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発明の名称 現像装置及び現像方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−56571(P2001−56571A)
公開日 平成13年2月27日(2001.2.27)
出願番号 特願平11−233565
出願日 平成11年8月20日(1999.8.20)
代理人 【識別番号】100080816
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 朝道
【テーマコード(参考)】
2H096
5F046
【Fターム(参考)】
2H096 AA27 GA02 GA22 GA23 GA25 GA26 
5F046 LA04 LA06
発明者 森尾 健二
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】外周が円形の薬液槽と、該薬液槽の略中央に基板を保持するための保持手段と、該保持手段の外側に、同一回転方向に薬液を均一に噴出する複数のノズルを備えた複数のノズルユニットと、を少なくとも備えた現像装置であって、前記ノズルユニットに設けられたノズルから噴出される薬液によって生じる回転流によって、前記保持手段によって保持された前記基板表面に薬液が均一に供給されることを特徴とする現像装置。
【請求項2】前記薬液槽の周囲に、前記薬液槽から溢れ出た薬液を収集し排出するオーバーフロー槽を備えた請求項1記載の現像装置。
【請求項3】前記ノズルユニットに設けられたノズルから噴出される薬液が、下方略45°の方向に噴出されることを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。
【請求項4】外周が円形の薬液槽と、該薬液槽の略中央に基板を保持するための保持手段と、該保持手段の外側に、同一回転方向に薬液を均一に噴出する複数のノズルを備えた複数のノズルユニットと、を少なくとも備えた現像装置を用いた現像方法であって、前記ノズルユニットに設けられたノズルから薬液を噴出されて前記薬液槽に均一な流速の回転流を発生させ、前記保持手段によって保持された前記基板表面に一定の流速で薬液を供給し、前記基板面内で均一な現像を行うことを特徴とする現像方法。
【請求項5】前記薬液槽の周囲に、薬液槽から溢れ出た薬液を収集し排出するオーバーフロー槽を備えた現像装置で現像を行う請求項4記載の現像方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、現像装置及び現像方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の現像装置について図面を参照して説明する。図5は、従来のパドル式現像装置の構造を説明するための断面図である。図5に示すように、従来の現像装置は、バキュームチャック17上にガラス基板等の被処理基板3を真空吸着させ、バキュームチャック回転用モーター16により被処理基板3を回転させながら、被処理基板3上に設けた薬液供給ノズル15を用いて薬液を厚さが1〜3ミリ程度になるように盛り、被処理基板3全面のレジストが溶解終了するまで待つという静止現像を行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した従来の現像装置では、バキュームチャック17、被処理基板3のフラットネス(水平度)の変化により、液盛り状態が変動し、被処理基板3全面に均一に薬液を供給できないときは現像ムラが発生しやすく、また、現像に時間が掛かるという問題があった。
【0004】特に、TFT(Thin Film Transistor)製造工程では、プロセス上、加熱、圧力等のストレスを基板に与えてしまうことが必至であるため、その影響で被処理基板3が変形しやすく、また、変形した基板では均一に薬液を盛ることができず、現像ムラを抑制することは困難であった。
【0005】更に、上述した従来のパドル式現像方法は静止現像であるために、微細パターンの周辺では、溶解したレジストが現像液のアルカリ濃度を時間の経過と共に低下させ、他のパターンとの溶解スピードに差が生まれ、その結果、溶解スピードの遅い微細パターンのレジストが完全に溶解するまで待たなくてはならない。つまり、溶解効率が時間経過と比例して悪化して、スループットがかなり低下してしまうとともに、レジストパターンの解像度にむらが生じてしまう。
【0006】このような問題を解決するために、薬液をスプレー状に吹き付ける方法が用いられている。その方法について、図6を参照して説明する。図6は、揺動式の現像装置の構造を説明するための図であり、(a)は側断面図、(b)は上面図である。この装置では、ガラス基板等の被処理基板3の上部に配置されている薬液スプレーノズルユニット19より薬液が放出され、被処理基板3を搬送するための搬送ローラー20とノズルユニット19がそれぞれ独立して駆動し、揺動モーター21が正転、反転を繰り返しながら揺動動作を発生させて被処理基板3上のレジストを溶解するものである。
【0007】このような装置を用いれば、被処理基板3の反りに関係なく、薬液を均一に吹き付けることは可能であるが、搬送ローラー20で揺動させるためには、各ローラーのギヤ22、23を連結させなくてはならず、このギヤの組み合わせが数十カ所もあるために現像装置の構造が複雑になり、搬送系の不具合が発生し易いという問題がある。
【0008】又、駆動ユニットだけでもかなりの数の部品が必要であり、時間の経過と共にギヤの磨耗等による発塵が起こり易く、搬送ローラーと接触している時間が長いために塵の影響による品質面の安定性にも欠けるという問題もある。
【0009】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、LCD製造プロセスの現像処理工程において現像効率の向上と品質の安定化を実現すると共に、現像装置の構造のシンプル化(リーン化)により価格低減を図ることができる現像装置及び現像方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は、第1の視点において、外周が円形の薬液槽と、該薬液槽の略中央に基板を保持するための保持手段と、該保持手段の外側に、同一回転方向に薬液を均一に噴出する複数のノズルを備えた複数のノズルユニットと、を少なくとも備えた現像装置であって、前記ノズルユニットに設けられたノズルから噴出される薬液によって生じる回転流によって、前記保持手段によって保持された前記基板表面に薬液が均一に供給されるものである。
【0011】また、本発明は、第2の視点において、外周が円形の薬液槽と、該薬液槽の略中央に基板を保持するための保持手段と、該保持手段の外側に、同一回転方向に薬液を均一に噴出する複数のノズルを備えた複数のノズルユニットと、を少なくとも備えた現像装置を用いた現像方法であって、前記ノズルユニットに設けられたノズルから薬液を噴出されて前記薬液槽に均一な流速の回転流を発生させ、前記保持手段によって保持された前記基板表面に一定の流速で薬液を供給し、前記基板面内で均一な現像を行うものである。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明に係る現像装置は、その好ましい一実施の形態において、外周が円形のディップ槽(図1の2)と、ディップ槽の略中央に基板を保持するためのプロキシミティピン(図1の5)及び基板流れ止めピン(図1の4)と、円周方向に薬液を均一に噴出する複数のノズルを備えた複数のノズルユニット(図1の6)と、ディップ槽から溢れ出た薬液を収集し排出するオーバーフロー槽(図1の1)とを少なくとも備え、ノズルから均一に噴出される薬液によってディップ槽内に均一な回転流が生じ、被処理基板(図1の3)表面に新鮮な薬液を安定して供給しながら現像を行う。
【0013】
【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例について図1乃至図4を参照して以下に説明する。図1は、本発明の一実施例に係る現像装置の構造を示す図であり、(a)は上面図、(b)は側断面図である。図2は、本実施例の現像装置の薬液の回転を示す図であり、図3は、薬液の噴出方向を示す図である。また、図4は、本実施例の現像装置で現像を行う場合の処理の流れを示すフロー図である。
【0014】まず、図1乃至図3を参照して、本実施例の現像装置の構成を説明する。本実施例の現像装置は、主に薬液をプールし被処理基板を現像する為の円形処理槽(以下、ディップ槽2と称する。)、薬液の排水経路を確保する為の円形オーバーフロー槽、(以下、オーバーフロー槽1と称する。)、オーバーフロー槽1全体を覆い、外気による現像液の酸化を防ぐ上蓋11、被処理基板3に直接薬液を噴射する薬液放出ノズルユニット(以下、ノズルユニット6と称する。)、現像処理の際に被処理基板3を支持する為のガラス基板支持ピン(以下、プロキシミティピン5と称する。)、現像中の回転流による被処理基板3の大幅な位置ずれを防止する基板流れ止めピン4、ならびに、処理後の薬液を排水させる為のドレインバルブ9から構成されている。
【0015】ディップ槽2の材質は、耐薬品性と耐膨潤性に優れた樹脂(例えば、塩化ビニ−ル)で作られており、槽の高さはプロキシミティピン5上にセットされた被処理基板3の表面より5ミリ程度高い位置になるようにしている。その理由は、薬液排水時に、その薬液の重量から基板の割れを防止すること、及び、薬液の使用量を最小限に留めるためである。
【0016】オーバーフロー槽1は、本現像装置の最外周に位置するもので、被処理基板3処理時にディップ槽2から溢れた薬液をドレイン管10へ排水する為の経路やドレインバルブ9からの薬液排水経路の役割を果たすものである。また、オーバーフロー槽1は薬液を自然排水するために逆円錐状のテーパーを有する構造となっており、直接薬液と接することから前述したディップ槽2と同様の材質で構成されることが望ましい。
【0017】又、上蓋11は、現像中のディップ槽2内の現像液(アルカリ性)が大気中に存在している酸素と反応することにより、現像液のアルカリ濃度が極力低下しないようにするための設けられ、開閉時には上蓋開閉用シリンダ25により上下方向に駆動する。なお、上蓋開閉用シリンダ26は、シーケンスに合わせて開閉動作を繰り返す。
【0018】次に、ノズルユニット6は、図2に示すように、ディップ槽2内を上面から見た場合に上下左右の対称位置に均等になるような位置に(本実施例では4ヶ所)配置されている。一つのノズルユニット6には3ヶ所の薬液噴射口が設けられ、薬液の流動性を高めるために扇状の噴射ノズルにより構成される。また、ノズルユニット6は、図3に示すように、ディップ槽2の高さ方向に対して中間程度の位置に配置され、被処理基板3方向、例えば、45度斜め下方向に噴射口が向くようになっている。このように、噴出口を斜め下方に向けるのは、薬液噴出時ディップ槽の壁や上蓋などに薬液が極力飛び散らないようにするためと、薬液が表層のみで回転し、ディップ槽2底部に反応後の薬液が溜まってしまうことを防止するためである。尚、このノズルユニットは、フッ素系の配管にて接続され、一つの循環ポンプより同時に供給される。
【0019】プロキシミティピン5は、被処理基板3の裏面と直接接することから円柱状で頭部が丸くなっており、被処理基板3のサイズより内側に収まり、均等に複数のポイントで被処理基板3を支持できるように配置されている。また、ディップ槽2の底面に被処理基板3が接触しないように、数ミリ程度の高さを有するものであり、被処理基板3との接触時にキズなどのダメージをなくすため、前述したディップ槽2と同様な材質、又は、UPE等の材質を用いることが好ましい。
【0020】次に、基板流れ止めピン4は、前述のプロキシミティピン5と材質は同様であるが、形状は半径2ミリ程度、高さが10ミリ程度の円柱形状で、被処理基板3の最外周のコーナーの4方向に各2本計8本で配置される。又、被処理基板3がスムーズにセットされるように、被処理基板3の最大サイズより若干のクリアランスを持つように配置する。
【0021】最後に、ドレインバルブ9は、耐薬品性を有する市販のバルブを採用するが、処理のシーケンスに合わせて自動開閉動作が可能なもので構成される。又、排水時間を短縮することからもディップ槽2下部に複数個配置することが望ましい。
【0022】このような構成の現像装置を用いて、現像処理を行う場合のシーケンスについて図4を参照して説明すると、最初に上蓋開閉用シリンダー26の駆動機構を用いて、上蓋11が上方へ開く(S101)。薬液(現像液)が入っていない状態でディップ槽2内に複数配置されているプロキシミティピン5上に被処理基板3を何らかの外部搬送系(例えば、多軸型ロボット等)を用いて基板流れ止めピン4内にセットする(S102)。そして、センサ等にて被処理基板3を検知し、その信号により上蓋11及びドレインバルブ9が閉じる(S103、S104)。
【0023】次に、ドレインバルブ9と上蓋11が閉じたことを知らせる信号を受けた後、4方向に取り付けられているノズルユニット6から被処理基板3に対して同時に一定の流量と速度にて薬液が扇状で且つ45°下向きに噴射される(S105)。この4ヶ所のノズルユニット6から同時に薬液が放出される事により、それぞれ発生した流動エネルギ−が合成され(物理的作用によるもの)、円形のディップ槽2に沿って流動層(薬液回転流7)が発生し(S106)、現像開始となる(S107)。
【0024】現像中は、常にノズルから現像液が噴射されているので、ディップ槽2に薬液は溜まっていくが、図1(b)に示すように、被処理基板3上から5ミリ程度しか液は盛れないため、薬液は自然にオーバーフローし、ドレイン管10へ流れる。
【0025】そして、所定の時間だけ現像処理をした後、制御部に設けたタイマーにより、ドレインバルブ9へ信号を送り(S108)、バルブを開けてディップ槽2に残っている現像液をドレイン管10へ自然排水する(S109)。ドレイン管10から流れた現像液は、再生されて循環ポンプにより再度供給される。
【0026】そして、ディップ槽2内の現像液が完全に無くなったことをアップフローセンサー(下限)にて検知すると(S110)、上蓋11が再び上に開き(S111)、外部搬送機構により処理が終了した基板をディップ槽2から搬出する(S112)。そして、センサ等にて被処理基板3の有無を検知し、上蓋が閉じ(S113)、続いて処理するか否かを判断する(S114)。
【0027】このように、本実施例では、ノズルユニット6から噴出される薬液による回転流で現像を行うため、ガラス基板上のレジストと現像液の化学反応効率が向上し、又、ガラス基板全面に対してほぼ均一に化学反応が実現できるのため、現像ムラなどの発生を抑制することができ、品質安定化を図ることができる。
【0028】また、本実施例の現像装置は、従来のような複雑な駆動機構も必要なく、比較的安価なパーツでユニット構成が実現できるため、設備設計費用は大幅に低減することができ、安価な設備を提供することが可能となる。
【0029】なお本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、薬液による化学反応を利用する工程、例えば、半導体、LCD製造プロセスにおける剥離工程、ウェットエッチング工程等でも同様に適用することができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば現像効率の向上と品質の安定化を図ることができるという効果を奏する。
【0031】その理由は、現像液が常に回転流によって流動しているため、現像時間と比例して現像液中にレジストが溶解してガラス基板上の現像液のアルカリ濃度が低下し、溶解速度も同時に低下するという問題が生じないからである。又、ガラス基板全面に対してほぼ均一に化学反応が実現できるので現像ムラなどを抑制することができるからである。
【0032】また、本発明の現像装置は、従来のような複雑な駆動機構も必要なく、比較的安価なパーツでユニット構成が実現できるため、安価な設備を提供することができるという効果を奏する。




 

 


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