(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移送面上で基板を移送するための移送機器と、前記移送面に対向し２次元的に配置される複数点に吐出口をそれぞれに有する複数ノズル要素から形成されるノズル列とを含み、前記複数点のうちの正三角形の頂点上に配置された第１の３つの隣接複数点から吐出されるエッチング液の複数吐出流は前記基板の１点を覆い、且つ前記複数点のうちの直線状に配置された第２の３つの隣接複数点から吐出されるエッチング液の複数吐出流は前記基板の１点を覆い、
前記移送面は平面であり、且つ、前記複数点は１平面に配置され、前記移送面は、前記１平面に平行であり、前記移送面と前記１平面との間の距離がＺで表され、前記吐出口から吐出される吐出流は充円錐を形成し、前記充円錐の中心軸線を含む平面の上で前記吐出流の広がり角度が２θで表され、前記３つの隣接複数点のうちの２つの隣接複数点の間の距離がａで表され、前記中心軸心線は前記移送面に直交し、下記関係：ａ≦ｔａｎ（θ）・Ｚが充足され、
前記３つの隣接複数点のうちの他の２つの隣接複数点の間の距離がｂで表され、下記関係式：ｂ≦ｔａｎ（θ）・Ｚが充足され、
下記関係：ｂ＝ａが充足される基板処理装置。
【請求項２】
チャンバーを更に含み、
前記ノズル列と前記移送機器は前記チャンバーの中に配置され、
前記移送機器は、前記基板を前記チャンバーの中で前記移送面上で往復運動させる
請求項１の基板処理装置。
【請求項３】
基板を移送面上で移送すること、
平行流のエッチング液を前記基板に噴射すること、
前記基板に形成されているレジストパターンに対応するパターンで前記基板に形成されている薄膜をエッチングすることを含み、
前記噴射することは、２次元的に配置される複数点から前記基板に向かう概ね円錐状である前記エッチング液の流れを形成することを備え、
前記複数点のうちの正三角形の頂点上に配置された第１の３つの隣接複数点から吐出されるエッチング液の複数吐出流は前記基板の１点を覆い、且つ前記複数点のうちの直線状に配置された第２の３つの隣接複数点から吐出されるエッチング液の複数吐出流は前記基板の１点を覆い、
前記移送面は平面であり、且つ、前記複数点は１平面に配置され、
前記移送面は、前記１平面に平行であり、
前記移送面と前記１平面との間の距離がＺで表され、前記複数点から吐出される吐出流は充円錐を形成し、前記充円錐の中心軸線を含む断面の上で前記吐出流の広がり角度が２θで表され、前記３つの隣接複数点のうちの２つの隣接複数点の間の距離がａで表され、前記中心軸心線は前記移送面に直交し、下記関係：
ａ≦ｔａｎ（θ）・Ｚ
が充足され、
前記３つの隣接複数点のうちの他の２つの隣接複数点の間の距離がｂで表され、下記関係式：
ｂ≦ｔａｎ（θ）・Ｚ
が更に充足され、
下記関係：
ａ＝ｂ
が充足される基板処理方法。
【請求項４】
前記基板を前記移送面上で往復運動させること
を更に含む請求項３の基板処理方法。
【請求項５】
前記基板を前記移送面上で一方方向に運動させること
を更に含む請求項３の基板処理方法。
【請求項６】
前記レジストパターンの幅がＷで表され、エッチング後の前記導電層の有効幅がＷ’で表され、ΔＷ（＝Ｗ−Ｗ’）が規定される範囲に収められる
請求項３〜５から選択される１請求項の基板処理方法。
【請求項７】
前記薄膜を多層膜で形成することを更に含み、
前記多層膜のそれぞれは、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｌ合金、Ｍｏ合金から選択される材料で形成されている
請求項３〜６から選択される１請求項の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置、及び、基板処理方法に関し、特に、エッチングレートが不安定である導電層のサイドエッチングの量比を均一に制御する基板処理装置、及び、基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板面に形成される単層膜、多層膜の露出層がエッチングされて、多様に回路基板が形成される。そのエッチングのために、エッチング液が基板面上に吐出的に供給される。基板の任意の部分面に供給されるエッチング液は、角度、流量、流速、温度の点で均一に供給されることが求められる。そのような均一性が与えられるエッチング技術は、コーン状にエッチング液を基板面に吐出する複数ノズル要素のノズル列を形成している。そのノズル列は、図１４と図１５に示されるように、ノズル要素が縦横に並び２次元的領域に均等間隔で分散的に配列されている。１つのノズル要素１０１から吐出されるコーン状の吐出流１０２は、その中心軸心線上にある局所基板表面領域１０３で滞留し、理論的にはその局所領域でその流速は零になる。その局所領域１０３の周辺の吐出流は基板面に対して射流１０４であり基板面１０５に沿う流れの流速は外周域で最大になる。このような流れが全領域で合成され、中心領域１０６の流れの流速は最小になり、外周領域１０７の流れの流速が最大になる。
【０００３】
全領域的に流速を均一にする技術は、特開平１１−３０７４３４号に示されるように知られている。基板とノズル列を相対的に振動的・揺動的に運動させることは、全領域的に流速を均一にすることにある程度に貢献するが、１つのコーン状吐出流の周囲の射流は、隣り合うコーン状吐出流の周囲の射流に乱流的に合流し、微視的に見れば均一な流れを形成していない。
【０００４】
このような乱流発生を抑制するために、隣り合うコーン状吐出流をオーバーラップさせて均一な流れを形成しようとする技術は、特開昭５８−３６９４９号で知られている。このようなオーバーラップは、射流どうしの衝突的合流を回避することができず、基板面に沿う流れの静的な均一性を全領域的に、且つ、局所的に保証することは困難である。
【０００５】
エッチング対象が、エッチングされてゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を形成するＡｌ、Ｍｏ、その合金であるような場合、これらの材料のエッチングレートが安定的でなく、そのエッチングの制御が困難であることが本発明者の実験によって判明した。Ａｌ層、Ｍｏ層、その合金層、それらを積層した多層膜をエッチングする場合、安定的に規定される許容誤差範囲のサイドエッチング量に制御するためには、用いられるエッチング液の粘性が深く関係していると推定される。その粘性は、エッチング液の基板面に沿う流れの均一性、特に乱流性が抑制された均一性に相関すると更に推定される。液晶表示デバイスでは、従来ゲート電極に用いられていたＣｒに代えられてＡｌ、Ｍｏ等が適正である。このような材料変更は、エッチング液のより安定した流れ、特に、層流の均一性を要求することになる。この要求に応えるためには、電極回路の線幅のスケールで見て微視的・局所的に層流の均一性を充足することが重要である。導電性層の線幅の非一様性は、電気抵抗の非一様性を招き、電気抵抗の非一様性は液晶表示ディスプレイの表示ムラ、フリッカのような回路動作ムラを招く。
【０００６】
エッチング液の層流の均一性をより均一に安定化することが望まれる。特に、Ａｌ、Ｍｏ、その合金のエッチングに用いられるエッチング液の層流の均一性を微視的・局所的により均一に安定化することが望まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、エッチング液の層流の均一性をより均一に安定化することができる基板処理装置、及び、基板処理方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の課題は、エッチング液の層流の均一性を微視的・局所的により均一に安定化することができる基板処理装置、及び、基板処理方法を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、Ａｌ、Ｍｏ、その合金のエッチングに用いられるエッチング液の層流の均一性を微視的・局所的に安定化して全域的・大域的により均一にすることができる基板処理装置、及び、基板処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【００１０】
本発明による基板処理装置は、移送面（６）上で基板（Ｐ）を移送するための移送機器（５）と、移送面（６）に対向し２次元的に配置される複数点に吐出口（９）をそれぞれに有する複数ノズル要素（８）から形成されるノズル列（７）とから構成されている。複数点のうちの３つの隣接複数点から吐出されるエッチング液の複数吐出流は基板（Ｐ）の１点を覆う。
【００１１】
このような３点重合のエッチング液の局所的複合流は、全域的に層流（２１）に生成されて局所的に乱流の生成を有効に防止し、その結果として、全域的に静的な層流（２１）を基板（Ｐ）上に生成する。静的な層流の下で基板（Ｐ）が処理を受け、基板（Ｐ）の局所的処理が静的に実行され、結果的に、全域的にバラツキがなく均一・均質な処理を受ける。
【００１２】
３つの隣接複数点の配置は、２様に実現される。１つは、３点が１直線上に配置されることであり、他の１つは３点が三角形に配置されることである。基板（Ｐ）は、正方形、円形に限られず、長方形に形成されることが多く、この場合、３点が１直線上に配置されることはその技術的意義を失わない。３つの隣接複数点が三角形上に配置されることは、その対称性がより強くなって好ましい。
【００１３】
数学的により具体的に表現されるならば、移送面（６）は平面であり、且つ、複数点（８−ｊｋ）は１平面（１１）に配置される。移送面（６）は、１平面（１１）に平行であり、移送面（６）と１平面（１１）との間の距離がＺで表され、吐出口（８−ｊｋ，８−ｊ（ｋ＋１））から吐出される吐出流は充円錐を形成することが均一な流れを形成させやすい点で特に好ましい。その充円錐の中心軸線（Ｌ）を含む平面（断面）の上でその吐出流の広がり角度が２θで表され、３つの隣接複数点のうちの２つの隣接複数点の間の距離がａで表され、中心軸線（Ｌ）は移送面（６）に直交する場合、大小関係：ａ≦ｔａｎ（θ）・Ｚが充足される。
【００１４】
３つの隣接複数点のうちの他の２つの隣接複数点の間の距離がｂで表され、大小関係は次の関係：ｂ≦ｔａｎ（θ）・Ｚが更に充足される。後の関係は、更に層流（２１）の対称性をより高くすることができる。３点の座標は、離散化された射交座標系で、３点が１直線上にある場合に、８−ｊｋ，８ｊ（ｋ＋１），８−ｊ（ｋ＋２）で表され、３点が三角形の３頂点で表される場合、８−ｊｋ，８ｊ（ｋ＋１），８−（ｊ＋１）ｋで表される。３点配置が後者である場合、ａ＝ｂであれば、層流は最も高い対称性を持ち、最も乱流性が低くなる。但し、このような対称性は、基板の形状に依存することがある。
【００１５】
実際には、チャンバー（１）が更に追加されている。ノズル列又はノズル行列（７）と移送装置を構成する移送機器（５）は、チャンバー（１）の中に配置され、移送機器（５）は、基板（Ｐ）をチャンバー（１）の中で移送面（６）上で往復運動させる。連続処理が可能であることは、既述の通りである。既述の層流（２１）の速度は、点対称的に形成されるがその速度は均一ではない。その往復運動は、時間平均的に全領域でその速度を均一にする。基板（２２又は３１）の上面側に導電層（２３又は３２〜３４）が形成され、導電層（２３又は３２〜３４）の上面側にレジストパターン（２４又は３５）が形成され、導電層（２３又は３２〜３４）はレジストパターン（２４又は３５）に対応するパターンでエッチングされる。このようなパターンは、全域に広がって形成されるが、パターン要素は局所的に散在する。局所的に層流（２１）が静的であることが、面内のエッチングレートを均一に制御する点で重要であり、これによりサイドエッチング（２９）の量の絶対値と量比を均一に制御することが可能になる。往復運動は、層流速度を時間平均的により均一化するが、速度の適正化、例えば、速度一定化、適正な加速度化により一方方向運動に変更され得る。
【００１６】
レジストパターンの幅がＷで表され、エッチング後の導電層の有効幅がＷ’で表されれば、ΔＷ（＝Ｗ−Ｗ’）が規定される範囲に収められる。ΔＷは規定値よりも狭く、且つ、均一に制御され得る。課題（ムラ発生防止）をより良く達成するためには、基板面内の任意の位置でのΔＷのより均一な制御が必要であるが、ΔＷの制御だけでなく、ΔＷの単位距離当たりの変化値、品種、配線太さ、膜厚、ドライバ等の多岐の条件制御が必要である。このような条件下で、ΔＷの制御の意義が重要になる。例えば、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）型アクティブマトリクス基板では、特に基板と平行になる方向に電解を形成するＩＰＳ型のアクティブマトリクス基板の場合、表示ムラ防止のために共通電極や画素電極の線幅Ｗ’の基板内ばらつきを０．８μｍ程度以下に抑える必要がある。そのＷのばらつきはＷ’のばらつきに比べ非常に小さいため、そのＷ’のばらつきがほぼΔＷのばらつきであるとみなすことができる。従って、このような場合、そのΔＷを０．８μｍ程度以下に制御する必要がある。
【００１７】
現在の当面の技術として求められる導電層は、Ａｌ、Ｍｏ、Ａｌ合金、Ｍｏ合金から選択される材料の単層膜又は積層膜である。これらの材料は、従来用いられている材料のＣｒよりも抵抗が小さく望ましいが、エッチングレートが不安定である。本発明は、これらの材料を用いる半導体回路の製造のために特に効果的に適用される。
【００１８】
本発明による基板処理方法は、基板又は基板プレート（Ｐ、単に基板という）を移送面（６）上で移送すること、平行流のエッチング液を基板（Ｐ）に噴射すること、基板（Ｐ）の上面に平行である層流（２１）を形成すること、基板（Ｐ）に形成されているレジストパターン（２４又は３５）に対応するパターンで基板（Ｐ）をエッチングすることとから構成されている。均一な静的な層流化により安定したエッチングレートで基板の処理を行うことができることは、既述の通りである。
【００１９】
基板（Ｐ）を移送面（６）上で往復運動させること、エッチング液の噴射は、２次元的に配置される複数点から基板（Ｐ）に向かう概ね円錐状であるエッチング液の流れを形成すること、移送面（６）は平面であり、且つ、複数点は１平面（１１）に配置され、移送面（６）は１平面（１１）に平行であり、移送面（６）と１平面（１１）との間の距離がＺで表され、複数点から吐出される吐出流は充円錐を形成し、充円錐の中心軸線（Ｌ）を含む断面の上で吐出流の広がり角度が２θで表され、３つの隣接複数点のうちの２つの隣接複数点の間の距離がａで表され、中心軸線（Ｌ）は移送面（６）に直交し、３つの隣接複数点のうちの他の２つの隣接複数点の間の距離がｂで表され、関係：ａ≦ｔａｎ（θ）・Ｚ、関係：ｂ≦ｔａｎ（θ）・Ｚが充足され、特に、ａ＝ｂであることなどは、既述の通りである。噴射噴流は、乱流的・ジェット的でなく気泡を含まず静的に層流的であることは当然に望ましい。このように、層流を形成して、その層流の層流面に接する局所領域でエッチングを実行し、そのエッチングの反応が反応促進剤により促進され、反応関与物資はその層流面を介して交換されることにより、反応が均一に一様に促進され、特に、高粘度条件下でその反応の均一・一様性が効果的に発揮され、線幅が一定に維持されて、多様な画面ムラの発生が回避される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による基板処理装置の実施の形態は、ノズル列が処理槽の中で搬送ローラとともに設けられている。その処理層（チャンバ）１は、図１に示されるように、入口２と出口３とを有している。入口２と出口３とは、開閉自在であるシャッタを備え、後述される処理対象の基板の出入りのタイミングに同調して開閉する。
【００２１】
その搬送ローラ列４は、移送方向ａに等間隔で並ぶ複数ローラ５から形成されている。ローラ５は、それぞれに歯付プーリ（図示されず）を有し、複数の歯付プーリは互いに単一のタイミングベルト（図示されず）で回転連結され、同期的に回転することができる。ローラ列４は、接平面として単一の搬送面又は移送面６を形成している。ローラ列４の一部分は、処理層１の中に配置されている。ローラ５の高精度な同期は、基板Ｐの反りの発生を効果的に防止する。
【００２２】
そのノズル列７又はノズル行列は、移送方向ａに等間隔で並ぶ複数ノズル要素８から形成されている。ノズル列７のそれぞれの吐出口９は、同一平面である吐出口配置平面１１の上に２次元的に配置されている。ノズル要素８は、下方に向かって充コーン状にエッチング液を吐出する。
【００２３】
移送面６の入口側近辺と出口側近辺とに処理層１の中で、入口側動作スイッチ１２と出口側動作スイッチ１３とが配置されている。入口側動作スイッチ１２と出口側動作スイッチ１３は、近接スイッチ又は傾倒式スイッチであり、傾倒式スイッチが図に例示されている。入口側動作スイッチ１２と出口側動作スイッチ１３は、それぞれに機械的接触子１４と電気的接触子対１５とを備えている。入口側動作スイッチ１２と出口側動作スイッチ１３は、後述する基板に機械的接触子１４が接触した時に、パルス的に電気信号をそれぞれに出力する。
【００２４】
液盛りナイフ１６が、処理層１の中で入口側近辺の上方位置に配置され設けられている。液盛りナイフ１６は、面状流のエッチング液を後述される基板に横方向に均質に吹き付ける。処理層１の中には、エッチング液とエッチング霧を排出する排出路に配置されるマニュアルダンパ又はオートダンパ（図示されず）が設けられている。
【００２５】
図２は、ノズル列７の詳細を示している。ノズル列７は、ノズル列要素８−ｊｋから形成されている。ノズル列要素８−ｊｋは、マトリックス状のパターンの２次元点列状、特に、千鳥状に配置されている。図２に示されるように、射軸（射交）座標系（ｊ，ｋ）が設定され、座標は離散的に採択されている。ｋ軸方向に並ぶノズル列要素８−ｊｋのうちの２つの隣り合う要素の間隔はａであり、ｊ軸方向に並ぶノズル列要素８−ｊｋのうちの２つの隣り合う要素の間隔はｂである。今の場合、ａ＜ｂである。
【００２６】
図３に示されるように、吐出口配置平面（点列配置平面）１１と移送面６との間の距離はＺで示され、各ノズル列要素８−ｊｋが噴射する充円錐流の中心軸線Ｌを含む平面で切断した断面上でその広がり角度が２θで示され、その断面上でその充円錐流と移送面６との交線の長さが２Ｘｋで表されている。次式が成立する。
Ｘｋ＝ｔａｎ（θ）・Ｚ．．．（１）
【００２７】
Ｘｋがａより大きい場合、即ち、
ａ＜＝ｔａｎ（θ）・Ｚ・・・（２）
であれば、ｋ方向に隣り合って並ぶ２個のノズル列要素８−ｊｋ，８−ｊ（ｋ＋１）の両充円錐流は移送面上でオーバーラップする。同様に、
ｂ＜＝ｔａｎ（θ）・Ｚ・・・（３）
であれば、ｊ方向に隣り合って並ぶ２個のノズル列要素８−ｊｋ，８−（ｊ＋１）ｋの両充円錐流は移送面上でオーバーラップする。ａ＝ｂであることは、流れがより均一になる点で好ましい。
【００２８】
図４は、式（１）が充足され、且つ、
ａ＝ｂ＝ｔａｎ（θ）・Ｚ・・・（４）
である場合の３点相互オーバーラッピングを示している。３つの充円錐流に対応する３つの円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、１つの共有面ＣＳを共有して重合している。もっとも厳しい条件である式（１）と式（４）の連立は、互いに最近接する３つのノズル列要素８−ｊｋ，８−ｊ（ｋ＋１），８（ｊ＋１）ｋが全領域で共有面ＣＳを共有し、この共有は全領域で共通であることを示している。このような重合は、移送面６上の全ての流れを充円錐の中心軸線に平行にする。条件がやや緩和される下記連立は、好ましい：
ａ＜＝ｔａｎ（θ）・Ｚ・・・（２）
ｂ＜＝ｔａｎ（θ）・Ｚ・・・（３）
このような条件式は、更に多様化される。個々のノズルの噴射流が充円錐流でなく充楕円水流に変更される場合、（ｂ／ａ）はその変更に対応して変更される。
【００２９】
図１に示されるように、後に切断され単一基板化される薄い基板又は極めて薄い基板用フィルムは、ローラ列４が形成する移送面６上で処理層１に向かって移送され、図示されない検知手段により基板Ｐの近接に対応して入口２が開く。入口２は、基板Ｐの末端が処理層１の中に入りきった後に閉鎖される。
【００３０】
このように密閉された処理層１の中の液盛りナイフ１６は、エッチング液を平面状に低圧で吐出する。エッチング液は、移送中の基板Ｐの表面に均一の膜厚で予備的に液盛りされる。基板Ｐが出口側動作スイッチ１３に近接し又は接触して出口側動作スイッチ１３が後退電気信号を出力すれば、ローラ５の回転方向が逆方向になって、基板Ｐは後退する。基板Ｐが入口側動作スイッチ１２に近接し又は接触して入口側動作スイッチ１２が前進電気信号を出力すれば、ローラ５の回転方向が再び順方向になって、基板Ｐは前進する。このように、基板Ｐは、移送面上で複数回の前進と後退を繰り返す。ローラ５に微小振動を与え、往復運動中の基板Ｐに微小振動を随意に与えることは好ましい。
【００３１】
全ノズル要素８−ｊｋは、一様な吐出圧と吐出流量でエッチング液を噴霧的に噴射する。ノズル要素８−ｊｋから噴射される吐出流は互いに干渉し、基板Ｐの表面上のエッチング液の流れは、基板Ｐに対して垂直方向（鉛直方向下方向）に矯正され、平行流になる。基板Ｐ上では、図５に示されるように、基板Ｐの四周方向に向かって基板Ｐに平行である層流２１が形成される。中心領域では、理論的には、層流の速度は低速になる。その低速領域（滞留領域）は、運動する基板Ｐ上で基板Ｐに対して相対的に後退し、既述のスイッチングにより、前進し、その低速領域Ｒは基板Ｐに対して往復運動を繰り返す。層流２１は、基板Ｐ上で時間平均的に一様な流れを形成する。規定回数の往復運動が終われば、ノズル列７の吐出が停止し、出口側動作スイッチ１３は動作せず、出口３が開いて、基板Ｐは順方向に前進して処理層１から出て、出口３が閉じ、１枚の基板Ｐの処理工程が完了する。なお、適正な速度制御を行うことによって、往復運動は一方方向運動に変更され得る。
【００３２】
図６は、エッチング中の基板Ｐを示している。基板Ｐは、ガラス基板２２と、ガラス基板２２の上面に形成されたＡｌ層（導電層）２３とから形成されている。Ａｌ層２３の上面にレジストパターン２４が形成されている。吐出されて形成されるエッチング液の既述の層流２１が、レジストパターン２４の上面側に形成されている。重力とエッチング液の吐出流体圧力との合成である平均有効圧力ＰＲの静的圧力流体２６が、レジスト欠損領域２７とＡｌ層２３に形成されるエッチング済み孔２８に満たされている。層流２１により覆われる静的圧力流体２６は、良好に静的であり、順方向ａと逆方向ａ’に前進後退する基板Ｐの全領域に亘って概ね均質・均等に静的であって、その圧力ＰＲはそのように静的である。
【００３３】
エッチングが進めば、層流２１の一部が鉛直方向下方向ｂに僅かの流量でエッチング済み孔２８に静かに流入する。エッチングの進行に伴って、レジストパターン２４の下面側の領域のＡｌ層２３が溶解してサイド（アンダー）エッチング２９が僅かに進む。エッチング液のエッチング関与物質は、エッチング済み孔２８の中のある温度のある高粘度のエッチング液中で静かに拡散して、エッチング作用に関与する。Ａｌ、Ｍｏのエッチングは、エッチング済み孔２８の中のエッチング液の温度と粘度とエッチング関与物質の拡散度に強く影響を受けることが、本発明者により確認されている。そのエッチング液の温度と粘度とエッチング関与物質の拡散度が適正である場合に、サイドエッチング２９の形成速度は、層流２１の層流性に強く依存する。レジストパターン２４の上面に層流２１でなく乱流層が形成される場合は、サイドエッチング２９の形成速度は非一様であり、図１３で示される既述のΔＷが一様でなくなる。温度と粘度と平均有効圧力ＰＲ（ノズル列７の吐出圧とその単位時間当たりの吐出流量）は、実験により求められるパラメータである。
【００３４】
Ａｌ又はＭｏのエッチング機構は、他の導電性物質（例示：従来使用されていたＣｒ）のエッチング機構と異なっている。ΔＷを小さく、且つ、均等にする理由は、適正に規定されるパラメータの下で、層流形成と層流の一様性にあると推定される。
【００３５】
図７〜図１２は、本発明による基板処理方法の実施の形態を示している。図７に示されるように、液晶表示デバイス用のガラス基板３１の上面（側）に、Ｍｏ−導電層３２が形成される。図８に示されるように、Ｍｏ−導電層３２の上面にＡｌ−導電層３３が形成され、Ａｌ−導電層３３の上面に、図９に示されるように、更にＭｏ−導電層３４が形成される。次に、図１０に示されるように、Ｍｏ−導電層３４の上面にレジストパターン３５が形成される。
【００３６】
このようにレジストパターン３５が形成された基板Ｐが、図１に示されるように、処理層１に搬入され既述の通り処理層１の中で往復運動し、図１１に示されるように、基板Ｐはエッチング液のシャワーを受ける。レジストパターン３５の上面側に層流２１が形成される。一様な圧力と一様な温度の条件の下で、適正な粘度のエッチング液（例示：ＰＨＣ（燐酸酢酸硝酸混合液））のエッチング物質の静的拡散により３層３２，３３，３４はエッチングを受け、図１２に示されるように、ΔＷが規定許容範囲の中で一様に収められる。ここで、図１３に示されるように、レジストがその下層に覆い被さっている被覆幅であるレジストパターン幅がＷで表され、エッチング後の３層３２，３３，３４である金属層の有効幅がＷ’で表される。この場合、ΔＷ＝Ｗ−Ｗ’である。その後に、レジストパターン３５は、除去される。
【００３７】
このようにエッチングされた後に残存する３層３２，３３，３４のＭｏ−Al−Ｍｏ３積層構造は、ゲートバス、ドレインバスなどの電気信号線（電極）などとして形成される。このような電極は、液晶を駆動する表示デバイスの要素になる。
【００３８】
ローラ５上を搬送されるガラス基板３１は、吐出圧力を受けて隣り合うローラ５の間で大きい反りを示す。吐出流が乱流化すれば、その反りは大きくなって、乱流は更に乱流化すると推定される。その乱流化は、その非線形物理的性質により非一様に起こる。一様な層流は、その反りを解消する動的作用を持つと推定される。但し、一様な層流は、エッチング進行領域のエッチング液の平均有効圧力ＰＲを一様化し、このような一様化がエッチングにバラツキをもたらさないために最も重要な原因であろうと推定される。このようなことが考慮されながら、ΔＷが規定される許容範囲に収められる。
【００３９】
基板Ｐは、順方向又は逆方向に、１０００ｍｍ／ｍｉｎ〜９０００ｍｍ／ｍｉｎ（１６．７ｍｍ／ｓｅｃ〜１５０ｍｍ／ｓｅｃ）の比較的に遅い速度で静かに運動する。基板Ｐのサイズは、６５０ｍｍ×５５０ｍｍである。Ｍｏ−Al−Ｍｏ３積層構造は、Ｍｏ又はＭｏ合金−Al又はＡｌ合金−Ｍｏ又はＭｏ合金の３層構造に変更され得る。このような３層構造化は、抵抗の一層の低減化（Ａｌの抵抗＜Ｍｏの抵抗）と、耐食性増強のためである。エッチング液・ＰＨＣの粘度は、Ｍｏ単層膜に関しては、常温で４０ＣＰ、４０゜Ｃで２０ＣＰであることが好ましく、一般的には、エッチング液としては高粘度のものが採択される。隣り合うローラ５の間の距離は１２０ｍｍであるが、それ自体の重力、液の重力が考慮され、その間隔は適正に縮小されることが好ましい。
【００４０】
３点重合は特に好ましいが、基板の形状（例示：一辺が他辺に対して十分に長い矩形）によっては、２点重合で十分であることがある。エッチング領域のエッチング液の温度、圧力、粘度は詳細には述べられていないが、模擬的製造過程で、実験的又は理論的に、吐出流量と吐出圧力と基板搬送速度に多変数的に対応するパラメータとして適正に決定される得る。その重合度合いは、領域の中心領域と外周領域で可変されることは好ましい。ノズルを配置する離散点は、射交座標系で表される千鳥配置に限られず、直交座標系で配置される格子配置、極座標系で配置される円周配置は、基板形状に関連して適正に選択され得る。本実施の形態の場合、５５０×６５０ガラス基板において、ΔＷを約０．５μｍ以下に制御することができることが確認された。
【００４１】
ここでは、Ｍｏ−Al−Ｍｏの３積層膜について証明したが、本発明は、Ｍｏ単層膜、Ｍｏ合金単層膜、Ａｌ単層膜、Ａｌ合金単層膜や、Ｍｏ又はＭｏ合金膜とＡｌ又はＡｌ合金膜との２層積層膜に対して有効に適用され、更に３層以上の積層膜にも変更され得る。
【００４２】
また、本発明による基板処理方法を液晶表示装置に用いられるＴＦＴ型アクティブマトリクス基板に適用した場合、ゲート電極、走査線やソース・ドレイン電極、信号線の形成、あるいは、反射型用アクティブマトリクス基板の画素電極の形成に用いることができる。更に、ＩＰＳ型のアクティブマトリクス基板の共通電極、画素電極に用いた場合、既述のように、より精密なΔＷの制御が可能になり、均一で表示ムラが生じない好適なエッチングが可能になる。勿論、本発明はアクティブマトリクス基板にのみその適用を限定されるものではない。
【００４３】
エッチング機構とムラ発生の関係については以下のようになっている。
エッチング機構とムラ発生の関係：
Ｍｏのエッチング機構：
１２Ｍｏ＋２４ＨＮＯ３→１２ＭｏＯ３＋２４ＮＯ＋１２Ｈ２Ｏ・・・（１）
１２ＭｏＯ３＋１２Ｈ２Ｏ→１２Ｈ２ＭｏＯ４・・・（２）
１２Ｈ２ＭｏＯ４＋Ｈ３ＰＯ４
→Ｈ３［Ｐ（Ｍｏ３Ｏ１０）４］＋１２Ｈ２Ｏ・・・（３）
１２Ｍｏ＋２４ＨＮＯ３＋Ｈ３ＰＯ４
→Ｈ３［Ｐ（Ｍｏ３Ｏ１０）４］＋２４ＮＯ＋１２Ｈ２Ｏ・・・（４）
【００４４】
硝酸ＨＮＯ３によってＭｏが酸化されたＭｏＯが、燐酸Ｈ３ＰＯ４に溶解することによりエッチングが進行する。各式（１，２，３，４）で、その右辺の化学物質例えば１２Ｈ２Ｏが反応系から排除されなければ、その式の反応は進行しない。式（４）で１２Ｈ２Ｏが反応系から排除されなければ、その式の反応は進行しない。式（４）の反応が進む場合にも、式（４）の硝酸２４ＨＮＯ３と燐酸がそのモル比で反応系に円滑に供給されなければ、式（４）の反応は円滑に進行しない。
【００４５】
Ａｌのエッチング機構：
２Ａｌ＋２Ｈ３ＰＯ４→２ＡｌＰＯ４＋３Ｈ２・・・（５）
３Ｈ２＋２ＨＮＯ３→２ＮＯ＋４Ｈ２Ｏ・・・（６）
式（６）でＨ２Ｏが円滑に反応系から排除されなければ、式（６）の反応は円滑に促進されない。硝酸は、Ｈ２発生によって引き起こされる化学平衡状態を打破するための反応促進剤的な機能を有している。
【００４６】
このような反応が局所的に狭い空間領域で円滑に実行されなければ、ΔＷの制御が困難である。式（４，６）のＨ２Ｏが一様に排除されなければ、ΔＷの制御が困難である。局所的反応領域に層流が接している。境界面が層流面であるこのような局所的領域は、その中のそれぞれの化学物質が均一に拡散する条件が整えられている。反応式の左辺の硝酸と燐酸とその右辺の水と酸化窒素とが拡散により均一に一様に交換され、反応式は一様に円滑に進行する。
【００４７】
本発明によれば、ＩＰＳ型アクティブマトリクス基板の場合、下記のような表示ムラが抑制される。
Ｅ＝Ｖ／ｄ
Ｅ：液晶駆動電界
Ｖ：画素電極〜共通電極間電位差
ｄ：画素電極〜共通電極間距離
ゲート電極、走査線のパターニング工程にて、共通電極の細りが他の部分より大きくなると、その部分のｄが大きくなって、その部分では他の部分に比べ液晶駆動電界が弱くなる。その電界が弱くなれば、液晶のねじれが不十分になるため、光の透過が不十分になり、他の部分よりも黒く見える。従って、反応促進が一様でない場合に、市松模様ムラが発生することになる。
ムラの例：
太共通電極→強電界→液晶ねじれ十分→パネル検査にて白領域
細共通電極→弱電界→液晶ねじれ不十分→パネル検査にて黒領域
【００４８】
また、ＴＮ型アクティブマトリクス基板の場合、下記のような表示ムラ等が抑制できる。
線幅バラツキ→ストレージ面積バラツキ→フリッカ発生
信号線⇔信号線脇に走査線と同層に形成された遮光層間の寄生容量の変化→縦スジムラ発生
チャネル長、幅の変化→書き込み不良発生
【００４９】
本発明によれば、このようなムラ発生が、一様・均一な反応の促進により効果的に抑制される。
【００５０】
【発明の効果】
本発明による基板処理装置、及び、基板処理方法は、層流の有効な形成により、局所的に静的な圧力と温度のもとでエッチングが実行され、全域的に均一なエッチング処理が可能である。
【００５１】
特に、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ａｌ、Ａｌ合金の単層膜、積層膜のエッチングなど高粘度のエッチング液を用いる場合に、既述の反応式の円滑一様性が効果的に働いて、非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による基板処理装置の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図２は、ノズル列の配置の実施の形態を示す平面図である。
【図３】図３は、図２の正面図である。
【図４】図４は、ノズル配置点を示す幾何学図図である。
【図５】図５は、層流形成を示す正面断面図である。
【図６】図６は、エッチングを示す正面断面図である。
【図７】図７は、本発明による基板処理方法の実施の形態を示す断面図である。
【図８】図８は、図７の次のステップを示す断面図である。
【図９】図９は、図８の更に次のステップを示す断面図である。
【図１０】図１０は、図９の更に次のステップを示す断面図である。
【図１１】図１１は、図１０の更に次のステップを示す断面図である。
【図１２】図１２は、図１１の更に次のステップを示す断面図である。
【図１３】図１３は、公知のサイドエッチングを示す断面図である。
【図１４】図１４は、公知のノズル配置を示す平面図である。
【図１５】図１５は、図１４の正面図である。
【符号の説明】
１…チャンバー
５…移送機器（ローラ）
６…移送面
７…ノズル列
９…吐出口
８…ノズル要素
８−ｊｋ…複数点（複数ノズル要素）
２１…層流
２３，３４…導電層
２９…サイドエッチング
３５…レジストパターン
Ｌ…中心軸線
Ｐ…基板
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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