JPH0270076A - エッチング方法及びそれに用いる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金属や半導体材料の化学エツチングにおいて
、高能率ならびに加工面の高品質化のエツチングに利用
できるエツチング方法及びそれに用いる装置に関する。

［従来の技術］ 化学液を用いる従来のウェットエツチングでは、容器に
入れたエツチング液の濃度や温度を一定に保ち、適宜の
手段により撹拌しながら、このエツチング液の中に被加
工物を一定時間浸漬して加工する方法が一般に行われて
いる。

この場合、エツチング液の撹拌は次の二つの効果を得る
ために行われる。一つは、エツチングの進行に伴い、エ
ツチング液全体の中で局部的に濃度や温度が変化し、加
工面全体のエッチ速度が不均一になるのを抑制する効果
である。もう一つは、加工面とエツチング液の接触して
いる界面に存在する拡散層が撹拌で生じた液流によって
薄くなり、エツチング液内部から加工面への反応イオン
の供給および加工面からエツチング液内部への反応生成
物の除去が速やかに行われる結果、エッチ速度やエッチ
面状態等の加工特性を改善する効果である。

［発明の解決しようとする課題Ｊ 上述した従来法によるエツチング液の撹拌方法としては
、回転子やプロペラのような物体を回転して行う機械的
撹拌による方法が多く使われている。この撹拌方法では
、エツチング液全体を撹拌するため、エツチングの均一
性の得られる効果はあるが、上記拡散層への影響は大き
くないため、機械的撹拌の方法を変えても加工特性はほ
とんど変化しない。即ち、機械的撹拌による従来のエツ
チング方法では、エッチ速度はエツチング液の濃度や温
度により制御することになるが、これらの変動要因はい
ずれも最大溶解度や沸点等の制限があるため、エッチ速
度を大きくすることは困難であり、さらにエツチング液
中からの塵挨の付着や反応生成物の残留等の原因による
エッチ面の荒れに対しては、有効な対策がないという問
題点があった。

本発明は、上記問題点を解決し、化学液を用いたウェッ
トエツチングによるエッチ速度やエッチ面状態を改善で
きるエツチング方法およびそれに用いる装置を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明のエツチング方法では
、エツチング液中に気泡を一様に分散させた気泡分散エ
ツチング液を被加工物の加工面に連続的に供給してエツ
チングするようにしたことを特徴とする。

また、このようなエツチング方法を実現するため、前記
エツチング液中に気泡を一様に分散させる混合手段と、
該混合手段により得られた気泡分散エツチング液を前記
加工面に連続的に供給する手段とを具備したエツチング
装置を用いることを特徴とする。

［作用］ このようなエツチング方法及びエツチング装置によれば
、加工面とエツチング液との界面に存在する拡散層が、
エツチング液中に分散させた気泡の効果により従来のエ
ツチング方法の場合よりも薄くなり、エツチング液内部
から加工面への反応イオンの供給及び加工面からエツチ
ング液内部への反応生成物の除去を速やかに行う作用を
し、エッチ速度やエッチ面状態等の加工特性を改善する
ことができる。

［実施例コ 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明のエツチング装置の実施例を示すもの
で、■はエツチング槽、２は液溜め槽、３はエツチング
液、４はエツチング液３を循環させるための加圧ポンプ
、５は流入側循環パイプ、６は排液側循環パイプ、９は
エツチング槽１内部に設けられた被加工物、１７はエツ
チング用気泡分散エツチング液、３０はエツチング液３
中に気泡を分散させるための混合器である。

第１図の実施例において、エツチング槽１と加圧ポンプ
４ならびに液溜め槽２と加圧ポンプ４とは流入側循環パ
イプ５により接続され、エツチング槽１と液溜め槽２と
は排液側循環バイブロにより直接接続された構成となっ
ている。また、エラチング液３は混合器３０によって気
泡を一様に分散されてエツチング用気泡分散エツチング
液１７として被加工物９に供給される。

つぎに、第１図の実施例の動作を説明する。まず、液溜
め槽２内において一定の濃度および温度に保たれたエツ
チング液３は、液溜め槽２及びエツチング槽１に接続さ
れた流入側循環パイプ５を通ってエツチング槽１内に導
入される。この時、液溜め槽２とエツチング槽１の間に
はエツチング液循環用の加圧ポンプ４が設けられており
エツチング槽ｌ及び液溜め槽２とそれぞれ流入側循環パ
イプ５により接続されている。エツチング液３には、そ
れがエツチング槽ｌ内に設置された被加工物９の加工面
に到達する前に、エツチング槽１の内または外に設けら
れた混合器３０により気泡を一様に分散させ、エツチン
グ用気泡分散エツチング液１７となす。このエツチング
用気泡分散エツチング液１７は、加圧ポンプ４の圧力に
より加工面に連続的に供給されエツチングに寄与する。

その後、エツチングの終了した液はエツチング槽１と液
溜め槽２とに直接接続された排液側循環バイブロを通っ
て液溜め槽２に戻るようになっている。

第２図はエツチング槽１と混合器３０の第１の実施例で
あり、エツチング槽１内に混合器３０を設けて加工面に
気泡分散エツチング液１７を連続的に供給する構成を示
した図である。図中７はエツチング容器、８は容器カバ
ー、１０は被加工物支持台、１１は被加工物固定枠、１
２は容器カバー８と被加工物９との間にできるエツチン
グ間隙、１３はエツチング液流入口、１４はガス、１５
はガス流入口、１６はエツチング液流入口１３より導入
されたエツチング液３とガス流入口１５より導入された
ガス１４とを混合するための混合ミキサー、１８は排出
用気泡分散エツチング液、１９は排出液出口である。

第２図の実施例では、エツチング容器７と容器カバー８
とでエツチング槽１が構成される。エツチング容器７に
は被加工物支持台１０が設置され、また一方の端面には
エツチング液流入口１３とガス流入口１５とが、他の端
面には排出液出口１９がそれぞれ設けられている。また
、エツチング容器７には、被加工物支持台１０とエツチ
ング液流入口１３及びガス流入口１５との間に混合ミキ
サー１６が設けられている。エツチング液流入口１３は
加圧ポンプ４と流入側循環パイプ５により接続され、排
出液出口１９は液溜め槽２と排液側循環バイブロにより
接続される。被加工物９は被加工物固定枠１１によって
被加工物支持台１０に固定される。なお、ガス流入口１
５はガス容器（図示しない）に接続され、適宜加圧され
たガス１４が導入される。

つぎに、第２図の実施例の動作を説明する。

まず、エツチング液の循環動作から説明すると、エツチ
ング液３は、液槽め槽２から加圧ポンプ４により流入側
循環パイプ５を通ってエツチング容器７の一方の端面に
設けられたエツチング液流入口１３から加圧されたガス
１４と共に混合ミキサー１６に導入される。混合ミキサ
ー１６に入ったエツチング液３とガス１４とは均一に混
合されてエツチング用気泡分散エツチング液１７とされ
、エツチング間隙１２に高速供給され、このエツチング
間隙１２を通る際被加工物９の加工面をエツチングし、
エツチング後の排出用気泡分散エツチング液１８は排出
液出口１９からエツチング容器７の外に排出され、排液
側循環バイブロを通って再び液溜め槽２に戻る。そして
、以上述べたような循環が連続的に繰り返されエツチン
グが進行する。ここで、エツチング用気泡分散エツチン
グ液１７の中の気泡は、エツチング液３の中で均一に分
散させ、且つ効率良く加工面に作用させる必要がある。

そのため、本実施例ではガス１４とエツチング液３との
混合はエツチングの直前に行った。

第３図は、エツチング槽１と混合器３０の第２の実施例
であり、エツチング槽１の外部に混合手段３０を設けた
例である。図中、第１図、第２図と同一番号は同じ機能
部分を表し、２０はスプレーガン、２１はスプレーノズ
ルである。

第３図の実施例では、スプレーガン２０はエツチング槽
１内部に固定されており、その先端にはスプレーノズル
２１を有し、スプレーノズル２１の反対側にはエツチン
グ液流入口１３を介して流入側循環パイプ５が、ガス流
入口１５を介してガス導入パイプ（図示せず）が接続さ
れている。なお、エツチング槽の外部の構成は、第１図
に示した実施例の場合と同様である。

つぎに、第３図の実施例の動作を説明する。エツチング
液流入口１３より流入したエツチング液３とガス流入口
１５より流入したガス１４とは、スプレーガン２０の内
部で混合し、スプレーノズル２１より噴射されてエツチ
ング用気泡分散エツチング液１７をなし、被加工物支持
台１０上に設置された被加工物９の加工面に連続的に供
給され、加工面のエツチングに寄与する。この場合、ス
プレーを行うための圧力負荷は第１図の実施例で示した
加圧ポンプによりなされる。ここで、スプレーから噴射
されるエツチング用気泡分散エツチング液１７の流れは
、その内部に含まれる微細な気泡の流れにエツチング液
の流れが追随するため、加工面に到達するまでほとんど
速度が衰えず、そのため気泡を含まないエツチング液だ
けを噴射させた場合よりも大きな撹拌効果が得られる。

なお、エツチング槽１の外部における動作は、第１図に
示した実施例の場合と同様である。

固体材料を化学液でエツチングする時の基本的な機構は
、まず両者が接触すると、その界面にイオンの吸着層や
イオン濃度が変化する拡散層が形成され、つぎにこれら
の層を通して流側から固体表面へ反応性イオンが供給さ
れ、固体表面から流側へは反応生成物が移動することに
より、エツチングの進行することが知られている。従っ
て、エツチングの加工速度や加工面の状態を改善するに
は、反応性イオンや反応生成物の移動を速やかに行うこ
とが重要で、撹拌の目的は拡散層に作用してこれを薄く
することにより、これら反応生成物の移動を迅速に行い
、加工の特性を改善することにある。

第２図に示す実施例のエツチング装置を用いたエツチン
グ方法では、加工面におけるエツチング用気泡分散エツ
チング液１７の撹拌効果は、エツチング液の流速と流れ
の乱れ状態によって決まるが、エツチング装置が前記の
ような構成となっているため、エツチング間隙１２を小
さくすることにより加工面での流速を速くすることがで
き、しかもガス１４を強制的に導入してため、エツチン
グ用気泡分散エツチング液１７は極めて複雑な流れ方を
する。この結果としで、大きな撹拌効果が得られる。

第３図に示す実施例のエツチング装置を用いたエツチン
グ方法では、気泡分散エツチング液１７をスプレー状に
して加工面に噴射しているため、第２図に示す実施例の
エツチング装置の場合のような撹拌効果は問題とはなら
ない。この場合、被加工物支持台１０を回転させれば、
加工面に対し気泡分散エツチング液１７をより均一に作
用させることのできることは自明である。

つぎに、本発明によるエツチングの具体的な実施例とし
て、第２図に示す実施例のエツチング装置を用いた場合
の結果を第４図に示す。図は、水酸化カリウム（濃度３
０ｗｔ％）をエツチング液、シリコン単結晶を被加工物
とした場合のエラチング用気泡分散エツチング液の流速
（横軸）とエッチ速度（縦軸）との間の関係を示してい
る。図より、流速を一定とした場合、従来方法と比較し
、本発明によるエツチング方法ではエッチ速度が２倍以
上向上していることが分かる。

また、本発明により水酸化カリウム濃度を１０〜３０ｗ
ｔ％、液温を８０〜９０°Ｃ２平均流速を１〜４．５ｍ
／ｓｅｃとした条件下でエツチングを行った結果、表面
粗さ０．２μｍ以下の光沢面が得られた。一方、従来の
浸漬法によるエツチングやガス１４を使用しないエツチ
ング液３だけの高速流によるエツチングを行った場合、
表面粗さは各々１μｍ以上及び０．４μｍ以上の艶消し
面となった。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のエツチング方法及びそれ
を用いた装置によれば、被加工面に対しエツチング液を
効果的に作用させることができるため、従来法によるエ
ツチングの場合と比較し、エツチングの高能率化及び被
加工面の高品質化を達成することができるといった利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は第１図
の実施例のエツチング槽部分の第１の実施例を示す図、
第３図は第１図の実施例のエツチング槽部分の第２の実
施例を示す図、第４図は第２図に示す実施例による気泡
分散エツチング液の流速とエッチ速度との関係を従来法
と比較して示す図。 ■　・ ３　・ ５　・ ６　・ ７　・ ９　・ １１　・ １２　・ １３　・ １５　・ １７　・ エツチング槽、２・・液溜め槽 エツチング液、４・・加圧ポンプ 流入側循環パイプ、 排液側循環バイブ、 エツチング容器、８・・容器カバー 被加工物、１０・・被加工物支持台、 被加工物固定枠、 エツチング間隙、 エツチング液流入口、１４・・ガス、 ガス流入口、１６・・混合ミキサ エツチング用気泡分散エツチング液、 １８・・排出用気泡分散エツチング液、１９・・排出液
出口、２０・・スプレーガン、２１・・スプレーノズル
、３０．混合器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加工物の加工面をエッチング液にさらすことに
   より前記加工面をエッチングするエッチング方法におい
   て、前記エッチング液中に気泡を一様に分散させた気泡
   分散エッチング液を前記加工面に連続的に供給させるこ
   とを特徴とするエッチング方法。
2. （２）被加工物の加工面をエッチング液にさらすことに
   より前記加工面をエッチングするエッチング装置におい
   て、前記エッチング液中に気泡を一様に分散させる混合
   手段と、該混合手段により得られた気泡分散エッチング
   液を前記加工面に連続的に供給する手段とを設けたこと
   を特徴とするエッチング装置。