(57)【要約】【課題】  エッチング液によって基板の片面側をエッチングしても、基板が破損しにくいエッチング装置を提供すること。【解決手段】  第１の面と前記第１の面の裏側の面である第２の面とを有する基板をエッチングするエッチング装置であって、前記第１の面を加圧する加圧機構と、前記第１の面を加圧機構で加圧した状態で、前記第２の面の側に前記第２の面をエッチングするためのエッチング液を流す流路と、前記加圧機構が前記第１の面を加圧する圧力を変化させることが可能な可変機構と、を有することを特徴とするエッチング装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と前記第１の面の裏側の面である第２の面とを有する基板をエッチングするエッチング装置であって、
前記第１の面を加圧する加圧機構と、
前記第１の面を加圧機構で加圧した状態で、前記第２の面の側に前記第２の面をエッチングするためのエッチング液を流す流路と、
前記加圧機構が前記第１の面を加圧する圧力を変化させることが可能な可変機構と、
を有することを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
前記加圧機構は樹脂で形成されている請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項３】
前記樹脂はフッ素を有する樹脂である請求項２に記載のエッチング装置。
【請求項４】
前記加圧機構は前記基板の第１の面の中心部分を加圧する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエッチング装置。
【請求項５】
前記加圧機構は前記基板の第１の面の外周部分を加圧しない請求項４に記載のエッチング装置。
【請求項６】
前記加圧機構は流体である請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項７】
前記流体は気体または液体である請求項６に記載のエッチング装置。
【請求項８】
前記流体はＨｅ、Ｎ２、Ｏ２、大気、水の少なくとも１つである請求項７に記載のエッチング装置。
【請求項９】
前記基板が反る量を計測するセンサを有する請求項１乃至８のいずれか１項に記載のエッチング装置。
【請求項１０】
前記センサで計測した基板の反り量に基づいて、前記加圧機構が前記第１の面を加圧する圧力を変化させる請求項９に記載のエッチング装置。
【請求項１１】
前記エッチング液の流量を測定し、前記流量に応じて前記加圧機構が前記第１の面を加圧する圧力を変化させる請求項１乃至８のいずれか１項に記載のエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板をエッチングするためのエッチング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の高集積化やインクジェットヘッドの高密度化が進むにつれて、ウェットエッチングによる基板の加工精度も高精度化されてきた。エッチング装置としては、複数枚の基板を加温されたエッチング液が満たされた槽内に浸漬させるバッチ式装置でエッチングする装置に加えて、１枚ずつエッチングを行う枚葉式のエッチング装置がある。枚葉式のエッチング装置は、より高精度にエッチングを行うことができるという点で有利である。
【０００３】
特許文献１には、枚葉式の装置として、基板のエッチング処理を行う面のみをエッチング液に触れさせるよう、基板の外周にシール部材を配置し、反対面から押さえることによりエッチング処理を行う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】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３４９８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のエッチング装置では、エッチング液の流れによる水圧、また水頭差による水頭圧により基板に圧力がかかることで、基板に反りが発生することがあった。特に、基板のエッチング面側にあるシール部材からエッチング面の内側中心方向へ基板が反りやすく、エッチングにより剛性が低くなった基板が割れたり、ひびが入ったりすることがあった。
【０００６】
また、エッチングを進めてエッチングストップ層が露出した段階で、基板の歪が水圧または水頭差による圧力により大きくなり、基板反り量が急激に変化する衝撃により、エッチングストップ層に亀裂による破損が生じることがあった。
【０００７】
従って本発明は、エッチング液によって基板の片面側をエッチングしても、基板が破損しにくいエッチング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】
【０００８】
上記課題は、以下の本発明によって解決される。即ち本発明は、第１の面と前記第１の面の裏側の面である第２の面とを有する基板をエッチングするエッチング装置であって、前記第１の面を加圧する加圧機構と、前記第１の面を加圧機構で加圧した状態で、前記第２の面の側に前記第２の面をエッチングするためのエッチング液を流す流路と、前記加圧機構が前記第１の面を加圧する圧力を変化させることが可能な可変機構と、を有することを特徴とするエッチング装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エッチング液によって基板の片面側をエッチングしても、基板が破損しにくい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】
【００１０】
【図１】エッチング装置の模式図を示す図。
【図２】エッチング装置の構成を示す図。
【図３】エッチング装置の構成を示す図。
【図４】エッチング装置の構成を示す図。
【図５】エッチング装置の構成を示す図。
【図６】エッチング装置の稼働フローを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１に、本発明のエッチング装置の一例の模式図を示す。このエッチング装置は、エッチング液が入った薬液槽と、エッチングチャンバーと、エッチングチャンバーにエッチング液を循環させるためのポンプとを有する。
【００１２】
図２に、エッチングチャンバーの拡大図を立体図として示す。図２（ａ）はエッチングチャンバーの分解図、図２（ｂ）は基板を取り付けた状態を示す図である。
【００１３】
エッチングチャンバー１は、エッチング液３をチャンバー内に供給するエッチング液供給配管２を有する。まずエッチング液流路部５にエッチング液が満たされ、これを基板４のエッチング面を通してエッチング液回収配管６側から回収する。基板４は、第１の面と、第１の面の裏側の面である第２の面とを有し、第２の面にエッチングを行う。即ち、第２の面がエッチング面である。基板４は、基板支持機構８によってエッチングチャンバーに固定されている。基板支持機構８は、耐エッチング性の材料であればよい。基板４の第１の面は、加圧機構１１で加圧されている。基板支持機構８による基板４のエッチングチャンバー１への保持方法は、基板外周部から３ｍｍの領域で基板４を挟み、対向した位置にあるシール部材７を押圧し、エッチング液をシールする方法である。シール部材７としては、リング状のシール部材が挙げられ、フッ素系のエラストマーであることが好ましい。基板支持機構８は、基板４の外周部にのみ接触する構造となっている。この機構により、基板を押さえ、エッチング液が第１の面の側に漏れだすことを抑制している。
【００１４】
基板にはエッチング液による圧力がかかる為、破損することがある。また、水圧、水頭差の影響により、エッチングストップ層に亀裂による破損が生じることもある。この為、本発明ではエッチング面とは反対側の面である第１の面を、加圧機構１１で加圧している。加圧機構は、エッチング液による圧力に応じて加圧する圧力を変化させる。この圧力変化は、可変機構（不図示）で行う。可変機構によって、加圧機構１１による基板の押圧力を変化させ、適切なものとする。加圧機構１１は、樹脂で形成されていることが好ましい。特にはフッ素を有する樹脂で形成されていることが好ましく、例えば、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ等が挙げられる。他には、ポリ塩化系ビニル、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ、ＰＥＥＫ等で形成することもできる。加圧機構１１の硬度は２５以上１３０以下であることが好ましい。
【００１５】
エッチング液３は、アルカリ性の液を使用する場合、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等が挙げられる。これらの溶液は単独、もしくは二種類以上の液を混合して使用してもよい。また、エッチングレートの向上のために添加物を添加してもよい。特にアルカリ性のエッチング液を使用する場合は、エッチングレートをより向上させるために、４０℃以上、９８℃以下とすることが好ましい。より好ましくは、７０℃以上、９５℃以下である。
【００１６】
基板４としては、シリコンの単結晶で形成された基板を用いることが好ましい。基板４の無機は、エッチングにより基板４から気泡が発生するようなエッチング液３と基板４の関係である場合は、泡の抜けやすさを考慮して、水平方向以外にすることが好ましい。例えば、鉛直方向にすることができる。
【００１７】
基板支持機構８及び加圧機構１１の上面図を図２（ｃ）に示す。基板４も基板支持機構８と同様の大きさで円形となっている。即ち、加圧機構１１は基板４の中心部分を加圧しており、外周部分は加圧していない。
【００１８】
図３（ａ）、（ｂ）に、加圧機構１１の他の形状を示す。図３に示す加圧機構は、基板４を５点で加圧している。この例においても、加圧機構１１は基板４の第１の面の中心部分を加圧しており、外周部分は加圧していない。他にも、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような形状が挙げられる。
【００１９】
本発明においては、あらかじめエッチング液の流量と基板の破損の関係を調べておき、これに応じて加圧機構による第１の面への圧力を可変機構によって設定しておくことができる。或いは、エッチング中にエッチング液の流量を測定し、この流量に応じて加圧機構による第１の面への圧力を可変機構によってタイミングよく変化させていってもよい。
【００２０】
加圧機構は、流体であってもよい。図５に加圧機構が流体であるエッチング装置を示す。このエッチング装置は、基板の反り状態を計測するセンサ（反り監視センサ）１３を備える。実際にエッチングする際には、エッチング処理する基板４をエッチングチャンバー１にセットし、基板支持機構８にてエッチングチャンバーに固定する。その後、ポンプを動かしエッチングチャンバー内にエッチング液を循環させエッチングを行う。その際、エッチング液の流れによる水圧、水頭差の圧力により、基板が破損する場合がある。これを抑制するため、エッチング液を循環させる前から基板支持機構８に設けた反り監視センサ１３により基板の反り量を計測する。そして測定した反り量に基づいて、表面から加圧を行う。具体的には、導入口１０より流体１２を基板支持機構内部９に入れ、基板４の反りを抑制する。流体としては、気体または液体が挙げられる。好ましくはＨｅ、Ｎ２、Ｏ２、大気、水（特に純水）等が挙げられる。第１の面からの加圧にあたっては、基板の温度が下がりにくく、また構成も簡易でよいため、密閉状態にて行うことが好ましい。しかし、積極的に表面から温調を行う場合や加圧状態を微妙に調整する場合は、構造が複雑にはなるが、密閉構造ではなく流れがある構造としてもよい。
【００２１】
その後、所定の時間エッチングを行うが、エッチングにより基板の剛性が変化することによる反り状態の変化、またポンプによるエッチング液の供給量がばらつくことによる反り状態の変化などが起きる可能性がある。そのため、エッチング中も常に基板の反り状態を確認して流体の供給量を調整し、基板の反りを抑制する。基板反り量の調整は、図６に示すように、反り監視センサ１３の結果を流体１２の供給量にフィードバックさせて行うが、その調整は自動でも手動でもよい。所定の時間のエッチングが終了した後は、エッチングチャンバー内からエッチング液を抜くが、エッチング液を抜く際にも基板の反り状態を確認して流体の供給量を調整することで、基板の反りを抑制し、ひび／割れの発生を抑制できる。
【実施例】
【００２２】
＜実施例１＞
図２に示すエッチング装置を用いた。エッチング面（第２の面）側にあるシール部材７のリング径を２００ｍｍより内側にし、シール部材はパーフロロエラストマーで形成した。エッチングチャンバー１と基板を押さえる基板支持機構８は、ＰＥＥＫによって形成した。加圧機構１１はＰＴＦＥで形成し、硬度５０であった。シール部材７と基板を挟み対向する非エッチング面から基板支持機構８により当接し加圧することで、エッチング液の漏れを抑制する構造となっており、基板支持機構８と加圧機構１１とは機能を分けた構造となっている。
【００２３】
加圧機構１１は、第１の面から０．３ｍｍ離れた場所で、基板の反りが発生した場合、基板の変形量が０．６ｍｍ以上とならない構造とした。
【００２４】
エッチングは、レーザーの照射によって穴を形成した後、第２の面をエッチング液に５〜６時間さらすことより行った。エッチング液はＴＭＡＨ２２質量部の水溶液を用い、ヒーター（不図示）によって８３℃に加温し、基板の第２の面をウェットエッチングした。第２の面は、ポリシリコン層と熱酸化シリコン層の２層構成の基板を使用し、層の厚さは２層で１５００ｎｍとした。
【００２５】
エッチング中、基板に若干の反りが発生し、第１の面と加圧機構１１が当接して加圧機構１１が第１の面を加圧した。
【００２６】
エッチング終了後の基板を観察したところ、破損は確認されなかった。
【００２７】
＜実施例２＞
図５に示すエッチング装置を用いた。実施例１と異なる点を中心に説明を行う。
【００２８】
エッチングには、まずエッチング処理する基板４をエッチングチャンバー１にセットし、基板支持機構８にてエッチングチャンバー１に固定した。その後、基板４の反り状態を反り監視センサ１３にて確認した。反り監視には、株式会社ＫＥＹＥＮＣＥ製のＧＴ２−Ａ１２ＫＬ、ＧＴ２−７１ＭＣＮを使用した。
【００２９】
基板セット後、ポンプを動かしエッチングチャンバー内にエッチング液を循環させエッチングを行うが、循環を開始すると同時に、反り状態監視センサ１３より得られる基板４の反り情報に合わせ、基板支持機構内部９に導入口１０よりＮ２を入れた。反り量は、基板がエッチングチャンバーにセットされた時点を０ｍｍとし、Ｎ２の供給量を増減させることで、エッチング開始からエッチングチャンバーから基板を取り出すまでの間中、監視センサより得られる値を元に反り量０ｍｍを狙って手動で調整した。また、密閉状態にてＮ２を供給した。Ｎ２の供給量は、０．１３〜０．２１Ｌ／ｍｉｎの間で調整した。Ｎ２の圧力は、１．０〜３．０ｋＰａの間で調整した。
【００３０】
６時間のエッチングを行った後、エッチングチャンバーよりエッチング液の回収を行った。その際も、エッチングチャンバー内のエッチング液が少なくなるにつれて反り状態が変化するため、反り状態を監視しながら反り量が０ｍｍとなるよう調整を行った。実際には、エッチング液がエッチングチャンバー内に入ってくる時、エッチングが進んで剛性が低下した時、エッチングが終了してエッチングチャンバーからエッチング液を抜く時に反り量が大きく変化する。その為、常に０ｍｍにすることはできなかったが、基板４に対して基板支持機構８側に反る方向をプラスとした場合、エッチング開始から終了まで迄の間、±０．５ｍｍ以内に反り量を抑えてエッチングした。
【００３１】
エッチング終了後の基板を観察したところ、破損は確認されなかった。
【００３２】
＜実施例３＞
図５に示すエッチング装置を用いた。実施例２と異なる点を中心に説明を行う。
【００３３】
基板セット後、ポンプを動かしエッチングチャンバー内にエッチング液を循環させエッチングを行った。循環を開始すると同時に、あらかじめ確認された基板やエッチングストップ層にひび／割れの起きない反り量になるよう、基板支持機構内側に導入口１０より、Ｎ２を入れた。具体的には、基板がエッチングチャンバーにセットされた時点を０ｍｍとした場合、エッチングスタート時を０ｍｍとなるようＮ２を０．１７Ｌ／ｍｉｎ入れた。その結果、エッチングが終了するまでの間調整を行わなかったが、基板の反り量を０〜０．１５ｍｍの範囲に抑制することができた。また、密閉状態にてＮ２を供給した。
【００３４】
６時間のエッチングを行い、エッチング終了後の基板を観察したところ、破損は確認されなかった。
【００３５】
＜実施例４＞
図５に示すエッチング装置を用いた。実施例２と異なる点を中心に説明を行う。
【００３６】
基板セット後、ポンプを動かしエッチングチャンバー内にエッチング液を循環させエッチングを行った。循環を開始すると同時に、反り状態監視センサ１３より得られる基板４の反り情報に合わせ、基板支持機構内部９に導入口１０より、エッチング液と同じ温度になるよう加温した純水を入れた。反り量は、基板がエッチングチャンバーにセットされた時点を０ｍｍとした。そして純水の供給量を増減させることで、エッチング開始からエッチングチャンバーから基板を取り出すまでの間中、監視センサより得られる値を元に反り量０ｍｍを狙って手動にて調整を行った。また、密閉状態にて純水を供給した。
【００３７】
６時間のエッチングを行った後、エッチングチャンバーよりエッチング液の回収を行った。その際も、エッチングチャンバー内のエッチング液が少なくなるにつれて反り状態が変化する為、反り状態を監視しながら反り量が０ｍｍとなるよう純水の量の調整を行った。実際には、エッチング液がエッチングチャンバー内に入ってくる時、エッチングが進んで剛性が低下した時、エッチングが終了してエッチングチャンバーからエッチング液を抜く時に反り量が大きく変化する。その為、常に０ｍｍにすることはできなかったが、基板４に対して基板支持機構８側に反る方向をプラスとした場合、エッチング開始から終了まで迄の間、±０．５ｍｍ以内に反り量を抑えてエッチングした。
【００３８】
エッチング終了後の基板を観察したところ、破損は確認されなかった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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