(57)【要約】【課題】インゴットをエッチングする際のムラを無くす。【解決手段】エッチング液槽１７中にインゴット１６を浸漬してエッチング処理する装置１０において、外面の少なくとも一部に円弧面を有するインゴット１６を搭載するカゴ１５を設け、カゴ１５の底壁１５ａ上面にインゴット１６の円弧面を載置する凹状の円弧面を設け、カゴ１５をエッチング液槽１７中に浸漬し、揺動手段１４でカゴ１５を揺動してインゴット１６を転動させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング液槽中にインゴットを浸漬してエッチング処理する装置において、
外面の少なくとも一部に円弧面を有するインゴットを搭載するカゴを設け、該カゴの底壁上面に上記インゴットの円弧面を載置する凹状の円弧面を設け、該カゴを上記エッチング液槽中に浸漬し、揺動手段で上記カゴを揺動して上記インゴットを転動させる構成としていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
エッチング液槽中にインゴットを浸漬してエッチング処理する装置において、
外面の少なくとも一部に円弧面を有するインゴットを搭載するカゴを設け、該カゴの底壁下面に円弧面を設け、上記インゴットの円弧面を載置した該カゴを上記エッチング液槽中に浸漬すると共に、該カゴの底壁下面の円弧面を上記エッチング液槽の底面あるいは上記エッチング液槽内に設けられた水平面の上面側に当接させた状態で、揺動手段により上記カゴを上記底面あるいは上記水平面の上を転がして揺動させ、上記インゴットを転動させる構成としていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項３】
上記カゴを水平方向に搬送する水平アクチュエータと、
上記カゴを垂直方向に昇降させる垂直アクチュエータと、
上記水平アクチュエータおよび上記垂直アクチュエータを制御する制御手段とを備え、
上記水平アクチュエータおよび上記垂直アクチュエータにより上記インゴットが載置された上記カゴを上記エッチング液槽の内外へ搬送していると共に、上記カゴが上記エッチング液槽に浸漬される時間を制御している請求項１または請求項２に記載のエッチング装置。
【請求項４】
上記揺動手段は、ガイドフレームに対して水平方向に固定された揺動用空圧シリンダと、該揺動用空圧シリンダから水平方向に延出するロッド部の先端側に取り付けられると共に上記ガイドフレーム上に摺動自在に載置されたスライダーと、該スライダーの下方に設けられたフック部とを備え、
上記カゴを該フック部に吊り下げた状態で、上記揺動用空圧シリンダを往復運動させることで上記カゴを揺動させる構成とし、上記ロッド部は三位置に停止可能として上記カゴを左傾斜位置、中立位置および右傾斜位置の三位置に停止可能としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のエッチング装置。
【請求項５】
上記カゴの底壁上面に凹凸または溝を設け、あるいは、上記カゴの底壁をすのこ状または網状としている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のエッチング装置。
【請求項６】
上記カゴ、上記水平アクチュエータ、上記垂直アクチュエータあるいは／および上記揺動手段は耐食性樹脂からなる請求項１乃至請求項５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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッチング装置に関し、詳しくは、外面の少なくとも一部に円弧面を有するインゴットをムラ無くエッチング処理するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、化合物半導体であるガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等の製造工程において、インゴット表面の酸化被膜などの不純物を除去して結晶面を得るためにエッチング処理が行われている。特開平４−２６１２４号公報には、インゴットの表面をムラ無くエッチング処理するための方法が開示されており、詳しくは図７に示すように、エッチング容器１内にエッチング液と反応しない物質（石英ガラスやテフロン（Ｒ）等）からなる球体４を多数介在させた状態でインゴット３を積み重ねてエッチングを行っている。
【０００３】
また、図８に示すように、特開平９−７５８７４号公報では、単結晶ブロック５をカーボンベッド８を介して支持部材７に固着して吊り下げられた状態で、洗浄液槽６で上下動させると共に、洗浄液槽６の底壁および側壁に設けられた超音波印加機構９Ａ、９Ｂにより低周波の超音波と高周波の超音波とを同時に印加し、単結晶ブロック５に付着した油・砥粒を脱離・除去している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２６１２４号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平９−７５８７４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示すエッチング方法によると、エッチング処理中にインゴット３の一部に常に球体４と接している箇所があるため、エッチングにムラが発生する問題がある。さらに、インゴット３と球体４とがエッチング容器１内に積み重ねて載置されているだけであることより、エッチング液２が撹拌されずにインゴット３表面近傍のエッチング液２の入れ替わりが為されにくいため、エッチング液２の濃度が不均一となり易い問題がある。
【０００７】
また、図８に示す装置においても、単結晶ブロック５は支持部材７およびカーボンベッド８により吊り下げられており、単結晶ブロック５の一部にカーボンベッド８と常に接している箇所があるので、エッチングにムラが生じると共に、単結晶ブロック５を支持部材７に固着する手間が必要となり作業手数が増大する問題がある。さらに、単結晶ブロック５の重量が大きい場合には、支持部材７の構造が大きくなると共にその動力も多く必要となり装置コストが増大する問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、作業手数や装置動力を増大させることなく、インゴットをエッチングする際のムラを無くすことを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、エッチング液槽中にインゴットを浸漬してエッチング処理する装置において、
外面の少なくとも一部に円弧面を有するインゴットを搭載するカゴを設け、該カゴの底壁上面に上記インゴットの円弧面を載置する凹状の円弧面を設け、該カゴを上記エッチング液槽中に浸漬し、揺動手段で上記カゴを揺動して上記インゴットを転動させる構成としていることを特徴とするエッチング装置を提供している。
【００１０】
上記構成とすると、上記インゴットの円弧面を凹状の円弧面であるカゴ底壁に載置しているので、上記揺動手段によりカゴを揺動させることによりインゴットをカゴ上で転動させることができる。したがって、カゴに載置されたインゴットをエッチング液槽に浸漬させた状態でインゴットとカゴの接する部位が変化して、インゴットのエッチングのムラを無くすことが可能となる。また、エッチング液槽にカゴを浸漬させた状態で揺動させているので、エッチング液が撹拌されて濃度の均一化が図られ、エッチングのムラを更に低減することができる。さらに、作業者はインゴットをカゴに載せるだけでよいので、従来のような支持部材に固着する等の作業が不要となり、作業効率を向上させることができる。
【００１１】
エッチング液槽中にインゴットを浸漬してエッチング処理する装置において、外面の少なくとも一部に円弧面を有するインゴットを搭載するカゴを設け、該カゴの底壁下面に円弧面を設け、上記インゴットの円弧面を載置した該カゴを上記エッチング液槽中に浸漬すると共に、該カゴの底壁下面の円弧面を上記エッチング液槽の底面あるいは上記エッチング液槽内に設けられた水平面の上面側に当接させた状態で、揺動手段により上記カゴを上記底面あるいは上記水平面の上を転がして揺動させ、上記インゴットを転動させる構成としていることを特徴とするエッチング装置を提供している。
【００１２】
上記構成とすると、カゴの円弧面である底壁下面を上記エッチング液槽の底面あるいは上記エッチング液槽内に設けられた水平面の上に載せた状態で揺動手段により転がして揺動させているので、カゴ上のインゴットを転動させることができる。したがって、インゴットとカゴの接する部位が変化すると共にエッチング液も撹拌され、インゴットのエッチングのムラを無くすことができる。
しかも、上記カゴの底壁をエッチング液槽の底面あるいは液槽内の水平面に載せてインゴットの重量を受け止めているので、カゴや揺動手段などにかかる負荷を軽減することができ、重量の大きいインゴットであっても対応することが可能となる。また、インゴット重量が直接カゴに負荷されないことで、揺動手段などの駆動力も小さくて済み、装置コストの低減にも貢献する。
【００１３】
上記カゴを水平方向に搬送する水平アクチュエータと、
上記カゴを垂直方向に昇降させる垂直アクチュエータと、
上記水平アクチュエータおよび上記垂直アクチュエータを制御する制御手段とを備え、
上記水平アクチュエータおよび上記垂直アクチュエータにより上記インゴットが載置された上記カゴを上記エッチング液槽の内外へ搬送していると共に、上記カゴが上記エッチング液槽に浸漬される時間を制御している。
【００１４】
上記構成とすると、インゴットを載置したカゴをエッチング液槽に浸漬する時間を上記制御手段で一定にすることができるので、インゴットのエッチングの品質を一定に保つことが可能となる。また、従来は人手によりカゴを支えたので薬液の飛散のよる火傷や、重いハンドリング作業による疲労が多かったが、本発明によればカゴの搬送を自動化してこれら問題点を解消することができる。
【００１５】
上記揺動手段は、ガイドフレームに対して水平方向に固定された揺動用空圧シリンダと、該揺動用空圧シリンダから水平方向に延出するロッド部の先端側に取り付けられると共に上記ガイドフレーム上に摺動自在に載置されたスライダーと、該スライダーの下方に設けられたフック部とを備え、
上記カゴを該フック部に吊り下げた状態で、上記揺動用空圧シリンダを往復運動させることで上記カゴを揺動させる構成とし、上記ロッド部は三位置に停止可能として上記カゴを左傾斜位置、中立位置および右傾斜位置の三位置に停止可能としている。
【００１６】
上記構成とすると、空圧シリンダを水平方向にピストン運動させるだけで、スライダーがガイドフレーム上を摺接してスライドし、フック部に吊り下げられたカゴを簡単に揺動させることができる。なお、カゴはフック部に引っ掛けて吊り下げることで遊びを持たせることができるので、カゴをエッチング液槽の底面に当接させて転動させる際に、カゴの運動を阻害することもない。
【００１７】
また、上記カゴを左傾斜位置、中立状態および右傾斜位置の三位置に停止させることができるので、インゴットをカゴに載置した状態で搬送する際には中立状態とすることで、インゴットがバランスを崩してカゴから落ちることが無くなると共に、エッチング液槽に浸漬して揺動する際には、中立状態から往復ストロークさせて左傾斜位置、右傾斜位置とすることで、インゴットを広範囲にわたって転動させることが可能となり、エッチングのムラの低減を更に促進することができる。
【００１８】
なお、上記揺動手段を制御する制御手段により、上記カゴの揺動回数や揺動速度を所定の値に制御していると、インゴットのエッチングの品質を一定に保つことが可能となる。
【００１９】
上記カゴの底壁上面に凹凸または溝を設け、あるいは、上記カゴの底壁をすのこ状または網状としていると好適である。
即ち、カゴの底壁を上記形状とすることでインゴットを多点で支持することができ、エッチング液のインゴット表面への入液が容易になる利点がある。また、インゴットから離脱された異物の粉等が凹部または溝に落ち、あるいは、すのこ状または網状の隙間を通過して落下し、異物がカゴとインゴットとの接面に介在するのを防止することも可能となる。
【００２０】
上記カゴ、上記水平アクチュエータ、上記垂直アクチュエータあるいは／および上記揺動手段は耐食性樹脂からなると好ましい。
上記構成とすると、エッチング液の蒸気等による上記カゴや上記水平アクチュエータや上記垂直アクチュエータや上記揺動手段の腐食を防止することができ好適である。なお、耐食性樹脂の具体例としては、硬質塩化ビニールやポリプロピレンやフッ素系樹脂などを用いることで、エッチング液として使用される王水（濃塩酸と濃硝酸の混合液）などに対して良好な耐食性を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１および図２は、半導体レーザや発光ダイオード、移動体通信用デバイスなどの幅広い分野で使用されるガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）等の化合物半導体の製造工程において、インゴット１６表面に付着した酸化被膜や異物を除去するためのエッチング装置１０である。
【００２２】
エッチング装置１０は、枠組みを形成するフレーム１１の上部に水平方向に横断する水平フレーム２１を設け、水平フレーム２１に対して水平アクチュエータ１２を介して垂直アクチュエータ１３を取り付けている。水平アクチュエータ１２は、水平フレーム２１上面に設けられたガイドレール２２に、垂直アクチュエータ１３の上部より側方に突出した突出片２４の下面に設けた摺動部２３をスライド嵌合し、空圧シリンダ２５によりガイドレール２２上をスライド動作させる構成としている。なお、ガイドレール２２の両側位置にはウレタン等からなるストッパ３３を配置している。
【００２３】
垂直アクチュエータ１３は空圧シリンダを備え、その下端において旋回部２６を介してガイドフレーム２７を水平に連結している。ガイドフレーム２７は上面をスライド面とすると共に、上方に取付壁２８を突設している。図３に示すように、取付壁２８には揺動手段を構成する揺動用空圧シリンダ１４を固定部３４にて固定している。
なお、水平アクチュエータ１２および垂直アクチュエータ１３は図示しない制御手段により制御され、カゴ１５の搬送時間、搬送速度、浸漬時間などをコントロールしている。
【００２４】
揺動用空圧シリンダ１４は、円筒状のケーシング３３に第１ピストン２９と第２ピストン３０をシール部材３７を介して内嵌していると共に、先端開口を円環状の閉鎖部３５でシール部材３８を介して閉鎖している。
ケーシング３３には、圧縮空気の供給孔となる第１ポート３３ａ、第２ポート３３ｂ、第３ポート３３ｃが穿設されており、図６に示すように、第２ポート３３ｂの存在位置の内周面より第１ピストン２９と第２ピストン３０とを仕切るストッパー３６を突起させている。
第１ピストン２９は、円柱状の摺接部２９ａと、摺接部２９ａより突出する棒状の押当部２９ｂとを備えている。第２ピストン３０は、円柱状の摺接部３０ａと、摺接部３０ａより突出する長尺のロッド部３０ｂと、摺接部３０ａの端面より穿設され第１ピストン２９の押当部２９ｂを内嵌する凹部３０ｃとを備えている。なお、ロッド部３０ｂと閉鎖部３５との接触部にはシール部材３９を介在させている。また、揺動用空圧シリンダ１４は図示しない制御手段により制御され、カゴ１５の揺動時間、揺動速度などをコントロールしている。
【００２５】
ガイドフレーム２７の先端側の上面にはスライダー３１が設置され、第２ピストン３０のロッド部３０ｂの先端に軸受部３１ｂで連結していると共に、スライダー３１の下方にはカゴ１５を吊り下げるためのフック部３１ａが一体的に垂下されている。
カゴ１５は、図２および図３に示すように、凹状の円弧面である底壁１５ａと、両側壁１５ｂと、両側壁１５ｂの上部を連結する軸部１５ｄと、底壁１５ａの上面に設けられた溝１５ｃと、底壁１５ａの両端に突設した低側壁１５ｅと、底壁１５ａに穿設された液抜き用の孔１５ｆとを備えている。
【００２６】
エッチング液１９を貯留したエッチング液槽１７は温水２０を貯留した外槽１８の中に配置され、それらを設置台３２上に設置している。温水は２０℃〜５０℃としてエッチング液槽１７の外壁を介して熱伝達し、エッチング液１９の所定の温度に保っている。また、エッチング液１９としては王水（濃塩酸と濃硝酸の混合液）を使用している。
【００２７】
なお、水平アクチュエータ１２、垂直アクチュエータ１３、揺動用空圧シリンダ１４、カゴ１５、ガイドフレーム２７、スライダー３１等は耐食性樹脂製としており、エッチング液１９の蒸気等による腐食を防止している。なお、耐食性樹脂としては、硬質塩化ビニール、ポリプロピレン、フッ素系樹脂などを用いている。
また、強度を更に高めたい場合には、金属を耐食性樹脂でモールドして形成したり、ＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）等で成形してもよい。
さらには、第１・第２ピストン２９、３０の外周に取り付けられ、ケーシング３３と摺接するシール部材３７は、ゴム製のＯリングにＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ  ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）で被覆したものを用いることで、樹脂からなるケーシング３３との化学的親和性を無くして摺接音の発生を防止している。なお、通常のＯリングやパッキン等でも構わない。
【００２８】
次に、揺動用空圧シリンダ１４の動作原理について図６（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。
揺動用空圧シリンダ１４から延出するロッド部３０ｂは、第１ポート３３ａ、第２ポート３３ｂ、第３ポート３３ｃへ供給される空気の圧力を調節することにより、前進位置と中立位置と後進位置との三位置に停止可能としている。
詳しくは、第１ポート３３ａに供給される空気圧をＰ１、第２ポート３３ｂに供給される空気圧をＰ２、第３ポート３３ｃに供給される空気圧をＰ３とすると、Ｐ１＞Ｐ３＞Ｐ２とした場合には、図６（Ａ）に示すように、第１ピストン２９がストッパー３６に当接するまで前進すると共に、第２ピストン３０は押当部２９ｂの先端が凹部の底に当接位置で停止し、ロッド部３０ｂは中立位置となる。
Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３とした場合は、図６（Ｂ）に示すように、第２ピストン３０が閉鎖部３５に当接するまで前進し、ロッド部３０ｂは前進位置となる。Ｐ３＞Ｐ２＝Ｐ１＝０とした場合には、図６（Ｃ）に示すように、第１ピストン２９が左端に当接するまで後進すると共に、第２ピストン３０はストッパー３６に当接するまで後進し、ロッド部３０ｂは後進位置となる。
【００２９】
次に、エッチング装置１０を用いたエッチング工程について説明する。
図３に示すように、揺動用空圧シリンダ１４が中立位置となった状態で円柱状のインゴット１６をカゴ１５の底壁１５ａ上に載置し、制御手段で水平アクチュエータ１４と垂直アクチュエータ１３を制御してカゴ１５をエッチング液槽１７の直上まで移動させる。
【００３０】
そして、垂直アクチュエータ１３で降下させてカゴ１５をエッチング液１９に浸漬させ、カゴ１５の底壁１５ａをエッチング液槽１７の底面１７ａに載置する。これにより、インゴット１６の重量がエッチング液槽１７の底面１７ａで受け止められ、カゴ１５の軸部１５ｄがフック部３１ａにかける負荷を軽減することができる。
この状態から、図４に示すように、制御手段（図示せず）で制御された揺動用空圧シリンダ１４によりロッド部３０ｂを前進位置へ移動させることでスライダー３１がガイドフレーム２７上面をスライドして前進し、フック部３１ａに引っ掛けられた軸部１５ｄを介してカゴ１５がエッチング液槽１７の底面１７ａの上を転動され右傾斜位置に揺動し、インゴット１６がカゴ１５の上で転動する。
【００３１】
また、図５に示すように、揺動用空圧シリンダ１４によりロッド部３０ｂを後進位置へ移動させることでスライダー３１がガイドフレーム２７上面をスライドして後進し、フック部３１ａに引っ掛けられた軸部１５ｄを介してカゴ１５がエッチング液槽１７の底面１７ａの上を転動され左傾斜位置に揺動し、インゴット１６がカゴ１５の上で転動する。
【００３２】
上記構成とすると、揺動用空圧シリンダ１４によりカゴ１５を揺動させることでエッチング液槽１７に浸漬されたインゴット１６をカゴ１５上で転動させることができる。したがって、インゴット１６とカゴ１５の接する部位が変化すると共に、エッチング液１９が撹拌されて濃度の均一化が図られ、インゴット１６のエッチングのムラを無くすことが可能となる。また、作業者はインゴット１６をカゴ１５に載せるだけでよいので、従来のような支持部材に固着する等の作業が不要となり、作業効率を向上させることができる。
しかも、カゴ１５の底壁１５ａがエッチング液槽１７の底面１７ａに置かれた状態で揺動させ、インゴット１６重量がカゴ１５に直接負荷されないようにしているので、揺動用空圧シリンダ１４等の駆動力も小さくて済み、装置コストの低減化を可能にする。
【００３３】
また、上記制御手段によりインゴット１６を載置したカゴ１５をエッチング液槽１７に浸漬する時間やカゴ１５の揺動回数や揺動速度を所定の値に制御しているので、インゴット１６のエッチングの品質を一定に保つことが可能となる。また、従来は人手によりカゴを支えたので薬液の飛散のよる火傷や、重いハンドリング作業による疲労が多かったが、本発明によればカゴ１５の搬送を自動化してそれら問題点を解消できる。
【００３４】
さらには、カゴ１５の底壁１５ａの上面に溝１５ｃを設けているので、インゴット１６を多点で支持することができ、エッチング液１９のインゴット１６表面への入液が容易になる利点がある。また、インゴット１６から離脱された異物の粉等が溝１５ｃに落ち、異物がカゴ１５とインゴット１６との接面に介在するのを防止することも可能となる。
なお、溝１５ｃの代わりに凹凸を設けてもよいし、あるいは、カゴの底壁自体をすのこ状または網状として、インゴット１６より離脱された異物をその隙間より通過させてエッチング液槽１７に落下させてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、インゴットの円弧面を凹状の円弧面であるカゴ底壁に載置してカゴを揺動させており、インゴットがカゴ上で転動させられて、インゴットとカゴの接する部位を変化させることができると共に、エッチング液が撹拌されて濃度の均一化が図られるので、インゴットのエッチングのムラを無くすことが可能となる。また、作業者はインゴットをカゴに載せるだけでよいので、従来のような支持部材に固着する等の作業が不要となり、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のエッチング装置の正面図である。
【図２】エッチング装置の側面図である。
【図３】カゴをエッチング液槽に浸漬する前の正面図である。
【図４】右傾斜位置に揺動した状態の正面図である。
【図５】左傾斜位置に揺動した状態の正面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は揺動用空圧シリンダの機構図である。
【図７】従来例を示す図面である。
【図８】別の従来例を示す図面である。
【符号の説明】
１０        エッチング装置
１２        水平アクチュエータ
１３        垂直アクチュエータ
１４        揺動用空圧シリンダ
１５        カゴ
１５ａ      底壁
１５ｃ      溝
１５ｄ      軸部
１６        インゴット
１７        エッチング液槽
１７ａ      底面
１８        外槽
１９        エッチング液
２０        温水
２７        ガイドフレーム
２９        第１ピストン
３０        第２ピストン
３０ｂ      ロッド部
３１        スライダー
３１ａ      フック部
３１ｂ      軸受部
【図１】
2004335669.tif 000003
【図２】
2004335669.tif 000004
【図３】
2004335669.tif 000005
【図４】
2004335669.tif 000006
【図５】
2004335669.tif 000007
【図６】
2004335669.tif 000008
【図７】
2004335669.tif 000009
【図８】
2004335669.tif 000010