JPH02228486A - エッチング方法 - 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、金属や半導体材料等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〕

化学液を用いて被加工物の加工面をエッチジグする所謂
ウェットエツチングでは、従来、容器に入れたエツチン
グ液の濃度や温度を一定に保ち、グａべ２の回転や超音
波等の手段によシエッチング液を攪拌しながら、このエ
ツチング液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、エツチング液の攪
拌は次の二つの効果を得るために行われている。一つは
、エツチング液全体の中で局部的に酸度や温度が変化し
、加工面全体のエツチング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攪拌で生じた液流
によって薄くなシ、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、エツチング
速度や加工面状態等の加工特性を改善する効果である。

従って、このような従来のウェットエツチングでは、液
の濃度や温度そして攪拌方法等のエツチング条件を一定
にすれば、エツチング速度や加工面状態等の加工特性を
安定に再現できるという長所がある。しかしながら、エ
ツチング液の濃度や温度を調節してエツチング速度を上
げた場合には、表面粗さ及び平坦性等の加工面状態が劣
化し、反対に加工面状態を良くするためには、エツチン
グ速度を下げなければ唸らないという短所があった。

一般にエツチング速度が小さい場合には、反応イオンの
供給量および反応生成物の除去蓋も少ないため、上記の
グロベラの回転や超音波等の従来の攪拌方法でも十分対
応できるが、エツチング速度が大きくなる場合には、反
応イオンの供給量および反応生成物の除去量が多くなる
ため、上記従来方法による攪拌では攪拌効果が弱くて対
応できなくなる。この結果、エツチング速度が不均一と
なシ、加工面の表面粗さや平坦性が低下することになる
。

このような問題点を回避するため、我々は特願昭６３−
２１９９３５号において、第５図に示すようなエツチン
グ装置及びそれを用いたエツチング方法を提案した。第
５図において、１はエツチング容器、２は容器カバー　
３は被加工物支持台、４は被加工物、５は被加工物固定
枠、６は容器カバー２と被加工物４との間にできるエツ
チング間隙、７はエツチング液、８はガス、９はガス８
とエツチング液７とを混ぜる丸めの混合ミキサー　１０
はガス８による気泡を含有した気泡含有エツチング液で
ある。

エツチング液の流れは、エツチング液７を溜めておく液
槽（図示しない）から加圧ポンプで送られてきたエツチ
ング液７を、エツチング容器１の一端からガス８ととも
に混合ミキサー９に導入し気泡含有エツチング液１０と
してエツチング間隙６を通し、エツチング容器１を出て
再び液槽に戻るように循環させている。

エツチング装置はこのような構成になっているため、エ
ツチング間隙６に気泡含有エツチング液１０を強制的に
送シ込むと、被加工物４の加工面では極めて複雑な流れ
方をする高速流とな９、大きな攪拌効果が得られる。そ
のため、ここでのエツチング間隙６は、高速流を実現す
るため、できるだけ狭い方が良い。しかしながら、実際
のエツチングでは、このようなエツチング装置を用いた
場合でも、被加工物の材質やエツチング装置の大きさ等
の制限から、エツチング速度や加工面状態の向上には限
界があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

エツチング速度の向上や加工面状態を改善するためには
、エツチング液の濃度や温度を制御することが必要とな
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、エツチング速度を大きくすることは
事実上困謔である。

本発明は、上記問題点を解決し、化学液を用いるウェッ
トエツチングにおいて、エツチング速度の高速化と加工
面の鏡面化を同時に達成できる新しいエツチング方法及
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
、加工面への赤外線照射あるいは被加工物を高温体に接
触させる等の方法によシ、被加工物を加熱しながらエツ
チングするようにしたことを特徴とする。

更に、このようなエツチング方法を実現するため、被加
工物の加工面を加熱するための加熱手段を設けたエツチ
ング装置を用いることを他の特徴とする。

〔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
、エツチング液の温度を上げることなしに被加工物の加
工面の温度を上げることができるため、従来のエツチン
グ方法の場合よシも、エツチング速度や加工面状態等の
加工特性を改善することができる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は、被加工物の加工面の加熱手段として赤外線ヒ
ータを用いた第１の実施例を示している。

こむで、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ツチングするエツチング方法とし
ては、第５図に示した気泡含有エツチング液を用いた高
速混合流による方法を採用した。第１因中、第５図と同
一部分は同一符号を付してその説明を省略する。第１図
の場合、赤外線ヒータ１ノはエツチング容器Ｊの容器カ
ッ４−２の上面側に設置され、容器カノヤー２を通して
被加工物４の加工面に対し赤外線照射を行い、加工面を
加熱できるようになっている。したがって、本実施例に
おいては、容器カバー２として光透過性のよい石英ガラ
スを用いている。また、被加工物４としてはシリコン単
結晶基板を、エツチング液７としては水酸化カリウム（
ＫＯＨ）を使用している。

加熱手段なしの状態での気泡含有エツチング液ｉｏを用
いた高速混合流によるエツチング方法については、第５
図で示した従来の技術（ＦＩ願昭６３−２１９９３５号
）と同一である。

本実施例において、容器力・ず−２の上方から赤外線を
照射すると、赤外線ヒーター１のノ譬ワーに依存して、
被加工物４の温度をエツチング液７よシも高くすること
ができる。例えば、被加工物支持台３を中空状態とし、
その上面に被加工物４であるシリコン単結晶基板を固定
し、反対側の下面に熱電対を接触させて赤外線を照射し
たときのシリコン単結晶基板の温度を測定すると、赤外
線ヒーター１に１　ｋＷのパワーを投入したとき、エツ
チング液７の温度が５０℃と８０℃の場合には、それぞ
れシリコン単結晶基板の温度として９０℃と１１５℃が
得られた。この場合、被加工物４と接している被加工物
支持台３の厚さはα５■でおる。

第２図は、第１の実施例における赤外−のヒータパワー
とエツチング速度の関係を示したもので、り 横軸は赤外線ヒーｐ　ノ！ワー、縦軸はエツチング速度
である。ここで、グラフＡは赤外線ヒーター１のエネル
ギーを効率良く被加工物４の加工面に伝達するため、被
加工物４を容器カバ・−２の内面に取シ付けた場合、グ
２７Ｂは被加工物４を第１図のように被加工物支持台３
に取シ付け、赤外線ヒータ１ノのエネルギーの一部がエ
ツチング液７等に奪われて熱伝達の効率が悪い場合、点
Ｃは加熱手段を用いない場合、点りは従来の浸漬法の場
合のエツチング速度を示したものである。本発明による
加熱手段を用いた場合には、グラフＡ、グラフＢとも、
赤外線のヒータパワーの増大とともにエツチング速度は
向上し、特にグラフ人の場合にはヒータパワーＬ２ｋＷ
で従来の浸漬法の３倍以上、加熱手段を用いない場合の
２倍以上のエツチング速度が得られ、同時にエツチング
面の状態も表面荒さα２μｍ以下の鏡面が得られた。ま
た、グラフＡ１グ２フＢを比較した場合、エネルギーの
伝達効率の違いが明確に現れている。このように、気泡
含有エツチング液ｌＯを用いた高速混合流によるエツチ
ング面での大きな攪拌効果と、赤外線照射による液温よ
シ高い被加工物４の加工面の温度上昇を可能にしたこと
で、エツチングの高速化及び高速エツチングによる加工
面の鏡面化が達成できた。

本実施例のように、被加工物４を加熱してその温度を上
昇させると、被加工物４の表面に吸着している反応イオ
ンが被加工物４から電子を受取り（還元反応）、同時に
被加工物４の接触面部がイオンとなりて溶は出す反応（
酸化反応）が促進される結果、エツチング速度が大きく
なる。このように、被加工物４を直接加熱する方法は、
エツチング速度が反応律速になりている場合には特に有
効で、更にエツチングに必要な部分だけを加熱し、不要
な部分（例えばエツチング液槽や他の部分）の温度を上
げる必要がないので、エネルギ効率の点でも優れている
。

第１の実施例では、被加工物の加熱手段として赤外線ヒ
ータ１ノを用いたが、この目的のためには必ずしも赤外
線ヒータを用いる必要はない。

第３図は、加熱手段として赤外線ヒータパワの代わ夛に
高温体である電気抵抗ヒータ１２を用いえ第２の実施例
であシ、第３図中、第１図と同一部分は同一符号を付し
てその説明を省略する。第３図の場合、電気抵抗ヒータ
１２は被加工物４と被加工物支持台３の間に設置した。

エツチング間隙６は１ｍであシ、他の条件は第１の実施
例の場合と同一にした。

また、第４図は、電気抵抗ヒータ１２を用いた第３の実
施例であシ、被加工物支持台３自体を高温体として用い
た場合である。そのため、電気抵抗ヒータ１２は中空と
した被加工物支持台３の内面に、被加工物４は被加工物
支持台３の外面に取シ付けられている。第４図中、第１
図と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。

第４図の場合には、発熱体である電気抵抗ヒータ１２の
温度が上昇すると、その熱が被加工物支持台３に伝達し
てその温度を上げるため被加工物支持台３は高温体とな
る。そして被加工物支持台３の温度が上がると、今度は
被加工物４に伝わシ、その温度を上昇させるととくなる
。従って、被加工物４と電気抵抗ヒータ１２０間の被加
工物支持台３の厚さは、熱エネルギの伝達効率を上げる
ためα５■としである。このエツチングの場合も、エツ
チング間隙６は１箇で、他の条件もまた第１の実施例と
同一にした。

このように基本となるエツチング条件は第１の実施例の
場合と同一になっているため、第２の実施例及び第３の
実施例の場合も、加工面での大きな攪拌効果と基板温度
の上昇が確保され、エツチングの高速化及び高速エツチ
ングによる加工面の鏡面化が達成できた。

また、本発明の加熱手段を用いたエツチング方法は、従
来の浸漬法に適用してもエツチングの高速化及び高速エ
ツチングによる加工面の鏡面化を図ることのできること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明によるエツチング装置を用
いたエツチング方法では、工、チンダ液の温度と被加工
物の温度をそれぞれ独立に設定できるので、エツチング
装置等の制限から液温か高くできないような場合でも、
被加工物の温度を上げることによ）、エツチング速度を
改善することができる。したがりて、化学液を用いるウ
ェットエツチングにおいて、エツチング速度の高速化と
加工面のｆｉＲ面化を同時に達成すると七ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例である被加工物の加熱に
赤外線ヒータを用いた高速混合流によるエツチング装置
を示す構成図、第２図は本発明の第１の実施例のエツチ
ング法による赤外線ヒータノンワーとエツチング速度の
関係の一例を示す特性図、第３図及び第４図は本発明の
第２の実施例及び第３の実施例である被加工物の加熱に
高温体を用いた場合の高速混合流によるエツチング装置
を示す構成図、第５図は従来の高速混合流によるエツチ
ング装ｇｋを示す構成図である。 ｌ・・・エツチング容器、２・・・容器カバー　３・・
・被加工物支持台、４・・・被加工物、５・・・被加工
物固定枠、６・・・エツチング間隙、７川エツチング液
、８・・・ガス、９・・・混合ミキサー　１ｏ・・・気
泡含有エツチング液、１ノ・・・赤外線ヒータ、１２・
・・電気抵抗ヒータ。 １：工／チング容話 ２：容器カバー ３−被加工物支持台 ４：被加工物 ７：エツチング液 ８：ガス１ ９：、足台ミキサー １０：気泡含有工・／チング液 １１：赤外線ヒータ 第１図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (3)

【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、前記加工面に赤外線を照射しながらエッチングする
   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方法におい
   て、前記被加工物を高温体に接触させた状態においてエ
   ッチングすることを特徴とするエッチング方法。
3. （３）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、前記被加工物を加熱するための加熱手段を設けたこ
   とを特徴とするエッチング装置。