基板のエッチング方法
【課題】 例えば酸化ケイ素を主成分とするガラス基板の微細加工に好適で、ガラス基板のエッチングマスクとして、Ｃｒ／Ａｕやシリコンの代わりにゲルマニウム薄膜を用い、ガラス基板に対する密着性と、フッ化水素酸を含有するエッチング液に対する耐性を向上し、その成膜時間を短縮して生産性を向上するとともに、種々の用途や条件に応じてエッチング面の粗度を調整し得る、基板のエッチング方法を提供すること。
【解決手段】 酸化ケイ素を主成分とする基板１上に薄膜２を形成する。そして前記薄膜２にフォトリソグラフィ−およびエッチングを介して所望のパタ−ンを形成する。この後前記パタ−ニングされた薄膜２をエッチンングマスクとして、フッ化水素酸を含有するエッチング液により、前記基板１を等方的にエッチングする。この時前記基板１上にエッチングマスクとして、ゲルマニウム薄膜２を形成することを特徴とする。
【解決手段】 酸化ケイ素を主成分とする基板１上に薄膜２を形成する。そして前記薄膜２にフォトリソグラフィ−およびエッチングを介して所望のパタ−ンを形成する。この後前記パタ−ニングされた薄膜２をエッチンングマスクとして、フッ化水素酸を含有するエッチング液により、前記基板１を等方的にエッチングする。この時前記基板１上にエッチングマスクとして、ゲルマニウム薄膜２を形成することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば酸化ケイ素を主成分とするガラス基板の微細加工に好適で、ガラス基板のエッチングマスクとして、Ｃｒ／Ａｕやシリコンの代わりにゲルマニウム薄膜を用い、ガラス基板に対する密着性と、フッ化水素酸を含有するエッチング液に対する耐性を向上し、その成膜時間を短縮して生産性を向上するとともに、成膜時に発生する膜応力を低下し、応力によるゲルマニウム薄膜の変形を防止して、溝の良好な仕上がりを得られ、しかもエッチング深さないし微細通路を深く形成できるとともに、種々の用途や条件に応じてエッチング面の粗度を調整し得る、基板のエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時のタンパク質合成や微量流体計測分野では、生化学分析用マイクロチップまたはμＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）、ラボオンチップ（Ｌａｂ−ｏｎ−Ｃｈｉｐ）が注目されている。
前記マイクロチップは、内部に微細な流路や空間が形成され、この微細な流路や空間内で様々な流体の混合や反応、分離、検出などを行なうデバイスで、その利点として、試薬量、廃液量の削減や携帯の容易性、分析時間の短縮などが挙げられる。
【０００３】
前記マイクロチップの材料として、石英やパイレックス（登録商標）といった酸化ケイ素を主成分とするガラスは重要な材料であり、このガラス基板に微細な流路や空間を形成する試みが盛んに行なわれている。
【０００４】
具体的には、半導体製造技術を応用したＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて、ガラス基板上に形成したエッチングマスクとなる薄膜に、フォトリソグラフィーにより所望のマスクパターンを形成し、これをマスクにしてパターニングを行ない、ガラス基板をエッチングして、微細な流路や空間を形成するといったプロセスが用いられている。
【０００５】
前記エッチング方法には、基板を腐食除去する液体を使用したウェットエッチングや、気体を用いたドライエッチングがある。
このうち、石英やパイレックス（登録商標）といった酸化珪素を主成分とするガラス基板をウェットエッチングする際、フッ化水素酸を主成分とするエッチング液が主に用いられ、この場合のエッチングマスクとして、一般的にＣｒ／Ａｕの２層構造のマスクが使用され、またＣｒ／Ａｕの代わりにシリコンをマスクとする報告もある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、前述のＣｒ／Ａｕをマスクとする場合、２種類のマスク材料を準備しなければならず、特にＡｕは高価でコスト高を助長する。
また、ＣｒとＡｕは別々に２回の成膜と２回のエッチングを要して、工程が煩雑になり、生産性が低下する。更に、Ｃｒとガラス基板との密着性が悪く、フッ化水素酸を含むエッチング液でウェットエッチングすると、Ｃｒとガラス基板の界面からエッチング液が侵入し易く、形成された微細な流路や空間の仕上がりが悪いといった問題がある。
【０００７】
例えば２０μｍ幅のマスク幅で２０μｍの深さまでエッチングしたとすると、等方性のエッチング、つまりウェットエッチングの場合、理論上、実際の仕上がり開口寸法は６０μｍと見積もられるが、実際はＣｒとガラス基板の密着性が悪く、Ｃｒとガラス基板の界面よりエッチング液が侵入し易いため、６０μｍよりも大きくなる。しかも、前記密着性にばらつきがあるため、仕上がりが予想しにくく、品質を低下させる原因となる。
【０００８】
一方、シリコンをマスクとした場合、通常成膜する場合の膜厚として、一般的な膜厚である数１００Å〜数１０００Åでは、フッ化水素酸を含む薬液による数時間にも及ぶ過酷なエッチング条件に耐え難いため、膜厚は１μｍ以上の膜厚にすることが必要になり、その場合は長時間の成膜時間を要して生産性が低下する。
また、シリコンの酸化物は、フッ化水素酸を含むエッチング液に侵され易いため、成膜したシリコンは成膜中や大気中で僅かに酸化してしまい、マスクとしての耐久性が低下して、ガラス基板をより深くエッチングすることができない。
【０００９】
しかも、ウェットエッチングの場合、シリコンマスク下のエッチング深さが深くなればなるほど、マスク下部に空間が形成され、基板に接触しない、いわゆるサイドエッチング部の長さも大きくなる問題がある。
【００１０】
また、マスクには成膜時に発生した応力が残留し、前記サイドエッチング部が大きくなると、前記マスクが応力によって変形してしまい、この変形がエッチング後の溝形状に影響して溝の仕上がりを低下させるため、深くエッチングすることができなくなる。
【００１１】
例えば、１００μｍの深さまでエッチングした場合、マスクの基板に接触しないサイドエッチング部も１００μｍとなるが、この部分が膜応力により変形して、良好な溝形状が得られなくなる。
その他、マスクとして、フッ化水素酸を主成分とするエッチング液に対する耐性があれば良いが、ガラス基板に対する密着性の低さや、膜応力によって剥離してしまうといった問題があった。
【００１２】
【特許文献１】特許第３１３４８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明はこのような問題を解決し、例えば酸化珪素を主成分とするガラス基板の微細加工に好適で、ガラス基板のエッチングマスクとして、Ｃｒ／Ａｕやシリコンの代わりにゲルマニウム薄膜を用い、ガラス基板に対する密着性と、フッ化水素酸を含有するエッチング液に対する耐性を向上し、その成膜時間を短縮して生産性を向上するとともに、成膜時に発生する膜応力を低下し、応力によるエッチングマスク膜の変形を防止して、溝の良好な仕上がりを得られ、しかもエッチング深さないし微細通路を深く形成できるとともに、種々の用途や条件に応じてエッチング面の粗度を調整し得る、基板のエッチング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、酸化ケイ素を主成分とする基板上に薄膜を形成し、該薄膜にフォトリソグラフィ−およびエッチングを介して所望のパタ−ンを形成し、該パタ−ニングされた薄膜をエッチンングマスクとして、フッ化水素酸を含有するエッチング液により、前記基板を等方的にエッチングする基板のエッチング方法において、前記基板上にエッチングマスクとして、ゲルマニウム薄膜を形成し、該ゲルマニウム薄膜を従来のＣｒ／Ａｕやシリコンの代わりに、基板のエッチングマスクとして用いることで、基板に対する密着性とフッ化水素酸を含有するエッチング液に対する耐性を向上するとともに、例えばスパッタリングによってゲルマニウム薄膜を成膜する際、その成膜時間を従来のシリコン成膜時間の約１／３に短縮でき、生産性の向上を図れ、また成膜時に発生する膜応力が低いため、例えば基板のエッチング深さを深くし、サイドエッチング部が大きくなっても、ゲルマニウム薄膜が変形せず、溝ないし微細通路の仕上がりが良好になり、したがって従来の基板のエッチングマスク用薄膜に比べ、溝ないし微細通路を効率良く、かつ深く高品質に形成でき、基板の微細加工に好適である。
【００１５】
請求項２の発明は、前記エッチング液として、バッファ−ドフッ酸溶液を用いることで、従来の無添加のフッ化水素酸に比べ、溝ないし微細通路の微細パタ−ンへの浸透性が良く、またエッチングレ−トも安定し、エッチングパタ−ンの良好な仕上がりを得られるようにしている。
請求項３の発明は、前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを膜厚調整して、前記基板を等方的にエッチングし、該エッチング面の粗度を調整して、基板の用途や製造条件に応じて、所望の粗度のエッチング面を得られるようにしている。
【００１６】
請求項４の発明は、前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを除去し、またはエッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を維持または促進可能なエッチングマスクを選択し、またはエッチング液を選択し、前記エッチング面を平滑面に形成するようにして、エッチング面の乱反射やエッチング面を流れる流体の流体摩擦を抑制するとともに、前記流体の一様な流れと流速の向上を図るとともに、エッチング面の平滑面形成手段として、ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを除去し、シリコンに比べエッチング液に耐性を有するゲルマニウム薄膜を表出させて、長時間のエッチングに耐えるようにし、また一定のエッチングマスクを選択し、または一定のエッチング液を選択して、基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を維持または促進させ、エッチング面の所望の平滑面形成を実現するようにしている。
【００１７】
請求項５の発明は、前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを残置し、またはエッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を変化可能なフォトレジストを選択し、またはエッチング液を選択し、前記エッチンング面を粗面に形成するようにして、前記エッチング面の表面積を増加し、該エッチング面を流れる流体の流速を抑制するとともに、エッチング面の粗面形成手段として、ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを残置し、または一定のフォトレジストを選択し、または一定のエッチング液を選択して、フォトレジストの除去を要することなく、基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を変化させ、エッチング面の所望の粗面形成を実現するようにしている。
請求項６の発明は、前記基板を垂直または傾斜してエッチング液に接触させ、エッチング液に溶出したフォトレジストと基板との接触、または基板に接触したフォトレジストの溶出部の脱落または剥離を促し、エッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を実現して、エッチング面の所望の平滑面形成を実現するようにしている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明は、基板上にエッチングマスクとして、ゲルマニウム薄膜を形成するから、該ゲルマニウム薄膜を従来のＣｒ／Ａｕやシリコンの代わりに、基板のエッチングマスクとして用いることで、基板に対する密着性とフッ化水素酸を含有するエッチング液に対する耐性を向上できるとともに、例えばスパッタリングによってゲルマニウム薄膜を成膜する際、その成膜時間を従来のシリコン成膜時間の約１／３に短縮でき、生産性の向上を図ることができる。
しかも、ゲルマニウム薄膜は、成膜時に発生する膜応力が低いため、例えば基板のエッチング深さを深くし、サイドエッチング部が大きくなっても、ゲルマニウム薄膜が変形せず、溝ないし微細通路の仕上がりが良好になる。
したがって、従来の基板のエッチングマスク用薄膜に比べ、溝ないし微細通路を効率良く、かつ深く高品質に形成することができ、基板の微細加工に好適な効果がある。
【００１９】
請求項２の発明は、エッチング液としてバッファ−ドフッ酸溶液を用いるから、従来の無添加のフッ化水素酸に比べ、溝ないし微細通路の微細パタ−ンへの浸透性が良く、またエッチングレ−トも安定し、エッチングパタ−ンの良好な仕上がりを得られる効果がある
請求項３の発明は、前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを膜厚調整して、前記基板を等方的にエッチングし、該エッチンング面の粗度を調整するから、基板の用途や製造条件に応じて、所望の粗度のエッチング面を得られる効果がある。
【００２０】
請求項４の発明は、前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを除去し、またはエッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を維持または促進可能なフォトレジストを選択し、またはエッチング液を選択して、前記エッチング面を平滑面に形成するようにしたから、エッチング面の乱反射やエッチング面を流れる流体の流体摩擦を抑制するとともに、前記流体の一様な流れと流速の向上を図かれ、またエッチング面の平滑面形成手段として、ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを除去し、シリコンに比べエッチング液に耐性を有するゲルマニウム薄膜を表出させて、長時間のエッチングに耐えるようにし、また一定のフォトレジストを選択し、または一定のエッチング液を選択して、基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を維持または促進させ、エッチング面の所望の平滑面形成を実現することができる。
【００２１】
請求項５の発明は、前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを残置し、またはエッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を変化可能なフォトレジストを選択し、またはエッチング液を選択し、前記エッチンング面を粗面に形成するようにしたから、前記エッチング面の表面積を増加し、該エッチング面を流れる流体の流速を抑制するとともに、エッチング面の粗面形成手段として、ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを残置し、または一定のフォトレジストを選択し、または一定のエッチング液を選択して、フォトレジストの除去を要することなく、基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を変化させ、エッチング面の所望の粗面形成を実現することができる。
請求項６の発明は、前記基板を垂直または傾斜してエッチング液に接触させるから、エッチング液に溶出したフォトレジストと基板との接触、または基板に接触したフォトレジストの溶出部の脱落または剥離を促し、エッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を実現して、エッチング面の所望の平滑面形成を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を酸化ケイ素を主成分とするガラス基板に、溝や微細通路、空間を形成する方法に適用した図示の実施形態について説明すると、図１は本発明によるエッチングのプロセスを示す断面図、図２は本発明により形成した溝の形状とエッチング状況を示す断面図である。本発明によるエッチングのプロセスは次のようである。
【００２３】
（１）図において１は酸化ケイ素を主成分とする石英ガラス（合成石英ガラスを含む）製の基板で、該基板１を硫酸過酸化水素水、アンモニア過酸化水素水、塩酸過酸化水素水、希フッ化水素酸の順に順次洗浄し、スピンドライヤーにて乾燥する。この状況は図１（ａ）のようである。
【００２４】
（２）次に、前記基板１の洗浄および乾燥後、スパッタリング装置（図示略）を用いて、チャンバー圧力：５ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー：２００Ｗで、前記基板１にそのエッチングマスクとして、ゲルマニウム１００％のゲルマニウム薄膜２を成膜する。実施形態ではゲルマニウム薄膜２を約１μｍに成膜している。この状況は図１（ｂ）のようである。
【００２５】
この条件での成膜レートは、ゲルマニウムが０．１０μｍ／ｍｉｎ、シリコンが０．０３μｍ／ｍｉｎである。つまり、実用的に望ましい膜厚である１μｍ成膜するのに、ゲルマニウムは約１０分で済むのに対し、シリコンは約３０分要し、ゲルマニウム薄膜２の高速成膜と成膜時間の短縮を実現する。
この場合、前記成膜にイオンスパッタリング装置を用いたが、真空蒸着装置等の他の薄膜形成法および装置を用いても良い。
【００２６】
（３）この後、スピンコーター（図示略）によって、エッチングマスクであるフォトレジスト３（東京応化工業製ＯＭＲ−８３）をスピンコートし、プリベークする。この状況は図１（ｃ）のようである。この場合、フォトレジスト３は、東京応化工業製ＯＭＲ−８３に限定されない。
【００２７】
（４）次に、前記塗布したフォトレジスト３に所望のパターンを施したマスク（図示略）を用いて、露光装置（図示略）で露光し、露光後、専用現像液で現象し、後述する溝ないし微細通路の形成予定域上のフォトレジスト３を除去する。図中、３ａはフォトレジスト３の除去部である。
この後、専用リンス液でフォトレジスト３をリンスし、かつポストベークして、所望のパターニングを行なう。この状況は図１（ｄ）のようである。
【００２８】
（５）この後、プラズマエッチング装置（図示略）を用いて、チャンバー圧力：５ｍＴｏｒｒ、使用ガス：ＳＦ６、ＳＦ６のガス流量：１０ｓｃｃｍ、ＲＦパワー：１００Ｗにて、前記ゲルマニウム薄膜２を等方的にエッチングし、つまりドライエッチングし、後述する溝ないし微細通路の形成予定域上のゲルマニウム薄膜２を除去する。図中、２ａはゲルマニウム薄膜２の除去部である。この状況は図１（ｅ）のようである。
【００２９】
この条件での実用的なエッチング時間は、ゲルマニウムが２分、シリコンが５分であり、ゲルマニウムの方がエッチングレートが高く、エッチング時間が短時間で済む。
この場合、前記エッチング工程を、例えばＫ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏを用いた、ウェットエッチングで行なうことも可能である。
【００３０】
（６）次に、フッ化水素酸を含むエッチング溶液として、バッファードフッ酸（ステラケミファ製１０：１ＢＨＦ）を用いて、温度：４０℃で前記基板１をウェットエッチングし、前記各除去部３ａ,２ａ直下の基板１における溝ないし微細通路の形成予定域４に、溝ないし微細通路５を形成する。この状況は図１（ｆ）のようである。
【００３１】
発明者は、前述と同一条件でゲルマニウム薄膜とシリコン薄膜の耐久性を比較実験したところ、ゲルマニウムのエッチングレートが０．００１５μｍ／ｍｉｎ、シリコンが０．００４０μｍ／ｍｉｎであった。
したがって、ゲルマニウムの方がシリコンよりも耐久性に優れていることが確認され、ゲルマニウム薄膜２が前記エッチングにおいて、基板１よりもバッファードフッ酸に耐え、薄膜２の表面や除去部２ａの加工状態を維持することが確認された。
それゆえ、ゲルマニウム薄膜２の薄膜化が可能になる。
【００３２】
また、前記バッファードフッ酸は、従来のエッチング液として用いられていた無添加のフッ化水素酸を含む水溶液に比べて、微細パタ−ンへの浸透性が良く、またエッチングレートも安定して、エッチングパタ−ンの仕上がりが良好になることが確認された。
【００３３】
更に、発明者は前記基板１のエッチング工程において、図２のように深さｄ＝１００μｍまでエッチングを行なって実験したところ、ゲルマニウム薄膜２からなるマスクが基板１に接触しない部分、つまりサイドエッチング部ａないしアンダ−カット部が１００μｍになっても、前記サイドエッチング部ａの変形は見られず、つまりゲルマニウム薄膜２の成膜時に発生する膜応力が低いため、良好な溝ないし微細通路５を得られることが確認された。
【００３４】
このように、ゲルマニウム薄膜２の成膜時に発生する膜応力の低下によって、例えばウェットエッチングにおいて、溝を深くエッチングしサイドエッチング部ａが大きくなると、前記応力によって前記薄膜２が変形し、この変形がエッチング後の溝形状に影響し、溝の仕上がりを低下させ、深くエッチングすることができなくなる従来の不具合を解消する
したがって、ガラス基板１にゲルマニウム薄膜２を形成することにより、従来よりもより深く、効率的、高品質にガラス基板に微細流路を形成することが可能となる。
【００３５】
（７）この後、前記レジスト３を濃硫酸で除去し、ゲルマニウム薄膜２を前述のプラズマエッチングで除去する。
その際、前記レジスト３を専用のレジスト剥離液で除去し、またゲルマニウム薄膜２を前述のＫ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏを用いたウェットエッチングで除去することも可能である。
【００３６】
このような（１）乃至（７）のプロセスによって、石英ガラス基板１上に所望の溝や微細流路５、空間を形成することができる。
なお、この実施形態は石英ガラス製の基板１に限定されず、パイレックス（登録商標）、水晶など酸化珪素を主成分とする基板１に適用可能である。
【００３７】
図３は本発明の他の実施形態を示し、前述の構成と対応する部分に同一の符号を用いている。
この実施形態は、前述の実施形態の図１（ｆ）に示す工程において、溝ないし微細通路５の形成予定域４に対応するフォトレジスト３部分のみを除去し、他の部分のフォトレジスト３を残置してウェットエッチングする代わりに、前記フォトレジスト３を完全に除去して、ウェットエッチングしている。
【００３８】
このようにすると、フォトレジスト３を残置した図１（ｆ）のウェットエッチングに比べて、溝ないし微細通路５のエッチング面が平滑になり、発明者の実験では前記エッチング面がＲａ０．００４μｍの平滑面を得られた。
これは、図１（ｆ）のウェットエッチングのように、エッチング液へのフォトレジスト３の溶出がなく、エッチング液のみによって一様かつ略同速度で基板１のエッチングが進行するため、緻密かつ一様なエッチング面が形成されることによると推定される。
【００３９】
この場合、フォトレジスト３を完全に除去すると、ゲルマニウム薄膜２が表出するが、ゲルマニウム薄膜２はシリコンに比べエッチング液に耐性を有するため、長時間のエッチングに耐えられる。
【００４０】
すなわち、フォトレジスト３を残置してウェットエッチングする際、フォトレジスト３の一部がエッチング液に溶出し、その溶出部が基板１に接触して、エッチング液による一様かつ同速度のエッチングの進行を妨げるため、エッチング面が粗面になると推定される
したがって、エッチング面を平滑面にする場合は、フォトレジスト３の材質または組成成分を選択し、エッチング液に溶出するフォトレジスト３が、エッチング液による前述のエッチング作用に影響を与えないか、または影響が少ないものを選択すれば良いことになる。
このようにフォトレジスト３を選択することによって、平滑なエッチングが得られ、前述したフォトレジスト３の削除工程を省略し得る。
【００４１】
それゆえ、前述したエッチング面の平滑面の形成方法として、前述のようなフォトレジスト３を完全に除去する代わりに、フォトレジスト３を残置しておいても可能である。
この場合、フォトレジスト３のエッチング液に対する影響は相対的なものであるから、
フォトレジスト３が溶出し得ないか、溶出してもその影響が少ないエッチング液を選択することによっても、所期の効果を得られる。
【００４２】
したがって、前述と反対にエッチング面を粗面にウェットエッチングする場合は、フォトレジスト３を残置し、フォトレジスト３の材質または組成成分を選択し、エッチング液に溶出するフォトレジスト３が、エッチング液による一様かつ同速度のエッチング作用を妨げるものを選択すれば良いことになる。
発明者の実験では、前述の推定の下にフォトレジスト３の材質または組成成分を選択
することによって、エッチング面にＲａ０．１１７μｍの粗面を得られた。
【００４３】
この場合、フォトレジスト３のエッチング液に対する影響は相対的なものであるから、
フォトレジスト３の溶出を促すエッチング液を選択することによっても、所期の粗面を得られる。
【００４４】
更に、エッチング面を平滑にウェットエッチングする別の手段として、溶出したフォトレジスト３と基板１との接触を防止するため、エッチング時におけるエッチング液の撹拌を高効率に行なうか、または基板１を傾斜または垂直に設置して、基板１との接触を防止し、または接触したフォトレジスト３の溶出部の脱落ないし剥離を促すようにしても良い
【００４５】
このようにして、微細通路５を平滑面にエッチングした前述の基板１をマイクロチップとして使用し、基板１の上下に光学系を構成する発光部と受光部（図示略）とを配置して、微細通路５を移動する流体を検出する際、微細通路５における検出光の乱反射や減衰が防止され、流体の検出を確実かつ安定して行なえ、検出精度の信頼性を得られるとともに、ウェットエッチング後における微細通路５の平滑加工を省略し得ることとなる。
【００４６】
一方、分析条件等の用途や製造条件に応じて、前記フォトレジスト３の膜厚ないし残置量を加減調節することによって、溝ないし微細通路５のエッチング面の表面粗さを調整し、微細通路５を流れる流体の流れを制御することも可能である。
例えば、微細通路５のエッチング面を平滑にすることによって、流体の流れを一様化し流速を高め、また微細通路５のエッチング面を粗面に形成することによって、当該表面積を増やし流体の流速を遅くすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
このように本発明の基板のエッチング方法は、ガラス基板のエッチングマスクとして、Ｃｒ／Ａｕやシリコンの代わりにゲルマニウム薄膜を用い、ガラス基板に対する密着性と、フッ化水素酸を含有するエッチング液に対する耐性を向上するとともに、その成膜時間を短縮して生産性を向上し、またその成膜時に発生する膜応力を低下し、応力によるエッチングマスク膜の変形を防止して、溝の良好な仕上がりを得られ、エッチング深さないし微細通路を深く形成できるとともに、種々の用途や条件に応じてエッチング面の粗度を調整し得るから、例えば酸化ケイ素を主成分とするガラス基板の微細加工に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明によるエッチングのプロセスを示す断面図である。
【図２】本発明により形成した溝の形状とエッチング状況を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるエッチングのプロセスを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 基板（ガラス基板）
２ 薄膜（ゲルマニウム薄膜）
３ フォトレジスト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば酸化ケイ素を主成分とするガラス基板の微細加工に好適で、ガラス基板のエッチングマスクとして、Ｃｒ／Ａｕやシリコンの代わりにゲルマニウム薄膜を用い、ガラス基板に対する密着性と、フッ化水素酸を含有するエッチング液に対する耐性を向上し、その成膜時間を短縮して生産性を向上するとともに、成膜時に発生する膜応力を低下し、応力によるゲルマニウム薄膜の変形を防止して、溝の良好な仕上がりを得られ、しかもエッチング深さないし微細通路を深く形成できるとともに、種々の用途や条件に応じてエッチング面の粗度を調整し得る、基板のエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時のタンパク質合成や微量流体計測分野では、生化学分析用マイクロチップまたはμＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）、ラボオンチップ（Ｌａｂ−ｏｎ−Ｃｈｉｐ）が注目されている。
前記マイクロチップは、内部に微細な流路や空間が形成され、この微細な流路や空間内で様々な流体の混合や反応、分離、検出などを行なうデバイスで、その利点として、試薬量、廃液量の削減や携帯の容易性、分析時間の短縮などが挙げられる。
【０００３】
前記マイクロチップの材料として、石英やパイレックス（登録商標）といった酸化ケイ素を主成分とするガラスは重要な材料であり、このガラス基板に微細な流路や空間を形成する試みが盛んに行なわれている。
【０００４】
具体的には、半導体製造技術を応用したＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて、ガラス基板上に形成したエッチングマスクとなる薄膜に、フォトリソグラフィーにより所望のマスクパターンを形成し、これをマスクにしてパターニングを行ない、ガラス基板をエッチングして、微細な流路や空間を形成するといったプロセスが用いられている。
【０００５】
前記エッチング方法には、基板を腐食除去する液体を使用したウェットエッチングや、気体を用いたドライエッチングがある。
このうち、石英やパイレックス（登録商標）といった酸化珪素を主成分とするガラス基板をウェットエッチングする際、フッ化水素酸を主成分とするエッチング液が主に用いられ、この場合のエッチングマスクとして、一般的にＣｒ／Ａｕの２層構造のマスクが使用され、またＣｒ／Ａｕの代わりにシリコンをマスクとする報告もある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、前述のＣｒ／Ａｕをマスクとする場合、２種類のマスク材料を準備しなければならず、特にＡｕは高価でコスト高を助長する。
また、ＣｒとＡｕは別々に２回の成膜と２回のエッチングを要して、工程が煩雑になり、生産性が低下する。更に、Ｃｒとガラス基板との密着性が悪く、フッ化水素酸を含むエッチング液でウェットエッチングすると、Ｃｒとガラス基板の界面からエッチング液が侵入し易く、形成された微細な流路や空間の仕上がりが悪いといった問題がある。
【０００７】
例えば２０μｍ幅のマスク幅で２０μｍの深さまでエッチングしたとすると、等方性のエッチング、つまりウェットエッチングの場合、理論上、実際の仕上がり開口寸法は６０μｍと見積もられるが、実際はＣｒとガラス基板の密着性が悪く、Ｃｒとガラス基板の界面よりエッチング液が侵入し易いため、６０μｍよりも大きくなる。しかも、前記密着性にばらつきがあるため、仕上がりが予想しにくく、品質を低下させる原因となる。
【０００８】
一方、シリコンをマスクとした場合、通常成膜する場合の膜厚として、一般的な膜厚である数１００Å〜数１０００Åでは、フッ化水素酸を含む薬液による数時間にも及ぶ過酷なエッチング条件に耐え難いため、膜厚は１μｍ以上の膜厚にすることが必要になり、その場合は長時間の成膜時間を要して生産性が低下する。
また、シリコンの酸化物は、フッ化水素酸を含むエッチング液に侵され易いため、成膜したシリコンは成膜中や大気中で僅かに酸化してしまい、マスクとしての耐久性が低下して、ガラス基板をより深くエッチングすることができない。
【０００９】
しかも、ウェットエッチングの場合、シリコンマスク下のエッチング深さが深くなればなるほど、マスク下部に空間が形成され、基板に接触しない、いわゆるサイドエッチング部の長さも大きくなる問題がある。
【００１０】
また、マスクには成膜時に発生した応力が残留し、前記サイドエッチング部が大きくなると、前記マスクが応力によって変形してしまい、この変形がエッチング後の溝形状に影響して溝の仕上がりを低下させるため、深くエッチングすることができなくなる。
【００１１】
例えば、１００μｍの深さまでエッチングした場合、マスクの基板に接触しないサイドエッチング部も１００μｍとなるが、この部分が膜応力により変形して、良好な溝形状が得られなくなる。
その他、マスクとして、フッ化水素酸を主成分とするエッチング液に対する耐性があれば良いが、ガラス基板に対する密着性の低さや、膜応力によって剥離してしまうといった問題があった。
【００１２】
【特許文献１】特許第３１３４８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明はこのような問題を解決し、例えば酸化珪素を主成分とするガラス基板の微細加工に好適で、ガラス基板のエッチングマスクとして、Ｃｒ／Ａｕやシリコンの代わりにゲルマニウム薄膜を用い、ガラス基板に対する密着性と、フッ化水素酸を含有するエッチング液に対する耐性を向上し、その成膜時間を短縮して生産性を向上するとともに、成膜時に発生する膜応力を低下し、応力によるエッチングマスク膜の変形を防止して、溝の良好な仕上がりを得られ、しかもエッチング深さないし微細通路を深く形成できるとともに、種々の用途や条件に応じてエッチング面の粗度を調整し得る、基板のエッチング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、酸化ケイ素を主成分とする基板上に薄膜を形成し、該薄膜にフォトリソグラフィ−およびエッチングを介して所望のパタ−ンを形成し、該パタ−ニングされた薄膜をエッチンングマスクとして、フッ化水素酸を含有するエッチング液により、前記基板を等方的にエッチングする基板のエッチング方法において、前記基板上にエッチングマスクとして、ゲルマニウム薄膜を形成し、該ゲルマニウム薄膜を従来のＣｒ／Ａｕやシリコンの代わりに、基板のエッチングマスクとして用いることで、基板に対する密着性とフッ化水素酸を含有するエッチング液に対する耐性を向上するとともに、例えばスパッタリングによってゲルマニウム薄膜を成膜する際、その成膜時間を従来のシリコン成膜時間の約１／３に短縮でき、生産性の向上を図れ、また成膜時に発生する膜応力が低いため、例えば基板のエッチング深さを深くし、サイドエッチング部が大きくなっても、ゲルマニウム薄膜が変形せず、溝ないし微細通路の仕上がりが良好になり、したがって従来の基板のエッチングマスク用薄膜に比べ、溝ないし微細通路を効率良く、かつ深く高品質に形成でき、基板の微細加工に好適である。
【００１５】
請求項２の発明は、前記エッチング液として、バッファ−ドフッ酸溶液を用いることで、従来の無添加のフッ化水素酸に比べ、溝ないし微細通路の微細パタ−ンへの浸透性が良く、またエッチングレ−トも安定し、エッチングパタ−ンの良好な仕上がりを得られるようにしている。
請求項３の発明は、前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを膜厚調整して、前記基板を等方的にエッチングし、該エッチング面の粗度を調整して、基板の用途や製造条件に応じて、所望の粗度のエッチング面を得られるようにしている。
【００１６】
請求項４の発明は、前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを除去し、またはエッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を維持または促進可能なエッチングマスクを選択し、またはエッチング液を選択し、前記エッチング面を平滑面に形成するようにして、エッチング面の乱反射やエッチング面を流れる流体の流体摩擦を抑制するとともに、前記流体の一様な流れと流速の向上を図るとともに、エッチング面の平滑面形成手段として、ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを除去し、シリコンに比べエッチング液に耐性を有するゲルマニウム薄膜を表出させて、長時間のエッチングに耐えるようにし、また一定のエッチングマスクを選択し、または一定のエッチング液を選択して、基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を維持または促進させ、エッチング面の所望の平滑面形成を実現するようにしている。
【００１７】
請求項５の発明は、前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを残置し、またはエッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を変化可能なフォトレジストを選択し、またはエッチング液を選択し、前記エッチンング面を粗面に形成するようにして、前記エッチング面の表面積を増加し、該エッチング面を流れる流体の流速を抑制するとともに、エッチング面の粗面形成手段として、ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを残置し、または一定のフォトレジストを選択し、または一定のエッチング液を選択して、フォトレジストの除去を要することなく、基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を変化させ、エッチング面の所望の粗面形成を実現するようにしている。
請求項６の発明は、前記基板を垂直または傾斜してエッチング液に接触させ、エッチング液に溶出したフォトレジストと基板との接触、または基板に接触したフォトレジストの溶出部の脱落または剥離を促し、エッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を実現して、エッチング面の所望の平滑面形成を実現するようにしている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明は、基板上にエッチングマスクとして、ゲルマニウム薄膜を形成するから、該ゲルマニウム薄膜を従来のＣｒ／Ａｕやシリコンの代わりに、基板のエッチングマスクとして用いることで、基板に対する密着性とフッ化水素酸を含有するエッチング液に対する耐性を向上できるとともに、例えばスパッタリングによってゲルマニウム薄膜を成膜する際、その成膜時間を従来のシリコン成膜時間の約１／３に短縮でき、生産性の向上を図ることができる。
しかも、ゲルマニウム薄膜は、成膜時に発生する膜応力が低いため、例えば基板のエッチング深さを深くし、サイドエッチング部が大きくなっても、ゲルマニウム薄膜が変形せず、溝ないし微細通路の仕上がりが良好になる。
したがって、従来の基板のエッチングマスク用薄膜に比べ、溝ないし微細通路を効率良く、かつ深く高品質に形成することができ、基板の微細加工に好適な効果がある。
【００１９】
請求項２の発明は、エッチング液としてバッファ−ドフッ酸溶液を用いるから、従来の無添加のフッ化水素酸に比べ、溝ないし微細通路の微細パタ−ンへの浸透性が良く、またエッチングレ−トも安定し、エッチングパタ−ンの良好な仕上がりを得られる効果がある
請求項３の発明は、前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを膜厚調整して、前記基板を等方的にエッチングし、該エッチンング面の粗度を調整するから、基板の用途や製造条件に応じて、所望の粗度のエッチング面を得られる効果がある。
【００２０】
請求項４の発明は、前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを除去し、またはエッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を維持または促進可能なフォトレジストを選択し、またはエッチング液を選択して、前記エッチング面を平滑面に形成するようにしたから、エッチング面の乱反射やエッチング面を流れる流体の流体摩擦を抑制するとともに、前記流体の一様な流れと流速の向上を図かれ、またエッチング面の平滑面形成手段として、ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを除去し、シリコンに比べエッチング液に耐性を有するゲルマニウム薄膜を表出させて、長時間のエッチングに耐えるようにし、また一定のフォトレジストを選択し、または一定のエッチング液を選択して、基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を維持または促進させ、エッチング面の所望の平滑面形成を実現することができる。
【００２１】
請求項５の発明は、前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを残置し、またはエッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を変化可能なフォトレジストを選択し、またはエッチング液を選択し、前記エッチンング面を粗面に形成するようにしたから、前記エッチング面の表面積を増加し、該エッチング面を流れる流体の流速を抑制するとともに、エッチング面の粗面形成手段として、ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを残置し、または一定のフォトレジストを選択し、または一定のエッチング液を選択して、フォトレジストの除去を要することなく、基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を変化させ、エッチング面の所望の粗面形成を実現することができる。
請求項６の発明は、前記基板を垂直または傾斜してエッチング液に接触させるから、エッチング液に溶出したフォトレジストと基板との接触、または基板に接触したフォトレジストの溶出部の脱落または剥離を促し、エッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を実現して、エッチング面の所望の平滑面形成を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を酸化ケイ素を主成分とするガラス基板に、溝や微細通路、空間を形成する方法に適用した図示の実施形態について説明すると、図１は本発明によるエッチングのプロセスを示す断面図、図２は本発明により形成した溝の形状とエッチング状況を示す断面図である。本発明によるエッチングのプロセスは次のようである。
【００２３】
（１）図において１は酸化ケイ素を主成分とする石英ガラス（合成石英ガラスを含む）製の基板で、該基板１を硫酸過酸化水素水、アンモニア過酸化水素水、塩酸過酸化水素水、希フッ化水素酸の順に順次洗浄し、スピンドライヤーにて乾燥する。この状況は図１（ａ）のようである。
【００２４】
（２）次に、前記基板１の洗浄および乾燥後、スパッタリング装置（図示略）を用いて、チャンバー圧力：５ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー：２００Ｗで、前記基板１にそのエッチングマスクとして、ゲルマニウム１００％のゲルマニウム薄膜２を成膜する。実施形態ではゲルマニウム薄膜２を約１μｍに成膜している。この状況は図１（ｂ）のようである。
【００２５】
この条件での成膜レートは、ゲルマニウムが０．１０μｍ／ｍｉｎ、シリコンが０．０３μｍ／ｍｉｎである。つまり、実用的に望ましい膜厚である１μｍ成膜するのに、ゲルマニウムは約１０分で済むのに対し、シリコンは約３０分要し、ゲルマニウム薄膜２の高速成膜と成膜時間の短縮を実現する。
この場合、前記成膜にイオンスパッタリング装置を用いたが、真空蒸着装置等の他の薄膜形成法および装置を用いても良い。
【００２６】
（３）この後、スピンコーター（図示略）によって、エッチングマスクであるフォトレジスト３（東京応化工業製ＯＭＲ−８３）をスピンコートし、プリベークする。この状況は図１（ｃ）のようである。この場合、フォトレジスト３は、東京応化工業製ＯＭＲ−８３に限定されない。
【００２７】
（４）次に、前記塗布したフォトレジスト３に所望のパターンを施したマスク（図示略）を用いて、露光装置（図示略）で露光し、露光後、専用現像液で現象し、後述する溝ないし微細通路の形成予定域上のフォトレジスト３を除去する。図中、３ａはフォトレジスト３の除去部である。
この後、専用リンス液でフォトレジスト３をリンスし、かつポストベークして、所望のパターニングを行なう。この状況は図１（ｄ）のようである。
【００２８】
（５）この後、プラズマエッチング装置（図示略）を用いて、チャンバー圧力：５ｍＴｏｒｒ、使用ガス：ＳＦ６、ＳＦ６のガス流量：１０ｓｃｃｍ、ＲＦパワー：１００Ｗにて、前記ゲルマニウム薄膜２を等方的にエッチングし、つまりドライエッチングし、後述する溝ないし微細通路の形成予定域上のゲルマニウム薄膜２を除去する。図中、２ａはゲルマニウム薄膜２の除去部である。この状況は図１（ｅ）のようである。
【００２９】
この条件での実用的なエッチング時間は、ゲルマニウムが２分、シリコンが５分であり、ゲルマニウムの方がエッチングレートが高く、エッチング時間が短時間で済む。
この場合、前記エッチング工程を、例えばＫ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏを用いた、ウェットエッチングで行なうことも可能である。
【００３０】
（６）次に、フッ化水素酸を含むエッチング溶液として、バッファードフッ酸（ステラケミファ製１０：１ＢＨＦ）を用いて、温度：４０℃で前記基板１をウェットエッチングし、前記各除去部３ａ,２ａ直下の基板１における溝ないし微細通路の形成予定域４に、溝ないし微細通路５を形成する。この状況は図１（ｆ）のようである。
【００３１】
発明者は、前述と同一条件でゲルマニウム薄膜とシリコン薄膜の耐久性を比較実験したところ、ゲルマニウムのエッチングレートが０．００１５μｍ／ｍｉｎ、シリコンが０．００４０μｍ／ｍｉｎであった。
したがって、ゲルマニウムの方がシリコンよりも耐久性に優れていることが確認され、ゲルマニウム薄膜２が前記エッチングにおいて、基板１よりもバッファードフッ酸に耐え、薄膜２の表面や除去部２ａの加工状態を維持することが確認された。
それゆえ、ゲルマニウム薄膜２の薄膜化が可能になる。
【００３２】
また、前記バッファードフッ酸は、従来のエッチング液として用いられていた無添加のフッ化水素酸を含む水溶液に比べて、微細パタ−ンへの浸透性が良く、またエッチングレートも安定して、エッチングパタ−ンの仕上がりが良好になることが確認された。
【００３３】
更に、発明者は前記基板１のエッチング工程において、図２のように深さｄ＝１００μｍまでエッチングを行なって実験したところ、ゲルマニウム薄膜２からなるマスクが基板１に接触しない部分、つまりサイドエッチング部ａないしアンダ−カット部が１００μｍになっても、前記サイドエッチング部ａの変形は見られず、つまりゲルマニウム薄膜２の成膜時に発生する膜応力が低いため、良好な溝ないし微細通路５を得られることが確認された。
【００３４】
このように、ゲルマニウム薄膜２の成膜時に発生する膜応力の低下によって、例えばウェットエッチングにおいて、溝を深くエッチングしサイドエッチング部ａが大きくなると、前記応力によって前記薄膜２が変形し、この変形がエッチング後の溝形状に影響し、溝の仕上がりを低下させ、深くエッチングすることができなくなる従来の不具合を解消する
したがって、ガラス基板１にゲルマニウム薄膜２を形成することにより、従来よりもより深く、効率的、高品質にガラス基板に微細流路を形成することが可能となる。
【００３５】
（７）この後、前記レジスト３を濃硫酸で除去し、ゲルマニウム薄膜２を前述のプラズマエッチングで除去する。
その際、前記レジスト３を専用のレジスト剥離液で除去し、またゲルマニウム薄膜２を前述のＫ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］＋ＫＯＨ＋Ｈ２Ｏを用いたウェットエッチングで除去することも可能である。
【００３６】
このような（１）乃至（７）のプロセスによって、石英ガラス基板１上に所望の溝や微細流路５、空間を形成することができる。
なお、この実施形態は石英ガラス製の基板１に限定されず、パイレックス（登録商標）、水晶など酸化珪素を主成分とする基板１に適用可能である。
【００３７】
図３は本発明の他の実施形態を示し、前述の構成と対応する部分に同一の符号を用いている。
この実施形態は、前述の実施形態の図１（ｆ）に示す工程において、溝ないし微細通路５の形成予定域４に対応するフォトレジスト３部分のみを除去し、他の部分のフォトレジスト３を残置してウェットエッチングする代わりに、前記フォトレジスト３を完全に除去して、ウェットエッチングしている。
【００３８】
このようにすると、フォトレジスト３を残置した図１（ｆ）のウェットエッチングに比べて、溝ないし微細通路５のエッチング面が平滑になり、発明者の実験では前記エッチング面がＲａ０．００４μｍの平滑面を得られた。
これは、図１（ｆ）のウェットエッチングのように、エッチング液へのフォトレジスト３の溶出がなく、エッチング液のみによって一様かつ略同速度で基板１のエッチングが進行するため、緻密かつ一様なエッチング面が形成されることによると推定される。
【００３９】
この場合、フォトレジスト３を完全に除去すると、ゲルマニウム薄膜２が表出するが、ゲルマニウム薄膜２はシリコンに比べエッチング液に耐性を有するため、長時間のエッチングに耐えられる。
【００４０】
すなわち、フォトレジスト３を残置してウェットエッチングする際、フォトレジスト３の一部がエッチング液に溶出し、その溶出部が基板１に接触して、エッチング液による一様かつ同速度のエッチングの進行を妨げるため、エッチング面が粗面になると推定される
したがって、エッチング面を平滑面にする場合は、フォトレジスト３の材質または組成成分を選択し、エッチング液に溶出するフォトレジスト３が、エッチング液による前述のエッチング作用に影響を与えないか、または影響が少ないものを選択すれば良いことになる。
このようにフォトレジスト３を選択することによって、平滑なエッチングが得られ、前述したフォトレジスト３の削除工程を省略し得る。
【００４１】
それゆえ、前述したエッチング面の平滑面の形成方法として、前述のようなフォトレジスト３を完全に除去する代わりに、フォトレジスト３を残置しておいても可能である。
この場合、フォトレジスト３のエッチング液に対する影響は相対的なものであるから、
フォトレジスト３が溶出し得ないか、溶出してもその影響が少ないエッチング液を選択することによっても、所期の効果を得られる。
【００４２】
したがって、前述と反対にエッチング面を粗面にウェットエッチングする場合は、フォトレジスト３を残置し、フォトレジスト３の材質または組成成分を選択し、エッチング液に溶出するフォトレジスト３が、エッチング液による一様かつ同速度のエッチング作用を妨げるものを選択すれば良いことになる。
発明者の実験では、前述の推定の下にフォトレジスト３の材質または組成成分を選択
することによって、エッチング面にＲａ０．１１７μｍの粗面を得られた。
【００４３】
この場合、フォトレジスト３のエッチング液に対する影響は相対的なものであるから、
フォトレジスト３の溶出を促すエッチング液を選択することによっても、所期の粗面を得られる。
【００４４】
更に、エッチング面を平滑にウェットエッチングする別の手段として、溶出したフォトレジスト３と基板１との接触を防止するため、エッチング時におけるエッチング液の撹拌を高効率に行なうか、または基板１を傾斜または垂直に設置して、基板１との接触を防止し、または接触したフォトレジスト３の溶出部の脱落ないし剥離を促すようにしても良い
【００４５】
このようにして、微細通路５を平滑面にエッチングした前述の基板１をマイクロチップとして使用し、基板１の上下に光学系を構成する発光部と受光部（図示略）とを配置して、微細通路５を移動する流体を検出する際、微細通路５における検出光の乱反射や減衰が防止され、流体の検出を確実かつ安定して行なえ、検出精度の信頼性を得られるとともに、ウェットエッチング後における微細通路５の平滑加工を省略し得ることとなる。
【００４６】
一方、分析条件等の用途や製造条件に応じて、前記フォトレジスト３の膜厚ないし残置量を加減調節することによって、溝ないし微細通路５のエッチング面の表面粗さを調整し、微細通路５を流れる流体の流れを制御することも可能である。
例えば、微細通路５のエッチング面を平滑にすることによって、流体の流れを一様化し流速を高め、また微細通路５のエッチング面を粗面に形成することによって、当該表面積を増やし流体の流速を遅くすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
このように本発明の基板のエッチング方法は、ガラス基板のエッチングマスクとして、Ｃｒ／Ａｕやシリコンの代わりにゲルマニウム薄膜を用い、ガラス基板に対する密着性と、フッ化水素酸を含有するエッチング液に対する耐性を向上するとともに、その成膜時間を短縮して生産性を向上し、またその成膜時に発生する膜応力を低下し、応力によるエッチングマスク膜の変形を防止して、溝の良好な仕上がりを得られ、エッチング深さないし微細通路を深く形成できるとともに、種々の用途や条件に応じてエッチング面の粗度を調整し得るから、例えば酸化ケイ素を主成分とするガラス基板の微細加工に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明によるエッチングのプロセスを示す断面図である。
【図２】本発明により形成した溝の形状とエッチング状況を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるエッチングのプロセスを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 基板（ガラス基板）
２ 薄膜（ゲルマニウム薄膜）
３ フォトレジスト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化ケイ素を主成分とする基板上に薄膜を形成し、該薄膜にフォトリソグラフィ−およびエッチングを介して所望のパタ−ンを形成し、該パタ−ニングされた薄膜をエッチンングマスクとして、フッ化水素酸を含有するエッチング液により、前記基板を等方的にエッチングする基板のエッチング方法において、前記基板上にエッチングマスクとして、ゲルマニウム薄膜を形成することを特徴とする基板のエッチング方法。
【請求項２】
前記エッチング液が、バッファ−ドフッ酸溶液である請求項１記載の基板のエッチング方法。
【請求項３】
前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを膜厚調整して、前記基板を等方的にエッチングし、該エッチンング面の粗度を調整する請求項１記載の基板のエッチング方法。
【請求項４】
前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを除去し、またはエッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を維持または促進可能なフォトレジストを選択し、またはエッチング液を選択し、前記エッチンング面を平滑面に形成する請求項３記載の基板のエッチング方法。
【請求項５】
前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを残置し、またはエッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を変化可能なフォトレジストを選択し、またはエッチング液を選択し、前記エッチンング面を粗面に形成する請求項３記載の基板のエッチング方法。
【請求項６】
前記基板を垂直または傾斜してエッチング液に接触させる請求項４記載の基板のエッチング方法。
【請求項１】
酸化ケイ素を主成分とする基板上に薄膜を形成し、該薄膜にフォトリソグラフィ−およびエッチングを介して所望のパタ−ンを形成し、該パタ−ニングされた薄膜をエッチンングマスクとして、フッ化水素酸を含有するエッチング液により、前記基板を等方的にエッチングする基板のエッチング方法において、前記基板上にエッチングマスクとして、ゲルマニウム薄膜を形成することを特徴とする基板のエッチング方法。
【請求項２】
前記エッチング液が、バッファ−ドフッ酸溶液である請求項１記載の基板のエッチング方法。
【請求項３】
前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを膜厚調整して、前記基板を等方的にエッチングし、該エッチンング面の粗度を調整する請求項１記載の基板のエッチング方法。
【請求項４】
前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを除去し、またはエッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を維持または促進可能なフォトレジストを選択し、またはエッチング液を選択し、前記エッチンング面を平滑面に形成する請求項３記載の基板のエッチング方法。
【請求項５】
前記ゲルマニウム薄膜上のフォトレジストを残置し、またはエッチング液の基板に対する一様なエッチング反応若しくは一様なエッチング進行速度を変化可能なフォトレジストを選択し、またはエッチング液を選択し、前記エッチンング面を粗面に形成する請求項３記載の基板のエッチング方法。
【請求項６】
前記基板を垂直または傾斜してエッチング液に接触させる請求項４記載の基板のエッチング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２９０７０１（Ｐ２００６−２９０７０１Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１６５５３（Ｐ２００５−１１６５５３）
【出願日】平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【出願人】（３９２０２０７０５）テクノクオーツ株式会社 (7)
【出願人】（５９３０２２０２１）山形県 (34)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【出願人】（３９２０２０７０５）テクノクオーツ株式会社 (7)
【出願人】（５９３０２２０２１）山形県 (34)
【Ｆターム（参考）】
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