JP2001351906A - シリコン基板のエッチング方法 - Google Patents
シリコン基板のエッチング方法Info
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- JP2001351906A JP2001351906A JP2000169222A JP2000169222A JP2001351906A JP 2001351906 A JP2001351906 A JP 2001351906A JP 2000169222 A JP2000169222 A JP 2000169222A JP 2000169222 A JP2000169222 A JP 2000169222A JP 2001351906 A JP2001351906 A JP 2001351906A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】アルカリ性水溶液を用いるシリコン基板の異方
性エッチングにより、滑らかな、アンダーカットの小さ
いエッチング表面を得る。 【解決手段】アルカリ性水溶液にポリエチレングリコー
ルおよびポリプロピレングリコールの内少なくても１
種、並びに３−オキシ２−メチルアントラキノン、ヒド
ロキノンおよびカテコールジスルホン酸の内少なくても
１種を添加する
性エッチングにより、滑らかな、アンダーカットの小さ
いエッチング表面を得る。 【解決手段】アルカリ性水溶液にポリエチレングリコー
ルおよびポリプロピレングリコールの内少なくても１
種、並びに３−オキシ２−メチルアントラキノン、ヒド
ロキノンおよびカテコールジスルホン酸の内少なくても
１種を添加する
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコン基板のエッ
チング方法に関する。詳しくは本発明は、シリコン基板
を用いたマイクロマシニング精密部材を加工するための
異方性エッチング方法に関するものである。
チング方法に関する。詳しくは本発明は、シリコン基板
を用いたマイクロマシニング精密部材を加工するための
異方性エッチング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコン基板をエッチングする場合、等
方エッチングのためにはフッ酸と硝酸の混合溶液が用い
られ、シリコン単結晶基板の結晶方位に依存した異方性
エッチングのためには水酸化四メチルアミン、水酸化カ
リウムあるいはヒドラジンなどのアルカリ性水溶液が用
いられている。シリコン基板を利用した半導体圧力セン
サーやインクジェットプリンター用記録ヘッドなどのマ
イクロマシニング精密部材の加工にはアルカリ性水溶液
による異方性エッチングが行われている。
方エッチングのためにはフッ酸と硝酸の混合溶液が用い
られ、シリコン単結晶基板の結晶方位に依存した異方性
エッチングのためには水酸化四メチルアミン、水酸化カ
リウムあるいはヒドラジンなどのアルカリ性水溶液が用
いられている。シリコン基板を利用した半導体圧力セン
サーやインクジェットプリンター用記録ヘッドなどのマ
イクロマシニング精密部材の加工にはアルカリ性水溶液
による異方性エッチングが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらシリコン
単結晶基板の結晶方位に関係なく等方的エッチング速度
を有するフッ酸−硝酸系のエッチングにおいては、エッ
チング深さに対してアンダーカットが大きいため、設計
とは懸離れた形状となってしまうという問題があった。
また、アルカリ性水溶液を用いた異方性エッチングにお
いても、半導体圧力センサーやインクジェットプリンタ
ー用記録ヘッドなどのエッチング深さの大きい部材を加
工する場合、エッチング表面の荒れおよびアンダーカッ
トが大きいため所望の性能が得られないという問題があ
った。
単結晶基板の結晶方位に関係なく等方的エッチング速度
を有するフッ酸−硝酸系のエッチングにおいては、エッ
チング深さに対してアンダーカットが大きいため、設計
とは懸離れた形状となってしまうという問題があった。
また、アルカリ性水溶液を用いた異方性エッチングにお
いても、半導体圧力センサーやインクジェットプリンタ
ー用記録ヘッドなどのエッチング深さの大きい部材を加
工する場合、エッチング表面の荒れおよびアンダーカッ
トが大きいため所望の性能が得られないという問題があ
った。
【０００４】これらの課題を解決するため、アルカリ性
水溶液にイソプロピルアルコールなどのアルコール類を
添加したエッチング液が開発されている。エッチング深
さが５０μｍ程度の場合、エッチング表面の荒れ、アン
ダーカットともに問題とならない。しかしながら、半導
体圧力センサーやインクジェットプリンター用記録ヘッ
ドなどのマイクロマシニングのためにエッチング深さが
大きい場合、課題の解決は満足できる水準に至っていな
い。また、アルコールは揮発しやすく、エッチング液の
特性が不安定のため、現在ではあまり使用されていな
い。
水溶液にイソプロピルアルコールなどのアルコール類を
添加したエッチング液が開発されている。エッチング深
さが５０μｍ程度の場合、エッチング表面の荒れ、アン
ダーカットともに問題とならない。しかしながら、半導
体圧力センサーやインクジェットプリンター用記録ヘッ
ドなどのマイクロマシニングのためにエッチング深さが
大きい場合、課題の解決は満足できる水準に至っていな
い。また、アルコールは揮発しやすく、エッチング液の
特性が不安定のため、現在ではあまり使用されていな
い。
【０００５】本発明の目的は、シリコン基板の異方性エ
ッチングにおいて、上記課題を解決することにより、滑
らかな、アンダーカットの小さいエッチング表面を得る
ためのエッチング方法を提供することにある。
ッチングにおいて、上記課題を解決することにより、滑
らかな、アンダーカットの小さいエッチング表面を得る
ためのエッチング方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】したがって上記目的を達
成するため本発明は、シリコン基板を水酸化四メチルア
ミン、水酸化カリウム或いは水酸化ナトリウムなどのア
ルカリ性水溶液で異方性エッチングするエッチング方法
において、前記水溶液にポリエチレングリコールおよび
ポリプロピレングリコールの内少なくても１種、並びに
３−オキシ２−メチルアントラキノン、ヒドロキノンお
よびカテコールジスルホン酸の内少なくても１種を添加
することを特徴とする。
成するため本発明は、シリコン基板を水酸化四メチルア
ミン、水酸化カリウム或いは水酸化ナトリウムなどのア
ルカリ性水溶液で異方性エッチングするエッチング方法
において、前記水溶液にポリエチレングリコールおよび
ポリプロピレングリコールの内少なくても１種、並びに
３−オキシ２−メチルアントラキノン、ヒドロキノンお
よびカテコールジスルホン酸の内少なくても１種を添加
することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】上記構成のエッチング液におい
て、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリ
コールには、異方性エッチングの際に発生するアンダー
カット表面の凹凸の部分に吸着し、エッチング作用のあ
る水酸イオンの接触を阻害することにより、アンダーカ
ットの進行を抑制する作用がある。前記ポリエチレング
リコールの平均分子量は２００〜６００であり、また前
記ポリプロピレングリコールの平均分子量は４００〜１
０００である。上記構成のエッチング液において、ポリ
エチレングリコールの添加量は０．１％〜１０％、ポリ
プロピレングリコールの添加量は０．１％〜１０％であ
ることが好ましい。
て、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリ
コールには、異方性エッチングの際に発生するアンダー
カット表面の凹凸の部分に吸着し、エッチング作用のあ
る水酸イオンの接触を阻害することにより、アンダーカ
ットの進行を抑制する作用がある。前記ポリエチレング
リコールの平均分子量は２００〜６００であり、また前
記ポリプロピレングリコールの平均分子量は４００〜１
０００である。上記構成のエッチング液において、ポリ
エチレングリコールの添加量は０．１％〜１０％、ポリ
プロピレングリコールの添加量は０．１％〜１０％であ
ることが好ましい。
【０００８】また上記構成のエッチング液において、３
−オキシ２−メチルアントラキノンは異方性エッチング
の際に発生する水素と反応して、エッチング表面に付着
し、エッチング反応の進行を阻害し、荒れの原因となっ
ている水素の気泡を除去することにより、エッチング表
面の荒れを抑制する作用がある。上記構成のエッチング
液において３−オキシ２−メチルアントラキノンの添加
量は１％〜１０％であることが好ましい。
−オキシ２−メチルアントラキノンは異方性エッチング
の際に発生する水素と反応して、エッチング表面に付着
し、エッチング反応の進行を阻害し、荒れの原因となっ
ている水素の気泡を除去することにより、エッチング表
面の荒れを抑制する作用がある。上記構成のエッチング
液において３−オキシ２−メチルアントラキノンの添加
量は１％〜１０％であることが好ましい。
【０００９】荒れのもう一つの原因としてエッチング液
と接触している空気中の酸素が液中に入り、エッチング
表面のシリコンと反応し酸化シリコンを部分的に形成す
ることにより、その部分のエッチングの進行が遅れるた
め、エッチング速度の局所的な差異が生じることが挙げ
られる。上記構成のエッチング液において、ヒドロキノ
ンはエッチング液中の酸素と反応して液中の酸素を除去
することにより、エッチング表面の荒れを抑制する作用
がある。上記構成のエッチング液においてヒドロキノン
の添加量は１％〜１０％であることが好ましい。
と接触している空気中の酸素が液中に入り、エッチング
表面のシリコンと反応し酸化シリコンを部分的に形成す
ることにより、その部分のエッチングの進行が遅れるた
め、エッチング速度の局所的な差異が生じることが挙げ
られる。上記構成のエッチング液において、ヒドロキノ
ンはエッチング液中の酸素と反応して液中の酸素を除去
することにより、エッチング表面の荒れを抑制する作用
がある。上記構成のエッチング液においてヒドロキノン
の添加量は１％〜１０％であることが好ましい。
【００１０】またエッチング液中の金属イオンや溶け出
たシリコン自体がエッチング表面に部分的に付着または
吸着することによりその部分のエッチングの進行が遅れ
るため、エッチング速度の局所的な差異が生じ、荒れの
原因となる場合がある。カテコールジスルホン酸は、こ
れらの金属イオンや溶け出たシリコン自体と錯体あるい
はキレートを形成することにより結合し、エッチング表
面に付着または吸着することにより、エッチング表面の
荒れを抑制する作用がある。カテコールジスルホン酸の
添加量は０．１％〜５％であることが好ましい。
たシリコン自体がエッチング表面に部分的に付着または
吸着することによりその部分のエッチングの進行が遅れ
るため、エッチング速度の局所的な差異が生じ、荒れの
原因となる場合がある。カテコールジスルホン酸は、こ
れらの金属イオンや溶け出たシリコン自体と錯体あるい
はキレートを形成することにより結合し、エッチング表
面に付着または吸着することにより、エッチング表面の
荒れを抑制する作用がある。カテコールジスルホン酸の
添加量は０．１％〜５％であることが好ましい。
【００１１】アルカリ性水溶液の種類としては、水酸化
四メチルアミン、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムな
どアルカリ性化合物を単独あるいは混合して用いること
ができる。
四メチルアミン、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムな
どアルカリ性化合物を単独あるいは混合して用いること
ができる。
【００１２】
【実施例】（実施例１）厚さ６００μｍ、（１００）面
方位のシリコン基板上に熱酸化により１μｍの酸化シリ
コン膜を形成した。緩衝フッ酸を用いたフォトリソグラ
フィにより、辺が＜１００＞方向に沿った、一辺が２ｍ
ｍ角の正方形の酸化シリコンのマスクパターンを形成し
た。ついで水酸化四メチルアミン２０％、平均分子量４
００のポリエチレングリコール２％、３−オキシ２−メ
チルアントラキノン２％、ヒドロキノン２％、脱イオン
水７４％の組成のエッチング液中において、図１に示し
たエッチング装置を用いて、上記シリコン基板を８０℃
×３時間でエッチングした。
方位のシリコン基板上に熱酸化により１μｍの酸化シリ
コン膜を形成した。緩衝フッ酸を用いたフォトリソグラ
フィにより、辺が＜１００＞方向に沿った、一辺が２ｍ
ｍ角の正方形の酸化シリコンのマスクパターンを形成し
た。ついで水酸化四メチルアミン２０％、平均分子量４
００のポリエチレングリコール２％、３−オキシ２−メ
チルアントラキノン２％、ヒドロキノン２％、脱イオン
水７４％の組成のエッチング液中において、図１に示し
たエッチング装置を用いて、上記シリコン基板を８０℃
×３時間でエッチングした。
【００１３】図２は本発明のエッチング方法によってエ
ッチングしたシリコン基板を光学顕微鏡で観察し、その
結果を模式図で示したものである。エッチング１回につ
きシリコン基板５枚を処理し、合計２０回の処理を行っ
た。２回目処理時のエッチング深さおよびアンダーカッ
ト定数およびエッチング面外観、２０回目処理時のエッ
チング面外観を表１に示す。表１に示す通り、滑らかな
エッチング表面を持ち、アンダーカットの小さいシリコ
ン基板が得られた。
ッチングしたシリコン基板を光学顕微鏡で観察し、その
結果を模式図で示したものである。エッチング１回につ
きシリコン基板５枚を処理し、合計２０回の処理を行っ
た。２回目処理時のエッチング深さおよびアンダーカッ
ト定数およびエッチング面外観、２０回目処理時のエッ
チング面外観を表１に示す。表１に示す通り、滑らかな
エッチング表面を持ち、アンダーカットの小さいシリコ
ン基板が得られた。
【００１４】エッチング深さは触針式粗さ計を用いて測
定した。アンダーカット幅は光学顕微鏡を用いて測定し
た。アンダーカット定数は、エッチング深さをＤ、アン
ダーカット幅をＷとすると、次式で表わされる。
定した。アンダーカット幅は光学顕微鏡を用いて測定し
た。アンダーカット定数は、エッチング深さをＤ、アン
ダーカット幅をＷとすると、次式で表わされる。
【００１５】アンダーカット定数＝Ｗ／Ｄ エッチング面外観は光学顕微鏡を用いて観察した。
【００１６】（実施例２）第１の実施例と同様の方法に
より、シリコン基板上に酸化シリコンのマスクパターン
を形成した。ついで水酸化カリウム３０％、平均分子量
６００のポリプロピレングリコール２％、３−オキシ２
−メチルアントラキノン２％、カテコールジスルホン酸
２％、脱イオン水６４％の組成のエッチング液中におい
て、図１に示したエッチング装置を用いて、上記シリコ
ン基板を８０℃×３時間でエッチングした。エッチング
１回につきシリコン基板５枚を処理し、合計２０回の処
理を行った。２回目処理時のエッチング深さおよびアン
ダーカット定数およびエッチング面外観、２０回目処理
時のエッチング面外観を表１に示す。表１に示す通り、
滑らかなエッチング表面を持ち、アンダーカットの小さ
いシリコン基板が得られた。また２０回目処理後におい
てもエッチング面には荒れが全くなく、その面は鏡面と
なっており、エッチング液の安定性が優れている。
より、シリコン基板上に酸化シリコンのマスクパターン
を形成した。ついで水酸化カリウム３０％、平均分子量
６００のポリプロピレングリコール２％、３−オキシ２
−メチルアントラキノン２％、カテコールジスルホン酸
２％、脱イオン水６４％の組成のエッチング液中におい
て、図１に示したエッチング装置を用いて、上記シリコ
ン基板を８０℃×３時間でエッチングした。エッチング
１回につきシリコン基板５枚を処理し、合計２０回の処
理を行った。２回目処理時のエッチング深さおよびアン
ダーカット定数およびエッチング面外観、２０回目処理
時のエッチング面外観を表１に示す。表１に示す通り、
滑らかなエッチング表面を持ち、アンダーカットの小さ
いシリコン基板が得られた。また２０回目処理後におい
てもエッチング面には荒れが全くなく、その面は鏡面と
なっており、エッチング液の安定性が優れている。
【００１７】（比較例１）実施例１と同様の方法によ
り、シリコン基板上に酸化シリコンのマスクパターンを
形成した。ついで水酸化カリウム３０％、イソプロピル
アルコール１５％、脱イオン水５５％の組成のエッチン
グ液中において、図１に示したエッチング装置を用い
て、上記シリコン基板を８０℃×３時間でエッチングし
た。エッチング１回につきシリコン基板５枚を処理し、
合計２０回の処理を行った。２回目処理時のエッチング
深さ、アンダーカット定数およびエッチング面外観、２
０回目処理時のエッチング面外観を表１に示す。図３
は、エッチング後、シリコン基板を光学顕微鏡で観察
し、その面を模式図で示したものである。
り、シリコン基板上に酸化シリコンのマスクパターンを
形成した。ついで水酸化カリウム３０％、イソプロピル
アルコール１５％、脱イオン水５５％の組成のエッチン
グ液中において、図１に示したエッチング装置を用い
て、上記シリコン基板を８０℃×３時間でエッチングし
た。エッチング１回につきシリコン基板５枚を処理し、
合計２０回の処理を行った。２回目処理時のエッチング
深さ、アンダーカット定数およびエッチング面外観、２
０回目処理時のエッチング面外観を表１に示す。図３
は、エッチング後、シリコン基板を光学顕微鏡で観察
し、その面を模式図で示したものである。
【００１８】従来のエッチング方法であるこの比較例に
おいては、図３に示すように、エッチング表面はマイク
ロピラミッドが観察され、その面は荒れている。また表
１に示す通り、アンダーカットも大きい。
おいては、図３に示すように、エッチング表面はマイク
ロピラミッドが観察され、その面は荒れている。また表
１に示す通り、アンダーカットも大きい。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アルカリ性水溶液でシリコン基板をエッチングする方法
において、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレ
ングリコールの内少なくても１種、および３−オキシ２
−メチルアントラキノン、およびヒドロキノンおよびカ
テコールジスルホン酸の内少なくても１種を添加するこ
とにより、エッチング表面は荒れのない滑らかな面とな
るとともにアンダーカットが小さくなる。この結果大き
なエッチング深さを必要とするシリコン部材であっても
精密に加工することが可能となった。
アルカリ性水溶液でシリコン基板をエッチングする方法
において、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレ
ングリコールの内少なくても１種、および３−オキシ２
−メチルアントラキノン、およびヒドロキノンおよびカ
テコールジスルホン酸の内少なくても１種を添加するこ
とにより、エッチング表面は荒れのない滑らかな面とな
るとともにアンダーカットが小さくなる。この結果大き
なエッチング深さを必要とするシリコン部材であっても
精密に加工することが可能となった。
【図１】本発明のエッチング装置の構成を示す模式図。
【図２】本発明のエッチング方法によるシリコン基板の
外観を示す模式図。
外観を示す模式図。
【図３】従来のエッチング方法によるシリコン基板の外
観を示す模式図。
観を示す模式図。
１ 温度調節付き撹拌機 ２ 温度センサー ３ エッチング槽 ４ エッチング液 ５ 基板ホルダー ６ 撹拌子 ７ シリコン基板 ８ 冷却管 ２１ マスクパターン ２２ アンダーカット幅 ２３ シリコン基板エッチング壁部 ２４ シリコン基板エッチング表面 ３１ マスクパターン ３２ マイクロピラミッド ３３ シリコン基板エッチング壁部 ３４ シリコン基板エッチング表面
Claims (8)
- 【請求項１】 シリコン基板をアルカリ性水溶液で異方
性エッチングするエッチング方法において、前記水溶液
にポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコ
ールの内少なくても１種、並びに３−オキシ２−メチル
アントラキノン、ヒドロキノンおよびカテコールジスル
ホン酸の内少なくても１種を添加することを特徴とする
シリコン基板のエッチング方法。 - 【請求項２】 前記ポリエチレングリコールの平均分子
量が２００〜６００であることを特徴とする請求項１に
記載のシリコン基板のエッチング方法。 - 【請求項３】 前記ポリエチレングリコールの添加量が
０．１％〜１０％であることを特徴とする請求項１に記
載のシリコン基板のエッチング方法。 - 【請求項４】 前記ポリプロピレングリコールの平均分
子量が４００〜１０００であることを特徴とする請求項
１に記載のシリコン基板のエッチング方法。 - 【請求項５】 前記ポリプロピレングリコールの添加量
が０．１％〜１０％であることを特徴とする請求項１に
記載のシリコン基板のエッチング方法。 - 【請求項６】 前記３−オキシ２−メチルアントラキノ
ンの添加量が１％〜１０％であることを特徴とする請求
項１に記載のシリコン基板のエッチング方法。 - 【請求項７】 前記ヒドロキノンの添加量が１％〜１０
％であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン基
板のエッチング方法。 - 【請求項８】 前記カテコールジスルホン酸の添加量が
０．１％〜５％であることを特徴とする請求項１に記載
のシリコン基板のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000169222A JP2001351906A (ja) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | シリコン基板のエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000169222A JP2001351906A (ja) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | シリコン基板のエッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001351906A true JP2001351906A (ja) | 2001-12-21 |
Family
ID=18672110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000169222A Pending JP2001351906A (ja) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | シリコン基板のエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001351906A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2680314A1 (en) * | 2012-06-27 | 2014-01-01 | Rohm and Haas Electronic Materials LLC | Texturing of monocrystalline semiconductor substrates to reduce incident light reflectance |
| JP2015190048A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | メック株式会社 | 配線形成方法及びエッチング液 |
| JP2017152710A (ja) * | 2017-03-24 | 2017-08-31 | 株式会社東芝 | エッチング方法、物品及び半導体装置の製造方法、並びにエッチング液 |
-
2000
- 2000-06-06 JP JP2000169222A patent/JP2001351906A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2680314A1 (en) * | 2012-06-27 | 2014-01-01 | Rohm and Haas Electronic Materials LLC | Texturing of monocrystalline semiconductor substrates to reduce incident light reflectance |
| JP2014013895A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-23 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | 入射光反射率を低減させるための単結晶半導体基体のテクスチャ化 |
| JP2015190048A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | メック株式会社 | 配線形成方法及びエッチング液 |
| JP2017152710A (ja) * | 2017-03-24 | 2017-08-31 | 株式会社東芝 | エッチング方法、物品及び半導体装置の製造方法、並びにエッチング液 |
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