(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工ヘッドを被加工物の表面と相対的に移動させながら、該被加工物の表面に液状のエッチャントを該加工ヘッドの供給口から連続的に供給しつつ、該供給口の周囲に形成された排出部より吸引して排出し、該排出部の内側に流動するエッチャントにより形成されるエッチング領域により、該被加工物の表面をラスタースキャン方式によりエッチング加工するための加工方法であって、
前記エッチャントを前記供給口を中心とする円周内に形成された第１のエッチング領域から、副走査方向の前後部にそれぞれ張り出した第２のエッチング領域まで流動させて加工を行うことを特徴とする加工方法。
【請求項２】
前記加工ヘッドの副走査方向へのピッチを前記第１のエッチング領域の直径の十分の一としたことを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
前記被加工物を垂直姿勢に保持して前記加工ヘッドにより加工することを特徴とする請求項１または２に記載の加工方法。
【請求項４】
前記被加工物は、ガラス基板、フォトマスク基板、半導体基板であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の加工方法。
【請求項５】
被加工物の表面と相対的に移動しながら、該被加工物の表面に液状のエッチャントを供給口から連続的に供給しつつ、該供給口の周囲に形成された排出部より吸引して排出し、該排出部の内側に流動するエッチャントにより形成されるエッチング領域により、該被加工物の表面をラスタースキャン方式によりエッチング加工するための加工ヘッドであって、
前記エッチング領域は、前記供給口を中心とする円周内に形成された第１のエッチング領域と、副走査方向の前後部にそれぞれ該第１のエッチング領域から張り出して形成された第２のエッチング領域と、を備え、
前記排出部は、前記第１のエッチング領域および前記第２のエッチング領域の外周に沿って形成された多数の排出孔により構成したことを特徴とする加工ヘッド。
【請求項６】
前記第２のエッチング領域は、副走査方向の先端を尖らせていることを特徴とする請求項５に記載の加工ヘッド。
【請求項７】
前記供給部および排出部は、前面が平坦に形成されたノズルブロック体に形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の加工ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板、半導体基板等の被加工物の表面をケミカルエッチングにより高平坦化処理を行う表面加工方法において、フッ酸等のエッチャント（エッチング液）を被加工物の表面との間に供給し、吸引排出しながら加工する加工方法およびこの加工方法に用いられる加工ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビやパソコンモニターのパネルは、ＴＦＴアレイやカラーフィルターから構成されており、これらは露光装置を用いてフォトマスクに描かれたパターンを繰り返し転写することにより作製される。
【０００３】
近年、大型液晶テレビの需要拡大に伴い、大型パネルに対応したフォトマスクの大型化、さらに、ディスプレイの高画質化が進んできたことにより、パネルの品質を左右するフォトマスクの高精細化が求められてきている。
【０００４】
フォトマスクサイズとして、１２２０ｍｍ×１４００ｍｍの露光装置も発表され、さらに大型化が進むとされる。
【０００５】
フォトマスクの基材としては、熱膨張係数の小さい合成石英ガラスが用いられるが、露光精度にはこの基材の平坦度が大きく左右する。平坦度の悪い基材を用いると、パターンずれを引き起こし、高精細なものが得られないことが経験上把握され、平坦度として数μｍが求められている。
【０００６】
この平坦度のような厳しい要求性能を、従来の水、研磨砥粒、研磨布を用いた両面研磨法や片面研磨法等の機械研磨法で行うことは非常に難しいものと考えられる。
【０００７】
このような機械的研磨法にあっては、研磨面圧と研磨ヘッドと被加工物との相対的運動速度の均一化等を工夫することにより、基板の平坦化を高めるようにしているが、基板全面を同時に研磨しながら平坦化するため、部分的な形状を平坦化するための制御が極めて難しいのが現状である。
【０００８】
機械加工に代わる加工方法として、ケミカルエッチング法（特許文献１）が提案されている。
【０００９】
特許文献１に開示のケミカルエッチング法は、被加工物である例えばガラス基板の加工面を下向きにして当該ガラス基板を水平姿勢に保持し、該ガラス基板の加工面に対向して加工ノズルを配置し、該加工ノズルを該加工面に沿って走査する。
【００１０】
加工ノズルの表面には、中央部にエッチング液をガラス基板の表面に向かって送出する供給口が形成されると共に、この供給口を中心とする円周状の排出口が形成され、加工ノズルの表面とガラス基板との間に該供給口から供給されたエッチング液をこの排出口から回収する。
【００１１】
この加工法では、排出口の直径を加工痕の外径とする加工が行われ、エッチング液の接触時間に応じて加工深さが変化する。そして、加工ヘッドを所定の速度で走査することによりガラス基板の表面を加工する。
【００１２】
実際には、被加工物であるガラス基板の表面形状を測定して得られた測定データに基づいて、該ガラス基板の表面を目的とする形状となるように加工するという修正加工により、該被加工物の表面を高平坦度に加工するために、被加工物の表面に対して加工ヘッドを移動（走査）可能に離隔対向して配置し、該加工ヘッドよりエッチング液（エッチャント）を該被加工物の表面に連続的に供給し、供給されたエッチャントを該加工ヘッドにより吸引排出する。
【００１３】
そして、この修正加工は、加工ヘッドを静止した状態でエッチャントの供給・吸引排出を行った場合に被加工物の表面に単位となる加工痕形状（以下、単位加工痕と称す）を測定し、測定結果に基づく単位加工痕に基づいて、加工前における被加工物の表面から加工により除去すべき除去量と加工ヘッドの走査速度を求め、この走査速度により加工ヘッドを駆動する。
【特許文献１】特開２００７−２００９５４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上述した特許文献１の加工ヘッドによりガラス基板の全面をエッチャントにより加工する場合、ガラス基板の長手方向に加工ヘッドを移動（主走査）し、端部に到達すると、該主走査方向と直交する副走査方向に所定ピッチでステップさせる副走査を行い、再び反対側に主走査を行うラスタースキャン方式を用いることが一般的と考えられる。その際、主走査による加工が終了した主走査ラインと、次の主走査ラインとが部分的に重なり合うようにしてピッチを設定する。すなわち、上述した副走査時におけるピッチ（ｐ）を、加工ヘッドの直径（Ｄ）よりも小さい値とし、副走査を連続して複数回繰り返すと該加工ヘッドの直径分の移動が行われる。
【００１５】
主走査により形成された加工溝は、図５（ｂ）に示すように、副走査方向に沿った横断面形状がＵ字形状に形成される。これは、加工ヘッド中央の供給口から供給されたエッチャントを外周側の排出口に向けて移動させるというエッチャントの供給・回収方法によるもので、エッチング領域の中央と端とではエッチャントによる加工量が異なることによるものと考えられる。
【００１６】
図６（ｂ）は、副走査方向における加工溝（ライン加工断面形状）の重ね合わせイメージを示し、横軸は副走査方向の位置、縦軸はライン加工断面形状を示している。なお、加工ヘッドの直径を８０ｍｍ、副走査方向のピッチを８ｍｍとし、Ａ１は1回目の主走査により形成した加工溝で、この加工溝Ａ１の図中左側から右側に８ｍｍピッチで主走査が順次行われ、加工溝Ａ２，Ａ３・・・Ａ１０が形成される。そして、１１回目の副走査による主走査の開始位置は、１回目の加工溝Ａ１の右端から開始されることになり、この１１回目の主走査による加工溝をＢ１、１２回目、１３回目の加工溝をＢ２、Ｂ３とすると、加工溝Ｂ２、Ｂ３も加工溝Ｂ１と同様に、加工溝Ａ２、Ａ３の右端から開始されることになる。
【００１７】
加工溝Ａ１の右端と加工溝Ｂ１の左端、同様にして、加工溝Ａ２の右端と加工溝Ｂ２の左端、加工溝Ａ３の右端と加工溝Ｂ３の左端とは上端が尖った状態で突き合わされる。加工溝Ａ１の右端形状は、副走査が進むに従って形成される加工溝Ａ２、Ａ３・・・Ａ１０により、順次加工され、さらに加工溝Ｂ１によって加工される。同様にして、加工溝Ａ２、Ａ３の右端形状も順次加工され、その加工形状は、図７中の符号Ｔ１で示すライン加工形状のように、突き合わせ部分が上方に向けて尖った形状となり、これが副走査の８ｍｍピッチでうねりとして現れる。
【００１８】
すなわち、数値制御による修正加工では、任意の副走査ピッチで主走査を行い被加工物であるガラス基板の全面を加工するため、主走査により形成した加工溝毎の重ね合わせ部分で必ずうねりが発生する。
【００１９】
このうねりは、加工深さが深いほど顕著となり、被加工物としてのガラス基板が大型基板のように加工深さが数μｍから数十μｍの場合では、数百ｎｍ以上のうねりを生じる。
【００２０】
ところで、前記うねりの低減化対策の一つとして、重ね合わせのピッチを狭めることも考えられるが、被加工物の加工時間が長くなり、しかも一定以上のうねりの低減は望めない。
【００２１】
また、他のうねり低減対策として、角形状加工痕を形成する加工ヘッドを用いると重ね合わせによるうねりは原理的には発生しないが、加工痕のエッジ部を正確な直角にすることは難しく、また加工ヘッドを副走査のために移動させるピッチが少しでもずれると加工深さ分の加工残りあるいは加工窪みを生じるという問題が発生する。
【００２２】
本発明の目的は、このような観点に鑑みなされたもので、ラスタースキャン方式により加工ヘッドを被加工物に対して走査させて加工する際に、重ね合わせによるうねりの発生を大幅に低減できる加工方法および加工ヘッドを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明による加工方法は、加工ヘッドを被加工物の表面と相対的に移動させながら、該被加工物の表面に液状のエッチャントを該加工ヘッドの供給口から連続的に供給しつつ、該供給口の周囲に形成された排出部より吸引して排出し、該排出部の内側に流動するエッチャントにより形成されるエッチング領域により、該被加工物の表面をラスタースキャン方式によりエッチング加工するための加工方法であって、前記エッチャントを前記供給口を中心とする円周内に形成された第１のエッチング領域から、副走査方向の前後部にそれぞれ張り出した第２のエッチング領域まで流動させて加工を行うことを特徴とする。
【００２４】
上記した加工方法において、前記加工ヘッドの副走査方向へのピッチを前記第１のエッチング領域の直径の十分の一としたことを特徴とする。
【００２５】
上記したいずれかの加工方法において、前記被加工物を垂直姿勢に保持して前記加工ヘッドにより加工することを特徴とする。
【００２６】
上記したいずれかの加工方法において、前記被加工物は、ガラス基板、フォトマスク基板、半導体基板であることを特徴とする。
【００２７】
本発明の目的を実現する加工ヘッドの構成は、被加工物の表面と相対的に移動しながら、該被加工物の表面に液状のエッチャントを供給口から連続的に供給しつつ、該供給口の周囲に形成された排出部より吸引して排出し、該排出部の内側に流動するエッチャントにより形成されるエッチング領域により、該被加工物の表面をラスタースキャン方式によりエッチング加工するための加工ヘッドであって、前記エッチング領域は、前記供給口を中心とする円周内に形成された第１のエッチング領域と、副走査方向の前後部にそれぞれ該第１のエッチング領域から張り出して形成された第２のエッチング領域と、を備え、前記排出部は、前記第１のエッチング領域および前記第２のエッチング領域の外周に沿って形成された多数の排出孔により構成したことを特徴とする。
【００２９】
上記した構成の加工ヘッドにおいて、前記第２のエッチング領域は、副走査方向の先端を尖らせていることを特徴とする。
【００３０】
上記したいずれかの構成の加工ヘッドにおいて、前記供給部および排出部は、前面が平坦に形成されたノズルブロック体に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１、２に係る発明によれば、ラスタースキャン方式によりガラス基板等の被加工物の表面を副走査のピッチごとにうねりを発生させることなく高平坦化処理することができる。
【００３２】
請求項３、４に係る発明によれば、ガラス基板等の被加工物のサイズが大型化しても、平面的には省スペースで済む。
【００３３】
請求項５に係る発明によれば、エッチング領域が第１のエッチング領域に対し、さらに第２のエッチング領域を設け、副走査方向において、第１のエッチング領域のエッジから第２のエッチング領域を張り出すように設けたという簡単な構成で、加工ヘッドを副走査方向へ所定のピッチでシフトすることで主走査方向への移動により形成された加工溝のエッジが重なり合うことがなくなり、該ピッチ間隔でのうねりを発生させることなくガラス基板等の被加工物の表面を高平坦化処理することができる。
【００３４】
また、請求項５に係る発明によれば、排出部を多数の排出孔により形成することで、第２のエッチング領域に要求される平面形状を容易に得ることができ、また加工ヘッドの構成も簡単化できる。
【００３５】
請求項６に係る発明によれば、第２のエッチング領域の先端が新たにエッジを作り出すことがない。
【００３６】
請求項７に係る発明によれば、加工ヘッドを容易に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下本発明を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は本発明による加工ヘッドの第１実施形態を示し、図２は図１の加工ヘッドを備えた湿式のエッチング加工装置を示す図、図３は図１の加工ヘッドと被加工物としてのガラス基板を垂直姿勢に保持する基板ホルダーとの関係を示す図である。
【００３８】
先ず、図２に示す湿式のエッチング加工装置１の構成を説明する。なお、図２の加工ヘッドは図１（ａ）の加工ヘッドの縦断面図を示す。
【００３９】
このエッチング加工装置１は、破線で囲ったエッチャント循環装置１Ａと、エッチャント循環装置１Ａと接続した加工ヘッド２を備え、被加工物としてのガラス基板３の表面に対して加工ヘッド２を直交する２方向（主走査方向と副走査方向）に移動させる加工ヘッド走査装置１Ｂ（図３参照）と、により構成している。被加工物としてのガラス基板３は、例えば合成石英ガラス板，フォトマスク基板，大型フォトマスク基板等が例示でき、大型基板としては一辺が３００ｍｍ角以上のものを指す。また、加工物はガラス基板に限らず、シリコンウエハー等であっても良い。
【００４０】
エッチャント循環装置１Ａは、密閉構造のエッチャントタンク４内にフッ酸（ＨＦ）等のエッチャント５が収容され、このエッチャントタンク４内のエッチャント５をエッチャント供給系６により加工ヘッド２の供給ノズル部４４に供給する。また、加工ヘッド２とエッチャントタンク４とはエッチャント回収管７により接続され、加工ヘッド２の供給ノズル部４４からガラス基板３の表面に供給されたエッチャント５を加工ヘッド２の排出孔４５より吸引してエッチャント回収管７からエッチャントタンク４に戻す。
【００４１】
また、エッチャントタンク４にはガス排気管８が接続され、吸引ポンプを兼ねるガス排気ポンプ９によりエッチャントタンク４内のガスを排気する。エッチャントタンク４のエッチャント５の濃度が低下あるいは増加した場合、またエッチャントの収容量が減少した場合に、濃度コントローラ１０から、水１１、エッチャント５を個々にあるいは混合してエッチャントタンク４内に補給管１２を介して供給するようになっている。
【００４２】
エッチャント供給系６は、エッチャントタンク４側から順に、送液ポンプ１３、熱交換器１４、送液されるエッチャント５の温度を計測するための測温体１５、送液されるエッチャント５の流量を調節する流量調節バルブ１６、送液されるエッチャント５の流量を計測する流量計１７、フッ酸濃度センサー１８が配置され、フッ酸濃度センサー１８から下流側に設けられたフレキシブル管からなる供給管１９が加工ヘッド２に接続されている。
【００４３】
熱交換器１４は、測温体１５の測温情報に基づいて送液されるエッチャント５の温度が所定の温度となるように、温調ユニット２０によりエッチャント５を加熱或いは冷却する。また、流量調節バルブ１６は、流量計１７の流量情報に基づいて送液されるエッチャント５の流量が所定の流量となるように、流量を調節する。フッ酸濃度センサー１８は、測定した濃度値を濃度コントローラ１０へフィードバックし、エッチャントタンク４内を設定した濃度にコントロールする。
【００４４】
吸引ポンプを兼ねるガス排気ポンプ９は、エッチャントタンク４内の気体を吸引して排気することによりエッチャントタンク４内を負圧状態とし、加工ヘッド２とガラス基板３との間に供給されたエッチャント５及びエッチャント５の一部から気化したガスを加工ヘッド２の排出孔４５より吸引し、回収管７を通してエッチャントタンク４内に回収する。ガラス基板３の表面に供給されたエッチャント５の一部から気化したガスが拡散するとガラス基板３の表面を腐食して表面粗さを悪化させる原因の一つとなるが、この気化ガスを加工ヘッド２により吸引して排気することにより、ガラス基板３の表面における表面粗さを高めることができる。
【００４５】
なお、エッチャント循環装置１Ａにおける上述の各種制御は不図示の制御装置により実行される。
【００４６】
図３に示すように、加工ヘッド走査装置１Ｂは、被加工物であるガラス基板３を垂直姿勢に保持する不図示の基板保持台を装置基台３１に固定し、該基板保持台に保持されたガラス基板３の表面に沿って垂直方向と水平方向の直交する２方向に移動可能な２方向移動ステージ３２に加工ヘッド２を取付け、加工ヘッド２を水平方向に移動させる主走査速度と、垂直方向に所定ピッチ（Ｐ）で送る副走査方向の送り量を制御する加工ヘッド走査速度制御部３３とにより構成している。この加工ヘッド走査速度制御部３３を除く前記基板保持台と２方向移動ステージ３２を装置カバー３４により覆い、本エッチング加工装置を設置した室内にエッチャント５が飛散し、気化ガスが放散されるのを防いでいる。
【００４７】
２方向移動ステージ３２は、門型に形成されたアルミ製の垂直フレーム３５を構成する一対の垂直フレーム部材３６にそれぞれ直線移動案内機構３７を取り付け、この一対の直線移動案内機構３７に水平フレーム部材３８を取り付け、水平フレーム部材３８を超高精度に垂直方向に移動可能としている。また、水平フレーム部材３８には主走査方向駆動用のボールねじ３９を走査方向に沿って取り付け、このボールねじ３９のナット部に加工ヘッド２を取り付けている。さらに、一対の垂直フレーム部材３６の間に、垂直方向に沿って副走査方向用のボールねじ４０を取り付け、このボールねじ４０のナット部に水平フレーム部材３８を取り付けている。
【００４８】
主走査方向駆動用のボールねじ３９と副走査方向用のボールねじ４０はそれぞれのねじ部材を回転駆動する不図示のモータを有し、これらのモータを加工ヘッド走査速度制御部３３により駆動制御している。
【００４９】
また、加工ヘッド２は、２方向移動ステージ３２により、図４中矢印で示すように、垂直姿勢に保持されたガラス基板３の上端の水平方向一端側から他端側に向けて水平に移動する主走査を行い、該他端側の所定位置に到達すると、所定量だけ下方に送られる副走査を行った後、一端側に向けて主走査を行うというラスタースキャン方式により加工を行う。そして、この一連の主走査と副走査をガラス基板３の上端から下端に渡り行ってガラス基板３の表面をエッチング処理により平坦化する。
【００５０】
また、エッチング処理を行う前に、ガラス基板３の表面の形状を測定し、測定結果に基づいて目的の形状に最も近づくように、加工前形状と加工ヘッド２で加工してできる静止加工痕形状から加工除去量と加工ヘッドの主走査速度を演算する。例えば、凸形状の大きい部分はエッチング量を多く、凸形状の小さい部分や凹形状の部分はエッチング量を少なくするように加工ヘッド２の主走査速度を制御する。
【００５１】
ガラス基板３の表面の形状測定は、レーザー等を用いた非接触方式、触針等の接触方式の測定手段を用いて行うことができる。なお、測定はガラス基板３を垂直姿勢に保持して行うため、ガラス基板３の自重たわみの影響を排除することができる。
【００５２】
次に、本実施形態による加工ヘッド２の構成を図１及び図２を参照して以下に説明する。
【００５３】
本実施形態の加工ヘッド２は前面が平坦で円盤形状に形成された加工ヘッド２の前面をなすノズルブロック体４１と、ノズルブロック体４１の背面側に接合される円盤形状の背面ブロック体４２とを固定ねじ４３とにより一体化して全体的に円盤形状とした構成としている。
【００５４】
ノズルブロック体４１は、中心位置にエッチャントを供給する供給ノズル部４４を形成し、この供給ノズル部４４を取り囲むようにエッチャントを吸引して排出する多数の排出孔４５が所定のピッチで形成されている。供給ノズル部４４と多数の排出孔４５を同一の部材であるノズルブロック体４１に形成することにより、加工ヘッドを大型化する場合に、平坦なヘッド前端面を容易に得ることができる。
【００５５】
ノズルブロック体４１の背面側には、これら多数の排出孔４５に対応して背面側に開口する第１周溝４６が形成され、これら多数の排出孔４５がこの第１周溝４６に連通している。
【００５６】
背面ブロック体４２は、中心部に開口４７を有するドーナツ状に形成され、前面には、第１周溝４６と同一内外周径を有する第２周溝４８が形成され、背面ブロック体４２をノズルブロック体４１に接合した際に、第１周溝４６と第２周溝４８とによって複数の排出孔４５からのエッチャントを１箇所に集める環状の回収部を形成している。
【００５７】
なお、ノズルブロック体４１と背面ブロック体４２の材料としては、耐エッチャント特性に優れ、曲げ強度、硬度等の機械特性の優れたものを選定することが望ましい。特に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂，ＡＢＳ，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリカーボネイト，メチルペンテン，ＰＥＥＫ等が用いられる。
【００５８】
背面ブロック体４２の胴部には、第２周溝４８に連通する排出路４９が複数形成され、これら排出路４９の排出端部にエッチャント循環装置１Ａの回収管７が接続される。そして、エッチャント循環装置１Ａの供給管１９が背面ブロック体４２の開口４７を通してノズルブロック体４１のエッチャント供給ノズル部４４に接続される。
【００５９】
加工ヘッド２の前面とガラス基板３の表面とは僅かな隙間を有して対向配置され、加工ヘッド２のエッチャント供給ノズル部４４からガラス基板３の表面に向けて連続的に供給されたエッチャント５は、ガラス基板３と加工ヘッド２との間に形成される前記隙間に入り込み、表面張力によりエッチャント液の液部を形成する。この液部をなすエッチャントは、エッチャント供給ノズル部４４の周囲に多数形成された排出孔４５に連続的に吸引排出されるので、この液部はエッチャント供給ノズル部４４の周囲に多数形成された排出孔４５により囲まれた領域（以下エッチング領域とする）に形成される。
【００６０】
図１（ａ）に示すように、排出孔４５は、エッチャント供給ノズル部４４を中心とする半径Ｒの円周上において、副走査方向の前部５０及び後部５１を除く部分に一定ピッチで多数形成されている。さらに該副走査方向の前部５０及び後部５１において、前記半径Ｒの円周よりも副走査方向の外方に向けて突出した張り出し軌跡５２（図１（ｂ）（ｃ）参照）上に複数の排出孔４５を形成している。
【００６１】
すなわち、前記エッチング領域は、半径Ｒの円周上に多数形成された排出孔４５により取り囲まれた第１のエッチング領域５３と、副走査方向の前後部５０、５１の張り出し軌跡５２上に形成した複数の排出孔４５により囲まれた第２のエッチング領域５４とにより構成され、第１のエッチング領域５３に対して第２のエッチング領域５４は副走査方向の外方に向けて張り出た形状と恰好となっている。
【００６２】
前述した図５（ｂ）のライン加工形状（加工深さ）は、図１における加工ヘッド２を例にすると、エッチャント供給孔部４４を中心とする半径Ｒの全円周上に等ピッチで排出孔４５を形成した構成の加工ヘッドによるもので、この場合のエッチング領域は半径Ｒの円周内である。そして、副走査のピッチＰをエッチャント領域の直径の１０分の１とした場合、該エッチャント領域における副走査方向のエッジ同士が重なることで前述したうねりが生じる。
【００６３】
本実施形態では、エッチャント領域として、直径Ｄｅ（＝２Ｒ）内に形成される第１のエッチング領域５３から副走査方向のエッジより外方に張り出すように第２のエッチング領域を形成しているので、例えば副走査のピッチＰを直径Ｄｅの１０分の１としても、図６（ａ）に示すように、副走査によりエッチャント領域のエッジ同士が重なることが回避される。
【００６４】
図６（ａ）において、本実施形態の加工ヘッド２において、第１のエッチング領域５３の直径をＤｅとすると、副走査方向における加工溝Ａ１のエッジは、直径Ｄｅのエッジよりも外方に存在するため、当該加工溝Ａ１を主走査してから１１回目の主走査による加工溝Ｂ１の副走査方向におけるエッジとは重ならない。また、加工溝Ａ１のエッジは加工溝Ｂ２の副走査方向におけるエッジとも重ならない。
【００６５】
このように、第１のエッチング領域を形成する直径Ｄｅの整数分の１のピッチで副走査を行った場合でも、加工溝の副走査方向におけるエッジは、エッチャント領域の第２のエッチング領域により形成されるため、副走査方向における加工溝のエッジが重なることがない。
【００６６】
すなわち、エッチャント供給ノズル部４４から供給されたエッチャントは、エッチャント供給ノズル部４４を中心として直径Ｄｅの円周上に多数設けられた排出孔４５に向けて流れ連続的に吸引排出されると共に、該円の副走査方向における前後部において外方に向けて張り出た張り出し軌跡５２上に形成した複数の排出孔４５に向けて流れ連続的に吸引排出されることになる。
【００６７】
加工ヘッド２を主走査方向に１走査すると、この張り出し軌跡５２の内側と直径Ｄｅの円周との間に形成される前記第２のエッチング領域５４の面積は小さいが、この第２のエッチング領域５４の面積に応じてガラス基板３の表面をエッチャントにより加工されることになる。勿論、直径Ｄｅの円内に形成される第１のエッチング領域５３の面積は第２のエッチング領域５４よりも遙かに大きいので、直径Ｄｅの円のエッジがライン加工断面形状として形成される。
【００６８】
そして、ピッチＰにより副走査を行う毎に、加工深さが増し、第２のエッチング領域５４のエッチャントにより、直径Ｄｅの円のエッジ部分が加工され、当該部分の加工深さも増す。すなわち、図７中のライン加工断面形状Ｔ１のうねり部分が第２のエッチング領域５４のエッチャントにより加工されることになる。
【００６９】
図１（ｂ）（ｃ）に基づいて第２のエッチング領域５４を説明する。
【００７０】
副走査方向の中心線Ｌ０に対し、半径Ｒの円との交点Ｘ０より中心側に距離ａだけ入った点をＸ１とし、点Ｘ１を通り中心線Ｌ０と直交する直線が半径Ｒの円と交わる点をＹ１とする。そして、点Ｘ０から外側に距離ａだけ離れた点をＸ２とし、点Ｙ１と点Ｘ２とを直線Ｌ１で結ぶ。
【００７１】
さらに、点Ｘ０から距離ｂ（ｂ＜ａ）だけ離れた点をＸ３とし、点Ｘ３を通り中心線Ｌ０と直交する直線が直線Ｌ１と交わる点をＹ２とする。また、点Ｘ２から外方に距離ｄだけ離れた点をＸ４とし、点Ｙ２と点Ｘ４とを直線Ｌ２で結ぶ。
【００７２】
本実施形態では、直線Ｌ１の点Ｙ１とＹ２との間の軌跡５２ａに複数の排出孔４５を一定ピッチで形成し、さらに直線Ｌ２の点Ｙ２と点Ｘ４との間の軌跡５２ｂに複数の排出孔４５を一定ピッチで形成する。なお、この直線Ｌ１、Ｌ２は中心線Ｌ０に対して線対称に形成され、線対称に描かれる直線Ｌ１とＬ２を張り出し軌跡５２とし、これら直線Ｌ１とＬ２上に形成した複数の排出孔４５よりも内側の張り出した領域を第２のエッチング領域５４としている。なお、直線Ｌ２の軌跡を設けずに、直線Ｌ１の軌跡のみを張り出し軌跡５２としてもよい。なお、直線Ｌ１上の軌跡５２ａと直線Ｌ２上の軌跡５２ｂとの組み合わせからなる張り出し軌跡５２を第１張り出し軌跡、直線Ｌ１のみからなる張り出し軌跡５２を第２張り出し軌跡と称す。
【００７３】
ここで、Ｐ（ピッチ），Ｄｅ，ａ，ｃ，ｄの関係は、一例として、Ｐ＝Ｄｅ/１０、ａ＝Ｐ/４、ｃ＝ｄ＝Ｐ/８、とすることができる。Ｄｅ＝８０ｍｍとした場合、Ｐ＝８ｍｍ、ａ＝２ｍｍ、ｃ＝ｄ＝１ｍｍとなる。
【００７４】
上記した第１張り出し軌跡からなる第２のエッチング領域を備えたノズル形状の加工ヘッド２を直径８０ｍｍのノズルとし、副走査方向のピッチ（Ｐ）を８ｍｍとし、等速面加工をイメージしてライン加工形状を計算値により求めた結果を図７中の符号Ｕ１で示す。符号Ｕ１で示すライン加工形状は、図７中のライン加工形状Ｔ１に比較して起伏が殆どないことがわかる。
【００７５】
また、上記した第２張り出し軌跡からなる第２のエッチング領域を備えたノズル形状の加工ヘッド２を直径８０ｍｍのノズルとし、副走査方向のピッチ（Ｐ）を８ｍｍとし、等速面加工をイメージしてライン加工形状を計算値により求めた結果を図８中の符号Ｕ２で示す。符号Ｕ２で示すライン加工形状は、図８中の符号Ｔ１で示すライン加工形状に比較して起伏が殆どないことがわかる。なお、図７中符号Ｕ１で示すライン加工形状と、図８中符号Ｕ２で示すライン加工形状では、エッチャント領域の第２のエッチング領域５４が副走査方向に長く、その分第２のエッチング領域５４の面積が大きい状態で加工されたライン加工形状Ｕ１の方がより起伏が小さいことがわかる。
【００７６】
図９は、加工深さを約５μｍとした場合でのピッチ幅とうねり高さの関係を計算により予測した図である。
【００７７】
図９において、ピッチ幅が８ｍｍまでは２００ｎｍ程度で、１０ｍｍでは３５０ｎｍとなる。
【実施例】
【００７８】
ガラス基板を水平に保持し、ガラス基板の下面を加工面として図１に示す構造の加工ヘッドをガラス基板の下面側に配置し、ラスタースキャンで生じるうねり低減状態を調べた。
【００７９】
加工条件
加工ヘッド：80mm（第１のエッチング領域５３の直径）
フッ酸濃度：35wt%
ノズルと基板間の距離：250μm
フッ酸循環流量：28L/h
吸引：120L/min
フッ酸温度：40℃
等速全面加工：走査速度＝100mm/min、加工深さ＝100mm/minで約5.5μm
副走査方向のピッチ（P）間隔：8mm
加工後のうねり測定は、白色干渉計（Zygo社製、New View200CHR）を用いて図１１（ａ）に示すように、丸数字で示す１から５の位置で測定した。なお、図１１において、符号ＳＬは８ｍｍピッチでノズルエッジが通過したラインを示す。
【００８０】
また、面加工後の断面形状を図１０に示す。図１０において、断面形状は、第２のエッチング領域５４を備えた本実施例による加工ヘッドを用いて加工した断面形状を符号Ｑ１で示し、第１のエッチング領域５３のみを備えた加工ヘッドを用いて加工した断面形状を符号Ｑ２で示す。
【００８１】
図１０は、副走査方向における０ｍｍ〜４ｍｍ程度の範囲における面加工後の断面形状（うねり高さ）であり、断面形状のエッジ部分を示している。
【００８２】
図１０において、符号Ｑ１で示す加工形状は、＋0.01μｍ（＋10nm）と−0.01μｍ（−10nm）の範囲であるのに対し、符号Ｑ２で示す加工形状は−0.08μｍ（80nm）程度ある。
【００８３】
ここで、符号Ｑ１で示す断面形状の面加工はピッチ（Ｐ）を８ｍｍとし、符号Ｑ２で示す断面形状の面加工はピッチ（Ｐ）を６ｍｍとしている。第１のエッチング領域５３のみを備えた加工ヘッドをピッチ８ｍｍで副走査させた場合には、図６（ｂ）の説明のように、大きなうねりが生じる。そして、第１のエッチング領域５３のみを備えた加工ヘッドの副走査方向のピッチを８ｍｍから６ｍｍへ変更した場合、加工溝のエッジが重なる場合がある。符号Ｑ２で示す断面加工形状はこの場合を示し、一見すると凹形状となっているが、尖った部分がライン加工形状のエッジの重なりにより加工されて平らになった状態（基準となる略０μｍ）を示しており、凹部の底である略マイナス0.08μｍがうねりの高さを示す。
【００８４】
このように、第２のエッチング領域５４を備えた加工ヘッドを用いることにより、うねりの発生が大幅に低減された。
【００８５】
図１１の（ｂ）（ｄ）（ｆ）に示す第１のエッチング領域５３のエッジでは殆どうねりが発生しておらず、全体として１０ｎｍ程度のうねり高さが見られる程度である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】（ａ）は本発明による加工ヘッドの第１実施形態を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の加工ヘッドのノズルの一部拡大図、（ｃ）は（ｂ）の詳細を示す拡大図。
【図２】図１の加工ヘッドを備えた湿式エッチング加工装置の概略図。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である加工ヘッド捜査装置の正面図。
【図４】図３の加工ヘッド走査装置による走査順序を示す図。
【図５】（ａ）は図１の加工ヘッドによるライン加工形状（計算値）を示す図、（ｂ）は直径円周上のみに排出孔を形成したノズル形状の加工ヘッドによるライン加工形状（計算値）を示す図。
【図６】（ａ）は図５（ａ）のライン加工形状を８ｍｍピッチで形成したときの重ね合わせイメージを示す図、（ｂ）は図５（ｂ）のライン加工形状を８ｍｍピッチで形成したときの重ね合わせイメージを示す図。
【図７】ライン加工形状を副走査方向で重ね合わせた後のうねりの状態を示す図（第１張り出し軌跡上に排出孔を有するノズル形状の加工ヘッドと、直径Ｄｅ上のみに排出孔を有するノズル形状の加工ヘッドによる加工との対比）。
【図８】ライン加工形状を副走査方向で重ね合わせた後のうねりの状態を示す図（第２張り出し軌跡上に排出孔を有するノズル形状の加工ヘッドと、直径Ｄｅ上のみに排出孔を有するノズル形状の加工ヘッドによる加工との対比）。
【図９】加工深さを約５μｍとした場合でのピッチ幅とうねり高さの関係を計算により予測した図。
【図１０】うねり高さの実測値を示す図で、Ｑ１は第１張り出し軌跡上に排出孔を有するノズル形状の加工ヘッドによる面加工後の断面形状（うねり高さ）、Ｑ２は直径Ｄｅ上のみに排出孔を有するノズル形状の加工ヘッドによる面加工後の断面形状（うねり高さ）を示す。
【図１１】（ａ）は図１の加工ヘッドによるエッジでの面加工後の断面形状（うねり）の計測位置を説明する図、（ｂ）〜（ｆ）は各計測位置での計測値を示す図。
【符号の説明】
【００８７】
１  湿式エッチング加工装置
１Ａ  エッチャント循環装置
１Ｂ  加工ヘッド走査装置
２  加工ヘッド
３  ガラス基板（加工物）
４  エッチャントタンク
５  エッチャント
６  エッチャント供給系
７  エッチャント回収管
８  ガス排気管
９  ガス排気ポンプ
１０  濃度コントローラ
１１  水
１２  補給管
１３  送液ポンプ
１４  熱交換器
１５  測温体
１６  流量調節バルブ
１７  流量計
１８  フッ酸濃度センサー
１９  供給管
２０  温調ユニット
３１  装置基台
３２  ２方向移動ステージ
３３  加工ヘッド走査速度制御部
３４  装置カバー
３５  垂直フレーム
３６  垂直フレーム部材
３７  直線移動案内機構
３８  水平フレーム部材
３９  主走査方向駆動用のボールねじ
４０  副走査方向用のボールねじ
４１  ノズルブロック体
４２  背面ブロック体
４３  固定ねじ
４４  供給ノズル部
４５  排出孔
４６  第１周溝
４７  開口
４８  第２周溝
４９  排出路
５０  副走査方向の前部
５１  副走査方向の後部
５２  張り出し軌跡
５２ａ、５２ｂ  軌跡
５３  第１のエッチング領域
５４  第２のエッチング領域
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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