JP4910899B2 - Processing head and processing method using this processing head - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス基板、半導体基板等の被加工物の表面をケミカルエッチングにより高平坦化処理を行う表面加工方法において、フッ酸等のエッチャント(エッチング液)を被加工物の表面との間に供給し、吸引する加工ヘッドおよびこの加工ヘッドを用いた加工方法に関する。 The present invention relates to a surface processing method in which a surface of a workpiece such as a glass substrate or a semiconductor substrate is highly planarized by chemical etching, and an etchant such as hydrofluoric acid (etching solution) is placed between the surface of the workpiece. The present invention relates to a processing head for supplying and sucking and a processing method using the processing head.
液晶テレビやパソコンモニターのパネルは、TFTアレイやカラーフィルターから構成されており、これらは露光装置を用いてフォトマスクに描かれたパターンを繰り返し転写することにより作製される。 A panel of a liquid crystal television or a personal computer monitor is composed of a TFT array and a color filter, and these are produced by repeatedly transferring a pattern drawn on a photomask using an exposure apparatus.
近年、大型液晶テレビの需要拡大に伴い、大型パネルに対応したフォトマスクの大型化、さらに、ディスプレイの高画質化が進んできたことにより、パネルの品質を左右するフォトマスクの高精細化が求められてきている。 In recent years, with the growing demand for large LCD TVs, the size of photomasks that support large panels has increased, and the display quality has been improved. It has been.
フォトマスクサイズとして、1220mm×1400mmの露光装置も発表され、さらに大型化が進むとされる。 An exposure apparatus having a size of 1220 mm × 1400 mm has been announced as a photomask size, and the size of the photomask will be further increased.
フォトマスクの基材としては、熱膨張係数の小さい合成石英ガラスが用いられるが、露光精度にはこの基材の平坦度が大きく左右する。平坦度の悪い基材を用いると、パターンずれを引き起こし、高精細なものが得られないことが経験上把握され、平坦度として数μmが求められている。 Synthetic quartz glass having a small thermal expansion coefficient is used as the base material of the photomask, but the flatness of the base material greatly affects the exposure accuracy. When a base material with poor flatness is used, it is understood from experience that a high-definition product cannot be obtained due to pattern deviation, and a flatness of several μm is required.
この平坦度のような厳しい要求性能を、従来の水、研磨砥粒、研磨布を用いた両面研磨法や片面研磨法等の機械研磨法で行うことは非常に難しいものと考えられる。 It is considered that it is very difficult to perform strict required performance such as flatness by a conventional mechanical polishing method such as a double-side polishing method or a single-side polishing method using water, polishing abrasive grains, and polishing cloth.
このような機械的研磨法にあっては、研磨面圧と研磨ヘッドと被加工物との相対的運動速度の均一化等を工夫することにより、基板の平坦化を高めるようにしているが、基板全面を同時に研磨しながら平坦化するため、部分的な形状を平坦化するための制御が極めて難しいのが現状である。 In such a mechanical polishing method, the flatness of the substrate is improved by devising the uniforming of the relative movement speed between the polishing surface pressure and the polishing head and the workpiece, Since the entire surface of the substrate is flattened while being simultaneously polished, it is extremely difficult to control for flattening the partial shape.
そこで、機械加工に代わる加工方法として、プラズマを用いて局所的なエッチングを行い表面を平坦化する方法が提案されている。これは、予め被加工物の形状あるいは厚さ分布を測定後、その分布に応じて被加工物上のプラズマの走査速度を制御することにより、エッチングの除去量を制御し、高平坦化を実現するための修正加工方法である。 In view of this, a method for flattening the surface by performing local etching using plasma has been proposed as a processing method instead of machining. This is achieved by measuring the shape or thickness distribution of the workpiece in advance and then controlling the plasma scanning speed on the workpiece according to the distribution, thereby controlling the amount of etching removed and realizing high flatness. It is the correction processing method for doing.
このプラズマエッチング方法をガラス基板の加工に適応した場合、このプラズマエッチングによる修正加工方法では、ガラス基板の大型化に伴って加工時間が極端に長くなるため、加工速度を速める必要がある。加工速度を速めるためには、加工領域の拡大、すなわちプラズマ領域の大面積化が必要であるが、その材料物性の違いから、具体的には、比誘電率、熱伝導率の違いから、プラズマが不安定となり加工量が変動したり、投入電力が増大し、熱がガラス基板に蓄積されることにより制御が難しくなり、被加工物の表面粗さを悪化させることになる。 When this plasma etching method is applied to the processing of a glass substrate, the correction processing method by the plasma etching requires an increase in processing speed because the processing time becomes extremely long as the glass substrate becomes larger. In order to increase the processing speed, it is necessary to enlarge the processing area, that is, to increase the area of the plasma area. However, due to the difference in material properties, specifically, the relative permittivity and the difference in thermal conductivity, Becomes unstable, the amount of processing fluctuates, the input power increases, and heat accumulates on the glass substrate, making control difficult and worsening the surface roughness of the workpiece.
また、プラズマエッチング方法では、真空チャンバー、ガス排気装置等の高価な装置を必要とし、大型ガラス基板の加工では、加工に係る費用さらに増大するという問題がある。 In addition, the plasma etching method requires an expensive apparatus such as a vacuum chamber and a gas exhaust apparatus, and the processing of a large glass substrate has a problem that the cost for processing further increases.
そこで、本出願人は、上述した機械的な加工方法、プラズマエッチング加工方法に代わる新たな加工方法として、ケミカルエッチング法に着目した(特許文献1、2)。 Therefore, the present applicant paid attention to the chemical etching method as a new processing method in place of the mechanical processing method and the plasma etching processing method described above (Patent Documents 1 and 2).
特許文献1に開示のケミカルエッチング法は、活性状態と不活性状態とを温度により取り得るエッチング液(エッチャント)を使用し、タンク内に収容されている不活性のエッチャントに浸漬している半導体基板の主面の一部にエッチャント噴出用ノズルによって活性のエッチャントを当てつつ、該半導体基板の主面に平行する方向に、該エッチャント噴出用ノズルに対して該半導体基板を相対移動させてその主面全体に活性のエッチャントを当てると共に、該半導体基板の主面に当てた反応後のエッチャントをエッチャント排出用パイプによって直ちにタンク外部へ排出する。 The chemical etching method disclosed in Patent Document 1 uses an etching solution (etchant) that can take an active state and an inactive state depending on temperature, and is immersed in an inert etchant contained in a tank. The semiconductor substrate is moved relative to the etchant jet nozzle in a direction parallel to the main surface of the semiconductor substrate while an active etchant is applied to a part of the main surface of the semiconductor substrate by an etchant jet nozzle. The active etchant is applied to the entire surface, and the reacted etchant applied to the main surface of the semiconductor substrate is immediately discharged out of the tank through the etchant discharge pipe.
特許文献2には、処理液としてのエッチャントが供給される導入通路と該エッチャントが排出される排出通路を有するパイプを内外に配置した同心管構造のノズルが開示され、被処理物に向けてエッチャントを内側のパイプより供給し、外側のパイプと内側のパイプとの隙間から被処理物に向けて供給されたエッチャントを供給する。また、外側のパイプの先端は内側のパイプの先端より0.1〜2mm程度被処理物側に向けて飛び出た構成としている。
上述した特許文献1に開示の技術を大きなサイズの被加工物に適用しようとする場合、この被加工物を収容することができるタンクが必要となり、設備が非常に大きくなり、現実的ではない。 When the technique disclosed in Patent Document 1 described above is to be applied to a workpiece having a large size, a tank that can accommodate the workpiece is required, and the facility becomes very large, which is not realistic.
これに対し、特許文献2に開示の技術では、基板を不活性なエッチャントが収容されているタンク内に浸漬する必要はないものの、高平坦度が得られるかは全く不明である。 On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 2, although it is not necessary to immerse the substrate in a tank containing an inert etchant, it is completely unknown whether high flatness can be obtained.
そこで、本発明者等は、ガラス基板等の被加工物の表面形状を測定して得られた測定データに基づいて、該被加工物の表面を目的とする形状となるように加工するという修正加工により、該被加工物の表面を高平坦度に加工するために、被加工物の表面に対して加工ヘッドを移動(走査)可能に離隔対向して配置し、該加工ヘッドよりエッチャントを該被加工物の表面に連続的に供給し、供給されたエッチャントを該加工ヘッドにより吸引排出する方式について研究を重ねた。 Therefore, the inventors have corrected that the surface of the workpiece is processed into a target shape based on measurement data obtained by measuring the surface shape of the workpiece such as a glass substrate. In order to process the surface of the workpiece with high flatness by processing, the processing head is arranged so as to be movable (scanned) with respect to the surface of the workpiece so as to be spaced apart from each other. Research was continued on a system in which the surface of the workpiece is continuously supplied and the supplied etchant is sucked and discharged by the processing head.
この修正加工は、加工ヘッドを静止した状態でエッチャントの供給・吸引排出を行った場合に被加工物の表面に単位となる加工痕形状(以下、単位加工痕と称す)を測定し、測定結果に基づく単位加工痕に基づいて、加工前における被加工物の表面から加工により除去すべき除去量と加工ヘッドの走査速度を求め、この走査速度により加工ヘッドを駆動する。 In this correction processing, when the etchant is supplied / suctioned / discharged with the processing head stationary, the processing trace shape (hereinafter referred to as unit processing trace) on the surface of the workpiece is measured, and the measurement result The removal amount to be removed by machining from the surface of the workpiece before machining and the scanning speed of the machining head are obtained based on the unit machining trace based on the above, and the machining head is driven by this scanning speed.
しかしながら、所定の走査速度で加工ヘッドを駆動しても計算値通りに加工できず、目的とする平坦度が得られないことがあった。 However, even if the machining head is driven at a predetermined scanning speed, the machining cannot be performed as calculated, and the desired flatness may not be obtained.
本発明者等は、目的とする平坦度が得られない理由として、加工ヘッドを走査させた際に、例えばエッチング領域の変動等といった何らかの影響を受けて加工量にずれが生じるのではないかと考え、その原因が加工ヘッドの先端面の形状にあることを見出した。 The present inventors consider that the reason why the target flatness cannot be obtained is that, when the processing head is scanned, the processing amount may be shifted due to some influence such as fluctuation of the etching region, for example. It was found that the cause is the shape of the tip surface of the machining head.
本発明の目的は、このような観点に鑑みなされたもので、加工ヘッドを被加工物に対して相対的に走査させて加工する際に、静止加工痕形状から算出した加工量からのずれを生じさせることなく一定のエッチング領域を保つことができ、高平坦度の加工ができるフッ酸等のエッチャントを被加工物の表面との間に供給し、吸引する加工ヘッドおよびこの加工ヘッドを用いた加工方法を提供しようとするものである。 The object of the present invention is made in view of such a viewpoint, and when the machining head is scanned relative to the workpiece, the deviation from the machining amount calculated from the stationary machining trace shape is eliminated. A processing head for supplying an etchant such as hydrofluoric acid, which can maintain a constant etching region without causing it to be processed, and can perform processing with high flatness between the surface of the workpiece, and the processing head, and the processing head are used. It is intended to provide a processing method.
本発明の目的を実現する加工ヘッドの第1の構成は、垂直方向に保持する被加工物の表面と相対的に移動しながら、該被加工物の表面に液状のエッチャントを一つの供給口から連続的に供給しつつ、前記供給口を取り囲む複数の排出口から吸引して排出し、該供給口と該排出口との間に形成される該被加工物の表面と接触するエッチング領域により、該被加工物の表面をエッチング加工するための加工ヘッドであって、前記供給口と前記複数の排出口とが設けられているヘッド前端部は、1部材により形成されて前端面を無段差の平坦面に形成したことを特徴とする。 A first configuration of a machining head that realizes the object of the present invention is to move a liquid etchant from a single supply port to a surface of a workpiece while moving relative to the surface of the workpiece held in a vertical direction. While continuously supplying, by sucking and discharging from a plurality of discharge ports surrounding the supply port, by the etching region that is in contact with the surface of the workpiece formed between the supply port and the discharge port, A processing head for etching the surface of the workpiece, wherein the head front end portion provided with the supply port and the plurality of discharge ports is formed of one member, and the front end surface is stepless. It is formed on a flat surface.
本発明の目的を実現する加工ヘッドの第2の構成は、被加工物の表面と相対的に移動しながら、該被加工物の表面に液状のエッチャントを供給口から連続的に供給しつつ排出口から吸引して排出し、該供給口と該排出口との間に形成される該被加工物の表面と接触するエッチング領域により、該被加工物の表面をエッチング加工するための加工ヘッドであって、前記供給口と前記排出口とが設けられているヘッド前端部は、筒形状の内筒と、該内筒を隙間を有して内装する外筒との2部材により同心管構造に構成すると共に、前記内筒の後端部をフランジ形状に形成し、前記内筒と前記外筒の前端面を一致させるように前記外筒の後端面に該内筒のフランジ形状の後端部を当接させて軸方向前方に対する位置決めを行い、該内筒を該供給口とし、該外筒と該内筒との間に形成される環状の隙間を該排出口としたことを特徴とする。 The second configuration of the machining head that achieves the object of the present invention is to move while relatively moving with respect to the surface of the work piece, while continuously supplying a liquid etchant to the surface of the work piece from the supply port. A processing head for etching the surface of the workpiece by an etching region that is sucked and discharged from the outlet and is in contact with the surface of the workpiece formed between the supply port and the discharge port. The front end of the head provided with the supply port and the discharge port has a concentric tube structure by two members: a cylindrical inner cylinder and an outer cylinder that houses the inner cylinder with a gap. The rear end portion of the inner cylinder is formed in a flange shape, and the rear end portion of the inner cylinder is formed on the rear end surface of the outer cylinder so as to match the front end surfaces of the inner cylinder and the outer cylinder. Is positioned with respect to the front in the axial direction, and the inner cylinder is connected to the supply port. , Characterized in that the annular gap formed between the outer cylinder and the inner cylinder and the exhaust port.
同心管構造の加工ヘッドにおいても、ヘッド前端部は平坦で段差がないのが望ましいが、内筒と外筒との先端に生じる段差が加工に及ぼす影響は、単位加工領域の拡大に伴い顕著化される傾向にある。このため、上記した第3の構成において、前記内筒の前端面と前記外筒の前端面との段差を150μm未満とすることが好ましい。 Even in a processing head with a concentric tube structure, it is desirable that the head front end is flat and has no step, but the effect of the step generated at the tip of the inner and outer cylinders on the machining becomes more noticeable as the unit processing area increases. Tend to be. For this reason, in the third configuration described above, it is preferable that the step between the front end surface of the inner cylinder and the front end surface of the outer cylinder be less than 150 μm.
本発明の目的を実現する第3の構成は、上記した第2の構成において、前記外筒は、前記排出口より後方での内径を、前記排出口をなす先端での開口径よりも大径に形成していることを特徴とする。 According to a third configuration for realizing the object of the present invention, in the above-described second configuration, the outer cylinder has an inner diameter behind the discharge port and a larger diameter than an opening diameter at a tip that forms the discharge port. It is characterized by being formed.
本発明の目的を実現する第4の構成は、上記した第3または第4の構成において、前記外筒の内周部に嵌合される保持部材に前記内筒の外周部を外装し、前記外筒と前記内筒とを同一軸心上に保持し、前記排出口の隙間を全周において一定に保持したことを特徴とする。 According to a fourth configuration for realizing the object of the present invention, in the above-described third or fourth configuration, an outer peripheral portion of the inner cylinder is externally mounted on a holding member fitted to the inner peripheral portion of the outer cylinder, The outer cylinder and the inner cylinder are held on the same axis, and the gap between the discharge ports is held constant over the entire circumference.
本発明の目的を実現する加工方法は、予め測定した被加工物の表面形状のデータに基づいて、上記したいずれかの構成の加工ヘッドと前記被加工物との相対的移動速度を制御して該被加工物の表面を加工することを特徴とする。 A machining method that realizes the object of the present invention controls the relative movement speed between the machining head having any one of the above-described configurations and the workpiece based on the surface shape data of the workpiece measured in advance. The surface of the workpiece is processed.
本発明の目的を実現する他の加工方法は、上記した加工方法において、前記被加工物は、ガラス基板、フォトマスク基板、半導体基板であることを特徴とする。 Another processing method for realizing the object of the present invention is characterized in that, in the above processing method, the workpiece is a glass substrate, a photomask substrate, or a semiconductor substrate.
本発明に係る発明によれば、加工ヘッドを被加工物に対して相対的に走査させたときに、供給と吸引のバランスが崩れることなく、目的のエッチング領域を維持することができる。このため、例えば加工ヘッドを走査させたときに、エッチング領域からのエッチャントのはみ出しやエッチャントの液引き等によるエッチング領域の拡大、すなわち、エッチング加工量の変動を回避できるので、ガラス基板等の被加工物の表面を目的形状にするために予め算出した加工量通りに加工することができ、高精度に平坦化することができる。 According to the invention of the present invention, when the processing head is scanned relative to the workpiece, the target etching region can be maintained without losing the balance between supply and suction. For this reason, for example, when the processing head is scanned, it is possible to avoid the expansion of the etching region due to the protrusion of the etchant from the etching region or the liquid drawing of the etchant, that is, the variation of the etching processing amount. Processing can be performed according to the processing amount calculated in advance to make the surface of the object a target shape, and flattening can be performed with high accuracy.
特に、請求項1に係る発明によれば、加工ヘッドの先端部を1部材により形成し、加工ヘッドの先端面を平坦面とすることで、加工ヘッドを大型化する場合に、平坦なヘッド前端面を容易に得ることができる。 In particular, the invention according to claim 1, the distal end portion of the processing head is formed by one member, the distal end surface of the machining head by a flat surface, when the size of the machining head, flat head front end The surface can be easily obtained.
請求項2に係る発明によれば、加工ヘッドの前端部を2部材で同心管状に構成して製作を容易とした場合でも、先端面を容易に一致させることができ、高平坦度な加工を実現できる。 According to the second aspect of the present invention, even when the front end portion of the processing head is configured to be concentric with two members to facilitate manufacture, the front end surface can be easily matched, and processing with high flatness can be achieved. realizable.
請求項3に係る発明によれば、外筒の内径と内筒の外径との間に形成される隙間で余裕を持って排出口よりエッチャントを吸引排出することができる。 According to the third aspect of the present invention, the etchant can be sucked and discharged from the discharge port with a margin in the gap formed between the inner diameter of the outer cylinder and the outer diameter of the inner cylinder.
請求項4に係る発明によれば、排出口の隙間を全周において一定に保持できるので、供給口から連続的に供給されたエッチャントは部分的に偏ることなく均一に排出口に向かって流れ、加工ヘッドと被加工物の表面との間に円状のエッチャント領域を形成でき、乱れのない単位加工痕を得ることができる。 According to the invention according to claim 4 , since the gap of the discharge port can be kept constant in the entire circumference, the etchant continuously supplied from the supply port flows uniformly toward the discharge port without partial deviation, A circular etchant region can be formed between the processing head and the surface of the workpiece, and unit processing traces without disturbance can be obtained.
請求項5、6に係る発明によれば、エッチング法を用いた修正加工により高平坦度に表面加工が施されたガラス基板、マスク基板、半導体基板等を得ることができる。 According to the inventions according to claims 5 and 6 , it is possible to obtain a glass substrate, a mask substrate, a semiconductor substrate, or the like that has been subjected to surface processing with high flatness by correction processing using an etching method.
以下本発明を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
第1実施形態
図1は本発明による加工ヘッドを備えた湿式エッチング加工装置を示す図、図2は図1の加工ヘッドと被加工物としてのガラス基板を垂直姿勢に保持する基板ホルダーとの関係を示す図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
First Embodiment FIG. 1 is a view showing a wet etching processing apparatus provided with a processing head according to the present invention, and FIG. 2 is a relationship between the processing head of FIG. 1 and a substrate holder for holding a glass substrate as a workpiece in a vertical posture. FIG.
図1に示す湿式エッチング加工装置1は、破線で囲ったエッチャント循環装置1Aと、エッチャント循環装置1Aと接続した加工ヘッド2を備え、被加工物としてのガラス基板3の表面に対して加工ヘッド2を直交する2方向に移動させる加工ヘッド走査装置1Bと、により構成している。被加工物としてのガラス基板3は、例えば合成石英ガラス板,フォトマスク基板,大型フォトマスク基板等が例示でき、大型基板としては一辺が300mm角以上のものを指す。また、加工物はガラス基板に限らず、シリコンウエハー等であっても良い。 A wet etching processing apparatus 1 shown in FIG. 1 includes an etchant circulation device 1A surrounded by a broken line and a processing head 2 connected to the etchant circulation device 1A, and the processing head 2 with respect to the surface of a glass substrate 3 as a workpiece. And a processing head scanning device 1B that moves the two in two directions orthogonal to each other. Examples of the glass substrate 3 as a workpiece include a synthetic quartz glass plate, a photomask substrate, a large photomask substrate, and the like, and the large substrate is one having a side of 300 mm square or more. Further, the workpiece is not limited to a glass substrate, but may be a silicon wafer or the like.
エッチャント循環装置1Aは、密閉構造のエッチャントタンク4内にフッ酸等のエッチャント5が収容され、このエッチャントタンク4内のエッチャント5をエッチャント供給系6により加工ヘッド2に供給する。また、加工ヘッド2とエッチャントタンク4とはエッチャント回収管7により接続され、加工ヘッド2からガラス基板3の表面に供給されたエッチャント5を吸引してエッチャント回収管7からエッチャントタンク4に戻す。 In the etchant circulation device 1A, an etchant 5 such as hydrofluoric acid is accommodated in an etchant tank 4 having a sealed structure, and the etchant 5 in the etchant tank 4 is supplied to the processing head 2 by an etchant supply system 6. Further, the processing head 2 and the etchant tank 4 are connected by an etchant recovery tube 7, and the etchant 5 supplied to the surface of the glass substrate 3 from the processing head 2 is sucked and returned from the etchant recovery tube 7 to the etchant tank 4.
また、エッチャントタンク4にはガス排気管8が接続され、吸引ポンプを兼ねるガス排気ポンプ9によりエッチャントタンク4内のガスを排気する。エッチャントタンク4のエッチャント5の濃度が低下あるいは増加した場合、またエッチャントの収容量が減少した場合に、濃度コントローラ10から、水11、エッチャント5を個々にあるいは混合してエッチャントタンク4内に補給管12を介して供給するようになっている。 A gas exhaust pipe 8 is connected to the etchant tank 4, and the gas in the etchant tank 4 is exhausted by a gas exhaust pump 9 that also serves as a suction pump. When the concentration of the etchant 5 in the etchant tank 4 is reduced or increased, or when the amount of the etchant is reduced, water 11 and the etchant 5 are individually or mixed from the concentration controller 10 and supplied into the supply pipe in the etchant tank 4. 12 is supplied.
エッチャント供給系6は、エッチャントタンク4側から順に、送液ポンプ13、熱交換器14、送液されるエッチャント5の温度を計測するための測温体15、送液されるエッチャント5の流量を調節する流量調節バルブ16、送液されるエッチャント5の流量を計測する流量計17、フッ酸濃度センサー18が配置され、フッ酸濃度センサー18から下流側に設けられたフレキシブル管からなる供給管19が加工ヘッド2に接続されている。 The etchant supply system 6 includes, in order from the etchant tank 4 side, a liquid feed pump 13, a heat exchanger 14, a temperature measuring body 15 for measuring the temperature of the sent etchant 5, and the flow rate of the sent etchant 5. A flow rate adjusting valve 16 for adjusting, a flow meter 17 for measuring the flow rate of the etchant 5 to be fed, and a hydrofluoric acid concentration sensor 18 are arranged, and a supply pipe 19 comprising a flexible pipe provided downstream from the hydrofluoric acid concentration sensor 18. Is connected to the machining head 2.
熱交換器14は、測温体15の測温情報に基づいて送液されるエッチャント5の温度が所定の温度となるように、温調ユニット20によりエッチャント5を加熱或いは冷却する。また、流量調節バルブ16は、流量計17の流量情報に基づいて送液されるエッチャント5の流量が所定の流量となるように、流量を調節する。フッ酸濃度センサー18は、測定した濃度値を濃度コントローラ10へフィードバックし、エッチャントタンク4内を設定した濃度にコントロールする。 The heat exchanger 14 heats or cools the etchant 5 by the temperature control unit 20 so that the temperature of the etchant 5 fed based on the temperature measurement information of the temperature measuring body 15 becomes a predetermined temperature. Further, the flow rate adjusting valve 16 adjusts the flow rate so that the flow rate of the etchant 5 sent based on the flow rate information of the flow meter 17 becomes a predetermined flow rate. The hydrofluoric acid concentration sensor 18 feeds back the measured concentration value to the concentration controller 10 and controls the inside of the etchant tank 4 to a set concentration.
吸引ポンプを兼ねるガス排気ポンプ9は、エッチャントタンク4内の気体を吸引して排気することによりエッチャントタンク4内を負圧状態とし、加工ヘッド2とガラス基板3との間に供給されたエッチャント5及びエッチャント5の一部から気化したガスを加工ヘッド2より吸引し、回収管7を通してエッチャントタンク4内に回収する。ガラス基板3の表面に供給されたエッチャント5の一部から気化したガスが拡散するとガラス基板3の表面を腐食して表面粗さを悪化させる原因の一つとなるが、この気化ガスを加工ヘッド2により吸引して排気することにより、ガラス基板3の表面における表面粗さを高めることができる。 A gas exhaust pump 9 also serving as a suction pump sucks and exhausts the gas in the etchant tank 4 to bring the inside of the etchant tank 4 into a negative pressure state, and the etchant 5 supplied between the processing head 2 and the glass substrate 3. The gas vaporized from a part of the etchant 5 is sucked from the processing head 2 and recovered into the etchant tank 4 through the recovery pipe 7. If the gas vaporized from a part of the etchant 5 supplied to the surface of the glass substrate 3 is diffused, the surface of the glass substrate 3 is corroded and the surface roughness is deteriorated. The surface roughness on the surface of the glass substrate 3 can be increased by sucking and exhausting.
なお、エッチャント循環装置1Aにおける上述の各種制御は不図示の制御装置により実行される。 The various controls described above in the etchant circulation device 1A are executed by a control device (not shown).
図2に示すように、加工ヘッド走査装置1Bは、被加工物であるガラス基板3を垂直姿勢に保持する不図示の基板保持台を装置基台31に固定し、該基板保持台に保持されたガラス基板3の表面に沿って垂直方向と水平方向の直交する2方向に移動可能な2方向移動ステージ32に加工ヘッド2を取付け、加工ヘッド2を水平方向に移動させる主走査速度と、垂直方向に所定ピッチで送る副走査方向の送り量を制御する加工ヘッド走査速度制御部33とにより構成しており、この加工ヘッド走査速度制御部33を除く前記基板保持台と2方向移動ステージ32を装置カバー34により覆い、室内にエッチャント5が飛散し、気化ガスが放散されるのを防いでいる。 As shown in FIG. 2, the processing head scanning device 1B fixes a substrate holding table (not shown) that holds a glass substrate 3 as a workpiece in a vertical posture to an apparatus base 31 and is held by the substrate holding table. The processing head 2 is attached to a two-way moving stage 32 that can move in two directions perpendicular to the vertical direction and the horizontal direction along the surface of the glass substrate 3, and the main scanning speed for moving the processing head 2 in the horizontal direction and the vertical direction. The processing head scanning speed control unit 33 controls the feed amount in the sub-scanning direction to be fed at a predetermined pitch in the direction. The substrate holding table and the two-way moving stage 32 excluding the processing head scanning speed control unit 33 are provided. Covered by the apparatus cover 34, the etchant 5 is scattered in the room and the vaporized gas is prevented from being diffused.
2方向移動ステージ32は、門型に形成されたアルミ製の垂直フレーム35を構成する一対の垂直フレーム部材36にそれぞれ直線移動案内機構37を取り付け、この一対の直線移動案内機構37に水平フレーム部材38を取り付け、水平フレーム部材38を超高精度に垂直方向に移動可能としている。また、水平フレーム部材38には主走査方向駆動用のボールねじ39を走査方向に沿って取り付け、このボールねじ39のナット部に加工ヘッド2を取り付けている。さらに、一対の垂直フレーム部材36の間に、垂直方向に沿って副走査方向用のボールねじ40を取り付け、このボールねじ40のナット部に水平フレーム部材38を取り付けている。 In the two-way moving stage 32, a linear movement guide mechanism 37 is attached to a pair of vertical frame members 36 constituting an aluminum vertical frame 35 formed in a gate shape, and a horizontal frame member is attached to the pair of linear movement guide mechanisms 37. 38 is attached so that the horizontal frame member 38 can be moved in the vertical direction with extremely high accuracy. Further, a ball screw 39 for driving in the main scanning direction is attached to the horizontal frame member 38 along the scanning direction, and the machining head 2 is attached to a nut portion of the ball screw 39. Further, a ball screw 40 for the sub-scanning direction is attached between the pair of vertical frame members 36 along the vertical direction, and a horizontal frame member 38 is attached to a nut portion of the ball screw 40.
主走査方向駆動用のボールねじ39と副走査方向用のボールねじ40はそれぞれのねじ部材を回転駆動する不図示のモータを有し、これらのモータを加工ヘッド走査速度制御部33により駆動制御している。 The ball screw 39 for driving in the main scanning direction and the ball screw 40 for driving in the sub scanning direction have motors (not shown) that rotationally drive the respective screw members, and these motors are driven and controlled by the machining head scanning speed control unit 33. ing.
本実施形態の加工ヘッド2は、円盤形状に形成されたノズルブロック体41と、ノズルブロック体41の背面側に接合される円盤形状の背面ブロック体42とを固定ねじ43とにより一体化して全体的に円盤形状とした構成としている。 The machining head 2 according to the present embodiment is formed by integrating a nozzle block body 41 formed in a disk shape and a disk-shaped back block body 42 joined to the back side of the nozzle block body 41 with a fixing screw 43. The configuration is a disc shape.
ノズルブロック体41は、中心位置にエッチャントを供給する一つの供給ノズル部44を形成し、この供給ノズル部44を中心とする同一円周上にエッチャントを吸引して排出する複数の排出孔45が等ピッチで形成されている。ノズルブロック体41の背面側には、これら複数の排出孔45に対応して背面側に開口する第1周溝46が形成され、これら複数の排出孔45がこの第1周溝46に連通している。
The nozzle block body 41 forms one supply nozzle portion 44 for supplying an etchant at the center position, and a plurality of discharge holes 45 for sucking and discharging the etchant on the same circumference around the supply nozzle portion 44. It is formed at an equal pitch. On the back side of the nozzle block body 41, a first circumferential groove 46 that opens to the back side corresponding to the plurality of discharge holes 45 is formed, and the plurality of discharge holes 45 communicate with the first circumferential groove 46. ing.
背面ブロック体42は、中心部に開口47を有するドーナツ状に形成され、前面には、第1周溝46と同一内外周径を有する第2周溝48が形成され、背面ブロック体42をノズルブロック体41に接合した際に、第1周溝46と第2周溝48とによって複数の排出孔45からのエッチャントを1箇所に集める環状の回収部を形成している。 The back block body 42 is formed in a donut shape having an opening 47 in the center, and a second circumferential groove 48 having the same inner and outer diameter as the first circumferential groove 46 is formed on the front surface. When joined to the block body 41, the first circumferential groove 46 and the second circumferential groove 48 form an annular collection portion that collects the etchant from the plurality of discharge holes 45 at one place.
なお、ノズルブロック体41と背面ブロック体42の材料としては、耐エッチャント特性に優れ、曲げ強度、硬度等の機械特性の優れたものを選定することが望ましい。特に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂,ABS,ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリカーボネイト,メチルペンテン,PEEK等が用いられる。 In addition, as a material of the nozzle block body 41 and the back block body 42, it is desirable to select a material that is excellent in etchant resistance and excellent in mechanical properties such as bending strength and hardness. In particular, fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), ABS, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, methylpentene, PEEK and the like are used.
背面ブロック体42の胴部には、第2周溝48に連通する排出路49が複数形成され、これら排出路49の排出端部にエッチャント循環装置1Aの回収管7が接続される。そして、エッチャント循環装置1Aの供給管19が背面ブロック体42の開口47を通してノズルブロック体41のエッチャント供給ノズル部44に接続される。 A plurality of discharge passages 49 communicating with the second circumferential groove 48 are formed in the body portion of the back block body 42, and the recovery pipe 7 of the etchant circulation device 1 </ b> A is connected to the discharge end portions of these discharge passages 49. The supply pipe 19 of the etchant circulation device 1A is connected to the etchant supply nozzle section 44 of the nozzle block body 41 through the opening 47 of the back block body 42.
加工ヘッド2のエッチャント供給ノズル部44からガラス基板3の表面に連続的に供給されたエッチャント5は、該エッチャント供給ノズル部44を中心として半径Rの円周上に複数設けられた排出孔45に連続的に吸引排出されるので、ヘッドと被加工物の表面との間におけるエッチャントの流れが形成される一定の領域であるエッチング領域が半径Rで形成されることになる。 The etchant 5 continuously supplied from the etchant supply nozzle portion 44 of the processing head 2 to the surface of the glass substrate 3 is supplied to a plurality of discharge holes 45 provided on the circumference of the radius R around the etchant supply nozzle portion 44. Since the suction and discharge are continuously performed, an etching region, which is a constant region where an etchant flow is formed between the head and the surface of the workpiece, is formed with a radius R.
また、上記した構成の加圧ヘッド2は、2方向移動ステージ32により、図3中矢印で示すように、垂直姿勢に保持されたガラス基板3の上端の水平方向一端側から他端側に向けて水平に移動する主走査を行い、該他端側の所定位置に到達すると、所定量だけ下方に送られる副走査を行った後、一端側に向けて主走査を行うというラスタースキャン方式により加工を行う。そして、この一連の主走査と副走査をガラス基板3の上端から下端に渡り行ってガラス基板3の表面をエッチング処理により平坦化する。 Further, the pressurizing head 2 configured as described above is directed from one horizontal end to the other end of the upper end of the glass substrate 3 held in a vertical posture by a two-way moving stage 32 as indicated by an arrow in FIG. The main scanning is performed horizontally, and when a predetermined position on the other end is reached, the sub-scan is sent downward by a predetermined amount, and then the main scanning is performed toward one end. I do. Then, this series of main scanning and sub-scanning is performed from the upper end to the lower end of the glass substrate 3, and the surface of the glass substrate 3 is flattened by an etching process.
エッチング処理を行う前に、ガラス基板3の表面の形状を測定し、測定結果に基づいて目的の形状に最も近づくように、加工前形状と加工ヘッド2で加工してできる静止加工痕形状から加工除去量と加工ヘッドの主走査速度を演算する。例えば、凸形状の大きい部分はエッチング量を多く、凸形状の小さい部分や凹形状の部分はエッチング量を少なくするように加工ヘッド2の主走査速度を制御する。 Before performing the etching process, the shape of the surface of the glass substrate 3 is measured and processed from the pre-processing shape and the static processing trace shape that is processed by the processing head 2 so as to be closest to the target shape based on the measurement result. The removal amount and the main scanning speed of the machining head are calculated. For example, the main scanning speed of the processing head 2 is controlled so that a large convex portion has a large etching amount, and a small convex portion or a concave portion has a small etching amount.
ガラス基板3の表面の形状測定は、レーザー等を用いた非接触方式、触針等の接触方式の測定手段を用いて行うことができる。なお、測定はガラス基板3を垂直姿勢に保持して行うため、ガラス基板3の自重たわみの影響を排除することができる。 The shape of the surface of the glass substrate 3 can be measured using a non-contact method using a laser or the like, or a contact method such as a stylus. In addition, since the measurement is performed with the glass substrate 3 held in a vertical posture, the influence of the self-weight deflection of the glass substrate 3 can be eliminated.
また、エッチング領域をなすエッチャントの供給と吸引のバランスにずれが生じた場合、エッチャントである例えばフッ酸濃度に変化が生じた場合にも平坦度に影響を与えることが本発明等により解明されている。 In addition, it has been clarified by the present invention that the flatness is affected even when there is a deviation in the balance between the supply and suction of the etchant that forms the etching region, and when there is a change in the concentration of the etchant such as hydrofluoric acid. Yes.
ところで、このような平坦度に影響を及ぼす要素を排除してエッチング処理を行ったが目的とする表面形状が得られないことがあった。その原因として、加工ヘッドの表面形状に何らかの原因があるのではないかと本発明者は考え、図1に示すように、加工ヘッド2におけるエッチャント供給ノズル部44と排出孔45から更に外周側にわたって平坦面に形成し、これを用いて表面処理を行ったところ、実際に加工ヘッドを走査させて得た加工量が、単位加工痕から算出した加工量と一致したことが確認された。 By the way, although the etching process was carried out by removing such elements that affect the flatness, the intended surface shape may not be obtained. As the cause, the present inventor thinks that there is some cause in the surface shape of the processing head, and as shown in FIG. 1, the processing head 2 is further flattened from the etchant supply nozzle portion 44 and the discharge hole 45 to the outer peripheral side. When it was formed on the surface and surface treatment was performed using this, it was confirmed that the machining amount obtained by actually scanning the machining head was consistent with the machining amount calculated from the unit machining trace.
図7(a)は、図7(b)に斜視図で示す単位加工痕から算出したライン断面形状と、実際のライン断面形状との比較を示す図で、加工ヘッド2のRを40(φ80mm)、排出孔径を0.5mm、排出孔間隔を0.5mmとしたものを走査速度240mm/minにてガラス基板3の表面を1ライン走査した。なお、他の加工条件は以下に示す。 FIG. 7A is a diagram showing a comparison between the line cross-sectional shape calculated from the unit processing trace shown in the perspective view of FIG. 7B and the actual line cross-sectional shape, and the R of the processing head 2 is set to 40 (φ80 mm). The surface of the glass substrate 3 was scanned for one line at a scanning speed of 240 mm / min with a discharge hole diameter of 0.5 mm and a discharge hole interval of 0.5 mm. Other processing conditions are shown below.
フッ酸濃度:35wt/%
加工ヘッド前端面とガラス基板との間隔:250μm
フッ酸循環流量:30L/h
吸引流量:31.4L/h
フッ酸温度:40℃
基板保持姿勢:垂直保持
図7(a)に示すように、計算値によるライン断面形状と走査速度240mm/minにて走査した結果得られたライン断面形状は殆ど重なっており、目的とする形状に加工できることが確認された。
Hydrofluoric acid concentration: 35wt /%
Distance between front end surface of processing head and glass substrate: 250μm
Hydrofluoric acid circulation flow rate: 30L / h
Suction flow rate: 31.4L / h
Hydrofluoric acid temperature: 40 ° C
Substrate holding posture: vertical holding As shown in FIG. 7 (a), the line cross-sectional shape obtained by the calculation and the line cross-sectional shape obtained as a result of scanning at a scanning speed of 240 mm / min almost overlap each other. It was confirmed that it could be processed.
図4(a)に示す本実施形態の加工ヘッド2のように、エッチャント供給ノズル部44から供給されたエッチャントは排出孔45に向かって放射状に流れ、途中で一部分が滞留することなくエッチャント供給ノズル部44から供給された新しいエッチャントが常にガラス基板3の表面に接触する。その際、エッチャントの一部から気化したガスも吸引排出され、さらに同一円周上に配置されている複数の排出孔45には該排出孔45よりも外側の空気も吸引排出されるので、ガラス基板3の表面との間に真円上のエッチング領域が形成されることになる。 Like the processing head 2 of the present embodiment shown in FIG. 4A, the etchant supplied from the etchant supply nozzle portion 44 flows radially toward the discharge hole 45, and the etchant supply nozzle does not stay partway along the way. A new etchant supplied from the unit 44 always contacts the surface of the glass substrate 3. At that time, gas vaporized from a part of the etchant is also sucked and discharged, and air outside the discharge holes 45 is also sucked and discharged into the plurality of discharge holes 45 arranged on the same circumference. An etching area on a perfect circle is formed between the surface of the substrate 3.
そこで、本実施形態では、加工ヘッド2の前面において、エッチング領域中に段差のない形状とするために、ノズルブロック体41を一体成形により形成し、ノズルブロック体41の前面をフラットな面としている。そうすると、エッチャント供給ノズル部44から供給するエッチャントの供給量と、排出孔45から吸引排出されるエッチャントの排出量を調整し、常にガラス基板3の表面にエッチャントの流れを確保することにより、エッチング領域の面積を大きくしてもバラツキのない加工が行える。なお、外周部に配置している固定ねじ43の取り付け部分を一段低く形成しているが、この段差は前記エッチング領域から十分に離れた位置にあり、エッチング領域をなすエッチャントの流れに影響を及ぼすものではない。 Therefore, in the present embodiment, the nozzle block body 41 is formed by integral molding on the front surface of the processing head 2 so that there is no step in the etching region, and the front surface of the nozzle block body 41 is a flat surface. . Then, by adjusting the supply amount of the etchant supplied from the etchant supply nozzle portion 44 and the discharge amount of the etchant sucked and discharged from the discharge hole 45, the etchant flow is always ensured on the surface of the glass substrate 3, so that the etching region is obtained. Even if the area is increased, processing can be performed without variation. Note that the fixing screw 43 disposed on the outer peripheral portion is formed at a lower level, but this step is located sufficiently away from the etching region and affects the flow of the etchant forming the etching region. It is not a thing.
なお、本第1実施形態では、供給口をなすエッチャント供給ノズル部44を中心とする同一円周上に複数の排出孔45を等間隔で設けた構成を排出口としているが、ノズルブロック体41に、エッチャント供給ノズル部44を中心とする同一円周上に、前面が開口した凹断面の環状溝部を形成し、この環状溝部を排出口としても良い。 In the first embodiment, the discharge port has a structure in which a plurality of discharge holes 45 are provided at equal intervals on the same circumference centering on the etchant supply nozzle portion 44 that forms the supply port. In addition, an annular groove portion having a concave cross section with an open front surface may be formed on the same circumference centering on the etchant supply nozzle portion 44, and the annular groove portion may be used as a discharge port.
第2実施形態
図5は本発明の第2実施形態を示す。
Second Embodiment FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention.
図5は、図1と同様の湿式エッチング加工装置を示し、加工ヘッド2の構造が図1の加工ヘッドと異なる点以外は第1実施形態と同一である。したがって、同一構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。 FIG. 5 shows a wet etching processing apparatus similar to that of FIG. 1, and is the same as that of the first embodiment except that the structure of the processing head 2 is different from the processing head of FIG. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
本第2実施形態の加工ヘッド2は、円筒形状に形成した外筒51と、外筒51内に中心軸を一致させて内装される円筒形状の内筒52と、外筒51の内周部と内筒52の外周部との間に配置される円盤形状に形成されたガイド部材53と、同心状に配置された外筒51と内筒52の背面側(ガラス基板3とは反対側)に当接する円盤形状の背面板54とにより構成している。 The machining head 2 according to the second embodiment includes an outer cylinder 51 formed in a cylindrical shape, a cylindrical inner cylinder 52 that is housed in the outer cylinder 51 so as to coincide with the central axis, and an inner peripheral portion of the outer cylinder 51. The guide member 53 formed in a disk shape disposed between the outer periphery of the inner cylinder 52 and the outer cylinder 51 disposed concentrically and the back side of the inner cylinder 52 (the side opposite to the glass substrate 3) And a disk-shaped back plate 54 that comes into contact with the disk.
外筒51は、外径をD0、内径をD1、前面の開口51aの開口径をD2(D1>D2)とし、内筒52は外径をD3(D2>D3)としている。また、外筒51は背面側の端部にフランジ部51bを有し、このフランジ部51bには凹部51cが形成されている。一方、内筒52の背面側の端部には、フランジ部52aが形成され、このフランジ部52aが外筒51の凹部51cにガタなく嵌合している。そして、内筒52のフランジ部52aの前面が外筒51の凹部51cの背面に当接した状態において、内筒52の前端面と外筒51の前端面とが段差なく同じレベルに一致するように内筒52と外筒51の全長を設定している。 The outer cylinder 51 has an outer diameter D0, an inner diameter D1, an opening diameter of the front opening 51a is D2 (D1> D2), and the inner cylinder 52 has an outer diameter D3 (D2> D3). The outer cylinder 51 has a flange portion 51b at an end on the back side, and a concave portion 51c is formed in the flange portion 51b. On the other hand, a flange portion 52 a is formed at an end portion on the back side of the inner cylinder 52, and the flange portion 52 a is fitted into the recess 51 c of the outer cylinder 51 without looseness. Then, in a state where the front surface of the flange portion 52a of the inner cylinder 52 is in contact with the rear surface of the recess 51c of the outer cylinder 51, the front end surface of the inner cylinder 52 and the front end surface of the outer cylinder 51 are matched to the same level without a step. The total length of the inner cylinder 52 and the outer cylinder 51 is set.
また、内筒52の先端において、内筒52と外筒51との間に、[(D2−D3)/2=d1]の隙間を有する環状の排出孔55を形成している。 Further, an annular discharge hole 55 having a gap of [(D2−D3) / 2 = d1] is formed between the inner cylinder 52 and the outer cylinder 51 at the tip of the inner cylinder 52.
ここで、内筒52はエッチャントをガラス基板3との間に供給するエッチャント供給ノズル部として用いられ、環状の排出孔55は、供給されたエッチャントを吸引して排出するのに用いられる。したがって、エッチング領域は、環状の排出孔55の外周にて形成される円内となる。 Here, the inner cylinder 52 is used as an etchant supply nozzle for supplying an etchant to the glass substrate 3, and the annular discharge hole 55 is used for sucking and discharging the supplied etchant. Therefore, the etching region is in a circle formed on the outer periphery of the annular discharge hole 55.
ガイド部材53は、内筒52の外周に同心に外装され、且つ外筒51の内周に同心に内装されることにより、内筒52を外筒51に対して同一軸心を保持し、前記環状の排出孔55の隙間d1を全周にわたって維持できるようにしている。なお、ガイド部材53が装着されている外筒51の内周部分には、環状の排出孔55から吸引したエッチャントが通過するための開口部53aを適宜に形成している。同様に、内筒52のフランジ部52aに、複数の液孔52bが周方向に同一円周上に形成されている。 The guide member 53 is concentrically mounted on the outer periphery of the inner cylinder 52 and concentrically mounted on the inner periphery of the outer cylinder 51, thereby holding the inner cylinder 52 in the same axis with respect to the outer cylinder 51, The gap d1 of the annular discharge hole 55 can be maintained over the entire circumference. Note that an opening 53a through which the etchant sucked from the annular discharge hole 55 passes is appropriately formed in the inner peripheral portion of the outer cylinder 51 on which the guide member 53 is mounted. Similarly, a plurality of liquid holes 52 b are formed on the same circumference in the circumferential direction in the flange portion 52 a of the inner cylinder 52.
背面板54は、中央に内筒52の中空孔部58に接合する接続孔56を有し、前面側に複数の液孔52bに対応して凹状の周溝57が形成され、径方向に沿って該周溝57に連通する排出路59が複数形成されている。そして、これら複数の排出路59の排出端に回収管7が接続されている。また、エッチャント循環装置1Aの供給管19が接続孔56に接続される。 The back plate 54 has a connection hole 56 joined to the hollow hole portion 58 of the inner cylinder 52 at the center, and a concave circumferential groove 57 is formed on the front side corresponding to the plurality of liquid holes 52b, along the radial direction. Thus, a plurality of discharge paths 59 communicating with the circumferential groove 57 are formed. The recovery pipe 7 is connected to the discharge ends of the plurality of discharge paths 59. Further, the supply pipe 19 of the etchant circulation device 1 </ b> A is connected to the connection hole 56.
背面板54は固定ねじ43により、外筒51のフランジ部51bに締結され、内筒52のフランジ部52aに当接して内筒52の軸方向移動を規制し、外筒51と内筒52と背面板54とを一体的に固定する。 The back plate 54 is fastened to the flange portion 51 b of the outer cylinder 51 by a fixing screw 43, abuts against the flange portion 52 a of the inner cylinder 52 and restricts the axial movement of the inner cylinder 52, and the outer cylinder 51, the inner cylinder 52, The back plate 54 is fixed integrally.
上述した第2実施形態において、内筒52の中空孔部58を通してガラス基板3との隙間にエッチャント5が供給され中空孔部58の周囲に同心上に形成された環状の排出孔55に吸引されて排出され、ガイド部材53に形成した開口部53aを通し、さらに内筒52のフランジ部52aに形成した液孔52bを通して凹状の周溝57に集められ、さらに排出路59を通して回収される。 In the second embodiment described above, the etchant 5 is supplied to the gap with the glass substrate 3 through the hollow hole portion 58 of the inner cylinder 52 and is sucked into the annular discharge hole 55 formed concentrically around the hollow hole portion 58. Then, it passes through the opening 53 a formed in the guide member 53, is further collected in the concave circumferential groove 57 through the liquid hole 52 b formed in the flange portion 52 a of the inner cylinder 52, and is further collected through the discharge path 59.
なお、環状の排出孔55の隙間d1に比較して、外筒51の内径(D1)と内筒52の外径(D3)との隙間[(D1−D3)/2=d2]を大きくしており、隙間d2が隙間d1と等しいと、液孔54を通して回収管7へ至る管路抵抗の影響で排出孔55から充分にエッチャントを吸引排出できなくなる。このため、隙間d2を隙間d1よりも大きくして排出孔55よりエッチャントを充分に吸引排出できるようにしている。 The gap [(D1-D3) / 2 = d2] between the inner diameter (D1) of the outer cylinder 51 and the outer diameter (D3) of the inner cylinder 52 is made larger than the gap d1 of the annular discharge hole 55. If the gap d2 is equal to the gap d1, the etchant cannot be sufficiently sucked and discharged from the discharge hole 55 due to the influence of the pipe resistance reaching the recovery pipe 7 through the liquid hole 54. For this reason, the gap d2 is made larger than the gap d1 so that the etchant can be sufficiently sucked and discharged from the discharge hole 55.
第1実施形態の加工ヘッド2はノズルブロック体41を一体に形成し、前面を完全に段差のない平坦面に形成しているが、上述した本第2実施形態の加工ヘッド2は、前端面に外筒51と内筒52という2部材が存在しているために僅かでも段差が生じる。 In the processing head 2 of the first embodiment, the nozzle block body 41 is integrally formed, and the front surface is formed on a flat surface having no level difference. However, the processing head 2 of the second embodiment described above has a front end surface. Since there are two members, the outer cylinder 51 and the inner cylinder 52, there is a slight difference in level.
図4(b)は、外筒51の先端に対して内筒52の先端が後方(ガラス基板3から離れる方向)にずれて後方に凹の段差が生じている状態を示し、図4(c)は逆に内筒52の先端が外筒51の先端よりも前方に凸の段差が生じている状態を示している。 FIG. 4B shows a state in which the front end of the inner cylinder 52 is displaced rearward (in a direction away from the glass substrate 3) with respect to the front end of the outer cylinder 51, and a concave step is generated on the rear side. ) Shows a state where the tip of the inner cylinder 52 has a convex step ahead of the tip of the outer cylinder 51.
図4(b)に示す凹の段差が生じていると、エッチング領域の変動、液引きを発生させる傾向があり、図4(c)に示す凸の段差が生じていると、供給されたエッチャントの一部及び気化したガスの一部が環状の排出孔55に吸引排出されず、走査時に流れる場合がある。 When the concave step shown in FIG. 4B is generated, the etching region tends to fluctuate and liquid drawing tends to occur. When the convex step shown in FIG. 4C is generated, the supplied etchant In some cases, a part of the gas and a part of the vaporized gas are not sucked and discharged to the annular discharge hole 55 and flow during scanning.
図6(a)は、加工ヘッドの段差とライン加工断面形状の関係を示す図である。 FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the level difference of the machining head and the line machining cross-sectional shape.
加工条件は以下の通りである。 The processing conditions are as follows.
単位加工エッチャント領域; φ15mm
フッ酸濃度 ; 25wt%
ヘッド前面−基板間距離 ; 500μm
フッ酸循環流量 ; 30L/h
吸引 ; 31.4L/min
フッ酸温度 ; 25℃
基板保持; 水平保持(加工ヘッドをガラス基板の下方に配置し、上向きにフッ酸を供給)
走査速度; 200mm/min
上記の加工条件により、段差+50μm、+170μm+300μm、−200μm、−320μm、で20回の往復走査(40回走査)の加工を行い、走査方向における加工断面を測定した。測定結果を1走査当たりの深さに換算したものを図6(a)に示す。なお、段差制御は、内筒52のフランジ部52aと外筒51の凹部51cとの間にスペーサーを挟むことにより調節して行った。
Unit processing etchant area; φ15mm
Hydrofluoric acid concentration: 25wt%
Head front-substrate distance; 500 μm
Hydrofluoric acid circulation flow rate: 30L / h
Suction: 31.4L / min
Hydrofluoric acid temperature: 25 ℃
Substrate holding; horizontal holding (processing head is placed below the glass substrate and hydrofluoric acid is supplied upward)
Scanning speed: 200mm / min
Under the above processing conditions, 20 reciprocating scans (40 scans) were performed at steps of +50 μm, +170 μm + 300 μm, −200 μm, and −320 μm, and the processing cross section in the scanning direction was measured. FIG. 6A shows the measurement result converted into the depth per scan. The step control was performed by adjusting a spacer between the flange portion 52a of the inner cylinder 52 and the concave portion 51c of the outer cylinder 51.
図6(a)に示すように、計算値と、段差+50μm(計算値と重なっている)、+170μm、−200μmの場合は計算値と略同じ断面形状が得られたが、段差を+300μm、−320μmとした場合では計算値よりも深く、また狭く加工され、加工断面形状に凹凸が発生していた。 As shown in FIG. 6A, in the case of the calculated value and the step +50 μm (overlapping with the calculated value), +170 μm, and −200 μm, substantially the same cross-sectional shape as the calculated value was obtained, but the step was +300 μm, − In the case of 320 μm, processing was deeper and narrower than the calculated value, and unevenness occurred in the processed cross-sectional shape.
次に、加工ヘッドの段差と加工断面積の関係を、基準値と該各加工断面積との比を下記の表1に示す。 Next, Table 1 below shows the relationship between the step of the machining head and the machining cross-sectional area, and the ratio between the reference value and each machining cross-sectional area.
表1より、段差+50μmでは1.7と殆ど基準値と同じ断面積が得られたが、+170μmでは3.6、−200μmでは−2.4となり基準値よりもわずかに大きな断面積が得られ、+300μmでは45.7、−320μmでは40.8と基準値に比べて大きな断面積となった。 Table 1 shows that the cross-sectional area of 1.7 is almost the same as the standard value at the step +50 μm, but it is 3.6 at +170 μm, −2.4 at −200 μm, and a slightly larger cross-sectional area than the standard value, and 45.7 at −300 μm. At 320μm, the cross-sectional area was 40.8, which was larger than the standard value.
これらの結果より、段差が±200μm未満、好ましくは±150μm未満であると、計算値と同等のライン加工断面形状が得られ、段差が200μmよりも大きくなると、計算値よりも大きくずれ、高平坦度が得難くなる。また、図6(b)に示すように、段差が大きくなると、走査方向後方に向けて液引きが生じる。 From these results, if the step is less than ± 200 μm, preferably less than ± 150 μm, a line processing cross-sectional shape equivalent to the calculated value can be obtained. The degree becomes difficult to obtain. Further, as shown in FIG. 6B, when the level difference becomes large, liquid drawing occurs backward in the scanning direction.
なお、上記した各実施形態において、加工ヘッド走査装置1Bは、ガラス基板3を固定し、加工ヘッド2をガラス基板3に対して移動するようにしているので、加工ヘッド2を駆動する機構はガラス基板3よりも大きくはみ出ることがない。勿論、ガラス基板3を移動するようにしても良いが、ガラス基板3の周囲に、ガラス基板3が移動できるスペースを確保する必要があり、装置全体の大型化を招き、また重量のあるガラス基板3を移動させるためには移動機構を堅牢にする必要があり、装置全体の重量も増す他、消費電力も多くなる。 In each of the above-described embodiments, the processing head scanning device 1B fixes the glass substrate 3 and moves the processing head 2 with respect to the glass substrate 3. Therefore, the mechanism for driving the processing head 2 is glass. It does not protrude beyond the substrate 3. Of course, the glass substrate 3 may be moved, but it is necessary to secure a space in which the glass substrate 3 can be moved around the glass substrate 3, leading to an increase in the size of the entire apparatus and a heavy glass substrate. In order to move 3, it is necessary to make the moving mechanism robust, which increases the weight of the entire apparatus and increases the power consumption.
1 湿式エッチング加工装置
1A エッチャント循環装置
1B 加工ヘッド走査装置
2 加工ヘッド
3 ガラス基板(加工物)
4 エッチャントタンク
5 エッチャント
6 エッチャント供給系
7 エッチャント回収管
8 ガス排気管
9 ガス排気ポンプ
10 濃度コントローラ
11 水
12 補給管
13 送液ポンプ
14 熱交換器
15 測温体
16 流量調節バルブ
17 流量計
18 フッ酸濃度センサー
19 供給管
20 温調ユニット
31 装置基台
32 2方向移動ステージ
33 加工ヘッド走査速度制御部
34 装置カバー
35 垂直フレーム
36 垂直フレーム部材
37 直線移動案内機構
38 水平フレーム部材
39 主走査方向駆動用のボールねじ
40 副走査方向用のボールねじ
41 ノズルブロック体
42 背面ブロック体
43 固定ねじ
44 供給ノズル部
45 排出孔
46 第1周溝
47 開口
48 第2周溝
49 排出路
51 外筒
51b フランジ部
51c 凹部
52 内筒
52a フランジ部
52b 液孔
53 ガイド部材
53a 開口部
54 背面板
55 排出孔
56 接続孔
57 周溝
58 中空孔部
59 排出路
61 窪み部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wet etching processing apparatus 1A Etchant circulation apparatus 1B Processing head scanning apparatus 2 Processing head 3 Glass substrate (workpiece)
4 Etchant Tank 5 Etchant 6 Etchant Supply System 7 Etchant Recovery Pipe 8 Gas Exhaust Pipe 9 Gas Exhaust Pump 10 Concentration Controller 11 Water 12 Supply Pipe 13 Liquid Pump 14 Heat Exchanger 15 Temperature Sensor 16 Flow Control Valve 17 Flowmeter 18 Foot Acid concentration sensor 19 Supply pipe 20 Temperature control unit 31 Device base 32 Two-way moving stage 33 Processing head scanning speed control unit 34 Device cover 35 Vertical frame 36 Vertical frame member 37 Linear movement guide mechanism 38 Horizontal frame member 39 Main scanning direction drive Ball screw 40 Ball screw 41 for sub-scanning direction Nozzle block body 42 Back block body 43 Fixing screw 44 Supply nozzle portion 45 Discharge hole 46 First circumferential groove 47 Opening 48 Second circumferential groove 49 Discharge path 51 Outer cylinder 51b Flange 51c Recess 52 Inner cylinder 52a Flange 52b liquid holes 53 guide members 53a opening 54 back plate 55 discharge hole 56 connecting hole 57 peripheral groove 58 hollow bore 59 discharge path 61 recess
Claims (6)
前記供給口と前記複数の排出口とが設けられているヘッド前端部は、1部材により形成されて前端面を無段差の平坦面に形成したことを特徴とする加工ヘッド。 A plurality of discharge ports surrounding the supply port while continuously supplying a liquid etchant from one supply port to the surface of the workpiece while moving relative to the surface of the workpiece held in the vertical direction A processing head for etching the surface of the workpiece by an etching region that is sucked and discharged from the supply port and is in contact with the surface of the workpiece formed between the supply port and the discharge port. And
The processing head according to claim 1, wherein the head front end portion provided with the supply port and the plurality of discharge ports is formed of a single member, and the front end surface is formed on a flat surface having no step.
前記供給口と前記排出口とが設けられているヘッド前端部は、筒形状の内筒と、該内筒を隙間を有して内装する外筒との2部材により同心管構造に構成すると共に、前記内筒の後端部をフランジ形状に形成し、前記内筒と前記外筒の前端面を一致させるように前記外筒の後端面に該内筒のフランジ形状の後端部を当接させて軸方向前方に対する位置決めを行い、該内筒を該供給口とし、該外筒と該内筒との間に形成される環状の隙間を該排出口としたことを特徴とする加工ヘッド。 While moving relative to the surface of the workpiece, a liquid etchant is continuously supplied from the supply port to the surface of the workpiece and sucked and discharged from the discharge port. The supply port, the discharge port, A processing head for etching the surface of the work piece by an etching region in contact with the surface of the work piece formed between
The head front end portion where the supply port and the discharge port are provided is configured in a concentric tube structure by two members, a cylindrical inner cylinder and an outer cylinder that includes the inner cylinder with a gap therebetween. The rear end portion of the inner cylinder is formed in a flange shape, and the rear end portion of the inner cylinder is brought into contact with the rear end surface of the outer cylinder so that the front end surfaces of the inner cylinder and the outer cylinder are aligned. A machining head characterized by positioning in an axially forward direction, using the inner cylinder as the supply port, and an annular gap formed between the outer cylinder and the inner cylinder as the discharge port.
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