KR20150080586A - Etching Method, Mask, Functional Component, and Method for Manufacturing Functional Component - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에칭 방법, 마스크, 기능 부품 및 기능 부품의 제조 방법에 관한 것으로, 미세한 요철 패턴 또는 관통공을 에칭에 의해 유리 기판에 형성하는 방법 및 이에 사용하는 에칭 마스크, 이 방법을 이용한 MEMS 마스크 블랭크, 바이오 칩 등의 기능 부품 또는 중간체 등의 제조에 이용하기에 매우 적합한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an etching method, a mask, a functional part, and a manufacturing method of a functional part, and more particularly, to a method of forming a fine uneven pattern or through hole on a glass substrate by etching and an etching mask used therefor, , A biochip, or the like, or an intermediate product.
본원은, 2012 년 11월 21일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 2012-255742호에 따라 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.The present application claims priority from Japanese Patent Application No. 2012-255742 filed on November 21, 2012, the contents of which are incorporated herein by reference.
종래, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 분야에서는 실리콘 웨이퍼에 미세한 패턴 가공이 중심이었지만, DNA(deoxyribonucleic acid) 칩으로 대표되는 것과 같은 바이오 관계를 중심으로는 유리 기판에의 미세한 패턴 가공이 요구되게 되었다.In the field of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), fine pattern processing has been mainly performed on a silicon wafer. However, microscopic pattern processing on a glass substrate has been required, centering on bio relations represented by DNA (deoxyribonucleic acid) chips.
유리 기판에 미세한 오목부(凹)를 형성하기 위해서, 유리 기판 상에 마스크를 형성하고 에칭하여, 소망하는 오목부를 형성하는 방법으로는, 특허 문헌 1과 같이, 유리 기판 상에, 복수의 막으로 마스크를 형성하여, 오목부를 에칭하는 방법이 제안되고 있다.As a method of forming a desired concave portion by forming a mask on the glass substrate and etching to form a fine concave on the glass substrate, there is a method of forming a desired concave portion by forming a plurality of films A method of forming a mask and etching the concave portion has been proposed.
또한, DNA, 단백질 등의 바이오 분자나 이 바이오 분자를 가지는 세포를 내부에 고정하기 위한 관통공이, 유리 기판의 두께 방향으로 관통된 바이오 칩이나, 반도체 디바이스의 제조 공정에서, 반도체 칩과 실장 기판을 전기적으로 연결하기 위해서, 반도체 칩과 실장 기판의 사이에 인터포저(interposer)를 배치하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 여기서, 인터포저에는, 그 두께 방향으로 관통하는 관통공이 형성되어 있고, 이 관통공에 금속재료를 충전하거나 관통공 내면에 금속막을 형성하여 관통 컨택트를 형성함으로써, 이 관통 컨택트를 통해 반도체 칩과 실장 기판이 전기적으로 연결된다. 이 경우, 상기 종래 예에서는, 인터포저를 구성하는 기판으로서 유리 기판을 사용하는 것이 개시되어 있다.In addition, through holes for fixing biomolecules such as DNAs and proteins or cells having these biomolecules in the inside thereof in the thickness direction of the glass substrate or in a manufacturing process of a semiconductor device, In order to electrically connect, it is known to dispose an interposer between a semiconductor chip and a mounting substrate (see, for example, Patent Document 2). In this case, the interposer is provided with a through hole penetrating in the thickness direction, and a metal material is filled in the through hole or a metal film is formed on the inner face of the through hole to form a through contact, The substrate is electrically connected. In this case, in the above-described conventional example, a glass substrate is used as a substrate constituting the interposer.
이와 같이, 유리 기판은, 특정 용도 또는 디바이스의 미세화에 대응하기 위해서 바람직하게 사용된다. 유리 기판에 관통공을 형성하는 방법으로는, 이하의 것이 알려져 있다.As described above, the glass substrate is preferably used in order to cope with a specific use or miniaturization of a device. As a method of forming a through hole on a glass substrate, the following are known.
예를 들어, 유리 기판의 일면에 레지스트 패턴을 형성하고, 유리 기판의 타면에 보호막을 형성한 후, 레지스트 패턴 너머로 유리 기판을 일면으로부터 습식 에칭함으로써 테이퍼 형상의 관통공을 형성한다. 또는, 유사한 방법을 이용하여, 유리 기판의 일면으로부터 대략 중간 위치까지 쇠퇴 테이퍼 형상의 구멍을 형성한 후, 똑같이 유리 기판의 타면으로부터 대략 중간 위치까지 쇠퇴 테이퍼 형상의 구멍을 형성한다. 이와 같이 유리 기판의 양면으로부터 형성된 구멍이 연통해 관통공이 형성된다.For example, a resist pattern is formed on one surface of a glass substrate, a protective film is formed on the other surface of the glass substrate, and a tapered through hole is formed by wet etching the glass substrate from the one surface over the resist pattern. Alternatively, a reduced tapered hole is formed from one surface of the glass substrate to an approximately intermediate position using a similar method, and then a reduced tapered hole is likewise formed from the other surface of the glass substrate to an approximately intermediate position. As described above, the through holes are formed through the holes formed from both sides of the glass substrate.
유리 기판에 대한 불산계의 에칭액에 의한 습식 에칭에는 금속 마스크 재료로서 크롬(Cr)이 사용된다(특허 문헌 3).Chromium (Cr) is used as a metal mask material for wet etching by a fluoric acid etchant on a glass substrate (Patent Document 3).
<선행 기술 문헌><Prior Art Literature>
<특허 문헌><Patent Literature>
<특허문헌 1> 일본 특허등록공보 제3788800호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Publication No. 3788800
<특허문헌 2> 일본 공개특허공보 특개 2010-70415호 공보Patent Document 2: JP-A-2010-70415
<특허문헌 2> 일본 공개특허공보 특개 2008-307648호 공보Patent Document 2: JP-A-2008-307648
그러나, 유리 기판에 대한 불산계의 에칭액에 의한 습식 에칭에 크롬막을 사용했을 경우, 얕은 홈 등의 단시간의 에칭에서는 크롬막이 에칭액에 충분히 견딜 수 있지만, 깊은 홈이나 관통공 등을 형성할 때와 같이 장시간의 에칭을 수행했을 경우에는, 크롬막이 불산계 에칭액에 의해 부식되고 내성이 열화되어 핀홀의 원인이 된다. 최악의 경우 크롬막이 완전하게 용해되어 버린다. 또한, 크롬막의 미세한 핀홀이 유리 기판 표면에 있어서 결함의 원인이 되는 경우는, 단시간의 에칭에서도 부식에 의한 크롬막에의 손상이 핀홀에 의한 결함의 발생 원인이 된다.However, when a chromium film is used for wet etching with a fluoric acid etching solution on a glass substrate, the chromium film can withstand the etching solution sufficiently in a short time etching such as a shallow groove, but as in the case of forming a deep groove, When the etching is performed for a long time, the chrome film is corroded by the fluoric acid etchant and the resistance is deteriorated to cause pinholes. In the worst case, the chrome film is completely dissolved. Further, when a fine pinhole of the chromium film causes defects on the surface of the glass substrate, damage to the chromium film due to corrosion even in a short time of etching may cause defects due to pinholes.
따라서, 종래는 특허 문헌 1과 같이, 크롬막 상에 금 등으로 내식성이 뛰어난 금속을 거듭하여 막을 형성하는 등의 조치를 취해왔다. 그러나, 이 방법에서는, 금 등의 귀금속이 고가인데다가, 막 형성 횟수의 증가, 금속 종류에 맞는 마스크 막의 에칭이 필요하여 그 공정이 복잡하게 된다. 그 때문에, 작업 공정 수가 증가하는 동시에 작업 시간이 증대되어 비용을 상승시키는 원인이 되었는 바, 개선하고자 하는 요구가 있었다.Therefore, conventionally, as in Patent Document 1, measures have been taken such as forming a film by depositing a metal having excellent corrosion resistance on a chromium film with gold or the like. However, in this method, the noble metal such as gold is expensive, the number of times of film formation increases, and etching of the mask film suited to the kind of metal is required, complicating the process. As a result, the number of working steps is increased, and the working time is increased and the cost is raised, and there has been a demand for improvement.
게다가, 장시간의 에칭에 대해 복수 층의 마스크를 사용했을 경우, 500~5000 cm2 정도의 대면적을 가지는 유리 기판에, 깊이 50 ㎛ 정도의 구멍을 다수 형성하는 경우에, 유리 기판의 면 안쪽 방향에서, 각 구멍의 깊이 치수, 지름 치수 등의 불균형이 발생되는 문제가 있었다. 이 문제는, 복수 층으로 이루어진 마스크의 두께가 수 ㎛ 내지 수십 ㎛로 커지는 것에 기인하여 처리중의 구멍의 내부에서 에칭액 공급의 불균일성과 관계되는 것으로 생각된다. 이 문제는, 관통공의 형성 및 관통하지 않는 구멍의 형성 처리 중에서도 발생하고 있어, 이를 해결하고자 하는 요구가 있었다.In addition, when using a mask with a plurality of layers for the etching for a long time, 500 to the glass substrate having a large surface area of 5000 cm 2 or so, if a large number to form a hole of approximately the
따라서, 본 발명은, 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 구조가 단순하고, 에칭액에 대한 내성을 향상시켜, 두께를 얇게 하는 것이 가능하고, 또한, 수율을 향상시킬 수가 있도록 면내 균일성이 유지 가능한 처리를 할 수 있는 마스크를 제공함으로써, 장시간 처리가 가능하여 수율을 향상시킬 수 있는 면내 균일성이 유지 가능한 유리 기판의 에칭 방법, 마스크, 기능 부품, 및 기능 부품의 제조 방법을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is an object of the present invention to provide an etching solution which is simple in structure, improved in resistance to an etchant, can be reduced in thickness, A mask, a functional part, and a method of manufacturing a functional part by providing a mask capable of performing processing for a long period of time and capable of maintaining the in-plane uniformity capable of improving the yield.
본 발명의 제 1 측면에 따른 에칭 방법은, 유리 기판 상에, 적어도 크롬(Cr) 및 질소(N)를 함유하는 막을 포함하는 마스크를 형성하고, 불산계 에칭액(etchant)을 사용하여 에칭을 수행한다.An etching method according to the first aspect of the present invention is characterized in that a mask including at least a film containing chromium (Cr) and nitrogen (N) is formed on a glass substrate and etching is performed using a fluoric acid etchant do.
본 발명의 제 1 측면에 따른 에칭 방법에서, 상기 마스크는 주성분으로 크롬을 포함하고, 상기 마스크는 15 원자% 이상 내지 39 원자% 미만의 질소를 포함할 수 있다.In the etching method according to the first aspect of the present invention, the mask includes chromium as a main component, and the mask may contain nitrogen of 15 atomic% or more and less than 39 atomic%.
본 발명의 제 1 측면에 따른 에칭 방법에서, 상기 막은, X선 회절에서 넓은(broad) 할로 패턴(halo pattern)을 나타내어 회절 피크를 갖지 않을 수 있다.In the etching method according to the first aspect of the present invention, the film exhibits a broad halo pattern in X-ray diffraction and may not have a diffraction peak.
본 발명의 제 1 측면에 따른 에칭 방법에서, 상기 에칭에 의해 상기 유리 기판에 형성되는 오목부(凹)의 깊이는 10 내지 500 ㎛로 설정될 수 있다.In the etching method according to the first aspect of the present invention, the depth of the recess formed in the glass substrate by the etching may be set to 10 to 500 탆.
본 발명의 제 1 측면에 따른 에칭 방법에 있어서, 상기 마스크의 평균 두께는, 5 내지 500 nm일 수 있다.In the etching method according to the first aspect of the present invention, the average thickness of the mask may be 5 to 500 nm.
본 발명의 제 2 측면에 따른 마스크는, 불산계 에칭액을 사용한 에칭에서, 상기 에칭액과 유리 기판 사이에 배치되며, 적어도 크롬(Cr) 및 질소(N)를 함유하는 막을 포함한다.The mask according to the second aspect of the present invention includes a film disposed between the etching liquid and the glass substrate and containing at least chromium (Cr) and nitrogen (N) in etching using a hydrofluoric acid etching liquid.
본 발명의 제 2 측면에 따른 마스크는, 주성분으로 크롬을 포함하고, 15 원자% 이상 내지 39 원자% 미만의 질소를 포함할 수 있다.The mask according to the second aspect of the present invention may contain chromium as a main component and may include nitrogen of 15 atom% to less than 39 atom%.
본 발명의 제 3 측면에 따른 기능 부품은, 유리 기판; 및 상기 유리 기판 상에 형성된 적어도 크롬(Cr)과 질소(N)를 함유하는 막;을 포함한다.A functional component according to a third aspect of the present invention includes: a glass substrate; And a film containing at least chromium (Cr) and nitrogen (N) formed on the glass substrate.
또한, 양산성 측면에서 안정된 성능을 발휘시키기 위해, 본 발명의 제 3 측면에 따른 기능 부품에서, 상기 막은, 주성분으로 크롬을 포함하고, 15 원자% 이상 내지 39 원자% 미만의 질소를 포함할 수 있다.In order to exhibit stable performance in terms of mass production, in the functional component according to the third aspect of the present invention, the film may contain chromium as a main component and may contain nitrogen of 15 atom% to less than 39 atom% have.
본 발명의 제 4 측면에 따른 기능 부품의 제조 방법은, 적어도 크롬(Cr)과 질소(N)를 함유하는 막을 포함하는 마스크를 유리 기판 상에 형성하고, 상기 유리 기판 표면에 불산계 에칭액을 사용하여 에칭을 수행하여, 10 내지 500 ㎛의 깊이를 갖는 구멍 또는 오목부(凹)를 상기 유리 기판 상에 형성한다.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a functional component, comprising: forming a mask including at least a film containing chromium (Cr) and nitrogen (N) on a glass substrate; And etching is performed to form a hole or a concave portion having a depth of 10 to 500 占 퐉 on the glass substrate.
본 발명의 제 4 측면에 따른 기능 부품의 제조 방법에서, 주성분으로 크롬을 포함하고, 15 원자% 이상 39 원자% 미만의 질소(N)를 함유하는 막을 포함하는 마스크를 유리 기판 상에 형성할 수 있다.In the method for manufacturing a functional component according to the fourth aspect of the present invention, a mask containing chromium as a main component and containing a film containing nitrogen (N) in an amount of 15 atomic% or more and less than 39 atomic% can be formed on a glass substrate have.
본 발명의 제 1 측면에 따른 에칭 방법에 의하면, 15 원자% 이상, 39 원자% 미만의 질소를 포함한 막을 포함함으로써, 크롬막 중에 포함되는 질소의 조성비를 최적화하여, 크롬막의 불산계 에칭액에 대한 내성을 향상시킴으로써, 금 등의 귀금속을 사용하지 않아도, 핀홀의 발생이 적은 유리의 습식 에칭을 가능하게 한다. 따라서, 질소를 함유하는 크롬 단층의 마스크에 의해, 처리 중인 구멍 내부에의 에칭액 공급에 영향을 주지 않는 막 두께로도 충분한 에칭액 내성을 가지는 것과 동시에, 대면적의 유리 기판에 대해서도 처리의 면내 균일성을 유지하는 것이 가능해진다.According to the etching method of the first aspect of the present invention, it is possible to optimize the composition ratio of nitrogen contained in the chromium film by including a film containing nitrogen of 15 atomic% or more and less than 39 atomic% to improve the resistance of the chromium film to the fluoric acid etching solution It is possible to wet etch the glass with less generation of pinholes without using a noble metal such as gold. Therefore, with the mask of the chrome single layer containing nitrogen, it is possible to have a sufficient etching solution resistance even with the film thickness not affecting the supply of the etching liquid into the hole in the process, and also to the large- Can be maintained.
여기서, 상기 마스크가 포함하는 질소의 함유량이, 상기의 범위(15 원자% 이상 내지 39 원자% 미만)를 벗어나는 경우, 에칭액에 대한 내성이 열화하여, 처리 시간이 길어짐에 따라 핀홀(피트)이 발생하기 때문에 바람직하지 않다.Here, when the content of nitrogen contained in the mask deviates from the above range (15 atomic% or more to less than 39 atomic%), the resistance to the etching solution deteriorates and pinholes (pits) It is not preferable.
본 발명의 제 1 측면에 따른 에칭 방법에서는, 습식 에칭 처리에 의해 표면에 미세 요철 구조 또는 관통공이 형성된 유리 기판, 및 상기 유리 기판의 표면에 적층 배치되는 상기 습식 에칭 처리의 에칭 마스크를 구비한 적층 구조체에서, 상기 에칭 마스크(마스크)의 주성분이 크롬으로, 15 원자% 이상, 39 원자% 미만의 질소를 포함한 적층 구조체를 형성할 수 있다.In the etching method according to the first aspect of the present invention, a wet etching process is applied to a glass substrate having a micro concavo-convex structure or a through hole formed on the surface thereof, and a laminate including the etching mask of the wet etching process stacked on the surface of the glass substrate In the structure, it is possible to form a laminated structure containing chromium in a main component of the etching mask (mask) and containing nitrogen of 15 atomic% or more and less than 39 atomic%.
본 발명의 제 1 측면에 따른 에칭 방법에서는, 상기 마스크가 15 원자% 이상, 39 원자% 미만의 질소를 포함할 수 있다. 또한, 상기 마스크가 15 원자% 이상, 37 원자% 이하의 질소를 포함할 수 있다.In the etching method according to the first aspect of the present invention, the mask may contain nitrogen of 15 atomic% or more and less than 39 atomic%. Further, the mask may contain nitrogen of 15 atomic% or more and 37 atomic% or less.
본 발명의 제 1 측면에 따른 에칭 방법에서는, 상기 마스크가, 상술한 것과 같은, 주성분이 크롬으로 15 원자% 이상, 39 원자% 미만의 질소를 포함한 막 이외의 층을 포함한 복수의 층을 가질 수 있다. 이때, 상기 마스크는, 크롬 이외의 이종 금속이나 저항이 되는 재료로부터 구성된 층을 가질 수 있다.In the etching method according to the first aspect of the present invention, it is preferable that the mask has a plurality of layers including a layer other than the film containing nitrogen in which the main component is chromium at 15 atomic% or more and less than 39 atomic% have. At this time, the mask may have a layer made of a dissimilar metal other than chromium or a material which becomes a resistance.
더 나아가 상기 마스크는, 크롬막으로 구성된 복수의 층을 가질 수 있다. 이때, 크롬막으로 구성된 복수의 층은 밀착층, 주층, 반사 방지층으로 구성되고, 주층이, 상술한 것과 같은 주성분이 크롬으로 15 원자% 이상, 39 원자% 미만의 질소를 포함한 막일 수 있다.Further, the mask may have a plurality of layers composed of a chromium film. At this time, the plurality of layers constituted by the chromium film may be composed of the adhesion layer, the main layer and the antireflection layer, and the main layer may be a film containing nitrogen in which the main component is chromium at 15 atomic% or more and less than 39 atomic%.
본 발명의 제 1 측면에 따른 에칭 방법에서, 상기 유리에 형성되는 오목부의 깊이를 10 내지 500 ㎛로 설정하는 수단이나, 상기 마스크의 평균 두께를, 5 내지 500 nm로 하는 수단을 채용할 수도 있다. 종래에 면내 균일성이나 처리의 확실성을 보증할 수 없는 면 넓이 조건 또는 처리 깊이 조건의 처리에 대해서도, 본 발명의 제 1 측면에 따른 에칭 방법에 의하면, 핀홀의 발생을 방지하면서 에칭액에 대한 내성을 처리의 종료 시간까지 유지하여, 처리 치수의 정확성을 확보할 수 있다.In the etching method according to the first aspect of the present invention, means for setting the depth of the concave portion formed in the glass to 10 to 500 mu m or means for setting the average thickness of the mask to 5 to 500 nm may be adopted . The etching method according to the first aspect of the present invention can prevent the occurrence of pinholes and improve the resistance to the etching solution even in the processing of the surface width condition or the processing depth condition that can not guarantee uniformity in the in- It is possible to maintain the accuracy of the process dimension by maintaining the process until the end time of the process.
더불어, 본 발명의 제 1 측면에 따른 에칭 방법에서, 마스크가 포함하는 막은, 질소 이외에, 미량의 탄소, 미량의 산소도 함유시킬 수 있고, 내 불산성에 있어서는, 미량이라면, 큰 영향 없이 첨가하는 것이 가능하다.In addition, in the etching method according to the first aspect of the present invention, the film included in the mask can contain a very small amount of carbon and a very small amount of oxygen in addition to nitrogen, and in the case of the hydrofluoric acid, It is possible.
또한, 본 발명의 제 1 측면에 따른 에칭 방법에서, 상기 마스크는, X선 회절에서 넓은 할로 패턴을 가져 날카로운 회절 피크를 갖지 않는 주성분이 크롬인 막을 포함함으로써, 상술한 에칭 내성을 가진다.Further, in the etching method according to the first aspect of the present invention, the mask has the etching resistance described above by including a film having a broad halo pattern in X-ray diffraction and having a main component chromium which does not have a sharp diffraction peak.
본 발명의 제 2 측면에 따른 마스크는, 불산계 에칭액을 사용한 에칭에 대해, 상기 에칭액과 유리기판 사이에 배치되어 적어도 주성분으로 크롬을 포함하고, 15 원자% 이상, 39 원자% 미만의 질소를 함유하는 막을 포함할 수 있다.The mask according to the second aspect of the present invention is characterized in that, for etching using a hydrofluoric acid etching solution, chromium is disposed as a main component between the etching solution and the glass substrate, and at least 15 atomic% and less than 39 atomic% . ≪ / RTI >
본 발명의 제 3 측면에 따른 기능 부품은, 유리 기판과; 상기 유리 기판 상에 형성되어, 적어도 주성분으로 크롬을 포함하고, 15 원자% 이상, 39 원자% 미만의 질소를 함유하는 막을 포함함으로써, 필요한 에칭액 내성을 가질 수 있다.A functional component according to a third aspect of the present invention comprises: a glass substrate; The film may include a film formed on the glass substrate and containing at least chromium as a main component and containing nitrogen of 15 atomic% or more and less than 39 atomic%, and may have necessary etching solution resistance.
본 발명의 제 4 측면에 따른 기능 부품의 제조 방법은, 적어도, 주성분으로 크롬을 포함하고, 15 원자% 이상, 39 원자% 미만의 질소를 함유하는 막을 포함하는 마스크를 유리 기판 상에 형성하고, 상기 유리 기판 표면에 불산계 에칭액를 사용하여 에칭을 수행하여, 10 내지 500 ㎛깊이를 갖는 구멍 또는 오목부(凹)를 형성함으로써 처리 치수의 정확성과 핀홀의 발생을 방지할 수 있게 된다.A method of manufacturing a functional component according to a fourth aspect of the present invention is a method for manufacturing a functional component, comprising: forming a mask on a glass substrate including at least a film containing chromium as a main component and containing nitrogen at 15 atomic% or more and less than 39 atomic% Etching is performed on the surface of the glass substrate using a fluoric acid etching solution to form holes or concave portions having a depth of 10 to 500 占 퐉 so as to prevent the accuracy of process dimensions and the occurrence of pinholes.
상기 본 발명의 각 측면에 따르면, 크롬막 중에 포함되는 질소의 조성비를 최적화함으로써 크롬막의 불산계 에칭액에 대한 내성의 향상을 도모하고, 금 등의 귀금속을 이용하지 않아도, 핀홀의 발생이 적은 유리의 습식 에칭이 가능한 효과를 얻을 수 있다.According to the respective aspects of the present invention, the composition ratio of nitrogen contained in the chromium film is optimized to improve the resistance of the chromium film to the hydrofluoric acid etchant, and even when a noble metal such as gold is not used, Wet etching can be obtained.
도 1A는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 에칭 방법을 나타내는 단면 공정도이다;
도 1B는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 에칭 방법을 나타내는 단면 공정도이다;
도 1C는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 에칭 방법을 나타내는 단면 공정도이다;
도 1D는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 에칭 방법을 나타내는 단면 공정도이다;
도 1E는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 에칭 방법을 나타내는 단면 공정도이다;
도 1F는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 에칭 방법을 나타내는 단면 공정도이다;
도 2A는 본 발명에 따른 에칭 방법의 제 2 실시 형태를 나타내는 단면 공정도이다;
도 2B는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 에칭 방법을 나타내는 단면 공정도이다;
도 2C는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 에칭 방법을 나타내는 단면 공정도이다;
도 3은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 에칭 방법에서, 유리 기판의 표면을 나타내는 평면도이다;
도 4는 본 발명에 따른 에칭 방법의 실험예를 보여주는 사진들이다;
도 5는 본 발명에 따른 에칭 방법의 실험예에서 XRD를 나타내는 그래프이다;
도 6은 본 발명에 따른 에칭 방법의 실험예에서 XRD와 Cr, CrN의 회절 피크를 나타내는 그래프이다.1A is a cross-sectional process diagram showing an etching method according to the first embodiment of the present invention;
1B is a cross-sectional process diagram showing an etching method according to the first embodiment of the present invention;
1C is a cross-sectional process diagram showing an etching method according to the first embodiment of the present invention;
1D is a cross-sectional process diagram showing an etching method according to the first embodiment of the present invention;
1E is a cross-sectional process diagram showing an etching method according to the first embodiment of the present invention;
1F is a cross-sectional process diagram showing an etching method according to the first embodiment of the present invention;
2A is a cross-sectional process diagram showing a second embodiment of an etching method according to the present invention;
2B is a cross-sectional process diagram showing an etching method according to a second embodiment of the present invention;
2C is a cross-sectional process diagram showing an etching method according to a second embodiment of the present invention;
3 is a plan view showing the surface of the glass substrate in the etching method according to the third embodiment of the present invention;
4 is a photograph showing an experimental example of an etching method according to the present invention;
5 is a graph showing XRD in an experimental example of an etching method according to the present invention;
6 is a graph showing diffraction peaks of XRD, Cr, and CrN in an experimental example of an etching method according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 에칭 방법의 제 1 실시 형태를, 도면에 근거하여 설명한다.A first embodiment of an etching method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
도 1A내지 도 1F는, 본 실시 형태에 있어서, 에칭 방법을 나타내는 단면 공정도이며, 도면에서, 부호 10은 유리 기판이다.1A to 1F are cross-sectional process drawings showing an etching method in the present embodiment, and
본 실시 형태에 따른 에칭 방법에 있어서, 미세 요철 구조가 형성되는 유리 기판(10)의 피 가공면(10A)를 연마하고, 연마 후의 유리 기판(10)을 세정하는 전처리 공정과, 유리 기판(10) 상에 에칭 마스크(11)이 되는 마스크 재료 막(11A)를 형성하는 마스크 재료 막 형성 공정과, 마스크 재료 막(11A) 상에 레지스트 패턴(12)를 패턴 형성하고, 마스크로서의 레지스트 패턴(12)를 통해 마스크 재료 막(11A)를 부분적으로 제거함으로써 에칭 마스크(11)을 얻는 에칭 마스크 형성 공정과, 레지스트 패턴(12) 및 에칭 마스크(11)을 마스크로서 사용한 습식 에칭 처리에 의해 유리 기판(10)에 오목부(10b)를 형성하는 유리 에칭 공정과, 유리 기판(10) 상의 에칭 마스크(11)을 제거하는 제거 공정을 포함하고 있다.In the etching method according to the present embodiment, the pretreatment step of polishing the
본 실시 형태에 따른 에칭 방법에서 전처리 공정은, 도 1A에 나타낸 바와 같이, 미세 요철 구조가 형성되는 유리 기판(10)의 피 가공면(10A)를 연마하고, 연마 후의 유리 기판(10)을 세정한다.1A, the
이러한 전처리 공정에서 준비하는 유리 기판(10)의 구성 재료는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 무알칼리 유리, 소다 유리, 결정성 유리(예를 들면, 네오세람(Neoceram) 등), 석영 유리, 납 유리, 칼륨 유리, 붕규산 유리(Schott제의 Tempax Float), 합성 석영 유리, 소다 라임 유리, 알루미노 실리케이트 유리, 저온 양극 접합용 유리(아사히 글라스 주식회사제의 SW시리즈), 백보드(whiteboard) 등, 또한 순수한 SiO2에 가까운 유리로부터 SiO2 이외의 불순물(첨가물)을 많이 함유하는 유리까지, 다양한 유리를 들 수 있다.The constituent material of the
그 다음, 도 1A에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 연마 패드(50)과 산화 세륨을 주성분으로 하는 연마액을 사용하여 유리 기판(10)의 피 가공면(10A)를 연마한다. 이 연마 공정은 0회에서 임의로 여러 차례 수행할 수가 있다. 연마 처리 후의 유리 기판(10)을 공지의 세정 방법을 이용해 세정하고, 기판 표면에 부착된 연마액 등을 제거한다. 유리 기판(10)의 세정 방법으로는, 세제를 사용하여 세정한 후, 순수 세정을 수행하는 것이 일반적이다.1A, the
마스크 재료 막 형성 공정에서는, 도 1B에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(10) 상에 에칭 마스크(11)이 되는 마스크 재료 막(마스크)(11A)를 형성한다. 이와 같이 유리 기판(10)과 마스크 재료 막(11A)로서 적층 구조체(30)을 구성한다.In the mask material film forming step, a mask material film (mask) 11A to be an
마스크 재료 막(11A)는, 주성분이 크롬으로, 15 원자% 이상, 39 원자% 미만의 질소를 포함한 막을 주층으로서 포함한다. 마스크 재료 막(11A)의 크롬막의 평균 두께는, 5 내지 500 nm, 예를 들어 100 내지 300 nm로 설정할 수가 있다.The
마스크 재료 막(11A)로서의 크롬막의 형성 방법에서는, 양산성 등을 고려하여, 스퍼터링법을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 스퍼터링 가스로서는, 아르곤 가스, 질소 가스 및 이산화탄소 가스의 혼합 가스를 사용하는 것이 바람직하고, 소망하는 응력, 및 반사율을 얻을 수 있도록, 유량비를 설정할 수 있다. 특히, 막 중의 질소 농도가 상기의 범위(15 원자% 이상 내지 39 원자% 미만)가 되도록 질소 가스 유량 등의 조건을 설정한다. 또한, 스퍼터링 장치로서는, 공지의 구조를 가지는 장치를 사용할 수 있다. 막의 형성 조건이나 장치 구성에 대한 상세한 설명은 후술 한다.In the method of forming the chromium film as the
에칭 마스크 형성 공정에서는, 마스크 재료 막(11A) 상에 레지스트 패턴(12)를 패턴 형성하고, 마스크로서의 레지스트 패턴(12)를 통해 마스크 재료 막(11A)를 부분적으로 제거하여 에칭 마스크(11)를 얻는다.In the etching mask forming step, a resist
여기에서는 먼저, 적층 구조체(30)의 마스크 재료 막(11A)에 레지스트를 도포하고, 이를 노광, 현상 처리하여, 도 1C에 나타낸 바와 같이, 개구부(12a)를 가지는 레지스트 패턴(12)를 형성한다. 그 다음, 도 1D에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(12)를 마스크로 하는 습식 에칭 처리에 의해 마스크 재료 막(11A)를 부분적으로 제거하여, 레지스트 패턴(12)의 개구부(12a)에 통하는 개구부(11a)를 마스크 재료 막(11A)에 형성한다. 이를 통해, 소정 형상의 평면 패턴을 가지는 에칭 마스크(11)을 얻는다.Here, first, a resist is applied to the
유리 에칭 공정에서는, 유리 기판(10) 상에 형성된 에칭 마스크(11) 및 레지스트 패턴(12)를 마스크로 하여, 불산계의 에칭액을 사용한 습식 에칭 처리를 수행한다. 에칭액으로는, 예를 들면, 불산을 포함한 에칭액(불산계 에칭액)을 사용할 수 있다. 불산을 포함한 에칭액으로는, 특별히 한정되지 않지만, 목적으로 하는 처리 속도가 빠른 경우에는 불산 농도를 높게 하고, 처리 속도가 늦은 경우에는 불산 농도를 낮게 할 수 있다.In the glass etching step, using the
이러한 습식 에칭 처리에서는, 레지스트 패턴(12)의 개구부(12a)에 연속하는 에칭 마스크(11)의 개구부(11a)로부터 등방적으로 유리 기판(10)의 에칭을 진행시켜, 도 1E에 나타낸 바와 같이, 개구부(11a)에 대응하는 위치에 단면 반원형의 오목부(10b)를 형성한다. 유리 기판(10)의 에칭 처리에는 불산계의 에칭액을 이용하는 것이 일반적이다. 불산계의 에칭액으로는, 불산, 불산과 무기산의 혼합액, 불산에 불화 암모늄을 첨가한 BFH를 사용할 수 있다.In this wet etching process, the etching of the
제거 공정에서는, 도 1F에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(10) 상의 에칭 마스크(11) 및 레지스트 패턴(12)를, 공지의 박리 방법을 이용하여 박리 하면, 제 1 면에 미세 요철 구조를 구성하는 오목부(10b)가 형성된 유리 기판을 얻을 수 있다. 이러한 유리 기판을, 특정의 기능 부품(예를 들면, MEMS, DNA 칩 등)으로 사용할 수 있다.In the removing step, as shown in Fig. 1F, when the
여기서, 마스크 재료 막(11A)의 막 조성은 주성분이 크롬으로, 15 원자% 이상, 39 원자% 미만의 질소를 포함하도록 조정되어 막을 형성하고 있다. 마스크 재료 막(11A)의 에칭액 내성을 조정하기 위해, 마스크 재료 막(11A)에 질소를 함유시킬 필요가 있기 때문에, 반응성 스퍼터링법에 의해 증착하는 것이 바람직하다. 이 경우, 마스크 재료 막(11A)를 증착하려면, 소정의 조성(크롬)의 타겟을 이용하여 스퍼터링 가스로서 아르곤 등의 불활성 가스에 질소를 첨가하면 된다. 게다가, 각종 산화 질소, 각종 산화 탄소 등의 산소, 질소 또는 탄소 등을 포함한 가스를 적절하게 첨가할 수도 있다. 또한, 마스크 재료 막(11A)의 질소 농도는, 스퍼터링 가스 비율 및 스퍼터의 전력을 제어함으로써 조정한다.Here, the film composition of the
또한, 본 실시 형태에서, 마스크 재료 막(11A)는, X선 회절에서 넓은 할로 패턴을 나타내어 회절 피크를 갖지 않는 막이다.Further, in the present embodiment, the
크롬에 질소를 함유시킴으로써, 내 불산 성능을 일반적으로 높게 하는 것이 가능하다.By containing nitrogen in chromium, it is possible to generally increase the hydrofluoric acid performance.
또한, 질소 함유 분위기에서 크롬을 스퍼터링 한 경우, 질소 함유량을 제어함으로써, X선 회절에서 넓은 할로 패턴을 나타내어 회절 피크를 갖지 않는 상태(비정질(amorphous) 상태)로 할 수 있다. 이러한 상태로 함으로써, 결정립계를 없앨 수 있기 때문에, 결정립계로부터의 액체의 스며듬이 없어, 내 불산 성능을 보다 향상시키는 것이 가능해진다. 질소를 함유한 비정질(amorphous) 상태의 크롬막이면, 상기 성능을 발휘하고, 미량의 탄소, 산소를 함유해도 충분한 내 불산 성능의 효과를 가진다.Further, when chromium is sputtered in a nitrogen-containing atmosphere, by controlling the nitrogen content, it is possible to obtain a state in which there is no diffraction peak (amorphous state) by showing a wide halo pattern in X-ray diffraction. By making this state, since the grain boundaries can be eliminated, there is no permeation of liquid from the crystal grain boundaries, and the hydrofluoric acid performance can be further improved. The amorphous chromium film containing nitrogen exhibits the above-mentioned performance, and has sufficient hydrofluoric acid performance even if it contains trace amounts of carbon and oxygen.
본 실시 형태에 따르면, 습식 에칭 처리에 의해 피 가공면(10A)에 미세 요철 구조(오목부(10b))가 형성되는 유리 기판(10)과 유리 기판(10)의 피 가공면(10A)에 적층 배치되어 습식 에칭 처리의 에칭 마스크(11)이 형성되는 마스크 재료 막(11A)를 구비한 적층 구조체(30)에서, 마스크 재료 막(11A)를, 질소가 첨가된 크롬의 단층 막으로 구성하였다.According to the present embodiment, the
이와 같이 구성함으로써, 습식 에칭에 의해 유리 기판(10)에 오목부(10b)를 형성할 때, 습식 에칭이 진행되어도 마스크 재료 막(11A)(에칭 마스크(11))에 핀홀이 발생할 수 없게 된다. 따라서, 유리 기판(10)의 피 가공면(10A)에 형성되는 오목부(10b)의 엣지부에 부족 등의 결함 부분이 생기는 일 없이 소망하는 오목부(10b)를 형성할 수 있다. 즉, 유리 기판(10)에 질소 함유 크롬 단층 막의 마스크 재료 막(11A)(에칭 마스크(11))를 형성하는 것만으로 실현할 수가 있기 때문에, 구조를 단순화 할 수 있다. 또한, 유리 기판(10)의 피 가공면(10A)에 확실히 오목부(10b)를 형성할 수 있기 때문에, 수율을 향상시킬 수 있다.With this configuration, pinholes can not be generated in the
또한, 마스크 재료 막(11A)(에칭 마스크(11))를, 크롬을 주성분으로 하는 질화막으로 구성했다.Further, the
이와 같이, 마스크 재료 막(11A)를, 크롬을 주성분으로 함으로써, 유리 기판(10)에의 밀착성을 높일 수 있다. 더욱이, 마스크 재료 막(11A)를 질화막으로 함으로써 에칭액 내성을 향상시켜, 오목부(10b)에 대응하는 개구부(11a)를 쉽게 형성할 수 있다. 따라서, 유리 기판(10)의 피 가공면(10A)에 핀홀로 인한 결함을 형성하는 일 없이 확실히 오목부(10b)를 형성할 수 있어 수율을 향상시킬 수 있다.As described above, the adhesion of the
게다가, 에칭 마스크(11) 상에 형성되어 있는 레지스트 패턴(12)를 남겨둔 상태로 습식 에칭 처리를 수행했다.In addition, wet etching treatment was carried out while leaving the resist
이와 같이 구성함으로써, 에칭 마스크(11)에 핀홀 또는 핀홀이 되는 이물질 등의 결함이 있을 경우에도, 그로부터 기인하는 유리 기판(10)의 오목부(10b)에의 결함의 발생을 레지스트 패턴(12)에 의해 방지할 수 있다.This configuration makes it possible to prevent the occurrence of defects in the
본 실시 형태에서는 마스크 재료 막(11A)를 질소 함유 크롬 단층막으로 했지만, 이러한 크롬 단층막의 표면에, 한층 더, 크롬을 주성분으로 하는 산화막, 질화막 또는 탄화막, 또는 이들의 복합 화합물 중 어느 하나를 가질 수 있다. 더불어, 이러한 추가 적층막으로는, 예를 들면, Ni, Mo, Ti, Al, Cu, Au, Pt 등의 금속 또는 합금을 주성분으로 하는 산화막, 질화막 또는 산 질화막이 적층될 수도 있다. 특히, 반사율을 소망하는 범위로 하기 위해, 산화막을 적층할 수 있다.In the present embodiment, the
본 실시 형태에서는 크롬막의 불산계 에칭액에 대한 내성 향상에 질소 가스의 첨가가 효과적임을 발견하여, 크롬막 중에 포함되는 질소의 조성비를 최적화했다. 이로 인해 금 등의 귀금속을 사용하지 않아도, 핀홀의 발생이 적은 유리의 습식 에칭이 가능하게 된다. 피 처리물로는, 기판과 같이 평평한 표면 형상이 아닌 것이라도 적용하는 것이 가능하다.In the present embodiment, it has been found that the addition of nitrogen gas is effective in improving the resistance of a chromium film to a hydrofluoric acid etching solution, and the composition ratio of nitrogen contained in the chromium film is optimized. This makes it possible to wet etch the glass with less occurrence of pinholes, even if a noble metal such as gold is not used. As the material to be treated, it is possible to apply a material which does not have a flat surface shape like a substrate.
이하, 본 발명과 관련되는 에칭 방법의 제 2 실시 형태를, 도면에 근거하여 설명한다.Hereinafter, a second embodiment of an etching method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
도 2A 내지 도 2C는, 본 실시 형태에 있어서, 에칭 방법을 나타내는 단면 공정도이며, 도면에 대해, 부호 10은 유리 기판이다.2A to 2C are cross-sectional process drawings showing an etching method in the present embodiment, and
본 실시 형태의 에칭 방법에 있어서, 유리 기판의 일면을 상면으로 하고, 이 표면에 금속 마스크를 형성하고, 이 금속 마스크 너머로 유리 기판을 그 상면에서부터 습식 에칭하여 관통공을 형성하는 경우를 예를 들어 설명한다.In the etching method according to the present embodiment, a case where a glass substrate is formed with a top surface, a metal mask is formed on the top surface of the glass substrate, and the glass substrate is wet-etched from the top surface of the glass substrate to form a through- Explain.
본 실시 형태에 따른 에칭 방법도, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 전처리 공정과 마스크 재료 막 형성 공정과 에칭 마스크 형성 공정과 유리 에칭 공정과 제거 공정을 포함하고 있다.The etching method according to the present embodiment also includes a pretreatment step, a mask material film formation step, an etching mask formation step, a glass etching step and a removal step, similarly to the first embodiment.
본 실시 형태의 에칭 방법에서는, 제 1 실시 형태와 같은 범위에서 질소를 함유하는 크롬막(마스크 재료 막)(11, 13)을, 예를 들면 100 내지 300 nm의 두께로 유리 기판(10)의 상면(10A) 및 하면(10B)에, 각각 형성한다(마스크 재료 막 형성 공정). 유리 기판(10)의 재료로는, 제 1 실시 형태와 동일한 것을 들 수 있다. 크롬막(11, 13)의 막 형성 방법으로는, 제 1 실시 형태와 같이, 스퍼터링법을 이용하는 것이 바람직하다.In the etching method of the present embodiment, chromium films (mask material films) 11 and 13 containing nitrogen in the same range as in the first embodiment are formed to have a thickness of 100 to 300 nm, for example, Are formed on the
다만, 스퍼터링법에 의한 크롬막(13)의 증착 속도는 그다지 높지 않고, 크롬막(13)의 두께를 두껍게 하면 생산성을 저하시킨다. 이점을 고려하여, 크롬막(13)의 두께는 상기 범위 내에서 설정된다.However, the deposition rate of the
이어서, 크롬막(11)의 표면에 레지스트 패턴(12)를 형성한다(마스크 재료 막 형성 공정). 레지스트는 예를 들어 1 내지 3 ㎛의 두께로 스핀 코팅법에 의해 도포된다. 이와 같이 도포된 레지스트에 관통공 형성용의 패턴을 노광하고, 현상액으로 현상함으로써 레지스트 패턴(12)를 형성한다. 그리고, 이러한 레지스트 패턴(12) 너머로 크롬막(11)을 습식 에칭하여 패터닝 함으로써, 도 2A에 나타낸 바와 같이, 크롬 마스크(11)을 형성한다(에칭 마스크 형성 공정). 크롬막(11)의 에칭액으로는, 예를 들면, 질산 세륨 암모늄을 포함한 에칭액을 사용할 수가 있으며, 질산이나 과염소산 등의 산을 첨가할 수 있다.Then, a resist
다음으로, 도 2B에 나타낸 바와 같이, 크롬 마스크(11) 너머로 유리 기판(10)을 습식 에칭 한다(유리 에칭 공정). 에칭액으로는, 불산계의 에칭액을 사용할 수 있다. 또한, 유리 기판(10)의 재료나 소망하는 에칭 속도에 맞게, 희석한 불산, 버퍼 불산(buffered hydrofluoric acid; BHF) 및 무기산의 혼합액을 사용할 수 있다. 습식 에칭을 소정 시간동안 수행하면, 도 2C에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(10)의 두께 방향으로 관통하는 관통공(10c)가 형성된다. 에칭 시간을 조정함으로써, 유리 기판 하면(10B)에서의 관통공(10c)의 공경 d를 제어할 수 있다. 예를 들어, 붕규산 유리 등의 단단한 유리 기판(10)을 에칭하는 경우에는, 처리 속도 0.3 ㎛/min로 처리 시간 5시간의 조건에서, 100 ㎛의 깊이를 가지는 관통공(10c)를 형성한다. 또는, 소다 유리 등의 부드러운 유리 기판을 에칭하는 경우에는, 처리 속도 1 ㎛/min로 처리 시간 5시간의 조건에서, 300 ㎛의 깊이를 가지는 관통공(10c)를 형성한다. 관통공(10c)가 형성되면, 그 하부에 크롬막(13)이 노출된다.Next, as shown in FIG. 2B, the
이때, 질소 함유 크롬막(13)은 유리 기판(10)에 대한 밀착성이 좋기 때문에, 상기 노출된 크롬막(13)과 유리 기판(10)의 사이에 에칭액이 침입하기 어렵고, 유리 기판(10)의 하면(10B)는 그 면방향(도면 중의 횡방향)으로 에칭되지 않는다. 따라서, 관통공(10c)는 유리 기판(10)의 상면(10A)로부터 하면(10B)로 향해 쇠퇴 테이퍼 형상의 주벽부(10d)를 가지고, 이 주벽부(10d)를 이루는 선이 변곡점을 가지는 일 없이 하면(10B)에 이른다. 즉, 유리 기판(10)의 관통공(10c)의 단면의 중간에 돌출부가 생기는 것을 방지할 수 있다.At this time, since the nitrogen-containing
그 후, 레지스트 패턴(12)를 박리하고, 크롬 마스크(11) 및 크롬막(13)을 에칭액에 용해시켜 제거한다(제거 공정). 이로부터, 관통공(10c)이 형성된 유리 기판(10)을 제조할 수 있다. 레지스트 박리액으로는, 공지의 알칼리계의 레지스트 박리액을 사용할 수 있으며, 에칭액으로는, 상기 질산 세륨 암모늄을 사용할 수 있다.Thereafter, the resist
또한, 유리 기판 하면(10B)에서의 관통공(10c)의 공경 d가 예를 들어, 3 mm이상으로 설정된 경우에는, 유리 기판(10)의 에칭이 진행되고 관통공(10c)의 하부에 노출된 크롬막(13)이 유리 기판 하면(10B)로부터 벗겨져 간극이 생겨 이 간극에 에칭액이 스며듬에 따라, 유리 기판 하면(10B)가 면방향으로 에칭되어 관통공(10c)의 주벽에 돌출부가 형성되는 것을 방지하기 위해, 유리 기판(10)의 습식 에칭에 앞서, 유리 기판(10) 하부의 크롬막(13)을 보호하는 보호 부재(보호막)를 마련할 수도 있다.When the pore d of the through
이 경우, 보호 부재는, 레지스트(12)와 같은 막이나, 수지제의 점착 보호 필름일 수 있다.In this case, the protective member may be a film such as the resist 12 or an adhesive protective film made of resin.
본 실시 형태에 있어서도, 제 1 실시 형태와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 관통공(10c)라고 하는 것보다 처리 깊이가 깊은 구조를 형성하는 처리, 즉, 처리 시간이 긴 처리에 있어서는, 보다 한층 더 에칭액 내성이 요구되지만, 이 경우에도, 양호한 처리를 수행하는 것이 가능해진다.Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, in the process of forming a structure having a deeper processing depth than that of the through
더 나아가, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않는다. 예를 들면, 금속막(11, 13)으로는, 에칭 내성이 좋은 질소 함유 크롬막을 포함하고 있는 경우라면, 유리 기판(10)에 대한 밀착성이 높은 막 또는 적어도 2종의 금속막을 적층한 적층막을 가질 수 있다. 예를 들어, Cr막, Si막, Ni막으로부터 선택된 1종의 막과 Au막의 적층막이나, Cr막과 Ni막과 Au막과의 적층막을 사용할 수 있다. 또한, 관통공(10c)가 형성된 유리 기판(10)은, 바이오 칩이나 인터포저, 또는 그 이외의 용도에도 당연히 사용할 수 있다.Furthermore, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the case where the
이하, 본 발명에 따른 에칭 방법의 제 3 실시 형태를, 도면에 근거하여 설명한다.Hereinafter, a third embodiment of the etching method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
도 3은, 본 실시 형태에 있어서의 유리 기판을 나타내는 표면도이며, 도면에 대해, 부호 10은 유리 기판이다.Fig. 3 is a front view showing a glass substrate according to the present embodiment. In Fig. 3,
본 실시 형태에서, 상기의 제 1, 및 제 2 실시 형태와 다른 점은 유리 기판(10)의 크기 및, 형성되는 오목부(10c)의 위치뿐이어서, 그 이외의 대응하는 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.In the present embodiment, only the size of the
본 실시 형태에서는, 유리 기판(10)이, 표면의 크기가 1500 cm2 이상, 예를 들어, 370 mm × 470 mm의 치수이며, 이 표면(10A)에, 깊이 50 ㎛로 지름 치수 10 ㎛의 오목부(10c)가 다수 설치되어 있다. 인접한 오목부(10c) 사이의 거리는 1 mm정도이다.In this embodiment, the
본 실시 형태의 마스크(11)은 상기 제 1, 미 제 2 실시 형태와 같은 마스크이다.The
본 실시 형태에서는, 에칭액이 침입해 그 내부를 처리하는 것이 필요한 오목부(10c)의 형성에도, 마스크(11)의 두께 치수를 얇게 함으로써, 그 깊이 치수의 편차를 1% 이내로 할 수 있다.In the present embodiment, the thickness of the
특히, 장시간의 에칭에서, 500 내지 5000 cm2 정도의 대면적을 가지는 유리 기판에, 마스크 두께 치수의 50 내지 500배 정도의 깊이 치수를 갖는 구멍을 다수 형성하는 경우, 유리 기판의 면 안쪽 방향에서, 각 구멍의 깊이 치수, 지름 치수 등의 불균형이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
Particularly, in the case of forming a large number of holes having a depth dimension of about 50 to 500 times the mask thickness dimension on a glass substrate having a large area of about 500 to 5000 cm 2 in a long time etching, It is possible to prevent an imbalance such as a depth dimension and a diameter dimension of each hole from being generated.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
<실험예 1><Experimental Example 1>
유리 기판으로는 붕규산 유리(텐팍스: Schott 사제)를 사용하였다. 유리 기판을 세제, 순수를 사용해 세정 후, DC 스퍼터링법을 이용해 다음의 조건으로 크롬막을 형성하였다.As the glass substrate, borosilicate glass (Tenpax: manufactured by Schott) was used. After cleaning the glass substrate with detergent and pure water, a chromium film was formed by DC sputtering under the following conditions.
스퍼터링 가스: Ar/N2 = 86(sccm)/8(sccm) CD 전력: 1. 6kWSputtering gas: Ar / N 2 = 86 (sccm) / 8 (sccm) CD power: 1.6 kW
형성된 크롬막은 두께가 150.0 nm이고, AES에 의한 분석의 결과, 포함된 가스 성분은 O/C/N=10 원자%/ 6 원자%/ 15 원자%이었다.The thickness of the formed chromium film was 150.0 nm. As a result of the analysis by AES, the contained gas component was O / C / N = 10 atomic% / 6 atomic% / 15 atomic%.
형성된 크롬막 상에 포지티브(positive)형 감광성 레지스트를 1 ㎛의 두께로 스핀 코터(spin coater)로 도포하였다. 이어서, 감광성 레지스트를 노광, 현상 처리하고, 질산 세륨 암모늄을 주성분으로 하는 크롬용 에칭액으로 크롬막을 에칭 하여, 유리 에칭용 마스크 패턴을 얻었다. 상기 유리 기판을 불산을 주성분으로 하는 유리 에칭액에 침지해 그 표면을 1시간마다 관찰하고, 5시간 침지시킨 후의 표면을 관찰하였다.A positive type photosensitive resist was coated on the chromium film formed with a thickness of 1 탆 by a spin coater. Subsequently, the photosensitive resist was exposed and developed, and the chromium film was etched with an etching solution for chromium mainly containing cerium nitrate ammonium, thereby obtaining a mask pattern for glass etching. The glass substrate was immersed in a glass etching solution containing fluoric acid as a main component and its surface was observed every hour, and the surface after immersion for 5 hours was observed.
그 결과를 표 1 및 도 4의 사진 1에 나타내었다.The results are shown in Table 1 and Fig. 4, Photo 1.
O: 핀홀 발생 없음O: No pinhole occurred
△: 핀홀 일부 발생Δ: Partial occurrence of pinholes
X: 핀홀이 다수 발생 또는 전체 발생X: Multiple pinholes or full occurrences
이 결과로부터, 5시간 후에도 피트(핀홀)가 발생하지 않고, 유리 에칭용 마스크 막으로서 크롬막은 높은 내 유리 에칭액 내성을 나타내는 것을 알 수 있다.
From this result, it can be seen that pits (pinholes) do not occur even after 5 hours, and the chromium film as the glass etching mask film exhibits high resistance to the inner glass etching solution.
<실험예 2><Experimental Example 2>
유리 기판으로는 붕규산 유리(텐팍스: Schott 사제)를 사용하였다. 마찬가지로, 기판 세정 후, DC 스퍼터링법을 이용하여 다음의 조건으로 크롬막을 형성하였다.As the glass substrate, borosilicate glass (Tenpax: manufactured by Schott) was used. Similarly, after the substrate was cleaned, a chromium film was formed under the following conditions using DC sputtering.
스퍼터링 가스: Ar/N2 = 71(sccm)/34(sccm) CD파워: 1. 6kWSputtering gas: Ar / N 2 = 71 (sccm) / 34 (sccm) CD power: 1.6 kW
형성된 크롬막은 두께가 150.0 nm이고, AES에 의한 분석의 결과, 포함되는 가스 성분은 O/C/N= 8 원자%/ 7원자%/ 37원자%이었다. 형성된 크롬막 상에 포지티브형 감광성 레지스트를 1 ㎛의 두께로 스핀 코터로 도포하였다. 이어서, 감광성 레지스트를 노광, 현상 처리하고, 질산 세륨 암모늄을 주성분으로 하는 크롬용 에칭액으로 크롬막을 에칭하여, 유리 에칭용 마스크 패턴을 얻었다. 상기 기판을 불산을 주성분으로 하는 유리 에칭액에 침지하여 그 표면을 1시간마다 관찰하고, 5시간 침지시킨 후의 표면을 관찰하였다.The thickness of the formed chromium film was 150.0 nm. As a result of the analysis by AES, the gas component contained was O / C / N = 8 atomic% / 7 atomic% / 37 atomic%. On the formed chromium film, a positive photosensitive resist was coated with a thickness of 1 mu m by a spin coater. Subsequently, the photosensitive resist was exposed and developed, and the chromium film was etched with an etching solution for chromium mainly containing cerium nitrate ammonium, thereby obtaining a mask pattern for glass etching. The substrate was immersed in a glass etching solution containing fluoric acid as a main component, the surface of the substrate was observed every hour, and the surface after immersion for 5 hours was observed.
그 결과를 표 1 및 도 4의 사진 2에 나타내었다.The results are shown in Table 1 and Fig. 4, Photo 2.
이 결과로부터, 5시간 후에도 피트(핀홀)가 발생하지 않고, 유리 에칭용 마스크막으로서 크롬막은 높은 내 유리 에칭액 내성을 나타내는 것을 알 수 있다.
From this result, it can be seen that pits (pinholes) do not occur even after 5 hours, and the chromium film as the glass etching mask film exhibits high resistance to the inner glass etching solution.
<실험예 3><Experimental Example 3>
유리 기판으로는 붕규산 유리(텐팍스: Schott 사제)를 사용하였다. 마찬가지로, 기판 세정 후, DC 스퍼터링법을 이용하여 다음의 조건으로 크롬막을 형성하였다.As the glass substrate, borosilicate glass (Tenpax: manufactured by Schott) was used. Similarly, after the substrate was cleaned, a chromium film was formed under the following conditions using DC sputtering.
스퍼터링 가스:Ar/N2 = 80(sccm)/0(sccm) CD파워: 1. 6kWSputtering gas: Ar / N 2 = 80 (sccm) / 0 (sccm) CD power: 1.6 kW
형성된 크롬막은 두께가 150.0 nm이고, AES에 의한 분석의 결과, 포함되는 가스 성분은 O/C/N= 20 원자%/ 2 원자%/ 2 원자%이었다. 형성된 크롬막 상에 포지티브형 감광성 레지스트를 1 ㎛의 두께로 스핀 코터로 도포하였다. 이어서, 감광성 레지스트를 노광, 현상 처리하고, 질산 세륨 암모늄을 주성분으로 하는 크롬용 에칭액으로 크롬막을 에칭하여, 유리 에칭용 마스크 패턴을 얻었다. 상기 기판을 불산을 주성분으로 하는 유리 에칭액에 침지해 그 표면을 1시간마다 관찰하고, 5시간 침지시킨 후의 표면을 관찰하였다.The thickness of the formed chromium film was 150.0 nm. As a result of the analysis by AES, the contained gas component was O / C / N = 20 atomic% / 2 atomic% / 2 atomic%. On the formed chromium film, a positive photosensitive resist was coated with a thickness of 1 mu m by a spin coater. Subsequently, the photosensitive resist was exposed and developed, and the chromium film was etched with an etching solution for chromium mainly containing cerium nitrate ammonium, thereby obtaining a mask pattern for glass etching. The substrate was immersed in a glass etching solution containing fluoric acid as a main component and its surface was observed every hour, and the surface after immersion for 5 hours was observed.
그 결과를 표 1 및 도 4의 사진 3에 나타내었다.The results are shown in Table 1 and Photo 3 in Fig.
이 결과로부터, 1시간 경과한 상태에서 피트(핀홀)가 발생하고 있고, 2시간 경과한 상태에서는 마스크로서의 기능을 하지 못하게 되었다. 게다가 5시간 후에는 크롬막 자체가 거의 박리되어 버릴 정도로, 이 크롬막은 유리 에칭액에 의해 현저한 부식이 발생하고 있어, 내 유리 에칭액 내성이 매우 떨어지는 것을 알 수 있다.
From this result, a pit (pinhole) was generated in an elapsed time of one hour, and the function as a mask was lost in a state where 2 hours had elapsed. Further, after 5 hours, the chromium film itself is almost peeled off. This chromium film is remarkably corroded by the glass etching solution, and the resistance of the glass etching solution is very low.
<실험예 4><Experimental Example 4>
유리 기판으로는 붕규산 유리(텐팍스: Schott 사제)를 사용하였다. 마찬가지로, 기판 세정 후, DC 스퍼터링법을 이용해 다음의 조건으로 크롬막을 형성하였다.As the glass substrate, borosilicate glass (Tenpax: manufactured by Schott) was used. Likewise, after the substrate was cleaned, a chromium film was formed under the following conditions by DC sputtering.
스퍼터링 가스:Ar/N2 = 61(sccm)/51(sccm) CD파워: 1. 7kWSputtering gas: Ar / N 2 = 61 (sccm) / 51 (sccm) CD power: 1. 7 kW
형성된 크롬막은 두께가 150.0 nm이고, AES에 의한 분석의 결과, 포함되는 가스 성분은 O/C/N= 8 원자%/ 8 원자%/ 39 원자%이었다. 형성된 크롬막 상에 포지티브형 감광성 레지스트를 1 ㎛의 두께로 스핀 코터로 도포하였다. 이어서, 감광성 레지스트를 노광, 현상 처리하고, 질산 세륨 암모늄을 주성분으로 하는 크롬용 에칭액으로 크롬막을 에칭하여, 유리 에칭용 마스크 패턴을 얻었다. 상기 기판을 불산을 주성분으로 하는 유리 에칭액에 침지하여 그 표면을 1시간마다 관찰하고, 5시간 침지시킨 후의 표면을 관찰하였다.The thickness of the formed chromium film was 150.0 nm. As a result of the analysis by AES, the contained gas component was O / C / N = 8 atomic% / 8 atomic% / 39 atomic%. On the formed chromium film, a positive photosensitive resist was coated with a thickness of 1 mu m by a spin coater. Subsequently, the photosensitive resist was exposed and developed, and the chromium film was etched with an etching solution for chromium mainly containing cerium nitrate ammonium, thereby obtaining a mask pattern for glass etching. The substrate was immersed in a glass etching solution containing fluoric acid as a main component, the surface of the substrate was observed every hour, and the surface after immersion for 5 hours was observed.
그 결과를 표 1 및 도 4의 사진 4에 나타내었다.The results are shown in Table 1 and Fig. 4, Photo 4.
이 결과로부터, 2시간 후에는 피트(핀홀)가 발생하고 있지 않지만, 3시간 경과한 상태에서 피트가 발생하고, 크롬막이 부식됨으로써 다수의 핀홀이 발생하여, 내유리 에칭액 내성은 떨어지는 것을 알 수 있다.
From this result, it can be seen that pit (pinhole) did not occur after 2 hours but pits were generated in the state of 3 hours passed, and the chromium film was corroded to generate a large number of pinholes, .
상기의 결과로부터, 본원발명의, 주성분이 크롬으로 15 원자%이상, 39 원자%미만의 범위의 질소를 포함하는 스퍼터링 막은, 유리 기판의 에칭 처리에서, 에칭액 내성이 매우 바람직한 것을 알 수 있다.From the above results, it can be seen that the etching solution resistance of the sputtering film containing nitrogen in the range of 15 atomic% or more and less than 39 atomic% of chromium as the main component of the present invention is very preferable in the etching treatment of the glass substrate.
또한, 상기의 결과로부터, O/C가 포함되는 비율이 크롬막의 에칭액 내성에 영향을 주지 않는 것을 알 수 있다.From the above results, it can be seen that the ratio in which O / C is included does not affect the etchant resistance of the chromium film.
또한, 상기의 실험예 1 내지 4에서, 2θ가 20 내지 80˚의 범위로 한 X선 회절(XRD)을 수행하고, 그 결과를 도 5, 및 6에 나타내었다. 더불어, 도 5에서, 실험예 1 내지 4의 강도는 보기 쉽게 밀어 나뉘어 표기하고 있지만 피크 이외는 거의 같은 강도 범위가 되고 있다.In the above Experimental Examples 1 to 4, X-ray diffraction (XRD) with 2? In the range of 20 to 80 占 was carried out, and the results are shown in Figs. 5 and 6. Fig. In addition, in FIG. 5, the intensities of Experimental Examples 1 to 4 are indicated by being easily pushed apart, but they are almost the same intensity range except for the peak.
이 결과로부터, 본원발명의 주성분이 크롬막인 것에 있어서, 실험예 1 및 2의 핀홀이 발생하지 않았던 막, 즉, HF 내성이 높은 질소 범위에서는, XRD에서 할로 패턴이 확인되었다. 한편, 실험예 3 및 4의 핀홀이 발생한 막, 즉 내구성이 떨어지는 질소 범위(15 원자%이상, 39 원자%미만) 외에서는, 이하와 같이, 피크가 관측되고 있는 것을 알 수 있다.From this result, in the case where the main component of the present invention is a chromium film, a halo pattern in XRD was confirmed in a film in which pinholes did not occur in Experimental Examples 1 and 2, that is, in a nitrogen range with high HF resistance. On the other hand, peaks were observed in the films in which the pinholes of Experimental Examples 3 and 4, that is, other than the durability nitrogen range (15 atomic% or more and less than 39 atomic%) as described below.
특히, 실험예 3에 나타내는 질소 하한치(15 원자%) 미만에서는, Cr의 (1, 1, 0) 면의 피크가 관찰되며, 실험예 4에 나타내는 질소 상한(39 원자%)에서는 CrN의 (1, 1, 0), (0, 1, 1) 면이 겹친 피크가 관찰되는 것을 알 수 있다. 이러한 Cr의 (1, 1, 0) 면의 피크, 및 CrN의 (1, 1, 0), (0, 1, 1) 면의 피크를 도 6으로서 실험예 1 내지 4 아래에 나타내고 있다.In particular, peaks of (1, 1, 0) planes of Cr were observed at less than the lower limit of nitrogen (15 atomic%) shown in Experimental Example 3, , 1, 0), and (0, 1, 1) are overlapped with each other. Peaks of (1, 1, 0) planes of Cr and (1, 1, 0) and (0, 1, 1) planes of CrN are shown below in Experimental Examples 1 to 4 as Fig.
더욱이, 이와 같이, 본 발명의 HF 내성이 높은 질소를 포함한 크롬막에 대한 XRD의 결과로서, 낮은 각도 쪽에서 넓은 할로 패턴이 관찰되어 회절 피크를 갖지 않음으로써, 본원의 발명자는, 이 크롬막이 비정질(amorphous)이라고 볼 수 있다고 생각된다. 물론, 엄밀하게 정의하게 되면 XRD만으로는 어렵지만, 간이적으로는 Cr, 또는, CrN의 결정에 근거하는 피크를 나타내지 않는 것으로부터 이 크롬막이 충분히 비정질이라고 볼 수 있다고 판단된다.Further, as a result of the XRD of the chrome film containing nitrogen having high HF resistance of the present invention, since a wide halo pattern is observed at a low angle side and does not have a diffraction peak, the present inventor has found that the chromium film is amorphous amorphous). Of course, when strictly defined, XRD alone is difficult, but it is judged that the chromium film is sufficiently amorphous because it does not show a peak based on Cr or CrN crystals.
10: 유리 기판
10A: 표면
10b: 오목부(미세 요철 구조)
10c: 관통공
11, 13: 에칭 마스크
11A: 마스크 재료 막
12: 레지스트 패턴(레지스트 막)
30: 적층 구조체10: glass substrate
10A: Surface
10b: concave portion (micro concavo-convex structure)
10c: Through hole
11, 13: etching mask
11A: mask material film
12: Resist pattern (resist film)
30: laminated structure
Claims (11)
상기 유리 기판 상에 형성되며 적어도 크롬(Cr)과 질소(N)를 함유하는 막;
을 포함하는 기능 부품.A glass substrate; And
A film formed on the glass substrate and containing at least chromium (Cr) and nitrogen (N);
.
상기 유리 기판의 표면에 불산계 에칭액을 사용하여 에칭을 수행하여,
10 내지 500 ㎛의 깊이를 갖는 구멍 또는 오목부(凹)를 상기 유리 기판 상에 형성하는 기능 부품의 제조 방법.A mask including at least a film containing chromium (Cr) and nitrogen (N) is formed on a glass substrate,
Etching is performed on the surface of the glass substrate using a fluoric acid etching solution,
A hole or concave having a depth of 10 to 500 占 퐉 is formed on the glass substrate.
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