JPWO2011105331A1 - エッチング方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

ガラス基板等のシリコン含有物を含む被処理基板の第１面（例えば主面）のエッチングを抑制又は防止しながら、裏側の第２面をエッチングする。フッ化水素及び水を含有する処理雰囲気中に被処理基板９を配置する。ヒータ２１を含む調節手段によって、被処理基板９の第１面９ａの温度が処理雰囲気のフッ化水素及び水の凝縮点より高温になるよう、かつ第２面９ｂの温度が上記凝縮点以下になるよう調節する。

Description

この発明は、シリコン含有物を含む被処理基板をエッチング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の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ＣＦ４等のフッ素系化合物を含む原料ガスに水（Ｈ２Ｏ）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）。
ＣＦ４＋２Ｈ２Ｏ→４ＨＦ＋ＣＯ２ （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化水素酸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。
ＳｉＯ２＋４ＨＦ＋Ｈ２Ｏ→ＳｉＦ４＋３Ｈ２Ｏ （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）を表面処理した後、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、ガラス基板等のシリコン含有物を含む被処理基板の第１面（例えば主面）のエッチングを抑制又は防止しながら、裏側の第２面をエッチングすることにある。
上記問題点を解決するために、本発明方法は、シリコン含有物を含み、かつ第１面と該第１面の裏側の第２面とを有する被処理基板を大気圧近傍下にてエッチングする方法であって、
フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有する処理雰囲気中に前記被処理基板を配置し、
前記第１面の温度を前記処理雰囲気のフッ化水素及び水の凝縮点より高温になるよう、かつ前記第２面の温度を前記凝縮点以下になるよう調節することを特徴とする。
被処理基板の第２面においては、前記凝縮点と第２面の温度との関係により、第２面上でフッ化水素及び水が凝縮してフッ化水素酸の凝縮層が形成される。これにより、第２面を構成するシリコン含有物のエッチング反応が起き、第２面をエッチング（粗化を含む）することができる。一方、第１面においては、前記凝縮点と第１面の温度との関係により、凝縮層が形成されるのを回避できる。よって、第１面のエッチングを抑制又は防止できる。
前記第１面の温度を前記凝縮点より０℃超〜４０℃高温にすることが好ましい。より好ましくは、前記第１面の温度を前記凝縮点より５℃〜３０℃高温にする。
第１面の加温度ひいては第１面に付与すべき熱量を小さくすることにより、熱が第２面まで伝達するのを回避又は抑制でき、第２面の温度上昇を防止又は抑制できる。したがって、第２面の温度を確実に前記凝縮点以下にすることができる。よって、第１面のエッチングを確実に防止又は抑制しながら、第２面を確実にエッチングすることができる。
前記第２面の温度を前記凝縮点より０℃〜１０℃低温にすることが好ましい。
凝縮点と第２面の温度との差を小さくすることにより、第１面を少し加温すれば、第１面の温度が前記凝縮点を上回るようにすることができる。第１面の加温度ひいては第１面に付与すべき熱量を小さくすることにより、熱が第２面まで伝達するのを回避又は抑制でき、第２面の温度上昇を防止又は抑制できる。したがって、上記第２面の温度を確実に前記凝縮点以下にすることができる。よって、第１面のエッチングを確実に防止又は抑制しながら、第２面を確実にエッチングすることができる。
前記処理雰囲気が存する処理空間に連なる搬入口から前記被処理基板を前記処理空間に搬入し、前記処理空間に連なる搬出口から前記被処理基板を搬出し、前記搬入口の近傍及び前記搬出口の近傍でガスを吸引することにしてもよい。
これによって、外気が搬入口又は搬出口を通って処理空間に達する前に、搬入口又は搬出口の近傍で吸引して排気でき、外気が処理空間に流入するのを防止できる。上記の流入外気の流量や流速は、被処理基板の搬入及び搬出に伴って変動する。このような変動があっても、上記の吸引によって処理雰囲気への外気混入を防止できるから、処理雰囲気のガス組成ひいてはフッ化水素蒸気分圧及び水蒸気分圧を、それぞれ処理ガス自体のものと略同じに維持することができる。この結果、第２面のエッチング処理が不均一になるのを防止することができる。また、処理雰囲気の湿度に対して外気の湿度が高くても第１面側の処理雰囲気の湿度が上昇するのを防止でき、第１面に凝縮層が形成されるのを防止できる。したがって、第１面までもがエッチングされてしまうのを回避できる。
本発明装置は、シリコン含有物を含み、かつ第１面と該第１面の裏側の第２面とを有する被処理基板を大気圧近傍かつ湿度０％超の処理空間内にてエッチングする装置であって、
フッ化水素及び水のうち少なくともフッ化水素を含有する処理ガスを前記処理空間内に供給して前記被処理基板の少なくとも前記第２面に接触させる吹出ノズルと、
前記第１面の温度が前記処理空間におけるフッ化水素及び水の凝縮点より高温になるよう、かつ前記第２面の温度が前記凝縮点以下になるよう調節する調節手段と、
を備えたことを特徴とする。
吹出しノズルからの処理ガスが処理空間内の処理雰囲気に混合される。処理ガスはフッ化水素及び水のうち少なくともフッ化水素を含有し、かつ処理空間の湿度は０％超であるから、処理雰囲気はフッ化水素蒸気及び水蒸気を含有することになる。この処理雰囲気が被処理物に接触する。このとき、被処理物の第２面においては、前記調節手段による前記凝縮点と第２面の温度との関係調節によって、処理雰囲気中のフッ化水素及び水が被処理物の第２面上に凝縮してフッ化水素酸の凝縮層が形成される。したがって、第２面を構成するシリコン含有物のエッチング反応が起き、第２面をエッチング（粗化を含む）することができる。一方、被処理物の第１面においては、前記調節手段による前記凝縮点と第１面の温度との関係調節によって、処理雰囲気中のフッ化水素及び水が第１面上に凝縮するのを回避でき、フッ化水素酸の凝縮層が形成されるのを回避できる。したがって、第１面を構成するシリコン含有物のエッチング反応を抑制又は防止できる。
前記処理空間の湿度は、０％を超えていればよく、１００％ＲＨ以下であればよい。
前記調節手段は、被処理基板の第１面の温度を制御するものであってもよく、第２面の温度を制御するものであってもよく、処理ガスのフッ化水素分圧や水蒸気分圧を制御するものであってもよく、処理空間内の処理雰囲気の水蒸気分圧を制御するものであってもよく、或いは処理空間内に流入する外気の水蒸気分圧を制御するものであってもよい。
前記調節手段が、前記処理空間における前記被処理基板が配置される位置を挟んで前記吹出ノズルとは反対側において前記位置に近接して配置されたヒータを含み、前記ヒータの設定温度が前記凝縮点より０℃超〜６０℃高温であることが好ましい。
これにより、被処理基板の第１面の温度を処理雰囲気のフッ化水素及び水の凝縮点より確実に高温にすることができる。第１面の加温度ひいては第１面に付与すべき熱量を小さくすることにより、熱が第２面まで伝達するのを回避又は抑制でき、第２面の温度上昇を防止又は抑制できる。したがって、上記第２面の温度を確実に前記凝縮点以下にすることができる。これにより、第１面のエッチングを確実に抑制又は防止しながら、第２面を確実にエッチングすることができる。
被処理基板を前記吹出ノズルに対して相対移動させる場合、その移動速度を考慮して前記ヒータの設定温度を設定することが好ましい。
例えば、前記移動速度が比較的大きいときは、前記設定温度を前記第１面の所望温度より比較的大きくする。これによって、前記第１面が前記所望温度に達する迄の所要時間を短縮できる。一方、移動速度が比較的大きいから、第２面までもが前記凝縮点より高温にならないうちに処理を終了できる。
前記移動速度が比較的小さいときは、前記設定温度を前記所望温度とほぼ同じにしてもよい。これによって、被処理基板の温度が前記所望温度を大きく超えるのを回避できる。一方、移動速度が小さいと加熱時間が長くなるが、前記設定温度及び前記所望温度を前記凝縮点より少しだけ高温に設定することによって、第２面の温度を前記凝縮点以下に維持することができる。
前記調節手段が、前記第２面の温度を前記凝縮点より０℃〜１０℃低温にすることが好ましい。
処理雰囲気のフッ化水素及び水の凝縮点と第２面の温度との差を小さくすることにより、第１面を少し加温すれば、第１面の温度が前記凝縮点を上回るようにすることができる。第１面の加温度ひいては第１面に付与すべき熱量を小さくすることにより、熱が第２面まで伝達するのを回避又は抑制でき、第２面の温度上昇を防止又は抑制できる。したがって、上記第２面の温度を確実に前記凝縮点以下にすることができる。よって、第１面のエッチングを確実に抑制又は防止しながら、第２面を確実にエッチングすることができる。
ここで、大気圧近傍とは、１．０１３×１０４〜５０．６６３×１０４Ｐａ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、１．３３３×１０４〜１０．６６４×１０４Ｐａが好ましく、９．３３１×１０４〜１０．３９７×１０４Ｐａがより好ましい。
本発明によれば、被処理基板の第１面のエッチングを抑制又は防止しながら、裏側の第２面をエッチングすることができる。
本発明の第１実施形態に係る大気圧エッチング装置を示す側面断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う、上記大気圧エッチング装置の処理部の正面断面図である。 本発明の第２実施形態に係る大気圧エッチング装置を示す側面断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う、上記第２実施形態に係る大気圧エッチング装置の正面断面図である。 本発明の第３実施形態に係る大気圧エッチング装置を示す側面断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う、上記第３実施形態に係る大気圧エッチング装置の処理部の平面断面図である。 上記第３実施形態において被処理基板を搬送する際のガス流変動を示す側面図であり、（ａ）は被処理基板が未搬入の状態であり、（ｂ）は被処理基板の端部が搬入口に位置する状態であり、（ｃ）は被処理基板が処理空間の内部まで搬入された状態である。 実施例１において、ヒータ設定温度ごとの第１面及び第２面のエッチングレートを示すグラフである。 実施例１において、ヒータ設定温度が２５℃のときの第１面及び第２面のエッチングレートの基板幅方向の分布を示すグラフである。 実施例１において、ヒータ設定温度が３０℃のときの第１面及び第２面のエッチングレートの基板幅方向の分布を示すグラフである。 実施例１において、ヒータ設定温度が３５℃のときの第１面及び第２面のエッチングレートの基板幅方向の分布を示すグラフである。 実施例１において、ヒータ設定温度が４５℃のときの第１面及び第２面のエッチングレートの基板幅方向の分布を示すグラフである。 ＨＦ及びＨ２Ｏの温度ごとの凝縮条件を示したグラフである。 第３実施形態のエッチング装置を例にしたＨＦ及びＨ２Ｏの温度ごとの凝縮条件を示したグラフである。
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及び図２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、ＳｉＯ２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の厚さは、例えば０．５ｍｍ〜０．７ｍｍ程度である。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（主面）と、その裏側の第２面９ｂ（裏面）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、大気圧エッチング装置１による粗化（エッチング）処理の対象となる裏面である。第２面９ｂを粗化処理したうえで、第１面９ａに対し、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。
図１に示すように、大気圧エッチング装置１は、原料ガス供給手段１０と、処理部２０と、搬送手段３０を備えている。原料ガス供給手段１０は、フッ素系原料供給部１１と、水添加部１２を含む。
フッ素系原料供給部１１は、エッチング用の処理ガス（エッチャント）となる原料ガスを供給する。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、ＣＦ４が用いられている。フッ素含有ガスとしてＣＦ４に代えて、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ３Ｆ８等の他のＰＦＣ（パーフルオロカーボン）を用いてもよく、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ等のＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）を用いてもよく、ＳＦ６、ＮＦ３、ＸｅＦ２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。キャリアガスとなる不活性ガスとして、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン等の希ガスや窒素が挙げられる。ここでは、キャリアガスとして、アルゴン（Ａｒ）が用いられている。フッ素含有ガスとキャリアガスとの流量比（ＣＦ４：Ａｒ）は、１：１０００〜１：１０が好ましい。キャリアガスを省略してもよい。
水添加部１２は、上記原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）に水（Ｈ２Ｏ）を添加し、原料ガスを加湿する。この水添加量を調節することによって、原料ガスの水蒸気分圧ひいては処理ガスのフッ化水素分圧及び水蒸気分圧を調節する。水添加部１２は、例えば恒温槽等のタンクを備えた加湿器にて構成されている。このタンク内に液体の水が蓄えられている。供給部１１からの原料ガスが、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、供給部１１からの原料ガスを上記タンク内の水中にバブリングすることによって、原料ガスに水蒸気を添加してもよい。上記タンクを温度調節することによって蒸気圧を調節し、これにより水添加量を調節してもよい。水添加部１２の水分添加量ひいては処理ガスの露点は、第２面９ｂのエッチング処理性能を満足するように調整するのが好ましい。
水添加前の原料ガスの露点は、好ましくは−４０℃以下である。露点−４０℃を水蒸気分圧に換算すると０．０３Ｔｏｒr程度であり、体積濃度に換算すると０．００４％程度であり、原料ガス中の水蒸気量は殆どゼロに等しい。
水添加後の原料ガス中の水分量は、水添加前の原料ガスの露点と、水添加部１２における水の気化量とから算出することができる。フーリエ変換型赤外分光器（ＦＴＩＲ）を用いて水添加後の原料ガス中の水分量を測定してもよい。
図１に示すように、処理部２０は、天板２１と、底板２２と、吹出ノズル４０と、吸引ノズル５０を含む。天板２１は、水平な板状になっている。天板２１における図１の紙面と直交する方向（以下「ｙ方向」と称す）に沿う幅寸法は、被処理基板９のｙ方向の幅寸法より若干大きい。天板２１は、プレートヒータにて構成され、後述する温度調節手段を兼ねている。天板２１すなわちプレートヒータ２１のハウジングは、アルミニウム等の金属にて構成されている。天板２１の表面のうち少なくとも下面には、ポリテトラフルオロエチレン等の耐フッ素性、耐プラズマ性の高い樹脂被膜を設けるのが好ましい。
底板２２は、水平な板状をなして天板２１の下方に平行に配置されている。底板２２のｙ方向（図２の左右方向）の幅寸法は、被処理基板９のｙ方向の幅寸法より若干大きい。底板２２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。底板２２が金属にて構成されている場合、その表面のうち少なくとも上面には、ポリテトラフルオロエチレン等の耐フッ素性、耐プラズマ性の高い樹脂被膜を設けるのが好ましい。
吹出ノズル４０は、処理部２０における図１の左右方向（以下「ｘ方向」と称す）の一端部（図１において右）に配置されている。図１及び図２に示すように、吹出ノズル４０は、ｙ方向に長く延びる容器状になっている。吹出ノズル４０の上端面に吹出し口４１が設けられている。吹出し口４１は、ｙ方向に延びるスリット状になっている。吹出し口４１のｙ方向に沿う長さは、被処理基板９のｙ方向に沿う幅寸法より若干大きい。
底板２２のｘ方向の一端部（図１において右）に吹出しノズル４０が接している。吹出ノズル４０の上端面が底板２２の上面と面一になっている。天板２１の一端部（図１において右）が、底板２２よりも一端側（図１において右）へ延び出し、吹出ノズル４０の上側に被さっている。天板２１の一端部と吹出ノズル４０との間に、搬入口２６が形成されている。
吸引ノズル５０は、処理部２０におけるｘ方向の他端部（図１において左）に配置されている。吸引ノズル５０は、ｙ方向に長く延びる容器状になっている。吸引ノズル５０の上端面に吸い込み口５１が開口されている。吸い込み口５１は、ｙ方向に延びるスリット状になっている。吸い込み口５１のｙ方向に沿う長さは、被処理基板９のｙ方向に沿う幅寸法より若干大きい。
底板２２のｘ方向の他端部（図１において左）に吸引ノズル５０が接している。吸引ノズル５０の上端面は、底板２２の上面と面一になっている。天板２１の他端部（図１において左）が、底板２２よりも他端側へ延び出し、吸引ノズル５０の上側に被さっている。天板２１の他端部と吸引ノズル５１との間に、搬出口２７が形成されている。
処理部２０における上側の天板２１と下側の構成部２２，４０，５０との間に処理部内空間２９が形成されている。処理部内空間２９のｘ方向の一端部（図１において右）に搬入口２６が連なっている。処理部内空間２９のｘ方向の他端部（図１において左）に搬出口２６が連なっている。処理部内空間２９のｘ方向の両端部が、搬入出口２６，２７を介して処理部２０の外部の空間に連なっている。図２に示すように、処理部内空間２９のｙ方向の両端部は、それぞれ側壁２４にて塞がれている。
図１に示すように、処理部内空間２９における、吹出し口４１のｘ方向の位置から吸い込み口５１のｘ方向の位置までの部分が、処理空間２３を構成している。処理部２０における上側の天板２１と下側の構成部２２，４０，５０と両側壁２４は、処理空間画成部を構成している。処理空間２３は、吹出し口４１よりｘ方向の一端側の処理部内空間２９を介して搬入口２６に連なっている。かつ、処理空間２３は、吸込み口５１よりｘ方向の他端側の処理部内空間２９を介して搬出口２７に連なっている。処理空間２３の厚さｄ０は、天板２１の下面と底板２２の上面との間の間隔に等しく、例えばｄ０＝５ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。
吹出ノズル４０の下部には、整流部４２が設けられている。詳細な図示は省略するが、整流部４２は、ｙ方向に延びるチャンバー又はスリットやｙ方向に並べられた多数の小孔の列等を含む。水添加後の上記原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）が、整流部４２に導入されてｙ方向に均一化される。
吹出ノズル４０の内部にはプラズマ生成部６０が格納されている。プラズマ生成部６０は、少なくとも一対の電極６１，６１を含む。これら電極６１，６１は、それぞれｙ方向に延びている。少なくとも１つの電極６１の対向面に固体誘電体層（図示省略）が設けられている。一方の電極６１に電源（図示省略）が接続されている。他方の電極６１が電気的に接地されている。一対の電極６１間に略大気圧のプラズマ放電空間６２が生成される。放電空間６２は、電極６１と同じくｙ方向に延びるスリット状になっている。放電空間６２において、上記原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）がプラズマ化（分解、励起、活性化、ラジカル化、イオン化等を含む。）される。これにより、原料ガス成分が分解されて、フッ化水素（ＨＦ）、ＣＯＦ２等のフッ素系反応成分を含む処理ガスが生成される（式１等）。上記フッ素系反応成分のうちＣＯＦ２は更に水と反応してフッ化水素に変換される（式３）。
ＣＯＦ２＋Ｈ２Ｏ→２ＨＦ＋ＣＯ２ （式３）
この実施形態では、原料ガス中のＨ２Ｏの殆ど全量がフッ化水素の生成反応（式１、式３）に寄与するよう、水添加部１２の添加量等が設定されている。したがって、処理ガス中のＨ２Ｏ含有量は、実質的に無視できる程度に小さく、若しくは０％である。
処理ガスは、上記フッ素系反応成分の他、未分解の原料ガス成分（ＣＦ４、Ａｒ、Ｈ２Ｏ）をも含む。この処理ガスが、吹出し口４１から上方へ吹出される。処理ガスの吹出し流は、ｙ方向に均一である。
図示は省略するが、吸引ノズル５０に吸引ポンプ等の排気手段が接続されている。上記排気手段の駆動によって、処理空間２３内のガスが、吸引ノズル５９０の吸い込み口５１に吸い込まれて排気される。吸引ノズル５０からの排気流量は、吹出ノズル４０からの処理ガスの供給流量より大きい。上記排気流量と供給流量の差に相当する量の外気（空気等）が、搬入口２６及び搬出口２７から処理部内空間２９に流入する。搬入口２６からの外気は、吹出し口４１を過ぎて処理空間２３内に流入する。一方、搬出口２７からの外気は、吸込み口５１に吸い込まれ、処理空間２３にはほとんど達しない。したがって、処理空間２３内の処理雰囲気は、上記搬入口２６からの流入外気と処理ガスとの混合ガスになる。以下、「流入外気」は、特に断らない限り、上記搬入口２６から処理空間２３内に流入する外気を言うものとする。
通常、流入外気は水分を含み、湿度は少なくとも０％超である。この実施形態では、吸引ノズル５０からの排気流量が処理ガスの供給流量より十分に大きく、上記流入外気の流量が処理ガスの供給流量より十分に大きく（例えば１０倍程度に）なるよう設定されている。したがって、処理ガスの水含有量が極めて小さいことと相俟ち、処理空間２３内の処理雰囲気の水蒸気分圧は、外気の水蒸気分圧とほぼ等しい。
搬送手段３０は、処理部２０の下部に設けられたローラシャフト３１及び搬送ローラ３２を含む。複数のローラシャフト３１が、それぞれ軸線を幅方向ｙに向けてｘ方向に間隔を置いて平行に並べられている。各ローラシャフト３１の軸方向ｙに間隔を置いて複数の搬送ローラ３２が設けられている。搬送ローラ３２の上端部が、底板２２のローラ穴２５に通され、底板２２の上面より上へ突出し、処理空間２３内に臨んでいる。搬送ローラ３２の底板２２上面からの突出量が、被処理基板９の第２面９ｂと吹出し口４１との間の距離（ワーキングディスタンスＷＤ）に対応する。ワーキングディスタンスＷＤは、例えばＷＤ＝２ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。
搬送手段３０は、被処理基板９を水平に支持しながらｘ方向に沿って矢印ａの向き（図１において左方）に搬送する。これにより、被処理基板９が、搬入口２６から処理空間２３内に差し入れられ、処理空間２３内を通過し、搬出口２７から出される。搬送手段３０による被処理基板９の搬送速度は、０．１ｍ／ｍｉｎ〜２０ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。搬送手段３０は、被処理基板９を支持して処理空間２３内に配置する支持手段を兼ねる。被処理基板９の第１面９ａは上に向けられ、第２面９ｂは下に向けられている。
更に、大気圧エッチング装置１は調節手段を備えている。上記調節手段は、被処理基板９の第１面９ａ及び第２面９ｂの温度を、処理空間２３内のフッ化水素及び水の混合系の凝縮点との関係で調節する。この実施形態では、天板２１が、前述したようにプレートヒータからなり、調節手段の主要素として提供されている。天板すなわちプレートヒータ２１は、処理空間２３内における被処理基板９が配置される位置を挟んで吹出ノズル４０とは反対側に配置され、しかも上記位置に近接して配置されている。天板すなわちヒータ２１の下面と上記位置に配置された被処理基板９の第１面９ａとの距離ｄ１は、例えばｄ１＝２ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましい。ヒータ２１は、室温から例えば５０℃程度までの範囲で温度設定できる。ヒータ２１の設定温度は、外気の湿度ひいては処理空間２３内の処理雰囲気の水蒸気分圧、処理ガスひいては処理空間２３内の処理雰囲気のフッ化水素分圧等に応じて設定される。
上記のように構成された大気圧エッチング装置１にて被処理基板９をライトエッチングする方法を説明する。
フッ素系原料供給部１１からの原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）に水添加部１２にて所定量の水蒸気（Ｈ２Ｏ）を添加し、加湿原料ガスを得る。この加湿原料ガス（ＣＦ４+Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）を整流部４２にて幅方向ｙに均一化したうえで、プラズマ生成部６０にてプラズマ化する。これにより、フッ化水素及び水のうち少なくともフッ化水素を含む処理ガスを生成する。水添加部１２における水蒸気添加量等を調節することによって、処理ガスのフッ化水素分圧及び水蒸気分圧を調節できる。ここでは、原料ガス中の水分の殆ど全量がフッ化水素の生成に消費され、処理ガスの水蒸気分圧は実質０である。処理ガスの温度は室温付近である。
この処理ガスを吹出し口４１から吹き出して処理空間２３内に供給する。併行して、処理空間２３内のガスを吸引ノズル５０に吸引して排気する。この排気流量を処理ガス供給流量より十分に大きくする。したがって、処理ガスよりも十分に多量の外気が処理空間２３内に巻き込まれて処理ガスと混合される。そして、処理空間２３内の処理雰囲気（処理ガスと上記流入外気との混合ガス）の水蒸気分圧が、外気の水蒸気分圧とほぼ等しくなる。処理雰囲気のフッ化水素分圧は、処理ガスのフッ化水素分圧に等しい。処理雰囲気のフッ化水素分圧及び水蒸気分圧に応じて、当該処理雰囲気中のフッ化水素及び水の凝縮点が決まる。すなわち、フッ化水素酸の凝縮層が生成される臨界温度が決まる（図１１）。
被処理基板９の初期温度は、通常、室温であるか、ないしは１５℃〜３５℃程度である。ここで、被処理基板９の初期温度とは、被処理基板９を処理部２３内に搬入する直前の被処理基板９の温度を言う。通常、上記搬入の直前では、被処理基板９の全体が、上記初期温度になっている。したがって、第１面９ａ及び第２面９ｂが上記初期温度になっている。この被処理基板９を、搬入口２６から処理空間２３内に差し入れ、図１の矢印ａの方向に沿って処理空間２３の一端側（図１において右）から他端側（図１において左）へ搬送する。すると、被処理基板９が吹出ノズル４０の上方に被さり、吹出し口４１から吹き出された処理ガスが被処理基板９の少なくとも第２面９ｂに接触する。更に、処理空間２３内に拡散した処理ガスの一部が被処理基板９の第１面９ａに接触する。
上述したように、処理ガスの吹出し温度と被処理基板９の初期温度は共に室温付近であり、両者間の温度差は小さい。したがって、被処理基板９の温度は、処理ガスの吹き付けによっては殆ど変化することがない。
上記被処理基板９の搬入に先立ち、天板すなわちヒータ２１を設定温度まで加温し、該設定温度に保温しておく。上記ヒータ２１の設定温度は、処理雰囲気中のフッ化水素及び水の凝縮点より高温に設定し、好ましくは上記凝縮点を少しだけ上回るようにする。例えば、上記ヒータ２１の設定温度は、上記凝縮点より０℃超〜６０℃程度高温になるよう調節する。このヒータ２１の熱が、処理空間２３内に導入された被処理基板９の第１面９ａに非接触で伝達される。これにより、第１面９ａを所望温度まで加温できる。上記所望温度は、上記凝縮点より高温であり、かつ上記設定温度とほぼ等しいか設定温度より低く、例えば凝縮点より０℃超〜４０℃である。ヒータ２１と被処理基板９との間の距離ｄ１を小さくすることにより、第１面９ａを確実に加温（温度調節）できる。
上記被処理基板９の第１面９ａを加温する際、第２面９ｂの温度は、上記凝縮点以下（例えば凝縮点より０℃〜１０℃低温）に維持されるようにし、好ましくは上記初期温度にほぼ維持されるようにする。すなわち、ヒータ２１からの熱が、被処理基板９の第２面９ｂには殆ど伝達されないようにする。上述したように、上記凝縮点と被処理基板９の初期温度との差を小さくし、被処理基板９の第１面９ａを少しだけ加熱すれば上記凝縮点より高温の設定温度に達するようにしておくことによって、ヒータ２１から被処理基板９の第１面９ａに付与する熱量を小さく抑えることができる。これにより、熱が被処理基板９の第２面９ｂまで達するのを抑制又は阻止できる。
熱が第２面９ｂに達する前に被処理基板９が処理空間２３ひいては搬出口２７から搬出されるよう、搬送手段３０による搬送速度を調節してもよい。この場合、搬送手段３０は、特許請求の範囲の「調節手段」の要素となる。上記ヒータ２１の設定温度は、搬送速度を考慮して設定する。搬送速度が比較的大きいときは、ヒータ２１の設定温度を第１面９ａの所望温度より充分に高くする。これによって、第１面９ａが所望温度に達する迄の所要時間を短縮できる。一方、高速搬送にすることで、第２面９ｂまでもが凝縮点より高温にならないうちに、被処理基板９を搬出口２７から搬出できる。これに対し、搬送速度が比較的小さいときは、ヒータ２１の設定温度を第１面９ａの所望温度とほぼ同じにしてもよい。これによって、被処理基板９が上記所望温度より高温になるのを回避できる。一方、低速搬送の場合は加熱時間が長くなるが、設定温度を上記凝縮点より少しだけ高温に設定することによって、第２面９ｂの温度を上記凝縮点以下に維持することができる。例えば、処理ガスの温度が室温であり、かつ第１面９ａの所望温度が４０℃〜５０℃の場合、搬送速度が５ｍｍ／ｓｅｃ〜１０ｍｍ／ｓｅｃ程度の高速搬送時には、ヒータ２１の設定温度を第１面９ａの所望温度より１０℃〜２０℃程度高くする。これに対し、搬送速度が１ｍｍ／ｓｅｃ程度以下の低速搬送時には、ヒータ２１の設定温度を第１面９ａの所望温度とほぼ等しくする。
第２面９ｂの温度が上記凝縮点以下であるため、処理雰囲気中のフッ化水素蒸気及び水蒸気が第２面９ｂに接触すると凝縮してフッ化水素酸の凝縮層が形成される。この結果、第２面９ｂを構成するＳｉＯ２等のシリコン含有物のエッチング反応が起き、第２面９ｂを軽く粗化することができる。
一方、被処理基板９の第１面９ａについては上記凝縮点より高温になっているため、処理雰囲気中のフッ化水素蒸気及び水蒸気が第１面９ａに接触しても凝縮が起きない。したがって、第１面９ａに凝縮層が形成されるのを防止できる。この結果、第１面９ａがエッチングされるのを防止することができ、第１面９ａの表面状態を良好に保つことができる。
上記大気圧エッチング装置１による粗化処理の後、被処理基板９を別の表面処理装置（図示せず）へ搬送する。この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、上述した粗面化処理において粗面化を回避されているから、良好な表面処理を行なうことができる。ひいては、上記表面処理によって形成される絶縁層、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。
次に本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の形態と重複する部分については図面に同一符号を付して説明を適宜省略する。
図３及び図４に示すように、第２実施形態の大気圧エッチング装置１Ａは、被処理基板９の搬送手段３０として、搬入用ローラコンベア３３と、処理用ローラコンベア３４と、搬出用ローラコンベア３５を備えている。各ローラコンベア３３，３４，３５が、ｘ方向（図３の左右方向）に並べられた複数のローラシャフト３１と、各ローラシャフト３１に設けられた搬送ローラ３２を有している。搬入用ローラコンベア３３は、処理部２０よりｘ方向の一端側（図３において右）に配置され、被処理基板９を処理空間２３に搬入する。処理用ローラコンベア３４は、底板２２の下部に設けられ、処理空間２３内の被処理基板９を搬送する。搬出用ローラコンベア３５は、処理部２０よりｘ方向の他端側（図３において左）に配置され、被処理基板９を処理空間２３から搬出する。
底板２２の下部には、処理用ローラコンベア３４のための複数のカバー７０が設けられている。カバー７０は、処理用ローラコンベア３４のローラシャフト３１と一対一に対応している。カバー７０は、ローラシャフト３１の軸線方向ｙに長く延びる容器状になっている。各カバー７０に、対応するローラシャフト３１及び搬送ローラ３２が収容されている。カバー７０の上面は開口され、かつ底板２２の下面に突き当てられている。
カバー７０は、アルミニウム等の金属にて構成されていてもよく、塩化ビニール等の樹脂にて構成されていてもよい。カバー７０の内面に、ポリテトラフルオロエチレン等の耐フッ素性、耐プラズマ性の高い樹脂被膜を設けてもよい。
図４に示すように、処理用ローラコンベア３４のローラシャフト３１が、カバー７０の長手方向の両側の端壁７４を貫通している。端壁７４には気密軸受７５が設けられている。気密軸受７５によって、ローラシャフト３１が回転可能に支持されている。かつ、気密軸受７５によって、ローラシャフト３１と端壁７４との間が気密にシールされている。気密軸受７５の構成部材は、ポリテトラフルオロエチレン等の耐フッ素性、耐プラズマ性の高い樹脂にて構成されていることが好ましい。
カバー７０の内部は、ローラ穴２５を介して処理空間２３とのみ連通している。
第２実施形態によれば、大気圧エッチング装置１Ａの下方の外気（空気等）が、ローラ穴２５を通って処理空間２３内に引き込まれるのを防止できる。また、処理空間２３の処理ガスが、ローラ穴２５を通って底板２２の下側へ漏れたときには、この処理ガスをカバー７０の内部に閉じ込めることができる。したがって、処理ガスが外部へ漏れるのを防止することができる。
第２実施形態の吸引ノズル５０は、底板２２のｘ方向の中間部に配置されている。天板２１及び底板２２が、吸引ノズル５０よりもｘ方向の他端側（図３において左）すなわち基板９の搬送方向の下流側へ延び出ている。天板２１における吹出ノズル４０と吸引ノズル５０との間に対応する部分だけが調節手段として設定温度に保温されるようになっていてもよく、天板２１の全域が調節手段として設定温度に保温されるようになっていてもよい。
図５及び図６は、本発明の第３実施形態を示したものである。この実施形態の大気圧エッチング装置１Ｂは、底板２２を有していない。吹出ノズル４０の上面の全体と天板２１の下面とによって処理空間２３が画成されている。処理空間２３内にＨＦ蒸気及び水蒸気を含む処理雰囲気が存する。吹出しノズル４０のｘ方向の長さを調節することで処理空間２３の長さを調節でき、ひいては被処理基板９が処理雰囲気と接触する処理時間を増減できる。この結果、第２面９ｂのエッチング量が所望になるよう調節できる。
図５に示すように、大気圧エッチング装置１Ｂは、ガス吸引系８０を備えている。ガス吸引系８０は、吸引ポンプ８１と、一対の添え板８２，８４を含む。一対の添え板８２，８４は、吹出ノズル４０を挟んでｘ方向の両側に垂直に配置されている。添え板８２，８４の上端部が、吹出ノズル４０の上面と面一になるよう揃えられている。添え板８２，８４の厚みは、例えば数ｍｍ〜十数ｍｍ程度であり、ここでは５ｍｍ程度である。
図６に示すように、搬入側（図において右）の添え板８２は、吹出ノズル４０の搬入側の外面に沿ってｘ方向と直交するｙ方向に延びている。図５及び図６に示すように、添え板８２と吹出ノズル４０の搬入側の外面との間に吸引路８３が画成されている。吸引路８３の下端部が、吸引ポンプ８１に接続されている。吸引路８３の上端部（吸い込み口）は、処理空間２３の搬入側の端部に連なっている。吸引路８３の吸い込み口のｘ方向の開口幅は、例えば数ｍｍ〜数十ｍｍ程度であり、ここでは１０ｍｍ程度である。
吸引路８３の吸い込み口の近傍に搬入口２６が配置されている。搬入口２６は、添え板８２の上端部と天板２１の搬入側の端部とによって画成されている。搬入口２６は、処理空間２３の搬入側の端部に連なるとともに、吸引路８３に連なっている。
図６に示すように、搬出側（図において左）の添え板８４は、吹出ノズル４０の搬出側の外面に沿ってｙ方向に延びている。図５及び図６に示すように、添え板８４と吹出ノズル４０の搬出側の外面との間に吸引路８５が画成されている。吸引路８５の下端部が、吸引ポンプ８１に接続されている。吸引路８５の上端部（吸い込み口）は、処理空間２３の搬出側の端部に連なっている。吸引路８５の吸い込み口のｘ方向の開口幅は、例えば数ｍｍ〜数十ｍｍ程度であり、ここでは１０ｍｍ程度である。
吸引路８５の吸い込み口の近傍に搬出口２７が配置されている。搬出口２７は、添え板８４の上端部と天板２１の搬出側の端部とによって画成されている。搬出口２７は、処理空間２３の搬出側の端部に連なるとともに、吸引路８５に連なっている。
図６に示すように、処理部２０の幅方向ｙの両端部には端壁８６がそれぞれ設けられている。端壁８６によって吸引路８３，８５の幅方向ｙの両端部が塞がれている。
第３実施形態の大気圧エッチング装置１Ｂにおいて、被処理基板９の第２面９ｂをライトエッチングする際は、プラズマ化した処理ガスｇ１を吹出し口４１から処理空間２３内に吹き出す。これと併行して、ガス吸引系８０の吸引ポンプ８１を駆動し、吸引路８３，８５からガス吸引を行なう。図７（ａ）に示すように、被処理基板９が処理空間２３内に導入されていない状態において、処理ガスｇ１は、処理空間２３内における吹出し口４１の真上部分で搬入側（図において右）へ向かう流れと搬出側（図において左）へ向かう流れとに分かれる。搬入側へ向かった処理ガスは、処理空間２３の搬入側の端部から吸引路８３に吸い込まれる。搬出側へ向かった処理ガスは、処理空間２３の搬出側の端部から吸引路８５に吸い込まれる。
更に、ガス吸引系８０のガス吸引によって、外気が搬入口２６に入り込む。この外気は、搬入口２６から吸引路８３に吸い込まれる。同様に、搬出口２７にも外気が入り込む。この外気は、搬出口２７から吸引路８５に吸い込まれる。したがって、外気が吹出ノズル４０の上面と天板２１との間の処理空間２３まで流入することは殆どない。よって、処理空間２３内の処理雰囲気のガス組成は、プラズマ化後の処理ガス自体の組成と略等しい。すなわち、処理空間２３内のＨＦ分圧及び水蒸気分圧は、処理ガス自体のＨＦ分圧及び水蒸気分圧と略等しい。したがって、外気の湿度や温度等が変動しても処理空間２３内のＨＦ分圧及び水蒸気分圧は殆ど変動しない。
図７（ｂ）に示すように、被処理基板９の端部が搬入口２６に搬入されてくると、搬入口２６の開口面積が狭くなり、流通抵抗が増大することによって、搬入口２６から流入する外気ｇ２の流量が低下し、又は流速が増大する。この流入外気ｇ２には、被処理基板９より上側を通る外気ｇ２ａと、第２面９ｂより下側を通る外気ｇ２ｂとがある。そのうち、下側の流入外気ｇ２ｂは、搬入口２６から直ぐに吸引路８３に吸い込まれる。したがって、下側の流入外気ｇ２ｂが処理空間２３まで入り込むことは殆どない。
上側の流入外気ｇ２ａは、被処理基板９の端部が搬入口２６に位置している状態では被処理基板９の端面に沿って下方へ回り込み、吸引路８３に吸い込まれる。したがって、上側の流入外気ｇ２ａについても処理空間２３まで入り込むことは殆どない。よって、被処理基板９の端部が搬入口２６から搬入される時に流入外気ｇ２の流量及び流速が変動しても、処理空間２３内のガス組成が変動するのを抑制又は防止できる。
図７（ｃ）に示すように、やがて被処理基板９が吸引路８３に被さる。この状態になると、処理空間２３のうち被処理基板９より上側の部分（以下「第１処理空間部２３ａ」と称す）にはガス吸引系８０の吸引力があまり働かなくなり、外気ｇ２ａの吸い込み流量が減る。上側の外気ｇ２ａは、被処理基板９の上面との粘性で搬入口２６内に流入し得るが、その流入量は吸引系８０で吸引できた時（図７（ａ）〜（ｂ））と比べると十分に小さい。したがって、天板２１と被処理基板９との間の処理雰囲気は、処理ガス自体とほぼ同じガス組成に維持される。
被処理基板９の下側からの外気ｇ２ｂの流入量は、上側の外気ｇ２ａの流入量が低下した分、大きくなる。流量が大きくなっても流入外気ｇ２ｂの殆ど全部が直ぐに吸引路８３に吸い込まれる。したがって、外気ｇ２ｂが処理空間２３まで入り込むことは殆どなく、被処理基板９と吹出ノズル４０との間の処理空間（以下「第２処理空間部２３ｂ」と称す）の処理雰囲気は、処理ガス自体とほぼ同じガス組成に維持される。
上記のような外気流入の変動は、被処理基板９が処理空間２３から搬出される際にも同様に起きる。この場合、搬出口２５から流入する外気の流量及び流速が変動する。この搬出口２５からの流入外気は、その殆ど全部が吸引路８５に吸い込まれる。したがって、搬出時においても、流入外気の流量や流速の変動に拘わらず、処理空間２３内のガス組成がほぼ一定に維持される。
このように、エッチング装置１Ｂでは、搬入口２６及び搬出口２７を通して処理空間２３に流入する外気ｇ２の流量や流速が被処理基板９の搬入及び搬出に伴って変動したとしても、処理空間２３内の処理雰囲気のガス組成ひいてはＨＦ分圧及び水蒸気分圧を、それぞれ処理ガス自体のものと略同じに維持することができる。この結果、第２面９ｂのエッチング処理が不均一になるのを防止することができる。また、天板２１と被処理基板９との間の処理雰囲気の湿度が上昇するのを防止でき、第１面９ａに凝縮層が形成されるのを防止できる。したがって、第１面９ａまでもがエッチングされてしまうのを回避できる。処理ガスひいては処理空間２３内の処理雰囲気の湿度に対して外気の湿度がかなり高い時でも、第１面９ａに凝縮層が形成されるのを確実に防止でき、第１面９ａがエッチングされるのを確実に回避できる。
なお、後述するように、図７（ｃ）の状態において、第１処理空間部２３ａへの外気ｇ２ａの巻き込みが有る場合でも、この巻き込み量等を制御することで第２面９ｂのみを粗化可能である。
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、第１面９ａが電子素子を設けるべき主面であり、粗化（エッチング）すべき第２面９ｂが裏面であったが、第１面９ａが裏面であり、粗化（エッチング）すべき第２面９ａが電子素子を設けるべき主面であってもよい。第１面と第２面の両方が、電子素子が設けられる面であってもよい。被処理基板は、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、ＳｉＯ２に限られず、ＳｉＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＯＣ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、本発明装置１が上記膜をエッチングするものであってもよい。
被処理基板９の第１面９ａ及び第２面９ｂの温度調節手段は、プレートヒータ以外の電熱ヒータや熱媒ヒータや輻射ヒータでもよい。熱媒ヒータとして、例えば天板２１が、温調された水等の熱媒を通す熱媒流路や、上記熱媒を溜める貯留室を有していてもよい。貯留室に溜めた熱媒を加熱等して温度調節してもよい。第１実施形態においても、天板２１の全域が温度調節されるようになっていてもよく、天板２１の一部（例えば中央部や一端部等）が部分的に温度調節されるようになっていてもよい。温度調節手段（ヒータ）が、天板２１とは別体に設けられていてもよく、温度調節手段（ヒータ）が天板２１を加温し、天板２１を介して被処理基板９の第１面９ａを加温するようにしてもよい。
被処理基板の第２面９ｂを冷却し、これにより第２面９ｂの温度が上記凝縮点より低温の所望温度になるよう調節してもよい。例えば、底板２２に冷水等の冷却媒体を通す媒体流路を設け、底板２２を冷却することにより、被処理基板の第２面９ｂを冷却してもよい。この場合、第２面９ｂの上記冷却手段は、特許請求の範囲の「調節手段」の要素になる。冷却手段にて、第２面９ｂの温度を上記凝縮点より０℃〜１０℃低温になるよう調節するのが好ましい。
装置１の周辺の湿度を調節し、ひいては処理雰囲気中の水蒸気分圧を調節することにしてもよい。この場合、装置１の周辺の湿度調節手段は、特許請求の範囲の「調節手段」の要素になる。
処理ガスがある程度の水分を含有するようにしてもよい。処理雰囲気中の水蒸気分圧が、水添加部１２による水添加量に大きく依存するようにしてもよい。この場合、水添加部１２は、特許請求の範囲の「調節手段」の要素になる。
プラズマ生成部６０が、吹出ノズル４０の外部に設けられていてもよく、吹出ノズル４０から離れて設けられていてもよい。プラズマ生成部６０にて原料ガスをプラズマ化して処理ガスを生成した後、この処理ガスを吹出ノズル４０へ輸送することにしてもよい。
処理ガスは、プラズマ化により形成するものに限られない。例えば、処理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吹出ノズル４０へ輸送することにしてもよい。
処理ガスが、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。
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の第２面を上に向け、第１面を下に向けてもよい。温度調節手段（ヒータ）を被処理基板９の下側に配置し、吹出ノズル４０を被処理基板９の上側に配置して、処理ガスを被処理基板９の上方から被処理基板９に吹き付けることにしてもよい。
被処理基板９がｘ方向の矢印ａの向きに片道移動するのに限られず、処理空間２３内を往復移動するようにしてもよい。
被処理基板９を支持する支持手段を搬送手段３０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、搬送手段にて処理部２０を移動させることにしてもよい。被処理基板９及び処理部２０を互いに相対移動させながらエッチング処理を行なうのに限られず、被処理基板９及び処理部２０の相対位置を固定した状態でエッチング処理を行なうことにしてもよい。
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、図１及び図２と実質的に同じ大気圧エッチング装置１を用いた。
被処理基板９としてガラス基板を用い、第１面９ａ及び第２面９ｂにそれぞれＳｉＮ（シリコン含有物）を被膜した。
被処理基板９の寸法は、以下の通りであった。
ｘ方向に沿う長さ：６７０ｍｍ
ｙ方向の幅：５５０ｍｍ
厚さ：０．７ｍｍ
大気圧エッチング装置１の寸法構成は、以下の通りであった。
底板２２のｘ方向に沿う長さ： ０．３ｍ
処理空間２３の上下方向の厚さ： ｄ０＝８ｍｍ
処理空間２３のｙ方向の幅： ６００ｍｍ
ワーキングディスタンス： ＷＤ＝４ｍｍ
天板すなわちプレートヒータ２１の下面と被処理基板９の上面との距離： ｄ１＝４ｍｍ
原料ガスの組成は以下の通りとした。
Ａｒ： ８．７ｓｌｍ
ＣＦ４： ０．３ｓｌｍ
Ｈ２Ｏ： ０．１９ｓｃｃｍ
上記原料ガスを整流部４２にてプラズマ化して処理ガスを生成した。したがって、処理ガスの流量は、９ｓｃｃｍ強であった。
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
吸込み口５１からの排気量は５００ｓｌｍとした。これにより、搬入口２６から処理空間２３に引き込まれる外気は約１２０ｓｌｍであった。
処理ガスひいては処理空間２３内の処理雰囲気のフッ化水素分圧は６．２Ｔｏｒｒであった。
装置周辺は大気圧であり、装置周辺の温度（室温）は、２５℃であり、相対湿度は、約３０％であった。図１１に示すように、この相対湿度に対応する水蒸気分圧は、７．１Ｔｏｒｒである。また、この処理雰囲気中のフッ化水素及び水の凝縮点は約２７℃である。
被処理基板９の処理空間２３へ搬入する前の初期温度は、２５℃であった。
被処理基板９をｘ方向の矢印ａの向きに搬送して処理空間２３に通した。被処理基板９を処理空間２３に通した回数（スキャン回数）は、１回であった。
被処理基板９の搬送速度は、４ｍ／ｍｉｎとした。
吹出ノズル４０からの処理ガスの吹き出しは、被処理基板９を処理空間２３に搬入する前から開始し、被処理基板９が処理空間２３から搬出されるまで継続して行った。
天板すなわちプレートヒータ２１を設定温度に保温し、ひいては第１面９ａの温度を調節した。ヒータ２１の設定温度は、２５℃、３０℃、３５℃、４５℃の４通りとした。
２５℃では天板２１の下面に結露が形成された。３０℃、３５℃、４５℃では、天板２１の下面に結露が形成されなかった。なお、天板２１を２５℃から加温していくと、２７℃〜２８℃で結露が消失した。
処理後の被処理基板９について、第１面９ａ上のＳｉＮ膜及び第２面９ｂ上のＳｉＮ膜のエッチングレートを測定した。測定位置は、被処理基板９の各面９ａ，９ｂのｘ方向の中央部において、幅方向ｙに１ｍｍ間隔置きの箇所とした。測定位置毎に、エッチング深さをスキャン回数で割って、１スキャン（片道１回の搬送）当たりのエッチング量（ｎｍ／ｓｃａｎ）を求めた。更に、各面９ａ，９ｂにおける上記各測定位置のエッチングレートの平均値を求めた。
図８は、上記平均のエッチングレートを示したものである。同図に示す通り、ヒータ設定温度が２５℃のときは、第２面９ｂのＳｉＮ膜だけでなく、第１面９ａのＳｉＮ膜についても第２面９ｂ側と同程度にエッチングされた。
ヒータ設定温度が３０℃のときは、第２面９ｂのＳｉＮ膜については十分なエッチング量を得られたのに対し、第１面９ａのＳｉＮ膜のエッチング量が極めて小さくなり、ＳｉＮ膜が殆どエッチングされないことが確認された。
ヒータ設定温度が３５℃及び４５℃のときについても、３０℃のときと同様に、第２面９ｂのＳｉＮ膜については十分なエッチング量を得られたのに対し、第１面９ａのＳｉＮ膜は殆どエッチングされなかった。
以上の結果から、第１面９ａの温度を処理雰囲気中のフッ化水素及び水の凝縮点より高温にし、かつ第２面９ｂの温度を上記凝縮点より低温にすることにより、第１面９ａがエッチングされるのを抑制又は防止しながら、第２面９ｂをエッチングできることが確認された。
図９及び図１０は、各面９ａ，９ｂの上記各測定位置におけるエッチングレートであり、幅方向ｙのエッチングレートの分布を示したものである。図９（ａ）に示すように、ヒータ設定温度が２５℃のときは、第１面９ａ、第２面９ｂ共に、幅方向ｙの位置に応じてエッチングレートが大きくばらついた。不均一の要因としては、搬送ローラ３３の影響も考えられる。搬送ローラ３３の配置位置は、図９及び図１０の横軸における−３５ｍｍ、０ｍｍ、３５ｍｍの各位置であった。
これに対し、図９（ｂ）に示すように、ヒータ設定温度が３０℃のときは、第１面９ａ、第２面９ｂ共に、エッチングレートがほぼ均一になった。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、ヒータ設定温度が３５℃及び４５℃のときについても、３０℃のときと同様に、第１面９ａ、第２面９ｂ共に、エッチングレートがほぼ均一になった。
以上の結果から、第１面９ａを処理雰囲気中のフッ化水素及び水の凝縮点より高温にすることで、第１面９ａのエッチングが抑制されるだけでなく、第１面９ａ及び第２面９ｂのエッチングの均一性が高まることが判明した。
更に、ＨＦ水溶液の気液平衡曲線に基づいて、図１１に示すように、ＨＦ−Ｈ２Ｏ系の温度に応じた凝縮条件を算出してグラフにした。同グラフにおいて、水平な破線は、相対湿度（％ＲＨ）を示し、処理雰囲気のＨ２Ｏ分圧に対応する。同グラフにおいて、実施例１の処理雰囲気のＨ２Ｏ分圧（７．１Ｔｏｒｒ（相対湿度３０％））及びＨＦ分圧（６．２Ｔｏｒｒ）に対応する点Ａは、２５℃の気液平衡曲線に対しては気相側に位置し、３０℃以上の気液平衡曲線に対しては液相側に位置する。よって、実施例１の結果が理論上の計算データと符合することが確認された。したがって、処理条件を設定する際は、図１１に例示するグラフを用い、処理雰囲気のＨＦ分圧及びＨ２Ｏ分圧に対応する上記グラフ上の点が、室温ないしは被処理基板９の初期温度に対応する気液平衡曲線よりも気相側に位置し、かつヒータ設定温度に対応する気液平衡曲線よりも液相側に位置するよう、上記ヒータ設定温度や処理ガスレシピ（原料ガス成分の流量、水蒸気の添加量等）を設定するとよい。
図１２は、第３実施形態（図５〜図７）のエッチング装置１ＢにおけるＨＦ−Ｈ２Ｏ系の凝縮条件のグラフである。エッチング装置１Ｂでは、処理空間２３内に外気が殆ど入り込まないため、処理雰囲気のガス組成は、プラズマ化後の処理ガスのガス組成とほぼ同じである。加湿後のフッ素系原料ガスすなわちプラズマ化前の処理ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）のＨ２Ｏ分圧は、例えば１０．８Ｔｏｒｒである（図１２の一点鎖線Ｌ１）。この処理ガス中の水がプラズマ化によって分解される。したがって、プラズマ化後の処理ガスのＨ２Ｏ分圧は、プラズマ化前より低下し、例えば８．１Ｔｏｒｒになる（図１２の破線Ｌ２）。更にプラズマ化後の処理ガスのＨＦ分圧は、例えば４．２Ｔｏｒｒである（図１２の破線Ｌ３）。破線Ｌ２と破線Ｌ３の交点Ｂが、プラズマ化後の処理ガスのＨＦ及びＨ２Ｏ分圧を示し、ひいては処理空間２３内の処理雰囲気のＨＦ及びＨ２Ｏ分圧を示す。したがって、被処理基板９の第２面９ｂの温度が、点Ｂの温度以下の例えば２５℃程度であれば、第２面９ｂ上にフッ化水素酸の凝縮層が形成され、これによって第２面９ｂを確実にエッチングできる。かつ、ヒータ２１によって被処理基板９の第１面９ａの温度を、点Ｂより高温の例えば３０℃程度になるよう加熱すれば、第１面９ａに凝縮層が形成されるのを回避でき、第１面９ａがエッチングされるのを確実に防止できる。
なお、被処理基板９の第１面９ａの温度を、ヒータ２１によって点Ｂより高温にしなくても、第１面９ａがエッチングされるのを防止することができる。上述した図１２の点Ｂで示される処理雰囲気のガス組成で、且つ処理雰囲気の温度が２５℃の場合を例にして説明する。
図５に示す第３実施形態において、ヒータ２１の下面と被処理基板９の第１面９ａとの距離を広げる。処理空間２３の雰囲気は点Ｂで示される条件であるが、被処理基板９が搬入口２６から処理空間２３に入ることで、外気を巻き込んでくる。ところが、吹き出てくる処理ガスおよび搬入側の吸引路８３からの処理空間手前での排気によって、第２面９ｂと吹出ノズル４０の上面との間の第２処理空間部２３ｂには、外気が入ってこない。一方、第１面９ａとヒータ２１との間の第１処理空間部２３ａには、外気が入ってくる。すると、第１処理空間部２３ａのＨＦ分圧が下がり、点Ｂから２５℃の気液平衡曲線を跨いだ気相側に処理雰囲気の分圧組成が変わる。したがって、第１面９ａに凝縮層は形成されず、第１面９ａはエッチングされない。
このように、ヒータ２１の下面と被処理基板９の第１面９ａとの距離を適当に調整し、被処理基板９による第１処理空間部２３ａへの外気の巻き込み量を制御することで、ヒータ２１にて加温しなくても第２面９ｂのみ粗化できる。このとき、外気は、処理ガスより低湿であるのが好ましい。
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。
１，１Ａ，１Ｂ 大気圧エッチング装置
９ 被処理基板
９ａ 第１面
９ｂ 第２面
１０ 原料ガス供給手段
１１ フッ素系原料供給部
１２ 水添加部
２０ 処理部
２１ 天板、プレートヒータ（調節手段）
２２ 底板
２３ 処理空間
２４ 側壁
２５ ローラ穴
２６ 搬入口
２７ 搬出口
２９ 処理部内空間
３０ 搬送手段
３１ ローラシャフト
３２ 搬送ローラ
３３ 搬入用ローラコンベア
３４ 処理用ローラコンベア
３５ 搬出用ローラコンベア
４０ 吹出ノズル
４１ 吹出し口
４２ 整流部
５０ 吸引ノズル
５１ 吸い込み口
６０ プラズマ生成部
６１ 電極
６２ 放電空間
７０ カバー
７４ 端壁
７５ 気密軸受
８０ ガス吸引系
８１ 吸引ポンプ
８２ 搬入側の添え板
８３ 搬入側の吸引路
８４ 搬出側の添え板
８５ 搬出側の吸引路
８６ 端壁
上記問題点を解決するために、本発明方法は、シリコン含有物を含み、かつ第１面と該第１面の裏側の第２面とを有する被処理基板を大気圧近傍下すなわち１．０１３×１０ ４ 〜５０．６６３×１０ ４ Ｐａの範囲内の圧力にてエッチングする方法であって、
フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有する処理雰囲気中に前記被処理基板を配置し、
前記第１面の温度を前記処理雰囲気のフッ化水素及び水の凝縮点より高温になるよう、かつ前記第２面の温度を前記凝縮点以下になるよう調節することを特徴とする。
前記処理雰囲気が存する処理空間に連なる搬入口から前記被処理基板を前記処理空間に搬入し、前記処理空間に連なる搬出口から前記被処理基板を搬出し、前記搬入口と前記処理空間との間、及び前記搬出口と前記処理空間との間でガスを吸引することにしてもよい。
これによって、外気が搬入口又は搬出口を通って処理空間に達する前に、該外気を吸引して排気でき、外気が処理空間に流入するのを防止できる。上記の流入外気の流量や流速は、被処理基板の搬入及び搬出に伴って変動する。このような変動があっても、上記の吸引によって処理雰囲気への外気混入を防止できるから、処理雰囲気のガス組成ひいてはフッ化水素蒸気分圧及び水蒸気分圧を、それぞれ処理ガス自体のものと略同じに維持することができる。この結果、第２面のエッチング処理が不均一になるのを防止することができる。また、処理雰囲気の湿度に対して外気の湿度が高くても第１面側の処理雰囲気の湿度が上昇するのを防止でき、第１面に凝縮層が形成されるのを防止できる。したがって、第１面までもがエッチングされてしまうのを回避できる。
本発明装置は、シリコン含有物を含み、かつ第１面と該第１面の裏側の第２面とを有する被処理基板を大気圧近傍すなわち１．０１３×１０ ４ 〜５０．６６３×１０ ４ Ｐａの範囲内の圧力かつ湿度０％超の処理空間内にてエッチングする装置であって、
フッ化水素及び水のうち少なくともフッ化水素を含有する処理ガスを前記処理空間内に供給して前記被処理基板の少なくとも前記第２面に接触させる吹出ノズルと、
前記第１面の温度が前記処理空間におけるフッ化水素及び水の凝縮点より高温になるよう、かつ前記第２面の温度が前記凝縮点以下になるよう調節する調節手段と、
を備えたことを特徴とする。
前記調節手段は、被処理基板の第１面の温度を制御するものであってもよく、第２面の温度を制御するものであってもよく、処理ガスのフッ化水素分圧や水蒸気分圧を制御するものであってもよく、処理空間内の処理雰囲気の水蒸気分圧を制御するものであってもよく、或いは処理空間内に流入する外気の水蒸気分圧を制御するものであってもよい。
前記調節手段が、前記処理空間における前記被処理基板が配置される位置を挟んで前記吹出ノズルとは反対側に配置されたヒータを含み、前記ヒータの設定温度が前記凝縮点より０℃超〜６０℃高温であることが好ましい。
これにより、被処理基板の第１面の温度を処理雰囲気のフッ化水素及び水の凝縮点より確実に高温にすることができる。第１面の加温度ひいては第１面に付与すべき熱量を小さくすることにより、熱が第２面まで伝達するのを回避又は抑制でき、第２面の温度上昇を防止又は抑制できる。したがって、上記第２面の温度を確実に前記凝縮点以下にすることができる。これにより、第１面のエッチングを確実に抑制又は防止しながら、第２面を確実にエッチングすることができる。

Claims (7)

  1. シリコン含有物を含み、かつ第１面と該第１面の裏側の第２面とを有する被処理基板を大気圧近傍下にてエッチングする方法であって、
    フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有する処理雰囲気中に前記被処理基板を配置し、
    前記第１面の温度を前記処理雰囲気のフッ化水素及び水の凝縮点より高温になるよう、かつ前記第２面の温度を前記凝縮点以下になるよう調節することを特徴とするエッチング方法。
  2. 前記第１面の温度を前記凝縮点より０℃超〜４０℃高温にすることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
  3. 前記第２面の温度を前記凝縮点より０℃〜１０℃低温にすることを特徴とする請求項１又は２に記載のエッチング方法。
  4. 前記処理雰囲気が存する処理空間に連なる搬入口から前記被処理基板を前記処理空間に搬入し、前記処理空間に連なる搬出口から前記被処理基板を搬出し、前記搬入口の近傍及び前記搬出口の近傍でガスを吸引することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のエッチング方法。
  5. シリコン含有物を含み、かつ第１面と該第１面の裏側の第２面とを有する被処理基板を大気圧近傍かつ湿度０％超の処理空間内にてエッチングする装置であって、
    フッ化水素及び水のうち少なくともフッ化水素を含有する処理ガスを前記処理空間内に供給して前記被処理基板の少なくとも前記第２面に接触させる吹出ノズルと、
    前記第１面の温度が前記処理空間におけるフッ化水素及び水の凝縮点より高温になるよう、かつ前記第２面の温度が前記凝縮点以下になるよう調節する調節手段と、
    を備えたことを特徴とするエッチング装置。
  6. 前記調節手段が、前記処理空間における前記被処理基板が配置される位置を挟んで前記吹出ノズルとは反対側において前記位置に近接して配置されたヒータを含み、前記ヒータの設定温度が前記凝縮点より０℃超〜６０℃高温であることを特徴とする請求項５に記載のエッチング装置。
  7. 前記調節手段が、前記第２面の温度を前記凝縮点より０℃〜１０℃低温にすることを特徴とする請求項５又は６に記載のエッチング装置。
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