JP2014082407A - ウェットエッチング装置およびウェットエッチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送する基板表面に凹凸を現出せず、基板表面にエッチング液を均一に供給してエッチング仕上がりムラを抑制可能なウェットエッチング装置およびウェットエッチング方法を提供する。
【解決手段】基板（Ｋ）の表面を平坦状態に維持して搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに搬送可能な基板搬送ライン（２）を備え、当該基板搬送ライン（２）を用いて基板（Ｋ）を搬送しながらパドルエッチング処理を行うウェットエッチング装置（１）およびウェットエッチング方法とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置用のガラス基板を製造する工程において用いるウェットエッチング装置に関し、特に、基板を水平状態に搬送してエッチング液を供給する際に好適に適用されるウェットエッチング装置およびウェットエッチング方法に関する。

従来、液晶表示装置用のガラス基板を製造する工程として、基板を水平状態に搬送して基板表面にエッチング液を供給するウェットエッチング工程が広く採用されている。また、このウェットエッチング工程においては、基板搬送ラインの上方にエッチング液を供給する薬液供給手段を配設して、基板表面全体にエッチング液を供給している。

また、エッチング液供給手段として、エッチング液をスプレーノズルを介して噴射して供給するシャワー型と、ケミカルナイフを介してエッチング液を盛り付けるように供給するパドル型とが知られており、基板表面の全面を均一にエッチングするために、基板の表面全体に一様にエッチング液を盛り付けて所定時間放置してエッチング処理するパドルエッチング方式が採用されている。

このようなパドルエッチング方式においては、基板表面に凹凸があると、液厚みのバラツキに起因してエッチングレートが変動して、仕上がりパターンにムラが発生する。特に、基板に設ける配線密度が高密度になり、配線パターンが高精細になると、小さな基板表面の凹凸に起因するエッチングムラが液晶表示ムラの原因になる場合がある。

また、エッチング処理後の処理液の除去も基板表面の全面に亘って均一に行うことが好ましく、上記のような仕上がりムラを抑制するためには、基板表面の全面に亘って一様な厚みにエッチング液を盛り付けて所定時間エッチング処理して、処理後の処理液を速やかに除去することが望まれる。

一般に、エッチング処理後の処理液を除去するために、エアナイフを用いてエアを吹き付けることや、基板を傾斜させて処理液を流下させることが行われている。しかし、単に、基板を一方向に傾斜させるだけでは、基板の低位側と高位側とでは、処理液に接する時間が異なり、エッチング処理の均一性が損なわれてしまう。

そのために、基板の傾き方向を順次異なる方向に切り換えて、基板面内における処理液の接触時間の均一化を図ることにより、基板表面をより均一に処理可能にした基板処理装置が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−５３６１６号公報

一般に基板処理装置では、基板と搬送ローラとの接触により発生する静電気の発生量を抑制するために、基板搬送ラインとして図５に示すようなホイール型の搬送ローラ２５を備えたホイールコンベア２Ａを用いている。特許文献１に記載された基板処理装置もこのようなホイールコンベア２Ａを採用している。しかし、このようなホイールコンベア２Ａを用いる構成では、搬送する基板の送り方向に沿って基板表面に波状の細かい凹凸が生じてしまい、この上に盛られるエッチング液に波状の濃度ムラが発生する要因となる。

特に、基板に設ける配線密度が高密度になり、配線の幅が細くなって配線パターンがミクロン単位まで高精細になると、搬送ローラの形状に起因する波状のエッチングムラにより、配線パターン寸法がばらついてしまい問題となる。

そのために、基板表面の全面を均一にエッチングするために採用するパドルエッチング方式において、基板表面に搬送ローラの形状に起因する凹凸ムラを形成せず、基板表面に盛り付けるエッチング液の濃度ムラを抑制可能な基板搬送ラインを備えたウェットエッチング装置およびウェットエッチング方法であることが望まれる。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、搬送する基板表面に凹凸を現出せず、基板表面にエッチング液を均一に供給してエッチング仕上がりムラを抑制可能なウェットエッチング装置およびウェットエッチング方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、基板を略水平方向に搬送しながら基板表面にエッチング液を供給してエッチング処理を行うウェットエッチング装置において、前記基板の表面を平坦状態に維持して搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに搬送可能な基板搬送ラインを備え、当該基板搬送ラインを用いて前記基板を搬送しながら前記エッチング処理を行うことを特徴としている。

この構成によると、搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに基板平坦性を維持しながら基板を搬送可能な基板搬送ラインを用いてエッチング処理を行うので、基板表面に盛り付けるエッチング液の濃度ムラが生じ難くなる。すなわち、基板表面にエッチング液を均一に供給してエッチング仕上がりムラを抑制可能なウェットエッチング装置を得ることができる。

前記エッチング処理は、パドル式ウェットエッチング処理であることが好ましい。

また、前記基板搬送ラインは、前記基板の幅よりも長いローラ長を有し、所定の水平度を有する搬送ローラを所定ピッチに配設したローラコンベアを用いて、搬送しながらパドル式ウェットエッチング処理を行うことが好ましい。

また、前記搬送ローラは、機械的強度と耐熱性と耐薬品性を備えたＰＥＥＫ樹脂製からなる構成であってもよい。

また本発明は、基板を略水平方向に搬送しながら基板表面にエッチング液を供給してエッチング処理を行うウェットエッチング方法において、前記基板の表面を平坦状態に維持して搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに搬送可能な基板搬送ラインを用いて前記基板を搬送しながら前記エッチング処理を行うことを特徴としている。この構成によると、基板平坦性を維持しながらエッチング処理を行うので、基板の表面全体にエッチング液を盛り付けて所定時間放置してエッチング処理するパドルエッチング方式であっても、基板表面に盛り付けるエッチング液の濃度ムラが生じ難くなる。すなわち、基板表面にエッチング液を均一に供給してエッチング仕上がりムラを抑制可能なウェットエッチング方法を得ることができる。

また本発明は上記構成のウェットエッチング方法において、基板の幅よりも長いローラ長を有し、所定の水平度を有する一本物の搬送ローラを複数所定ピッチに配設したローラコンベアを用いて、所定の速度にて搬送しながらパドルエッチング処理する構成であってもよい。

本発明によれば、搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに基板平坦性を維持しながら基板を搬送可能な基板搬送ラインを用いて、基板を搬送しながらエッチング処理を行うことにより、基板表面にエッチング液を均一に供給してエッチング仕上がりムラを抑制可能なウェットエッチング装置およびウェットエッチング方法を得ることができる。

本発明に係るウェットエッチング装置が適用される基板処理工程の概略説明図である。 本発明の搬送ローラを用いたパドルエッチング処理工程を説明する要部拡大図である。 従来の搬送ローラを用いたパドルエッチング処理工程を説明する要部拡大図である。 従来の搬送ローラにダブルローラを用いたパドルエッチング処理工程を説明する要部拡大図である。 従来の基板処理工程に用いるホイールコンベアを説明する概略斜視図である。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。また、同一構成部材については同一の符号を用い、重複する説明は適宜省略する。まず本実施形態に係るウェットエッチング装置が適用される基板処理工程について、図１を用いて説明する。

本発明に係るウェットエッチング装置１は、液晶表示装置やプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板に各種の処理液を供給して処理を施す基板処理工程に使用される。例えば、図１に示すように、ＵＶユニット１１、薬液ユニット１２、１３、液切りユニット１４、水洗ユニット１５、１６、乾燥ユニット１７、を備えた構成とされ、基板Ｋをこの順に搬送しながら処理する。

ＵＶユニット１１は、基板Ｋ表面に紫外線を照射して有機汚れを除去する工程であり、薬液ユニット１２、１３は、エッチング液を基板表面に供給してエッチングを行うウェットエッチング工程である。また、薬液ユニット１２は、ケミカルナイフＣ１を用いて基板Ｋの表面にエッチング液を盛り付けるように供給するパドル型のエッチング工程である。

薬液ユニット１３は、ケミカルナイフＣ２に加えて、スプレーノズルＳ１を介してエッチング液を噴射して供給するシャワー型のエッチング工程である。また、エッチング工程の後は、エアナイフＡ１、Ａ２、Ａ３を用いてエッチング液を吹き飛ばす液切りユニット１４から、純水を用いて基板Ｋを水洗する水洗ユニット１５、１６を経由して、乾燥ユニット１７にて乾燥用空気を吹き付けて乾燥する。

本実施形態においては、パドルエッチング方式を採用している薬液ユニット１２において、基板Ｋを搬送する基板搬送ラインとして、基板Ｋの表面を平坦状態に維持して搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに搬送可能な基板搬送ライン２を備え、当該基板搬送ライン２を用いてエッチング処理を行う構成としたものである。

パドルエッチング方式は、基板Ｋの表面全体に一様にエッチング液を盛り付けて所定時間放置してエッチング処理するので、基板表面の全面を均一にエッチングすることが可能になる。ただし、基板表面に凹凸が発現すると、この上に盛られるエッチング液の量にばらつきが生じて、波状の濃度ムラが発生する要因となる。

特に、基板Ｋに設ける配線パターンがミクロン単位まで高精細になると、基板搬送ライン（特に搬送ローラの形状）に起因する波状のエッチング濃度ムラにより、エッチング仕上がりムラが発生して配線パターン寸法がばらついてしまうので好ましくない。

基板搬送ラインとして図５に示すようなホイール型の搬送ローラ２５を備えたホイールコンベア２Ａを用いると、搬送する基板Ｋの送り方向に沿って基板表面の基板Ｋの幅方向に波状の細かい凹凸が生じてしまい、この上に盛られるエッチング液に波状の濃度ムラが発生する要因となる。この状態について、図３を用いて説明する。

ローラ軸２０に装着される複数のホイール２２の上を搬送される基板Ｋは、基板Ｋが薄膜であればあるほど撓みやすくなって、ホイールピッチに応じた波状の凹凸が形成され易くなる。また、前後のローラ軸に同じ位相でホイール２２が装着された基板搬送ラインであれば、基板Ｋの送り方向に沿って基板表面に波状の凹凸が容易に発現する。

この状態で、基板Ｋの上にエッチング液を盛り付けると、図３に示すように、盛り付けられたエッチング液膜Ｅ２の液面は略水平であっても、ホイール間の基板Ｋが撓むことによる基板表面に生じる波状の凹凸により、エッチング液の量がばらつくことになる。すなわち、基板Ｋの幅方向に、エッチング液量の多い部分と少ない部分とが波状に発現することになって、エッチングレートが変動して、仕上がりパターンにムラが発生して均一なエッチングができなくなってしまう。

また、ホイールコンベアにより搬送する基板Ｋのピンチ力向上のために、上乗せローラ（ダブルローラ）２３を設けた場合には、図４に示すように、液膜面に波が発生したエッチング液膜Ｅ３となってしまい、さらにエッチング仕上がりムラが大きくなってしまう。

そこで本実施形態では、基板Ｋの幅方向の表面を平坦にして、搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに、エッチング処理を行う構成としたものである。そのために、基板Ｋの幅よりも長いローラ長を有する搬送ローラ２１を用いて、基板Ｋの幅方向に凹凸を生じないようにしている。

また、搬送方向には、所定の水平度を有する搬送ローラ２１を所定ピッチに配設したローラコンベアを用いて、所定の速度で搬送しながらパドル式ウェットエッチング処理を行うことにより、搬送方向の変形の均一化を図る構成としている。

すなわち、本実施形態の基板搬送ライン２は、基板Ｋの幅よりも長いローラ長を有し、所定の水平度を有する搬送ローラ２１を所定ピッチに配設したローラコンベアを用いて、搬送しながらパドル式ウェットエッチング処理を行う構成である。従って、図２に示すように、基板Ｋの幅よりも長いローラ長を有する搬送ローラ２１を用いて、基板Ｋを水平に搬送することにより、基板表面のエッチング液膜Ｅ１が均一な厚みとなる。

この構成であれば、撓みやすいガラス基板であっても、水平度を維持して搬送しながらエッチング処理を行うことが可能になる。また、搬送しながらパドル式ウェットエッチング処理を行うことにより、搬送方向には、基板表面の変形を均一化することができる。また、従来懸念されていた静電気発生（基板Ｋと搬送ローラ２１との接触により発生する静電気の発生）は、本工程がウェット式のエッチング処理であるため、その可能性は小さいことが判った。

従って、図示するように、搬送ローラ２１の幅方向に凹凸が生じず水平度を維持したエッチング液膜Ｅ１となることに加えて、基板Ｋの搬送方向にも基板表面の変形を均一化することにより、エッチング処理の仕上がりムラを抑制することが可能になる。

上記したように、基板Ｋの幅よりも長い搬送ローラ２１を有するローラコンベアを介して搬送するので、基板Ｋの表面全体にエッチング液を盛り付けて所定時間放置してエッチング処理するパドルエッチング方式であっても、ローラの幅方向には凹凸を形成しない水平な面であり、搬送方向には、搬送しながらパドルエッチングすることにより基板表面の変形を均一化することができ、基板表面に盛り付けるエッチング液の濃度ムラが生じ難くなって、エッチングレートの変動を抑制できる。

搬送ローラ２１は、基板Ｋの幅方向の下面全面に接触するので、搬送力が大きく、ピンチ力向上のために、前述した上乗せローラ（ダブルローラ）２３を設ける必要はない。そのために、上乗せローラ（ダブルローラ）２３に起因する波は発生せず、厚みの均一なエッチング液膜Ｅ１を維持することができる。

このようなパドルエッチング工程に用いる搬送ローラ２１は、機械的強度を有し、さらに、耐熱性と耐薬品性を有する材質からなるローラであることが好ましく、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂製から成ることが好ましい。

ＰＥＥＫ樹脂製から成る搬送ローラ２１であれば、加熱された基板Ｋを搬送する場合でも、各種の液剤を用いるエッチング工程であっても、劣化せず損傷も受けずに安定した搬送を維持可能になる。

また、搬送しながらパドルエッチングを行う搬送速度は、エッチング処理工程中に、搬送方向の凹凸が平均化される所定の速度であることが好ましく、本実施形態では、比較的低速な約５０ｍｍ／ｓｅｃ程度としている。このように、複数の搬送ローラ２１を備えた基板搬送ライン２を介して、所定の速度で基板Ｋを搬送しながら薬液処理を行うことで、基板表面に凹凸が生じず水平度を維持したエッチング液膜Ｅ１を維持してパドルエッチング処理を均一に行うことが可能になる。

上記したように、本実施形態によれば、搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに基板平坦性を維持しながらエッチング処理を行うので、基板表面に盛り付けるエッチング液の濃度ムラが生じ難くなって、基板表面にエッチング液を均一に供給してエッチング仕上がりムラを抑制可能なウェットエッチング装置１を得ることができる。

次に、このウェットエッチング装置１を用いたウェットエッチング方法についてさらに説明する。

本実施形態に係るウェットエッチング方法は、基板Ｋの搬送方向にも、この搬送方向に直交する基板Ｋの幅方向にも、基板表面に凹凸を生じないようにして、基板Ｋを略水平方向に搬送しながら基板表面にエッチング液を供給してパドルエッチング処理を行うものである。

このような構成であれば、基板平坦性を維持しながらエッチング処理を行うので、基板Ｋの表面全体にエッチング液を盛り付けて所定時間放置してエッチング処理するパドルエッチング方式であっても、基板表面に盛り付けるエッチング液の濃度ムラが生じ難くなる。すなわち、基板表面にエッチング液を均一に供給してエッチング仕上がりムラを抑制可能なウェットエッチング方法を得ることができる。

また、本ウェットエッチング方法において、基板Ｋの表面を平坦状態に維持して搬送方向に連続する凹凸面を形成しないように搬送するために、本実施形態では、従来用いられているホイールコンベアではなく、一本物の搬送ローラ２１を複数所定ピッチに備えたローラコンベア（基板搬送ライン２）を用いて所定の速度にて搬送しながらパドルエッチング処理する構成としている。

例えば、ローラ径が８０ｍｍで、ＰＥＥＫ樹脂製の搬送ローラをローラピッチが１００ｍｍとなるようにしたローラコンベア（基板搬送ライン２）を用いて、基板Ｋを５０ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度で搬送するようにしてパドルエッチング処理を行う。

上記のウェットエッチング方法によれば、エッチング仕上がりムラをサブミクロン単位にまで抑制可能になり、ミクロン単位の配線パターン寸法にも容易に対応できることが明らかになった。

上記したように、本発明の請求項１に対応した課題を解決する手段は、基板Ｋを略水平方向に搬送しながら基板表面にエッチング液を供給してエッチング処理を行うウェットエッチング装置１において、基板Ｋの表面を平坦状態に維持して搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに搬送可能な基板搬送ライン２を備え、当該基板搬送ライン２を用いて基板Ｋを搬送しながらエッチング処理を行うことである。この請求項１に対応した効果は、搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに基板平坦性を維持しながら基板Ｋを搬送可能な基板搬送ライン２を用いて、基板Ｋを搬送しながらエッチング処理を行うので、基板表面に盛り付けるエッチング液の濃度ムラが生じ難くなる。すなわち、基板表面にエッチング液を均一に供給してエッチング仕上がりムラを抑制可能なウェットエッチング装置１を得ることができる。

請求項２に対応した課題を解決する手段は、エッチング処理は、パドル式ウェットエッチング処理であることである。この請求項２に対応した効果は、基板表面に搬送方向に連続した凹凸面を形成しない基板搬送ライン２を介して基板を搬送しながらパドル式ウェットエッチング処理を行うので、基板Ｋの表面全体にエッチング液を盛り付けて所定時間放置してエッチング処理できて、基板表面に盛り付けるエッチング液の濃度ムラが生じ難くなって、エッチング液の濃度ムラを抑制でき、基板表面の全面を均一にエッチングすることが可能になる。

請求項３に対応した課題を解決する手段は、基板搬送ライン２は、基板Ｋの幅よりも長いローラ長を有し、所定の水平度を有する搬送ローラ２１を所定ピッチに配設したローラコンベアを用いて、搬送しながらパドル式ウェットエッチング処理を行うことである。この請求項３に対応した効果は、基板Ｋの幅よりも長い搬送ローラ２１を有するローラコンベアを介して搬送するので、基板Ｋの表面全体にエッチング液を盛り付けて所定時間放置してエッチング処理するパドルエッチング方式であっても、ローラの幅方向には凹凸を形成しない水平な面であり、搬送方向には、搬送しながらパドルエッチングすることにより基板表面の変形を均一化することができ、基板表面に盛り付けるエッチング液の濃度ムラが生じ難くなって、エッチング仕上がりムラを抑制できる。

請求項４に対応した課題を解決する手段は、搬送ローラ２１は、機械的強度と耐熱性と耐薬品性を備えたＰＥＥＫ樹脂製からなることである。この請求項４に対応した効果は、加熱された基板Ｋを搬送する場合でも、各種の液剤を用いるエッチング工程であっても、劣化せず損傷も受けずに安定した搬送を維持することができる。

請求項５に対応した課題を解決する手段は、基板Ｋを略水平方向に搬送しながら基板表面にエッチング液を供給してエッチング処理を行うウェットエッチング方法において、基板Ｋの表面を平坦状態に維持して搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに搬送可能な基板搬送ライン２を用いて基板Ｋを搬送しながらエッチング処理を行うことである。この請求項５に対応した効果は、基板平坦性を維持しながらエッチング処理を行うので、基板Ｋの表面全体にエッチング液を盛り付けて所定時間放置してエッチング処理するパドルエッチング方式であっても、基板表面に盛り付けるエッチング液の濃度ムラが生じ難くなる。すなわち、基板表面にエッチング液を均一に供給してエッチング仕上がりムラを抑制可能なウェットエッチング方法を得ることができる。

請求項６に対応した課題を解決する手段は、基板Ｋの幅よりも長いローラ長を有し、所定の水平度を有する一本物の搬送ローラ２１を複数所定ピッチに配設したローラコンベアを用いて、所定の速度にて搬送しながらパドルエッチング処理するウェットエッチング方法としたことである。この請求項６に対応した効果は、撓みやすいガラス基板の表面をパドルエッチング処理する場合でも、エッチング仕上がりムラをサブミクロン単位にまで抑制可能になり、ミクロン単位の配線パターン寸法にも容易に対応することができる。

上記したように、本発明によれば、搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに基板平坦性を維持しながら基板を搬送可能な基板搬送ラインを用いて、基板を搬送しながらエッチング処理を行うことにより、基板表面にエッチング液を均一に供給してエッチング仕上がりムラを抑制可能なウェットエッチング装置およびウェットエッチング方法を得ることができる。

また、本発明に用いる基板搬送ライン２は、搬送する基板表面に凹凸を現出しないので、液切りユニットや乾燥ユニットの基板搬送ラインとして用いると、液切りエアナイフや乾燥エアナイフなどによる仕上がりの均一性向上を図ることも可能になる。

本発明に係るウェットエッチング装置およびウェットエッチング方法は、基板に設ける配線密度が高密度になり、配線の幅が細くなって配線パターンがミクロン単位まで高精細になる基板をエッチング処理する基板処理装置に好適に利用可能となる。

１ ウェットエッチング装置
２ 基板搬送ライン
２０ ローラ軸
２１ 搬送ローラ
２２ ホイール
２３ 上乗せローラ（ダブルローラ）
Ａ１〜Ａ３ エアナイフ
Ｃ１、Ｃ２ ケミカルナイフ
Ｅ１ エッチング液膜
Ｅ２ エッチング液膜
Ｅ３ エッチング液膜
Ｋ 基板

Claims (6)

1. 基板を略水平方向に搬送しながら基板表面にエッチング液を供給してエッチング処理を行うウェットエッチング装置において、
   前記基板の表面を平坦状態に維持して搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに搬送可能な基板搬送ラインを備え、当該基板搬送ラインを用いて前記基板を搬送しながら前記エッチング処理を行うことを特徴とするウェットエッチング装置。
2. 前記エッチング処理は、パドル式ウェットエッチング処理であることを特徴とする請求項１に記載のウェットエッチング装置。
3. 前記基板搬送ラインは、前記基板の幅よりも長いローラ長を有し、所定の水平度を有する搬送ローラを所定ピッチに配設したローラコンベアを用いて、搬送しながらパドル式ウェットエッチング処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のウェットエッチング装置。
4. 前記搬送ローラは、機械的強度と耐熱性と耐薬品性を備えたＰＥＥＫ樹脂製からなることを特徴とする請求項３に記載のウェットエッチング装置。
5. 基板を略水平方向に搬送しながら基板表面にエッチング液を供給してエッチング処理を行うウェットエッチング方法において、
   前記基板の表面を平坦状態に維持して搬送方向に連続する凹凸面を形成せずに搬送可能な基板搬送ラインを用いて前記基板を搬送しながら前記エッチング処理を行うことを特徴とするウェットエッチング方法。
6. 前記基板の幅よりも長いローラ長を有し、所定の水平度を有する一本物の搬送ローラを複数所定ピッチに配設したローラコンベアを用いて、所定の速度にて搬送しながらパドルエッチング処理することを特徴とする請求項５に記載のウェットエッチング方法。

Images