JP2013131674A - エッチング方法およびエッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を所望の形状にエッチングすることができるエッチング方法およびエッチング装置を提供すること。
【解決手段】シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体のうちの少なくとも１種を主材料として含有する基材をエッチングする方法であり、処理液１０５を基材１０１に接触させる工程と、前記工程の状態を維持しつつ、磁性材料を含有する芯材１２１と、この芯材１２１の表面を被覆する触媒層１２２とを備えるエッチング部材１０２を、基材１０１に接触させる工程と、基材１０１のエッチング部材１０２との接触部分を酸化させることで処理液５に溶解させるとともに、エッチング部材１０２に磁界を作用させ、この磁界の方向にエッチング部材１０２を移動させることで、前記接触部分を移動させ前記磁界の方向に基材１０１をエッチングする工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エッチング方法およびエッチング装置に関するものである。

基板をエッチングして、例えば、細孔を形成する方法として、シリコン等の結晶で構成される基板を用意し、その基板の表面に白金、金およびイリジウム等の触媒作用を示す１種以上の金属を含有する金属粒子を付着させた状態でウエットエッチングする方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このような方法では、金属粒子が触媒となり、基板を構成する結晶を、酸化させることでエッチング液に溶解させることができ、これにより、基板が穿孔され、底に金属粒子が残ることで、基板に細孔が形成される。

ここでの、基板と金属粒子との触媒反応は、金属粒子の外表面（接触面）で起こるから、さらに結晶の溶解が進むと金属粒子の直径と同程度の細孔が基板内部へと成長する。
この細孔が成長する方向は、かかる方法では、金属粒子に作用する引力によって決定され、鉛直下方に限定される。そのため、基板の内部における金属粒子の移動方向を制御することができず、所望の形状を有する細孔を形成することは困難である。
すなわち、基板を所望の形状にエッチングすることができないという問題がある。

特開２０１１−１０１００９号公報

本発明の目的は、基板を所望の形状にエッチングすることができるエッチング方法およびエッチング装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のエッチング方法は、シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体、のいずれかを主材料として含有する基材をエッチングするエッチング方法であり、
酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含有する処理液を、前記基材に接触させる第１の工程と、
前記第１の工程の状態を維持しつつ、磁性材料を含有する芯材と該芯材の表面を被覆する触媒とを備えるエッチング部材を、前記基材に接触させる第２の工程と、
前記基材が前記エッチング部材と接触する接触部分を酸化させ、該接触部分を前記処理液に溶解させながら、前記エッチング部材に磁界を作用させ、該磁界の方向に前記エッチング部材を移動させることで、前記接触部分を移動させながら前記磁界の方向に前記基材をエッチングする第３の工程とを有することを特徴とする。
かかるエッチング方法によれば、基板を所望の形状にエッチングすることができる。

本発明のエッチング方法では、前記第３の工程において、前記磁界の方向を変更させることで、前記エッチング部材により前記基材がエッチングされるエッチング方向を変更させることが好ましい。
これにより、基板を所望の形状にエッチングすることができる。
本発明のエッチング方法では、前記第３の工程において、永久磁石または電磁石を用いて前記エッチング部材に前記磁界を作用させることが好ましい。
永久磁石および電磁石によれば、エッチング部材に対して確実に磁界を作用させることができる。
本発明のエッチング方法では、前記エッチング部材は粒状をなし、
前記第３の工程において、前記基材が前記エッチング部材によりエッチングされることにより、前記基材に細孔を形成することが好ましい。
これにより、所望の形状を有する細孔を優れた精度で形成することができる。

本発明のエッチング方法では、前記第１の工程において、前記基材を前記処理液に浸漬することで、前記処理液を前記基材に接触させることが好ましい。
本発明のエッチング方法では、前記酸化剤は、過酸化物、ペルオキソ酸およびその塩、オゾン、酸素ならびに３価の鉄イオンのうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これにより、基材のエッチング部材との接触部分を確実に酸化させることができる。

本発明のエッチング方法では、前記触媒は、白金、金、銀、イリジウム、パラジウム、白金含有合金、金含有合金、銀含有合金、イリジウム含有合金、パラジウム含有合金であることが好ましい。
これらの金属系材料は、処理液に含まれる酸化剤と基材との酸化反応において触媒として作用する。
本発明のエッチング方法では、前記磁性材料は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ含有合金、Ｎｉ含有合金、Ｃｏ含有合金であることが好ましい。
これにより、芯材を優れた磁性体とすることができる。

本発明のエッチング装置は、シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体のいずれかを主材料として含有する基材をエッチングするのに用いられるエッチング装置であって、
酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含有する処理液を収納し、さらに、前記基材を前記処理液中に浸漬する処理槽と、
磁性材料を含有する芯材と、該芯材の表面を被覆する触媒とを備えるエッチング部材と、
前記処理槽の外周部に配置された磁石と、
前記磁石が配置された位置を移動させる移動手段と、
前記移動手段の作動を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記移動手段を作動させて、前記磁石を移動させることで、前記エッチング部材に作用する磁界の方向を変更し、これにより、前記エッチング部材により前記基材がエッチングされるエッチング方向を変更させることを特徴とする。
かかるエッチング装置によれば、基板を所望の形状にエッチングすることができる。

本発明のエッチング装置は、シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体のいずれかを主材料として含有する基材をエッチングするのに用いられるエッチング装置であって、
酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含有する処理液を収納し、さらに、前記基材を前記処理液中に浸漬する処理槽と、
磁性材料を含有する芯材と、該芯材の表面を被覆する触媒とを備えるエッチング部材と、
前記処理槽の外周部に配置された複数の電磁石と、
前記電磁石の通電・非通電を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、複数の前記電磁石の通電・非通電を選択することで、前記エッチング部材に作用する磁界の方向を変更し、これにより、前記エッチング部材により前記基材がエッチングされるエッチング方向を変更させることを特徴とする。
かかるエッチング装置によれば、基板を所望の形状にエッチングすることができる。

本発明のエッチング装置の第１実施形態を示す縦断面図である。 図１に示すエッチング装置を用いて基板をエッチングするエッチング方法を説明するための縦断面図である。 本発明のエッチング装置の第２実施形態を示す縦断面図である。 図３に示すエッチング装置を用いて基板をエッチングするエッチング方法を説明するための縦断面図である。 本発明のエッチング装置の第３実施形態を示す図（（ａ）縦断面図、（ｂ）平面図）である。 本発明のエッチング装置を用いて得られたインクジェット式記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）を示す分解斜視図である。 図６に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図である。 図６に示すインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。

以下、本発明のエッチング方法およびエッチング装置を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜エッチング装置＞
まず、本発明のエッチング方法を説明するのに先立って、本発明のエッチング装置について説明する。
＜＜第１実施形態＞＞
まず、本発明のエッチング装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明のエッチング装置の第１実施形態を示す縦断面図、図２は、図１に示すエッチング装置を用いて基板をエッチングするエッチング方法を説明するための縦断面図である。以下、図１、２中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」として説明する。

図１に示すエッチング装置１００は、基材１０１をパターニングするのに用いられるものであり、基材１０１を処理する処理槽１０３と、基材１０１をエッチングするエッチング部材１０２と、処理槽１０３の外周部に配置された磁石１０６と、磁石１０６が配置された位置を移動させる移動手段１０７と、移動手段１０７の移動を制御する制御手段１０８とを有している。

基材１０１としては、触媒の存在下において酸化される材料を主材料として含有するものであり、具体的には、シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体、のいずれかを主材料として含有するものが挙げられる。なお、III〜Ｖ族の元素を含む半導体としては、例えば、ＧａＮ等が挙げられる。
なお、基材１０１の形状としては、特に限定されず、図１に示すような、長方体状をなす塊状（ブロック体状）のものの他、例えば、板状および棒状等をなすものであってもよい。

処理槽１０３は、本実施形態では、全体形状が箱状をなしており、その上部で開口する開口部を備える構成をなしている。
この処理槽１０３の内部には、開口部から処理液１０５が収納（充填）され、さらに、この処理液１０５（処理槽１０３）中に基材１０１が浸漬される。
このような処理槽１０３を構成する材料には、例えば、テフロン（「テフロン」は登録商標）、塩化ビニルのような各種樹脂材料、アルミナのような各種セラミックス材料等を用いることができる。

処理液１０５は、処理槽１０３中に充填され、このもの中に基材１０１を浸漬するために用いられる。
処理液１０５としては、酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含有するものが用いられる。かかる処理液１０５を用いることにより、後述するエッチング部材１０２が有する触媒と、酸化剤との作用により、基材１０１がエッチング部材１０２と接触する接触部分を酸化させることができ、次いで、この酸化した接触部分を、フッ化水素またはフッ化物イオンの作用により、処理液１０５中に溶解させることができる。
この処理液１０５は、例えば、酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを、これらに対して不活性な溶媒に対して溶解することにより得ることができる。

酸化剤としては、特に限定されないが、例えば、過酸化物、ペルオキソ酸およびその塩、オゾン、酸素ならびに３価の鉄イオン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これにより、基材１０１のエッチング部材１０２との接触部分を確実に酸化させることができる。
また、過酸化物としては、過酸化物イオンＯ_２ ^２−を含み、酸性にするとＨ_２Ｏ_２を発生する物質が用いられ、具体的には、例えば、過酸化水素、過酸化ナトリウム等が挙げられる。
ペルオキソ酸としては、−Ｏ−Ｏ−結合を有する無機酸が挙げられ、具体的には、例えば、ペルオキソ二硫酸、ペルオキソ二硫酸ナトリウム等が挙げられる。
また、３価の鉄イオンとしては、例えば、硫酸鉄(III)、硝酸鉄(III)等が挙げられる。

さらに、溶媒としては、例えば、水が挙げられる。この溶媒は、基材１０１を構成する材料に対して不活性であり、かつ、フッ化水素またはフッ化物イオンの存在下で基材１０１を構成する材料の酸化物を溶解させることができるものであるため、溶媒として好ましく用いられる。
なお、溶媒として水を用いる際に、処理液１０５中の酸化剤の含有量は、０．５４重量％以上、２．７重量％以下であるのが好ましい。さらに、処理液１０５中のフッ化水素またはフッ化物イオンの含有量は、９．１重量％以上、４５．５重量％以下であるのが好ましく、９．１重量％以上、３０．０重量％以下であるのがより好ましい。酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとの含有量をかかる範囲内に設定することにより、前記効果をより顕著に発揮させることができる。
なお、基材１０１がシリコン基板のようにシリコンを主材料とするものである場合には、処理液１０５としては、前記酸化剤とフッ化水素酸との混合液であるのが好ましい。

また、処理槽１０３の底面（下面）には、基材１０１を支持（載置）する支持台１０４が設けられている。
この支持台１０４は、基板１０１の平面視形状に対応した形状を有する筒状の部材で構成される。本実施形態では、直方体状の基板１０１を処理するため、図１に示すように、本実施形態では、ほぼ四角筒状の部材で構成されている。

この支持台１０４は、基板１０１を取り囲むように設けられ、その内側（内周側）において、貫通しており、処理槽１０３の底面（下面）が露出している。
また、支持台１０４の上部には、その内側縁部に、リング状の段差部１４５が形成されている。この段差部１４１に基板１０１の外周部が嵌合（嵌入）し、これにより、基板１０１が支持台１０４に保持される。このような構成とすることにより、簡単な構成で、基板１０１を容易かつ確実に保持（支持）することができ、処理中に基板１０１が支持台１０４に対しずれを生じて、例えば、細孔を形成する位置に位置ズレが生じるという不都合も防止される。また、支持台１０４に対する基板１０１の着脱も容易である。
支持台１０４の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック、各種セラミックス材料等が挙げられる。

さらに、本実施形態では、処理槽１０３には、処理槽１０３を加熱する加熱手段１０９が設けられている。
かかる構成とすることで、処理液１０５の温度をより適切な温度範囲に設定することができ、処理液１０５およびエッチング部材１０２によるエッチングを、より適切な条件で行うことができるため、基材１０１に形成される細孔のエッチング精度の向上を図ることができる。
加熱手段１０９の加熱方式は、特に限定されず、例えば、抵抗加熱（ヒータ）、マイクロ波加熱等いずれであってもよい。

エッチング部材１０２は、基材１０１をエッチングするためのものであり、本発明では、磁性材料を含有する芯材１２１と、この芯材１２１の表面を被覆する触媒で構成される触媒層１２２とを備えるもので構成される。
エッチング部材１０２は粒状であればよく、その外形形状は問わない。針状でも真球状でも楕球状でも円錐状でもよい。

かかる構成のエッチング部材１０２は、エッチングすべき基材１０１に接触するように配置され、本実施形態では、図１に示すように、形成すべき細孔の開口部となる位置に２つ配置される。
このようなエッチング部材１０２を用いることで、Ｉ：基材１０１のこのエッチング部材１０２との接触部分を酸化させることで処理液１０５に溶解させることができる。さらに、II：このエッチング部材１０２に磁界を作用させることで、その磁界の方向にエッチング部材１０２を移動させることができる。

芯材１２１は、磁性体で構成され、エッチング部材１０２の核となるものである。
このように、核となる芯材１２１を磁性体で構成することにより、エッチング部材１０２に、前記機能IIを付与することができる。
芯材１２１の構成材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏのような強磁性金属またはＦｅ含有合金、Ｎｉ含有合金、Ｃｏ含有合金のような強磁性金属を含む合金等が挙げられる。これにより、芯材１２１を優れた磁性体とすることができる。
また、芯材１２１の全体形状は、本実施形態では、粒子状をなしている。これにより、エッチング部材１０２の全体形状も同様に、粒子状をなすものとなり、かかる構成のエッチング部材１０２を用いて基材１０１をエッチングすることで、基材１０１に細孔を形成することができる。

触媒層（被覆層）２２は、触媒で構成され、芯材１２１の外周面を被覆するものである。
このように、芯材１２１の外周面を、触媒層１２２すなわち触媒で被覆することで、エッチング部材１０２に、前記機能Ｉを付与することができる。
この触媒層１２２を構成する触媒としては、特に限定されないが、例えば、白金、金、銀、イリジウム、パラジウム、白金含有合金、金含有合金、銀含有合金、イリジウム含有合金、パラジウム含有合金等が挙げられる。これらの金属系材料は、処理液１０５に含まれる酸化剤と基材１０１との酸化反応において触媒として作用する。すなわち、これらの金属系材料は、処理液１０５中の酸化剤の還元反応に対して、触媒作用を有する材料として機能する。
なお、触媒層１２２は、図１に示すように、芯材１２１の外周部の全体を被覆するように層状に形成されていてもよいし、外周部の一部を島状をなすように点在して形成されていてもよい。

磁石１０６は、処理槽１０３の外周部に配置され、本実施形態では、永久磁石で構成される。
このような磁石１０６により生じる磁界を、処理槽１０３の内部で基材１０１上に載置されたエッチング部材１０２に作用させることができるため、前記エッチング部材１０２を、磁界の方向に移動させること、すなわち、磁石１０６が位置する方向に移動させることができる。

移動手段１０７は、磁石１０６を移動させるためのものであり、本実施形態では、磁石１０６を処理槽１０３の外周部に対して３次元的に移動させる。
この移動手段１０７は、処理槽１０３の左右方向（図１中のＸ方向）に移動させる第１の移動手段と、処理槽１０３の上下方向（図１中のＹ方向）に移動させる第２の移動手段と、処理槽１０３の紙面手前および奥方向（図１中のＺ方向）に移動させる第３の移動手段と、磁石１０６を回転（反転）させることで、その向きを変更させる回転手段とで構成されている。

これにより、磁石１０６を、処理槽１０３の外周部を構成する面に対して、その長手方向が平行となるように移動させることが可能となる。すなわち、移動手段１０７により、処理槽１０３の外周部の所望の位置に、磁石１０６を配置させることができる。その結果、磁石１０６による磁界を、エッチング部材１０２に対して、所望の方向で作用させることができるようになる。

また、第１〜第３の移動手段により、処理槽１０３の磁石１０６が対応する面と、磁石１０６との離間距離を設定することにより、エッチング部材１０２に作用する磁界の強度を設定することができるため、エッチング部材１０２による基材１０１のエッチング速度を調整することができる。
以上のような移動手段１０７は、公知のいずれの構成のものを用いてもよく、例えば、コンベア（ベルト駆動、チェーン駆動等）、スクリュー軸を備えた送り機構、ローラ送り機構等が挙げられる。

制御手段１０８は、本実施形態では、エッチング装置１００の各部の作動、すなわち、移動手段１０７および加熱手段１０９の作動を制御する機能を有している。この制御手段１０８には、移動手段１０７および加熱手段１０９が電気的に接続されている。
制御手段１０８は、例えば、演算部やメモリー等を内蔵するマイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ等のコンピュータで構成されており、制御手段１０８には、例えば、図示しない、操作部からの信号（入力）が随時入力される。そして、制御手段１０８は、操作部からの信号等に基づき、予め設定されたプログラムに従って、エッチング装置１００の各部の作動（駆動）を制御する。

このように、エッチング装置１００は、制御手段１０８により移動手段１０７の作動を制御するように構成されている。これにより、処理槽１０３の外周部における所望の位置に、磁石１０６を配置させることができるため、エッチング部材１０２に作用する磁界の方向を、任意の方向に設定することができることから、所望の形状を備える細孔を基材１０１に形成することができる。

以上のようなエッチング装置１００により、基材１０１に所望の形状の細孔を形成することができるが、以下では、基材１０１の上下方向に伸び、その途中で湾曲する形状を備える細孔１１１を形成する場合を一例に詳述する。
＜１Ａ＞ 基材１０１のエッチングに際しては、まず、酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含有する処理液１０５が収納された処理槽１０３の支持台１０４に基材１０１を載置する（第１の工程）。
これにより、処理液１０５を基材１０１に接触させることができる。

＜２Ａ＞ 次に、前記工程＜１Ａ＞の状態を維持しつつ、図２（ａ）に示すように、細孔（貫通孔）１１の開口部を形成すべき位置に対応する基材１０１の上面に、エッチング部材１０２を配置（載置）する（第２の工程）。
これにより、処理液１０５が基材１０１に接触した状態で、エッチング部材１０２を、基材１０１に接触させることができ、その結果、基材１０１のエッチング部材１０２との接触部分が酸化するため処理液１０５に溶解する。

この際、本実施形態では、磁石１０６は、処理槽１０３の外周部の下面に対応する位置に配置されている。そのため、エッチング部材１０２に磁界が作用することとなるが、その方向は、図２（ｂ）に示すように、上下方向を向くこととなる。
したがって、基材１０１のエッチング部材１０２との接触部分の溶解に伴って、基材１０１内をエッチング部材１０２が移動することにより基材１０１がエッチングされるが、そのエッチング方向は、磁界の方向、すなわち上下方向となるため、基材１０１の上下方向に細孔が形成される。
以上のようにして、基材１０１のエッチング部材１０２との接触部分が移動することとなるが、その移動方向を、エッチング部材１０２に作用する、磁界の方向に制御することができる。

＜３Ａ＞ 次に、エッチング部材１０２による上下方向への細孔の形成が完了した時点で、制御手段１０８により、移動手段１０７を作動させて、磁石１０６を処理槽１０３の外周部の下面に対応する位置から左側側面に対応する位置に移動させる（図２（ｃ）参照。）。
これにより、エッチング部材１０２に作用する磁界の方向が、上下方向から左右方向に変更する。その結果、基材１０１のエッチング方向は、左右方向（より詳しくは、右側から左側に向く方向）となるため、基材１０１の左右方向に細孔が形成される。

＜４Ａ＞ 次に、エッチング部材１０２による左右方向への細孔の形成が完了した時点で、制御手段１０８により、移動手段１０７を作動させて、磁石１０６を処理槽１０３の外周部の左側側面に対応する位置から、下面の左斜め上（左側側面の斜め下）に対応する位置に移動させる（図２（ｄ）参照。）。
これにより、エッチング部材１０２に作用する磁界の方向が、左右方向から上下斜め方向に変更する。その結果、基材１０１のエッチング方向は、上下斜め方向（より詳しくは、右上側から左下側に向く斜め方向）となるため、基材１０１の上下斜め方向に細孔が形成される。

＜５Ａ＞ 次に、エッチング部材１０２による上下斜め方向への細孔の形成が完了した時点で、制御手段１０８により、移動手段１０７を作動させて、磁石１０６を処理槽１０３の外周部の上下斜め方向に対応する位置から、再び、下面に対応する位置に移動させる（図２（ｅ）参照。）。
これにより、エッチング部材１０２に作用する磁界の方向が、上下斜め方向から上下方向に変更する。その結果、基材１０１のエッチング方向は、上下方向となるため、基材１０１の上下方向に細孔が形成される。
そして、基材１０１の下面から、エッチング部材１０２が貫通するまで、基材１０１の上下方向に細孔を形成することで、基材１０１の上下方向に伸び、その途中で湾曲する形状を備える細孔１１１を形成することができる。

以上のようにして、基材１０１に細孔１１１を形成することができる。したがって、磁石１０６の位置を移動させて、磁界の方向を変更させることで、エッチング部材１０２により基材１０１がエッチングされるエッチング方向を任意の方向に変更させることができるため、基材１０１に所望の形状を有する細孔を形成することができる。すなわち、基板１０１を所望の形状にエッチングすることができる。
なお、磁石１０６は、本実施形態では、永久磁石で構成されることとしたが、これに限らず、電磁石であってもよい。

＜＜第２実施形態＞＞
次に、本発明のエッチング装置の第２実施形態について説明する。
図３は、本発明のエッチング装置の第２実施形態を示す縦断面図、図４は、図３に示すエッチング装置を用いて基板をエッチングするエッチング方法を説明するための縦断面図である。以下、図３、４中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」として説明する。

以下、第２実施形態のエッチング装置１００について、前記第１実施形態のエッチング装置１００との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図３に示すエッチング装置１００は、主に、磁石１０６および制御手段１０８の構成が異なる以外は、図１に示すエッチング装置１００と同様である。
すなわち、第２実施形態のエッチング装置１００おいて、磁石１０６は電磁石で構成され、さらに移動手段の形成が省略され、制御手段１０８は磁石１０６と加熱手段１０９とに接続されている。

磁石１０６は、本実施形態では、電磁石で構成され、処理槽１０３の外周部に複数配置されている。より具体的には、箱状をなす処理槽１０３の各面（４つの側面、上面および下面（底面））に対応するように、その外周部に６つ配置されている。
このような電磁石で構成される磁石１０６によっても、磁界を生じさせることができ、複数の磁石１０６の通電・非通電を選択することで、エッチング部材１０２に作用する磁界の方向を変更させることができるため、通電している磁石１０６の方向に向かって、エッチング部材１０２を移動させることができる。
制御手段１０８は、本実施形態では、移動手段１０７および加熱手段１０９の作動を制御する機能を有している。この制御手段１０８には、移動手段１０７および加熱手段１０９が電気的に接続されている。

このような本実施形態のエッチング装置１００では、制御手段１０８により磁石１０６の作動を制御するように構成されており、複数の磁石１０６の通電・非通電を選択すること、すなわち所望の位置の磁石１０６を通電することができるため、エッチング部材１０２に作用する磁界の方向を、任意の方向に設定することができることから、所望の形状を備える細孔を基材１０１に形成することができる。

以上のようなエッチング装置１００により、基材１０１に所望の形状の細孔を形成することができるが、以下では、前記第１実施形態と同様に、基材１０１の上下方向に伸び、その途中で湾曲する形状を備える細孔１１１を形成する場合を一例に詳述する。
＜１Ｂ＞ 前記工程＜１Ａ＞と同様にして、支持台１０４に基材１０１を載置する（第１の工程）。
＜２Ｂ＞ 次に、前記工程＜１Ｂ＞の状態を維持しつつ、図４（ａ）に示すように、細孔（貫通孔）１１の開口部を形成すべき位置に対応する基材１０１の上面に、エッチング部材１０２を配置（載置）する（第２の工程）。
これにより、処理液１０５が基材１０１に接触した状態で、エッチング部材１０２を、基材１０１に接触させることができ、その結果、基材１０１のエッチング部材１０２との接触部分が酸化するため処理液１０５に溶解する。
この際、本実施形態では、複数の磁石１０６のうち、処理槽１０３の外周部の下面に対応する位置に配置された磁石１０６が通電しており、その他の磁石１０６が非通電となっている。そのため、エッチング部材１０２に磁界が作用することとなるが、その方向は、図４（ｂ）に示すように、上下方向を向くこととなる。

したがって、基材１０１の上下方向に細孔が形成される。
＜３Ｂ＞ 次に、エッチング部材１０２による上下方向への細孔の形成が完了した時点で、制御手段１０８により、処理槽１０３の外周部の左側側面に対応する位置に配置された磁石１０６を通電し、その他の磁石１０６を非通電とする（図４（ｃ）参照。）。
これにより、エッチング部材１０２に作用する磁界の方向が、上下方向から左右方向に変更されるため、基材１０１の左右方向に細孔が形成される。

＜４Ｂ＞ 次に、エッチング部材１０２による左右方向への細孔の形成が完了した時点で、制御手段１０８により、処理槽１０３の外周部の下面および左側側面に対応する位置に配置された磁石１０６を通電し、その他の磁石１０６を非通電とする（図４（ｄ）参照。）。
これにより、エッチング部材１０２に作用する磁界の方向が、左右方向から上下斜め方向に変更されるため、基材１０１の上下斜め方向（より詳しくは、右上側から左下側に向く斜め方向）に細孔が形成される。

＜５Ａ＞ 次に、エッチング部材１０２による上下斜め方向への細孔の形成が完了した時点で、制御手段１０８により、再度、処理槽１０３の外周部の下面に対応する位置に配置された磁石１０６を通電し、その他の磁石１０６を非通電とする（図４（ｅ）参照。）。
これにより、エッチング部材１０２に作用する磁界の方向が、上下斜め方向から上下方向に変更されるため、基材１０１の上下方向に細孔が形成される。
そして、基材１０１の下面から、エッチング部材１０２が貫通するまで、基材１０１の上下方向に細孔を形成することで、基材１０１の上下方向に伸び、その途中で湾曲する形状を備える細孔１１１を形成することができる。

以上のようにして、基材１０１に細孔１１１を形成することができる。したがって、複数の磁石１０６の通電・非通電を選択することで、エッチング部材１０２により基材１０１がエッチングされるエッチング方向を任意の方向に変更させることができるため、第２実施形態のエッチング装置１００によっても、基材１０１に所望の形状を有する細孔を形成することができる。

＜＜第３実施形態＞＞
次に、本発明のエッチング装置の第３実施形態について説明する。
図５は、本発明のエッチング装置の第３実施形態を示す図（（ａ）縦断面図、（ｂ）平面図）である。以下、図５（ａ）中の上側、図５（ｂ）中の紙面手前側を「上」または「上方」、図５（ａ）中の下側、図５（ｂ）中の紙面奥側を「下」または「下方」として説明する。

以下、第３実施形態のエッチング装置１００について、前記第１実施形態のエッチング装置１００との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図５に示すエッチング装置１００は、基材１０１上に載置された規制板１１０を有すること以外は、図１に示すエッチング装置１００と同様である。
すなわち、第３実施形態のエッチング装置１００おいて、規制板１１０は、基材１０１上に載置した際に、細孔１１１の開口部を形成すべき位置に対応して形成された貫通孔１１５を有している。
このような規制板１１０を基材１０１上に載置した状態で、この貫通孔１１５内にエッチング部材１０２を保持させることで、エッチング部材１０２をより確実に細孔１１１の開口部を形成すべき位置に配置させることができることから、形成される細孔１１１の位置精度を、より確実に向上させることができる。

以上のように、規制板１１０は、基材１０１の細孔１１１の開口部を形成すべき位置にエッチング部材１０２を保持するための位置決め手段として機能する。
また、このような第３実施形態のエッチング装置１００によっても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
なお、上述した各実施形態のエッチング装置１００では、エッチング部材１０２として、粒子状をなすものを用いる場合について説明したが、かかる場合に限定されず、エッチング部材１０２の形状は、エッチングすべき基材１０１に形成するエッチングパターンの形状に対応して選択され、例えば、棒状（一文字状）、Ｖ字状またはＸ字状等をなすものであってもよい。

＜液滴吐出ヘッド＞
次に、本発明のエッチング装置（エッチング方法）を用いて得られたインクジェット式記録ヘッドについて説明する。
図６は、本発明のエッチング装置を用いて得られたインクジェット式記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）を示す分解斜視図、図７は、図６に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を示す断面図、図８は、図６に示すインクジェット式記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。なお、図６は、通常使用される状態とは、上下逆に示されている。

図６に示すインクジェット式記録ヘッド１０は、図８に示すようなインクジェットプリンタ９に搭載されている。
図８に示すインクジェットプリンタ９は、装置本体９２を備えており、上部後方に記録用紙ｐを設置するトレイ９２１と、下部前方に記録用紙ｐを排出する排紙口９２２と、上部面に操作パネル９７とが設けられている。

操作パネル９７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。
また、装置本体９２の内部には、主に、往復動するヘッドユニット９３を備える印刷装置（印刷手段）９４と、記録用紙ｐを１枚ずつ印刷装置９４に送り込む給紙装置（給紙手段）９５と、印刷装置９４および給紙装置９５を制御する制御部（制御手段）９６とを有している。

制御部９６の制御により、給紙装置９５は、記録用紙ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙ｐは、ヘッドユニット９３の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット９３が記録用紙ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙ｐへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット９３の往復動と記録用紙ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
印刷装置９４は、ヘッドユニット９３と、ヘッドユニット９３の駆動源となるキャリッジモータ９４１と、キャリッジモータ９４１の回転を受けて、ヘッドユニット９３を往復動させる往復動機構９４２とを備えている。

ヘッドユニット９３は、その下部に、多数のノズル孔１１５を備えるインクジェット式記録ヘッド１０（以下、単に「ヘッド１０」と言う。）と、ヘッド１０にインクを供給するインクカートリッジ９３１と、ヘッド１０およびインクカートリッジ９３１を搭載したキャリッジ９３２とを有している。
なお、インクカートリッジ９３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。

往復動機構９４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸９４４と、キャリッジガイド軸９４４と平行に延在するタイミングベルト９４３とを有している。
キャリッジ９３２は、キャリッジガイド軸９４４に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト９４３の一部に固定されている。
キャリッジモータ９４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト９４３を正逆走行させると、キャリッジガイド軸９４４に案内されて、ヘッドユニット９３が往復動する。そして、この往復動の際に、ヘッド１０から適宜インクが吐出され、記録用紙ｐへの印刷が行われる。

給紙装置９５は、その駆動源となる給紙モータ９５１と、給紙モータ９５１の作動により回転する給紙ローラ９５２とを有している。
給紙ローラ９５２は、記録用紙ｐの送り経路（記録用紙ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ９５２ａと駆動ローラ９５２ｂとで構成され、駆動ローラ９５２ｂは給紙モータ９５１に連結されている。これにより、給紙ローラ９５２は、トレイ９２１に設置した多数枚の記録用紙ｐを、印刷装置９４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ９２１に代えて、記録用紙ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。

制御部９６は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置９４や給紙装置９５等を制御することにより印刷を行うものである。
制御部９６は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電素子（振動源）１４を駆動して、インクの吐出タイミングを制御する圧電素子駆動回路、印刷装置９４（キャリッジモータ９４１）を駆動する駆動回路、給紙装置９５（給紙モータ９５１）を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとを備えている。
また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ９３１のインク残量、ヘッドユニット９３の位置等を検出可能な各種センサ等が、それぞれ電気的に接続されている。

制御部９６は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電素子１４、印刷装置９４および給紙装置９５は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙ｐに印刷が行われる。

以下、ヘッド１０について、図６および図７を参照しつつ詳述する。
ヘッド１０は、ノズル板１１と、インク室基板１２と、振動板１３と、振動板１３に接合された圧電素子（振動源）１４とを備えるヘッド本体１７と、このヘッド本体１７を収納する基体１６とを有している。なお、このヘッド１０は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成する。

ノズル板１１は、本実施形態では、シリコンで構成されている。
このノズル板１１には、インク滴を吐出するための多数のノズル孔１１５が形成されている。これらのノズル孔１１５間のピッチは、印刷精度に応じて適宜設定される。
ノズル板１１には、インク室基板１２が固着（固定）されている。
このインク室基板１２は、ノズル板１１、側壁（隔壁）１２６および後述する振動板１３により、複数のインク室（キャビティ、圧力室）１２１と、インクカートリッジ９３１から供給されるインクを貯留するリザーバ室１２３と、リザーバ室１２３から各インク室１２５に、それぞれインクを供給する供給口１２４とが区画形成されている。

各インク室１２５は、それぞれ短冊状（直方体状）に形成され、各ノズル孔１１５に対応して配設されている。各インク室１２５は、後述する振動板１３の振動により容積可変であり、この容積変化により、インクを吐出するよう構成されている。
インク室基板１２を得るための母材としては、例えば、各種樹脂基板等を用いることができる。これらの基板は、いずれも汎用的な基板であるので、これらの基板を用いることにより、ヘッド１０の製造コストを低減することができる。

一方、インク室基板１２のノズル板１１と反対側には、振動板１３が接合され、さらに振動板１３のインク室基板１２と反対側には、複数の圧電素子１４が設けられている。
また、振動板１３の所定位置には、振動板１３の厚さ方向に貫通して連通孔１３１が形成されている。この連通孔１３１を介して、前述したインクカートリッジ９３１からリザーバ室１２３に、インクが供給可能となっている。

各圧電素子１４は、それぞれ、下部電極１４２と上部電極１４１との間に圧電体層１４３を介挿してなり、各インク室１２５のほぼ中央部に対応して配設されている。各圧電素子１４は、圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。
各圧電素子１４は、それぞれ、振動源として機能し、振動板１３は、圧電素子１４の振動により振動し、インク室１２５の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。
基体１６は、本実施形態では、各種樹脂材料で構成されており、この基体１６にノズル板１１が固定、支持されている。すなわち、基体１６が備える凹部１６１に、ヘッド本体１７を収納した状態で、凹部１６１の外周部に形成された段差１６２によりノズル板１１の縁部を支持する。

このようなヘッド１０は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に電圧が印加されていない状態では、圧電体層１４３に変形が生じない。このため、振動板１３にも変形が生じず、インク室１２５には容積変化が生じない。したがって、ノズル孔１１５からインク滴は吐出されない。

一方、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に一定電圧が印加された状態では、圧電体層１４３に変形が生じる。これにより、振動板１３が大きくたわみ、インク室１２５の容積変化が生じる。このとき、インク室１２５内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル孔１１５からインク滴が吐出される。

１回のインクの吐出が終了すると、圧電素子駆動回路は、下部電極１４２と上部電極１４１との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電素子１４は、ほぼ元の形状に戻り、インク室１２５の容積が増大する。なお、このとき、インクには、インクカートリッジ９３１からノズル孔１１５へ向かう圧力（正方向への圧力）が作用している。このため、空気がノズル孔１１５からインク室１２５へ入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ９３１（リザーバ室１２３）からインク室１２５へ供給される。

このようにして、ヘッド１０において、印刷させたい位置の圧電素子１４に、圧電素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の（所望の）文字や図形等を印刷することができる。
なお、ヘッド１０は、圧電素子１４の代わりに電気熱変換素子を有していてもよい。つまり、ヘッド１０は、電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用してインクを吐出するバブルジェット方式（「バブルジェット」は登録商標）のものであってもよい。

なお、かかる構成のヘッド１０において、ノズル板１１には、撥液性を付与することを目的に形成された被膜１１４が設けられている。これにより、ノズル孔１１５からインク滴が吐出される際に、このノズル孔１１５の周辺にインク滴が残存するのを確実に防止することができる。その結果、ノズル孔１１５から吐出されたインク滴を目的とする領域に確実に着弾させることができる。

かかる構成のヘッド１０において、ノズル板１１へのノズル孔１１５の形成、および振動板１３への連通孔１３１の形成に、本発明のエッチング装置（エッチング方法）を適用することができる。
なお、本発明のエッチング装置（エッチング方法）の適用は、上記のようなヘッド１０におけるノズル孔１１５および連通孔１３１の形成に限らず、例えば、各種マイクロ流路、センサー、ＭＥＭＳおよびマイクロヒートシンク等の製造に適用することができる。

以上、本発明のエッチング方法およびエッチング装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明のエッチング方法では、必要に応じて、１以上の任意の目的の工程を追加してもよい。
また、本発明のエッチング装置において、各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することができる。

例えば、本発明では、前記第１〜第３実施形態で示した任意の２以上の構成を組み合わせるようにしてもよい。
また、前記実施形態のエッチング装置１００では、処理槽１０３中に収納された処理液１０５に、基材１０１を浸漬する場合について示したが、本発明では、基材１０１に処理液１０５を供給する（接触させる）方法としては、かかる方法に限定されず、例えば、処理液１０５の供給が省略された処理槽１０３の支持台１０４に載置された基材１０１に、霧状とした処理液１０５を噴霧することで供給するようにしてもよい。

１０……インクジェット式記録ヘッド（ヘッド） １１……ノズル板 １１４……被膜 １１５……ノズル孔 １２……インク室基板 １２５……インク室 １２６……側壁 １２３……リザーバ室 １２４……供給口 １３……振動板 １３１……連通孔 １４……圧電素子 １４１……上部電極 １４２……下部電極 １４３……圧電体層 １６……基体 １６１……凹部 １６２……段差 １７……ヘッド本体 ９……インクジェットプリンタ ９２……装置本体 ９２１……トレイ ９２２……排紙口 ９３……ヘッドユニット ９３１……インクカートリッジ ９３２……キャリッジ ９４……印刷装置 ９４１……キャリッジモータ ９４２……往復動機構 ９４３……タイミングベルト ９４４……キャリッジガイド軸 ９５……給紙装置 ９５１……給紙モータ ９５２……給紙ローラ ９５２ａ……従動ローラ ９５２ｂ……駆動ローラ ９６……制御部 ９７……操作パネル Ｐ……記録用紙 １００……エッチング装置 １０１……基材 １０２……エッチング部材 １２１……芯材 １２２……触媒層 １０３……処理槽 １０４……支持台 １４５……段差部 １０５……処理液 １０６……磁石 １０７……移動手段 １０８……制御手段 １０９……加熱手段 １１１……細孔

Claims (10)

1. シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体、のいずれかを主材料として含有する基材をエッチングするエッチング方法であり、
   酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含有する処理液を、前記基材に接触させる第１の工程と、
   前記第１の工程の状態を維持しつつ、磁性材料を含有する芯材と該芯材の表面を被覆する触媒とを備えるエッチング部材を、前記基材に接触させる第２の工程と、
   前記基材が前記エッチング部材と接触する接触部分を酸化させ、該接触部分を前記処理液に溶解させながら、前記エッチング部材に磁界を作用させ、該磁界の方向に前記エッチング部材を移動させることで、前記接触部分を移動させながら前記磁界の方向に前記基材をエッチングする第３の工程とを有することを特徴とするエッチング方法。
2. 前記第３の工程において、前記磁界の方向を変更させることで、前記エッチング部材により前記基材がエッチングされるエッチング方向を変更させる請求項１に記載のエッチング方法。
3. 前記第３の工程において、永久磁石または電磁石を用いて前記エッチング部材に前記磁界を作用させる請求項１または２に記載のエッチング方法。
4. 前記エッチング部材は粒状をなし、
   前記第３の工程において、前記基材が前記エッチング部材によりエッチングされることにより、前記基材に細孔を形成する請求項１ないし３のいずれかに記載のエッチング方法。
5. 前記第１の工程において、前記基材を前記処理液に浸漬することで、前記処理液を前記基材に接触させる請求項１ないし４のいずれかに記載のエッチング方法。
6. 前記酸化剤は、過酸化物、ペルオキソ酸およびその塩、オゾン、酸素ならびに３価の鉄イオンのうちの少なくとも１種である請求項１ないし５のいずれかに記載のエッチング方法。
7. 前記触媒は、白金、金、銀、イリジウム、パラジウム、白金含有合金、金含有合金、銀含有合金、イリジウム含有合金、パラジウム含有合金である請求項１ないし６のいずれかに記載のエッチング方法。
8. 前記磁性材料は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ含有合金、Ｎｉ含有合金、Ｃｏ含有合金である請求項１ないし７のいずれかに記載のエッチング方法。
9. シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体のいずれかを主材料として含有する基材をエッチングするのに用いられるエッチング装置であって、
   酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含有する処理液を収納し、さらに、前記基材を前記処理液中に浸漬する処理槽と、
   磁性材料を含有する芯材と、該芯材の表面を被覆する触媒とを備えるエッチング部材と、
   前記処理槽の外周部に配置された磁石と、
   前記磁石が配置された位置を移動させる移動手段と、
   前記移動手段の作動を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記移動手段を作動させて、前記磁石を移動させることで、前記エッチング部材に作用する磁界の方向を変更し、これにより、前記エッチング部材により前記基材がエッチングされるエッチング方向を変更させることを特徴とするエッチング装置。
10. シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体のいずれかを主材料として含有する基材をエッチングするのに用いられるエッチング装置であって、
    酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含有する処理液を収納し、さらに、前記基材を前記処理液中に浸漬する処理槽と、
    磁性材料を含有する芯材と、該芯材の表面を被覆する触媒とを備えるエッチング部材と、
    前記処理槽の外周部に配置された複数の電磁石と、
    前記電磁石の通電・非通電を制御する制御手段とを備え、
    前記制御手段は、複数の前記電磁石の通電・非通電を選択することで、前記エッチング部材に作用する磁界の方向を変更し、これにより、前記エッチング部材により前記基材がエッチングされるエッチング方向を変更させることを特徴とするエッチング装置。

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