(57)【要約】【課題】簡易な構成で精度良くエッチングレートを測定できるエッチングレート測定装置等を提供する。【解決手段】エッチング槽１の薬液１ａ中に、エッチング処理を施すガラス板３を、静電容量測定用の一対のセンサ５ａをガラス板３の両側面に対向配置した状態で設置する。各センサ５ａは、ばねバサミ７によりガラス板３の方向に押圧される。エッチングによってガラス板３が薄くなりセンサ５ａ間の距離が縮まって静電容量が変化するので、予め求めておいたガラス厚と静電容量の関係式を用いて、測定された静電容量の継時的な変化からエッチングレートが算出できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液によりエッチングされるガラス体の両側に対向配置され、静電容量を測定するためのセンサを有する一対のセンサ部と、
前記ガラス体のエッチングに伴うセンサ間の静電容量の変化から、エッチングレートを算出するエッチングレート算出部と、
を具備することを特徴とするエッチングレート測定装置。
【請求項２】
前記センサ部を前記ガラス体の方向に押圧する押圧部を更に具備することを特徴とする請求項１記載のエッチングレート測定装置。
【請求項３】
前記エッチングレート算出部は、
予め求めた前記ガラス体の厚さと前記センサ間の静電容量の関係を用いて、エッチングレートを算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッチングレート測定装置。
【請求項４】
前記関係として、前記ガラス体に応じたものを用いることを特徴とする請求項３に記載のエッチングレート測定装置。
【請求項５】
前記センサ部を、前記センサを治具を介して配置したものとし、センサ間にある前記ガラス体の部分にサイドエッチングが生じないようにしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のエッチングレート測定装置。
【請求項６】
静電容量を測定するためのセンサを有する一対のセンサ部をガラス体の両側に対向配置した状態で、薬液を用いて前記ガラス体のエッチングを行い、
前記ガラス体のエッチングに伴うセンサ間の静電容量の変化から、エッチングレートを算出することを特徴とするエッチングレート測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチングの進行速度を測定するエッチングレート測定装置およびエッチングレート測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイなどの製造時には、ＳｉやＳｉＯ２等によるガラス基板のエッチング処理が行われる場合がある。エッチング処理は、ガラス基板にレジストによる保護膜をパターニングしたうえで、フッ酸やフッ化アンモニウム等の薬液を作用させ、保護膜が形成されない箇所のガラスを腐食させ堀下げるものである。
【０００３】
このようなエッチング処理においては、エッチングレート、すなわち薬液によるガラス基板のエッチングの進行速度を管理することが重要であり、様々な方法が提案されている。
【０００４】
その例としてエッチングされるガラスの特性値の変化を経時的に測定する方法があり、特許文献１には、一方の面にＳｉＯ２結晶を設けたＡＴカット水晶振動板を薬液中で使用し、その振動周波数からエッチングレートを測定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７３０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の測定装置は複雑な構成でありコストも高くなる。また、特許文献１の測定装置では振動周波数によってエッチングレートを測定しているが、エッチング時に生じる反応生成物が振動板に付着するなどして周波数測定の阻害となり、誤差が生じやすくなる恐れもある。
【０００７】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で精度良くエッチングレートを測定できるエッチングレート測定装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するための第１の発明は、薬液によりエッチングされるガラス体の両側に対向配置され、静電容量を測定するためのセンサを有する一対のセンサ部と、前記ガラス体のエッチングに伴うセンサ間の静電容量の変化から、エッチングレートを算出するエッチングレート算出部と、を具備することを特徴とするエッチングレート測定装置である。
【０００９】
本発明によれば、ガラス体のエッチングが進行すると、その両側にあるセンサ間の静電容量が変化する。静電容量の値はエッチング時に生じる反応生成物の影響を受けづらいので、エッチングの進行状況を静電容量の変化から精度良く求めることが可能になり、薬液のエッチングレートを算出し実際のエッチング処理におけるエッチングの管理に用いることができる。また装置も簡易となり、低コストで構成できる。
【００１０】
前記センサ部を前記ガラス体の方向に押圧する押圧部を更に具備することが望ましい。
上記構成により、エッチングの進行に伴ってセンサ間の距離を確実に縮め、センサ間の静電容量を変化させることができる。
【００１１】
また、前記エッチングレート算出部は、予め求めた前記ガラス体の厚さと前記センサ間の静電容量の関係を用いて、エッチングレートを算出することが望ましい。
このようにして、エッチングレートの算出を好適に行うことができる。
【００１２】
前記関係として、前記ガラス体に応じたものを用いることが望ましい。
ガラス体の材質等によりセンサによって測定される静電容量が異なるケースが考えられるので、上記のようにしてガラス体に応じた関係を用いてエッチングレートを算出することで、エッチングレートの算出精度が高まる。
【００１３】
前記センサ部を、前記センサを治具を介して配置したものとし、センサ間にある前記ガラス体の部分にサイドエッチングが生じないようにすることが望ましい。
これにより、センサ間のガラス体の部分でサイドエッチングが生じないようにし、エッチングレートを好適に算出できる。
【００１４】
第２の発明は、静電容量を測定するためのセンサを有する一対のセンサ部をガラス体の両側に対向配置した状態で、薬液を用いて前記ガラス体のエッチングを行い、前記ガラス体のエッチングに伴うセンサ間の静電容量の変化から、エッチングレートを算出することを特徴とするエッチングレート測定方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、簡易な構成で精度良くエッチングレートを測定できるエッチングレート測定装置等を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】エッチングレート測定装置１１を示す図
【図２】エッチングレート測定方法の手順を示す図
【図３】エッチングレートの測定について説明する図
【図４】エッチングレートの測定について説明する図
【図５】サイドエッチングについて説明する図
【図６】エッチングレート測定装置１１ａを示す図
【図７】エッチングレート測定装置１１ｂを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施形態］
（１．エッチングレート測定装置）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るエッチングレート測定装置１１の構成を示す図である。
【００１９】
このエッチングレート測定装置１１は、エッチング槽１内の薬液１ａによってガラス板３をエッチングする際のエッチングレートを測定するものであり、薬液１ａで満たしたエッチング槽１の他、ガラス板３、センサ部５、ばねバサミ７、静電容量測定装置９、ＰＣ１０等を備える。
【００２０】
エッチング槽１は、エッチングに通常使用される容器であり、既知のものを使用できる。薬液１ａは、実際のエッチング処理時に使用されるものであり、例えばフッ酸やフッ化アンモニウム等を含むものである。
【００２１】
ガラス板３は、板状のガラス体であり、例えばＳｉやＳｉＯ２等からなるガラス板が用いられる。ガラス板３は、実際のエッチング処理時のガラス基板と同様の材質のものが用いられる。ガラス板３はエッチング槽１内の薬液１ａ中に配置され、図示しない固定部によって位置固定される。
【００２２】
本実施形態において、センサ部５はセンサ５ａからなり、絶縁体であるガラス板３の両側面に対向配置される。センサ５ａは静電容量を測定するためのものであり、これらのセンサ５ａを用いてセンサ５ａ間の静電容量が計測される。センサ５ａ間の距離に応じて静電容量は変化し、距離が小さいほど静電容量は大きくなる。センサ５ａは、薬液１ａで腐食されない耐腐食性を有する材質によって保護される。例えば薬液１ａとしてフッ酸を用いる場合、塩化ビニル樹脂などを用いて保護される。
【００２３】
各センサ５ａはケーブル８によって静電容量測定装置９に接続される。静電容量測定装置９は、センサ５ａ間に所定の電圧を印加し、この時のセンサ５ａ間の静電容量を測定するものである。静電容量測定装置９およびセンサ５ａとしては、既知のものを使用可能である。
【００２４】
ばねバサミ７（押圧部）は、ガラス板３の両側面にある各センサ５ａを、ガラス板３の方向に押圧する。ばねバサミ７は、弾性部７ａとその両端のアーム部７ｂを有し、アーム部７ｂの先端がセンサ５ａに取り付けられる。ばねバサミ７は、弾性部７ａの弾性変形によってアーム部７ｂ先端同士の間隔が縮まろうとする力を利用して、いわば文房具のクリップのようにセンサ５ａの押圧を行う。
【００２５】
ＰＣ１０（エッチングレート算出部）は、静電容量測定装置９で測定した静電容量の変化に基づいて、薬液１ａのエッチングレートを算出する。ＰＣ１０は、制御部、記憶部、表示部、通信部等を有する一般的なコンピュータで実現できる。
【００２６】
（２．エッチングレート測定方法）
次に、エッチングレート測定装置１１によるエッチングレート測定方法について説明する。図２は、エッチングレート測定方法の手順について示す図である。
【００２７】
本実施形態では、エッチングレート測定装置１１において、薬液１ａによりガラス板３のエッチングを行う（Ｓ１）。すると、図３（ａ）に示すようにガラス板３が薄くなり、センサ５ａ間の距離が縮まる。センサ５ａは、ばねバサミ７によってガラス板３の方向に押圧されているため、ガラス板３がエッチングされてもガラス板３から外れたりせず、エッチングの進行に伴いセンサ５ａ間の距離を確実に縮めることができる。
【００２８】
このようなエッチングの間、静電容量測定装置９によって、センサ５ａ間の静電容量の変化を測定する（Ｓ２）。
【００２９】
図３（ｂ）に、エッチング中のセンサ５ａ間の静電容量の変化を模式的に示す。静電容量測定装置９は、図３（ｂ）に示すような静電容量の継時的な変化を測定し、ＰＣ１０に出力する。
【００３０】
ＰＣ１０は、静電容量測定装置９から入力された静電容量の変化を用いて、エッチングレートを算出する（Ｓ３）。
【００３１】
ＰＣ１０は、図４（ａ）に示すような、ガラス厚（センサ５ａ間の距離）とセンサ５ａ間の静電容量の関係を予め記憶部に記憶しており、この関係を用いて、静電容量測定装置９から入力された静電容量の変化を、図４（ｂ）に示すようにガラス厚の変化に変換する。
【００３２】
そして、ガラス厚の継時的な変化から、単位時間あたりのガラス厚の減少量をエッチングレートとして算出する。これによって、薬液１ａのエッチングレートの評価を行うことができる。エッチングレートの算出方法は様々に考えられるが、例えば図４（ｂ）に示すようなガラス厚の変化を直線近似し、その傾きをエッチングレートすることができる。
【００３３】
なお、ガラス厚と静電容量の関係は、予め試験等を行うなどして定式化して求めておくことができる。この関係式は、例えばガラス板３の材質ごとに求めておくことができる。この場合、Ｓ３では、測定に用いたガラス板３に対応する関係式を用いるようにしておく。
【００３４】
以上のように、第１の実施形態に係るエッチングレート測定装置１１では、薬液１ａ中のガラス板３のエッチングが進行するとともに一対のセンサ５ａ間の静電容量が変化する。静電容量の値はエッチング時に生じる反応生成物の影響を受けづらいので、エッチングの進行状況を静電容量の変化から精度良く求めることが可能になり、薬液１ａのエッチングレートを算出、評価し実際のエッチング処理におけるエッチングの管理に用いることができる。また装置も簡易となり、低コストで構成できる。
【００３５】
また、センサ５ａは、ばねバサミ７によってガラス板３の方向に押圧されるから、エッチングの進行に伴ってセンサ５ａ間の距離を確実に縮め、静電容量を変化させることができる。しかしながら、本発明は、ばねバサミ７を用いるものに限らず、センサ５ａをガラス板３の方向に押圧できるものであれば、ばねバサミ７に代えて用いることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、ＰＣ１０に、予め求めたガラス板３の厚さと静電容量の関係を記憶させておき、これを用いて、測定した静電容量をガラス板３の厚さに変換することで、エッチングレートの算出を好適に行うことができる。この関係をガラス板３の材質ごとに求めておき、変換時にはガラス板３に応じた関係を用いるようにしておけば、ガラス板３の材質等により測定される静電容量が異なるケースを考慮して更に精度良くエッチングレートの算出が行える。
【００３７】
さらに、エッチングレート測定装置１１は、薬液１ａのエッチングレートの評価だけでなく、実際のガラス基板のエッチング処理時の薬液内に設置し、これによって実際のエッチング時のエッチングレートを算出してエッチングの管理に用いることも可能である。
【００３８】
ところで、前記したＳ１のエッチング時には、サイドエッチング等の影響により、センサ５ａ間のガラス板３の部分が不均一にエッチングされることも考えられる。
【００３９】
図５（ａ）はセンサ５ａ間のガラス板３の部分のエッチング状況を詳細に示す図である。図５（ａ）では、ばねバサミ７、ケーブル８の図示を省略している。後述の図６（ｂ）においても同様である。なお、図中のｓはエッチング前のガラス板３の両側面の位置である。
【００４０】
図５（ａ）に示すように、エッチング時には、センサ５ａとガラス板３の接触部分におけるエッチングの進行速度ｄ２が、他の部分の進行速度ｄ１に比べ、わずかながら遅くなる可能性がある。すると、センサ５ａ間にあるガラス板３の部分の厚みが他の部分より若干厚くなって凸部となる。この凸部が側方からエッチングされると（サイドエッチング）、センサ５ａ間にあるガラス板３の部分の厚みが不均一になり、サイドエッチングされた部分３ａには薬液１ａが侵入する。なお、図５（ａ）では、説明のため、このようなエッチング状況をやや誇張して示している。
【００４１】
このように、センサ５ａ間のガラス板３の部分が不均一にエッチングされている状況下で測定されたエッチングレートは、薬液１ａの一般的な評価に用いるには必ずしも適切ではない恐れがある。これを防ぐためには、図５（ｂ）に示すように、ガラス厚の変化が安定している（すなわち、静電容量の変化が安定している）時間範囲１５を切り出して上記のエッチングレートを算出し評価に用いることが考えられる。例えばエッチングの初期時にはサイドエッチング等の影響も小さい。
【００４２】
また、装置構成によってもサイドエッチング等の影響を防ぐことが可能である。これを第２の実施形態として以下説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と異なる点について説明し、同様の点については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。
【００４３】
［第２の実施形態］
図６は、第２の実施形態に係るエッチングレート測定装置１１ａを示す図である。図６（ａ）は、エッチングレート測定装置１１ａの構成を示す図であり、図６（ｂ）はエッチング途中のセンサ部５付近の拡大図である。
【００４４】
第２の実施形態のエッチングレート測定装置１１ａが第１の実施形態と異なる点は、図６（ａ）に示すように、センサ部５が、センサ５ａと治具５ｂから構成され、センサ５ａを治具５ｂに取付けてガラス板３の側面から若干間隔を空けて配置し、ばねバサミ７が治具５ｂをガラス板３の方向へ押圧する点である。治具５ｂは耐腐食性および絶縁性を有する材料で形成される。例えば薬液１ａがフッ酸であれば、塩化ビニル樹脂等を用いることができる。
【００４５】
第２の実施形態では、図６（ｂ）に示すように、治具５ｂの間のガラス板３の部分でサイドエッチングが生じ、センサ５ａ間のガラス板３は均一にエッチングされる。従って、この時のセンサ５ａ間の静電容量とガラス板３の厚さとの関係を予め求めておけば、第１の実施形態と同様にしてエッチングレートの算出ができ、前記したようなサイドエッチングの影響も回避できる。一方、第１の実施形態では、センサ５ａ間にエッチングによる反応生成物が存在し得る空間がほぼ無いので、反応生成物による影響が更に低減できるという利点がある。
【００４６】
なお、サイドエッチングによる影響としては、第１の実施形態ではセンサ５ａとガラス板３の接触面積が、第２の実施形態では治具５ｂとガラス板３の接触面積が小さくなり、ばねバサミ７による押圧支持状態が不安定になり静電容量の測定値に影響を与えることも考えられる。これについても、治具５ｂの面積を広くしたり、あるいは図７のエッチングレート測定装置１１ｂに示すように、耐腐食性を有する広面積の板材６をガラス板３の表面に設けてその上に治具５ｂを配置すると、押圧支持状態を安定させることができる。
【００４７】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４８】
１………エッチング槽
１ａ………薬液
３………ガラス板
５………センサ部
５ａ………センサ
５ｂ………治具
７………ばねバサミ
９………静電容量測定装置
１０………ＰＣ
１１、１１ａ、１１ｂ………エッチングレート測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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