JP2019031410A - エッチング用回転治具 - Google Patents

Abstract

【課題】エッチング処理時に基板へのエッチングムラの発生を抑制し、均一なエッチング処理を行うためのエッチング用回転治具を提供する。【解決手段】エッチング用回転治具は、エッチング処理されるべきガラス基板５０を保持するように構成され、回転体１２とシャフト１６を備えている。回転体１２は、エッチング雰囲気の近傍に配置されており、複数の基板取付面を有する断面視多角形状を呈している。シャフト１６は、回転体１２を回転自在に軸支し、一部の基板取付面のみがエッチング雰囲気にさらされるように回転体１２を支持するように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、エッチング処理する際に被処理基板を保持するために使用される回転治具に関する。

ガラス基板の表面に微細な凹凸を形成するフロスト処理は、すりガラスの製造等に利用されており、主にガラス基板のデザイン性を向上させる目的で行われることが多い。また、近年ではディスプレイに使用されるガラス基板に対してわずかにフロスト処理を行うことで、太陽光や屋内の蛍光灯等の光の映りこみを抑制する目的で行われることが多くなってきた。

フロスト処理を行う方法の一つとして、ガラス基板に対してエッチング液を接触させる方法がある。エッチング液としては、フッ酸、フッ化アンモニウム、フッ化カリウムまたはフッ化ナトリウム等のフッ化物水溶液を混合させたものが使用されている（例えば特許文献１参照。）。エッチング処理によりフロスト処理を行う方法は、適宜調合したエッチング液にガラス基板を浸漬し、所定時間経過後にガラス基板を引き上げた後にガラス基板を洗浄するというディップ方式が一般的であった。

再公表特許WO２００２-０５３０５８号公報

しかしながら、防眩目的で使用されるガラス基板は、最適な光学特性を実現するための表面形状（凹凸の大きさや間隔）が非常に限定的であるため、ガラス基板のエッチング処理もシビアな制御が要求される。従来のディップ方式のエッチングでは、エッチング時間を正確に管理することが難しく、エッチング処理にムラが生じることで、所望の形状の凹凸が形成できないことがあった。

また、ガラス基板をエッチング液から引き上げる際に、ガラス基板上に残留するエッチング液によって反応が進行してしまい、凹凸形状が変化してしまったり、ガラス基板に白曇りが発生しまったりすることがある。このため、ガラス基板の引き上げ速度を上昇させてエッチング反応が進行する前に洗浄してしまうことも考えられるが、ガラス基板を素早く引き上げると、エッチング液が筋状に垂れやすくなってしまい、結果としてガラス基板の表面にエッチングムラが生じてしまうことがあった。

本発明の目的は、エッチング処理時に基板へのエッチングムラの発生を抑制し、均一なエッチング処理を行うことが可能なエッチング用回転治具を提供することである。

本発明に係るエッチング用回転治具は、エッチング処理されるべき基板を保持するように構成され、回転治具本体と支持手段を備えている。回転治具本体は、エッチング雰囲気の近傍に配置されており、複数の基板取付面を有する断面視多角形状を呈している。支持手段は、回転治具本体を回転自在に軸支し、一部の基板取付面のみがエッチング雰囲気にさらされるように回転治具本体を支持するように構成される。

回転治具が基板を保持した状態で回転することによって、外周面に保持された基板がエッチング雰囲気にさらされて、エッチング処理が行われる。なお、ここでのエッチング雰囲気とは、基板の主表面でエッチング反応が進行する環境を示すものとする。回転治具の回転によりエッチング雰囲気にさらされる時間をコントロールすることができるので、エッチング量の制御が容易になる。また、回転治具によりエッチング雰囲気からの基板の引き出しもスムーズに行うことができるため、基板表面にエッチングムラ等の不具合を発生させることなく、好適にエッチング処理を行うことが可能になる。

また、エッチング雰囲気は、エッチング液が収容されたエッチング槽であり、支持手段は、エッチング液に浸漬する回転治具本体の浸漬量を調整可能な状態で回転治具本体を支持すること好ましい。この構成により、回転治具で基板を保持しながらディップ方式のエッチング処理を行う頃が可能になる。基板は回転治具で保持されながら処理されるため、エッチング液からの引き上げをスムーズに行うことができる。さらに、回転治具本体の浸漬量を調整することにより、基板のエッチング量の制御が容易になる。浸漬量の調整は、例えば、エッチング液の液面に対する回転治具本体の高さを上下に調整することによって行うことができる。

また、回転治具本体の回転速度を調整するように構成された回転速度調整手段をさらに備えることが好ましい。回転速度調整手段を有することにより、基板がエッチング雰囲気にさらされる時間を容易に調節することが可能になり、エッチング量の制御が容易になる。回転速度調整手段の一例としては、回転治具本体を回転させる駆動モータをインバータモジュール等で制御する方法が挙げられる。

本発明によれば、エッチング処理における基板へのエッチングムラを抑制し、均一なエッチング処理を行うことが可能となる。

エッチング装置の構成を示す図である。 エッチング装置の側面図である 回転体の昇降機構を示す図である。 エッチング装置の制御部を示すブロック図である。 ガラス基板の保持機構の他の実施形態を示す図である。

ここから、図面を用いて本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエッチング装置１０の概略を示す図である。エッチング装置１０は、回転体１２およびエッチング槽１４を備えている。本実施形態では、エッチング装置１０を用いて、ガラス基板の一方の主面上に微細な凹凸を形成するフロスト処理を行う。回転体１２は、断面六角形状を呈しており、その外周面にエッチングすべきガラス基板５０を保持するように構成される。回転体１２は、少なくともフッ酸に耐性を有する樹脂で成形されており、使用される樹脂の一例としては、フッ素系樹脂、塩化ビニル等が挙げられる。回転体１２は、中央部において長さ方向に沿って貫通するシャフト１６を有している。シャフト１６は、端部が不図示の駆動モータに接続されており、回転体１２は、駆動モータからの動力によって回転するように構成される。

回転体１２は、長さ方向に沿って、その外周面に複数のガラス基板５０を保持することが可能である。ガラス基板５０は、回転体１２の外周面のうち一面に貼り付けるように構成される。ガラス基板５０は、吸着パッド等の吸着機構を用いて一方の主面が回転体１２の外周面に貼り付くようにして保持されている。ガラス基板５０は、湾曲部のない平坦状の基板であり、貼り付け面からガラス基板５０がはみ出さないようなサイズであることが好ましい。エッチング装置１０は、ガラス基板５０の一方の主面のみをエッチングするように構成されているため、ガラス基板５０を保持する際は、一方の主面の全域が回転体１２の外周面に密着している必要がある。万が一、ガラス基板５０の貼り付け面が、エッチングされてしまう場合には、保護フィルム等を被覆することによって貼り付け面を保護しても良い。回転体１２へのガラス基板５０の貼り付けおよび取り外しを行う際は、ロボットアーム等を用いることが好ましい。ガラス基板５０を保持させる際は、回転体１２の上面側でエッチング液に浸漬していない外周面に対してガラス基板５０を密着させ、吸着させれば良い。なお、この吸着作業は、回転体１２を回転させながら行うことが可能であるため、エッチングの処理効率が低下することもない。

エッチング槽１４は、エッチング液を収容するように構成された槽である。エッチング液は、フッ酸、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム等のフッ化物を含んでおり、その他にも無機酸や界面活性剤等のエッチング補助剤を含んでいても良い。また、エッチング液は、散気管や撹拌装置等を用いてエッチング槽１４内で滞留が発生しないように撹拌させることが好ましい。エッチング液から気化したフッ酸ガス等がエッチング装置１０の周囲に拡散することを防止するために、回転体１２が配置されている領域以外には、エッチング槽１４に被覆物が配置されていても良い。なお、回転体１２を回転させる駆動モータは、エッチング槽１４外に配置されているため、酸雰囲気により汚損するおそれはない。

回転体１２は、図２に示すように、軸心と直交する方向においてシャフト１６よりも下部の一部がエッチング液に浸漬されるように構成される。浸漬量は、適宜調整することが可能であるが、少なくとも外周面に保持されたガラス基板５０の全面がエッチング液に浸漬されるように調整されることが好ましい。

エッチング装置１０は、ガラス基板５０が外周面に保持された状態で回転体１２を回転させることによってエッチング処理が行われる。本実施形態では、回転体１２が図示時計回りに回転するように構成されており、ガラス基板５０は、回転体１２に保持された状態でエッチング液に浸漬されている間にエッチング処理が行われている。図２では、ガラス基板５０が図面右方向からエッチング液に投入され、図面左方向から引き上げられるように構成される。ガラス基板５０は、エッチング液への浸漬時間に応じて、エッチング量が調整されるため、所望の凹凸形状を形成することが可能である。

ここから、エッチング量を制御する手段の一つである回転体１２の回転速度の制御について、図３を用いて説明する。回転体１２の回転速度は、制御部３０によって制御されている。制御部３０は、ＣＰＵ３２およびメモリ３４を有している。ＣＰＵ３２は、メモリ３４に格納されたプログラムに基づいて、エッチング装置１０を制御するように構成される。ＣＰＵ３２は、作業員が入力したエッチング条件に応じて、あらかじめ設定されたプログラムから回転体１２の回転速度を決定する。ＣＰＵ３２は、駆動モータの回転速度を制御しているインバータモジュール３６に信号を送るように構成される。インバータモジュール３６は、ＣＰＵ３２から送信された信号に応じて周波数を調整し、駆動モータの回転速度を変化させる。制御部３０で回転体１２の回転速度を制御することにより、ガラス基板５０がエッチング液に浸漬される時間を調整することができるので、エッチング量を精度良くコントロールすることが可能になる。

また、ガラス基板５０のエッチング量は、エッチング液に対する回転体１２の浸漬量によって調整することもできる。浸漬量の調整は、回転体１２とエッチング液の液面との距離を相対的に変化させることにより行われ、その制御は制御部３０によって行われる。ここから、浸漬量の調整を目的とした回転体１２の昇降機構について、図４を用いて説明する。図４に示す支持バー４０は、エッチング槽１４の外部でシャフト１６を下方から支持するように配置されている。支持バー４０は、エアシリンダ４２およびピストン４４を有している。エアシリンダ４２は、ピストン４４をスライド可能に支持するように構成される。ピストン４４は、シャフト１６の下部を支持するように配置されている。ピストン４４は、エアシリンダ４２にエアが供給されると、上昇し、エアシリンダ４２からエアが排出されると、下降する。エアシリンダ４２は、エッチング量に応じてあらかじめ設定されたプログラムに基づき、ＣＰＵ３２から送られてくる信号よってエアの供給や排出が行われる。その結果、ピストン４４が上下に移動し、エッチング液への回転体１２の浸漬量を調整することができる。

さらに、エッチング装置１０は、エッチング槽１４内のエッチング液の液面の高さを調節することにより、回転体１２の浸漬量を制御することも可能である。液面の高さの調整も制御部３０で行われる。ＣＰＵ３２は、エッチング槽１４に配置された液面センサ４６から送られてくる情報をもとに、エッチング槽１４内のエッチング液量を調整するように構成される。ＣＰＵ３２は、エッチング条件に応じた液面の高さがあらかじめ設定されたプログラムに基づいて送液制御部４８に対して指示を送るように構成される（図３参照。）。送液制御部４８は、エッチング槽１４に接続されたエッチングタンク５２および排液タンク５４の送液および排液を制御するように構成される。エッチングタンク５２は、所望の組成に調合されたエッチング液を収容するように構成される。排液タンク５４は、エッチング槽１４から送られてくるエッチング液を回収するように構成される。

エッチング槽１４内の液面の高さを上昇させたい場合は、送液制御部４８からのバルブやポンプとの送液機構に指示を送り、エッチングタンク５２からエッチング槽１４にエッチング液を供給する。液面の高さを下降させたい場合は、送液制御部４８から指示を送ることで、エッチング槽１４から排液タンク５４にエッチング液を引き抜けば良い。排液タンク５４に回収されたエッチング液は必要に応じて、エッチング槽１４またエッチングタンク５２に返送して再利用しても良い。

エッチング装置１０は、回転体１２の高さの調整に加えて、エッチング槽１４内の液面の高さを調整することで、回転体１２の浸漬量をより正確に制御することが可能になる。このため、エッチングによる凹凸形状の形成等のエッチング量のコントロールが要求される処理が容易になる。さらに、回転体１２に貼り付けられた状態でガラス基板５０をエッチングすることができるため、板厚の薄いガラス基板であってもエッチング処理中に破損するといったおそれが低減し、安定したエッチング処理を行うことができる。

さらに、回転体１２は断面多角形状を呈しているため、ガラス基板５０は液面に対して一定角度傾斜した状態で引き上げられる（図２参照。）。通常の浸漬式のエッチングでは、キャリア等により垂直状態に支持されたガラス基板がエッチング液に浸漬されるため、ガラス基板を引き上げる際に、ガラス基板の表面にエッチング液が残ったり、垂れたりして、エッチング不良が発生しやすかった。回転体１２は、液面に対してガラス基板５０を傾斜させて引き上げることができるので、垂直方向に引き上げるよりもガラス基板５０の表面にエッチング液が残留しにくい。本実施形態では、断面視六角形の回転体を使用しているが、ガラス基板５０の取付面の数は適宜変更することが可能である。なお、ガラス基板５０の引き上げ角度は、水平面に対して１５〜６０度になるように調整されることが好ましい。

また、回転体１２は、内部に配置された真空吸着機構を用いてガラス基板５０を保持していたが、ガラス基板の保持機構はこれには限定されず、例えば、図５に示すようなガラス基板５０の端部を支持する支持溝６０が回転体１２に配置されていても良い。支持溝６０は、ガラス基板５０の取付面において、長さ方向の端部に沿って２つ配置される。支持溝６０にガラス基板５０の両端をそれぞれ挿入することにより、ガラス基板５０を回転体１２の外周面に保持させることができる。ガラス基板５０の端部は、製品領域ではないことが多いため、支持溝６０に保持されることによりエッチング処理ができなかったとしても問題はない。

本実施形態では、ガラス基板のフロスト処理を一例として説明したが、回転体１２は、薄型化処理が行われるガラス基板を保持することも可能である。近年では、ガラス基板の更なる薄型化の要請があるが、回転体１２は、薄型化により強度が低下したガラス基板も好適に保持することができる。また、本実施形態は、ガラス基板のエッチング処理について説明したが、本発明はこれには限定されず、例えば、半導体のシリコン基板のエッチング処理等にも使用することが可能である。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０‐エッチング装置
１２‐回転体
１４‐エッチング槽
１６‐シャフト
３０‐制御部
３２‐ＣＰＵ
３４‐メモリ
４０‐支持バー
４２‐エアシリンダ
４４‐ピストン
５０‐ガラス基板

Claims (3)

1. エッチング処理されるべき基板を保持するように構成されたエッチング用回転治具であって、
   エッチング雰囲気の近傍に配置された、複数の基板取付面を有する断面視多角形状の回転治具本体と、
   前記回転治具本体を回転自在に軸支する支持手段と、
   を備え、
   前記支持手段は、一部の基板取付面のみが前記エッチング雰囲気にさらされるように前記回転治具本体を支持することを特徴とするエッチング用回転治具。
2. 前記エッチング雰囲気は、エッチング液が収容されたエッチング槽であり、
   前記支持手段は、前記エッチング液に浸漬する前記回転治具本体の浸漬量を調整可能な状態で前記回転治具本体を支持することを特徴する請求項１に記載のエッチング用回転治具。
3. 前記回転治具本体の回転速度を調整するように構成された回転速度調整手段をさらに備えた請求項１または２に記載のエッチング用回転治具。

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