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JP2010040758A - 基板処理装置 - Google Patents

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JP2010040758A JP2008201956A JP2008201956A JP2010040758A JP 2010040758 A JP2010040758 A JP 2010040758A JP 2008201956 A JP2008201956 A JP 2008201956A JP 2008201956 A JP2008201956 A JP 2008201956A JP 2010040758 A JP2010040758 A JP 2010040758A
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Hiroshi Otaguro
洋 大田黒
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Abstract

【課題】基板面内や基板間の厚さのバラツキを低減することができるとともに、製品性能や製造歩留を向上させる基板処理装置を提供する。
【解決手段】液体または気体が送入される槽TKと、槽TKの内部に液体または気体を送り出す機構TB、Aと、を備え、槽TKに被処理基板1を配置し処理を行う基板処理装置であって、被処理基板1と機構TB、Aとの間の被処理基板1近傍に、少なくとも一つの整流板PL1が配置された処理装置。
【選択図】図2A

Description

本発明は、液晶表示装置や半導体、プリント基板など平面の基板を製造する工程における、液体や気体での洗浄、成膜、エッチング等を行う基板処理装置に関する。
近年、電子機器の小型化および軽量化への要求が高まり、例えばプリント基板等の基板をより薄くすることが要求されている。
一方、液晶表示装置や半導体、プリント基板など、平面の基板を製造する工程において、処理の面内均一性を向上させることは、製品性能向上や歩留まり向上の為に常に必要とされている。面内均一性は、基板の大きさに比べて処理槽の大きさが十分大きければ一般的に均一性は向上する。
例えば、液晶表示装置の製造に際しては、効率化のために、まず、一対の絶縁性基板として多面取り用の大板を用い、これら一対の絶縁性基板間に複数の表示素子を形成する。この後、軽量化等のために機械研磨もしくはケミカル研磨のいずれかによって絶縁性基板を所望の基板厚さまで研磨している。
従来、一対の基板の夫々を異なる温度履歴で作製し、これらの基板を貼りあわせて夫々の主面を化学的な処理で同時に薄くして、製造歩留まりを向上させる液晶表示装置の製造方法が提案されている(特許文献1参照)。
特開2007−52367号公報
近年、液晶表示装置のガラス基板の大型化や半導体でのシリコンウェハーの大型化等に伴い、処理槽を大きくしたり、処理槽内で基板を揺動したりすると処理装置が大掛かりになってしまい、基板面内や基板間での処理バラツキを小さくすることは益々困難になってきている。
また、液体や気体(以下液体等と記載)によってエッチングや成膜、洗浄を行う場合、噴出された液体等があたる部分の基板の処理が多く進むことによって、面内厚さが不均一になってしまうことがあった。
例えば、ガラス基板をケミカル研磨し、ガラス板の板厚を薄くする工程では、ガラス基板をカセットに入れて、処理槽内の研磨液の中に浸漬し、処理槽底部に配置されたパイプから空気を送り出して、研磨液を撹拌する。上記のように、ガラス基板を研磨すると、パイプから送出された空気があたる部分、すなわち、処理槽底部に位置するガラス基板の一部の板厚が薄くなり製品性能の低下を招いたり、ガラス基板の端部を製品製造のために用いることができないために製造歩留まりの低下を招く場合があった。
特に、集積回路が配置される部分の厚さが不均一となった場合、基板上に配置された集積回路の実装不良が発生し、製造歩留まりが低下することがあった。また、液晶表示装置の製造工程において、一対の基板のそれぞれの厚さが不均一となった場合には、一対の基板から液晶表示パネルを切り出し、液晶表示パネルをフレーム等に納める際に部品との位置合わせが困難になることがあった。
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであって、基板面内や基板間の厚さのバラツキを低減することができるとともに、製品性能や製造歩留を向上させる基板処理装置を提供することを目的とする。
本発明の第一態様による基板処理装置は、液体または気体が送入される槽と、前記槽の内部に液体または気体を送り出す機構と、を備え、前記槽に被処理基板を配置し処理を行う基板処理装置であって、前記被処理基板と前記機構との間の前記被処理基板近傍に、少なくとも一つの整流板が配置されている。
本発明の第二態様による基板処理装置は、液体または気体を入れる槽と、前記槽の内部に液体や空気を送り出す機構と、を備え、前記槽に被処理基板を配置し処理を行う基板処理装置であって、前記機構と対向しない前記被処理基板の端部近傍に、すくなくとも1つの整流板が配置されている。
この発明によれば、基板面内や基板間の厚さのバラツキを低減することができるとともに、製品性能や製造歩留を向上させる基板処理装置を提供することができる。
以下、本発明の第1実施形態に係る基板処理装置について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る基板処理装置は、被処理体としての液晶表示装置の透明絶縁性基板を液体や気体での洗浄、成膜、エッチング(研磨)等する際に用いられる基板処理装置である。
本実施形態に係る基板処理装置の被処理基板1は、対向するように配置された一対の略矩形状の透明絶縁性基板を有している。図1に示すように、一対の基板は第1基板101Mと、第1基板101Mに対向して配置された第2基板102Mとを有している。第1基板101Mおよび第2基板102Mは、透明ガラス基板である。
第1基板101Mは、マトリクス状に配置された複数の画素電極(図示せず)と、画素電極の近傍に配置されたスイッチング素子とを含む第1表示領域110Aと、複数の画素電極を駆動するために第1表示領域110Aの周囲に延びて配置された駆動配線等の各種配線(図示せず)とを有している。第2基板102Mは、複数の画素電極に対向する対向電極を含む第2表示領域110Bを有している。
第1基板101Mと第2基板102Mとは、第1表示領域110Aと、第2表示領域110Bとが対向するように位置合わせされ、第1基板101Mおよび第2基板102Mの間において第1表示領域110Aおよび第2表示領域110Bを囲むように配置されたシール材(図示せず)によって固定されている。シール材は、後に液晶材料を封入するための封入口(図示せず)を有している。
本実施形態に係る基板処理装置は、液体または気体を入れる処理槽TKと、処理槽TKの内部に液体や空気を送り出す送出機構と、を備える。図2に示す基板処理装置では、処理槽TKは、例えば被処理体を研磨するための研磨液LQで満たされている。本実施形態に係る基板処理装置では、研磨液LQとしてフッ酸を含む溶液を使用する。なお、研磨液LQは、その液面が処理槽TKの上端より下回る量であってもよく、研磨液LQがオーバーフローするように順次送入され、また循環するようにしてもよい。
被処理体として上記の被処理基板1を研磨処理する際には、被処理基板1は、カセット等(図示せず)に並べて配置され処理槽TK内の研磨液中に浸漬される。被処理基板1は、その処理面(XY平面と略平行な面)が処理槽TKの底面(ZX平面と略平行な面)と略直交するとともに、互いにその処理面が触れないように間隔をおいて並べて配置される。
処理槽TKの底には、処理槽TK内に液体または気体を送り出すための送出機構が配置されている。図2A、および、図2Bに示すように、本実施形態に係る基板処理装置では、送出機構は、被処理基板1の処理面と略直交する方向(Z方向)に延びる複数の管TBと、処理槽TKの外部から管TBに液体または気体を送入する外部送入機構Aとを有している。
管TBは、例えば管TBの軸方向(Z方向)において所定の間隔をおいて配置された複数の送出口を有している。管TBは上記のような送出口に限らず、例えば管TBの軸方向(Z方向)と略平行に延びる線状の送出口を有していてもよく、管TBの軸方向に対して蛇行するように配置された複数の送出口を有していてもよい。
本実施形態に係る基板処理装置では、外部送入機構Aから管TBへ圧縮空気が送入され、管TBの送出口から空気が処理槽TK内に送出される。第1管TBaに送り込まれた空気は、第1管TBaの表面に開けられた送出口から噴出し、気泡となって処理液LQの中を上昇して行く。このことによって、処理槽TK内の研磨液LQが撹拌される。
図2Aおよび図2Bに示すように、基板処理装置の底面と被処理基板1との間には、略矩形平板状の複数の整流板PL1が配置されている。整流板PL1は、研磨液LQに浸漬しても研磨され難い材料、例えば塩化ビニル樹脂で形成された略矩形状の平板である。
整流板PL1は、被処理基板1の近傍に配置されている。整流板PL1は、例えば被処理基板1が納められるカセット等に取り付けられていてもよく、処理槽TK内の所定の位置に固定部材によって固定されていても良い。
整流板PL1は、図2Aおよび図2Bに示すように、その被処理基板1側の端部と被処理基板1との距離D1が、整流板PL1の基板処理装置の底面側の端部と管TBの上端との距離D2よりも短くなるように配置されている。
整流板PL1は、図2Aおよび図2Bに示すように、その主面(XY平面と略平行な面)は被処理基板1の処理面と略平行に延び、略矩形状の主面の長手方向(X方向)は、管TBが延びる方向と略直交している。
整流板PL1の主面の長手方向(X方向)の長さは、被処理基板1の処理面のX方向の長さと略等しい。整流板PL1の主面の長手方向と略直交する方向(Y方向)の長さは、整流板PL1を配置しない場合に被処理基板1の処理が不均一になる幅寸法の0.3倍以上であることが望ましい。
例えば、整流板PL1を配置しないで被処理基板1を研磨処理した場合に、被処理基板1の下端E1の所定の位置において、図5に示すように被処理基板1の板厚が不均一になることがある。図5に示す図は、横軸は、Y方向における被処理基板1の下端E1からの距離D3であって、縦軸は、距離D3における被処理基板1の厚さ(Z方向における幅)である。
図5に示す場合では、被処理基板1の下端E1からの距離が距離D3の領域において、板厚が所望の厚さよりも薄くなっている。すなわち、図5に示す場合では、整流板PL1の主面のY方向の長さは、被処理基板1の下端E1から距離D3の0.3倍以上とすることが望ましい。
なお、図2Aおよび図2Bに示す場合では、1つの被処理基板1に対応して1つの整流板PL1が配置されているが、被処理基板1の数と整流板PL1の数とは異なっていてもよく、図2Aでは被処理基板1と整流板PL1とは略同ピッチで配置されるように図示してあるが、被処理基板1と整流板PL1とは同ピッチで配置される必要はない。さらに、被処理基板1の主面と整流板PL1の主面とが略平行に並んで配置される必要はない。
上記のように、被処理基板1の近傍に整流板PL1を配置して、被処理基板1を研磨すると、管TBから噴出された気体(または液体)によって生じた研磨液LQの流れは、まず整流板PL1にあたって減速され、整流板PL1の主面に沿ってY方向へ流れるように誘導される。
その後、研磨液LQには、整流板PL1および被処理基板1の処理面(XY平面と略平行な面)に沿って処理槽TKの上部へとゆく流れFLが生じる。すなわち、被処理基板1の処理面近傍では、被処理基板1の処理面と略平行な上向きの研磨液LQの流れFLが生じることとなる。
その結果、管TBの送出口近傍においてのみ被処理基板1の研磨処理が進行することを防止することができ、被処理基板1を均一な厚さとなるように研磨することが可能となる。このことによって、液晶表示装置の製品性能や製造歩留を向上させることが可能である。
なお、被処置基板1が均一な厚さとなるとは、例えば、被処理基板1の、又は、第1基板101Mと第2基板102Mとのそれぞれの、最も厚い部分と、最も薄い部分とでの厚さ(Z方向の幅)の差が所定の値以下となる場合である。本実施形態に係る基板処理装置では、被処理基板1の、最も厚い部分と、最も薄い部分とでの厚さ(Z方向の幅)の差は略1.5μm以下である。
すなわち、本実施形態に係る基板処理装置によれば、基板面内や基板間の厚さのバラツキを低減することができるとともに、製品性能や製造歩留を向上させる基板処理装置を提供することができる。
次に、本発明の第2実施形態に係る基板処理装置について図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明において、上述の第1実施形態に係る基板処理装置と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る基板処理装置は、上述の第1実施形態に係る基板処理装置と同様に、被処理体として被処理基板1を液体や気体での洗浄、成膜、エッチング等する際に用いられる基板処理装置である。
図3Aおよび図3Bに示すように、被処理基板1は、カセット等に並べて配置され処理槽TK内の研磨液中に浸漬される。被処理基板1は、その処理面(XY平面と略平行な面)が処理槽TKの底面(ZX平面と略平行な面)と略直交するとともに、互いにその処理面が触れないように間隔をおいて並べて配置される。
基板処理装置の底面と被処理基板1との間には、略矩形平板状の複数の整流板PL1、および整流板PL2が配置されている。整流板PL1および整流板PL2は、被処理基板1の近傍に配置されている。整流板PL1、PL2は、例えば被処理基板1が納められるカセット等に取り付けられていてもよく、処理槽TK内の所定の位置に固定部材によって固定されていても良い。
すなわち、整流板PL1は、図3Aおよび図3Bに示すように、その被処理基板1側の端部と被処理基板1との距離D4が、整流板PL1の基板処理装置の底面側の端部と管TBの上端との距離D5よりも短くなるように配置されている。
同様に、整流板PL2は、その被処理基板1側の端部と被処理基板1との距離D4が、整流板PL2の基板処理装置の底面側の端部と管TBの上端との距離D5よりも短くなるように配置されている。
整流板PL1は、図3A、図3B、および図3Cに示すように、その主面(XY平面と略平行な面)は被処理基板1の処理面と略平行であって、略矩形状の主面の長手方向(X方向)は、管TBが延びる方向と略直交している。整流板PL2は、その主面(ZX平面と略平行な面)は被処理基板1の処理面と略直交し、略矩形状の主面の長手方向(Z方向)は、管TBが延びる方向と略平行である。
整流板PL1の長手方向(X方向)の長さは、被処理基板1のX方向の長さと略等しい。整流板PL1の長手方向に略直交する方向(Y方向)の長さは、整流板PL1、PL2を配置しない場合に被処理基板1の処理が不均一になる幅寸法の0.3倍以上であることが望ましい。
整流板PL2の長手方向(Z方向)の長さは、被処理基板1が並ぶ方向における、端に配置された基板の処理面同士の距離と略等しい。整流板PL2の長手方向に略直交する方向(Y方向)の長さは、上述の第1実施形態に係る基板処理装置の場合と同様に、整流板PL1、PL2を配置しない場合に被処理基板1の処理が不均一になる幅寸法の0.3倍以上であることが望ましい。
上記のように、被処理基板1の近傍に整流板PL1、PL2を配置して、被処理基板1を研磨すると、管TBから噴出された気体(または液体)によって生じた研磨液LQの流れは、まず整流板PL1にあたって減速され、整流板PL1、PL2の主面(XY平面と略平行な面)に沿ってY方向へ流れるように誘導される。
その後、研磨液LQには、整流板PL1、PL2および被処理基板1の処理面(XY平面と略平行な面)に沿って処理槽TKの上部へとゆく流れFLが生じる。すなわち、被処理基板1の処理面近傍では、被処理基板1の処理面と略平行な上向きの、研磨液LQの流れFLが生じることとなる。
その結果、管TBの送出口近傍においてのみ被処理基板1の研磨処理が進行することを防止することができ、被処理基板1を均一な厚さとなるように研磨することが可能となる。このことによって、液晶表示装置の製品性能や製造歩留を向上させることが可能である。
すなわち、本実施形態に係る基板処理装置によれば、基板面内や基板間の厚さのバラツキを低減することができるとともに、製品性能や製造歩留を向上させる基板処理装置を提供することができる。
次に、本発明の第3実施形態に係る基板処理装置について図面を参照して以下に説明する。本実施形態に係る基板処理装置は、上述の第1実施形態に係る基板処理装置と同様に、被処理体として被処理基板1を液体や気体での洗浄、成膜、エッチング等する際に用いられる基板処理装置である。
図4Aに示すように、本実施形態に係る基板処理装置は、被処理基板1の管TBと対向しない端部E2の近傍に配置された整流板PL3を有している。本実施形態に係る基板処理装置では、整流板PL3は、被処理基板1が並ぶ方向(Z方向)と略直交する方向(X方向)において、被処理基板1の両脇に並ぶように配置されている。整流板PL3は、例えば被処理基板1が納められるカセット等に取り付けられていてもよく、処理槽TK内の所定の位置に固定部材によって固定されていても良い。
整流板PL3は、図4Aおよび図4Bに示すように、その被処理基板1の端部E2側の端部と被処理基板1との距離D6が、整流板PL3の処理槽TKの側の端部と処理槽TKの側面との距離D7よりも短くなるように配置されている。
整流板PL3の主面(XY平面と略平行な面)は被処理基板1の主面と略平行である。整流板PL3の主面の長手方向(Y方向)は、管TBの軸方向(Z方向)と略直交している。整流板PL3の主面の長手方向(Y方向)の長さは、被処理基板1の主面のY方向の長さよりも長い。
図4Bに示す場合において、整流板PL3の主面の長手方向と略直交する方向(X方向)の長さは、被処理基板1の処理が不均一になる寸法の0.3倍以上である。すなわち、例えば、整流板PL3を配置しないで被処理基板1の研磨処理を行った場合に、X方向において、被処理基板1の端部E2から所定の幅寸法の領域で、被処理基板1の厚さが所望の値よりも薄くなる場合がある。この場合に、整流板PL3の主面(XY平面と略平行な面)のX方向の長さは、被処理基板1の厚さが薄くなるX方向の幅寸法の0.3倍以上とすることが望ましい。
上記のように、被処理基板1の近傍に整流板PL1、PL2を配置して、被処理基板1を研磨すると、X方向における被処理基板1の端部近傍において、管TBから噴出された気体(または液体)によって生じた研磨液LQの流れは、まず整流板PL3にあたって減速され、整流板PL3の主面(XY平面と略平行な面)に沿ってY方向へ流れるように誘導される。
X方向における被処理基板1の両脇において、研磨液LQの流れが整流板PL3の主面と略平行となるため、X方向における被処理基板1の端部E2近傍において研磨液LQの流れFLが乱れずに均一な状態、すなわちY方向の流れFLとなる。
その結果、X方向における端部でのみ被処理基板1の研磨処理が進行することを防止することができ、被処理基板1を均一な厚さとなるように研磨することが可能となる。このことによって、液晶表示装置の製品性能や製造歩留を向上させることが可能である。
すなわち、本実施形態に係る基板処理装置によれば、上記の第1実施形態にかかる基板処理装置と同様に、基板面内や基板間の厚さのバラツキを低減することができるとともに、製品性能や製造歩留を向上させる基板処理装置を提供することができる。
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。上記の第1乃至第3実施形態に係る基板処理装置には複数の整流板PL1乃至PL3を有していたが、整流板を配置する位置は、被処理基板の厚さが薄くなりやすい部分の近傍に配置されればよい。その処理装置の処理特性に応じて、少なくとも1つの整流板PL1乃至PL3を配置することによって、上述の第1実施形態乃至第3実施形態に係る基板処理装置と同様の効果を得ることができる。
例えば整流板PL1は、例えば、管TBの軸方向に沿って被処理基板のX方向の幅に渡って延びて配置されていたが、複数の送出口がある場合には、送出口の位置に対応する位置にのみ配置されていても良い。
また、上記の第1乃至第3実施形態では、基板処理装置を用いてケミカル研磨処理を行う場合について説明したが、被処理基板1の洗浄工程または成膜工程を行う基板処理装置についても適用可能である。その場合であっても、処理槽TK内に整流板PL1乃至PL3を適宜配置することによって、処理槽TK内に収容される洗浄液等の流れを被処理基板1の処理面に対して略平行な方向とすることができ、部分的に洗浄が不十分になったり、成膜した膜の厚さが不均一になったりすることを防止することができる。
以上の実施例では、液体による処理を行う基板処理装置での例を示したが、処理に用いられるのは気体であってもよい。その場合、処理槽の代わりに密閉性のある箱を用いてもかまわない。
また、管から噴出するものは気体とは限らず液体や液体と気体の混合でも良い。気体は空気である必要は無く、窒素ガスなどでも良い。液体は、洗剤の入った洗浄液や酸性またはアルカリ性のエッチング液などでも良い。
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。例えば、第1実施形態に開示された整流板PL1と、第3実施形態に開示された整流板PL3とを備える基板処理装置であっても、上述の第1実施形態乃至第3実施形態に係る基板処理装置と同様の効果をえることができる。
本発明の一実施形態に係る基板処理装置で処理する被処理基板の構成の一例を概略的に示す図。 本発明の第1実施形態に係る基板処理装置の一構成例を説明するための図。 本発明の第1実施形態に係る基板処理装置の一構成例を説明するための図。 本発明の第2実施形態に係る基板処理装置の一構成例を説明するための図。 本発明の第2実施形態に係る基板処理装置の一構成例を説明するための図。 本発明の第2実施形態に係る基板処理装置の整流板の一構成例を説明するための図。 本発明の第3実施形態に係る基板処理装置の一構成例を説明するための図。 本発明の第3実施形態に係る基板処理装置の一構成例を説明するための図。 整流板を用いないで被処理基板を研磨処理した場合に、基板の厚さを測定した結果の一例を示す図。
符号の説明
TK…処理槽、LQ…研磨液、TB…管、A…外部送入機構、1…被処理基板(被処理体)、PL1、PL2、PL3…整流板

Claims (6)

  1. 液体または気体が送入される槽と、
    前記槽内に液体または気体を送り出す機構と、を備え、前記槽内に被処理基板を配置し処理を行う基板処理装置であって、
    前記被処理基板と前記機構との間の前記被処理基板近傍に、少なくとも一つの整流板が配置された基板処理装置。
  2. 前記機構は前記槽の底部から前記槽内に液体または気体を送り出すように配置され、
    前記被処理基板はその処理面が前記槽の底面と略直交するように配置され、
    前記整流板は、その主面が前記被処理基板の処理面と略平行な方向となるように配置された第1整流板を備える請求項1記載の基板処理装置。
  3. 前記整流板は、その主面が前記被処理基板の処理面と略直交するように配置された第2整流板をさらに備える請求項2記載の基板処理装置。
  4. 液体または気体を入れる槽と、
    前記槽内に液体や空気を送り出す機構と、を備え、前記槽内に被処理基板を配置し処理を行う基板処理装置であって、
    前記機構と対向しない前記被処理基板の端部近傍に、すくなくとも1つの整流板が配置された基板処理装置。
  5. 前記整流板は略矩形状であって、
    前記整流板の長手方向と略直交する方向において、前記整流板の寸法は、前記被処理基板の処理が不均一になる寸法の0.3倍以上である請求項1または請求項4記載の基板処理装置。
  6. 前記被処理基板は、マトリクス状に配置された複数の第1電極を含む第1領域を有する第1基板と、
    前記第1基板と対向して配置され、前記複数の第1電極と対向するように配置された第2電極を含む第2領域を有する第2基板と、を備えた請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載の基板処理装置。
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