(57)【要約】【課題】  被エッチング基板を高精度にエッチングできるエッチング装置を提供する。【解決手段】  主剤に添加剤を加えてエッチング液を生成し、該エッチング液によりエッチングを行うエッチング装置であって、エッチング中に、添加剤を供給する添加剤供給手段を備えたものである。また、エッチング液中の主剤の濃度を一定に調整する主剤濃度調整手段を備えたものである。さらに、主剤濃度検出手段、添加剤濃度検出手段等を備え、これらの検出濃度に基づいて主剤及び添加剤の濃度を調整するものである。【選択図】        図１
2005079382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主剤に添加剤を加えてエッチング液を生成し、該エッチング液によりエッチングを行うエッチング装置であって、
エッチング中に、前記添加剤を供給する添加剤供給手段を備えたことを特徴とするエッチング装置。
【請求項２】
被エッチング基板として、単結晶シリコン基板をエッチングすることを特徴とする請求項１記載のエッチング装置。
【請求項３】
前記エッチング液中の主剤の濃度を一定に調整する主剤濃度調整手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のエッチング装置。
【請求項４】
前記主剤濃度調整手段は、主剤供給手段及び水供給手段からなることを特徴とする請求項３記載のエッチング装置。
【請求項５】
前記主剤供給手段は、前記主剤として水酸化カリウム水溶液を供給することを特徴とする請求項４記載のエッチング装置。
【請求項６】
前記主剤供給手段は、前記主剤として水酸化テトラメチルアンモニウムを供給することを特徴とする請求項４記載のエッチング装置。
【請求項７】
前記添加剤供給手段は、前記添加剤としてアルコールを供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項８】
前記添加剤がイソプロピルアルコールであることを特徴とする請求項７記載のエッチング装置。
【請求項９】
前記エッチング液中の主剤の濃度を検出する主剤濃度検出手段を備え、前記主剤濃度調整手段は、前記主剤濃度検出手段の検出濃度に基づいて主剤の濃度を調整することを特徴とする請求項３〜８のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項１０】
前記添加剤供給手段は、前記エッチング液中の添加剤の濃度を一定に調整することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項１１】
前記添加剤の濃度を検出する添加剤濃度検出手段を備え、前記添加剤供給手段は、前記添加剤濃度検出手段の検出濃度に基づいて添加剤の濃度を調整することを特徴とする請求項１０記載のエッチング装置。
【請求項１２】
前記添加剤供給手段は、前記添加剤の濃度が過飽和濃度以下になるように添加剤を供給することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項１３】
前記エッチング液の温度を一定に調整する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項１４】
前記エッチング液の温度を検知する温度検知手段を備え、前記加熱手段は、前記温度検知手段の検知温度に基づいてエッチング液の温度を調整することを特徴とする請求項１３記載のエッチング装置。
【請求項１５】
前記エッチングを行うエッチング槽の上部に、揮発した主剤及び添加剤を液化する冷却器を備えたことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項１６】
被エッチング基板が、前記エッチング液中で鉛直方向に保持され、被エッチング基板の表面を鉛直方向に保った状態で回転させる機構を備えたことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項１７】
前記エッチング液を攪拌する攪拌手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載のエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエッチング装置に関し、特にインクジェットヘッドの製造、半導体デバイスの製造、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスの製造、微細なガラス加工等のエッチングの際に使用されるエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液滴吐出ヘッドの製造方法では、ボロン拡散層を形成したシリコン基板を、ＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ、イソプロピルアルコール）が過飽和状態で混合された水酸化カリウム水溶液によってエッチングすることにより、振動板の厚み精度を向上させていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また従来の半導体基体のエッチング装置およびエッチング方法では、誘電体分離シリコン基体の異方性エッチング時に、ＩＰＡを過飽和状態にして、ＩＰＡの浮遊層を水酸化カリウム水溶液の表面に形成し、エッチング時には水酸化カリウム水溶液の濃度が変化しないようにしていた。また、誘電体分離シリコン基体をエッチング槽に浸漬する際は、ＩＰＡの浮遊層を除去し、ＩＰＡが誘電体分離シリコン基体に付着しないようにして、エッチングのバラツキを防止するようにしていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−２６０３６７号公報（図７、図８）
【特許文献２】特開平５−１９８５５５号公報（図１、図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の液滴吐出ヘッドの製造方法では（例えば、特許文献１参照）、過飽和状態のＩＰＡが水酸化カリウム水溶液の表面に浮いているため、シリコン基板を水酸化カリウム水溶液に浸漬するときに、シリコン基板にＩＰＡが付着しエッチング反応にバラツキが生じるという問題点があった。また、水分の揮発等による水酸化カリウム濃度の変化によりエッチングレートにバラツキが生じるという問題点もあった。
【０００５】
また従来の半導体基体のエッチング装置およびエッチング方法では（例えば、特許文献２参照）、過飽和状態のＩＰＡの浮遊層を形成していても、水分の揮発や、シリコンと水酸化カリウムの化学反応等により、水酸化カリウム水溶液の濃度が微妙に変化してしまうという問題点があった。また、エッチング槽に誘電体分離シリコン基体を浸漬するときはＩＰＡの浮遊槽を補給タンクに一旦排出し、エッチングする前にＩＰＡの浮遊層をエッチング槽に戻さなければならないため、作業に時間がかかり、コストが高くなるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、被エッチング基板を高精度にエッチングできる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】
【０００７】
本発明に係るエッチング装置は、主剤に添加剤を加えてエッチング液を生成し、該エッチング液によりエッチングを行うエッチング装置であって、エッチング中に、添加剤を供給する添加剤供給手段を備えたものである。
エッチング中に添加剤を供給する添加剤供給手段を備えているため、エッチング中に添加剤が揮発等により減少した場合でも、エッチング液中の添加剤の濃度を一定に保つことができる。また、主剤に添加剤を加えることにより、例えば、主剤が水酸化カリウム水溶液で、添加剤がＩＰＡであり、ボロン拡散層を形成した単結晶シリコン基板をエッチングする場合には、ボロン拡散層によるエッチングストップの効果を向上させることができる。
【０００８】
また本発明に係るエッチング装置は、被エッチング基板として、単結晶シリコン基板をエッチングするものである。
本発明に係るエッチング装置は、上述のように単結晶シリコン基板をエッチングするときに特に有用である。また、主剤に添加剤を添加することにより、単結晶シリコン基板等をエッチングするときにエッチングマスクの下がエッチングされてしまういわゆるアンダーカットが発生するのを抑制したり、エッチング面を滑らかにする効果を得ることができる。
【０００９】
また本発明に係るエッチング装置は、上記のエッチング液中の主剤の濃度を一定に調整する主剤濃度調整手段を備えたものである。
エッチング液中の主剤の濃度は、水分の揮発や、被エッチング基板と主剤との化学反応等によって変化する。このため、主剤濃度調整手段を備え、エッチング液中の主剤の濃度を一定に調整することによりエッチングのバラツキを抑制するものである。
【００１０】
また本発明に係るエッチング装置は、上記の主剤濃度調整手段が、主剤供給手段及び水供給手段からなるものである。
エッチング液中の主剤の濃度が薄くなった場合には、主剤濃度調整手段から高い濃度の主剤を供給するようにし、水分の揮発等により主剤の濃度が濃くなった場合には、水供給手段から水を供給するようにすれば、簡便かつ高精度に主剤の濃度を調整することができる。
【００１１】
また本発明に係るエッチング装置は、上記の主剤供給手段が、主剤として水酸化カリウム水溶液を供給するものである。
被エッチング基板が単結晶シリコン基板である場合、エッチング液の主剤として水酸化カリウム水溶液を使用するのが一般的である。水酸化カリウム水溶液を使用すれば、エッチング速度も速く、エッチングの異方性も高い。このため、主剤供給手段が、主剤として水酸化カリウム水溶液を供給するようにしたものである。
【００１２】
また本発明に係るエッチング装置は、上記の主剤供給手段が、主剤として水酸化テトラメチルアンモニウムを供給するものである。
被エッチング基板が単結晶シリコン基板である場合、エッチング液の主剤として、水酸化カリウム水溶液の代わりに、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を使用することもできる。このＴＭＡＨによるエッチングでも異方性エッチングが可能である。また、制御回路等の半導体素子をデバイスに組み込んだ状態で水酸化カリウム水溶液を用いてエッチングした場合、カリウムイオンによる半導体素子の汚染による特性劣化が懸念されるが、ＴＭＡＨは有機物であるためこのような問題は無い。
【００１３】
また本発明に係るエッチング装置は、上記の添加剤供給手段が、添加剤としてアルコールを供給するものである。
例えば、被エッチング基板がボロン拡散層の形成された単結晶シリコン基板で、主剤が水酸化カリウム水溶液である場合、添加剤としてプロパノール系のアルコールを混合することにより、上述のようにエッチングストップの効果を向上させることができる。またこの場合、アンダーカットを抑制することができ、エッチング面を滑らかにすることもできる。
【００１４】
また本発明に係るエッチング装置は、上記の添加剤（アルコール）がイソプロピルアルコールであるものである。
一般的に、主剤が水酸化カリウム水溶液である場合、プロパノール系のアルコールを添加剤として使用すれば、エッチングストップの効果等を向上させることができるが、特にイソプロピルアルコールを使用することにより、さらにこれらの効果を向上させることができる。
【００１５】
また本発明に係るエッチング装置は、エッチング液中の主剤の濃度を検出する主剤濃度検出手段を備え、上記の主剤濃度調整手段は、主剤濃度検出手段の検出濃度に基づいて主剤の濃度を調整するものである。
主剤濃度検出手段が主剤の濃度を検出し、この主剤濃度検出手段の検出濃度に基づいて、主剤濃度調整手段が主剤の濃度を調整するため、高い精度で主剤の濃度を調整することができる。
【００１６】
また本発明に係るエッチング装置は、上記の添加剤供給手段が、エッチング液中の添加剤の濃度を一定に調整するものである。
添加剤供給手段が、エッチング液中の添加剤の濃度を一定に調整するため、エッチングのバラツキが低減され、高精度のエッチングが可能となる。
【００１７】
また本発明に係るエッチング装置は、添加剤の濃度を検出する添加剤濃度検出手段を備え、上記の添加剤供給手段が、添加剤濃度検出手段の検出濃度に基づいて添加剤の濃度を調整するものである。
添加剤濃度検出手段が添加剤の濃度を検出し、この添加剤濃度検出手段の検出濃度に基づいて、添加剤添加手段が添加剤の濃度を調整するため、高い精度で添加剤の濃度を調整することができる。
【００１８】
また本発明に係るエッチング装置は、上記の添加剤供給手段が、添加剤の濃度が過飽和濃度以下になるように添加剤を供給するものである。
添加剤供給手段が、添加剤の濃度が過飽和濃度以下になるように添加剤を供給するため、主剤の表面に添加剤の浮遊層ができることがない。このため、被エッチング基板に添加剤が付着してエッチングにバラツキが生じるのを防ぐことができる。
【００１９】
また本発明に係るエッチング装置は、エッチング液の温度を一定に調整する加熱手段を備えたものである。
加熱手段によってエッチング液の温度を一定に調整することにより、エッチング速度が安定する。またこれにより、エッチング液の乱流の発生を防止できるため、エッチングのバラツキが低減されることとなる。
【００２０】
また本発明に係るエッチング装置は、エッチング液の温度を検知する温度検知手段を備え、上記の加熱手段は、温度検知手段の検知温度に基づいてエッチング液の温度を調整するものである。
温度検知手段がエッチング液の温度を検出し、この温度検知手段の検知温度に基づいて加熱手段がエッチング液の温度を調整するため、的確にエッチング液の温度調節を行うことができる。
【００２１】
また本発明に係るエッチング装置は、エッチングを行うエッチング槽の上部に、揮発した主剤及び添加剤を液化する冷却器を備えたものである。
エッチング槽の上部に、揮発した主剤及び添加剤を液化する冷却器を備えることにより、揮発した主剤及び添加剤がエッチング槽に還流され、水分の蒸発による主剤の濃度変化を抑制し、添加剤の損失を低下させることができる。
【００２２】
また本発明に係るエッチング装置は、被エッチング基板が、エッチング液中で鉛直方向に保持され、被エッチング基板の表面を鉛直方向に保った状態で回転させる機構を備えたものである。
被エッチング基板が、エッチング液中で鉛直方向に保持されることにより、例えばエッチング槽の下側からエッチング液が供給された場合に、エッチング液が複数の被エッチング基板間をスムーズに流れ、エッチングのバラツキが低減される。また被エッチング基板の表面を鉛直方向に保った状態で回転させることによってもエッチングのバラツキが低減される。
【００２３】
また本発明に係るエッチング装置は、エッチング液を攪拌する攪拌手段を備えたものである。
攪拌手段によってエッチング液が攪拌されることにより、エッチング液中の主剤及び添加剤の濃度と温度のムラがなくなり、エッチングのバラツキが低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係るエッチング装置の構成を示す模式図であり、図２は、図１からエッチング槽１とオーバーフロー槽２を抽出して示した斜視図である。
テフロン（登録商標）樹脂等で形成されたエッチング槽１には、エッチング液の主剤として水酸化カリウム水溶液と、添加剤としてＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ、イソプロピルアルコール）が入れられており、エッチング液はこれらの混合液となっている。図２に示すように、エッチング槽１の周囲にはオーバーフロー槽２が設けられており、エッチング槽１から溢れたエッチング液がオーバーフロー槽２に溜まるようになっている。
【００２５】
図３は、エッチング槽１内に入れられる単結晶シリコン基板３の状態を示す図である。エッチング槽１には、被エッチング基板である単結晶シリコン基板３が複数取付けられた基板ホルダ４（図３において図示せず）が入れられ、単結晶シリコン基板３がエッチング液によってエッチングされる。基板ホルダ４は、図３に示すように単結晶シリコン基板３をエッチング液中で鉛直方向に保持するようになっており、単結晶シリコン基板３の表面を鉛直方向に保った状態で回転させる回転機構を有している。この回転機構は、エッチング槽１の外部の回転モーター５の回転動力を回転シャフト６、ギア７を介して基板ホルダ４に伝え、単結晶シリコン基板３をエッチング液中でその表面を鉛直方向に保った状態で回転させる。
なお基板ホルダ４は、エッチング液にすべて浸漬する必要はなく、図１に示すように一部がエッチング液から出るようにしてもよい。また、回転機構（回転モーター等）をエッチング槽内や基板ホルダ４自体に設けてもよい。
【００２６】
エッチング槽１内には、多数の穴が開口している板状の載置台８が設けられており、その上に基板ホルダ４が載せられるようになっている。エッチング槽１の下部から供給されたエッチング液が載置台８の多数の穴を通過することにより、エッチング液が層流状態となり、単結晶シリコン基板３の間を均一に流れる。エッチング液のエッチング槽１への供給（循環）については後に詳述する。
なお、載置台８は網状等でもよく、また載置台８を設けずに基板ホルダ４を上側から保持するようにしてもよい。
【００２７】
本実施形態１のエッチング装置は、エッチング液の循環システムと、主剤及び添加剤の各々の濃度を調節する濃度調整システムを有している。
まず、エッチング液の循環システムについて説明する。エッチング液の循環システムは、循環配管９、循環ポンプ１０、ヒーター１１、フィルタ１２、流量計１３、温度センサア１４及び温度調整器１５から構成されている。エッチング液は、オーバーフロー槽２の底部から循環配管９を通って循環ポンプ１０に吸入される。循環ポンプ１０に吸入されたエッチング液は、ヒーター１１、フィルタ１２、流量計１３を経由して循環配管９ａからエッチング槽１の底部に戻される。
なお循環ポンプ１０が、流量計１３からの信号に基づいてエッチング液の吸入量を調整するようにし、エッチング槽１内のエッチング液の流速を一定に保つようにするのが望ましい。また本実施形態１では、オーバーフロー槽２の底部に連通した循環配管９からエッチング液を排出するようにしているが、オーバーフロー槽２を設けずに、エッチング槽１に循環配管９を直接繋いでエッチング液を循環させるようにしてもよい。さらに、エッチング液をエッチング槽１に戻す循環配管９ａは、必ずしもエッチング槽１の底部に繋げる必要はない。
【００２８】
ヒーター１１は、エッチング槽１内のエッチング液の温度を検出する温度センサ１４が検出した温度に基づいて温度調整器１５により制御され、エッチング液を例えば７５℃に保つ。なお、エッチング槽１の上部には、蓋部１６が設けられており、揮発した水分やＩＰＡが外部に拡散するのを防止するようになっている。またこの蓋部１６には、揮発した水分やＩＰＡを冷却して液化する冷却器１７が設けられている。この冷却器１７は、例えば螺旋状の管の周囲に冷却水を流すことにより、この管を通過する水分やＩＰＡを冷却して液化し、エッチング槽１に還流するようになっている。本実施形態１では、冷却器１７で液化されなかった水分やＩＰＡの一部が、冷却器１７の上部から外部へ排出されるようになっている。蓋部１６に設けられた冷却器１７が、揮発した水分やＩＰＡを液化してエッチング槽１へ還流することにより、エッチング液中の水酸化カリウム水溶液の濃度変化を抑制し、添加剤（ここではＩＰＡ）の揮発による損失を低下させることができる。
なお、図１ではオーバーフロー槽２と蓋部１６が一体に形成されたものが示されているが、オーバーフロー槽２と蓋部１６は別体で形成してもよい。
【００２９】
次に、主剤及び添加剤の各々の濃度を調節する濃度調整システムについて説明する。主剤の濃度調整システムは、循環配管９、水酸化カリウム水溶液の濃度検出器１８、濃度調整器１９、水酸化カリウム水溶液供給装置２０、水供給装置２１、水酸化カリウム水溶液のタンク２２から構成されている。また、添加剤の濃度調整システムは、循環配管９、ＩＰＡの濃度検出器２３、濃度調整器１９、ＩＰＡ供給装置２４及びＩＰＡのタンク２５から構成されている。
オーバーフロー槽２の底部から吸引され循環配管９に入ったエッチング液は、一部が分岐されてエッチング液中の主剤の成分である水酸化カリウムの濃度を検出する濃度検出器１８へと送られる。この濃度検出器１８で水酸化カリウムの濃度が検出されたエッチング液は循環ポンプ１０へ戻される。濃度検出器１８の検出濃度に基づいて、濃度調整器１９によって水酸化カリウム水溶液供給装置２０及び水供給装置２１を制御する。ここで、エッチング液中の水酸化カリウムの濃度が薄くなりすぎた場合には、水酸化カリウム水溶液のタンク２２から水酸化カリウム水溶液供給装置２０を介して必要量の水酸化カリウムを供給し、水分の揮発によりエッチング液中の水酸化カリウムの濃度が濃くなりすぎた場合には、水供給装置２１から水を供給するようにする。
【００３０】
ここで、濃度検出器１８によるエッチング液中の水酸化カリウム濃度の検出には、屈折率の変化や吸光係数の変化を測定する検出器を使用することができる。また、水酸化カリウム水溶液供給装置２０は、濃度調整器１９からの信号により密閉されたタンク２２を窒素加圧することにより水酸化カリウム水溶液を必要量だけ供給するようにする。なおタンク２２は、窒素加圧によって水酸化カリウム水溶液を供給するのではなく、別途秤量槽を設けてもよい。この秤量槽は、タンク２２内の水酸化カリウム水溶液を必要量だけ重量測定し、水酸化カリウム水溶液供給装置２０に水酸化カリウム水溶液を送るものである。
なお、タンク２２内の水酸化カリウム水溶液を水酸化カリウムの原液として、それをエッチング槽１に供給するようにしてもよい。また、本実施形態１のように主剤が水酸化カリウム水溶液の場合には、例えば７５℃のエッチング温度では水酸化カリウムはほとんど揮発しないため、水供給装置２１のみを制御して揮発した水分だけを供給するようにしてもよい。なお、高精度のエッチングを行うためには、水供給装置２１から純水を供給するようにするのが望ましい。
【００３１】
また、添加剤としてのエッチング液中のＩＰＡの濃度調整も、水酸化カリウム水溶液と同様のシステムを用いることができる。具体的には、オーバーフロー槽２の底部から吸引され循環配管９に入ったエッチング液は、一部が分岐されてエッチング液中の添加剤であるＩＰＡの濃度を検出する濃度検出器２３へと送られる。この濃度検出器２３でＩＰＡの濃度が検出されたエッチング液は循環ポンプ１０へ戻される。濃度検出器２３の検出濃度に基づいて、濃度調整器２４によってＩＰＡ供給装置２４を制御する。なおこの際、水酸化カリウム水溶液の場合と同様に、水供給装置２１も制御することができる。ＩＰＡ供給装置２４は、タンク２５からＩＰＡが供給され、そのＩＰＡを必要量だけエッチング槽１へ供給する。なお、タンク２５からＩＰＡ供給装置２４へのＩＰＡの供給は、上述の水酸化カリウム水溶液の場合と同様である。また、ＩＰＡの濃度を検出する濃度検出器２３は、赤外線吸収を測定する検出器を使用することができる。
【００３２】
ＩＰＡは沸点が８２．４℃であるため、例えばエッチング温度が７５℃である場合にはＩＰＡの揮発が多くなる。よって、一般的に添加剤としてのＩＰＡはエッチングと共に濃度が薄くなるため、エッチング液中のＩＰＡの濃度を調整するために水を供給する必要はない。
なお、本実施形態１では濃度調整器１９が水酸化カリウム水溶液とＩＰＡの濃度を両方制御するようになっているが、濃度調整器を別々に設けてもよい。また図１では、水酸化カリウム水溶液及びＩＰＡのエッチング槽１への供給が、エッチング槽１の側面側から行われているが、エッチング槽の底部等から供給するようにしてもよい。
【００３３】
本実施形態１では、エッチング液の主剤として水酸化カリウム水溶液を使用しているが、水酸化カリウム水溶液の代わりに水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を使用することもできる。ＴＭＡＨによる単結晶シリコン基板のエッチングでも、異方性エッチングが可能である。また、制御回路等の半導体素子をデバイスに組み込んだ状態で水酸化カリウム水溶液を用いてエッチングした場合、カリウムイオンによる半導体素子の汚染による特性劣化が懸念されるが、ＴＭＡＨは有機物であるためこのような問題は無い。
また本実施形態１では、エッチング液の添加剤としてＩＰＡを使用しているが、添加剤としてＩＰＡ以外のプロパノール系のアルコールを使用することができる。水酸化カリウム水溶液にプロパノール系のアルコールを添加することにより、ＩＰＡの場合と同様に、単結晶シリコン基板３のアンダーカットやエッチング面の荒れを低減することができる。また、単結晶シリコン基板４にボロン拡散層が形成されている場合には、ボロン拡散層によるエッチングストップの効果を向上させることができる。
【００３４】
上記の水酸化カリウム水溶液供給装置２０及びＩＰＡ供給装置２４は、濃度調整器１９によって制御され、エッチング槽１のエッチング液中の水酸化カリウム及びＩＰＡの濃度を調整するが、一般的にこれらの濃度は一般的に一定濃度に調整するのが望ましい。エッチング液中の主剤及び添加剤の濃度が一定に保たれることにより、エッチング速度が安定し、エッチングのバラツキが低減されるからである。また、エッチング液の温度の調整も同様の理由により、ヒーター１１によって一定に調整するのが望ましい。
なお本実施形態１では、エッチング液の添加剤であるＩＰＡの濃度を過飽和濃度以下に調整するようにしている。ＩＰＡが過飽和濃度以上である場合には、エッチング槽１のエッチング液の表面にＩＰＡの浮遊層ができ、単結晶シリコン基板３をエッチング液に浸漬する際にＩＰＡが単結晶シリコン基板３に付着する。単結晶シリコン基板３にＩＰＡが付着した状態でエッチングを行うと、エッチングのバラツキが生じるためＩＰＡの濃度を過飽和濃度以下にするようにしたものである。
また、エッチング槽１内の載置台８の下部にはエッチング液を攪拌する攪拌装置２６が設けられている。この攪拌装置２６は、突起の付いた棒状のものを回転する等してエッチング槽１内のエッチング液を攪拌する。これにより、エッチング液中の水酸化カリウム水溶液及びＩＰＡの濃度と温度が均一となり、エッチングのバラツキが低減される。なお、攪拌装置２６は、エッチング槽１内の他の場所に設けてもよく、形状が違うものであってもよい。
【００３５】
本実施形態１では、エッチング中に添加剤を供給する添加剤供給手段（ＩＰＡ供給装置２４、タンク２５）、添加剤濃度検出手段（濃度検出器２３）、主剤濃度調整手段（水酸化カリウム水溶液供給装置２０，水供給装置２１、タンク２２）、主剤濃度検出手段（濃度検出器１８）を備えているため、エッチング液中の主剤及び添加剤の濃度を調整することができ高精度のエッチングが可能となる。
また、加熱手段（ヒーター１１）及び温度検知手段（温度センサ１４）を備えているため、エッチング速度が安定し、さらに高精度のエッチングが可能となる。
【００３６】
本実施形態１では、主剤が水酸化カリウム水溶液で添加剤がＩＰＡであり、被エッチング基板が単結晶シリコン基板であるエッチング装置を示したが、主剤に添加剤を加えてエッチング液を生成し、このエッチング液によってエッチングを行うエッチング装置に広く応用することができ、単結晶シリコン基板以外のものでも高精度のエッチングを行うことができる。
【００３７】
実施形態２．
図４は、実施形態１のエッチング装置を使用して作成されたインクジェットヘッドを示した横断面図である。このインクジェットヘッドのキャビティ基板４１は、実施形態１に示すエッチング装置によりエッチングされることにより作成されている。なお、本実施形態２では、インクジェットヘッドの表面側から液滴を吐出するフェイスインクジェットタイプのものを示している。
振動板４２を有するキャビティ基板４１の上側には、ノズル穴４３が開口し、インクの通路となるオリフィス４４となる凹部が形成されたノズルプレート４５が接合されている。キャビティ基板４１及びノズルプレート４５は、単結晶シリコン基板をエッチングして作成されており、接着剤等で接合されているものとする。またキャビティ基板４１の下側には、電極４６が設けられ、リザーバー４７にインクを供給するインク供給穴４８が形成された電極ガラス基板４９が接合されている。キャビティ基板４１に形成された貫通穴５０は、電極４６にパルス電圧等を印加する発信回路（図示せず）を接続するために形成されている。なお、キャビティ基板４１にはリザーバー４７及び吐出室５１となる凹部が形成されている。
【００３８】
図５及び図６は、キャビティ基板４１の製造工程を示す横断面図である。なお図６は、図５の製造工程の続きの製造工程を示している。
まず、両面を鏡面研磨した単結晶シリコン基板４１ａを準備する（図５（ａ））。この単結晶シリコン基板４１ａは、例えば厚さが１８０μｍのものである。そして単結晶シリコン基板４１ａの下面にボロン拡散層６０を形成する（図５（ｂ））。このボロン拡散層６０は、例えばボロン拡散板を使用して、温度１０５０℃で６時間加熱処理を行って形成する。その後、単結晶シリコン基板４１ａを水蒸気を含んだ酸素雰囲気中で熱酸化処理を行い、両面に熱酸化膜６１を形成する（図５（ｃ））。この熱酸化処理は、例えば温度１０７５℃で４時間行い、約１．１μｍの厚さの熱酸化膜６１を形成するようにする。
【００３９】
そして、単結晶シリコン基板４１ａの上側表面には、吐出室５１と貫通穴５０となる部分以外にレジスト６２をパターニングし、下側表面には貫通穴５０となる部分以外にレジスト６２ａをパターニングする（図５（ｄ））。この後、フッ酸水溶液で熱酸化膜６１をエッチングした後、レジスト６２及びレジスト６２ａを剥離する（図５（ｅ））。
それからもう一度、単結晶シリコン基板４１ａの両面にレジストをパターニングして、単結晶シリコン基板４１ａの上側表面のリザーバー４７となる部分の熱酸化膜６１をハーフエッチングする。そして、このレジストをすべて剥離する（図６（ｆ））。
【００４０】
その後、実施形態１に示すエッチング装置を用いて、単結晶シリコン基板４１ａを異方性エッチングする。ここでは、エッチング液の主剤として３５重量％の水酸化カリウム水溶液を使用し、ボロン拡散層６０以外のシリコンの厚みが、例えば１０μｍになるまでエッチングを行う。このとき、熱酸化膜６１がない部分から異方性エッチングが進む。そして、単結晶シリコン基板４１ａをＩＰＡが飽和濃度に添加された３重量％の水酸化カリウム水溶液でエッチングして、振動板４２がボロン拡散層６０のみになるようにする（図６（ｇ））。ここでは、ボロン拡散層６０がエッチングストップ層となって、厚さ２μｍの振動板４２が形成される。
最後に、熱酸化膜６１をすべて除去し、単結晶シリコン基板４１ａの下面に熱酸化処理によって絶縁膜６３を形成してインクジェットヘッドが完成する（図６（ｈ））。
【００４１】
本実施形態２では、実施形態１のエッチング装置を用いてキャビティ基板４１を形成し、エッチング液中の主剤及び添加剤の濃度が高精度に調整しているため、寸法精度の高いインクジェットヘッドを製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の実施形態２では、本発明のエッチング装置をインクジェットヘッドの製造に使用する場合を示したが、主剤に添加剤を加えてエッチング液を生成し、このエッチング液によってエッチングをする場合に広く応用することができる。例えばインクジェットヘッドの製造の他に、半導体デバイスの製造、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスの製造、微細なガラス加工等などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態１に係るエッチング装置の構成を示す模式図。
【図２】図１からエッチング槽１とオーバーフロー槽２を抽出して示した斜視図。
【図３】エッチング槽１内に入れられる単結晶シリコン基板３の状態を示す図。
【図４】実施形態１のエッチング装置を使用して作成されたインクジェットヘッドを示した横断面図。
【図５】キャビティ基板４１の製造工程を示す横断面図。
【図６】図５の製造工程の続きを示す横断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１  エッチング槽、２  オーバーフロー槽、３  単結晶シリコン基板、４  基板ホルダ、５  回転モーター、６  回転シャフト、７  ギヤ、８  載置台、９  循環配管、９ａ  循環配管、１０  循環ポンプ、１１  ヒーター、１２  フィルタ、１３  流量計、１４  温度センサ、１５  温度調整器、１６  蓋部、１７  冷却器、１８  濃度検出器（水酸化カリウム水溶液用）、１９  濃度調整器、２０  水酸化カリウム水溶液供給装置、２１  水供給装置、２２  タンク（水酸化カリウム水溶液用）、２３  濃度検出器（ＩＰＡ用）、２４  ＩＰＡ供給装置、２５  タンク（ＩＰＡ用）、２６  攪拌装置、４１  キャビティ基板、４２  振動板、４３  ノズル穴、４４  オリフィス、４５  ノズルプレート、４６  電極、４７  リザーバー、４８  インク供給穴、４９  電極ガラス基板、５０  貫通穴、５１  吐出室。
【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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