JP6207224B2 - エッチング製品の製造方法 - Google Patents
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Description
1.エッチング製品の製造方法
2.エッチング製品の具体例
3.実施例
本発明の一実施の形態に係るエッチング製品の製造方法は、マスク材のパターンにより露出された基板の表面に、ウエットエッチングにより開孔部を形成するものであり、金属材料表面又はセラミック材料表面に所望する開孔深さ及び形状となるようにエッチングすることが可能な異方性エッチング方法である。底面に開孔部を形成するエッチングモードと、開孔部の側壁を保護するパッシベーションモードとを交互に繰り返すことにより、アスペクト比の大きい形状を得ることができる。
m:原子量、e:電気素量、Na:アヴォガドロ数、ρ:密度、ν:イオンの価数
図4(A)〜図4(E)は、エッチング製品の製造方法の具体例1を説明するための断面図である。この具体例1では、図1に示すフォローチャートにおいて、N=3とし、合計4回のウエットエッチングを行う。
また、図5(A)〜図5(G)は、エッチング製品の製造方法の具体例2を説明するための断面図である。この具体例2では、図1に示すフォローチャートにおいて、N=3とし、合計4回のウエットエッチングを行う。また、ステップS3のパッシベーションモードにおいて、CVD(Chemical Vapor Deposition)、ALD(Atomic Layer Deposition)、ゾルゲル法などにより、開孔部及びマスク材12のエッチング表面にウエットエッチングに対して耐性を有する表面保護膜14を形成する。
また、図6(A)〜図6(G)は、エッチング製品の製造方法の具体例3を説明するための断面図である。この具体例3では、図1に示すフローチャートにおいて、N=3とし、合計4回のウエットエッチングを行う。また、ステップS1のマスクパターン形成において、CVD(Chemical Vapor Deposition)、ALD(Atomic Layer Deposition)、スパッタ法、蒸着法、ゾルゲル法などにより、基板11上にウエットエッチングに対して耐性を有する表面保護膜15を形成した後、マスク12材によりパターンを形成する。
次に、エッチング製品の具体例として、太陽熱を利用する熱吸収材(レシーバ)について説明する。本明細書において、可視光線の波長は、下界が360nm〜400nm、上界が760nm〜830nmである(JIS Z8120)。また、赤外光線の波長は、0.7μm〜1000μmであり、波長によって、赤外光線は、近赤外線、中赤外線、及び遠赤外線に分けられる。近赤外線の波長は、およそ0.7〜2.5μmであり、中赤外線の波長は、およそ2.5〜4μmであり、遠赤外線の波長は、およそ4〜1000μmである。また、透過、反射、及び吸収の関係は、入射した単位エネルギーに対して、反射、吸収、透過の起こる割合を、それぞれ反射率、吸収率、透過率としたとき、反射率+吸収率+透過率=1の関係が成り立つものとする。
<3−1 実施例1>
実施例1は、図4に示す具体例1のエッチング製品の製造方法に準じて行った。また、実施例1では、1回当たり深さを約100nmエッチングするプロセスを合計4回繰り返し行うことで、Total深さが約400nmとなるようにした。エッチング対象物としてSUS304を用い、マスク材としてi線フォトレジスト(東京応化工業製TDMR-AR80HP)を用いた。前述した初期エッチングモード(S2)及びエッチングモード(S4)では、電解エッチングを行った。電解液としてシュウ酸4%を用い、温度:37℃、攪拌回転数:500rpm、DC:3Vの条件で行った。また、前述したパッシベーションモード(S3)では、イオンエッチング装置(アルバック製、NLD60)を用い、Ar:100sccm、Gas圧:0.3Pa、Power:100w、Bias:100wの条件で行った。
これを斜め45度から観察したSEM写真である。また、図15は、実施例1におけるSUS板のAFM(原子間力顕微鏡)によるプロファイルを示す図である。実施例1では、開孔深さ:356nm、開口径:φ754nm(開孔部底部φ655nm)、壁厚:66nm(底部壁厚:165nm)、側壁の傾斜角度:82度、アスペクト比:0.47の高アスペクトのエッチング形状が得られた。この結果からも分かるように、本技術によれば、耐久性・耐熱性・耐腐食性を有するSUS304の金属表面に、ウエットエッチングでは限界といわれているナノサイズのパターン形状を高アスペクトで形成することができる。
実施例2は、図6に示す具体例3のエッチング製品の製造方法に準じ、ハード膜としてSiO2膜を成膜して行った。また、実施例2では、1回当たり深さを約100nmエッチングするプロセスを合計6回繰り返し行うことで、Total深さが約600nmとなるようにした。エッチング対象物としてSUS304を用い、マスク材としてi線フォトレジスト(東京応化工業製TDMR-AR80HP)を用いた。前述した初期エッチングモード(S2)及びエッチングモード(S4)では、電解エッチングを行った。電解液としてシュウ酸4%を用い、温度:37℃、攪拌回転数:500rpm、DC:3Vの条件で行った。また、前述したパッシベーションモード(S3)では、イオンエッチング装置(アルバック製、NLD60)を用い、Ar:100sccm、Gas圧:0.3Pa、Power:100w、Bias:100wの条件で行った。
実施例3では、本技術を用いて集光型太陽光発電システム用のレシーバのサンプルの作製し、その効果を確認した。実施例1と同様にして、SUS304の金属表面に、ピッチ820nm、開口径φが760nm程度の細密パターンのキャビティを有するサンプルを作製した。サンプル1は、1回当たり深さを約80nmエッチングするプロセスを合計3回繰り返し行った結果、Total深さが約240nmとなった。また、サンプル2は、1回当たり深さを約80nmエッチングするプロセスを合計4回繰り返し行った結果、Total深さが約350nmとなった。また、サンプル3は、1回当たり深さを約80nmエッチングするプロセスを合計7回繰り返し行った結果、Total深さが約580nmとなった。
Claims (16)
- セラミック又は金属からなる基板にマスク材のパターンを形成し、前記マスク材のパターンにより露出された基板の表面に、エッチングにより開孔部を形成するエッチング製品の製造方法であって、
前記マスク材のパターンにより露出された基板の表面に、N回目(Nは自然数)のウエットエッチングを行いN段目の開孔部を形成するエッチングモードと、
前記N段目の開孔部及びマスクパターン上にウエットエッチングに対して耐性を有する表面保護膜を形成した後、イオンエッチングによりN段目の開口部の底面を露出させるとともに、N段目の開口部の側壁に前記表面保護膜を含む保護膜を形成するパッシベーションモードとを、
所望の開孔深さが得られるまで交互に繰り返すエッチング製品の製造方法。 - N回目(Nは2以上)のエッチングモードによりN段目の開孔部が形成された後、マスク材、表面保護膜、及び1段目〜N段目の開孔部の側壁に形成された保護膜を除去する請求項1記載のエッチング製品の製造方法。
- 前記基板上にウエットエッチングに対して耐性を有する表面保護膜を形成した後、前記マスク材のパターンを形成する請求項1又は2記載のエッチング製品の製造方法。
- 前記基板が、金属であり、
前記表面保護膜が、SiO2、又はAl2O3を含有する請求項1乃至3のいずれか1項に記載のエッチング製品の製造方法。 - 前記基板が、セラミックであり、
前記表面保護膜が、W、又はCrを含有する請求項1乃至3のいずれか1項に記載のエッチング製品の製造方法。 - 前記エッチングモードでは、電解エッチングによりN段目の開孔部を形成する請求項1乃至5のいずれか1項に記載のエッチング製品の製造方法。
- 前記マスク材が、フォトレジストである請求項1乃至6のいずれか1項に記載のエッチング製品の製造方法。
- セラミック又は金属からなる基板にマスク材のパターンを形成し、前記マスク材のパターンにより露出された基板の表面に、エッチングにより開孔部を形成するエッチング方法であって、
前記マスク材のパターンにより露出された基板の表面に、N回目(Nは自然数)のウエットエッチングを行いN段目の開孔部を形成するエッチングモードと、
前記N段目の開孔部及びマスクパターン上にウエットエッチングに対して耐性を有する表面保護膜を形成した後、イオンエッチングによりN段目の開口部の底面を露出させるとともに、N段目の開口部の側壁に前記表面保護膜を含む保護膜を形成するパッシベーションモードとを、
所望の開孔深さが得られるまで交互に繰り返すエッチング方法。 - 耐熱性金属の光入射面に可視光線及び近赤外線の波長領域での特定波長太陽光の波長と実質的に同じ周期構造を形成する工程と、
前記耐熱性金属の光入射面上にサーメットを成膜する工程と、
前記サーメット上に前記サーメット中のセラミックスと実質的に同じセラミックスを含有する保護膜を成膜する工程とを有し、
前記周期構造を形成する工程では、マスク材のパターンにより露出された耐熱性金属の表面に、エッチングにより開孔部を形成する際、N回目(Nは自然数)のウエットエッチングを行いN段目の開孔部を形成するエッチングモードと、前記N段目の開孔部及びマスクパターン上にウエットエッチングに対して耐性を有する表面保護膜を形成した後、イオンエッチングによりN段目の開口部の底面を露出させるとともに、N段目の開口部の側壁に前記表面保護膜を含む保護膜を形成するパッシベーションモードとを、所望の開孔深さが得られるまで交互に繰り返す熱吸収材の製造方法。 - 前記基板上にウエットエッチングに対して耐性を有する表面保護膜を形成した後、前記マスク材のパターンを形成する請求項9記載の熱吸収材の製造方法。
- 前記耐熱性金属が、タンタル、タングステン、モリブデン、ニオブ、チタン、鉄、又は、これらを主成分とする合金のいずれかからなる請求項9又は10記載の熱吸収材の製造方法。
- 前記表面保護膜が、Al 2 O 3 、又はSiO 2 を含む請求項9乃至11のいずれか1項に記載の熱吸収材の製造方法。
- 耐熱性金属の光入射面に可視光線及び近赤外線の波長領域での特定波長太陽光の波長と実質的に同じ周期構造を形成する工程と、
前記耐熱性金属の光入射面上にサーメットを成膜する工程と、
前記サーメット上に前記サーメット中のセラミックスと実質的に同じセラミックスを含有する保護膜を成膜する工程とを有し、
前記周期構造を形成する工程では、マスク材のパターンにより露出された耐熱性金属の表面に、エッチングにより開孔部を形成する際、1回目のウエットエッチングを行い1段目の開孔部を形成するエッチングモードと、この1段目の開孔部にイオンエッチングを行い1段目の開孔部内の耐熱性金属からのエッチング生成物により1段目の開孔部の側壁に前記ウエットエッチングに対して耐性を有する保護膜を形成するパッシべーションモードとを行った後、前記保護膜を形成した側壁を有するN段目(Nは自然数)の開孔部にウエットエッチングを行いN+1段目の開孔部を形成するエッチングモードと、N+1段目の開孔部の開孔部にイオンエッチングを行いN+1段目の開孔部の側壁に前記ウエットエッチングに対して耐性を有する保護膜を形成するパッシべーションモードとを、所望の開孔深さが得られるまで交互に繰り返す熱吸収材の製造方法。 - 前記基板上にウエットエッチングに対して耐性を有する表面保護膜を形成した後、前記マスク材のパターンを形成する請求項13記載の熱吸収材の製造方法。
- 前記耐熱性金属が、タンタル、タングステン、モリブデン、ニオブ、チタン、鉄、又は、これらを主成分とする合金のいずれかからなる請求項13又は14記載の熱吸収材の製造方法。
- 前記表面保護膜が、Al 2 O 3 、又はSiO 2 を含む請求項13乃至15のいずれか1項に記載の熱吸収材の製造方法。
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