JP2018011000A - スプレイエッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスが容易になるとともに、装置のコンパクト化が図り易く、かつ、高品質なスプレイエッチング処理を実行することが可能なスプレイエッチング装置を提供する。【解決手段】スプレイエッチング装置は、エッチングチャンバ１６、送液ユニット４０、および駆動ユニット５０を少なくとも含んでおり、これらの送液ユニット４０、エッチングチャンバ１６、および駆動ユニット５０がガラス基板１００の搬送方向に直交する幅方向に配列される。エッチングチャンバ１６は、ガラス基板１００に対してエッチング液をスプレイするように構成された移動可能な上側スプレイ配管ユニット１６２および下側スプレイ配管ユニット１６４を少なくとも含む。【選択図】図３

Description

本発明は、ガラス基板等の被処理基板に対してエッチング処理を行うように構成されたエッチング装置に関する。

携帯電話、パソコン、液晶テレビ等に用いられるガラス基板の薄型化加工または切断加工においてエッチング処理が用いられる機会が増加している。その理由は、ガラス基板に対して機械加工を施した場合には加工時に傷が発生し易いのに対して、エッチング処理をした場合には加工時に傷が発生しないためである。エッチング処理を用いることにより、加工後のガラス基板の強度を高くすることが可能になるのである。

ガラス基板に対するエッチング処理の代表例としては、フッ酸等のエッチング液を用いるウエットエッチング処理が挙げられる。このウエットエッチング処理は、大別すると、エッチング液が収容された浴槽にガラス基板を浸漬させるディップ方式と、スプレイノズルからエッチング液をガラス基板に対してスプレイするスプレイ方式に分けられる。そして、以前は、構成がシンプルで、設備費用が比較的安価なディップ方式のエッチング処理が広く用いられてきた。

ところが、近年では、スラッジ等の析出物の管理が容易で、かつ、エッチングレートの管理も行い易いとされているスプレイ方式のウエットエッチング処理が好まれるようになってきている（例えば、特許文献１参照。）。このようなスプレイ方式のエッチング処理を行うことにより、寸法精度が要求されるガラス基板の加工を好適に行うことができるとされていた。

再表２０１３−１１８８６７号公報

しかしながら、スプレイ方式のエッチング装置においても、スラッジ等の析出物の管理が課題になることがあった。例えば、水平に載置されたガラス基板を上下からスプレイエッチングする構成においては、ガラス基板の上側にエッチング液が滞留する可能性があった。

エッチング液の滞留はエッチング処理の品質に影響し易いため、エッチング液の滞留を適切に抑制することが好ましい。このガラス基板の上側の滞留を防止するために、エッチングのスプレイ角度を可変にする駆動機構を採用する場合には、この駆動機構に対して適切なメンテナンスを頻繁に行う必要があった。特にエッチング雰囲気の影響を受け易い位置に駆動機構を配置する場合には、駆動機構のメンテナンスに細心の注意が必要であった。

また、駆動機構の配置によっては、エッチング装置の設計が制限されることがあったり、エッチング装置が大型化してしまったりすることがあった。

本発明の目的は、メンテナンスが容易になるとともに、装置のコンパクト化が図り易く、かつ、高品質なスプレイエッチング処理を実行することが可能なスプレイエッチング装置を提供することである。

本発明に係るスプレイエッチング装置は、ガラス基板等の被処理基板に対してスプレイ方式のエッチング処理を行うように構成される。このスプレイエッチング装置は、エッチングチャンバ、送液ユニット、および駆動ユニットを備える。エッチングチャンバは、所定の搬送方向に順次搬送される被処理基板に対してエッチング液をスプレイするように構成された移動可能なスプレイ配管ユニットを少なくとも含む。スプレイ配管ユニットの構成例として、エッチング液を吐出するスプレイノズルが複数設けられたスプレイ配管を複数配列してフレーム部材やケーシング部材によってユニット化した構成が挙げられる。

送液ユニットは、スプレイ配管ユニットに対してエッチング液を供給するように構成される。送液ユニットの例としては、エッチング液タンクとエッチングチャンバとを接続する配管群、およびこれらの配管群に設けられたポンプ類や圧力計等の計器類を備えた送液系の機構が挙げられる。送液ユニットにより、エッチング液タンクに収容されたエッチング液がエッチングチャンバ内のスプレイ配管ユニットに供給される。また、必要に応じて送液ユニットは各チャンバに対してエッチング液以外の液（洗浄液、水等）を送り出すように構成される。なお、スプレイ配管ユニットの移動方向の代表例として、被処理基板の搬送方向に直交する方向が挙げられるが、斜め方向に移動したり円を描くように移動したりするように構成しても良い。

駆動ユニットは、少なくともスプレイ配管ユニットに対してエッチングチャンバの外側から駆動力を伝達するように構成される。駆動ユニットは、スプレイ配管ユニットがガイド部材に沿って往復スライド移動するための力をエッチングチャンバの外側からスプレイ配管ユニットに加えるように構成されたモータユニットおよびカム機構を備える。例えば、駆動ユニットからシャフト等を介してスプレイ配管ユニットに押圧力や引張力が加えられると、スプレイ配管ユニットが直線上を往復移動することになる。スプレイ配管ユニットのメンテナンス性を考慮すると、スプレイ配管ユニットは選択的に駆動ユニットとの接続状態を解除できるように構成することが好ましい。

そして、上述のスプレイエッチング装置では、送液ユニット、エッチングチャンバ、および駆動ユニットが被処理基板の搬送方向に直交する幅方向に配列される。この配列を採用することにより、ガラス基板の搬送方向に沿ってエッチングチャンバを配列する際に、送液ユニットや駆動ユニットが物理的に干渉することがなくなる。特に、エッチングチャンバを連続的に配列したときに、各エッチングチャンバ間に送液ユニットや駆動ユニットを配置する必要がないため、装置の搬送方向の長さが必要以上に長くなることがなく、装置が大型化することがない。

また、スプレイ配管ユニットをユニット化してユニット全体に対して駆動力を加えて動かすように構成されるため、スプレイ配管ユニット内に可動部を持つ必要がなくなる。このため、各ノズルごとに駆動する場合や各配管ごとに駆動力を伝達する構成を採用する場合に比べて故障が発生しにくい。また、スペアのスプレイ配管ユニットを用意すること等によって、エッチング装置からスプレイ配管ユニット全体を取り外してから各ノズルや配管のメンテナンス等を行うことが可能になるため、メンテナンスが行い易くなる。

スプレイ配管ユニットに駆動力を加えつつエッチング処理を行うことにより、被処理基板の上側におけるエッチング液の滞留が発生しにくくなり、エッチング液の滞留に起因するエッチングムラ等の発生が防止される。しかも、ノズルや配管における目詰まりやスラッジ堆積等の発生も防止し易くなるため、エッチング処理の高品質化を実現し易い。

上述のスプレイエッチング装置において、スプレイ配管ユニットは、その脚部が幅方向に延びる直線状のガイド部材にスライド自在に支持されており、駆動ユニットは、スプレイ配管ユニットがガイド部材に沿って往復スライド移動するための力をスプレイ配管ユニットに加えるように構成されることが好ましい。このような構成を採用することにより、スプレイ配管ユニットを幅方向において好適に往復移動させることが可能となるため、被処理基板の上側にエッチング液が滞留することとが防止される。また、シンプルな構成によってスプレイ配管ユニットを駆動させることが可能になるため、駆動機構の不具合の発生が抑制される。

また、スプレイ配管ユニットは、被処理基板の搬送経路の上側または下側のいずれか一方に配置することも可能であるが、スプレイ配管ユニットが、被処理基板の搬送経路の上側に配置された上側スプレイ配管ユニットと、被処理基板の搬送経路の下側に配置された下側スプレイ配管ユニットとからなるように構成されることが好ましい。特にこの場合、送液ユニットの下部と上側スプレイ配管ユニットとが可撓性を備えたホースによって接続されるとともに、送液ユニットの上部と下側スプレイ配管ユニットとが可撓性を備えたホースによって接続されるようにすることが好ましい。このような構成を採用することにより、ホースが十分に長くなるため、スプレイ配管ユニットの移動に伴って好適に撓ませ易くなる。

この発明によれば、メンテナンスが容易になるとともに、装置のコンパクト化が図り易く、かつ、高品質なスプレイエッチング処理を実行することが可能になる。

本発明の一実施形態に係るスプレイエッチング装置の概略図である。 エッチングチャンバの概略構成を示す図である。 駆動ユニットの概略構成の一例を示す図である。 駆動ユニットの概略構成の一例を示す図である。 スプレイ配管ユニットの概略構成を示す図である。 スプレイ配管ユニットの動作の概略を説明する図である。

以下、図を用いて本発明に係るスプレイエッチング装置の一実施形態を説明する。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、スプレイエッチング装置１０は、導入部１２、前処理チャンバ１４、５つのエッチングチャンバ１６、洗浄チャンバ１８、および排出部２０を備える。前処理チャンバ１４、エッチングチャンバ１６、および洗浄チャンバ１８にはそれぞれ、隔壁の一部にガラス基板１００が通過可能なスリット状の開口部が形成されている。以下の実施形態では、被処理基板がガラス基板１００である例を説明するが、ガラス基板１００以外の基板（例：セラミック基板、プリント基板、半導体基板等）の処理にスプレイエッチング装置１０を用いることも可能である。

スプレイエッチング装置１０は、最上流位置の導入部１２から最下流位置の排出部２０にかけて配列された複数の搬送ローラ３０を備えている。搬送ローラ３０は、導入部１２にセット（ローディング）されたガラス基板１００を前処理チャンバ１４、エッチングチャンバ１６、および洗浄チャンバ１８を順次経由させつつ排出部２０まで搬送するように構成される。

前処理チャンバ１４は、エッチングチャンバ１６に導入される前のガラス基板１００を洗浄するように構成される。この実施形態では、前処理チャンバ１４においてガラス基板１００に対して上下から洗浄水が噴きつけられることによってガラス基板１００が水洗いされる。エッチングチャンバ１６は、ガラス基板１００に対してエッチング液を噴きつけることによってガラス基板１００を薄型化するように構成される。この実施形態では、スプレイエッチング装置１０は５つのエッチングチャンバ１６を備えているが、エッチングチャンバ１６の数は適宜増減させることが可能である。エッチングチャンバ１６の構成については後述する。

洗浄チャンバ１８は、エッチングチャンバ１６にてエッチング処理がされたガラス基板１００を洗浄するように構成される。洗浄チャンバ１８においても、前処理チャンバ１４と同様、ガラス基板１００に対して上下から洗浄水が噴きつけられることによってガラス基板１００が水洗いされる。排出部２０には、エッチング処理および洗浄処理がされたガラス基板１００が排出される。排出部２０においてガラス基板１００の取り出し（アンローディング）が行われる。

図１（Ｂ）に示すように、エッチングチャンバ１６および洗浄チャンバ１８には、ガラス基板１００上の液体を除去するための乾燥手段（例：エアナイフ、脱水ローラ等）が設けられており、適宜、エッチング液の除去および洗浄水の除去が行われる。また、スプレイエッチング装置１０には、スクラバ等を含む排気システム（図示省略）およびフィルタープレス等を含む排水系システム（図示省略）に接続されており、排気および排水が適切に行われている。

続いて、図２を用いてエッチングチャンバ１６の構成を説明する。５つのエッチングチャンバ１６は原則として同一構成であるため、ここでは単一のエッチングチャンバ１６について説明する。エッチングチャンバ１６は、上側スプレイ配管ユニット１６２、下側スプレイ配管ユニット１６４、上側ホースユニット１６６、下側ホースユニット１６７（図３参照。）およびガイドシャフト５８を少なくとも備える。

上側スプレイ配管ユニット１６２は、搬送ローラ３０上を搬送されるガラス基板１００の上方に所定の距離を設けて配置される。上側スプレイ配管ユニット１６２は、エッチング液を吐出する吐出ノズルを複数備えた配管を並列的に複数配置するように構成される。この実施形態では、並行に５本配置された各配管に６個の吐出ノズルが設けられる例を説明するが、配管や吐出ノズルの数はこれに限定されるものではない。

ここでは、上側スプレイ配管ユニット１６２のフレーム部材、吐出ノズル、および配管がポリ塩化ビニルによって構成されているが、その他の耐酸性部材を用いることも可能である。下側スプレイ配管ユニット１６４は、搬送ローラ３０上を搬送されるガラス基板１００の下方に所定の距離を設けて配置される。下側スプレイ配管ユニット１６４の基本的構成は上側スプレイ配管ユニット１６２と同一であるため、説明を割愛する。

上側スプレイ配管ユニット１６２および下側スプレイ配管ユニット１６４はそれぞれ底部の４箇所（この実施形態では、４つの角部）に、脚部となるベース部材１７０を備えている。このベース部材１７０は、エッチングチャンバ１６内の所定位置に設けられた８つのガイド部材１７２にスライド可能な状態で支持されている。ベース部材１７０は、その底部がテーパ加工されており、ガイド部材１７２は、ベース部材１７０の底部にフィットする形状の溝部を有している。ベース部材１７０がガイド部材１７２の溝部に沿って往復直線移動することにより、上側スプレイ配管ユニット１６２および下側スプレイ配管ユニット１６４がガラス基板１００の搬送方向に直交する幅方向において往復直線移動をすることになる。

ベース部材１７０およびガイド部材１７２は常時互いに擦れ合うため、耐酸性を備え、かつ、摺動特性や耐摩耗性が高い素材を用いることが好ましい。この実施形態では、ベース部材１７０にポリテトラフルオロエチレン、ガイド部材１７２に超高分子量ポリエチレン樹脂（Ｕ−ＰＥ）を採用しているが、素材についてはこれらに限定されるものではない。ベース部材１７０およびガイド部材１７２の素材を同一にしないことにより、互いに摩耗しにくくなる。

上側ホースユニット１６６は、可撓性を備えた耐酸性ホースの束で構成されており、上側スプレイ配管ユニット１６２と送液ユニット４０とを接続するように構成される。下側ホースユニット１６７は、可撓性を備えた耐酸性ホースの束で構成されており、下側スプレイ配管ユニット１６４と送液ユニット４０とを接続するように構成される。（図５参照。）ガイドシャフト５８は、駆動ユニット５０からの駆動力を上側スプレイ配管ユニット１６２および下側スプレイ配管ユニット１６４に伝達するように構成される。

図３に示すように、駆動ユニット５０は、上側スプレイ配管ユニット１６２および下側スプレイ配管ユニット１６４に対してガイドシャフト５６を介して駆動力を伝達するように構成される。ガイドシャフト５８は、エッチングチャンバ１６の側壁を貫通することになるため、水密性および気密性を保つためシール軸受５８等のシール機構が用いられる。シール軸受５８は、ガイドシャフト５６をスライド自在に支持するように構成される。ガイドシャフト５６の一端は上側スプレイ配管ユニット１６２または下側スプレイ配管ユニット１６４に接続されている。ガイドシャフト５６の他端は、ＬＭガイド（Linear Motion Guide）６４にスライド自在に支持された可動フレーム６０に接続されている。

駆動ユニット５０は、駆動源としてのモータやその駆動回路等を有するモータユニット５２を備えている。モータユニット５２には回転シャフト５４が接続される。回転シャフト５４の両端部には回転円板７０が取り付けられている。

図４（Ａ）に示すように、回転円板７０には、カムフォロア７２が取り付けられている。一方で、可動フレーム６０には、カムフォロア７２がフィットするサイズの溝が形成されたガイド部材６２が取り付けられている。図４（Ａ）においては、説明の便宜上、回転円板７０のカムフォロア７２と可動フレームのガイド部材６２とが分離した状態を示しているが、実際の使用時においてはカムフォロア７２がガイド部材６２にスライド自在な状態で嵌っている。

モータユニット５２の駆動力により回転シャフト５４が回転すると、回転円板７０の回転力が可動フレーム６０を往復移動させるための駆動力として可動フレーム６０に伝達する。可動フレーム６０に伝達した駆動力は、ガイドシャフト５６を介して上側スプレイ配管ユニット１６２および下側スプレイ配管ユニット１６４に伝達する。

上述した駆動ユニット５０の構成は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、図４（Ｂ）に示すように、回転円板７０に代えて、所望の長径と短径との差を有するカム板７４を用いることの可能である。この場合は、可動フレーム６０に所定の方向に常に力を加え（弾性部材や磁性部材等による付勢力）、この力に抗してカム板７４が可動フレーム６０を押圧するような構成を採用すると良い。その他にも適宜最適なカム機構を選択することも可能である。

上側ホースユニット１６６は、送液ユニット４０からのエッチング液を上側スプレイ配管ユニット１６２に供給するように構成される。下側ホースユニット１６７は、送液ユニット４０からのエッチング液を下側スプレイ配管ユニット１６４に供給するように構成される。上側ホースユニット１６６および下側ホースユニット１６７は、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等の耐酸性部材からなる。上側ホースユニット１６６および下側ホースユニット１６７は、上側スプレイ配管ユニット１６２および下側スプレイ配管ユニット１６４のスライド動作によって送液ユニット４０と上側スプレイ配管ユニット１６２および下側スプレイ配管ユニット１６４との距離が変化した場合であっても、この変化を吸収できるように十分な撓みを有するように必要量よりも十分長めに設計されている（図５および図６を参照。）。

この実施形態では、上側ホースユニット１６６は送液ユニット４０の下部と上側スプレイ配管ユニット１６２を接続する一方で、下側ホースユニット１６７は送液ユニット４０の上部と下側スプレイ配管ユニット１６４を接続するように構成している。その理由は、上側ホースユニット１６６と下側ホースユニット１６７との長さを長くすることができ、上側スプレイ配管ユニット１６２および下側スプレイ配管ユニット１６４が往復スライド移動する場合に、上側ホースユニット１６６と下側ホースユニット１６７が撓みやすくなるからである。

この結果、比較的硬めのフッ素系樹脂を用いる場合であっても上側ホースユニット１６６および下側ホースユニット１６７が本来の機能を発揮し易くなる。また、上側ホースユニット１６６と下側ホースユニット１６７との長さ（特に、上側スプレイ配管ユニット１６２および下側スプレイ配管ユニット１６４の外側に位置する部分の長さ）を長くすることが可能になる。そして、上側ホースユニット１６６と下側ホースユニット１６７がエッチング液のスプレイ領域に垂れ下がることを確実に防止できるようになる。

上述のスプレイエッチング装置１０において、オペレータまたはロボット等によってガラス基板１００が導入部１２にローディングされる。ガラス基板１００は、適度な間隔を設けて順次的に導入部１２にローディングされる。ガラス基板１００は、導入部１２からスリット状の開口部を通過して前処理チャンバ１４に導入され、ここで全面が洗浄水によって洗浄される。続いて、ガラス基板１００は、前処理チャンバ１４からスリット状の開口部を通過してエッチングチャンバ１６へと導入される。

エッチングチャンバ１６において、上側スプレイ配管ユニット１６２および下側スプレイ配管ユニット１６４からガラス基板１００の上面および下面にそれぞれエッチング液がスプレイされる。このエッチング処理時において、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、上側スプレイ配管ユニット１６２および下側スプレイ配管ユニット１６４は幅方向に往復移動を繰り返すため、エッチング液のスプレイ角度が随時変化することになる。この結果、ガラス基板１００の上面においてスプレイされたエッチング液の滞留が発生しにくくなる。

ガラス基板１００は、複数のエッチングチャンバ１６を順次通過しながら薄型化される。そして、最下流に配置されたエッチングチャンバ１６を通過した後に、エアナイフ等によって液切りがされた上で洗浄チャンバ１８に導入される。ガラス基板１００は、洗浄チャンバ１８において洗浄水によって洗浄される。その後エアナイフ等によって脱水処理がされてから排出部２０に排出される。排出部２０に排出されたガラス基板１００は、オペレータまたはロボットによって回収されて後段の工程に移行される。

上述のような手順で、スプレイエッチング装置１０は大量（例えば、５００枚／日以上）のガラス基板１００に対してスプレイエッチング処理を行うことができる。この実施形態では、ガラス基板１００の薄型化の例を説明しているが、所望のパターニングを有する耐エッチング性のマスキング剤を併用することで、ガラス基板１００の切断処理や端面平滑化処理等を行うことも可能である。

スプレイエッチング装置１０のメンテナンス性を考慮すると、エッチングチャンバ１６の天板は開閉可能、または、取り外し可能に構成されていることが好ましい。上側スプレイ配管ユニット１６２は、上側ホースユニット１６６およびガイドシャフト５８を取り外すことにより、容易にエッチングチャンバ１６の天井部から装置外に持ち出すことが可能となる。このとき、上側スプレイ配管ユニット１６２と、上側ホースユニット１６６およびガイドシャフト５８とは、任意に脱着可能な構成（ねじ止め、解除機能付きロック機構等）を介して接続されることが好ましい。

また、搬送ローラ３０群も駆動伝達部との連結を容易に解除できるようにしておくことにより、容易に装置外に持ち出すことが可能となる。さらには、下側スプレイ配管ユニット１６４についても上側スプレイ配管ユニット１６２と同様に天井部から装置外に持ち出すことが可能となる。装置外において上側スプレイ配管ユニット１６２と下側スプレイ配管ユニット１６４とに対してスラッジ等の析出物を除去する等のメンテナンス作業を行うことによりメンテナンス性が向上する。また、スペアの上側スプレイ配管ユニット１６２と下側スプレイ配管ユニット１６４を用意しておけば、スプレイエッチング装置１０の操業を停止する時間を最小限に抑えることが可能となる。

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−導入部
１４−前処理チャンバ
１６−エッチングチャンバ
１８−洗浄チャンバ
２０−排出部
３０−搬送ローラ
４０−送液ユニット
５０−駆動ユニット
１６２−上側スプレイ配管ユニット
１６４−下側スプレイ配管ユニット
１６６−上側ホースユニット
１６７−下側ホースユニット

Claims (2)

1. ガラス基板等の被処理基板に対してスプレイ方式のエッチング処理を行うように構成されたスプレイエッチング装置であって、
   所定の搬送方向に順次搬送される被処理基板に対してエッチング液をスプレイするように構成された移動可能なスプレイ配管ユニットを少なくとも含むエッチングチャンバと、
   前記スプレイ配管ユニットに対してエッチング液を供給するように構成される送液ユニットと、
   少なくとも前記スプレイ配管ユニットに対して前記エッチングチャンバの外側から駆動力を伝達するように構成された駆動ユニットと、
   を含み、
   前記送液ユニット、前記エッチングチャンバ、および前記駆動ユニットが被処理基板の搬送方向に直交する幅方向に配列されており、かつ、
   前記スプレイ配管ユニットは、その脚部が前記幅方向に延びる直線状のガイド部材にスライド自在に支持されており、
   前記駆動ユニットは、前記スプレイ配管ユニットが前記ガイド部材に沿って往復スライド移動するための力を、前記スプレイ配管ユニットに加えるように構成されたモータユニットおよびカム機構を備えたことを特徴とするスプレイエッチング装置。
2. 前記スプレイ配管ユニットは、被処理基板の搬送経路の上側に配置された上側スプレイ配管ユニットと、被処理基板の搬送経路の下側に配置された下側スプレイ配管ユニットとからなっており、
   前記送液ユニットの下部と前記上側スプレイ配管ユニットとが可撓性を備えたホースによって接続されるとともに、前記送液ユニットの上部と前記下側スプレイ配管ユニットとが可撓性を備えたホースによって接続されることを特徴とする請求項１に記載のスプレイエッチング装置。

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