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ウェットエッチング方法
説明

ウェットエッチング方法

【課題】作業効率がよく、エッチングされる基板の材料の選択範囲も大きい、ウェットエッチング方法を提供する。
【解決手段】パターニングされたクロム層2及びレジスト層3を表面に有するガラス基板1をエッチング液4に浸しウェットエッチングする。その際、アルミニウム又は鉄からなる金属棒6がタンク5内のエッチング液4に浸され、所望のタイミングで、クロム層2の露出面2aと金属棒6の端部とが接触される。金属棒6と接触されたクロム層2は電気化学反応等により徐々にエッチングされ小さくなり、ガラス基板1のエッチング液4にさらされる部分が徐々に増え、その部分がウェットエッチングされる。これによりガラス基板1のアンダーカット形状が調節され、ガラス基板1にテーパ面7が形成される。ガラス基板1としては、例えば、石英、白板ガラス、青板ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、又は鉛ガラス等が適用可能である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、等方性ウェットエッチング方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、半導体基板等の基板表面にエッチングマスクを形成し、エッチング溶液に浸すことで、基板をエッチングする等方性ウェットエッチング方法が知られている。このような等方性ウェットエッチング方法では、エッチング溶液によりエッチングマスクに覆われている部分の基板がエッチングされるアンダーカットが発生する場合が多い。特許文献1では、そのようなアンダーカットを利用して、テーパ部を形成している技術が開示されている(例えば特許文献1の段落[0065]、[0066]、図3(d)参照)。
【0003】
しかしながら、アンダーカットにより形成されたテーパ部は、一般的にテーパ面が曲線状になり、例えば、上記テーパ部をヴィアホールとして用いた場合、ヴィアホールに設けられた配線等が断絶してしまうことがある。従って、アンダーカットの形状を調節して、基板に所望のテーパ面を有するテーパ部を形成することが求められている。
【0004】
例えば、特許文献2に記載のウェットエッチング方法では、ホウケイ酸ガラス層の表面に、エッチングマスクとして所定の窒化ケイ素層を形成する。そうすると、ホウケイ酸ガラス層がエッチング溶液に浸されエッチングされる際に、窒化ケイ素層も徐々にエッチングされる。エッチングされた窒化ケイ素層の開口が徐々に拡大すると、ホウケイ酸ガラス層の表面が付加的に露出されてエッチングされることになり、これにより、制御されたテーパ面がホウケイ酸ガラス層に形成される。
【0005】
なお、本発明に関連する文献として、特許文献3、4には、エッチング溶液中で金属をクロムに接触させることにより、クロムのエッチングが起こる旨の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2008−160039号公報
【特許文献2】特開昭60−46034号公報
【特許文献3】特公昭46−19530号公報
【特許文献4】特開平10−88371号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献2に記載のウェットエッチング方法では、窒化ケイ素層がエッチングされる速度により、形成されるテーパ面の角度が定まる。窒化ケイ素層がエッチングされる速度は、窒化ケイ素層の物性値により定まるので、形成されるテーパ面の角度に応じて、窒化ケイ素層の物性値を適宜設定しなければならない。従って、ウェットエッチングにおける作業効率が低い。
【0008】
また、特許文献2に記載のウェットエッチング方法は、ホウケイ酸ガラス層のエッチングについての発明であり、その他の材料でなる基板のエッチングについては記載がなく、基板の材料の選択範囲が小さい。
【0009】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、作業効率がよく、エッチングされる基板の材料の選択範囲も大きい、ウェットエッチング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るウェットエッチング方法は、基板の表面に金属層を形成することを含む。
前記金属層の表面にはレジスト層が形成される。
露光及び現像された前記レジスト層の形状に応じて、前記金属層はエッチングされる。
前記基板はエッチング液に浸されることによりエッチングされる。
前記基板がエッチングされている間に、前記金属層の露出面に、前記金属層と異なる材料でなる金属が接触され、前記金属層がエッチングされる。
【0011】
本発明の別の形態に係るウェットエッチング方法は、基板の表面に金属層を形成することを含む。
前記金属層の表面にはレジスト層が形成される。
露光及び現像された前記レジスト層の形状に応じて、前記金属層はエッチングされる。
前記金属層の露出面に前記金属層と異なる材料でなる金属が接触されながら、前記基板がエッチング液に浸されることにより、前記基板及び前記金属層がエッチングされる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施形態に係るウェットエッチング方法を順に示す模式的な断面図である。
【図2】図1に示すウェットエッチング方法の一部の工程を上方から見た模式的な平面図である。
【図3】本発明の別の実施形態に係るウェットエッチング方法を順に示す模式的な断面図である。
【図4】図3に示すウェットエッチング方法の一部の工程を上方から見た模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の一実施形態に係るウェットエッチング方法は、基板の表面に金属層を形成することを含む。
前記金属層の表面にはレジスト層が形成される。
露光及び現像された前記レジスト層の形状に応じて、前記金属層はエッチングされる。
前記基板はエッチング液に浸されることによりエッチングされる。
前記基板がエッチングされている間に、前記金属層の露出面に、前記金属層と異なる材料でなる金属が接触され、前記金属層がエッチングされる。
【0014】
このウェットエッチング方法では、基板がエッチングされる際に、レジスト層の形状に応じてエッチングされた金属層の露出面に金属を接触させることで、金属層をエッチングする。この際、例えば接触のタイミングを適宜設定することで、金属層のエッチング量を適宜設定することができる。また、金属層及び金属の接触による金属層のエッチングは、基板の材料にかかわらず発生させることができる。これにより、作業効率がよく、エッチングされる基板の材料の選択範囲も大きい、ウェットエッチング方法を提供することができる。
【0015】
本発明の別の実施形態に係るウェットエッチング方法は、基板の表面に金属層を形成することを含む。
前記金属層の表面にはレジスト層が形成される。
露光及び現像された前記レジスト層の形状に応じて、前記金属層はエッチングされる。
前記金属層の露出面に前記金属層と異なる材料でなる金属が接触されながら、前記基板がエッチング液に浸されることにより、前記基板及び前記金属層がエッチングされる。
【0016】
前記金属層はクロムでなってもよい。また、前記金属は、鉄又はアルミニウムでなってもよい。
【0017】
前記エッチング液は、フッ酸及び塩酸の混合液であってもよい。この場合、前記フッ酸は1重量パーセント以上20重量パーセント以下であり、前記塩酸は10重量パーセント以上35重量パーセント以下であってもよい。
【0018】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の説明では、材料や寸法等が例示されているが、これはその材料や寸法等に限定されるという意味ではない。
【0019】
図1は、本発明の一実施形態に係るウェットエッチング方法を順に示す模式的な断面図である。図2は、図1に示すウェットエッチング方法の一部の工程を上方から見た模式的な平面図である。
【0020】
図1(A)に示すように、ガラス基板1の表面に、例えば真空蒸着法やスパッタリング法等によりクロム層2が形成される。またクロム層2の表面に、例えばスピンコート法やロールコート法等により、感光性の材料でなるレジスト層3が形成される。
【0021】
クロム層2は、ガラス基板1がウェットエッチングされる際のエッチングマスクとして機能するものであり、表面が窒化処理又は酸化処理されたものが用いられてもよい。クロム層2の厚みは、例えば80nm〜120nmの範囲である。
【0022】
レジスト層3は、単一フォトレジスト層でもよいし、複合フォトレジスト層でもよい。レジスト層3が単一フォトレジスト層の場合、その厚みは例えば1μm〜2μmの範囲である。レジスト層3が複合フォトレジスト層の場合、その厚みは例えば3.5μm〜4.5μmの範囲である。
【0023】
ガラス基板1としては、例えば、石英、白板ガラス、青板ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、又は鉛ガラス等が適用可能である。すなわち本実施形態に係るウェットエッチング方法では、エッチングされるガラス基板1の材料の選択範囲が大きい。
【0024】
図1(B)に示すように、レジスト層3が露光・現像され、現像されたレジスト層3の形状に応じてクロム層2がエッチングされる。クロム層2のエッチングとしては、典型的には、第2セリウムアンモニウム及び過塩素酸の混合液によるウェットエッチングが用いられる。しかしながら、例えば反応性イオンエッチング等のドライエッチングによりクロム層2がエッチングされてもよい。
【0025】
図2(A)は、図1(B)に示す工程を上方から見た平面図であり、図2(A)のA−A線断面図が図1(B)に相当する。説明の便宜上、図2(A)では、ガラス基板1及びレジスト層3の形状を矩形状で示しており、ガラス基板1とレジスト層3との間に挟まれたクロム層2も矩形状となっている。しかしながら、ガラス基板1、クロム層2、及びレジスト層3の形状が、これに限定されるというわけではない。
【0026】
図1(C)に示すように、フッ酸と塩酸の混合液からなるエッチング液4が収容されたタンク5の中に、ガラス基板1が浸され、ガラス基板1に対する等方性のウェットエッチングが開始する。本実施形態のエッチング液4では、フッ酸が1重量パーセント以上20重量パーセント以下の範囲となり、塩酸が10重量パーセント以上35重量パーセント以下の範囲となるように、フッ酸と塩酸が混合されている。
【0027】
ガラス基板1がエッチングされている間に、図示しない把持機構によりアルミニウム又は鉄からなる棒状の金属6(以後、金属棒6という)が把持され、この金属棒6がタンク5内のエッチング液4に浸される。そして、把持機構が制御されることにより、所望のタイミングで、クロム層2の露出面2aと金属棒6の端部とが一度接触される。その場合、人手により金属棒6をその露出面2aに接触するようにしてもよい。
【0028】
金属棒6が、エッチング液4により溶解しつつクロム層2と接触することで、電気化学反応等により、クロム層2が徐々にエッチングされる。なお、エッチング液4中で、一度金属棒6がクロム層2に接触されれば、それ以後、金属棒6をクロム層2から離してもクロム層2のエッチングが進行する。
【0029】
クロム層2は、その表面に不動態被膜が形成されていることにより、例えば強酸や、強塩酸等に対して高い耐蝕性を有するものである。従って、クロム層2がエッチング液4に浸されている間、クロム層2の露出面2aと金属棒6とが接触されるまでは、クロム層2のエッチングはほとんど進行しない。金属棒6が露出面2aの不動態被膜に一度接触することにより、その被膜が除去され、クロム層2のエッチングが進行すると考えられる。
【0030】
図2(B)は、図1(C)に示す工程を上方から見た平面図であり、図2(B)のA−A線断面図が図1(C)に相当する。なお、図2(B)ではタンク5の図示は省略されている。
【0031】
矩形状のクロム層2の周囲の4つの露出面を、それぞれ露出面2a、2b、2c、及び2dとすると、上記したように金属棒6はクロム層2の露出面2aに一度接触される。そうするとクロム層2は、露出面2aのみならず、他の露出面(露出面2b、2c、及び2d)においてもエッチングが進行し、矩形状の形状をほぼ保った状態で徐々に小さくなる。このことは、クロム層2の露出面2aではない他の露出面に金属棒6が接触した場合でも同様であり、クロム層2を囲む4つの露出面が物理的または電気的につながっていることがその要因であると考えられる。図2(B)では、エッチングされたクロム層2が破線で示されている。
【0032】
クロム層2がエッチングされ徐々に小さくなると、ガラス基板1のエッチング液4にさらされる部分が徐々に増え、その部分がウェットエッチングされる。これにより、ガラス基板1のアンダーカット形状が調節され、図1(C)に示すように、ガラス基板1にテーパ面7が形成される。なお、図2(B)では、テーパ面7の図示は省略されている。
【0033】
図1(C)に示すように、テーパ面7は、エッチングされたクロム層2の各露出面(露出面2a、2b、2c、及び2d)付近から形成され、各露出面の位置は、クロム層2がエッチングされる量により定まる。クロム層2のエッチングは、クロム層2の露出面2a及び金属棒6が一度接触した後進行し、ガラス基板1がタンク5内から取り出されることで、その進行が停止する。従って、例えば露出面2aに金属棒6を接触させるタイミング、及びガラス基板1をタンク5から取り出すタイミングを適宜設定することで、クロム層2のエッチング量を適宜設定することができる。これにより、形成されるテーパ面7の形成位置等が適宜設定される。
【0034】
テーパ面7の角度は、クロム層2がエッチングされる速度により定まる。本実施形態では、エッチング液4であるフッ酸と塩酸の混合比を適宜設定することで、クロム層2がエッチングされる速度を適宜設定することができる。上記したように、本実施形態では、エッチング液4として、フッ酸が1重量パーセント以上20重量パーセント以下であり、塩酸が10重量パーセント以上35重量パーセント以下である混合液が用いられている。例えば、フッ酸が多すぎるとガラス基板1のエッチングが速くなり過ぎ、また、塩酸が多すぎるとクロム層2のエッチングが速くなり過ぎる場合が考えられる。その場合には所望のテーパ面7が得られない可能性があるので、フッ酸及び塩酸の重量パーセントを上記の範囲とした。しかしながら、この範囲に限られるという意味ではない。また、エッチング液4の温度が適宜設定されることで、テーパ面7の角度等が適宜設定されてもよい。
【0035】
図1(D)に示すように、タンク5から取り出されたガラス基板1は、例えば脱イオン水等により洗浄される。また、例えばアルカリ溶液等でレジスト層3が除去され、第2セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合液によりクロム層2が除去される。これにより、所望のテーパ面7を有するガラス基板1が得られる。
【0036】
本実施形態のウェットエッチング方法により得られたガラス基板1のテーパ面7に、例えば配線等が形成される場合、所望のテーパ面7を形成することにより、配線等の断絶を防止することができる。また、テーパ面7に形成される配線等の密着性も向上させることができる。その他にも、例えばガラス基板1が太陽光パネルとして用いられた場合、所望のテーパ面7を形成することにより、太陽光の集光量を増加させることができる。また例えば、マイクロ化学チップによる光センサーにガラス基板1が組み込まれる場合、所望のテーパ面7を形成することで光の検知精度を向上させることもできる。
【0037】
なお、本実施形態では、ガラス基板1がエッチング液4に浸されエッチングされている間に、金属棒6がタンク5内に入れられた。しかしながら、ガラス基板1がエッチング液4に浸される前に、クロム層2の露出面2aと金属棒6とが接触されてもよい。この場合、クロム層2の露出面2a及び金属棒6が接触された状態のまま、ガラス基板1がエッチング液4に浸される。そうすると、ガラス基板1のウェットエッチングの開始とほぼ同時にクロム層2のエッチングが開始される。その後、所定のタイミングでガラス基板1をタンク5から取り出し、クロム層2のエッチングの進行を停止させることで、ガラス基板1に所望のテーパ面7が形成されてもよい。例えばガラス基板1がエッチング液4に浸されてからタンク5から取り出されるまでの所定時間をあらかじめ設定しておけば、ガラス基板1のウェットエッチングの作業効率はさらに向上する。また、ガラス基板1がエッチング液4に浸される前に、金属棒6をクロム層2の露出面2aに接触させるので、金属棒6とクロム層2の位置合わせが容易になる。
【0038】
図3は、本発明の別の実施形態に係るウェットエッチング方法を順に示す模式的な断面図である。図4は、図3に示すウェットエッチング方法の一部の工程を上方から見た模式的な平面図である。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明したウェットエッチング方法についての構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
【0039】
図3(A)に示すように、ガラス基板101の表面にクロム層102及びレジスト層103が形成され、レジスト層103の露光・現像、及び、クロム層102のエッチングが行われる。図4(A)は、図3(A)の工程を上方から見た平面図であり、図4(A)のB−B線断面図が図3(A)に相当する。図4(A)に示すように、本実施形態では、ガラス基板101の中央部分を被覆するクロム層102及びレジスト層103が、矩形状にガラス基板101から除去される。すなわち図4(A)において、ガラス基板101の中央部分の矩形状の領域にて、ガラス基板101が露出している。
【0040】
図3(B)に示すように、ガラス基板101をフッ酸及び塩酸の混合液でなるエッチング液104に浸し、ガラス基板101をウェットエッチングする。そして、その直後金属棒106をエッチング液104に浸し、ガラス基板101が露出している中央部分で、金属棒106の端部とクロム層102の露出面102aとを一度接触させる。上記実施形態でも説明したように、エッチング液104外にガラス基板101があるときに金属棒106をクロム層102に接触させ、その接触を維持しながら、ガラス基板101をエッチング液104に浸すことを開始してもよい。エッチング液104中で、一度金属棒106がクロム層102の露出面102aに接触されれば、それ以後、金属棒106をクロム層102から離してもクロム層102のエッチングが進行し、また、ガラス基板101のエッチングも進行する。
【0041】
上記の実施形態で説明したように、クロム層102は、金属棒106とクロム層102との接触位置にかかわらず、矩形状の領域を囲う露出面102a、102b、102c、及び102dでそれぞれ同様にエッチングされる。クロム層102が徐々に小さくなることで、図3(B)に示すように、ガラス基板101にテーパ面107が形成される。そして、上記金属棒106がクロム層102に接触してから所定時間経過後、ガラス基板101がエッチング液104を収容したタンク105から取り出されることにより、クロム層102及びガラス基板101のエッチングの進行が停止する。これにより、所望のテーパ面107が形成される。つまり、所望のテーパ面107を形成することができるように、上記所定時間が設定される。図4(B)では、エッチングされ小さくなったクロム層102の4面が破線で示されている。
【0042】
次に、再度ガラス基板101がエッチング液104中に浸される。このとき、金属棒106は用いない。クロム層102はその表面に形成された不動態膜によりエッチングされず、ガラス基板101について、図3(C)に示すように、曲面状に等方性エッチングが進行する。これにより、テーパ面107のガラス基板101の表面に近い部分に、曲線状のアンダーカット108が形成される。
【0043】
図3(D)に示すように、ガラス基板101を洗浄し、レジスト層103及びクロム層102を除去する。
【0044】
以上のように、本実施形態のウェットエッチング方法では、エッチング液104によるアンダーカットを利用することができ、これにより、ガラス基板101のテーパ面107の形状を適宜設定することができる。これにより、例えばガラス基板101が、上記した太陽光パネルや光センサー等に用いられる場合に有効である。
【0045】
本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更され得る。
【0046】
例えば、上記の実施形態では、金属棒としてアルミニウム又は鉄が用いられた。しかしながら、金属棒として、例えば、すず、マグネシウム、亜鉛、カドミウム、銅、ステンレス又はこれらの合金が用いられてもよい。また、複数の金属棒が用いられ、所望のテーパ面が形成されてもよい。また、クロム層に接触する金属の形状は棒状に限られず、例えば板状の金属がクロム層に接触してもよい。
【0047】
エッチング液として、フッ酸及び塩酸の混合液の代わりに、例えば、フッ酸及び硫酸の混合液や、リン酸及び硫酸の混合液が用いられてもよい。
【0048】
本実施形態では、このように金属層によるエッチングマスクとしてクロム層が用いられたが、クロム層の代わりに、上記した種々の材料の金属棒や種々のエッチング液との組み合わせにより、上記実施形態と同様な作用効果を得られるような金属層がエッチングマスクとして用いられてもよい。
【符号の説明】
【0049】
1、101…ガラス基板
2、102…クロム層
2a、102a…クロム層の露出面
3、103…レジスト層
4、104…エッチング液
6、106…金属棒

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の表面に金属層を形成し、
前記金属層の表面にレジスト層を形成し、
露光及び現像された前記レジスト層の形状に応じて、前記金属層をエッチングし、
前記基板をエッチング液に浸すことによりエッチングし、
前記基板をエッチングしている間に、前記金属層の露出面に、前記金属層と異なる材料でなる金属を接触させることにより、前記金属層をエッチングする
ウェットエッチング方法。
【請求項2】
基板の表面に金属層を形成し、
前記金属層の表面にレジスト層を形成し、
露光及び現像された前記レジスト層の形状に応じて、前記金属層をエッチングし、
前記金属層の露出面に前記金属層と異なる材料でなる金属を接触させながら、前記基板をエッチング液に浸すことにより、前記基板及び前記金属層をエッチングする
ウェットエッチング方法。
【請求項3】
請求項1又は2に記載のウェットエッチング方法であって、
前記金属層はクロムでなり、
前記金属は、鉄又はアルミニウムでなる
ウェットエッチング方法。
【請求項4】
請求項3に記載のウェットエッチング方法であって、
前記エッチング液は、フッ酸及び塩酸の混合液であるウェットエッチング方法。
【請求項5】
請求項4に記載のウェットエッチング方法であって、
前記フッ酸は、1重量パーセント以上20重量パーセント以下であり、
前記塩酸は、10重量パーセント以上35重量パーセント以下である
ウェットエッチング方法。

【図1】
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【図3】
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【図2】
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【図4】
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【公開番号】特開2011−14628(P2011−14628A)
【公開日】平成23年1月20日(2011.1.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−155706(P2009−155706)
【出願日】平成21年6月30日(2009.6.30)
【出願人】(000101710)アルバック成膜株式会社 (39)
【Fターム(参考)】