(57)【要約】【課題】  基板内のエッチング均一性を向上し得るエッチングキャリア等を提供する。【解決手段】  エッチングキャリア１０は、ウェットエッチングの対象となる水晶ウェハ４０を収容するものであり、保持部１１、仕切り板２０及び対向距離設定部３０を備えている。保持部１１は、水晶ウェハ４０を保持する。仕切り板２０は、保持部１１によって保持された水晶ウェハ４０に対向する。対向距離設定部３０は、仕切り板２０に設けられており、水晶ウェハ４０との対向距離Ｄを設定する凸部３１〜３５からなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェットエッチングの対象となる基板を収容するエッチングキャリアにおいて、
前記基板を保持する保持部と、
この保持部によって保持された前記基板に対向する仕切り板と、
この仕切り板に設けられ、前記基板との対向距離を設定する凸部及び凹部の少なくとも一方からなる対向距離設定部と、
を備えたことを特徴とするエッチングキャリア。
【請求項２】
前記仕切り板は、前記基板と同じように前記保持部によって保持される、
請求項１記載のエッチングキャリア。
【請求項３】
前記仕切り板は、前記基板に対向する位置に予め設けられた、
請求項１記載のエッチングキャリア。
【請求項４】
前記対向距離設定部は、前記仕切り板が平板であると仮定した場合にエッチング液の流れに起因して前記基板内のエッチング速度が小さくなる部分ほど、前記基板との対向距離を短くした凸部からなる、
請求項１乃至３のいずれか一つに記載のエッチングキャリア。
【請求項５】
前記凸部の頂点に貫通孔が設けられた、
請求項１乃至４のいずれか一つに記載のエッチングキャリア。
【請求項６】
前記基板としての水晶ウェハの全面に金属膜を形成する工程と、
この金属膜上にフォトレジスト膜からなるパターンを形成する工程と、
請求項１乃至５のいずれか一つに記載のエッチングキャリアを用い、前記フォトレジスト膜で覆われていない前記金属膜をウェットエッチングによって除去する工程と、
を含む水晶デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェットエッチング用のエッチングキャリア、及びこれを用いた水晶デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶ウェハや半導体ウェハなどの基板の加工には、ウェットエッチングがよく用いられる。ウェットエッチングは、一枚ずつ基板を処理する枚葉式ではなく、多数の基板を一度に処理するバッチ式が主流である。このバッチ式で使われる道具が、多数の基板を各主面を対向させた状態で収容するエッチングキャリアである。
【０００３】
ウェットエッチング工程では、エッチング液で満たされたエッチング槽に、多数の基板を入れたエッチングキャリアを投入することにより、各基板を一定時間エッチング液に浸す。このとき、一枚の基板内でのエッチング均一性を得るため、エッチングキャリアを上下に揺動したり、エッチング液を撹拌したりするなどの工夫がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９４７５２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、従来のエッチングキャリアを用いると、どうしても基板内でエッチング速度にムラができてしまうという問題があった。特に基板中央部のエッチング速度は、基板外周部のエッチング速度よりも小さくなる（すなわちエッチングが遅くなる）。これは、基板中央部に接するエッチング液の流れが、基板外周部に接するエッチング液の流れよりも遅いためと考えられる。
【０００６】
例えば、基板上の金属膜をパターニングするウェットエッチングにおいて、エッチング液中でエッチングキャリアを上下に揺動させると、エッチング液の流れは基板中央部よりも基板外周部に当たりやすい。そのため、エッチングは、基板外周部から始まり、徐々に基板中央部へと進行していく。基板中央部のエッチングが終了する頃には、基板外周部はオーバエッチングとなってしまう。その結果、金属膜パターンは、基板中央部で太く、基板外周部で細くでき上がる。このように基板面内の寸法バラツキが大きくなってしまう。
【０００７】
また、特許文献１には、基板の一方の面にのみ平板を近接させることにより、基板両面のエッチング速度に差を付けるエッチングキャリアが記載されている。ところが、このエッチングキャリアでは、平板が基板とほぼ同じ形状であるため、基板に平板を近接させても基板内のエッチング速度を均一化できない。しかも、基板のエッチング時、エッチング槽からエッチングキャリアを引き上げる際、及び、基板の水洗時に、基板が平板に貼り付いて破損するおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、基板内のエッチング均一性を向上し得るエッチングキャリア等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るエッチングキャリアは、
ウェットエッチングの対象となる基板を収容するエッチングキャリアにおいて、
前記基板を保持する保持部と、
この保持部によって保持された前記基板に対向する仕切り板と、
この仕切り板に設けられ、前記基板との対向距離を設定する凸部及び凹部の少なくとも一方からなる対向距離設定部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る水晶デバイスの製造方法は、
前記基板としての水晶ウェハの全面に金属膜を形成する工程と、
この金属膜上にフォトレジスト膜からなるパターンを形成する工程と、
本発明に係るエッチングキャリアを用い、前記フォトレジスト膜で覆われていない前記金属膜をウェットエッチングによって除去する工程と、
を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板に対向する仕切り板を設け、基板との対向距離を設定する凸部及び凹部の少なくとも一方からなる対向距離設定部を仕切り板に設けたことにより、対向距離設定部によってエッチング液の流れを変えられるので、基板内のエッチング均一性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１のエッチングキャリアを示し、図１［Ａ］は水晶ウェハを収容した状態の平面図であり、図１［Ｂ］は図１［Ａ］のエッチングキャリアをエッチング槽に投入した状態を示す正面図である。
【図２】図２［Ａ１］は実施形態１における仕切り板の正面図、図２［Ａ２］は実施形態１における仕切り板の側面図、図２［Ｂ１］は水晶ウェハの正面図、図２［Ｂ２］は水晶ウェハの側面図である。
【図３】実施形態１における水晶デバイスの製造方法を示す概略断面図であり、図３［Ａ］〜［Ｆ］の順に工程が進行する。
【図４】図４［Ａ１］は実施形態２における仕切り板の正面図、図４［Ａ２］は実施形態２における仕切り板の側面図である。
【図５】実施形態３のエッチングキャリアを示し、図５［Ａ］は水晶ウェハを収容した状態の平面図であり、図５［Ｂ］は図５［Ａ］のエッチングキャリアをエッチング槽に投入した状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。図面に描かれた形状は、当業者が理解しやすいように描かれているため、実際の寸法及び比率とは必ずしも一致していない。
【００１４】
図１は実施形態１のエッチングキャリアを示し、図１［Ａ］は水晶ウェハを収容した状態の平面図であり、図１［Ｂ］は図１［Ａ］のエッチングキャリアをエッチング槽に投入した状態を示す正面図である。図２［Ａ１］は実施形態１における仕切り板の正面図、図２［Ａ２］は実施形態１における仕切り板の側面図、図２［Ｂ１］は水晶ウェハの正面図、図２［Ｂ２］は水晶ウェハの側面図である。以下、実施形態１のエッチングキャリアについて図１及び図２に基づき説明する。
【００１５】
本実施形態１では、基板として水晶ウェハ４０を用いる。水晶ウェハ４０には、図１及び図２では図示しないが、図３［Ｃ］に示すように金属膜４１及びフォトレジスト膜４２が形成されている。本実施形態１におけるウェットエッチングは、金属膜４１のエッチングである。
【００１６】
本実施形態１のエッチングキャリア１０は、ウェットエッチングの対象となる水晶ウェハ４０を収容するものであり、保持部１１、仕切り板２０及び対向距離設定部３０を備えている。保持部１１は、水晶ウェハ４０を保持する。仕切り板２０は、保持部１１によって保持された水晶ウェハ４０に対向する。対向距離設定部３０は、仕切り板２０に設けられており、水晶ウェハ４０との対向距離Ｄを設定する凸部３１〜３５からなる。
【００１７】
仕切り板２０は、水晶ウェハ４０と同じように保持部１１によって保持される。対向距離設定部３０は、仕切り板２０が平板であると仮定した場合に、エッチング液５１の流れに起因して水晶ウェハ４０内のエッチング速度が小さくなる部分ほど、水晶ウェハ４０との対向距離Ｄを短くした凸部３１〜３５からなる。
【００１８】
次に、エッチングキャリア１０の各構成要素について更に詳しく説明する。以下、仕切り板２０を除くエッチングキャリア１０を「エッチングキャリア１０の本体」という。
【００１９】
エッチングキャリア１０の本体は、全体として直方体の各辺からなる形状であり、内側に多数の保持部１１を有する。保持部１１は、水晶ウェハ４０又は仕切り板２０の厚みよりも大きい窪みからなり、水晶ウェハ４０又は仕切り板２０が挿入されることにより、それぞれをその厚み方向に挟んで保持する。水晶ウェハ４０又は仕切り板２０の周囲に位置するように配設される保持部１１の個数は、一枚あたり二個から四個である。ｎを自然数とすると、ｎ枚の水晶ウェハ４０とｎ＋１枚の仕切り板２０とは、各主面を対向させた状態で、一枚ずつ交互に各保持部１１に並べられる。
【００２０】
仕切り板２０は、水晶ウェハ４０とほぼ同じ大きさであり、両面に対向距離設定部３０としての凸部３１〜３５が形成されている。凸部３１〜３５の形成方法は、材質によって異なるが、例えばエンボス加工、切削加工、射出成形などが挙げられる。仕切り板２０の材質は、エッチング液５１に対する耐食性があれば何でもよく、例えばポリテトラフルオロエチレンや塩化ビニールなどの樹脂、可能であればステンレス鋼などでもよい。エッチングキャリア１０の本体の材質は、仕切り板２０と同じ材質でも異なる材質でもよい。
【００２１】
凸部３１〜３５は、球の一部からなる形状である。凸部３１は仕切り板２０の中央に位置し、凸部３２〜３５は凸部３１の周囲に位置する。そして、凸部３１は、凸部３２〜３５に比べて、高く突き出しかつ裾野が広い。一方、仕切り板２０が平板であれば、仕切り板２０と対向する水晶ウェハ４０の中央ほど、エッチング速度が小さくなる。したがって、仕切り板２０が平板であると仮定した場合に、エッチング液５１の流れに起因して水晶ウェハ４０内のエッチング速度が小さくなる部分ほど、凸部３１〜３５によって水晶ウェハ４０との対向距離Ｄが短くなっている。
【００２２】
対向距離Ｄを短くするには、凸部３１〜３５を高くすることや大きくすることに限らず、例えば凸部３１〜３５の密度を増やしてもよい。なぜなら、凸部３１〜３５の密度を増やした領域は、実質的な対向距離Ｄ（すなわち対向距離Ｄの平均値）が短くなるからである。凸部３１〜３５の形状、大きさ及び個数は任意でよい。例えば凸部３１〜３５の形状は、球状に限らず、角錐状、円柱状、直方体状、角柱状などどのようなものでもよい。対向距離設定部３０は、凸部３１〜３５からなるものに限らず、凹部からなるものでも、凸部及び凹部の両方からなるものでもよい。凹部とは例えば平板に形成した窪みであり、その場合、平板の部分が凸部として作用する。なお、図１において、左端及び右端の対向距離設定部３０は、水晶ウェハ４０に対向しないので、特に必要ではない。
【００２３】
次に、本実施形態１のエッチングキャリア１０の作用及び効果を説明する。
【００２４】
図１［Ａ］に示すように、エッチングキャリア１０には、多数の水晶ウェハ４０を仕切り板２０に対向させた状態で収容する。そして、図１［Ｂ］に示すように、ウェットエッチング時は、エッチング液５１で満たしたエッチング槽５０に、図１［Ａ］に示すエッチングキャリア１０を投入する。これにより、水晶ウェハ４０はエッチング液５１中に一定時間浸される。図示しないが、エッチング槽５０には、エッチングキャリア１０を上下に揺動したり、エッチング液５１を撹拌したり、エッチング液５１を加熱したりする各手段が、一般に設けられる。
【００２５】
本実施形態１によれば、水晶ウェハ４０に対向する仕切り板２０を設け、水晶ウェハ４０との対向距離Ｄを設定する凸部３１〜３５からなる対向距離設定部３０を仕切り板２０に設けたことにより、対向距離設定部３０によってエッチング液５１の流れを変えられるので、水晶ウェハ４０内のエッチング均一性を向上できる。その理由として次の（１）〜（３）が考えられる。
【００２６】
（１）流体の質量保存則、すなわち「体積流量＝流路面積×流速＝一定」が成り立つ場合、凸部３１〜３５に対向する水晶ウェハ４０の面は、対向距離Ｄが短くなる部分ほど、流路面積が狭くなるので、エッチング液５１の流れが速くなる。ここで、エッチング速度は、被エッチング面に当たるエッチング液５１の流れが速いほど大きくなる。なぜなら、被エッチング面に当たるエッチング液５１の流れが速いほど、被エッチング面から反応生成物が速やかに除去されて、被エッチング面に新しいエッチング液５１が速やかに供給されるからである。
【００２７】
（２）凸部３１〜３５に対向しない水晶ウェハ４０の面では、主にその面に平行にエッチング液５１が流れる。これに対し、凸部３１〜３５に対向する水晶ウェハ４０の面では、凸部３１〜３５の形状に沿ってエッチング液５１が流れるので、その面に垂直に流れるエッチング液５１が多くなる。前述した、被エッチング面に当たるエッチング液５１の流れが速いほどエッチング速度が大きくなる効果は、被エッチング面にエッチング液５１が垂直に当たるほど大きくなる。
【００２８】
（３）換言すると、仕切り板２０の凸部３１〜３５に対向する部分の水晶ウェハ４０は、対向距離Ｄが短くなることにより、例えばエッチングキャリア１０が揺動する際にエッチング液５１が激しく流動するので、エッチング液５１の流量が増す。また、凸部３１〜３５は、エッチング速度が小さくなる部分に配置されている。そのため、水晶ウェハ４０内のエッチング速度を均一化することが可能となる。
【００２９】
その他に、仕切り板２０は、保持部１１に保持されていることに加え、凸部３１〜３５によって水晶ウェハ４０との密着が妨げられる。したがって、水晶ウェハ４０のエッチング時、エッチング槽５０からエッチングキャリア１０を引き上げる際、及び、水晶ウェハ４０の水洗時に、水晶ウェハ４０が仕切り板２０に貼り付くことがない。
【００３０】
また、仕切り板２０が水晶ウェハ４０と同じように保持部１１によって保持される場合は、水晶ウェハ４０の種類やウェットエッチングの条件に応じて仕切り板２０を交換することにより、エッチングキャリア１０の本体を共通化できるので、エッチングキャリア１０の製造を容易化できるとともに製造コストを低減できる。
【００３１】
更に、対向距離設定部３０を凸部３１〜３５から構成した場合は、仕切り板２０が平板であるときにエッチング液５１の流れに起因して水晶ウェハ４０内のエッチング速度が小さくなる部分ほど、水晶ウェハ４０との対向距離Ｄを短くすることにより、水晶ウェハ４０内のエッチング速度が小さくなる部分を確実に解消できるので、水晶ウェハ４０内のエッチング均一性をより向上できる。
【００３２】
次に、実施形態１の水晶デバイスの製造方法（以下、「実施形態１の製造方法」という。）について説明する。図３は実施形態１の製造方法を示す概略断面図であり、図３［Ａ］〜［Ｆ］の順に工程が進行する。以下、図１乃至図３に基づき説明する。
【００３３】
本実施形態１の製造方法は、次の工程を含む。
水晶ウェハ４０の全面に金属膜４１を形成する金属膜形成工程（図３［Ａ］）。
金属膜４１上にフォトレジスト膜４２からなるパターンを形成するフォトレジスト膜形成工程（図３［Ｂ］［Ｃ］）。
エッチングキャリア１０を用い、フォトレジスト膜４２で覆われていない金属膜４１をウェットエッチングによって除去するウェットエッチング工程（図３［Ｄ］［Ｅ］［Ｆ］）。
【００３４】
次に、上記各工程について詳しく説明する。
【００３５】
金属膜形成工程では、水晶ウェハ４０の表裏に金属膜４１を、例えばスパッタや蒸着によって形成する（図３［Ａ］）。金属膜４１は、水晶のエッチング液に対して耐食性を有し、例えばクロムのみの一層又はクロム及び金の二層からなる。
【００３６】
フォトレジスト膜形成工程では、上下の金属膜４１の全面に例えばスピン塗布やスプレ塗布によってフォトレジスト膜４２を形成し（図３［Ｂ］）、そのフォトレジスト膜４２に露光及び現像によって所定のパターンを形成する（図３［Ｃ］）。
【００３７】
ウェットエッチング工程では、金属膜４１及びパターン化されたフォトレジスト膜４２が形成された水晶ウェハ４０をエッチングキャリア１０に収容し、そのエッチングキャリア１０をエッチング液５１中に投入する（図３［Ｄ］）。このとき、水晶ウェハ４０の中央部分は、仕切り板２０の凸部３１が対向しているので、エッチング速度が小さくなることはない。その結果、水晶ウェハ４０内のエッチング速度が均一化されるので、金属膜４１が均一にエッチングされる（図３［Ｅ］）。続いて、エッチング後に残ったフォトレジスト膜４２を剥離する（図３［Ｆ］）。
【００３８】
その後、パターン化された金属膜４１をマスクとして、水晶ウェハ４０をウェットエッチングし、必要に応じて電極を形成することにより水晶デバイスが完成する。水晶デバイスとしては、振動素子、ＳＡＷ素子、光学素子などが挙げられる。
【００３９】
なお、図３［Ｄ］では、仕切り板２０を簡略化し、かつ水晶ウェハ４０及び仕切り板２０を横向きに示している。本実施形態１の製造方法におけるその他の構成、作用及び効果は、実施形態１のエッチングキャリアのそれらと同様である。
【００４０】
次に、実施形態２のエッチングキャリアについて説明する。図４［Ａ１］は実施形態２における仕切り板の正面図、図４［Ａ２］は実施形態２における仕切り板の側面図である。実施形態２は実施形態１の仕切り板を図４の仕切り板に置き換えた構成であるので、以下図１乃至図４に基づき説明する。
【００４１】
本実施形態２における仕切り板６０は、凸部３１〜３５の各頂点に貫通孔６１〜６５が設けられている。貫通孔６１〜６５の形状、大きさ及び個数は任意でよい。例えば貫通孔６１〜６５の形状は、円形状に限らず、多角形状、溝状などどのようなものでもよい。
【００４２】
本実施形態２によれば、凸部３１〜３５に対向する水晶ウェハ４０の面では、凸部３１〜３５の形状に加え貫通孔６１〜６５の形状に沿ってエッチング液５１が流れるので、その面に垂直に流れるエッチング液５１がより多くなる。したがって、水晶ウェハ４０内のエッチング均一性をより向上できる。
【００４３】
本実施形態２におけるその他の構成、作用及び効果は、実施形態１のそれらと同様である。
【００４４】
次に、実施形態３のエッチングキャリアについて説明する。図５は実施形態３のエッチングキャリアを示し、図５［Ａ］は水晶ウェハを収容した状態の平面図であり、図５［Ｂ］は図５［Ａ］のエッチングキャリアをエッチング槽に投入した状態を示す正面図である。以下、図５に基づき説明する。
【００４５】
本実施形態３のエッチングキャリア７０における仕切り板８０は、水晶ウェハ４０と同じように保持部１１によって保持されるのではなく、水晶ウェハ４０に対向する位置に予め設けられている。水晶ウェハ４０に対向する位置に仕切り板８０を予め設ける方法としては、仕切り板８０とエッチングキャリア７０の本体とを一体に形成する方法や、仕切り板８０とエッチングキャリア７０の本体とを別々に製造し、仕切り板８０をエッチングキャリア７０の本体に嵌合、接着等によって組み込む方法などが挙げられる。
【００４６】
本実施形態３によれば、仕切り板８０がエッチングキャリア７０の本体に固設されていることにより、仕切り板８０がエッチングキャリア７０の本体から脱落するおそれがないので、取り扱いが容易であり作業性を向上できる。
【００４７】
図５において、左端及び右端の対向距離設定部３０は、水晶ウェハ４０に対向しないので、特に必要ではない。本実施形態３におけるその他の構成、作用及び効果は、実施形態１、２のそれらと同様である。
【００４８】
以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
【００４９】
例えば、本発明における基板には、水晶ウェハに限らず半導体ウェハなども含まれる。本発明におけるウェットエッチングには、金属膜のエッチングに限らず、水晶や半導体などのエッチングも含まれる。本発明におけるウェットエッチング及びエッチング液には、フォトレジスト膜の現像及び現像液も含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  エッチングキャリア
１１  保持部
２０  仕切り板
３０  対向距離設定部
３１〜３５  凸部
４０  水晶ウェハ（基板）
４１  金属膜
４２  フォトレジスト膜
５０  エッチング槽
５１  エッチング液
６０  仕切り板
６１〜６５  貫通孔
７０  エッチングキャリア
８０  仕切り板
Ｄ  対向距離
【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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