表面粗化方法及び表面粗化装置
【課題】シリコン含有物を含む被処理基板のの表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの微小凹凸を形成する粗化処理の処理性能を高める。
【解決手段】大気圧近傍の処理エリア２９に被処理基板９を配置する。フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを供給系１０から処理エリア２９に供給する。調節部３によって、処理エリア２９の露点ＴＤと被処理基板９の温度ＴＳとの間の温度差（ＴＤ−ＴＳ）を０℃付近〜２０℃の範囲内の所定値になるように調節する。
【解決手段】大気圧近傍の処理エリア２９に被処理基板９を配置する。フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを供給系１０から処理エリア２９に供給する。調節部３によって、処理エリア２９の露点ＴＤと被処理基板９の温度ＴＳとの間の温度差（ＴＤ−ＴＳ）を０℃付近〜２０℃の範囲内の所定値になるように調節する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリコン含有物を含むガラス基板等の被処理基板の表面を粗化処理する方法及び装置に関し、特に大気圧近傍下においてフッ化水素を含むプロセスガスによって、被処理基板の表面に、オングストロームオーダー〜ナノオーダーの、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍのスケールの微小凹凸を形成する粗化処理に適した方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１、２等には、フッ化水素（ＨＦ）を含むプロセス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。上記プロセスガスは、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）
【０００３】
プロセス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。
ＳｉＯ２＋４ＨＦ＋Ｈ２Ｏ→ＳｉＦ４＋３Ｈ２Ｏ （式２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００８／１０２８０７号
【特許文献２】特開２００７−２９４６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のエッチング方法は、例えば、ガラス基板等の被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの微小凹凸を形成する粗面化処理に適用できる。しかし、プロセスガス濃度、基板温度、外部環境（気温、湿度）等の諸条件に応じて、処理性能（凹凸の度合い、面粗度）が変動しやすく、良好な処理性能を発現する条件の設定が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者は鋭意研究考察を行なった結果、被処理基板を処理する処理エリアのガス露点と被処理基板の温度との関係が処理性能に大きな影響を及ぼすことを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、本発明方法は、シリコン含有物を含む被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダー（１Å以上１μｍ未満）の、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍ（１Å以上１０ｎｍ以下）の微小凹凸を形成する表面粗化方法であって、大気圧近傍の処理エリアに前記被処理基板を配置する配置工程と、フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給するガス供給工程と、前記処理エリアの露点ＴＤと前記被処理基板の温度ＴＳとの間の温度差（ＴＤ−ＴＳ）を、０℃付近〜２０℃の範囲内の所定値になるように調節する調節工程と、を備えたことを特徴とする。
処理エリア内のガスは、前記ガス供給工程によってフッ化水素及び水蒸気を含む。このガスが被処理基板に接触することによって、フッ化水素及び水蒸気が被処理基板の表面上で凝縮して、フッ酸の凝縮層が形成される。このフッ酸凝縮層によってシリコン含有物がエッチングされ、被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダー、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍの微小凹凸を形成できる。このとき、前記温度差を所定値になるように調節することによって、良好な処理性能を発現できる。外部の雰囲気ガスが処理エリアに入り込んだとしても、処理性能を安定させることができる。
ここで、オングストロームオーダー〜ナノオーダーの微小凹凸とは、表面粗さＲａが、Ｒａ＝１Å以上１μｍ未満であることを言う。オングストロームオーダーの微小凹凸とは、表面粗さＲａが、Ｒａ＝１Å以上１ｎｍ未満であることを言う。
【０００７】
前記調節工程において、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を測定し、この測定結果に基づいて前記露点を算定し、この算定結果に基づいて前記調節を行なうことが好ましい。前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を直接的に測定することで、露点の算定精度を高めることができる。外部から空気等の雰囲気ガスが処理エリアに入り込んだとしても、処理エリアの露点を正確に算定でき、処理性能を安定化させることができる。ここで、前記フッ化水素濃度（分圧）及び水蒸気濃度（分圧）と露点との関係を表す式又はデータベースを作成しておき、前記式又はデータベースに基づいて前記算定を行なうことが好ましい。
【０００８】
好ましくは、前記温度差を０℃付近〜１０℃とする。より好ましくは、前記温度差を０℃付近とする。これによって、良好な処理性能を確実に発現できる。
【０００９】
前記処理エリアの露点及び前記被処理基板の温度のうち、好ましくは、前記被処理基板の温度を調節する。これによって、前記温度差を容易に調節できる。
更に、前記処理エリアに連なる予設エリア内で前記被処理基板の温度を調節し、その後、前記被処理基板を前記処理エリアに搬入することが好ましい。前記予設エリア内での前記被処理基板の温度調節によって、前記温度差が前記所定値になるよう調節できる。これによって、前記被処理基板を処理エリアに搬入した当初から良好な処理性能を発現できる。
前記被処理基板の温度を前記処理エリア内で調節してもよい。前記処理エリアに温調手段を設けることで、被処理基板だけでなく、前記処理エリア内のガスをも温調できる。したがって、処理の安定性を高めることができる。
【００１０】
前記処理エリアの周辺の雰囲気ガスを空調することによって、前記温度差を調節してもよい。前記雰囲気ガスを介して被処理基板の温度を調節でき、ひいては前記温度差を調節できる。また、表面粗化の処理性能が外部環境（温度、湿度等）の影響を受けるのを抑制又は防止でき、処理の安定性を高めることができる。
【００１１】
前記プロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節することで、前記温度差が前記所定値になるようにしてもよい。
フッ素原料と水を含む原料ガスをプラズマ化することによって前記プロセスガスを生成してもよい。この場合、前記フッ素原料の流量又は前記水の添加量を調節することによって、前記プロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節し、ひいては前記処理エリア内のガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節してもよい。又は、前記プラズマ化のための投入電力を調節することによって、前記プロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節し、ひいては前記処理エリア内のガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節してもよい。
【００１２】
本発明装置は、シリコン含有物を含む被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍの微小凹凸を形成する表面粗化装置であって、
前記被処理基板を、大気圧近傍の処理エリア内を通過するように搬送する搬送手段と、
前記処理エリアに臨み、フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給する供給ノズルと、
前記処理エリアの露点ＴＤと前記被処理基板の温度ＴＳとの間の温度差（ＴＤ−ＴＳ）を０℃付近〜２０℃の範囲内の所定値になるように調節する調節部と、
を備えたことを特徴とする。
処理エリア内のガスは、供給ノズルからのプロセスガス供給によって、フッ化水素及び水蒸気を含む。このガスが被処理基板と接触することによって、フッ化水素及び水蒸気が被処理基板の表面上で凝縮して、フッ酸の凝縮層が形成される。このフッ酸凝縮層によってシリコン含有物がエッチングされ、被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍの微小凹凸を形成できる。このとき、調節部によって前記温度差を所定値になるように調節することによって、良好な処理性能を発現できる。外部の雰囲気ガスが処理エリアに入り込んだとしても、処理性能を安定させることができる。
【００１３】
前記調節部が、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水分濃度を測定する測定手段と、前記測定手段の測定値に基づいて前記プロセスガスの露点を算定する算定手段と、前記算定手段の算定値に基づいて前記被処理基板を温調する温調手段とを含むが好ましい。前記被処理基板の温度を前記露点の算定値に基づいて加熱又は冷却することによって、前記温度差を容易に調節できる。また、処理エリアのフッ化水素濃度及び水分濃度を直接的に測定することで、処理エリアの露点の算定精度を高めることができる。処理エリアに外部から空気等の雰囲気ガスが入り込んだとしても、処理エリアの露点を正確に算定でき、処理性能を安定化させることができる。前記調節部が、フッ化水素濃度（分圧）及び水蒸気濃度（分圧）と露点との関係を表す式又はデータベースを記憶する記憶部を有し、前記算定手段が前記式又はデータベースに基づいて前記算定を行なうことが好ましい。
【００１４】
前記調節部が、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水分濃度を測定する測定手段と、前記測定手段の測定値に基づいて前記プロセスガスの露点を算定する算定手段と、前記算定手段の算定値に基づいて前記処理エリアの周辺の雰囲気ガスを空調する空調手段とを含んでいてもよい。前記雰囲気ガスを介して被処理基板の温度を調節でき、ひいては前記温度差を調節できる。また、表面粗化の処理性能が外部環境（温度、湿度等）の影響を受けるのを抑制又は防止でき、処理の安定性を高めることができる。
【００１５】
前記調節部が、前記処理エリアに連なる予設エリア内で前記調節を行ない、前記搬送手段が、前記被処理基板を前記予設エリア、前記処理エリアの順に移動させることが好ましい。これによって、被処理基板を処理エリアに搬入した当初から良好な処理性能を発現できる。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ガラス等の被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの微小凹凸を形成する粗化処理の処理性能を高めることができる。外部の雰囲気ガスが処理エリアに入り込んだとしても、処理性能を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表面粗化装置を示す側面断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う、上記表面粗化装置の処理エリア画成部の平面断面図である。
【図３】記憶部に格納された関係データに相当する、ＨＦ−Ｈ２Ｏ系の気液平衡曲線を表すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る表面粗化装置を示す側面断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る表面粗化装置を示す側面断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る表面粗化装置を示す側面断面図である。
【図７】実施例１の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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実施形態に係る表面粗化装置１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ている。表面粗化装置１は、ガラス基板９を粗化処理（ライトエッチング）することによって、該基板９の表面に、オングストロームオーダー〜ナノオーダー（Ｒａ＝１Å以上１μｍ未満）の、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍ（Ｒａ＝１Å以上１０ｎｍ以下）の微小凹凸を形成する。
【００２０】
図１に示すように、表面粗化装置１は、搬送手段２と、供給系１０と、処理エリア画成部２０を備えている。搬送手段２は、複数の円盤形状のコロ２ａを有するコロコンベアにて構成されている。各コロ２ａは、図１と直交するｙ方向（図２の上下方向）を向く軸線の周りに回転可能になっている。被処理基板９が、コロコンベア２上に水平に支持され、かつｘ方向（図１において左右）の矢印ａの向き（図１において右から左）に移動される。搬送速度は、０．１ｍ／ｍｉｎ〜２０ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。搬送手段２は、被処理基板９の支持手段を兼ねる。
なお、搬送手段２は、コロコンベアに限られず、ベルトコンベア、ロボットマニピュレータ、浮上ステージ等であってもよい。
【００２１】
供給系１０は、フッ素原料供給部１１と、水蒸気添加部１２と、プラズマ放電部１３を有している。フッ素原料供給部１１は、フッ素原料ガスをプラズマ放電部１３に供給する。フッ素原料ガスは、フッ素原料とキャリアガスを含む。フッ素原料としては、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８等のＰＦＣ（パーフルオロカーボン）、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ等のＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）が挙げられ、更にＳＦ６、ＮＦ３、ＸｅＦ２等のフッ素含有化合物が挙げられる。ここでは、フッ素原料として、ＣＦ４が用いられている。
【００２２】
キャリアガスは、フッ素原料を搬送する機能の他、フッ素原料を希釈する希釈ガスとしての機能、及びプラズマ放電部１３における放電生成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、窒素（Ｎ２）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：Ｎ２）は、１：１０００〜１：１０が好ましい。キャリアガスを省略してもよい。
【００２３】
水蒸気添加部１２は、フッ素原料ガス（ＣＦ４＋Ｎ２）に水（Ｈ２Ｏ）を添加し、原料ガスを加湿する。水蒸気添加部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からのフッ素原料ガスが、上記タンクの水面より上側部分に供給されて上記上側部分の飽和水蒸気と混合されることで、フッ素原料ガスに水蒸気が添加される。或いは、供給部１１からのフッ素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、フッ素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。
【００２４】
プラズマ放電部１３は、少なくとも一対の電極１４，１４を含む。少なくとも１つの電極１４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１４に電源（図示省略）が接続されている。他方の電極１４が電気的に接地されている。上記電源からの電力供給によって、一対の電極１４，１４どうし間に略大気圧のプラズマ放電空間１５が生成される。放電空間１５において、上記加湿後のフッ素原料ガス（ＣＦ４＋Ｎ２＋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、フッ化水素蒸気（ＨＦ）、ＣＯＦ２等のフッ素系反応成分を含むプロセスガスが生成される（式１等）。ＣＯＦ２は、更に水と反応してフッ化水素に変換される。
ＣＯＦ２＋Ｈ２Ｏ→２ＨＦ＋ＣＯ２ （式３）
プロセスガスは、上記フッ素系反応成分の他、未分解の原料ガス成分（ＣＦ４、Ｎ２、Ｈ２Ｏ）をも含む。
【００２５】
放電空間１５からプロセスガス供給路１６が引き出されている。供給路１６は、処理エリア画成部２０へ延びている。
【００２６】
図１及び図２に示すように、処理エリア画成部２０は、供給ノズル２１と、外壁２２と、天板２３を含む。供給ノズル２１は、ｙ方向に長く延びる容器状になっている。供給ノズル２１の上記延び方向ｙと直交する方向（ｘ方向、図１の左右）の中央部には吹出し口２１ａが設けられている。吹出し口２１ａは、供給ノズル２１の平らな上面に開口し、かつｙ方向に延びるスリット状になっている。吹出し口２１ａのｙ方向に沿う長さは、被処理基板９のｙ方向に沿う長さより少し大きい。供給ノズル２１の上面（後記処理エリア２９に臨む面）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ことが好ましい。
【００２７】
図示は省略するが、供給ノズル２１の下側部分には、整流部が設けられている。図１に示すように、供給路１６が、上記整流部を介して吹出し口２１ａに接続されている。整流部は、ｙ方向に延びるチャンバー、ｙ方向に延びるスリット、ｙ方向に並べられた多数の小孔の列等を含む。供給路１６からのガスが、整流部を通過することによってｙ方向に均一化される。均一化後のガスが吹出し口２１ａに導入される。このガスが吹出し口２１ａから上方へ吹出される。この吹出し流は、ｙ方向に均一な流れになる。
【００２８】
図１及び図２に示すように、供給ノズル２１のｘ方向の両外側に外壁２２がそれぞれ設けられている。外壁２２は、垂直をなしてｙ方向に延びている。外壁２２の上端面は、供給ノズル２１の上面と同じ高さに位置している。各外壁２２と供給ノズル２１のｘ方向の外側面との間に吸い込み口２２ｂが形成されている。吸い込み口２２ｂは、ｙ方向にスリット状に延びている。吸い込み口２２ｂの下端部から吸引路２４が引き出されている。吸引路２４は、吸引手段（図示省略）に接続されている。吸引手段は、真空ポンプ、除害装置等を含む。
【００２９】
図１に示すように、供給ノズル２１の上方に天板２３が配置されている。天板２３は、水平な板状をなして図１の紙面と直交するｙ方向に延びている。天板２３のｙ方向の両端部が、処理エリア画成部２０の端壁２５（図２）の上端部にて支持されている。天板２３は、熱伝導性に優れた材質にて構成されている。上記材質として、アルミニウム、ステンレス、鉄等の金属が挙げられる。天板２３の下面には、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ことが好ましい。
【００３０】
図１に示すように、供給ノズル２１と天板２３との間に処理エリア２９が画成されている。処理エリア２９はｙ方向に延び、かつｙ方向の両端部が端壁２５（図２）にて塞がれている。処理エリア２９の内圧は、大気圧近傍である。処理エリア２９のｘ方向の中央部に吹出し口２１ａが連なっている。処理エリア２９のｘ方向の両端部の下側に吸い込み口２２ｂがそれぞれ連なっている。処理エリア２９のｘ方向の両端部は、搬入出口２０ａ，２０ｂを介して開口されて外部雰囲気に連なっている。搬入口２０ａは、天板２３の搬入側（図１の右側）の端部と搬入側（図１の右側）の外壁２２との間に形成されている。搬出口２０ｂは、天板２３の搬出側（図１の左側）の端部と搬出側（図１の左側）の外壁２２との間に形成されている。
【００３１】
処理エリア画成部２０は、搬送手段２による被処理基板９の搬送経路の中間部に介在されている。搬送手段２の中間部の複数のコロ２ａが、供給ノズル２１内に回転可能に収容されている。これらコロ２ａの上端部が、供給ノズル２１の上面から突出している。被処理基板９が、搬送手段２によって搬入口２０ａから処理エリア２９内に搬入され、搬出口２０ｂから搬出される。
【００３２】
表面粗化装置１は、更に調節部３を備えている。調節部３は、コントローラ３０と、温調手段３１と、測定手段３２を含む。図示は省略するが、コントローラ３０には、マイクロコンピュータ３４（算定手段）、信号変換部、温調手段駆動回路などが搭載されている。マイクロコンピュータ３４は、ＣＰＵ、入出力インターフェース、ＲＡＭ、ＲＯＭ３５（記憶部）を含む。ＲＯＭ３５には、装置１の制御プログラムや、関係データ等の制御用データが格納されている。上記関係データは、処理エリア２９内のガス中のフッ化水素分圧及び水蒸気分圧と、処理エリア２９内のガスの露点との関係を表すデータである。図３に示すように、この関係データは、ＨＦ−Ｈ２Ｏ系の気液平衡曲線に相当する。例えば、図３の点ａに示すように、水蒸気分圧が１１．３４Ｔｏｒｒ、フッ化水素分圧が１８．３Ｔｏｒｒのとき、露点は約４１℃である。図３の点ｂに示すように、水蒸気分圧が１５．９２Ｔｏｒｒ、フッ化水素分圧が９．１Ｔｏｒｒのとき、露点は約３９℃である。図３の点ｃに示すように、水蒸気分圧が１８．５６Ｔｏｒｒ、フッ化水素分圧が３．９Ｔｏｒｒのとき、露点は約３５℃である。上記関係データは、マトリクスデータでもよく、理論式データ若しくは近似式データでもよい。
【００３３】
温調手段３１は、媒体温調部３１ａと、温調路３２ａを含む。媒体温調部３１ａは、チラーやヒートポンプにて構成され、温調媒体の温度を所定になるように調節する。温調媒体としては、水が用いられている。コントローラ３０からの制御信号線３１ｃが媒体温調部３１ａに接続されている。媒体温調部３１ａの出力ひいては温調媒体の温度が、コントローラ３０にて制御される。
なお、温調媒体は、水に限られず、他の液体を用いてもよく、空気又は窒素等のガスを用いてもよい。
【００３４】
温調路３２ａは、天板２３の内部に形成され、かつ両端部が媒体温調部３１ａに接続されている。これによって、温調路３２ａは、媒体温調部３１ａと天板２３の内部とを結ぶ循環路を構成している。天板２３内における温調路３２ａは、天板２３の広い範囲、好ましくはほぼ全域に行き渡っている。天板２３は、温調手段３１の温調路形成部材を構成している。
【００３５】
測定手段３２は、露点計の他、ＦＴＩＲ等の分光分析器などにて構成されており、測定対象ガス中のフッ化水素濃度（分圧）及び水蒸気濃度（分圧）を測定する。測定手段３２のプローブ３２ｐが、処理エリア２９内に配置されている。測定手段３２の検知信号線３２ｃがコントローラ３０に接続されている。
【００３６】
上記のように構成された表面粗化装置１にて被処理基板９の表面を粗化処理する方法を説明する。
供給部１１からのフッ素原料ガス（ＣＦ４＋Ｎ２）に添加部１２にて所定量の水蒸気（Ｈ２Ｏ）を添加し、加湿フッ素原料ガスを得る。この加湿フッ素原料ガス（ＣＦ４+Ｎ２＋Ｈ２Ｏ）をプラズマ放電部１３にてプラズマ化することで、フッ化水素蒸気及び水蒸気を含むプロセスガスを生成する。このプロセスガスを供給ノズル２１の整流部にてｙ方向に均一化したうえで、吹出し口２１ａから処理エリア２９に供給する（ガス供給工程）。これによって、処理エリア２９内がほぼプロセスガスにて満たされる。また、処理エリア２９内のガスを吸い込み口２２ｂへ吸込んで排出する。
【００３７】
上記処理エリア２９内のガス中のフッ化水素濃度（分圧）及び水蒸気濃度（分圧）を測定手段３２にて測定し、測定結果をコントローラ３０に入力する。コントローラ３０のマイクロコンピュータ３４は、測定手段３２からの測定データと、ＲＯＭ３５の上記関係データ（図３）とに基づいて、処理エリア２９内のガスの露点ＴＤすなわちフッ化酸水の凝縮点を算定（算出又は推定）する。例えば、水蒸気分圧が１１．３４Ｔｏｒｒ、フッ化水素分圧が１８．３Ｔｏｒｒであったときは、露点ＴＤ＝約４１℃と算定される（図３の点ａ）。このとき、マイクロコンピュータ３４は「露点の算定手段」を構成する。
【００３８】
併行して、搬送手段２によって、被処理基板９を搬入口２０ａから処理エリア２９内に搬入する（被処理基板９を処理エリア２９内に配置する配置工程）。この被処理基板９の移動に伴なって、外部雰囲気ガス（空気）が処理エリア２９内に少量巻き込まれ得る。その場合、処理エリア２９内のガスは、プロセスガスと少量の空気の混合ガスになる。したがって、測定手段３２は上記混合ガスのフッ化水素濃度（分圧）及び水蒸気濃度（分圧）を測定し、更にマイクロコンピュータ３４が上記混合ガスの露点を算定する。
【００３９】
マイクロコンピュータ３４は、算定した露点ＴＤに基づいて、温調手段３１の温調媒体の設定温度ＴＭを決める。この設定温度ＴＭは、該設定温度ＴＭと露点ＴＤとの温度差（ＴＤ−ＴＭ）がＴＤ−ＴＭ＝０℃付近〜２０℃になるように設定する。好ましくはＴＤ−ＴＭ＝０℃付近〜１０℃になるように設定する。より好ましくはＴＤ−ＴＭ＝０℃付近になるように設定する。すなわち、温調媒体の設定温度ＴＭは、露点ＴＤとほぼ等しいこと（ＴＭ＝ＴＤ）がより好ましい。
【００４０】
温調路３１ａから被処理基板９までの伝熱ロスや応答遅れが見込まれる場合は、該伝熱ロス及び応答遅れを考慮して、温調媒体の設定温度ＴＭを設定することが好ましい。被処理基板９の温調前の温度（初期温度）を温度検出手段にて検出し、この初期温度をも考慮して、温調媒体の設定温度ＴＭを設定してもよい。
【００４１】
そして、コントローラ３０の指令に基づいて、媒体温調部３１ａが温調媒体を設定温度ＴＭになるように加熱又は冷却し、この温調媒体を温調路３１ｂに流通させる。この温調媒体によって、処理エリア２９０内の被処理基板９を温調でき、該基板９の温度ＴＳをほぼ上記設定温度ＴＭにできる。したがって、処理エリア２０の露点ＴＤと被処理基板９の温度ＴＳとの温度差（ＴＤ−ＴＳ）を、ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜２０℃の範囲内の所定値にできる。好ましくは、ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜１０℃の範囲内の所定値にできる。より好ましくはＴＤ−ＴＭ＝０℃付近とすることができる。例えば、上記露点ＴＤがＴＤ＝４１℃と算定されたときは、被処理基板９の温度ＴＳを好ましくはＴＳ＝４１℃付近にできる。なお、ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近のときでも、被処理基板９の温度ＴＳが露点ＴＤを上回らないようにすることが好ましい。温調中の被処理基板９の温度ＴＳを温度検出手段にて随時検出し、この検出温度に基づいて温調手段３１の出力（温調媒体の設定温度ＴＭ、温調媒体の流量等）をフィードバック制御してもよい。
【００４２】
上記温調された被処理基板９に処理エリア２９内のプロセスガスが接触する。これによって、被処理基板９の表面にフッ化水素及び水蒸気が凝縮してフッ酸水の凝縮層が形成される。このフッ酸水の凝縮層と被処理基板９のシリコン含有物との間にエッチング反応が起きる（式２）。この結果、被処理基板９の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍの微小凹凸を形成することができる。しかも、被処理基板９の温度ＴＳと露点ＴＤの温度差（ＴＤ−ＴＳ）を、ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜２０℃、好ましくはＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜１０℃、より好ましくはＴＤ−ＴＳ＝０℃付近とすることで、良好な処理性能（凹凸の度合い、面粗度）を発現できる。処理エリア２９に空気が混入したとしても、混入後の露点ＴＤに基づいて温度差（ＴＤ−ＴＳ）を調節することによって、処理性能を安定させることができる。また、温調手段３１によって、被処理基板９の温度ＴＳだけでなく、処理エリア２９内のガスの温度をもほぼ設定温度ＴＭにすることができるから、処理性能を一層安定させることができる。
【００４３】
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４は、本発明の第２実施形態を示したものである。第２実施形態では、天板２３すなわち温調路形成部材２３が、搬入口２０ａよりもｘ方向の搬入側（図４において右側）に水平に延び出している。この延出部２３ａを含む天板２３のほぼ全域に温調路３１ｂが行き渡っている。
【００４４】
天板延出部２３ａと搬送手段２との間に予設エリア３９が画成されている。予設エリア３９は、搬入口２０ａを介して処理エリア２９に連なっている。天板延出部２３ａは、予設エリア画成部材としての機能と、予設エリア３９における温調路形成部材としての機能を併有している。
【００４５】
第２実施形態では、搬送手段２によって、被処理基板９を矢印ａの向きに予設エリア３９、処理エリア２９の順に移動させる。また、プロセスガスを吹出し口２１ａから処理エリア２９に供給する。そして、処理エリア２９内のガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を測定手段３２にて検出し、更にマイクロコンピュータ３４によって処理エリア２９内のガスの露点ＴＤを算定する。この算定結果に基づいて、温調媒体の設定温度ＴＭを調節する。この温調媒体を温調路３１ｂに流す。これによって、被処理基板９が予設エリア３９内を通過する際、天板延出部２３ａ内の温調路３１ｂを通る温調媒体によって、被処理基板９を温調できる（調節工程）。したがって、被処理基板９が処理エリア２９に搬入される前に、処理エリア２９の露点と被処理基板９との温度差（ＴＤ−ＴＳ）を、ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜２０℃、好ましくはＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜１０℃の範囲内の所定値にでき、より好ましくはＴＤ−ＴＳ＝０℃付近にしておくことができる。そのうえで、被処理基板９を、搬入口２０ａを経て処理エリア２９に搬入して、プロセスガスと接触させる。この結果、被処理基板９の処理エリア２９への搬入当初から、被処理基板９の表面粗化の処理性能を充分に確保でき、安定的に処理を行なうことができる。
【００４６】
図５は、本発明の第３実施形態を示したものである。第３実施形態は、第２実施形態（図４）の変形態様に係る。第３実施形態では、天板延出部２３ａ（予設エリア３９の温調路形成部材）の下方に、下部温調路形成部材３６が設けられている。下部温調路形成部材３６は、熱伝導性に優れた材質にて構成されている。上記材質として、アルミニウム、ステンレス、鉄等の金属が挙げられる。媒体温調部３１ａからの温調路３１ｂが分岐して、天板２３の内部だけでなく、下部温調路形成部材３６の内部にも温調路３１ｂが形成されている。下部温調路形成部材３６内の温調路３１ｂは、下部温調路形成部材３６の広い範囲に行き渡り、好ましくは下部温調路形成部材３６のほぼ全域に行き渡っている。天板延出部２３ａと下部温調路形成部材３６との間に予設エリア３９が画成されている。下部温調部３６内にコロ２ａが回転可能に設けられている。これらコロ２ａの上端部が、下部温調部３６の上面から突出している。
【００４７】
被処理基板９は、天板延出部（上部温調路形成部材）２３ａと下部温調路形成部材３６との間に挟まれるようにして、予設エリア３９内に導入される。これと併行して、設定温度ＴＭに温調された温調媒体が、天板２３の温調路３１ｂ内を流れるとともに、下部温調路形成部材３６の温調路３１ｂ内をも流れる。これによって、被処理基板９を予設エリア３９内において上下両側から温調できる。したがって、被処理基板９全体の温度を確実に所望温度にでき、露点との温度差（ＴＤ−ＴＳ）を、確実にＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜２０℃、好ましくはＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜１０℃、より好ましくはＴＤ−ＴＳ＝０℃付近にできる。そのうえで、被処理基板９を処理エリア２９に搬入して、プロセスガスと接触させる。この結果、被処理基板９の全体を充分に粗化処理できる。
【００４８】
図６は、本発明の第４実施形態を示したものである。第４実施形態の表面粗化装置１は、チャンバー４を備え、更に温調手段３１に代えて空調手段３７を備えている。第４実施形態の天板２３には温調路３１ｂが形成されていない。
【００４９】
チャンバー４は、処理エリア画成部２０を囲み、更に処理エリア画成部２０よりも搬入側（図６において右側）の空間をも囲んでいる。チャンバー４の処理エリア画成部２０よりも搬入側の内部空間が、予設エリア３９になっている。チャンバー４の搬入側の壁に搬入口４ａが形成されている。チャンバー４の搬出側（図６において左側）の壁に搬出口４ｂが形成されている。被処理基板９は、搬入口４ａを通ってチャンバー４内に搬入される。チャンバー４内において、被処理基板９は、先ず予設エリア３９を通り、続いて搬入口２０ａを経て、処理エリア２９に導入され、粗化処理を施される。続いて、被処理基板９は、搬出口２０ｂを通り、更に搬出口４ｂを通ってチャンバー４の外部に搬出される。
【００５０】
空調手段３７は、チャンバー４における処理エリア画成部２０よりも搬入側の部分の天井部に設けられ、予設エリア３９に面している。コントローラ３０からの制御信号線３７ｃが空調手段３７に接続されている。空調手段３７の出力は、コントローラ３０にて制御される。空調手段３７は、コントローラ３０の指令に基づいて、チャンバー４内を空調する。特に、予設エリア３９の雰囲気ガスの温度及び湿度を調節する。予設エリア３９の温度調節によって、該エリア３９内を被処理基板９が通過する際に、該エリア３９内のガスを介して被処理基板９の温度を調節できる。これによって、被処理基板９を所望温度にすることができる。また、空調手段３７によってチャンバー４内の湿度を調節することで、処理エリア２９内の露点をも調節できる。これによって、処理エリア２９内の露点と被処理基板９との温度差を確実に所定値になるように調節できる。この結果、被処理基板９の表面粗化の処理性能を充分に確保できる。外部環境の影響をほとんど受けることなく、安定的に処理を行なうことができる。
【００５１】
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、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、本発明が上記膜をエッチングするものであってもよい。
供給ノズル２１にも温調手段を設けてもよい。
温調手段は、温調媒体流通手段３１に限られず、プレートヒータ、電熱ヒータ、輻射ヒータ、ペルチェ素子、ヒートパイプ等であってもよく、複数種の温調手段を組み合わせて用いてもよい。
プラズマ放電部１３が供給ノズル２１の内部に格納されていてもよい。
測定手段３２によって、放電空間１５又は供給路１６内のフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を測定してもよい。
プロセスガスは、プラズマ化により形成するものに限られない。例えば、プロセス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供給ノズル２１へ送ることにしてもよい。
プロセスガスが、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。
供給ノズル２１が処理エリア２９の上方に設けられていてもよい。プロセスガスを被処理基板９に上方から吹き付けてもよい。供給ノズル２１が処理エリア２９の上下両側に設けられていてもよい。プロセスガスを被処理基板９に上下両側から吹き付けてもよい。
被処理基板９が、ｘ方向に往復移動してもよい。
【００５２】
被処理基板９の温度ＴＳに応じて、プロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節することで露点ＴＤを調節し、温度差ＴＤ−ＴＳが所定値になるようにしてもよい。例えば、供給部１１からのＣＦ４（フッ素原料）の流量又は添加部１２のＨ２Ｏ添加量を調節することによって、放電部１３で生成されるプロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節し、ひいては処理エリア２９内のガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節してもよい。又は、放電電極１４への投入電力を調節することによって、プロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節し、ひいては処理エリア２９内のガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節してもよい。
【００５３】
複数の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第１〜第３実施形態においても、表面粗化装置１がチャンバー４を備えていてもよい。表面粗化装置１が、温調手段３１と空調手段３７の両方を備えていてもよい。第４実施形態においても天板２３に温調手段３１の温調路３１ｂが形成されていてもよい。
【実施例１】
【００５４】
実施例を説明するが、本発明がこの実施例に限定されるものではない。
実施例では、図１の表面粗化装置１と同様の装置を用いた。ただし、温調手段としては、温調媒体流通手段３１に代えて、ホットプレート等の別途の温調手段を用いて、被処理基板９を温調（加熱又は冷却）した（調節工程）。基板９の設定温度ＴＳは、以下の７通りとした。
ＴＳ（℃）＝−２，８，１８，３１，３９，４３，５５
被処理基板９は、ＳｉＯ２を主成分とするガラスであった。
基板９の巾（ｙ方向の寸法）は、３６０ｍｍであった。
基板９の厚み（上下の寸法）は、０．７ｍｍであった。
基板９の搬送方向（ｘ方向）の長さは、４６５ｍｍであった。
【００５５】
上記温度調節後の基板９を搬送手段２にて処理エリア２９に通した（配置工程）。
処理エリア２９の巾（ｙ方向の寸法）は、６００ｍｍであった。
処理エリア２９の厚み（上下の寸法）は、８ｍｍであった。
処理エリア２９の搬送方向（ｘ方向）の長さ（搬入側の吸い込み口２２ｂから搬出側の吸い込み口２２ｂまでの距離）は、２００ｍｍであった。
基板９の搬送速度は、１０ｍ／ｍｉｎであった。
併行して、ＣＦ４とＮ２とＨ２Ｏを含む原料ガスをプラズマ放電部１３においてプラズマ化してプロセスガスを生成した。このプロセスガスを吹出し口２１ａから処理エリア２９に吹き出すことで、処理エリア２９内をプロセスガス雰囲気とした（ガス供給工程）。
プロセスガスの供給流量は、９ｓｌｍであった。
搬入側及び搬出側の吸い込み口２２ｂ，２２ｂからの吸込み流量は互いに略等しく、これら吸い込み口２２ｂ，２２ｂからの合計の吸込み流量は、４２０ｓｌｍであった。
処理エリア２９内のガスのフッ化水素分圧ＰＨＦ及び水蒸気分圧ＰＨ２Ｏは、以下の（ａ）〜（ｃ）の３通りであった。
（ａ）ＰＨＦ＝１８．３Ｔｏｒｒ（５２０ｐｐｍ）
ＰＨ２Ｏ＝１１．３４Ｔｏｒｒ
（ｂ）ＰＨＦ＝９．１Ｔｏｒｒ（２６０ｐｐｍ）
ＰＨ２Ｏ＝１５．９２Ｔｏｒｒ
（ｃ）ＰＨＦ＝３．９Ｔｏｒｒ（１１０ｐｐｍ）
ＰＨ２Ｏ＝１８．５６Ｔｏｒｒ
図３に示すように、各ガス条件（ａ）〜（ｃ）における処理エリア２９内の露点ＴＤは、以下の通りであった。
（ａ）ＴＤ＝４１℃
（ｂ）ＴＤ＝３９℃
（ｃ）ＴＤ＝３５℃
したがって、処理エリア２９内の露点ＴＤと基板９の温度ＴＳとの差（ＴＤ−ＴＳ）は、ガス条件（ａ）〜（ｃ）ごとに以下の７通りであった。
（ａ）ＴＤ−ＴＳ（℃）＝４３，３３，２３，１０，２，−２，−１４
（ｂ）ＴＤ−ＴＳ（℃）＝４１，３１，２１，８，０，−４，−１６
（ｃ）ＴＤ−ＴＳ（℃）＝３７，２７，１７，４，−４，−８，−２０
【００５６】
処理エリア２９にて処理後の基板９の面粗度Ｒａを測定した。そして、ガス条件（ａ）〜（ｃ）ごとに、７通りの面粗度Ｒａのうちの最大値で各面粗度Ｒａを除し、処理性能比（＝各面粗度Ｒａ／７つの面粗度Ｒａのうちの最大値）を算出した。結果を表１及び図７に示す。
【表１】
【００５７】
表１及び図７から明らかな通り、何れのガス条件（ａ）〜（ｃ）でも、処理エリア２９内の露点ＴＤと基板９の温度ＴＳとの差がＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜２０℃であれば、処理性能比を充分確保でき、ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜１０℃であれば、処理性能比をより充分確保できた。ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近のとき、処理性能比が最も良好であった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
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。
【符号の説明】
【００５９】
１ 表面粗化装置
２ 搬送手段
４ チャンバー
４ａ 搬入口
４ｂ 搬出口
９ ガラス基板（被処理基板）
１０ 供給系
１１ フッ素原料供給部
１２ 水蒸気添加部
１３ プラズマ放電部
１４ 電極
１５ 放電空間
１６ プロセスガス供給路
２０ 処理エリア画成部
２０ａ 搬入口
２０ｂ 搬出口
２１ 供給ノズル
２１ａ 吹出し口
２２ 外壁
２２ｂ 吸い込み口
２３ 天板
２３ａ 延出部（予設エリアの温調路形成部材）
２４ 吸引路
２５ 端壁
２９ 処理エリア
３ 調節部
３０ コントローラ
３１ 温調手段
３１ａ 媒体温調部
３１ｂ 温調路
３２ 測定手段
３２ｐ プローブ
３３ 温度検知手段
３４ マイクロコンピュータ（算定手段）
３５ ＲＯＭ（記憶部、データベース）
３６ 下部温調路形成部材
３７ 空調手段
３９ 予設エリア
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリコン含有物を含むガラス基板等の被処理基板の表面を粗化処理する方法及び装置に関し、特に大気圧近傍下においてフッ化水素を含むプロセスガスによって、被処理基板の表面に、オングストロームオーダー〜ナノオーダーの、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍのスケールの微小凹凸を形成する粗化処理に適した方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１、２等には、フッ化水素（ＨＦ）を含むプロセス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。上記プロセスガスは、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）
【０００３】
プロセス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。
ＳｉＯ２＋４ＨＦ＋Ｈ２Ｏ→ＳｉＦ４＋３Ｈ２Ｏ （式２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００８／１０２８０７号
【特許文献２】特開２００７−２９４６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のエッチング方法は、例えば、ガラス基板等の被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの微小凹凸を形成する粗面化処理に適用できる。しかし、プロセスガス濃度、基板温度、外部環境（気温、湿度）等の諸条件に応じて、処理性能（凹凸の度合い、面粗度）が変動しやすく、良好な処理性能を発現する条件の設定が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者は鋭意研究考察を行なった結果、被処理基板を処理する処理エリアのガス露点と被処理基板の温度との関係が処理性能に大きな影響を及ぼすことを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、本発明方法は、シリコン含有物を含む被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダー（１Å以上１μｍ未満）の、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍ（１Å以上１０ｎｍ以下）の微小凹凸を形成する表面粗化方法であって、大気圧近傍の処理エリアに前記被処理基板を配置する配置工程と、フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給するガス供給工程と、前記処理エリアの露点ＴＤと前記被処理基板の温度ＴＳとの間の温度差（ＴＤ−ＴＳ）を、０℃付近〜２０℃の範囲内の所定値になるように調節する調節工程と、を備えたことを特徴とする。
処理エリア内のガスは、前記ガス供給工程によってフッ化水素及び水蒸気を含む。このガスが被処理基板に接触することによって、フッ化水素及び水蒸気が被処理基板の表面上で凝縮して、フッ酸の凝縮層が形成される。このフッ酸凝縮層によってシリコン含有物がエッチングされ、被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダー、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍの微小凹凸を形成できる。このとき、前記温度差を所定値になるように調節することによって、良好な処理性能を発現できる。外部の雰囲気ガスが処理エリアに入り込んだとしても、処理性能を安定させることができる。
ここで、オングストロームオーダー〜ナノオーダーの微小凹凸とは、表面粗さＲａが、Ｒａ＝１Å以上１μｍ未満であることを言う。オングストロームオーダーの微小凹凸とは、表面粗さＲａが、Ｒａ＝１Å以上１ｎｍ未満であることを言う。
【０００７】
前記調節工程において、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を測定し、この測定結果に基づいて前記露点を算定し、この算定結果に基づいて前記調節を行なうことが好ましい。前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を直接的に測定することで、露点の算定精度を高めることができる。外部から空気等の雰囲気ガスが処理エリアに入り込んだとしても、処理エリアの露点を正確に算定でき、処理性能を安定化させることができる。ここで、前記フッ化水素濃度（分圧）及び水蒸気濃度（分圧）と露点との関係を表す式又はデータベースを作成しておき、前記式又はデータベースに基づいて前記算定を行なうことが好ましい。
【０００８】
好ましくは、前記温度差を０℃付近〜１０℃とする。より好ましくは、前記温度差を０℃付近とする。これによって、良好な処理性能を確実に発現できる。
【０００９】
前記処理エリアの露点及び前記被処理基板の温度のうち、好ましくは、前記被処理基板の温度を調節する。これによって、前記温度差を容易に調節できる。
更に、前記処理エリアに連なる予設エリア内で前記被処理基板の温度を調節し、その後、前記被処理基板を前記処理エリアに搬入することが好ましい。前記予設エリア内での前記被処理基板の温度調節によって、前記温度差が前記所定値になるよう調節できる。これによって、前記被処理基板を処理エリアに搬入した当初から良好な処理性能を発現できる。
前記被処理基板の温度を前記処理エリア内で調節してもよい。前記処理エリアに温調手段を設けることで、被処理基板だけでなく、前記処理エリア内のガスをも温調できる。したがって、処理の安定性を高めることができる。
【００１０】
前記処理エリアの周辺の雰囲気ガスを空調することによって、前記温度差を調節してもよい。前記雰囲気ガスを介して被処理基板の温度を調節でき、ひいては前記温度差を調節できる。また、表面粗化の処理性能が外部環境（温度、湿度等）の影響を受けるのを抑制又は防止でき、処理の安定性を高めることができる。
【００１１】
前記プロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節することで、前記温度差が前記所定値になるようにしてもよい。
フッ素原料と水を含む原料ガスをプラズマ化することによって前記プロセスガスを生成してもよい。この場合、前記フッ素原料の流量又は前記水の添加量を調節することによって、前記プロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節し、ひいては前記処理エリア内のガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節してもよい。又は、前記プラズマ化のための投入電力を調節することによって、前記プロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節し、ひいては前記処理エリア内のガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節してもよい。
【００１２】
本発明装置は、シリコン含有物を含む被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍの微小凹凸を形成する表面粗化装置であって、
前記被処理基板を、大気圧近傍の処理エリア内を通過するように搬送する搬送手段と、
前記処理エリアに臨み、フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給する供給ノズルと、
前記処理エリアの露点ＴＤと前記被処理基板の温度ＴＳとの間の温度差（ＴＤ−ＴＳ）を０℃付近〜２０℃の範囲内の所定値になるように調節する調節部と、
を備えたことを特徴とする。
処理エリア内のガスは、供給ノズルからのプロセスガス供給によって、フッ化水素及び水蒸気を含む。このガスが被処理基板と接触することによって、フッ化水素及び水蒸気が被処理基板の表面上で凝縮して、フッ酸の凝縮層が形成される。このフッ酸凝縮層によってシリコン含有物がエッチングされ、被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍの微小凹凸を形成できる。このとき、調節部によって前記温度差を所定値になるように調節することによって、良好な処理性能を発現できる。外部の雰囲気ガスが処理エリアに入り込んだとしても、処理性能を安定させることができる。
【００１３】
前記調節部が、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水分濃度を測定する測定手段と、前記測定手段の測定値に基づいて前記プロセスガスの露点を算定する算定手段と、前記算定手段の算定値に基づいて前記被処理基板を温調する温調手段とを含むが好ましい。前記被処理基板の温度を前記露点の算定値に基づいて加熱又は冷却することによって、前記温度差を容易に調節できる。また、処理エリアのフッ化水素濃度及び水分濃度を直接的に測定することで、処理エリアの露点の算定精度を高めることができる。処理エリアに外部から空気等の雰囲気ガスが入り込んだとしても、処理エリアの露点を正確に算定でき、処理性能を安定化させることができる。前記調節部が、フッ化水素濃度（分圧）及び水蒸気濃度（分圧）と露点との関係を表す式又はデータベースを記憶する記憶部を有し、前記算定手段が前記式又はデータベースに基づいて前記算定を行なうことが好ましい。
【００１４】
前記調節部が、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水分濃度を測定する測定手段と、前記測定手段の測定値に基づいて前記プロセスガスの露点を算定する算定手段と、前記算定手段の算定値に基づいて前記処理エリアの周辺の雰囲気ガスを空調する空調手段とを含んでいてもよい。前記雰囲気ガスを介して被処理基板の温度を調節でき、ひいては前記温度差を調節できる。また、表面粗化の処理性能が外部環境（温度、湿度等）の影響を受けるのを抑制又は防止でき、処理の安定性を高めることができる。
【００１５】
前記調節部が、前記処理エリアに連なる予設エリア内で前記調節を行ない、前記搬送手段が、前記被処理基板を前記予設エリア、前記処理エリアの順に移動させることが好ましい。これによって、被処理基板を処理エリアに搬入した当初から良好な処理性能を発現できる。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ガラス等の被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの微小凹凸を形成する粗化処理の処理性能を高めることができる。外部の雰囲気ガスが処理エリアに入り込んだとしても、処理性能を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表面粗化装置を示す側面断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う、上記表面粗化装置の処理エリア画成部の平面断面図である。
【図３】記憶部に格納された関係データに相当する、ＨＦ−Ｈ２Ｏ系の気液平衡曲線を表すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る表面粗化装置を示す側面断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る表面粗化装置を示す側面断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る表面粗化装置を示す側面断面図である。
【図７】実施例１の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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実施形態に係る表面粗化装置１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ている。表面粗化装置１は、ガラス基板９を粗化処理（ライトエッチング）することによって、該基板９の表面に、オングストロームオーダー〜ナノオーダー（Ｒａ＝１Å以上１μｍ未満）の、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍ（Ｒａ＝１Å以上１０ｎｍ以下）の微小凹凸を形成する。
【００２０】
図１に示すように、表面粗化装置１は、搬送手段２と、供給系１０と、処理エリア画成部２０を備えている。搬送手段２は、複数の円盤形状のコロ２ａを有するコロコンベアにて構成されている。各コロ２ａは、図１と直交するｙ方向（図２の上下方向）を向く軸線の周りに回転可能になっている。被処理基板９が、コロコンベア２上に水平に支持され、かつｘ方向（図１において左右）の矢印ａの向き（図１において右から左）に移動される。搬送速度は、０．１ｍ／ｍｉｎ〜２０ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。搬送手段２は、被処理基板９の支持手段を兼ねる。
なお、搬送手段２は、コロコンベアに限られず、ベルトコンベア、ロボットマニピュレータ、浮上ステージ等であってもよい。
【００２１】
供給系１０は、フッ素原料供給部１１と、水蒸気添加部１２と、プラズマ放電部１３を有している。フッ素原料供給部１１は、フッ素原料ガスをプラズマ放電部１３に供給する。フッ素原料ガスは、フッ素原料とキャリアガスを含む。フッ素原料としては、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８等のＰＦＣ（パーフルオロカーボン）、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ等のＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）が挙げられ、更にＳＦ６、ＮＦ３、ＸｅＦ２等のフッ素含有化合物が挙げられる。ここでは、フッ素原料として、ＣＦ４が用いられている。
【００２２】
キャリアガスは、フッ素原料を搬送する機能の他、フッ素原料を希釈する希釈ガスとしての機能、及びプラズマ放電部１３における放電生成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、窒素（Ｎ２）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：Ｎ２）は、１：１０００〜１：１０が好ましい。キャリアガスを省略してもよい。
【００２３】
水蒸気添加部１２は、フッ素原料ガス（ＣＦ４＋Ｎ２）に水（Ｈ２Ｏ）を添加し、原料ガスを加湿する。水蒸気添加部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からのフッ素原料ガスが、上記タンクの水面より上側部分に供給されて上記上側部分の飽和水蒸気と混合されることで、フッ素原料ガスに水蒸気が添加される。或いは、供給部１１からのフッ素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、フッ素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。
【００２４】
プラズマ放電部１３は、少なくとも一対の電極１４，１４を含む。少なくとも１つの電極１４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１４に電源（図示省略）が接続されている。他方の電極１４が電気的に接地されている。上記電源からの電力供給によって、一対の電極１４，１４どうし間に略大気圧のプラズマ放電空間１５が生成される。放電空間１５において、上記加湿後のフッ素原料ガス（ＣＦ４＋Ｎ２＋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、フッ化水素蒸気（ＨＦ）、ＣＯＦ２等のフッ素系反応成分を含むプロセスガスが生成される（式１等）。ＣＯＦ２は、更に水と反応してフッ化水素に変換される。
ＣＯＦ２＋Ｈ２Ｏ→２ＨＦ＋ＣＯ２ （式３）
プロセスガスは、上記フッ素系反応成分の他、未分解の原料ガス成分（ＣＦ４、Ｎ２、Ｈ２Ｏ）をも含む。
【００２５】
放電空間１５からプロセスガス供給路１６が引き出されている。供給路１６は、処理エリア画成部２０へ延びている。
【００２６】
図１及び図２に示すように、処理エリア画成部２０は、供給ノズル２１と、外壁２２と、天板２３を含む。供給ノズル２１は、ｙ方向に長く延びる容器状になっている。供給ノズル２１の上記延び方向ｙと直交する方向（ｘ方向、図１の左右）の中央部には吹出し口２１ａが設けられている。吹出し口２１ａは、供給ノズル２１の平らな上面に開口し、かつｙ方向に延びるスリット状になっている。吹出し口２１ａのｙ方向に沿う長さは、被処理基板９のｙ方向に沿う長さより少し大きい。供給ノズル２１の上面（後記処理エリア２９に臨む面）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ことが好ましい。
【００２７】
図示は省略するが、供給ノズル２１の下側部分には、整流部が設けられている。図１に示すように、供給路１６が、上記整流部を介して吹出し口２１ａに接続されている。整流部は、ｙ方向に延びるチャンバー、ｙ方向に延びるスリット、ｙ方向に並べられた多数の小孔の列等を含む。供給路１６からのガスが、整流部を通過することによってｙ方向に均一化される。均一化後のガスが吹出し口２１ａに導入される。このガスが吹出し口２１ａから上方へ吹出される。この吹出し流は、ｙ方向に均一な流れになる。
【００２８】
図１及び図２に示すように、供給ノズル２１のｘ方向の両外側に外壁２２がそれぞれ設けられている。外壁２２は、垂直をなしてｙ方向に延びている。外壁２２の上端面は、供給ノズル２１の上面と同じ高さに位置している。各外壁２２と供給ノズル２１のｘ方向の外側面との間に吸い込み口２２ｂが形成されている。吸い込み口２２ｂは、ｙ方向にスリット状に延びている。吸い込み口２２ｂの下端部から吸引路２４が引き出されている。吸引路２４は、吸引手段（図示省略）に接続されている。吸引手段は、真空ポンプ、除害装置等を含む。
【００２９】
図１に示すように、供給ノズル２１の上方に天板２３が配置されている。天板２３は、水平な板状をなして図１の紙面と直交するｙ方向に延びている。天板２３のｙ方向の両端部が、処理エリア画成部２０の端壁２５（図２）の上端部にて支持されている。天板２３は、熱伝導性に優れた材質にて構成されている。上記材質として、アルミニウム、ステンレス、鉄等の金属が挙げられる。天板２３の下面には、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ことが好ましい。
【００３０】
図１に示すように、供給ノズル２１と天板２３との間に処理エリア２９が画成されている。処理エリア２９はｙ方向に延び、かつｙ方向の両端部が端壁２５（図２）にて塞がれている。処理エリア２９の内圧は、大気圧近傍である。処理エリア２９のｘ方向の中央部に吹出し口２１ａが連なっている。処理エリア２９のｘ方向の両端部の下側に吸い込み口２２ｂがそれぞれ連なっている。処理エリア２９のｘ方向の両端部は、搬入出口２０ａ，２０ｂを介して開口されて外部雰囲気に連なっている。搬入口２０ａは、天板２３の搬入側（図１の右側）の端部と搬入側（図１の右側）の外壁２２との間に形成されている。搬出口２０ｂは、天板２３の搬出側（図１の左側）の端部と搬出側（図１の左側）の外壁２２との間に形成されている。
【００３１】
処理エリア画成部２０は、搬送手段２による被処理基板９の搬送経路の中間部に介在されている。搬送手段２の中間部の複数のコロ２ａが、供給ノズル２１内に回転可能に収容されている。これらコロ２ａの上端部が、供給ノズル２１の上面から突出している。被処理基板９が、搬送手段２によって搬入口２０ａから処理エリア２９内に搬入され、搬出口２０ｂから搬出される。
【００３２】
表面粗化装置１は、更に調節部３を備えている。調節部３は、コントローラ３０と、温調手段３１と、測定手段３２を含む。図示は省略するが、コントローラ３０には、マイクロコンピュータ３４（算定手段）、信号変換部、温調手段駆動回路などが搭載されている。マイクロコンピュータ３４は、ＣＰＵ、入出力インターフェース、ＲＡＭ、ＲＯＭ３５（記憶部）を含む。ＲＯＭ３５には、装置１の制御プログラムや、関係データ等の制御用データが格納されている。上記関係データは、処理エリア２９内のガス中のフッ化水素分圧及び水蒸気分圧と、処理エリア２９内のガスの露点との関係を表すデータである。図３に示すように、この関係データは、ＨＦ−Ｈ２Ｏ系の気液平衡曲線に相当する。例えば、図３の点ａに示すように、水蒸気分圧が１１．３４Ｔｏｒｒ、フッ化水素分圧が１８．３Ｔｏｒｒのとき、露点は約４１℃である。図３の点ｂに示すように、水蒸気分圧が１５．９２Ｔｏｒｒ、フッ化水素分圧が９．１Ｔｏｒｒのとき、露点は約３９℃である。図３の点ｃに示すように、水蒸気分圧が１８．５６Ｔｏｒｒ、フッ化水素分圧が３．９Ｔｏｒｒのとき、露点は約３５℃である。上記関係データは、マトリクスデータでもよく、理論式データ若しくは近似式データでもよい。
【００３３】
温調手段３１は、媒体温調部３１ａと、温調路３２ａを含む。媒体温調部３１ａは、チラーやヒートポンプにて構成され、温調媒体の温度を所定になるように調節する。温調媒体としては、水が用いられている。コントローラ３０からの制御信号線３１ｃが媒体温調部３１ａに接続されている。媒体温調部３１ａの出力ひいては温調媒体の温度が、コントローラ３０にて制御される。
なお、温調媒体は、水に限られず、他の液体を用いてもよく、空気又は窒素等のガスを用いてもよい。
【００３４】
温調路３２ａは、天板２３の内部に形成され、かつ両端部が媒体温調部３１ａに接続されている。これによって、温調路３２ａは、媒体温調部３１ａと天板２３の内部とを結ぶ循環路を構成している。天板２３内における温調路３２ａは、天板２３の広い範囲、好ましくはほぼ全域に行き渡っている。天板２３は、温調手段３１の温調路形成部材を構成している。
【００３５】
測定手段３２は、露点計の他、ＦＴＩＲ等の分光分析器などにて構成されており、測定対象ガス中のフッ化水素濃度（分圧）及び水蒸気濃度（分圧）を測定する。測定手段３２のプローブ３２ｐが、処理エリア２９内に配置されている。測定手段３２の検知信号線３２ｃがコントローラ３０に接続されている。
【００３６】
上記のように構成された表面粗化装置１にて被処理基板９の表面を粗化処理する方法を説明する。
供給部１１からのフッ素原料ガス（ＣＦ４＋Ｎ２）に添加部１２にて所定量の水蒸気（Ｈ２Ｏ）を添加し、加湿フッ素原料ガスを得る。この加湿フッ素原料ガス（ＣＦ４+Ｎ２＋Ｈ２Ｏ）をプラズマ放電部１３にてプラズマ化することで、フッ化水素蒸気及び水蒸気を含むプロセスガスを生成する。このプロセスガスを供給ノズル２１の整流部にてｙ方向に均一化したうえで、吹出し口２１ａから処理エリア２９に供給する（ガス供給工程）。これによって、処理エリア２９内がほぼプロセスガスにて満たされる。また、処理エリア２９内のガスを吸い込み口２２ｂへ吸込んで排出する。
【００３７】
上記処理エリア２９内のガス中のフッ化水素濃度（分圧）及び水蒸気濃度（分圧）を測定手段３２にて測定し、測定結果をコントローラ３０に入力する。コントローラ３０のマイクロコンピュータ３４は、測定手段３２からの測定データと、ＲＯＭ３５の上記関係データ（図３）とに基づいて、処理エリア２９内のガスの露点ＴＤすなわちフッ化酸水の凝縮点を算定（算出又は推定）する。例えば、水蒸気分圧が１１．３４Ｔｏｒｒ、フッ化水素分圧が１８．３Ｔｏｒｒであったときは、露点ＴＤ＝約４１℃と算定される（図３の点ａ）。このとき、マイクロコンピュータ３４は「露点の算定手段」を構成する。
【００３８】
併行して、搬送手段２によって、被処理基板９を搬入口２０ａから処理エリア２９内に搬入する（被処理基板９を処理エリア２９内に配置する配置工程）。この被処理基板９の移動に伴なって、外部雰囲気ガス（空気）が処理エリア２９内に少量巻き込まれ得る。その場合、処理エリア２９内のガスは、プロセスガスと少量の空気の混合ガスになる。したがって、測定手段３２は上記混合ガスのフッ化水素濃度（分圧）及び水蒸気濃度（分圧）を測定し、更にマイクロコンピュータ３４が上記混合ガスの露点を算定する。
【００３９】
マイクロコンピュータ３４は、算定した露点ＴＤに基づいて、温調手段３１の温調媒体の設定温度ＴＭを決める。この設定温度ＴＭは、該設定温度ＴＭと露点ＴＤとの温度差（ＴＤ−ＴＭ）がＴＤ−ＴＭ＝０℃付近〜２０℃になるように設定する。好ましくはＴＤ−ＴＭ＝０℃付近〜１０℃になるように設定する。より好ましくはＴＤ−ＴＭ＝０℃付近になるように設定する。すなわち、温調媒体の設定温度ＴＭは、露点ＴＤとほぼ等しいこと（ＴＭ＝ＴＤ）がより好ましい。
【００４０】
温調路３１ａから被処理基板９までの伝熱ロスや応答遅れが見込まれる場合は、該伝熱ロス及び応答遅れを考慮して、温調媒体の設定温度ＴＭを設定することが好ましい。被処理基板９の温調前の温度（初期温度）を温度検出手段にて検出し、この初期温度をも考慮して、温調媒体の設定温度ＴＭを設定してもよい。
【００４１】
そして、コントローラ３０の指令に基づいて、媒体温調部３１ａが温調媒体を設定温度ＴＭになるように加熱又は冷却し、この温調媒体を温調路３１ｂに流通させる。この温調媒体によって、処理エリア２９０内の被処理基板９を温調でき、該基板９の温度ＴＳをほぼ上記設定温度ＴＭにできる。したがって、処理エリア２０の露点ＴＤと被処理基板９の温度ＴＳとの温度差（ＴＤ−ＴＳ）を、ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜２０℃の範囲内の所定値にできる。好ましくは、ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜１０℃の範囲内の所定値にできる。より好ましくはＴＤ−ＴＭ＝０℃付近とすることができる。例えば、上記露点ＴＤがＴＤ＝４１℃と算定されたときは、被処理基板９の温度ＴＳを好ましくはＴＳ＝４１℃付近にできる。なお、ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近のときでも、被処理基板９の温度ＴＳが露点ＴＤを上回らないようにすることが好ましい。温調中の被処理基板９の温度ＴＳを温度検出手段にて随時検出し、この検出温度に基づいて温調手段３１の出力（温調媒体の設定温度ＴＭ、温調媒体の流量等）をフィードバック制御してもよい。
【００４２】
上記温調された被処理基板９に処理エリア２９内のプロセスガスが接触する。これによって、被処理基板９の表面にフッ化水素及び水蒸気が凝縮してフッ酸水の凝縮層が形成される。このフッ酸水の凝縮層と被処理基板９のシリコン含有物との間にエッチング反応が起きる（式２）。この結果、被処理基板９の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの、好ましくはオングストロームオーダー〜１０ｎｍの微小凹凸を形成することができる。しかも、被処理基板９の温度ＴＳと露点ＴＤの温度差（ＴＤ−ＴＳ）を、ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜２０℃、好ましくはＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜１０℃、より好ましくはＴＤ−ＴＳ＝０℃付近とすることで、良好な処理性能（凹凸の度合い、面粗度）を発現できる。処理エリア２９に空気が混入したとしても、混入後の露点ＴＤに基づいて温度差（ＴＤ−ＴＳ）を調節することによって、処理性能を安定させることができる。また、温調手段３１によって、被処理基板９の温度ＴＳだけでなく、処理エリア２９内のガスの温度をもほぼ設定温度ＴＭにすることができるから、処理性能を一層安定させることができる。
【００４３】
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４は、本発明の第２実施形態を示したものである。第２実施形態では、天板２３すなわち温調路形成部材２３が、搬入口２０ａよりもｘ方向の搬入側（図４において右側）に水平に延び出している。この延出部２３ａを含む天板２３のほぼ全域に温調路３１ｂが行き渡っている。
【００４４】
天板延出部２３ａと搬送手段２との間に予設エリア３９が画成されている。予設エリア３９は、搬入口２０ａを介して処理エリア２９に連なっている。天板延出部２３ａは、予設エリア画成部材としての機能と、予設エリア３９における温調路形成部材としての機能を併有している。
【００４５】
第２実施形態では、搬送手段２によって、被処理基板９を矢印ａの向きに予設エリア３９、処理エリア２９の順に移動させる。また、プロセスガスを吹出し口２１ａから処理エリア２９に供給する。そして、処理エリア２９内のガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を測定手段３２にて検出し、更にマイクロコンピュータ３４によって処理エリア２９内のガスの露点ＴＤを算定する。この算定結果に基づいて、温調媒体の設定温度ＴＭを調節する。この温調媒体を温調路３１ｂに流す。これによって、被処理基板９が予設エリア３９内を通過する際、天板延出部２３ａ内の温調路３１ｂを通る温調媒体によって、被処理基板９を温調できる（調節工程）。したがって、被処理基板９が処理エリア２９に搬入される前に、処理エリア２９の露点と被処理基板９との温度差（ＴＤ−ＴＳ）を、ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜２０℃、好ましくはＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜１０℃の範囲内の所定値にでき、より好ましくはＴＤ−ＴＳ＝０℃付近にしておくことができる。そのうえで、被処理基板９を、搬入口２０ａを経て処理エリア２９に搬入して、プロセスガスと接触させる。この結果、被処理基板９の処理エリア２９への搬入当初から、被処理基板９の表面粗化の処理性能を充分に確保でき、安定的に処理を行なうことができる。
【００４６】
図５は、本発明の第３実施形態を示したものである。第３実施形態は、第２実施形態（図４）の変形態様に係る。第３実施形態では、天板延出部２３ａ（予設エリア３９の温調路形成部材）の下方に、下部温調路形成部材３６が設けられている。下部温調路形成部材３６は、熱伝導性に優れた材質にて構成されている。上記材質として、アルミニウム、ステンレス、鉄等の金属が挙げられる。媒体温調部３１ａからの温調路３１ｂが分岐して、天板２３の内部だけでなく、下部温調路形成部材３６の内部にも温調路３１ｂが形成されている。下部温調路形成部材３６内の温調路３１ｂは、下部温調路形成部材３６の広い範囲に行き渡り、好ましくは下部温調路形成部材３６のほぼ全域に行き渡っている。天板延出部２３ａと下部温調路形成部材３６との間に予設エリア３９が画成されている。下部温調部３６内にコロ２ａが回転可能に設けられている。これらコロ２ａの上端部が、下部温調部３６の上面から突出している。
【００４７】
被処理基板９は、天板延出部（上部温調路形成部材）２３ａと下部温調路形成部材３６との間に挟まれるようにして、予設エリア３９内に導入される。これと併行して、設定温度ＴＭに温調された温調媒体が、天板２３の温調路３１ｂ内を流れるとともに、下部温調路形成部材３６の温調路３１ｂ内をも流れる。これによって、被処理基板９を予設エリア３９内において上下両側から温調できる。したがって、被処理基板９全体の温度を確実に所望温度にでき、露点との温度差（ＴＤ−ＴＳ）を、確実にＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜２０℃、好ましくはＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜１０℃、より好ましくはＴＤ−ＴＳ＝０℃付近にできる。そのうえで、被処理基板９を処理エリア２９に搬入して、プロセスガスと接触させる。この結果、被処理基板９の全体を充分に粗化処理できる。
【００４８】
図６は、本発明の第４実施形態を示したものである。第４実施形態の表面粗化装置１は、チャンバー４を備え、更に温調手段３１に代えて空調手段３７を備えている。第４実施形態の天板２３には温調路３１ｂが形成されていない。
【００４９】
チャンバー４は、処理エリア画成部２０を囲み、更に処理エリア画成部２０よりも搬入側（図６において右側）の空間をも囲んでいる。チャンバー４の処理エリア画成部２０よりも搬入側の内部空間が、予設エリア３９になっている。チャンバー４の搬入側の壁に搬入口４ａが形成されている。チャンバー４の搬出側（図６において左側）の壁に搬出口４ｂが形成されている。被処理基板９は、搬入口４ａを通ってチャンバー４内に搬入される。チャンバー４内において、被処理基板９は、先ず予設エリア３９を通り、続いて搬入口２０ａを経て、処理エリア２９に導入され、粗化処理を施される。続いて、被処理基板９は、搬出口２０ｂを通り、更に搬出口４ｂを通ってチャンバー４の外部に搬出される。
【００５０】
空調手段３７は、チャンバー４における処理エリア画成部２０よりも搬入側の部分の天井部に設けられ、予設エリア３９に面している。コントローラ３０からの制御信号線３７ｃが空調手段３７に接続されている。空調手段３７の出力は、コントローラ３０にて制御される。空調手段３７は、コントローラ３０の指令に基づいて、チャンバー４内を空調する。特に、予設エリア３９の雰囲気ガスの温度及び湿度を調節する。予設エリア３９の温度調節によって、該エリア３９内を被処理基板９が通過する際に、該エリア３９内のガスを介して被処理基板９の温度を調節できる。これによって、被処理基板９を所望温度にすることができる。また、空調手段３７によってチャンバー４内の湿度を調節することで、処理エリア２９内の露点をも調節できる。これによって、処理エリア２９内の露点と被処理基板９との温度差を確実に所定値になるように調節できる。この結果、被処理基板９の表面粗化の処理性能を充分に確保できる。外部環境の影響をほとんど受けることなく、安定的に処理を行なうことができる。
【００５１】
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、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、本発明が上記膜をエッチングするものであってもよい。
供給ノズル２１にも温調手段を設けてもよい。
温調手段は、温調媒体流通手段３１に限られず、プレートヒータ、電熱ヒータ、輻射ヒータ、ペルチェ素子、ヒートパイプ等であってもよく、複数種の温調手段を組み合わせて用いてもよい。
プラズマ放電部１３が供給ノズル２１の内部に格納されていてもよい。
測定手段３２によって、放電空間１５又は供給路１６内のフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を測定してもよい。
プロセスガスは、プラズマ化により形成するものに限られない。例えば、プロセス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供給ノズル２１へ送ることにしてもよい。
プロセスガスが、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。
供給ノズル２１が処理エリア２９の上方に設けられていてもよい。プロセスガスを被処理基板９に上方から吹き付けてもよい。供給ノズル２１が処理エリア２９の上下両側に設けられていてもよい。プロセスガスを被処理基板９に上下両側から吹き付けてもよい。
被処理基板９が、ｘ方向に往復移動してもよい。
【００５２】
被処理基板９の温度ＴＳに応じて、プロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節することで露点ＴＤを調節し、温度差ＴＤ−ＴＳが所定値になるようにしてもよい。例えば、供給部１１からのＣＦ４（フッ素原料）の流量又は添加部１２のＨ２Ｏ添加量を調節することによって、放電部１３で生成されるプロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節し、ひいては処理エリア２９内のガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節してもよい。又は、放電電極１４への投入電力を調節することによって、プロセスガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節し、ひいては処理エリア２９内のガスのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を調節してもよい。
【００５３】
複数の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第１〜第３実施形態においても、表面粗化装置１がチャンバー４を備えていてもよい。表面粗化装置１が、温調手段３１と空調手段３７の両方を備えていてもよい。第４実施形態においても天板２３に温調手段３１の温調路３１ｂが形成されていてもよい。
【実施例１】
【００５４】
実施例を説明するが、本発明がこの実施例に限定されるものではない。
実施例では、図１の表面粗化装置１と同様の装置を用いた。ただし、温調手段としては、温調媒体流通手段３１に代えて、ホットプレート等の別途の温調手段を用いて、被処理基板９を温調（加熱又は冷却）した（調節工程）。基板９の設定温度ＴＳは、以下の７通りとした。
ＴＳ（℃）＝−２，８，１８，３１，３９，４３，５５
被処理基板９は、ＳｉＯ２を主成分とするガラスであった。
基板９の巾（ｙ方向の寸法）は、３６０ｍｍであった。
基板９の厚み（上下の寸法）は、０．７ｍｍであった。
基板９の搬送方向（ｘ方向）の長さは、４６５ｍｍであった。
【００５５】
上記温度調節後の基板９を搬送手段２にて処理エリア２９に通した（配置工程）。
処理エリア２９の巾（ｙ方向の寸法）は、６００ｍｍであった。
処理エリア２９の厚み（上下の寸法）は、８ｍｍであった。
処理エリア２９の搬送方向（ｘ方向）の長さ（搬入側の吸い込み口２２ｂから搬出側の吸い込み口２２ｂまでの距離）は、２００ｍｍであった。
基板９の搬送速度は、１０ｍ／ｍｉｎであった。
併行して、ＣＦ４とＮ２とＨ２Ｏを含む原料ガスをプラズマ放電部１３においてプラズマ化してプロセスガスを生成した。このプロセスガスを吹出し口２１ａから処理エリア２９に吹き出すことで、処理エリア２９内をプロセスガス雰囲気とした（ガス供給工程）。
プロセスガスの供給流量は、９ｓｌｍであった。
搬入側及び搬出側の吸い込み口２２ｂ，２２ｂからの吸込み流量は互いに略等しく、これら吸い込み口２２ｂ，２２ｂからの合計の吸込み流量は、４２０ｓｌｍであった。
処理エリア２９内のガスのフッ化水素分圧ＰＨＦ及び水蒸気分圧ＰＨ２Ｏは、以下の（ａ）〜（ｃ）の３通りであった。
（ａ）ＰＨＦ＝１８．３Ｔｏｒｒ（５２０ｐｐｍ）
ＰＨ２Ｏ＝１１．３４Ｔｏｒｒ
（ｂ）ＰＨＦ＝９．１Ｔｏｒｒ（２６０ｐｐｍ）
ＰＨ２Ｏ＝１５．９２Ｔｏｒｒ
（ｃ）ＰＨＦ＝３．９Ｔｏｒｒ（１１０ｐｐｍ）
ＰＨ２Ｏ＝１８．５６Ｔｏｒｒ
図３に示すように、各ガス条件（ａ）〜（ｃ）における処理エリア２９内の露点ＴＤは、以下の通りであった。
（ａ）ＴＤ＝４１℃
（ｂ）ＴＤ＝３９℃
（ｃ）ＴＤ＝３５℃
したがって、処理エリア２９内の露点ＴＤと基板９の温度ＴＳとの差（ＴＤ−ＴＳ）は、ガス条件（ａ）〜（ｃ）ごとに以下の７通りであった。
（ａ）ＴＤ−ＴＳ（℃）＝４３，３３，２３，１０，２，−２，−１４
（ｂ）ＴＤ−ＴＳ（℃）＝４１，３１，２１，８，０，−４，−１６
（ｃ）ＴＤ−ＴＳ（℃）＝３７，２７，１７，４，−４，−８，−２０
【００５６】
処理エリア２９にて処理後の基板９の面粗度Ｒａを測定した。そして、ガス条件（ａ）〜（ｃ）ごとに、７通りの面粗度Ｒａのうちの最大値で各面粗度Ｒａを除し、処理性能比（＝各面粗度Ｒａ／７つの面粗度Ｒａのうちの最大値）を算出した。結果を表１及び図７に示す。
【表１】
【００５７】
表１及び図７から明らかな通り、何れのガス条件（ａ）〜（ｃ）でも、処理エリア２９内の露点ＴＤと基板９の温度ＴＳとの差がＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜２０℃であれば、処理性能比を充分確保でき、ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近〜１０℃であれば、処理性能比をより充分確保できた。ＴＤ−ＴＳ＝０℃付近のとき、処理性能比が最も良好であった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
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。
【符号の説明】
【００５９】
１ 表面粗化装置
２ 搬送手段
４ チャンバー
４ａ 搬入口
４ｂ 搬出口
９ ガラス基板（被処理基板）
１０ 供給系
１１ フッ素原料供給部
１２ 水蒸気添加部
１３ プラズマ放電部
１４ 電極
１５ 放電空間
１６ プロセスガス供給路
２０ 処理エリア画成部
２０ａ 搬入口
２０ｂ 搬出口
２１ 供給ノズル
２１ａ 吹出し口
２２ 外壁
２２ｂ 吸い込み口
２３ 天板
２３ａ 延出部（予設エリアの温調路形成部材）
２４ 吸引路
２５ 端壁
２９ 処理エリア
３ 調節部
３０ コントローラ
３１ 温調手段
３１ａ 媒体温調部
３１ｂ 温調路
３２ 測定手段
３２ｐ プローブ
３３ 温度検知手段
３４ マイクロコンピュータ（算定手段）
３５ ＲＯＭ（記憶部、データベース）
３６ 下部温調路形成部材
３７ 空調手段
３９ 予設エリア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン含有物を含む被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの微小凹凸を形成する表面粗化方法であって、
大気圧近傍の処理エリアに前記被処理基板を配置する配置工程と、
フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給するガス供給工程と、
前記処理エリアの露点ＴＤと前記被処理基板の温度ＴＳとの間の温度差（ＴＤ−ＴＳ）を、０℃付近〜２０℃の範囲内の所定値になるように調節する調節工程と、
を備えたことを特徴とする表面粗化方法。
【請求項２】
前記調節工程において、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を測定し、この測定結果に基づいて前記露点を算定し、この算定結果に基づいて前記調節を行なうことを特徴とする請求項１に記載の表面粗化方法。
【請求項３】
前記温度差を０℃付近〜１０℃とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面粗化方法。
【請求項４】
前記温度差を０℃付近とすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の表面粗化方法。
【請求項５】
前記処理エリアに連なる予設エリア内で前記被処理基板の温度を調節し、その後、前記被処理基板を前記処理エリアに搬入することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の表面粗化方法。
【請求項６】
前記被処理基板の温度を前記処理エリア内で調節することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の表面粗化方法。
【請求項７】
前記処理エリアの周辺の雰囲気ガスを空調することによって、前記温度差を調節することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の表面粗化方法。
【請求項８】
シリコン含有物を含む被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの微小凹凸を形成する表面粗化装置であって、
前記被処理基板を、大気圧近傍の処理エリア内を通過するように搬送する搬送手段と、
前記処理エリアに臨み、フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給する供給ノズルと、
前記処理エリアの露点ＴＤと前記被処理基板の温度ＴＳとの間の温度差（ＴＤ−ＴＳ）を０℃付近〜２０℃の範囲内の所定値になるように調節する調節部と、
を備えたことを特徴とする表面粗化装置。
【請求項９】
前記調節部が、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水分濃度を測定する測定手段と、前記測定手段の測定値に基づいて前記プロセスガスの露点を算定する算定手段と、前記算定手段の算定値に基づいて前記被処理基板を温調する温調手段とを含むことを特徴とする請求項８記載の表面粗化装置。
【請求項１０】
前記調節部が、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水分濃度を測定する測定手段と、前記測定手段の測定値に基づいて前記プロセスガスの露点を算定する算定手段と、前記算定手段の算定値に基づいて前記処理エリアの周辺の雰囲気ガスを空調する空調手段とを含むことを特徴とする請求項８記載の表面粗化装置。
【請求項１１】
前記調節部が、前記処理エリアに連なる予設エリア内で前記調節を行ない、前記搬送手段が、前記被処理基板を前記予設エリア、前記処理エリアの順に移動させることを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載の表面粗化装置。
【請求項１】
シリコン含有物を含む被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの微小凹凸を形成する表面粗化方法であって、
大気圧近傍の処理エリアに前記被処理基板を配置する配置工程と、
フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給するガス供給工程と、
前記処理エリアの露点ＴＤと前記被処理基板の温度ＴＳとの間の温度差（ＴＤ−ＴＳ）を、０℃付近〜２０℃の範囲内の所定値になるように調節する調節工程と、
を備えたことを特徴とする表面粗化方法。
【請求項２】
前記調節工程において、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水蒸気濃度を測定し、この測定結果に基づいて前記露点を算定し、この算定結果に基づいて前記調節を行なうことを特徴とする請求項１に記載の表面粗化方法。
【請求項３】
前記温度差を０℃付近〜１０℃とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面粗化方法。
【請求項４】
前記温度差を０℃付近とすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の表面粗化方法。
【請求項５】
前記処理エリアに連なる予設エリア内で前記被処理基板の温度を調節し、その後、前記被処理基板を前記処理エリアに搬入することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の表面粗化方法。
【請求項６】
前記被処理基板の温度を前記処理エリア内で調節することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の表面粗化方法。
【請求項７】
前記処理エリアの周辺の雰囲気ガスを空調することによって、前記温度差を調節することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の表面粗化方法。
【請求項８】
シリコン含有物を含む被処理基板の表面にオングストロームオーダー〜ナノオーダーの微小凹凸を形成する表面粗化装置であって、
前記被処理基板を、大気圧近傍の処理エリア内を通過するように搬送する搬送手段と、
前記処理エリアに臨み、フッ化水素蒸気及び水蒸気を含有するプロセスガスを前記処理エリアに供給する供給ノズルと、
前記処理エリアの露点ＴＤと前記被処理基板の温度ＴＳとの間の温度差（ＴＤ−ＴＳ）を０℃付近〜２０℃の範囲内の所定値になるように調節する調節部と、
を備えたことを特徴とする表面粗化装置。
【請求項９】
前記調節部が、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水分濃度を測定する測定手段と、前記測定手段の測定値に基づいて前記プロセスガスの露点を算定する算定手段と、前記算定手段の算定値に基づいて前記被処理基板を温調する温調手段とを含むことを特徴とする請求項８記載の表面粗化装置。
【請求項１０】
前記調節部が、前記処理エリアのフッ化水素濃度及び水分濃度を測定する測定手段と、前記測定手段の測定値に基づいて前記プロセスガスの露点を算定する算定手段と、前記算定手段の算定値に基づいて前記処理エリアの周辺の雰囲気ガスを空調する空調手段とを含むことを特徴とする請求項８記載の表面粗化装置。
【請求項１１】
前記調節部が、前記処理エリアに連なる予設エリア内で前記調節を行ない、前記搬送手段が、前記被処理基板を前記予設エリア、前記処理エリアの順に移動させることを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載の表面粗化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７７７２１（Ｐ２０１３−７７７２１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１７０９７（Ｐ２０１１−２１７０９７）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]