JP5189666B2 - ガラス基板のエッチング方法 - Google Patents
ガラス基板のエッチング方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5189666B2 JP5189666B2 JP2011081498A JP2011081498A JP5189666B2 JP 5189666 B2 JP5189666 B2 JP 5189666B2 JP 2011081498 A JP2011081498 A JP 2011081498A JP 2011081498 A JP2011081498 A JP 2011081498A JP 5189666 B2 JP5189666 B2 JP 5189666B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- glass substrate
- silicon
- glass
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 165
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims description 109
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims description 87
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 55
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 95
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 95
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 95
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 claims description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 45
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 239000010408 film Substances 0.000 description 10
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- -1 rare earth ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910008556 Li2O—Al2O3—SiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004840 adhesive resin Substances 0.000 description 1
- 229920006223 adhesive resin Polymers 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000708 deep reactive-ion etching Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Micromachines (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Description
本発明は、ガラス基板の表面に凹部または貫通孔を形成する工程に用いて好適なガラス基板のエッチング方法に関する。
近年、半導体製造分野において広く実施されている薄膜製造技術、フォトリソグラフィ技術および微細加工技術を応用したＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical System）と呼ばれるマイクロ構造体の開発が進められている。これらのマイクロ構造体としては、圧電素子を用いたポンプ装置やジャイロ装置、ＳＡＷ（弾性表面波）素子を用いたフィルタ装置などが提案されており、例えば携帯型電子機器に搭載されるような小型、軽量化が求められる各種デバイス部品に応用が進められている。
ＭＥＭＳ部品は、半導体その他の電気・電子部品と同様に、配線基板上に実装されて使用される。従って、ＭＥＭＳ部品には、外部ストレスや熱ストレス等から内部の機能素子を有効に保護することができる筺体構造が不可欠である。そこで、ＭＥＭＳ部品の筺体に、石英や硼珪酸ガラス等のガラス材料が用いられるようになっている。例えば、下記特許文献１には、筺体部にガラス基板を用いた多層基板型マイクロポンプの製造方法が開示されている。
一方、ＭＥＭＳ部品の筺体部には、内部の機能素子と外部の配線基板との間を電気的に接続するために外部端子を設ける必要がある。この外部端子は、筺体部を構成するガラス基板に貫通孔を形成し、この貫通孔の内壁面または内部に導電材料を形成あるいは充填することによって構成することができる。例えば、下記特許文献２には、ガラス基板にサンドブラストにより貫通孔を形成し、この貫通孔の内壁面にめっき配線または導電性物質を充填して多層配線基板を形成する技術が開示されている。
サンドブラスト法は、図６Ａ，Ｂに示すように、ガラス基板８の表面にマスク９を形成し、マスク９の開口領域に臨むガラス基板８の表面をブラスト処理して貫通孔１０を形成する加工技術であり、加工スピードが速いというメリットがある。
しかし、孔の直径が１００μｍ以上と非常に大きいことと、貫通した孔の底部側でチッピングと呼ばれる逆テーパの形状を引き起こすこと、また多数の孔を同時に加工できない等のデメリットがある。図７に示すように、チッピング１０ｐは、貫通孔１０の底部の周縁にできる異常加工痕であり、貫通孔の外周側に向かう逆テーパ状に形成されるため、その後の貫通孔の導体化処理（めっき、充填）に重大な障害を引き起こす。
一方、ガラス基板に凹部または貫通孔を形成する他の技術として、ドライエッチング法がある。この方法は、ガラス基板に対し、その表面に形成したマスクを介してプラズマエッチングを施すことで、マスクの開口形状に対応した凹部あるいは貫通孔を形成するようにしたものである。例えば下記特許文献３には、ガラス基板に対して、その表面に形成したアルミニウムからなるメタルマスクを介してＳＦ6ガスと酸素ガスの混合ガスのプラズマエッチングを施すことによって、凹部あるいは貫通孔を形成する方法が開示されている。
ガラス基板として現在広く利用されている硼珪酸ガラスのドライエッチングは、石英ガラスよりもエッチングが困難である。理由は、硼珪酸ガラスの成分に石英ガラスにはないＮａ（ナトリウム）やＢ（ホウ素）、Ｋ（カリウム）、Ａｌ（アルミニウム）等が含まれているため、これらの成分がエッチングガスと反応し、これによりエッチング速度が低下し、エッチング加工面が荒れ易くなる。このため、ＳＦ6などの反応性の高いエッチングガスや、Ａｒ（アルゴン）やＸｅ（キセノン）等の希ガスを添加して物理スパッタ的にエッチングする方法が採用されている。
一方、ＳＦ6をメインガスとしてエッチングする場合や物理スパッタをメインにエッチングする場合、マスクの加工量も大きくなるため、エッチング時の対マスク選択比が低くなるという問題がある。このため、硼珪酸ガラスの深掘り加工にはマスクの形成厚を大きくする必要があり、また、エッチング選択性の高いエッチングガスを用いる必要があった。
そこで、下記非特許文献１には、マスクにシリコン基板を用い、エッチングガスにＣＦ系ガスを用いたガラス基板のエッチング方法が開示されている。以下、図８を参照して、この従来のシリコンマスクを用いたガラス基板のエッチング方法について説明する。
（図８Ａ）所定厚のシリコン基板１の表面と裏面にそれぞれシリコン酸化膜２Ａ，２Ｂを形成し、表面側のシリコン酸化膜２Ａ上にアルミニウム膜３を成膜する。そして、シリコン基板１の表面にシリコン酸化膜２Ａとアルミニウム膜３の積層膜からなるマスクパターンをフォトリソグラフィ技術によって形成した後、このマスクパターンをマスクとするドライエッチングを施して、シリコン基板１の表面にマスク開口部形状に対応する凹部４を形成する。
（図８Ｂ）次に、シリコン基板１の表面からマスクパターンを除去した後、シリコン基板１の酸化処理を行って、凹部４を含むシリコン基板１の表面にシリコン酸化膜５を形成する。また、シリコン基板１の裏面側のシリコン酸化膜２Ｂを除去する。
（図８Ｃ）次に、シリコン基板１をエッチバックして２００μｍ程度に薄厚化し、凹部４を被覆するシリコン酸化膜５をシリコン基板１の裏面側に露出させる。エッチバック処理は、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液を用いたウェットエッチングで行う。
（図８Ｃ）次に、シリコン基板１をエッチバックして２００μｍ程度に薄厚化し、凹部４を被覆するシリコン酸化膜５をシリコン基板１の裏面側に露出させる。エッチバック処理は、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液を用いたウェットエッチングで行う。
（図８Ｄ）次に、薄厚化したシリコン基板１をガラス基板（パイレックス（登録商標）ガラス（ 「パイレックス（登録商標）」 は米国コーニング社の登録商標。）６の表面に陽極接合法により接合した後、シリコン基板１上のシリコン酸化膜５を除去する。これにより、ガラス基板６の上にシリコンマスク１Ｍが作製される。
（図８Ｅ）次に、シリコンマスク１Ｍを介してガラス基板６のドライエッチングを行い、ガラス基板６にシリコンマスク１Ｍの開口部形状に対応した凹部７を形成する。エッチングガスにはＣ4Ｆ8が用いられている。
（図８Ｆ）最後に、ガラス基板６からシリコンマスク１Ｍを除去する。シリコンマスク１Ｍの除去には、ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液が用いられる。
（図８Ｅ）次に、シリコンマスク１Ｍを介してガラス基板６のドライエッチングを行い、ガラス基板６にシリコンマスク１Ｍの開口部形状に対応した凹部７を形成する。エッチングガスにはＣ4Ｆ8が用いられている。
（図８Ｆ）最後に、ガラス基板６からシリコンマスク１Ｍを除去する。シリコンマスク１Ｍの除去には、ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液が用いられる。
T.Akashi, Y.Yoshimura, and S.Higashiyama 「Deep Reactive Ion Etching of Pyrex Glass Using a Bonded Silicon Wafer as an Etching Mask」 Proceedings of 18th IEEE Int.conf. on micro electro mechanical system (MEMS) 2005, 520-523
図８に示した従来のガラス基板のエッチング方法においては、マスクにシリコン基板を用い、エッチングガスにＣＦ系ガスを用いることで、エッチング時の対マスク選択比を高くでき、これによりガラス基板の深掘り加工を実現することが可能となる。
しかしながら、図８に示したガラス基板のエッチング方法においては、マスクを構成するシリコン基板１の形状加工工程が非常に複雑であるという問題がある。また、形状加工がなされ薄厚化したシリコン基板１はハンドリング性が悪いため、このシリコン基板１をガラス基板６に接合する作業を容易に行えないという懸念もある。
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、シリコンマスクの作製を容易に行うことができるとともに作業性の向上を図ることができるガラス基板のエッチング方法を提供することを課題とする。
以上の課題を解決するに当たり、本発明のガラス基板のエッチング方法は、ガラス基板の表面にシリコン基板を接合する工程と、上記ガラス基板上で上記シリコン基板からなるシリコンマスクを、上記シリコン基板の上に形成したレジストパターンをマスクとする上記シリコン基板のエッチング処理によって形成する工程と、上記シリコンマスクを介して上記ガラス基板を、基板バイアス電力を４００Ｗ〜８００Ｗとし、ＣＦ系ガスでドライエッチングする工程と、上記シリコンマスクを上記ガラス基板から除去する工程とを有する。
本発明においては、マスクとなるシリコン基板を予めガラス基板の表面に接合しておき、ガラス基板でシリコン基板を支持した状態で、シリコンマスクの形状加工を行うようにしている。これにより、ガラス基板に対するシリコンマスクの作製を容易に行うことができるとともに、マスク形成後の接合作業を廃止できるので加工プロセスを簡素化でき、作業性の向上を図ることが可能となる。
本発明において、ガラス基板のエッチングはドライエッチング法で行われる。エッチングガスにＣＦ系、ＣＨＦ系を用いることによって、ガラス基板とシリコンマスクの選択性向上を図ることができる。また、ＳＦ6ガスに比べて環境負荷の低減を図ることができる。なお、エッチング装置として磁気中性線放電（ＮＬＤ）エッチング装置を用いることにより、上記エッチングガスでのエッチングレートを、例えば１μｍ／ｍｉｎ程度にまで向上させることができることが確認されている。
シリコンマスクは、シリコン基板の上に形成したレジストパターンをマスクとするシリコン基板のエッチング処理によって形成することができる。シリコン基板がガラス基板の上に支持されているので、シリコンマスクの作製が容易となり、加工工数の削減と作業性の向上を図ることができる。シリコン基板のエッチングはドライエッチングでもよいし、ウェットエッチングでもよい。
ガラス基板としては、石英は勿論、ＮｄやＥｒ等の希土類イオンをドープしたガラス系材料、Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系等の低膨張結晶化ガラス、珪酸ソーダガラス、硼珪酸ガラス、無アルカリガラス、白板ガラス、青板ガラスが適用可能である。また、ガラス基板とシリコン基板との接合には、陽極接合、常温接合、樹脂接合などが適用可能である。陽極接合は、ガラス基板とシリコン基板とを重ね合わせ、熱と電圧を加えることにより両基板を密着固定する接合方法である。常温接合は、接合界面をイオンビームの照射等で活性化し結合手を生成することで基板間を接合する技術である。また、樹脂接合には、例えば接着性樹脂材料を用いた接合技術が含まれる。
以上述べたように、本発明のガラス基板のエッチング方法によれば、ガラス基板上でシリコンマスクを作製するようにしているので、シリコンマスクの作製を容易に行うことができるとともに、マスク形成後の接合作業を廃止できるので加工プロセスを簡素化でき、作業性の向上を図ることが可能となる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１Ａ〜Ｅは、本発明の実施形態によるガラス基板のエッチング方法を説明する要部の工程断面図である。本実施形態によるガラス基板のエッチング方法は、ガラス基板の表面にシリコン基板を接合する工程（図１Ａ）と、ガラス基板上でシリコン基板からなるシリコンマスクを形成する工程（図１Ｂ，Ｃ）と、シリコンマスクを介してガラス基板をエッチングする工程（図１Ｄ）と、シリコンマスクをガラス基板から除去する工程（図１Ｅ）とを有する。以下、各工程の詳細について説明する。
（シリコン基板接合工程）
図１Ａに示すように、まず、シリコン基板１１がガラス基板１２の表面に接合される。ガラス基板１２は、パイレックス（登録商標）ガラス（ 「パイレックス（登録商標）」は米国コーニング社の登録商標。）に代表される硼珪酸ガラスが用いられている。シリコン基板１１は、主面が（１００）の方位面で切り出された単結晶基板である。本実施形態において、シリコン基板１１とガラス基板１２の接合には陽極接合法が採用されているが、常温接合や樹脂接合などの他の接合法を採用しても構わない。なお、シリコンとガラスは互いに同等の熱膨張係数を有しているので、特に加熱処理を伴うプロセスにおいて好適な組合せとなる。
図１Ａに示すように、まず、シリコン基板１１がガラス基板１２の表面に接合される。ガラス基板１２は、パイレックス（登録商標）ガラス（ 「パイレックス（登録商標）」は米国コーニング社の登録商標。）に代表される硼珪酸ガラスが用いられている。シリコン基板１１は、主面が（１００）の方位面で切り出された単結晶基板である。本実施形態において、シリコン基板１１とガラス基板１２の接合には陽極接合法が採用されているが、常温接合や樹脂接合などの他の接合法を採用しても構わない。なお、シリコンとガラスは互いに同等の熱膨張係数を有しているので、特に加熱処理を伴うプロセスにおいて好適な組合せとなる。
シリコン基板１１は、マスクとして機能するのに十分な厚さ（例えば２０μｍ以上）に形成される。当初より所定厚のシリコン基板を準備しこれをガラス基板１２に接合する方法のほか、所定厚より厚めのシリコン基板をガラス基板１２に接合した後、ガラス基板１２をサポート材としてシリコン基板１１の薄厚化処理を行い、シリコン基板を所定厚に形成する方法も適用可能である。一方、ガラス基板１２の厚さは特に制限されず、仕様やプロセスに応じて適宜選択される。
シリコン基板１１とガラス基板１２とを接合した後、この接合体の表面側および裏面側にレジスト層１３，１４を形成する。表面側のレジスト層１３は、シリコン基板１１を所定形状にパターニングするためのものである。また、裏面側のレジスト層１４は、ガラス基板１２に貫通孔が形成された際、このガラス基板１２を支持するエッチング装置の基板ステージに内蔵されている基板冷却用のガスがガラス基板１２の裏面側から漏出しないようにするためのものである。レジスト層１３，１４は感光性有機レジスト材が用いられる。なお、ガラス基板１２に対して、貫通孔ではなく有底の凹部を形成する場合等においては、レジスト層１４の形成は不要である。
（シリコンマスク作製工程）
次に、図１Ｂに示すように、シリコン基板１１の表面に形成したレジスト層１３に対して露光・現像処理を施して所定形状のレジストマスク１３Ｍを形成する工程が行われる。その後、レジストマスク１３Ｍをエッチングマスクとするシリコン基板１１のエッチング処理を施して、図１Ｃに示すシリコンマスク１１Ｍを形成する。
次に、図１Ｂに示すように、シリコン基板１１の表面に形成したレジスト層１３に対して露光・現像処理を施して所定形状のレジストマスク１３Ｍを形成する工程が行われる。その後、レジストマスク１３Ｍをエッチングマスクとするシリコン基板１１のエッチング処理を施して、図１Ｃに示すシリコンマスク１１Ｍを形成する。
シリコン基板１１のエッチング処理は、例えば、ＳＦ6ガスやＨＢｒガスを用いたドライエッチングで行うことができる。なお、ドライエッチングに代えて、例えば、ＴＭＡＨやＫＯＨ溶液を用いたウェットエッチングによって行うことも可能である。また、ガラス基板１２とのエッチング選択性がとれるエッチャントを用いることで、シリコン基板１１に対するエッチング処理の制御性を高めることができる。
（ガラス基板エッチング工程）
次に、図１Ｄに示すように、シリコンマスク１１Ｍをエッチングマスクとするエッチング処理を施して、ガラス基板１２に貫通孔１５を形成する。ガラス基板１２のエッチングはドライエッチングで行う。エッチングガスは、シリコンマスク１１Ｍとの選択性がとれるエッチングガスであれば特に制限されない。すなわち、ガラス基板１２に貫通孔が形成される前に、シリコンマスク１１Ｍがエッチング除去されない程度の選択性が必要である。具体的に、本実施形態では、エッチングガスとして、Ｃ3Ｆ8ガスが用いられるが、ＣＦ4、ｃ−Ｃ4Ｆ8等の他のＣＦ系ガスも適用可能である。また、ＣＨＦ3等のＣＨＦ系ガスも適用可能である。また、これらのＣＦ系ガス、ＣＨＦ系ガスと酸素ガス（Ｏ2）との混合ガスを用いてもよい。
次に、図１Ｄに示すように、シリコンマスク１１Ｍをエッチングマスクとするエッチング処理を施して、ガラス基板１２に貫通孔１５を形成する。ガラス基板１２のエッチングはドライエッチングで行う。エッチングガスは、シリコンマスク１１Ｍとの選択性がとれるエッチングガスであれば特に制限されない。すなわち、ガラス基板１２に貫通孔が形成される前に、シリコンマスク１１Ｍがエッチング除去されない程度の選択性が必要である。具体的に、本実施形態では、エッチングガスとして、Ｃ3Ｆ8ガスが用いられるが、ＣＦ4、ｃ−Ｃ4Ｆ8等の他のＣＦ系ガスも適用可能である。また、ＣＨＦ3等のＣＨＦ系ガスも適用可能である。また、これらのＣＦ系ガス、ＣＨＦ系ガスと酸素ガス（Ｏ2）との混合ガスを用いてもよい。
なお、ガラス基板１２に貫通孔１５を形成する以外に、有底の凹部（孔）を形成する場合には、当該凹部の形成深さが所定値に達した時点でエッチング処理を停止すればよい。
最後に、ガラス基板１２からシリコンマスク１１Ｍおよびレジスト層１４を除去する（図１Ｅ）。シリコンマスク１１Ｍの除去は、シリコンの全面エッチバックのほか、ＴＭＡＨやＫＯＨなどのエッチング液を用いた溶解除去が適用可能である。また、レジスト層１４の除去は、酸素プラズマによるアッシング処理のほか、所定の溶解液を用いた溶解除去が適用可能である。
なお、作製されたガラス基板１２は、その後、貫通孔１５が導電めっき被着又は導体物充填などの導体化処理がなされるとともに、ガラス基板１２の表面および裏面に必要な配線層が形成されることで、ＭＥＭＳ部品やＩＣ部品などが実装される配線基板として構成される。
以上のようにして、ガラス基板１２の所定領域に対して貫通孔１５が形成される。本実施形態によれば、マスクとなるシリコン基板１１を予めガラス基板１２の表面に接合しておき、ガラス基板１２でシリコン基板１１を支持した状態で、シリコンマスク１１Ｍの作製を行うようにしている。これにより、ガラス基板１２に対するシリコンマスク１１Ｍの作製を容易に行うことができるとともに、マスク形成後の接合作業を廃止できるので加工プロセスを簡素化でき、作業性の向上を図ることが可能となる。
また、シリコン基板１１の上に形成したレジストパターンをマスクとするシリコン基板１１のエッチング処理によってシリコンマスク１１Ｍを形成しているので、シリコンマスク１１Ｍの作製が容易であり、作業性の向上を図ることができる。
また、本実施形態によれば、ガラス基板１２に貫通孔１５を形成するに際して、エッチングガスにＣＦ系あるいはＣＨＦ系のエッチングガスを用いることにより、シリコンマスク１１Ｍとの選択性に優れ、かつ、所定のエッチングレートを維持することが可能となる。
図２は、エッチングガスにＣ3Ｆ8ガスを用いてガラス基板（パイレックス（登録商標）ガラス（「パイレックス（登録商標）」は米国コーニング社の登録商標。））をエッチングしたときの基板バイアス電力とエッチングレートとの関係を示している。エッチング装置は、図３に示す磁気中性線放電（ＮＬＤ）エッチング装置を用いた。バイアス電力の上昇に伴って、エッチング速度が向上することがわかり、最大１μｍ／ｍｉｎ程度のエッチング速度が得られる。
図３はＮＬＤエッチング装置２０の概略構成図である。２１は真空チャンバであり、内部にプラズマ発生部２１ａと基板処理部２１ｂとを形成している。真空チャンバ２１にはターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）等の真空ポンプが接続され、真空チャンバ２１の内部が所定の真空度に真空排気されている。
プラズマ発生部２１ａを構成するベルジャ２２の周囲には、第１高周波電源ＲＦ１に接続されたプラズマ発生用の高周波コイル２３と、この高周波コイル２３の外周側に配置された三つの磁場コイル２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃがそれぞれ配置されている。磁場コイル２４Ａと磁場コイル２４Ｃにはそれぞれ同一方向に電流が供給され、磁場コイル２４Ｂには他の磁場コイル２４Ａ，２４Ｃと逆方向に電流が供給される。その結果、プラズマ発生部２１ａにおいて、リング状に磁気中性線２５が形成され、高周波コイル２３により磁気中性線２５に沿って誘導電場が印加されることで、放電プラズマが形成される。
一方、基板処理部２１ｂには、被処理基板（本例ではガラス基板）を支持するステージ２６が設置されている。このステージ２６は、ブロッキングコンデンサ２７を介してバイアス電源として第２高周波電源ＲＦ２に接続されている。また、ステージ２６の対向電極としてプラズマ発生部２１ａの上部に形成される天板２８には、コンデンサ２９を介して第３高周波電源ＲＦ３が接続されている。
エッチングガスは、天板２８の近傍に設置されたガス導入部３０を介してプラズマ発生部２１ａに導入される。エッチングガスには上述のように例えばＣＦ系、ＣＨＦ系ガスが用いられる。導入されたエッチングガスは、プラズマ発生部２１ａでプラズマ化し、生成されたイオンとラジカルによりステージ２６上のガラス基板（図示略）をエッチング処理する。高周波電源ＲＦ２は、基板バイアスによりイオンをステージ２６側に加速させ、ガラス基板上のラジカル生成物をスパッタ除去してエッチング性を高める。高周波電源ＲＦ３は、エッチング領域の正イオンによるチャージアップを抑制し、ガラス基板の深掘り加工を実現する。
図４Ａ，Ｂは、以上の構成のＮＬＤエッチング装置２０を用いてガラス基板に凹部（有底孔）を形成したときのＳＥＭ写真である。シリコンマスクの開口部は直径５０μｍの円形であり、シリコンマスクの厚さは３０μｍである。また、ガラス基板は硼珪酸ガラス（コーニング７７４０（商品名））であり、孔の深さは８０μｍ、底部の直径は３０μｍである。このときのエッチング装置の運転条件は、以下のとおりである。
［エッチング条件］
・圧力：１Ｐａ
・高周波電源（ＲＦ１） 周波数：１３．５６ＭＨｚ 電力：２３００Ｗ
・高周波電源（ＲＦ２） 周波数：１２．５ＭＨｚ 電力：５００Ｗ
・高周波電源（ＲＦ３） 周波数：１２．５ＭＨｚ 電力：５００Ｗ
・磁場コイル電流２４Ａ：３０．６Ａ
２４Ｂ：５２Ａ
２４Ｃ：３０．６Ａ
・エッチングガス Ｃ4Ｆ8：３０ｓｃｃｍ
ＣＨＦ3：２０ｓｃｃｍ
Ｏ2：１０ｓｃｃｍ
［エッチング条件］
・圧力：１Ｐａ
・高周波電源（ＲＦ１） 周波数：１３．５６ＭＨｚ 電力：２３００Ｗ
・高周波電源（ＲＦ２） 周波数：１２．５ＭＨｚ 電力：５００Ｗ
・高周波電源（ＲＦ３） 周波数：１２．５ＭＨｚ 電力：５００Ｗ
・磁場コイル電流２４Ａ：３０．６Ａ
２４Ｂ：５２Ａ
２４Ｃ：３０．６Ａ
・エッチングガス Ｃ4Ｆ8：３０ｓｃｃｍ
ＣＨＦ3：２０ｓｃｃｍ
Ｏ2：１０ｓｃｃｍ
なお、エッチングガスにＣＦ系ガスを用いることにより、ＳＦ6ガスに比べて、環境負荷の大幅な低減を図ることが可能となる。図５に、代表的なＣＦ系ガスとＳＦ6ガスの地球温暖化係数（ＧＷＰ）を二酸化炭素（ＣＯ2）に対する相対値で示す。
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることはなく本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
例えば以上の実施形態では、ガラス基板１２に対して貫通孔あるいは有底孔を形成する例について説明したが、これに限らず、グルーブ（溝）あるいはスロット状の凹部をドライエッチングでガラス基板上に形成する場合にも、本発明は適用可能である。
また、以上の実施形態では、ガラス基板のドライエッチング工程にＮＬＤエッチング装置を用いる例について説明したが、これに限らず、シリコンマスクのエッチング加工に上記ＮＬＤエッチング装置を用いることも勿論可能である。なお、エッチング装置はＮＬＤに限らず、ＩＣＰ等の他の放電形式のプラズマエッチング装置を用いてもよい。
１１ シリコン基板
１２ ガラス基板
１３ レジスト層
１５ 貫通孔
２０ ＮＬＤエッチング装置
２１ 真空チャンバ
２１ａ プラズマ発生部
２１ｂ 基板処理部
２３ 高周波コイル
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ 磁場コイル
２５ 磁気中性線
２６ ステージ
２８ 天板
ＲＦ１，ＲＦ２，ＲＦ３ 高周波電源
１２ ガラス基板
１３ レジスト層
１５ 貫通孔
２０ ＮＬＤエッチング装置
２１ 真空チャンバ
２１ａ プラズマ発生部
２１ｂ 基板処理部
２３ 高周波コイル
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ 磁場コイル
２５ 磁気中性線
２６ ステージ
２８ 天板
ＲＦ１，ＲＦ２，ＲＦ３ 高周波電源
Claims (5)
- ガラス基板の表面に凹部または貫通孔を形成するためのエッチング方法であって、
ガラス基板の表面にシリコン基板を接合する工程と、
前記ガラス基板上で前記シリコン基板からなるシリコンマスクを、前記シリコン基板の上に形成したレジストパターンをマスクとする前記シリコン基板のエッチング処理によって形成する工程と、
前記シリコンマスクを介して前記ガラス基板を、基板バイアス電力を４００Ｗ〜８００Ｗとし、ＣＦ系ガスでドライエッチングする工程と、
前記シリコンマスクを前記ガラス基板から除去する工程とを有する
ことを特徴とするガラス基板のエッチング方法。 - 前記ガラス基板のエッチングを、磁気中性線放電エッチング装置を用いて行う
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板のエッチング方法。 - 前記ガラス基板は、石英、希土類をドープしたガラス系材料、低膨張結晶化ガラス、珪酸ソーダガラス、硼珪酸ガラス、無アルカリガラス、白板ガラス、青板ガラスのいずれかである
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板のエッチング方法。 - 前記ガラス基板と前記シリコン基板との接合を陽極接合、常温接合または樹脂接合によって行う
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板のエッチング方法。 - 前記シリコンマスクの形成をドライエッチングまたはウェットエッチングで行う
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011081498A JP5189666B2 (ja) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | ガラス基板のエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011081498A JP5189666B2 (ja) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | ガラス基板のエッチング方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006271071A Division JP5124121B2 (ja) | 2006-10-02 | 2006-10-02 | ガラス基板のエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011140441A JP2011140441A (ja) | 2011-07-21 |
| JP5189666B2 true JP5189666B2 (ja) | 2013-04-24 |
Family
ID=44456581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011081498A Active JP5189666B2 (ja) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | ガラス基板のエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5189666B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104743499B (zh) * | 2013-12-30 | 2016-12-07 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 玻璃衬底的工艺方法 |
| TW201704177A (zh) * | 2015-06-10 | 2017-02-01 | 康寧公司 | 蝕刻玻璃基板的方法及玻璃基板 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000231007A (ja) * | 1999-02-09 | 2000-08-22 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 凹型微細形状のアレイ状パターン形成方法及びその形成方法を用いて製作される平板型レンズアレイ及び液晶表示素子及び平板型オイルトラップ |
| JP2002321941A (ja) * | 2001-04-20 | 2002-11-08 | Sony Corp | 光学素子の製造方法 |
| JP2003043209A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-13 | Sony Corp | マイクロレンズの製造方法及び装置、並びに液晶表示装置の製造方法及び装置 |
| JP2005239502A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Asahi Glass Co Ltd | ガラスの微細加工方法及びガラス光導波路の製造方法 |
| JP4377724B2 (ja) * | 2004-03-22 | 2009-12-02 | 株式会社アルバック | 珪酸ガラスのエッチング方法及びマイクロレンズアレイ |
| JP4399310B2 (ja) * | 2004-04-13 | 2010-01-13 | 株式会社アルバック | ドライエッチング方法並びにマイクロレンズアレイ及びその作製方法 |
| JP2005351774A (ja) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Seiko Epson Corp | マイクロアレイ作製用ヘッドの製造方法、マイクロアレイ作製用ヘッドおよびマイクロアレイ作製用装置 |
-
2011
- 2011-04-01 JP JP2011081498A patent/JP5189666B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011140441A (ja) | 2011-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5124121B2 (ja) | ガラス基板のエッチング方法 | |
| US20050103749A1 (en) | Method and device for anisotropic etching of high aspect ratio | |
| WO2009154173A1 (ja) | 多段型基板の製造方法 | |
| JP2002093749A (ja) | 基板ウェーハを複数の基板チップに分断するための方法 | |
| JP2009111147A (ja) | 半導体チップ及びその製造方法 | |
| AU2008239010B2 (en) | Dry etching method | |
| JP2004304490A (ja) | 薄膜圧電共振子の製造方法、薄膜圧電共振子の製造装置、薄膜圧電共振子および電子部品 | |
| JP2008030189A (ja) | Ｍｅｍｓデバイスに関するシリコン−オン−金属 | |
| JP5189666B2 (ja) | ガラス基板のエッチング方法 | |
| JP5913830B2 (ja) | シリコン基板のエッチング方法 | |
| JP2006211664A (ja) | フィルムバルクアコースティック共振器を用いた帯域フィルタ及びその製造方法 | |
| US7981308B2 (en) | Method of etching a device using a hard mask and etch stop layer | |
| CN109286886B (zh) | Mems麦克风及其形成方法 | |
| TW201604993A (zh) | 高深寬比結構的蝕刻方法及mems裝置的製作方法 | |
| JPH10308447A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2004314289A (ja) | マイクロマシンの製造方法 | |
| JP2005039078A (ja) | 薄板基板構造形成用ウエーハ基板、この製造方法およびｍｅｍｓ素子の製造方法 | |
| JP5416540B2 (ja) | シリコン構造体の製造方法及びその製造装置並びにその製造プログラム | |
| JP3032203B1 (ja) | デバイスの製造方法 | |
| JP6225005B2 (ja) | 積層膜及びその製造方法 | |
| US6743731B1 (en) | Method for making a radio frequency component and component produced thereby | |
| JP2011245565A (ja) | 微細構造体の製造方法 | |
| JP2010183208A (ja) | ウエットエッチング方法及び音叉型圧電素子片の加工方法 | |
| RU2079865C1 (ru) | Способ получения рельефа в диэлектрической подложке | |
| KR100452843B1 (ko) | 언더컷이 없는 비아홀 형성방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110401 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120329 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130122 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130124 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160201 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5189666 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |