(57)【要約】【課題】加工精度がより向上された光電気化学エッチング装置を提供する。【解決手段】光電気化学エッチング装置１００は、エッチング液を貯留する加工槽１１０と、加工槽１１０に貯留されたエッチング液に浸漬され得る位置に配置される対極１２０と、ワークＷの加工面側と反対側の位置に配置され、ワークＷと電気的に接続する試料極１３０と、ワークＷの加工面側の反対側を、ワークＷを加工面に垂直な軸方向に移動可能に、且つ、当該垂直な軸を回動軸Ｚとして回動可能に、支持するスピンドル軸１４０と、を備え、スピンドル軸１４０は、加工槽１１０に貯留されたエッチング液の液面にワークＷの加工面が接触する位置にワークＷを移動させるとともに、ワークＷを回動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング液を貯留する加工槽と、
前記加工槽に貯留された前記エッチング液に浸漬され得る位置に配置される対極と、
ワークの加工面側と反対側の位置に配置され、前記ワークと電気的に接続する試料極と、
前記ワークの前記加工面側の反対側を、前記ワークを前記加工面に垂直な軸方向に移動可能に、且つ、当該垂直な軸を回動軸として回動可能に、支持する支持部と、
を備え、
前記支持部は、前記加工槽に貯留された前記エッチング液の液面に前記ワークの前記加工面が接触する位置に前記ワークを移動させるとともに、前記ワークを回動させる、光電気化学エッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電気化学エッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体基板の光電気化学エッチングに用いられるエッチング装置が記載されている。具体的には、特許文献１には、エッチング液を収容する液槽と、半導体基板を支持する基板設置部と、半導体基板に電気的に接続する試料極と、液槽内のエッチング液に浸漬される位置に配置される対極と、半導体基板の処理面に光を照射する光源と、を備えるエッチング装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−０６７６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されているようなエッチング装置において、ワークをエッチングすると、エッチング反応において生成される生成物、剥離片、気泡等が、ワークの加工面上に残留し、ワークの加工面におけるエッチング反応を阻害し、加工精度を悪化させてしまう虞があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、加工精度がより向上された光電気化学エッチング装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光電気化学エッチング装置は、エッチング液を貯留する加工槽と、前記加工槽に貯留された前記エッチング液に浸漬され得る位置に配置される対極と、ワークの加工面側と反対側の位置に配置され、前記ワークと電気的に接続する試料極と、前記ワークの前記加工面側の反対側を、前記ワークを前記加工面に垂直な軸方向に移動可能に、且つ、当該垂直な軸を回動軸として回動可能に、支持する支持部と、を備え、前記支持部は、前記加工槽に貯留された前記エッチング液の液面に前記ワークの前記加工面が接触する位置に前記ワークを移動させるとともに、前記ワークを回動させる、光電気化学エッチング装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る光電気化学エッチング装置によれば、ワークが回動されため、ワークの加工面上に接触しているエッチング液は、遠心力によって、ワークの回動軸から当該加工面の外縁に向かって流れる。そのため、ワークの加工面上に生成物、剥離片、気泡が残留していても、ワークの加工面上の当該エッチング液の流れによって当該生成物、剥離片、気泡は、ワークの回動軸から加工面の外縁に向かって流れる。これにより、ワークの加工面上に存在する生成物、剥離片、気泡を排除することができる。また、ワークの加工面上のエッチング液の薬液濃度がエッチング反応によって低下しても、ワークの加工面上の当該エッチング液の流れによって、当該薬液濃度が低下したエッチング液はワークの回動軸から当該加工面の外縁に向かって流れる。さらに、ワークの加工面上の当該エッチング液の流れによって、新しい未反応のエッチング液を加工面に連続的に供給することができる。よって、加工精度がより向上された光電気化学エッチング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光電気化学エッチング装置の一例を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に、本発明の実施の形態１に係る光電気化学エッチング装置１００の一例を示す。なお、図１において、光電気化学エッチング装置１００の断面を示すハッチングは一部省略されている。
図１に示すように、光電気化学エッチング装置１００は、加工槽１１０、対極１２０、試料極１３０、支持部としてのスピンドル軸１４０、ベアリング１５０、吸着シール１６０、カップ１７０等を備える。また、光電気化学エッチング装置１００は、図示しない光源を備え、当該光源から出射された紫外光Ｘは、加工槽１１０の底部であるサファイアガラス１１１（後述）を透過して、ワークＷの加工面に照射される。そして、光電気化学エッチング装置１００は、ワークＷの加工面に電気化学エッチング反応によってエッチング処理を施す。
【００１０】
エッチング液は、エッチング処理を行うワークＷの素材に応じて選定される。エッチング液は酸またはアルカリを含む。また、光電気化学エッチング装置１００において、エッチング液に接触する部材は、エッチング液に対して耐食性を有する材料によって形成される。例えば、耐食性の非導電性材料としては、塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリプロピレン、アルミナセラミック等が挙げられ、例えば、加工槽１１０等の材料として好適に用いることができる。また、耐食性の導電材料としては、金、白金等が挙げられ、例えば、対極１２０等の材料として好適に用いることができる。
【００１１】
加工槽１１０は、エッチング液を貯留可能な槽である。加工槽１１０の形状は、略円筒形状または略角筒形状の側部と底部とを備える形状であってもよい。また、加工槽１１０の底部はサファイアガラス１１１によって形成されている。すなわち、光源（図示省略）からサファイアガラス１１１を透過して紫外光ＸがワークＷの加工面に照射される。そのため、ワークＷの加工面上にエッチング液の流れ（後述）が発生していても、当該流れによるエッチング液の液面変動による影響を排除することができる。具体的には、光源（図示省略）からエッチング液を介して紫外光Ｘを照射すると、エッチング液の液面の変動により、紫外光Ｘが屈折してしまい、ワークＷにおける光強度分布が安定しなくなってしまう。しかし、本実施の形態１では、サファイアガラス１１１とエッチング液とを介して紫外光ＸをワークＷの加工面の照射するため、エッチング液の流れによるエッチング液の液面変動の影響を排除することができる。そのため、紫外光ＸをワークＷの加工面に安定的に照射することができる。
【００１２】
また、エッチング液は、加工槽１１０の下部の所定の位置から、連続的に供給されており、加工槽１１０にエッチング液が常に満たされた状態となっている。なお、加工槽１１０の上部から溢れたエッチング液は、加工槽１１０の外部に設置されているトレー（図示省略）を経由して回収される。そして、スピンドル軸１４０によって、ワークＷが、ワークＷの加工面に実質的に垂直な方向に移動されることによって、ワークＷの加工面が加工槽１１０に貯留されたエッチング液に接触する。換言すれば、ワークＷは、ワークＷの加工面が重力方向下向きとなるように配置されており、ワークＷの加工面を、加工槽１１０に貯留されたエッチング液の液面に接触させることによって、エッチング液がワークＷの加工面に供給される。
【００１３】
対極１２０は、加工槽１１０に貯留されたエッチング液に浸漬され得る位置に配置されている。具体的には、対極１２０は、加工槽１１０に貯留されたエッチング液の液面よりも低い位置に配置されている。そのため、対極１２０は、金、白金等の耐食性の導電材料から形成されることが好ましい。具体的には、対極１２０は、ワークＷの加工槽１１０側に配置されている。換言すれば、対極１２０は、ワークＷの重力方向下側に位置している。また、対極１２０は、例えば、マイナス極である。また、対極１２０は、例えば、光源（図示省略）から照射される紫外光Ｘを透過するための照射窓（図示省略）を有する枠体形状の電極である。また、本実施の形態１において、対極１２０の照射窓の大きさは、ワークＷの加工面の大きさよりも大きい。
【００１４】
試料極１３０は、ワークＷの加工面側と反対側の位置に配置され、ワークＷと電気的に接続している。換言すれば、試料極１３０は、ワークＷの加工槽１１０側と反対側に配置されている。また、試料極１３０は、ワークＷの加工面の反対側の非加工面と密着している。具体的には、試料極１３０は、ワークＷの非加工面に接触する板状の本体部１３１と、当該本体部１３１に対して実質的に垂直な方向に延出する軸部１３２を備える。軸部１３２は、本体部１３１のワークＷに接触する面と反対側の面から、当該本体部１３１に対して実質的に垂直な方向に延出している。換言すれば、軸部１３２は、本体部１３１のワークＷに接触する面と反対側の面から、重力方向上向きに延出している。また、当該軸部１３２の内部には、真空経路Ｐ１が形成されている。また、当該真空経路Ｐ１は、本体部１３１を貫通している。そして、図示しない真空ポンプによって、真空経路Ｐ１を介して、ワークＷの非加工面と試料極１３０との間の空気を吸引することにより、試料極１３０は、ワークＷの非加工面を真空吸着することができる。これにより、試料極１３０は、ワークＷを保持することができるとともに、試料極１３０とワークＷとの導電性を確保することができる。また、試料極１３０は、例えば、プラス極である。
また、試料極１３０は、ワークＷの非加工面側に配置されるため、本実施の形態１では、エッチング液に浸漬されない位置に配置されている。そのため、試料極１３０は、非耐食性の導電材料から形成されてもよく、例えば、銅、アルミニウム等から形成されてもよい。なお、ワークＷの非加工面側にエッチング液が侵入する可能性を考慮して、試料極１３０を、金、白金等の耐食性の導電材料から形成してもよい。
【００１５】
スピンドル軸１４０は、ワークＷの加工面側の反対側を、ワークＷを加工面に垂直な軸方向に移動可能に、且つ、当該垂直な軸を回動軸Ｚとして回動可能に、支持する。具体的には、ベアリング１５０によって、当該垂直な軸方向に移動可能に支持されている。また、スピンドル軸１４０は、筒状形状を有し、スピンドル軸１４０の内部に、試料極１３０の軸部１３２が挿通されて固定されている。これにより、スピンドル軸１４０が当該垂直な軸方向に移動するのに伴って、試料極１３０が移動する。そのため、試料極１３０に真空吸着しているワークＷが、当該垂直な軸方向に移動する。また、スピンドル軸１４０が回動するのに伴って、試料極１３０が回動する。そのため、試料極１３０に真空吸着しているワークＷが回動する。
【００１６】
ベアリング１５０は、スピンドル軸１４０を、当該垂直な軸方向に移動可能に、且つ、当該垂直な軸を回動軸Ｚとして回動可能に支持する。そして、図示しないモータによって、スピンドル軸１４０が回動される。
【００１７】
このように、本実施の形態１に係る光電気化学エッチング装置１００において、真空ポンプ（図示省略）が、真空経路Ｐ１を介して、ワークＷの非加工面と試料極１３０との間の空気を吸引することにより、ワークＷが保持される。また、スピンドル軸１４０、ベアリング１５０、スピンドル軸１４０を回動させるモータ（図示省略）が協働して、ワークＷを、回動軸Ｚ方向に移動可能に、且つ、回動可能に支持する。
【００１８】
吸着シール１６０は、スピンドル軸１４０とワークＷとの接触部分を密封している。吸着シール１６０によって、スピンドル軸１４０とワークＷとの接触部分の密封性が向上する。これにより、エッチング液の気化成分やミストがワークＷとスピンドル軸１４０との接触部分に侵入することを防ぐことができる。また、真空ポンプ（図示省略）による真空経路Ｐ１を介した、試料極１３０とワークＷの非加工面との間の真空吸引力が向上する。これにより、試料極１３０とワークＷの非加工面との密着性が向上し、試料極１３０とワークＷとの間の導電性が向上するとともに、ワークＷの保持力が向上する。
【００１９】
カップ１７０は、ワークＷの重力方向上側に、スピンドル軸１４０を囲むように配置されている。また、カップ１７０は、その内面がワークＷ側を向くように配置されている。そして、カップ１７０は、ワークＷの回動によって生じる遠心力によってワークＷの回動軸Ｚから当該加工面の外縁に向かって流れた後、ワークＷの外縁からこぼれるエッチング液を回収する。具体的には、カップ１７０は、外周に向かうにつれて、その深さが浅くなるように形成されている。換言すれば、カップ１７０の内面１７１は、外周に向かうにつれて、重力方向下側に向かって傾斜している。そのため、ワークＷの外縁からカップ１７０の内面１７１に到達したエッチング液は、カップ１７０の内面１７１に沿って、外周側へと流れ、カップ１７０の内面１７１の外周側の端部から、所定のトレー経路Ｐ２へと流入し、回収される。または、ワークＷの外縁からカップ１７０の内面１７１に到達したエッチング液は、当該内面１７１から下側に落ち、所定のトレー経路Ｐ２へと流入し、回収される。
【００２０】
以上に説明した実施の形態１に係る光電気化学エッチング装置１００によれば、ワークＷが回動されため、ワークＷの加工面上に接触しているエッチング液は、遠心力によって、ワークＷの回動軸Ｚから当該加工面の外縁に向かって流れる。そのため、ワークＷの加工面上に生成物、剥離片、気泡が残留していても、ワークＷの加工面上の当該エッチング液の流れによって当該生成物、剥離片、気泡は、ワークＷの回動軸Ｚから加工面の外縁に向かって流れる。これにより、ワークＷの加工面上に存在する生成物、剥離片、気泡を排除することができる。また、ワークＷの加工面上のエッチング液の薬液濃度がエッチング反応によって低下しても、ワークＷの加工面上の当該エッチング液の流れによって、当該薬液濃度が低下したエッチング液はワークＷの回動軸Ｚから当該加工面の外縁に向かって流れる。さらに、ワークＷの加工面上の当該エッチング液の流れによって、新しい未反応のエッチング液を加工面に連続的に供給することができる。よって、加工精度がより向上された光電気化学エッチング装置１００を提供することができる。
なお、薬液濃度とは、エッチング液に含まれる成分のうち、エッチング反応によって消費される成分の濃度を意味する。
【００２１】
また、ワークＷが回動することによって生じる遠心力によって、ワークＷの加工面の外縁からこぼれるエッチング液は、ワークＷの当該外縁から離れる方向に飛ぶため、エッチング液がワークＷの非加工面側へ侵入するのを防ぐことができる。さらに、ワークＷの加工面を加工槽１１０に貯留されたエッチング液の液面から離した後、ワークＷを回動させることにより、ワークＷの液切りを行うことができ、ワークＷを容易に乾燥することができる。
【００２２】
また、ワークＷの加工面が重力方向下向きとなるように、ワークＷは、試料極１３０に真空吸着されることによって支持されている。そのため、ワークＷの重力方向上側の非加工面にエッチング液が回り込むことを防止することができる。また、ワークＷを支持するための部品が、ワークＷの加工面上に存在しないため、ワークＷの加工面上のエッチング液の流れを阻害せずに済む。
【００２３】
また、サファイアガラス１１１とエッチング液とを介して紫外光ＸをワークＷの加工面の照射するため、エッチング液の流れによるエッチング液の液面変動の影響を排除することができる。そのため、紫外光ＸをワークＷの加工面に安定的に照射することができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、対極１２０の照射窓の大きさは、ワークＷの加工面の大きさよりも小さくてもよい。この場合には、光源（図示省略）からワークＷの加工面に対して、紫外光が拡散照射されればよい。また、ワークＷの加工面の一部が対極１２０の影に入ってしまう場合、ワークＷを回動させることにより、ワークＷの加工面に紫外光が照射される時間が所定時間以上となるようにすればよい。また、対極１２０をメッシュ状（金網状）の電極とすることにより、対極１２０の当該金網において紫外光が干渉するため、ワークＷの加工面に紫外光を照射することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１００  光電気化学エッチング装置
１１０  加工槽
１１１  サファイアガラス
１２０  対極
１３０  試料極
１３１  本体部
１３２  軸部
１４０  スピンドル軸
１５０  ベアリング
１６０  吸着シール
１７０  カップ
Ｐ１  真空経路
Ｐ２  トレー経路
Ｘ  紫外光
Ｗ  ワーク
Ｚ  回動軸
【図１】
2020021845.tif 000003