JP5734259B2 - 無機表面用エッチングペースト - Google Patents
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Description
用語「ガラス(glass)」は、それ自体が均一な物質、例えば石英ガラス、窓ガラス又はボロシリケート(ホウ珪酸塩)ガラスなど、さらにまた当業者既知の各種方法(CVD、PVD、スピン−オン(spin−on)、熱酸化法)によって他の基体(例えばセラミック、金属シート又はシリコンウェハ)上につくられるこれら物質の薄い層も意味するものとする。
用語「酸化シリコンをベースとする系」は、以下で、非晶質のSiO2ガラスに対する上掲の定義に該当せず、そして酸化シリコンをベースとしているすべての結晶系に適用される;これらは特に、オルト珪酸の塩やエステル及びそれらの縮合生成物(一般に当業者はシリケート(珪酸塩)と呼ぶ)、並びに石英やガラスセラミックであってもよい。
エッチング液、すなわち、化学的に攻撃的(腐蝕性)な化合物を使用すると、エッチング液でアタック(腐蝕)を受ける物質の溶解が起る。アタックされて除去されるのは、アタック表面の第1層のみならず、アタック表面からみてより深い層にも及ぶ。
現況の技術状況によれば、すべての望ましい構造物が、酸化シリコンをベースとする及び窒化シリコンをベースするガラスや他の酸化シリコンをベースとする及び窒化シリコンをベースとする系又はそれらの表面又はそれらの厚さの変る層中で、直接レーザ支援のエッチング方法により又はマスキング(masking)後湿式化学方法[非特許文献1、2]によって、又は乾式エッチング方法[非特許文献3]によって選択的にエッチングされうる。
・例えばフォトリソグラフィによるマスキング:エッチングする構造物のネガティブ又はポジティブの製造(レジストによって異なる)、基体表面のコーティング(例えば、適当なフォトレジストによるスピンコーティングによる)、フォトレジストの乾燥、コーティングした基体表面の露出、現像、すすぎ(リンス)、所望により乾燥。
・ディップ(dip)法(例えば液体化学品中での湿式エッチング):基体をエッチング浴中にディップする(浸す)、エッチング工程、H2Oカスケード水盤中で繰返しリンスする、乾燥。
・スピン−オン(spin−on)又はスプレー法:エッチング溶液を回転している基体に適用する、エッチング操作はエネルギー(例えばIR又はUV照射)の投入があっても無くても行い得る、続いてリンス及び乾燥を行う。
・例えば高コストの真空装置中でのプラズマエッチング、又は流通反応器中での反応性ガスによるエッチングなどの乾式エッチング法。
酸化シリコンをベースとする及び窒化シリコンをベースとするガラスや他の酸化シリコンをベースとする及び窒化シリコンをベースとする系及びそれらの厚さが変動する層を全体の部分に亘って一定の深さにエッチングするためには、主として湿式エッチング法を用いる。酸化シリコンをベースとする及び窒化シリコンをベースとするガラスや他の酸化シリコンをベースとする及び窒化シリコンをベースとする系及びそれらの厚さが変化する層を、エッチング成分として通常有毒で非常に腐蝕性の強いフッ化水素酸又は他の鉱酸を容れているエッチング浴中に浸す。
・エッチング成分の濃度と組成
・用いる溶媒の濃度と組成
・シックナー(増粘剤)系の濃度と組成
・添加する酸の濃度と組成
・消泡剤、チキソトロピー剤、流動調節剤、脱気剤、接着促進剤などの加えた添加物の濃度と組成
・本発明に記載の非ニュートン流動性を有するプリント可能な、均質な、粒子を含まないエッチングペーストの粘性(粘度)
・それぞれのプリンティングペーストでプリントした無機の表面及びそれらの層へのエネルギー入力の有無によるエッチング時間
・エッチングペーストでプリントした系へのエネルギーのインプット。
a.ガラス又は他のSiO2をベースとする系及びそれらの層のためのエッチング成分
b.溶媒
c.シックナー(増粘剤)
d.所望により、有機及び/又は無機の酸
e.所望により、消泡剤、チキソトロピー剤、流動調節剤、脱気剤、接着促進剤などの添加物。
・水
・ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、グリセロール、1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1−ヘキサノールなどの単純アルコール又は多価アルコール、又はこれらの混合物。
・アセトフェノン、メチル−2−ヘキサノン、2−オクタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、1−メチル−2−ピロリドンなどのケトン。
・エチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル。
・2−(2−ブトキシエトキシ)エチルアセテートなどのカルボン酸エステル。
・プロピレンカーボネートなどの炭酸エステル。
・塩酸、りん酸、硫酸、硝酸などの無機鉱酸、鎖長n=1〜10のアルキル基を有する有機酸、又はそれらの混合物。アルキル基は直鎖でも分岐鎖でもよい。特に、ギ酸、酢酸、乳酸、しゅう酸又は類似物などの有機のカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸及びジカルボン酸が好適である。
‐ β−グリコキシド結合単位、すなわち、セルロース及び/又は、特にエチルセルロース(例えば、Aqualon(商標)EC)、ヒドロキシルプロピルセルロース(例えば、Klucel(商標))、ヒドロキシエチルセルロース(例えば、Natrosol(商標))などのセルロースエーテル、及び特にナトリウムカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース(例えばNa−CMHEC)などのセルロースのグリコール酸エーテルの塩などのセルロース誘導体。
‐ α−グルコシド結合単位、すなわち、澱粉及び/又は酸化澱粉、特にナトリウムカルボキシメチル澱粉(vivastar(商標)P0100又はvivastar(商標)P5000)、及び澱粉エーテル、特にアニオン性ヘテロポリサッカライド(Deuteron(商標)VT819又はDeuteron(商標)XG)などの澱粉誘導体。
‐ 各種加水分解度のポリビニルアルコール、特にMowiol(商標)47−88(部分的に加水分解、すなわちビニルアセテート及びビニルアルコール単位)又はMowiol(商標)56−98(完全に加水分解)。
‐ ポリビニルピロリドン(PVP)、特にPVP K−90又はPVP K−120。
TEGO(商標)Foamex Nの名で市販されている消泡剤、
BYK(商標)410、Borchigel(商標)Thixo2などのチキソトロピー剤、
TEGO(商標)Glide ZG400などの流動調節剤、
TEGO(商標)Airex985などの脱気剤、
Bayowet(商標)FT929などの接着促進剤。
・太陽電池産業(太陽電池やフォトダイオードなどの光起電性成分)
・半導体産業
・ガラス産業
・高性能電子装置
・バルブやすべての型の測定機器用観察窓の製造、
・アウトドア使用用(例えば太陽電池や集熱器用)のガラス支持物の製造、
・医療及び衛生分野におけるエッチングしたガラス表面、及び芸術的ならびに建築上の使用を含む装飾目的用、
・化粧品、食料品及び飲料用のエッチングしたガラス容器、
・例えばコンテナガラスやフラットガラスのマーキング/ラベリング用のマーキングとラベリング目的のためのガラス及び他の酸化シリコンをベースとする系の特有な部分的エッチング、
・鉱物学、地質学及び微細構造研究用のガラス及び他の酸化シリコンをベースとする系の特有な部分的エッチング。
・太陽電池、光ダイオードなどの光起電性成分の生成をもたらす酸化シリコンをベースとする及び窒化シリコンをベースとするガラス層や他の酸化シリコンをベースとする及び窒化シリコンをベースとするシステム層上のすべてのエッチング工程、特に
a)酸化シリコン/ドープした酸化シリコン層(例えば太陽電池のn−ドーピング後のりんガラス)及び窒化シリコン層の除去、
b)2段階選択エミッタ(開口後、n++層をつくるため再ドーピング)及び/又は局部的p+裏面部(BSFs)をつくるための酸化シリコン及び窒化シリコンの不働態化層の選択的開口、
c)酸化シリコン及び/又は窒化シリコンをコーティングした太陽電池パネルの端(エッジ)エッチング。
・半導体成分ならびに回路の製造をもたらし、酸化シリコン及び窒化シリコンの不動態化層の開口を必要とする、酸化シリコンをベースとする及び窒化シリコンをベースとするガラス層や他の酸化シリコンをベースとする及び窒化シリコンをベースとする系の層上のすべてのエッチング工程、
・高性能の電子装置成分の製造をもたらす、酸化シリコンをベースとする及び窒化シリコンをベースとするガラス層及び他の酸化シリコンをベースとする及び窒化シリコンをベースとする系の層上のすべてのエッチング工程。
エチレングリコールモノブチルエーテル: 21g
35%NH4HF2溶液 : 39g
ギ酸(98−100%) : 30g
PVP K−120 : 10g
エチレングリコールモノブチルエーテル及びギ酸をPEビーカーに導入する。次いで35%NH4HF2水溶液を加える。次いでPVP K−120を攪拌しながら(少なくとも400rpm)連続的に加える。添加中とその後約30分間は激しい攪拌を続けなければならない。短時間の静置後コンテナ中に移す。この静置時間はエッチングペースト中に生成した泡が消滅するために必要である。
トリエチレングリコールモノメチルエーテル: 22g
35%NH4HF2溶液 : 43g
脱塩水 : 20g
PVP K−120 : 12g
最初にトリエチレングリコールモノメチルエーテルを導入し、次いですべての液体成分を実施例1と同様に攪拌しながら加える。最後にPVP K−120シックナーを攪拌しながら(少なくとも400rpm)連続的に導入する。添加の間及び添加後約30分間は激しい攪拌を続ける必要がある。短い静置時間後、コンテナへの移動が行われる。この静置時間は、エッチングペースト中に生成した泡が消滅するために必要である。
固体NH4HF2 : 12g
乳酸 : 142g
エチルセルロース : 10g
エチレングリコールモノブチルエーテル: 36g
最初に導入したエチレングリコールモノブチルエーテル中に水浴中40℃でエチルセルロースを入れて連続的に攪拌する。固体のNH4HF2を乳酸中に同様に攪拌しながら溶解し、続いてエチルセルロースのストックペーストに加える。次いでこの2つを一緒にして600rpmで2時間攪拌する。
エチレングリコールモノブチルエーテル : 15g
トリエチレングリコールモノメチルエーテル: 15g
炭酸プロピレン : 29g
ギ酸 : 72g
35%NH4HF2溶液 : 46g
PVP K−90 : 24g
溶媒混合物とギ酸をPEビーカーに導入する。35%NH4HF2水溶液を次いで加える。次にPVP K−120を攪拌しながら(少なくとも400rpm)連続的に加える。添加中及びその後約30分間は激しい攪拌を続けなければならない。短時間静置後、コンテナ中に移す。この静置時間は、エッチングペースト中に生成した泡が消滅するために必要である。
Claims (4)
- 太陽電池や電子部品の製造に使用される、酸化シリコンをベースとするガラス及び窒化シリコンをベースとするガラスからなる群から選ばれるガラスの表面をエッチングするための、温度15〜50℃ですでに有効であるかエネルギー入力によって活性化される、均質で、粒子を含まない、プリント可能なエッチング媒体であって、
該エッチング媒体は非ニュートン流動性を有するエッチングペーストであり、かつ、下記成分を含むことを特徴とする、エッチング媒体:
a)フルオライド、ビフルオライド及びテトラフルオロボレートからなる群から選ばれる少なくとも1つのエッチング成分、エッチング媒体の全重量基準で2〜20重量%、
b)溶媒、エッチング媒体の全重量基準で10〜90重量%、及び
c)シックナー(増粘剤;thickener)、エッチング媒体の全重量基準で0.5〜25重量%。 - さらに、d)無機酸及び/又は有機酸をエッチング媒体の全重量基準で0〜80重量%含む、請求項1に記載のプリント可能なエッチング媒体。
- さらに、e)消泡剤、チキソトロピー剤、流動調節剤、脱気剤及び接着促進剤からなる群から選ばれる添加物をエッチング媒体の全重量基準で0〜5重量%含む、請求項1又は2に記載のプリント可能なエッチング媒体。
- カルシウム、ナトリウム、アルミニウム、鉛、リチウム、マグネシウム、バリウム、カリウム、ボロン、ベリリウム、りん、ガリウム、砒素、アンチモン、ランタン、スカンジウム、亜鉛、トリウム、銅、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、モリブデン、バナジウム、チタン、金、プラチナ、パラジウム、銀、セリウム、セシウム、ニオビウム、タンタル、ジルコニウム、イットリウム、ネオジム及びプラセオジムからなる群から選ばれる元素を含むガラスの表面のための請求項1〜3のいずれか1項に記載のプリント可能なエッチング媒体。
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