(57)【要約】基板の表面への処理液の供給に伴ってその表面上に生じる気泡を効率的に除去すると共に、大型基板で問題となる幅方向での処理レートの不均等を解消することを目的とする。これらを実現するために、水平姿勢で水平方向へ搬送される基板（１００）の表面全体に処理液を供給する多数個のスプレーノズル（３４ａ）を、基板（１００）の進行方向に向かって両側へ同期して揺動させる。基板（１００）の一側部から他側部へ向かう液流れと、他側部から一側部へ向かう液流れとが交互に強制的に形成される。
2002049087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を水平姿勢で水平方向へ搬送しながらその基板の表面に処理液を供給する搬送式基板処理装置であって、基板の進行方向及びその進行方向に直角な方向に配列された多数個のスプレーノズルから基板の表面全体に処理液を供給するシャワーユニットを備えており、該シャワーユニットに、各スプレーノズルを基板の進行方向に向かって両側へ同期して揺動させる揺動機構を設けたことを特徴とする揺動シャワー型搬送式基板処理装置。
【請求項２】
前記シャワーユニットの下流側に、基板の進行方向一部に全幅にわたって膜状に処理液を供給するスリットノズルを設けたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の揺動シャワー型搬送式基板処理装置。
【請求項３】
前記シャワーユニットの上流側に、基板の進行方向一部に全幅にわたって膜状に処理液を供給するスリットノズルを設けたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の揺動シャワー型搬送式基板処理装置。
【請求項４】
前記シャワーユニットの下流側及び上流側に、基板の進行方向一部に全幅にわたって膜状に処理液を供給するスリットノズルを設けたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の揺動シャワー型搬送式基板処理装置。
【請求項５】
前記処理液はＡｌ用エッチング液である請求の範囲第１項記載の揺動シャワー型搬送式基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、液晶表示装置用ガラス基板の製造等に使用される搬送式基板処理装置に関する。
背景技術
液晶表示装置に使用されるガラス基板は、素材であるガラス基板の表面にエッチング、剥離等の化学的処理を繰り返し施すことにより製造される。その処理装置はドライ式とウェット式に大別され、ウェット式は更にバッチ式と枚葉式に分けられる。更に、枚葉式は回転式とローラ搬送等による搬送式に細分される。
これらの基板処理装置のうち、搬送式のものは、基板を水平方向へ搬送しながらその基板の表面に処理液を供給する基本構成になっており、高効率なことから以前よりエッチング処理や剥離処理に使用されている。
エッチング処理に使用される搬送式基板処理装置では、基板搬送ラインの上方にマトリックス状に配置された多数のスプレーノズルからエッチング液を噴射し、そのエッチング液中に基板を通過させることにより、基板の表面全体にエッチング液を供給する。このシャワー処理により、基板の表面が、マスキング材の塗布された部分を除いて選択的にエッチングされる。エッチングが終わると、引き続きシャワーによる洗浄処理を行う。剥離処理用のものも、基本的に同じ構成である。
ところで、液晶表示装置用ガラス基板では、基板の大型化と共に回路の高精細化が進んでいる。その基板に使用される配線材料として、以前はＣｒが多用されていたが、最近の高精細化に伴ってより比抵抗値の小さいＡｌ又はＡｌ／Ｍｏへの転換が図られている。このため、エッチング用の搬送式基板処理装置でも、Ａｌ用エッチング液が使用され始めたが、このエッチング液の使用に伴って以下のような問題を生じることが判明した。
Ａｌ用エッチング液としてはリン酸を主成分とするものが使用される。このエッチング液を基板の表面に供給すると、金属との反応による微細な泡が金属膜上に発生する場合が少なくない。この泡は、エッチング液のシャワーによる物理的作用によっても除去されず、基板の金属膜上に滞留することにより、エッチングむらを発生させる原因になる。
一般に、エッチング液によるシャワー処理では、エッチング液のシャワー中を基板が通過することにより、基板の表面上を搬送方向前方から後方へエッチング液が流動し、液置換が行われる。基板が小さい場合は問題ないが、基板が大型化すると、基板の両側部に比べて中央部でエッチング液が滞留する傾向となる。その結果、幅方向中央部と両側部でエッチングレートに差が生じ、これもまた処理ムラの原因となる。
Ａｌ用エッチング液によるＡｌのエッチングレートは、Ｃｒ用エッチングによるＣｒのエッチングレートより高く、これにより高いエッチング効率が得られるが、その一方でエッチング後のＡｌ層のサイドエッジ面が、次層の積層に不適当な形状になる。
図４はエッチング後のＡｌ層の形状を示す断面図である。素材であるガラス基板１の上にＡｌ層２及びＭｏ層３が形成され、その上にマスキング材４が被覆されている。エッチングにより、マスキング材４が被覆されていない部分でＡｌ層２及びＭｏ層３が除去されるが、残ったＡｌ層２及びＭｏ層３のサイドエッジ面が、実線で示されるように切り立った急峻な傾斜となる。そうなると、Ａｌ層２及びＭｏ層３の上に次層が安定に載らなくなる。次層を安定に載せるためには、一点鎖線で示されるように、そのサイドエッジ面の傾斜を緩やかにする必要がある。Ｍｏ層３がない場合も同じ傾向となる。
これに加え、Ａｌ用エッチング液は、Ｃｒ用エッチングと比べで高粘度であり、ガラス基板４の表面に対する濡れ性が悪い。また、前述したとおりエッチングレートが高い。これらのため、シャワー処理の開始時にエッチング液の細かな液滴が衝突した部分が処理ムラになり、その後のシャワー処理でも消滅せずにエッチング後も残る。
本発明の目的は、基板の表面への処理液の供給に伴ってその表面上に生じる気泡を効率的に除去でき、且つ、大型基板で問題となる幅方向での処理レートの不均等を解消できる揺動シャワー型搬送式基板処理装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、Ａｌエッチングに適用して、Ａｌ層のサイドエッジ面を次層の積層に適した緩やかな傾斜面に形成でき、合わせて、初期シャワーに起因する処理ムラも解消できる揺動シャワー型搬送式基板処理装置を提供することにある。
発明の開示
上記目的を達成するために、本発明の揺動シャワー型搬送式基板処理装置は、基板を水平姿勢で水平方向へ搬送しながらその基板の表面に処理液を供給する搬送式基板処理装置であって、基板の進行方向及びその進行方向に直角な方向に配列された多数個のスプレーノズルから基板の表面全体に処理液を供給するシャワーユニットを備えており、該シャワーユニットに、各スプレーノズルを基板の進行方向に向かって両側へ同期して揺動させる揺動機構を設けたものである。
本発明の揺動シャワー型搬送式基板処理装置では、シャワーユニットの下流側に、基板の進行方向一部に全幅にわたって膜状に処理液を供給するスリットノズルを設けることができる。また、シャワーユニットの上流側に、基板の進行方向一部に全幅にわたって膜状に処理液を供給するスリットノズルを設けることができる。
シャワーユニットを構成する多数個のスプレーノズルを基板の進行方向に向かって両側へ同期して揺動させることにより、基板の表面に供給される処理液をその表面上で進行方向両側へ交互に流動させることができる。即ち、通常のスプレーでは、基板の表面上に供給された処理液は、搬送方向後方へ強制排出される他は、オーバーフローにより両側へ自然排出されるだけであるが、スプレーノズルを基板の進行方向両側へ同期して揺動させることにより、基板の一側部から他側部へ向かう液流れと他側部から一側部へ向かう液流れとが交互に強制的に形成される。その結果、基板の表面への処理液の供給に伴ってその表面上に生じる気泡を効率的に除去でき、合わせて幅方向での処理レートを均等化できる。
前記シャワーユニットの下流側に、基板の進行方向一部に全幅にわたって膜状に処理液を供給するスリットノズルを設け、シャワー処理後の基板の表面上に処理液が薄く載るパドル処理を行うことにより、液置換が殆ど行われない状態が実現される。この緩やかな処理により、Ａｌエッチングではサイドエッジ面の傾斜が緩やかになる。
前記シャワーユニットの上流側に、基板の進行方向一部に全幅にわたって膜状に処理液を供給するスリットノズルを設け、シャワー処理の前に、基板をその膜中に通過させることにより、その表面がムラなく濡れる。一旦ムラなく濡れると、その後にシャワー処理を受けても、液滴による処理ムラは生じない。
本発明の揺動シャワー型搬送式基板処理装置は、Ａｌエッチングに特に好適であるが、効果上の程度の差はあるものの他のエッチング処理にも有効である。
なお、シャワーユニットを構成する多数個のスプレーノズルを両側へ揺動させる技術は、基板を側方へ傾斜させて水平方向に搬送する傾斜搬送式の基板処理装置では公知である（特開平１１−７４２４８号公報）。しかしながら、傾斜搬送式では、前述したパドル処理が不可能な上に、シャワー処理との相性が本質的に良くない。
即ち、傾斜搬送では、傾斜による液の流れが発生する。この流れは、基板の全面で均一にすることが不可能であり、流れ始めに早く流れた部分に集中する傾向がある。このため、流れムラが発生する。加えて、傾斜により基板上に滞留する液が少ないため、スプレーの衝撃を受けやすく、この点からも流れムラが発生する。傾斜搬送でスプレーノズルを揺動させても、これらの流れムラは十分に解消されない。これに対し、基板を水平姿勢で水平方向に搬送する場合は、基板上にある程度の液層ができ、この液層によりシャワーによるスプレーの衝撃が緩和されると共に、基板の全面に均一に液供給が行われる。この状態で、スプレーノズルを両側を揺動させることにより、基板の一側部から他側部へ向かう液流れと他側部から一側部へ向かう液流れとが交互に強制的に形成され、基板の表面への処理液の供給に伴ってその表面上に生じる気泡が効率的に除去されると共に、大型基板で問題となる幅方向での処理レートの不均等が解消される。
基板を水平姿勢で水平方向に搬送する技術と、スプレーノズルを揺動させる技術との組み合わせは、基板を水平姿勢で水平方向に搬送する技術の利点を犠牲にすることなく、その欠点を効果的に解消するものである。
発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態の揺動シャワー型搬送式基板処理装置は、液晶表示装置用ガラス基板１００（以下単に基板１００と言う）のＡｌエッチング処理を行うものである。この基板処理装置は、図１に示すように、直線状の第１ラインＡ、第１ラインＡに直角に接続された第２ラインＢ、第２ラインＢに直角に接続されて第１ラインＡに並列する第３ラインＣとを組み合わせたＵターン形式のレイアウトを採用している。
第１ラインＡは、受け入れ部１０、液よけ部２０及びエッチング部３０を直線状に連結して構成されている。第２ラインＢは水洗部４０であり、基板１００の表面に上方から洗浄水を散布するシャワーユニット４１を装備している。第３ラインＣは、移載装置５０、スピンドライヤ６０、移載装置７０及び取り出し部８０を直線状に連結して構成されている。
第１ラインＡ及び第２ラインＢは、基板１００をライン長手方向に搬送するために、搬送方向に所定間隔で並列された多数の搬送ローラを備えている。各搬送ローラは、搬送方向に直角な水平ロールであり、基板１００を水平に支持して水平方向へ搬送する。第２ラインＢ、即ち水洗部４０の入口部には、基板１００の進行方向を９０度変更する転向機構４２が設けられている。
Ａｌエッチング処理を受ける基板１００は、搬送装置９０により受け入れ部１０に搬入される。その基板１００は、ローラ搬送により、液よけ部２０からエッチング３０部に進入し、ここを通過する間にエッチング処理を受ける。エッチング部３０を通過した基板１００は、引き続きローラ搬送により、水洗部４０に進入し、進行方向を９０度変更して水洗部４０を移動し、その移動の間に水洗処理を受ける。
水洗部４０の出口部まで移動した基板１００は、移載装置５０により水洗部４０からスピンドライヤ６０へ搬送される。スピンドライヤ６０で乾燥を終えた基板１００は、移載装置７０によりスピンドライヤ６０から取り出し部８０へ搬送され、更に搬送装置９０により装置外へ搬出される。
本実施形態の揺動シャワー型搬送式基板処理装置では、エッチング部３０に特に大きな特徴点がある。このエッチング部３０は、図２に示すように、基板１００を水平方向に搬送する搬送ローラ３１を備えており、基板１００の搬送ラインの上方には、基板１０の表面にエッチング液を供給するために、第１スリットノズル３３、シャワーユニット３４及び第２スリットノズル３５が、基板１０の進行方向に沿って順番に設けられている。
搬送ローラ３１は、駆動軸３１ａの軸方向複数位置に設けられた大径部３１ｂで基板１００を点支持し、両側に設けられた鍔部３１ｃで基板１００の幅方向の位置決めを行う。
第１スリットノズル３３は、基板１００の進行方向に直角な水平ノズルであり、Ａｌ用エッチング液を膜状にして流下させることにより、そのエッチング液を、基板１０の表面の進行方向一部に全幅にわたって直線状に供給する。
シャワーユニット３４は、基板１００の進行方向に平行な水平方向及びその進行方向に直角な水平方向に所定間隔でマトリックス状（千鳥状を含む）に配列された多数のスプレーノズル３４ａを備えており、基板１０の表面より広い範囲にＡｌ用エッチング液をスプレーする。
多数のスプレーノズル３４ａは、基板１００の進行方向に直角な方向に並列しそれぞれが基板１００の進行方向に延びる複数本のヘッダ管３４ｂに下方を向けて取付けられている。各スプレーノズル３４ａは、Ａｌ用エッチング液を細かな液滴にして円錐形状に噴射し、隣接するノズル間では、各ノズルの噴射範囲がオーバーラップするようになっている。ここにおけるエッチング液の供給量は、基板１００の表面上で十分な液置換が行われるように設定される。
複数本のヘッダ管３４ｂは、各スプレーノズル３４ａを両側へ所定角度で対称的に同期揺動させるために、揺動機構３４ｃにより両方向へ所定角度で同期して対称的に回転駆動される。揺動機構３４ｃは、図３に示すように、基板１００の進行方向に直角な水平方向のラックギヤ３４ｄを有している。ラックギヤ３４ｄは、復数本のヘッダ管３４ｂに跨がってその上方に配置され、各ヘッダ間３４ｂに取り付けたピニヨンギヤ３４ｅに噛み合っている。このラックギヤ３４ｄは、長手方向へ移動可能に支持されており、その基端側に設置されたクランク機構３４ｆにより所定ストロークで往復駆動される。
クランク機構３４ｆによるラックギヤ３４ｄの往復運動により、複数本のヘッダ管３４ｂは、両方向へ所定角度で同期して中心回りに対称的に回転し、これにより、各スプレーノズル３４ａは、ヘッダ管３４ｂの中心回りに両側へ所定角度で同期して対称的に揺動する。
第２スリットノズル３５は、第１スリットノズル３３と同様の、基板１００の進行方向に直角な水平ノズルであり、基板１００の進行方向に所定の間隔で複数配列されている。各スリットノズル３５は、第１スリットノズル３３と異なり、少量のＡｌ用エッチング液を基板１００の搬送方向に直角な膜状に流下させることにより、そのエッチング液を、基板１０の表面の進行方向一部に全幅にわたって直線状に供給し、滞留させる。即ち、ここにおけるエッチング液の供給量は、基板１０の表面に供給されたエッチング液が表面張力によってその表面上に保持される程度に設定される。
３６は、最後段の第２スリットノズル３５の更に後方に配置されたスリット形式のエアノズルであり、基板１０の表面の進行方向一部に全幅にわたって直線状にエアを吹き付けることにより、その表面からエッチング液を除去する。
このような構成になる本実施形態の揺動シャワー型搬送式基板処理装置では、液よけ部２０からエッチング部３０に進入した基板１００は、水平姿勢で、第１スリットノズル３３の下方に形成されたＡｌ用エッチング液の膜中を通過し、その表面上に先端部から順次エッチング液が供給される。次いで、シャワーユニット３４の下方に形成されたＡｌ用液のシャワー中を通過し、基板１００の表面全体にＡｌ用エッチング液が供給され、所定のエッチングが行われる。
基板１００の表面にいきなりＡｌ用エッチング液をシャワーすると、最初に液滴を受けた部分が処理ムラとなって残るが、事前にエッチング液の膜中を通過することにより、その表面上にエッチング液がムラなく供給されるので、エッチング液のシャワー処理に伴う処理ムラが防止される。
Ａｌ用エッチング液を用いたシャワー処理により、基板１００の表面に形成されたＡｌ層又はＡｌ／Ｍｏ層が選択的にエッチングされる。このシャワー処理では、基板１００の金属膜上に多数の微細な気泡を生じる場合があるが、シャワーユニット３４を構成する多数のスプレーノズル３４ａは、ヘッダ管３４ｂの中心回りに両側へ所定角度で同期して対称的に揺動する。この揺動により、基板１００の表面上では、一側部から他側部へ向かう液流れと他側部から一側部へ向かう液流れとが交互に強制的に形成される。その結果、基板１００の表面上に生じる気泡がエッチング液と共に基板１００の両側へ効率的に排除される。従って、気泡による処理ムラも防止される。更に、基板１００の幅方向での処理レートが均等化され、この点からも処理ムラの解消が図られる。
残ったＡｌ層又はＡｌ／Ｍｏ層のサイドエッジ面は、次層の積層に不適な急峻な傾斜面となる。しかるに、エッチング部３０では、シャワー処理に続いて、基板１００の表面に、第２スリットノズル３５から膜状に流下するＡｌ用エッチング液が供給され、その表面上にパドル状態に保持される。この間に、エッチング処理が緩やかに進行し、図４に１点鎖線にて示すように、残ったＡｌ層又はＡｌ／Ｍｏ層のサイドエッジ面が、次層の積層に適した緩やかな傾斜面になる。
複数の第２スリットノズル３５によって構成されるパドル処理部は、言うならば、シャワーユニット３４によって構成されるシャワー処理部の後段部分をパドル処理部に置き換えたものである。パドル処理時間は、エッチング液による全処理時間の１０〜４５％が好ましく、２０〜４０％が特に好ましい。パドル処理時間が短すぎるとサイドエッジ面の傾斜が十分に緩和されないが、長すぎると逆効果となり、処理効率の低下や液の無用な消費が問題になる。パドル処理部では、基板１００を往復移動させることも可能である。
シャワー処理部におけるスプレーノズル３４ａの揺動角度は３０〜９０度が好ましく、４５〜７５度が特に好ましい。これが小さすぎると基板幅方向の液流が十分に形成されない。大きすぎる場合は液の無用な消費が問題になる。揺動周期については１〜１０秒が好ましく、２〜５秒が特に好ましい。これが小さすぎると両方向の液流が打ち消し合い、液流の形成が困難になる。大きすぎる場合も液流の形成が困難になる。
産業上の利用可能性
以上に説明したとおり、本発明の揺動シャワー型搬送式基板処理装置は、水平姿勢で水平方向へ搬送される基板に対し、シャワーユニットを構成するスプレーノズルを基板の進行方向に向かって両側へ同期して揺動させることにより、基板の表面への処理液の供給に伴ってその表面上に生じる気泡を効率的に除去できる。また、大型基板で問題となる幅方向での処理レートの不均等を解消できる。これらにより処理ムラを効果的に防止することができる。
また、シャワーユニットの下流側に、基板表面の幅方向全域に膜状に処理液を供給するスリットノズルを設け、パドル処理を行うことにより、Ａｌエッチングで問題となるＡｌ層のサイドエッジ面の急峻な立ち上がりを次層の積層に適した緩やかに傾斜に変えることができる。
また、シャワーユニットの上流側に、基板表面の幅方向全域に膜状に処理液を供給するスリットノズルを設け、シャワー処理の前に、基板をその膜中に通過させることにより、処理ムラをより効果的に効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の１実施形態を示す搬送式基板処理装置の平面図、図２は同基板処理装置の主要部の側面図、図３は同基板処理装置の主要部の正面図、図４はエッチング後のＡｌ層の形状を示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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