JPH05291234A - シリコン基板への溝の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はシリコン基板に溝（実施例は光ファ
イバアレイなどのガイドに用いられるＶ溝）を形成する
際、エッチングでその溝を形成した後、基板に付着した
エッチング液が再エッチングをする場合悪影響を及ぼす
ことを除去する方法を提供するものである。 【構成】 前記目的のため本発明は、前記溝１４形成
後、エッチング液９から基板１を引き上げ、希塩酸１０
で洗浄、即ち酸洗浄するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバアレイな
どの整列ガイドに用いられるシリコン（Ｓｉ）基板に形
成するＶ字形の溝即ちＳｉ−Ｖ溝の製法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては電
子通信学会技術研究報告ＯＱＥ７９−４（１９７９）
「シリコンエシェレット型回析格子を用いた光分波器」
に開示されるＳｉ単結晶板のエッチングによる製造方法
があった。

【０００３】図２は、かかる従来の異方性エッチングに
よるＳｉ−Ｖ溝の形状を示す図。図３はその製造方法を
示す図である。

【０００４】以下手順を説明する。

【０００５】単結晶Ｓｉ（シリコン）のエッチング液と
してアルカリ金属水酸化物水溶液（ＫＯＨ，ＮａＯＨな
ど）や、アミン系水溶液（ヒドラジン，エチレンジアミ
ン）を用いると、結晶面によってエッチング速度が異な
る異方性エッチングが行なわれる。このＳｉの異方性エ
ッチングは半導体素子の製造、たとえば良く知られたメ
サ形トランジスタやＶ−ＭＯＳＩＣで、すでに実際に利
用されている。また、最近ではＬＳＩ製造時の高精度マ
スク・ウェハアライメントに用いる微小貫通孔の形成に
も用いられている。

【０００６】光回路部品の領域でも最近になって、この
Ｓｉの異方性エッチングをファイバや円柱状レンズをマ
ウントするための高精度なＶ溝の製作に利用するように
なり、これを用いてフラット形ファイバケーブルのスプ
ライスに成功している。

【０００７】上述のエッチング液を用いると、Ｓｉの
｛ｈｋｌ｝（結晶の面と方向を表す記）面のエッチング
速度Ｒ_hkl は一般に異方性を示し、Ｒ₁₁₁ ＜Ｒ_hkl とな
る。この性質を利用するとＳｉウェハ上にＶ溝を形成す
ることが可能となる。たとえば、｛１００｝面を表面と
するＳｉウェハに適当な形状のＳｉＯ₂ やＳｉ₃ Ｎ₄ な
どのエッチング保護膜をほどこし、異方性エッチングを
行なうと図２に示すようなＶ溝が形成される。Ｖ溝の開
き角はＳｉウェハの表面を結晶面のいずれの面にするか
によって異なっており、｛１００｝面をウエハ面とする
と開き角は７０．５３°となる。

【０００８】図３に示す前記Ｖ溝の形成方法を同図
（ａ）〜（ｊ）の順に従って以下に説明する。

【０００９】（ａ）Ｓｉ基板であるウェハ１を用意す
る。

【００１０】（ｂ）前記ウェハ１上に保護膜２を形成す
る。この保護膜２は一般にＳｉ₃ Ｎ₄ あるいはＳｉＯ₂
である。

【００１１】（ｃ）前記保護膜２の上にレジスト３を塗
布する。

【００１２】（ｄ）所望のマスクパターン５を重ねて露
光する。

【００１３】（ｅ）前記露光後、現像するとレジスト３
がパターン化されレジスト窓７が形成される。

【００１４】（ｆ）次いで、前記パターン化された（窓
７が形成された）レジスト３をマスクにして、前記保護
膜２をエッチングすると、該保護膜２にも窓８が形成さ
れる。

【００１５】（ｇ）次いで、レジスト３を除去する。

【００１６】（ｈ）残ったパターン化された（窓８が形
成された）保護膜２をマスクにして、Ｓｉ基板を前述し
たエッチング液でエッチングすると、図に示すようにＶ
溝１４が形成される。

【００１７】（ｉ）次いで、保護膜２を除去する。

【００１８】（ｋ）全面に金（Ａｕ）をコートして完成
する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た形成方法は以下の欠点があった。

【００２０】水酸化カリウムを主成分とするアルカリエ
ッチング液は水洗では洗浄完了するまでに時間がかか
り、洗浄が完了するまでにエッチングが進行し、エッチ
ング面が平滑に仕上がらないという欠点があった。ま
た、不完全な洗浄の場合ウェハに残存する水酸化カリウ
ムが斑に固化し、再度エッチングするときにはエッチン
グの妨げになることがあった。

【００２１】とくにエッチングを深くしたいときには、
エッチング深さを測定し、エッチングを繰り返すため、
エッチング面の凹凸が進行するという欠点があった。

【００２２】本発明はこの欠点を除去するために、エッ
チング液から引上げた後、酸洗浄を行うことにより、再
エッチングへ悪影響を及ぼさない製法を提供するもので
ある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、Ｓｉ板をエッチング液から引き上げた
後、直ちに酸洗浄を行う工程を付加したものである。洗
浄液としては希塩酸（濃度５〜１０％程度）を用い、洗
浄槽の中で振り洗いして水酸化カリウムを除去した後、
水洗して塩酸分を除去する。

【００２４】

【作用】前述したように本発明は、エッチング液から引
き上げた後酸洗浄するようにしたので、Ｓｉ板に付着し
た水酸化カリウムは希塩酸の洗浄液の作用により中和さ
れてＳｉ板より除去される。また、その希塩酸は水洗に
より簡単に除去される。

【００２５】

【実施例】図１に本発明の実施例の製法を示し、以下同
図（ａ）〜（ｌ）の順に従って説明する。

【００２６】（ａ）Ｓｉ基板であるウェハ１を用意す
る。

【００２７】（ｂ）前記ウェハ１上に保護膜２を形成す
る。この保護膜２は一般にＳｉ₃ Ｎ₄ あるいはＳｉＯ₂
であるが、エッチング深さが大きいときはＳｉ₃ Ｎ₄ を
用い、同深さが小さいときはＳｉＯ₂ でよい。

【００２８】（ｃ）次に前記保護膜２の上にレジスト３
を塗布する。

【００２９】（ｄ）所望のマスクパターン５を基板１上
に重ねて露光する。

【００３０】（ｅ）前記露光後、現像するとレジスト３
がパターン化されレジスト窓７が形成される。

【００３１】（ｆ）次いで、前記パターン化された（窓
７が形成された）レジスト３をマスクにして、前記保護
膜２をエッチングすると、該保護膜２にも窓８が形成さ
れる。

【００３２】（ｇ）次いで、レジスト３を除去する。こ
こまでは従来の方法と同じである。

【００３３】（ｈ）残ったパターン化された（窓８が形
成された）保護膜２をマスクにして、Ｓｉ基板を前述し
たエッチング液でエッチングする。

【００３４】光ファイバガイドでは、７０〜１３０μｍ
程度のエッチング深さ１２が必要であり、エッチング途
中でエッチング液９から引上げてエッチングされた深さ
１２の測定を行なうのが通常である。このとき、基板１
に付着したエッチング液を完全に除去しなければ、エッ
チングで形成されたＶ溝１４の表面に凹凸ができ、形状
が不正確となる。そのために次の処理を行なう。

【００３５】（ｉ）即ち、希塩酸（濃度５〜１０重量
％）１０の中に浸けて洗浄（即ち酸洗浄）すると、エッ
チング液である水酸化物、例えば水酸化カリウムが中和
されて除去される。

【００３６】（ｋ）次いで、水１１で塩酸分を洗い落
し、エッチング深さ１２を測定し、その深さが足りない
ときは、再度エッチングして洗浄し測定する前記（ｈ）
からこの（ｋ）までの工程を繰り返す。

【００３７】（ｌ）エッチングされたＶ溝１４が所定の
深さ１２になれば、その後、保護膜２を除去する。そし
てＡｕコートするのは従来同様である。

【００３８】図４はＶ溝が完成された斜視図であり、Ｓ
ｉ基板２０にＶ溝２１がエッチング形成されたものであ
る。図５は本実施例によるＳｉ−Ｖ溝をもちいたファイ
バアレイの図であり、Ｖ溝２１の中にファイバ２２を並
べたものである。隣り合う複数本のファイバ２２を整列
させるガイドはＶ溝２１の底面と側面がガイドとなるの
で深さと巾の寸法精度及び面精度が高精度でなければな
らない。本実施例によれば高精度なエッチングが行える
のでこのようなガイドの作製には最適である。

【００３９】以上説明した溝は、図４では完全なＶ字形
ではないが、一般にこのような形状の溝をＶ溝と称して
おり、前述した実施例もそのようなＶ溝に限るものでな
いことは説明を要さないであろう。

【００４０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、エッチング終了時にＳｉ基板に付着したエッチング
液の水酸化物が簡単かつ完全に除去できるのでＳｉ−Ｖ
溝が精度良く作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例

【図２】異方性エッチングによるＳｉＶ溝例

【図３】従来例

【図４】本発明の実施例完成図

【図５】ファイバアレイ構成図

【符号の説明】

１ Ｓｉウェハ ２ 保護膜 ３ レジスト ９ エッチング液 １０ 希塩酸 １１ 水 １２ 深さ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板に溝を形成する工程におい
   て、該溝をエッチングで形成した後、そのエッチング液
   から前記基板を引き上げて、酸洗浄して基板に付着した
   エッチング液を除去する工程を含むことを特徴とするシ
   リコン基板への溝の形成方法。