JP2011181784A - ミストエッチング装置及びミストエッチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 エッチング処理が困難な材料に対しても適用可能であり、サイドエッチングを抑制し、且つエッチング処理面が平滑である良好なパターン形状を得ることができるミストエッチング装置及びミストエッチング方法を提供すること。
【解決手段】 エッチング液をミスト化するミスト生成部と、エッチング対象物をエッチングするエッチング部とを備えており、前記ミスト生成部は、エッチング液が収容され且つミスト化されるミスト生成容器と、前記エッチング液をミスト化するミスト生成機構と、生成された前記ミストを前記ミスト生成容器外へ排出するミスト排出口とからなり、前記エッチング部には、前記ミストが導入されるミスト導入口と前記エッチング対象物とが備えられ、該エッチング部で前記ミストが蒸気化されることを特徴とするミストエッチング装置とする。
【選択図】 図４

Description

本発明はエッチング液をミスト化し、更に蒸気化してエッチング対象物にエッチング処理を施すミストエッチング装置及びミストエッチング方法に関する。

一般に、種々の電子デバイスの製造工程では、配線パターン形成のためにエッチング処理が施される。
近年、その配線パターンは微細化する傾向にあり、配線パターンの粗密やパターン形状に依存しない高いアスペクト比でのエッチング処理が必要とされている。
特に、導電性薄膜として汎用される酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ＩＴＯの代替材料として有望な酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等において、良好なパターン形状を形成可能なエッチング方法が求められている。

電子デバイスの加工には、プラズマエッチングやイオンミリング等のドライエッチング、浸漬法やスプレー法等のウェットエッチングが使用される。

ウェットエッチングは難エッチング材料に対してもエッチング処理を施すことができるが、高い精度でエッチングを施すことが困難である。特に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等においては、ウェットエッチングに使用される強酸性や強アルカリ性のエッチング液に溶解する虞があるため、エッチング条件の最適化が難しく、高い精度でエッチング処理を施すことは困難である。
一方、ドライエッチングは高いエッチング精度が得られる手法であるが、ドライエッチングを用いたとしてもエッチング処理を施すのが困難な難エッチング材料（金属材料や金属酸化物等）が存在する。

特許文献１には、エッチング液をミスト（霧状）化して形成された微細な液滴を利用したエッチング方法が開示されている。
特許文献１の開示技術は、エッチング液を１０μｍ以下の液滴として、微細なパターンをエッチングするものである。この方法を用いると、パターン間隙が１０μｍ程度のものであってもエッチング処理を施すことが可能である。
しかし、特許文献１の開示技術では、微細な配線パターンでもエッチング処理は可能であるが、良好なパターン形状を得ることは困難であった。つまり、ミスト化されたエッチング液を液滴のままエッチング処理に供するため、エッチング処理面を平滑にしたり、サイドエッチングを防止できるものではなかった。従って、上記したようなエッチング処理が困難な材料に対して適用した場合に、良好なパターン形状を形成できるものではなかった。

特開２００７−０３６０７５号公報

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、エッチング処理が困難な材料に対しても適用可能であり、サイドエッチングを抑制し、且つエッチング処理面が平滑である良好なパターン形状を得ることができるミストエッチング装置及びミストエッチング方法の提供を目的とする。

請求項１に係る発明は、エッチング液をミスト化するミスト生成部と、エッチング対象物をエッチングするエッチング部とを備えており、前記ミスト生成部は、エッチング液が収容され且つミスト化されるミスト生成容器と、前記エッチング液をミスト化するミスト生成機構と、生成された前記ミストを前記ミスト生成容器外へ排出するミスト排出口とからなり、前記エッチング部には、前記ミストが導入されるミスト導入口と前記エッチング対象物とが備えられ、該エッチング部で前記ミストが蒸気化されることを特徴とするミストエッチング装置に関する。

請求項２に係る発明は、前記ミスト生成部に前記ミストを前記エッチング部に搬送するキャリアガスを導入するキャリアガス導入口が設けられることを特徴とする請求項１記載のミストエッチング装置に関する。

請求項３に係る発明は、前記エッチング部に前記キャリアガスが排出される排出口が設けられることを特徴とする請求項２記載のミストエッチング装置に関する。

請求項４に係る発明は、前記エッチング部が前記ミスト導入口から導入されたミストを滞留させる滞留部と、該滞留部にて滞留した前記ミストを整流する整流部とからなり、前記エッチング対象物が前記整流部に備えられることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のミストエッチング装置に関する。

請求項５に係る発明は、前記整流部は前記滞留部の水平方向に流通路を介して接続されることを特徴とする請求項４記載のミストエッチング装置に関する。

請求項６に係る発明は、前記整流部で前記ミストが蒸気化されることを特徴とする請求項４又は５記載のミストエッチング装置に関する。

請求項７に係る発明は、前記整流部の空間高さが前記エッチング対象物の上方０．１〜５．０ｍｍの高さであることを特徴とする請求項４乃至６いずれかに記載のミストエッチング装置に関する。

請求項８に係る発明は、前記エッチング部が前記ミスト導入口から導入されたミストを滞留させる滞留部と、該滞留部にて滞留した前記ミストを整流する整流部と、該整流部にて整流した前記ミストが蒸気化されるエッチング処理部とからなり、前記整流部は前記滞留部の鉛直方向下方に流通路を介して接続され、前記エッチング処理部は前記整流部の鉛直方向下方に備えられており、前記エッチング対象物が前記エッチング処理部に備えられることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のミストエッチング装置に関する。

請求項９に係る発明は、前記エッチング処理部に前記エッチング対象物を該処理部の水平方向に走査可能な走査手段を設けることを特徴とする請求項８記載のミストエッチング装置に関する。

請求項１０に係る発明は、前記エッチング対象物の近傍に前記ミストを蒸気化する加熱手段が設けられることを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載のミストエッチング装置に関する。

請求項１１に係る発明は、前記ミスト生成機構が超音波振動子又はエレクトロスプレーから構成されることを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載のミストエッチング装置に関する。

請求項１２に係る発明は、前記キャリアガスとは別に前記ミストを希釈する希釈ガスを導入する希釈ガス導入口が設けられることを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載のミストエッチング装置に関する。

請求項１３に係る発明は、エッチング液をミスト化し、前記ミストを蒸気化してエッチング対象物にエッチング処理を施すことを特徴とするミストエッチング方法に関する。

請求項１４に係る発明は、前記ミストをキャリアガスにより搬送することを特徴とする請求項１３記載のミストエッチング方法に関する。

請求項１５に係る発明は、前記ミストを整流した後に蒸気化することを特徴とする請求項１３又は１４記載のミストエッチング方法に関する。

請求項１６に係る発明は、前記ミストを加熱して蒸気化することを特徴とする請求項１３乃至１５いずれかに記載のミストエッチング方法に関する。

請求項１７に係る発明は、前記エッチング液を超音波振動によりミスト化することを特徴とする請求項１３乃至１６いずれかに記載のミストエッチング方法に関する。

請求項１８に係る発明は、前記キャリアガスとは別の希釈ガスにより前記ミストを希釈することを特徴とする請求項１３乃至１７いずれかに記載のミストエッチング方法に関する。

請求項１に係る発明によれば、エッチング液をミスト化するミスト生成部と、エッチング対象物をエッチングするエッチング部とを備えており、前記ミスト生成部は、エッチング液が収容され且つミスト化されるミスト生成容器と、前記エッチング液をミスト化するミスト生成機構と、生成された前記ミストを前記ミスト生成容器外へ排出するミスト排出口とからなり、前記エッチング部には、前記ミストが導入されるミスト導入口と前記エッチング対象物とが備えられ、該エッチング部で前記ミストが蒸気化されることにより、難エッチング材料に対してもサイドエッチングを抑制し、且つエッチング処理面が平滑である良好なパターン形状を得ることができるとともに、エッチングによる反応生成物がエッチング対象物上に残存する虞がない。従って、電気的短絡や電流漏洩が発生しない配線パターンを形成することができる。加えて、エッチング液がミスト化され、更にミスト粒子の最外層が蒸気化されるため、少ないエッチング液での効率的なエッチング処理が可能となり、エッチング液の廃棄量を削減することができる。

請求項２に係る発明によれば、前記ミスト生成部に前記ミストを前記エッチング部に搬送するキャリアガスを導入するキャリアガス導入口が設けられることにより、生成されたミストを効率的にエッチング部に搬送することができる。

請求項３に係る発明によれば、前記エッチング部に前記キャリアガスが排出される排出口が設けられることにより、エッチングの際に生成する反応生成物がエッチング部外に排出されるため、エッチング対象物上への反応生成物の残留を防ぐことができる。

請求項４に係る発明によれば、前記エッチング部が前記ミスト導入口から導入されたミストを滞留させる滞留部と、該滞留部にて滞留した前記ミストを整流する整流部とからなり、前記エッチング対象物が前記整流部に備えられることにより、結露が生じて壁面に付着する等のミストの損失を防ぐことができるとともに均一なエッチング処理が可能となる。

請求項５に係る発明によれば、前記整流部は前記滞留部の水平方向に流通路を介して接続されることにより、流通路を通るミストあるいは最外層が蒸気化されたミストが更に整流されてより均一なエッチングが可能となる。

請求項６に係る発明によれば、前記整流部で前記ミストが蒸気化されることにより、より効率的且つ均一なエッチングが可能となる。

請求項７に係る発明によれば、前記整流部の空間高さが前記エッチング対象物の上方０．１〜５．０ｍｍの高さであることにより、蒸気化されたエッチング原料の流れを害することなくエッチング対象物をより効率的にエッチングすることができるとともに、エッチング原料が確実にエッチング処理に供されることとなる。

請求項８に係る発明によれば、前記エッチング部が前記ミスト導入口から導入されたミストを滞留させる滞留部と、該滞留部にて滞留した前記ミストを整流する整流部と、該整流部にて整流した前記ミストが蒸気化されるエッチング処理部とからなり、前記整流部は前記滞留部の鉛直方向下方に流通路を介して接続され、前記エッチング処理部は前記整流部の鉛直方向下方に備えられており、前記エッチング対象物が前記エッチング処理部に備えられることにより、結露が生じて壁面に付着する等のミストの損失を防ぐことができるとともに、より効果的にエッチング処理を施すことが可能となる。

請求項９に係る発明によれば、前記エッチング処理部に前記エッチング対象物を該処理部の水平方向に走査可能な走査手段を設けることにより、より均一なエッチングが可能となる。

請求項１０に係る発明によれば、前記エッチング対象物の近傍に前記ミストを蒸気化する加熱手段が設けられることにより、ミスト粒子最外層の蒸気化が促進されるため液滴が直接エッチング対象物に付着することがない。従って、エッチング対象物のエッチング処理面をより滑らかにすることができる。

請求項１１に係る発明によれば、前記ミスト生成機構が超音波振動子又はエレクトロスプレーから構成されることにより、エッチング液を効率的にミスト化することができるとともに、ナノオーダーからマイクロオーダーの微細なミスト粒子を得ることができる。

請求項１２に係る発明によれば、前記キャリアガスとは別に前記ミストを希釈する希釈ガスを導入する希釈ガス導入口が設けられることにより、希釈ガスによりミストが分散されることとなり、ミスト同士の付着が抑制されるとともに、ミストが蒸気化された際も分散状態を維持することができる。

請求項１３に係る発明によれば、エッチング液をミスト化し、前記ミストを蒸気化してエッチング対象物にエッチング処理を施すことにより、難エッチング材料に対してもサイドエッチングを抑制し、且つエッチング処理面が平滑である良好なパターン形状を得ることができるとともに、エッチングによる反応生成物がエッチング対象物上に残存する虞がない。従って、電気的短絡や電流漏洩が発生しない配線パターンを形成することができる。加えて、エッチング液をミスト化し、更に蒸気化するため、少ないエッチング液での効率的なエッチング処理が可能となり、エッチング液の廃棄量を削減可能な方法とすることができる。

請求項１４に係る発明によれば、前記ミストをキャリアガスにより搬送することにより、ミストを効率的に搬送することができる。

請求項１５に係る発明によれば、前記ミストを整流した後に蒸気化することにより、結露の発生を抑制してミストの損失を防ぐことができるとともに、効率的なエッチング処理が可能となる。

請求項１６に係る発明によれば、前記ミストを加熱して蒸気化することにより、ミスト粒子最外層の蒸気化が促進されるため液滴が直接エッチング対象物に付着することがない。従って、エッチング対象物のエッチング処理面をより滑らかにすることができる。

請求項１７に係る発明によれば、前記エッチング液を超音波振動によりミスト化することにより、エッチング液を効率的にミスト化することができるとともに、ナノオーダーからマイクロオーダーの微細なミストを得ることができる。

請求項１８に係る発明によれば、前記キャリアガスとは別の希釈ガスにより前記ミストを希釈することにより、希釈ガスによりミストが分散することとなり、ミスト同士の付着が抑制されるとともに、ミストが蒸気化した際も分散状態を維持することができる。

本発明に係るミストエッチング装置の概略断面図である。 本発明に係るミストエッチングの模式図であって、（ａ）はミスト粒子を示す図、（ｂ）はミスト粒子の最外層が蒸気膜となった際の図、（ｃ）はミスト粒子が蒸気化した際の図である。 ミストエッチングの際のエッチング対象物近傍の拡大図である。 本発明に係るミストエッチング装置の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係るミストエッチング装置のエッチング部の概略図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。 本発明に係るミストエッチング装置のエッチング部の拡大断面図である。 滞留部及び整流部を備えるミストエッチング装置における他の実施形態を示す図であって、エッチング部のみを示す概略断面図である。 配線パターンの部分拡大写真であって、（ａ）はレジストパターン、（ｂ）は実施例１のエッチング後、（ｃ）は実施例２のエッチング後、（ｄ）は実施例３のエッチング後の写真である。

以下、本発明に係るミストエッチング装置及びミストエッチング方法の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るミストエッチング装置の概略断面図である。
本発明に係るミストエッチング装置（１）は、エッチング液をミスト化するミスト生成部（２）と、基板や基板上に形成された薄膜をエッチングするエッチング部（３）とから構成される。ミスト生成部（２）とエッチング部（３）は連結管（４）により相互に連結されている。
ミスト生成部（２）にはミスト生成容器（５）が備えられており、ミスト生成容器（５）内にエッチング液（６）が収容されている。

ミスト生成容器（５）に収容されるエッチング液（６）はエッチング原料（溶質）と溶媒から構成されており、エッチング対象物（７）の種類によって適宜変更される。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛マグネシウム（ＺｎＭｇＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等に対しては、塩酸（ＨＣｌ）あるいは塩酸（ＨＣｌ）と硝酸（ＨＮＯ_３）を混合したものをエッチング原料とし、純水を溶媒としたエッチング液（６）を使用することができる。

エッチング液（６）は、ミスト生成容器（５）に備えられるミスト生成機構（８）によりミスト化される。ミスト生成機構（８）は、エッチング液（６）をミスト化できるものであり、且つ速度を持たない（即ち、空間に滞留できる）ミストを生成できるものであれば限定されない。
例えば、図１，４のように、ミスト生成容器（５）に超音波振動子（８１）を付設し、超音波振動を加えることによりエッチング液（６）をミスト化する。
超音波振動子（８１）の付設位置はエッチング液（６）に超音波振動を伝播可能な場所であれば特に限定されないが、図示例のように、ミスト生成容器（５）の底部に設けることで効率的に超音波振動をエッチング液（６）に伝播させることができる。
また、超音波振動子（８１）をミスト生成容器（５）の底部に設ける場合、ミスト生成容器（５）の底部をポリエチレン等の合成樹脂製のシートとし、このシートを介してエッチング液（６）に超音波振動を加えてもよい。そうすることで、より効果的にエッチング液（６）に超音波振動を伝播させることができる。

超音波振動子（８１）を使用する場合、エッチング液（６）がミスト化される量は超音波振動子（８１）に印加する電力量によって適宜調節される。

ミスト生成機構（８）としては、速度を持たず空間中に滞留可能な微細な液滴（ミスト粒子）を生成可能なものであれば特に限定されない。ミスト生成機構（８）としては上記した超音波振動子（８１）の他に、エレクトロスプレーを使用することもできる（図示略）。
超音波振動子（８１）やエレクトロスプレーを使用すると、ナノオーダーからマイクロオーダーサイズの微細なミスト粒子を効率的に生成することができるとともに、ミストの発生量を調節することができる。超音波振動子（８１）やエレクトロスプレー等により生成されたナノオーダーからマイクロオーダーのミスト粒子は速度を持たない、つまり空間に滞留可能であるため、速度を付与して整流することができる。
スプレー法を用いてミスト（９）を生成することも可能であるが、この場合はミスト粒子サイズが上記した方法で得られる粒子サイズよりも大きいため、分級によりミスト粒子サイズを調節（微細化）して空間中に滞留可能な状態としてもよい。

ミスト生成機構（８）によりミスト化されたエッチング液（６）は、ミスト（９）状のままミスト排出口（１０）からミスト生成容器（５）外に排出され、連結管（４）を介してエッチング部（３）に搬送される。

ミスト生成容器（５）で生成されたミスト（９）はキャリアガスによって搬送される。キャリアガスを使用することで、ミスト（９）が効率的にエッチング部（３）に搬送される。
キャリアガスはミスト（９）の成分であるエッチング原料と反応しないものであれば特に限定されず、例えば空気（圧縮空気）、窒素、アルゴン等が使用され、エッチング対象物（７）により適宜変更される。
キャリアガス導入口（１１）は、ミスト生成部（２）に設けられることが好ましく、エッチング液（６）の液面上方に設けられることがより好ましい。そうすることで、より効率的に生成したミスト（９）が搬送されることとなる。

搬送されたミスト（９）は、ミスト導入口（１２）を通過してエッチング部（３）内に導入される。
エッチング部（３）にはエッチング対象物（７）が設置され、このエッチング対象物（７）は支持台（１３）上に載置されてエッチング処理が施される。
また、エッチング部（３）にはキャリアガスを外部に排出するためのキャリアガス排出口（１４）が設けられる。キャリアガス排出口（１４）を設けることで、エッチングの際に生成する反応生成物がエッチング部（３）外に排出される。従って、エッチング対象物（７）上への反応生成物の残留を防ぐことができる。
エッチング部（３）に導入されたミスト（９）は蒸気化されてエッチングに供される。

ここで、本発明におけるミストエッチングのメカニズムについて詳述する。
図２は、本発明に係るミストエッチングの模式図である。
本発明に係るミストエッチングにおいては、ライデンフロスト原理が利用される。

上記したように、エッチング液（６）はミスト生成機構（８）によりミスト化され、このミスト（９）はナノオーダーからマイクロオーダーサイズの微細なミスト粒子（９１）（図２（ａ）参照）から構成されている。
ミスト生成機構（８）により生成されたミスト（９）は、ミスト（９）を構成するミスト粒子（９１）が経時的に蒸気化されてエッチングに供される。つまり、ミスト粒子（９１）の最外層が先ず蒸気化されて経時的に蒸気となる。従って、ミスト粒子（９１）の周りに形成される蒸気膜（９２）及び蒸気はエッチング原料から構成される。
ミスト粒子（９１）の最外層が蒸気化されると、ミスト粒子（９１）の粒子径は生成時よりも小さくなる。つまり、ミスト粒子（９１）の周囲に蒸気膜（９２）が形成された状態となる。この蒸気膜（９２）はエッチング原料から構成されるため、エッチング対象物（７）をエッチングすることができる。

蒸気膜（９２）の割合は、ミスト粒子（９１）に対して経時的に大きくなる。即ち、上記したように、ミスト粒子（９１）は経時的に蒸気となっていく。
ミスト粒子（９１）の最外層に蒸気膜（９２）が形成される前（図２（ａ）参照）にエッチング対象物（７）にエッチング処理を施すと、ミスト粒子（９１）が直接エッチング対象物（７）に付着する。そうすると、エッチング後のエッチング対象物（７）にミスト粒子（９１）の形状（球状）痕が残ることとなる。

エッチング液（６）をミスト生成機構（８）（超音波振動子（８１）やエレクトロスプレー）によりミスト化すると、ナノオーダーからマイクロオーダーサイズの微細なミスト粒子を得ることができ、１０μｍ未満の微細な配線パターンのエッチングにも適用することができる。しかしながら、ミスト粒子（９１）の粒子痕が残り、また、サイドエッチングを抑制することも困難である。
ミスト粒子（９１）の最外層が蒸気化されないまま存在すると、結露が生じたり凝結が生じる虞がある。
従って、本発明では、経時的にミスト粒子（９１）が蒸気化される。
ミスト粒子（９１）の最外層が蒸気化され、経時的にミスト粒子（９１）が蒸気化することで凝集、凝結することなく、エッチング原料がエッチング対象物（７）まで搬送されエッチング処理が施される。また、ミスト粒子（９１）が直接エッチング対象物（７）に接触しない（図３参照）ため、エッチング処理面を平滑にすることができるとともに、サイドエッチングを生じることなく、微細な配線パターンであっても良好なパターン形状を形成することが可能となる。更に、ミスト粒子（９１）は経時的に蒸気化され、エッチング処理の開始から終了までエッチング原料（蒸気膜（９２）あるいは蒸気）がエッチング対象物（７）に当たることとなるため、ムラなくエッチング対象物（７）にエッチング処理を施すことができる。

蒸気膜（９２）に覆われたミスト粒子（９１）や蒸気化したミスト粒子（９１）がエッチング部（３）に残存したままであると、気相中でエッチング原料が反応し、反応生成物が生じる虞がある。
キャリアガスを使用すると、残存するエッチング原料や反応生成物を除去することができる。残存するエッチング原料や反応生成物を含むキャリアガスはキャリアガス排出口（１４）からエッチング部（３）外に排出される。

エッチング部（３）は、図４，５に示すように滞留部（３１）と整流部（３２）とに分けられることが好ましい。
滞留部（３１）はミスト導入口（１２）に接続され、整流部（３２）は滞留部（３１）の水平方向に流通路（３３）を介して接続される。
ミスト導入口（１２）から導入されたミスト（９）は、先ず滞留部（３１）に滞留され、滞留された後に整流部（３２）に導入される。この整流部（３２）において、ミスト（９）はエッチング対象物（７）の表面に対して平行に整流される。
整流部（３２）が設けられることでミスト（９）あるいは蒸気膜（９２）に覆われたミスト粒子（９１）や蒸気がエッチング対象物（７）の表面に対して平行に整流され、エッチング対象物（７）が均一にエッチングされることとなる。更に、流通路（３３）を介して整流部（３２）が滞留部（３１）に接続されると、より整流されることとなり、ミスト（９）あるいは蒸気膜（９２）に覆われたミスト粒子（９１）同士が付着したり結露が生じることなく、より均一にエッチング処理を施すことが可能となる。

図４，５に示すように、エッチング部（３）を滞留部（３１）と整流部（３２）に分ける場合、エッチング対象物（７）（及び支持台（１３））は整流部（３２）に設置される。
ミスト（９）は流通路（３３）を通過して整流部（３２）に導入された後に蒸気化されることが好ましい。整流部（３２）でミスト（９）を蒸気化することにより、効率的にエッチング原料をエッチング処理に供することができる。つまり、ミスト粒子（９１）は、整流部（３２）において経時的に蒸気化されるとともに整流されるため、ミスト粒子（９１）が完全に蒸気化するまでの時間とミスト粒子（９１）の流速の積（即ちミスト粒子（９１）が流れる距離）の分だけ均一にエッチングすることが可能となる。
また、キャリアガス排出口（１４）は整流部（３２）に設けられる。そうすることで、エッチングに供されずに残存するエッチング原料や反応生成物を確実に除去することができる。

図６は、エッチング部（３）の拡大断面図であり、ミスト（９）の流れを模式的に表した図である。
流通路（３３）の断面積（Ｓｉ）と整流部（３２）のミスト流通方向（図６中矢印）の断面積（Ｓｏ）はＳｉ≧Ｓｏであることが好ましい。そうすることで、図６に示すように滞留部（３１）に分散するミスト（９）を整流して整流部（３２）に導入することができるとともに、整流板等を用いた場合と比して結露が防止され、ミスト（９）が滞留部（３１）の内壁面に付着することがない。
また、大量のミスト（９）が滞留部（３１）に導入された場合にも、ミスト（９）の整流が可能となり、ミスト（９）が凝集する虞がない。

整流部（３２）の空間高さ（ｈ）はエッチング対象物（７）よりもやや高いことが好ましい。つまり、ミスト（９）が導入される整流部（３２）の空間は、滞留部（３１）よりも狭く設定される。
この整流部（３２）の空間高さ（ｈ）はエッチング対象物（７）から０．１〜５．０ｍｍの高さであることが好ましい。この範囲の高さであると、蒸気化されたエッチング原料の流れが害されることなく、効率的なエッチング処理が可能となる。つまり、上記した高さの範囲とすることで、ミスト（９）にキャリアガス等で速度を付与すると層流が生じることとなる。
従って、０．１ｍｍ未満であると導入されるミスト（９）が整流部（３２）内に飽和して、蒸気化されたエッチング原料の流れが滞る虞があり、一方、５．０ｍｍを超えると大量のミスト（９）が導入可能となるが、エッチング処理に供されないエッチング原料により反応生成物を生じ、整流部（３２）に滞留する虞があるため、いずれの場合も好ましくない。

図７は、滞留部及び整流部を備えるミストエッチング装置における他の実施形態を示す図であって、エッチング部のみを示す概略断面図である。
本発明においては、滞留部（３１）の鉛直方向下方に流通路（３３）を介して整流部（３２）を接続し、更に整流部（３２）の鉛直方向下方にエッチング処理部（３４）を備える構成としたものをエッチング部（３）としてもよい。尚、図７に示す滞留部（３１）及び整流部（３２）は、図５（ａ）に示すエッチング部（３）を、整流部（３２）を下方にして垂直に立てたものである。
滞留部（３１）に導入されたミスト（９）は、流通路（３３）を通過して整流部（３２）に導入される。整流部（３２）にて整流されたミスト（９）は、ミスト流入口（３５）からエッチング処理部（３４）に導入され、このエッチング処理部（３４）で蒸気化される。
このような構成とすることで、ミスト（９）あるいは蒸気膜（９２）に覆われたミスト粒子（９１）や蒸気が整流され、エッチング原料がエッチング対象物（７）に吹き付けられることとなり、より効果的なエッチングが可能となる。また、ミスト（９）の流れがカーテン状となるため、エッチング対象物（７）に対して均一なエッチング処理が可能となる。

図７に示す構成において、エッチング対象物（７）をエッチング処理部（３４）の水平方向に走査可能な走査手段を設けてもよい（図示略）。
走査手段を設けることで、エッチング対象物（７）の全体に亘ってより均一なエッチング処理が可能となる。

上記した構成において、流通路（３３）の断面積（Ｓｉ）と整流部（３２）のミスト流通方向（図７中矢印）の断面積（Ｓｏ）はＳｉ≧Ｓｏであることが好ましい。そうすることで、滞留部（３１）に分散するミスト（９）を整流して整流部（３２）に導入することができるとともに、整流板等を用いた場合と比して結露が防止され、ミスト（９）が滞留部（３１）の内壁面に付着することがない。
また、大量のミスト（９）が滞留部（３１）に導入された場合にも、ミスト（９）の整流が可能となり、ミスト（９）が凝集する虞がない。

エッチング処理部（３４）の空間高さ、つまり、エッチング対象物（７）から流入口（３５）までの高さ（ｈ_ｅ）は０．１ｍｍ〜３．０ｍｍであることが好ましい。この範囲の高さであると、ミスト（９）を蒸気化した際にエッチング原料（蒸気膜（９２）あるいは蒸気）を効率的にエッチング処理に供することができる。

本発明では、キャリアガスとは別に、発生したミスト（９）を希釈する希釈ガスが導入されてもよい。
希釈ガスは、希釈ガス導入口（１５）から導入され、該希釈ガス導入口（１５）は生成されたミスト（９）が通過する連結管（４）に導入されることが好ましい。希釈ガスを導入することで、ミスト生成部（２）で生成されたミスト（９）が希釈されることとなり、分散状態を維持して搬送される。
従って、ミスト（９）が蒸気化された際にもエッチング原料が分散された状態にあり、エッチング対象物（７）に対して均一なエッチング処理を施すことが可能となる。

上記したように、ミスト化されたエッチング液（６）は、更に蒸気化されてエッチングに供される。
ミスト（９）を蒸気化する方法は特に限定されず、ミスト化した後に蒸気化するエッチング原料種を選択する、あるいはエッチング部（３）に蒸気化手段が設けられる。

蒸気化手段を設ける場合、ミスト（９）を蒸気化できるものであれば限定されない。ミスト（９）を蒸気化する手段としては、例えば加熱することにより蒸気化したり、プラズマにより蒸気化する方法が挙げられる。
蒸気化手段を設置する場合、加熱手段（１３１）やプラズマ発生手段（図示略）はエッチング対象物（７）の近傍に設けられる。

本発明においては、加熱手段（１３１）を設置することが好ましい。加熱手段（１３１）を用いるとミスト（９）の蒸気化が促進され効率的にミスト粒子（９）が蒸気化される。
加熱手段（１３１）としては、例えばヒーター等が設置される。
加熱手段（１３１）はエッチング対象物（７）の下方や上方に設置してもよく、エッチング対象物（７）を加熱可能な場所であれば特に限定されない。本発明においては、エッチング対象物（７）（支持台（１３））の下方に設けることが好ましい（図１，４参照）。エッチング対象物（７）の下方に加熱手段（１３１）を設けることで、エッチング対象物（７）にミスト（９）が付着する直前にミスト粒子（９１）の最外層が蒸気化されるため、より効率的なエッチングが可能となる。また、エッチング対象物（７）を支持台（１３）上に載置する場合、支持台（１３）を介してエッチング対象物（７）が加熱されるため、エッチング対象物（７）が熱損する虞がない。
また、加熱する際の温度は、エッチング対象物（７）やエッチング液（６）の種類によって適宜変更される。

このように蒸気化手段を設けることで、エッチング対象物（７）近傍に存在するミスト（９）が加熱されて効率的にミスト（９）を蒸気化することができる。
従って、ミスト（９）が直接エッチング対象物（７）に付着することなく、エッチング処理を施すことができる。そのため、エッチング対象物（７）のエッチング処理面をより平滑にすることができる。

エッチング対象物（７）にエッチング処理を施す際に、磁場や電場を印加してもよい。磁場や電場を印加することで、エッチングの方向（等方性、異方性）を調節することができ、より精度の高いエッチングが可能となる。

上記したミストエッチング処理時の雰囲気は特に限定されず、大気圧下、減圧下、加圧下のいずれにおいてもエッチング対象物（７）にエッチング処理を施すことができる。

上記した構成（図１，４，７参照）のミストエッチング装置は、基板表面を改質する表面処理装置（図示略）や基板表面をクリーニングするクリーニング装置（図示略）に適用することができる。
表面改質装置においては、改質対象となる基板（被改質材）に応じてミスト原料種や表面処理条件等が設定される。また、クリーニング装置においても、クリーニング対象となる基板（被クリーニング材）に応じてミスト原料種やクリーニング条件等が設定される。

以下、本発明に係るミストエッチング装置及びミストエッチング方法に関する実施例を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。
但し、本発明は下記実施例には限定されない。

図４に示すミストエッチング装置を使用して基板上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛マグネシウム（ＺｎＭｇＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の夫々の薄膜に対してエッチング処理を施した。ＺｎＯをエッチング対象としたものを実施例１、ＺｎＭｇＯをエッチング対象としたものを実施例２、ＩＴＯをエッチング対象としたものを実施例３とした。
実施例１〜３の薄膜は、スパッタリング法により基板上に成膜（膜厚１００ｎｍ）した。
レジストパターンを夫々の薄膜に形成した後に、表１に示す条件にてミストエッチング処理を施した。尚、エッチング時間は実施例１では１８０秒、実施例２では８０秒、実施例３では３００秒とした。キャリアガス及び希釈ガスに（圧縮）空気を使用した。
結果を図８に示す。

実施例１〜３いずれにおいてもレジストパターンに沿ったエッチングが施されており、いずれの実施例においても基板上に残渣は見られなかった（図８（ｂ）〜（ｄ）参照）。
また、エッチングレートは、実施例１では３３．３ｎｍ／ｍｉｎ、実施例２では７５ｎｍ／ｍｉｎ、実施例３では１０ｎｍ／ｍｉｎであり、比較的速いレートで精度の良いエッチング処理が可能であることがわかった。
パターンの端部に液滴痕は見られず滑らかになっていることから、ミスト化されたエッチング液が更に蒸気化された後にエッチングに供されていることがわかる。
また、テーパー形状も良好であることから、サイドエッチングが生じていないことが確認された。

以上のことから、本発明に係るミストエッチング装置及びミストエッチング方法を用いると、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、ＩＴＯ等のエッチング条件の最適化が困難な材料においてもエッチング処理面を均一且つ平滑にエッチングすることが可能であり、サイドエッチングも抑制することが可能である。

本発明に係るミストエッチング装置及びミストエッチング方法は、エッチング処理条件の最適化が困難な難エッチング材料に対する微細加工に好適に利用される。

１ ミストエッチング装置
２ ミスト生成部
３ エッチング部
３１ 滞留部
３２ 整流部
３３ 流通路
３４ エッチング処理部
５ ミスト生成容器
６ エッチング液
７ エッチング対象物
８ ミスト生成機構
８１ 超音波振動子
９ ミスト
９１ ミスト粒子
９２ 蒸気膜
１０ ミスト排出口
１１ キャリアガス導入口
１２ ミスト導入口
１３ 支持台
１３１ 加熱手段
１４ キャリアガス排出口
１５ 希釈ガス導入口
Ｓｉ 流通路断面積
Ｓｏ ミスト流通方向断面積
ｈ 整流部空間高さ

Claims (18)

1. エッチング液をミスト化するミスト生成部と、エッチング対象物をエッチングするエッチング部とを備えており、
   前記ミスト生成部は、エッチング液が収容され且つミスト化されるミスト生成容器と、前記エッチング液をミスト化するミスト生成機構と、生成された前記ミストを前記ミスト生成容器外へ排出するミスト排出口とからなり、
   前記エッチング部には、前記ミストが導入されるミスト導入口と前記エッチング対象物とが備えられ、該エッチング部で前記ミストが蒸気化されることを特徴とするミストエッチング装置。
2. 前記ミスト生成部に前記ミストを前記エッチング部に搬送するキャリアガスを導入するキャリアガス導入口が設けられることを特徴とする請求項１記載のミストエッチング装置。
3. 前記エッチング部に前記キャリアガスが排出される排出口が設けられることを特徴とする請求項２記載のミストエッチング装置。
4. 前記エッチング部が前記ミスト導入口から導入されたミストを滞留させる滞留部と、該滞留部にて滞留した前記ミストを整流する整流部とからなり、前記エッチング対象物が前記整流部に備えられることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のミストエッチング装置。
5. 前記整流部は前記滞留部の水平方向に流通路を介して接続されることを特徴とする請求項４記載のミストエッチング装置。
6. 前記整流部で前記ミストが蒸気化されることを特徴とする請求項４又は５記載のミストエッチング装置。
7. 前記整流部の空間高さが前記エッチング対象物の上方０．１〜５．０ｍｍの高さであることを特徴とする請求項４乃至６いずれかに記載のミストエッチング装置。
8. 前記エッチング部が前記ミスト導入口から導入されたミストを滞留させる滞留部と、該滞留部にて滞留した前記ミストを整流する整流部と、該整流部にて整流した前記ミストが蒸気化されるエッチング処理部とからなり、
   前記整流部は前記滞留部の鉛直方向下方に流通路を介して接続され、
   前記エッチング処理部は前記整流部の鉛直方向下方に備えられており、
   前記エッチング対象物が前記エッチング処理部に備えられることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のミストエッチング装置。
9. 前記エッチング処理部に前記エッチング対象物を該処理部の水平方向に走査可能な走査手段を設けることを特徴とする請求項８記載のミストエッチング装置。
10. 前記エッチング対象物の近傍に前記ミストを蒸気化する加熱手段が設けられることを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載のミストエッチング装置。
11. 前記ミスト生成機構が超音波振動子又はエレクトロスプレーから構成されることを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載のミストエッチング装置。
12. 前記キャリアガスとは別に前記ミストを希釈する希釈ガスを導入する希釈ガス導入口が設けられることを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載のミストエッチング装置。
13. エッチング液をミスト化し、前記ミストを蒸気化してエッチング対象物にエッチング処理を施すことを特徴とするミストエッチング方法。
14. 前記ミストをキャリアガスにより搬送することを特徴とする請求項１３記載のミストエッチング方法。
15. 前記ミストを整流した後に蒸気化することを特徴とする請求項１３又は１４記載のミストエッチング方法。
16. 前記ミストを加熱して蒸気化することを特徴とする請求項１３乃至１５いずれかに記載のミストエッチング方法。
17. 前記エッチング液を超音波振動によりミスト化することを特徴とする請求項１３乃至１６いずれかに記載のミストエッチング方法。
18. 前記キャリアガスとは別の希釈ガスにより前記ミストを希釈することを特徴とする請求項１３乃至１７いずれかに記載のミストエッチング方法。

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