JPH112806A - 蝕刻装置 - Google Patents
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Abstract
分離する装置を蝕刻槽に設置することによって残余蝕刻
液に残留された蝕刻原液を全部排出させずに殆どを回収
して再利用しようとする。 【解決手段】 本発明は、蝕刻装置に関するものであ
り、蝕刻液を製造する第1タンク12と、第2タンクか
ら前記蝕刻液の供給を受けて蝕刻工程が進行する蝕刻槽
20と、蝕刻槽で蝕刻工程が進行された結果である残留
物が含まれた残余蝕刻液を受け低濃度蝕刻液と残留物に
分離する第2タンク13と、第2タンクと前記第1タン
クに連結され、第2タンクにある低濃度蝕刻液を抽出し
て、前記第1タンクへ運送される連結管17と、前記第
2タンクに設置されて分離された前記残留物を排出する
排出管18を備え、蝕刻工程を終えた残余蝕刻液を浄化
させる装置を蝕刻槽に設置することにより、残余蝕刻液
に残留された蝕刻原液を全部排出させず、ほとんどを回
収して再利用することができる。
Description
特に液晶表示装置のガラス基板を湿式蝕刻(wetetchin
g)する過程の中で、蝕刻工程の結果物である蝕刻残余
液を浄化させ再使用できるようにした蝕刻装置に関する
ものである。
ガラス基板と、カラーフィルターが形成された第2ガラ
ス基板を合着して製造された液晶画面を利用する。第1
ガラス基板に素子を形成するためには、金属層、絶縁膜
及び非晶質シリコン層を数回蒸着してパターニングする
工程を進める。ガラス基板は、透明で400℃以上の比
較的高い温度でも変形されず、手軽く購入できるため液
晶表示装置に主に使用される。したがって、上述したよ
うに一連の工程下でのガラス基板は300℃程度の高温
から再度常温へ落ちる環境に露出され、物理的な力や熱
的衝撃にひどい損傷を受けるようになる。液晶画面は薄
くて軽い特性を要求するが、このような要因はガラス基
板を薄くすることに限界をもたらす。(現在0,7mm以下
の厚さまで薄型化されている) このような不安要素は基板の大きさを大きくするほど高
まるが、液晶画面の大きさが増加する現在の趨勢(300×
400→370×470→550×650mm)等に増加する趨勢であ
る)では、この短所を補完することが重要である。
形や破損を防止するために、工程の初期に厚いガラス基
板を使用したのち、ガラス基板を薄く形成する方法が利
用されている。すなわち、厚いガラス基板に素子やカラ
ーフィルターを形成し、上下ガラス基板を製造して完成
された2枚のガラス基板を合着した後、その外側面を研
磨することによって、液晶画面の厚さを減らすのであ
る。このような工程の順序はガラス基板の破損、及び素
子の不良率を減らすことができ、生産率の向上をもたら
す。
研磨剤を使用する物理的な方法と、強酸溶液を利用する
湿式蝕刻による化学的な方法がある。
たガラス基板を何枚か立てて容易に運搬ができるように
するカセットをローディングさせるローディング部(LOA
DER)のカセットを位置させた後、引入された蝕刻液で合
着基板に湿式蝕刻を進行する蝕刻槽(etch bath)、蝕刻
工程が終わった蝕刻槽のカセットを位置させた後、合着
基板に洗浄作業を進行する洗浄槽(rinse bath)、洗浄
作業が終わった洗浄槽のカセットを位置させた後、合着
基板を乾燥するに乾燥槽(dry bath)及び乾燥作業が終
わったカセットを位置させた後、外部への運送準備のた
めに待たせるアンローディング部(unloader)を備えてい
る。蝕刻装置内におけるカセットの運送は自動システム
(auto-system)によって実行される。
図面であり、湿式蝕刻作業と、直接係わる蝕刻槽部分の
みを示したものである。
を収納できる内部空間を持っており、蝕刻液を供給する
蝕刻液希釈タンク12が蝕刻液引入管21によって連結
されている。蝕刻槽20下部には蝕刻液の円滑な流動の
ための窒素の泡を発生させる空気発生板27が設置され
ており、空気発生板27は窒素引入管22によって窒素
供給ライン52と連結されている。
るフッ化水素(HF)原液を供給するHF原液槽11がHF
原液引入管16によって連結されており、さらに純水
(D,I,Water;DeIonizedWater)を供給する純水供給
ライン51が純水引入管17によって連結されている。
槽の排出管2は外部と通じる排出ライン53にそれぞれ
連結されている。そしてそれぞれの引入管、排出管には
オン・オフバルブ(ON/OFFvalve)(V1、V2、
V3、V4、V5、V6)が設置されており、流体の流
れを調節している。未説明図面符号15は、蝕刻液希釈
タンク12で蝕刻液の濃度を感知する濃度測定計を示
す。
式蝕刻作業を説明すると、次のようである。
ない)にカセットを位置させた後、蝕刻作業のための準
備をする。すなわち、HF原液引入管16に設置されて
いるバルブを開け、ポンプ(P1)を作動させHF原液槽1
1にあるHF原液を蝕刻液希釈タンク12に引入させ
る。それと同時に純水引入管17に設置されたバルブ(V
3)を開け、純水供給ライン51にある純水を蝕刻液希釈
タンク12に引入させる。その結果、HF原液は純水に
よって希釈される。
定のHF濃度を有する蝕刻液を製造する。 製造される蝕
刻液は蝕刻液の希釈タンク12に設置された濃度測定器
15によって濃度が測定される。
を中断して蝕刻液引入管21に設置されたバルブ(V2)を
開けてポンプ(P2)を作動させ蝕刻液を蝕刻槽20に引入
して蝕刻槽20にためる。この後、ローディング部にあ
るカセットを蝕刻槽20に引入させることによってガラ
ス基板の湿式蝕刻を進行する。この時、蝕刻作業が円滑
になるように空気発生弁27に窒素を供給する。窒素は
空気発生弁27を通して蝕刻液に泡を発生させて蝕刻液
を渦巻かせる。
行されるすべての期間の間行われるように、窒素供給ラ
イン52に連結された窒素引入管22を通して引き続き
供給する。
入力されたセッティング(setting)の時間が過ぎると、
ガラス基板の蝕刻作業は停止される。この時間は蝕刻液
の濃度とガラス基板の厚さに応じて予め入力される。以
後、蝕刻されたガラス基板が入っているカセットを洗浄
槽(図面に示されていない)へ運んだ後、洗浄作業を実
施して以後の工程を実施する。
刻槽20の排出管2を通して排出ライン53へ誘導して
から外部へ排出する。
イ素(SiO2)、酸化カルシウム(CaO)及び、酸化アルミ
ニウム(Al2O3)等の酸化物が非晶質の状態に結合されて
いる。ところが、蝕刻液であるHF溶液はガラスと反応す
る時、ガラスの主な成分である二酸化ケイ素のみを溶解
させる。この時、関連する反応式は次のようである。
刻液に存在するようになる。結局、蝕刻槽から排出され
る残余蝕刻は、酸化ケイ素と化学反応をした結果である
低濃度のHF液と多量の酸化物粒子が含まれているのであ
る。
装置は、蝕刻工程の結果によって生じた残余蝕刻液を排
出ラインを通ってすべて外部に排出させるために、残余
蝕刻液に残留されているHFを全部使用できない問題があ
った。それに排出されたHF液は、その処理過程において
深刻な水質汚染をもたらすために、これの使用量を減少
させようとする欲求が増大しており、残余蝕刻液の再利
用のための方法が必要であった。
HF液の濃度変化を考慮せず、初期の蝕刻条件によって計
算された蝕刻の時間をセッティングするために、ガラス
基板を均一に蝕刻することができない。つまり、ガラス
基板が均一に蝕刻されるかの可否は、蝕刻液の濃度とガ
ラス基板の厚さ等によって決定されるので、ガラス基板
の厚さを制御するためには、蝕刻作業中の蝕刻液のHF濃
度を正確にして、それにしたがった蝕刻の時間を弾力的
に調整しなければならない。しかし、事実上HF濃度を周
期的に正確に測定することは不可能である。したがっ
て、従来の蝕刻装置は多量のガラス基板を均一の厚さを
持つように蝕刻することが不可能であり、量産の製造工
程が難しいという問題点がある。
酸化物粒子と分離する装置を蝕刻槽に設置することによ
って残余蝕刻液に残留された蝕刻原液を全部排出させず
に殆どを回収して再利用しようとするものである。
エッチング・エンド・ポイント(etching end point)
を求めて蝕刻液の濃度に関係なく蝕刻作業の実行可否を
自動的に決定しようとするものである。
めに、本発明は蝕刻液を製造する第1タンクと、前記第1
タンクから前記蝕刻液の供給を受けて蝕刻工程を進行す
る蝕刻槽と、前記蝕刻槽で蝕刻工程が進行された結果で
ある残留物が含まれた残余蝕刻液と残留物に分離する第
2タンクと、前記第2タンクと、前記第2タンクに連結
され、前記第2タンクにある低濃度蝕刻液を抽出して前
記第1タンクへ運送する連結管と、前記第2タンクに設
置されて分離された前記残留物を排出する排出管を備え
る蝕刻装置である。
基板の蝕刻作業を進行する蝕刻槽に設置され蝕刻工程中
の前記蝕刻液の第1温度を測定する温度センサと、前記
第1温度を読み取ってセッティングされた第2温度と比
べて前記の第1温度と第2温度が同一であれば前記蝕刻
槽にシグナルを送り前記蝕刻作業を停止させる中央制御
装置を含む蝕刻装置を提供する。
部の大略的な構成図である。
0及び、乾燥槽40が設置されており、蝕刻槽20には
酸化物の分離タンク13と蝕刻液の希釈タンク12がつ
ながっている。それぞれの容器は強酸に耐久性のあるテ
フロン系列の樹脂で製作される。それぞれの単位装置は
中央制御装置(図面には示されていない)に連結され、そ
の作動はオート・システムで実行される。
着基板を整列して集めて置いたカセット(図面には示さ
れていない)を納める内部空間がある。蝕刻槽20下部
には窒素の泡を発生させる空気発生弁27が設置されて
おり、空気発生弁27には窒素の供給ライン52とつな
がる第1窒素引入管22が連結されている。
には示されていない)につながり、蝕刻液の温度を測定
及び伝達する温度センサ60が設置されている。中央制
御装置は温度センサから得られたデータを判断して蝕刻
槽の蝕刻作業の実行可否に対するシグナルを送り蝕刻槽
のエッチング・エンド・ポイント(etching end poin
t)を決定する。(これに関連しては以下に詳しく説明す
る) 蝕刻槽20には蝕刻液の引入管21によって蝕刻液の希
釈タンク12がつながっており、蝕刻液の送出管23に
よって酸化物の分離タンク13が連結されている。そし
て、酸化物の分離タンク13から蝕刻液の希釈タンク1
2への蝕刻液の移動ができるように両装置はポンプ(P3)
が設置された連結管17によって連結されている。蝕刻
液の希釈タンク12はHF原液引入管16によってHF原液
タンク11とつながっており、第1純水の引入管14に
よって純水供給ライン51と連結されている。 そし
て、蝕刻液の希釈タンク12の排出管19と酸化物の分
離タンク13の排出管18は排出ライン53にそれぞれ
連結されている。
槽30にもカセットを納められる内部空間がある。 洗
浄槽30の底には洗浄液の円滑な流動を促し窒素の泡を
発生させる空気発生弁37が設置されており、空気発生
弁37には第2窒素引入管32によって窒素の供給ライ
ン52が連結されている。そして、洗浄槽30には第2
純水引入管34による純水供給ライン51がつながって
おり、洗浄作業が終わった後の洗浄液を排出する排出管
39が連結されている。洗浄槽の排出管39は洗浄液が
外部へ排出できるように排出ライン53と連結されてい
る。
乾燥する乾燥槽40は、カセットを納める内部空間が形
成されている。乾燥槽40の側面には、乾燥のためのエ
ネルギーを供給するヒーター(48)が設置されてあり、乾
燥作業を促すIPA(IsoPropylAlcohol)を供給するIPA供給
ライン45に連結されている。
(V1、V2、V3、…、V8、V9、V10)が設置されていて流体
の流れを調節する。説明しない図面符号15は、蝕刻液
の希釈タンク12でHF原液が適切な濃度に希釈できるか
を感知する濃度測定計を示す。
(etching end piont)を決める方法について説明する
と次のようである。
蝕刻工程では、ガラス基板の60%を占める二酸化ケイ素
(SiO2)をHF液に溶融させて、他の酸化物は粒子状態でガ
ラス基板から分離させることで、ガラス基板の厚さを減
少させる。この時、フッ化水素と二酸化ケイ素の反応は
次のようである。
主に起こる。一般的に化学反応による反応エネルギーは
反応に加わる化合物のモル(Mole)数に比例する。したが
って、充分な量のHF液の存在下では反応に加わる二酸化
ケイ素のモル数と、それによる反応熱は比例関係を持
つ。結局ガラス基板を湿式蝕刻する過程で発生される総
反応熱はガラス基板の二酸化ケイ素の量を知らせるバロ
メーターになる。
である。
これは、反応熱Q=m(蝕刻液の質量)×C(蝕刻液の比熱)
×△t(蝕刻液の温度変化)に表せるためである。すなわ
ち、mとCの値は工程の初期に与えられる一定の値なの
で、蝕刻反応の結果である反応熱は蝕刻液の温度のみを
変化させる。蝕刻液の温度変化が分かると反応熱を求め
られる。したがって、蝕刻液の温度変化によってガラス
基板の厚さの減少量(つまり、蝕刻された厚さ)が分かる
のである。
は、これに該当する反応熱を求めてからそれを通して与
えられた蝕刻液の条件のもとで起こる温度変化を求め、
これの変化値によって蝕刻作業を中止させる蝕刻液の温
度をセッティングする。したがって、蝕刻工程時、蝕刻
反応の結果である蝕刻液の温度がセットされた値に達す
ると、中央制御装置から蝕刻槽に信号が送られ蝕刻槽の
蝕刻作業を中止させる。蝕刻液、つまりHF液の濃度に係
わらず蝕刻液の温度によってエッチング・エンド・ポイ
ント(etching end point)を自動的に決定するのであ
る。
図である図3を参照して説明すると次のようである。
てない)にカセットを位置させてから蝕刻作業のための
準備をする。
バルブ(V1)を開け、ポンプ(P1)を作動させてHF原液タン
ク11にあるHF原液を蝕刻液希釈タンク12に引入させ
る。それと同時に第1純水引入管14に設置されている
バルブ(V3)を開けて、純水供給ライン51にある純水を
蝕刻液希釈タンク12に引入させる。その結果、HF原液
は純水によって希釈される。この時、所定の濃度の蝕刻
液が製造されるようにHF原液と純水を適切に供給する。
製造する蝕刻液のHF濃度は5〜30%程度なのでHF原液は40
〜60%程度のHF濃度のものを使う。製造される蝕刻液の
濃度は蝕刻液希釈タンク12に設置された濃度測定計1
5によって測定される。また、洗浄槽30の第2純水引
入管34に設置されているバルブ(V9)を開け、純水供給
ライン51にある純水を洗浄槽30に満たして洗浄作業
のための準備をする。そして、乾燥槽40に設置されて
いるヒーター(48)にエネルギーを供給しIPAを供給する
ことによって乾燥段取りをする。
れると、HF原液と純水の供給を中断し蝕刻液引入管21
に設置されたバルブ(V2)を開けてポンプ(P2)を作動さ
せ、蝕刻液を蝕刻槽20に引入させて蝕刻槽を満たす。
以後、ローディング部にあるカセットを蝕刻槽20に入
れることでガラス基板の湿式蝕刻を行う。
空気発生弁27に窒素を供給する。窒素は空気発生板を
通して蝕刻液に泡を発生させて蝕刻液を渦巻かせる。こ
のような蝕刻液の渦巻きは蝕刻工程が行われる全ての間
にわたって行われるように窒素供給ライン52に設置さ
れたバルブ(V4)を開けて、第1窒素引入管22を通して
窒素を続けて供給する。その結果、蝕刻液に泡が継続的
に発生され、蝕刻液の流動が活発に行われ基板の蝕刻作
業が迅速に進行される。また、このような活発な蝕刻液
の流動は、湿式蝕刻の結果で生じたガラス基板の表面の
残存された酸化物を連続的に除去するためにその表面を
均一に作り上げる。
ケイ素が反応して進行される湿式蝕刻では、ガラス基板
がHF液と反応しながら熱を放出するするようになるが、
このため蝕刻液の温度が上昇する。この時、蝕刻槽に設
置された温度センサーが温度を感知するようになる。同
時に、温度センサーによって感知された温度値は連続的
に中央制御装置に送られる。ガラス基板が蝕刻されなが
ら発生する反応熱が増加するほど温度が高くなるので、
ガラス基板の厚さが減少(蝕刻される基板の厚さが増加)
することによって温度が上昇される。蝕刻液の温度がセ
ットされた温度になると、中央制御装置は蝕刻槽20に
信号を送って蝕刻作業を中止させる。
合、液晶パネルのガラス基板の厚さは一定である)を蝕
刻液、つまりHF液に投入しこれによって計算された温度
変化値を蝕刻槽にセットすると、HF液の濃度に係わらず
同じ蝕刻の厚さを得られる。一方、蝕刻作業を通してガ
ラス基板の単位の厚さ当たり、放出されるエネルギーを
求めておくと(ガラス基板の種類及び成分によって同じ
厚さの量を蝕刻する場合、放出されるエネルギーは多少
の差がある)ガラス基板の数量が変わっても容易にガラ
ス基板の厚さを制御できる。
板を洗浄槽(31)に移してから、洗浄作業を実施する。洗
浄作業は、スプレーヤーや超音波などを利用して基板に
付いている蝕刻液及び残余物を除去することによってな
される。
設置されてあるバルブ(V6)を開けて、蝕刻槽20の残余
蝕刻液を酸化物分離タンク13に送出させる。ここで、
残余蝕刻液を30分余り放置すると、下層に沈殿される酸
化物粒子はその上の位置する低濃度のHF液に分離され
る。以後、連結管17に設置されてあるポンプ(P3)を作
動させ酸化物分離タンク13の上層にある低濃度のHF液
を蝕刻液の希釈タンク12に移動させる。そして、酸化
物分離タンク13に設置されてあるバルブ(V10)を開け
てから、酸化物分離タンク13の下層に沈殿されている
酸化物粒子を排出管18を通して排出ライン53に排出
させる。この時、酸化物分離タンク13の底部分を円
錐、或は角錐形態に形成すると酸化物粒子らの排出を容
易にさせられる。
ク12に移された低濃度のHF液を蝕刻液としてリサイク
ル使用するため、上記で説明したことと同じ方法で、HF
原液と純水の適当量をさらに供給して所定のHF濃度を持
つ蝕刻液を製造する。蝕刻液の製造が完了されると、蝕
刻槽20に再度この蝕刻液を引入させ、蝕刻槽20を満
たして新しいカセットを位置させてから湿式蝕刻作業を
実施する。
カセットはさらに乾燥槽40に移した後乾燥作業を行
う。そして、洗浄作業を終えた洗浄液は洗浄増30の排
出管39を通して排出ライン53に排出したあと外部に
放出する。この時、外部に放出される洗浄液は洗浄槽3
0の容器ほど大容量を持っているため、排出ラインを通
して排出される課程で酸化物の分離タンク13から排出
された酸化物粒子らを押し出し一緒に外部に放出され
る。
アン・ローディング部(図面に図示されてない)に位置さ
れ蝕刻装置の外部に搬送させる。
的に行われ、各引入館、送出管及び連結管に設置された
バルブとポンプは、オート・システムによって作動され
る。
が含まれた残余蝕刻液を、酸化物分離タンクで浄化させ
ることで、不純蝕刻液に残っている蝕刻原液を全て排出
させないで、殆ど回収した再利用することができる。し
たがって、蝕刻液を製造するための蝕刻原液の消耗量を
減らせられる。
によるエッチング・エンド・ポイント(etching end p
oint)を求めることによって蝕刻液の濃度変化に係わら
ず、ガラス基板を均一に蝕刻することができる。
ス基板を蝕刻する他の分野で同じ原理を利用することが
できる。
みの概略図
図
序図
Claims (14)
- 【請求項1】 蝕刻液を製造する第1タンクと、 前記第1タンクより、前記蝕刻液の供給を受けて蝕刻工
程を行う蝕刻槽と、 前記蝕刻槽で、蝕刻工程が行われた結果である、残留物
が含まれた残余蝕刻液を受けて、低濃度蝕刻液と残留物
に分離する第2タンクと、 前記第2タンクと前記第1タンクとを連結し、前記第2タ
ンクにある低濃度の蝕刻液を取り出して前記第1タンク
に送る連結管と、 前記第2タンクに設置され、分離された前記残留物を排
出する排出管とを備える蝕刻装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の蝕刻装置において、前記
蝕刻槽に、温度センサーが設置されていることを特徴と
する蝕刻装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の蝕刻装置において、前記
蝕刻槽は、洗浄槽及び乾燥槽が備えられた蝕刻装置に設
置され、前記第2タンクの排出管が、前記洗浄槽の排出
管がつながる排出ラインに一緒に連結されていることを
特徴とする蝕刻装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の蝕刻装置において、前記
第1タンクに、前記蝕刻液の原液を供給する蝕刻原液容
器と、純水を供給する純水供給ラインがつながっている
ことを特徴とする蝕刻装置。 - 【請求項5】 請求項1記載の蝕刻装置において、前記
第1タンクに、濃度測定計が設置されていることを特徴
とする蝕刻装置。 - 【請求項6】 請求項4記載の蝕刻装置において、前記
蝕刻液の原液がフッ化水素(HF)液であることを特徴と
する蝕刻装置。 - 【請求項7】 請求項1記載の蝕刻装置において、前記
連結管に、前記第2タンクから前記第1タンクに流体の
移動を可能にするポンプが設置されていることを特徴と
する蝕刻装置。 - 【請求項8】 請求項1記載の蝕刻装置において、前記
第2タンクの底の部分が、円錐或は角錐の形態であるこ
とを特徴とする蝕刻装置。 - 【請求項9】 請求項1記載の蝕刻装置において、前記
連結管の取り入れ口は、沈殿した前記残留物を取り出さ
ないように、前記第2タンクの上部に設置されているこ
とを特徴とする蝕刻装置。 - 【請求項10】 蝕刻によって投入された基板の蝕刻作
業を行う蝕刻槽と、 前記蝕刻槽に設置され、蝕刻工程中の、蝕刻液の温度を
測定する温度センサーと、 前記温度センサーが測定した第1温度と予め設定された
第2温度と比較し、この比較結果に基づき前記蝕刻作業
を中止する制御装置とを備える蝕刻装置。 - 【請求項11】 請求項10記載の蝕刻装置において、
前記第2温度は、蝕刻作業を通して放出される蝕刻対象
の単位体積当たりのエネルギーに基づき設定されること
を特徴とする蝕刻装置。 - 【請求項12】 請求項10記載の蝕刻装置において、
前記第2温度は、蝕刻作業を通して放出される蝕刻対象
のモル数当たりのエネルギーに基づき設定されることを
特徴とする蝕刻装置。 - 【請求項13】 請求項10記載の蝕刻装置において、
前記第2温度は前記基板とエッチャントとの間のエッチ
ング反応の温度に基づき設定されることを特徴とする蝕
刻装置。 - 【請求項14】 請求項10記載の蝕刻装置において、
前記第2温度は、反応熱Q=m(蝕刻液の質量)×C(蝕刻液
の比熱)×△t(蝕刻液の温度変化)なる式に基づき設定さ
れることを特徴とする蝕刻装置。
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