JPH10172952A

JPH10172952A - 透明導電層の食刻装置とその運転方法

Info

Publication number: JPH10172952A
Application number: JP32679496A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiro Kawasaki; 清弘川▲崎▼; Hiroki Takeda; 浩樹武田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 1998-06-26
Anticipated expiration: 2016-12-06
Also published as: JP3159658B2

Abstract

(57)【要約】【課題】食刻液である沃化水素水中の遊離沃素の発生
を抑制して透明導電層の安定な食刻を実現する。【解決手段】食刻液13である沃化水素水は透明度の高
い褐色で、基板の処理の進行につれ、また反応室２内の
乾燥空気に反応して酸化され、遊離沃素が増大し不透明
に黒ずんでくる。あらかじめ設定した食刻速度の濃度に
遊離沃素を維持するため、食刻液13の光学的透過度を測
定し、濃度が増大していれば次亜燐酸30を循環タンク12
に適量補給し、遊離沃素を再度沃化水素に変える。新液
の食刻液13(沃化水素水)の透過度を100％として透過度
が80％を下回った場合に適量の次亜燐酸30を追加供給す
る。この制御を透過度測定システム38からの出力信号に
基づき、流量調整用のバルブ33，35を適当な時間開放し
て所定の次亜燐酸液30を循環タンク12に追加補給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＤＰ(プラズマ
ディスプレイパネル)およびＬＣＤ(液晶ディスプレイ)
等の表示装置の製造工程で用いられる食刻装置、特に透
明導電層の食刻装置の運転方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように半導体集積回路や、ＰＤＰ
およびＬＣＤ等の表示装置の製造工程において複数回の
食刻工程と洗浄工程が必要である。これらの食刻工程、
例えば写真食刻時の感光性樹脂の現像プロセスや各種薄
膜層の食刻プロセスにおいては、薬液を基板上にシャワ
ー状またはスプレー状に吹き付けるようにして１枚ずつ
連続的に処理するのが一般的であり、また量産工場にお
ける洗浄工程についても、純水を基板上にシャワー状ま
たはスプレー状に吹き付けるようにして１枚ずつ連続的
に処理する製造装置が多用されている。

【０００３】図３はこのような食刻装置の概略の構成図
を示す。食刻装置としての構成では、反応室２，水洗室
４および乾燥室５が必要とする最低限度の構成要素であ
り、薬液処理時間が長くなる場合には反応室２を多段に
したり、処理液の水洗室４への持ち出し量を低下させる
ために反応室２と水洗室４との間に液切り室３を設け、
薬液ミストの装置外への飛散を防止するために緩衝室１
を反応室２の上流側に設ける等の設計的手法が加味され
る。そしてこの種の食刻装置の具体的構成においては、
薬液循環ポンプ６、薬液中のダストまたはパーティクル
を除去するためのフィルタ７および流量調整用のバルブ
８よりなる循環配管９系と、反応室２内の薬液を噴射す
るノズル10、反応室２底部に設けられた薬液回収配管11
および薬液循環タンク12とで閉ループを構成して食刻液
13を循環する系とを有する。さらに、流量調整用のバル
ブ14を有する供給配管15系は循環タンク12に食刻液13を
供給するための薬液供給配管であり、図示はしないが例
えば別に設置された供給タンクから加圧窒素ガスによる
圧送によって新規な薬液が循環タンク12に供給される。
同じく流量調整用のバルブ16を有する廃棄配管17系は使
用済みの食刻液13を外部に廃棄するための薬液廃棄配管
であり、図示はしないが別に設置された廃液タンク等に
移し替えてから産業廃棄物として処理する等の手続きが
なされる。また、流量調整用のバルブ18を有する乾燥ガ
ス供給配管19より食刻装置にパージガスが供給される。

【０００４】次に、水洗室４では基板に付着している薬
液を洗い流すために一般的には適度な純度の純水が必要
なので、流量調整用のバルブ20を有する純水供給配管21
が設けられ、配管の先端には純水を噴射するノズル22が
配置される。基板を水洗した処理水は排水管23に通され
るが、純水洗浄の初期には微量ではあるにせよ排水中に
薬液が含まれるので、通常は公害対策のための処理を施
されてから工場排水として廃棄される。また、水洗室を
特に２段構成とし、第１の水洗室の排水は前記したよう
に処理し、第２の水洗室の排水は純度が高いので回収し
て再び他の目的の純水源として、あるいは純水製造装置
への原水として使用するなどの省資源の取り組みも、最
近ではしばしば取り入れられるようになってきた。

【０００５】さらに、ただ単純に純水を噴射するだけで
なく、噴射する純水に超音波エネルギーを重畳したり、
あるいは高圧の噴射ジェットにしたりして、物理的な力
で基板に付着した異物やパーティクルの除去能力を高め
ることも、最新の洗浄機ではそれの導入が定着しつつあ
る。乾燥室５では水洗後の濡れた基板を乾燥するため
に、圧力計24と流量調整用のバルブ25を有するドライエ
アまたは窒素ガス等の乾燥ガス供給配管26系が設けら
れ、この配管の先端には前記乾燥ガスを基板上にシート
状に噴射するノズル27が配置される。乾燥室３内でノズ
ル27によって凝集した水は排水管28を通り廃棄される。
このように乾燥したガスを基板に吹き付けて乾燥する方
式は別名エアナイフとも呼ばれる。なお、純水ノズル22
および乾燥ノズル27は基板上のみならず基板下からも噴
射する方が効率的であり、かつ一般的でもある。図３に
おける29は基板の搬送ラインを示す仮想線であるが、基
板の搬送機構、各処理室の間に設置されるゲートバルブ
およびエアーカーテン等の干渉防止機構と各処理室ごと
に配置される排気系統機構も図面上では省略してある。
また、基板の乾燥方法は前記したエアナイフ以外にも、
基板を高速回転して基板を乾燥するスピン乾燥方式や速
乾性のＩＰＡ(イソプロピルアルコール)を用いたＩＰＡ
置換型乾燥方式もあるが、ここでは詳細な説明は省略す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで前述のような
構成を有する透明導電層の食刻装置とその運転方法にお
いて、特にＰＤＰやＬＣＤ等の表示装置は、例えば膜厚
0.1〜0.3μm程度の透明電極を必須の構成要素とする。
しかし、電極それ自体が透明であるためにガラス基板等
の透明基板の場合にはその電極食刻反応を目視あるいは
光学的な検知手段を用いて透明導電層の食刻を監視しま
たは制御することは困難である。

【０００７】さらに、透明導電層としてＩＴＯ(Indium-
Tin-Oxide)を選択し、食刻液として沃化水素(ＨＩ)水を
用いると、沃化水素が酸化されやすいために沃素が遊離
して透明な褐色から不透明色へと黒ずんでくる。それの
みならず食刻速度の変化が大きく、ＩＴＯの電極形成の
寸法精度の管理は容易ではなくなる。

【０００８】これは、１つには最近の大型表示装置では
基板サイズが50cmを超えることは稀ではなく基板が大き
いために安全上の観点から、また食刻装置の腐食防止の
ためにパージガスとして、さらにはエアナイフの乾燥ガ
スとして安価な大量の乾燥空気を用いるからであり、２
つには前記した枚葉処理では食刻液をシャワー状または
スプレー状に噴射するために食刻液のパージガスとの接
触面積がバッチ式の食刻装置と比べると桁違いに増大す
るためであり、液晶表示装置の製造工程では前記の傾向
が顕著であった。また、基板を食刻液に浸漬させる場合
には食刻液のミストの発生は少ないものの、食刻液が前
記乾燥空気と接触する面積は、やはりバッチ式の食刻装
置と比べると格段と増大しており食刻液の変質は避けら
れないものである。

【０００９】例えば、ある食刻装置において食刻温度を
40℃に設定した場合の、図４(ａ)は食刻液中の沃化水
素，遊離沃素およびその他の成分濃度を縦軸にし、横軸
には基板の処理枚数をとって測定したデータを示す図で
ある。量産ベースとしては１〜２日程度の極めて短時間
の内に遊離沃素の増大が観察されることがわかる。遊離
沃素の増大に伴って食刻液の透過度は当然の如く低下
し、図４(ｂ)は新液の食刻液(沃化水素水)の透過度を10
0％として食刻液の透過度の変化を縦軸にとり、横軸は
同じく基板の処理枚数とした図である。

【００１０】そして、食刻速度も当初500Å／分であっ
たものが、徐々に速くなり2500枚を超えると1000Å／分
と倍近くなるので、食刻温度を下げるか基板の搬送速度
を早める等のプロセス条件の変更を余儀なくされてい
た。さらに都合の悪いことには、基板の処理がなく食刻
装置が待機状態であっても、前述したようにパージガス
に用いられる乾燥空気によっても遊離沃素の発生が促進
されるために、処理した基板の枚数に関係なしに食刻条
件が変化するような事態も生じるにいたる。かくして食
刻速度が食刻装置の生産履歴で左右されることをも含め
て非常にその管理が困難であるという問題があった。

【００１１】本発明は、前記従来技術における問題点を
解決することに指向するものであり、食刻液である沃化
水素水中の遊離沃素の発生を抑制して透明導電層の安定
な食刻を確実に実現できる透明導電層の食刻装置とその
運転方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る透明導電層の食刻装置とその運転方法
は、食刻液である沃化水素水を循環しながら基板にシャ
ワー状またはスプレイ状に噴射しもしくは基板を浸漬し
て処理する反応室と、基板に付着している食刻液を洗浄
する洗浄室と、洗浄後の基板を乾燥する乾燥室とを備え
た食刻装置において、食刻液の光学的透過度を測定する
手段と、次亜燐酸液を食刻液に添加する手段とを備える
ように構成したものである。

【００１３】本発明では前記の構成を有する食刻装置に
より、またかかる装置を用いて、反応室にて食刻液であ
る沃化水素水を循環しながら基板にシャワー状またはス
プレイ状に噴射しもしくは基板を浸漬して処理する工程
と、洗浄室にて基板に付着している食刻液を洗浄する工
程と、乾燥室にて基板を乾燥する工程と、光学的透過度
を測定する手段により循環する食刻液の透明度を検出す
る工程と、次亜燐酸液を添加する手段により食刻液の透
明度を維持する工程とを含む運転方法を実施することに
より、食刻液中の遊離沃素の濃度を食刻液の可視域の光
学的透過度を測定して行い、沃化水素の酸化防止の次亜
燐酸液(Ｈ₃ＰＯ₂)を適宜補給することで遊離沃素の発生
を抑制し、食刻速度を許容された範囲内に制御すること
が可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明にお
ける一実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の一
実施の形態における透明導電層の食刻装置の概略構成図
を示したものである。ここで、前記従来例を示す図３に
おいて説明した構成部材に対応し実質的に同等の機能を
有するものには同一の符号を付してこれを示す。前記図
３の従来例との主な差異は、食刻液13の循環タンク12に
次亜燐酸液30を供給するための加圧タンク31、及び供給
配管32と流量調整用のバルブ33、そして加圧窒素ガス配
管34及び流量調整用のバルブ35が付加された点と、薬液
循環配管９の一部を例えば透明塩化ビニール，ＰＦＡ
(六ふっ化テフロン樹脂)あるいは石英等の透明度の高い
配管部材を用いて透明化するとともに、その透明部分を
循環配管９′として用い、これを挾んでハロゲンランプ
等の光源36とフォトダイオードを含む透過光測定器37と
を対向配置してなる食刻液13の透過度測定システム38が
付加された点である。いうまでもないことであるが、透
過度測定システム38は周囲の迷光の影響を避けるため循
環配管９′の透明部分を包括した形態または周囲を光遮
蔽した状態で配置される。

【００１５】本装置の運転方法を以下に述べる。当初新
液で供給された食刻液13である60％容量比の沃化水素水
は透明度の高い褐色である。透明導電層が被着形成され
た基板の処理の進行につれ、換言すれば時間の進行につ
れて、反応室２内でパージガスとしての使用のために導
入され、液切り室３ではエアナイフとして使用され、さ
らには隣接する緩衝室１より流入する乾燥空気により、
沃化水素水は反応して酸化され、遊離沃素が増大して不
透明に黒ずんでくる。

【００１６】そこで、あらかじめ設定しておいた食刻速
度が維持できる濃度に遊離沃素を維持するため、適当な
タイミングで食刻液13の光学的透過度を測定し、遊離沃
素の濃度が増大していれば次亜燐酸液30を循環タンク12
に適量補給し、遊離沃素を再度沃化水素に変えてしまう
ものである。この様子をグラフ化したものが図２(ａ)，
(ｂ)であり、図２(ａ)は食刻液中の各成分を、図２(ｂ)
は食刻液の透過度を測定したデータを示し、新液の食刻
液13(沃化水素水)の透過度を100％として食刻液13の透
過度が80％を下回った場合に適量の次亜燐酸液30を追加
供給する。その都度遊離沃素(図２(ａ)参照)が減少して
透過度(図２(ｂ)参照)が上昇することがわかる。

【００１７】このシーケンス制御は適当なタイミング、
例えば24時間ごとに透過度測定システム38からの出力信
号に基づき、流量調整用のバルブ33，35を適当な時間開
放して所定の次亜燐酸液30を循環タンク12に追加補給す
ることで容易に自動化される。ある食刻装置において
は、循環タンク12内の食刻液量100リットルに対して補
給量を３リットルとすることで良好な結果が得られた。
もっと短期間のタイミングできめ細かく透過度を測定す
ることも可能であるが、食刻速度がある限定された範囲
内に納まるのであれば、例えば１時間ごとのような過度
の測定は無駄であり、数時間程度のタイミングで行う方
がむしろ適切である。

【００１８】なお、次亜燐酸液30の容量比は、好ましく
は食刻液中の水分の蒸発量を加味して最適化すべきであ
るが、簡易化を図って市販の30％容量比のものを用いた
としても、水分の蒸発が補われる傾向があるため、それ
ほど大きな障害にはならない。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、透明導電層の食刻装置は食刻速度が一定とな
るように遊離沃素の発生を抑制して使用される。この結
果、従来のように食刻速度が大きくなりすぎて食刻液を
交換するような場合と比べて薬液寿命は５倍程度長くな
り、食刻装置としての稼働率が向上し、かつ省材料が実
現されるばかりでなく、大量に遊離沃素が発生して基板
に付着し水洗で除去し切れないような事態も回避され
る。さらに、食刻速度が基板の処理枚数に関係なしに安
定な範囲で維持されるため、食刻精度の管理が容易にな
り、連続生産時の品質確保も容易となって、透明導電層
の安定な食刻が実現できる、という優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における透明導電層の食
刻装置を示す概略構成図である。

【図２】(ａ)は本実施の形態における食刻装置の食刻液
中の各成分を、(ｂ)は食刻液の透過度を測定したデータ
を示す図である。

【図３】従来の食刻装置を示す概略構成図である。

【図４】(ａ)は従来の食刻装置の食刻液中の各成分を、
(ｂ)は食刻液の透過度を測定したデータを示す図であ
る。

【符号の説明】

１…緩衝室、２…反応室、３…液切り室、４…水
洗室、５…乾燥室、６…循環ポンプ、７…フィル
タ、８，14，16，18，20，25，33，35…バルブ、
９，９′…循環配管、 10，22…ノズル、 11…回収配
管、 12…循環タンク、 13…食刻液(沃化水素水)、
15，32…供給配管、 17…廃棄配管、 19，26…乾燥ガ
ス供給配管、 21…純水供給配管、 23，28…排水管、
24…圧力計、 27…乾燥ノズル、 29…搬送ライン、
30…次亜燐酸液、 31…加圧タンク、 34…加圧窒素
ガス配管、 36…光源、 37…透過光測定器、 38…透
過度測定システム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/304 ３４１Ｈ０１Ｌ 21/304 ３４１Ｓ３５１３５１Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】食刻液である沃化水素水を循環しながら
基板にシャワー状またはスプレイ状に噴射し、若しくは
前記基板を浸漬して処理する反応室、前記基板に付着し
ている食刻液を洗浄する洗浄室、および洗浄後の前記基
板を乾燥する乾燥室を有する食刻装置において、前記食刻液の光学的透過度を測定する手段と、次亜燐酸
液を前記食刻液に添加する手段とを設けてなることを特
徴とする透明導電層の食刻装置。
【請求項２】反応室にて食刻液である沃化水素水を循
環しながら基板にシャワー状またはスプレイ状に噴射若
しくは前記基板を浸漬して処理する工程、洗浄室にて前
記基板に付着している食刻液を洗浄する工程、および乾
燥室にて前記基板を乾燥する工程からなる食刻装置の運
転方法において、光学的透過度を測定する手段により循環する前記食刻液
の透明度を検出する工程と、次亜燐酸液を添加する手段
により前記食刻液の透明度を維持する工程とを含むこと
を特徴とする食刻装置の運転方法。