JP2010036100A - 処理液供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的少量の処理液で基板全体をより均一かつ適正に処理する。
【解決手段】処理液供給装置は、傾斜姿勢で搬送される基板Ｓに対してエッチング液を供給するノズル部材２０を有する。ノズル部材２０は、液収容部２２と、基板Ｓの幅方向に延びかつ基板Ｓとの間に一定隙間を隔てて対向する対向面２０ａと、この対向面２０ａに沿って並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられる液吐出口２４と、液収容部２２に収容されるエッチング液を各液吐出口２４にそれぞれ案内する通路２６とを備え、かつ、各液吐出口２４から基板上に吐出される処理液が対向面２０ａに沿って連なりその表面張力により対向面２０ａと基板Ｓとの間に前記幅方向に連続する液膜を形成するように前記対向面２０ａと基板Ｓとの間隔および各液吐出口２４の間隔が設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＣＤ（液晶表示装置）やＰＤＰ（プラズマディスプレイ）等のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用ガラス基板、有機ＥＬ用ガラス基板、光ディスク用基板、フォトマスク用ガラス基板、半導体ウエハ等の基板の製造に適用される処理液供給装置に関するものである。

上記のような基板の製造では、その工程の一つとして、基板表面に形成された薄膜を薬液により除去する工程（例えばエッチング工程）がある。

この工程を実施する処理装置としては、基板を傾斜姿勢で搬送しながら、基板上方に配置したシャワーノズルから基板表面に液滴状に薬液を供給、流下させるものが一般に知られており、この装置によると、基板上の薄膜を除去しながら速やかに基板外に流下させることができると共に、基板上の薬液を速やかに新たな薬液に置換できるため、効率良く基板を処理することができる。
特開平７−２８３１８５号公報（第１図）

ＬＣＤとして、近年、多結晶シリコン（ポリシリコン）薄膜トランジスタを設けたもの（低温ポリシリコンＴＦＴ）が多用されている。この種のＬＣＤの製造工程では、アモルファスシリコン層をガラス基板上に形成し、当該シリコン層表面の自然酸化膜を薬液（フッ化水素酸）により除去する工程（エッチング処理）があり、この場合にも、上記のような従来装置を適用して処理を行うことが考えられる。

ところが、基板の性質上、次のような問題がある。すなわち、酸化膜が除去されたエッチング処理後の基板表面は強い撥水性を有するため、処理が進行するに伴い基板上に薬液が粒状に点在しつつ不規則に流下するようになり、基板全面に均一に処理を施すことが難しくなる。そこで、多量の薬液を基板上に供給することも考えられるが、この場合には比較的高価な薬液（フッ化水素酸）を大量消費することとなりランニングコストが高くついてしまう。さらに、薬液吐出時の圧力開放により泡が発生し、これに起因して基板品質に影響が出ることも考えられる。従って、これらの問題を解消することが望まれる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、特に撥水性の強い基板表面を比較的少量の処理液で均一かつ適正に処理することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明は、基板をその表面が特定方向から見て傾斜するように支持する支持手段と、この支持手段により支持される基板に対して前記特定方向と平行な方向に相対的に移動しながら基板表面に処理液を供給するノズル部材とを有する処理液供給装置であって、前記ノズル部材は、前記処理液を収容する処理液収容部と、前記支持手段に支持される基板をその上位側から下位側に横断する方向に延びかつその横断方向に亘って前記基板に対向する対向面と、この対向面の前記横断方向に並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられる液吐出口と、前記処理液収容部に収容される処理液を各液吐出口にそれぞれ案内する通路とを有し、かつ、前記各液吐出口から基板上に吐出される処理液が前記対向面に沿って連なりその表面張力により当該対向面と前記基板との間に液膜を形成しながら前記基板に沿って流下するように、前記対向面と前記基板との間隔および前記横断方向における前記各液吐出口の間隔が設定されているものである。

この構成によれば、ノズル部材から基板に対してその横断方向に亘って処理液を供給しながら、この状態で基板とノズル部材とを相対的に移動させることにより基板全体に処理液を供給することができる。その際、上記のように、処理液の表面張力を利用して基板の対向面と基板との間に液膜を形成しつつ基板に沿って処理液を流下させるようにノズル部材が構成されているため、比較的少量の処理液でもって基板の前記横断方向に亘って連続に処理液を供給することが可能となる。しかも、ノズル部材（対向面）と基板との間に表面張力による液膜を形成しつつ流下させ得る範囲で各液吐出口から処理液を吐出させればよいため、従来のシャワーノズルのように高圧で処理液を吐出させる必要がなくなり、従って、圧力開放による泡の発生も回避することが可能となる。

より具体的な構成として、前記ノズル部材の処理液収容部は前記横断方向に沿って延び、前記各通路は処理液収容部から略鉛直方向に延びて前記液吐出口に至るものである。

このような構成によると、処理液収容部に導入された処理液は各通路を通じて液吐出口にそれぞれ流下し、各液吐出口から基板上に供給される。これにより前記液膜が良好に形成される。

この場合、処理液収容部の底面が略水平となるように設けられているのが好適である。

この構成によれば、処理液収容部内での処理液の偏りを防止することができ、各液吐出口からの処理液の吐出流量を均一化することが可能となる。

なお、ノズル部材は、前記対向面のうち前記基板の上位側端部から下位側端部に対応する範囲に亘って前記液吐出口を有するのが好適であるが、前記対向面のうち基板の上位側端部から中間位置又はその近傍に対応する範囲にのみ前記液吐出口を有するものであってもよい。

また、ノズル部材の対向面は、前記液吐出口以外の部分が平坦に形成されているものであってもよいが、例えば前記横断方向に沿って延びる溝が形成され、この溝内に前記液吐出口が設けられているものでもよい。

この構成によれば、溝に沿って処理液が流下するために前記対向面に沿って安定的に処理液を流下させることが可能となり、基板に沿って流下する処理液の連続性をより高度に確保することが可能となる。

本発明の処理液供給装置による、上記のように基板に対して処理液を供給しながら基板とノズル部材とが相対的に移動することにより基板全体に処理液を供給することができ、しかも、処理液の表面張力を利用して基板とノズル部材との間に液膜を形成しながら当該処理液を基板に沿って流下させるため、比較的少量の処理液で基板全体を均一かつ適切に処理することが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。

図１，図２は、本発明に係る処理液供給装置が適用された基板処理装置を示す概略図であり、図１は平断面図で、図２は縦断面図（要部）でそれぞれ基板処理装置を示している。

同図に示す基板処理装置は、アモルファスシリコン層が表面に形成されたガラス基板Ｓ（以下、基板Ｓと略す）に対してレーザーアニールを行う為の前処理としてシリコン層表面に形成された酸化膜のエッチング（ライトエッチング）を施すものである。

基板処理装置は、基板Ｓの搬入口１２及び搬出口１４を備えた箱形の処理槽１０を有しており、図中白抜き矢印方向で示すように、上流側（上工程）から搬送されて来る基板Ｓを搬入口１２から当該処理槽１０内に搬入し、エッチング処理を施した後、搬出口１４から下流側（下工程）に搬出するように構成されている。なお、搬入口１２及び搬出口１４は、基板Ｓの搬入出時以外は図外のシャッタにより閉止されており、これによって処理中は処理槽１０内が略密閉状態に保たれる。

処理槽１０内には、搬入口１２から搬出口１４へ基板Ｓを搬送可能な複数の搬送ローラ１６（本発明に係る支持手段に相当する；図１では省略）が所定間隔で配備されている。各搬送ローラ１６は、基板Ｓの搬送方向（本発明における特定方向に相当する）と直交する方向に沿って傾斜しており、基板Ｓを、その表面が基板幅方向一端側から他端側に向かって先下がりとなる傾斜姿勢に支持した状態で、その表面に沿った水平方向に搬送し得るように構成されている。

処理槽１０内には、基板Ｓに対してエッチング液を供給するための複数のノズル部材２０が配備されている。各ノズル部材２０は同一構成であり、基板Ｓの搬送経路（以下、単に搬送経路という）に沿って一定間隔で配備され、それぞれ搬送ローラ１６に近接した上方位置に共通の取付け条件に従って固定的に配置されている。

各ノズル部材２０は、図３に示すように、全体が基板搬送方向に扁平に形成されており、基板Ｓの搬送方向に直交して搬送経路を横断するように、すなわち搬送ローラ１６に支持された基板Ｓをその幅方向に横断するように設けられている。そして、図２に示すように、開閉バルブ３２及びポンプ３４を備えた供給配管３０を通じてタンク３６に接続されることにより、前記ポンプ３４等の駆動によりタンク３６から供給されるエッチング液（当例ではフッ化水素酸）をそれぞれ基板Ｓの表面（上面）に供給し得るように構成されている。

ノズル部材２０は、その下端部が搬送基板Ｓの上面に近接しており、上記エッチング液を、当該下端部に形成される液吐出口２４から基板上に流下させつつ供給するように構成されている。詳しく説明すると、ノズル部材２０の下端部には、その長手方向（すなわち搬送方向と直交する方向）に延びる略平坦な対向面２０ａが設けられており、この対向面２０ａに複数の液吐出口２４が前記長手方向に沿って一列に並ぶように形成されている。そして、ノズル部材２０の内部に、前記長手方向に延びる液収容部２２（本発明の処理液収容部に相当する）が設けられると共に当該液収容部２２と各液吐出口２４とをそれぞれ連絡するように鉛直方向に延びる通路２６が設けられており、この構成により、前記供給配管３０を通じて液収容部２２に導入されるエッチング液を、それぞれ通路２６を通じて各液吐出口２４から基板Ｓ上に供給するように構成されている。なお、図２中符合２１は、ノズル部材２０に設けられるエッチング液の導入用ポート部を示している。

ノズル部材２０の上記対向面２０ａは、搬送ローラ１６に支持される基板Ｓの表面とほぼ平行となるように傾斜しており、これによって基板Ｓの表面と前記対向面２０ａとの間に基板幅方向に亘って均一な隙間（図３中の符合Ｇ）が形成されるようになっている。ここで、ノズル部材２０の前記液吐出口２４の配列間隔（ピッチ）及び対向面２０ａと基板Ｓとの上記間隔Ｇは、各液吐出口２４から基板Ｓ上に吐出されるエッチング液が前記対向面２０ａに沿って連なりその表面張力により当該対向面２０ａと基板Ｓとの間に液膜を形成しながら当該基板Ｓに沿って流下するように設定されている。

上記のように構成された基板処理装置において、基板Ｓは、搬入口１２を通じて処理槽１０内の搬送ローラ１６上に受け渡され、当該搬送ローラ１６の駆動により処理槽１０内に搬入される。この時点では開閉バルブ３２は閉止されており、従って、各ノズル部材２０による基板Ｓへのエッチング液の供給は停止されている。

基板Ｓが完全に処理槽１０内に搬入されると、シャッタの駆動により搬入口１２が閉じられ、基板Ｓの搬送が一旦停止される。そしてその後、前記開閉バルブ３２が開放されることにより、各ノズル部材２０から基板Ｓへのエッチング液の供給が開始される。

各ノズル部材２０からエッチング液の供給が開始されると、上記の通り、エッチング液は上記対向面２０ａに沿って互いに連なりながらその表面張力により当該対向面２０ａと基板Ｓとの間に液膜を形成した状態で基板Ｓに沿って流下することとなる。従って、各ノズル部材２０から基板Ｓに対してその幅方向全体に亘って斑なくエッチング液が供給される。

エッチング液の供給開始後、一定時間が経過すると、所定のタイミングで搬送ローラ１６が駆動されると共に所定の時間間隔で正転、逆転が切換えられる。具体的には、基板Ｓの一方向への移動量が少なくともノズル部材２０の配列ピッチよりも大きくなるタイミングで上記切換えが行われる（図１の二点鎖線参照）。つまり、上記のように各ノズル部材２０から基板全体幅に亘ってエッチング液を供給した状態で基板Ｓを搬送方向に揺動（搬送方向に進退）させることにより、基板Ｓの全面にエッチング液が供給されることとなる。

こうして一定時間が経過すると、シャッタの駆動により搬出口１４が開放され、基板Ｓが当該搬出口１４から搬出されることにより、当該基板Ｓのエッチング処理が終了する。

以上のように、この基板処理装置では、ノズル部材２０により基板Ｓの幅方向に亘ってエッチング液を供給しながら当該基板Ｓを搬送方向に揺動させることによって基板全面に処理液を供給するが、この装置では、上記のようなノズル部材２０を適用し、エッチング液の表面張力を利用して基板Ｓとノズル部材２０（対向面２０ａ）との間に液膜を形成しながら基板Ｓに沿ってエッチング液を流下させるので、比較的少量のエッチング液でもって基板Ｓの幅方向に亘って連続に斑なく処理液を供給することが可能となる。

特に、シリコン層表面に形成された酸化膜のエッチング処理ではその処理が進行して酸化膜が除去されると、基板Ｓの表面が強い撥水性を有するため、エッチング液が粒状に点在しつつ不規則に流下する傾向があるが、この装置によれば、上記のようにノズル部材２０（対向面２０ａ）と基板Ｓとの間に表面張力による液膜を形成しながらエッチング液を流下させるため、不規則なエッチング液の流れを回避しつつノズル部材２０（対向面２０ａ）に沿ってエッチング液を連続的にかつ安定的に流下させることができる。

従って、従来のようなシャワーノズルを適用してエッチング液を供給する場合と比較すると、少量のエッチング液で基板Ｓを均一に処理することが可能となり、その結果、エッチング液の消費量を抑制してランニングコストの低廉化を図ることができる。

しかも、この装置では、ノズル部材２０の対向面２０ａと基板Ｓとの間に上記液膜を形成しつつ流下させることができるので、シャワーノズルのように高圧でエッチング液を吐出させる必要がない。そのため、エッチング液の供給に際して圧力開放による泡の発生を伴うおそれがなく、従って、当該泡の発生に起因して基板品質が阻害されるといった不都合を未然に回避することができるという利点もある。

ところで、上述した実施形態の基板処理装置は、本発明に係る処理液供給装置が適用された基板処理装置の一例であって、基板処理装置やノズル部材２０等の具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、実施形態のノズル部材２０は、対向面２０ａの全域に亘って液吐出口２４が設けられているが、例えば図４に示すように、対向面２０ａのうち基板Ｓの幅方向中間又はその近傍よりも上位側に対向する範囲にのみ液吐出口２４を設けるようにしてもよい。

また、実施形態のノズル部材２０は、対向面２０ａ全体を平坦に形成した上で当該平坦面に液吐出口２４が形成されているが、例えば図５に示すように、対向面２０ａにその長手方向に沿って延びる溝２０ｂを形成し、この溝２０ｂの内底部に液吐出口２４を設けるようにしてもよい。この構成によれば、溝２０ｂによってエッチング液の流れが規制されるため、より安定的に対向面２０ａに沿ってエッチング液を流下させることができる。従って、エッチング液の流れが途中で乱れて液膜の連続性が損なわれるといった不都合を確実に回避して、液膜の連続性をより高度に達成することができる。この場合、溝２０ｂの断面形状は、同図に示すような矩形状断面に限らず、半円状（円弧状）断面や三角状（楔状）断面であってもよい。

なお、実施形態のノズル部材２０では、図２に示すように、液収容部２２を略水平に設けているが（つまり、その底面が略水平となるように液収容部２２を設けているが）、これは液収容部２２内でのエッチング液の偏りを防止して各液吐出口２４におけるエッチング液の流量を均一化するためのである。従って、液収容部２２の容量や導入されるエッチング液の流量との関係で、各液吐出口２４における流量の均一化を達成できるような場合には、液収容部２２は必ずしも水平である必要なく長手方向に傾いていてもよい。

また、実施形態では、処理槽１０への基板Ｓの搬入後、基板Ｓを一旦停止させた後にエッチング液の供給を開始しているが、基板Ｓの搬送を停止させることなく一定速度で連続搬送しながらエッチング液の供給を開始するようにしてもよい。また、基板Ｓの搬入を待ってエッチング液の供給を開始する以外に、例えば装置稼働時には常時各ノズル部材２０からエッチング液を吐出させておき（開閉バルブ３２を常時「開」としておく）、その状態で基板Ｓを処理槽１０に搬入するようにしてもよい。また、実施形態では、処理槽１０内で基板Ｓを揺動させているが、基板Ｓを一方向に連続的に搬送しながらエッチング液を基板上に供給するようにしてもよい。

また、実施形態では、ノズル部材２０に対して基板Ｓを移動（揺動）させることにより基板全面にエッチング液を供給するように構成されているが、勿論、基板Ｓを静止させた状態でノズル部材２０側を移動させることにより基板全面にエッチング液を供給する構成であってもよい。

また、実施形態では、本発明に係る処理液供給装置をエッチング処理用の基板処理装置に適用した例について説明したが、本発明に係る処理液供給装置は、勿論、基板に洗浄液を供給することにより洗浄処理等を施す基板処理装置についても適用可能である。

本発明に係る液供給装置が適用される基板処理装置を示す平断面図である。 ノズル部材の構成を示す図１のＩＩ―ＩＩ線断面図である。 ノズル部材の構成を示す図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線断面図である。 ノズル部材の変形例を示す断面図（図２に対応する図）である。 ノズル部材の変形例を示す断面図（図４に対応する図）である。

符号の説明

１ 処理槽
１６ 搬送ローラ
２０ ノズル部材
２０ａ 対向面
２２ 液収容部
２４ 液吐出口
２６ 通路

Claims (6)

1. 基板をその表面が特定方向から見て傾斜するように支持する支持手段と、この支持手段により支持される基板に対して前記特定方向と平行な方向に相対的に移動しながら基板表面に処理液を供給するノズル部材とを有する処理液供給装置であって、
   前記ノズル部材は、前記処理液を収容する処理液収容部と、前記支持手段に支持される基板をその上位側から下位側に横断する方向に延びかつその横断方向に亘って前記基板に対向する対向面と、この対向面の前記横断方向に並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられる液吐出口と、前記処理液収容部に収容される処理液を各液吐出口にそれぞれ案内する通路とを有し、かつ、前記各液吐出口から基板上に吐出される処理液が前記対向面に沿って連なりその表面張力により当該対向面と前記基板との間に液膜を形成しながら前記基板に沿って流下するように、前記対向面と前記基板との間隔および前記横断方向における前記各液吐出口の間隔が設定されていることを特徴とする処理液供給装置。
2. 請求項１に記載の処理液供給装置において、
   前記ノズル部材の処理液収容部は前記横断方向に沿って延び、前記各通路は前記処理液収容部から略鉛直方向に延びて前記液吐出口に至ることを特徴とする処理液供給装置。
3. 請求項２に記載の処理液供給装置において、
   前記処理液収容部の底面が略水平となるように設けられていることを特徴とする処理液供給装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の処理液供給装置において、
   前記ノズル部材は、前記対向面のうち前記基板の上位側端部から下位側端部に対応する範囲に亘って前記液吐出口を有することを特徴とする処理液供給装置。
5. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の処理液供給装置において、
   前記ノズル部材は、前記対向面のうち前記基板の上位側端部から中間位置又はその近傍に対応する範囲にのみ前記液吐出口を有することを特徴とする処理液供給装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の処理液供給装置において、
   前記ノズル部材の前記対向面に、前記横断方向に沿って延びる溝が形成され、この溝内に前記液吐出口が設けられていることを特徴とする処理液供給装置。

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