JP5548973B2 - Etching method and etching apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、エッチングノズルから被加工物の表面に向けてエッチング剤を供給することにより該表面をエッチングするためのエッチング方法及びエッチング装置に関する。 The present invention relates to an etching method and an etching apparatus for etching an etching agent supplied from an etching nozzle toward the surface of a workpiece .
従来、水晶のような圧電材料やシリコンのような半導体材料のウエハ、ガラス材料の基板等の被加工物の表面を加工するために、ラッピングやポリッシング等の機械加工法が広く採用されている。しかしながら、一般に機械加工法は、被加工物の表面形状や厚さ、平面度を数μm以下、場合によっては数μm以下の高精度に加工することが困難である。 2. Description of the Related Art Conventionally, machining methods such as lapping and polishing are widely used to process the surface of a workpiece such as a piezoelectric material such as quartz, a semiconductor material such as silicon, or a glass material substrate. However, in general, the machining method is difficult to process with a high accuracy such that the surface shape, thickness, and flatness of the workpiece are several μm or less, and in some cases, several μm or less.
機械加工以外の表面加工方法の1つとして、反応性ガス、プラズマにより発生するラジカル等の励起活性種、イオンビーム等を用いるドライエッチングがある。一般にドライエッチングは、反応性の強いガスを取り扱ったりプラズマやイオンを発生させるために高価で複雑な装置又は設備を必要とし、高コストである。特にプラズマエッチング法は、プラズマの発生による高熱で被加工物の温度が変化するので、エッチング速度が一定せず、加工精度が低下する虞がある。また、イオンビームエッチング法は、被加工物の表面がイオンの衝撃により変質する虞があり、そのような変質層を除去するために後処理が必要になる場合がある。 As one of surface processing methods other than machining, there is dry etching using reactive gas, excited active species such as radicals generated by plasma, ion beam and the like. In general, dry etching requires an expensive and complicated apparatus or facility for handling a highly reactive gas or generating plasma or ions, and is expensive. In particular, in the plasma etching method, since the temperature of the workpiece changes due to high heat generated by plasma, the etching rate is not constant and the processing accuracy may be reduced. Further, in the ion beam etching method, there is a possibility that the surface of the workpiece may be altered by ion impact, and post-treatment may be necessary to remove such an altered layer.
更に別の表面加工方法として、エッチング液をエッチング剤として用いるウエットエッチングがある。一般的なウエットエッチングは、被加工物をエッチング液に浸漬してその表面を加工するので、作業が容易かつ低コストであり、エッチング速度が速いという利点を有する。この場合、被加工面全体が一様にエッチングされるので、元の表面の凹凸が実質的にそのまま加工後の表面に転写される。そのため、μmオーダーからサブμmオーダー、更にnmオーダーの高い形状精度や平面度が要求されたり、部分的に高精度の表面加工が必要な場合には、これを実現することが困難になる虞がある。 Yet another surface processing method is wet etching using an etchant as an etchant. In general wet etching, the surface of a workpiece is immersed in an etching solution to process the surface, so that the work is easy and low-cost, and the etching rate is high. In this case, since the entire surface to be processed is uniformly etched, the unevenness on the original surface is transferred to the processed surface as it is. Therefore, when high shape accuracy and flatness of μm order, sub-μm order, and nm order are required, or when high precision surface processing is required partially, it may be difficult to realize this. is there.
ウエットエッチングにより半導体基板の平坦度の向上を図ると共に、加工後のダメージを発生しない半導体基板の平坦化方法が知られている(例えば、特許文献1を参照)。この方法は、不活性のエッチャントに浸漬した半導体基板の主面の一部にノズルから活性のエッチャントを当て、該ノズルと同心の排出用パイプで反応後のエッチャントを直ちに排出しつつ、半導体基板とノズルとを相対移動させて、予め測定しておいた基板の厚さの大きい部分を所定量だけ局所的にエッチングする。 There is known a method for planarizing a semiconductor substrate that improves the flatness of the semiconductor substrate by wet etching and that does not cause damage after processing (see, for example, Patent Document 1). This method applies an active etchant from a nozzle to a part of a main surface of a semiconductor substrate immersed in an inert etchant, and immediately discharges the reacted etchant through a discharge pipe concentric with the nozzle, The nozzle is moved relative to each other, and a portion of the substrate having a large thickness, which has been measured in advance, is locally etched by a predetermined amount.
また、エッチング等のウエット処理方法のために、ウエット処理液の導入通路と排出通路とをそれらの端部で交差させ、この交差部に開口部を基板に向けて設けたノズル構成体を有する液体供給ノズルが提案されている(例えば、特許文献2を参照)。このノズルを用いたウエット処理では、供給したウエット処理液が開口部を介して基板に接触しかつ該基板上から外部に漏れることなく、減圧ポンプによって排出通路から排出されるので、従来より少ない使用量のウエット処理液で高い清浄度を得ることができる。 Further, for wet processing methods such as etching, a liquid having a nozzle structure in which a wet processing liquid introduction passage and a discharge passage intersect at their ends and an opening is provided at the intersection toward the substrate. A supply nozzle has been proposed (see, for example, Patent Document 2). In the wet processing using this nozzle, the supplied wet processing liquid contacts the substrate through the opening and is discharged from the discharge passage by the decompression pump without leaking from the substrate to the outside. High cleanliness can be obtained with an amount of wet treatment liquid.
半導体ウエハ等の部分エッチングを簡単かつ容易に行うことができる別のエッチング装置が知られている(例えば、特許文献3を参照)。このエッチング装置は、ウエハを保持しかつ所定位置に移動させるウエハ支持部と、ウエハの下方に位置してその下面に開口端を対向させる薬液管とを備え、該薬液管に薬液をその開口端に液面が表面張力で上方に凸の曲面を形成するように供給し、ウエハの所定エッチング部位を接触させてエッチング加工する。薬液に浸されたエッチング部位は、エッチング加工後に切り替えて薬液管に純水を供給し、その開口端から漏れ出させることによって洗浄される。 Another etching apparatus that can easily and easily perform partial etching of a semiconductor wafer or the like is known (see, for example, Patent Document 3). The etching apparatus includes a wafer support unit that holds a wafer and moves the wafer to a predetermined position, and a chemical solution tube that is positioned below the wafer and has an opening end facing the lower surface thereof. Then, the liquid surface is supplied so as to form an upward convex curved surface due to surface tension, and etching is performed by contacting a predetermined etching portion of the wafer. The etching site immersed in the chemical solution is cleaned by switching after the etching process, supplying pure water to the chemical solution tube, and leaking from the open end.
また、半導体基板の大面積を効率良くエッチング加工し、所望の箇所を局所的にエッチング加工することもできるウエットエッチング装置及び方法が知られている(例えば、特許文献4を参照)。このエッチング装置は、半導体基板の被加工面と平行に対向させる加工面に少なくとも1つの開口を設け、かつその開口面積を被加工面の面積に対して0.1%〜85%としたエッチングヘッドを備える。このエッチングヘッドは、加工面の開口からエッチング液を供給して毛細管効果により加工面と被加工面との間に浸透させ、表面張力によりエッチングヘッド又は半導体基板の端部でエッチング液の浸透を終端させかつこれを保持することによって、半導体基板をエッチング加工する。エッチング処理後の被加工面は、エッチングヘッドの加工面の開口から水を切替えて供給することにより、洗浄される。また、被加工面に供給したエッチング液は、別個の回収機構を設けることにより、エッチング処理後に回収することができる。 There is also known a wet etching apparatus and method that can efficiently etch a large area of a semiconductor substrate and locally etch a desired portion (see, for example, Patent Document 4). This etching apparatus is an etching head in which at least one opening is provided in a processing surface facing a processing surface of a semiconductor substrate in parallel, and the opening area is 0.1% to 85% with respect to the area of the processing surface. Is provided. This etching head supplies an etching solution from the opening of the processing surface and permeates between the processing surface and the surface to be processed by the capillary effect, and terminates the penetration of the etching solution at the end of the etching head or the semiconductor substrate by the surface tension. And holding this, the semiconductor substrate is etched. The processed surface after the etching process is cleaned by switching and supplying water from the opening of the processed surface of the etching head. Moreover, the etching liquid supplied to the surface to be processed can be recovered after the etching process by providing a separate recovery mechanism.
既に本願発明者は、二重パイプ構造のノズルによりエッチング剤の供給と回収とを同時に行うことにより、マスクを用いることなく局所的なエッチング加工を可能にするローカルウエットエッチング法を提案している(例えば、非特許文献1、特許文献5を参照)。この方法は、エッチング剤の供給手段を被加工物の表面に沿って相対的に移動させつつ、被加工物表面の各点について予め測定した加工前のプロファイルと目的のプロファイルとの差から求めた加工深さに応じてエッチング剤を供給して被加工物表面をエッチングし、かつ該表面付近の液体及び気体を吸引除去する。
The present inventor has already proposed a local wet etching method that enables local etching without using a mask by simultaneously supplying and collecting an etching agent with a nozzle having a double pipe structure ( For example, refer
この方法の第1の態様では、エッチング剤の供給手段を複数並べた供給手段集合体を所定の速度で被加工物の表面に沿って移動させ、各供給手段毎にエッチング剤の温度及び/又は流量を制御して被加工物表面に供給する。この方法の第2の態様では、被加工物表面上の各点の加工深さにより定まる速度でエッチング剤の供給手段を移動させつつエッチング剤を所定の流量で供給し、該エッチング剤の流量以上の吸引量で、被加工物表面表面付近の液体及び気体を吸引除去する。いずれの態様によっても、様々な被加工物の表面を数nm〜数μmの精度で所望の形状(プロファイル)に加工又は仕上げしたり被加工物の厚さを均一化することができる。 In the first aspect of the method, the supply means assembly in which a plurality of supply means for the etching agent are arranged is moved along the surface of the workpiece at a predetermined speed, and the temperature of the etching agent and / or each of the supply means is increased. The flow rate is controlled and supplied to the workpiece surface. In the second aspect of the method, the etching agent is supplied at a predetermined flow rate while the etching agent supply means is moved at a speed determined by the processing depth of each point on the surface of the workpiece. The liquid and gas near the surface of the workpiece are sucked and removed with a suction amount of. According to any aspect, the surface of various workpieces can be processed or finished into a desired shape (profile) with an accuracy of several nm to several μm, or the thickness of the workpiece can be made uniform.
また、特許文献5によれば、所定の成分及び濃度のエッチング剤を所定の流量で供給する場合に、被加工物のエッチング量即ち加工深さは、その表面がエッチング剤に晒される時間に比例する。供給手段の移動中に被加工物表面上の1点がエッチング剤に晒される時間は、その点における供給手段の速度に逆比例するから、供給手段の速度は、各点における加工深さに応じて決定されることが開示されている。
According to
図10(A)(B)は、前記ローカルウエットエッチング法においてエッチング剤の供給手段として使用するのに適したエッチングノズルの基本的構成を示している。同図において、エッチングノズル1は、同軸に配置した内側管2と外側管3とを有し、内側管2の内側開口4及び該内側管と外側管3との間に画定される外側開口5を被加工物6の表面6aに向けて配置する。エッチング液7は、前記内側管の供給通路8を介して内側開口4から被加工物表面6aに供給され、該表面付近の気体や固体と共に外側開口5から前記外側管の回収通路9を介して吸引除去される。これにより、エッチング液を被加工物表面から十分に除去して、該表面及びその周辺部分を余分にエッチングする虞を解消している。
FIGS. 10A and 10B show the basic configuration of an etching nozzle suitable for use as an etching agent supply means in the local wet etching method. In the figure, an
図10(C)は、ノズル1を被加工物6に対して静止させた状態でその表面6aを単位時間加工した場合に形成される単位加工痕10を示している。単位加工痕10は、外側開口5の外径により画定される円柱形状を有し、その大きさによって加工の空間分解能が決定される。また、単位加工痕とエッチングノズルの滞在時間とのコンボリューションによって加工量が決まり、目的加工量と単位加工痕とのデコンボリューションによってエッチングノズルの走査速度分布が求められる。単位加工痕の面積を小さくすれば、空間分解能が高くなり、大きくすれば加工の能率が高くなる。
FIG. 10C shows a
更に本願発明者は、前記ローカルウエットエッチング法に適した別の様々なノズル構造を提案している(例えば、特許文献5を参照)。図11(A)に示すエッチングノズル11は、図10(A)(B)と同じ構造のノズル単体12を複数横一列に連続して配置したノズル集合体からなる。ノズル単体12は、それぞれ同軸に配置した内側管13と外側管14とを有する。エッチング液は、各内側管13の内側開口15から被加工物の表面に供給されて該表面を横方向に細長くエッチングし、該内側管と外側管14との間に画定される外側開口16から吸引回収される。
Further, the present inventor has proposed various other nozzle structures suitable for the local wet etching method (see, for example, Patent Document 5). The
図11(B)は、図11(A)のエッチングノズルの変形例を示している。このノズル17は、横一列に連続して配置した複数の内側管18と、それらを囲繞するように配置した1つの外側管19とを備える。エッチング液は、各内側管18の内側開口20から被加工物の表面に供給されて該表面を横方向に細長くエッチングし、該内側管と外側管19との間に画定される外側開口21から吸引回収される。図11(A)及び(B)のノズル11,17は、ノズル単体12又は内側管18の配列方向と直交する向きに移動させることによって、1回の走査で被加工物表面の広幅な領域を一度に加工することができる。
FIG. 11B shows a modification of the etching nozzle of FIG. The
図11(C)は、図11(A)のエッチングノズルの別の変形例を示している。このノズル22は、図10(A)(B)と同じ構造のノズル単体23を複数束ねて概ね正六角形に配置したノズル集合体からなる。ノズル単体23は、それぞれ同軸に配置した内側管24と外側管25とを有する。エッチング液は、各内側管24の内側開口26から被加工物の表面に供給されて該表面をエッチングし、該内側管と外側管25との間に画定される外側開口27から吸引回収される。このようにノズル22全体に複数の外側管25を分散して配置することによって、被加工物表面からエッチング液及び気体を効率良く吸引することができる。
FIG. 11C shows another modification of the etching nozzle of FIG. The
図12(A)は、前記ローカルウエットエッチング法に適したエッチングノズルの更に別の構成を示している。このノズル28は、横方向に細長い概ね矩形の内側管29とその外側に配置された外側管30とを有する。内側管29は、横方向に延長する直線状の内側開口31を有し、外側管30との間には、横方向に細長い矩形環状の外側開口32が画定されている。エッチング液は、内側開口31から被加工物の表面に供給されて該表面を横方向に細長い矩形状にエッチングし、外側開口32から吸引回収される。ノズル28は、その横方向と直交する向きに移動させることによって、1回の走査で被加工物の広幅な表面を加工することができる。
FIG. 12A shows still another configuration of an etching nozzle suitable for the local wet etching method. The
ノズル28は、図12(B)に示すように、外側開口32の横方向の寸法を被加工物33の横方向の寸法よりも幾分広く構成することができる。この場合、同図に矢印で示すように、ノズル28をその横方向と直交する向きに移動させることによって、1回の走査で被加工物33の表面を全幅に亘って一様に加工することができる。
As shown in FIG. 12B, the
上述したように前記ローカルウエットエッチング法は、使用するエッチングノズルにより形成される単位加工痕の大きさによって空間分解能が決定され、単位加工痕の面積は、加工ノズルの外側開口によって決定される。また、エッチング加工量は、エッチング剤が被加工物の表面に滞在する時間即ち該表面がエッチング剤に晒される時間の積算量に比例する。従って、被加工物の加工深さがエッチングノズルの移動方向に沿って変化する場合は、該ノズルの移動方向の送りピッチを調整・制御することによって、被加工物表面を所望のプロファイルに加工することができる。 As described above, in the local wet etching method, the spatial resolution is determined by the size of the unit processing mark formed by the etching nozzle to be used, and the area of the unit processing mark is determined by the outer opening of the processing nozzle. Further, the etching processing amount is proportional to the integrated amount of time that the etching agent stays on the surface of the workpiece, that is, the time that the surface is exposed to the etching agent. Therefore, when the processing depth of the workpiece changes along the moving direction of the etching nozzle, the workpiece surface is processed into a desired profile by adjusting and controlling the feed pitch in the nozzle moving direction. be able to.
被加工物の加工深さは、エッチングノズルの移動方向と直交する向きに沿って変化する場合もある。例えば厚さ勾配を有するウエハのように、被加工物の表面がノズルの移動方向と直交する方向に傾斜している場合、この傾斜面を水平に加工することを要求されることがある。また、ポリッシング加工したウエハは、周縁部が内側の部分よりも厚くなり易く、そのような場合には、周縁部をより多く削除して全体を均一な厚さに加工することが必要である。 The processing depth of the workpiece may change along a direction orthogonal to the moving direction of the etching nozzle. For example, when the surface of the workpiece is inclined in a direction perpendicular to the moving direction of the nozzle, such as a wafer having a thickness gradient, it may be required to process the inclined surface horizontally. In addition, the polished wafer tends to be thicker at the peripheral edge than the inner part. In such a case, it is necessary to delete the peripheral edge more and process the whole to a uniform thickness.
このような場合、エッチングノズルの空間分解能、特にノズルの移動方向と直交する方向の分解能を十分に高くすれば、同様に被加工物表面を所望のプロファイルに加工することができる。そのために、例えば図10のエッチングノズル1は、外側管3の内径即ち外側開口5の外径を十分に小さくすれば良い。しかしながら、ノズルの移動方向と直交する方向の分解能を高くすると、それだけノズルの移動方向と直交する方向の送りピッチが小さくなり、走査回数が多くなるので、工数が増えて作業効率及び生産性が低下する。
In such a case, if the spatial resolution of the etching nozzle, particularly the resolution in the direction orthogonal to the moving direction of the nozzle is sufficiently increased, the workpiece surface can be similarly processed into a desired profile. For this purpose, for example, the
図11(B)及び図12のエッチングノズル17,28は、外側開口21,32の横方向の寸法が大きく、その全範囲に亘って加工痕の深さが一定である。このようなノズルで傾斜面を水平に加工しようとすると、その傾斜に応じてノズルの移動方向と直交する方向の送りピッチを小さくし、走査を繰り返し重ねて行わなければならない。そのため、ノズルの走査回数が非常に多くなり、工数が増えて作業効率及び生産性が低下するだけでなく、ノズルの走査を高精度に正確に制御するための高度な技術及び制御装置が必要になる。
In the
図11(A)及び(C)のエッチングノズル11,22は、その横方向に沿って各ノズル単体に供給するエッチング剤の流量及び/又は温度を調整することによって、該エッチングノズルの横方向の寸法の範囲内で加工深さを変化させることが可能である。しかしながら、加工精度を上げるためには、ノズル単体の管径をより細くしなければならず、より大きな面積を加工するためには、ノズル単体の本数をより多くしなければならない。このようなエッチングノズルは、構造が複雑化し、高コストになるという問題を生じる。更に、エッチングノズル全体を移動させながら、個々のノズル単体のエッチング剤流量及びその温度を高精度に調整するためには、非常に高度な制御技術が要求される。 The etching nozzles 11 and 22 in FIGS. 11A and 11C adjust the flow rate and / or the temperature of the etching agent supplied to each nozzle unit along the lateral direction , thereby adjusting the lateral direction of the etching nozzle . It is possible to change the machining depth within a range of dimensions . However, in order to increase the processing accuracy, the tube diameter of the single nozzle must be made thinner, and in order to process a larger area, the number of single nozzles must be increased. Such an etching nozzle has a problem that the structure is complicated and the cost is high. Furthermore, in order to adjust the etching agent flow rate and the temperature of each nozzle unit with high accuracy while moving the entire etching nozzle, a very advanced control technique is required.
また、一般に水晶デバイスに使用される水晶ウエハは、半導体ウエハに比して板厚が薄く、より高い平面度を要求されることが多い。特に最近は、水晶デバイスの高周波化に伴って、水晶ウエハがより大型化、薄肉化する傾向がある。そのため、水晶ウエハのエッチング加工は、その取扱いが難しいだけでなく、従来技術に関連して上述したような半導体基板の加工技術をそのまま適用することは困難であり、水晶ウエハ固有の要求に対応し得る加工技術が求められている。 In general, a quartz wafer used for a quartz device is thinner than a semiconductor wafer and often requires higher flatness. In particular, recently, with the increase in the frequency of quartz devices, quartz wafers tend to become larger and thinner. Therefore, not only is it difficult to handle crystal wafer etching, but it is also difficult to apply the semiconductor substrate processing technology described above in relation to the prior art as it is. There is a need for processing techniques to obtain.
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、特に前記ローカルウエットエッチング法のように、被加工物の表面に対するエッチング剤の供給と回収とを同時に行うウェットエッチングに使用するのに適した二重パイプ構造を有するエッチングノズルを用いて、様々なプロファイルを有する被加工物の表面を、できる限り少ない回数の、好ましくは1回の走査で所望のプロファイルに効率良く加工し得るエッチング方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its purpose is to simultaneously supply and collect an etching agent on the surface of a workpiece, particularly as in the local wet etching method. using an etching nozzle for have a double pipe structure suitable for use in wet etching, the desired profile of the surface of the workpiece, a small number as possible, preferably in one scan with different profiles It is another object of the present invention to provide an etching method that can be efficiently processed.
本発明の別の目的は、そのようなエッチングノズルを備え、被加工物の表面をウェットエッチングで所望のプロファイルに効率良く加工し得るエッチング装置を提供することにある。
更に本発明の目的は、それらのエッチング方法及び/又は装置を利用することにより、所望のプロファイルに加工された基板を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an etching apparatus that includes such an etching nozzle and can efficiently process the surface of a workpiece into a desired profile by wet etching.
Furthermore, the objective of this invention is providing the board | substrate processed into the desired profile by utilizing those etching methods and / or apparatuses.
本発明のエッチング方法は、上記目的を達成するために、内側開口を有する内側管と、前記内側管の外側に配置されて前記内側管との間に外側開口を画定する外側管とを備え、前記外側開口の外縁部の幅方向の寸法が前記幅方向に直交する方向に線形的に変化しているエッチングノズルを準備する工程と、
前記エッチングノズルの前記内側開口及び前記外側開口を被加工物の表面に対向させて、エッチング剤を前記内側開口から前記被加工物表面に供給しつつ前記外側開口から吸引回収しながら、前記エッチングノズルと前記被加工物との少なくとも一方を前記幅方向に移動させる工程と、
を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an etching method of the present invention comprises an inner tube having an inner opening, and an outer tube disposed outside the inner tube and defining an outer opening between the inner tube and the inner tube . Preparing an etching nozzle in which the dimension in the width direction of the outer edge portion of the outer opening changes linearly in a direction perpendicular to the width direction;
The etching nozzle while sucking and collecting from the outer opening while supplying the etching agent from the inner opening to the surface of the workpiece while the inner opening and the outer opening of the etching nozzle are opposed to the surface of the workpiece. And moving at least one of the workpiece and the workpiece in the width direction;
It is characterized by including.
このようにエッチングノズルを準備、使用することにより、エッチングによる被加工物の加工断面形状をエッチングノズルの外側開口の外周縁形状によって決定することができる。例えば、被加工物の加工前における断面プロファイルと目的の断面プロファイルとの差を加工プロファイルとしたとき、この加工プロファイルの変化に対応させて、エッチングノズルの外側開口の外周縁形状の幅方向の寸法を該幅方向に直交する方向に沿って変化させ、被加工物表面をエッチングすることができる。このように、本発明のエッチング方法によれば、好ましくはエッチングノズルの1回の走査で又はより少ない回数の走査で、様々な断面プロファイルを有する被加工物の表面を、所望のプロファイルに効率良く加工することができる。また、被加工物の加工プロファイルが幅方向に直交する方向に沿って一様に傾斜している場合に、被加工物表面をより少ない回数の走査で所望のプロファイルに効率良く加工することができる。 By preparing and using the etching nozzle in this way, the processed cross-sectional shape of the workpiece by etching can be determined by the outer peripheral shape of the outer opening of the etching nozzle. For example, when the difference between the cross-sectional profile before processing the workpiece and the target cross-sectional profile is used as the processing profile, the width dimension of the outer peripheral edge shape of the outer opening of the etching nozzle corresponding to the change in the processing profile Can be changed along the direction perpendicular to the width direction to etch the surface of the workpiece. Thus, according to the etching method of the present invention, the surface of a workpiece having various cross-sectional profiles can be efficiently formed into a desired profile, preferably with a single scan of the etching nozzle or with a smaller number of scans. Can be processed. Further, when the processing profile of the workpiece is uniformly inclined along the direction orthogonal to the width direction, the surface of the workpiece can be efficiently processed into a desired profile with a smaller number of scans. .
本発明のエッチング方法は、上記目的を達成するために、内側開口を有する内側管と、前記内側管の外側に配置されて前記内側管との間に外側開口を画定する外側管とを備え、前記外側開口の外縁部の幅方向の寸法が前記幅方向に直交する方向の両端部にて端に向かって漸増する鼓形をしたエッチングノズルを準備する工程と、
前記エッチングノズルの前記内側開口及び前記外側開口を被加工物の表面に対向させて、エッチング剤を前記内側開口から前記被加工物表面に供給しつつ前記外側開口から吸引回収しながら、前記エッチングノズルと前記被加工物との少なくとも一方を前記幅方向に移動させる工程と、
を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an etching method of the present invention comprises an inner tube having an inner opening, and an outer tube disposed outside the inner tube and defining an outer opening between the inner tube and the inner tube. a step of preparing an etching nozzle in which the hourglass gradually increasing toward the end in the direction of both end portions in the width direction dimension of the outer edge of the outer apertures are orthogonal to said width direction,
The etching nozzle while sucking and collecting from the outer opening while supplying the etching agent from the inner opening to the surface of the workpiece while the inner opening and the outer opening of the etching nozzle are opposed to the surface of the workpiece. And moving at least one of the workpiece and the workpiece in the width direction;
It is characterized by including.
このようにエッチングノズルを準備、使用することにより、エッチングによる被加工物の加工断面形状をエッチングノズルの外側開口の外周縁形状によって決定することができる。例えば、被加工物の加工前における断面プロファイルと目的の断面プロファイルとの差を加工プロファイルとしたとき、この加工プロファイルの変化に対応させて、エッチングノズルの外側開口の外周縁形状の幅方向の寸法を該幅方向に直交する方向に沿って変化させ、被加工物表面をエッチングすることができる。このように、本発明のエッチング方法によれば、好ましくはエッチングノズルの1回の走査で又はより少ない回数の走査で、様々な断面プロファイルを有する被加工物の表面を、所望のプロファイルに効率良く加工することができる。また、被加工物の加工プロファイルがエッチングノズルの外側開口の幅方向に直交する方向の寸法の範囲内で部分的に変化している場合に、その変化に対応して被加工物表面をより少ない回数の走査で所望のプロファイルに効率良く加工することができる。 By preparing and using the etching nozzle in this way, the processed cross-sectional shape of the workpiece by etching can be determined by the outer peripheral shape of the outer opening of the etching nozzle. For example, when the difference between the cross-sectional profile before processing the workpiece and the target cross-sectional profile is used as the processing profile, the width dimension of the outer peripheral edge shape of the outer opening of the etching nozzle corresponding to the change in the processing profile Can be changed along the direction perpendicular to the width direction to etch the surface of the workpiece. Thus, according to the etching method of the present invention, the surface of a workpiece having various cross-sectional profiles can be efficiently formed into a desired profile, preferably with a single scan of the etching nozzle or with a smaller number of scans. Can be processed. Further, when the machining profile of the workpiece is partially changed within the dimension in the direction orthogonal to the width direction of the outer opening of the etching nozzle, the workpiece surface is reduced in accordance with the change. A desired profile can be efficiently processed by scanning a number of times.
或る実施例では、エッチングノズルと被加工物との少なくとも一方を移動させる前記工程において、それらの少なくとも一方が直線的に移動する。これによって、例えば厚さ勾配を有する矩形ウエハのような被加工物を、その辺縁方向に沿って効率良く加工することができる。In one embodiment, in the step of moving at least one of the etching nozzle and the workpiece, at least one of them moves linearly. As a result, a workpiece such as a rectangular wafer having a thickness gradient can be efficiently processed along the edge direction.
更に別の側面において、本発明のエッチング装置は、内側開口を有する内側管と、前記内側管の外側に配置されて前記内側管との間に外側開口を画定する外側管とを備え、前記外側開口の外縁部の幅方向の寸法が前記幅方向に直交する方向に線形的に変化しているエッチングノズルと、
前記エッチングノズルの前記内側管にエッチング剤を供給するための供給手段と、
前記エッチングノズルの前記外側管からエッチング剤を回収するための回収手段と、
前記エッチングノズルと被加工物との少なくとも一方を、前記エッチングノズルと前記被加工物との間の距離を保ちながら移動させるための移動手段と、
前記エッチングノズルの前記内側管に供給されかつ前記外側管から回収される前記エッチング剤を貯留するためのリザーバーと、
前記リザーバーのエッチング剤を所望の温度に維持するための手段と、
を備えることを特徴とする。
これにより、様々なプロファイルを有する被加工物の表面をウェットエッチングによって、被加工物の表面に供給されるエッチング剤の温度を調整制御しながら、所望のプロファイルに効率良く加工することができる。
更に別の側面において、本発明のエッチング装置は、内側開口を有する内側管と、前記内側管の外側に配置されて前記内側管との間に外側開口を画定する外側管とを備え、前記外側開口の外縁部の幅方向の寸法が前記幅方向に直交する方向の両端部にて端に向かって漸増する鼓形をしたエッチングノズルと、
前記エッチングノズルの前記内側管にエッチング剤を供給するための供給手段と、
前記エッチングノズルの前記外側管からエッチング剤を回収するための回収手段と、
前記エッチングノズルと被加工物との少なくとも一方を、前記エッチングノズルと前記被加工物との間の距離を保ちながら移動させるための移動手段と、
前記エッチングノズルの前記内側管に供給されかつ前記外側管から回収される前記エッチング剤を貯留するためのリザーバーと、
前記リザーバーのエッチング剤を所望の温度に維持するための手段と、
を備えることを特徴とする。
In yet another aspect, the etching apparatus of the present invention includes an inner tube having an inner opening, and an outer tube disposed outside the inner tube and defining an outer opening between the inner tube and the outer tube. An etching nozzle in which the dimension in the width direction of the outer edge of the opening linearly changes in a direction perpendicular to the width direction;
Supply means for supplying an etchant to the inner tube of the etching nozzle;
Recovery means for recovering an etchant from the outer tube of the etching nozzle;
Moving means for moving at least one of the etching nozzle and the workpiece while maintaining a distance between the etching nozzle and the workpiece;
A reservoir for storing the etchant supplied to and recovered from the outer tube of the etching nozzle;
Means for maintaining the reservoir etchant at a desired temperature;
It is characterized by providing.
Accordingly, the surface of the workpiece having various profiles can be efficiently processed into a desired profile while adjusting and controlling the temperature of the etching agent supplied to the surface of the workpiece by wet etching.
In yet another aspect, the etching apparatus of the present invention includes an inner tube having an inner opening, and an outer tube disposed outside the inner tube and defining an outer opening between the inner tube and the outer tube. and etching the nozzle the width dimension of the outer edge of the apertures has an hourglass shape that gradually increases toward the end at both end portions in the direction perpendicular to the width direction,
Supply means for supplying an etchant to the inner tube of the etching nozzle;
Recovery means for recovering an etchant from the outer tube of the etching nozzle;
Moving means for moving at least one of the etching nozzle and the workpiece while maintaining a distance between the etching nozzle and the workpiece;
A reservoir for storing the etchant supplied to and recovered from the outer tube of the etching nozzle;
Means for maintaining the reservoir etchant at a desired temperature;
It is characterized by providing.
或る実施例では、リザーバーに貯留されているエッチング剤を内側管に循環させる手段を更に備える。これにより、エッチング剤の使用量を少なくしかつ加工コストを低減すると共に、エッチング剤が環境に及ぼし得る影響を抑制することができる。Some embodiments further comprise means for circulating the etchant stored in the reservoir to the inner tube. Thereby, while reducing the usage-amount of an etching agent and reducing processing cost, the influence which an etching agent can have on an environment can be suppressed.
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
図1(A)(B)は、本発明によるエッチングノズルの第1実施例の構成を概略的に示している。本実施例のエッチングノズル41は、内側管42とその外側に配置した外側管43とからなる2重パイプ構造を備える。内側管42はその先端に内側開口44が設けられ、外側管43は前記内側管との間に外側開口45を画定している。内側開口44は、前記内側管内部の供給通路46を介してエッチング剤の供給源に接続され、外側開口45は、前記外側管内部の回収通路47を介してエッチング剤の回収装置に接続される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1A and 1B schematically show the configuration of a first embodiment of an etching nozzle according to the present invention. The
外側開口45は、左右方向の中心線に関して対称であり、互いに平行をなす左側の長辺及び右側の短辺と上側及び下側の斜辺とからなる等脚台形の外周縁形状を有する。内側開口44も、前記外側開口に概ね相似する等脚台形の外周縁形状を有する。本実施例の内側管42及び外側管43は、同様に前記外側開口に概ね相似する等脚台形の断面外形形状を有する。しかし、別の実施例では、その断面外形形状を等脚台形以外の様々な形状にすることができる。
The
本実施例では、エッチングノズル41の移動方向Aに沿った向きを第1方向とし、それに直交する向きを第2方向とする。外側開口45は、図中左右方向即ち第2方向に細長く形成され、第1方向の寸法L即ち幅方向の寸法が第2方向に沿ってその全範囲に亘って線形に変化している。エッチングノズル41は、内側開口44及び外側開口45を被加工物48の表面に対向させ、かつ前記外側開口の左右方向の中心線と直交する向きを移動方向A即ち第1方向に一致させるように配置する。
In this embodiment, the direction along the moving direction A of the
エッチング液は、前記ノズルを移動方向Aに沿って移動させつつ、供給通路46を介して内側開口44から被加工物48の表面に供給され、該表面をエッチングする。その後エッチング液は、前記表面付近の気体や固体と共に外側開口45から回収通路47を介して吸引除去される。
The etching solution is supplied to the surface of the workpiece 48 from the
図2は、本発明によるエッチング装置の実施例の構成を概略的に示している。本実施例のエッチング装置51は、図1(A)(B)のエッチングノズル41と、エッチング液52を貯留するためのリザーバー53とを備える。リザーバー53は、管路54によりエッチングノズル41の回収通路47と接続されている。吸引ポンプ54によりリザーバー53内を減圧することによって、被加工物表面48aを処理した後のエッチング液を外側開口45から回収通路47を通して吸引し、前記リザーバーに回収することができる。このとき、エッチングノズル41は、図示するように、内側開口44及び外側開口45が被加工物の表面48aから距離を保つように保持される。
FIG. 2 schematically shows the configuration of an embodiment of an etching apparatus according to the present invention. The
リザーバー53は更に、管路56によってエッチングノズル41の供給通路47と接続されている。管路56には、送液ポンプ57、流量調節バルブ58及び流量計59が設けられており、リザーバー53のエッチング液を供給通路47に流量を制御して供給する。このようにして、エッチング剤をエッチングノズル41に供給し、被加工物48の処理後に回収して再度前記エッチングノズルに供給する循環システムが構成される。別の実施例では、前記リザーバーとは別個にエッチング液の供給源を設けることができる。
The
また、リザーバー53には、温度センサー付きヒーター60が設けられ、該ヒーターに接続された温度コントローラ61によって前記リザーバー内のエッチング液を所望の温度に設定しかつ/又は維持する。このような温度制御機構により、被加工物表面48aに供給されるエッチング液の温度を、エッチングノズル41の移動速度も考慮しつつ、加工深さに応じて調整制御することができる。
The
エッチング装置51は、エッチングノズル41を被加工物48に対して相対的に移動させるための移動手段(図示せず)を備える。或る実施例では、前記移動手段が、エッチングノズル41を直線的に若しくは円周方向に移動させることができ、又は広い面積を加工するために互いに直交するXY方向に移動させることができる。別の実施例では、前記移動手段が、被加工物48を直線的に移動させ若しくは回転させることができ、又はXYテーブル等に固定して直交するXY方向に移動させることができる。また別の実施例では、エッチングノズル41をX方向に移動させ、それと直交するY方向に被加工物48を移動させることができる。前記移動手段によって、エッチングノズル41の内側開口44及び外側開口45と被加工物の表面48aとの間に距離を保つことができる。
The
図3は、第1実施例のエッチングノズル41を被加工物48に対して相対的に一定の速度で移動させつつ、その表面48aをエッチングしたときに、該被加工物表面に形成される加工溝62の断面形状を示している。加工溝62は、底面62aが、前記第2方向に沿って一定の角度で傾斜した断面形状に形成される。
FIG. 3 shows a process that is formed on the surface of the workpiece when the
被加工物表面48aの各点は、該点が平面上前記ノズルの外側開口45外周縁の範囲内に含まれている間、エッチング剤に晒される。外側開口45の外周縁は、上述したように等脚台形状を有し、その第2方向の全範囲に亘って第1方向の寸法Lが第2方向に沿って線形に変化している。エッチング加工量は、被加工物の表面がエッチング剤に晒される時間の積算量に比例するから、被加工物表面の各点は、第1方向の寸法Lに比例してエッチング剤に晒される時間が長くなり、エッチング加工量が多くなる。従って、加工溝底面62aの傾斜は、前記外側開口の第1方向の寸法Lの変化の傾きによって決定される。
Each point on the
第1実施例のエッチングノズル41は、例えば傾斜面を水平にエッチング加工するのに適している。図4(A)(B)は、厚さ勾配を有するウエハ63の表面63aを水平面に加工する要領を示している。ここで、図4(A)に示すように、加工前の傾斜した表面63aの断面プロファイルと、想像線64で示す水平面である目的の断面プロファイルとの差が加工プロファイルとなる。本実施例では、加工プロファイルが、図中左側から右側に緩やかに傾斜する楔形状をなしている。
The
図4(B)は、水平に配置したウエハ63の表面63aを下方から見た図である。同図において、ウエハ表面63aの傾斜方向と直交する向きをエッチングノズル41の主走査方向Xとし、前記傾斜方向を副走査方向Yとする。
FIG. 4B is a view of the
エッチングノズル41は、ウエハ63の図中下側の端部から上側の端部に向けて直線的に一定の速度で移動させつつ、エッチング液を供給してウエハ表面63aのエッチングを行う。エッチングノズル41の1回の走査によって、ウエハ63の表面63aには直線状の加工溝65が形成される。加工溝65は、図4(A)に示すように、目的の断面プロファイル64と同じ深さで水平な底面を有する。
The
エッチングノズル41の移動速度は、前記加工プロファイルに基づいて加工深さとエッチングレートとから決定される。エッチングレートは、必要な場合に、使用するエッチング液の種類、濃度、流量、温度等を調整して制御することができる。1回の走査で十分な加工量を得られない場合には、前記ノズルを繰り返し重ねて走査することによって、所望の深さの加工溝65を形成することができる。
The moving speed of the
前記ウエハの上側の端部に到達すると、エッチングノズル41をY方向に図中右側へ移動させる。Y方向の送り量は、前記ノズルの外側開口43の第2方向の最大寸法により決定される。更に前記ノズルをウエハ63の上端から下端に向けて直線的に加工溝65と平行に一定の速度で移動させ、該ウエハの下端に到達すると、同じ送り量でY方向に図中右側へ移動させ、再び前記ウエハの下端から上端に向けて直線的に一定の速度で移動させる。このようにウエハ表面63aの加工したい領域全面をエッチングノズル41で走査しつつ、エッチング液を供給して前記表面をエッチングすることにより、ウエハ63に目的の断面プロファイル64を形成することができる。
When reaching the upper end of the wafer, the
図5(A)(B)は、本発明によるエッチングノズルの第2実施例の構成を概略的に示している。本実施例のエッチングノズル71は、同様に内側管72とその外側に配置した外側管73とからなる2重パイプ構造を備える。内側管72はその先端に内側開口74が設けられ、外側管73は前記内側管との間に外側開口75を画定している。内側開口74は、前記内側管内部の供給通路76を介してエッチング剤の供給源に接続され、外側開口75は、前記外側管内部の回収通路77を介してエッチング剤の回収装置に接続される。
FIGS. 5A and 5B schematically show the structure of a second embodiment of the etching nozzle according to the present invention. Similarly, the
外側開口75は、上下方向及び左右方向の中心線に関して対称であり、直線状の左右両辺が互いに平行をなし、上下各辺が中央部分では互いに平行で、それから左右両端に向けて線形に拡がる向きに傾斜した概ね鼓形の外周縁形状を有する。内側開口74も、前記外側開口に概ね相似する鼓形の外周縁形状を有する。本実施例の内側管72及び外側管73は、その断面外形形状が同様に前記外側開口に概ね相似する鼓形をなしているが、それ以外の様々な形状にすることができる。
The
本実施例も、エッチングノズル71の移動方向Aに沿った向きを第1方向とし、それに直交する向きを第2方向とする。外側開口75は、その左右方向即ち第2方向に細長く形成され、第1方向の寸法Lが第2方向に沿ってその中央部分において一定で、該中央部分から左右両端に向けて線形に大きくなる向きに変化している。エッチングノズル71は、内側開口74及び外側開口75を被加工物78の表面に対向させ、かつ前記外側開口の上下方向の中心線を移動方向A即ち第1方向に一致させるように配置する。
Also in this embodiment, the direction along the moving direction A of the
エッチング液は、前記ノズルを移動方向Aに沿って移動させつつ、供給通路76を介して内側開口74から被加工物78の表面に供給され、該表面をエッチングする。その後エッチング液は、前記表面付近の気体や固体と共に外側開口75から回収通路77を介して吸引除去される。
The etching solution is supplied to the surface of the workpiece 78 from the
第2実施例のエッチングノズル71は、第1実施例のエッチングノズル41に置き換えて図2のエッチング装置に用いることができる。図6は、第2実施例のエッチングノズル71を被加工物78に対して相対的に一定の速度で移動させつつ、その表面78aをエッチングしたときに、該被加工物表面に形成される加工溝79の断面形状を示している。加工溝79は、底面79aが、前記第2方向に沿って中央部分が一定の深さで、該中央部分から左右両端に向けて一定の角度で深くなるように傾斜した断面形状に形成される。
The
第1実施例において上述したように、被加工物表面78aの各点は、該点が平面上前記ノズルの外側開口75外周縁の範囲内に含まれている間、エッチング剤に晒され、エッチング加工量は、エッチング剤が被加工物の表面がエッチング剤に晒される時間の積算量に比例する。外側開口75の外周縁が上述した鼓形状を有するので、加工溝底面79aは、その左右両端付近の傾斜が、外側開口75の第1方向の寸法Lの変化の傾きによって決定される。
As described above in the first embodiment, each point on the workpiece surface 78a is exposed to the etching agent while the point is included in the range of the outer peripheral edge of the
第2実施例のエッチングノズル71は、例えば第2方向に沿って中央部分が平坦でかつ左右両側が傾斜して高くなった面の全体を平坦にエッチング加工するのに適している。上述したように、ポリッシング加工した後の水晶ウエハは、その辺縁付近の板厚が内側の部分よりも厚い。図7(A)(B)は、そのように内側部分が平坦でかつ左右辺縁付近が傾斜して高くなった断面形状のウエハ80を、その表面80a全面を平坦にかつ該ウエハ全体の板厚を均一にするように加工する要領を示している。ここで、図7(A)に示すように、加工前の表面80aの断面プロファイルと、想像線81で示す平坦面である目的の断面プロファイルとの差が加工プロファイルとなる。本実施例では、加工プロファイルが、図6に示す加工溝79の断面形状を上下反転させた形状をなす。
The
図7(B)は、水平に配置したウエハ80の表面80aを下方から見た図である。同図から分かるように、エッチングノズル71は、外側開口75の第2方向の寸法がウエハ80の幅よりも僅かに大きく、かつ該外側開口の第2方向の寸法の範囲内に前記ウエハの全幅が収まるように配置する。エッチングノズル71をウエハ80の図中下側の端部から上側の端部に向けて直線的に一定の速度で移動させつつ、エッチング液を供給してウエハ表面80aのエッチングを行う。
FIG. 7B is a view of the
前記ノズルの外側開口75は、第1方向の寸法Lが一定である前記中央部分の位置及び第2方向の寸法をウエハ80の平坦な前記内側部分と一致させ、かつ前記中央部分から左右両端に向けて第1方向の寸法Lの変化の傾きを前記ウエハの左右辺縁付近の傾斜に対応させた外周縁形状を有する。これにより、エッチングノズル71の1回の走査によって、ウエハ80の表面80aを目的の平坦面に加工することができる。
The
エッチングノズル41の移動速度は、前記加工プロファイルに基づいて加工深さとエッチングレートとから決定される。エッチングレートは、必要な場合に、使用するエッチング液の種類、濃度、流量、温度等を調整して制御することができる。また、1回の走査で十分なエッチング加工量を得られない場合には、前記ノズルを繰り返し重ねて走査することによって、ウエハ80を所望の深さの平坦面に加工することができる。
The moving speed of the
上記各実施例では、エッチングノズルを被加工物の表面に沿って直線的に移動させる場合を説明した。しかしながら、本発明のエッチングノズルは、被加工物に対して相対的に回転させ、或る点を中心として円周方向に移動させながら、該被加工物の表面をエッチング加工することができる。例えば、円形ウエハの表面をエッチング加工する場合には、エッチングノズルを円周方向に移動させることが好ましい。 In each of the above embodiments, the case where the etching nozzle is linearly moved along the surface of the workpiece has been described. However, the etching nozzle of the present invention can etch the surface of the workpiece while rotating relative to the workpiece and moving it around a certain point in the circumferential direction. For example, when etching the surface of a circular wafer, it is preferable to move the etching nozzle in the circumferential direction.
図8(A)及び(B)は、円形ウエハ90の表面90aをエッチングするための基本的構成を有するエッチングノズルを概略的に示している。同図において、エッチングノズル91は、同様に内側管92とその外側に配置した外側管93とからなる2重パイプ構造を備える。内側管92はその先端に内側開口94が設けられ、外側管93は前記内側管との間に外側開口95を画定している。内側開口94は、前記内側管内部の供給通路96を介してエッチング剤の供給源に接続され、外側開口75は、前記外側管内部の回収通路97を介してエッチング剤の回収装置に接続される。
8A and 8B schematically show an etching nozzle having a basic structure for etching the
図8(B)に示すように、外側開口95は、図中右側の点Oを中心に所定の角度θ(ラジアン)で開いた上側及び下側の半径部95a,95bとそれらを連結する円弧部とからなる概ね扇形の外周縁形状を有する。内側開口94も、前記外側開口に概ね相似する扇形の外周縁形状を有する。同図において、内側管92及び外側管93は、その断面外形形状が同様に前記外側開口に概ね相似する扇形をなしているが、それ以外の様々な形状にすることができる。
As shown in FIG. 8B, the
エッチングノズル91は、外側開口95の前記扇形の中心点Oを中心として回転させて円周方向Aに沿って移動させる。この場合、前記ノズルの移動方向即ち円周方向Aを第1方向とし、それに直交する半径方向を第2方向とする。外側開口75の外周縁形状は、第2方向の寸法を中心点Oからの距離即ち半径で表し、第1方向の寸法を中心点Oを中心とする円弧長さで表すことができる。即ち、中心点Oからの距離Rの位置にある下側半径部95b上の点における外側開口75の第1方向の寸法Lは、常にL=R・θとなる。
The
エッチングノズル91は、中心点Oを円形ウエハ90の中心位置に整合させ、内側開口94及び外側開口95をウエハ表面90aに対向させて配置する。外側開口95は、前記円弧部が円形ウエハ90の外周縁より僅かに外側に位置する大きさを有する。従って、前記ノズルを360°回転させると、円形ウエハ90の表面90a全面を走査することができる。エッチング液は、前記ノズルを円周方向Aに沿って移動させつつ、供給通路96を介して内側開口94からウエハ表面90aに供給され、該表面をエッチングする。その後エッチング液は、前記表面付近の気体や固体と共に外側開口95から回収通路97を介して吸引除去される。
The
ウエハ表面90a上の或る点Pにおけるエッチングノズル91の移動速度Vは、その回転角速度をωとすると、該点Pの中心点Oからの距離即ち半径をrとして、V=r・ωとなる。点Pがエッチング液に晒される時間は、該点Pを通過する前記ノズルの外側開口の第1方向の寸法Lを前記ノズルの移動速度Vで割ることによって算出される。このとき、R=rであるから、点Pがウエハ表面90aの如何なる位置にあっても、エッチング液に晒される時間tは、t=R・θ/r・ω=θ/ωとなり、一定である。
The moving velocity V of the
上述したように、エッチング加工量は、被加工物の表面がエッチング剤に晒される時間の積算量に比例する。従って、ウエハ90の表面90aは均一な深さに加工される。これにより得られる断面プロファイル96と元の表面90aの断面プロファイルとの差が、加工プロファイルとなる。上述したように、前記ウエハ表面がエッチング液に晒される時間tは、エッチングノズル91の外側開口95の開き角θの関数であるから、前記加工ファイルに対応してθを決定することにより、前記ノズルの1回の走査でウエハ表面90aを目的の断面プロファイルに加工することができる。
As described above, the etching processing amount is proportional to the integrated amount of time during which the surface of the workpiece is exposed to the etching agent. Therefore, the
本発明によれば、このような基本的構成に基づいて、半径方向に断面形状が変化する被加工物の表面を所望の断面プロファイルに加工することができる。図9(A)(B)は、ポリッシング加工後のように板厚が半径方向に変化する円形ウエハ100の表面100aを平坦で均一な厚さに加工するのに適した、本発明によるエッチングノズルの第3実施例の構成を概略的に示している。
According to the present invention, based on such a basic configuration, the surface of the workpiece whose cross-sectional shape changes in the radial direction can be processed into a desired cross-sectional profile. FIGS. 9A and 9B show etching nozzles according to the present invention suitable for processing the
本実施例のエッチングノズル101は、同様に内側管102とその外側に配置した外側管103とからなる2重パイプ構造を備える。内側管102はその先端に内側開口1044が設けられ、外側管103は前記内側管との間に外側開口105を画定している。内側開口104は、前記内側管内部の供給通路106を介してエッチング剤の供給源に接続され、外側開口105は、前記外側管内部の回収通路107を介してエッチング剤の回収装置に接続される。
Similarly, the
図9(A)に示すように、ウエハ表面100aは、全周に亘って半径方向の中央位置付近から中心に向けて隆起しかつ外周縁に向けて傾斜した断面プロファイルを有する。同図に想像線106で示す平坦面が目的の断面プロファイルであり、これと元の表面100aの断面プロファイルとの差が加工プロファイルとなる。
As shown in FIG. 9A, the
図9(B)に示すように、外側開口105は、図中右側の点Oを中心に開いた上側及び下側の半径部105a,105bとそれらを連結する円弧部とからなる概ね扇形の外周縁形状を有する。下側半径部105bが点Oから真直ぐに延長しているのに対し、上側半径部105は、点Oから前記円弧部まで湾曲した曲線状に延長している。上側半径部105の湾曲形状は、ウエハ100の前記加工プロファイルに対応して決定される。
As shown in FIG. 9 (B), the
また、外側管103の断面外形形状は、図8の場合と同様に、上側及び下側の半径部分が真直ぐに延長する扇形をなしているが、それ以外の様々な形状にすることができる。図示しないが、内側管102の断面外形形状及び内側開口104の外周縁形状は、前記外側開口に概ね相似する扇形に形成することができ、又はそれ以外の様々な形状にすることができる。
Further, the outer shape of the cross section of the
図8のエッチングノズル91と同様に、エッチングノズル101は、外側開口105の前記扇形の中心点Oを中心として回転させて円周方向Aに沿って移動させる。前記ノズルの移動方向即ち円周方向Aを第1方向とし、それに直交する半径方向を第2方向とする。外側開口105の外周縁形状は、第2方向の寸法を中心点Oからの距離即ち半径で表し、第1方向の寸法を中心点Oを中心とする円弧長さで表すことができる。
Similar to the
エッチングノズル101は、中心点Oを円形ウエハ100の中心位置に整合させ、内側開口104及び外側開口105をウエハ表面100aに対向させて配置する。外側開口105は、前記円弧部が前記ウエハの外周縁より僅かに外側に位置する大きさを有する。従って、前記ノズルを360°回転させると、ウエハ表面100aの全面を走査することができる。エッチング液は、前記ノズルを円周方向Aに沿って移動させつつ、供給通路106を介して内側開口104からウエハ表面100aに供給されて、該表面をエッチングする。その後エッチング液は、前記表面付近の気体や固体と共に外側開口105から回収通路107を介して吸引除去される。
The
図8のエッチングノズル91に関連して上述したように、そのエッチング加工量は、外側開口95の扇形の開き角θによって決定される。本実施例では、図9(A)に示すように、ウエハ100の板厚が最も薄い半径r0 の位置における加工深さをdmin とすると、この位置に対応するエッチングノズル101の外側開口105の第2方向の位置において、該外側開口の点Oを中心とした開き角は最小値θmin となり、従って該位置における第1方向の寸法は最小値Lmin =r0 ・θmin となる。開き角の最小値θmin は、加工深さの最小値dmin 及びエッチングレートによって決定される。
As described above with reference to the
本実施例の場合、ウエハ表面100a上の任意の点Pにおけるエッチング加工量は、その点に対応する外側開口105の第1方向の寸法によって変化する。
In the case of this embodiment, the etching processing amount at an arbitrary point P on the
ウエハ表面10a上の任意の点Pにおける加工深さdは、該ウエハの板厚の変動に対応する加工深さの変動量をΔdとすると、d=dmin +Δdで表される。点Pに対応するエッチングノズル101の外側開口105の第2方向の位置において、第1方向の寸法はL=Lmin +ΔLで表される。ここで、ΔLは、加工深さの変動量Δdに対応する第1方向の寸法の変動量である。第1方向の寸法の変動量ΔLは、加工深さの最小値dmin に対する第1方向の寸法の最小値Lmin の比率から、Δdに基づいて算出することができる。
The processing depth d at an arbitrary point P on the wafer surface 10a is expressed by d = dmin + Δd, where Δd is the amount of processing depth variation corresponding to the variation in the thickness of the wafer. At the position in the second direction of the
外側開口105の第2方向の任意の位置における第1方向の寸法Lは、その位置における第2方向の寸法即ち半径Rと、点Oを中心とした開き角θとによって、L=R・θで表される。この第2方向の任意の位置における開き角θは、第1方向の寸法の変動量ΔLに対応する開き角の変動量をΔθとすると、θ=θmin +Δθで表される。従って、開き角の変動量は、Δθ=ΔL/Rで表される。この関係式に基づいて、上側半径部105aの湾曲形状は、容易に形成することができる。このように外側開口105の外周縁形状を決定することによって、エッチングノズル101の1回の走査でウエハ表面100aを目的の断面プロファイル106に加工することができる。
The dimension L in the first direction at an arbitrary position in the second direction of the
別の実施例では、外側開口105の下側半径部105bを上記実施例の上側半径部105aと同じ湾曲形状とし、かつ上側半径部105aを直線状に形成することができる。また別の実施例では、外側開口105の上側及び下側半径部105a,105bの両方を湾曲形状にすることができる。この場合にも、外側開口105の第1方向の寸法Lを第2方向に沿って上記実施例と同様に設定することによって、目的の加工形状を得ることができる。
In another embodiment, the
第3実施例のエッチングノズル101も、第1及び第2実施例と同様に、図2に示すエッチング装置51に装着することができる。この場合、エッチングノズル101の移動手段は、被加工物に対して相対的に回転させて円周方向に移動させるように構成する。この移動手段は、被加工物を固定してエッチングノズル101を移動させ、又は前記エッチングノズルを固定して被加工物を移動させたり、両方とも移動させるようにすることができる。
Similarly to the first and second embodiments, the
本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、その技術的範囲内で様々な変形又は変更を加えて実施することができる。例えば、第1及び第2実施例のエッチングノズルは、いずれも被加工物の加工プロファイルに対応して、外側開口の第1方向の寸法が第2方向に沿って線形に変化している。しかしながら、被加工物の加工プロファイルが湾曲している場合には、その湾曲に対応して外側開口の第1方向の寸法を第2方向に沿って湾曲するように変化させることによって、同様に所望の加工形状を得ることができる。また、本発明は、水晶ウエハだけでなく、それ以外の圧電材料、シリコン等の半導体材料又はガラス材料のウエハ、様々な形態の被加工物について同様に適用することができる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications or changes within the technical scope thereof. For example, in the etching nozzles of the first and second embodiments, the dimension of the outer opening in the first direction changes linearly along the second direction in accordance with the processing profile of the workpiece. However, if the work profile of the workpiece is curved, the desired dimension can be similarly obtained by changing the dimension of the outer opening in the first direction so as to be curved along the second direction corresponding to the curve. Can be obtained. The present invention can be similarly applied not only to quartz wafers but also to other piezoelectric materials, wafers of semiconductor materials such as silicon or glass materials, and workpieces of various forms.
1,11,17,22,28,41,71,91,101…エッチングノズル、2,13,18,24,29,42,72,92,102…内側管、3,14,19,25,30,43,73,93,103…外側管、4,15,20,26,31,44,73,93,103…内側開口、5,16,21,27,32,45,75,95,105…外側開口、6,33,48,78…被加工物、6a,48a,63a,78a,80a,90a,10a…表面、7,52…エッチング液、8,46,76…供給通路、9,47,77…回収通路、10…単位加工痕、12,23…ノズル単体、51…エッチング装置、62,79…加工溝、62a,79a…底面、63,80,90,100…ウエハ、64,81,96,106…断面プロファイル、95a,95b,105a,105b…半径部。 1,11,17,22,28,41,71,91,101 ... etching nozzle, 2,13,18,24,29,42,72,92,102 ... inner tube, 3,14,19,25, 30, 43, 73, 93, 103 ... outer tube, 4, 15, 20, 26, 31, 44, 73, 93, 103 ... inner opening, 5, 16, 21, 27, 32, 45, 75, 95, 105 ... outside opening, 6,33,48,78 ... workpiece, 6a, 48a, 63a, 78a, 80a, 90a, 10a ... surface, 7,52 ... etching solution, 8,46,76 ... supply passage, 9 , 47, 77 ... recovery passageway, 10 ... unit processing trace, 12, 23 ... single nozzle, 51 ... etching device, 62, 79 ... processing groove, 62a, 79a ... bottom surface, 63, 80, 90, 100 ... wafer, 64 , 81, 96, 106 ... cross-section professional Airu, 95a, 95b, 105a, 105b ... radius part.
Claims (5)
前記エッチングノズルの前記内側開口及び前記外側開口を被加工物の表面に対向させて、エッチング剤を前記内側開口から前記被加工物表面に供給しつつ前記外側開口から吸引回収しながら、前記エッチングノズルと前記被加工物との少なくとも一方を前記幅方向に移動させる工程と、
を含むことを特徴とするエッチング方法。 An inner tube having an inner opening, and an outer tube disposed outside the inner tube and defining an outer opening between the inner tube and a dimension in a width direction of an outer edge portion of the outer opening is the width direction Preparing an etching nozzle that linearly changes in a direction orthogonal to
The etching nozzle while sucking and collecting from the outer opening while supplying the etching agent from the inner opening to the surface of the workpiece while the inner opening and the outer opening of the etching nozzle are opposed to the surface of the workpiece. And moving at least one of the workpiece and the workpiece in the width direction;
An etching method comprising:
前記エッチングノズルの前記内側開口及び前記外側開口を被加工物の表面に対向させて、エッチング剤を前記内側開口から前記被加工物表面に供給しつつ前記外側開口から吸引回収しながら、前記エッチングノズルと前記被加工物との少なくとも一方を前記幅方向に移動させる工程と、
を含むことを特徴とするエッチング方法。 An inner tube having an inner opening, is arranged outside of the inner tube and an outer tube defining an outer opening between the inner tube, the width dimension of the outer edge of the outer apertures is the width Preparing a drum-shaped etching nozzle that gradually increases toward the end at both ends in a direction orthogonal to the direction;
The etching nozzle while sucking and collecting from the outer opening while supplying the etching agent from the inner opening to the surface of the workpiece while the inner opening and the outer opening of the etching nozzle are opposed to the surface of the workpiece. And moving at least one of the workpiece and the workpiece in the width direction;
An etching method comprising:
前記エッチングノズルの前記内側管にエッチング剤を供給するための供給手段と、
前記エッチングノズルの前記外側管からエッチング剤を回収するための回収手段と、
前記エッチングノズルと被加工物との少なくとも一方を、前記エッチングノズルと前記被加工物との間の距離を保ちながら移動させるための移動手段と、
前記エッチングノズルの前記内側管に供給されかつ前記外側管から回収される前記エッチング剤を貯留するためのリザーバーと、
前記リザーバーのエッチング剤を所望の温度に維持するための手段と、
を備えることを特徴とするエッチング装置。 An inner tube having an inner opening, and an outer tube disposed outside the inner tube and defining an outer opening between the inner tube and a dimension in a width direction of an outer edge portion of the outer opening is the width direction An etching nozzle that linearly changes in a direction perpendicular to
Supply means for supplying an etchant to the inner tube of the etching nozzle;
Recovery means for recovering an etchant from the outer tube of the etching nozzle;
Moving means for moving at least one of the etching nozzle and the workpiece while maintaining a distance between the etching nozzle and the workpiece;
A reservoir for storing the etchant supplied to and recovered from the outer tube of the etching nozzle;
Means for maintaining the reservoir etchant at a desired temperature;
An etching apparatus comprising:
前記エッチングノズルの前記内側管にエッチング剤を供給するための供給手段と、
前記エッチングノズルの前記外側管からエッチング剤を回収するための回収手段と、
前記エッチングノズルと被加工物との少なくとも一方を、前記エッチングノズルと前記被加工物との間の距離を保ちながら移動させるための移動手段と、
前記エッチングノズルの前記内側管に供給されかつ前記外側管から回収される前記エッチング剤を貯留するためのリザーバーと、
前記リザーバーのエッチング剤を所望の温度に維持するための手段と、
を備えることを特徴とするエッチング装置。 An inner tube having an inner opening, is arranged outside of the inner tube and an outer tube defining an outer opening between the inner tube, the width dimension of the outer edge of the outer apertures is the width An etching nozzle having a drum shape that gradually increases toward the end at both ends in a direction orthogonal to the direction;
Supply means for supplying an etchant to the inner tube of the etching nozzle;
Recovery means for recovering an etchant from the outer tube of the etching nozzle;
Moving means for moving at least one of the etching nozzle and the workpiece while maintaining a distance between the etching nozzle and the workpiece;
A reservoir for storing the etchant supplied to and recovered from the outer tube of the etching nozzle;
Means for maintaining the reservoir etchant at a desired temperature;
An etching apparatus comprising:
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