(57)【要約】【課題】  薄膜デバイス転写のためにガラス基板をフッ酸溶液に浸漬させてエッチングする従来技術では、高速且つ面内均一にガラスをエッチングすることができなかった。従来のエッチングレートでは、ガラス基板をエッチングするために２時間以上を要し、量産技術としてはスループットが非常に遅いという課題があった。【解決手段】  ガラス基板１４にシャワー状のフッ酸溶液１６を吐出することによりエッチングが可能なエッチング装置１００、及びそれを用いたエッチングプロセスを提供する。シャワー１５の噴霧角度、シャワーノズル１３と基板１４との間の間隔、基板１４の揺動振幅長などを適切に設計することにより、シャワー１５を基板１４面内に均一に供給可能とする。基板１４表面への微粒子１７（フッ酸に対する不溶物）の付着を効果的に抑制でき、非常に高速且つ面内均一なエッチングを実現できる。【選択図】    図１
2008013389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をエッチングする装置において、
少なくともフッ酸を含む酸溶液を前記基板の表面上にシャワー状に吐出可能な複数のノズルが平面的に配置されたノズル機構と、
前記基板と前記ノズル機構とが対面した状態で、前記ノズル機構と前記基板とのうちの少なくとも何れか一方を他方に対して相対的に所定の方向に揺動可能な揺動機構と、
前記基板に吐出された後の前記酸溶液から微粒子を除去するフィルタ機構と、
前記フィルタ機構による微粒子除去後の酸溶液を前記ノズル機構に供給する循環機構と、
を備えることを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
前記揺動機構は、前記基板を前記ノズル機構に対して所定の方向に揺動させることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項３】
前記基板の表面とノズル先端との距離をＤ、ノズル機構における隣合うノズルどうしの間隔の最大値をＬｍａｘ、前記ノズル先端から吐出される前記酸溶液の広がり角度をθとすると、以下の不等式（１）を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のエッチング装置。
Ｌｍａｘ÷２＜Ｄ×ｔａｎ（θ÷２）・・・・・・（１）
【請求項４】
前記ノズル機構における隣合うノズルどうしの間隔の最大値をＬｍａｘ、前記揺動機構による揺動振幅長の最小値をＭｍｉｎとすると、以下の不等式（２）を満たすことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のエッチング装置。
Ｌｍａｘ÷２＜Ｍｍｉｎ・・・・・・（２）
【請求項５】
前記ノズル１個当たりの酸溶液の吐出量が１分間につき０．１リットルよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のエッチング装置。
【請求項６】
前記フィルタ機構は、前記基板に吐出された後の前記酸溶液が再び前記ノズル機構に供給される過程で前記酸溶液を一時的に貯留する容器と、前記容器内において前記酸溶液に渦流を生じさせる回転機構と、前記容器の周縁部において沈降する微粒子を蓄積する微粒子蓄積部と、を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のエッチング装置。
【請求項７】
前記ノズル機構が、酸溶液と水とを交互に前記基板の表面上にシャワー状に吐出可能であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のエッチング装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載のエッチング装置を用いて、酸化ケイ素を主成分とするガラス基板を２μｍ／分以上のエッチングレートでエッチングすることにより薄型ガラス基板を製造することを特徴とする薄型ガラス基板の製造方法。
【請求項９】
前記ガラス基板のエッチングされない側の表面に電子デバイスが形成されていることを特徴とする請求項８に記載の薄型ガラス基板の製造方法。
【請求項１０】
前記電子デバイスが薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項８又は９に記載の薄型ガラス基板の製造方法。
【請求項１１】
前記酸溶液は、フッ酸と、塩酸と硝酸のうちの少なくとも何れか一方と、の混合溶液であることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一項に記載の薄型ガラス基板の製造方法。
【請求項１２】
前記ノズルからの前記酸溶液の吐出圧力が０．０５ＭＰａ以上０．７ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項８乃至１１の何れか一項に記載の薄型ガラス基板の製造方法。
【請求項１３】
前記ガラス基板は、一辺の長さが２５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項８乃至１２の何れか一項に記載の薄型ガラス基板の製造方法。
【請求項１４】
請求項８乃至１３の何れか一項に記載の製造方法で薄型ガラス基板を製造し、前記ノズルからの前記酸溶液の吐出を停止した後、引き続いて前記ノズルから水をシャワー状に薄型ガラス基板のエッチング表面に吐出して該エッチング表面を洗浄することを特徴とする薄型ガラス基板の製造方法。
【請求項１５】
薄膜トランジスタアレイが形成されたガラス基板の薄膜トランジスタアレイ形成表面に保護フィルムを貼り付けた後、請求項８乃至１４の何れか一項に記載の方法でガラス基板を裏面側からエッチングし、ガラス基板の厚さを０μｍより大で２００μｍ以下まで薄くすることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項１６】
フッ酸に対するガラスのエッチングレートよりも５倍以上遅いエッチングレートを有するエッチングストッパ膜、薄膜トランジスタアレイの順に形成されたガラス基板の薄膜トランジスタアレイ形成表面に保護フィルムを貼り付けた後、請求項８乃至１４の何れか一項に記載の方法でガラス基板を裏面側から全てエッチング除去してしまうことを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項１７】
前記エッチングストッパ膜が、少なくとも、金、白金、銀、銅、鉛、タングステン、モリブデン、タンタル、クロムの金属、あるいはこれらの金属の酸化物又はフッ化物又は窒化物又は塩化物を含むことを特徴とする請求項１６に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項１８】
薄膜デバイスが形成された一対のガラス基板を相互に貼り合わせることによりデバイスを形成するデバイス形成工程と、前記第一対のガラス基板を請求項８乃至１４の何れか一項に記載の方法でエッチングするエッチング工程と、をこの順に行うことを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１９】
前記一対のガラス基板のうちの一方のガラス基板には予め薄膜トランジスタアレイが形成され、他方のガラス基板には予めカラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項１８に記載のデバイスの製造方法。
【請求項２０】
薄膜デバイスが形成されたガラス基板と、薄膜デバイスが形成されたフレキシブル基板と、を相互に貼り合わせることによりデバイスを形成するデバイス形成工程と、前記ガラス基板を請求項８乃至１４の何れか一項に記載の方法でエッチングするエッチング工程と、をこの順に行うことを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項２１】
前記ガラス基板には予め薄膜トランジスタアレイが形成され、前記フレキシブル基板には予めカラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項２０に記載のデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング装置及び薄型ガラス基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタに代表されるような薄膜デバイスは主に絶縁性基板上に形成され、中でも液晶ディスプレイのようなディスプレイ用途のためには一般に透明なガラス基板が用いられる。
【０００３】
近年、このようなディスプレイに対して、軽量・薄型化、更にはフレキシブル性などの要求が強まり、それにともない樹脂基板上に薄膜デバイスを形成する技術開発が活発に進められている。
【０００４】
このような、樹脂基板上に薄膜デバイスを実現する技術としては、主に、（１）樹脂基板が耐えられるような低温プロセスで薄膜デバイスを樹脂基板上に直接形成する技術、（２）従来プロセスでガラス基板上に薄膜デバイスを形成し、その後、何らかの方法でその薄膜デバイスを樹脂基板上へ転写する技術、の２種類がある。本発明は、このうち（２）の技術に関する。
【０００５】
このような技術（２）に関しては、例えば、非特許文献１の中では、薄膜トランジスタアレイを形成したガラス基板をフッ酸溶液に浸漬させ、その中でフッ酸溶液の噴流を基板に供給しながらガラスをエッチングし、その後、樹脂基板上へ転写する技術が紹介されている。また、特許文献１では、液晶表示素子として構成された２枚の貼り合せガラス基板をフッ酸溶液に浸漬させ、ガラスをエッチングする技術が紹介されている。更には、特許文献２では、ガラス基板上にエッチングストッパ層としてモリブデン膜を成膜し、その後、薄膜トランジスタアレイを形成した後、フッ酸溶液に浸漬させることでガラスをエッチングして転写する技術が紹介されている。
【特許文献１】特開平４−１１６６１９号公報
【特許文献２】特開２００３−３２３１３２号公報
【非特許文献１】K. Takechi, T. Eguchi, H. Kanoh, T. Ito, and S. Otsuki, “High-rate glass etching process for transferring polycrystalline silicon thin-film transistors to flexible substrates”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 18, No.3, (2005) pp.384-389
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１、２には、フッ酸溶液を用いたガラスエッチングの詳細が開示されていないが、例えば、特許文献２ではガラスをエッチングするのに３．５時間程度要することが記載されている。これより推定されるエッチングレートは、およそ３μｍ／分程度である。また、非特許文献１では、フッ酸濃度を高濃度してエッチングレートを速めようとすると（６μｍ／分以上）、フッ酸溶液に不溶な微粒子がガラス表面に付着しやすくなり、その結果、面内のエッチング均一性が損なわれることが開示されている。
【０００７】
このように、ガラス基板をフッ酸溶液に浸漬させてエッチングする従来技術では、高速且つ面内均一にガラスをエッチングすることができなかった。従来技術のエッチングレートでは、ガラス基板をエッチングするために２時間以上を要し、量産技術としてはスループットが非常に遅いという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、基板表面への微粒子の付着を効果的に抑制しつつ非常に高速なエッチングレートを実現することができるエッチング装置及び薄型ガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明のエッチング装置は、基板をエッチングする装置において、少なくともフッ酸を含む酸溶液を前記基板の表面上にシャワー状に吐出可能な複数のノズルが平面的に配置されたノズル機構と、前記基板と前記ノズル機構とが対面した状態で、前記ノズル機構と前記基板とのうちの少なくとも何れか一方を他方に対して相対的に所定の方向に揺動可能な揺動機構と、前記基板に吐出された後の前記酸溶液から微粒子を除去するフィルタ機構と、前記フィルタ機構による微粒子除去後の酸溶液を前記ノズル機構に供給する循環機構と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
本発明のエッチング装置においては、前記揺動機構は、前記基板を前記ノズル機構に対して所定の方向に揺動させることが好ましい。
【００１１】
本発明のエッチング装置においては、前記基板の表面とノズル先端との距離をＤ、ノズル機構における隣合うノズルどうしの間隔の最大値をＬｍａｘ、前記ノズル先端から吐出される前記酸溶液の広がり角度をθとすると、以下の不等式（１）を満たすことが好ましい。
【００１２】
Ｌｍａｘ÷２＜Ｄ×ｔａｎ（θ÷２）・・・・・・（１）
本発明のエッチング装置においては、前記ノズル機構における隣合うノズルどうしの間隔の最大値をＬｍａｘ、前記揺動機構による揺動振幅長の最小値をＭｍｉｎとすると、以下の不等式（２）を満たすことが好ましい。
【００１３】
Ｌｍａｘ÷２＜Ｍｍｉｎ・・・・・・（２）
本発明のエッチング装置においては、前記ノズル１個当たりの酸溶液の吐出量が１分間につき０．１リットルよりも大きいことが好ましい。
【００１４】
本発明のエッチング装置においては、前記フィルタ機構は、前記基板に吐出された後の前記酸溶液が再び前記ノズル機構に供給される過程で前記酸溶液を一時的に貯留する容器と、前記容器内において前記酸溶液に渦流を生じさせる回転機構と、前記容器の周縁部において沈降する微粒子を蓄積する微粒子蓄積部と、を有することが好ましい。
【００１５】
本発明のエッチング装置においては、前記ノズル機構が、酸溶液と水とを交互に前記基板の表面上にシャワー状に吐出可能であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の薄型ガラス基板の製造方法は、本発明のエッチング装置を用いて、酸化ケイ素を主成分とするガラス基板を２μｍ／分以上のエッチングレートでエッチングすることにより薄型ガラス基板を製造することを特徴としている。
【００１７】
本発明の薄型ガラス基板の製造方法においては、前記ガラス基板のエッチングされない側の表面に電子デバイスが形成されていることが好ましい。
【００１８】
本発明の薄型ガラス基板の製造方法においては、前記電子デバイスが薄膜トランジスタであることが好ましい。
【００１９】
本発明の薄型ガラス基板の製造方法においては、前記酸溶液は、フッ酸と、塩酸と硝酸のうちの少なくとも何れか一方と、の混合溶液であることが好ましい。
【００２０】
本発明の薄型ガラス基板の製造方法においては、前記ノズルからの前記酸溶液の吐出圧力が０．０５ＭＰａ以上０．７ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００２１】
本発明の薄型ガラス基板の製造方法においては、前記ガラス基板は、一辺の長さが２５０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
本発明の薄型ガラス基板の製造方法においては、上記の何れかの製造方法で薄型ガラス基板を製造し、前記ノズルからの前記酸溶液の吐出を停止した後、引き続いて前記ノズルから水をシャワー状に薄型ガラス基板のエッチング表面に吐出して該エッチング表面を洗浄することが好ましい。
【００２３】
また、本発明の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法は、薄膜トランジスタアレイが形成されたガラス基板の薄膜トランジスタアレイ形成表面に保護フィルムを貼り付けた後、上記の何れかの製造方法における方法でガラス基板を裏面側からエッチングし、ガラス基板の厚さを０μｍより大で２００μｍ以下まで薄くすることを特徴としている。
【００２４】
本発明の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法においては、フッ酸に対するガラスのエッチングレートよりも５倍以上遅いエッチングレートを有するエッチングストッパ膜、薄膜トランジスタアレイの順に形成されたガラス基板の薄膜トランジスタアレイ形成表面に保護フィルムを貼り付けた後、請求項８乃至１４の何れか一項に記載の方法でガラス基板を裏面側から全てエッチング除去してしまうことが好ましい。
【００２５】
本発明の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法においては、前記エッチングストッパ膜が、少なくとも、金、白金、銀、銅、鉛、タングステン、モリブデン、タンタル、クロムの金属、あるいはこれらの金属の酸化物又はフッ化物又は窒化物又は塩化物を含むことが好ましい。
【００２６】
本発明のデバイスの製造方法は、薄膜デバイスが形成された一対のガラス基板を相互に貼り合わせることによりデバイスを形成するデバイス形成工程と、前記第一対のガラス基板を上記の何れかの方法でエッチングするエッチング工程と、をこの順に行うことを特徴としている。
【００２７】
本発明のデバイスの製造方法においては、前記一対のガラス基板のうちの一方のガラス基板には予め薄膜トランジスタアレイが形成され、他方のガラス基板には予めカラーフィルタが形成されていることが好ましい。
【００２８】
或いは、本発明のデバイスの製造方法は、薄膜デバイスが形成されたガラス基板と、薄膜デバイスが形成されたフレキシブル基板と、を相互に貼り合わせることによりデバイスを形成するデバイス形成工程と、前記ガラス基板を上記の何れかの方法でエッチングするエッチング工程と、をこの順に行うことを特徴としている。
【００２９】
本発明のデバイスの製造方法においては、前記ガラス基板には予め薄膜トランジスタアレイが形成され、前記フレキシブル基板には予めカラーフィルタが形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、ガラス基板をフッ酸溶液に浸漬させるのではなく、ガラス基板にシャワー状のフッ酸溶液を吐出することによりエッチングを行うので、基板表面への微粒子の付着を効果的に抑制しつつ非常に高速なエッチングレートを実現することができる。
【００３１】
また、基板とノズル機構とが対面した状態で、ノズル機構と基板とのうちの少なくとも何れか一方を他方に対して相対的に所定の方向に揺動させるので、均一にエッチングを行うことができる。
【００３２】
更に、基板に吐出された後の酸溶液が再びノズル機構に供給される過程で、該酸溶液中の微粒子を除去するので、常に正常な酸溶液を基板に供給することができる。よって、均一なエッチングを継続的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態について説明する。
【００３４】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係るエッチング装置１００の構成を示す模式図である。
【００３５】
図１に示すように、エッチング装置１００は、内部において基板１４に対するエッチングが行われるエッチングバス１０と、基板１４を保持する基板ホルダ１１と、基板ホルダ１１に保持された基板１４に対して酸溶液１６を吐出するノズル機構１２と、基板ホルダ１１を揺動させる揺動機構（図示略）と、基板１４に吐出された後の酸溶液が再びノズル機構１２に供給される過程で該酸溶液中の不純物を除去するフィルタ機構２０と、基板１４に対する吐出後にエッチングバス１０内に貯留された酸溶液をフィルタ機構２０を介して再びノズル機構１２に供給する循環機構４０と、ノズル機構１２に洗浄水を供給する水供給機構５０と、を備えて構成されている。
【００３６】
エッチング装置１００によるエッチング対象となる基板１４は、例えば、平板状に形成されたものであることが挙げられる。
【００３７】
また、酸溶液１６には、少なくともフッ酸が含まれているものとする。
【００３８】
基板ホルダ１１は、エッチング対象の基板１４を保持した状態で、図示しない揺動機構により、上下運動、左右運動、回転運動或いはこれらの組み合わせの方向の運動のうち、何れか所定の方向への揺動（反復運動）が可能とされている。
【００３９】
すなわち、揺動機構は、基板１４とノズル機構１２とが対面した状態で、エッチング中の基板１４をノズル機構１２に対して所定の方向に揺動させることが可能である。
【００４０】
ノズル機構１２は、平面的に配列された複数個のノズル１３を備えている。
【００４１】
これらノズル１３は、基板ホルダ１１に保持された基板１４側を向くように配設され、基板ホルダ１１に保持された基板１４の表面に対して酸溶液１６或いは後述するように水をシャワー状に（酸溶液のシャワー１５を）吐出可能に構成されている。
【００４２】
なお、各ノズル１３は、酸溶液１６或いは水を、例えば霧状に吐出する（噴霧する）ことも好ましい。
【００４３】
なお、基板ホルダ１１は、ノズル機構１２の各ノズル１３と基板１４との間を遮らないように、基板１４を保持する。
【００４４】
ノズル機構１２の各ノズル１３から基板１４の表面に吐出された酸溶液１６は、該基板１４の表面から流れ落ちてエッチングバス１０の底部に溜まる。
【００４５】
ここで、基板１４をエッチングした酸溶液１６には、該酸溶液１６に不溶な物質が微粒子１７として含まれることになる。
【００４６】
循環機構４０は、例えば、エッチングバス１０より酸溶液１６を導出させてフィルタ機構２０の容器６１内に導入させる導出配管１９と、フィルタ機構２０の容器６１より酸溶液１６を導出させて再びノズル機構１２に供給する供給配管６２と、導出配管１９に設けられた循環ポンプ１８と、供給配管６２に設けられた循環ポンプ２４と、を備えている。
【００４７】
また、供給配管６２には、該供給配管６２内の酸溶液１６の圧力を計測する液圧計２５が設けられている。
【００４８】
エッチングバス１０の底部に溜まった酸溶液１６は循環ポンプ１８により汲み出され、導出配管１９を通ってフィルタ機構２０の容器６１内へ導入される。
【００４９】
フィルタ機構２０は、導出配管１９を介して導入される酸溶液１６を一時的に貯留する容器６１と、この容器６１内において酸溶液１６に渦流２１を生じさせる回転機構２２と、容器６１内の周縁部において沈降する微粒子１７を蓄積する微粒子蓄積部２３と、を備えている。
【００５０】
回転機構２２は、例えば、複数枚（図１では、例えば、４枚）の羽根からなる回転部６３と、この回転部６３を水平面内において回転させるモータなどの回転駆動手段（図示略）と、を備え、回転部６３を回転させることにより、容器６１内の酸溶液１６に渦流２１を生じさせる。
【００５１】
微粒子蓄積部２３は、平面的な配置が回転部６３の外側に設定されている。
【００５２】
この、微粒子蓄積部２３は、例えば、上端が開口した筒型形状をなしている。容器６１内の周縁部の底部には、例えば、複数の微粒子蓄積部２３が配置されている。
【００５３】
なお、微粒子蓄積部２３は、例えば、図１に示す構造に限らず、容器６１内の周縁部において沈降する微粒子１７を蓄積可能な構造であれば、如何なる構造であっても良い。
【００５４】
例えば、微粒子蓄積部２３は、容器６１の内周に沿って配置される外周壁（図示略）と、この外周壁よりも一回り小さい（例えば、外周壁と同心円の）内周壁と、これら外周壁の下端部どうしに亘って形成された底板部と、を備える構造であっても良い。
【００５５】
このような構造のフィルタ機構２０においては、回転機構２２により容器６１内の酸溶液１６には渦流２１が生じているため、該酸溶液１６に含まれる微粒子１７は遠心分離作用により容器６１の周縁部に移動しながら、すなわち回転機構２２の回転半径外側に移動しながら、沈降する。
【００５６】
従って、容器６１内において沈降する微粒子１７は、該容器６１の周縁部の底部に配置された微粒子蓄積部２３により捕捉される。
【００５７】
よって、容器６１の中心部においては、微粒子１７をほとんど含まない清浄な酸溶液１６が貯留された状態となる。
【００５８】
このように清浄化された酸溶液１６は、容器６１の底部の中心部に接続された供給配管６２を介して、循環ポンプ２４により汲み出され、ノズル機構１２へ再供給される。
【００５９】
このようにノズル機構１２へ再供給された酸溶液１６は、再び、ノズル１３から基板１４への吐出に供される。
【００６０】
酸溶液１６のこのような一連の循環により、基板１４の表面には常に清浄な酸溶液１６がノズル機構１２より供給されることになる。
【００６１】
なお、回転機構２２を用いる代わりに、微粒子蓄積部２３が設けられた容器６１を水平面内において回転させることにより、該容器６１内の酸溶液１６に渦流１２を発生させても、同様に、フィルタ機構２０により酸溶液１６を清浄化することができる。
【００６２】
ここで、高濃度の酸溶液１６を用いて基板１４を高速でエッチングすることは、スループットの向上のために非常に有効である。
【００６３】
しかしながらこの場合、酸溶液１６に不溶な微粒子１７が基板１４の表面に高速に堆積してしまい、この堆積物がエッチングを部分的に阻害する原因となり、エッチングの面内均一性を著しく損ねてしまう虞がある。
【００６４】
このような事情に対し、本実施形態に係るエッチング装置１００では、循環ポンプ２４の吐出圧力を変化させてシャワー１５の強さを制御することにより、この微粒子の堆積物をシャワー１５による力学的な作用で除去することができる。循環ポンプ２４の吐出圧力は、液圧計２５によりモニタリングすることができる。従って、液圧計２５によりモニタリングされる吐出圧力が所望の値となるように、循環ポンプ２４の出力（回転数）を制御することにより、基板１４の表面に対するシャワー１５による力学的な作用を適当な強さに調節することができる。
【００６５】
すなわち、エッチング装置１００は、液圧計２５による計測結果が入力され、該計測結果に応じて循環ポンプ２４の出力を制御する制御部７０を備えている。この制御部７０は、循環ポンプ１８の出力も併せて制御しても良い。
【００６６】
なお、フィルタ機構２０は、上記のように酸溶液１６に渦流２１を生じさせる遠心分離型のものに限らず、一般的に用いられるメッシュフィルタにより酸溶液１６をフィルタリングする方式のものであっても良い。
【００６７】
メッシュフィルタにより酸溶液１６をフィルタリングする方式では、酸溶液１６をメッシュフィルタに通し、このメッシュフィルタにより微粒子１７を捕捉することによって、酸溶液１６を清浄化する。
【００６８】
しかしながらこの場合は、微粒子１７によりメッシュフィルタが目詰まりすると酸溶液１６の流れが悪くなるという課題がある。
【００６９】
これに対し、図１のような遠心分離型のフィルタ機構２０の場合には、酸溶液１６の流れが悪くなることは無いというメリットがあり、微粒子蓄積部２３内に、ある程度の微粒子１７が蓄積した場合に、該微粒子蓄積部２３を交換するか、或いは、洗浄すると良い。
【００７０】
更に、高濃度の酸溶液１６を用いて高速エッチングを行う場合、エッチング終了後に酸溶液１６のシャワー１５を停止しても、基板１４の表面に表面張力により付着した高濃度の酸溶液１６により若干のエッチングが進行し続ける。
【００７１】
表面張力により付着した高濃度の酸溶液１６の量は基板１４表面の面内における位置に応じてランダムに異なるので、このように進行するエッチングは基板１４厚さの均一性を劣化させる原因となる。
【００７２】
本実施形態に係るエッチング装置１００では、酸溶液１６のシャワー１５を停止した直後に、水配管２６を通して循環ポンプ２７により、水をノズル機構１２へ送り込むことができ、水のシャワー１５により即座に基板１４表面の水洗を行うことができる。
【００７３】
すなわち、上記の制御部７０は、酸溶液１６のシャワー１５を停止させるために循環ポンプ２４、１８を停止させると、その直後に、循環ポンプ２７を始動させることにより水配管２６を通して水をノズル機構１２に送り込み、水のシャワー１５により基板１４の表面を洗浄させる。
【００７４】
これにより、上述のような不要なエッチングが進行することは無い。
【００７５】
また図１では、基板１４を鉛直方向に沿って配置しシャワー１５を水平方向へ吐出する構成を示したが、基板１４を水平方向に配置しシャワーを鉛直方向へ吐出する構成（上向き吐出でも下向き吐出でも良い）でも可能である。
【００７６】
また、本実施形態では、揺動機構は、エッチング中の基板１４をノズル機構１２に対して揺動させる例を説明したが、これとは逆に、ノズル機構１２を、エッチング中の基板１４に対して揺動させるのであっても良い。この場合、供給配管６２及び水配管２６において、少なくともノズル機構１２の近傍の部分は、ノズル機構１２の揺動の妨げとならないようなフレキシブル構造とする。
【００７７】
以上のような第１の実施形態によれば、少なくともフッ酸を含む酸溶液を基板１４の表面上にシャワー状に吐出可能な複数のノズル１３が平面的に配置されたノズル機構１２を備えるので、基板１４の表面への微粒子１７の付着を効果的に抑制しつつ非常に高速なエッチングレートを実現することができる。
【００７８】
具体的には、例えば、１０〜２０μｍ／分程度のエッチングレートを実現でき、従来よりも２〜４倍程度の高スループット化を実現できる。
【００７９】
また、このような非常に高速なエッチングレートでも大型基板（例えば、一辺の長さが２５０ｍｍ以上の基板）をエッチングした場合の面内のエッチングレートのバラツキは５％前後であり、実用上の問題は無い。
【００８０】
このように、ガラスエッチングプロセスのスループットが飛躍的に改善されることにより、例えば、超薄型液晶ディスプレイの生産効率を著しく向上することができる。
【００８１】
また、基板１４とノズル機構１２とが対面した状態で、ノズル機構１２と基板１４とのうちの少なくとも何れか一方を他方に対して相対的に所定の方向に揺動可能な揺動機構を備えるので、酸溶液１６を基板１４の面内において均一に供給できるので、エッチングを均一に行うことができる。
【００８２】
また、基板１４に吐出された後の酸溶液１６が再びノズル機構１２に供給される過程で、該酸溶液１６中の微粒子１７を除去するフィルタ機構２０を備えるので、フッ酸溶液を循環させる際に、フィルタ機構２０を用いて微粒子１７を除去でき、常に清浄なシャワー状フッ酸溶液を基板１４表面へ供給することにより、均一なエッチングを継続的に行うことができる。
【００８３】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態では、基板１４の表面とノズル１３の先端との距離Ｄと、ノズル機構１２における隣合うノズル１３どうしの間隔の最大値Ｌｍａｘと、ノズル１３の先端から吐出される酸溶液１６の広がり角度θと、の関係を規定することにより、エッチングの面内均一性を向上させる例について説明する。
【００８４】
図２は、第２の実施形態に係るエッチング装置の構成の一部を示す拡大図である。
【００８５】
すなわち、図２には、図１に示す構成のうち、ノズル機構１２と、基板ホルダ１１（図示略）により保持された状態の基板１４と、が示されている。
【００８６】
本実施形態では、基板１４の表面とノズル１３の先端との距離をＤ、ノズル機構１２における隣合うノズル１３どうしの間隔の最大値をＬｍａｘ、シャワー１５の吐出角度（ノズル１３の先端から吐出される液体（酸溶液又は水）の広がり角度）をθとすると、図２に示すように、以下の不等式（１）を満たすように、距離Ｄ、間隔の最大値Ｌｍａｘ及び吐出角度θの値を設定する。
【００８７】
Ｌｍａｘ÷２＜Ｄ×ｔａｎ（θ÷２）・・・・・・（１）
これにより、隣どうしのシャワー１５による基板１４表面内における酸溶液１６の照射範囲がオーバーラップ（重複）することになる。すなわち、基板１４全面に均一にシャワー状の酸溶液１６が供給されるので、エッチングの更なる均一性が実現できる。
【００８８】
実際にノズル１３の配置を設計する際には、隣どうしのノズル１３の間隔は一定にする方が容易であり、その場合、Ｌｍａｘは一定値Ｌとして計算すれば良い。
【００８９】
但し、隣どうしのノズル１３の間隔は、必ずしも一定の間隔に設定する必要は無い。例えば、基板１４の周縁部に対応する部分のノズル１３の配置密度を、基板１４の中心部分の配置密度より低くする、などの任意のノズル１３の配置密度に設定することができる。この場合、上の不等式（１）を満たすような配置にする。
【００９０】
なお、本実施形態に係るエッチング装置は、距離Ｄ、間隔の最大値Ｌｍａｘ及び吐出角度θの値を上記の不等式（１）により規定する点の他は、上記の第１の実施形態に係るエッチング装置１００と同様である。
【００９１】
以上のような第２の実施形態によれば、基板１４の表面とノズル１３の先端との距離をＤ、ノズル機構１２における隣合うノズル１３どうしの間隔の最大値をＬｍａｘ、シャワー１５の吐出角度をθとすると、上記の不等式（１）を満たすように、距離Ｄ、間隔の最大値Ｌｍａｘ及び吐出角度θの値を設定するので、エッチングの面内均一性を一層高めることができる。
【００９２】
〔第３の実施形態〕
第３の実施形態では、ノズル機構１２における隣合うノズル１３どうしの間隔の最大値Ｌｍａｘと、揺動機構による揺動振幅長の最小値Ｍｍｉｎと、の関係を規定することにより、エッチングの面内均一性を向上させる例について説明する。
【００９３】
図３は、第３の実施形態に係るエッチング装置の構成の一部を示す拡大図である。
【００９４】
すなわち、図３には、図１に示す構成のうち、ノズル機構１２と、基板ホルダ１１（図示略）により保持された状態の基板１４と、が示されている。
【００９５】
本実施形態では、ノズル機構１２における隣合うノズル１３どうしの間隔の最大値をＬｍａｘ、揺動機構による基板１４の揺動振幅長の最小値をＭｍｉｎとすると、図３に示すように、以下の不等式（２）を満たすように、間隔の最大値Ｌｍａｘ及び揺動振幅長の最小値Ｍｍｉｎの値を設定する。
【００９６】
Ｌｍａｘ÷２＜Ｍｍｉｎ・・・・・・（２）
これにより、図３に示すように上記の（１）式（第２の実施形態）を満たさない場合であっても、やはり基板１４の全面に均一にシャワー状の酸溶液１６が供給されるので、エッチングの更なる均一性が実現できる。
【００９７】
実際にノズル１３の配置を設計する際には、隣どうしのノズル１３の間隔は一定にする方が容易であり、その場合、Ｌｍａｘは一定値Ｌとして計算すれば良い。但し、隣どうしのノズル１３の間隔は、必ずしも一定の間隔に設定する必要は無い。例えば、基板１４の周縁部に対応する部分のノズル１３の配置密度を、基板１４の中心部分の配置密度より低くする、など任意のノズル１３の配置密度に設定することができる。この場合、上の不等式（２）を満たすような揺動振幅長にする。
【００９８】
以上のような第３の実施形態によれば、ノズル機構１２における隣合うノズル１３どうしの間隔の最大値をＬｍａｘ、揺動機構による基板１４の揺動振幅長の最小値をＭｍｉｎとすると、上記の不等式（２）を満たすように、間隔の最大値Ｌｍａｘ及び揺動振幅長の最小値Ｍｍｉｎの値を設定するので、エッチングの面内均一性を一層高めることができる。
【００９９】
なお、上記の第３の実施形態の場合に、上記の第２の実施形態で説明した不等式（１）も満たすようにしても良いのは勿論である。
【０１００】
また、上記の第１乃至第３の実施形態においては、エッチング中に基板１４表面に付着する微粒子１７を効率よく除去するために、ノズル１３からの酸溶液１６の吐出量を適切に制御すると良い。微粒子１７を効率よく除去するためには、１個のノズル１３につき、１分間につき０．１リットル以上の酸溶液吐出量とすることが好ましい。吐出量がこれより少ないと、力学的な除去作用が弱すぎて微粒子１７の付着を抑制できない可能性がある。
【実施例】
【０１０１】
以下、本発明の実施例を述べる。
【０１０２】
図１を参照して実施例１を説明する。
【０１０３】
基板１４としては、ポリシリコン薄膜トランジスタ（薄膜トランジスタアレイ）が片面に形成された３７０ｍｍ×４７０ｍｍサイズ、０．７ｍｍ厚のガラス基板を用いた。
【０１０４】
このガラス基板のポリシリコン薄膜トランジスタ形成表面に、保護フィルムとしてＰＥＴフィルムを接着剤を介して貼り合せた。
【０１０５】
この貼り合せ基板を基板ホルダ１１にセットした。
【０１０６】
酸溶液１６としては、フッ酸と塩酸と水の混合酸溶液を用いた。
【０１０７】
５００ｍｍ×６００ｍｍサイズのノズル機構１２に、ノズル１３を縦方向及び横方向の隣どうしの距離を４０ｍｍの等間隔に配置した。
【０１０８】
また、ノズル１３の先端と基板１４の表面との間の距離は４０ｍｍとした。
【０１０９】
混合酸溶液のシャワー１５の吐出圧力を０．１ＭＰａから０．３ＭＰａの範囲で変化させてガラス基板を裏面側（ポリシリコン薄膜トランジスタが形成されていない方の面）からエッチングした。
【０１１０】
これらの圧力範囲でのシャワー１５の噴霧角度は約６０°であった。
【０１１１】
エッチング中は、基板１４を鉛直方向及び水平方向ともに振幅長４０ｍｍで０．３〜２Ｈｚ程度の周波数で繰り返し揺動させた。
【０１１２】
なお、これらの設計値は、上記の不等式（１）、（２）を満たしている。
【０１１３】
ガラス基板のエッチング終了後、酸溶液１６のシャワー１５を停止して５秒以内で水のシャワー１５に切り替えて、基板１５の表面を洗浄した。
【０１１４】
ポリシリコンやアモルファスシリコン薄膜トランジスタ形成用に一般的に用いられているガラス基板の主な構成要素は酸化ケイ素であるが、それに加えて、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化アルミニウムなどの金属酸化物も合計で５〜２５％程度の割合で含まれている。
【０１１５】
ガラス基板のエッチング時にはこれらの金属のフッ化物が生成されるが、これらのフッ化物の水や酸に対する溶解度はきわめて小さい。
【０１１６】
従って、これらの金属フッ化物が微粒子１７として酸溶液１６中や基板１４のエッチングされる表面（エッチング表面）に存在することになる。
【０１１７】
特に、この微粒子がエッチング表面に付着すると、これがエッチングの進行を部分的に阻害し、その結果、基板１４の面内でのエッチング均一性が劣化するという課題が従来よりあった。
【０１１８】
図１のエッチング装置１００を用いて、混合酸溶液１６のシャワー１５の圧力でこの微粒子１７を基板１４の表面から力学的に除去することにより、非常に良好な均一性を実現した。
【０１１９】
また、フィルタ機構２０の容器６１の側壁付近に設置された微粒子蓄積部２３内には、遠心分離及び沈降された上述の金属フッ化物微粒子が効率良く捕捉された。
【０１２０】
図４は、ガラス基板の平均エッチングレートのシャワー圧力依存性のデータ（黒丸）を示している。フッ酸の濃度は、８．２モル／ｋｇとした。
【０１２１】
図４に示す平均エッチングレートは、ガラス基板内の１６点のエッチングレートを測定することにより算出した。
【０１２２】
比較のために、従来技術である噴流エッチングのデータ（白丸）も示してある。
【０１２３】
ここで、噴流エッチングとは、ガラス基板全体を酸溶液中に浸漬し、その状態で基板表面に噴流を供給することによりエッチングを行う従来技術である。
【０１２４】
図４から分かるように、本実施例のシャワーエッチングを用いた場合には、同じフッ酸濃度であるにも関わらず、従来の噴流エッチングよりも高速にエッチングすることができた。
【０１２５】
このような高速エッチングは、生産性の向上に有効である。
【０１２６】
また、シャワーエッチングでは、広い圧力範囲でエッチングレートがほぼ一定である。
【０１２７】
これは、圧力に対するプロセスウインドウが広いことを示している。即ち、多少の圧力変動が生じてもエッチングレートの変動はほとんど無いということであり、これも生産時の歩留まり向上に貢献する。
【０１２８】
図５は、面内エッチングレート均一性のシャワー圧力依存性のデータを示している。
【０１２９】
ここで、エッチングレートの均一性は、上記の１６点のエッチングレートの最大値ＥＲｍａｘから最小値ＥＲｍｉｎを引いた値を１６点の平均値ＥＲａｖｅで除したものとした。
【０１３０】
図５から分かるように、本実施例のシャワーエッチングにより、面内で５％前後の非常に均一性の良いエッチングを実現した。
【０１３１】
従来の噴流エッチングでは、噴流圧力の増加により均一性は改善されるが、０．３ＭＰａという高圧力時でも１０％以上となってしまう。
【０１３２】
図４より、この時の平均エッチングレートは１０μｍ／分であるので、最大レートは１０．５μｍ／分、最小レートは９．５μｍ／分程度と見積もられる。
【０１３３】
このようにばらついたエッチングレートで０．７ｍｍガラスを６０分エッチングするとすれば、最も薄いところで７０μｍ厚、最も厚いところで１３０μｍ厚となり、かなり大きなの厚さ分布となってしまう。
【０１３４】
従って、ガラスを１００μｍ程度まで面内で均一にエッチングするためには５％程度のレート均一性を確保する必要があり、その意味でも本実施例の効果は非常に大きい。
【０１３５】
図６は、本発明のシャワーエッチングに関して、平均エッチングレートや均一性がフッ酸の濃度に対してどのように変化するかを示したデータである。
【０１３６】
図６から分かるように、エッチングレートはフッ酸の濃度に対してほぼ比例して増加しており、均一性はフッ酸の濃度によらず５％前後でほぼ一定である。
【０１３７】
以上のように、図４〜図６から、本実施例のエッチング装置を用いてシャワーエッチングを行うことにより、従来技術では実現できないような高速且つ高均一エッチングを広いプロセスウインドウで実現することができた。
【０１３８】
本実施例のシャワーエッチングによりガラス基板の厚さを８０μｍまで薄型化し、その後、エッチング面に１００μｍ厚の樹脂フィルムを貼り付け、最後にＰＥＴ保護フィルムを剥離することにより薄膜トランジスタアレイを樹脂基板上に転写した。
【０１３９】
このような樹脂基板薄膜トランジスタの総厚は２００μｍ程度であり、可撓性を有した。
【０１４０】
図７に転写前後の薄膜トランジスタ特性（ゲート電圧対ドレイン電流特性）を比較した。
【０１４１】
転写前とは、元々の０．７ｍｍガラス基板上の特性である。実線が転写前で破線が転写後である。
【０１４２】
図７から分かるように、転写前後での特性の差異がほとんど見られず、本発明のシャワーエッチングが薄膜トランジスタにダメージを与えないことが確認された。
【０１４３】
図８を参照して実施例２を説明する。
【０１４４】
図８には、図１のエッチングバス１０及びその内部に配置された構成要素のみを示している。
【０１４５】
基板１４としては、ポリシリコン薄膜トランジスタが形成された３００ｍｍ×３５０ｍｍサイズ、０．７ｍｍ厚のガラス基板を用いた。
【０１４６】
この基板上にエッチングストッパ膜２８として酸化タンタル膜を成膜し、その後、薄膜デバイス２９として薄膜トランジスタアレイを形成し、その上に保護フィルム３０を貼り付けた。
【０１４７】
実施例１と同様な方法でガラス基板をエッチングしたが、ガラス基板の残厚が５０μｍ程度まで薄くなった時に、エッチング液として酸濃度の低い酸溶液１６に切り替えて、残りの５０μｍを全てエッチングした。
【０１４８】
即ち、最初は高濃度の酸溶液１６で高速にエッチングし、最後の一部分は低濃度の酸溶液１６を用いて低速でエッチングすることにより、全てのガラスをエッチングした。
【０１４９】
このような２段階のエッチングを行った理由は、エッチングストッパ膜２８へのダメージを低く抑えるためである。エッチングストッパ膜２８とはいえ、酸溶液１６に対して完全に安定であるわけではなく、ある程度のエッチングが進行してしまう。
【０１５０】
酸濃度が高すぎると、このエッチングストッパ膜２８もエッチングされてしまい機能しないことになるので、このような状態を防ぐために２段階のエッチングを行った。
【０１５１】
また、エッチングストッパ膜としては、少なくとも、金、白金、銀、銅、鉛、タングステン、モリブデン、タンタル、クロムの金属、あるいはこれらの金属の酸化物又はフッ化物又は窒化物又は塩化物を含むものや、これらの積層膜を用いることができる。
【０１５２】
このようにガラス基板を全てエッチング除去した後、エッチング面に１００μｍ厚の樹脂フィルムを貼り付け、最後に保護フィルムを剥離することにより、薄膜トランジスタアレイを樹脂基板上に転写した。
【０１５３】
図７の場合と同様に、転写前後での電気特性の差はほとんどなく良好な特性を有するフレキシブル基板薄膜トランジスタアレイを実現した。
【０１５４】
図９を参照して実施例３を説明する。
【０１５５】
ガラス基板３１上に薄膜デバイス３２として薄膜トランジスタアレイを形成し、ガラス基板３３上に薄膜デバイス３４としてカラーフィルタを形成し、これら２つのガラス基板３１，３３をそれぞれの薄膜デバイス３２，３４が相対するように貼り合せ、これらの間隙に液晶を注入した。
【０１５６】
このような貼り合せデバイスに対し、図９に示すような構造のエッチング装置を用いて、双方のガラス基板を３１，３３をエッチングした。
【０１５７】
すなわち、図９に示すのは、エッチングバス１０内に相互に対向する一対のノズル機構１２を配置し、一方のノズル機構１２によりガラス基板３１をエッチングし、他方のノズル機構１２によりガラス基板３３をエッチングするタイプのエッチング装置の主要部である。
【０１５８】
実施例３では、実施例１と同様な方法で双方のガラス基板３１，３３を２００μｍ厚になるまでエッチングした。
【０１５９】
その後、双方のガラス基板３１，３３のエッチング面に偏光フィルムを貼り付けることにより、非常に薄い液晶ディスプレイを実現した。
【０１６０】
また、この実施例３において、一方の薄膜デバイス付きガラス基板３３を薄膜付き樹脂基板（フレキシブル基板）に置き換えても良い。例えば、薄膜トランジスタアレイ付きガラス基板とカラーフィルタ付き樹脂基板とを貼り合せ、その後、ガラス基板のみをエッチングしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
本発明の産業上の利用可能性としては、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイの軽量・薄型化やフレキシブル化が挙げられる。あるいは、より一般に、平板ガラスの高速薄型加工にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】第１の実施形態に係るエッチング装置の構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態に係るエッチング装置の一部の構成を示す図である。
【図３】第３の実施形態に係るエッチング装置の一部の構成を示す図である。
【図４】実施例の効果を示す図である。
【図５】実施例の効果を示す図である。
【図６】実施例の効果を示す図である。
【図７】実施例により作成したフレキシブル薄膜トランジスタ基板の電気特性を示す図である。
【図８】実施例に係る第１の態様のエッチング装置の構成の一部を示す図である。
【図９】実施例に係る第２の態様のエッチング装置の構成の一部を示す図である。
【符号の説明】
【０１６３】
１０  エッチングバス
１１  基板ホルダ
１２  ノズル機構
１３  ノズル
１４  基板
１５  シャワー
１６  酸溶液
１７  微粒子
１８  循環ポンプ
１９  酸配管
２０  フィルタ機構
２１  渦流
２２  回転機構
２３  微粒子蓄積部
２４  循環ポンプ
２５  水圧計
２６  水配管
２７  循環ポンプ
２８  エッチングストッパ膜
２９  薄膜デバイス
３０  保護フィルム
３１  ガラス基板
３２  薄膜デバイス
３３  ガラス基板
３４  薄膜デバイス
【図１】
2008013389.tif 000003
【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】
2008013389.tif 000009
【図８】
2008013389.tif 000010
【図９】
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