵＢをエッチング室１０の外部に排出する出口１０ｏｕｔを有している。入口１０ｉｎは、処理基板ＳＵＢの搬送方向に沿った上流側に形成されている。出口１０ｏｕｔは、処理基板ＳＵＢの搬送方向に沿った下流側に形成されている。この出口１０ｏｕｔは、水洗室２０の入口であってもよい。

送りローラ１１は、エッチング室１０の入口１０ｉｎから導入された処理基板ＳＵＢを第１方向Ｘに傾斜させた状態で第２方向Ｙに沿って搬送し、エッチング室１０の出口１０ｏｕｔから処理基板ＳＵＢを排出するものである。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は、一端部ＳＵＢＴ、他端部ＳＵＢＢ、及び、中央部ＳＵＢＭを有している。

一端部ＳＵＢＴは、水平面Ｈに対して処理基板ＳＵＢの傾斜上方に位置している。他端部ＳＵＢＢは、水平面Ｈに対して処理基板ＳＵＢの傾斜下方に位置している。中央部ＳＵＢＭは、処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴと他端部ＳＵＢＢとの間に位置している。

吐出ノズル１２は、第１方向Ｘに沿って配置され、送りローラ１１によって搬送される処理基板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。吐出ノズル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。吐出ノズル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吐出ノズル１２は、薬液が供給される薬液供給パイプＰＡに設けられている。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。このような薬液供給パイプＰＡに対して、複数の吐出ノズル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、吐出ノズル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。薬液供給パイプＰＡの各々には、複数の吐出ノズル１２が間隔をおいて配置されている。

なお、吐出ノズル１２は、詳述しないが、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本おきの薬液供給パイプＰＡにそれぞれ設けられた吐出ノズル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本の薬液供給パイプＰＡにそれぞれ設けられた吐出ノズル１２は、第２方向Ｙに平行な同一直線上に位置しない。このような吐出ノズル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。

センサ群１３は、複数のセンサを含んでおり、図示した例では、第１センサＳ１、第２センサＳ２、及び、第３センサＳ３を含んでいる。これらの第１センサＳ１、第２センサＳ２、及び、第３センサＳ３は、処理基板ＳＵＢのエッチングエンドポイントを光学的に検知するものである。ここで、光学的に検知するセンサとは、例えば、透過型センサ、あるいは、反射型センサであり、処理基板ＳＵＢに向けて出射した光の透過率、あるいは、反射率に対応した出力信号を出力するものである。

第１センサＳ１は、エッチング室１０の内部における入口１０ｉｎ側に設けられ、送りローラ１１によって傾斜した状態で搬送される処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴに対向する。第２センサＳ２は、エッチング室１０の内部における入口１０ｉｎ側に設けられ、送りローラ１１によって傾斜した状態で搬送される処理基板ＳＵＢの他端部ＳＵＢＢに対向する。第３センサＳ３は、エッチング室１０の内部における出口１０ｏｕｔ側に設けられ、処理基板ＳＵＢの中央部ＳＵＢＭに対向する。

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、センサ群１３を構成するセンサの各々から出力された出力信号を集約するセンサコントローラ４０が接続されている。

演算装置３０は、吐出ノズル１２からの薬液の吐出動作を制御する一方で、センサコントローラ４０を経由したセンサの各々からの出力信号に基づいてエッチングエンドを判別する。

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、入口１０ｉｎから処理基板ＳＵＢがエッチング室１０の内部に導入される。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）が吐出ノズル１２及びセンサ群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。

演算装置３０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、吐出ノズル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。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。

このとき、センサ群１３を構成する第１センサＳ１、第２センサＳ２、及び、第３センサＳ３の各々は、処理基板ＳＵＢに向けて出射した光の透過率、あるいは、反射率に対応した出力信号を出力する。第１センサＳ１からの第１出力信号、第２センサＳ２からの第２出力信号、及び、第３センサＳ３からの第３出力信号は、それぞれセンサコントローラ４０で集約された後に、演算装置３０に入力される。

一方で、演算装置３０は、第１出力信号、第２出力信号、及び、第３出力信号に基づいて、エッチングエンドを判別する。この演算装置３０によるエッチングエンドの判別手法については、後に詳述する。

演算装置３０がエッチングエンドと判定したのに基づいて、エッチング室１０におけるエッチング処理を終了する。これに伴い、処理基板ＳＵＢは、エッチング室１０の出口１０ｏｕｔから排出され、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におけるセンサ群１３について、より詳細に説明する。

図２は、処理基板ＳＵＢの上方に位置するセンサ群１３を構成する各センサのレイアウトの一例を示す上面図である。

第１センサＳ１は、エッチング室１０に形成された入口１０ｉｎの近傍に配置されている。この第１センサＳ１は、処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴに対向するように配置されている。このような第１センサＳ１は、処理基板ＳＵＢが入口１０ｉｎから出口１０ｏｕｔに向かって第２方向Ｙに沿って移動するのに伴って、図中の破線で示した処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴの全領域における表面状態に対応した第１出力信号を出力可能である。

特に、この第１センサＳ１は、処理基板ＳＵＢが図示したようにエッチング室１０の内部に位置し、処理基板ＳＵＢの搬送方向（ここでは第２方向Ｙ）に沿った後端ＳＵＢＲが入口１０ｉｎの近傍に位置するとともに処理基板ＳＵＢの搬送方向に沿った先端ＳＵＢＦが出口１０ｏｕｔの近傍に位置している状態で、処理基板ＳＵＢの表面状態に対応した第１出力信号を出力する。このときに出力される第１出力信号は、処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴにおける後端ＳＵＢＲ側の領域における透過率、あるいは、反射率に対応した信号である。

第２センサＳ２は、エッチング室１０の入口１０ｉｎの近傍に配置されている。この第２センサＳ２は、処理基板ＳＵＢの他端部ＳＵＢＢに対向するように配置されている。このような第２センサＳ２は、処理基板ＳＵＢが入口１０ｉｎから出口１０ｏｕｔに向かって第２方向Ｙに沿って移動するのに伴い、図中の破線で示した処理基板ＳＵＢの他端部ＳＵＢＢの全領域における表面状態に対応した第２出力信号を出力可能である。

特に、この第２センサＳ２は、処理基板ＳＵＢが図示したようにエッチング室１０の内部に位置している状態で、処理基板ＳＵＢの表面状態に対応した第２出力信号を出力する。このときに出力される第２出力信号は、処理基板ＳＵＢの他端部ＳＵＢＢにおける後端ＳＵＢＲ側の領域における透過率、あるいは、反射率に対応した信号である。

第３センサＳ３は、エッチング室１０に形成された出口１０ｏｕｔの近傍に配置されている。この第３センサＳ３は、処理基板ＳＵＢの中央部ＳＵＢＭに対向するように配置されている。このような第３センサＳ３は、処理基板ＳＵＢが入口１０ｉｎから出口１０ｏｕｔに向かって第２方向Ｙに沿って移動するのに伴い、図中の破線で示した処理基板ＳＵＢの中央部ＳＵＢＭの全領域における表面状態に対応した第３出力信号を出力可能である。

特に、この第３センサＳ３は、処理基板ＳＵＢが図示したようにエッチング室１０の内部に位置している状態で、処理基板ＳＵＢの表面状態に対応した第３出力信号を出力する。このときに出力される第３出力信号は、処理基板ＳＵＢの中央部ＳＵＢＭにおける先端ＳＵＢＦ側の領域における透過率、あるいは、反射率に対応した信号である。

本実施形態においては、信号演算を以下のように行い、エッチング終了タイミング（エンドポイント）を判定する。ここでは、第１センサＳ１、第２センサＳ２、及び、第３センサＳ３が処理基板ＳＵＢの表面での反射率に対応した出力信号を各々出力する場合を例に説明する。

まず、演算装置３０は、第１センサＳ１からの第１出力信号、第２センサＳ２からの第２出力信号、及び、第３センサＳ３からの第３出力信号に基づいて、所定のエッチング量を超えた場合に示す反射率を計測しているか否かを判定する。つまり、ここでは、処理基板ＳＵＢの面内における３点で、所定のエッチング量に達したか否かが判定される。

演算装置３０は、第１出力信号、第２出力信号、及び、第３出力信号が所定のエッチング量を超えた場合に示す反射率に対応するものであると判定した場合には、各センサの出力を２箇所ずつ３組の差分を取り、一定の差分以下になっているか否かを判別する。

すなわち、第１出力信号と第３出力信号との差分を取り、その差分デルタＡが規定の中に入れば、処理基板ＳＵＢの先端ＳＵＢＦ側と一端部ＳＵＢＴの後端ＳＵＢＲ側とでエッチング量が同等になったことが判別できる。同様に、第２出力信号と第３出力信号との差分を取り、その差分デルタＢが規定の中に入れば、処理基板ＳＵＢの先端ＳＵＢＦ側と他端部ＳＵＢＢの後端ＳＵＢＲ側とでエッチング量が同等になったことが判別できる。さらに、第１出力信号と第２出力信号との差分を取り、その差分デルタＣが規定の中に入れば、処理基板ＳＵＢの一端部ＳＵＢＴと他端部ＳＵＢＢとのエッチング量が同等になったことが判別できる。

これにより、センサ群１３を構成する少なくとも３個のセンサにより、処理基板ＳＵＢの全面のエッチング量を最適に判別でき、演算装置３０では、各センサからの出力信号に基づいてエッチングエンドのタイミングを確実に判別し、エッチング処理を終了させることができるので、オーバーエッチングによる余分な処理時間と薬液の使用量を低減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、エッチングエンドのタイミングを確実に判別し、エッチングに必要な薬液の使用量を低減すること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…吐出ノズル
１３…センサ群（Ｓ１…第１センサ、Ｓ２…第２センサ、Ｓ３…第３センサ）
２０…水洗室
２１…送りローラ
２２…水洗ノズル
３０…演算装置
ＳＵＢ…処理基板

Claims (7)

1. 処理基板を導入する入口及び処理基板を排出する出口を有するエッチング室と、
   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、前記エッチング室の入口から導入された処理基板を第１方向に傾斜させた状態で第２方向に沿って搬送し、前記エッチング室の出口から処理基板を排出する送りローラと、
   前記エッチング室内において、前記送りローラによって搬送され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吐出ノズルと、
   前記エッチング室内の入口側に設けられ前記送りローラによって傾斜した状態で搬送される処理基板の傾斜上方に位置する一端部に対向する第１センサ、前記エッチング室内の入口側に設けられ前記送りローラによって傾斜した状態で搬送される処理基板の傾斜下方に位置する他端部に対向する第２センサ、前記エッチング室内の出口側に設けられ処理基板の一端部と他端部との間の中央部に対向する第３センサを含み、処理基板のエッチングエンドポイントを光学的に検知するセンサ群と、
   前記センサ群に含まれる前記第１センサ、前記第２センサ、及び、前記第３センサの各々からの出力信号に基づいてエッチングエンドを判別する演算装置と、
   を備えたことを特徴とするエッチング装置。
2. 前記演算装置は、前記第１センサからの第１出力信号と前記第３センサからの第３出力信号との差分、前記第２センサからの第２出力信号と前記第３出力信号との差分、及び、前記第１出力信号と前記第２出力信号との差分に基づいてエッチングエンドを判別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. 前記吐出ノズルは、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または２に記載のエッチング装置。
4. 前記エッチング室に対して処理基板の搬送方向に沿った下流側に配置された水洗室を備えたことを特徴とする１乃至３のいずれか１項に記載のエッチング装置。
5. 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、エッチング室の入口から導入された処理基板を第１方向に傾斜させた状態で第２方向に沿って搬送し、
   エッチング室内において、第２方向に沿って搬送される処理基板に向けてエッチングに必要な薬液を吐出し、
   エッチング室内の入口側に設けられ傾斜した状態で搬送される処理基板の傾斜上方に位置する一端部に対向する第１センサからの第１出力信号、エッチング室内の入口側に設けられ傾斜した状態で搬送される処理基板の傾斜下方に位置する他端部に対向する第２センサからの第２出力信号、エッチング室内の出口側に設けられ処理基板の一端部と他端部との間の中央部に対向する第３センサからの第３出力信号に基づいて処理基板のエッチングエンドを判別し、
   エッチングエンドを判別したのに基づいて、エッチング室の出口から処理基板を排出する、
   ことを特徴とするエッチング方法。
6. エッチングエンドを判別するに際して、前記第１出力信号と前記第３出力信号との差分、前記第２出力信号と前記第３出力信号との差分、及び、前記第１出力信号と前記第２出力信号との差分に基づいてエッチングエンドを判別することを特徴とする請求項５に記載のエッチング方法。
7. 前記エッチング室の出口から排出された処理基板を水洗室に搬送することを特徴とする請求項５または６に記載のエッチング方法。

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