(57)【要約】【課題】この発明はオーバエッチングによって形成されるエッチング溝の形状を一定にすることができるようにしたエッチング方法を提供することにある。【解決手段】基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチング処理するエッチング方法において、上記薄膜をセンサ管理によってジャストエッチングする工程と、ジャストエッチングされた薄膜を時間管理によって所定時間オーバエッチングする工程とを具備する。【選択図】    図１
2004158801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチング処理するエッチング方法において、
上記薄膜をセンサ管理によってジャストエッチングする工程と、
ジャストエッチングされた薄膜を時間管理によって所定時間オーバエッチングする工程と、
を具備したことを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
上記薄膜をセンサ管理によってジャストエッチングする工程の前に、上記薄膜をジャストエッチングになる前の状態まで時間管理によってエッチングする工程を有することを特徴とする請求項１記載のエッチング方法。
【請求項３】
基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチング処理するエッチング装置において、
上記薄膜をジャストエッチングするジャストエッチング槽と、
このジャストエッチング槽でジャストエッチングされた上記薄膜を所定時間オーバエッチングするオーバエッチング槽と、
を具備したことを特徴とするエッチング装置。
【請求項４】
上記ジャストエッチング槽では、上記薄膜がジャストエッチングされたか否かを光センサによって検出し、
上記光センサは投光面を有する投光部と受光面を有する受光部とを備え、この投光部と受光部は、上記基板の薄膜が設けられた面と反対側の面に投光面及び受光面を接近させて配置されることを特徴とする請求項３記載のエッチング装置。
【請求項５】
上記ジャストエッチング槽における上記薄膜のエッチング状態を検出する光センサと、
上記オーバエッチング槽におけるエッチング時間を設定する設定部と、
上記光センサの検出信号と上記設定部からの設定信号に基いて上記ジャストエッチング槽と上記オーバエッチング槽とにおける上記薄膜に対するエッチング時間を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする請求項３記載のエッチング装置。
【請求項６】
上記ジャストエッチング槽の前に、上記薄膜を上記設定部による時間管理でジャストエッチングになる前の状態までエッチングする初期エッチング槽が設けられていることを特徴とする請求項３記載のエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチングするエッチング方法及びエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、液晶表示装置に用いられるガラス基板や半導体ウエハなどの基板にリソグラフィー技術によって回路パターンを形成するということが行なわれている。基板に回路パターンを形成する場合、ＣＶＤなどの成膜技術によって上記基板に導電膜や絶縁膜などの薄膜を形成する。
【０００３】
ついで、その薄膜にレジストを塗布し、このレジスト上に回路パターンを露光して現像を行なってから、基板のレジストが除去された部分をエッチング処理し、つぎに基板に残留するレジストを剥離するということが繰り返して行なわれる。それによって、基板上には導電膜や絶縁膜などの複数の薄膜が積層されて、上記回路パターンが形成されることになる。
【０００４】
上記基板の薄膜をエッチング処理する場合、上記薄膜を膜厚に等しい量のエッチングを行なったジャストエッチングの状態から、その薄膜の厚さよりも多くエッチングする、オーバエッチングを行うことで、エッチング加工されるエッチング溝の断面形状を所定のテーパ形状に設定するということが行なわれている。
【０００５】
図６（ａ）は基板Ｗに形成された薄膜ｆにジャストエッチングされたエッチング溝Ｇの断面形状を示す。ジャストエッチングされたエッチング溝Ｇは両側面がほぼ垂直であるが、オーバエッチングされたエッチング溝は、図６（ｂ）に示すように上方に向かって漸次広幅となるテーパ状の溝Ｇ１  や図６（ｃ）に示すように上方に向かって漸次狭幅となる逆テーパ状の溝Ｇ２  などがあり、テーパ状或いは逆テーパ状の形状はオーバエッチングされる薄膜ｆの材質によって異なる。いずれの形状であっても、品質精度の点から、各基板Ｗにエッチング加工される溝の断面形状は一定、つまりテーパの傾き角度θが一定であることが要求される。
【０００６】
従来、基板の薄膜をオーバエッチングして溝を所定のテーパ形状に形成するには、エッチング処理を時間管理によって行なうようにしていた。つまり、基板に形成された薄膜の厚さが一定であると仮定し、その膜厚、膜種或いはエッチング液などのエッチング条件によって予め算出されるエッチングレートによって膜厚に等しい量のエッチングを行なうジャストエッチング時間を設定し、ジャストエッチングの後にオーバエッチングを所定時間行なうことで、溝のテーパ形状を所定形状にするということが行なわれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＣＶＤなどの成膜技術によって基板に形成された薄膜の厚さには、種々の原因によってばらつきが生じることが避けられない。そのため、エッチング加工される溝の断面形状を一定に維持するため、ジャストエッチング時間を、膜厚、膜種或いはエッチング液などのエッチング条件によって予め算出されるエッチングレートに基いて所定時間に設定すると、膜厚のばらつきによって基板に形成された薄膜がジャストエッチングされるまでの時間にばらつきが生じる。
【０００８】
その結果、ジャストエッチング後のオーバエッチング時間にもばらつきが生じることが避けられないから、そのばらつきによって溝の断面形状、つまりテーパ形状にもばらつきが生じ、品質が一定せず、不良品の発生を招くという虞がある。
【０００９】
この発明は、基板に形成される薄膜の厚さにばらつきがあっても、それぞれの基板に対して行なわれるオーバエッチング時間を一定にし、オーバエッチングによって形成される溝の断面形状にばらつきが生じることがないようにしたエッチング方法及びエッチング装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチング処理するエッチング方法において、
上記薄膜をセンサ管理によってジャストエッチングする工程と、
ジャストエッチングされた薄膜を時間管理によって所定時間オーバエッチングする工程と、
を具備したことを特徴とするエッチング方法にある。
【００１１】
請求項２の発明は、上記薄膜をセンサ管理によってジャストエッチングする工程の前に、上記薄膜をジャストエッチングになる前の状態まで時間管理によってエッチングする工程を有することを特徴とする請求項１記載のエッチング方法にある。
【００１２】
請求項３の発明は、基板に形成された薄膜をエッチング液によってエッチング処理するエッチング装置において、
上記薄膜をジャストエッチングするジャストエッチング槽と、
このジャストエッチング槽でジャストエッチングされた上記薄膜を所定時間オーバエッチングするオーバエッチング槽と、
を具備したことを特徴とするエッチング装置にある。
【００１３】
請求項４の発明は、上記ジャストエッチング槽では、上記薄膜がジャストエッチングされたか否かを光センサによって検出し、
上記光センサは投光面を有する投光部と受光面を有する受光部とを備え、この投光部と受光部は、上記基板の薄膜が設けられた面と反対側の面に投光面及び受光面を接近させて配置されることを特徴とする請求項３記載のエッチング装置にある。
【００１４】
請求項５の発明は、上記ジャストエッチング槽における上記薄膜のエッチング状態を検出する光センサと、
上記オーバエッチング槽におけるエッチング時間を設定する設定部と、
上記光センサの検出信号と上記設定部からの設定信号に基いて上記ジャストエッチング槽と上記オーバエッチング槽とにおける上記薄膜に対するエッチング時間を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする請求項３記載のエッチング装置にある。
【００１５】
請求項６の発明は、上記ジャストエッチング槽の前に、上記薄膜を上記設定部による時間管理でジャストエッチングになる前の状態までエッチングする初期エッチング槽が設けられていることを特徴とする請求項３記載のエッチング装置にある。
【００１６】
この発明によれば、薄膜をセンサ管理でジャストエッチングしてから時間管理でオーバエッチングするため、薄膜がジャストエッチングされてからのオーバエッチング時間を一定にすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１はこの発明の一実施の形態に係るエッチング装置を示し、このエッチング装置は装置本体１を備えている。この装置本体１は細長い箱形状をなしていて、内部空間は仕切り壁１ａによって長手方向一端から初期エッチング槽２、ジャストエッチング槽３及びオーバエッチング槽４に順次区画形成されている。
【００１９】
上記各エッチング槽２〜４には搬送手段としての複数の搬送軸５が軸線を平行にして所定間隔で設けられている。各搬送軸５には、たとえば液晶表示装置用のガラス製の基板Ｗを所定方向に沿って搬送するための搬送ローラ６が軸方向に所定間隔で設けられている。
【００２０】
上記初期エッチング槽２の搬送ローラ６は第１の駆動源７によって駆動され、ジャストエッチング槽３の搬送ローラ６は第２の駆動源８によって駆動される。さらに、オーバエッチング槽４の搬送ローラ６は第３の駆動源９によって駆動されるようになっている。これらの各駆動源７〜９は制御装置１１によって駆動が後述するごとく制御されるようになっている。
【００２１】
なお、本体１の両端面及び各仕切り壁１ａにはシャッタ１０ａによって開閉される通孔１０ｂが形成されている。それによって、基板Ｗを初期エッチング槽２に搬入した後、ジャストエッチング槽３、オーバエッチング槽４を経て本体１から搬出できるようになっている。
【００２２】
上記初期エッチング槽２内の上方には、この初期エッチング槽２内に搬送された基板Ｗの上面にエッチング液を散布する第１のシャワ−ノズル１２が設けられている。この初期エッチング槽２内では、上記基板Ｗの上面に設けられた薄膜ｆが時間管理によって薄膜ｆの膜厚よりも少ない量でエッチングされる。
【００２３】
つまり、初期エッチング槽２でのエッチング時間は、薄膜ｆが一定であると仮定した場合、その膜厚と種々のエッチング条件とによって求めることがジャストエッチング時間に比べて短い時間に設定される。
【００２４】
たとえば、図４に示すように初期エッチング槽２でのエッチング時間をｔ１  とすると、このエッチング時間ｔ１  はジャストエッチング時間の２分の１〜４分の３程度に設定される。それによって、基板Ｗに形成された厚さｍの薄膜ｆは初期エッチング槽２で２分の１〜４分の３の厚さ（この厚さを図４をｍ１  で示す。）にエッチングされる。
【００２５】
上記ジャストエッチング槽３内の上方には、このエッチング槽３内に搬送された基板Ｗの上面にエッチング液を散布する第２のシャワ−ノズル１３が配設されている。このジャストエッチング槽３では、初期エッチング槽２でｔ１  時間エッチングされた薄膜ｆをセンサ管理によってジャストエッチング、つまり薄膜ｆの膜厚が０となるまでエッチングされる。
【００２６】
図４には、ジャストエッチング槽３で薄膜ｆがジャストエッチングされるまでのエッチング時間をｔ２  で示す。ただし、時間ｔ２  は、薄膜ｆの厚さｍによって変動するから一定でない。
【００２７】
ジャストエッチング槽３でのエッチング時間のセンサ管理は光センサ１５によって行なわれる。この光センサ１５は、図３に示すようにジャストエッチング槽３に搬送された基板Ｗの下面側に位置する投光器１６と受光器１７とからなる。投光器１６と受光器１７とは、エッチング液に対して耐蝕性を備えた材料、たとえばフッ素系の樹脂になどによって形成された保護チューブ１８によって外周面がそれぞれ覆われて保護されている。投光器１６と受光器１７との間には遮光部材１９が設けられ、投光器１６からの光が受光器１７によって直接検知される、短絡を防止している。
【００２８】
上記投光器１６の投光面１６ａと受光器１７の受光面１７ａとは、基板Ｗの下面に接近して配置されている。それによって、エッチング時には、基板Ｗの下面と、上記投光面１６ａ及び受光面１７ａとの間にエッチング液Ｌが溜まるため、投光器１６から出射された光が基板Ｗで反射する場合、その光はエッチング液Ｌ中を進行して受光器１７で受光されるため、受光器１７が第２のシャワ−ノズル１３から噴射されるエッチング液の影響をノイズとして受けるのが防止される。
【００２９】
基板Ｗに形成された薄膜ｆがその膜厚分だけエッチングされたジャストエッチングになると、投光器１６からの光が基板Ｗを透過し、受光器１７で受光される光量が減少する。それによって、光センサ１５は薄膜ｆがジャストエッチングされたことを検知する。光センサ１５の検知信号は上記制御装置１１に入力される。
【００３０】
上記ジャストエッチング槽３で薄膜ｆがジャストエッチングされた基板Ｗはオーバエッチング槽４に搬送される。このオーバエッチング槽４内の上方には基板Ｗの上面にエッチング液を散布する第３のシャワ−ノズル２１が配置されている。このオーバエッチング槽４でのオーバエッチングは時間管理される。
【００３１】
つまり、ジャストエッチングされた薄膜ｆは、予め定められた時間だけオーバエッチングされる。このオーバエッチング時間は図４にｔ３  で示す。それによって、薄膜ｆには、たとえば図６（ｂ）に示すように傾斜角度θが一定のテーパ状となったテーパ状のエッチング溝Ｇ１  が形成される。
【００３２】
上記オーバエッチング槽４内の上方には純水シャワ−ノズル２２が配設されている。この純水シャワ−ノズル２２は、基板Ｗがオーバエッチング槽４でｔ３  時間オーバエッチングされ、エッチング液の供給が停止されると、上記基板Ｗの上面に純水を供給してエッチングの進行を停止する。それによって、オーバエッチングされたエッチング溝Ｇ１  の形状がエッチング終了後に進行するのが防止される。つまり、薄膜ｆに形成されたエッチング溝Ｇ１  は、オーバエッチングが終了した後にテーパの傾斜角度θが変化するのが防止される。
【００３３】
上記制御装置１１は図２に示すように変換部３１を有する。この変換部３１には上記光センサ１５からの検出信号が入力され、その検出信号をデジタル信号に変換する。上記初期エッチング槽２及び上記オーバエッチング槽４におけるエッチング時間は設定部３２によって設定される。
【００３４】
上記変換部３１でデジタル信号に変換された検出信号と、上記設定部３２によって設定された設定信号は上記演算処理部３３に入力される。初期エッチング槽２でのエッチング時間が設定部３２によって設定された時間になると、そのことが演算処理部３３から出力部３４に出力される。それによって、出力部３４は第１の駆動源７を作動させ、初期エッチング槽２内の基板Ｗをジャストエッチング槽３に搬出する。
【００３５】
上記演算処理部３３が光センサ１５からの検出信号を受けると、そのことを出力部３４に出力する。それによって、出力部３４は第２の駆動源８を作動させ、ジャストエッチング槽３内の基板Ｗをオーバエッチング槽４へ搬出する。
【００３６】
同様に、オーバエッチング槽４でのエッチング時間が設定部３２によって設定された時間になると、そのことが演算処理部３３から出力部３４に出力される。それによって、出力部３４は第３の駆動源９を作動させ、オーバエッチング槽４内の基板Ｗを外部に搬出する。
【００３７】
各エッチング槽２〜４に設けられたシャワ−ノズル１２，１３，２２へのエッチング液の供給は、図１に示すようにエッチング液の供給管３５に設けられた第１乃至第３の開閉制御弁３６〜３８によって制御される。つまり、各開閉制御弁３６〜３８は、各エッチング槽２〜４で基板Ｗがエッチングされて搬出されるときに、出力部３４からの駆動信号によって開閉が制御される。
【００３８】
オーバエッチング槽４における純水の供給は、図１に示すように純水の供給管４０に設けられた第４の開閉制御弁３９によって制御される。つまり、オーバエッチング槽４におけるオーバエッチング時間が経過すると、出力部３４からの信号によって基板Ｗへのエッチング液の供給が停止されるとともに、純水が所定時間供給されるようになっている。
【００３９】
なお、各エッチング槽２〜４において、エッチング液を基板Ｗに散布しながらエッチングを行なう際、基板Ｗが所定のストロークで往復動するよう、第１乃至第３の駆動源７〜９を作動させるようにしてもよい。それによって、基板Ｗの上面にエッチング液を均一に散布することが可能となる。
【００４０】
つぎに、上記構成のエッチング装置を用いて基板Ｗに形成された薄膜ｆをエッチングする手順を図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４１】
エッチングが開始されると、Ｓ１では薄膜ｆが形成された基板Ｗが初期エッチング槽２に搬入される。Ｓ２では第１のシャワ−ノズル１２から初期エッチング槽２に搬入された基板Ｗに向けてエッチング液が散布される。Ｓ３では初期エッチング槽２でのエッチング時間が設定部３２によって設定された設定時間ｔ１  を経過したか否かが判定される。
【００４２】
設定時間ｔ１  が経過すると、Ｓ４では第１の開閉制御弁３６が閉じられてエッチング液の供給が停止された後、第１の駆動源７を作動させて基板Ｗをジャストエッチング槽３へ搬出する。Ｓ５では基板Ｗに第２のシャワ−ノズル１３からエッチング液が供給され、薄膜ｆがさらにエッチングされる。
【００４３】
Ｓ６では、薄膜ｆのエッチング状態がジャストエッチングであるか否かが光センサ１５によって検出される。薄膜ｆのエッチングがジャストエッチングとなって光センサ１５による受光量が所定以下になると、Ｓ７では第２の開閉制御弁３７が閉じられてエッチング液の供給が停止された後、第２の駆動源８が作動して基板Ｗをジャストエッチング槽３からオーバエッチング槽４へ搬出する。
【００４４】
オーバエッチング槽４に基板Ｗが搬入されると、Ｓ８ではこの基板Ｗに第３のシャワ−ノズル２１によってエッチング液が供給される。Ｓ９では、基板Ｗへのエッチング液の供給が開始されてから図４にｔ３  で示す所定のオーバエッチング時間が経過したか否かが判定される。
【００４５】
エッチング液の供給がｔ３  時間になると、出力部３４からの信号によって第３の開閉制御弁３６が閉じられてエッチング液の供給が停止されるとともに、第４の開閉制御弁３９が開放されて純水が散布され、エッチングの進行が停止される。その後、Ｓ１０では第３の駆動源９が作動して基板Ｗをオーバエッチング槽４から外部へ搬出する。それによって、基板Ｗに設けられた薄膜ｆのエッチングが終了する。
【００４６】
このように、基板Ｗの薄膜ｆをセンサ管理によってジャストエッチングしたのち、時間管理によって所定時間だけオーバエッチングするようにした。そのため、薄膜ｆがジャストエッチングされた後、オーバエッチングされる時間を常に一定に維持管理することができる。
【００４７】
それによって、たとえば図６（ｂ）に示すように薄膜ｆに形成されるテーパ状のエッチング溝Ｇ１  の傾斜角度θを一定に維持することができるから、オーバエッチングされたエッチング溝Ｇ１  の形状精度が原因となる不良品の発生を防止することができる。
【００４８】
この発明は上記一実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。たとえば、ジャストエッチング槽の前に、初期エッチング槽を設け、この初期エッチング槽で基板の薄膜を所定時間エッチングしてから、基板をジャストエッチング槽に搬出するようにした。それによって、初期エッチング槽とジャストエッチング槽とで異なる基板に対してそれぞれエッチングすることができるから、生産性の向上を図ることが可能となるが、初期エッチング槽を設けず、基板を直ちにジャストエッチング槽でエッチングするようにしてもよい。
【００４９】
また、ジャストエッチング槽において、基板の下方に光センサを配置し、エッチング状態がジャストエッチングか否かを検出するようにしたが、基板に薄膜が一層だけしか形成されない場合には光が透過したか否かによってジャストエッチングを検出することが可能である。
【００５０】
しかしながら、基板に複数の薄膜が積層して形成される場合、二層目以上の薄膜に対しては、基板に形成された薄膜によって光の透過が遮られるから、光の透過によってジャストエッチングを検出することは難しい。
【００５１】
したがって、基板に複数の薄膜を形成する場合、二層目以上の薄膜のジャストエッチング状態を検出するには、基板の上方に投光器と受光器からなる光センサを配置し、エッチングされている薄膜がジャストエッチングになったか否かを受光器が検出する反射光量によって検出するようにすれば、その薄膜のジャストエッチングを正確に検出することが可能となる。
【００５２】
ジャストエッチング槽において、エッチングが終了した時点で、オーバエッチング槽と同様、基板に純水を散布し、エッチングの進行を止めてから、基板をオーバエッチング槽に搬出するようにしてもよい。そのようにすれば、時間管理によって行なわれるジャストエッチング後のオーバエッチングの精度を向上させることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、薄膜をセンサ管理でジャストエッチングしてから時間管理でオーバエッチングするようにした。
【００５４】
そのため、ジャストエッチングされた薄膜をオーバエッチングする時間を一定にすることができるから、オーバエッチングによって形成されるエッチング溝の形状精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係るエッチング装置の概略的構成図。
【図２】制御装置のブロック図。
【図３】基板の下方に配置された光センサの概略図。
【図４】エッチングによる膜厚の変化と時間との関係を示すグラフ。
【図５】エッチングの手順を説明するためのフローチャート。
【図６】オーバエッチングによって薄膜に形成されるエッチング溝の形状の説明図。
【符号の説明】
２…初期エッチング槽
３…ジャストエッチング槽
４…オーバエッチング槽
１１…制御装置（制御手段）
１５…光センサ
３１…変換部
３２…設定部
３３…演算処理部
３４…出力部
【図１】
2004158801.tif 000003
【図２】
2004158801.tif 000004
【図３】
2004158801.tif 000005
【図４】
2004158801.tif 000006
【図５】
2004158801.tif 000007
【図６】
2004158801.tif 000008