TWI559389B - Glass substrate manufacturing method and device thereof - Google Patents

Description

玻璃基板之製造方法及其裝置

本發明係關於能將大型的玻璃基板均一地薄型化的一玻璃基板之製造方法及化學研磨裝置。

作為邊將玻璃基板搬送邊將蝕刻液加以噴射的製造加工裝置，例如引用文獻1所記載的濕蝕刻裝置是已知的。且該裝置係利用蝕刻液除去形成於玻璃基板的鉻或鉻合金膜。

[專利文獻1]特開2000-144454號公報

然而上述發明不過是教示去除形成於玻璃基板上的薄膜之構造或方法，並非是教示將玻璃基板其本身予以薄型化之構造或方法者。

在此要將玻璃基板其本身蝕刻(化學研磨)而予以薄型化，不得不使用含氫氟酸之化學研磨液，此情況強烈期望能確保作業員的安全，同時可實現高品質之化學研磨處理。特別是最近的電子機器都要求小型輕量化，所以玻璃基板的更薄型化也被要求(板厚0.5mm左右或更小)，如因化學研磨而造成研磨不均或白濁則其玻璃基板的使用價值就會喪失。

本發明係鑑於上述課題而開發完成的，其目的係提供一種既安全地實現高品質之化學研磨處理的玻璃基板之製造方法及化學研磨裝置。

為了達成上述目的，本發明之化學研磨裝置係具備有：搬送通路，其係將玻璃基板沿水平方向搬送；研磨處理部，其係對於在搬送通路移動中的玻璃基板噴射化學研磨液並將玻璃基板予以薄型化；洗淨處理部，對於通過研磨處理部薄型化後的玻璃基板噴射洗淨液而予以洗淨；在前述研磨處理部的玻璃基板導入部，設有：將玻璃基板的表面輕輕地保持並旋轉的旋轉滾輪，與從研磨處理部的外側朝向前述旋轉滾輪噴射水的噴射部。

在前述研磨處理部較佳係配置有朝玻璃基板的搬送方向延伸的一群的噴射管，從各噴射管所形成的噴出口朝向玻璃基板噴出化學研磨液。在此一群的噴射管較佳係配置於玻璃基板之上部與下部。又一群的噴射管，其軸方向長度更佳係設定在2.5m以下。

較佳為一群的噴射管，沿著與前述搬運方向正交之玻璃基板的寬度方向配置，在中央位置的噴射管係構成為比周邊位置的噴射管供給更高壓之化學研磨液。又一群的噴射管較佳係被保持成可旋轉且構成為朝噴射管之圓周方向 擺動。

前述研磨處理部較佳係被區分成大致相同結構之複數腔室，且構成為由相同組成的研磨液將玻璃基板研磨複數次。在此最適合係前述複數處理腔室係經由中繼腔室連接。更佳係在前述中繼腔室，將與處理腔室相同組成的化學研磨液朝玻璃基板噴出。

又，本發明之一種玻璃基板的製造方法，也係使用化學研磨裝置，將板厚加以薄型化；該化學研磨裝置係具備有：搬送通路，其係將玻璃基板沿水平方向搬送；研磨處理部，其係對於在搬送通路移動中的玻璃基板噴射化學研磨液並將玻璃基板予以薄型化；洗淨處理部，對於通過研磨處理部薄型化後的玻璃基板噴射洗淨液而予以洗淨；在前述研磨處理部的玻璃基板導入部，設有：將玻璃基板的表面輕輕地保持並旋轉的旋轉滾輪，與從研磨處理部的外側朝向前述旋轉滾輪噴射水的噴射部。

依據上述之本發明，可安全地實現高品質之化學研磨處理。

[發明之實施形態]

以下根據實施例將本發明加以詳細說明。圖1及圖2係表示實施例之化學研磨裝置10的概略正面圖。另外針 對相同之化學研磨裝置10，圖1係表示化學研磨液的給液線LNI與洗淨水的給水線LN2與回收線LN3，圖2係表示排氣線LN4。

如圖所示，該化學研磨裝置10係以搬入部12、前處理腔室14、第1處理腔室16、第2處理腔室22、中繼腔室18、水洗腔室24與搬出部26為中心所構成，該搬入部12係由作業員將玻璃基板GL一枚一枚地搬入；前處理腔室14係用以將從搬入部12所搬送的玻璃基板GL予以接受；第1處理腔室16，係對於玻璃基板GL的上下面噴射化學研磨液並將玻璃基板予以薄型化；第2處理腔室22，係將與第1處理腔室16相同組成的化學研磨液朝玻璃基板的上下面噴射，並將玻璃基板進一步薄型化；中繼腔室18，係將第1與第2處理腔室16,22予以連結；水洗腔室24，係將經由第2處理腔室22的玻璃基板GL予以水洗；搬出部26，係由作業員將玻璃基板GL一枚一枚地搬出。另外中繼腔室18係被區分為朝上下方向小型化的第1中繼腔室18a，與以大致相同形狀面對第2處理腔室22前面的第2中繼腔室18b。

除了至前處理腔室14的導入口IN、來自水洗腔室24的導出口OUT與曲柄機構CR之一部分作業空間以外，各腔室14、16、18、22、24全體為密閉。另外導入口IN及導出口OUT係比玻璃基板GL的板厚稍高，比玻璃基板GL的橫寬稍寬的矩形開口。又，貫通各部在同一平面上配置多數之搬送滾輪42...42而形成將玻璃基板GL朝圖示 右方搬送的搬送通路。

在此搬送速度較佳設定為200~800mm/分，更佳應設定為300~550mm/分。且第1處理腔室16與第2處理腔室22的處理時間在此實施例係設定為合計10分左右。超過上述範圍搬送速度一太慢，不僅生產效率會惡化，化學研磨液易滯留於玻璃基板上而妨礙均一的化學研磨。另一方面在相同的裝置規模中，為提高搬送速度很難實現液組成的最佳化，結果造成無法實現均質的化學研磨。

在化學研磨裝置10要薄型化處理的玻璃基板GL沒特別限定，即使針對100×1200mm或1100×1300mm以上的大型玻璃基板也能將上下兩面均質研磨。另外，玻璃基板的板厚，要導入至本裝置10時假定1mm以下的話，化學研磨後可薄型化至0.5mm左右。

如圖1所示第1處理腔室16、第2處理腔室22及中繼腔室18係經由給液線LN1連通至被溫度管理後的處理液供給部30，而處理液供給部30的化學研磨液係以40~42℃左右被供給至各腔室。在此化學研磨液沒特別限定，為了以10分左右的化學研磨處理將板厚整體100μm左右薄板化，較佳是設定成氫氟酸5~12重量%、鹽酸0~6重量%，與殘留水之液組成。

又，前處理腔室14及水洗腔室24係經由給水線LN2連通至水供給線28，洗淨水被供給至各腔室。另外由前處理腔室14及水洗腔室24所排出的洗淨排水就直接被排出。

另一方面，第1處理腔室16、中繼腔室18a,18b及第2處理腔室22的底部係經由回收線LN3連通至處理液收容部32，而回收研磨處理水。另外，回收後的研磨處理水經過反應生成物的沉澱等的處理後被送至處理液供給部30，由送液馬達(未圖示)供給至各處理腔室再利用。

如圖2所示前處理腔室14與中繼腔室18b與水洗腔室24係經由排氣線LN4連通至排氣部40，各腔室的內部氣體被吸引至排氣部40。在此排氣線LN4係穩定地發揮功能，所以至前處理腔室14的導入口IN、來自水洗腔室24的導出口OUT與形成於曲柄機構CR之一部分的開口被維持在負壓狀態，而不會通過此等開口漏出處理氣體。

在第1處理腔室16、中繼腔室18、第2處理腔室22、水洗腔室24，朝玻璃基板的搬送方向延伸的一群(6根)噴射管，被配置於搬送滾輪42...42之上下位置。各噴射管Pri,Pfi,Pwi係聚氯乙烯或鐵氟龍(註冊商標)所製成的中空之樹脂管，複數個噴射口形成一列於一根噴射管。而且由配置於第1處理腔室16、中繼腔室18及第2處理腔室22的上下之噴射管Pri,Pfi,Pwi朝玻璃基板的上面及下面噴射化學研磨液。另一方面由配置於水洗腔室24的噴射管Pwi朝玻璃基板的上面及下面噴射洗淨水。

配置於中繼腔室18及水洗腔室24的噴射管Pfi,Pwi係保持於固定狀態。另一方面在第1處理腔室16與第2處理腔室22配置有藉由曲柄機構CR進行擺動的複數個噴射管Pri。

如前所述本實施例於第1處理腔室16與第2處理腔室22在玻璃基板的上下各自配置有6根的噴射管Pri(Pr1~Pr6)。圖3(A)為由上方所劃的配置於玻璃基板的下方之噴射管Pr1~Pr6的平面圖，在各噴射管Pri形成有例如8個噴出口HO。

各噴射管Pri無論配置在第1處理腔室16與第2處理腔室22的任何一個狀況，其前端側(圖示左側)都是閉塞的。另一方面在其基端側設有壓力控制部44。壓力控制部44係以噴射管Pri與同數(6個)個開閉閥VAL所構成，藉由調整各開閉閥VAL的開度而能任意設定供給至各噴射管Pri的化學研磨液之液壓。

在此實施例，中央位置的噴射管Pr3,Pr4的液壓與周邊位置的噴射管Pr1,Pr6相比係設定為稍大。對玻璃基板GL之中央位置的接觸壓或噴射量係設定為比對玻璃基板GL之周邊位置的接觸壓或噴射量稍高。因此朝玻璃基板GL之中央位置噴射的化學研磨液能圓滑移動至玻璃基板之周邊位置，使大致等量的化學研磨液作用於玻璃基板GL全面，其結果玻璃基板GL全面均一地被研磨了。

又，各噴射管Pri其兩端係藉由軸承等軸支成可旋轉，而構成為藉由曲柄機構CR擺動(oscillation)約±30°(參照圖3(C))。另外圖3(C)係表示擺動角度者而非表示化學研磨液之噴射範圍。亦即由噴射管Pri之噴出口HO化學研磨液呈喇叭狀噴出，所以其噴射範圍較擺動角度廣。

曲柄機構CR如圖3(B)之概略正面圖所示，係以驅動 馬達MO、曲柄軸C1~C3、擺動棒C4與上下2根之保持棒C5,C5為中心所構成。2根之保持棒C5,C5係配置在挾持搬送中的玻璃基板GL的上下位置，各自保持成可朝處理腔室16,22的前後方向(與圖1之紙面正交的方向)水平移動。

另外並非特別限定者，曲柄軸C1~C3與擺動棒C4係配置在第1與第2處理腔室16,22的左側面板LS的外側，噴射管Pr1的前端側係貫通左側面板LS而連接於傳達棒Tr1~Tr6。另外左側面板LS的貫通孔係適當地被封止。

曲柄軸C2與擺動棒C4分別被固定軸O1,O2軸支成可旋轉。在此，固定軸O1被例如前處理腔室14或中繼腔室18之頂板所保持，固定軸O2係被各腔室14,18之前板所保持。

因此曲柄軸C2係以固定軸O1為旋轉中心朝處理腔室16,22的前後方向擺動。又擺動棒C4也是以固定軸O2為旋轉中心，朝處理腔室16,22的前後方向擺動。另外擺動棒C4藉由在與保持棒C5,C5之連接部形成有長孔故可進行其擺動動作。

上下各6根的噴射管(Pr1~Pr6)的閉塞前端側通過傳達棒Tr1~Tr6連接於保持棒C5,C5。如同之前所說明各噴射管Pr1~Pr6被軸承保持成可旋轉，傳達棒Tr1~Tr6係藉由保持棒C5的突出軸O3被軸支。因此對應於保持棒C5,C5之前後方向的水平移動，噴射管Pr1~Pr6係變成 朝其圓周方向擺動。

圖4表示係顯示上側的噴射管Pr1~Pr6與下側的噴射管Pr1~Pr6的擺動動作的圖面，係以固定軸O1為旋轉中心使曲柄軸C1擺動另一方面以固定軸O2為旋轉中心使擺動棒C4擺動的狀態。接著對應擺動棒C4的擺動保持棒C5,C5往水平方向往返移動，對應此被軸支成可旋轉的上下噴射管Pr1~Pr6約旋轉±30°。另外驅動馬達MO之轉速限定噴射管Pri的擺動次數，驅動馬達之轉速最宜為10~30rpm左右。

在上側的噴射管Pr1~Pr6其下面形成有噴射口，在下側的噴射管Pr1~Pr6其上面形成有噴射口，所以各噴射口邊約旋轉±30°邊將化學研磨液噴射至玻璃基板的上下面(參照圖3(C))。

在本實施例特意將藉由相同之液組成來執行同樣的化學研磨之處理腔室16,22一分為二。這是因為藉由抑制噴射管Pr1~Pr6的長度來防止噴射管的變形，而且使噴射管滑動地擺動，可均一維持與玻璃基板的距離。噴射管Pri的長度也有關於管徑(送液量)，一般來說較佳為抑制成2.5m以下，更佳為2m以下。

為了要以高速將玻璃基板予以化學研磨，當必須使加溫狀態的化學研磨液之送液量增加的情形，藉由將噴射管Pr的長度抑制成適當的長度就不會使驅動馬達MO那麼大型化，且能以簡單機構使複數噴射管Pr1~Pr6滑順地擺動。

另外也可考慮有別於本實施例的結構而設置將第1處理腔室16與第2處理腔室22合在一起的單一腔室，但即使使用適當長度(2.5m以下)的噴射管也難期待與本實施例相等的滑順動作。亦即要使用單一噴射管時只能接近其左側面板與右側面板分別設置曲柄機構，以各自的驅動馬達MO來驅動各曲柄機構，但是各噴射管的基端部係位於單一腔室的中央部，所以不易保持該基端部可旋轉。又也難於在噴射管的基端部設置壓力控制部44。

接著針對前處理腔室14的構造加以說明。在前處理腔室14接近第1處理腔室配置使噴射管Pr1擺動的曲柄機構CR係如前述一樣。除上述構造再加上在前處理腔室14中，在玻璃基板GL對第1處理腔室16的導入口配置：接收玻璃基板GL的旋轉滾輪43，與朝玻璃基板GL的上下面噴射水的水洗噴嘴NZ1,NZ2。在此玻璃基板GL在旋轉滾輪43與搬送滾輪42上的接觸壓被設定成能輕輕地保持而導入至第1處理腔室16。

又水洗噴嘴NZ1,NZ2要設定為朝向玻璃基板GL對第1處理腔室16的導入口噴射水。因此朝第1處理腔室16導入的玻璃基板係相當潮濕的狀態，能防止不均勻的初期蝕刻。亦即。第1處理腔室16係氫氟酸氣體的環境氣體，故如玻璃基板的表面是乾燥狀態的話就有因氫氟酸氣體所致的侵蝕成不均勻之虞，但是在本實施例玻璃基板的表面被水所保護，所以之後於第1處理腔室16中開始進行均勻的蝕刻。

又在本實施例，由水洗噴嘴NZ1,NZ2朝向旋轉滾輪43或搬送滾輪42強力地噴射水，故第1處理腔室16的玻璃基板導入口變成被水封止，可防止化學研磨液漏出到前處理腔室14。另外如不採取如本實施例那樣的構造之狀況，會因漏出到前處理腔室14的化學研磨液導致乾燥狀態的玻璃基板被蝕刻到無法修復。另外為了防止化學研磨液漏出到前處理腔室14而提高玻璃基板對旋轉滾輪43或搬送滾輪42的接觸壓時，會產生玻璃基板損傷白濁等之瑕疵。

針對中繼腔室18加以說明。如前所述，在中繼腔室18固定狀態的噴射管Pfi被配置於搬送通路的上下位置。然後由一群(6根)噴射管Pfi，朝玻璃基板的上下面噴射化學研磨液。在本實施例特別設有中繼腔室，其理由係由於以下幾點：(1)由於要適當地軸支第1處理腔室16的噴射管Pri的基端側(2)由於要確保壓力控制部44的配置空間(3)由於要確保第2處理腔室22的曲柄機構CR的配置空間等等。

在此也可考慮將中繼腔室18設為玻璃研磨處理的空間，但是在本實施例特意地在該中繼腔室18也朝玻璃基板噴射相同組成的化學研磨液。因此在中繼腔室18通過時勿須擔心化學研磨液會滯留於玻璃基板上，而能實現高品質之玻璃研磨。另外中繼腔室的噴射管Pfi雖是固定狀態，當然也可採取使其擺動的構造。

通過中繼腔室18的玻璃基板移動至第2處理腔室22 進一步進行化學研磨。然後完成二階段的化學研磨後的玻璃基板，由配置在第2處理腔室出口的空氣刀KN1進行液體排除處理後，被由配置在水洗腔室24的一群(6根)噴射管Pwi接受洗淨水洗淨。洗淨用的噴射管Pw雖是固定狀態，亦可採取使其擺動的構造。

總之，在洗淨處理的最終段配置有空氣刀KN2,KN3，由那裡所噴射的空氣可將玻璃基板的上下面迅速弄乾。接著從水洗腔室24的導出口OUT所排出的玻璃基板，由在搬出部26待機的作業員取出，而結束了一系列的加工處理。

以上針對本發明的實施例詳細說明，但是具體的記載內容並非用來限定本發明。

GL‧‧‧玻璃基板

16,22‧‧‧研磨處理部

24‧‧‧洗淨處理部

10‧‧‧化學研磨裝置

43‧‧‧旋轉滾輪

NZ1,NZ2‧‧‧噴射部

12‧‧‧搬入部

14‧‧‧前處理腔室

18a,18b‧‧‧中繼腔室

26‧‧‧搬出部

28‧‧‧水供給部

30‧‧‧處理液供給部

32‧‧‧處理液收容部

42‧‧‧搬運滾輪

LN1‧‧‧給液線

LN2‧‧‧給水線

LN3‧‧‧回收線

Pri,Pfi,Pwi‧‧‧噴射管

CR‧‧‧曲柄機構

IN‧‧‧導入口

OUT‧‧‧導出口

M0‧‧‧驅動馬達

LS‧‧‧左側面板

KN1,KN2,KN3‧‧‧空氣刀

[圖1]表示實施例之化學研磨裝置的概略正面圖。

[圖2]說明圖1之化學研磨裝置的排氣線之圖面。

[圖3](A)~(C)說明一群的噴出管與曲柄機構之圖面。

[圖4](A)(B)說明曲柄機構之動作的圖面。

10‧‧‧化學研磨裝置

12‧‧‧搬入部

14‧‧‧前處理腔室

16,22‧‧‧研磨處理部

18a,18b‧‧‧中繼腔室

24‧‧‧洗淨處理部

26‧‧‧搬出部

28‧‧‧水供給部

30‧‧‧處理液供給部

32‧‧‧處理液收容部

42‧‧‧搬運滾輪

43‧‧‧旋轉滾輪

GL‧‧‧玻璃基板

NZ1,NZ2‧‧‧噴射部

LN1‧‧‧給液線

LN2‧‧‧給水線

LN3‧‧‧回收線

Pri,Pfi,Pwi‧‧‧噴射管

CR‧‧‧曲柄機構

IN‧‧‧導入口

OUT‧‧‧導出口

M0‧‧‧驅動馬達

LS‧‧‧左側面板

KN1,KN2,KN3‧‧‧空氣刀

Claims (10)

1. 一種玻璃基板的化學研磨裝置，其特徵在於，係具備有：搬送通路，其係將玻璃基板沿水平方向搬送；研磨處理部，其係對於在搬送通路移動中的玻璃基板，噴射化學研磨液並將玻璃基板予以薄型化；以及洗淨處理部，對於通過研磨處理部薄型化後的玻璃基板噴射洗淨液而予以洗淨；在前述研磨處理部的玻璃基板導入部，設有：將玻璃基板的表面輕輕地保持並旋轉的旋轉滾輪，與從研磨處理部的外側朝向前述旋轉滾輪噴射水的噴射部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之化學研磨裝置，其中，在前述研磨處理部配置有朝玻璃基板的搬送方向延伸的一群的噴射管，從各噴射管所形成的噴出口朝向玻璃基板噴出化學研磨液。
3. 如申請專利範圍第2項所述之化學研磨裝置，其中，前述一群的噴射管係配置於玻璃基板之上部與下部。
4. 如申請專利範圍第3項所述之化學研磨裝置，其中，前述一群的噴射管，其軸方向長度係設定在2.5m以下。
5. 如申請專利範圍第3項或第4項所述之化學研磨裝置，其中，前述一群的噴射管，係沿著與前述搬運方向正交之玻璃基板的寬度方向配置，在中央位置的噴射管係構成為比周邊位置的噴射管供給更高壓之化學研磨液。
6. 如申請專利範圍第2項~第4項中之任一項所述之化學研磨裝置，其中，前述一群的噴射管被保持成可旋轉且構成為朝噴射管之圓周方向擺動。
7. 如申請專利範圍第1項~第4項中之任一項所述之化學研磨裝置，其中，前述研磨處理部係被區分成大致相同結構之複數處理腔室，且構成為由相同組成的研磨液將玻璃基板研磨複數次。
8. 如申請專利範圍第7項所述之化學研磨裝置，其中，前述複數處理腔室係經由中繼腔室連接。
9. 如申請專利範圍第1~第4項中之任一項所述之化學研磨裝置，其中，在前述中繼腔室，將與處理腔室相同組成的化學研磨液朝玻璃基板噴出。
10. 一種玻璃基板的製造方法，係使用化學研磨裝置，將板厚加以薄型化；該化學研磨裝置係具備有：搬送通路，其係將玻璃基板沿水平方向搬送；研磨處理部，其係對於在搬送通路移動中的玻璃基板噴射化學研磨液並將玻璃基板予以薄型化；以及洗淨處理部，對於通過研磨處理部薄型化後的玻璃基板噴射洗淨液而予以洗淨；在前述研磨處理部的玻璃基板導入部，設有：將玻璃基板的表面輕輕地保持並旋轉的旋轉滾輪，與從研磨處理部的外側朝向前述旋轉滾輪噴射水的噴射部。