CN113165960A - 石英蚀刻方法及蚀刻基板 - Google Patents

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Abstract

本发明的石英蚀刻方法中，在石英玻璃基板上形成掩模，并使用氟酸系蚀刻溶液施加蚀刻。该石英蚀刻方法中，准备石英玻璃基板，在所述石英玻璃基板上形成具有规定的图案的掩模，对所述石英玻璃基板施加蚀刻。在准备石英玻璃基板时，按照所含有的OH基浓度为300ppm以下的标准来选择所述石英玻璃基板。

Description

石英蚀刻方法及蚀刻基板
技术领域
本发明涉及一种石英蚀刻方法及蚀刻基板，特别涉及一种适合在通过蚀刻来加工石英基板等时使用的技术。
本申请基于2019年5月7日在日本申请的专利申请2019-087832号主张优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
在使用光掩模及其它石英玻璃基板的产品中，为了得到规定的形状，有时会利用蚀刻剂对石英进行部分湿式蚀刻。
此时，掩盖住规定部分之后，将该基板浸渍在可以蚀刻玻璃基板的药液(例如，氢氟酸、氟化铵、氢氧化钾等)中，由此，仅未被掩模覆盖而露出玻璃的区域的玻璃被侵蚀(蚀刻)。
在利用氟酸系蚀刻剂对玻璃基板进行湿式蚀刻时，使用铬(Cr)作为金属掩模材料(专利文献1)。
在此，上述的蚀刻中，需要使玻璃基板的表面上被蚀刻处理的每个位置处的蚀刻量均匀(专利文献2、3)。
专利文献1：国际公开第2014/080935号
专利文献2：日本专利第5796598号
专利文献3：日本特表2010-502538号公报
但是存在如下问题：即使在准确地统一了蚀刻剂的条件及蚀刻条件的情况下，也存在玻璃基板的表面的各位置处的蚀刻量出现差异的情况、及每片玻璃基板的蚀刻量产生差异的情况。
特别是，由于玻璃基板的面内位置导致的蚀刻量的差的分布在玻璃基板的正反面相对应，因此，一般认为蚀刻量的偏差是因玻璃基板的材质所引起的。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，以期望实现以下的目的。
1.提高石英的蚀刻精度。
2.在蚀刻石英玻璃基板时减少面内位置处产生的蚀刻量的偏差。
3.在蚀刻石英玻璃基板时减少每片基板产生的蚀刻量的偏差。
4.在蚀刻石英玻璃基板时减少每个处理批次产生的蚀刻量的偏差。
在此，在MEMS用封装、传感器用元件、光学元件等的加工中，对于蚀刻深度要求数％左右的高精度加工。特别是，在数百微米左右的较深的刻加工中，在需要公差±数μm的情况下，对于蚀刻深度所允许的偏差的比例为1％左右。
在作为化学反应的蚀刻中，以某一定的速度(蚀刻速率)进行蚀刻加工。
作为该蚀刻速率的偏差，可以想到各基板的面内的多处(例如，基板面上的中央部分及周围部分等)的蚀刻速率的偏差(基板面内的偏差)、和多张基板各自的蚀刻速率的偏差(基板间的偏差)。蚀刻速率的偏差表示为上述两种偏差的最终蚀刻深度及宽度的偏差的值。
即，关于作为蚀刻深度偏差的值的Δ蚀刻深度偏差，存在下述关系：
“Δ蚀刻速率偏差”ד蚀刻时间”＝“Δ蚀刻深度偏差”
因此，如果蚀刻时间较长，则蚀刻深度偏差变大。
换而言之，存在如下关系：
“Δ蚀刻速率偏差％”ד蚀刻深度”＝“Δ蚀刻深度偏差”
因此，蚀刻深度越深，Δ蚀刻深度偏差的值变得越大。
但是，通常，如果加工深度(蚀刻深度)为10μm、100μm左右的差异，则能够预先设置采用公差±数μm。与此相对，加工深度越深，越难以确保精度。
当然，加工深度较浅，公差严格的情况也是相同的。例如，如果对于加工深度公差为1％，则如果不能至少将材料所引起的蚀刻速率的偏差控制为1％以下，则即使假设材料以外的偏差的因素为零，也无法满足所要求的加工精度。
基于这样的情况下，本发明是为了在以例如250μm左右的深度进行加工时能够保持±2.5μm左右的要求精度而完成的。
需要指出，专利文献2、3与本发明设为对象的加工精度水平相同，探讨了1％水平的蚀刻偏差。
本发明的一种方案的石英蚀刻方法为：在石英玻璃基板上形成掩模，并用氟酸系蚀刻溶液施加蚀刻。该石英蚀刻方法中，准备石英玻璃基板(准备工序)，在所述石英玻璃基板上形成具有规定的图案的掩模(掩模形成工序)，对所述石英玻璃基板施加蚀刻(蚀刻工序)。在准备所述石英玻璃基板时(准备工序时)，按照所含有的OH基浓度为300ppm以下的标准来选择所述石英玻璃基板。由此解决了上述课题。
作为本发明的一种方案，在准备所述石英玻璃基板时(准备工序时)，能够按照双折射率为10nm/cm以下的标准来选择所述石英玻璃基板。
在本发明的一种方案中，优选地，在准备所述石英玻璃基板时(准备工序时)，按照由通过VAD法(烟灰法)制造的合成石英构成的标准来选择所述石英玻璃基板。
作为本发明的一种方案，在准备所述石英玻璃基板时(准备工序时)，可以按照无线痕的标准来选择所述石英玻璃基板。
另外，在本发明的一种方案中，在形成所述掩模时(掩模形成工序时)，所述掩模至少主成分为铬。
本发明在对所述石英玻璃基板施加蚀刻时(蚀刻工序时)，能够将所述石英玻璃基板浸渍在所述氟酸系蚀刻溶液中。
另外，本发明的一种方案的蚀刻基板优选通过上述任意一种所述的石英蚀刻方法来制造。
本发明的一种方案的石英蚀刻方法为：在石英玻璃基板上形成掩模，并使用氟酸系蚀刻剂施加蚀刻，其中，所述石英蚀刻方法具有：准备工序，准备石英玻璃基板的；掩模形成工序，在所述石英玻璃基板上形成具有规定的图案的掩模；及蚀刻工序，对所述石英玻璃基板施加蚀刻，在所述准备工序中，按照所含有的OH基浓度为300ppm以下的标准来选择所述石英玻璃基板。由此，能够防止蚀刻部位即未形成掩模的部分上的蚀刻量产生偏差。具体而言，降低蚀刻工序后的蚀刻深度的偏差，即，作为待处理基板的石英玻璃基板的表面上的蚀刻部位的位置差异所导致的蚀刻量的偏差。此外，还降低相同批次处理时多个不同的石英玻璃基板各自的表面上的蚀刻部位处的蚀刻量的偏差。此外，也降低不同批次之间的石英玻璃基板的表面上的蚀刻部位的位置的差异导致的蚀刻量的偏差。此外，也可以降低偏差的产生、及偏差本身即蚀刻深度的差本身。
作为代表性的合成石英玻璃的制造方法，具有直接法和烟灰法。使同时作为材料的SiCl4与H2、O2一同燃烧以合成SiO2。
直接法是指通过将四氯化硅(SiCl4)在氢氧焰中水解并直接沉积及玻璃化而合成二氧化硅玻璃的方法。
烟灰法中，首先生成二氧化硅的微粒而形成多孔体。接着，通过在适当的气氛中进行热处理来控制OH基。最后，在高温下进行透明玻璃化。该合成方法具有多个工序，因此容易控制玻璃的性状。
在此，玻璃的主要杂质具有以Si-OH、Si-Cl的形式所包含的OH基和Cl基。通常，在通过直接法制造的玻璃中，OH基的浓度为400～1500ppm左右。另外，通过被分类为烟灰法的VAD法制造的玻璃中，OH基的浓度为200ppm以下。在直接法和烟灰法所制造的玻璃中存在如下差异。
通过采用使作为主要杂质的OH基的浓度为300ppm以下的石英玻璃基板，能够抑制蚀刻速率偏差导致的组成的偏差，并能够使蚀刻速率的偏差为1％以下。
在本发明的一种方案的石英蚀刻方法中，所述准备工序中，能够按照双折射率为10nm/cm以下的标准来选择所述石英玻璃基板。由此，所含有的OH基浓度可以为300ppm以下。因此，能够防止蚀刻部位、即未形成掩模的部分上的蚀刻量产生偏差。具体而言，降低蚀刻工序后的蚀刻深度的偏差，即作为待处理基板的石英玻璃基板的表面上的蚀刻部位的位置的差异所导致的蚀刻量的偏差。此外，还降低相同批次处理中的不同石英玻璃基板各自的表面上的蚀刻部位处的蚀刻量的偏差。此外，也能降低不同批次之间的石英玻璃基板的表面上的蚀刻部位的位置的差异导致的蚀刻量的偏差。此外，也可以降低偏差的产生、及偏差本身即蚀刻深度的差本身。
这是因为玻璃的应力/应变也会对蚀刻速率产生影响。
玻璃中的残余应力被视作双折射的原因。本发明中，通过使石英玻璃基板的双折射率为10nm/cm以下，能够使蚀刻速率的偏差为1％以下。
另外，双折射是反映基板上所残留的整体应力的值，不仅反映石英玻璃制造工序中未完全除去而残留的应力，还反映了在之后切割基板时所产生的应力等。因此，通过双折射率来规定所使用的玻璃基板能降低应力的偏差所导致的蚀刻速率的偏差，故而双折射率是良好的指标。
在本发明的一种方案的石英蚀刻方法中，所述准备工序中，按照由通过VAD法制造的合成石英构成的标准来选择所述石英玻璃基板。由此，可以使所含有的OH基浓度为300ppm以下，双折射率为10nm/cm以下。因此，能够防止蚀刻部位、即未形成掩模的部分处的蚀刻量产生偏差。具体而言，降低蚀刻工序后的蚀刻深度的偏差，即作为待处理基板的石英玻璃基板的表面上的蚀刻部位的位置的差异导致的蚀刻量的偏差。此外，还降低相同批次处理中的多个不同石英玻璃基板各自的表面上的蚀刻部位处的蚀刻量的偏差。此外，也能降低不同批次之间的石英玻璃基板的表面上的蚀刻部位的位置的差异导致的蚀刻量的偏差。此外，也可以降低偏差的产生、及偏差本身即蚀刻深度的差本身。
这是通过烟灰法(VAD法)制造的石英玻璃基板因合成时的温度低而混入的氯及金属等杂质较少这一特征所实现的。
烟灰法中具有如下工序：首先生成二氧化硅微粒而形成多孔体，接着通过在适当的气氛中(真空、He中等)进行热处理而进行烧结/玻璃透明体化。因此，烟灰法中，烧结/玻璃透明体化工序中可以将OH浓度、氯浓度控制在规定的范围。
由此，使OH浓度在小于1ppm～200ppm的范围，金属在小于0.01ppm的范围，并且使氯为300ppm以下。此外，也可以基本上完全不包含氯，即使氯为1ppm以下。因此，能够减少会对蚀刻速率产生影响的杂质。因此，优选选择通过VAD法制造的石英玻璃基板。
在本发明的一种方案的石英蚀刻方法中，所述准备工序中，按照无线痕的标准来选择所述石英玻璃基板。由此，能够防止蚀刻部位、即未形成掩模的部分处的蚀刻量产生偏差。具体而言，降低蚀刻工序后的蚀刻深度的偏差，即作为待处理基板的石英玻璃基板的表面上的蚀刻部位的位置的差异导致的蚀刻量的偏差。此外，还降低相同批次处理中的多个不同石英玻璃基板各自的表面上的蚀刻部位处的蚀刻量的偏差。此外，也能降低不同批次之间的石英玻璃基板的表面上的蚀刻部位的位置的差异导致的蚀刻量的偏差。此外，也可以降低偏差的产生、及偏差本身即蚀刻深度的差本身。
在此，在直接法中，SiO2在合成的同时进行玻璃化，因此会因材料气体(SiCl4、H2、O2)的流量变化(波动)而导致组成的偏差，从而容易产生线痕(层状)。
相对于此，烟灰法则至少由下述两个阶段以上的制造工艺构成：首先，生成二氧化硅微粒以形成多孔体；及接着，通过在适当的气氛中(真空、He中等)中进行热处理进行烧结/玻璃透明体化。因此，烟灰法不仅能够调节OH基浓度及Cl基浓度，还容易控制无线痕等性状。因此，优选选择通过VAD法制成的无线痕的石英玻璃基板。
需要指出，线痕是玻璃的化学成分中的不同的部分，看起来为线条状或层状。例如使用由点光源和透镜构成的线痕检查器，在对相对面进行抛光后的玻璃的内部的线痕看起来最密集的位置处与日本光学玻璃工业协会所指定的标准样品进行比较并检查，将不能观察到线痕的情况称作无线痕。
另外，在本发明的一种方案的石英蚀刻方法中，所述掩模形成工序中，所述掩模至少主成分为铬。由此，能够保护蚀刻部位以外的部位免受蚀刻剂影响。
在本发明的一种方案的石英蚀刻方法中，所述蚀刻工序中，将所述石英玻璃基板浸渍于所述氟酸系蚀刻溶液。由此，将多张石英玻璃基板作为一批次同时处理，并且多次进行该处理，由此能够进行多批次处理。
另外，本发明的一种方案的蚀刻基板能够通过上述的任意一项所述的石英蚀刻方法来制造。
根据本发明的一种方案，可以起到如下效果：作为蚀刻部位的蚀刻量的偏差，能够降低因基板表面的面内的蚀刻部位的位置、相同批次处理中石英玻璃基板不同、及批次处理不同所导致的偏差。
附图说明
图1是示出实处本发明的第一实施方式的石英蚀刻方法的剖面工序图。
图2是示出本发明的第一实施方式的石英蚀刻方法的剖面工序图。
图3是示出本发明的第一实施方式的石英蚀刻方法的剖面工序图。
图4是示出本发明的第一实施方式的石英蚀刻方法的剖面工序图。
图5是示出本发明的第一实施方式的石英蚀刻方法的剖面工序图。
图6是示出本发明的第一实施方式的石英蚀刻方法的剖面工序图。
图7是示出本发明的第一实施方式的石英蚀刻方法的流程图。
图8是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是示出石英蚀刻基板上的蚀刻位置的模式图。
图9是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是示出蚀刻量的偏差的图表。
图10是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是示出蚀刻量的偏差的图表。
图11是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是示出蚀刻量的偏差的图表。
图12是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是示出蚀刻量的偏差的图表。
图13是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是示出蚀刻量的分布的图。
图14是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是示出蚀刻量的分布的图。
图15是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是示出蚀刻量的分布的图。
图16是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是示出蚀刻量的分布的图。
图17是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是即示出蚀刻量的分布的图。
图18是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是示出蚀刻量的偏差的图表。
图19是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是示出蚀刻量的分布的图。
图20是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是示出蚀刻量的分布的图。
图21是示出本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例的图，是示出蚀刻量的偏差的图表。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的第一实施方式的石英蚀刻方法及蚀刻基板进行说明。
图1～图6是示出本实施方式中的蚀刻方法的剖面工序图，图7是示出本实施方式中的石英蚀刻方法的流程图，图中，符号10为石英玻璃基板。
本实施方式的石英蚀刻方法是在石英玻璃基板10上形成掩模11，并使用氟酸系蚀刻溶液(蚀刻液)实施蚀刻的蚀刻方法。
在本实施方式中的石英蚀刻方法中，如图1～图7所示，该方法具有准备工序S01、预处理工序S02、掩模形成工序S03、对石英玻璃基板施加蚀刻的蚀刻工序S04、及掩模除去工序S05。
图7所示的准备工序S01中，准备符合规定的标准的石英玻璃基板10。
具体而言，按照所含有的OH基浓度为300ppm以下，优选为200ppm以下且0ppm以上的标准来选择石英玻璃基板10。
此时，按照双折射率为10nm/cm以下且1nm/cm以上的标准来选择石英玻璃基板10。此外，按照由通过VAD法制造的合成石英构成的标准来选择石英玻璃基板10。另外，按照无线痕的标准来选择石英玻璃基板10。
如图1所示，本实施方式的石英蚀刻方法中的预处理工序S02中，将进行蚀刻的石英玻璃基板10的待加工面10A进行抛光，并清洗抛光后的石英玻璃基板10。
在此，使用例如抛光垫50及以氧化铈、优选胶体二氧化硅为主成分的抛光液对石英玻璃基板10的待加工面10A进行抛光。作为该抛光工序的次数，能够进行0次～任意多次。使用公知的清洗方法清洗抛光处理后的石英玻璃基板10，以除去附着于基板面的抛光液等。作为石英玻璃基板10的清洗方法，通常使用清洁剂进行清洗之后实施纯净水清洗。
预处理工序S02结束之后，作为图7所示的掩模形成工序S03，在石英玻璃基板10上形成具有规定的图案的掩模11。
在此，具有掩模材膜形成工序和蚀刻掩模形成工序。掩模材膜形成工序中，在石英玻璃基板10上形成作为蚀刻掩模11的掩模材膜(掩模)11A。蚀刻掩模形成工序中，在掩模材膜11A上形成抗蚀图案12，并通过作为掩模的抗蚀图案12除去掩模材膜11A的一部分，得到蚀刻掩模11。
在掩模材膜形成工序中，如图2所示，在石英玻璃基板10上形成作为蚀刻掩模11的掩模材膜(掩模)11A。由此通过石英玻璃基板10和掩模材膜11A来构成层叠结构体30。掩模材膜11A具有主成分为铬，且包含15原子％以上且小于39原子％的氮的膜作为主层。或者，也能够采用铬/金(Cr/Au)等层叠金属作为掩模材膜11A。需要指出，作为掩模材膜11A的铬膜的平均厚度能够采用5～500nm，例如100～300nm。
就作为掩模材膜11A的铬膜的成膜方法而言，考虑到量产性等而优选使用溅射法。在该情况下，作为溅射气体，优选使用氩气、氮气及二氧化碳气体的混合气体，能够设定流量比以得到期望的应力、反射率。特别是设置氮气流量等条件以使膜中的氮浓度达到上述的范围。另外，能够使用具有公知的结构的装置作为溅射装置。
在此，也可以将掩模材膜11A的膜组成调节为包含铬、及15原子％以上且低于39原子％的氮作为主成分来成膜。在为了调节掩模材膜11A的抗腐蚀剂性而使掩模材膜11A中含有氮的情况下，优选通过反应性溅射法成膜。在该情况下，成膜掩模材膜11A时，只要使用规定的组成(铬)的靶材，并向氩等惰性气体中添加氮作为溅射气体即可。此外，也能够适当添加各种氧化氮、各种氧化碳等包含氧、氮、或者碳等的气体。另外，掩模材膜11A的氮浓度能够通过控制溅射气体的比例及溅射功率来调节。
在蚀刻掩模形成工序中，在掩模材膜11A上形成抗蚀图案12，通过作为掩模的抗蚀图案12来除去部分掩模材膜11A，得到蚀刻掩模11。
在此，首先，在层叠结构体30的掩模材膜11A上涂布抗蚀剂，并对抗蚀剂进行曝光、显影处理，由此形成如图3所示那样具有开口部12a的抗蚀图案12。或者，也能够使用干膜。
接着，如图4所示，通过以抗蚀图案12为掩模的湿式蚀刻处理来除去部分掩模材膜11A，由此在掩模材膜11A形成与抗蚀图案12的开口部12a连通的开口部11a。由此，得到具有规定形状的平面图案的蚀刻掩模11。
在图7所示的蚀刻工序S04中，将石英玻璃基板10上所形成的蚀刻掩模11及抗蚀图案12作为掩模，使用氟酸系蚀刻溶液进行湿式蚀刻处理。
作为蚀刻液，能够使用例如包含氟酸的蚀刻液(氟酸系蚀刻液)。包含氟酸的蚀刻液不受特别限定，在所需的处理速度较快的情况下，可以提高氟酸浓度，在处理速度较低的情况下，可以降低氟酸浓度。
在该湿式蚀刻处理中，从与抗蚀图案12的开口部12a连续的蚀刻掩模11的开口部11a各向同性地进行石英玻璃基板10的蚀刻。由此，如图5所示，在与开口部11a对应的位置处形成剖面半圆型的凹部10b。石英玻璃基板10的蚀刻处理中通常使用氟酸系蚀刻剂。作为氟酸系蚀刻剂，能够使用氟酸、氟酸和无机酸的混合液、向氟酸中加入氟化铵而得到的BFH。
具体而言，该湿式蚀刻处理中使用如下的蚀刻装置。
该蚀刻装置具有基板支承部、存储槽、摆动部、及循环部。
蚀刻装置中，在基板支承部上保持多张石英玻璃基板10，并将这些多个石英玻璃基板10作为一个批次。此外，将多张石英玻璃基板10及基板支承部浸渍在存储槽中所存储的蚀刻液中。
同时，可以通过摆动部来支承基板支承部并使其摆动。此外，循环部可以在将石英玻璃基板10浸渍在存储槽的蚀刻液的内部的状态下使存储槽的内部的蚀刻液循环。
由此，在蚀刻装置中，将例如五张石英玻璃基板10作为一个批次并进行湿式蚀刻处理。
在蚀刻液中浸渍规定时间之后，将多张石英玻璃基板及基板支承部从存储槽中提起，通过清洗部从石英玻璃基板10上洗掉蚀刻液。
如此一来，通过使石英玻璃基板10摆动及使蚀刻液E循环，从而使与多张石英玻璃基板10上的多个开口部11a相对应的蚀刻部位处的蚀刻量均匀。
此外，用新的石英玻璃基板10代替处理结束后的石英玻璃基板10而设置在基板支承部，以进行接下来的批次处理。
在掩模除去工序S05中，如图6所示，如果使用公知的剥离方法剥离石英玻璃基板10上的蚀刻掩模11及抗蚀图案12，则能够得到在一面侧形成有构成微细凹凸结构的凹部10b的石英玻璃基板。该石英玻璃基板也能够采用光掩模、或者以MEMS(Micro ElectroMechanical Systems)及DNA(deoxyribonucleic acid)芯片为代表的作为生物关系的生物芯片等特定的功能部件、及它们的中间体等。
在本实施方式中，通过湿式蚀刻在石英玻璃基板10上形成凹部10b。
此时，在准备工序S01中，如上所述，通过按照规定的标准来准备石英玻璃基板10，能够在一张石英玻璃基板10上使作为多个蚀刻部位的凹部10b内的蚀刻量相等。另外，能够在相同批次的多张石英玻璃基板10中使作为多个蚀刻部位的凹部10b内的蚀刻量相等。此外，还能够在不同批次的多张石英玻璃基板10中使作为多个蚀刻部位的凹部10b内的蚀刻量相等。
在本实施方式中，需要注意如下项目。
在至少石英玻璃基板10的一面中不同位置处的蚀刻速率不均匀的情况下，不能在石英玻璃基板10上排列多个芯片并进行加工以使这些芯片为相同的形状。
因此，在石英玻璃基板10的一面中，需要不同位置处的蚀刻速率均匀。
另外，在处理实施例中记载的6英寸见方左右的较大的石英玻璃基板的情况下，需要石英玻璃基板中的蚀刻速率分布无论在石英玻璃基板上的任意位置都是均匀的。
因此，在石英玻璃基板10的一面中，需要不同位置处的蚀刻速率均匀。
在此，已知有单片处理，即，针对每张石英玻璃基板，分别管理多个蚀刻部位的深度，同时逐张进行加工。在该处理方法中，如果石英玻璃基板的面内的蚀刻速率的分布均匀，则能够在每个加工位置保持充分的加工精度。但是，在该情况下，生产性较差。
而与单片处理相比，同时加工多张石英玻璃基板的批次式处理在生产性方面是有利的。但是，为了可以同时处理多张石英玻璃基板以进行批次式处理，在至少作为相同批次进行处理的石英玻璃基板中，需要蚀刻速率在全部的蚀刻部位都是均匀的。
因此，需要在相同批次进行处理的多张石英玻璃基板10中，全部位置处的蚀刻速率都是均匀的。
此外，在选择组成批次的石英玻璃基板、即作为相同批次进行处理的多张石英玻璃基板时，在混有蚀刻速率不同的基板的情况下，不能按照不同蚀刻速率来辨别基板。因此，在混有蚀刻速率不同的基板的情况下，不能组成批次，即不能进行批次式处理。
因此，在作为相同批次进行处理的多张石英玻璃基板10中，需要全部基板上的蚀刻速率均相同。
另外，在不同批的石英玻璃基板的蚀刻速率不同的情况下，需要按照每批来区分批次。在该情况下，按照零数(端数)难以组装批次。此外，在该情况下，还增加了预先测定每批的蚀刻速率的时间及精力。
因此，在作为相同批次进行处理的多张石英玻璃基板10中，需要多批的蚀刻速率均相同。
需要指出，能够适当地选择凹部10b的形状。
【实施例】
以下，对本发明的实施例的石英蚀刻方法的实验例进行说明。
<实验例1～3>
使用厚度1mm、6英寸见方的石英玻璃基板(VAD法、OH基：200ppm以下、双折射率：10nm/cm以下)作为石英玻璃基板。首先，使用清洁剂、纯净水清洗石英玻璃基板之后，使用DC溅射法以下面的条件形成铬膜。
溅射气体：Ar/N2＝86/8(sccm)
CD功率：1.6kW
通过AES对所形成的铬膜的膜厚150.0nm进行分析得到，所形成的铬膜中所含的气体成分为O/C/N＝10/6/15原子％。
通过旋涂机以具有1μm的膜厚的方式在所形成的铬膜的上方涂布正型光敏抗蚀剂。接着，将光敏抗蚀剂曝光、显影处理，通过以硝酸铈(IV)铵为主成分的铬用蚀刻液来蚀刻铬膜，得到针对石英玻璃基板的蚀刻用掩模图案。
在此，如图8所示，一张石英玻璃基板的蚀刻部位分别设置横竖4处、共16处。图8中，对每个蚀刻部位赋予1-1、1-2、～、4-4的符号。
需要指出，各蚀刻部位以横竖彼此为40mm间隔的方式设置。另外，以每处的面积为5mm×5mm的方式设置每个蚀刻部位。
接着，将石英玻璃基板设为五张/批次，通过蚀刻装置将石英玻璃基板浸渍在以氟酸为主成分的玻璃蚀刻液中并使其摆动，并使蚀刻液循环，以进行石英玻璃基板的蚀刻。
另外，按如下设置蚀刻处理的条件。
蚀刻溶液：BHF(缓冲氢氟酸蚀刻液)
由此，进行蚀刻以使蚀刻部位处的蚀刻深度达到250μm。
此外，反复三个批次，并分别作为实验例1～3。
针对作为每个实验例的批次，测定各石英玻璃基板的蚀刻部位的蚀刻量、即蚀刻深度。将其结果示于图9～图11。
图9～图11中，利用以批次整体的平均值为标准的比率％来表示。另外，图9～图11中，通过板1～5表示为各批次中的第几张石英玻璃基板。
<实验例4>
使用厚度1mm、6英寸见方的石英玻璃基板(直接法、OH基：600-1300ppm、双折射率：30nm/cm)作为石英玻璃基板，同样地进行蚀刻以使蚀刻部位的蚀刻深度达到250μm，并将其作为实验例4。
此外，测定石英玻璃基板的蚀刻部位的蚀刻量、即蚀刻深度。将其结果示于图12。
图12中，也利用以批次整体的平均值为标准的比率％来表示。另外，图12中，也通过板1～5表示为批次中的第几张石英玻璃基板。
此外，对于以上实验例1～4的蚀刻深度，算出深度偏差3σ％及3σμm。将其结果示于表1。
【表1】
Figure BDA0003084491420000121
由以上结果可知，在实验例4的(直接法、OH基：600-1300ppm、双折射率：30nm/cm)的石英玻璃基板中，基板面内具有3σ＝4％的深度偏差，基板间具有3σ＝7％的深度偏差。而在实验例1～3的(VAD法、OH基：200ppm以下、双折射率：10nm/cm以下)的石英玻璃基板中，能够使基板面内的偏差及基板间的偏差均为深度偏差3σ＝1％以下。
<实验例5～8>
接着，作为实验例5～7，测定实验例1～3中的各批次的第五张基板面内的蚀刻深度的分布。将其结果示于图13～图15。
此外，作为实验例8，测定实验例4中的批次的第五张基板面内的蚀刻深度的分布。将其结果示于图16。
图13～图16中，用圆圈(记号“●”或记号“○”)的大小来表示以基板内的平均值为标准的比率％，涂黑的圆圈(记号“●”)表示正，白圆圈(记号“○”)表示负。另外，图13～图16中，在图表的右下方示出了比率为4％时的圆圈记号“●”的尺寸以用作参考，而不是在各蚀刻部位。
由以上结果可知，与实验例8的(直接法、OH基：600-1300ppm、双折射率：30nm/cm)的石英玻璃基板相比，在实验例1～3的(VAD法、OH基：200ppm以下、双折射率：10nm/cm以下)的石英玻璃基板中，基板面内的偏差更小。
此外，与以上实验例1～4的蚀刻深度相对应地，计算实验例5～8的深度偏差3σ％及3σμm。将其结果示于表2。
【表2】
Figure BDA0003084491420000122
由以上结果可知，在实验例8的(直接法、OH基：600-1300ppm、双折射率：30nm/cm)的石英玻璃基板中，基板面内具有3σ＝4.0％的深度偏差。而在实验例5～7的(VAD法、OH基：200ppm以下、双折射率：10nm/cm以下)的石英玻璃基板中，在基板面内实现了深度偏差3σ＝0.7％以下。
<实验例8～11>
此外，在上述的实验例4中，在批次的第一张及第四张石英玻璃基板中，不仅在表面侧，在反面侧也同样地测定蚀刻部位的蚀刻深度的分布，并将这些作为实验例9～11。
作为实验例8的结果，将实验例4的批次的第一张的表面侧示于图16，作为实验例9的结果，将相同批次的第一张的反面侧示于图17。另外，将以正反面的石英玻璃基板面内的平均值为标准的比率％示于图18。
同样地，作为实验例10的结果，将实验例4的批次的第四张的表面侧示于图19，作为实验例10的结果，将相同批次的第四张的反面侧示于图20。另外，将以实验例8～11中的正反面的石英玻璃基板面内的平均值为标准的比率％示于图21。
需要指出，图17中的横轴的布置相对于图16形成镜像。同样地，图20中的横轴的布置相对于图19形成镜像。
在此，如果蚀刻条件(蚀刻装置)是蚀刻偏差的原因，则认为蚀刻深度偏差的趋势在石英玻璃基板的正反面是分散的，并未发现相关性。
然而，由图16～图21所示的结果可知，石英玻璃基板的正反具有相同的偏差的分布。即，具有图中的左右对称的分布。由此能够推测材料的不均匀性是导致蚀刻偏差的原因。
此外，由于实验例4中的石英玻璃基板的厚度较薄，仅为1mm，因此认为石英玻璃基板的正反的材料的不均匀性具有相同的趋势。
因此，通过比较以上实验例9、10，能够推测蚀刻偏差的原因源自石英(材料)。
产业上的可利用性
作为本发明的应用例，特别是可列举在MEMS用部件及传感器用部件等中需要数百微米左右深度的蚀刻加工的情况。另外，作为本发明的应用例，能够列举对于如下石英玻璃基板的处理：在石英玻璃基板中，即使公差为±数μm左右，对于加工深度所允许的公差的比例％也较小，达到对于精度的要求严格的值。
这是因为，蚀刻是通过化学反应所进行的加工，其在固定时间内对加工区域整体进行加工，对于这种加工而言，例如，与加工精度的要求为10μm±1μm左右的情况相比，在加工精度的要求为100μm±1μm左右的情况下，精度的严格度提升一个数量级。
在机械加工处理中，这样的尺寸关系均为±1μm的公差，因此，多能够视作与实质所要求的精度没有差别。而在蚀刻处理中，如上所述，情况是不同的。
另外，在纳米压印等即使在所需的加工深度较浅的情况下所要求的精度本身也较小(严格)的用途中，本发明也是有效的。
符号说明
10…石英玻璃基板
10a…凹部
11…掩模。

Claims (7)

1.一种石英蚀刻方法，其为如下方法：在石英玻璃基板上形成掩模，并使用氟酸系蚀刻溶液施加蚀刻，
准备石英玻璃基板，在所述石英玻璃基板上形成具有规定的图案的掩模，对所述石英玻璃基板施加蚀刻，
在准备所述石英玻璃基板时，按照所含有的OH基浓度为300ppm以下的标准来选择所述石英玻璃基板。
2.根据权利要求1所述的石英蚀刻方法，其中，
在准备所述石英玻璃基板时，按照双折射率为10nm/cm以下的标准来选择所述石英玻璃基板。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的石英蚀刻方法，其中，
在准备所述石英玻璃基板时，按照由通过VAD法制造的合成石英构成的标准来选择所述石英玻璃基板。
4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的石英蚀刻方法，其中，
在准备所述石英玻璃基板时，按照无线痕的标准来选择所述石英玻璃基板。
5.根据权利要求1～权利要求4中任一项所述的石英蚀刻方法，其中，
在形成所述掩模时，所述掩模至少主成分为铬。
6.根据权利要求1～权利要求5中任一项所述的石英蚀刻方法，其中，
在对所述石英玻璃基板施加蚀刻时，将所述石英玻璃基板浸渍于所述氟酸系蚀刻溶液。
7.一种蚀刻基板，其通过权利要求1～权利要求6中任一项所述的石英蚀刻方法制造而成。
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