JP2012191001A - 表面処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理基板の第１面の表面処理を抑制又は防止しながら、第１面とは反対側の第２面を反応ガスにて表面処理する。
【解決手段】搬送手段２にて被処理基板９を搬送路３に沿って搬送し、反応室１０に搬入する。被処理基板９の第１面９ａを搬送路３と直交する方向の第１側に向け、かつ第２面９ｂを第２側に向ける。反応ガスを供給部３０の供給口３９から反応室１０に供給する。反応室１０内の搬送路３より第１側の第１室部１１のうち被処理基板９にて第２室部１２と隔てられた第１隔室部分１１ａに置換手段５０から不活性ガスからなる置換ガスを供給し、第１隔室部分１１ａのガスを置換ガスに置換する。
【選択図】図５

Description

この発明は、被処理基板の表面を処理する方法及び装置に関し、特にガラス基板の裏面を軽く粗面化する程度にエッチングする等の表面処理に適した方法及び装置に関する。

例えば、特許文献１、２等には、フッ化水素（ＨＦ）を含む処理ガスをガラス基板に接触させ、ガラス基板の表面のシリコン含有物をエッチングすることが記載されている。上記処理ガスは、例えばＣＦ_４等のフッ素系化合物を含む原料ガスに水（Ｈ_２Ｏ）を添加した後、上記原料ガスを大気圧放電によってプラズマ化することによって形成する。プラズマ化によってフッ化水素が生成される（式１）。
ＣＦ_４＋２Ｈ_２Ｏ→４ＨＦ＋ＣＯ_２ （式１）

処理ガスがガラス基板に接触すると、フッ化水素及び水が凝縮し、ガラス基板の表面にフッ酸水の凝縮層が形成される。そして、例えば下式２に示すエッチング反応が起き、ガラス基板の表面のシリコン含有物がエッチングされる。
ＳｉＯ_２＋４ＨＦ＋Ｈ_２Ｏ→ＳｉＦ_４＋３Ｈ_２Ｏ （式２）

国際公開第ＷＯ２００８／１０２８０７号 特開２００７−２９４６４２号公報

上掲特許文献１、２等に開示されたエッチング処理技術は、例えばガラス基板の裏面を軽く粗化する処理等に適用できる。裏面を軽く粗化しておくことによって、そのガラス基板をステージに載置して主面（おもて側の面）を表面処理し、ステージから搬出する際、ガラス基板をステージから容易に引き離すことができる。

上記エッチング処理によるガラス基板の裏面の粗化度は、ガラス基板をステージから容易に引き離すことができる範囲内でなるべく小さいことが好ましい。粗化度が大き過ぎると、その後の主面の表面処理の際、ガラス基板をステージに密着させにくくなったりガラス基板の光学特性が損なわれたりするおそれがある。

しかし、エッチング用の処理ガスが、拡散によってガラス基板の主面にも接触することが考えられる。そうすると、主面までもが粗面化されてしまう。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被処理基板の第１面（例えばおもて面）が表面処理されるのを抑制又は防止しながら、裏側の第２面を表面処理することにある。

上記問題点を解決するために、本発明方法は、第１面と該第１面の裏側の第２面とを有する被処理基板における前記第２面を反応ガスにて処理する表面処理方法であって、
前記第１面を搬送路と直交する方向の第１側に向け、かつ前記第２面を前記直交方向の前記第１側とは反対の第２側に向けた状態で、前記被処理基板を前記搬送路に沿って搬送し、
前記搬送路に介在された反応室の少なくとも前記搬送路より前記第２側の第２室部に前記反応ガスを供給し、
前記反応室の前記搬送路より前記第１側の第１室部における前記被処理基板にて前記第２室部と隔てられた第１隔室部分のガスを不活性ガスからなる置換ガスに置換することを特徴とする。
被処理基板の第２面には反応ガスを接触させることで、第２面を表面処理することができる。このとき、第１面には置換ガスを接触させ、反応ガスが第１面になるべく接触しないようにできる。これによって、第１面の表面処理を抑制又は防止することができる。

前記置換ガスを、前記反応室より前記搬送路の上流側かつ前記搬送路より前記第１側から前記被処理基板の搬送方向と同方向に流すことが好ましい。これによって、置換ガスを被処理基板の搬送方向に沿って第１隔室部分内に導入でき、第１隔室部分内に被処理基板と同方向の置換ガスの流れを形成できる。この置換ガスの流れによって、第１隔室部分内の反応ガスを搬送方向の下流側へ押し出すことができ、さらには被処理基板よりも搬送方向の下流側の反応ガスが第１隔室部分内に入り込むのを阻止することができる。

前記第１面が表面処理されるのを防止する観点からは、前記第１隔室部分内における前記置換ガスの流速（線速度）は、前記被処理基板の搬送速度の好ましくは０．８倍以上であり、より好ましくは０．９倍〜４倍であり、更に好ましくは１倍〜２．２倍である。前記第２面を確実に表面処理する観点からは、前記第１隔室部分内における前記置換ガスの流速は、前記被処理基板の搬送速度の好ましくは２．５倍以下である。
置換ガスの流速（線速度）は、置換ガスの流量（体積速度）や第１隔壁部分の流路断面積によって調節できる。

本発明装置は、第１面と該第１面の裏側の第２面とを有する被処理基板における前記第２面を反応ガスにて処理する表面処理装置であって、
前記第１面を搬送路と直交する方向の第１側に向け、かつ前記第２面を前記直交方向の前記第１側とは反対の第２側に向けた状態で、前記被処理基板を前記搬送路に沿って搬送する搬送手段と、
前記搬送路に介在される反応室を画成する画成部と、
前記反応室の前記搬送路より前記第２側の第２室部に開口する供給口を有し、前記反応ガスを前記供給口から前記反応室に供給する供給部と、
前記被処理基板の搬送と連携して、前記反応室の前記搬送路より前記第１側の第１室部における前記被処理基板にて前記第２室部と隔てられた第１隔室部分のガスを不活性ガスからなる置換ガスに置換する置換手段と、
を備えたことを特徴とする。
搬送手段にて被処理基板を反応室に通す。反応ガスを供給部の供給口から吹き出すことで、反応室の少なくとも第２室部に反応ガスを供給できる。これによって、被処理基板の第２面に反応ガスを接触させ、第２面を表面処理することができる。このとき、第１面には置換ガスを接触させ、反応ガスが第１面になるべく接触しないようにできる。これによって、第１面の表面処理を抑制又は防止することができる。

前記置換手段が、前記置換ガスを吹き出す置換ノズルを含み、前記置換ノズルが、前記反応室より前記搬送路の上流側かつ前記搬送路より前記第１側に配置されていることが好ましい。
これによって、置換ガスを、反応室より搬送路の上流側かつ搬送路より第１側から被処理基板の搬送方向と同方向に流すことができる。したがって、置換ガスを被処理基板の搬送方向に沿って第１隔室部分内に導入でき、第１隔室部分内に被処理基板と同方向の置換ガスの流れを形成できる。この置換ガスの流れによって、第１隔室部分内の反応ガスを搬送方向の下流側へ押し出すことができ、さらには被処理基板よりも搬送方向の下流側の反応ガスが第１隔室部分内に入り込むのを阻止することができる。

前記置換ノズルの吹出し口が、前記搬送路の下流側に向けて開口していることが好ましい。これによって、置換ガスを被処理基板の搬送方向に沿って第１隔室部分内に確実に導入できる。置換ガスが系外へ漏出する割合を減らすことができ、置換ガスの使用量を節減できる。

前記第２室部における前記供給口より前記搬送路の上流側に、ガスを吸い込む搬入側吸引口が設けられていることが好ましい。これによって、被処理基板の搬送方向の後端部の第１面が表面処理されるのを確実に防止できる。

本発明は、大気圧近傍下で行なう表面処理に好適である。前記反応ガスは大気圧近傍下で原料ガスをプラズマ化することによって生成することが好ましい。ここで、大気圧近傍とは、１．０１３×１０^４〜５０．６６３×１０^４Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０^４〜１０．６６４×１０^４Ｐａが好ましく、９．３３１×１０^４〜１０．３９７×１０^４Ｐａがより好ましい。

本発明によれば、被処理基板の第１面の表面処理を抑制又は防止しながら、裏側の第２面を表面処理することができる。

本発明の一実施形態に係る表面処理装置を示す側面断面図である。 図１のII-II線に沿う上記表面処理装置の正面断面図である。 図１のIII-III線に沿う上記表面処理装置の背面断面図である。 上記表面処理装置を、被処理基板が置換ノズルの吹出し口より搬送方向の上流側に位置する状態で、拡大して示す側面断面図である。 上記表面処理装置を、被処理基板の搬送方向の先端部が置換ノズルの吹出し口より搬送方向の下流側に突出した状態で、拡大して示す側面断面図である。 上記表面処理装置を、被処理基板の搬送方向の先端部が搬入口に入り込んだ状態で、拡大して示す側面断面図である。 上記表面処理装置を、被処理基板の搬送方向の先端部が反応室の中間部に在る状態で、拡大して示す側面断面図である。 上記表面処理装置を、被処理基板の搬送方向の後端部が反応室の中間部に在る状態で、拡大して示す側面断面図である。 実施例１の結果を示すグラフであり、（ａ）は第１面の測定結果であり、（ｂ）は第２面の測定結果である。 実施例２の結果を示し、速度比に対する第１面及び第２面の面粗度のグラフである。 実施例２の結果を示し、速度比に対する処理比のグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１〜図３は、本発明の第１実施形態を示したものである。被処理基板９は、例えばフラットパネルディスプレイ等の半導体装置になるべきガラス基板である。ガラス基板９は、ＳｉＯ_２等のシリコン含有物を主成分として含んでいる。ガラス基板９は、四角形の平板状をなし、おもて側の第１面９ａと、その裏側の第２面９ｂとを有している。第１面９ａは、絶縁層、導電層、半導体層等の各種電子素子層が設けられるべき主面である。第２面９ｂは、表面処理装置１による処理対象となる裏面である。この実施形態では、表面処理装置１によって第２面９ｂの粗化（エッチング）を行なう。そのうえで、第１面９ａに対し、他の表面処理装置によって上記各種電子素子層を形成するための表面処理を行なう。ガラス基板９の厚さは、例えば０．５ｍｍ〜０．７ｍｍ程度である。

図１に示すように、表面処理装置１は、搬送手段２と、画成部２０と、反応ガスの供給部３０を備えている。搬送手段２は、例えばローラコンベアにて構成されているが、これに限られるものではなく、ロボットアーム、移動ステージ、浮上ステージ等にて構成されていてもよく、複数種の搬送手段が組み合わされていてもよい。被処理基板９が、搬送手段２によって図１の一点鎖線にて示す帯状の搬送路３上に水平に支持され、かつ矢印ａにて示す搬送方向（図１において左）に搬送される。搬送手段２は、被処理基板９の支持手段を兼ねている。被処理基板９の第１面９ａは、上方（搬送路３と直交する方向の第１側）に向けられ、第２面９ｂは、下方（搬送路３と直交する方向の第１側とは反対の第２側）に向けられている。被処理基板９の長手方向は、搬送路３の路長方向（図１において左右）に向けられ、被処理基板９の幅方向は、搬送路３の幅方向ｗ（図１において紙面と直交する方向、図２及び図３において左右）に向けられている。被処理基板９の搬送速度は、後述する置換ガスの流速（線速度）との関係で設定するのが好ましく、例えば０．１ｍ／ｍｉｎ〜２０ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。

図１及び図２に示すように、画成部２０は、天板２１と、底部構造体２２と、一対の側壁２３，２３を有している。天板２１は水平な四角形の板にて構成されている。天板２１の下方に少し離れて底部構造体２２が配置されている。底部構造体２２は、直方体の容器状になっている。上側の天板２１と下側の底部構造体２２との間に反応室１０が画成されている。

図１に示すように、反応室１０の搬送方向ａの両端部は、開口されている。反応室１０の搬送方向ａの上流側の端部（図１において右）が、搬入口１３を構成している。反応室１０の搬送方向ａの下流側の端部（図１において左）が、搬出口１４を構成している。図２に示すように、反応室１０の幅方向ｗの両端部が側壁２３にて塞がれている。

画成部構成部材２１，２２，２３は、アルミニウム等の金属にて構成されていてもよく、樹脂にて構成されていてもよく、ガラス板にて構成されていてもよい。画成部構成部材２１，２２，２３が金属等にて構成されている場合、その少なくとも反応室１０に面する表面には、反応ガス供給部３０の反応ガスに対する耐腐蝕性の樹脂被膜（例えばポリテトラフルオロエチレン等）を設けることが好ましい。

反応室１０は、搬送路３上に介在するように設けられている。反応室１０の中間の高さを搬送路３が貫通している。被処理基板９が、搬送路３に沿って搬入口１３から反応室１０内に搬入され、反応室１０を通過し、搬出口１４から搬出される。

ここで、反応室１０における搬送路３より上側（第１側）の空間を第１室部１１と称す。反応室１０における搬送路３より下側（第２側）の空間部を第２室部１２と称す。反応室１０内に被処理基板９が入っていないときは、第１室部１１と第２室部１２が直接に連なる。被処理基板９が反応室１０内に入ると、被処理基板９が存在する領域の第１室部１１と第２室部１２が被処理基板９によって隔てられる。第１室部１１における被処理基板９によって第２室部１２と隔てられた部分を第１隔室部分１１ａと称す。第２室部１２における被処理基板９によって第１室部１１と隔てられた部分を第２隔室部分１２ａと称す。隔室部分１１ａ，１２ａの有無及び広さは、被処理基板９の搬送位置に応じて変わる。

反応室１０の搬送方向ａの寸法（搬入口１３から搬出口１４までの距離）は、例えば４０ｍｍ〜５００ｍｍ程度である。反応室１０の幅方向ｗの寸法は、被処理基板９の幅方向ｗの寸法より少し（例えば１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度）大きい。図５に示すように、天板２１の下面と底部構造体２２の上面との間隔ｄ_０すなわち反応室１０の厚さｄ_０は、ｄ_０＝２ｍｍ〜６０ｍｍ程度である。第１室部１１の厚さｄ_１（天板２１の下面と被処理基板９の上面９ａとの垂直方向の距離）は、ｄ_１＝１ｍｍ〜５０ｍｍ程度が好ましい。第２室部１２の厚さｄ_２（被処理基板９の下面９ｂと底部構造体２２の上面との垂直方向の距離（ワーキングディスタンス））は、ｄ_２＝１ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましい。

図１に示すように、供給部３０は、原料ガス源３１と、大気圧プラズマ生成部３３と、反応ガスノズル３８を含む。原料ガス源３１は、反応ガスの原料ガスを蓄え又は生成し、送出する。原料ガスは、フッ素含有ガスとキャリアガスを含む。フッ素含有ガスとして、ＣＦ_４が用いられている。フッ素含有ガスとしてＣＦ_４に代えて、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８等の他のＰＦＣ（パーフルオロカーボン）を用いてもよく、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ等のＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）を用いてもよく、ＳＦ_６、ＮＦ_３、ＸｅＦ_２等のＰＦＣ及びＨＦＣ以外のフッ素含有化合物を用いてもよい。

キャリアガスは、フッ素含有ガスを搬送する機能の他、フッ素含有ガスを希釈する希釈ガスとしての機能、後記プラズマ放電を生成する放電ガスとしての機能等を有している。キャリアガスとしては、好ましくは不活性ガスを用いる。ここでは、キャリアガスとして、窒素（Ｎ_２）が用いられているが、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン等の希ガスを用いてもよい。フッ素含有ガスとキャリアガスとの流量比（ＣＦ_４：Ｎ_２）は、１：１０００〜１：１０が好ましい。キャリアガスを省略してもよい。

原料ガスには更に水（Ｈ_２Ｏ）が添加される。原料ガス源３１は、水の添加手段として気化器（図示省略）を含む。気化器は、恒温槽等のタンクを備え、タンク内に液体の水が蓄えられている。水添加前の原料ガスが、上記タンクの水面より上側部分に供給され、上記上側部分の飽和水蒸気と混合される。或いは、水添加前の原料ガスを上記タンク内の水中にバブリングしてもよい。
或いは、添加する水を液体の状態で計量し、計量した水を加熱により気化させて、上記原料ガスと混合させるようにしてもよい。

原料ガス路３２が、原料ガス源３１から大気圧プラズマ生成部３３へ延びている。大気圧プラズマ生成部３３は、一対の電極３４，３４を含む。これら電極３４，３４が互いに対向し、両者間に狭いギャップ３５が形成されている。ギャップ３５に原料ガス路３２が連なっている。少なくとも１つの電極３４の対向面には固体誘電体層が形成されている。一方の電極３４に電源３６が接続されている。電源３６は、例えばパルス波状の高周波電力を出力する。他方の電極３４は電気的に接地されている。

電源３６からの電圧供給によって電極３４，３４の間に大気圧近傍下で放電が形成され、ギャップ３５が放電空間になる。この放電空間３５に、原料ガス源３１から原料ガスが導入される。これによって、原料ガスがプラズマ化（分解、励起、ラジカル化、イオン化等を含む）され、フッ化水素（ＨＦ）等の反応成分を含む反応ガスが生成される。反応ガスの供給路３７が、大気圧プラズマ生成部３３の放電空間３５から底部構造体２２へ延びている。

底部構造体２２の内部に反応ガスノズル３８が組み込まれている。供給路３７の先端部が、反応ガスノズル３８に連なっている。反応ガスノズル３８は、底部構造体２２の搬送方向ａの中央部に配置され、かつ幅方向ｗに延びている。反応ガスノズル３８の内部には、反応ガス整流部（図示省略）が設けられている。反応ガス整流部は、幅方向ｗに延びるチャンバー、幅方向ｗに延びるスリット、幅方向ｗに並べられた多数の小孔の列等を含む。供給路３７からの反応ガスが、上記反応ガス整流部のチャンバー、スリット、小孔列等を通ることで幅方向ｗに均一化される。

反応ガスノズル３８の上端面は、底部構造体２２の上面と面一になり、第２室部１２に面している。（反応ガスノズル３８が、反応室画成部２０の要素になっている。）反応ガスノズル３８の上端部に供給口３９が設けられている。供給口３９が、第２室部１２に開口している。上記均一化後の反応ガスが、供給口３９から第２室部１２ひいては反応室１０内に供給される。供給口３９は、幅方向ｗに延びるスリット状になっている。供給口３９の幅方向ｗの長さは、被処理基板９の幅寸法とほぼ同じであるが、被処理基板９の幅寸法より短くてもよく、被処理基板９の幅寸法より長くてもよい。

底部構造体２２には排気部４０が組み込まれている。すなわち、底部構造体２２には、排気部４０の吸引口４１，４２が設けられている。搬入側吸引口４１は、底部構造体２２の搬送方向ａの上流側の上面に形成され、第２室部１２における搬入口１３の近傍部分に開口している。搬出側吸引口４２は、底部構造体２２の搬送方向ａの下流側の上面に形成され、第２室部１２における搬出口１４の近傍部分に開口している。これら吸引口４１，４２は、幅方向ｗ（図１の紙面直交方向）に延びるスリット状になっている。吸引口４１，４２の搬送方向ａに沿う開口寸法は、例えば数ｍｍ〜数十ｍｍ程度であり、ここでは１０ｍｍ程度である。底部構造体２２には、各吸引口４１，４２から下方へ延びる吸引路４３が形成されている。吸引路４３から排気路４４が引き出されている。排気路４４が排気手段４５に連なっている。排気手段４５は、排気ポンプや除害設備を含む。

図１に示すように、表面処理装置１は、更に置換手段５０を備えている。置換手段５０は、置換ガス源５１と、置換ノズル６０を含む。置換ガス源５１には、置換ガスが蓄えられている。置換ガスとしては、不活性ガスが用いられている。ここでは、置換ガスとして、窒素（Ｎ_２）が用いられている。置換ガスは、窒素に限られず、空気でもよく、ヘリウム、アルゴン、ネオン等の希ガスであってもよい。置換手段５０から置換ガス路５２が置換ノズル６０へ延びている。

置換ノズル６０は、画成部２０より搬送路３の上流側（図１において右）、かつ搬送路３より上側に配置されている。置換ノズル６０は、ノズルボディ６１と、案内部６３を含む。図１及び図３に示すように、ノズルボディ６１は、長手方向を搬送路３の幅方向ｗに向けた直方体になっている。置換ガス路５２の先端部が、ノズルボディ６１の上端部に連なっている。ノズルボディ６１の内部には、置換ガス整流部（図示省略）が設けられている。置換ガス整流部は、幅方向ｗに延びるチャンバー、幅方向ｗに延びるスリット、幅方向ｗに並べられた多数の小孔の列等を含む。置換ガス路５２からの置換ガスが、上記置換ガス整流部のチャンバー、スリット、小孔列等を通ることで幅方向ｗに均一化される。ノズルボディ６１の下端面に導出口６２が設けられている。上記均一化後の置換ガスが、導出口６２から下方へ導出される。

図３及び図５に示すように、案内部６３は、垂直案内部６４と、水平案内部６５を含む。垂直案内部６４は、長手方向を搬送路３の幅方向ｗに向けた容器状になっている。垂直案内部６４の上端部が開口され、そこにノズルボディ６１の下端部が嵌め込まれている。垂直案内部６４の内部が、垂直案内路６４ａになっている。垂直案内路６４ａは、導出口６２からのガスを垂直下方へ案内する。垂直案内部６４の画成部２０とは反対側を向く壁６４ｂは、画成部２０を向く壁６４ｃより少し下へ突出している。

垂直案内部６４の下端部に水平案内部６５が接続されている。水平案内部６５は、上下一対の案内板６６，６７を含む。これら案内板６６，６７は、長手方向を搬送路３の幅方向ｗに向けた水平な板にて構成されている。上案内板６６は、垂直案内部６４と画成部２０との間に架け渡されている。上案内板６６の基端部（図５において右端）が、垂直案内部６４の画成部２０を向く壁６４ｃの下端部に連結されている。上案内板６６の先端部（図５において左端）が、天板２１の搬入側の端面に突き当てられている。

下案内板６７は、上案内板６６より少し下、かつ搬送路３より少し上の高さに配置されている。下案内板６７の基端部（図５において右端）が、垂直案内部６４の垂直案内部６４の画成部２０とは反対側を向く壁６４ｂの下端部に連結されている。下案内板６７は、壁６４ｂから画成部２０へ向けて延び、かつ垂直案内部６４よりも画成部２０側へ延び出て、その先端部（図５において左端）が解放されている。下案内板６７が垂直案内路６４ａの下端部を塞いでいる。下案内板６７の垂直案内部６４よりも延び出た部分が、上案内板６６と平行に対向している。

上案内板６６と下案内板６７との間に水平案内路６５ａが形成されている。水平案内路６５ａの基端部（図５において右）に垂直案内路６４ａが連なっている。図３に示すように、水平案内路６５ａの幅方向ｗの両端部は、端板６８にて塞がれている。

図５に示すように、下案内板６７の解放された先端部（図５において左端）は、上案内板６６の搬送路長方向ａの中間部に位置している。下案内板６７の先端部と上案内板６６との間に、吹出し口６９が形成されている。水平案内路６５ａが吹出し口６９に連なっている。吹出し口６９は、搬送路３の下流側に向けて開口し、上案内板６６の先端側部分の下側の空間に連なっている。吹出し口６９は、幅方向ｗ（図５の紙面直交方向）に延びるスリット状になっている。垂直案内路６４ａからのガスが、水平案内路６５ａを経て吹出し口６９から吹き出される。

水平案内路６５ａ及び吹出し口６９の厚さｄ_３は、ｄ_３＝１ｍｍ〜５０ｍｍ程度が好ましい。下案内板６７の下面と被処理基板９の上面との垂直方向の距離ｄ_４は、ｄ_４＝１ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましい。

上記のように構成された表面処理装置１にて被処理基板９をエッチング（表面処理）する方法を説明する。
今、図４に示すように、被処理基板９が反応室１０内に搬入されていないものとする。
原料ガス（ＣＦ_４＋Ｎ_２＋Ｈ_２Ｏ）を大気圧プラズマ生成部３３にてプラズマ化して、ＨＦを含む反応ガスを生成する。この反応ガスを供給口３９から吹き出す。反応ガスｇ_０は、直接には第２室部１２に供給され、第１室部１１へ拡散する。これによって、反応室１０の全体が反応ガス雰囲気になる。

反応室１０内の反応ガスｇ_０は、供給口３９から搬入側と搬出側へ分流する。搬入側へ流れた反応ガスは、吸引口４１に吸い込まれる。搬出側へ流れた反応ガスは、吸引口４２に吸い込まれる。そして、吸引路４３、排気路４４を順次経て、排気手段４５の除害設備にて除害されたうえで、排出される。

上記の反応ガス供給と併行して、置換ガス（Ｎ_２）を置換ガス源５１から置換ノズル６０へ導入する。置換ガスｇ_１は、ノズルボディ６１、垂直案内路６４ａを順次経て、水平案内路６５ａを搬送方向ａの下流方向（図１において左方向）へ案内され、吹出し口６９から搬送方向ａの下流方向へ吹き出される。

図４（ａ）に示すように、吹出し口６９と画成部２０との間に被処理基板９が位置していないときは、置換ガスｇ_１は、置換ノズル６０より下側の空間へ拡散するか、又は搬入口１３に入るとともに吸引口４１に吸い込まれる。上案内板６６によって、置換ガスｇ_１が上方へ拡散するのが阻止される。

上記の反応ガスの供給及び置換ガスの供給を継続しながら、搬送手段２にて被処理基板９を搬送路３に沿って搬送方向ａに搬送する。図４（ｂ）に示すように、被処理基板９の搬送方向ａの先端部（図４（ｂ）において左端部）が、下案内板６７よりも画成部２０側に突出すると、置換ガスが被処理基板９の第１面９ａに接触し、第１面９ａ上を被処理基板９の搬送される向きと同方向に流れる。

やがて、図４（ｃ）に示すように、被処理基板９の搬送方向ａの先端部が、搬入口１３から反応室１０の内部に差し入れられる。これによって、第１室部１１と第２室部１２が被処理基板９によって隔てられ、第１隔室部分１１ａ及び第２隔室部分１２ａが画成される。被処理基板９の第１面９ａが第１隔室部分１１ａに面し、第２面９ｂが第２隔室部分１２ａに面する。図５に示すように、被処理基板９の搬送に伴なって隔室部分１１ａ，１２ａが搬送方向ａの下流側に拡がる。

第２室部１２ひいては第２隔室部分１２ａ内は反応ガスｇ_０にて満たされている。この反応ガスｇ_０が第２面９ｂに接触する。これによって、第２面９ｂを構成するＳｉＯ_２等のシリコン含有物と、反応ガス中のＨＦ等の反応成分との反応が起き、第２面９ｂを軽く粗化（エッチング）することができる。

このとき、置換ガスｇ_１は、吹出し口６９から、上案内板６６と被処理基板９との間の隙間を経て、搬入口１３における天板２１と被処理基板９との間の開口部分１３ａを通り、第１隔室部分１１ａに導入される。置換ガスｇ_１の流れ方向が被処理基板９の搬送される向きと一致しているため、置換ガスｇ_１を開口部分１３ａから第１隔室部分１１ａ内に確実に導入することができる。第１隔室部分１１ａ内では、置換ガスｇ_１が被処理基板９と同方向に流れる。これによって、反応ガスｇ_０が第１隔室部分１１ａから搬送方向ａの下流側へ押し出される。さらに、置換ガスｇ_１が、被処理基板９よりも搬送方向ａの下流側へ流れ出ることで、被処理基板９よりも搬送方向ａの下流側の反応ガスｇ_０が第１隔室部分１１ａ内に入り込むのを阻止することができる。これによって、第１隔室部分１１ａ内のガスを置換ガス（Ｎ_２）に置換することができる。この結果、反応ガスｇ_０が第１面９ａに接触するのを回避又は制限でき、第１面９ａがエッチングされるのを防止又は抑制することができる。特に、被処理基板９の第１面９ａにおける搬送方向ａの先端側の部分がエッチングされるのを確実に防止又は抑制することができる。

被処理基板９よりも搬送方向ａの下流側の反応室１０に流出した置換ガスｇ_１は、反応ガスｇ_０と混合されながら吸引口４２に吸い込まれる。

ここで、置換ガスの流量（体積速度）や第１隔壁部分１１ａの流路断面積を調節することによって、第１隔室部分１１ａ内における置換ガスｇ_１の流速Ｖ_１（線速度）が、被処理基板９の搬送速度Ｖ_９の好ましくは０．８倍以上になるようにする。これによって、第１面９ａの面粗度Ｒａ_１と第２面９ｂの面粗度Ｒａ_２の比（Ｒａ_２／Ｒａ_１、以下、「処理比」と称す。）を１以上にできる（実施例１参照）。すなわち、第１面９ａの表面処理度を第２面９ｂの表面処理度以下にすることができる。第１面９ａが表面処理されるのを防止する観点からは、第１隔室部分１１ａ内における置換ガスｇ_０の流速Ｖ_１が、被処理基板９の搬送速度Ｖ_９に対して、より好ましくは０．９倍〜４倍（０．９≦Ｖ_１／Ｖ_９≦４）になるようにし、更に好ましくは１倍〜２．２倍（１≦Ｖ_１／Ｖ_９≦２．２）になるようにする。速度比Ｖ_１／Ｖ_９を０．９≦Ｖ_１／Ｖ_９≦４にすることによって、処理比をＲａ_２／Ｒａ_１＝１．５以上にできる（実施例１参照）。速度比Ｖ_１／Ｖ_９を１≦Ｖ_１／Ｖ_９≦２．２にすることによって、処理比をＲａ_２／Ｒａ_１＝２．０以上にできる（実施例１参照）。

第２面９ｂの処理性の観点からは、第１隔室部分１１ａ内における置換ガスｇ_１の流速Ｖ_１は、被処理基板９の搬送速度Ｖ_９の好ましくは２．５倍以下である（Ｖ_１／Ｖ_９≦２．５、実施例１参照）。これによって、置換ガスｇ１が第２室部１２ひいては第２隔室部分１２ａにまで拡散して第２隔室部分１２ａ内の反応成分濃度が低下するのを防止でき、第２面９ｂを確実に表面処理できる。

総合すると、第１隔室部分１１ａ内における置換ガスｇ_１の流速Ｖ_１は、被処理基板９の搬送速度Ｖ_９の０．８倍〜２．５倍であることが好ましい（０。８≦Ｖ_１／Ｖ_９≦２．５）。これによって、第１面９ａが表面処理されるのを確実に防止でき、かつ第２面９ｂを確実に表面処理できる。

やがて、被処理基板９の搬送方向ａの先端部は搬出口１４から搬出され、図６に示すように、被処理基板９の搬送方向ａの後端部（図６において右端）が反応室１０内に入り込み、吸引口４１の真上に被処理基板９が位置しなくなる。この状態では、置換ガスｇ_１は、搬入口１３から反応室１０内に入ってもすぐに吸引口４１に吸い込まれ、被処理基板９には達しない。反応ガスｇ_０のうち供給口３９から搬送方向ａの上流側（図６において右）へ分流したガスは、被処理基板９の後端部から出た後、大半がそのまま搬送方向ａの上流側へ流れ、吸引口４１に吸い込まれる。そのため、反応ガスｇ_０が、被処理基板９の搬送方向ａの後端部から第１隔室部分１１ａへ回り込むことは殆どない。したがって、被処理基板９の搬送方向ａの後端部については、第１隔室部分１１ａに置換ガスｇ_１を供給しなくても、第１面９ａがエッチングされることは殆ど無い。

上記表面処理装置１による粗化処理の後、被処理基板９を別の第２表面処理装置（図示せず）へ搬送する。この第２表面処理装置のステージに被処理基板９を載置し、第２面９ｂをステージに接触させ吸着する。第２面９ｂの粗化度が小さいため、被処理基板９をステージに確実に吸着して保持できる。そして、第１面９ａに洗浄、表面改質、エッチング、アッシング、成膜等の表面処理を施す。第１面９ａは粗面化を回避又は抑制されているから、良好な表面処理を行なうことができる。ひいては、第１面９ａ上に形成される絶縁層、導電層、半導体層等の各種電子素子層の品質を良好にすることができる。第１面９ａの表面処理の後、被処理基板９をステージから搬出する。第２面９ｂには上記粗面化処理によって微小凹凸が形成されているため、ステージから被処理基板９を容易に引き離すことができる。この結果、被処理基板９が撓んだり割れたりするのを防止できる。

本発明は、上記実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変をなすことができる。
例えば、上記実施形態では、表面処理すべきでない第１面９ａがおもて面であり、表面処理すべき第２面９ｂが裏面であったが、表面処理すべきでない第１面９ａが裏面であり、表面処理装置１にて処理すべき第２面９ｂがおもて面であってもよい。
被処理基板９は、ガラスに限られず、半導体ウェハ等でもよい。更に、被処理基板は、電子素子層が形成される基板ないしは半導体装置用の基板に限られない。

エッチング対象のシリコン含有物は、ＳｉＯ_２に限られず、非晶質Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、単結晶Ｓｉ、ＳｉＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＯＣ或いはこれらの積層構造物等であってもよい。被処理基板９にシリコン含有物からなる膜が形成されていてもよく、表面処理装置１が上記膜をエッチングするものであってもよい。上記シリコン含有物を含む基板自体がこれら例えば１０〜数百μｍ程度の薄板或いはフィルムであってもよく、表面処理装置１が上記基板をエッチングするものであってもよい。
反応ガスは、プラズマ化により形成するものに限られない。例えば、反応ガス源としてフッ化水素水溶液を蓄えたタンクを用意し、上記フッ化水素水溶液を気化させて、反応ガスを得ることにしてもよい。
反応ガスが、オゾン等の酸化成分を含んでいてもよい。オゾンはオゾナイザーや酸素プラズマ生成装置にて生成できる。

「第１側」は上側に限られず、「第２側」は下側に限られない。被処理基板９の第１面９ａを下に向け、第２面９ｂを上に向けて、上側の第２面９ｂに反応ガスを接触させ、下側の第１面９ａに置換ガスを接触させてもよい。
被処理基板９の姿勢は、水平に限られず鉛直でもよく、水平又は鉛直に対し斜めであってもよい。
被処理基板９を往復移動させてもよい。
被処理基板９を支持する支持手段を搬送手段２とは別途に設けてもよい。支持手段にて被処理基板９の位置を固定し、搬送手段にて画成部２０及び置換手段５０を移動させることにしてもよい。

被処理基板９の搬送方向ａの先端部が搬入口１３から反応室１０内に差し入れられるときに、置換ガスの吹出しを開始してもよく、被処理基板９の搬送方向ａの後端部が搬入口１３から反応室１０内に差し入れられた後に、置換ガスの吹出しを停止してもよい。

画成部２０より搬送方向ａの下流側にも置換ノズル６０を設けてもよい。
置換手段として、反応室１０内の搬送路３より第１側に置換ガスの吹出しノズルを複数、搬送方向に並べて配置し、被処理基板９の搬送と連携して、直下に被処理基板が位置する吹出しノズルからは置換ガスを吹き出し、直下に被処理基板が位置していない吹出しノズルについては置換ガスの吹き出しを停止してもよい。

本発明は、エッチング（表面粗化）に限られず、洗浄、成膜、表面改質（撥水化、親水化を含む）等の種々の表面処理に適用できる。

実施例を説明する。本発明が以下の実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。
実施例１では、第１実施形態（図１〜図６）と実質的に同じ表面処理装置１を用い、第１実施形態と同様の方法で被処理基板９の第２面９ｂに対し表面粗化処理（エッチング）を行なった。
被処理基板９としてガラス基板を用いた。
被処理基板９の寸法は、以下の通りであった。
搬送方向ａの長さ：６５０ｍｍ
幅方向ｗの寸法：５５０ｍｍ
厚さ：０．７ｍｍ

表面処理装置１の寸法構成は、以下の通りであった。
反応室１０の厚さｄ_０： ｄ_０＝８ｍｍ
反応室１０の幅方向ｗの寸法：６００ｍｍ
第１隔室部分１１ａの厚さｄ_１： ｄ_１＝３．３ｍｍ
第１隔室部分１１ａの流路断面積： ０．００２０ｍ^２

置換手段５０のガス条件は以下の通りであった。
置換ガス成分： Ｎ_２
置換ガス流量： ０Ｌ／ｍｉｎ、２５Ｌ／ｍｉｎ、５０Ｌ／ｍｉｎ
第１隔室部分１１ａ内の置換ガスの流速：
０ｍ／ｓｅｃ、０．２１ｍ／ｓｅｃ、０．４２ｍ／ｓｅｃ
なお、上記置換ガス流速は、下式にて算出した線速度である。
（置換ガス流速）＝（置換ガス流量）／（第１隔室部分１１ａの流路断面積）

被処理基板９の搬送速度は、２０ｍ／ｍｉｎとした。
原料ガスの組成は以下の通りとした。
ＣＦ_４： ０．１２ｓｌｍ
Ｎ_２： ５．９０ｓｌｍ
Ｈ_２Ｏ： ０．０６ｇ／ｍｉｎ
大気圧プラズマ生成部３３のプラズマ生成条件は以下の通りとした。
電極間間隔： １ｍｍ
電極間電圧： Ｖｐｐ＝１２．８ｋＶ
電極間電圧の周波数： ２５ｋＨｚ（パルス波）
供給電力： パルス変換前の直流電圧＝３７０Ｖ、電流＝９．４Ａ
排気部４０の排気流量は、４００ｓｌｍとした。

表面処理後、被処理基板９の第１面９ａ上の搬送方向ａの先端縁までの距離が１０ｍｍ、１００ｍｍ、２００ｍｍの箇所の面粗度Ｒａ_１、及び第２面９ｂ上の搬送方向ａの先端縁までの距離が１０ｍｍ、３２５ｍｍ、６４０ｍｍの箇所の面粗度Ｒａ_２をそれぞれ測定した。図７（ａ）は、被処理基板９の第１面９ａの測定結果を示し、図７（ｂ）は、第２面９ｂの測定結果を示す。

図７（ａ）から明らかな通り、置換ガスを供給しない（０ｓｌｍ）ときは、第１面９ａ上の先端縁までの距離が１０ｍｍの箇所及び１００ｍｍの箇所では面粗度Ｒａが大きく、距離２００ｍｍの箇所では面粗度Ｒａが比較的小さかった。すなわち、第１面９ａ上の先端縁に近い箇所では表面処理されやすく、先端縁から遠い箇所では表面処理されにくかった。これは、反応ガスが被処理基板９の搬送方向ａの先端縁から第１隔室部分１１ａに回り込むためと考えられる。置換ガスの流量を２５ｓｌｍにすると、距離１０ｍｍの箇所の面粗度Ｒａは、置換ガスを供給しないときと殆ど変らなかったが、距離１００ｍｍの箇所の面粗度Ｒａは、距離２００ｍｍの箇所の面粗度Ｒａと同程度の大きさまで大きく低下した。置換ガスの流量を５０ｓｌｍにすると、距離１０ｍｍの箇所においても面粗度Ｒａが大きく低下した。このことから、置換ガスの供給によって第１面９ａの表面処理を抑制できることが確認された。置換ガスの流量を大きくすることで、表面処理を抑制できる領域を第１面９ａの搬送方向ａの先端側へ拡張できることが確認された。これは、第１隔室部分１１ａの反応ガスが置換ガスによって搬送方向ａの先端側へパージされるためと考えられる。

図７（ｂ）に示すように、被処理基板９の第２面９ａについては、先端縁までの距離に拘わらず、かつ置換ガスの流量に拘わらず、大略同程度の面粗度Ｒａになった。なお、面粗度の０．１ｎｍ程度の違いは、十分に許容範囲である。

実施例２では、置換ガス（Ｎ_２）の流量を以下の３通りとした。
置換ガス流量： ２０Ｌ／ｍｉｎ、２５Ｌ／ｍｉｎ、５０Ｌ／ｍｉｎ
第１隔室部分１１ａ内の置換ガスの流速（線速）は、以下の３通りであった。
置換ガスの流速Ｖ_１： ０．１７ｍ／ｓｅｃ、０．２１ｍ／ｓｅｃ、０．４２ｍ／ｓｅｃ
被処理基板９の搬送速度Ｖ_９は、以下の通りとした。
搬送速度Ｖ_９： ５ｍ／ｍｉｎ、１０ｍ／ｍｉｎ、２０ｍ／ｍｉｎ
その他の条件は、実施例１と同一であった。

表面処理後、被処理基板９の第１面９ａ上及び第２面９ｂ上の搬送方向ａの先端縁までの距離が１０ｍｍ、１００ｍｍ、２００ｍｍの箇所の面粗度Ｒａ_１、Ｒａ_２をそれぞれ測定した。更に、２つの面９ａ，９ｂの先端縁までの距離が互いに等しい箇所どうしの処理比（Ｒａ_２／Ｒａ_１）を算出した。

表１、並びに図８及び図９は、測定結果及び算出結果をまとめたものである。

図９から明らかな通り、第１隔室部分１１ａ内における置換ガスｇ_１の流速Ｖ_１が被処理基板９の搬送速度Ｖ_９の０．８倍以上のとき、処理比がＲａ_２／Ｒａ_１＝１以上になった。すなわち、第１面９ａの表面処理度が、第２面９ｂの表面処理度以下になった。
第１隔室部分１１ａ内における置換ガスｇ_１の流速Ｖ_１が被処理基板９の搬送速度Ｖ_９の０．９倍〜４倍のとき、処理比がＲａ_２／Ｒａ_１＝１．５以上になった。
更に、第１隔室部分１１ａ内における置換ガスｇ_１の流速Ｖ_１が被処理基板９の搬送速度Ｖ_９の１．０倍〜２．２倍のとき、処理比がＲａ_２／Ｒａ_１＝２．０以上になった。

また、図８から明らかな通り、第１隔室部分１１ａ内における置換ガスｇ_１の流速Ｖ_１が被処理基板９の搬送速度Ｖ_９の２．５倍を超えると、第１面９ａの面粗度Ｒａ_１が低下しただけでなく、第２面９ｂの面粗度Ｒａ_２についても大きく低下した。これは、置換ガスが被処理基板９の先端縁から第２隔室部分１２ａに回り込んで、第２隔室部分１２ａの反応ガスを希釈したためと考えられる。
したがって、第１隔室部分１１ａ内における置換ガスｇ_１の流速Ｖ_１が被処理基板９の搬送速度Ｖ_９の０．８倍以上、２．５倍以下にすることで、第１面９ａの表面処理を確実に抑制でき、かつ第２面９ｂを確実に表面処理できることが判明した。

本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ等の半導体装置の製造に適用できる。

ｇ_０ 反応ガス
ｇ_１ 置換ガス
１ 表面処理装置
２ 搬送手段
３ 搬送路
９ 被処理基板
９ａ 第１面
９ｂ 第２面
１０ 反応室
１１ 第１室部
１１ａ 第１隔室部分
１２ 第２室部
１２ａ 第２隔室部分
１３ 搬入口
１３ａ 搬入口の天板と基板との間の開口部分
１４ 搬出口
２０ 画成部
２１ 天板
２２ 底部構造体
２３ 側壁
３０ 供給部
３１ 原料ガス源
３２ 原料ガス路
３３ 大気圧プラズマ生成部
３４ 電極
３５ 放電空間
３６ 電源
３７ 供給路
３８ 反応ガスノズル
３９ 供給口
４０ 排気部
４１ 搬入側吸引口
４２ 搬出側吸引口
４３ 吸引路
４４ 排気路
４５ 排気手段
５０ 置換手段
５１ 置換ガス源
５２ 置換ガス路
６０ 置換ノズル
６１ ノズルボディ
６２ 導出口
６３ 案内部
６４ 垂直案内部
６４ａ 垂直案内路
６４ｂ 搬送方向上流側の壁
６４ｃ 搬送方向下流側の壁
６５ 水平案内部
６５ａ 水平案内路
６６ 上案内板
６７ 下案内板
６８ 端板
６９ 吹出し口

Claims (7)

1. 第１面と該第１面の裏側の第２面とを有する被処理基板における前記第２面を反応ガスにて処理する表面処理方法であって、
   前記第１面を搬送路と直交する方向の第１側に向け、かつ前記第２面を前記直交方向の前記第１側とは反対の第２側に向けた状態で、前記被処理基板を前記搬送路に沿って搬送し、
   前記搬送路に介在された反応室の少なくとも前記搬送路より前記第２側の第２室部に前記反応ガスを供給し、
   前記反応室の前記搬送路より前記第１側の第１室部における前記被処理基板にて前記第２室部と隔てられた第１隔室部分のガスを不活性ガスからなる置換ガスに置換することを特徴とする表面処理方法。
2. 前記置換ガスを、前記反応室より前記搬送路の上流側かつ前記搬送路より前記第１側から前記被処理基板の搬送方向と同方向に流すことを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
3. 前記第１隔室部分内における前記置換ガスの流速が、前記被処理基板の搬送速度の０．８倍〜２．５倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面処理方法。
4. 第１面と該第１面の裏側の第２面とを有する被処理基板における前記第２面を反応ガスにて処理する表面処理装置であって、
   前記第１面を搬送路と直交する方向の第１側に向け、かつ前記第２面を前記直交方向の前記第１側とは反対の第２側に向けた状態で、前記被処理基板を前記搬送路に沿って搬送する搬送手段と、
   前記搬送路に介在される反応室を画成する画成部と、
   前記反応室の前記搬送路より前記第２側の第２室部に開口する供給口を有し、前記反応ガスを前記供給口から前記反応室に供給する供給部と、
   前記被処理基板の搬送と連携して、前記反応室の前記搬送路より前記第１側の第１室部における前記被処理基板にて前記第２室部と隔てられた第１隔室部分のガスを不活性ガスからなる置換ガスに置換する置換手段と、
   を備えたことを特徴とする表面処理装置。
5. 前記置換手段が、前記置換ガスを吹き出す置換ノズルを含み、前記置換ノズルが、前記反応室より前記搬送路の上流側かつ前記搬送路より前記第１側に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の表面処理装置。
6. 前記置換ノズルの吹出し口が、前記搬送路の下流側に向けて開口していることを特徴とする請求項５に記載の表面処理装置。
7. 前記第２室部における前記供給口より前記搬送路の上流側に、ガスを吸い込む搬入側吸引口が設けられていることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の表面処理装置。

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