多孔質体のエッチング方法及び装置
【課題】 減圧手段、脱気手段を備えたエッチング方法及び装置では、しくみが大掛かりとなり、装置が大型化し、さらにはコスト高となる。
【解決手段】 多孔質体を超音波を印加しながらエッチングする方法において、印加する超音波を減衰材料を用いて、容易かつ継続的な方法で制御することにより、多孔質体を均一にエッチングすることができる装置を提供する。
【解決手段】 多孔質体を超音波を印加しながらエッチングする方法において、印加する超音波を減衰材料を用いて、容易かつ継続的な方法で制御することにより、多孔質体を均一にエッチングすることができる装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス、集積回路、加速度センサ、圧力センサ等に適する半導体基板の加工方法に関し、特に、多孔質体のエッチング方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記多孔質体のエッチング方法としては、超音波の使用が開示されている。しかし提案されている多孔質体のエッチング方法としては、エッチング中に多孔質体の孔の表面で生成される反応生成気体の表面付着に対し、解決策としてエッチング液に接する気体を減圧状態にすることで前記反応生成気体を脱離させる方法が提案されている（特許文献１）。またエッチング液中に溶解している気体の濃度を常時飽和溶解度以下にすることで前記反応生成気体を気泡化させない方法が提案されている（特許文献２）。共に超音波の制御ではなく、エッチングを阻害する前記反応生成気体の表面付着を解決し、多孔質体のエッチングを均一化するものである。
【特許文献１】特開２０００−１５０４９５号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら前記減圧手段、脱気手段を備えたエッチング方法及び装置では、しくみが大掛かりとなり、装置が大型化し、さらにはコスト高となる。また多孔質体のエッチング速度は反応生成気体抜け（孔内液置換速度）に依存し、反応生成気体抜けを促進する超音波強度に大きく依存する。このように超音波を使用してのエッチングにおいては超音波強度の制御が重要な課題となるが、超音波振動子のばらつき、エッチング槽内構造不均一性により、エッチング槽内の超音波強度分布がばらつき、エッチングの均一性を低下させていた。また超音波照射によるエッチング槽内構造体の経時劣化、超音波振動子の経時変化もあり、エッチングの均一性維持はさらに困難なものとなっている。
【０００４】
本発明の目的は、多孔質体を超音波を印加しながらエッチングする方法において、エッチング槽内の均一性を容易かつ継続的な方法で制御し、多孔質体を均一にエッチングする方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の多孔質体のエッチング方法は、多孔質体をエッチング液中で超音波を印加しながらエッチングする方法において、前記超音波強度を超音波が通過する固体材料の減衰率により調整均一化し、エッチングすることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の多孔質体のエッチング装置は、多孔質面の表出した基体を保持するための保持手段とエッチング液を入れるためのエッチング槽と該エッチング槽に印加される超音波強度を減衰調整できる着脱可能な手段を備えた超音波槽とを少なくとも有することを特徴とする。
【０００７】
超音波が固体材料を通過すると、その固体材料の材質、厚みにより超音波は減衰する。よって超音波振動子とエッチング槽との間に固体材料を挿入し、挿入される固体材料による超音波の減衰率を部分的に変更することにより、超音波強度分布を制御することができ、エッチング槽内の均一化が可能となる。さらには前記固体材料を着脱可能とすることにより、超音波の経時変化に対し、固体材料の減衰率を変更することができ、常にエッチング槽内の超音波強度分布を制御可能となる。
【０００８】
こうして超音波強度が制御されたエッチング装置にて、多孔質体をエッチングすることにより、多孔質体のエッチング速度がエッチング槽内で１０％以内に均一化される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、多孔質体のエッチングにおける超音波強度を容易かつ継続的な方法で制御することが可能となり、多孔質体を均一にエッチングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
以下、本発明の好適な第１の実施形態に係る多孔質体のエッチング装置について説明する。図１は、本発明の好適な第１の実施形態に係る多孔質体のエッチング装置を示す構成図である。
【００１２】
まず、エッチング槽１０１は、エッチング液１０２が満たされ、この中に例えば多孔質層の表出したシリコンウェハ１０３を入れて多孔質シリコンのエッチングを行う。ここでエッチング液は、ふっ酸と過酸化水素水との混合液、ふっ酸と過酸化水素水と界面活性剤との混合液、ふっ酸と硝酸との混合液、ふっ酸と硝酸と界面活性剤との混合液が好ましい。界面活性剤は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールが挙げられる。
【００１３】
また、エッチング槽１０１は、オーバーフロー槽１０４を備え、エッチング液１０２はそこから循環用ポンプ１０５により循環ライン１０６を通り、温度調整用冷熱器１０７、薬液用フィルター１０８を経て、再度供給される。冷熱器１０７によりエッチング液温は例えば±０．１℃に保たれ、エッチング均一性を向上させる。さらに薬液用フィルター１０８によりエッチング液内のパーティクルを除去する。
【００１４】
また、エッチング槽１０１は、ウェハ保持具１０９と循環供給口１１０との間に整流板１１１を備え、この整流板１１１は多数のウェハ１０３に均等にエッチング液１０２が供給されるように、整流孔が設けられている。
【００１５】
また、エッチング槽１０１は、超音波槽１１２内に配置され、超音波は、超音波振動子１１３から超音波槽内伝達液体１１４、例えば水を通じてエッチング槽１０１へ、さらにエッチング液１０２からウェハ１０３へと伝達される。ここで超音波振動子１１３とエッチング槽１０１の間に、エッチング槽１０１内の超音波強度分布が均一になるように部分的に減衰率を変更した超音波減衰板１１５を設置する。この超音波減衰板１１５は、装置を分解することなく、超音波槽１１２に設けられた開閉式の差込口より着脱可能であり、所望の減衰率を得るために、板厚または材質を部分的に変更し、差し替え可能となる。
【００１６】
この時のエッチング槽１０１内の超音波強度分布は最大で４０％以内、より好ましくは２０％以内することが好ましい。またエッチング槽１０１の底板、整流板１１１は、超音波の減衰率を小さくするために、できるだけ薄くする必要がある。
【００１７】
（第２の実施形態）
以下、本発明の好適な第２の実施形態に係る多孔質体のエッチング装置について説明する。図２は、本発明の好適な第２の実施形態に係る多孔質体のエッチング装置を示す構成図である。
【００１８】
図２のエッチング装置の図１のエッチング装置と異なる点は、超音波振動子１１３とエッチング槽１０１の間に設置される超音波減衰板２１５を、1枚ではなく複数枚に分割し、分割された各超音波減衰板の減衰率を、板厚または材質の変更により調整できるようにした点である。これにより、エッチング槽１０１の超音波強度分布に合わせ部分的に変更した1枚の超音波減衰板１１５を作製し、設置することなく、超音波減衰率既知の複数種の超音波減衰板２１５を用意し、組み合わせることで、容易に超音波強度分布を調整、維持できるようになる。ここで超音波減衰板２１５としては、板厚が５〜１０mmの範囲で超音波減衰率が５０％程度となるフッ素系樹脂が好ましい。
【００１９】
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【実施例１】
【００２０】
図１に示すエッチング装置を用いて多孔質体のエッチングを行う方法を説明する。
【００２１】
まず、Ｐ型（１００）の比抵抗０．０１ΩｃｍＳｉ基板に陽極化成を行い、多孔質シリコンを作成した。陽極化成は４９％フッ化水素酸溶液とアルコール溶液と水を１９：３：１の割合で混合した溶液中で１５０秒間、電流密度１６ｍＡ/ｃｍ２で行った。多孔質シリコン層の厚みは６μｍであった。
【００２２】
次に、このＳｉ基板の多孔質シリコン層を図１のエッチング装置でエッチングした。エッチングは、４９％フッ化水素酸溶液と過酸化水素水とイソプロパノールと水を１：９０：３０：３５０の割合で混合した溶液で、５時間行った。
【００２３】
多孔質シリコンのエッチングは、超音波減衰板により強度分布が２０％に均一化された超音波の照射により、エッチング槽内均等に反応生成泡抜けが進み、均一にエッチングされた。超音波減衰板がない場合に、多孔質シリコン層がエッチングされる時間のＳｉ基板間の差は最大で８０分間であったが、超音波減衰板での強度分布調整により、Ｓｉ基板間の差は１０分間となった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のエッチング装置の第１の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明のエッチング装置の第２の実施形態を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０１ エッチング槽
１０２ エッチング液
１０３ 多孔質層の表出したウェハ
１０４ オーバーフロー槽
１０５ 循環用ポンプ
１０６ 循環ライン
１０７ 冷熱器
１０８ 薬液フィルター
１０９ ウェハ保持具（キャリア）
１１０ 循環供給口
１１１ 整流板
１１２ 超音波槽
１１３ 超音波振動子
１１４ 超音波伝達媒体
１１５、２１５ 超音波減衰板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス、集積回路、加速度センサ、圧力センサ等に適する半導体基板の加工方法に関し、特に、多孔質体のエッチング方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記多孔質体のエッチング方法としては、超音波の使用が開示されている。しかし提案されている多孔質体のエッチング方法としては、エッチング中に多孔質体の孔の表面で生成される反応生成気体の表面付着に対し、解決策としてエッチング液に接する気体を減圧状態にすることで前記反応生成気体を脱離させる方法が提案されている（特許文献１）。またエッチング液中に溶解している気体の濃度を常時飽和溶解度以下にすることで前記反応生成気体を気泡化させない方法が提案されている（特許文献２）。共に超音波の制御ではなく、エッチングを阻害する前記反応生成気体の表面付着を解決し、多孔質体のエッチングを均一化するものである。
【特許文献１】特開２０００−１５０４９５号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら前記減圧手段、脱気手段を備えたエッチング方法及び装置では、しくみが大掛かりとなり、装置が大型化し、さらにはコスト高となる。また多孔質体のエッチング速度は反応生成気体抜け（孔内液置換速度）に依存し、反応生成気体抜けを促進する超音波強度に大きく依存する。このように超音波を使用してのエッチングにおいては超音波強度の制御が重要な課題となるが、超音波振動子のばらつき、エッチング槽内構造不均一性により、エッチング槽内の超音波強度分布がばらつき、エッチングの均一性を低下させていた。また超音波照射によるエッチング槽内構造体の経時劣化、超音波振動子の経時変化もあり、エッチングの均一性維持はさらに困難なものとなっている。
【０００４】
本発明の目的は、多孔質体を超音波を印加しながらエッチングする方法において、エッチング槽内の均一性を容易かつ継続的な方法で制御し、多孔質体を均一にエッチングする方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の多孔質体のエッチング方法は、多孔質体をエッチング液中で超音波を印加しながらエッチングする方法において、前記超音波強度を超音波が通過する固体材料の減衰率により調整均一化し、エッチングすることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の多孔質体のエッチング装置は、多孔質面の表出した基体を保持するための保持手段とエッチング液を入れるためのエッチング槽と該エッチング槽に印加される超音波強度を減衰調整できる着脱可能な手段を備えた超音波槽とを少なくとも有することを特徴とする。
【０００７】
超音波が固体材料を通過すると、その固体材料の材質、厚みにより超音波は減衰する。よって超音波振動子とエッチング槽との間に固体材料を挿入し、挿入される固体材料による超音波の減衰率を部分的に変更することにより、超音波強度分布を制御することができ、エッチング槽内の均一化が可能となる。さらには前記固体材料を着脱可能とすることにより、超音波の経時変化に対し、固体材料の減衰率を変更することができ、常にエッチング槽内の超音波強度分布を制御可能となる。
【０００８】
こうして超音波強度が制御されたエッチング装置にて、多孔質体をエッチングすることにより、多孔質体のエッチング速度がエッチング槽内で１０％以内に均一化される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、多孔質体のエッチングにおける超音波強度を容易かつ継続的な方法で制御することが可能となり、多孔質体を均一にエッチングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
以下、本発明の好適な第１の実施形態に係る多孔質体のエッチング装置について説明する。図１は、本発明の好適な第１の実施形態に係る多孔質体のエッチング装置を示す構成図である。
【００１２】
まず、エッチング槽１０１は、エッチング液１０２が満たされ、この中に例えば多孔質層の表出したシリコンウェハ１０３を入れて多孔質シリコンのエッチングを行う。ここでエッチング液は、ふっ酸と過酸化水素水との混合液、ふっ酸と過酸化水素水と界面活性剤との混合液、ふっ酸と硝酸との混合液、ふっ酸と硝酸と界面活性剤との混合液が好ましい。界面活性剤は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールが挙げられる。
【００１３】
また、エッチング槽１０１は、オーバーフロー槽１０４を備え、エッチング液１０２はそこから循環用ポンプ１０５により循環ライン１０６を通り、温度調整用冷熱器１０７、薬液用フィルター１０８を経て、再度供給される。冷熱器１０７によりエッチング液温は例えば±０．１℃に保たれ、エッチング均一性を向上させる。さらに薬液用フィルター１０８によりエッチング液内のパーティクルを除去する。
【００１４】
また、エッチング槽１０１は、ウェハ保持具１０９と循環供給口１１０との間に整流板１１１を備え、この整流板１１１は多数のウェハ１０３に均等にエッチング液１０２が供給されるように、整流孔が設けられている。
【００１５】
また、エッチング槽１０１は、超音波槽１１２内に配置され、超音波は、超音波振動子１１３から超音波槽内伝達液体１１４、例えば水を通じてエッチング槽１０１へ、さらにエッチング液１０２からウェハ１０３へと伝達される。ここで超音波振動子１１３とエッチング槽１０１の間に、エッチング槽１０１内の超音波強度分布が均一になるように部分的に減衰率を変更した超音波減衰板１１５を設置する。この超音波減衰板１１５は、装置を分解することなく、超音波槽１１２に設けられた開閉式の差込口より着脱可能であり、所望の減衰率を得るために、板厚または材質を部分的に変更し、差し替え可能となる。
【００１６】
この時のエッチング槽１０１内の超音波強度分布は最大で４０％以内、より好ましくは２０％以内することが好ましい。またエッチング槽１０１の底板、整流板１１１は、超音波の減衰率を小さくするために、できるだけ薄くする必要がある。
【００１７】
（第２の実施形態）
以下、本発明の好適な第２の実施形態に係る多孔質体のエッチング装置について説明する。図２は、本発明の好適な第２の実施形態に係る多孔質体のエッチング装置を示す構成図である。
【００１８】
図２のエッチング装置の図１のエッチング装置と異なる点は、超音波振動子１１３とエッチング槽１０１の間に設置される超音波減衰板２１５を、1枚ではなく複数枚に分割し、分割された各超音波減衰板の減衰率を、板厚または材質の変更により調整できるようにした点である。これにより、エッチング槽１０１の超音波強度分布に合わせ部分的に変更した1枚の超音波減衰板１１５を作製し、設置することなく、超音波減衰率既知の複数種の超音波減衰板２１５を用意し、組み合わせることで、容易に超音波強度分布を調整、維持できるようになる。ここで超音波減衰板２１５としては、板厚が５〜１０mmの範囲で超音波減衰率が５０％程度となるフッ素系樹脂が好ましい。
【００１９】
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【実施例１】
【００２０】
図１に示すエッチング装置を用いて多孔質体のエッチングを行う方法を説明する。
【００２１】
まず、Ｐ型（１００）の比抵抗０．０１ΩｃｍＳｉ基板に陽極化成を行い、多孔質シリコンを作成した。陽極化成は４９％フッ化水素酸溶液とアルコール溶液と水を１９：３：１の割合で混合した溶液中で１５０秒間、電流密度１６ｍＡ/ｃｍ２で行った。多孔質シリコン層の厚みは６μｍであった。
【００２２】
次に、このＳｉ基板の多孔質シリコン層を図１のエッチング装置でエッチングした。エッチングは、４９％フッ化水素酸溶液と過酸化水素水とイソプロパノールと水を１：９０：３０：３５０の割合で混合した溶液で、５時間行った。
【００２３】
多孔質シリコンのエッチングは、超音波減衰板により強度分布が２０％に均一化された超音波の照射により、エッチング槽内均等に反応生成泡抜けが進み、均一にエッチングされた。超音波減衰板がない場合に、多孔質シリコン層がエッチングされる時間のＳｉ基板間の差は最大で８０分間であったが、超音波減衰板での強度分布調整により、Ｓｉ基板間の差は１０分間となった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のエッチング装置の第１の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明のエッチング装置の第２の実施形態を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０１ エッチング槽
１０２ エッチング液
１０３ 多孔質層の表出したウェハ
１０４ オーバーフロー槽
１０５ 循環用ポンプ
１０６ 循環ライン
１０７ 冷熱器
１０８ 薬液フィルター
１０９ ウェハ保持具（キャリア）
１１０ 循環供給口
１１１ 整流板
１１２ 超音波槽
１１３ 超音波振動子
１１４ 超音波伝達媒体
１１５、２１５ 超音波減衰板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質面の表出した基体を保持するための保持手段とエッチング液を入れるためのエッチング槽と該エッチング槽に印加される超音波強度を減衰調整できる着脱可能な手段を備えた超音波槽とを少なくとも有することを特徴とする多孔質体のエッチング装置。
【請求項２】
前記超音波の減衰調整手段により、エンチング槽内の超音波強度を均一化することを特徴とする請求項１に記載の多孔質体のエッチング装置。
【請求項３】
前記エッチング液の温度の揺らぎを±０．５℃以内に制御する手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の多孔質体のエッチング装置。
【請求項４】
更に、エッチング液を循環させるための循環ラインを備えていることを特徴とする請求項１に記載の多孔質体のエッチング装置。
【請求項５】
多孔質体をエッチング液中で超音波を印加しながらエッチングする方法において、前記超音波強度を超音波が通過する固体材料の減衰率により調整均一化し、エッチングすることを特徴とする多孔質体のエッチング方法。
【請求項６】
前記エッチング液の温度の揺らぎを±０．５℃以内に制御することを特徴とする請求項５に記載の多孔質体のエッチング方法。
【請求項７】
前記エッチング液はふっ酸と過酸化水素水との混合液であることを特徴とする請求項５に記載の多孔質体のエッチング方法。
【請求項１】
多孔質面の表出した基体を保持するための保持手段とエッチング液を入れるためのエッチング槽と該エッチング槽に印加される超音波強度を減衰調整できる着脱可能な手段を備えた超音波槽とを少なくとも有することを特徴とする多孔質体のエッチング装置。
【請求項２】
前記超音波の減衰調整手段により、エンチング槽内の超音波強度を均一化することを特徴とする請求項１に記載の多孔質体のエッチング装置。
【請求項３】
前記エッチング液の温度の揺らぎを±０．５℃以内に制御する手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の多孔質体のエッチング装置。
【請求項４】
更に、エッチング液を循環させるための循環ラインを備えていることを特徴とする請求項１に記載の多孔質体のエッチング装置。
【請求項５】
多孔質体をエッチング液中で超音波を印加しながらエッチングする方法において、前記超音波強度を超音波が通過する固体材料の減衰率により調整均一化し、エッチングすることを特徴とする多孔質体のエッチング方法。
【請求項６】
前記エッチング液の温度の揺らぎを±０．５℃以内に制御することを特徴とする請求項５に記載の多孔質体のエッチング方法。
【請求項７】
前記エッチング液はふっ酸と過酸化水素水との混合液であることを特徴とする請求項５に記載の多孔質体のエッチング方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１９４３４８（Ｐ２００７−１９４３４８Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１００１９（Ｐ２００６−１００１９）
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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