(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に処理液を噴射する湿式工程で用いられる表示装置または半導体装置用の基板処理装置であって、
前記基板の主面に対して互いに略平行に配置された複数の筒状パイプが、
前記基板の主面に向けて前記パイプの軸方向と垂直な平面に沿って、処理液を噴射する複数の噴射口を有しており、
前記複数の筒状パイプの軸方向に垂直な断面において、中心軸を原点として前記基板と平行な方向をＸ軸に取り、このＸ軸に垂直な方向をＹ軸に取る場合、第４象限に位置する前記筒状パイプに配置される第１の噴射口と、第３象限に位置する前記筒状パイプに配置される第２の噴射口とが、前記筒状パイプの軸方向に沿って交互に並べられてなることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記噴射口の処理液噴射部に流量計が設置されてなる請求項１記載の基板処理装置。
【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に関する。さらに詳しくは、表示装置や半導体装置の製造装置における、とくにエッチングや洗浄などの湿式工程で用いられる洗浄液、現像液またはエッチング液などの処理液を用いた基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置の製造工程の一部において、ガラス基板に金属薄膜を成膜したのち、この金属薄膜のパターニングを完成させるまでの一連のプロセスを湿式工程で行なうことが知られている。
【０００３】
この湿式工程の一例を液晶表示装置のアレイ基板に形成されたソース・ドレイン膜の形成で説明する。
【０００４】
まず半導体膜（ａ−Ｓｉ膜とｎ＋ａ−Ｓｉ膜）上にクロム金属をスパッタ法で成膜したのち、このクロム金属膜にレジストを全面塗布し、写真製版法でこのレジスト膜をパターニングする。この状態でウェットエッチング法を用いてクロム金属膜をパター二ングするため、基板全面を硝酸第二セリウムアンモニウムを含む酸性水溶液で浸す。ついでエッチング液を取り除くため、基板全面を純水中に浸したのち、基板をスピン乾燥やエアナイフ乾燥などを用いた乾燥室で乾燥させて一連の湿式工程が完了する。
【０００５】
以上のように、ソース・ドレイン膜形成の湿式工程では、基板全面を液体に浸す工程として、少なくともクロム金属膜エッチング工程と基板洗浄工程がある。これらの工程を実現する手法は、基板全面に対して処理液を噴射させるスプレー方式と、基板を処理槽の処理液中に沈めるディップ方式に大別される。しかし、近年ディップ方式では、液晶表示装置の大型化に対応できず、スプレー方式が主流となってきている。
【０００６】
つぎに図１０に基づいてスプレー方式による湿式装置の概要を説明する。処理室ＴＲ１、ＴＲ２のブロックで基板のウェットエッチングが行なわれ、洗浄室ＷＲ１、ＷＲ２のブロックで基板の洗浄が行なわれる。
【０００７】
そののち、基板５１は乾燥室ＤＲにて乾燥され次工程へと搬送される。
【０００８】
まず、基板５１は搬送ローラ５２によって水平に搬送され処理室ＴＲ１に入る。処理室ＴＲ１では基板５１の上方にパイプ５３が複数本配置されるとともに、このパイプ５３には処理液５４を噴射する噴射口５５が形成されている。処理液はタンク５６に貯蔵されており、定量ポンプ５７で処理液を汲み上げてパイプ５３によって、基板５１上まで圧送したのち、パイプ５３のマニホールド５８を流れる処理液５４を定量ポンプ５７で加圧して噴射口５５より噴射する。また、処理液５４を定量ポンプ５７で汲み上げる際の処理液の量および処理時間は制御装置５９にて管理されている。なお、処理室ＴＲ２および洗浄室ＷＲ１、ＷＲ２においても同様の動作で基板の処理が行なわれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１１に基板処理装置の搬送系および処理液の噴射系の側面図、および図１２にこの平面図を示す。従来の湿式工程で用いられるスプレー方式においては、図１１に示されるように、パイプ６０のノズル噴射口６０ａから基板５１の表面に向かって垂直に処理液５４が噴射されている。このため、図１２に示すように処理液５４の流れＦは様々な方向に分散するため、各噴射口から噴射した処理液５４の流れＦは互いに基板５１上で衝突を起こす。すなわち処理液は、基板面内の衝突部分で流速を急激に失い、乱流となった処理液の滞留が発生し循環できなくなるため、基板全面において均一な処理条件を確保できず、結果として処理ムラを起こすことになる。具体的には、エッチング工程ではエッチング遅れによる残さの発生または洗浄工程においては不充分な洗浄による洗浄ムラが原因で配線の断線を引き起こす。なお、この現象を解消するために水洗時間を延長したり、洗浄のための液量を増加させたりする方法も考えられるが、タクト時間が長くなったり、処理コストが高くなるという不具合が生じる。
【００１０】
一方、処理液を基板に滞留させない方法は、たとえば特開平１１−４４８７７号公報、特開平１１−３０７４３４号公報および特開平９−１６０００６号公報などに開示されている。いずれの方法においてもパイプに設置したノズル（噴射口）から処理液を噴射する方向を基板に対して垂直にならないように配置し、処理液を層流状に流すように配慮されている。
【００１１】
前記特開平１１−４４８７７号公報の記載によれば、図１３に示されるように、くの字に湾曲したシャワーノズル６１を使って、基板５１に対して処理液５４の噴射方向を基板５１の搬送方向６２に対して傾斜した処理噴射系が採用されている。くの字に湾曲していることで、シャワーノズル６１から噴射される処理液５４は基板５１の両サイドおよび基板５１の搬送方向６２の後側に分散して流出するため、処理液噴出系のコンパクト化を図れるというメリットがある。しかし、処理液５４の噴出方向が一方向であるため、処理液５４の上流側の基板端において処理液５４の交換量が少ないために処理ムラを生じ、充分な基板処理を行なえないという問題がある。同様にシャワーノズル６１をくの字に曲げた構造のため、屈曲部近傍でも充分な基板処理は期待できない。処理液５４の流れる方向が両サイドに分かれるために基板５１の中央部分の処理液５４の交換が遅くなる可能性があり処理ムラが発生しやすくなる。
【００１２】
また、前記特開平１１−３０７４３４号公報の記載によれば、図１４に示されるように、ノズル７１の処理液５４の噴射方向が基板５１の中央から基板５１の端縁に向かう方向に傾斜している。このような構造とすることで、基板５１の表面における処理液５４を基板５１の中央から基板５１の端縁に向かって層流状に流すことができる。しかし、基板５１の中央部付近のノズル７１からの処理液５４の噴射方向は基板面に対してほぼ垂直となるため、図１１〜１２に示した既存の処理液噴射系と同様の問題を内在している。
【００１３】
これに対し、前記特開平９−１６０００６号公報の記載によれば、図１５に示されるように、ノズルパイプ８１のノズル８２の噴射方向８３は基板５１の搬送方向に対して概略直交する方向８４に処理液の流れを揃えるように、ノズル８２の方向を工夫している。また、各ノズルパイプ８１に形成されたノズル８２から二方向に噴射された処理液は衝突することなく交差する。しかし、中央付近の処理液の滞留はなくなるものの、基板５１の搬送方向に対し直交する方向に流れる方向８４を生成させ、基板５１上で合流が生じる際に処理液は流速を急激に失い、処理の効率化が損なわれる。また、基板全面でこのような流れを生成させるためには図１５に示すとおり基板５１の端に処理液が滞留しないよう、ノズル８２およびノズルパイプ８１を基板の外側に至るまで形成しなければならず処理装置の大型化、さらには処理液が大量に必要となるため製造コストが上昇する。
【００１４】
また、各パイプ８１に設置されたノズル８２の噴射口は時間の経過とともに、処理液の成分の凝固などで詰まったり、パイプ８１や噴射口そのものが腐食して局所的に噴射形状が不均一となるため、噴射量および噴射方向がばらつくという問題が起こる。この結果、処理液を基板に単位時間および単位面積当りの定量を維持できずに処理ムラを引き起こすという問題がある。
【００１５】
本発明は前述のような問題を解決するために鑑みなされたものであり、洗浄、現像またはエッチングなどの処理において、処理液の流れを滞留させないように基板処理装置を構成することで、基板上に供給される処理液を均一にし、処理液の交換速度の部分的な違いをなくし、処理ムラを低減させる基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１６】
また、噴射口の経時変化（パイプのつまりや腐食）による処理液の噴射量および噴射時間のばらつきを事前に察知し、処理ムラを未然に防ぐ基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板処理装置は、基板に処理液を噴射する湿式工程で用いられる表示装置または半導体装置用の基板処理装置であって、
前記基板の主面に対して互いに略平行に配置された複数の筒状パイプが、
前記基板の主面に向けて前記パイプの軸方向と垂直な平面に沿って、処理液を噴射する複数の噴射口を有しており、
前記複数の筒状パイプの軸方向に垂直な断面において、中心軸を原点として前記基板と平行な方向をＸ軸に取り、このＸ軸に垂直な方向をＹ軸に取る場合、第４象限に位置する前記筒状パイプに配置される第１の噴射口と、第３象限に位置する前記筒状パイプに配置される第２の噴射口とが、前記筒状パイプの軸方向に沿って交互に並べられてなることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて、本発明の基板処理装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１にかかわる基板処理装置を示す側面図、図２は図１の基板処理装置の平面図、図３は図２のパイプのＡ−Ａ線断面図、図４は図２のパイプのＢ−Ｂ線断面図である。図１〜２に示される基板処理装置は、スプレー方式による湿式装置の洗浄またはエッチングなどに用いられる処理装置であって、処理室ＴＲには基板１に洗浄液、現像液またはエッチング液などの処理液２を矢印３ａ、３ｂの方向に噴射するため、基板の主面(基板の表面)４に対して、互いに略平行に、複数の筒状パイプの第１のパイプ５と第２のパイプ６（以下、単にパイプという）のパイプ群が配置されている。このパイプ５、６には複数の噴射口７、８が形成されている。また、パイプ５、６のマニホールド９には処理液２が循環させられる。前記噴射口７、８の直径は１ｍｍ前後であり、パイプ１本につき３〜５個の噴射口を設けたパイプ５、６を８本程度配置している。なお、図１〜２においては、６本のパイプを示している。また、１０は基板１を水平に搬送する搬送ローラであり、１１は基板搬送方向である。
【００２１】
前記パイプ５、６は貯蔵タンク１２に接続されており、該貯蔵タンク１２内の処理液をパイプ５、６で圧送するため、定容量ポンプ１３、１４が貯蔵タンク１２とパイプ５、６とのあいだに設置されている。そして、制御装置１５でポンプ１３、１４が処理液を噴射する操作を繰り返し行ない、パイプ５、６まで圧送する処理液の容量および時間を制御している。また、定容量ポンプ１３、１４から吐出された処理液を全てパイプから噴射させることによって、処理液の噴射量の管理を定容量ポンプ１３、１４の吐出性能（吐出ムラ）のみで把握できるようにするため、パイプ５、６のマニホールド９中の処理液を循環させないように、マニホールド９ の一方端が塞がれている構成を採用している。
【００２２】
つぎに噴射口の具体的な配置方法を図３〜４を参照しながら説明する。パイプの中心軸を原点として基板１と平行な方向をＸ軸とし、このＸ軸に垂直な方向をＹ軸という座標系を考えると、第４象限にパイプ５の噴射口７が配置される場合、端部のパイプを除くその両側のパイプ６の噴射口８は第３象限に配置される。処理液の噴射方向３ａ、３ｂは基板の主面４に対し傾斜される方向で、かつ基板の主面４に向けて噴射される。
【００２３】
つぎに処理液が流れる方向について説明する。図１〜２に示されるようにパイプ５、６は基板の主面４に対して略平行で、かつ略同平面上に交互に配置されている。また、処理液２がパイプ５、６の軸方向と垂直な平面に沿って噴射され、かつ噴射液同士の衝突が起きないように一定の間隔にて噴射口７、８がパイプ５、６に配置されている。このような配置を行なうことで、パイプ５から噴射した処理液は基板の主面４に向けて、パイプ５の軸方向と垂直な平面に沿うＦ１方向に流れ、パイプ６から噴射した処理液は基板の主面４に向けてパイプ６の軸方向と垂直な平面に沿うＦ２方向で、前記Ｆ１方向とは逆方向に流れる。
【００２４】
さらに、本実施の形態１では処理液が衝突および滞留しないように、まずパイプ５から処理液２を一定時間噴射させたのち、パイプ５からの処理液２の噴射を止める。ついで基板１上の処理液２がＦ１方向へ流れきったのち、パイプ６から処理液２を一定時間噴射させ、同様の動作を繰り返す。なお、パイプ５とパイプ６の処理液噴射管理（噴射のタイミングと噴射時間の管理）を行なうため、ポンプのオン・オフスイッチング動作を制御装置１５で実行する。より具体的にはパイプ５へ処理液を圧送するポンプ１３を駆動させて処理液を５秒間噴射させたのち、このポンプ１３の駆動を停止させ、そののち、パイプ６へ処理液を圧送するようポンプ１４を駆動させて処理液を５秒間噴射させるように交互にパイプ５、６を切り換える操作を合計２〜１０回繰り返す。処理液２の噴射で、パイプ５、６を切り換える操作を４回とした場合、基板１枚の処理には２０リットル程度の処理液を要し、圧力は０．１ＭＰａ程度となった。これは従来使用した処理液の量と同量程度であった。このとき、処理液は均一に基板の主面４に向かって噴射され、滞留するような現象は見られなかった。
【００２５】
基板処理装置を前記のような構成とし、噴射する処理液の方向を一定時間ごとに変えたため、基板上に噴射される処理液は衝突をおこさず、基板上に滞留しなくなる。このため、基板面内での処理液の交換速度の違いがなくなり、処理ムラが低減される。
【００２６】
実施の形態２
図５は本発明の実施の形態２にかかわる基板処理装置を示す側面図、図６は図５の基板処理装置の平面図、図７は図６のパイプのＣ−Ｃ線断面図である。図５〜６において、処理室ＴＲには基板１に処理液２を噴射するため、基板の主面４に対して、互いに略平行に、複数の筒状パイプ２１（以下、単にパイプという）が配置され、パイプ２１には複数の噴射口２２ａ、２２ｂが形成されている。パイプ２１のマニホールド２３には処理液が循環させられる。噴射口２２ａ、２２ｂの直径は１ｍｍ前後であり、パイプ１本につき６〜８個の噴射口を設けたパイプ２１を８本程度配置した。なお、図５〜７においては、４本のパイプを示している。
【００２７】
貯蔵タンク１２内の処理液をパイプ２１で圧送するため、定容量ポンプ２４がタンク２５とパイプ２１とのあいだに設置され、制御装置２５で定容量ポンプ２４がパイプ２１まで圧送する処理液の容量および時間を制御している。また、前記実施の形態１と同様、定容量ポンプ２４から吐出された処理液を全てパイプ２１から噴射させることによって、処理液の噴射量の管理を定容量ポンプ２４の吐出性能（吐出ムラ）のみで把握できるようにするため、パイプ２１のマニホールド２３中の処理液を循環させないように、マニホールド２３の一方端が塞がれている構成を採用している。
【００２８】
つぎに噴射口の具体的な配置方法を図７を参照しながら説明する。パイプの中心軸を原点として基板１と平行な方向をＸ軸とし、このＸ軸に垂直な方向をＹ軸という座標系を考えると、第４象限に噴射口２２ａが配置される場合、隣接している噴射口２２ｂは第３象限に配置される。１本のパイプ２１にこのような噴射口２２ａ、２２ｂを形成することで、処理液は基板の主面４に傾斜される噴射方向３ａ、３ｂで、かつ基板の主面４に向けて一気に噴射される。
【００２９】
つぎに処理液の流れる方向について説明する。図５〜６に示されるようにパイプ２１は基板の主面４に対して略平行で、かつ略同一面上に配置した。また、処理液２がパイプ２１の軸方向と垂直な平面に沿って噴射され、かつ処理液同士の衝突が起きないように、噴射口２２ａ、２２ｂは１本のパイプ２１に交互に、かつ一定の間隔にて配置されている。このような配置を行なうことで、噴射口２２ａから噴出した処理液は基板の主面４に向けて，パイプ２１の軸方向と垂直な平面に沿うＦ１方向に流れ、噴射口２２ｂから噴射した処理液は基板の主面４に向けてパイプ２１の軸方向と垂直な平面に沿うＦ２方向で、前記Ｆ１方向とは逆方向に流れる。
【００３０】
本実施の形態２において、基板１枚の処理に要する処理液の噴射時間は３０〜１００秒程度とする。このとき使用する処理液の量は２０〜５０リットル程度である。望ましくは基板１枚の処理に３０秒間の処理液を噴射させる。このとき使用した処理液の量は２０リットルであり、圧力が０．１ＭＰａ程度となり、従来使用した処理液の量と同量程度であった。また、処理液は均一に基板上に噴射され、滞留するような現象は見られなかった。
【００３１】
基板処理装置を前記のような構成とし、同時に噴射する処理液の方向を対向する２つの方向に設定したため、基板上に噴射される処理液は衝突をおこさず、基板上に滞留しなくなる。また、基板面内での処理液の交換速度の違いがなくなり処理ムラが低減される。
【００３２】
実施の形態３
図８は本発明の実施の形態３にかかわる基板処理装置を示す平面図、図９は図８のパイプのＤ−Ｄ線断面図である。図８〜９に示されるように基板１に処理液を噴射するため、基板の主面４に対して、互いに略平行に、複数の筒状パイプ（以下、単にパイプという）３１が配置されている。なお、図８においては、６本のパイプを示している。また、１２は貯蔵タンク、１３、１４は定容量ポンプ、１５は制御装置である。パイプ３１には複数の噴射口３２が形成されている。このパイプ３１に沿うように先端にホットワイヤなどの流量計３３を設置したワイヤ３４が取り付けられている。流量計３３は、直径が数ミリ以下のものを用い、処理液の水流の抵抗にならないように噴射口３２の一部である処理液噴射部に取り付けられている。流量計３３は、ワイヤを介して流量計制御装置３５に接続させ、個々の噴射口３２から噴射される処理液が単位時間および単位面積当りの定量の維持が図られているかどうかを処理液の温度変化にて把握する。パイプ３１や噴射口３２には、時間の経過とともに処理液の成分の凝固による詰りや、パイプ３１や噴射口３２そのものの腐食により処理液が滞留し、処理液の流量が変化する。これを感知するために、噴射口３２付近に設置したホットワイヤに電流を流してワイヤを加熱し、処理液の流れにより生じる温度変化を抵抗変化として検出する。たとえば処理液によりホットワイヤの温度が下がると、ホットワイヤの抵抗が下がる。この抵抗変化による電位差を流量計によって感知することで処理液の流量変化を把握することができる。このような構成とすることで、噴射口３２の経時変化（パイプの詰りや腐食）による処理液の噴射量のばらつきを事前に察知する。また、ホットワイヤは噴射口に設置をしたが、水流の抵抗にならない構成とするなら、パイプなどに設置してもよい。本実施の形態３における基板処理装置を前記のような構成とするため、噴射口の詰りや腐食が起因の処理ムラを未然に防ぐことができる。
【００３３】
以上、本発明を実施の形態１〜３に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。たとえば実施の形態３では、実施の形態１での構成の基板処理装置に流量計を配置したが、実施の形態２の構成である基板処理装置に流量計を配置しても同様な効果が得られる。また、本発明を処理室内に設置した基板処理装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、洗浄室内に設置される基板処理装置に適用することもできる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、洗浄液、現像液またはエッチング液などの処理液の流れを滞留させないように、第３象限および第４象限にそれぞれ噴射口を配置するパイプを交互に並べたり、または第３象限および第４象限に配置される噴射口を軸方向に並べたパイプを並べたりすることにより、基板上に供給される処理液を均一にし、処理液の交換速度の違いをなくし処理ムラを低減させることができる。また、噴射口の経時変化による処理液の噴射量および噴射時間のばらつきを事前に察知し、処理ムラを未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかわる基板処理装置を示す側面図である。
【図２】図１の基板処理装置の平面図である。
【図３】図２のパイプのＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のパイプのＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかわる基板処理装置を示す側面図である。
【図６】図５の基板処理装置の平面図である。
【図７】図６のパイプのＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかわる基板処理装置を示す平面図である。
【図９】図８のパイプのＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】スプレー方式による湿式装置を説明する概略図である。
【図１１】従来の基板処理装置の搬送系および処理液の噴射系の例を示す側面図である。
【図１２】図１１の基板処理装置の平面図である。
【図１３】従来の処理室に配置されるノズルの一例を示す平面図である。
【図１４】従来の処理室に配置されるノズルの他の例を示す側面図である。
【図１５】従来の処理室に配置されるノズルのさらに他の例を示す部分平面図である。
【符号の説明】
ＴＲ  処理室
１  基板
２  処理液
３ａ、３ｂ  噴射方向
４  基板の主面
５、６、２１、３１  パイプ
７、８、２２ａ、２２ｂ、３２  噴射口
９、２３  マニホールド
１０  搬送ローラ
１１  基板搬送方向
１２  貯蔵タンク
１３、１４  定容量ポンプ
１５  制御装置
３３  流量計
３４  ワイヤ
３５  流量計制御装置
【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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【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】
0003916424.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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