(57)【要約】【課題】機械的ダメージおよび熱的ダメージを与えることなく所望の形状に容易に加工を行うことができる、被加工物の加工方法を提供する。【解決手段】シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の材料からなる試料１を被加工物とし、該試料１を、酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含む水溶液からなる処理液８中に浸漬し、該処理液８中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備えたワイヤ２と接触させることにより、上記試料１における上記ワイヤ２との接触部分を酸化して上記処理液８に溶解させるとともに、該試料１の溶解に伴って上記ワイヤ２を重力により移動させることで、上記試料１を切断または上記試料１に切れ込みを形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の材料からなる被加工物を、酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含む水溶液中に浸漬し、該水溶液中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備え、上記被加工物とは別体で形成された加工具と接触させることにより、上記被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して上記水溶液に溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物を加工することを特徴とする被加工物の加工方法。
【請求項２】
被加工物の表面に、該被加工物を構成する材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備えた加工具を、該被加工物と加工具との間に、該被加工物を構成する材料に対して不活性な溶媒と、酸化剤と、上記材料の酸化物と反応して該酸化物を上記溶媒に溶解させる反応性物質とを含む処理液を供給しながら接触させて被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより、上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物を加工することを特徴とする被加工物の加工方法。
【請求項３】
被加工物を、該被加工物を構成する材料に対して不活性な溶媒と、酸化剤と、上記材料の酸化物と反応して該酸化物を上記溶媒に溶解させる反応性物質とを含む処理液中に浸漬し、該処理液中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備え、上記被加工物とは別体で形成された加工具と接触させることにより、上記被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して上記水溶液に溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより、上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物を加工することを特徴とする被加工物の加工方法。
【請求項４】
上記酸化剤は、過酸化物、ペルオキソ酸およびその塩、オゾン、酸素、３価の鉄イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、上記触媒は、白金、金、イリジウムおよびそれらの合金からなる群より選ばれる少なくとも一種の金属であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の被加工物の加工方法。
【請求項５】
上記加工具は、ワイヤ状、刃状、または針状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の被加工物の加工方法。
【請求項６】
上記加工具は線状の加工面を有しており、上記加工が、被加工物への切れ込みの形成または被加工物の切断であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の被加工物の加工方法。
【請求項７】
シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の材料からなる被加工物を、酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含む水溶液中に浸漬し、該水溶液中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備え、上記被加工物とは別体で形成された加工具と接触させることにより、上記被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して上記水溶液に溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物に孔または溝を形成した後、該孔または溝内に、該孔または溝の形成に用いた加工具の少なくとも一部を残存させることを特徴とする配線形成方法。
【請求項８】
シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の材料からなる半導体ウエハを、酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含む水溶液中に浸漬し、該水溶液中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備え、上記半導体ウエハとは別体で形成された加工具と接触させることにより、上記半導体ウエハにおける上記加工具との接触部分を酸化して上記水溶液に溶解させるとともに、該半導体ウエハの溶解に伴って上記半導体ウエハまたは加工具を移動させることにより上記半導体ウエハと加工具との接触部分を移動させて上記半導体ウエハに孔または溝を形成した後、該孔または溝内に、該孔または溝の形成に用いた加工具の少なくとも一部を残存させて配線を形成することを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項９】
上記孔または溝内に残存させた加工具をそのまま配線として使用することを特徴とする請求項８記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１０】
上記水溶液を除去後、上記孔または溝内に、酸化剤を供給し、上記孔または溝内に残存させた加工具を触媒として上記半導体ウエハとの接触部で酸化反応を起こさせるか、もしくは、上記孔または溝内に、上記半導体ウエハを構成する材料並びにその酸化物を溶解しない電解液を供給し、上記孔または溝内に残存させた加工具を陽極にして上記半導体ウエハとの接触部で電気化学反応を起こさせることにより、上記半導体ウエハにおける上記加工具からなる配線との接触部分に、上記半導体ウエハを構成する材料の酸化物からなる絶縁膜を形成することを特徴とする請求項９記載の半導体基板の製造方法。
【請求項１１】
上記孔または溝内に残存させた加工具表面の触媒を、膜成長による配線形成用の触媒に用いることを特徴とする請求項８記載の半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物の酸化反応を利用して被加工物を加工する被加工物の加工方法および該加工方法を用いた配線形成方法並びに半導体基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工業用品にかかる被加工物の加工方法としては、機械的な加工方法、もしくは、レーザを用いた加工方法が一般的に用いられている。
【０００３】
例えばシリコン等の半導体の切断加工としては、シリコンインゴットからウエハを切り出す場合、あるいは、表面に集積回路が形成されたウエハを個々のチップに分割（ダイシング）する場合に、高速回転する刃物（ダイシングブレード）で、シリコン等の半導体の表面を機械的に削り取る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記ダイシングブレードとしては、微細なダイヤモンド砥粒をニッケル等で電着したものが用いられる。また、表面に集積回路が形成されたウエハから個々のチップを分割する場合には、厚さ１０μｍ〜３０μｍ程度の極薄の刃を用いたダイシングブレードが用いられる。
【０００５】
また、シリコンインゴットからウエハを切り出す場合には、ワイヤソーが用いられる（例えば、特許文献２参照）。ワイヤソーによる切断は、ラッピングオイルに遊離砥粒を含ませたスラリー状の砥液を供給しながら、高速度で走行している高張力鋼鉄製ワイヤに、シリコンインゴットを押し付けることによって、遊離砥粒の研削作用により、インゴットがシリコンウエハに切断されることによって行われる。該方法によれば、複数のワイヤを同時にインゴットに押し付けることが可能であり、一度に多くのウエハを切り出すことが可能である。なお、この場合に用いられるワイヤソーとしては、ワイヤ径が１２０μｍ以上のものが用いられる。
【０００６】
一方、レーザを用いた加工方法においては、切断したい箇所に高出力のレーザを照射して、シリコン等の被加工物に吸収された光エネルギーの一部を熱エネルギーに変換させることにより、被加工物の融解、分解、飛散による加工が行われている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−１２９７４１号公報（公開日：２００５年５月１９日）
【特許文献２】特開２００６−２２４２６６号公報（公開日：２００６年８月３１日）
【特許文献３】特開２００５−２９７０３９号公報（公開日：２００５年１０月２７日）
【特許文献４】特開２００５−１８３５０５号公報(公開日：２００５年７月７日)
【特許文献５】国際公開第２００３／１０５２０９号パンフレット(国際公開日：２００３年１２月１８日)
【特許文献６】国際公開第０２／２３６０７号パンフレット(国際公開日：２００２年０３月２１日)
【特許文献７】米国特許第６，７６２，１３４号明細書（登録日：２００４年７月１３日）
【特許文献８】特開２００５−１４２４５７号公報(公開日：２００５年６月２日)
【特許文献９】特開２００６−１１４６３２号公報(公開日：２００５年４月２７日)
【非特許文献１】Kazuya Tsujino、外１名, 「Boring Deep Cylindrical Nanoholes in Silicon Using Silver Nanoparticles as a Catalyst」, ADVANCED MATERIALS 2005, 17, No.8, April 18, p1045-1047
【非特許文献２】Kazuya Tsujino、外１名, 「Helical Nanoholes Bored in Silicon by Wet Chemical Etching Using Platinum Nanoparticles as Catalyst」, Electrochemical and Solid-State Letters, 8, (12), C193-195, (2005)
【非特許文献３】K. Tsujino、外２名，「Texturization of multicrystalline silicon wafers for solar cells by chemical treatment using metallic catalyst」，Solar Energy Materials & Solar Cells, 90, (2006), p100-110
【非特許文献４】X. Li、外１名，「Metal-assisted chemical etching in HF/H２O２produced porous silicon」，APPLIED PHYSICS LETTERS, Vol.77，No.16，October 16, 2000, p.2572-2574
【非特許文献５】Kuiqing Peng、外５名, 「Uniform, Axial-Orientation Alignment of One-Dimensional Single-Crystal Silicon Nanostructure Arrays」, Angewandte Chemie Int. Ed.， 2005, 44, p2737-2742
【非特許文献６】K. Tsujino、外１名，「Formation of a low reflective surface on crystalline silicon solar cells by chemical treatment using Ag electrodes as the catalyst」， Solar Energy Materials & Solar Cells, 90, (2006), p1527-1532
【非特許文献７】T.L.Rittenhouse、外２名, 「Structural and spectroscopic characterization of porous silicon carbide formed by Pt-assisted electroless chemical etching」， Solid State Communications 126, (2003), p245-250
【非特許文献８】HIDEYUKI HARA、外７名, 「Novel Abrasive-Free Planarization of 4 H-Sic (0001) Using Catalyst」, Journal of ELECTRONIC MATERIALS, Vol.35, No.8, 2006, L11-L14
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜２に示すようにダイシングブレードやワイヤソーを用いた物理的な加工方法においては、削り取られた部分の周囲に微小なクラック又はチッピングが生じたり、過大な応力が発生して、ウエハ等の被加工物が損傷したりするおそれがある。
【０００８】
また、特許文献３に示すようにレーザによる加工の場合には、機械的なダメージは生じないものの、レーザ照射部位の周辺に、熱によるダメージが生じるという問題がある。このようなダメージは、シリコン上に形成される半導体素子の性能にしばしば悪影響を与える。このため、被加工物に、機械的あるいは熱的ダメージを与えることなく、該被加工物を加工する方法の開発が望まれている。
【０００９】
なお、上記したように加工に由来する機械的あるいは熱的ダメージを与えることなく工業用品にかかる被加工物を加工する方法として、化学反応、特に酸化反応を用いて被加工物を穿孔加工する方法が、近年、本願発明者等による提案を含めて幾つか提案されている。
【００１０】
このような化学的な加工方法としては、シリコン基板等の表面に金属粒子もしくは不連続な金属薄膜を触媒として付着させ、この金属粒子を付着させたシリコン基板等を、酸化剤およびフッ化水素酸のうち少なくとも一方を含む溶液中に浸すことによりシリコン基板等の表面を穿孔（多孔質化）する方法（例えば特許文献４〜７および非特許文献１〜５参照）、シリコン基板等の半導体結晶基板の表面に、酸化剤に対する還元反応の触媒機能を有する金属を、堆積、もしくはスクリーン印刷後に焼き付けて、金属薄膜（電極）を形成し、この半導体結晶基板を、酸化剤を含む水溶液中に浸すことにより、金属薄膜の周辺に多孔質層を形成する方法（例えば特許文献８および非特許文献６，７参照）が挙げられる。
【００１１】
しかしながら、これら化学反応を用いた従来の方法は、何れも、被加工物への機械的あるいは熱的ダメージはないものの、制御が容易ではなく、局所的な加工や、所望の部位を所望の形状に加工するには不向きである。
【００１２】
上記従来の方法は、何れも穿孔を目的としたものであるが、特許文献４〜７および非特許文献１〜５に示すように、シリコン基板等の被加工物に触媒粒子を付着させて放置すると、被加工物の特定の結晶方位に沿った方向あるいは基板表面に対して垂直方向に孔が成長するが、シリコン基板等の被加工物の内部の触媒粒子の移動を制御することはできず、穿孔方向を制御することは容易ではない。また、特許文献８および非特許文献６，７は、金属層の周囲を満遍なく多項質化するものであり、所望の位置のみを局所的に加工することはできない。
【００１３】
さらに、上記従来の方法は何れも穿孔を目的としたものであり、切削加工を目的としたものではない。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、機械的ダメージおよび熱的ダメージを与えることなく所望の形状に容易に加工を行うことができる、被加工物の加工方法を提供することにある。また、本発明のさらなる目的は、上記被加工物の加工方法を用いた配線形成方法並びに半導体基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明にかかる被加工物の加工方法は、上記課題を解決するために、被加工物の表面に、該被加工物を構成する材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備えた加工具を、該被加工物と加工具との間に、該被加工物を構成する材料に対して不活性な溶媒と、酸化剤と、上記材料の酸化物と反応して該酸化物を上記溶媒に溶解させる反応性物質とを含む処理液を供給しながら接触させて被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより、上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物を加工することを特徴としている。
【００１６】
より具体的には、本発明にかかる被加工物の加工方法は、上記課題を解決するために、被加工物を、該被加工物を構成する材料に対して不活性な溶媒と、酸化剤と、上記材料の酸化物と反応して該酸化物を上記溶媒に溶解させる反応性物質とを含む処理液中に浸漬し、該処理液中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備え、上記被加工物とは別体で形成された加工具と接触させることにより、上記被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して上記水溶液に溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより、上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物を加工することを特徴としている。
【００１７】
特に、本発明にかかる被加工物の加工方法は、上記課題を解決するために、シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の材料からなる被加工物を、酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含む水溶液中に浸漬し、該水溶液中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備え、上記被加工物とは別体で形成された加工具と接触させることにより、上記被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して上記水溶液に溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物を加工することを特徴としている。
【００１８】
上記酸化剤は、過酸化物、ペルオキソ酸およびその塩、オゾン、酸素、３価の鉄イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種であり、上記触媒は、白金、金、イリジウムおよびそれらの合金からなる群より選ばれる少なくとも一種の金属であることが好ましい。
【００１９】
また、上記加工具は、ワイヤ状、刃状、または針状に形成されていることが好ましい。
【００２０】
上記したように、本発明は、触媒を利用した化学反応、具体的には、上記被加工物の酸化溶解反応により上記被加工物を加工する方法である。また、上記の各方法によれば、上記被加工物は、上記加工具との接触部分およびその極近傍において局所的かつ選択的に溶解（エッチング）されるとともに、上記加工具または被加工物を移動させることで、上記被加工物と加工具との接触部分を所望の方向に移動させることができるとともに、加工の進行状況（加工の程度）を容易に把握することができる。よって、加工制御が容易である。
【００２１】
したがって、上記の各方法によれば、上記被加工物に機械的ダメージおよび熱的ダメージを与えることなく所望の形状に容易に加工を行うことができるという効果を奏する。
【００２２】
また、上記の各方法は、加工の際のダメージによる結晶欠陥が生じず、後処理工程やデバイス特性の面から有利であり、また、機械的研磨切削工程を必要としないため、割れ易い多結晶の薄板ウエハの製造でも容易である。さらに、基本的には上記水溶液等の処理液に上記被加工物を浸すだけの処理でよく、スケールアップが容易である。
【００２３】
また、ワイヤソーやレーザを用いた従来の加工方法は、コストが高いことに加えて、これら従来の方法を用いて例えば半導体ウエハを製造する場合、切り白が大きくなることから、製造工程におけるエネルギー・資源的に無駄が大きい。
【００２４】
これに対し、本発明によれば、機械的研磨切削の必要がなく、設備費が圧倒的に少ないことに加え、例えば、上記加工具として、極微細線ワイヤを用いることができ、原理的にはその線幅で上記被加工物の切り出しあるいは切れ込みの形成を行うことができる。したがって、上記の各方法によれば、低コストでかつエネルギー・資源の無駄の少ない切削加工を行うことができる。
【００２５】
したがって、上記各方法において、上記加工具は線状の加工面を有しており、上記加工が、被加工物への切れ込みの形成または被加工物の切断であることが好ましい。
【００２６】
また、本発明にかかる配線形成方法は、上記課題を解決するために、シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の材料からなる被加工物を、酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含む水溶液中に浸漬し、該水溶液中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備え、上記被加工物とは別体で形成された加工具と接触させることにより、上記被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して上記水溶液に溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物に孔または溝を形成した後、該孔または溝内に、該孔または溝の形成に用いた加工具の少なくとも一部を残存させることを特徴としている。
【００２７】
また、本発明にかかる半導体基板の製造方法は、上記課題を解決するために、シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の材料からなる半導体ウエハを、酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含む水溶液中に浸漬し、該水溶液中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備え、上記半導体ウエハとは別体で形成された加工具と接触させることにより、上記半導体ウエハにおける上記加工具との接触部分を酸化して上記水溶液に溶解させるとともに、該半導体ウエハの溶解に伴って上記半導体ウエハまたは加工具を移動させることにより上記半導体ウエハと加工具との接触部分を移動させて上記半導体ウエハに孔または溝を形成した後、該孔または溝内に、該孔または溝の形成に用いた加工具の少なくとも一部を残存させて配線を形成することを特徴としている。
【００２８】
上記孔または溝内に残存させた加工具は、そのまま配線として使用してもよいし、上記孔または溝内に残存させた加工具表面の触媒を、膜成長による配線形成用の触媒に用いることにより配線を形成してもよい。
【００２９】
金属粒子を用いた穿孔技術によって被加工物に孔を設けた後、メッキや蒸着等の方法で孔内部に配線材料を堆積させて配線を形成した場合、得られた配線は、微細な粒が集まったような構造となり、欠陥も多くなる。
【００３０】
また、金属粒子を用いて被加工物を穿孔した後、孔内に配線材料を配する場合、基板を貫通する配線を得るためには、金属粒子が基板を貫通する前に穿孔を止めて孔内に配線材料を堆積し、基板裏面から孔底部に達するまで基板材料を研磨除去するという工程が必要となる。
【００３１】
これに対し、本発明によれば、上記加工具をそのまま配線として使用するか、もしくは、上記加工具表面の触媒を用いて膜成長により配線を形成することで、前述した効果に加えて、被加工物の加工方法欠陥がない、あるいは従来よりも欠陥が少ない配線を形成することができるという効果を併せて奏する。
【００３２】
また、上記したように、半導体ウエハ等の被加工物に孔や溝を形成した後、加工具の少なくとも一部を、そのまま孔や溝等の加工部位に残存させて配線として用いることにより、孔や溝の形成と配線の形成とを同時に行うことができる。
【００３３】
また、例えば、上記水溶液を除去後、（Ａ）上記孔または溝内に、酸化剤を供給し、上記孔または溝内に残存させた加工具を触媒として上記半導体ウエハとの接触部で酸化反応を起こさせるか、もしくは、（Ｂ）上記孔または溝内に、上記半導体ウエハを構成する材料並びにその酸化物を溶解しない電解液を供給し、上記孔または溝内に残存させた加工具を陽極にして上記半導体ウエハとの接触部で電気化学反応を起こさせることにより、上記半導体ウエハにおける上記加工具からなる配線との接触部分に、上記半導体ウエハを構成する材料の酸化物からなる絶縁膜を形成することができる。したがって、上記の方法によれば、上記配線および絶縁膜を、極めて容易に形成することができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明にかかる被加工物の加工方法は、以上のように、被加工物の表面に、該被加工物を構成する材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備えた加工具を、該被加工物と加工具との間に、該被加工物を構成する材料に対して不活性な溶媒と、酸化剤と、上記材料の酸化物と反応して該酸化物を上記溶媒に溶解させる反応性物質とを含む処理液を供給しながら接触させて被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより、上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物を加工する方法である。
【００３５】
また、本発明にかかる被加工物の加工方法は、以上のように、被加工物を、該被加工物を構成する材料に対して不活性な溶媒と、酸化剤と、上記材料の酸化物と反応して該酸化物を上記溶媒に溶解させる反応性物質とを含む処理液中に浸漬し、該処理液中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備え、上記被加工物とは別体で形成された加工具と接触させることにより、上記被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して上記水溶液に溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより、上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物を加工する方法である。
【００３６】
特に、本発明にかかる被加工物の加工方法は、以上のように、シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の材料からなる被加工物を、酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含む水溶液中に浸漬し、該水溶液中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備え、上記被加工物とは別体で形成された加工具と接触させることにより、上記被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して上記水溶液に溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物を加工する方法である。
【００３７】
上記の各方法は、上記被加工物を酸化溶解させて加工することから、上記被加工物への機械的ダメージおよび熱的ダメージがない。また、上記の各方法によれば、上記被加工物は、上記加工具との接触部分およびその極近傍において局所的かつ選択的に溶解（エッチング）されるとともに、上記加工具または被加工物を移動させることで、上記被加工物と加工具との接触部分を所望の方向に移動させることができるとともに、加工の進行状況（加工の程度）を容易に把握することができる。よって、加工制御が容易である。
【００３８】
したがって、上記の各方法によれば、上記被加工物に機械的ダメージおよび熱的ダメージを与えることなく所望の形状に容易に加工を行うことができるという効果を奏する。
【００３９】
また、本発明にかかる配線形成方法は、以上のように、ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の材料からなる被加工物を、酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含む水溶液中に浸漬し、該水溶液中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備え、上記被加工物とは別体で形成された加工具と接触させることにより、上記被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して上記水溶液に溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物に孔または溝を形成した後、該孔または溝内に、該孔または溝の形成に用いた加工具の少なくとも一部を残存させる方法である。
【００４０】
また、本発明にかかる半導体基板の製造方法は、以上のように、シリコン、炭化ケイ素、およびIII〜Ｖ族の元素を含む半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の材料からなる半導体ウエハを、酸化剤と、フッ化水素またはフッ化物イオンとを含む水溶液中に浸漬し、該水溶液中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面に備え、上記半導体ウエハとは別体で形成された加工具と接触させることにより、上記半導体ウエハにおける上記加工具との接触部分を酸化して上記水溶液に溶解させるとともに、該半導体ウエハの溶解に伴って上記半導体ウエハまたは加工具を移動させることにより上記半導体ウエハと加工具との接触部分を移動させて上記半導体ウエハに孔または溝を形成した後、該孔または溝内に、該孔または溝の形成に用いた加工具の少なくとも一部を残存させて配線を形成する方法である。
【００４１】
したがって、上記の各方法によれば、上記加工具をそのまま配線として使用するか、もしくは、上記加工具表面の触媒を用いて膜成長により配線を形成することができるので、前記被加工物の加工方法において述べた効果に加えて、欠陥がない、あるいは従来よりも欠陥が少ない配線を形成することができるという効果を併せて奏する。
【００４２】
また、上記したように、半導体ウエハ等の被加工物に孔や溝を形成した後、加工具の少なくとも一部を、そのまま孔や溝等の加工部位に残存させて配線として用いることにより、孔や溝の形成と配線の形成とを同時に行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４４】
本実施の形態にかかる被加工物の加工方法は、被加工物の表面に、該被加工物を構成する材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面（加工面）に備えた加工具を、該被加工物と加工具との間に、該被加工物を構成する材料に対して不活性な溶媒と、酸化剤と、上記材料の酸化物と反応して該酸化物を上記溶媒に溶解させる反応性物質とを含む処理液を供給しながら接触させて被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより、上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物を加工する方法である。
【００４５】
より具体的には、本実施の形態にかかる被加工物の加工方法は、被加工物を、該被加工物を構成する材料に対して不活性な溶媒と、酸化剤と、上記材料の酸化物と反応して該酸化物を上記溶媒に溶解させる反応性物質とを含む処理液中に浸漬し、該処理液中で、上記材料の酸化反応における触媒からなる層を少なくとも表面（加工面）に備え、上記被加工物とは別体で形成された加工具と接触させることにより、上記被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して上記水溶液に溶解させるとともに、該被加工物の溶解に伴って上記被加工物または加工具を移動させることにより、上記被加工物と加工具との接触部分を移動させて上記被加工物を加工する方法である。
【００４６】
本実施の形態にかかる加工方法に適用される被加工物としては、触媒の存在下で律速酸化される材料からなる部分を有してさえいれば、特に限定されるものではないが、被加工物の一部もしくは全部が、シリコン；炭化ケイ素；III〜Ｖ族の元素を含む半導体からなる群より選ばれる少なくとも一種の材料からなることが望ましい。III〜Ｖ族の元素を含む半導体としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＧａＮ等が挙げられる。
【００４７】
上記被加工物の加工に用いられる処理液には、上記したように、被加工物を構成する材料に対して不活性な溶媒と、酸化剤と、上記材料の酸化物と反応して該酸化物を上記溶媒に溶解させる反応性物質とを含む処理液が用いられる。
【００４８】
そのうち、上記酸化剤としては、上記被加工物を構成する材料を酸化することができるものであれば、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、過酸化物；ペルオキソ酸およびその塩；オゾン；酸素；３価の鉄イオン；等が挙げられる。
【００４９】
上記過酸化物としては、過酸化物イオンＯ２２−を含み、酸性にするとＨ２Ｏ２を発生する物質であれば特に限定されるものではなく、例えば、過酸化水素、過酸化ナトリウム等が挙げられる。
【００５０】
上記ペルオキソ酸としては、−Ｏ−Ｏ−結合を有する無機酸であれば特に限定されるものではなく、例えば、ペルオキソ二硫酸、ペルオキソ二硫酸ナトリウム等が挙げられる。
【００５１】
また、３価の鉄イオンとしては、例えば、硫酸鉄(III)、硝酸鉄(III)等が挙げられる。
【００５２】
また、上記反応性物質としては、上記材料の酸化物と反応して該酸化物を上記溶媒に溶解させることができるものであれば、特に限定されるものではない。上記反応性物質としては、例えば、フッ化水素、フッ化物イオン等が挙げられる。
【００５３】
また、上記溶媒としては、上記被加工物を構成する材料に対して不活性であり、かつ、上記反応性物質の存在下で上記被加工物を構成する材料の酸化物を溶解させることができるものであれば、特に限定されるものではない。上記溶媒としては、例えば、水が用いられる。
【００５４】
上記処理液は、上記溶媒、酸化剤、反応性物質のみからなっていてもよく、必要に応じて、上記溶媒、酸化剤、反応性物質以外のその他の物質を、上記被加工物を構成する材料と酸化剤との酸化反応および上記材料の酸化物を上記溶媒に溶解させる一連の反応を阻害しない範囲内で含んでいてもよい。
【００５５】
上記処理液の調製方法は、特に限定されるものではなく、酸化剤、反応性物質、溶媒を含む、上記処理液に用いられる各成分を、各々添加して混合してもよく、例えば過酸化水素水やフッ化水素酸（フッ酸）のように、予め酸化剤や反応性物質を、溶媒に溶解した状態で残りの成分と混合してもよい。すなわち、上記溶媒は、上記酸化剤や反応性物質とは別に、別途添加してもよく、例えば、市販の過酸化水素水やフッ化水素酸（フッ酸）のように、予め、酸化剤および反応性物質の少なくとも一方を溶解させて用いてもよい。
【００５６】
上記各成分の混合方法は特に限定されるものではなく、市販の攪拌、混合装置を用いることができる。
【００５７】
また、上記処理液中における酸化剤および反応性物質の使用量および濃度は、加工面積や加工形態等に応じて適宜決定すればよく、上記処理液中に、上記酸化反応に十分な量の酸化剤および反応性物質が含まれてさえいれば、特に限定されるものではない。
【００５８】
また、上記処理液の温度（処理温度）も特に限定されるものではなく、常圧、常温（室温）にて処理を行うことができる。
【００５９】
上記被加工物がシリコン基板等の、シリコンを材料とする被加工物である場合、上記処理液としては、上記例示の酸化剤とフッ化水素酸との混合液であることが好ましいが、他の薬剤との組み合わせであってもよい。
【００６０】
また、上記触媒としては、上記被加工物の酸化反応において触媒として作用する材料、すなわち、上記処理液中の酸化剤の還元反応に対して触媒作用を有する材料であれば、特に限定されるものではない。上記触媒としては、例えば、白金、金、イリジウムおよびそれらの合金等が挙げられる。
【００６１】
上記加工具としては、触媒を所望の形状に加工してなる加工具を用いることができる。また、上記加工具としては、炭素、樹脂、鉄等の金属からなる基体の表面に上記触媒を被覆したものを使用してもよい。
【００６２】
上記基体としては、例えば、カーボン繊維や、鉄、鉄鋼、シリコンカーバイド等の材料からなるワイヤあるいは刃物状のものが挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００６３】
また、上記基体表面に上記触媒を被覆する方法としても特に限定されるものではなく、コーティング、めっき等、従来公知の各種被覆方法を使用することができる。
【００６４】
また、上記加工具の形態（形状）も特に限定されるものではなく、加工形態あるいは加工形状に応じて適宜決定すればよい。上記加工具の形態としては、例えば、ワイヤ、刃、針等、加工面が線状または点状の加工具が好適に用いられる。
【００６５】
上記ワイヤとしては、直線的に張ったワイヤでもよく、ワイヤを多数組み合わせて網状にしたものであってもよい。このように網状のワイヤを用いることで、同時に多数のシリコンの切断が可能である。
【００６６】
また、上記針としては、一本の針を単独で用いてもよく、いわゆる剣山のように針の集合体であってもよい。
【００６７】
同様に、上記刃もまた、単独の刃であってもよく、多数の刃が並設されていても構わない。
【００６８】
上記加工形態としては、被加工物への孔や溝の形成、被加工物の切断等が挙げられる。本実施の形態によれば、被加工物を、上記処理液中で上記加工具と接触させることにより、被加工物における上記加工具との接触部分を酸化して溶解させることができる。
【００６９】
なお、上記触媒（加工具）における被加工物との接触幅（例えば刃厚、刃渡り、ワイヤ径、針径等）は、被加工物の加工形状に応じて適宜所望の大きさに設定すればよく、特に限定されるものではない。
【００７０】
本発明は、触媒との接触部分で被加工物が律速的に酸化される現象を利用したものである。特に、被加工物がシリコン、炭化ケイ素、またはIII〜Ｖ族の元素を含む半導体である場合、前記したような特定の条件下では被加工物の溶解が触媒と接触した部分のみで起こる。
【００７１】
本実施の形態によれば、例えば、金等の触媒作用を有する材料からなる細線（触媒ワイヤ）あるいは刃物状の加工具をシリコンに接触させた状態で、前記処理液中に浸すことにより、加工具（例えば触媒ワイヤ）との接触部分およびその極近傍のシリコンが局所的かつ選択的に溶解（エッチング）される。このとき、上記加工具または被加工物であるシリコンを、外部からの力で移動させるか、あるいは重力等により自然に移動させることで両者の接触部分を移動させると、上記接触部分を基点としたシリコンへの溝の形成（切れ込みの発生）または切断（シリコンインゴットの切り出しやシリコンインゴットからシリコンウエハの切り出し）を行うことができる。
【００７２】
図３（ａ）・（ｂ）および図４（ａ）〜（ｃ）に、各種加工具を用いた被加工物の切断方法の一例を示す。
【００７３】
図３（ａ）・（ｂ）は、網状のワイヤ２０を用いて大径のシリコンウエハ１５から小径のシリコンウエハ（以下、シリコンチップと記す）１６…を切り出す様子を示している。
【００７４】
まず、図３（ａ）に示すように、加工具としての網状のワイヤ２０と、被加工物としてのシリコンウエハ１５とを準備する。網状のワイヤ２０は、複数のワイヤを網状に組み合わせて配置したものであってもよく、網状に形成されたものであってもよい。網状のワイヤ２０は、切り出すべきシリコンチップ１６の大きさに形成された開口径を有している。
【００７５】
網状のワイヤ２０は、シリコンウエハ１５上に、切り出されるシリコンチップ１６の数が多くなるように位置決めされ、処理液中に浸漬される。これにより、シリコンウエハ１５における網状のワイヤ２０との接触箇所が酸化溶解され、最終的に、図３（ｂ）に示すように、シリコンウエハ１５は、複数のシリコンチップ１６に分割される。
【００７６】
また、図４（ａ）〜（ｃ）は、基板３１上に、並行に設けられた複数の刃３２・３２を有する加工具３０を用いてシリコンウエハ１５から個々のシリコンチップ１６を切り出す様子を示している。
【００７７】
まず、図４（ａ）に示すように、上記加工具３０と、被加工物としてのシリコンウエハ１５とを準備する。基板３１における刃３２・３２の固定面は、例えばシリコンウエハ１５の切断面１５ａと同じ面積もしくはそれ以上の面積を有し、各刃３２の刃渡りは、シリコンウエハ１５の切断面１５ａと同じもしくはそれ以上の長さを有している。また、各刃３２の基板３１表面からの高さは、シリコンウエハ１５の厚みと同じもしくはそれ以上の高さを有している。また、刃３２・３２同士の間隔は、切り出すべきシリコンチップ１６の大きさ（幅）に合わせて設定されている。各刃３２は、それ自体、触媒で形成されていてもよく、表面に触媒がコーティングされていてもよい。
【００７８】
上記加工具３０は、各刃３２がシリコンウエハ１５に当接するようにシリコンウエハ１５上に載置され、処理液中に浸漬される。これにより、シリコンウエハ１５における上記各刃３２との接触箇所が酸化溶解される。各刃３２は、各刃３２を固定している基板３１が、重りとなり、シリコンウエハ１５の酸化溶解にともなって、重力方向にしだいに移動する。次いで、図４（ｂ）に示すように、各刃３２がシリコンウエハ１５の底面に達した後に、図４（ｃ）に示すように、加工具３０を引き上げてシリコンウエハ１５から加工具３０を離間させると、上記シリコンウエハ１５を複数に分割してなるシリコンチップ１６…を得ることができる。
【００７９】
以下に、上記被加工物の材料としてシリコンを用いた場合を例に挙げて上記加工方法における各工程での化学反応の一例について説明する。
【００８０】
まず、前記したように、ワイヤ状あるいは刃物状の加工具を、例えばシリコン上に溝を形成したい箇所あるいはシリコンを切断したい箇所に接触させた状態で、フッ化水素と酸化剤とを含む水溶液（処理液）に浸漬する。
【００８１】
このように、被加工物を上記処理液中に浸漬すると、酸化剤は触媒上で還元される。このときの電子は、上記加工具表面の触媒との接触部分におけるシリコンから供給される。その結果、触媒と接触した部分のシリコンは酸化される。酸化状態のシリコンは、処理液中のフッ化水素と反応し、水溶性のヘキサフルオロシリケートイオン（ＳｉＦ６２−）となって溶解する。例えば過酸化水素を酸化剤として用いた場合における、該酸化剤の触媒上での還元反応は、次式
Ｈ２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→２Ｈ２Ｏ
で示される。
【００８２】
また、このときのシリコンの酸化溶解反応は、次式
Ｓｉ＋２Ｈ２Ｏ＋４ｈ＋→ＳｉＯ２＋４Ｈ＋
ＳｉＯ２＋６ＨＦ→ＳｉＦ６２−＋２Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋
で示される。
【００８３】
上記したように、本実施の形態によれば、シリコンのエッチングは、上記加工具における触媒とシリコンとの接触部分で起こるので、上記加工具またはシリコンを移動させることで、加工形態（この場合には、加工の程度、すなわち、ある深さの溝を形成するのか、あるいは切断するのか）や、加工方向の制御を行うことができる。
【００８４】
また、本願発明によれば、ワイヤソーによる機械的研磨切削によってウエハ切り出しを行っていた従来技術と比較して、処理液中で触媒ワイヤとシリコンとを接触させるだけであるため、設備費を含めた加工コストを大幅に低減することができる。さらに、ウエハへの欠陥発生が生じないため、デバイスの応用においても極めて有利である。また、シリコンの溶解が加工具との接触部分でのみ起こることから、切り白部分も圧倒的に小さくなるという利点や、研磨切削工程を必要としないといった利点がある。
【００８５】
なお、従来、本願出願人等を含めて、化学反応を用いた加工方法として、シリコン基板等の半導体結晶基板の表面に、酸化剤に対する還元反応の触媒機能を有する金属を、堆積、もしくはスクリーン印刷後に焼き付けて、金属薄膜（電極）を形成し、この半導体結晶基板を、酸化剤を含む水溶液中に浸すことにより、金属薄膜（電極）の周辺に多孔質層を形成する方法（例えば特許文献８および非特許文献６参照）が提案されている。この方法は、金属薄膜の周辺に多孔質層を形成する方法に特化したものであり、一見して本願発明と類似しているものの、シリコンの多孔質化は、金属薄膜（電極）の周辺、具体的には、金属薄膜（電極）で囲まれた領域にて起こる。
【００８６】
これに対し、本願発明によれば、ワイヤを多数組み合わせて網状にした場合、この網状のワイヤとシリコンとの接触部分において、シリコンが酸化溶解する。
【００８７】
本願発明者等が本願発明を完成させる過程において鋭意検討した結果、本願発明者等は、以下の結論を得るに至った。すなわち、従来のように、シリコン基板等の半導体結晶基板の表面に金属薄膜（電極）を形成し、この半導体結晶基板を、酸化剤を含む水溶液中に浸した場合、金属電極とシリコンとの接触部分では、金属とシリコンとが混じり合い、明確な界面を定義できないほど密着している。このため、接触部分への処理液の供給がなされず、金属薄膜（電極）の周辺でシリコンが多孔質化されて粗面化される。これに対し、本願発明によれば、上記したようにシリコン等の被加工物と一体化された金属薄膜（電極）ではなく、被加工物とは別体で設けられた加工具を使用し、被加工物の表面と加工具との間に、上記したように酸化剤と反応性物質とを含む処理液が存在することで、被加工物における触媒との接触部分において、被加工物を選択的に酸化溶解することができるとともに、上記したように、上記加工具またはシリコンを移動させることで、加工形態（加工の程度）や加工方向を容易に制御することができる。
【００８８】
以上のように、本実施の形態によれば、処理液中で、例えば単結晶シリコンあるいは多結晶シリコンのインゴットに、上記細線（触媒ワイヤ）を接触させ、その接触部分でのみ溶解反応を起こさせることにより、ウエハを無駄無く切り出す（スライシングする）ことができる。
【００８９】
すなわち、本発明において、被加工物の加工に要する時間、すなわち、処理時間は、特に限定されるものではなく、所望の加工形態となるように、被加工物と加工具との接触時間を適宜調整すればよい。
【００９０】
上記被加工物としてシリコンを使用した場合、シリコンに切れ込みを生じさせることができる処理速度は、概ね１ｍｍ／日である。
【００９１】
なお、ワイヤソーによるウエハ切り出しが機械的研磨切削法であったのに対して、本発明は、触媒を利用した化学反応であり、例えば、（１）機械的研磨切削の必要がなく、設備費が圧倒的に少ない、（２）切り白が極めて少ない（極微細線ワイヤで切断でき、原理的にはその線幅で切り出せる）、（３）切り出しの際のダメージによる結晶欠陥が生じず、後処理工程やデバイス特性で有利である、（４）機械的研磨切削工程を必要としないため、割れ易い多結晶の薄板ウエハの製造でも容易である、（５）基本的には被加工物を溶液に浸すだけの処理でよく、スケールアップが容易である、といった種々の効果を有しており、処理速度よりも処理面の性状（特性）を重視する場合に特に適しているが、上記した速度は、ウエハのダイシングに用いる分には十分に速い。
【００９２】
すなわち、一般的なウエハの厚みはせいぜい０．６ｍｍであり、例えば、ワイヤを網状にしたものを加工具として使用し、１回に複数箇所を切断することで、処理速度と、特性低下の抑制とを、ともに十分に満足させることができる。なお、酸化反応を用いた、本実施の形態にかかる化学的な加工方法を用いることで、加工の際のダメージによる結晶欠陥が生じず、特性の低下を防止することができることは、例えば、前記特許文献４〜８および非特許文献１〜７等の化学的な加工方法を用いた各種文献等から明白であり、敢えて論じるまでもないことである。
【００９３】
また、本実施の形態によれば、同じ処理液中に多数の基板を一度に浸すことも可能である。このため、量産性に富み、高価な装置や手間がかからないので、安価に上記加工処理を行うことができる。
【００９４】
また、近年、特許文献９および非特許文献８に示すように、酸化反応を用いた化学的な加工方法以外の化学的な加工方法として、被加工物に対して常態では溶解性を示さないハロゲンを含む分子が溶けた処理液中に被加工物を配し、被加工物の加工面に触媒を接触もしくは極接近させて触媒の表面でハロゲンラジカルを生成させ、該ハロゲンラジカルと被加工物の表面原子との化学反応で生成したハロゲン化合物を溶出させる方法が提案されているが、これら特許文献９および非特許文献８に記載の加工法は、ハロゲンラジカルの生成速度に律速され、該速度は、触媒材料と処理液（具体的には、処理液中におけるハロゲンを含む分子の濃度）とにより決定されると考えられ、その可変範囲は限定される。これに対し、本発明は、上記したように酸化剤を添加することにより、該酸化剤の種類および濃度を変えることで、広い範囲で加工速度を制御することができるという利点をも有している。
【００９５】
なお、上記説明においては、被加工物としてシリコンを用いた場合を例に挙げて説明したが、前記した通り、上記被加工物としては、シリコン以外の材料であっても構わない。
【００９６】
例えば、非特許文献７には、シリコン上に堆積した薄膜状の白金を触媒に用いて炭化ケイ素の化学反応を用いたエッチングが可能であることが開示されている。また、III〜Ｖ族の元素を含む半導体の化学反応については、特許文献７に開示がなされている。したがって、これら文献あるいは公知の他の文献から、被加工物に対する酸化剤と、該酸化剤に対する還元反応の触媒機能を有する触媒との組み合わせ、さらには、被加工物と、該被加工物の酸化物を溶解させる反応性物質との組み合わせを選択することで、シリコン以外の被加工物に対しても、被加工物としてシリコンを用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
また、上記説明においては、加工具を、被加工物における被加工部に接触させた状態で上記処理液中に浸漬する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、被加工物を、上記処理液中に浸漬した後で、上記加工具と接触させてもよく、被加工物を、上記処理液中に浸漬した状態で、上記加工具と接触させさえすれば、被加工物への加工具の接触が被加工物の処理液への浸漬よりも先であっても後であっても構わない。
【００９８】
上記したように、被加工物を、上記処理液中に浸漬して上記加工具と接触させる方法は、被加工物と加工具との間に上記処理液を、容易かつ無駄なく供給することができることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、被加工物と加工具との間に処理液を供給することができさえすればよく、被加工物を、上記処理液中に浸漬する必要は必ずしもない。
【００９９】
また、上記説明においては、主に、被加工物を切断する方法について説明したが、本実施の形態にかかる加工方法は、被加工物の切断にのみ限定されるものではない。以下に、本実施の形態にかかる加工方法として、被加工物の穿孔方法について説明するとともに、該穿孔方法を用いた配線形成方法について説明する。
【０１００】
図５（ａ）〜（ｄ）は、針状の触媒（以下、単に「針」と記す）４１が先端に設けられた加工具４０を用いてシリコンウエハ１５に、シリコンウエハ１５を貫通する貫通配線を形成する様子を示している。
【０１０１】
まず、図５（ａ）に示すように、上記加工具４０と、被加工物としてのシリコンウエハ１５とを準備する。本実施の形態では、上記針４１の針長は、シリコンウエハ１５の厚みよりも大きくなるように設定されている。また、上記針４１の針径は、形成すべき配線径に応じて設定されている。上記針４１は、それ自体、触媒で形成されていてもよく、表面に触媒がコーティングされていてもよい。
【０１０２】
上記加工具４０は、図５（ｂ）に示すように処理液中で針４１をシリコンウエハ１５に押し付けることにより、シリコンウエハ１５を酸化溶解する。このとき、図５（ｂ）に示すように、針４１がシリコンウエハ１５の底面に達した後で加工具４０を引き上げてシリコンウエハ１５から加工具４０を離間させると、上記シリコンウエハ１５を穿孔加工することができる。
【０１０３】
本実施の形態では、針４１がシリコンウエハ１５の底面に達した後、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、針４１が、該針４１によって形成されたシリコンウエハ１５の孔１７内に埋設された状態で、シリコンウエハ１５から露出している針４１を、例えばレーザにより切断し、図５（ｄ）に示すように、シリコンウエハ１５内に上記針４１をそのまま残存させることで、シリコンウエハ１５に、シリコンウエハ１５を貫通する貫通配線を形成している。
【０１０４】
上記配線は、例えば、縦型ＭＯＳ構造のトランジスタに利用することができる。
【０１０５】
なお、上記説明においては、針４１を、レーザにより切断するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記針４１、すなわち配線となる触媒の切断方法は特に限定されるものではない。
【０１０６】
なお、図５（ａ）〜（ｄ）では、加工具として、針４１が先端に設けられた加工具４０を用いて貫通配線を形成する場合を例に挙げて説明したが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。
【０１０７】
例えば、図３（ａ）に示した網状のワイヤ２０、あるいは図４（ａ）に示した加工具３０、あるいは所望の配線形状に形成されたワイヤ等の加工具を用いてシリコンウエハ１５に溝を形成した後、上記網状のワイヤ２０あるいは刃３２、もしくはその他の形状のワイヤ等を、形成した溝内に残存させることで溝内配線を形成してもよい。
【０１０８】
また、図５（ａ）〜（ｄ）において、加工具４０に代えてワイヤを使用し、シリコンウエハ１５を酸化溶解させながら、上記ワイヤをシリコンウエハの配線延伸方向に接触移動させて穿孔と配線形成とを同時に行うことで、基板面に対し面内方向あるいは法線方向に延びる埋め込み配線を形成してもよい。
【０１０９】
上記したように、被加工物に孔や溝を形成した後、加工具の少なくとも一部を、加工後にそのまま孔や溝等の加工部位に残存させることにより、この残存させた加工具、例えばワイヤ等を、配線材料として用いることができるので、孔や溝の形成と配線の形成とを同時に行うことができる。また、このように加工部位に残存させた加工具表面の触媒を、配線形成のプロセス（触媒からの膜成長）のための触媒として用いることもできる。
【０１１０】
金属粒子を用いた穿孔技術によって基板に孔を設けた後、この孔内部に配線材料を配する場合、メッキや蒸着等の方法で孔内部に配線材料を堆積することが考えられる。しかしながら、そのような方法で形成される配線は、微細な粒が集まったような構造となり、欠陥も多くなる。
【０１１１】
しかしながら、本実施の形態によれば、例えば上記針４１として、欠陥がない、あるいは欠陥が少ない金属針を用いることができ、該針４１を、孔１７に残して配線として用いることで、欠陥がない、あるいは欠陥が少ない配線を得ることができる。
【０１１２】
また、先行技術において金属粒子を用いて穿孔した後、孔内に配線材料を配する場合、基板を貫通する配線を得るためには、金属粒子が基板を貫通する前に穿孔を止めて孔内に配線材料を堆積し、基板裏面から孔底部に達するまで基板材料を研磨除去するという工程が必要となる。
【０１１３】
しかしながら、本実施の形態においては、上記したように例えば針４１を用いて基板、例えばシリコンウエハ１５等の半導体ウエハを貫通する孔１７を形成し、針４１を孔１７内に残しておくだけで貫通配線が得られるため、配線材料堆積および基板研磨除去の工程が不要となる。
【０１１４】
したがって、本実施の形態によれば、上記したように被加工物に孔や溝を形成した後、加工具の少なくとも一部を、加工後にそのまま孔や溝等の加工部位に残存させることにより、配線基板を容易に製造することができるとともに、欠陥の少ない配線を形成することができる。
【０１１５】
また、本実施の形態によれば、上記したように針状の触媒を用いてシリコンウエハ１５等の半導体ウエハに孔１７を形成し、該孔１７内に上記触媒（加工具）を残した場合、洗浄等により上記水溶液を除去後、（Ａ）上記孔１７内に、酸化剤を供給し、該酸化剤の存在下で、上記触媒（加工具）を、そのまま触媒として用いて、上記シリコンウエハ１５等の半導体ウエハとの接触部で酸化反応を起こさせるか、もしくは、（Ｂ）上記孔１７内に、上記シリコンウエハ１５等の半導体ウエハを構成する半導体材料（例えばシリコン）並びにその酸化物を溶解しない電解液を供給し、上記触媒（加工具）を陽極にして上記シリコンウエハ１５等の半導体ウエハとの接触部で電気化学反応を起こさせることにより、孔１７の内壁の上記半導体材料を酸化し、上記触媒からなる配線と半導体材料との間に必要な絶縁膜として働く、酸化シリコン膜等の酸化膜を、上記半導体ウエハにおける上記加工具からなる配線との接触部分に形成することができる。
【０１１６】
したがって、上記加工方法は、半導体基板（配線基板）のなかでも、シリコン基板の製造に特に適している。
【０１１７】
なお、上記（Ａ）の方法において用いられる上記酸化剤、すなわち、上記（Ａ）の方法を採用する場合に、水溶液（処理液）除去後に上記孔１７内に供給される酸化剤としては、上記シリコンウエハ１５等の半導体ウエハに孔１７を形成する際に使用した酸化剤と同様の酸化剤を使用することができる。該酸化剤としては、例えば、前記例示の酸化剤を用いることができる。
【０１１８】
上記酸化剤の供給手段並びに濃度としては、特に限定されるものではなく、例えばオゾンガス等、ガス状態で上記酸化剤を供給することにより気相酸化を行ってもよく、酸化剤の供給もしくは濃度調整等を目的として、必要に応じて、上記酸化剤を、例えば、上記シリコンウエハ１５等の半導体ウエハを構成する半導体材料（例えばシリコン）並びにその酸化物に対して不活性な溶媒（すなわち、上記半導体材料並びにその酸化物を溶解しない溶媒）に溶解させて供給してもよい。該溶媒としては、好適には水が使用される。また、必要に応じて、酸化剤以外の添加剤を、酸化剤と併せて添加してもよい。
【０１１９】
すなわち、上記（Ａ）の方法を使用する場合、洗浄等により、上記孔１７の加工（酸化溶解）に用いた水溶液を一旦除去した後、酸化剤を含む、上記半導体材料並びにその酸化物を溶解しない水溶液（例えば上記酸化剤の水溶液）を供給し、該水溶液中で、上記触媒（加工具）を、そのまま触媒として用いて、上記半導体ウエハとの接触部で酸化反応を起こさせてもよい。
【０１２０】
上記加工具が、例えば、白金、金、イリジウムおよびそれらの合金等、触媒作用を有する導電性材料からなる加工面を有している場合、言い換えれば、前記触媒、すなわち、加工具表面（加工面）における触媒が、導電性を有している場合、上記（Ｂ）の方法により、上記酸化シリコン膜等の酸化膜の形成を行うこともできる。
【０１２１】
上記加工具を、上記孔１７の加工に引き続き上記酸化シリコン膜等の酸化膜の形成に使用する場合、上記加工具としては、例えば、触媒作用を有する導電性材料を所望の形状に加工してなる加工具を用いることができる。また、上記加工具としては、非導電性材料からなる基体の表面に導電性材料を被覆したものを使用してもよい。
【０１２２】
上記加工具を、電気化学的に電位を制御できる電位制御装置（電流制御装置）に繋ぎ、該加工具を陽極として上記半導体ウエハとの接触部で電気化学反応を起こさせることにより、酸化剤を用いなくても、上記半導体ウエハを酸化させることができ、これにより、上記酸化膜を形成することができる。これは、電気化学的な正の電位の効果により、上記加工具と接触した部分の半導体ウエハから電子が奪われるためである。
【０１２３】
すなわち、陽極とされた加工具を、上記半導体ウエハに接触させると、接触部分（接触界面）で電気化学反応、すなわち、上記半導体ウエハから加工具への電子の移動や、その電子の移動に伴って起こる化学反応が起こり、上記接触部分の半導体ウエハが酸化される。
【０１２４】
上記（Ｂ）の方法において用いられる電位制御装置（電流制御装置）としては、例えば、ポテンショスタットあるいはガルバノスタット（電流制御）の公知の電位制御装置を用いることができる。
【０１２５】
本実施の形態によれば、電気化学的に電位を制御することができるポテンショスタット等の電位制御装置における作用電極端子に接続された加工具を陽極として、該加工具を上記半導体ウエハに接触させることにより、上記半導体ウエハにおける上記加工具との接触部に電気化学反応を起こさせて酸化させることができる。
【０１２６】
なお、本実施の形態において、上記電位制御装置（電流制御装置）における参照電極端子に接続される参照電極としては、例えば、銀電化銀電極、飽和カロメル電極等が用いられる。
【０１２７】
また、対極端子に接続される対極としては、例えば、白金線、白金板等が用いられる。
【０１２８】
上記電位制御装置（電流制御装置）によって上記加工具に印加される電位としては、上記半導体ウエハを酸化することができさえすれば、特に限定されるものではないが、例えば、参照電極に対して＋０〜＋４Ｖの範囲内であることが、加工速度および消費電力の面から好ましく、電位を高くするほど加工速度を速くすることができる。
【０１２９】
また、上記（Ｂ）の方法において供給される電解液としては、上記シリコンウエハ１５等の半導体ウエハを構成する半導体材料（例えばシリコン）並びにその酸化物に対して不活性（すなわち、上記半導体材料並びにその酸化物を溶解しない）な、導電性の溶液であれば特に限定されるものではないが、好適には導電性の水溶液が使用される。該水溶液としては特に限定されるものではなく、例えば、硫酸等の一般的な電解質の水溶液であってもよく、前記酸化剤の水溶液あるいは酸化剤を含む水溶液であってもよい。上記電解質としては、水溶液（電解液）としたときに、上記半導体材料並びにその酸化物を溶解しないものであれば、特に限定されないが、上記電解液が酸化剤を含むことで、上記酸化シリコン膜等の酸化膜の形成にかかる加工速度を速くすることができる。なお、この場合における酸化剤としても、例えば、前記例示の酸化剤を使用することができる。
【０１３０】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１３１】
〔実施例１〕
図１は、本実施例で用いた、加工具を被加工物に接触させるために用いた装置５０の概略構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示す装置５０に組み込まれた被加工物をエッチング液槽（処理液槽）に浸漬した状態を、該エッチング液槽の断面にて示す断面図である。
【０１３２】
なお、本実施例では、簡易的に実験を行うために、上記エッチング液槽として、図２に示すようにテフロン（登録商標）製の５００ｍｌビーカー７を使用し、上記装置は、以下の方法により準備した。
【０１３３】
まず、図１に示すように、ポリプロピレン製のコップ５の周壁に、支持梁６と、被加工物としての試料１とを差し込むための貫通穴５ａ・５ａ・５ｂ・５ｂを設け、この貫通穴５ａ・５ａ・５ｂ・５ｂに、支持梁６と、試料１とを、各々、コップ５の周壁から試料１の両端部および支持梁６の両端部が突出するように挿嵌した。上記コップ５としては、上記試料１に後述するように重り（荷重）をかけた状態で上記試料１を安定して支持することができさえすれば、その厚み並びに強度は特に限定されるものではない。本実施の形態では、上記コップ５として、市販の使い捨てコップ（アズワン株式会社製、ポリプロピレン製の「ディスポカップ（商品名）」、厚み０．５ｍｍ）を使用した。
【０１３４】
本実施例では、（１００）結晶面を露出したシリコンウエハ（ホウ素ドープ、抵抗率７〜１３Ωｃｍ、厚み６２５μｍ、株式会社ELECTRONICS AND MATERIALS CORPORATION製）を縦１０ｍｍ×横７０ｍｍに切り出したものを試料１として用いた。また、上記支持梁６には割箸を用いた。
【０１３５】
次に、上記コップ５を、試料１よりも支持梁６が上方に位置するように配置し、コップ５から突出した試料１の両端部に、各々、輪状のワイヤ２・２（加工具）を引掛け、これら輪状のワイヤ２・２の下端に、重り３を支持する支持板４を引掛けることにより、図１に示す装置５０を組み立てた。なお、上記試料１は、図１に示すように、上記縦方向を重力方向とし、厚み方向の面が上面（ワイヤ２・２との当接面）となるように配置した。
【０１３６】
上記支持板４は、重り３を貫通して設けられており、上記ワイヤ２・２の輪の中に支持板４を入れてぶら下げることにより、上記ワイヤ２・２に重り（荷重）をかけることができる。
【０１３７】
本実施例では、上記加工に用いるワイヤ２として、線径０．０５ｍｍ、線長６ｃｍ、重量０．００３ｇの白金ワイヤ（純度９９．９８％、株式会社ニラコ製）を用いた。また、上記重り３には、テフロン（登録商標）被覆された回転子（アズワン株式会社製）を使用し、その質量は３０ｇとした。また、上記支持板４には、０．６０ｇのポリエチレン板を使用した。
【０１３８】
本実施の形態では、このように重りをかけた状態でワイヤ２・２を試料１に引掛けることで試料１の加工位置を固定して得られた図１に示す装置５０を、図２に示すように、該装置５０における支持梁６をテフロン（登録商標）製の５００ｍｌビーカー７の縁に載置することにより上記５００ｍｌビーカー７内に設置した。
【０１３９】
次いで、この５００ｍｌビーカー７内に、エッチング用の処理液８（エッチング液）を加えて、上記試料１を上記処理液８中に浸漬した状態で放置した。
【０１４０】
上記処理液８には、５０ｗｔ％フッ化水素酸１２０ｍｌと、３０ｗｔ％過酸化水素水６０ｍｌと、純水（日本ミリポア製「Milli-Q（商品名）」）１２０ｍｌとの混合水溶液を用いた。
【０１４１】
このようにして、上記試料１を上記処理液８中に浸漬してから１日経過後、図１に示す装置５０を上記５００ｍｌビーカー７から引き上げて純水で洗浄し、空気中で自然乾燥させた。
【０１４２】
次いで、上記ワイヤ２・２を試料１から取り外したあと、該試料１における、上記ワイヤ２との接触部分を、走査型電子顕微鏡（日立ハイテクノロジー製、「S‐5000（商品名）」）にて撮影した。この結果を、図６に示す。
【０１４３】
図６は、本実施例で用いた試料１における、上記ワイヤ２との接触部分（加工部）に形成された溝１ａの走査型電子顕微鏡写真を示す図である。図６に示すように、試料１には、１２５０μｍの深さまで溝１ａが形成されていた。また、上記溝１ａの幅は、加工終点部分で約５０μｍ、加工始点部分では約６０μｍであった。
【０１４４】
以上のように、本実施例によれば、上記試料１に対し機械的ダメージおよび熱的ダメージを与えることなく、上記試料１を、所望の形状に容易に加工を行うことができるとともに、低コストでかつエネルギー・資源の無駄の少ない切削加工方法を提供することができる。
【０１４５】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明にかかる被加工物の加工方法は、（１）機械的研磨切削の必要がなく、設備費が圧倒的に少ない、（２）切り白が極めて少ない（極微細線ワイヤで切断でき、原理的にはその線幅で切り出せる）、（３）切り出しの際のダメージによる結晶欠陥が生じず、後処理工程やデバイス特性で有利である、（４）機械的研磨切削工程を必要としないため、割れ易い多結晶の薄板ウエハの製造でも容易である、（５）基本的には被加工物を溶液に浸すだけの処理でよく、スケールアップが容易である、といった種々の効果を有している。このため、上記被加工物の加工方法は、シリコンインゴット等の半導体材料からなるインゴットから半導体ウエハを切り出す方法や、表面に集積回路が形成されたウエハを個々のチップに分割（ダイシング）する方法として、好適に用いることができる。また、本発明にかかる被加工物の加工方法は、配線の形成や、半導体基板（配線基板）の製造に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】実施例１で用いた、加工具を被加工物に接触させるために用いた装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す装置に組み込まれた被加工物をエッチング液槽に浸漬した状態を、該エッチング液槽の断面にて示す断面図である。
【図３】（ａ）・（ｂ）は、本発明の実施の一形態にかかる被加工物の切断方法の一例を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の一形態にかかる被加工物の切断方法の他の一例を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の一形態にかかる被加工物の穿孔および配線形成方法の一例を示す図である。
【図６】実施例１で用いた試料における、ワイヤとの接触部分に形成された溝の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１    試料（被加工物）
２    ワイヤ（加工具）
３    重り
４    支持板
５    コップ
５ａ  貫通穴
５ｂ  貫通穴
６    支持梁
７    ５００ｍｌビーカー
８    処理液
１５    シリコンウエハ
１５ａ  切断面
１６    シリコンチップ
１７    孔
２０    網状のワイヤ
３０    加工具
３１    基板
３２    刃
４０    加工具
４１    触媒
４１    針
５０    装置
【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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