TW201410381A - 化學研磨裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之課題為，提供一種單片式的化學研磨裝置，其不需使用治具，也可對玻璃基板施以化學研磨處理。本發明之解決手段為，化學研磨裝置(10)至少具備：複數個搬運輥(50)，構成為將玻璃基板於水平方向搬運；及處理腔室(16)，(18)，(20)，(22)，構成為對被複數個搬運輥(50)搬運之玻璃基板進行化學研磨處理。處理腔室(16)，(18)，(20)，(22)至少具有處理槽(161)及回收槽(162)。處理槽(161)是構成為，化學研磨液會在比複數個搬運輥(50)還高的位置溢流。回收槽(162)是構成為，回收從處理槽(161)溢流之化學研磨液。

Description

化學研磨裝置

本發明係有關化學研磨裝置，其構成為，對被連續性搬運的複數個玻璃基板進行化學研磨處理。

為了將玻璃基板薄型化，一般來說必須使用含有氫氟酸的化學研磨液來對玻璃基板進行化學研磨處理。這樣的化學研磨處理，舉例來說有批次式化學研磨，亦即將欲處理之玻璃基板在放入有化學研磨液的槽內浸漬規定時間；及單片式化學研磨，亦即將欲處理之玻璃基板以搬運輥(roller)依序搬運，同時噴灑化學研磨液。

這些化學研磨方式當中，批次方式研磨，是藉由將欲處理之玻璃基板在研磨液浴槽內浸漬規定時間，來使玻璃基板薄板化至所需板厚，其具有一次能夠處理多量玻璃基板之優點。不過，批次方式研磨，至少具有以下的問題點。

首先，批次方式研磨中，研磨液浴槽係為對上方開放之構造，會造成研磨液浴槽的周圍成為濃氫氟酸環境之問題。特別是，在對研磨液浴槽的研磨液進行起泡 (bubbling)處理的情形下，氣體狀的氫氟酸容易擴散至周圍，是其問題點。在這樣的氫氟酸環境中作業的作業員，若沒有穿戴適當的保護裝備而作業，恐會損害健康。因此，支付給作業員的保護裝備成本會變高。

此外，批次方式研磨中，為了消除研磨液浴槽周圍的濃氫氟酸環境，必須有強力的洗氣器(scrubber)等排氣設備，會使設備成本增大。再者，設備會因為氫氟酸氣體而易發生腐蝕，故為了施以適當的防蝕處理而花費成本，或設備的更換頻率變多而花費成本，也是其問題。

鑑此，近年來有人使用單片方式的化學研磨處理。舉例來說，在習知技術中有一種平板顯示器玻璃基板蝕刻裝置，其構成為，藉由能夠附著玻璃基板的治具來將玻璃基板縱向支撐，並在搬運治具的同時對玻璃基板噴射化學研磨液(例如參照專利文獻1)。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]：日本特開2008-266135號公報

然而，專利文獻1記載之技術中，依然不得不使用用來支撐玻璃基板的治具。因此，如同上述批次式 化學研磨裝置般，準備治具的費用高，且還有玻璃基板上容易產生治具痕跡的問題。一旦玻璃基板產生治具痕跡，則要做高效率的倒角設計就極為困難，故會使得倒角效率降低，造成不便。

本發明係有鑑於上述課題而研發，提供一種單片式的化學研磨裝置，其不需使用治具，也可對玻璃基板施以化學研磨處理。

本發明之化學研磨裝置，其構成為，對被連續性搬運的複數個玻璃基板進行化學研磨處理。該化學研磨裝置至少具備：複數個搬運輥，構成為將玻璃基板於水平方向搬運；及一或複數個處理腔室，構成為對被複數個搬運輥搬運之玻璃基板進行化學研磨處理。處理腔室至少具有處理槽及回收槽。處理槽是構成為，化學研磨液會在比被搬運輥搬運之玻璃基板還高的位置溢流。回收槽是構成為，回收從處理槽溢流之化學研磨液。

此構成中，被搬運輥依序搬運的玻璃基板，會在處理腔室中與溢流的化學研磨液接觸，藉此於腔室內依序地進行化學研磨處理。此時，玻璃基板係僅被搬運輥部分地支撐，且玻璃基板的特定處不會常時與搬運輥接觸，故不會像使用治具時一樣產生治具痕跡。處理腔室的數量只要有單一個即可實施本發明，但較佳為複數個。其理由在於，若以單一處理腔室構成的情形下，處理腔室內 的槽或配管等容易巨大化，其結果會容易變得難以進行溢流控制、及因應配管熱變形或應力變形等。

設置複數個處理腔室的情形下，較佳是，在各處理腔室之間分別設置中繼部，中繼部至少具有處理槽，該處理槽是構成為，化學研磨液會在比被搬運輥搬運之玻璃基板還高的位置溢流。其理由在於，藉由在中繼部也使玻璃基板與化學研磨液接觸，會防止玻璃基板從處理腔室被搬運到下一處理腔室的期間表面變乾，而發生化學研磨不均等問題。

又，較佳是，在處理腔室的前段更具備前處理槽，該前處理槽是構成為，使導入前述處理腔室前的玻璃基板的表面潤濕。其理由在於，當玻璃基板在乾燥的狀態下接觸到從化學研磨液產生的氣體(例如氫氟酸氣體)，那麼於玻璃基板容易發生白濁化等問題，但藉由事先以水分等來潤濕玻璃基板表面，便不易發生這種問題。

此外，較佳是，複數個搬運輥係構成為，在處理腔室中，藉由一對搬運輥將玻璃基板從上下夾持而支撐。藉由這樣的構成，即使浸泡在溢流的化學研磨液之狀態下，玻璃基板的位置仍會穩定化。又，較佳是，複數個搬運輥係構成為，在處理腔室中，透過O型環而與玻璃基板接觸。藉由這樣的構成，搬運輥與玻璃基板之接觸面積會變得更小，故更不易發生化學研磨不均等問題。

按照上述之本發明，可不需使用治具而對玻璃基板施以化學研磨處理。

10‧‧‧化學研磨裝置

12‧‧‧搬入部

14‧‧‧前處理腔室

16‧‧‧第1處理腔室

18‧‧‧第2處理腔室

20‧‧‧第3處理腔室

22‧‧‧第4處理腔室

24‧‧‧水洗腔室

26‧‧‧搬出部

28‧‧‧第1中繼部

30‧‧‧第2中繼部

32‧‧‧第3中繼部

50‧‧‧搬運輥

100‧‧‧玻璃基板

161‧‧‧處理槽

162‧‧‧回收槽

163‧‧‧溫度調整部

164‧‧‧循環噴液管

[圖1]本發明實施形態之單片式化學研磨裝置的外觀示意圖。

[圖2]單片式化學研磨裝置的概略構成示意圖。

[圖3]第1處理腔室的概略構成示意圖。

[圖4]中繼部的概略構成示意圖。

[圖5]對被搬運之玻璃基板進行化學研磨處理的狀態示意圖。

[圖6]在前處理腔室進行前處理的狀態示意圖。

[圖7]單片式化學研磨裝置的概略構成另一例示意圖。

[圖8]單片式化學研磨裝置的概略構成又另一例示意圖。

圖1為本發明實施形態一例之單片式的化學研磨裝置10的外觀示意圖。如圖1所示，化學研磨裝置10具備搬入部12、前處理腔室14、第1處理腔室16、第2處理腔室18、第3處理腔室20、第4處理腔室22、第1中繼部28、第2中繼部30、第3中繼部32、水洗腔室 24、及搬出部26。在各腔室及各中繼部，設置有具耐酸性，且由透明構件所構成的窗40。

搬入部12係構成為，可接收以作業員之手動作業或以機器人等之自動作業而搬入的欲薄型化處理之玻璃基板100。前處理腔室14係構成為，接收從搬入部12搬運而來的玻璃基板100。第1處理腔室16係構成為，使玻璃基板100與化學研磨液接觸，藉此蝕刻(本實施形態中為薄型化)玻璃基板100。第2處理腔室18、第3處理腔室20、及第4處理腔室22係構成為，分別與第1處理腔室16實質上具有同一構成，使與第1處理腔室16同一組成的化學研磨液接觸玻璃基板100，藉此蝕刻玻璃基板100。

第1中繼部28、第2中繼部30、及第3中繼部32，係分別構成為連結複數個處理腔室。水洗腔室24係構成為，對經過第4處理腔室22的玻璃基板100水洗。搬出部26係構成為，可取出經化學研磨處理及水洗處理的玻璃基板100。到達搬出部26的玻璃基板100，係以作業員之手動作業或以機器人等之自動作業，而從化學研磨裝置10撤下並回收。其後，玻璃基板100若需要進一步薄型化的情形下，會再次被導入化學研磨裝置10，另一方面，若不需要進一步薄型化的情形下，會移轉至成膜工程等後續工程。各腔室及各中繼部係直接或間接地與排氣部34連接。排氣部34係構成為具備排氣管道及洗氣器等，而將化學研磨裝置10內部的氣體排出。

上述化學研磨裝置10中，除了對前處理腔室14的導入口、及從水洗腔室24的導出口以外，前處理腔室14、第1處理腔室16、第2處理腔室18、第3處理腔室20、第4處理腔室22、第1中繼部28、第2中繼部30、第3中繼部32、及水洗腔室24，全體係閉塞成為氣密且液密。導入口及導出口係呈比玻璃基板100的板厚稍高，且比玻璃基板100的寬度稍廣的狹縫形狀。

此外，前處理腔室14、第1處理腔室16、第2處理腔室18、第3處理腔室20、第4處理腔室22、及水洗腔室24係與排氣部34連通，各腔室的內部氣體會被吸引至排氣部34，故形成於化學研磨裝置10的開口會維持負壓狀態，處理氣體不會通過這些開口而漏出。

如圖2所示，第1處理腔室16、第2處理腔室18、第3處理腔室20、第4處理腔室22、第1中繼部28、第2中繼部30、及第3中繼部32的處理液供給側，係透過處理液供給部44而與處理液容納部42連接。另一方面，第1處理腔室16、第2處理腔室18、第3處理腔室20、及第4處理腔室22的處理液排出側，係構成為與壓濾機(filter press)480連接，在壓濾機480過濾的處理液會被送回處理液容納部42。

此外，前處理腔室14及水洗腔室24，係構成為與水供給部46連接，從水供給部46接受純水供給。如圖2所示，化學研磨裝置10具備第1處理腔室16、第2處理腔室18、第3處理腔室20、第4處理腔室22、第1 中繼部28、第2中繼部30、及排列成貫穿第3中繼部32的複數個搬運輥50。藉由這些複數個搬運輥50，構成用來搬運玻璃基板100之搬運路徑。此處，搬運速度較佳是設定在100~800mm/分，更佳是應設定在300~550mm/分。而在第1處理腔室16、第2處理腔室18、第3處理腔室20、及第4處理腔室22的處理時間，在本實施形態中是設定為合計20分左右，但並不限定於此。

被化學研磨裝置10薄型化處理的玻璃基板100並無特別限定，但化學研磨裝置10係構成為，針對G8尺寸的四等分切割(1080×1230mm)及G6尺寸(1500×1800mm)等大型玻璃基板，也能將其上下兩面均勻地研磨。此外，化學研磨裝置10係構成為，不需使用治具或載具，而直接地藉由搬運輥50搬運玻璃基板100。

由於第1處理腔室16、第2處理腔室18、第3處理腔室20、及第4處理腔室22實質上為同一構成，故以下僅針對第1處理腔室16進行說明，其餘處理腔室則省略說明。此外，由於第1中繼部28、第2中繼部30、及第3中繼部32實質上為同一構成，故以下僅針對第1中繼部28進行說明，其餘中繼部則省略說明。

如圖3所示，第1處理腔室16係具備處理槽161，其構成為，化學研磨液會在比被搬運輥50搬運之玻璃基板100還高的位置溢流。在處理槽161設有循環噴液管(shower pipe)164，其構成為，藉由從複數個噴出口 噴出化學研磨液，而使化學研磨液在槽內循環。循環噴液管164較佳是設置在玻璃基板100的搬運路徑的上下兩側。循環噴液管164係與泵浦442連接，處理槽161下部的化學研磨液可藉由泵浦442而常時供給至循環噴液管164。處理槽161的底部係透過泵浦484與壓濾機480連接，且透過閥488與廢液槽486連接。

此外，處理槽161係透過構成處理液供給部44的泵浦44，而與貯液槽420連接。貯液槽420係透過泵浦425與氫氟酸槽424連接，且透過泵浦427與鹽酸槽426連接。此外，貯液槽420係與溫度調整部422連接，管理槽內的液體溫度使其成為所需溫度。本實施形態中，是藉由貯液槽420、溫度調整部422、氫氟酸槽424、鹽酸槽426、及泵浦425、427，來構成處理液容納部42，但處理液容納部42的構成並不限定於此。另，本實施形態中，處理液供給部44的化學研磨液係被管理在40~42℃左右，且化學研磨液的組成係被管理成氫氟酸1~20重量%、鹽酸0~10重量%、餘為水之液體組成，但液溫或液體組成並不限定於此。

在處理槽161下方配置有回收槽162。回收槽162係構成為會回收從處理槽161溢流的化學研磨液，故構成為從處理槽161滴落的化學研磨液會流進回收槽。回收槽162係構成為透過泵浦444與處理槽161連接，流入回收槽444的化學研磨液會回到處理槽161。回收槽162係與溫度調整部163連接，故回收槽162內的液溫會被管 理成所需溫度。在回收槽162，底部容易堆積淤渣(sludge)，但此底部係透過泵浦484與壓濾機480連接，且透過閥488與廢液槽486連接。

閥488通常為關閉，故處理槽161及回收槽162的化學研磨液會藉由泵浦484而被送至壓濾機480。另一方面，當閥488開放，則處理槽161及回收槽162的化學研磨液會排出至廢液槽486。一般情況下，化學研磨液是在經過反應生成物沈澱等處理後，若為可再利用之狀態則會被送至壓濾機480，另一方面，若為無法再利用的狀態下，會被送至廢液槽486作為濃稠廢液。

接著利用圖4，說明第1中繼部28。第1中繼部28係具備處理槽281，其構成為，化學研磨液會在比被搬運輥50搬運之玻璃基板100還高的位置溢流。處理槽281係透過泵浦440與貯液槽420連接。此外，處理槽281的底部係透過泵浦484與壓濾機480連接，且透過閥488與廢液槽486連接。

閥488通常為關閉，故處理槽281的化學研磨液會藉由泵浦484而被送至壓濾機480。另一方面，當閥488開放，則處理槽281的化學研磨液會排出至廢液槽486。此外，從處理槽281溢流的化學研磨液係構成為，會流過第1中繼部28底部的斜面上，而流進位於兩側的處置腔室之回收槽。

接著利用圖5(A)及圖5(B)，說明第1處理腔室16中的化學研磨處理。如同圖所示，第1處理腔 室16中係構成為，藉由一對搬運輥50將玻璃基板100從上下夾持而支撐。本實施形態中，為了減低搬運輥50圓周面與玻璃基板100之接觸面積，係在搬運輥50圓周面安裝O型環502，使搬運輥50與玻璃基板100透過此O型環502而接觸。其結果，來自搬運輥50的搬運力會透過O型環502而傳遞給玻璃基板100。

玻璃基板100係被搬運輥50搬運，同時浸泡在從處理槽161溢流之化學研磨液中。因此，玻璃基板100會一面被搬運一面受到蝕刻而薄型化。此時，係從設置有循環噴液管164的複數個開口部，朝向玻璃基板100噴出化學研磨液。因此，會防止玻璃基板100的表面附近堆積淤渣，且會對玻璃基板100送出新鮮的化學研磨液。由於處理槽161內的化學研磨液係常時循環，故處理槽161內的化學研磨液不易發生不均勻化。另，上述構成中，搬運輥50、循環噴液管164、及O型環502之材質，較佳為具備耐酸性之樹脂，本實施形態中係使用聚氯乙烯(PVC)或聚四氟乙烯(PTFE)等。

上述構成中，將比從處理槽161或處理槽281溢流之液量還多的化學研磨液，供給至處理槽161或處理槽281，藉此能夠使液面上昇；而使溢流之液量與供給量相等，則能使液面保持一定。雖未圖示，但較佳是在處理槽161或處理槽281設置液面感測器，且設置控制裝置，依據該液面感測器之輸出，控制使得處理液供給部44的各泵浦作動，以便液面能保持在規定範圍內。

不過，本實施形態中，刻意將藉由同一液體組成而執行同樣化學研磨的第1處理腔室16、第2處理腔室18、第3處理腔室20、及第4處理腔室22，彼此分割設置。其理由在於，抑制各處理槽161的大小，抑制循環噴液管164等配管之長度，藉此防止循環噴液管164的撓曲。此外，也為了減少循環噴液管164等配管之熱膨脹所造成的影響。藉由採取這樣的構成，可將循環噴液管164與玻璃基板100之距離維持均一，容易調整噴射至玻璃基板100的化學研磨液的液壓。另，循環噴液管164等配管之長度，雖亦與管徑(送液量)有關，但一般而言抑制在2.5m以下為佳，較佳是2m以下。

接著利用圖6(A)~圖6(C)，說明前處理腔室14之構成。前處理腔室14中，在對第1處理腔室16的玻璃基板100之導入口，配置有接收玻璃基板100的對向輥146、及對玻璃基板100的上下面噴射水的水洗噴嘴142，144。水洗噴嘴142，144是橫跨與玻璃基板100的搬運方向正交之方向(寬度方向)全域，以規定間隔配備有複數個。此處，接觸壓係被設定成，玻璃基板100會被對向輥146與搬運輥50柔和地保持住，而導入至第1處理腔室16。

此外，水洗噴嘴142，144係被設定成，朝向玻璃基板100對第1處理腔室16的導入口噴射水。因此，被導入至第1處理腔室16的玻璃基板100，係為充分濡濕之狀態，防止不均勻之初始蝕刻。也就是說，由於 第1處理腔室16為氫氟酸氣體環境，故若玻璃基板100表面為乾燥狀態，則會有被氫氟酸氣體不均勻侵蝕的危險，但本實施形態中，玻璃基板100表面係被水保護，故其後在第1處理腔室16中會開始均勻的蝕刻。

本實施形態中，如圖7(A)~圖7(C)所示，水洗噴嘴142係構成為朝正下方噴射水，另一方面，水洗噴嘴144係構成為朝上方且朝玻璃基板100的搬運路徑上游側斜向地噴射水。水洗噴嘴144構成為朝斜上方噴射水，其結果，當玻璃基板100接近水洗噴嘴142，144時，如圖7(A)及圖7(B)所示，可從水洗噴嘴144對玻璃基板100的上面供給水。因此，在玻璃基板100的上面，可迅速形成水膜，免於接觸氫氟酸氣體。另，當玻璃基板100接近水洗噴嘴144，從水洗噴嘴144噴射的水會打在玻璃基板100的底面，故可藉由水洗噴嘴144適當地洗淨玻璃基板100的底面，且適當地使其潤濕。

如上所述，藉由在前處理腔室14設置水洗噴嘴142，144，會防止乾燥狀態的玻璃基板100曝露於氫氟酸氣體，而被不均勻地蝕刻。此外，由於防止了玻璃基板100在乾燥狀態下被對向輥146及搬運輥50夾持，故當通過對向輥146及搬運輥50之間時，會防止玻璃基板100產生損傷，或玻璃基板100污損。

玻璃基板100會依序通過第1處理腔室16、第2處理腔室18、第3處理腔室20、第4處理腔室22、第1中繼部28、第2中繼部30、及第3中繼部32，依序 受到化學研磨。而完成複數個階段的化學研磨之玻璃基板100，會藉由配置於第4處理腔室22出口的風刀244進行上面的液切處理後，再從配置於水洗腔室24的一群噴射管242接受洗淨水而被洗淨。洗淨用之噴射管242係為固定狀態，但亦可採用使其搖動之構成。

無論如何，在洗淨處理的最終段，配置有上下一對風刀246，藉由該處噴射出的空氣，玻璃基板100的上下面會迅速被乾燥。接著，從水洗腔室24的導出口排出之玻璃基板100，會被在搬出部26待命的作業員取出，結束一連串的加工處理。像這樣，在上下一對風刀246的前段另行配置風刀244，藉此，可從玻璃基板100的上面迅速除去化學研磨液，故可有效防止玻璃基板100的上面被不均勻地蝕刻。

如上所述，按照本實施形態之化學研磨裝置10，在閉塞之空間中進行化學研磨，於裝置內產生的氫氟酸氣體等有毒氣體會藉由洗氣器等排氣機構而幾乎完全回收，故氫氟酸氣體幾乎不會擴散至化學單片裝置10周圍。其結果，化學研磨裝置10周圍的作業環境，相較於批次式化學研磨處理之情形會明顯的提升。是故，不必擔心使作業員的健康惡化，且亦不需要在保護裝備上花費成本。

此外，能夠防止化學研磨裝置10周圍的設備被氫氟酸氣體侵害，故亦可抑制設備的維護費用。也就是說，能夠以低價的維護費用，為作業員提供良好的作業環 境，可謂具有很大的優點。

又，使用單片方式的化學研磨裝置10的情形下，相較於批次方式的研磨處理，具有可提升作業效率及製品品質之優點。再者，按照化學研磨裝置10，板厚精度會提升，故可預期切割(scribe)時良率穩定。此外，在切斷面平面強度方面，也能夠比批次方式的研磨處理來得強。又，不會有起泡所造成的氫氟酸損失，故可望有減少氫氟酸成本15%左右之效果。

上述實施形態中，係說明了在第1中繼部28、第2中繼部30、及第3中繼部32亦構成為設置化學研磨液溢流之處理槽，但亦可如圖7所示般，採用具有將化學研磨液朝向玻璃基板100噴射之噴灑式機構的第1中繼部280、第2中繼部300、及第3中繼部320。藉由採用這樣的構成，玻璃基板100會依序被施以浸漬、噴灑、浸漬、噴灑，淤渣等便不易堆積。

此外，亦可如圖8所示般，採用具有洗淨水溢流槽的水洗腔室240。藉由採用這樣的構成，可使洗淨水的消費量減少。

本實施形態中，係說明了藉由化學研磨裝置10來將玻璃基板100薄型化之例子，但亦可利用化學研磨裝置10來進行將玻璃基板100沿著區劃溝裁斷之處理。

上述實施形態之說明中，所有要點均為例示，不應認為其為限制之用。本發明之範圍並非由上述實 施形態，而是由申請專利範圍來揭示。又，本發明之範圍中，係意圖包含與申請專利範圍的意義及範圍內均等之所有變更。

12‧‧‧搬入部

14‧‧‧前處理腔室

16‧‧‧第1處理腔室

18‧‧‧第2處理腔室

20‧‧‧第3處理腔室

22‧‧‧第4處理腔室

24‧‧‧水洗腔室

26‧‧‧搬出部

28‧‧‧第1中繼部

30‧‧‧第2中繼部

32‧‧‧第3中繼部

42‧‧‧處理液容納部

44‧‧‧處理液供給部

46‧‧‧水供給部

50‧‧‧搬運輥

242‧‧‧噴射管

244、246‧‧‧風刀

480‧‧‧壓濾機

Claims (5)

1. 一種化學研磨裝置，係構成為對被連續性搬運的複數個玻璃基板進行化學研磨處理之化學研磨裝置，其特徵為：至少具備：複數個搬運輥，構成為將玻璃基板於水平方向搬運；及一或複數個處理腔室，構成為對被前述複數個搬運輥搬運之玻璃基板進行化學研磨處理，前述處理腔室，至少具有：處理槽，其構成為，化學研磨液會在比被前述搬運輥搬運之玻璃基板還高的位置溢流；及回收槽，其構成為，回收從前述處理槽溢流之化學研磨液。
2. 如申請專利範圍第1項之化學研磨裝置，其中，具備複數個前述處理腔室，在各處理腔室之間分別設置有中繼部，前述中繼部至少具有處理槽，該處理槽是構成為，化學研磨液會在比被前述搬運輥搬運之玻璃基板還高的位置溢流。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之化學研磨裝置，其中，在前述處理腔室的前段更具備前處理槽，該前處理槽是構成為，使導入前述處理腔室前的玻璃基板的表面潤濕。
4. 如申請專利範圍第1至3項任一項之化學研磨裝置，其中，前述複數個搬運輥是構成為，在前述處理腔室 中，藉由一對搬運輥而將前述玻璃基板從上下夾持而支撐。
5. 如申請專利範圍第4項之化學研磨裝置，其中，前述複數個搬運輥是構成為，在前述處理腔室中，透過O型環而與前述玻璃基板接觸。