JP3134822B2 - 酸化ケイ素を主成分とする基板のエッチング方法 - Google Patents
酸化ケイ素を主成分とする基板のエッチング方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細加工技術によ
り３次元構造体を作成する方法に関し、特に酸化ケイ素
を主成分とする基板に３次元構造体を作成する方法に関
するものである。
り３次元構造体を作成する方法に関し、特に酸化ケイ素
を主成分とする基板に３次元構造体を作成する方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸化ケイ素を主成分とする基板を
エッチング材料とし、微細加工技術であるウエットエッ
チングにより、フッ化水素酸を含む水溶液を用いて３次
元構造体を形成する場合は、一般にそのエッチングマス
クとしてＡｕ／Ｃｒ膜が使用されている。ここでＡｕ膜
はフッ化水素酸に対する耐性を有する金属であり、Ｃｒ
膜は酸化ケイ素を主成分とする基板に対するＡｕ膜の密
着性を補う目的で使用されている。その代表的な膜厚は
Ａｕ膜が１０００〜３０００Å程度、Ｃｒ膜が２００〜
５００Åである。その成膜手段は真空蒸着やスパッタ成
膜などが用いられる。しかし、微細加工技術を用いて加
工する３次元構造体では、一般にμｍオーダーの加工精
度が要求されるため、制御性のよい異方性エッチングな
どにおいて加工しやすいシリコン基板が主に用いられ、
これまでは酸化ケイ素を主成分とする基板は加工精度が
要求される３次元構造体の作成にはあまり用いられてい
ない。
エッチング材料とし、微細加工技術であるウエットエッ
チングにより、フッ化水素酸を含む水溶液を用いて３次
元構造体を形成する場合は、一般にそのエッチングマス
クとしてＡｕ／Ｃｒ膜が使用されている。ここでＡｕ膜
はフッ化水素酸に対する耐性を有する金属であり、Ｃｒ
膜は酸化ケイ素を主成分とする基板に対するＡｕ膜の密
着性を補う目的で使用されている。その代表的な膜厚は
Ａｕ膜が１０００〜３０００Å程度、Ｃｒ膜が２００〜
５００Åである。その成膜手段は真空蒸着やスパッタ成
膜などが用いられる。しかし、微細加工技術を用いて加
工する３次元構造体では、一般にμｍオーダーの加工精
度が要求されるため、制御性のよい異方性エッチングな
どにおいて加工しやすいシリコン基板が主に用いられ、
これまでは酸化ケイ素を主成分とする基板は加工精度が
要求される３次元構造体の作成にはあまり用いられてい
ない。
【０００３】図１は、Ａｕ／Ｃｒ膜をエッチングマスク
として用いて合成石英基板に溝を形成するウエットエッ
チングの一例の１工程を表す断面図である。所定の部分
を開口幅ａだけ開口されたＣｒ膜４及びＡｕ膜６がエッ
チングマスクとして合成石英基板２上に成膜されてい
る。Ｃｒ膜４及びＡｕ膜６の開口部にフッ化水素酸を含
む水溶液を侵入させて合成石英基板２をエッチングする
ことによって溝５が形成される。エッチングマスクであ
るＣｒ膜４及びＡｕ膜６の開口部の開口幅ａに対して、
エッチングされた溝５の幅は、予定されていた幅ａ＋２
ｄよりも広い幅ａ＋２ｄ＋２αに形成されている。
として用いて合成石英基板に溝を形成するウエットエッ
チングの一例の１工程を表す断面図である。所定の部分
を開口幅ａだけ開口されたＣｒ膜４及びＡｕ膜６がエッ
チングマスクとして合成石英基板２上に成膜されてい
る。Ｃｒ膜４及びＡｕ膜６の開口部にフッ化水素酸を含
む水溶液を侵入させて合成石英基板２をエッチングする
ことによって溝５が形成される。エッチングマスクであ
るＣｒ膜４及びＡｕ膜６の開口部の開口幅ａに対して、
エッチングされた溝５の幅は、予定されていた幅ａ＋２
ｄよりも広い幅ａ＋２ｄ＋２αに形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】Ａｕ／Ｃｒ膜をエッチ
ングマスクとして使用して酸化ケイ素を主成分とする基
板、例えば合成石英基板を例えば２０μｍの深さにまで
フッ化水素酸を含む水溶液でエッチング加工する場合に
は、エッチングマスクの開口幅に対して、エッチングさ
れた凹部の幅は予定されていた幅よりも広く形成されて
しまうという問題があった。この凹部幅の予定外の広が
りの原因としては、Ａｕ／Ｃｒ膜と合成石英基板の密着
性の不足から、フッ化水素酸を含む溶液がＣｒ膜と合成
石英基板の界面に侵入し、その侵入したフッ化水素酸を
含む溶液が予定されていた幅より外に位置するＣｒ膜と
合成石英基板の界面の合成石英基板をエッチングするこ
とが考えられる。その凹部の予定外の広がり幅は再現性
に乏しく、エッチング加工精度を経験的に上げるには限
界がある。
ングマスクとして使用して酸化ケイ素を主成分とする基
板、例えば合成石英基板を例えば２０μｍの深さにまで
フッ化水素酸を含む水溶液でエッチング加工する場合に
は、エッチングマスクの開口幅に対して、エッチングさ
れた凹部の幅は予定されていた幅よりも広く形成されて
しまうという問題があった。この凹部幅の予定外の広が
りの原因としては、Ａｕ／Ｃｒ膜と合成石英基板の密着
性の不足から、フッ化水素酸を含む溶液がＣｒ膜と合成
石英基板の界面に侵入し、その侵入したフッ化水素酸を
含む溶液が予定されていた幅より外に位置するＣｒ膜と
合成石英基板の界面の合成石英基板をエッチングするこ
とが考えられる。その凹部の予定外の広がり幅は再現性
に乏しく、エッチング加工精度を経験的に上げるには限
界がある。
【０００５】そこで本発明は、酸化ケイ素を主成分とす
る基板にμｍオーダー精度の３次元構造体をコストを抑
えて加工することを目的とするものである。
る基板にμｍオーダー精度の３次元構造体をコストを抑
えて加工することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による酸化ケイ素
を主成分とする基板のエッチング方法は、以下の（１）
から（４）の工程を含むものである。 （１）酸化ケイ素を主成分とする基板上にシリコン薄膜
を形成する工程、 （２）そのシリコン薄膜をフォトリソグラフィー技術及
びエッチング技術を用いてパターニングする工程、 （３）パターニングされたシリコン薄膜をエッチングマ
スクとしてフッ化水素酸を含む水溶液により等方的に基
板のエッチングを行ない、３次元構造体を形成する工
程、 （４）シリコン薄膜を除去する工程。
を主成分とする基板のエッチング方法は、以下の（１）
から（４）の工程を含むものである。 （１）酸化ケイ素を主成分とする基板上にシリコン薄膜
を形成する工程、 （２）そのシリコン薄膜をフォトリソグラフィー技術及
びエッチング技術を用いてパターニングする工程、 （３）パターニングされたシリコン薄膜をエッチングマ
スクとしてフッ化水素酸を含む水溶液により等方的に基
板のエッチングを行ない、３次元構造体を形成する工
程、 （４）シリコン薄膜を除去する工程。
【０００７】酸化ケイ素を主成分とする基板上のエッチ
ングしない部分を覆うエッチングマスクとしてシリコン
薄膜を用いる。すなわち、シリコン薄膜は酸化ケイ素を
主成分とする基板に対し十分な密着性を有し、さらにフ
ッ化水素酸を含む水溶液に対しても十分な耐性を有する
素材なので、エッチングマスクに使用して酸化ケイ素を
主成分とする基板、例えば合成石英板を例えば２０μｍ
の深さにまでフッ化水素酸を含む水溶液を用いてエッチ
ング加工しても、シリコン薄膜と酸化ケイ素を主成分と
する基板は密着されているので、シリコン薄膜−酸化ケ
イ素を主成分とする基板界面へのフッ化水素酸を含む水
溶液の侵入を防止でき、エッチングされた凹部の幅はほ
ぼ予定されていた値が得られる。シリコン薄膜の成膜手
段はスパッタ成膜、ＬＰ−ＣＶＤ、プラズマＣＶＤなど
を用いることが可能であり、その膜厚は１０００〜５０
００Å程度で十分である。この場合、Ａｕ／Ｃｒ膜を成
膜する場合と比較して成膜回数が少なくなるので、作業
が簡略化できコスト的にも優位となる。
ングしない部分を覆うエッチングマスクとしてシリコン
薄膜を用いる。すなわち、シリコン薄膜は酸化ケイ素を
主成分とする基板に対し十分な密着性を有し、さらにフ
ッ化水素酸を含む水溶液に対しても十分な耐性を有する
素材なので、エッチングマスクに使用して酸化ケイ素を
主成分とする基板、例えば合成石英板を例えば２０μｍ
の深さにまでフッ化水素酸を含む水溶液を用いてエッチ
ング加工しても、シリコン薄膜と酸化ケイ素を主成分と
する基板は密着されているので、シリコン薄膜−酸化ケ
イ素を主成分とする基板界面へのフッ化水素酸を含む水
溶液の侵入を防止でき、エッチングされた凹部の幅はほ
ぼ予定されていた値が得られる。シリコン薄膜の成膜手
段はスパッタ成膜、ＬＰ−ＣＶＤ、プラズマＣＶＤなど
を用いることが可能であり、その膜厚は１０００〜５０
００Å程度で十分である。この場合、Ａｕ／Ｃｒ膜を成
膜する場合と比較して成膜回数が少なくなるので、作業
が簡略化できコスト的にも優位となる。
【０００８】
【実施例】図２は、本発明によるエッチング方法の一実
施例を表すプロセス図である。図１と同じ部材には同じ
符号を付す。エッチングマスクとしてシリコン薄膜を用
いて合成石英基板に溝を形成する。以下、図２を参照し
てそのエッチング工程を説明する。
施例を表すプロセス図である。図１と同じ部材には同じ
符号を付す。エッチングマスクとしてシリコン薄膜を用
いて合成石英基板に溝を形成する。以下、図２を参照し
てそのエッチング工程を説明する。
【０００９】（１）合成石英基板２を洗浄後、スパッタ
装置を用いて、プロセス圧：５ｍＴｏｒｒ，Ａｒ流量：
５ｓｃｃｍ，電源出力：１００Ｗの条件で合成石英基板
２上に３０００Åの厚みのシリコン薄膜１０を形成す
る。
装置を用いて、プロセス圧：５ｍＴｏｒｒ，Ａｒ流量：
５ｓｃｃｍ，電源出力：１００Ｗの条件で合成石英基板
２上に３０００Åの厚みのシリコン薄膜１０を形成す
る。
【００１０】（２）３０００ｒｐｍ，４０ｓｅｃの条件
でスピンコートによってフォトレジスト１２（ Hoexst
社製のＡＺ４６２０）をシリコン薄膜２上に塗布し、９
５℃，５分の条件でプリベークする。
でスピンコートによってフォトレジスト１２（ Hoexst
社製のＡＺ４６２０）をシリコン薄膜２上に塗布し、９
５℃，５分の条件でプリベークする。
【００１１】（３）フォトレジスト１２をアライナなど
の露光装置によりパターン露光し、現像液（ＡＺ４００
Ｋ）を用いて、３０℃、９０秒の条件で現像して溝形成
予定領域１４上のフォトレジスト１２を除去し、その
後、パターニングされたフォトレジスト１２を、１１５
℃，１５分の条件でポストベークする。
の露光装置によりパターン露光し、現像液（ＡＺ４００
Ｋ）を用いて、３０℃、９０秒の条件で現像して溝形成
予定領域１４上のフォトレジスト１２を除去し、その
後、パターニングされたフォトレジスト１２を、１１５
℃，１５分の条件でポストベークする。
【００１２】（４）パターニングされたフォトレジスト
１２をエッチングマスクとして、プロセス圧：２０ｍＴ
ｏｒｒ，ＳＦ6流量：２０ｓｃｃｍ，Ｏ2流量：５ｓｃｃ
ｍの条件でＲＩＥ装置を用いて溝形成予定領域１４上の
シリコン薄膜１０を除去してパターニングする。ここで
はドライエッチングを用いたが、ＫＯＨなどによりエッ
チングするウエットエッチング又はドライエッチングと
ウエットエッチングの組み合わせを用いてもよい。
１２をエッチングマスクとして、プロセス圧：２０ｍＴ
ｏｒｒ，ＳＦ6流量：２０ｓｃｃｍ，Ｏ2流量：５ｓｃｃ
ｍの条件でＲＩＥ装置を用いて溝形成予定領域１４上の
シリコン薄膜１０を除去してパターニングする。ここで
はドライエッチングを用いたが、ＫＯＨなどによりエッ
チングするウエットエッチング又はドライエッチングと
ウエットエッチングの組み合わせを用いてもよい。
【００１３】（５）パターニングされたシリコン薄膜１
０及びフォトレジスト１２をエッチングマスクとしてフ
ッ化水素を含む水溶液により合成石英基板２のエッチン
グを行ない、溝８を形成する。
０及びフォトレジスト１２をエッチングマスクとしてフ
ッ化水素を含む水溶液により合成石英基板２のエッチン
グを行ない、溝８を形成する。
【００１４】（６）最後に、アセトンや専用のリムーバ
によりフォトレジスト１２を除去した後、ＲＩＥ装置に
よって工程（４）と同じ条件でシリコン薄膜１０を除去
する。
によりフォトレジスト１２を除去した後、ＲＩＥ装置に
よって工程（４）と同じ条件でシリコン薄膜１０を除去
する。
【００１５】図３に図２（５）の溝部分を含む拡大断面
図を示す。溝形成予定領域上で開口幅ａだけ開口された
シリコン薄膜１０及びフォトレジスト１２がエッチング
マスクとして合成石英基板２上に成膜されている。合成
石英基板２には、シリコン薄膜１０及びフォトレジスト
１２の開口部から侵入したフッ化水素を含む水溶液によ
って、深さｄ、幅ａ＋２ｄをもつ溝８が形成されてい
る。合成石英基板２とシリコン薄膜１０は密着されてい
る。
図を示す。溝形成予定領域上で開口幅ａだけ開口された
シリコン薄膜１０及びフォトレジスト１２がエッチング
マスクとして合成石英基板２上に成膜されている。合成
石英基板２には、シリコン薄膜１０及びフォトレジスト
１２の開口部から侵入したフッ化水素を含む水溶液によ
って、深さｄ、幅ａ＋２ｄをもつ溝８が形成されてい
る。合成石英基板２とシリコン薄膜１０は密着されてい
る。
【００１６】合成石英基板２とシリコン薄膜１０は密着
されているのでエッチングマスクであるシリコン薄膜１
０及びフォトレジスト１２の幅ａの開口部から等方的に
エッチングされ、エッチングにより形成された溝８の幅
は、予定されていた幅ａ＋２ｄに形成されている。
されているのでエッチングマスクであるシリコン薄膜１
０及びフォトレジスト１２の幅ａの開口部から等方的に
エッチングされ、エッチングにより形成された溝８の幅
は、予定されていた幅ａ＋２ｄに形成されている。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、酸化ケイ素を主成分とする基
板に対し十分な密着性をもつシリコン薄膜をエッチング
マスクとして用いることにより、エッチング時に酸化ケ
イ素を主成分とする基板−エッチングマスク界面へのフ
ッ化水素酸を含む水溶液の侵入を防止することができる
ので、酸化ケイ素を主成分とする基板を各種３次元構造
を形成するのに十分な深さにまでエッチングしても、エ
ッチングされた凹部の幅は予定されていたものが得られ
る。また、酸化ケイ素を主成分とする基板の従来のエッ
チング方法と比較して、成膜回数が少なくなるので、作
業が簡略化できコスト的にも優位となる。このように本
発明によると、酸化ケイ素を主成分とする基板に、微細
加工技術を用いた加工に一般に要求されるμｍオーダー
精度の３次元構造体をコストを抑えて加工することがで
きる。
板に対し十分な密着性をもつシリコン薄膜をエッチング
マスクとして用いることにより、エッチング時に酸化ケ
イ素を主成分とする基板−エッチングマスク界面へのフ
ッ化水素酸を含む水溶液の侵入を防止することができる
ので、酸化ケイ素を主成分とする基板を各種３次元構造
を形成するのに十分な深さにまでエッチングしても、エ
ッチングされた凹部の幅は予定されていたものが得られ
る。また、酸化ケイ素を主成分とする基板の従来のエッ
チング方法と比較して、成膜回数が少なくなるので、作
業が簡略化できコスト的にも優位となる。このように本
発明によると、酸化ケイ素を主成分とする基板に、微細
加工技術を用いた加工に一般に要求されるμｍオーダー
精度の３次元構造体をコストを抑えて加工することがで
きる。
【図１】従来のエッチング方法により形成した溝の形状
を表す断面図である。
を表す断面図である。
【図２】一実施例のプロセスを表す工程断面図である。
【図３】同実施例により形成した溝の形状を表す断面図
である。
である。
２ 合成石英基板 ８ 溝 １０ シリコン薄膜 １２ レジスト
Claims (1)
- 【請求項１】 以下の（１）から（４）の工程を含むこ
とを特徴とする酸化ケイ素を主成分とする基板のエッチ
ング方法。 （１）酸化ケイ素を主成分とする基板上にシリコン薄膜
を形成する工程、 （２）前記シリコン薄膜をフォトリソグラフィー技術及
びエッチング技術を用いてパターニングする工程、 （３）パターニングされた前記シリコン薄膜をエッチン
グマスクとしてフッ化水素酸を含む水溶液により等方的
に前記基板のエッチングを行ない、３次元構造体を形成
する工程、 （４）前記シリコン薄膜を除去する工程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09244615A JP3134822B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 酸化ケイ素を主成分とする基板のエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09244615A JP3134822B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 酸化ケイ素を主成分とする基板のエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1167716A JPH1167716A (ja) | 1999-03-09 |
| JP3134822B2 true JP3134822B2 (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=17121380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09244615A Expired - Fee Related JP3134822B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 酸化ケイ素を主成分とする基板のエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3134822B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4729763B2 (ja) * | 2005-04-14 | 2011-07-20 | テクノクオーツ株式会社 | 基板のエッチング方法 |
| JP2010248032A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 合成石英ガラス基板の微細加工方法 |
| TW201116478A (en) * | 2009-07-23 | 2011-05-16 | Univ Nagoya Nat Univ Corp | Method for manufacturing microstructures |
| JP6007002B2 (ja) * | 2012-06-25 | 2016-10-12 | アルバック成膜株式会社 | 貫通孔形成方法及び貫通孔付きガラス基板 |
-
1997
- 1997-08-25 JP JP09244615A patent/JP3134822B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1167716A (ja) | 1999-03-09 |
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