TW469479B - Method of wet etching and apparatus thereof - Google Patents

Description

469479 五、發明説明（/ ) 〔產業上之利用領域〕 本發明爲有關一種濕式触刻方法及裝置，其係使用在液 晶顯示器（以下稱LCD )等的製造上者。 〔習知之技術〕 LCD的製造，是在玻璃基板的表面上重覆累積形成圖案 的薄膜。而在各個薄膜形成工程中，會實施生長成膜-塗 佈抗蝕劑（resist)-曝光-顯影-蝕刻-除去抗蝕劑之程 序。即，在顯像時除去曝光部分的抗蝕劑，顯影（develop) 後的蝕刻是以所留下的抗蝕劑作爲遮罩選擇性的除去薄 膜，以形成所要圖案之薄膜。 在此之蝕刻中，是有濕式蝕刻和乾式蝕刻。濕式蝕刻是 以酸液將薄膜分解除法，而乾式鈾刻是以氟系氣體成氯系 氣體等將薄膜分解去除。 將濕式蝕刻和乾式蝕刻比較時，蝕刻速度是以濕式蝕刻 爲格外的快，而裝置價格也是以濕式蝕刻較爲便宜。因此 ，濕式蝕刻已被廣泛的利用，但其圖案大小是以線間距離 7(微米）V m爲限度，要形成比此更細的圖案時，必須要 用乾式蝕刻。其理由是，對由於顯影而抗蝕劑部份被除去 的基板而言，但在抗蝕劑除去部分仍殘留著所謂渣滓的很 薄之有機物質層，而由此物的排拒蝕刻液所致者。又，除 渣滓之外也有影響蝕刻的因素=即人、裝置、空氣等都可 視爲是對於基板的污染源，將基板放置於淨化室內時，其 表面會附著有機物，而產生蝕刻不良。 4 6 9 47 9 五、發明説明（2 ) 作爲這種顯影後的渣滓等有機物除去的之一是考慮是 用光線臭氧灰化法，光線臭氧灰化法是在含有臭氧的氣氛 中 > 對基板照射紫外線，由臭氧和紫外線的反應所產生的 氧基’將存在於除去抗蝕劑部分的渣滓等之有機物加以氧 化分解去除之方法。然而，光線臭氧灰化法是有如下之問 題，其結果是，於形成線間距離5 V m以下的微細圖案時 ，如要用濕式蝕刻，仍然是在於困難之狀況。 〔發明欲解決之問題〕 在塗佈抗蝕劑的基板上照射紫外線時，其抗蝕劑會變質 ，而會有難於從蝕刻後的基板上除去抗蝕劑的實質上之 問題。由於此問題的存在，在一般上被認爲於顯影後（蝕 刻前）的基板上做光線臭氧灰化是不合適者。 爲了解決此問題，而使紫外線不照射到基板表面，只照 射於臭氧氛圍中，以進行光線臭氧灰化的技術，是記載於 特開平7-253677號公報中。然而，此技術中，由於紫外 線不照射到基板表面，因而與紫外線照射到基板表面的相 比，其去除有機物的效果較差。 在特開平7-253677號公報所記載的光線臭氧灰化法 (ozone ashing)中，其紫外線產生源是使用低壓水銀燈。又 ，不限於此光線臭氧灰化，在於一般的紫外線洗淨法中， 紫外線的產生源都是用低壓水銀燈。 低壓水銀燈主要是放射波長254(奈米）nm的紫外線。該 紫外線可將臭氧分解而產生氧基（radical)，但要以臭氧的 469479 五、發明説明（J ) 存在爲前提條件，因而需要照射紫外線的氛圍中供應臭氧 。因此*設備會複雜，成本會上升。又，設備的複雜化會 成爲後述的生產率降低之原因。使用低壓水銀燈作爲光線 臭氧灰化而要完全除去有機物時，須要2分鐘程度的照射 時間。且，以低壓水銀燈進行紫外線照射達2分鐘時，基 板會被加熱到相當的高溫。一方面，濕式蝕刻所使用的蝕 刻液之溫度是被管理在40°C程度。而由於紫外線照射， 被加溫到高溫的基板接觸到蝕刻液時，基板會由於熱震盪 (heat shock)而破裂。因而紫外線照射後也須要長時間的降 溫。另一方面，以旋轉蝕刻機等高效率的扇葉式濕式處理 時，其處理時間爲1分鐘程度，因此，從處理能力而言， 要將這種高效率處理應用於顯像後（蝕刻前）的光線臭氧 灰化是有所困難。 在特開平7-253677號公報所記載的光線臭氧灰化法中 ，由於不對基板表面照射紫外線，其除去有機物的效率會 降低，由此可預想其產量（through put)性能會更差。 順便一提的是，如於顯影後（蝕刻前）不做光線臭氧灰化 ，而在常溫下使基板與蝕刻液接觸時，基板的要到與蝕刻 液相同溫度的期間中，不能確保所定的蝕刻速率，蝕刻時 間會加長，也會產生速率上的參差。 如此，包括特開平7-253677號公報所記載的光線臭氧 灰化法，在以往的顯影後（蝕刻前）之光線臭氧灰化法中， 存在著許多問題。由於這些問題，在實際的作業上要實施 d69 47 9 五、發明説明.（今） 該光線臭氧灰化是有所困難，尤其是要以旋轉蝕刻機等高 效率的扇葉式濕式處理時，在實施上有困難。因此，要形 成線間距離在5(微米）// m以下的微細圖案時，要應用濕 式蝕刻法，仍然處於困難的狀況。 本發明的目的是在於提供一種濕式蝕刻方法及裝置，其 係可形成線間距離在5 g m以下的微細圖案者。 〔發明之解決手段〕 爲達成上述目的，本發明的濕式蝕刻方法是在於即將濕 式蝕刻處理之前的基板上，以1 72nm波長爲主體的紫外線 照射，而對於紫外線的照射所加熱之基板，實施濕式蝕刻 處理者。 又，本發明的濕式蝕刻裝置是一種使用多個的設備，以 每次一片的對基板做蝕刻處理之扇葉式濕式蝕刻裝置，而 上述多個的設備是包含一套由其可產生中心波長爲172nm 的受激準分子光線之受激準分子燈管，對即將蝕刻處理之 前的基板照射紫外線之紫外線照射設備者。 以1 72nm波長爲主體的紫外線是，例如可由受激準分 子燈管產生之"受激準分子燈管是利用在於充塡放電氣體 的燈管內，由其產生的放電等離子所激發，而瞬間性的成 爲受激準分子狀態的放電氣體之原子，在於其從受激準分 子狀態恢復到原來的基態之過程中，會發出其受激準子特 有光譜的現象之紫外線燈管，而其放電氣體是用氣（Xe) 氣，就可產生中心波長爲I72nm的單色光。 ^69479 五'發明説明（f ) 中心波長1 72nm的受激準分子光線會被大氣中的氧氣 所吸收，該氧氣不經過臭氧而直接產生氧基。又，也同時 具使該氧氣被臭氧化後，從臭氧產生氧基之功能。因此， 將該受激準分子光線照射於即將濕式蝕刻處理之前的基 板時，不僅渣滓等的有機物會由氧基所氧化分解，也不需 要從外部供應臭氧。即可在大氣氛圍中進行處理。 而且，使用此受激準分子光線時可避免由於紫外線的 照射所引起的抗蝕劑之變質。其係由於受激準分子光線照 射到大氣中時，被氧氣所吸收而衰減，對基板上的抗蝕劑 之直接影響會很少之故。且，如後述的，對每1片基板的 照射時間可縮短，由此點也可避免抗蝕劑的變質。 又，使用受激準分子光線時，也可回避由紫外線的照射 所引起的基板之過度加熱。其係由於使用受激準分子光線 時，其對有機物的除去效果可達到使用低壓水銀燈時的數 倍，照射時間可縮短到30秒程度，同時，其所產生的紅 外線也很少之故。而由於此短時間照射，基板會被加熱到 恰好和蝕刻液相同程度之30~40°C，於照射完了之後立即 使該基板接觸於蝕刻液，也可避免其基板的破裂。又，從 其接觸開始，就可獲得所定的蝕刻速率。因此’比起使用 低壓水銀燈時，可顯著的提升其產能。 而，由於這些作用的相乘結果，也可實施如旋塗蝕刻機 等高效率的扇葉式濕式處理’在於形成線間距離在5从m 以下的微細圖案時也可應用濕式蝕刻者° 469479 五、發明説明（έ ) 0 S 穿 例置 施裝 實刻 的M 明之 發法 本方 明刻 說蝕 面式 圖濕 }照的 便參明 施下發 實以本 t 施 於 用 適 是 圖 圖 本蝕刻裝置是本發明的濕式蝕刻裝置之一例，而是利用 旋塗蝕刻機等的高效率之扇葉式濕式處理裝置。該蝕刻裝 置是要在液晶顯示器（LCD)用玻璃基板60上做濕式鈾刻 者’其係先前由本申請人所開發的放射型裝置（特願平 9-190495 號）。 即’本蝕刻裝置是採用以雙手機器人（robot)型式的基板 交接單元10爲中心，在其兩側配置第1基板處理單元20 第2基板處理單元20’，並在靠面前這邊配置紫外線照射 。兩面洗淨單元30，且，在紫外線照射.兩面洗淨單元 30的一側配置基板移置單元40及裝料•卸料並用的裝載 單元50之放射型佈置者。 第1基板處理單元20和第2基板處理單元2(Τ在基本上 是相同構造的旋塗處理設備，由其處理液的相異和做法有 一點點不同，前者是作爲蝕刻設備，後者是作爲完成洗淨 、乾燥設備。 紫外線照射·兩面洗淨單元30是在兩面洗淨部上加上 紫外線照射部者。紫外線照射部是具有可對於放置在機架 上的基板60，從其上方照射中心波長172nm的受激準分 子光線之受激準分子燈管設備，而兼作基板60的時放置 台（緩衝區）之用。 469479 五、發明説明（7 ) 裝載單元5Q是將裝載未處理基板60的儲存器70,和裝 載已處理基板60的儲存器80定位於一定位置者。基板移 置單元40是由單手機器人從儲存器70取出未處理的基板 60放置於紫外線照射·兩面洗淨單元30之紫外線照射部 ’並將放置於該紫外線照射部的已處理基扳60移置於儲 存器80。 而’基板交接單元10是使用其雙手機器人，一面適宜 的利用紫外線照射·兩面洗淨單元30的紫外線照射部作 爲緩衝區’一面對第1基板處理單元20，第2基板處理 單元20’ ’及紫外線照射•兩面洗淨單元30進行基板60 的交接。 —方面，第1基板處理單元20,第2基板處理設備20, ’及紫外線照射。兩面洗淨單元30會對所接收的基板60 做所定的處理。由此在儲存器70內的未處理基板60會依 序受到濕式蝕刻處理，而搬入於儲存器80。 即經過顯影處理完畢的基板60由基板移置單元40從儲 存器70取出，搬入於紫外線照射.兩面洗淨單元3〇的紫 外線照射部，而在大氣中，將中心波長172nm的受激準分 子光線照射於該基板60的上面。由此，除去其渣滓之同 時’並對其加熱。 照射受激準分子光線完了之後，由基板交接單元10將 基板60從紫外線照射部取出，搬入於蝕刻設備的第1基 板處理單元20內。在第1基板處理單元20中，蝕刻液會 469479 五、發明説明（犮） 噴灑（spray)於旋轉中的基板60上面。噴灑完了之後，以 氮氣淨化，將蝕刻液排除《 蝕刻液排除完了之後，由基板交接單元10將基板60從 第1基板處理單元20取出，搬入於紫外線照射.兩面洗 淨單元30的兩面洗淨部，而在兩面洗淨部中，以純水噴 灑（spray)於基板60的兩面，做粗洗淨。 粗洗淨完了之後，由基板交接單元10將基板60從兩面 洗淨部取出，搬入於第2基板處理單元20’。在第2基板 處理單元2(Τ中，以純水噴灑於旋轉中的基板60上面，做 精洗淨。噴灑完了之後，以氮氣淨化，使其乾燥。 乾燥完了之後，由基板交接單元10將基板60從第2基 板處理單元20’取出，搬入於紫外線照射，兩面洗淨單元30 的紫外線照射部，此時，紫外線照射部是成爲緩衝區之用。 最後，在紫外線照射部內的基板60，由基板移置單元40 搬送到裝載單元50,收容在裝載單元50內的儲存器80。 其次，說明即將蝕刻處理之前，在大氣中照射中心波長 172nm受激準分子光線所產生的效果。 在LCD用玻璃基板表面生長成膜後，在其膜上塗佈抗 蝕劑，先加以預供。該抗蝕劑塗佈後，進行曝光顯影，以 使其形成爲線寬丨〇 # m，而線間距離爲1 0 y m、7 # m、5 的圖案。於完成抗蝕劑顯影的基板表面上，在大氣中 照射中心波長172nm受激準子光線30秒鐘後，依序實施 蝕刻處理、粗洗淨、精洗淨、乾燥。然後除去抗蝕劑，而 -10- 469479 五、發明説明（？） 在線與線之間的底子之玻璃基板如完全露出時，即，判斷 其係有做到蝕刻。 受激準分子燈管是使用烏西歐電機股份公司製造的電 介質阻障放電受激準分子燈管UER465308-172。餓刻液的 噴灑時間是設定在不照射受激準分子光線時的，對於線間 距離1 0 // m之剛好蝕刻時間。 由於受激準分子光線的照射，基板會被加熱到約4 0 °C 。而在除去抗蝕劑後的基板上，其10/zm 的全部線與線之間，均做到蝕刻。 爲了做比較，不做受激準分子光線的照射，於除去抗蝕 劑後的基板上，只有在1 0 A m的線與線之間做到蝕刻。 又，以低壓水銀燈，取代受激準分子燈管，做紫外線照 射。照射時間在30秒時，基板已被加熱到約60°C，因而 ，冷却到40°C花了 60秒的時間。除去抗蝕劑後的基板之 情形是和不做受激準分子光線照射時相同。 又，照射時間如爲2分鐘時，基板被加熱到約1〇〇°C， 花了 120秒才冷却到40°C。由於在大氣中照射（由於不用 臭氧），除去抗蝕劑後，在於的，線與線之間 做到飩刻，5 # m的線與線之間並未做到蝕刻。且，由於 紫外線的長時間照射，在於除去抗蝕劑時 > 可看到變質的 抗鈾劑之一部分仍殘留在線上。 〔發明之效果〕 如上說明可知，本發明的濕式蝕刻方法是在於即將蝕刻 -1 1- 4 6 9 47 9 五 ' 發明説明（/〇 ) 處理之前的基板表面，照射以172nm波長爲主體的紫外線 ’因而，可將殘留在基板表面的不需要之有機物質，在大 氣中以短時間將其分解除去，而不會有對除去抗蝕劑的不 良影響之危險。且，也可由該紫外線的照射，將基板預熱 到適合於蝕刻處理的溫度。由這些結果，不僅是蝕刻性， 同時也改善其產能，也可應用在旋塗蝕刻機等的高效率扇 葉式濕式處理上，而在形成線間距離5；czm以下的微細圖 案時，也可應用高效率且經濟的濕式蝕刻方法。 又，本發明的濕式蝕刻裝置是將本發明的濕式蝕刻方法 ，由扇葉式處理，以高效率的實施之。 〔附圖簡單說明〕 第1圖：適用於實施本發明的濕式蝕刻方法之蝕刻裝置 平面圖。 〔符號說明〕 10 基 板 交 接 單 元 20 第 1 基 板 處 理 單元 20， 第 2 基 板 處 理 單元 30 紫 外 線 照 射 • 兩面洗淨單元 40 基 板 移 置 單 元 50 裝 載 單 元 60 基 板 70,80 儲 存 器

Claims (1)

1. 469479 A8 B8 C8 D8 修正/更正/補先 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第88 1 071 29號「濕式蝕刻方法及裝置」專利案 (90年7月13曰修正） 六申請專利範圍： 1. 一種濕式蝕刻方法，其特徵爲包含： 對於即將濕式蝕刻處理之前的基板，照射以172奈 米（rim)波長爲主體的紫外線之工程；及， 對由於紫外線的照射而處於被加熱後狀態的基g ，做濕式蝕刻處理之工程。 2. 如申請專利範圍第1項之濕式蝕刻方法，其中，_ 上述紫外線是由受激準分子燈管所產生的，中心波 長爲172nm之受激準分子光線。 3. 如申請專利範圍第ί或2項之濕式蝕刻方法，其中， 上述紫外線的照射是在於大氣的氛圍中進行。 .4.如申請專利範圍第1或2項之濕式蝕刻方法，其中， 上述基板的加熱溫度是和蝕刻液相同程度之溫度。 5. 如申請專利範圍第3項之濕式蝕刻方法，其中， 上述基板的加熱溫度是和蝕刻液相同程度之溫度。 6. —種濕式蝕刻裝置，其係使用多個單元，以每次1片 的對基板做蝕刻處理之扇葉式濕式蝕刻裝置，其特徵 爲， 上述多個的單元係包含一套由其可產生中心波長 爲172nm的受激準分子光線之受激準分子燈管’對 即將蝕刻處理之前的基板照射紫外線之紫外線照射單 元。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) ^--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)