表面処理装置及び表面処理方法
【課題】薄板化された基板を局所的に平坦化することができ、かつ装置の小型簡略化が可能な表面処理装置を提供する。
【解決手段】エッチング用の処理液を噴出させる噴出口３３ａと、噴出口３３ａから噴出した処理液を吸引する吸入口３４ａと、を備えたノズル３を有することを特徴とする。
【解決手段】エッチング用の処理液を噴出させる噴出口３３ａと、噴出口３３ａから噴出した処理液を吸引する吸入口３４ａと、を備えたノズル３を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板の表面の凹凸を局所的に平坦化する表面処理装置及び表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水晶基板(石英基板)を平坦化する表面処理方法として、研削、研磨（ポリッシング）、化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）等が知られている。また、プラズマによるウェーハの研磨技術も確立されている。このような表面処理方法として、従来の製造限界の厚さよりも薄く、かつ凸レンズ形状に水晶振動子を加工するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３８６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の表面処理方法は、基板に厚みがあり機械的強度が十分な範囲においては機械研磨やＣＭＰにより基板を平坦化することができるが、加工できる厚さに限界があるという課題がある。また、水晶素子の微細化により基板の薄板化が進んだことで、基板の平坦化がより困難になっている。
【０００５】
また、ウェットエッチングを用いることで基板を薄板化することが可能であるが、基板の加工面における局所的なエッチング速度の差異からエッチングにむらが発生し、基板に局所的な凹凸が形成されるという課題がある。薄板化された基板では、エッチングにより発生した凹凸を従来の方法で局所的に平坦化することは極めて困難である。
【０００６】
また、プラズマによるエッチングやイオンミリングによる基板の加工には、真空チャンバーや加工に使用するガスの処理設備が必要であるという課題がある。そのため、装置が大型化し、コストが増大してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、従来の方法では平坦化が困難なほど薄板化された基板を局所的に平坦化することができ、かつ装置の小型簡略化が可能な表面処理装置および表面処理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の表面処理装置は、エッチング用の処理液を噴出させる噴出口と、前記噴出口から噴出させた前記処理液を吸引する吸入口と、を備えたノズルを有することを特徴とする。
【０００９】
このように構成することで、従来の表面処理方法では平坦化が困難なほど薄板化された基板であっても、基板の表面の凹凸を平坦化することが可能になる。まず、ノズルを基板上に配置し、噴出口及び吸入口が基板の表面の凹凸のうち凸部に近接するようにする。そして、噴出口から処理液を噴出すると共に吸入口から処理液を吸引する。これにより、噴出口と吸入口との間に処理液を流通させ、処理液によって基板の表面の凸部を選択的かつ局所的にエッチングすることができる。したがって、ノズルを基板に接触させることなく凸部を除去することができ、薄板化された基板を局所的に平坦化することが可能になる。
さらに処理液の温度を上昇させておくことで、短時間にエッチングすることができる。
また、真空チャンバー等の大掛かりな設備が不要になり、装置の小型簡略化を実現することができる。
【００１０】
また、本発明の表面処理装置は、前記ノズルは、前記噴出口及び前記吸入口を一括して囲むように配置されシールガスを噴出させるガス噴出口を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
このように構成することで、処理液をシールガスによって遮断し、処理液がエッチングしたい領域の外側に流出することを防止できる。これにより、基板上のエッチングされる領域をより限定することが可能になる。
【００１２】
また、本発明の表面処理装置は、前記ノズルは、前記噴出口に洗浄用の洗浄液を供給する洗浄液供給流路を更に備えることを特徴とする。
【００１３】
このように構成することで、処理液の供給を停止した後、噴出口から洗浄液を噴出させ、基板の表面を洗浄することが可能になる。これにより、処理液の供給を停止した後に、基板の表面に残存した処理液によって基板が余分にエッチングされることを防止できる。
【００１４】
また、本発明の表面処理装置は、前記ノズルの先端部には、中央部に前記噴出口が配置され、前記噴出口を囲むように前記吸入口が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
このように構成することで、中央部の噴出口から噴出された処理液は基板の表面に沿って放射状に広がるように流れ、吸入口によって吸引される。したがって、噴出口と基板の凸部の頂点とを合わせることで、凸部の頂点に近い側のエッチングを凸部の周辺部のエッチングよりも進行させることができる。したがって、基板の凸部を効率よく平坦化することができる。
【００１６】
また、本発明の表面処理装置は、前記ノズルは、前記ガス噴出口に前記シールガスを供給するガス供給流路を更に備え、前記ガス供給流路の前記ガス噴出口の近傍は、前記ノズルの中心側を向くように傾斜して設けられていることを特徴とする。
【００１７】
このように構成することで、シールガスをノズルの中心側に吹付けて、シールガスの圧力によって処理液をノズルの中心側に集中させることができる。これにより、処理液によってエッチングされる領域をより限定することができる。
さらに洗浄液の供給を停止した後も引き続きシールガスを吹付けることで、処理面やノズル先端部を乾燥させることができる。これにより、基板を乾いた状態に保つことができ、またノズル先端から洗浄液が基板に垂れてシミになるなどの問題の発生も防止できる。
さらに基板の乾燥時にシールガスの温度を上昇させることで、基板を短時間に乾燥することもできる。
【００１８】
また、本発明の表面処理方法は、基板の表面の凹凸を平坦化する表面処理方法であって、前記基板をエッチングするための処理液を噴出させる噴出口と前記処理液を吸引する吸入口とを備えたノズルを、前記基板の表面の凸部上に移動させるノズル配置工程と、前記噴出口から前記処理液を噴出させて前記凸部をエッチングすると共に、前記処理液を前記吸入口によって吸引するエッチング工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
このように処理することで、従来の表面処理方法では平坦化が困難なほど薄板化された基板であっても、基板の表面の凹凸を平坦化することが可能になる。すなわち、ノズル配置工程においてノズルを基板上に配置し、噴出口及び吸入口が基板の表面の凹凸のうち凸部に近接するようにする。そして、エッチング工程において噴出口から処理液を噴出すると共に吸入口から処理液を吸引する。これにより、噴出口と吸入口との間に処理液を流通させ、処理液によって基板の表面の凸部を選択的かつ局所的にエッチングすることができる。したがって、ノズルを基板に接触させることなく凸部を除去することができ、薄板化された基板を局所的に平坦化することが可能になる。
さらに処理液の温度を上昇させておくことで、短時間にエッチングすることができる。
また、真空チャンバー等の大掛かりな設備が不要になり、装置の小型簡略化を実現することができる。
【００２０】
また、本発明の表面処理方法は、前記エッチング工程において、前記ノズルの前記噴出口及び前記吸入口を一括して囲むように配置されたガス噴出口からシールガスを噴出することを特徴とする。
【００２１】
このように処理することで、処理液をシールガスによって遮断し、処理液がエッチングしたい領域の外側に流出することを防止できる。これにより、基板上のエッチングされる領域をより限定することが可能になる。
【００２２】
また、本発明の表面処理方法は、前記エッチング工程の終了後、前記ノズルの洗浄液供給流路によって前記噴出口に洗浄液を供給する洗浄工程を更に有することを特徴とする。
【００２３】
このように処理することで、エッチング工程の後、噴出口から洗浄液を噴出させ、基板の表面を洗浄することが可能になる。これにより、処理液の供給を停止した後に、基板の表面に残存した処理液によって基板が余分にエッチングされることを防止できる。
【００２４】
また、本発明の表面処理方法は、前記洗浄工程の終了後、前記ノズルの前記ガス噴出口から供給されるシールガスによって前記ノズルの先端部及び前記基板の表面を乾燥させる乾燥工程を更に有することを特徴とする。
【００２５】
このように処理することで、洗浄工程の後、洗浄液の供給を停止した後も引き続きシールガスを吹付けることで、処理面やノズル先端部を乾燥させることができる。これにより、基板を乾いた状態に保つことができ、またノズル先端から洗浄液が基板に垂れてシミになるなど問題の発生も防止できる。
さらに基板の乾燥時にシールガスの温度を上昇させることで、基板を短時間に乾燥することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態における表面処理装置の全体構成図である。
【図２】（ａ）は図１に示す表面処理装置のノズルの先端部の拡大断面図であり、（ｂ）はノズルの先端部の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態における表面処理方法の工程図である。
【図４】同、工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、部材毎に縮尺を適宜変更している。
図１は、本実施形態の表面処理装置の全体構成を概略的に示す図である。図２（ａ）は図１に示す表面処理装置のノズルの先端部の拡大断面図であり、図２（ｂ）はノズルの先端部の平面図である。
【００２８】
図１に示す表面処理装置１００は、載置台１上に配置された基板Ｗ等の対象物の表面の凹凸を局所的に平坦化する表面処理を行うための装置である。表面処理を行う基板Ｗは例えば水晶（石英）基板等である。表面処理装置１００は、主に載置台１、支持フレーム２、ノズル３、処理液供給部４、洗浄液供給部５、シールガス供給部６及び廃液回収部７により構成されている。
【００２９】
載置台１は基板Ｗを所定の位置に位置決めして保持するようになっている。また、支持フレーム２は、ノズル３を支持するためのものである。ノズル３の基部にはフランジ状のベース部３ｂが一体的に設けられ、ベース部３ｂは例えばボルト８等の締結部材によって支持フレーム２に固定されている。これにより、ノズル３が支持フレーム２に固定されている。載置台１と支持フレーム２とは、不図示の移動機構及び制御演算部によって相対的に移動可能に設けられ、ノズル３の先端部３ａと基板Ｗとの３次元的な位置合わせが可能になっている。
【００３０】
ノズル３には、処理液供給部４、洗浄液供給部５、シールガス供給部６及び廃液回収部７が、それぞれ処理液供給管４ａ、洗浄液供給管５ａ、シールガス供給管６ａ及び廃液回収管７ａを介して接続されている。各配管にはそれぞれ制御弁４ｂ〜７ｂが設けられ、これらは不図示の制御演算部によってそれぞれ開閉制御及び流量制御が可能になっている。
また処理液供給部４、洗浄液供給部５、シールガス供給部６には、それぞれヒーター、クーラー等の不図示の温度制御部が設けられ、それぞれ液温制御及びガス温度制御が可能になっている。
【００３１】
処理液供給部４は、例えばフッ化水素酸溶液等、基板Ｗをエッチングするための処理液をノズル３に供給するようになっている。洗浄液供給部５は、例えば純水等、基板Ｗを洗浄するための洗浄液をノズル３に供給するようになっている。シールガス供給部６は、例えば空気や窒素等の不活性ガスをシールガスとしてノズル３に供給するようになっている。廃液回収部７は、エッチングに用いられた処理液や洗浄に用いられた洗浄液、あるいは基板Ｗの乾燥に用いられたシールガス等をノズル３から吸引して回収し、気液分離、廃液処理等の処理するように構成されている。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、ノズル３の内部には、ノズル３の中心線ＣＬに沿って処理液供給流路３１及び洗浄液供給流路３２が設けられている。
処理液供給流路３１、洗浄液供給流路３２は、それぞれ図１に示す処理液供給管４ａ、洗浄液供給管５ａに接続されている。また、処理液供給流路３１及び洗浄液供給流路３２は、ノズル３の中心線ＣＬ上に設けられた共通流路３３に接続されている。
【００３３】
図２（ｂ）に示すように、ノズル３の先端部３ａの中央には、略円形の噴出口３３ａが設けられている。共通流路３３は、処理液供給流路３１又は洗浄液供給流路３２から供給された処理液又は洗浄液を、噴出口３３ａに供給するようになっている。噴出口３３ａは、共通流路３３から供給された処理液又は洗浄液をノズル３の先端部３ａから噴出させるようになっている。
【００３４】
図２（ａ）に示すように、処理液供給流路３１、洗浄液供給流路３２の周囲には、これらに沿って廃液回収流路３４が設けられている。廃液回収流路３４は略円環円筒状に設けられ、図１に示す廃液回収管７ａに接続されている。
【００３５】
図２（ｂ）に示すように、ノズル３の先端部３ａには、噴出口３３ａから噴出させた処理液を吸引するための吸入口３４ａが設けられている。吸入口３４ａは噴出口３３ａの周囲に噴出口３３ａを囲むように略円環状に形成されている。廃液回収流路３４は、吸入口３４ａから吸引された処理液を流通させ、廃液回収管７ａに排出するようになっている。
【００３６】
図２（ａ）に示すように、廃液回収流路３４の周囲には、ガス供給流路３５が設けられている。ガス供給流路３５は、図１に示すベース部３ｂ側が略円筒状に形成され、先端部３ａ側が先端面３ｃに近づくほど径が小さくなる略台形円錐状に形成されている。ガス供給流路３５は、図１に示すシールガス供給管６ａに接続されている。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように、ノズル３の先端面３ｃには、シールガスを噴出させるガス噴出口３５ａが設けられている。ガス噴出口３５ａは、噴出口３３ａ及び吸入口３４ａを一括して囲むように、これらの周囲に略円環状に形成されている。図２（ａ）に示すように、このガス噴出口３５ａの近傍において、ガス供給流路３５はノズル３の中心側を向くように中心線ＣＬに対して傾斜して設けられている。
ここで、図２（ａ）に示すように、ガス噴出口３５ａが開口されたノズル３の先端面３ｃには凹部３ｄが形成され、噴出口３３ａ及び吸入口３４ａは凹部３ｄの底面３ｅに開口されている。
【００３８】
次に、表面処理装置１００を用いて基板Ｗの表面の凹凸を平坦化する表面処理方法について説明しつつ、本実施形態の表面処理装置１００の作用について説明する。
【００３９】
（ノズル配置工程）
図１に示す基板Ｗの表面の凹凸を平坦化するに当って、まず、載置台１上に基板Ｗを配置し、基板Ｗの表面の凹凸の形状及び位置を測定する。凹凸の測定は、例えばレーザ光による基板Ｗの表面のスキャニング等、光学的な方法によって行うことができる。
次いで、表面処理装置１００の制御演算部に測定結果を入力し、基板Ｗの表面の凹凸のうち、平坦化が必要な凸部の各々の位置、凹部の底部から凸部の頂点までの高さ等を算出する。
【００４０】
そして、制御演算部によって、基板Ｗの表面の各々の凸部をエッチングするためのエッチング時間を算出すると共に、各々の凸部の位置から、ノズル３を動かすルートを算出する。その後、制御演算部によってノズル３と載置台１とを相対的に移動させる。そして、図３（ａ）に示すように、ノズル３の先端面３ｃの噴出口３３ａが基板Ｗの凸部Ｗｐ１の頂点Ｐの上に位置するようにノズル３を移動させ、先端面３ｃを凸部Ｗｐ１に近接させる。そして、先端面３ｃと基板Ｗとの間に所定の間隔を保った状態で、ノズル３を基板Ｗの表面の凸部Ｗｐ１上に配置する。
【００４１】
（エッチング工程）
次に、噴出口３３ａから処理液を噴出させると共に、処理液を吸入口３４ａによって吸引する。同時に、ガス噴出口３５ａからシールガスを噴出させる。
具体的には、図１に示す処理液供給管４ａに設けられた制御弁４ｂを開き、処理液供給部４から処理液供給管４ａを介してノズルの処理液供給流路３１に処理液を供給する（図３（ａ）、矢印ａ１参照）。このとき、処理液供給部４に設けられた温度制御部によって、処理液の温度を基板Ｗのエッチングに最適な温度まで上昇させておく。また、図１に示す廃液回収管７ａに設けられた制御弁７ｂを開き、廃液回収部７によって廃液回収管７ａを介してノズル３の廃液回収流路３４内を陰圧にする。さらに、図１に示すガス供給管６ａに設けられた制御弁６ｂを開き、シールガス供給部６からガス供給管６ａを介してノズル３のガス供給流路３５にシールガスを供給する（図３（ａ）、矢印ｂ１参照）。
【００４２】
このとき、図１に示す洗浄液供給管５ａの制御弁５ｂは閉じた状態となっている。そのため、共通流路３３には処理液供給流路３１から処理液のみが供給される（図３（ａ）、矢印ａ２参照）。共通流路３３に供給された処理液は、先端面３ｃの凹部３ｄの底面３ｅに設けられた噴出口３３ａから噴出される。また、ガス供給流路３５に供給されたシールガスは、ノズル３の先端面３ｃに設けられたガス噴出口３５ａから噴出される。
【００４３】
噴出口３３ａから噴出した処理液は、先端面３ｃの凹部３ｄにおいて基板Ｗの表面に沿って放射状に広がりながら基板Ｗの凸部Ｗｐ１の表面に沿って流れ、吸入口３４ａによって吸引される（図３（ａ）、矢印ａ３参照）。吸入口３４ａから吸引された処理液は、ノズル３の廃液回収流路３４を介して排出され（図３（ａ）、矢印ａ４参照）、図１に示す廃液回収管７ａを介して廃液回収部７によって回収される。
【００４４】
ガス噴出口３５ａから噴出したシールガスは、噴出口３３ａから吸入口３４ａへ向けて流れる処理液に吹き付けられる。そして、処理液を先端面３ｃの凹部３ｄ内の領域に押し込めるように作用した後、ノズル３の先端面３ｃと基板Ｗとの隙間からノズル３の外側に排出される（図３（ａ）、矢印ｂ２参照）。
【００４５】
基板Ｗの表面の凸部Ｗｐ１は、凸部Ｗｐ１の表面を流れる処理液によってエッチングされる。すなわち、基板Ｗの表面の噴出口３３ａと吸入口３４ａとの間に処理液を流通させ、処理液によって基板Ｗの表面の凸部Ｗｐ１を選択的かつ局所的にエッチングする。制御演算部は、ノズル配置工程において算出したエッチング時間が経過するまで、凸部Ｗｐ１のエッチングを継続する。
これにより、図３（ｂ）に示すように、凸部Ｗｐ１が除去されて基板Ｗの表面が局所的に平坦化される。
【００４６】
（洗浄工程）
エッチング工程の終了後、洗浄液供給流路３２によって噴出口３３ａに洗浄液を供給して基板Ｗの表面を洗浄する。
具体的には、図１に示す制御弁４ｂを閉じて処理液の供給を停止することでエッチング工程を終了させると共に、制御弁５ｂを開いて洗浄液供給部５により洗浄液の供給を開始する。これにより、洗浄液供給管５ａを介してノズル３の洗浄液供給流路３２に洗浄液が供給される（図３（ｃ）、矢印ｃ１参照）。ここで、図１に示す制御弁６ｂは開いたままにし、シールガス供給部６からガス供給管６ａを介してノズル３のガス供給流路３５にシールガスの供給を継続する（図３（ｃ）、矢印ｂ１参照）。
【００４７】
このとき、図１に示す処理液供給管４ａの制御弁４ｂは閉じた状態となっている。そのため、共通流路３３には洗浄液供給流路３２から洗浄液のみが供給される（図３（ｃ）、矢印ｃ２参照）。共通流路３３に供給された洗浄液は、先端面３ｃの凹部３ｄの底面３ｅに設けられた噴出口３３ａから噴出される。また、ガス供給流路３５に供給されたシールガスは、ノズル３の先端面３ｃに設けられたガス噴出口３５ａから噴出される。
【００４８】
噴出口３３ａから噴出した洗浄液は、先端面３ｃの凹部３ｄにおいて基板Ｗの表面に沿って放射状に広がりながら平坦化された基板Ｗの表面を流れ、吸入口３４ａによって吸引される（図３（ｃ）、矢印ｃ３参照）。吸入口３４ａから吸引された洗浄液は、ノズル３の廃液回収流路３４を介して排出され（図３（ｃ）、矢印ｃ４参照）、図１に示す廃液回収管７ａを介して廃液回収部７によって回収される。
【００４９】
ガス噴出口３５ａから噴出したシールガスは、噴出口３３ａと吸入口３４ａとの間を流れる洗浄液に吹き付けられ、洗浄液をノズル３の先端面３ｃの凹部３ｄ内の領域に押し込めるように作用する。そして、ノズル３の先端面３ｃと基板Ｗとの隙間からノズル３の外側に排出される（図３（ｃ）、矢印ｂ２参照）。
平坦化された基板Ｗの表面は、洗浄液によって洗浄され表面に残存した処理液や反応生成等が除去される。表面処理装置１００は、制御演算部によって算出された所定時間洗浄を継続した後、洗浄工程を終了する。
【００５０】
（乾燥工程）
洗浄工程の終了後、ガス供給流路３５によってガス噴出口３５ａにシールガスを供給して基板Ｗの表面を乾燥する。
具体的には、図１に示す制御弁５ｂを閉じて洗浄液の供給を停止することで洗浄工程を終了させる。ここで、図１に示す制御弁６ｂは開いたままにし、シールガス供給部６からガス供給管６ａを介してノズル３のガス供給流路３５にシールガスの供給を継続する（図４、矢印ｃ１参照）。
【００５１】
このとき、図１に示す処理液供給管４ａの制御弁４ｂ及び洗浄液供給管５ａの制御弁５ｂは閉じた状態となっている。そのため、共通流路３３には何も供給されるものはなく、ガス供給流路３５に供給されたシールガスのみ、ノズル３の先端面３ｃに設けられたガス噴出口３５ａから噴出される（図４、矢印ｃ２参照）。ここでは、シールガス供給部６に設けられた温度制御部によってシールガスの温度を上昇させておく。
【００５２】
ガス噴出口３５ａから噴出したシールガスは、ノズル３の先端面３ｃおよび基板Ｗの表面に吹き付けられ、吸入口３４ａによって吸引され（図４、矢印ｃ３参照）、ノズル３の廃液回収流路３４を介して排出される（図４、矢印ｃ４参照）と同時に、ノズル３の先端面３ｃと基板Ｗとの隙間からノズル３の外側にも排出される（図４、矢印ｃ５参照）。
平坦化された基板Ｗの表面およびノズル３の先端面３ｃは、シールガスによって乾燥される。表面処理装置１００は、制御演算部によって算出された所定時間乾燥を継続した後、乾燥工程を終了する。
【００５３】
表面処理装置１００は、乾燥工程の終了後、ノズル配置工程において決定したルートに沿ってノズル３を次の凸部Ｗｐ２上に移動させる。このとき、シールガスの供給を停止してもよいが、供給したままであってもよい。次の凸部Ｗｐ２の上にノズル３を配置したら、再びエッチング工程から乾燥工程までを繰り返して基板Ｗの平坦化処理を行う。
【００５４】
本実施形態の表面処理装置１００及び表面処理方法によれば、ノズル３を基板Ｗに接触させることなく基板の凸部Ｗｐ１，Ｗｐ２，…，Ｗｐｎを局所的に除去することができる。したがって、従来の方法では平坦化が困難なほど薄板化された基板Ｗであっても、基板Ｗの表面の凹凸を局所的に平坦化することが可能になる。また、真空チャンバー等の大掛かりな設備が不要になり、装置の小型簡略化を実現することができる。
また、エッチング工程において処理液の温度を基板Ｗのエッチングに最適な温度まで上昇させておくことで、基板Ｗのエッチング時間を短縮することができる。
【００５５】
また、噴出口３３ａと吸入口３４ａを一括して囲むように設けられたガス噴出口３５ａからシールガスを噴出させている。これにより、処理液をシールガスによって遮断し、処理液がエッチングしたい領域の外側、すなわち基板Ｗの凸部Ｗｐ１，Ｗｐ２，…，Ｗｐｎの外側の領域に流出することを防止できる。したがって、基板Ｗ上のエッチングされる領域をより確実に限定することが可能になる。
また、洗浄液がノズル３の先端面３ｃの外側に流出することを防止できる。したがって、洗浄液を吸入口３４ａによって確実に回収し、再利用することが可能になる。
また、シールガスは洗浄工程終了後にそのまま噴出を継続させている。これによりノズル３の先端面３ｃ及び基板Ｗの濡れた領域を確実に乾燥することができる。したがって、基板Ｗを乾いた状態に保つことができ、またノズル３先端から洗浄液が基板Ｗの表面に垂れてシミになるなどの問題が発生することも防止できる。また、乾燥工程においてシールガスの温度を上昇させておくことで、基板Ｗの乾燥時間を短縮することができる。
【００５６】
また、ノズル３の先端部３ａには、中央部に噴出口３３ａが配置され、噴出口３３ａを囲むように吸入口３４ａが配置されている。そのため、中央部の噴出口３３ａから噴出された処理液は基板Ｗの表面に沿って放射状に広がるように流れ、吸入口３４ａによって吸引される。したがって、噴出口３３ａと基板Ｗの凸部Ｗｐ１の頂点Ｐとを合わせることで、凸部Ｗｐ１の頂点Ｐに近い側のエッチングを凸部Ｗｐ１の周辺部のエッチングよりも進行させることができる。したがって、凸部Ｗｐ１を効率よく平坦化することができる。
【００５７】
また、ノズル３の噴出口３３ａに洗浄用の洗浄液を供給する洗浄液供給流路３２を備えている。したがって、処理液の供給を停止した後、噴出口３３ａから洗浄液を噴出させ、基板Ｗの表面を洗浄することが可能になる。これにより、処理液の供給を停止した後に、基板Ｗの表面に残存した処理液によって基板Ｗが余分にエッチングされることを防止できる。
【００５８】
また、ノズル３のガス噴出口３５ａの近傍のガス供給流路３５が略台形円錐状に設けられ、ノズル３の中心側を向くように、ノズル３の中心線に対して傾斜して設けられている。そのため、ノズル３の中心側にシールガスを吹付けて、処理液をシールガスの圧力によってノズル３の中心側に集中させ、処理液によってエッチングされる領域をより限定することができる。
また、乾燥工程においてシールガスによってノズル３の先端面３ｃ及び基板Ｗの表面を乾燥させることができる。
【００５９】
また、ノズル３の先端面３ｃに凹部３ｄが設けられ、凹部３ｄの底面３ｅに噴出口３３ａと吸入口３４ａが開口されている。したがって、ノズル３の凹部３ｄに処理液を満たし、基板Ｗの凸部Ｗｐ１をノズル３の凹部３ｄの内側に入れることで、より効果的に基板Ｗの凸部Ｗｐ１のみをエッチングすることが可能になる。また、凹部３ｄの外側に処理液や洗浄液が流出しにくくなる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、薄板化された基板Ｗを局所的に平坦化することができ、かつ装置の小型簡略化が可能な表面処理装置１００および表面処理方法を提供することができる。
【００６１】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えばノズルの先端部の噴出口と吸入口の配置は、吸入口が中心部に配置され、吸入口を囲うように噴出口が配置されていてもよい。このように配置することで、吸入口の周辺の噴出口から噴出した処理液がノズルの中央部の吸入口に流れ込む。したがって、処理液が噴出口の外側に流出し難くなり、エッチングされる範囲をより厳密に制御することが可能になる。
【００６２】
また、ノズルの先端部に処理液を噴出する噴出口とは別に、洗浄液を噴出するための噴出口を設けてもよい。このように構成することで、エッチング工程が終了した後に直ちに基板の洗浄を行うことが可能となり、エッチングが余分に進行することを防止できる。
この場合、洗浄液用の噴出口及び処理液用の噴出口及び吸入口を一括して囲むようにガス噴出口を形成することが好ましい。また、洗浄液用の噴出口と吸入口との位置関係は、処理液用の噴出口との位置関係と同様であることが好ましい。これにより、処理液によってエッチングされた領域を洗浄液によって効率よく洗浄することが可能になる。
【００６３】
また、吸入口、噴出口、ガス噴出口は、上述の実施形態で説明した円環状ではなく、複数に分割されていてもよい。また、洗浄液用の噴出口を設ける場合には、中央部に吸入口を設け、吸入口を囲むように洗浄液用の噴出口と処理液用の噴出口を交互に設けてもよい。また、吸入口を中央部に設け、吸入口を囲むように処理液用の噴出口を設け、さらにその処理液用の噴出口を囲むように洗浄液用の噴出口を設けてもよい。これにより、エッチングされる領域よりも広い領域を洗浄液によって洗浄することが可能になる。
【００６４】
また、シールガス、処理液、洗浄液を供給する流路や、これらを吸引するための流路は流路抵抗を抑制する観点から、できるだけ屈曲部が少ない滑らかな形状であることが好ましい。
また、ノズル先端部の形状は円形に限られない。例えば矩形であってもよい。同様に噴出口、吸入口、ガス噴出口の形状も円形に限られず、例えば矩形であってもよい。
また、凸部のエッチングは、凸部の形状を例えば光学的あるいは超音波等により測定しながら行ってもよい。
また、洗浄液供給部に設けられた温度制御部によって洗浄液の温度を洗浄液が変質あるいは気化しない程度の温度まで上昇させてもよい。これにより、乾燥工程における乾燥時間を短縮させることができる。
また、ノズルの材質は処理液や洗浄液、シールガスの成分・温度に侵されなければフッ素樹脂のようなプラスチック材料や金属・セラミック等のいずれであっても良く、その複合材料であっても良い。
【符号の説明】
【００６５】
３ ノズル、３ａ 先端部、３２ 洗浄液供給流路、３３ａ 噴出口、３４ａ 吸入口、３５ ガス供給流路、３５ａ ガス噴出口、１００ 表面処理装置、Ｗ 基板、Ｗｐ 凸部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板の表面の凹凸を局所的に平坦化する表面処理装置及び表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水晶基板(石英基板)を平坦化する表面処理方法として、研削、研磨（ポリッシング）、化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）等が知られている。また、プラズマによるウェーハの研磨技術も確立されている。このような表面処理方法として、従来の製造限界の厚さよりも薄く、かつ凸レンズ形状に水晶振動子を加工するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３８６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の表面処理方法は、基板に厚みがあり機械的強度が十分な範囲においては機械研磨やＣＭＰにより基板を平坦化することができるが、加工できる厚さに限界があるという課題がある。また、水晶素子の微細化により基板の薄板化が進んだことで、基板の平坦化がより困難になっている。
【０００５】
また、ウェットエッチングを用いることで基板を薄板化することが可能であるが、基板の加工面における局所的なエッチング速度の差異からエッチングにむらが発生し、基板に局所的な凹凸が形成されるという課題がある。薄板化された基板では、エッチングにより発生した凹凸を従来の方法で局所的に平坦化することは極めて困難である。
【０００６】
また、プラズマによるエッチングやイオンミリングによる基板の加工には、真空チャンバーや加工に使用するガスの処理設備が必要であるという課題がある。そのため、装置が大型化し、コストが増大してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、従来の方法では平坦化が困難なほど薄板化された基板を局所的に平坦化することができ、かつ装置の小型簡略化が可能な表面処理装置および表面処理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の表面処理装置は、エッチング用の処理液を噴出させる噴出口と、前記噴出口から噴出させた前記処理液を吸引する吸入口と、を備えたノズルを有することを特徴とする。
【０００９】
このように構成することで、従来の表面処理方法では平坦化が困難なほど薄板化された基板であっても、基板の表面の凹凸を平坦化することが可能になる。まず、ノズルを基板上に配置し、噴出口及び吸入口が基板の表面の凹凸のうち凸部に近接するようにする。そして、噴出口から処理液を噴出すると共に吸入口から処理液を吸引する。これにより、噴出口と吸入口との間に処理液を流通させ、処理液によって基板の表面の凸部を選択的かつ局所的にエッチングすることができる。したがって、ノズルを基板に接触させることなく凸部を除去することができ、薄板化された基板を局所的に平坦化することが可能になる。
さらに処理液の温度を上昇させておくことで、短時間にエッチングすることができる。
また、真空チャンバー等の大掛かりな設備が不要になり、装置の小型簡略化を実現することができる。
【００１０】
また、本発明の表面処理装置は、前記ノズルは、前記噴出口及び前記吸入口を一括して囲むように配置されシールガスを噴出させるガス噴出口を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
このように構成することで、処理液をシールガスによって遮断し、処理液がエッチングしたい領域の外側に流出することを防止できる。これにより、基板上のエッチングされる領域をより限定することが可能になる。
【００１２】
また、本発明の表面処理装置は、前記ノズルは、前記噴出口に洗浄用の洗浄液を供給する洗浄液供給流路を更に備えることを特徴とする。
【００１３】
このように構成することで、処理液の供給を停止した後、噴出口から洗浄液を噴出させ、基板の表面を洗浄することが可能になる。これにより、処理液の供給を停止した後に、基板の表面に残存した処理液によって基板が余分にエッチングされることを防止できる。
【００１４】
また、本発明の表面処理装置は、前記ノズルの先端部には、中央部に前記噴出口が配置され、前記噴出口を囲むように前記吸入口が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
このように構成することで、中央部の噴出口から噴出された処理液は基板の表面に沿って放射状に広がるように流れ、吸入口によって吸引される。したがって、噴出口と基板の凸部の頂点とを合わせることで、凸部の頂点に近い側のエッチングを凸部の周辺部のエッチングよりも進行させることができる。したがって、基板の凸部を効率よく平坦化することができる。
【００１６】
また、本発明の表面処理装置は、前記ノズルは、前記ガス噴出口に前記シールガスを供給するガス供給流路を更に備え、前記ガス供給流路の前記ガス噴出口の近傍は、前記ノズルの中心側を向くように傾斜して設けられていることを特徴とする。
【００１７】
このように構成することで、シールガスをノズルの中心側に吹付けて、シールガスの圧力によって処理液をノズルの中心側に集中させることができる。これにより、処理液によってエッチングされる領域をより限定することができる。
さらに洗浄液の供給を停止した後も引き続きシールガスを吹付けることで、処理面やノズル先端部を乾燥させることができる。これにより、基板を乾いた状態に保つことができ、またノズル先端から洗浄液が基板に垂れてシミになるなどの問題の発生も防止できる。
さらに基板の乾燥時にシールガスの温度を上昇させることで、基板を短時間に乾燥することもできる。
【００１８】
また、本発明の表面処理方法は、基板の表面の凹凸を平坦化する表面処理方法であって、前記基板をエッチングするための処理液を噴出させる噴出口と前記処理液を吸引する吸入口とを備えたノズルを、前記基板の表面の凸部上に移動させるノズル配置工程と、前記噴出口から前記処理液を噴出させて前記凸部をエッチングすると共に、前記処理液を前記吸入口によって吸引するエッチング工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
このように処理することで、従来の表面処理方法では平坦化が困難なほど薄板化された基板であっても、基板の表面の凹凸を平坦化することが可能になる。すなわち、ノズル配置工程においてノズルを基板上に配置し、噴出口及び吸入口が基板の表面の凹凸のうち凸部に近接するようにする。そして、エッチング工程において噴出口から処理液を噴出すると共に吸入口から処理液を吸引する。これにより、噴出口と吸入口との間に処理液を流通させ、処理液によって基板の表面の凸部を選択的かつ局所的にエッチングすることができる。したがって、ノズルを基板に接触させることなく凸部を除去することができ、薄板化された基板を局所的に平坦化することが可能になる。
さらに処理液の温度を上昇させておくことで、短時間にエッチングすることができる。
また、真空チャンバー等の大掛かりな設備が不要になり、装置の小型簡略化を実現することができる。
【００２０】
また、本発明の表面処理方法は、前記エッチング工程において、前記ノズルの前記噴出口及び前記吸入口を一括して囲むように配置されたガス噴出口からシールガスを噴出することを特徴とする。
【００２１】
このように処理することで、処理液をシールガスによって遮断し、処理液がエッチングしたい領域の外側に流出することを防止できる。これにより、基板上のエッチングされる領域をより限定することが可能になる。
【００２２】
また、本発明の表面処理方法は、前記エッチング工程の終了後、前記ノズルの洗浄液供給流路によって前記噴出口に洗浄液を供給する洗浄工程を更に有することを特徴とする。
【００２３】
このように処理することで、エッチング工程の後、噴出口から洗浄液を噴出させ、基板の表面を洗浄することが可能になる。これにより、処理液の供給を停止した後に、基板の表面に残存した処理液によって基板が余分にエッチングされることを防止できる。
【００２４】
また、本発明の表面処理方法は、前記洗浄工程の終了後、前記ノズルの前記ガス噴出口から供給されるシールガスによって前記ノズルの先端部及び前記基板の表面を乾燥させる乾燥工程を更に有することを特徴とする。
【００２５】
このように処理することで、洗浄工程の後、洗浄液の供給を停止した後も引き続きシールガスを吹付けることで、処理面やノズル先端部を乾燥させることができる。これにより、基板を乾いた状態に保つことができ、またノズル先端から洗浄液が基板に垂れてシミになるなど問題の発生も防止できる。
さらに基板の乾燥時にシールガスの温度を上昇させることで、基板を短時間に乾燥することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態における表面処理装置の全体構成図である。
【図２】（ａ）は図１に示す表面処理装置のノズルの先端部の拡大断面図であり、（ｂ）はノズルの先端部の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態における表面処理方法の工程図である。
【図４】同、工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、部材毎に縮尺を適宜変更している。
図１は、本実施形態の表面処理装置の全体構成を概略的に示す図である。図２（ａ）は図１に示す表面処理装置のノズルの先端部の拡大断面図であり、図２（ｂ）はノズルの先端部の平面図である。
【００２８】
図１に示す表面処理装置１００は、載置台１上に配置された基板Ｗ等の対象物の表面の凹凸を局所的に平坦化する表面処理を行うための装置である。表面処理を行う基板Ｗは例えば水晶（石英）基板等である。表面処理装置１００は、主に載置台１、支持フレーム２、ノズル３、処理液供給部４、洗浄液供給部５、シールガス供給部６及び廃液回収部７により構成されている。
【００２９】
載置台１は基板Ｗを所定の位置に位置決めして保持するようになっている。また、支持フレーム２は、ノズル３を支持するためのものである。ノズル３の基部にはフランジ状のベース部３ｂが一体的に設けられ、ベース部３ｂは例えばボルト８等の締結部材によって支持フレーム２に固定されている。これにより、ノズル３が支持フレーム２に固定されている。載置台１と支持フレーム２とは、不図示の移動機構及び制御演算部によって相対的に移動可能に設けられ、ノズル３の先端部３ａと基板Ｗとの３次元的な位置合わせが可能になっている。
【００３０】
ノズル３には、処理液供給部４、洗浄液供給部５、シールガス供給部６及び廃液回収部７が、それぞれ処理液供給管４ａ、洗浄液供給管５ａ、シールガス供給管６ａ及び廃液回収管７ａを介して接続されている。各配管にはそれぞれ制御弁４ｂ〜７ｂが設けられ、これらは不図示の制御演算部によってそれぞれ開閉制御及び流量制御が可能になっている。
また処理液供給部４、洗浄液供給部５、シールガス供給部６には、それぞれヒーター、クーラー等の不図示の温度制御部が設けられ、それぞれ液温制御及びガス温度制御が可能になっている。
【００３１】
処理液供給部４は、例えばフッ化水素酸溶液等、基板Ｗをエッチングするための処理液をノズル３に供給するようになっている。洗浄液供給部５は、例えば純水等、基板Ｗを洗浄するための洗浄液をノズル３に供給するようになっている。シールガス供給部６は、例えば空気や窒素等の不活性ガスをシールガスとしてノズル３に供給するようになっている。廃液回収部７は、エッチングに用いられた処理液や洗浄に用いられた洗浄液、あるいは基板Ｗの乾燥に用いられたシールガス等をノズル３から吸引して回収し、気液分離、廃液処理等の処理するように構成されている。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、ノズル３の内部には、ノズル３の中心線ＣＬに沿って処理液供給流路３１及び洗浄液供給流路３２が設けられている。
処理液供給流路３１、洗浄液供給流路３２は、それぞれ図１に示す処理液供給管４ａ、洗浄液供給管５ａに接続されている。また、処理液供給流路３１及び洗浄液供給流路３２は、ノズル３の中心線ＣＬ上に設けられた共通流路３３に接続されている。
【００３３】
図２（ｂ）に示すように、ノズル３の先端部３ａの中央には、略円形の噴出口３３ａが設けられている。共通流路３３は、処理液供給流路３１又は洗浄液供給流路３２から供給された処理液又は洗浄液を、噴出口３３ａに供給するようになっている。噴出口３３ａは、共通流路３３から供給された処理液又は洗浄液をノズル３の先端部３ａから噴出させるようになっている。
【００３４】
図２（ａ）に示すように、処理液供給流路３１、洗浄液供給流路３２の周囲には、これらに沿って廃液回収流路３４が設けられている。廃液回収流路３４は略円環円筒状に設けられ、図１に示す廃液回収管７ａに接続されている。
【００３５】
図２（ｂ）に示すように、ノズル３の先端部３ａには、噴出口３３ａから噴出させた処理液を吸引するための吸入口３４ａが設けられている。吸入口３４ａは噴出口３３ａの周囲に噴出口３３ａを囲むように略円環状に形成されている。廃液回収流路３４は、吸入口３４ａから吸引された処理液を流通させ、廃液回収管７ａに排出するようになっている。
【００３６】
図２（ａ）に示すように、廃液回収流路３４の周囲には、ガス供給流路３５が設けられている。ガス供給流路３５は、図１に示すベース部３ｂ側が略円筒状に形成され、先端部３ａ側が先端面３ｃに近づくほど径が小さくなる略台形円錐状に形成されている。ガス供給流路３５は、図１に示すシールガス供給管６ａに接続されている。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように、ノズル３の先端面３ｃには、シールガスを噴出させるガス噴出口３５ａが設けられている。ガス噴出口３５ａは、噴出口３３ａ及び吸入口３４ａを一括して囲むように、これらの周囲に略円環状に形成されている。図２（ａ）に示すように、このガス噴出口３５ａの近傍において、ガス供給流路３５はノズル３の中心側を向くように中心線ＣＬに対して傾斜して設けられている。
ここで、図２（ａ）に示すように、ガス噴出口３５ａが開口されたノズル３の先端面３ｃには凹部３ｄが形成され、噴出口３３ａ及び吸入口３４ａは凹部３ｄの底面３ｅに開口されている。
【００３８】
次に、表面処理装置１００を用いて基板Ｗの表面の凹凸を平坦化する表面処理方法について説明しつつ、本実施形態の表面処理装置１００の作用について説明する。
【００３９】
（ノズル配置工程）
図１に示す基板Ｗの表面の凹凸を平坦化するに当って、まず、載置台１上に基板Ｗを配置し、基板Ｗの表面の凹凸の形状及び位置を測定する。凹凸の測定は、例えばレーザ光による基板Ｗの表面のスキャニング等、光学的な方法によって行うことができる。
次いで、表面処理装置１００の制御演算部に測定結果を入力し、基板Ｗの表面の凹凸のうち、平坦化が必要な凸部の各々の位置、凹部の底部から凸部の頂点までの高さ等を算出する。
【００４０】
そして、制御演算部によって、基板Ｗの表面の各々の凸部をエッチングするためのエッチング時間を算出すると共に、各々の凸部の位置から、ノズル３を動かすルートを算出する。その後、制御演算部によってノズル３と載置台１とを相対的に移動させる。そして、図３（ａ）に示すように、ノズル３の先端面３ｃの噴出口３３ａが基板Ｗの凸部Ｗｐ１の頂点Ｐの上に位置するようにノズル３を移動させ、先端面３ｃを凸部Ｗｐ１に近接させる。そして、先端面３ｃと基板Ｗとの間に所定の間隔を保った状態で、ノズル３を基板Ｗの表面の凸部Ｗｐ１上に配置する。
【００４１】
（エッチング工程）
次に、噴出口３３ａから処理液を噴出させると共に、処理液を吸入口３４ａによって吸引する。同時に、ガス噴出口３５ａからシールガスを噴出させる。
具体的には、図１に示す処理液供給管４ａに設けられた制御弁４ｂを開き、処理液供給部４から処理液供給管４ａを介してノズルの処理液供給流路３１に処理液を供給する（図３（ａ）、矢印ａ１参照）。このとき、処理液供給部４に設けられた温度制御部によって、処理液の温度を基板Ｗのエッチングに最適な温度まで上昇させておく。また、図１に示す廃液回収管７ａに設けられた制御弁７ｂを開き、廃液回収部７によって廃液回収管７ａを介してノズル３の廃液回収流路３４内を陰圧にする。さらに、図１に示すガス供給管６ａに設けられた制御弁６ｂを開き、シールガス供給部６からガス供給管６ａを介してノズル３のガス供給流路３５にシールガスを供給する（図３（ａ）、矢印ｂ１参照）。
【００４２】
このとき、図１に示す洗浄液供給管５ａの制御弁５ｂは閉じた状態となっている。そのため、共通流路３３には処理液供給流路３１から処理液のみが供給される（図３（ａ）、矢印ａ２参照）。共通流路３３に供給された処理液は、先端面３ｃの凹部３ｄの底面３ｅに設けられた噴出口３３ａから噴出される。また、ガス供給流路３５に供給されたシールガスは、ノズル３の先端面３ｃに設けられたガス噴出口３５ａから噴出される。
【００４３】
噴出口３３ａから噴出した処理液は、先端面３ｃの凹部３ｄにおいて基板Ｗの表面に沿って放射状に広がりながら基板Ｗの凸部Ｗｐ１の表面に沿って流れ、吸入口３４ａによって吸引される（図３（ａ）、矢印ａ３参照）。吸入口３４ａから吸引された処理液は、ノズル３の廃液回収流路３４を介して排出され（図３（ａ）、矢印ａ４参照）、図１に示す廃液回収管７ａを介して廃液回収部７によって回収される。
【００４４】
ガス噴出口３５ａから噴出したシールガスは、噴出口３３ａから吸入口３４ａへ向けて流れる処理液に吹き付けられる。そして、処理液を先端面３ｃの凹部３ｄ内の領域に押し込めるように作用した後、ノズル３の先端面３ｃと基板Ｗとの隙間からノズル３の外側に排出される（図３（ａ）、矢印ｂ２参照）。
【００４５】
基板Ｗの表面の凸部Ｗｐ１は、凸部Ｗｐ１の表面を流れる処理液によってエッチングされる。すなわち、基板Ｗの表面の噴出口３３ａと吸入口３４ａとの間に処理液を流通させ、処理液によって基板Ｗの表面の凸部Ｗｐ１を選択的かつ局所的にエッチングする。制御演算部は、ノズル配置工程において算出したエッチング時間が経過するまで、凸部Ｗｐ１のエッチングを継続する。
これにより、図３（ｂ）に示すように、凸部Ｗｐ１が除去されて基板Ｗの表面が局所的に平坦化される。
【００４６】
（洗浄工程）
エッチング工程の終了後、洗浄液供給流路３２によって噴出口３３ａに洗浄液を供給して基板Ｗの表面を洗浄する。
具体的には、図１に示す制御弁４ｂを閉じて処理液の供給を停止することでエッチング工程を終了させると共に、制御弁５ｂを開いて洗浄液供給部５により洗浄液の供給を開始する。これにより、洗浄液供給管５ａを介してノズル３の洗浄液供給流路３２に洗浄液が供給される（図３（ｃ）、矢印ｃ１参照）。ここで、図１に示す制御弁６ｂは開いたままにし、シールガス供給部６からガス供給管６ａを介してノズル３のガス供給流路３５にシールガスの供給を継続する（図３（ｃ）、矢印ｂ１参照）。
【００４７】
このとき、図１に示す処理液供給管４ａの制御弁４ｂは閉じた状態となっている。そのため、共通流路３３には洗浄液供給流路３２から洗浄液のみが供給される（図３（ｃ）、矢印ｃ２参照）。共通流路３３に供給された洗浄液は、先端面３ｃの凹部３ｄの底面３ｅに設けられた噴出口３３ａから噴出される。また、ガス供給流路３５に供給されたシールガスは、ノズル３の先端面３ｃに設けられたガス噴出口３５ａから噴出される。
【００４８】
噴出口３３ａから噴出した洗浄液は、先端面３ｃの凹部３ｄにおいて基板Ｗの表面に沿って放射状に広がりながら平坦化された基板Ｗの表面を流れ、吸入口３４ａによって吸引される（図３（ｃ）、矢印ｃ３参照）。吸入口３４ａから吸引された洗浄液は、ノズル３の廃液回収流路３４を介して排出され（図３（ｃ）、矢印ｃ４参照）、図１に示す廃液回収管７ａを介して廃液回収部７によって回収される。
【００４９】
ガス噴出口３５ａから噴出したシールガスは、噴出口３３ａと吸入口３４ａとの間を流れる洗浄液に吹き付けられ、洗浄液をノズル３の先端面３ｃの凹部３ｄ内の領域に押し込めるように作用する。そして、ノズル３の先端面３ｃと基板Ｗとの隙間からノズル３の外側に排出される（図３（ｃ）、矢印ｂ２参照）。
平坦化された基板Ｗの表面は、洗浄液によって洗浄され表面に残存した処理液や反応生成等が除去される。表面処理装置１００は、制御演算部によって算出された所定時間洗浄を継続した後、洗浄工程を終了する。
【００５０】
（乾燥工程）
洗浄工程の終了後、ガス供給流路３５によってガス噴出口３５ａにシールガスを供給して基板Ｗの表面を乾燥する。
具体的には、図１に示す制御弁５ｂを閉じて洗浄液の供給を停止することで洗浄工程を終了させる。ここで、図１に示す制御弁６ｂは開いたままにし、シールガス供給部６からガス供給管６ａを介してノズル３のガス供給流路３５にシールガスの供給を継続する（図４、矢印ｃ１参照）。
【００５１】
このとき、図１に示す処理液供給管４ａの制御弁４ｂ及び洗浄液供給管５ａの制御弁５ｂは閉じた状態となっている。そのため、共通流路３３には何も供給されるものはなく、ガス供給流路３５に供給されたシールガスのみ、ノズル３の先端面３ｃに設けられたガス噴出口３５ａから噴出される（図４、矢印ｃ２参照）。ここでは、シールガス供給部６に設けられた温度制御部によってシールガスの温度を上昇させておく。
【００５２】
ガス噴出口３５ａから噴出したシールガスは、ノズル３の先端面３ｃおよび基板Ｗの表面に吹き付けられ、吸入口３４ａによって吸引され（図４、矢印ｃ３参照）、ノズル３の廃液回収流路３４を介して排出される（図４、矢印ｃ４参照）と同時に、ノズル３の先端面３ｃと基板Ｗとの隙間からノズル３の外側にも排出される（図４、矢印ｃ５参照）。
平坦化された基板Ｗの表面およびノズル３の先端面３ｃは、シールガスによって乾燥される。表面処理装置１００は、制御演算部によって算出された所定時間乾燥を継続した後、乾燥工程を終了する。
【００５３】
表面処理装置１００は、乾燥工程の終了後、ノズル配置工程において決定したルートに沿ってノズル３を次の凸部Ｗｐ２上に移動させる。このとき、シールガスの供給を停止してもよいが、供給したままであってもよい。次の凸部Ｗｐ２の上にノズル３を配置したら、再びエッチング工程から乾燥工程までを繰り返して基板Ｗの平坦化処理を行う。
【００５４】
本実施形態の表面処理装置１００及び表面処理方法によれば、ノズル３を基板Ｗに接触させることなく基板の凸部Ｗｐ１，Ｗｐ２，…，Ｗｐｎを局所的に除去することができる。したがって、従来の方法では平坦化が困難なほど薄板化された基板Ｗであっても、基板Ｗの表面の凹凸を局所的に平坦化することが可能になる。また、真空チャンバー等の大掛かりな設備が不要になり、装置の小型簡略化を実現することができる。
また、エッチング工程において処理液の温度を基板Ｗのエッチングに最適な温度まで上昇させておくことで、基板Ｗのエッチング時間を短縮することができる。
【００５５】
また、噴出口３３ａと吸入口３４ａを一括して囲むように設けられたガス噴出口３５ａからシールガスを噴出させている。これにより、処理液をシールガスによって遮断し、処理液がエッチングしたい領域の外側、すなわち基板Ｗの凸部Ｗｐ１，Ｗｐ２，…，Ｗｐｎの外側の領域に流出することを防止できる。したがって、基板Ｗ上のエッチングされる領域をより確実に限定することが可能になる。
また、洗浄液がノズル３の先端面３ｃの外側に流出することを防止できる。したがって、洗浄液を吸入口３４ａによって確実に回収し、再利用することが可能になる。
また、シールガスは洗浄工程終了後にそのまま噴出を継続させている。これによりノズル３の先端面３ｃ及び基板Ｗの濡れた領域を確実に乾燥することができる。したがって、基板Ｗを乾いた状態に保つことができ、またノズル３先端から洗浄液が基板Ｗの表面に垂れてシミになるなどの問題が発生することも防止できる。また、乾燥工程においてシールガスの温度を上昇させておくことで、基板Ｗの乾燥時間を短縮することができる。
【００５６】
また、ノズル３の先端部３ａには、中央部に噴出口３３ａが配置され、噴出口３３ａを囲むように吸入口３４ａが配置されている。そのため、中央部の噴出口３３ａから噴出された処理液は基板Ｗの表面に沿って放射状に広がるように流れ、吸入口３４ａによって吸引される。したがって、噴出口３３ａと基板Ｗの凸部Ｗｐ１の頂点Ｐとを合わせることで、凸部Ｗｐ１の頂点Ｐに近い側のエッチングを凸部Ｗｐ１の周辺部のエッチングよりも進行させることができる。したがって、凸部Ｗｐ１を効率よく平坦化することができる。
【００５７】
また、ノズル３の噴出口３３ａに洗浄用の洗浄液を供給する洗浄液供給流路３２を備えている。したがって、処理液の供給を停止した後、噴出口３３ａから洗浄液を噴出させ、基板Ｗの表面を洗浄することが可能になる。これにより、処理液の供給を停止した後に、基板Ｗの表面に残存した処理液によって基板Ｗが余分にエッチングされることを防止できる。
【００５８】
また、ノズル３のガス噴出口３５ａの近傍のガス供給流路３５が略台形円錐状に設けられ、ノズル３の中心側を向くように、ノズル３の中心線に対して傾斜して設けられている。そのため、ノズル３の中心側にシールガスを吹付けて、処理液をシールガスの圧力によってノズル３の中心側に集中させ、処理液によってエッチングされる領域をより限定することができる。
また、乾燥工程においてシールガスによってノズル３の先端面３ｃ及び基板Ｗの表面を乾燥させることができる。
【００５９】
また、ノズル３の先端面３ｃに凹部３ｄが設けられ、凹部３ｄの底面３ｅに噴出口３３ａと吸入口３４ａが開口されている。したがって、ノズル３の凹部３ｄに処理液を満たし、基板Ｗの凸部Ｗｐ１をノズル３の凹部３ｄの内側に入れることで、より効果的に基板Ｗの凸部Ｗｐ１のみをエッチングすることが可能になる。また、凹部３ｄの外側に処理液や洗浄液が流出しにくくなる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、薄板化された基板Ｗを局所的に平坦化することができ、かつ装置の小型簡略化が可能な表面処理装置１００および表面処理方法を提供することができる。
【００６１】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えばノズルの先端部の噴出口と吸入口の配置は、吸入口が中心部に配置され、吸入口を囲うように噴出口が配置されていてもよい。このように配置することで、吸入口の周辺の噴出口から噴出した処理液がノズルの中央部の吸入口に流れ込む。したがって、処理液が噴出口の外側に流出し難くなり、エッチングされる範囲をより厳密に制御することが可能になる。
【００６２】
また、ノズルの先端部に処理液を噴出する噴出口とは別に、洗浄液を噴出するための噴出口を設けてもよい。このように構成することで、エッチング工程が終了した後に直ちに基板の洗浄を行うことが可能となり、エッチングが余分に進行することを防止できる。
この場合、洗浄液用の噴出口及び処理液用の噴出口及び吸入口を一括して囲むようにガス噴出口を形成することが好ましい。また、洗浄液用の噴出口と吸入口との位置関係は、処理液用の噴出口との位置関係と同様であることが好ましい。これにより、処理液によってエッチングされた領域を洗浄液によって効率よく洗浄することが可能になる。
【００６３】
また、吸入口、噴出口、ガス噴出口は、上述の実施形態で説明した円環状ではなく、複数に分割されていてもよい。また、洗浄液用の噴出口を設ける場合には、中央部に吸入口を設け、吸入口を囲むように洗浄液用の噴出口と処理液用の噴出口を交互に設けてもよい。また、吸入口を中央部に設け、吸入口を囲むように処理液用の噴出口を設け、さらにその処理液用の噴出口を囲むように洗浄液用の噴出口を設けてもよい。これにより、エッチングされる領域よりも広い領域を洗浄液によって洗浄することが可能になる。
【００６４】
また、シールガス、処理液、洗浄液を供給する流路や、これらを吸引するための流路は流路抵抗を抑制する観点から、できるだけ屈曲部が少ない滑らかな形状であることが好ましい。
また、ノズル先端部の形状は円形に限られない。例えば矩形であってもよい。同様に噴出口、吸入口、ガス噴出口の形状も円形に限られず、例えば矩形であってもよい。
また、凸部のエッチングは、凸部の形状を例えば光学的あるいは超音波等により測定しながら行ってもよい。
また、洗浄液供給部に設けられた温度制御部によって洗浄液の温度を洗浄液が変質あるいは気化しない程度の温度まで上昇させてもよい。これにより、乾燥工程における乾燥時間を短縮させることができる。
また、ノズルの材質は処理液や洗浄液、シールガスの成分・温度に侵されなければフッ素樹脂のようなプラスチック材料や金属・セラミック等のいずれであっても良く、その複合材料であっても良い。
【符号の説明】
【００６５】
３ ノズル、３ａ 先端部、３２ 洗浄液供給流路、３３ａ 噴出口、３４ａ 吸入口、３５ ガス供給流路、３５ａ ガス噴出口、１００ 表面処理装置、Ｗ 基板、Ｗｐ 凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング用の処理液を噴出させる噴出口と、
前記噴出口から噴出させた前記処理液を吸引する吸入口と、
を備えたノズルを有することを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記ノズルは、前記噴出口及び前記吸入口を一括して囲むように配置されシールガスを噴出させるガス噴出口
を更に備えることを特徴とする請求項１の表面処理装置。
【請求項３】
前記ノズルは、前記噴出口に洗浄用の洗浄液を供給する洗浄液供給流路
を更に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記ノズルの先端部には、中央部に前記噴出口が配置され、前記噴出口を囲むように前記吸入口が配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記ノズルは、前記ガス噴出口に前記シールガスを供給するガス供給流路
を更に備え、
前記ガス供給流路の前記ガス噴出口の近傍は、前記ノズルの中心側を向くように傾斜して設けられている
ことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の表面処理装置。
【請求項６】
基板の表面の凹凸を平坦化する表面処理方法であって、
前記基板をエッチングするための処理液を噴出させる噴出口と前記処理液を吸引する吸入口とを備えたノズルを、前記基板の表面の凸部上に移動させるノズル配置工程と、
前記噴出口から前記処理液を噴出させて前記凸部をエッチングすると共に、前記処理液を前記吸入口によって吸引するエッチング工程と、を有する
ことを特徴とする表面処理方法。
【請求項７】
前記エッチング工程において、前記ノズルの前記噴出口及び前記吸入口を一括して囲むように配置されたガス噴出口からシールガスを噴出すること
を特徴とする請求項６記載の表面処理方法。
【請求項８】
前記エッチング工程の終了後、前記ノズルの洗浄液供給流路によって前記噴出口に洗浄液を供給する洗浄工程を更に有する
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の表面処理方法。
【請求項９】
前記洗浄工程の終了後、前記ノズルの前記ガス噴出口から供給されるシールガスによって前記ノズルの先端部及び前記基板の表面を乾燥させる乾燥工程を更に有する
ことを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項１】
エッチング用の処理液を噴出させる噴出口と、
前記噴出口から噴出させた前記処理液を吸引する吸入口と、
を備えたノズルを有することを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記ノズルは、前記噴出口及び前記吸入口を一括して囲むように配置されシールガスを噴出させるガス噴出口
を更に備えることを特徴とする請求項１の表面処理装置。
【請求項３】
前記ノズルは、前記噴出口に洗浄用の洗浄液を供給する洗浄液供給流路
を更に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記ノズルの先端部には、中央部に前記噴出口が配置され、前記噴出口を囲むように前記吸入口が配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記ノズルは、前記ガス噴出口に前記シールガスを供給するガス供給流路
を更に備え、
前記ガス供給流路の前記ガス噴出口の近傍は、前記ノズルの中心側を向くように傾斜して設けられている
ことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の表面処理装置。
【請求項６】
基板の表面の凹凸を平坦化する表面処理方法であって、
前記基板をエッチングするための処理液を噴出させる噴出口と前記処理液を吸引する吸入口とを備えたノズルを、前記基板の表面の凸部上に移動させるノズル配置工程と、
前記噴出口から前記処理液を噴出させて前記凸部をエッチングすると共に、前記処理液を前記吸入口によって吸引するエッチング工程と、を有する
ことを特徴とする表面処理方法。
【請求項７】
前記エッチング工程において、前記ノズルの前記噴出口及び前記吸入口を一括して囲むように配置されたガス噴出口からシールガスを噴出すること
を特徴とする請求項６記載の表面処理方法。
【請求項８】
前記エッチング工程の終了後、前記ノズルの洗浄液供給流路によって前記噴出口に洗浄液を供給する洗浄工程を更に有する
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の表面処理方法。
【請求項９】
前記洗浄工程の終了後、前記ノズルの前記ガス噴出口から供給されるシールガスによって前記ノズルの先端部及び前記基板の表面を乾燥させる乾燥工程を更に有する
ことを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１７７４２４（Ｐ２０１０−１７７４２４Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８１０８（Ｐ２００９−１８１０８）
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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