(57)【要約】【課題】被処理物に対して所望のエッチング処理を行うことができる表面加工装置を提供すること。【解決手段】表面加工装置１は、ワーク１０の被処理面１０１にエッチング液を供給することにより被処理面１０１を加工する装置である。表面加工装置１は、ワーク１０を支持するチャッキングプレート２１と、ワーク１の被処理面１０１に対してエッチング液を送出するノズル４と、シャッターブレード５１とを有している。シャッターブレード５１は、被処理面１０１とノズル４との間に位置し、ノズル４から被処理面１０１へのエッチング液の供給を遮断する第１の状態と、被処理面１０１とノズル４との間から退避し、ノズル４から被処理面１０１へのエッチング液の供給を許可する第２の状態とを選択できる。【選択図】図１
2011222795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物の被処理面にエッチング液を供給することにより前記被処理面を加工する表面加工装置であって、
前記被処理物を支持する支持台と、
前記支持台に対して移動可能に設けられ、前記支持台に支持された前記被処理物の前記被処理面に対して前記エッチング液を送出する送出口および前記送出口から送出された前記エッチング液を吸引する吸引口を有するノズルと、
シャッター部を有するシャッター装置とを有し、
前記シャッター装置は、前記シャッター部が前記支持台に支持された前記被処理物の前記被処理面と前記送出口との間に位置し、前記送出口から前記被処理面への前記エッチング液の供給を遮断する第１の状態と、前記シャッター部が前記被処理面と前記送出口との間から退避し、前記送出口から前記被処理面への前記エッチング液の供給を許可する第２の状態とを選択できることを特徴とする表面加工装置。
【請求項２】
前記送出口からの前記エッチング液の送出が開始されてから、前記送出口から送出される前記エッチング液の単位時間当たりの流量が所定値に維持されるまでは、前記シャッター部を前記第１の状態とする請求項１に記載の表面加工装置。
【請求項３】
前記送出口からの前記エッチング液の送出が開始されてから、前記送出口から送出される前記エッチング液の温度が所定値に維持されるまでは、前記シャッター部を前記第１の状態とする請求項１または２に記載の表面加工装置。
【請求項４】
前記ノズルが前記被処理面の縁部を跨ぐ際には、前記シャッター部を前記第１の状態とする請求項１ないし３のいずれかに記載の表面加工装置。
【請求項５】
前記ノズルが前記被処理面の縁部を跨ぐ際には、前記送出口から前記エッチング液を送出させた状態を維持したまま、前記シャッター部を前記第１の状態とする請求項４に記載の表面加工装置。
【請求項６】
前記被処理面への前記エッチング液の供給を終了する際には、前記シャッター部を前記第２の状態から前記第１の状態とする請求項１ないし５のいずれかに記載の表面加工装置。
【請求項７】
前記被処理面への前記エッチング液の供給を終了する際には、前記シャッター部を前記第２の状態から前記第１の状態とした後に、前記送出口からの前記エッチング液の送出を停止する請求項６に記載の表面加工装置。
【請求項８】
前記被処理面への前記エッチング液の供給を一時的に停止する際には、前記シャッター部を前記第２の状態から前記第１の状態とする請求項１ないし７のいずれかに記載の表面加工装置。
【請求項９】
前記被処理面への前記エッチング液の供給を一時的に停止する際には、前記送出口から前記エッチング液を送出させた状態を維持したまま、前記シャッター部を前記第２の状態から前記第１の状態とする請求項８に記載の表面加工装置。
【請求項１０】
前記シャッター部は、前記ノズルと一体的に移動するように設けられている請求項１ないし８のいずれかに記載の表面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被処理物（ガラス、水晶、シリコンウエハ等）の表面を加工する方法の１つとして、被処理物の被処理面にノズルから送出するエッチング液を局所的に供給し、ノズルと被処理物とを相対的に移動させることにより、被処理物の被処理面の全域に対してエッチング処理を行う、いわゆるローカルウエットエッチングが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載の表面加工装置は、１列に並んだ複数のノズルを有するノズル集合体を有しており、このノズル集合体は、被処理物の被処理面に沿って、複数のノズルの配列方向に直交する方向に移動可能となっている。また、各ノズルにはヒーターが設置されており、各ノズルから送出するエッチング液の温度を制御できる。このような装置では、各ノズルから送出するエッチング液の温度を調節することにより、被処理面のノズル集合体と対向する各点（微少領域）でエッチングレートを異ならせ、それにより、所定のプロファイルが得られるようになっている。
【０００４】
しかしながら、このような装置では、ノズル集合体（各ノズル）からエッチング液を送出してからエッチング液の送出が安定するまで一定時間かかり、その間はエッチングレートが安定せず、所望のエッチングレートからずれてしまう。そのため、特許文献１の表面加工装置では、被処理面のエッチング処理開始から一定時間内にエッチングされた領域に対して所望のエッチング処理を行うことができない。
【０００５】
ここで、上記のような問題を解決するために、ノズル集合体を被処理物の横側（被処理面と対向しない位置）に移動させた状態で各ノズルからエッチング液を送出し、エッチング液の送出が安定した後に、ノズル集合体を被処理面と対向する位置に移動させてエッチング処理を開始するという方法が考えられる。しかしながら、このような方法では、ノズル集合体が被処理面の縁を横切る際に、ノズル集合体から送出されたエッチング液が被処理物の側面を伝って被処理面と反対側の面に侵入し、被処理物の必要のない部位までエッチング処理されてしまうという問題が発生する。
このように、特許文献１の表面加工装置では、被処理物に対して所望のエッチング処理を行うことができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２００９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、被処理物に対して所望のエッチング処理を行うことができる表面加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明の表面加工装置は、被処理物の被処理面にエッチング液を供給することにより前記被処理面を加工する表面加工装置であって、
前記被処理物を支持する支持台と、
前記支持台に対して移動可能に設けられ、前記支持台に支持された前記被処理物の前記被処理面に対して前記エッチング液を送出する送出口および前記送出口から送出された前記エッチング液を吸引する吸引口を有するノズルと、
シャッター部を有するシャッター装置とを有し、
前記シャッター装置は、前記シャッター部が前記支持台に支持された前記被処理物の前記被処理面と前記送出口との間に位置し、前記送出口から前記被処理面への前記エッチング液の供給を遮断する第１の状態と、前記シャッター部が前記被処理面と前記送出口との間から退避し、前記送出口から前記被処理面への前記エッチング液の供給を許可する第２の状態とを選択できることを特徴とする。
これにより、被処理物に対して所望のエッチング処理を行うことができる表面加工装置を提供することができる。
【０００９】
［適用例２］
本発明の表面加工装置では、前記送出口からの前記エッチング液の送出が開始されてから、前記送出口から送出される前記エッチング液の単位時間当たりの流量が所定値に維持されるまでは、前記シャッター部を前記第１の状態とすることが好ましい。
これにより、被処理面の全域を所定のエッチングレートにて加工することができるため、被処理物に対して高精度のエッチング処理を施すことができる。
【００１０】
［適用例３］
本発明の表面加工装置では、前記送出口からの前記エッチング液の送出が開始されてから、前記送出口から送出される前記エッチング液の温度が所定値に維持されるまでは、前記シャッター部を前記第１の状態とすることが好ましい。
これにより、被処理面の全域を所定のエッチングレートにて加工することができるため、被処理物に対して高精度のエッチング処理を施すことができる。
【００１１】
［適用例４］
本発明の表面加工装置では、前記ノズルが前記被処理面の縁部を跨ぐ際には、前記シャッター部を前記第１の状態とすることが好ましい。
これにより、被処理物に対して高精度のエッチング処理を施すことができる。
［適用例５］
本発明の表面加工装置では、前記ノズルが前記被処理面の縁部を跨ぐ際には、前記送出口から前記エッチング液を送出させた状態を維持したまま、前記シャッター部を前記第１の状態とすることが好ましい。
これにより、被処理物に対して高精度のエッチング処理を施すことができる。
【００１２】
［適用例６］
本発明の表面加工装置では、前記被処理面への前記エッチング液の供給を終了する際には、前記シャッター部を前記第２の状態から前記第１の状態とすることが好ましい。
これにより、被処理物に対して高精度のエッチング処理を施すことができる。
［適用例７］
本発明の表面加工装置では、前記被処理面への前記エッチング液の供給を終了する際には、前記シャッター部を前記第２の状態から前記第１の状態とした後に、前記送出口からの前記エッチング液の送出を停止することが好ましい。
これにより、被処理物に対して高精度のエッチング処理を施すことができる。
【００１３】
［適用例８］
本発明の表面加工装置では、前記被処理面への前記エッチング液の供給を一時的に停止する際には、前記シャッター部を前記第２の状態から前記第１の状態とすることが好ましい。
これにより、被処理物に対して高精度のエッチング処理を施すことができる。
【００１４】
［適用例９］
本発明の表面加工装置では、前記被処理面への前記エッチング液の供給を一時的に停止する際には、前記送出口から前記エッチング液を送出させた状態を維持したまま、前記シャッター部を前記第２の状態から前記第１の状態とすることが好ましい。
これにより、被処理物に対して高精度のエッチング処理を施すことができる。
【００１５】
［適用例１０］
本発明の表面加工装置では、前記シャッター部は、前記ノズルと一体的に移動するように設けられていることが好ましい。
これにより、確実かつ迅速に、シャッターを第１の状態または第２の状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の表面加工装置の第１実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す表面加工装置が有する温度制御部の構成を示す図である。
【図３】図１に示す表面加工装置が有するシャッターを示す平面図および断面図である。
【図４】図３に示すシャッターの機能を説明する断面図である。
【図５】ワークに対するノズルの移動ルートを示す平面図である。
【図６】図１に示す表面加工装置が有する制御部のブロック図である。
【図７】本願発明の第２実施形態にかかる表面加工装置が備えるノズルの平面図である。
【図８】図７に示すノズルの変形例を示す平面図である。
【図９】本願発明の第３実施形態にかかる表面加工装置が備えるシャッターの平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の表面加工装置を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の表面加工装置の第１実施形態の概略構成を示す図、図２は、図１に示す表面加工装置が有する温度制御部の構成を示す図、図３は、図１に示す表面加工装置が有するシャッターを示す平面図および断面図、図４は、図３に示すシャッターの機能を説明する断面図、図５は、ワークに対するノズルの移動ルートを示す平面図、図６は、図１に示す表面加工装置が有する制御部のブロック図である。なお、以下の説明では、図１および図４中の上側を「上」、下側を「下」と言い、図４中の左側を「左」、右側を「右」と言う。
【００１８】
表面加工装置１は、ローカルウエットエッチングにより、ワーク（被処理物）１０に対して所望のエッチング処理を行う装置である。
エッチング処理が施されるワーク１０の構成材料は、特に限定されず、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラス、水晶等の結晶性材料、アルミナ、シリカ、チタニア等の各種セラミックス、シリコン、ガリウム−ヒ素等の各種半導体材料、ダイヤモンド、黒鉛等の炭素系材料、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマー、フェノール樹脂、アクリル樹脂等各種プラスチック（樹脂材料）のような誘電体材料で構成されたもの、その他、例えば、アルミニウム、銅、鉄系金属のような各種金属材料が挙げられる。
また、ワーク１０の形状は、特に限定されず、例えば、板状、ブロック状等であってもよい。また、ワーク１０の平面視形状としても特に限定されず、例えば、正方形、長方形、円形等であってもよい。なお、以下では、説明の便宜上、ワーク１０として、平面視形状が矩形の板状をなすものについて代表して説明する。
【００１９】
図１に示す表面加工装置１は、ワーク１０を支持する支持装置２と、ワーク１０の被処理面１０１にエッチング液を供給するエッチング液供給装置３とを有し、支持装置２に支持されたワーク１０の被処理面１０１に、エッチング液供給装置３によってエッチング液を供給することにより、ワーク１０に対して所望のエッチング処理を行うように構成されている。
【００２０】
以下、支持装置２およびエッチング液供給装置３について、順次詳細に説明する。
［支持装置］
図１に示すように、支持装置２は、チャッキングプレート（支持台）２１と、固定手段２２とを有している。
（チャッキングプレート）
チャッキングプレート２１は、ワーク１０を支持する機能を有する。このような機能を有するチャッキングプレート２１は、本実施形態では、板状をなしている。ただし、チャッキングプレート２１の形状は、ワーク１０を支持することができれば、特に限定されず、板状でなくてもよい。
【００２１】
チャッキングプレート２１の下面は、ワーク１０を支持するチャッキング面２１１を構成する。チャッキング面２１１は、例えば平坦面で構成されている。これにより、ワーク１０をチャッキング面２１１に支持したとき、ワーク１０がチャッキング面２１１の形状に倣って変形するのを防止することができる。また、ワーク１０をチャッキング面２１１に支持したときに、チャッキング面２１１とワーク１０との間に隙間が形成され難いため、エアチャッキングを用いる固定手段２２によって、確実かつ簡単に、ワーク１０をチャッキング面２１１に固定することができる。
【００２２】
（固定手段）
固定手段２２は、チャッキング面２１１にワーク１０を固定する機能を有する。ワーク１０をチャッキング面２１１に固定することにより、チャッキングプレート２１に対するワーク１０の姿勢および位置をエッチング処理中一定に保つことができるため、ワーク１０に対して所望のエッチング処理を行うことができる。特に、本実施形態のような表面加工装置１では、ワーク１０をチャッキングプレート２１に吊り下げるように支持するため、固定手段２２により、ワーク１０のチャッキングプレート２１からの落下を防止することができる。
【００２３】
図１に示すように、固定手段２２は、チャッキングプレート２１に形成され、チャッキング面２１１に開放する複数の吸気孔２２１と、各吸気孔２２１に接続された吸引ポンプ２２２とを有している。各吸気孔２２１の開口は、ワーク１０をチャッキング面２１１に支持した状態にて、ワーク１０によって塞がれる。このような固定手段２２は、チャッキング面２１１にワーク１０を支持した状態にて、吸引ポンプ２２２を作動し、各吸気孔２２１内を減圧することにより、ワーク１０をチャッキング面２１１に吸着固定する。このような構成の固定手段２２によれば、簡単に、ワーク１０をチャッキング面２１１に固定することができる。また、吸気孔２２１内を常圧に復帰させるだけで、ワーク１０をチャッキング面２１１から簡単に取り外すことができる。
【００２４】
［エッチング液供給装置］
エッチング液供給装置３は、チャッキングプレート２１に固定されたワーク１０の被処理面（下面）１０１にエッチング液を供給し、ワーク１０に対して所望のエッチング処理を行う機能を有する。
図１に示すように、エッチング液供給装置３は、ワーク１０の被処理面１０１（チャッキング面２１１）に沿って移動可能に設けられたノズル４と、ノズルとワーク１０との間に設けられたシャッター装置５と、ノズル４およびシャッター装置５の駆動を制御する制御部６と、エッチング液をノズル４から送出し、回収するエッチング液循環装置７とを有している。
【００２５】
（ノズル）
図１に示すように、ノズル４は、チャッキングプレート２１に固定されたワーク１０（被処理面１０１）の下方に位置するように設けられている。また、ノズル４は、外管４１と、外管４１の内側に設けられた内管４２とを有している。なお、外管４１および内管４２の横断面形状としては、特に限定されず、例えば、正方形、円形等とすることができる。
【００２６】
このようなノズル４では、エッチング液が、内管４２を通ってノズル４の上端から送出され、内管４２と外管４１の間の隙間４３を通って吸引（回収）される。すなわち、ノズル４では、内管４２の上部開口がエッチング液の送出口４ａを構成し、隙間４３の上部開口がエッチング液の吸引口４ｂを構成する。なお、ノズル４の構成としては、エッチング液を送出し吸引することができれば、特に限定されず、例えば本実施形態とは逆に、エッチング液が、内管４２と外管４１の間の隙間４３を通って送出され、内管４２を通って回収される構成であってもよい。
【００２７】
（エッチング液循環装置）
エッチング液循環装置７は、エッチング液をノズル４の送出口４ａから送出する送出管７１と、エッチング液をノズル４の吸引口４ｂから回収する回収管７２と、エッチング液を貯留する貯留タンク７３と、貯留タンク７３から送出管７１へエッチング液を送出する送液ポンプ７４と、送出管７１へ送出するエッチング液の流量を調節する流量調節バルブ７５および流量計７６と、ワーク１０の被処理面１０１に付着したエッチング液（エッチング処理の用に供されたエッチング液）を吸引して回収するための吸引ポンプ７７と、ノズル４から送出するエッチング液の温度を調節（制御）する温度制御部７８とを有している。
【００２８】
これら各装置は、貯留タンク７３、送液ポンプ７４、流量調節バルブ７５、流量計７６、送出管７１、回収管７２の順に接続され、回収管７２と貯留タンク７３が接続されることにより、循環経路７９が形成されている。吸引ポンプ７７は、貯留タンク７３内を減圧することにより、吸引口４ｂからエッチング液を吸引する。なお、送出管７１および回収管７２には、ノズル４の移動に追従可能なように可撓性があるものを用いるのが好ましい。また、エッチング液が接触する部分は全て、エッチング液により腐食することのない材料で構成されている。
【００２９】
温度制御部７８は、貯留タンク７３内のエッチング液を所定温度に維持する機能を有している。これにより、送出口４ａから送出されるエッチング液を所定温度に維持することができる。ここで、ワーク１０に対するエッチングレート（単位時間当たりのエッチング深さ）は、エッチング液の温度によって変化し、一般にエッチング液の温度の上昇に伴って、エッチングレートが高くなる。そのため、温度制御部７８を設けて、送出口４ａから送出されるエッチング液の温度を所望の温度に維持することにより、ワーク１０に対してより高精度なエッチング処理を施すことができる。
【００３０】
このような温度制御部７８の構成としては、特に限定されないが、例えば図２に示すような構成を用いることができる。図２に示す構成では、温度制御部７８は、貯留タンク７３内に設けられ、貯留タンク７３内のエッチング液の温度を検知する温度検知素子７８１と、貯留タンク７３内に設けられ、貯留タンク７３内のエッチング液を加熱するヒーター７８２と、温度検知素子７８１の検知結果に基づいてヒーター７８２の駆動（ＯＮ／ＯＦＦ、出力値）を制御する駆動制御部７８３とを有している。このような構成によれば、温度制御部７８の構成を簡単なものとすることができるとともに、より確実に貯留タンク７３内のエッチング液を所定温度とすることができる。なお、温度制御部７８は、さらに貯留タンク７３内のエチング液を冷却する冷却手段を有していてもよい。ヒーター７８２と冷却手段とを組み合わせることにより、貯留タンク７３内のエッチング液をより正確に所定温度に維持することができる。
【００３１】
温度検知素子７８１としては、貯留タンク７３内のエッチング液の温度を検知することができれば特に限定されず、例えば、白金測温抵抗体やサーミスタのような接触式の温度センサーや、放射温度計（サーモパイル）のような非接触式の温度センサーを用いることができる。
また、ヒーター７８２としては、貯留タンク７３内のエッチング液を加熱することができれば特に限定されず、例えば、ニクロム線等の線状発熱体を用いてもよいし、シリコンラバーヒーター等の面状発熱体を用いてもよい。また、ヒーター７８２の配置は、貯留タンク７３内のエッチング液を加熱することができれば特に限定されず、貯留タンク７３の外周付近に設置されていてもよい。
【００３２】
なお、本実施形態の温度制御部７８は、貯留タンク７３内のエッチング液を所定温度とする構成であるが、送出口４ａから送出されるエッチング液の温度を所定温度に維持することができれば、これに限定されない。例えば、温度制御部７８は、送出管７１の途中に設けられ、送出管７１内を流れるエッチング液の温度を制御してもよいし、回収管７２の途中に設けられ、回収管７２内を流れるエッチング液の温度制御してもよい。
【００３３】
（シャッター）
シャッター装置５は、主に（１）送出口４ａから送出されるエッチング液の流量（単位時間に送出口４ａから送出される量）および温度が共に所定値となるまで、エッチング液をワーク１０の被処理面１０１に供給させない機能と、（２）送出口４ａから被処理面１０１へのエッチング液の供給を停止（終了または一時停止）する機能とを有している。このようなシャッター装置５を有することにより、後述するように、ワーク１０に対して高精度なエッチング処理を行うことができる。
【００３４】
図３（ａ）は、シャッター装置５を示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。同図に示すように、このシャッター装置５は、ノズル４に固定された支持部５２と、支持部５２に摺動可能に設けられたシャッターブレード（シャッター部）５１とを有している。シャッターブレード５１のシャッターブレード５１および支持部５２は、エッチング液により腐食することのない材料で構成されている。
【００３５】
支持部５２は、底部に形成された孔５２１内にノズル４が嵌入することにより、ノズル４に固定されている。これにより、シャッター装置５（シャッターブレード５１）を、ノズル４との相対的位置関係を維持したまま、ノズル４の移動とともに移動することができる。そのため、確実かつ迅速にシャッター装置５を後述する第１の状態または第２の状態にすることができる。
【００３６】
また、支持部５２には、図３中横方向に延びる一対のガイド溝５２２が形成されており、このガイド溝５２２に沿ってシャッターブレード５１が摺動可能となっている。このように、シャッターブレード５１をワーク１０の被処理面１０１の面方向に移動させる構成とすることにより、ノズル４と被処理面１０１との離間距離を小さくすることができるため、ノズル４から送出されたエッチング液を効率的に被処理面１０１に供給することができるとともに、被処理面１０１の所望の部位（微少領域）に正確にエッチング液を供給することができる。
【００３７】
シャッターブレード５１は、板状をなしており、図３中右側の縁部には、ノズル４の外形に沿った略半円状の切り欠きが形成れている。このように、シャッターブレード５１を板状とすることにより、ノズル４と被処理面１０１との離間距離を小さくすることができるため、ノズル４から送出されたエッチング液を効率的に被処理面１０１に供給することができるとともに、被処理面１０１の所望の部位（微少領域）に正確にエッチング液を供給することができる。
このようなシャッター装置５は、図４（ａ）に示すように、シャッターブレード５１がノズル４とワーク１０（チャッキングプレート２１に固定されたワーク１０、以下同様）との間に位置する第１の状態と、図４（ｂ）に示すように、シャッターブレード５１がノズル４とワーク１０との間から退避する第２の状態とを取ることができる。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、第１の状態では、ノズル４とワーク１０との間にシャッターブレード５１が位置しているため、送出口４ａから被処理面１０１へ向けて送出されたエッチング液は、シャッターブレード５１によって遮断される。そのため、送出口４ａから送出されたエッチング液は、シャッターブレード５１の下面に付着し、その後、速やかに吸引口４ｂから吸引される。以上のように、第１の状態では、送出口４ａから送出されたエッチング液が被処理面１０１に供給されるのを防止することができる。なお、図４（ａ）に示すように、シャッターブレード５１が最も右側に移動した位置にて第１の状態となるのが好ましい。これにより、より確実にシャッター装置５を第１の状態とすることができる。
【００３９】
一方、図４（ｂ）に示すように、第２の状態では、ノズル４とワーク１０との間からシャッターブレード５１が退避している。そのため、送出口４ａから送出されたエッチング液は、被処理面１０１に供給され、被処理面１０１のエッチングの用に供された後、吸引口４ｂから吸引される。以上のように、第２の状態では、送出口４ａから送出されたエッチング液が被処理面１０１に供給される。なお、図４（ｂ）に示すように、シャッターブレード５１が最も右側に移動した位置にて第２の状態となるのが好ましい。これにより、より確実にシャッター装置５を第２の状態とすることができる。
【００４０】
このような構成のシャッター装置５を有することにより、次のような効果を発揮することができる。
・第１の効果
前述したように、エッチング液のワーク１０に対するエッチングレートは、エッチング液の温度によって異なる（一般に、エッチング液の温度が上がるに連れてエッチングレートが高くなる）。そのため、ワーク１０に対して高精度なエッチング処理を施すためには、送出口４ａから送出されるエッチング液の温度をエッチング開始時から終了時まで一定に保つことにより、エッチングレートを一定に保つことが重要となる。
【００４１】
そこで、表面加工装置１では、貯留タンク７３内のエッチング液の温度を所定温度に維持する温度制御部７８を設けているが、貯留タンク７３内のエッチング液を所定温度とするのに、ある程度の時間が必要である。また、所定温度となった貯留タンク７３内のエッチング液を循環経路７９内で循環させ、循環経路７９内のエッチング液をムラなく所定温度とするのに、さらに時間が必要である。なお、以下では、説明の便宜上、循環経路７９内でのエッチング液の循環を開始してから、循環経路７９内のエッチング液がムラなく所定温度に維持されるまでを「準備期間Ｔ１」とも言う。
【００４２】
このように、準備期間Ｔ１として、ある程度の時間（通常、２０〜３０秒程度）が必要であり、この準備期間Ｔ１中にノズル４の送出口４ａから送出されるエッチング液は、時刻によって温度ばらつきが生じていたり、同一時刻であっても各部で温度ばらつきが生じていたりする。そのため、準備期間Ｔ１中では、エッチング液のワーク１０に対するエッチングレートが所定値からずれており、この準備期間Ｔ１中に、ワーク１０のエッチング処理が開始されてしまうと（すなわち、被処理面１０１にエッチング液が供給されてしまうと）、ワーク１０に対して所望のエッチング処理を行うことができない。
【００４３】
そこで、表面加工装置１では、ノズル４とワーク１０との間に位置することのできるシャッター装置５を設け、準備期間Ｔ１中は、シャッター装置５を第１の状態とすることにより、準備期間Ｔ１中に被処理面１０１にエッチング液が供給されるのを防止している。そして、準備期間Ｔ１が終了後、シャッター装置５を第１の状態から第２の状態とし、ワーク１０に対するエッチング処理を開始する。これにより、被処理面１０１の全域に所定のエッチングレートに維持されたエッチング液を供給することができるため、ワーク１０に対して高精度のエッチング処理を施すことができる。
【００４４】
・第２の効果
エッチング液のワーク１０に対するエッチングレートは、第１の効果で述べたエッチング液の温度の他、送出口４ａから送出されるエッチング液の流量（単位時間に送出口４ａから送出される量）によっても異なる。一般に、エッチング液の流量が多くなるに連れてエッチングレートが高くなる。そのため、ワーク１０に対して高精度なエッチング処理を施すためには、送出口４ａから送出されるエッチング液の流量をエッチング開始時から終了時まで一定に保ち、エッチングレートを一定に保つことが重要となる。
【００４５】
そこで、表面加工装置１では、送出口４ａから送出されるエッチング液の流量を調節する流量調節バルブ７５および流量計７６を設けているが、送出口４ａから送出されるエッチング液を所定流量とするのに、ある程度の時間（例えば、１〜１０秒程度）が必要である。これは、例えば、循環経路７９内を循環することかく止まっているエッチング液を瞬時に所定流速で循環させることが困難であることに起因する。なお、以下では、説明の便宜上、循環経路７９内でのエッチング液の循環を開始してから、送出口４ａから送出されるエッチング液の流量が所定値に維持されるまでを「準備期間Ｔ２」とも言う。
【００４６】
このように、準備期間Ｔ２として、ある程度の時間が必要であり、この準備期間Ｔ２中にノズル４の送出口４ａから送出されるエッチング液は、その流量が時刻によって異なっている。そのため、準備期間Ｔ２中では、エッチング液のワーク１０に対するエッチングレートが所定値からずれており、この準備期間Ｔ２中に、ワーク１０のエッチング処理が開始されてしまうと（すなわち、被処理面１０１にエッチング液が供給されてしまうと）、ワーク１０に対して所望のエッチング処理を行うことができない。
【００４７】
そこで、表面加工装置１では、ノズル４とワーク１０との間に位置することのできるシャッター装置５を設け、準備期間Ｔ２中は、シャッター装置５を第１の状態とすることにより、準備期間Ｔ２中に被処理面１０１にエッチング液が供給されるのを防止している。そして、準備期間Ｔ２が終了した後、シャッター装置５を第１の状態から第２の状態とし、エッチング液を被処理面１０１に供給し、ワーク１０に対するエッチング処理を開始する。これにより、被処理面１０１の全域を所定のエッチングレートにて加工することができるため、ワーク１０に対して高精度のエッチング処理を施すことができる。
【００４８】
・第３の効果
本実施形態の表面加工装置１では、ノズル４（送出口４ａ）が、被処理面１０１に対して小さく設定されているため、ノズル４からエッチング液を送出させながら、ノズル４を被処理面１０１に対して移動させることにより、被処理面１０１の全域にエッチング液を供給し、ワーク１０に対してエッチング処理を行う。ここで、被処理面１０１に対するノズル４の移動ルートとしては、特に限定されないが、例えば、図５に示すように、図５中横方向に往復しながら、図５中縦方向に移動するルートＲを用いることができる。このようなルートＲを採用することにより、効率的に被処理面１０１の全域にエッチング液を供給することができる。
【００４９】
図５に示すように、ノズル４は、ルートＲの途中に位置する地点Ｒ１にて被処理面１０１の内側から外側へ向けて被処理面１０１の輪郭（縁部）を跨ぎ、地点Ｒ２にて被処理面１０１の外側から内側向けて被処理面１０１の輪郭（縁部）を跨ぐように移動する。ここで、被処理面１０１へのエッチング液の供給を続けたままノズル４が地点Ｒ１、Ｒ２を通過すると、エッチング液が被処理面１０１に加えてワーク１０の側面にまで供給されてしまう。そして、ワーク１０の側面に供給されたエッチング液は、毛細管現象によって、ワーク１０とチャッキングプレート２１の間に侵入し、これにより、ワーク１０の上面（被処理面１０１と反対側の面）が不本意にエッチングされてしまう。このように、被処理面１０１へのエッチング液の供給を続けたままノズル４が地点Ｒ１、Ｒ２を通過すると、ワーク１０に対して所望のエッチング処理を施すことができない。
【００５０】
このような問題を解消するために、例えば、ノズル４がルートＲ上の地点Ｒ１から直近の地点Ｒ２を通過するまでは、ノズル４からのエッチング液の送出を一時的に停止すればよい。しかしながら、地点Ｒ２を超えた時点でノズル４からのエッチング液の送出を再開すると、前述したように、ノズル４から送出されるエッチング液の流量が所定値に維持されていない状態で被処理面１０１にエッチング液が供給されるため、被処理面１０１の一部が所定値と異なるエッチングレートでエッチングされてしまう。このように、地点Ｒ１から地点Ｒ２を通過するまでの間ノズル４からのエッチング液の送出を一時的に停止する方法によっても、やはり、ワーク１０に対して所望のエッチング処理を施すことができない。
【００５１】
そこで、表面加工装置１では、シャッター装置５を設け、ノズル４が地点Ｒ１、Ｒ２を通過するとき、好ましくはノズル４が地点Ｒ１から直近の地点Ｒ２まで移動している間、ノズル４からエッチング液を所定温度および所定流量で送出させた状態を維持しつつ、シャッター装置５を第１の状態とするように構成されている。これにより、上述したような２つの問題、すなわち、ワーク１０の上面が不本意にエッチングされてしまう問題および被処理面１０１の一部が所定値と異なるエッチングレートでエッチングされてしまう問題を同時に解消することができる。すなわち、表面加工装置１によれば、ワーク１０に対して高精度なエッチング処理を施すことができる。
【００５２】
・第４の効果
前述したように表面加工装置１では、ノズル４をルートＲに沿って移動させることにより、被処理面１０１の全域にエッチング液を供給することができるようになっている。しかしながら、ワーク１０の厚さや被処理面１０１の面形状によっては、被処理面１０１内にエッチング処理を必要としない領域（以下、「非エッチング領域」と言う）が存在する場合もある。そのため、このような非エッチング領域の直下をノズル４が通過する際には、被処理面１０１へのエッチング液の供給を一時的に停止する必要がある。しかしながら、ノズル４からのエッチング液の送出自体を停止すると、前述したように、ノズル４からのエッチング液の送出を再開してから所定時間内は、ノズル４から送出されるエッチング液の流量が所定値に維持されていない状態で被処理面１０１にエッチング液が供給されるため、被処理面１０１の一部が所定値と異なるエッチングレートでエッチングされてしまう。
【００５３】
そこで、表面加工装置１では、シャッター装置５を設け、ノズル４が非エッチング領域の直下を通過するとき、ノズル４からエッチング液を所定温度および所定流量で送出させた状態を維持しつつ、シャッター装置５を第２の状態から第１の状態とするように構成されている。これにより、上述したような問題、すなわち、被処理面１０１の一部が所定値と異なるエッチングレートでエッチングされてしまう問題を解消することができる。すなわち、表面加工装置１によれば、ワーク１０に対して高精度なエッチング処理を施すことができる。
【００５４】
・第５の効果
被処理面１０１の全域へのエッチング液を供給を終え、ノズル４からのエッチング液の送出を終了する場合には、例えば送液ポンプ７４を停止したり、流量調節バルブ７５を閉じたり、この両方を行ったりすればよい。なお、以下、説明の便宜上、送液ポンプ７４を停止する場合について代表して説明する。
【００５５】
しかしながら、循環経路７９内では、送液ポンプ７４を停止する直前までエッチング液が循環（流動）していたため、送液ポンプ７４を停止しても、それと同時にノズル４からのエッチング液の送出が停止されず、送液ポンプ７４を停止してからしばらくの間はノズル４からエッチング液が送出されてしまう。このように、送液ポンプ７４を止めた時刻とノズル４からのエッチング液の送出が停止する時刻の間に時間差が生じると、この際にノズル４と対向している被処理面１０１の部位では、エッチング液が供給される時間が所定時間よりも長くなり、エッチング深さが所定値よりも深くなる。送液ポンプ７４を停止することによりノズル４からのエッチング液の送出を停止する方法では、ワーク１０に対して高精度なエッチング処理を施すことができない。
【００５６】
そこで、表面加工装置１では、シャッター装置５を設け、ノズル４からのエッチング液の送出を終了する場合には、まず、シャッター装置５を第２の状態から第１の状態とし、被処理面１０１へのエッチング液の供給を遮断する。そして、その後に、送液ポンプ７４を停止し、ノズル４からのエッチング液の送出を停止する。このような構成によれば、上記のような問題、すなわち、被処理面１０１の所定部位に所定時間よりも長くエッチング液が供給されてしまう問題が解消され、ワーク１０に対して高精度なエッチング処理を施すことができる。なお、シャッター装置５を第１の状態とした後に、送液ポンプ７４を停止する順序について述べたが、例えば、シャッター装置５を第１の状態とすると同時に、送液ポンプ７４を停止してもよい。
【００５７】
（制御部）
図６に示すように、制御部６は、ノズル４をシャッター装置５と共に平面内（被処理面１０１上）で移動させるノズル移動装置６１と、加工前および目標とする加工後のワーク１０の表面のプロファイルを記憶する記憶部６２と、これら２つのプロファイルおよびエッチング液の単位時間当たりのエッチング量（エッチング深さ）から、ノズル４の移動速度を算出する演算部６３と、その演算結果に基づきノズル４の移動速度を制御するとともにノズル４とワーク１０の離間距離を一定に保つようにノズル移動装置６１を制御する移動制御部６４と、演算部６３の演算結果に基づきシャッター装置５を第１状態および第２の状態のいずれか一方とするシャッター制御部６５とを有している。
以上、表面加工装置１について説明した。
【００５８】
次いで、表面加工装置１の動作について説明する。
［テスト工程］
まず、表面加工装置１を使用する前に、予備実験として、ワーク１０と同じ材料から成る試料（テストピース）を用いて、ノズル４（送出口４ａ）から所定温度かつ所定流量に維持されたエッチング液を試料表面に送出し、その場合の単位時間当たりのエッチング量（エッチング深さ）を実験的に求めておく。また、このエッチング深さの測定をノズル４を一定の速度で移動させながら行う。この測定を複数の速度で行うことにより、ノズル４の移動速度とエッチング深さの関係を求めることができる。ワーク１０の被処理面１０１上の各点におけるエッチングすべき加工深さが決まれば、ここで求めたノズル４の移動速度と加工深さの関係から、ノズル４の移動速度を定めることができる。
【００５９】
［エッチング前のワーク１０の形状測定工程］
次に、ワーク１０の被処理面１０１の加工前のプロファイルを測定する。この測定は、既存の表面形状測定装置や表面粗さ測定装置等を用いて行うことができる。得られた測定結果を制御部６の記憶部６２に記憶させる。次に、演算部６３は、記憶部６２に記憶されたワーク１０の被処理面１０１の加工前および目標とする加工後のワーク１０の被処理面１０１のプロファイルとの差から、ワーク１０の被処理面１０１上の各位置において加工すべきエッチング深さを算出する。演算部６３は更に、前述のノズル４の移動速度とエッチング深さの関係から、被処理面１０１上の各位置におけるノズル４の移動速度を算出する。また、演算部６３は、記憶部６２に記憶された被処理面１０１の平面視形状とノズル４の移動ルート（前述したルートＲ）および移動速度とから、ノズル４がルートＲ上の地点Ｒ１、Ｒ２を通過する時刻（タイミング）を算出する。
【００６０】
［エッチング工程］
まず、移動制御部６４により制御されたノズル移動装置６１によって、ノズル４をルートＲのエッチング開始地点Ｒｓに位置させると共に、シャッター制御部６５によって、シャッター装置５を第１の状態とする。
次いで、送液ポンプ７４を作動させて流量調節バルブ７５を調節することにより貯留タンク７３からノズル４を通してエッチング液を送出すると共に、温度制御部７８を駆動しエッチング液を加熱する。この状態で、ノズル４から送出されるエッチング液が所定流量に維持されるとともに、エッチング液が所定温度に維持されるまで（すなわち、前述した準備期間Ｔ１、Ｔ２が共に終了するまで）待機する。
【００６１】
次いで、シャッター制御部６５によってシャッター装置５の第１の状態から第２の状態とすると同時に、ノズル移動装置６１によって、ノズル４を上述のように定めた速度で、ワーク１０の被処理面１０１の全域を通過するように、ルートＲに沿って移動させる。それとともに、吸引ポンプ７７を作動させてワーク１０の被処理面１０１からエッチング液を貯留タンク７３に吸引する。また、シャッター制御部６５は、ノズル４がルートＲ上の地点Ｒ１を通過する時から直近の地点Ｒ２を通過する時まで、シャッター装置５を第２の状態から第１の状態とし、ノズル４がエッチング終了地点Ｒｅに到達した時もシャッター装置５を第２の状態から第１の状態とする。
これにより、ワーク１０の被処理面１０１の各点において、前述の算出された加工すべき深さにエッチングがなされ、所望のプロファイルが得られる。
【００６２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の表面加工装置の第２実施形態について説明する。
図７は、本願発明の第２実施形態にかかる表面加工装置が備えるノズルの平面図、図８は、図７に示すノズルの変形例を示す平面図である。
以下、第２実施形態の表面加工装置について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態にかかる表面加工装置では、ノズル４Ａの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態の表面加工装置１と同様である。なお、図７および図８にて、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００６３】
図７（ａ）に示すように、本実施形態のノズル４Ａは、一方向に並んで設けられた複数の送出口４ａと、各送出口４ａの周囲を囲むようにして設けられた複数の吸引口４ｂとを有している。このようなノズル４Ａでは、各送出口４ａからエッチング液が送出され、そのエッチング液が吸引口４ｂから吸引されるようになっている。
図７（ｂ）に示すように、このようなノズル４Ａは、被処理面１０１の平面視にて、制御部６の制御により送出口４ａの配列方向に直交する方向（図７（ｂ）中の矢印方向）に移動する。これにより、より短時間で被処理面１０１の全域へエッチング液を供給することができる。
【００６４】
なお、図７に示す構成では、各送出口４ａに対して１つの吸引口４ｂが形成されているが、ノズル４Ａの構成としては、これに限定されない。例えば、ノズル４Ａとしては、図８（ａ）に示すように、一方向に並んで形成された複数の送出口４ａと、全ての送出口４ａの周囲を覆うように形成された１つの吸引口４ｂとが形成された構成であってもよいし、図８（ｂ）に示すように、一方向に延在する長孔状の送出口４ａと、この送出口４ａを覆うように形成された吸引口４ｂとが形成された構成であってもよい。
以上のような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の表面加工装置の第３実施形態について説明する。
図９は、本願発明の第３実施形態にかかる表面加工装置が備えるシャッターの平面図である。
以下、第３実施形態の表面加工装置について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第３実施形態にかかる表面加工装置では、シャッター装置５Ｂの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態の表面加工装置１と同様である。なお、図９にて、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００６６】
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態のシャッター装置５Ｂは、ノズル４に固定された支持部５２Ｂと、支持部５２Ｂに軸５３Ｂを中心として回動可能に設けられたシャッターブレード５１Ｂとを有している。このようなシャッター装置５Ｂは、図９（ａ）に示すように、シャッターブレード５１Ｂがノズル４とワーク（図示せず）との間に位置する第１の状態と、シャッターブレード５１Ｂがノズル４とワークとの間から退避する第２の状態とをとることができる。
以上のような第３実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６７】
以上、本発明の表面加工装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、本発明の表面加工装置が有するシャッターとして、第１実施形態の構成や、第３実施形態の構成について説明したが、シャッターの構成としては、前述した第１の状態と第２の状態とをとることができれば、特に限定されず、例えば、シャッターブレードを複数枚有していてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１……表面加工装置  １０……ワーク  １０１……被処理面  ２……支持装置  ２１……チャッキングプレート  ２１１……チャッキング面  ２２……固定手段  ２２１……吸気孔  ２２２……吸引ポンプ  ３……エッチング液供給装置  ４、４Ａ……ノズル  ４ａ……送出口  ４ｂ……吸引口  ４１……外管  ４２……内管  ４３……隙間  ５、５Ｂ……シャッター装置  ５１、５１Ｂ……シャッターブレード  ５２、５２Ｂ……支持部  ５２１……孔  ５２２……ガイド溝  ５３Ｂ……軸  ６……制御部  ６１……ノズル移動装置  ６２……記憶部  ６３……演算部  ６４……移動制御部  ６５……シャッター制御部
７……エッチング液循環装置  ７１……送出管  ７２……回収管  ７３……貯留タンク
７４……送液ポンプ  ７５……流量調節バルブ  ７６……流量計  ７７……吸引ポンプ
７８……温度制御部  ７８１……温度検知素子  ７８２……ヒーター  ７８３……駆動制御部  ７９……循環経路  Ｒ１、Ｒ２……地点  Ｒｓ……エッチング開始地点
【図１】
2011222795.tif 000003
【図２】
2011222795.tif 000004
【図３】
2011222795.tif 000005
【図４】
2011222795.tif 000006
【図５】
2011222795.tif 000007
【図６】
2011222795.tif 000008
【図７】
2011222795.tif 000009
【図８】
2011222795.tif 000010
【図９】
2011222795.tif 000011