JP2017034101A - エッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配管や駆動機構に負荷がかかりにくい揺動機構を備えたエッチング装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係るエッチング装置は、ガラス基板等の被処理基板を所定方向に搬送する搬送部１２と、搬送されている被処理基板に対してエッチング液を噴射する噴射ユニット１４を備えている。さらに、噴射ユニット１４は、ノズルユニット２４、主配管２８、シャワー配管３０、マグネット駆動部３８、スライド部材４０および支持シャフト４２を備えている。主配管２８およびシャワー配管３０は、不図示のエッチング液収容槽からエッチング液をノズルユニット２４に供給するように構成される。ノズルユニット２４は、エッチング液をガラス基板１００に噴射するように構成される。マグネット駆動部３８、スライド部材４０および支持シャフト４２は、ノズルユニット２４を揺動させるように構成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ガラス基板等の被処理基板のエッチング装置に関し、特に揺動機構に磁力を用いたエッチング装置に関する。

近年、スマートフォンやタブレット等の電子機器に使用されるディスプレイ用のガラス基板や半導体に用いられる回路基板では、エッチングにより薄型化を行ったり、回路を形成したりする。このような場合、被処理基板に応じた薬液を利用したウェットエッチングが採用されることが多い。

薬液を用いてエッチングするための主要な方法は、大きく分けて２種類ある。複数の被処理基板がセットされたカセットをエッチング槽に浸漬するバッチ方式と、被処理基板を一枚ずつ搬送しながらエッチング液を噴射する枚葉方式である。近年では、大型基板が処理できる点や基板を均一にエッチングできる点から枚葉方式での処理が主流になりつつある。

しかしながら、枚葉方式では噴射するエッチング液が被処理基板上に滞留するという場合がある。エッチング液が基板上に滞留すると、被処理基板のエッチング箇所に新鮮なエッチング液が供給されにくくなり、効率的なエッチングを行うことが難しくなる。また、ガラス基板をエッチングする場合では、フッ酸を含むエッチング液との反応により不溶性の反応性生物であるスラッジが発生する。エッチング液が滞留したままになると、スラッジがガラス基板の表面に付着してしまい、均一なエッチングを行うことが難しくなる。そこで、従来では、スプレーノズルを揺動させることによって、基板上のエッチング液が滞留させないようにエッチングする技術が存在する。（例えば特許文献１。）。このような揺動機構を設けることによって、被処理基板上でエッチング液の流れが発生して、均一なエッチング処理を行うことが可能になるとされている。

特許第３１２４５４９号公報

しかしながら、前述のような構成では、エッチング液を供給するための配管と揺動機構とが一体となっており、配管と駆動部の継ぎ目が摺動により磨耗してしまうことがあった。さらに、エッチング液の重量や温度により、配管が撓んでしまうことがあったが、配管自体が回転運動しているため、効率的に支持することが難しかった。このように、配管自体に負荷がかかってしまう構成になってしまい、配管から液漏れが発生し、エッチング液の流量低下や噴射圧力の低下といった品質に影響を及ぼすような問題が発生することもあった。

さらに、駆動機構がエッチングチャンバ内に配置されているため、エッチングの生成物として発生するスラッジが駆動部に溜まりやすく、駆動機構に通常以上の負荷がかかることもある。スラッジが徐々に堆積していくと、駆動範囲が狭くなってしまったり、駆動機構が破損したりすることもあり、効率的な生産を行うことが難しかった。このように、エッチング装置における揺動機構には過負荷がかかり、メンテナンスの手間もかかるため、これらの問題を解決するような揺動機構を備えたエッチング装置が望まれていた。

本発明の目的は、上記の問題点を解決し、配管や駆動機構に負荷がかかりにくい揺動機構を備えたエッチング装置を提供することである。

本発明に係るエッチング装置は、ガラス基板等の被処理基板を所定方向に搬送する搬送部と、搬送されている被処理基板に対してエッチング液を噴射する噴射ユニットを備えている。さらに、噴射ユニットは、供給配管、ノズルユニットおよびマグネット駆動ユニットを備えている。供給配管は、装置内部にエッチング液を供給するように構成される。ノズルユニットは、供給配管に対して揺動自在に支持されるとともに、被処理基板にエッチング液を噴射するように構成される。

マグネット駆動ユニットは、ノズルユニットを所望の方向に揺動するための駆動機構である。マグネット駆動ユニットは、駆動部および従動部から構成される。駆動部は、装置外部に配置されており、例えば、往復直線運動を行うように構成される。従動部は、装置内部に配置されており、駆動部の磁力により駆動される。さらに、従動部はノズルユニットに接続されており、駆動部の駆動力をノズルユニットに加えるように構成されている。

このような構成によれば、装置外部に配置された駆動部の動きに追従するように装置内部の従動部が駆動し、ノズルユニットを揺動させることが可能になる。本発明では、マグネット駆動ユニットによりノズルユニットを直接揺動させているため、エッチング液を供給するための配管等は駆動することなく、摺動による磨耗が発生しにくい。さらに、装置内部に駆動機構を設ける必要もないため、駆動機構も劣化することなく、装置を安定して稼働させることが可能になる。

また、従動部は、スライド部材と支持シャフトから構成されることが好ましい。スライド部材は、駆動部の磁力により移動するように構成される。支持シャフトは、一端がスライド部材に他端がノズルユニットに接続されており、かつ、供給配管に回転可能に支持されている。さらに、支持部材の両端部には、長孔部が設けられており、スライド部材とノズルユニットの一部がスライド可能に嵌め込まれている。このような構成において、支持シャフトを介して駆動部の直線運動を利用してノズルユニットを揺動させることが可能になる。

また、ノズルユニットは、フレキシブル配管とスプレーノズルを有していることが好ましい。フレキシブル配管は可撓性を有しており、供給配管に揺動自在に支持されている。スプレーノズルは、被処理基板にエッチング液を噴射するように構成される。この構成においては、支持シャフトの運動によりフレキシブル配管が揺動するため、供給配管は駆動させることなく、ノズルユニットのみを揺動させることが可能となる。

本発明によれば、配管や駆動機構に負荷がかかりにくい揺動機構を備えたエッチング装置を提供することが可能になる。

本発明の一実施形態に係るエッチング装置を示す図である。 第１のエッチングチャンバを示す図である。 ノズルユニットとエッチング液を供給する配管を示す図である。 噴射ユニットを示す図である。 噴射ユニットの揺動機構を示す図である。 噴射ユニットの別の実施形態を示す図である。

ここから、本発明に係る実施形態として、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板のエッチング装置を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るエッチング装置１０の概略側面図である。エッチング装置１０は、少なくとも複数の搬送ローラ１２および噴射ユニット１４を備えている。このエッチング装置１０は、搬送ローラ１２によってガラス基板１００を水平方向に搬送しながら、噴射ユニット１４から噴射されるエッチング液によってガラス基板１００をエッチングするように構成される。ここから、エッチング装置１０を用いたガラス基板のエッチング処理について説明する。

まず、搬入部１６よりガラス基板１００を搬送ローラ１２上に載せられることによって、エッチング装置１０に投入される。ガラス基板１００は、オペレーターやロボットによってエッチング装置１０に連続的に投入されることが好ましい。エッチング装置１０に投入されたガラス基板１００は、前水洗部１８で簡易洗浄された後に、エッチングチャンバ２０に搬送される。エッチングチャンバ２０では、少なくともフッ酸を含むエッチング液をガラス基板１００に噴射することによってエッチングするように構成される。本実施形態に係るエッチング装置１０は、第１のエッチングチャンバ２０１および第２のエッチングチャンバ２０２を有している。第１のエッチングチャンバ２０１および第２のエッチングチャンバ２０２は、実質的に同一の構成のため、ここからは第１のエッチングチャンバ２０１について説明する。

図２は、第１のエッチングチャンバ２０１の概略図であり、図３および図４は噴射ユニット１４を示す図である。第１のエッチングチャンバ２０１内には、搬送ローラ２２が第１のエッチングチャンバ２０１を貫通するように配置されている。また、噴射ユニット１４は、搬送ローラ２２の上下に配置されており、ガラス基板１００にエッチング液を噴射するように構成される。噴射ユニット１４の構成は、上下で実質的に同一のため、図２では、上側の噴射ユニット１４のみ示している。

噴射ユニット１４は、ノズルユニット２４、主配管２８、シャワー配管３０、マグネット駆動部３８、スライド部材４０および支持シャフト４２を備えている。（図３および図４参照）主配管２８およびシャワー配管３０は、不図示のエッチング液収容槽からエッチング液をノズルユニット２４に供給するように構成される。ノズルユニット２４は、エッチング液をガラス基板１００に噴射するように構成される。マグネット駆動部３８、スライド部材４０および支持シャフト４２は、ノズルユニット２４を揺動させるように構成される。ここから、図３および図４を用いて、噴射ユニット１４の構成について説明する。

この実施形態では、主配管２８およびシャワー配管３０は、特許請求の範囲の供給配管に相当する。主配管２８には、第１エッチングチャンバ２０１の壁面に長さ方向に沿って配置されており、不図示のエッチング液収容槽から少なくともフッ酸を含むエッチング液を装置内部に供給するように構成される。シャワー配管３０は、主配管２８から所定の間隔でエッチング装置１０の幅方向に向かって延びている。シャワー配管３０の他端は、エンドキャップ等により密閉されている。

主配管２８に供給されたエッチング液は、シャワー配管３０を通って、ノズルユニット２４から噴射される。また、エッチング液が供給されると、エッチング液の温度や重量によりシャワー配管３０が撓むおそれがあるため、必要に応じて、サポート部材３２を使用して、第１のエッチングチャンバ２０１の上部壁面から支持することが好ましい。本発明では、エッチング液を供給するための配管自体が駆動しないため、このように支持しても、シャワー配管３０が摺動により磨耗するおそれがない。

ノズルユニット２４は、シャワー配管３０の幅方向に沿って配置されている。本実施形態では、１本のシャワー配管３０に対して７つのノズルユニット２４が配置されているが、これには限定されない。被処理基板に均一にエッチング液が噴射されるのであれば、ノズルユニット２４の数は自由に設計することができる。また、ノズルユニット２４は、ガラス基板１００に対して垂直方向に延びているが、例えば、ある程度の角度をつけて被処理基板にエッチング液を噴射するように構成することも可能である。

ノズルユニット２４は、スプレーノズル３４およびフレキシブル配管３６を備えている。フレキシブル配管３６は、可撓性を有しており、シャワー配管３０に回転可能に支持されている。フレキシブル配管３６としては、フッ素樹脂を利用したジャバラ配管等を使用することできる。シャワー配管３０から供給されるエッチング液は、フレキシブル配管３６を通してスプレーノズル３４に供給される。スプレーノズル３４は、フレキシブル配管３６の先端に接続されており、ガラス基板１００にエッチング液を噴射するように構成される。本実施形態では、充円錐型ノズルを使用しているが、被処理基板に均一にエッチング液を噴射できる形状であれば、特に限定されない。

マグネット駆動部３８、スライド部材４０および支持シャフト４２は、特許請求の範囲のマグネット駆動ユニットに相当し、ノズルユニット２４をガラス基板１００の搬送方向と直行する方向に揺動させるように構成される。マグネット駆動部３８は、第１のエッチングチャンバ２０１の外部に配置されており、レール上に配置された磁石を所望の間隔において往復直線運動するように構成される。マグネット駆動部３８が配置される領域は、酸雰囲気に曝されないように密閉されていることが好ましい。また、完全に密閉することが難しい場合は、必要に応じて、耐酸性のコーティング等で駆動機構の腐食を防止することが好ましい。マグネット駆動部３８を往復直線運動させる構成としては、リニアモータ、ラックアンドピニオン、付勢手段とカム機構のコンビネーション機構、クランク機構等を利用することが可能である。マグネット駆動部３８に利用される磁石としては、コバルト磁石、フェライト磁石、ネオジウム磁石等使用することができるが、本発明はこれに限定されない。

スライド部材４０および支持シャフト４２は、特許請求の範囲の従動部に相当する。スライド部材４０は、第１のエッチングチャンバ２０１の上部壁面に形成されている溝部（不図示）にスライド可能に嵌め込まれており、マグネット駆動部３８からの磁力により移動するように構成される。スライド部材４０は、第１のエッチングチャンバ２０１の壁厚が２０ｍｍ程度までであれば、エッチングチャンバの外部に配置しているマグネット駆動部３８の磁力により移動することが可能である。スライド部材４０は、エッチング液の飛沫等により腐食しないように、耐酸性フィルム等でコーティングしておくことが好ましい。

支持シャフト４２は、一端がスライド部材４０に接続されており、他端がスプレーノズル３４に接続されている。また、支持シャフト４２の両端部には、長孔部４４が設けられている。スプレーノズル３４およびスライド部材４０には、それぞれ嵌込部４６１および嵌込部４６２が設けられており、長孔部４４にスライド可能に嵌め込まれている。さらに、支持シャフト４２は、中間部において固定部材４８によってシャワー配管３０に回転可能に支持されている。

ここから、図５（Ａ）および図５（Ｂ）を用いて、エッチング装置１０の揺動機構について説明する。図５（Ａ）は、図面右方向にノズルユニット２４が揺動する図である。ノズルユニット２４を右方向に揺動させる場合、最初にマグネット駆動部３８が図面左方向に移動する。本実施形態では、リニアモータを使用してマグネット駆動部３８を往復直線運動させているが、前述のように駆動手段に限定はない。マグネット駆動部３８が左方向に移動すると、スライド部材４０および支持シャフト４２がマグネット駆動部３８に追従するように移動する。長孔部４４にスライド可能に嵌め込まれた嵌込部４６１および嵌込部４６２は、スライド部材４０のスライドに合わせて、長孔部４４内でスライドする。さらに、支持シャフト４２は、シャワー配管３０に回転可能に固定されているため、ノズルユニット２４は図面右方向を向く。このとき、フレキシブル配管３６は可撓性を有しているため、支持シャフト４２の動きに合わせて、スプレーノズル３４を揺動させることが可能になる。

また、マグネット駆動部３８を右方向に移動させることで、図５（Ｂ）のようにノズルユニット２４を図面左方向に揺動させることが可能である。ノズルユニット２４の揺動方法は、一定の速度で揺動を繰り返したり、所定の角度で一定時間エッチング液を噴射してから再び揺動したりすることも可能である。いずれにせよ、ガラス基板１００上にエッチング液の滞留を生じさせないようにすることができれば、揺動方法に限定はない。また、本発明では、マグネット駆動部３８の移動距離または支持シャフト４２の長さを調節して、所望の揺動角度に調節することが可能である。

このような構成により、酸雰囲気下であるエッチングチャンバ内ではなく、外部に駆動部を配置することが可能になるため、駆動部の劣化やスラッジの堆積を抑制することが可能なる。さらに、エッチング液を供給するための主配管２８およびシャワー配管３０が駆動することなく、実質的にノズルユニット２４のみが駆動するように構成されているため、配管に負荷がかかり、液漏れや噴射圧力の低下といった不具合が発生するおそれが少ない。

エッチングチャンバ内で噴射されたエッチング液は、エッチングチャンバ下部に落下し、不図示の排出口から排出される。そのため、エッチングチャンバ下部に配置されるマグネット駆動部３８やスライド部材４０は、上側の機構よりフッ酸に曝される可能性が高いため、耐酸性コーティングをしたり、保護部材を設けたりして、腐食やスラッジの堆積を防止することが好ましい。

第１のエッチングチャンバ２０１を通過したガラス基板は、連結チャンバ５０を通過して第２のエッチングチャンバ２０２まで搬送される。連結チャンバ５０は、第１のエッチングチャンバ２０１および第２のエッチングチャンバ２０２と同じ組成のエッチング液を噴射するように構成される。また、必要に応じて、第１のエッチングチャンバ２０１と同様の揺動機構を設けることが好ましい。また、本実施形態では２つのエッチングチャンバを設けたエッチング装置１０を用いているが、エッチングチャンバの数は、エッチング対象物やエッチング装置の設置場所に応じて、変更することが可能である。

第２のエッチングチャンバ２０２を通過したガラス基板１００は、最終水洗部５２でエッチング液を洗い流す。エアナイフやスポンジローラ等でガラス基板１００上の水分を除去した後に、搬出部５４よりガラス基板１００を取り出すように構成される。エッチングされたガラス基板１００は、適宜後工程にて処理される。

また、噴射ユニット１４から液漏れや噴射圧力低下等の不具合が発生した場合は、シャワー配管３０ごと新規の噴射ユニット１４と交換することができるようにしておくことが好ましい。何らかの不具合が発生した場合、不具合箇所を含む当該シャワー配管３０は、エッチング装置１０の側面から引き抜かれ、予備のシャワー配管３０と交換する。主配管２８およびシャワー配管３０は、ユニオン継手等で結合させておくことによって、容易に着脱することができるように構成されていることが好ましい。このようなカートリッジ方式で配管およびノズルを交換することにより、エッチングチャンバ内でのノズルの交換や配管の補修といったような作業をする必要がなく、不具合時やメンテナンス時の対処がより容易になる。

また、支持シャフト４２の角度を調節することによって、ガラス基板１００の進行方向においても、エッチング液の噴射角度を調節することが可能になる。図６に示すように、支持シャフト４２にヒンジ等を設けて、所望の角度に調節して固定することで揺動方向と直行する方向にスプレーノズル３４の角度を調整することも可能である。好ましくは、ガラス基板１００の進行方向に対して、１５度〜３０度の範囲において調整することで、ガラス基板上のエッチング液の滞留を効果的に防止す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
１００‐ガラス基板
１２‐搬送ローラ
１４‐噴射ユニット
１６‐搬入部
１８‐前水洗部
２０‐エッチングチャンバ
２４‐ノズルユニット
２８‐主配管
３０‐シャワー配管
３２‐支持部材
３４‐スプレーノズル
３６‐フレキシブル配管
３８‐マグネット駆動部
４０‐スライド部材
４２‐支持シャフト
４４‐長孔部
４８‐固定部材
５０‐連結チャンバ

Claims (3)

1. ガラス基板等の被処理基板を所定方向に搬送する搬送部と、
   搬送されている前記被処理基板に対してエッチング液を噴射する噴射ユニットと、
   を少なくとも備えるエッチング装置であって、
   前記噴射ユニットは、
   エッチング液を装置内部に供給する供給配管と、
   前記供給配管に対して揺動自在に支持されるとともに、前記被処理基板にエッチング液を噴射するノズルユニットと、
   装置外部に配置された駆動部、および装置内部に配置され、かつ、前記駆動部の磁力により移動する従動部であって、前記ノズルユニットに接続されることにより前記駆動部の駆動力を前記ノズルユニットに加えるように構成された従動部を有するマグネット駆動ユニットと、
   を備えたエッチング装置。
2. 前記従動部は、前記駆動部の磁力により移動するスライド部材と、
   一端が前記スライド部材に接続され、他端が前記ノズルユニットに接続され、中間部が回転自在に支持された支持シャフトと、
   を備え、
   前記支持シャフトは、両端部に長孔部を有し、前記スライド部材と前記ノズルユニットの一部が前記長孔部にスライド可能に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
3. 前記ノズルユニットは、可撓性を有し、前記供給配管に支持されているフレキシブル配管と、
   被処理基板にエッチング液を噴射し、かつ、前記支持シャフトと接続されたスプレーノズルと、
   を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のエッチング装置。

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