(57)【要約】【課題】処理ガスを処理ヘッドから被処理物に吹き付けながら処理ヘッドを被処理物に対し相対移動させて表面処理を行なう装置において、被処理物の端部の過剰処理（ローディング効果）を防止する。【解決手段】処理ヘッド２０において被処理物Ｗと対向すべき下面２１に処理ガスの吹出し口５２と吸引口６１を上記相対移動方向に離して形成する。被処理物Ｗの設置領域１１の端縁の外側の設置外領域１２には、多孔部材からなる不活性ガス吹出し部７１を設け、この不活性ガス吹出し部７１の端面と設置領域１１の被処理物Ｗとの間に吸引孔８２を形成する。処理ヘッド２０が不活性ガス吹出し部７１と対向するとき、処理ガス流Ｆに不活性ガスを混入するとともに、この混入量と等量のガスを吸引孔８２から吸込む。【選択図】図５
2007317699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物に処理ガスを吹き付けて前記被処理物の表面を処理する装置であって、
処理ガスの吹出し口と吸引口が形成された面を有し、前記吹出し口に対し前記吸引口が一方向の一側に離れて配置された処理ヘッドと、
前記処理ヘッドを、前記被処理物が設置される領域及び該設置領域の前記一方向の前記一側とは反対側の端縁の外側を含む範囲内で前記設置領域に対し前記一方向に相対移動させる移動機構と、
前記設置領域ひいては被処理物に対し位置固定されるようにして、該設置領域の前記反対側の端縁から外側に前記所定距離分の幅を持つ設置外領域に配置され、前記処理ヘッドと対向可能な側に不活性ガスを吹き出す不活性ガス吹出し孔を有する不活性ガス吹出し部と、
を備えたことを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記設置外領域には、前記処理ヘッドと対向可能な側のガスを前記不活性ガスの吹出し量に応じた分だけ吸引する端吸引孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記不活性ガス吹出し孔からの不活性ガスの吹出し量と前記端吸引孔からの吸引量とが、略等しいことを特徴とする請求項２に記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記端吸引孔が、前記設置外領域における前記設置領域側の縁に、前記不活性ガス吹出し部と前記設置領域とに挟まれるようにして配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記端吸引孔が、前記不活性ガス吹出し部の前記設置領域側の端縁と前記設置領域に配置された被処理物の端縁とによって画成されていることを特徴とする請求項４に記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記不活性ガス吹出し部の前記一方向に沿う幅が、前記所定距離と略同じかそれより大きく、この不活性ガス吹出し部の前記幅方向に前記不活性ガス吹出し孔が分散して配置され、
前記端吸引孔の前記一方向に沿う幅が、前記不活性ガス吹出し部の前記一方向に沿う幅に対し無視できる程度に小さいことを特徴とする請求項４又は５に記載の表面処理装置。
【請求項７】
前記不活性ガス吹出し部における単位面積あたりの不活性ガスの吹出し量が、前記設置領域に近づくにしたがって大きくなることを特徴とする請求項６に記載の表面処理装置。
【請求項８】
前記単位面積あたりの不活性ガスの吹出し量の前記一方向に沿う分布が、前記設置領域において前記処理ヘッドを被処理物に対し静止させたときの処理量の前記一方向に沿う分布と相関していることを特徴とする請求項７に記載の表面処理装置。
【請求項９】
前記不活性ガス吹出し部が、前記不活性ガス吹出し孔となる多数の孔を有する多孔部材にて構成されていることを特徴とする請求項１〜８何れかに記載の表面処理装置。
【請求項１０】
前記多孔部材の前記空間を形成する面が、前記領域上の被処理物と略面一になることを特徴とする請求項９に記載の表面処理装置。
【請求項１１】
前記処理ヘッドの前記面における前記吹出し口を挟んで前記吸引口とは反対側には、他の吸引口が形成されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の表面処理装置。
【請求項１２】
被処理物に処理ガスを吹き付けて前記被処理物の表面を処理する方法であって、
前記処理ガスを吹出し口から吹出し、前記吹出し口に対し一方向に離れた吸引口から吸引する処理ガス流通工程と、
前記吹出し口及び吸引口を前記被処理物に対し前記一方向に相対移動させる移動工程と、
前記吹出し口が被処理物より前記一方向の外側に位置し、吸引口が前記被処理物の端部と対向しているとき、前記吹出し口からの処理ガスに不活性ガスを混入する混入工程と、
前記吹出し口と前記被処理物との間の処理ガスを、前記不活性ガスの混入量に応じた分だけ前記吸引口とは別途に吸引する吸引工程と、
を実行することを特徴とする表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガラス基板や半導体ウェハ等の被処理物に処理ガスを吹き付け、エッチング、成膜、表面改質等の表面処理を行なう装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の表面処理装置として、例えば、処理ヘッドの吹出し口から処理ガスを被処理物に吹き付けながら、被処理物を処理ヘッドに対し一方向に相対移動させるスキャン方式の装置がある（例えば特許文献１参照）。処理ガスは、処理ヘッドと被処理物との間の処理空間を処理ヘッドの吸引口に向かって流れる。この過程で、処理ガス中の反応性成分が被処理物の表面上で反応を起こし、被処理物のエッチングその他の表面処理がなされる。処理済みのガスや反応副生成物は、吸引口から吸引排気される。
特許文献１では、吸引口のさらに外側に不活性ガスの吹出し部を設け、処理領域の周りを不活性雰囲気で囲むようにしている。これにより、処理工程の効率化及び歩留まりの向上を図っている。
【特許文献１】特開２００２−１５１４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
処理ヘッドが被処理物の中央部上をスキャンしている時は、処理ガスが被処理物上を吹出し口の側から吸引口の側へ流れていくにしたがって、処理ガス中の反応性成分が反応により漸次消費され濃度が減少していく。一方、処理ヘッドが相対的に外側から被処理物の端部上に入って来る時や被処理物の端部上から外側へ出て行く時は、吹出し口が被処理物の端部より外側に位置し吸引口が被処理物の端部上に位置する状態が存在し得る。この状態では、吹出し口から吹出された処理ガスが被処理物の端部に達するまでは、反応性成分が消費されずに高濃度を維持し、被処理物の端部に達してはじめて反応性成分の消費が開始される。そのため、被処理物の端部は、高濃度の反応性成分によって中央部よりも過度に処理されてしまう。これをローディング効果という。したがって、被処理物の端部は製品として使用に供することができず、廃棄せざるを得ない。処理ヘッドの吹出し口と吸引口の間の距離を短くすれば、このようなローディング効果が起きる領域の幅を狭くできる。しかし、そうすると、処理ガスが吹出し口から出て吸引口に吸込まれるまでの時間が短くなり、被処理物の表面上で十分に反応し得ないまま吸引口に吸込まれることになる。したがって、処理速度の低下を招くとともに、処理ガスのロスが大きくなる。被処理物のダミーを作成し、これを被処理物の端部に継ぎ足しておくことにより、被処理物の端部でも処理ガス流の反応性成分が被処理物の中央部と同様の濃度分布になるようにすることも考えられるが、被処理物と同質のダミーを常に用意するのは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、
被処理物に処理ガスを吹き付けて前記被処理物の表面を処理する装置であって、
処理ガスの吹出し口と吸引口が形成された面を有し、前記吹出し口に対し前記吸引口が一方向の一側に離れて配置された処理ヘッドと、
前記処理ヘッドを、前記被処理物が設置される領域及び該設置領域の前記一方向の前記一側とは反対側の端縁の外側を含む範囲内で前記設置領域に対し前記一方向に相対移動させる移動機構と、
前記設置領域ひいては被処理物に対し位置固定されるようにして、該設置領域の前記反対側の端縁から外側に前記所定距離分の幅を持つ設置外領域に配置され、前記処理ヘッドと対向可能な側に不活性ガスを吹き出す不活性ガス吹出し孔を有する不活性ガス吹出し部と、
を備えたことを特徴とする。
これによって、前記吹出し口から吹出された処理ガスの反応性成分濃度を不活性ガスにて薄めることができ、被処理物の端部に処理ガスが高濃度のまま導入されるのを防止することができる。
【０００５】
前記設置外領域には、前記処理ヘッドと対向可能な側のガスを前記不活性ガスの吹出し量に応じた分だけ吸引する端吸引孔が形成されていることが好ましい。
これによって、被処理物の端部に導入される処理ガスの反応性成分濃度を低減するだけでなく流量増大を防止でき、被処理物の端部と接触する反応性成分の量を確実に減らすことができる。この結果、被処理物の端部における処理レートを小さくすることができ、被処理物の端部の過剰処理（ローディング効果）を抑制することができる。ひいては、処理ヘッドの吹出し口と吸引口の間の距離を十分に確保することができ、処理速度を向上させることができる。
【０００６】
前記不活性ガス吹出し孔からの不活性ガスの吹出し量と前記吸引孔からの吸引量とが、略等しいことが好ましい。
これによって、被処理物に導入される処理ガス流量を一定に保つことができる。
【０００７】
前記端吸引孔が、前記設置外領域における前記設置領域側の縁に、前記不活性ガス吹出し部と前記設置領域とに挟まれるようにして配置されていることが好ましい。
これによって、被処理物の端縁の直近を吸引することができる。
【０００８】
前記端吸引孔が、前記不活性ガス吹出し部の前記設置領域を向く端縁と前記設置領域に配置された被処理物の端縁とによって画成されていることが好ましい。これによって、端吸引孔を形成するためだけの部材が不要となり、構成の簡素化を図ることができる。
【０００９】
前記不活性ガス吹出し部の前記一方向に沿う幅が、前記吹出し口と吸引口の間の所定距離と略同じかそれより大きいことが好ましい。
この不活性ガス吹出し部の幅方向ないしは前記設置外領域に前記不活性ガス吹出し孔が分散して配置されていることが好ましい。
前記端吸引孔の前記一方向に沿う幅が、前記不活性ガス吹出し部の前記一方向に沿う幅に対し無視できる程度に小さいことが、より好ましい。
これによって、被処理物端部に導入される処理ガスの反応性成分濃度を、処理ヘッドの相対移動に伴って増減させることができ、被処理物端部の処理量を均一化することができる。また、被処理物の端縁の直近を局所的に吸引することができる。一方、不活性ガス吹出し部全体の不活性ガス供給量は一定にでき、制御を容易に行なうことができる。
【００１０】
前記不活性ガス吹出し部における単位面積あたりの不活性ガスの吹出し量が、前記一方向に沿って変化しているのが好ましく、前記不活性ガス吹出し部における単位面積あたりの不活性ガスの吹出し量が、前記領域に近づくにしたがって大きくなることが、より好ましい。
前記単位面積あたりの不活性ガスの吹出し量の前記一方向に沿う分布が、前記設置領域において前記処理ヘッドを被処理物に対し静止させたときの処理量（ある瞬間における処理レート）の前記一方向に沿う分布と相関していることが、一層好ましい。
これによって、被処理物の端部を処理する時の処理レート分布が、被処理物の中央部を処理する時の処理レート分布と相関するようなガス状態を形成でき、処理の一層の均一化を図ることができる。
前記不活性ガス吹出し部における単位面積あたりの不活性ガスの吹出し量が、前記不活性ガス吹出し部の全域にわたって略一様であってもよい。
【００１１】
前記不活性ガス吹出し部が、多数の吹出し孔を有する多孔部材を含むことが好ましい。
これによって、不活性ガス吹出し部の構成を容易化できる。多孔部材は、多孔質材料を用いてもよく、パンチングメタルのような平板に多数の孔を空けたものでもよく、網でもよい。
【００１２】
前記多孔部材の前記空間を形成する面が、前記領域上の被処理物と略面一になることが好ましい。
これによって、処理ガスが不活性ガス吹出し部上から被処理物上にスムーズに流れていくようにすることができる。
前記多孔部材の前記設置領域を向く端面と前記設置領域上の被処理物の端縁とによって前記吸引孔を画成するのが好ましい。これによって、被処理物の端縁の直近を吸引することができる。また、端吸引孔を形成するためだけの部材が不要となり、構成の簡素化を図ることができる。
【００１３】
前記処理ヘッドの前記面における前記吹出し口を挟んで前記吸引口（第１吸引口）とは反対側には、他の吸引口（第２吸引口）が形成されていることが好ましい。
これにより、吹出し口から吹出された処理ガスが２方向に分かれて流れる。この場合、前記設置領域の前記反対側の設置外領域（第１設置領域）並びに該第１設置領域の前記不活性ガス吹出し部及び吸引孔（第１不活性ガス吹出し部及び第１吸引孔）だけでなく、前記設置領域の前記一側にも該一側の端縁に接しその外側に前記吹出し口と前記第２吸引口との間の第２所定距離分の幅を持つ第２設置外領域を設定し、この第２設置外領域に、前記処理ヘッドと対向可能な側に不活性ガスを吹き出す第２不活性ガス吹出し孔を有する第２不活性ガス吹出し部を設けるのが好ましく、更に第２設置外領域に、前記処理ヘッドと対向可能な側のガスを前記第２不活性ガス吹出し部からの不活性ガスの吹出し量に応じた分だけ吸引する第２端吸引孔を形成するのがより好ましい。
【００１４】
被処理物に処理ガスを吹き付けて前記被処理物の表面を処理する方法であって、
前記処理ガスを吹出し口から吹出し、前記吹出し口に対し一方向に離れた吸引口から吸引する処理ガス流通工程と、
前記吹出し口及び吸引口を前記被処理物に対し前記一方向に相対移動させる移動工程と、
前記吹出し口が被処理物より前記一方向の外側に位置し、吸引口が前記被処理物の端部と対向しているとき、前記吹出し口からの処理ガスに不活性ガスを混入する混入工程と、
前記吹出し口と前記被処理物との間の処理ガスを、前記不活性ガスの混入量に応じた分だけ前記吸引口とは別途に吸引する吸引工程と、
を実行することを特徴とする。
これによって、前記吹出し口から吹出された処理ガスを、濃度を薄めるとともに流量は略一定に維持した状態で、被処理物の端部に導入でき、被処理物の端部における処理レートを小さくすることができる。この結果、被処理物の端部の過剰処理（ローディング効果）を抑制することができる。ひいては、吹出し口と吸引口の間の距離を十分に確保することができ、処理速度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、吹出し口と吸引口の間の距離を十分に確保し、処理速度を確保しつつ、被処理物の端部に処理ガスが高濃度のまま導入されるのを防止することができる。ひいては、被処理物の端部の過剰処理（ローディング効果）を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を説明する。
図１及び図２に示すように、この実施形態では、例えば平面視四角形のガラス基板Ｗを被処理物とし、この基板Ｗの上面に被膜されたアモルファスシリコン等の膜をエッチング処理している。エッチング用の表面処理装置１として、リモート式のプラズマ表面処理装置１を用いている。プラズマ表面処理装置１は、ステージ１０と、処理ヘッド２０を備えている。
装置１のステージ１０や処理ヘッド２０は、それぞれほぼ左右対称になっている。以下、これら左右略対称の要素（後記処理ガス流Ｆ等を含む）を互いに区別するときは、左側のものには符号に「Ｌ」を付し、右側のものには符号に「Ｒ」を付すことにする。
【００１７】
ステージ１０の上面には、基板Ｗと同じ大きさの基板設置領域１１が設けられている。この設置領域１１に、処理すべき基板Ｗがセットされるようになっている。ステージ１０の設置領域１１の左右外側には、設置外領域１２がそれぞれ設けられている。左側の設置外領域１２Ｌは、設置領域１１の左端縁と接し、後記処理ヘッド２０の吹出し口５２と右側吸引口６１Ｒとの間の距離ＤＲと略等しい幅を有して前後に帯状に延びている。右側の設置外領域１２Ｒは、設置領域１１の右端縁と接し、後記処理ヘッド２０の吹出し口５２と左側吸引口６１Ｌとの間の距離ＤＬと略等しい幅を有して前後に帯状に延びている。
【００１８】
図１に示すように、ステージ１０の上方に離れて処理ヘッド２０が配置されている。処理ヘッド２０とステージ１０上の基板Ｗとの間には、処理空間１ｓが形成されるようになっている。
【００１９】
処理ヘッド２０は、移動機構４０に接続されている。この移動機構４０によって処理ヘッド２０が左右方向（一方向）に移動（スキャン）されるようになっている。この移動範囲は、ステージ１０の設置領域１１及び左右の設置外領域１２Ｌ，１２Ｒを含んでいる。移動機構４０は、電動式でもよく油圧又は空圧式でもよい。
処理ヘッド２０が固定され、ステージ１０ひいては基板Ｗが移動されるようになっていてもよい。この場合、移動機構４０は、ローラコンベアやベルトコンベアにて構成してもよい。
図２の二点鎖線に示すように、処理ヘッド２０は、基板Ｗの前後方向（図１の紙面直交方向）の寸法に対応して前後に長く延びている。
【００２０】
処理ヘッド２０には、左右一対をなす電極３１，３１が収容されている。これら電極３１，３１は、それぞれ図１の紙面と直交する前後方向に長く延びている。一方の電極３１に電源３０が接続され、他方の電極３１は電気的に接地されている。電極３１，３１の互いの対向面には固体誘電体層３２が設けられている。なお、固体誘電体層３２は何れか１つの電極３１の対向面に設けられていればよい。
【００２１】
一対の電極３１，３１の固体誘電体層３２の間にヘッド内ガス供給路５１が形成されている。図２に示すように、ヘッド内ガス供給路５１は、スリット状をなし、前後方向に長く延びている。図１に示すように、ヘッド内ガス供給路５１の上端部に処理ガス供給源５０が連なっている。処理ガス供給源５０は、所定流量の処理ガスをヘッド内ガス供給路５１の前後長手方向に均一に導入するようになっている。エッチング用の処理ガス原料としては、例えばＣＦ４等のフッ素系成分やＯ２等の酸素系成分が含まれている。
電源３０から一方の電極３１への電圧供給により、ヘッド内ガス供給路５１に大気圧グロー放電が形成される。これにより、ヘッド内ガス供給路５１が大気圧プラズマ空間となり、処理ガスがプラズマ化され、フッ素系や酸素系の反応性成分が生成されるようになっている。
【００２２】
ヘッド内ガス供給路５１の下端部は、処理ヘッド２０の下面２１（被処理物と対向すべき面）に達して開口し、主吹出し口５２を構成している。吹出し口５２は、前後方向に長く延びている（図２）。この吹出し口５２から上記反応性成分を含む処理ガスが下方へ吹出されるようになっている。図１に示すように、処理ヘッド２０が基板Ｗの中央部上に位置している場合、吹出し口５２から吹出された処理ガスＦは、処理ヘッド２０と基板Ｗの間の処理空間１Ｓを左右方向に流れるようになっている。この処理空間１Ｓにおける処理ガス流Ｆ中の反応性成分が基板Ｗと接触して反応が起き、アモルファスシリコン等の処理対象膜がエッチングされるようになっている。この反応により、処理ガス流Ｆ中の反応性成分の濃度が、下流に向かうにしたがって漸減していくことになる。
【００２３】
したがって、図１に挿入したグラフに示すように、エッチングレートは、吹出し口５２の直下において最大になり、そこから左右両側の処理ガス流ＦＬ，ＦＲの下流に向かうにしたがって漸減していくことになる。
【００２４】
処理ヘッド２０の左右両側には、それぞれヘッド内吸引路６２，６２が設けられている。各ヘッド内吸引路６２，６２の下端部は、処理ヘッド２０の下面２１（被処理物と対向すべき面）に開口され、主吸引口６１を構成している。図２に示すように、左右のヘッド内吸引路６２，６２ひいては吸引口６１，６１は、それぞれスリット状をなし、前後方向に長く延びている。左右の各吸引口６１Ｌ，６１Ｒは、吹出し口５２から所定距離ＤＬ，ＤＲだけ離れている。距離ＤＬ，ＤＲは、互いに等しく、例えばそれぞれ５０ｍｍ程度になっている。
なお、距離ＤＬ，ＤＲは互いに異なっていてもよい。
【００２５】
図１に示すように、各ヘッド内吸引路６２，６２の上端部は、主吸引流量調節手段６４を介して真空ポンプ等の主吸引源６５に接続されている。この主吸引源６５によって、処理済みのガス流Ｆ，Ｆが吸引口６１，６１から吸込まれ、排気されるようになっている。主吸引流量調節手段６４は、マスフローコントローラや流量制御弁等で構成され、対応する吸引口６１からの吸引流量を調節するようになっている。各吸引口６１における吸引流量は、吹出し口５２からの吹出し流量のちょうど２分の１になるように設定するのが好ましい。
【００２６】
処理ヘッド２０の左右両側には、下面２１と面一をなす延長部２２が設けられている。この延長部２２によって、処理ガスが吸引口６１Ｌ，６１Ｒより外側に漏れるのが抑制されている。
【００２７】
図１及び図２に示すように、表面処理装置１には、さらに給排機構２が備えられている。給排機構２は、不活性ガス吹出し機構７０と端縁吸引機構８０とを含んでいる。不活性ガス吹出し機構７０は、ステージ１０の左右の設置外領域１２Ｌ，１２Ｒの上面にそれぞれ設けられた左右一対の不活性ガス吹出し部７１Ｌ，７１Ｒを備えている。ステージ１０の左右の設置外領域１２Ｌ、１２Ｒにおける吹出し部７１Ｌ，７１Ｒの下側部分にはそれぞれ吹出し室７３Ｌ，７３Ｒが形成されており、これら吹出し室７３Ｌ，７３Ｒがそれぞれ不活性ガス吹出し流量調節手段７４Ｌ，７４Ｒを介して不活性ガス源７５に接続されている。
不活性ガス源７５としては、コンプレッサ等の空気圧源が用いられている。これにより、不活性ガスとしての空気が、吹出し部７１から吹出されるようになっている。
左右の流量調節手段７４，７４は、それぞれマスフローコントローラや流量制御弁等で構成され、吹出し部７１からの空気吹出し流量を調節するようになっている。
【００２８】
不活性ガス吹出し部７１は、多数の吹出し孔７２を有する板状の多孔部材にて構成されている。多孔部材７１は、プラズマ化された処理ガスに対し十分な耐性を有する材料にて構成されているのが好ましく、例えばアルミナ等のセラミックで構成されている。パンチングメタル等の金属製網状部材に金メッキを施したものを用いてもよい。
【００２９】
不活性ガス吹出し部７１は、前後方向に長く延びている。この不活性ガス吹出し部７１の前後の長さは、基板Ｗの前後方向の寸法よりやや大きく、処理ヘッド２０の吹出し口５２及び吸引口６１の前後方向の長さとほぼ等しい。不活性ガス吹出し部７１の左右の幅は、処理ヘッド２０の吹出し口５２から左右の各吸引口６１Ｌ，６１Ｒまでの間の距離ＤＬ，ＤＲ（約５０ｍｍ）と略同じか、それより少し大きい。
なお、左右の距離ＤＬ，ＤＲが互いに異なる場合、左側の不活性ガス吹出し部７１Ｌの幅は、右側の距離ＤＲと略同じかそれより大きくし、右側の不活性ガス吹出し部７２Ｒの幅は、左側の距離ＤＬと略同じかそれより大きくするとよい。
【００３０】
図３に示すように、処理ヘッド２０が相対移動範囲内の左側部分に位置するとき、該処理ヘッド２０と左吹出し部７１Ｌとが対向し、これらの間に処理ガス等の通路となる空間１ＳＬが形成されるようになっている。
【００３１】
図９に示すように、処理ヘッド２０が相対移動範囲内の右側部分に位置するとき、該処理ヘッド２０と右吹出し部７１Ｒとが対向し、これらの間に処理ガス等の通路となる空間１ＳＲが形成されるようになっている。
【００３２】
図１に示すように、不活性ガス吹出し部７１，７１の上面（処理ヘッド２０と対向可能な側の面）は、基板Ｗの上面と面一になるようになっている。
【００３３】
多孔部材からなる吹出し部７１の吹出し孔７２は、吹出し部７１を厚さ方向に貫通し、下端が吹出し室７３に連なっている。
吹出し孔７２は、吹出し部７１の略全域（長手方向及び幅方向）に分散して配置されている。吹出し孔７２の大きさは、吹出し部７１における左右方向の位置に応じて互いに異なっており、設置領域１１に近いものほど大径になっている。これによって、吹出し部７１における設置領域１１に近い位置ほど、単位面積あたりの空気（不活性ガス）の吹出し量が大きくなっている。
しかも、吹出し部７１の各吹出し孔７２の大きさ、ひいては単位面積あたりの空気吹出し量ｑの左右方向の分布は、処理ヘッド２０を設置領域１１内で基板Ｗの中央部に対し静止させたときの該基板中央部のエッチング量Ｅの左右方向の分布（ある瞬間におけるエッチングレートの左右方向の分布）と相関するように設定されている。
【００３４】
すなわち、図１の挿入グラフに示すように、左側の吹出し部７１Ｌの単位面積あたりの空気吹出し量をｑＬとし、吹出し部７１Ｌの右端部を原点として左右方向にｘ軸（したがって吹出し部７１Ｌ上の点はｘ軸のマイナス部分）をとると、吹出し部７１Ｌの右端部から距離（−ｘ）だけ左に離れた地点における単位面積あたりの空気吹出し量ｑＬ（−ｘ）が、
ｑＬ（−ｘ）＝ｋＬＥＲ（ｘ）    （式１）
となるように、左吹出し部７１Ｌの孔７２の大きさが設定されている。ここで、ｋＬは比例定数であり、処理ガスの吹出し時の濃度及び吹出し流量、吸引口６１Ｒからの吸引量、トータルのエッチング量等によって定められる。ＥＲは、静止エッチング量Ｅの原点（吹出し口５２の直下）より右側半分の分布である。したがって、ＥＲ（ｘ）は、吹出し口５２の直下から右へ距離ｘだけ離れた地点における静止エッチング量である。
【００３５】
同様に、右側の吹出し部７１Ｒの単位面積あたりの空気吹出し量をｑＲとし、吹出し部７１Ｒの左端部を原点として右方向にｘ軸をとると、吹出し部７１Ｌの右端部から距離ｘだけ右に離れた地点における単位面積あたりの空気吹出し量ｑＲ（ｘ）が、
ｑＲ（ｘ）＝ｋＲＥＬ（−ｘ）    （式２）
となるように、右吹出し部７１Ｒの孔７２の大きさが設定されている。ここで、ｋＲは比例定数である。本装置１においては左右対称であるので、ＫＬ＝ＫＲである。ＥＬは、静止エッチング量Ｅの原点（吹出し口５２の直下）より左側半分（ｘ軸のマイナス側）の分布である。したがって、ＥＬ（−ｘ）は、吹出し口５２の直下からの距離（−ｘ）だけ左に離れた地点における静止エッチング量である。
【００３６】
予め、基板Ｗのサンプルを用いて静止エッチング量Ｅを測定し、これに基づいて吹出し孔７２の左右方向位置に応じた大きさを設定するとよい。吹出し孔７２の大きさを変えるのに代えて、図１０に示すように、同じ大きさの吹出し孔７２の配置間隔を左右方向の位置に応じて変化させることにしてもよい。変化の度合いの異なる複数の吹出し部７１を用意しておき、適宜交換できるようにしてもよい。
【００３７】
給排機構２の端縁吸引機構８０は、上記主吸引源６５とは別途又は共通の真空源からなる端縁吸引源８５を有し、この端縁吸引源８５から端縁吸引路８３が延びている。端縁吸引路８３は、２つに分岐し、各分岐路８３Ｌ，８３Ｒに端縁吸引流量調節手段８４Ｌ，８４Ｒが設けられている。流量調節手段８４，８４は、マスフローコントローラや流量制御弁等で構成され、対応する吸引路８３の吸引流量を調節するようになっている。流量調節手段８４Ｌの設定吸引流量は、左側の吹出し部７１Ｌからの空気吹出し量（吹出し流量調節手段７４Ｌの設定流量）と等しくなっている。流量調節手段８４Ｒの設定吸引流量は、右側の吹出し部７１Ｒからの空気吹出し量（吹出し流量調節手段７４Ｒの設定流量）と等しくなっている。
【００３８】
流量調節手段８４Ｌが設けられた吸引路８３Ｌの先端部は、ステージ１０の左側設置外領域１２Ｌにおける設置領域１１側の縁の上面に達し、上に開口されている。図２に示すように、吸引路８３Ｌの先端開口は、多数のスポット孔に分岐され、領域１１，１２Ｌの境界に沿って前後に並べられている。図１及び図２に示すように、吹出し部７１Ｌの右端面と設置領域１１上の基板Ｗとの間には、前後に延びるスリット状の隙間８２Ｌが画成されている。この隙間８２Ｌの底部が、吸引路８３Ｌの先端開口に連なっている。この隙間８２Ｌが、端縁吸引機構８０の左側吸引孔を構成している。吸引孔８２Ｌの左右方向の幅は、極めて小さく、吹出し部７１Ｌの左右方向の幅と比べると無視し得る。これによって、基板Ｗの左端縁直近が局所的に吸引されることになる。
【００３９】
同様に、他方の流量調節手段８４Ｒが設けられた吸引路８３Ｒの先端部は、ステージ１０の右側設置外領域１２Ｒにおける設置領域１１側の縁の上面に達し、上に開口されている。吸引路８３Ｒの先端開口は、多数のスポット孔に分岐され、領域１１，１２Ｒの境界に沿って前後に並べられている。吹出し部７１Ｒの左端面と設置領域１１上の基板Ｗとの間には、前後に延びるスリット状の隙間８２Ｒが形成されている。この隙間８２Ｒの底部が、吸引路８３Ｒの先端開口に連なっている。この隙間８２Ｒが、端縁吸引機構８０の右側吸引孔を構成している。吸引孔８２Ｒの左右方向の幅は、極めて小さく、吹出し部７１Ｒの左右方向の幅と比べると無視し得る。これによって、基板Ｗの右端縁直近が局所的に吸引されることになる。
【００４０】
上記のように構成されたプラズマ表面処理装置１によって、基板Ｗの表面をエッチングする方法を、基板Ｗの左右端部の処理を中心に説明する。
図３に示すように、処理ヘッド２０をステージ１０の基板設置領域１１上より例えば左外側に退避させた状態で、処理すべき基板Ｗを、ステージ１０の基板設置領域１１に設置する。
【００４１】
次に、同図の白抜き矢印に示すように、移動機構４０にて処理ヘッド２０を右方向へ移動（スキャン）させる（移動工程）。処理ヘッド２０は、左側の不活性ガス吹出し部７１Ｌにかかる状態になる。これと前後して、処理ガスのプラズマ化及び吹出しを開始する（処理ガス流通工程）。すなわち、処理ガス供給源５０から処理ガスを処理ヘッド２０のヘッド内ガス供給路５１に導入するとともに、電源３０を駆動して、電極３１，３１間に電界を印加し大気圧グロー放電を形成する。これにより、ヘッド内ガス供給路５１において、処理ガスがプラズマ化され、反応性成分が生成される。この反応性成分を含む処理ガスが、吹出し口５２から吹出される。この吹出ガスは、吹出し口５２の直下のステージ１０又は不活性ガス吹出し部７１Ｌ上で左右に分かれ、処理ヘッド２０とステージ１０又は不活性ガス吹出し部７１Ｌとの間を左方向又は右方向へそれぞれ流れて行く。このガス流Ｆの速度は、処理ヘッド２０のスキャン速度より十分に大きい。さらに、主吸引源６５によってヘッド内吸引路６２Ｌ，６２Ｒの吸引を開始する。これにより、左方向へのガス流ＦＬは、左側の吸引口６１Ｌからヘッド内吸引路６２Ｌに吸込まれ、右方向へのガス流ＦＲは、右側の吸引口６１Ｒからヘッド内吸引路６２Ｒに吸込まれ、排気される。同時に、左右の流量調節手段６４Ｌ，６４Ｒによって各ヘッド内吸引路６２の吸引量が処理ガス供給量のちょうど２分の１になるように調節する。
【００４２】
さらに、不活性ガス吹出し機構７０の吹出し部７１Ｌから空間１ＳＬへの空気の吹出しを開始するとともに（混入工程）、吸引孔８２Ｌからの局所吸引を開始する（吸引工程）。このとき、吹出し流量調節手段７４Ｌによって空気吹出し量が所定量になるように調節するとともに、吸引流量調節手段８４Ｌによって吸引量が上記空気吹出し量とちょうど等しくなるように調節する。
処理ガス流Ｆは、吹出し部７１Ｌからの空気混入によって下流に向かうにしたがって流量が増大するとともに反応性成分の濃度が低下する。
【００４３】
やがて、図４に示すように、処理ヘッド２０の吹出し口５２が不活性ガス吹出し部７１Ｌの左側部の上方に位置するようになるとともに、右側の吸引口６１Ｒが基板Ｗの左側の端縁のほぼ真上に位置するようになり、右方向ガス流ＦＲが基板Ｗの左端縁の上面に接触し、該ガス流Ｒ中の反応性成分によって基板Ｗの左端縁の膜のエッチングが開始される。このとき、右方向ガス流ＦＲのほぼ全長にわたる部分に吹出し部７１Ｌから空気が混入されることになり、右方向ガス流ＦＲへの空気混入量が最大となる。したがって、該ガス流ＦＲ中の反応性成分の濃度が最小になる。これによって、反応性成分が高濃度のまま基板Ｗの左端縁に送られるのを防止することができる。また、右方向ガス流ＦＲの流量は吹出し部７１Ｌの右端部上で最大になるが、この右方向ガス流ＦＲが基板Ｗに達する直前で、吸引孔８２Ｌからちょうど流量増大分に相当する量が局所吸引される。したがって、基板Ｗの左端縁に達する右方向ガス流ＦＲの流量は、空気を混入しない場合の設定流量（吹出し口５２からの吹出し流量のちょうど２分の１）と同じになる。これによって、あたかも基板Ｗ上を処理ガスが反応性成分を消費しながら距離ＤＲだけ進んだのと同様のガス状態（反応性成分の濃度変化及び流量）を作ることができ、基板Ｗの左端縁におけるエッチングレートを抑えることができる。
【００４４】
図５に示すように、処理ヘッド２０の右方向スキャンに伴なって、吹出し口５２から吹出し部７１Ｌの右端部までの距離ｘ１が短くなり、右方向ガス流ＦＲへの空気混入量が漸減する。（その分、左方向ガス流ＦＲへの空気混入量が漸増する。）これにより、右方向ガス流ＦＲの反応性成分濃度が漸増する。
しかも、単位面積あたりの空気吹出し量ｑＬ（−ｘ）が上記式１を満たすことによって、吹出し部７１Ｌ上を距離ｘ１だけ進んで基板Ｗの左端縁に達したガス流ＦＲの反応性成分濃度を、あたかも基板Ｗ上を反応性成分を消費しながら距離ｘ１だけ進んだのと同様の大きさにすることができる。ガス流ＦＲの最終流量は、吸引孔８２Ｌからの吸引によって設定流量を維持する。
【００４５】
この状態のガス流ＦＲが、基板Ｗの左端縁から略距離（ＤＲ−ｘ１）だけ基板内側へ流れ、吸引口６１Ｒから吸引される。これにより、基板Ｗの左端縁を含む略幅（ＤＲ−ｘ１）の部分が、抑制されたレートでエッチングされることになる。しかも、基板Ｗの中央部を処理する時（図１）におけるｘ＝ｘ１〜ＤＲの区間と略同様のエッチングレート分布（静止エッチング量分布）でエッチングされることになる。
【００４６】
図６に示すように、処理ヘッド２０の吹出し口５２が基板Ｗの左端縁上に達したとき、吹出し部７１Ｌからの空気は主に左方向ガス流ＦＬに混入され、右方向ガス流ＦＲへはほとんど混入されなくなる。したがって、ほぼ設定濃度のガスＦＲが基板Ｗの左端縁から基板内側へ入り、反応性成分を消費しながら、ほぼ距離ＤＲだけ進んだ位置で吸引口６２Ｒから吸引される。したがって、エッチングされる部分の幅が略ＤＲになる。この基板Ｗの左端縁を含む略幅ＤＲの部分を、基板Ｗの左端部ＷＬと定義することにする。この時の基板左端部ＷＬのエッチングレート分布は、基板Ｗの中央部を処理する時（図１）の吹出し口５２直下より右半分（ｘ＝０〜ＤＲ）のエッチングレート分布と略同じになる。
【００４７】
吹出し口５２が基板Ｗ上に達した以降は、吹出し孔７２Ｌからの空気吹出し及び吸引孔８２Ｌからの局所吸引を停止することにしてもよい。
その後、処理ヘッド２０が更に右方向へスキャンされることにより、基板端部ＷＬに左方向のガス流ＦＬが当たるようになる。やがて、このガス流ＦＬも基板端部ＷＬより右側へ移動し、基板端部ＷＬに対するエッチングが終了する。
【００４８】
このように、基板端部ＷＬをエッチングする際は、空気吹出しと局所吸引を行なうことによりエッチングレートを抑えることができ、過剰エッチング（ローディング効果）を防止することができる。しかも、空気吹出し量が式１を満たすことにより、エッチングレート分布を基板中央部と同様の状態にすることができ、基板中央部と同じエッチング量を得ることができる。したがって、基板端部ＷＬとそれより内側の部分との間で処理量が不連続になるのを防止することができる。
【００４９】
処理ヘッド２０は、更に右方向へスキャンされる。そして、図１に示すように、処理ヘッド２０が基板Ｗの中央部上に位置され、基板Ｗの中央部のエッチングがなされる。
【００５０】
処理ヘッド２０が基板Ｗの右端部の上方にかかるようになるのに前後して、右側不活性ガス吹出し孔７２Ｒからの空気吹出し、及び吸引孔８２Ｒからの局所吸引を開始しておく。やがて、図７に示すように、吹出し口５２が基板Ｗの右端縁に達する。この時点では、吹出し部７１Ｒからの空気は殆ど右方向ガス流ＦＲに混入される。左方向ガス流ＦＬは、ほぼ設定濃度のまま基板Ｗの右端縁から基板内側へ入り、反応性成分を消費しながら、ほぼ距離ＤＬだけ進んだ位置で吸引口６２Ｌから吸引される。この基板Ｗの右端縁を含む略幅ＤＬの部分を、基板Ｗの右端部ＷＲと定義することにする。この時点の基板右端部ＷＲのエッチングレート分布は、基板Ｗの中央部を処理する時（図１）の吹出し口５２直下より左半分（ｘ＝−ＤＬ〜０）のエッチングレート分布と略同じになる。
【００５１】
図８に示すように、処理ヘッド２０の更なる右方向スキャンに伴なって、左方向ガス流ＦＬが右側不活性ガス吹出し部７１Ｒ上の空間１ＳＲを通過するようになる。これによって、吹出し部７１Ｒからの空気の一部が左方向ガス流ＦＬに混入され、反応性成分が高濃度のまま基板端部ＷＲに送られるのを防止することができる。また、左方向ガス流ＦＬが基板端部ＷＲに達する直前で、吸引孔８２Ｒによってちょうど混入空気と同量のガスが局所吸引されることにより、基板端部ＷＲに送り込まれるガス流ＦＬの流量を、空気を混入しない場合の設定流量（吹出し口５２からの吹出し流量のちょうど２分の１）と同じにすることができる。これによって、基板端部ＷＲにおけるエッチングレートを抑えることができ、過剰処理（ローディング効果）を防止することができる。
【００５２】
しかも、吹出し部７１Ｒからの単位面積あたりの空気吹出し量ｑＲ（ｘ）が上記式２を満たすことによって、吹出し口５２から距離ｘ２だけ進んで基板Ｗの右端縁に達したガス流ＦＬの反応性成分濃度を、あたかも基板Ｗ上を反応性成分を消費しながら距離ｘ２だけ進んだのと同様の大きさにすることができる。
【００５３】
この状態のガス流ＦＬが、基板Ｗの右端縁から略距離（ＤＬ−ｘ２）だけ基板内側へ流れ、吸引口６１Ｌから吸引される。これにより、基板Ｗの右端縁を含む略幅（ＤＬ−ｘ２）の部分が、基板Ｗの中央部を処理する時（図１）におけるｘ＝（−ｘ２）〜（−ＤＬ）の区間と略同様のエッチングレート分布でエッチングすることができる。
【００５４】
そして、図９に示すように、処理ヘッド２０の左側吸引口６１Ｌが基板Ｗの右端縁上に達したとき、処理ガスは基板Ｗの右端縁にだけ当たり、基板Ｗの右端縁だけがエッチングされることになる。このとき、左方向ガス流ＦＬのほぼ全長にわたる部分に吹出し部７１Ｒから空気が混入されることになり、基板右端縁に送られるガス流ＦＬ中の反応性成分の濃度が最小になる。流量は、吸引孔８２Ｒからの局所吸引により一定に維持される。これによって、あたかも基板Ｗ上を処理ガスが反応性成分を消費しながら距離ＤＬだけ進んだのと同様のガス状態（反応性成分濃度及び流量）を作ることができ、エッチングレートを十分に小さくすることができ、ローディングを防止することができる。
その後、処理ヘッド２０が更に右方向へスキャンされることにより、基板端部ＷＲに対するエッチングが終了する。
【００５５】
このように、基板の右端部ＷＲをエッチングする際は、左端部ＷＬと同様に空気吹出しと局所吸引を行なうことによりエッチングレートを抑えることができ、過剰エッチング（ローディング効果）を防止することができる。しかも、空気吹出し量が式２を満たすことにより、エッチングレート分布を基板中央部と同様の状態にすることができ、基板中央部と同じエッチング量を得ることができる。したがって、基板端部ＷＲとそれより内側の部分との間で処理量が不連続になるのを防止することができる。
これにより、基板Ｗの全面を略均一に処理することができる。この結果、基板Ｗの使用可能な面積を増やすことができる。
【００５６】
表面処理装置１によれば、処理ヘッド２０の吹出し口５２と吸引口６１Ｌ，６１Ｒとの間の距離を短くする必要がなく、反応性成分を使い切るのに十分な距離を確保することができる。これによって、処理効率を向上できるとともに、処理ガスのロスを抑えることができる。
処理ヘッド２０のスキャンによって基板Ｗに向かう側のガス流ＦＬ，ＦＲへの空気混入量を変動させることができるので、ガス吹出し部７１Ｌ，７１Ｒにおける全体の空気吹出し量は一定に維持しておけばよい。したがって、空気圧源７５や流量調節手段７４Ｌの操作量を経時的に変動させる必要がなく、制御が容易である。
【００５７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、不活性ガスは、被処理物との反応性を有しないものであればよく、空気に限られず、窒素等を用いてもよい。
不活性ガス吹出し部７１Ｌ，７１Ｒの上面は、基板Ｗの上面と面一になるようになっていなくてもよく、基板Ｗの上面より上に突出していてもよく、基板Ｗの上面より下に引っ込んでいてもよく、基板Ｗの下面と同じ高さになっていてもよく、基板Ｗの下面より下に引っ込んでいてもよい。
処理ヘッド２０には、左右の吸引口６１Ｌ，６１Ｒのうち何れか１つだけが設けられていてもよい。この場合、吹出し口５２に対し当該１つの吸引口６１が配置された側とは反対側にだけ、不活性ガス吹出し部７１及び吸引孔８２が設けられていればよい。要するに、処理ヘッド２０に左側の吸引口６１Ｌだけが設けられている場合、左右の不活性ガス吹出し部７１Ｌ，７１Ｒ及び吸引孔８２Ｌ，８２Ｒのうち右側の不活性ガス吹出し部７１Ｒ及び吸引孔８２Ｒだけがあればよい。処理ヘッド２０に右側の吸引口６１Ｒだけが設けられている場合、左側の不活性ガス吹出し部７１Ｌ及び吸引孔８２Ｌだけがあればよい。
吹出し口５２と左側の吸引口６１Ｌとの間の距離と、吹出し口５２と右側の吸引口６１Ｒとの間の距離は、互いに異なっていてもよい。その場合、左側の不活性ガス吹出し部７１Ｌ，７１Ｒの左右の幅は、吹出し口５２と右側の吸引口６１Ｒとの間の距離とほぼ同じかそれ以上にするのが好ましく、右側の不活性ガス吹出し部７１Ｌ，７１Ｒの左右の幅は、吹出し口５２と左側の吸引口６１Ｌとの間の距離とほぼ同じかそれ以上にするのが好ましい。
処理ヘッド２０の相対位置に応じて吹出し部７１全体からの不活性ガス吹出し量及び吸引孔８２からの吸引量を可変調節することにしてもよい。
本発明は、エッチング処理に限られず、成膜、親水化や撥水化などの表面改質、アッシング、洗浄などの種々の表面処理に適用可能である。処理ガスをプラズマ化させて基板Ｗに当てるプラズマ処理に限られず、熱ＣＶＤ装置等のプラズマ処理以外の表面処理装置ｓにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、例えば半導体ウェハや液晶等のフラットパネルガラスなどの製造において、表面のシリコン膜をエッチングするのに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプラズマ表面処理装置の概略構成を、基板の中央部を処理している状態で示す正面図である。
【図２】上記表面装置のステージの平面図である。
【図３】上記装置を、処理ヘッドが基板の左外側に位置する状態で示す正面図である。
【図４】上記装置を、処理ヘッドの吹出し口が基板の左外側に位置するとともに、右側の吸引口が基板の左側の端縁のほぼ真上に位置する状態で示す正面図である。
【図５】上記装置を、処理ヘッドの吹出し口と右側吸引口が基板の左端縁を挟んで両側に位置する状態で示す正面図である。
【図６】上記装置を、処理ヘッドの吹出し口が基板の左端縁のほぼ真上に位置する状態で示す正面図である。
【図７】上記装置を、処理ヘッドの吹出し口が基板の右端縁のほぼ真上に位置する状態で示す正面図である。
【図８】上記装置を、処理ヘッドの左側の吸引口と吹出し口が基板の右端縁を挟んで両側に位置する状態で示す正面図である。
【図９】上記装置を、処理ヘッドの吹出し口が基板の右外側に位置するとともに、左側吸引口が基板の右端縁のほぼ真上に位置する状態で示す正面図である。
【図１０】不活性ガス吹出し部の吹出し孔構成の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
Ｗ        基板（被処理物）
ＤＬ，ＤＲ  吹出し口と吸引口の間の所定距離
１        表面処理装置
１ＳＬ，１ＳＲ      不活性ガス吹出し部の処理ヘッドと対向可能な側の空間
２        給排機構
１０      ステージ
１１      被処理物の設置領域
１２（１２Ｌ，１２Ｒ）      設置外領域
２０      処理ヘッド
２１      処理ヘッドの下面（吹出し口と吸引口が形成された面）
３０      電源
３１      電極
３２      固体誘電体層
４０      移動機構
５０      処理ガス供給源
５１      ヘッド内ガス供給路
５２      吹出し口
Ｆ（ＦＬ，ＦＲ）    処理ガス流
６１（６１Ｌ，６１Ｒ）    吸引口
６２（６２Ｌ，６２Ｒ）    ヘッド内吸引路
６３      ヘッド外吸引路
６４      主吸引流量調節手段
６５      主吸引源
７０      不活性ガス吹出し機構
７１（７１Ｌ，７１Ｒ）    不活性ガス吹出し部
７２（７２Ｌ，７２Ｒ）    不活性ガス吹出し孔
７３（７３Ｌ，７３Ｒ）    吹出し室
７４（７４Ｌ，７４Ｒ）    不活性ガス吹出し流量調節手段
７５      空気圧源（不活性ガス源）
８０      端縁吸引機構
８２（８２Ｌ，８２Ｒ）    吸引孔
８３（８３Ｌ，８３Ｒ）    吸引路
８４（８４Ｌ，８４Ｒ）    端吸引流量調節手段
８５      端吸引手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2007317699.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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