マイクロ流体工学およびセンサー向け模様入りガラスエッチング

パターンエッチングは、ガラス、溶融石英、石英、ホウケイ酸ガラス、サファイア、シリコン、ガラスセラミック、光学ガラス、およびコーティングされた基板上に、制御された2Dまたは2.5Dの微細構造を形成するために用いられます。マスクを適用して所定の領域を保護し、露光された領域を所定の深さまでエッチングします。.

利用可能なプロセスには、湿式エッチング、ドライエッチング、フォトリソグラフィーによるマスク形成、レーザーダイレクトライトによるマスク形成、およびハードマスクエッチングが含まれます。フィーチャーサイズは、フォトリソグラフィーでは2 μm、レーザーダイレクトライトでは5 μmまで達成可能です。エッチング深さは、湿式エッチングで0.1 μm～500 μm、ドライエッチングで0.1 μm～50 μmの範囲です。.

代表的な用途としては、マイクロ流体チャネル、回折光学素子、MEMS構造、マイクロレンズアレイ、アライメントマーク、フィデューシャル、および光導波路構造などが挙げられます。当社は、GDS-II、DXF、またはお客様がご提供いただくマスク設計に基づき、カスタムパターンのエッチング基板の加工が可能です。また、オプションとして、ウェーハボンディング、ダイシング、プロファイル測定レポート、およびフィーチャー寸法検査も承っております。.

パターンエッチングとは？

パターンエッチングとは、フォトリソグラフィ、レーザーダイレクトライト、またはスクリーン印刷によって形成された保護マスクを基板表面に形成し、特定の領域を保護しながら、露光された領域を化学的またはプラズマエッチングによって所定の深さまで除去する、選択的な材料除去プロセスです。マスク材料（フォトレジスト、金属ハードマスク、または誘電体層）はエッチング液に対して化学的に耐性があり、保護されていない領域のみがエッチングされることを保証する。エッチング後、マスクを剥離して完成したパターンを露出させる。湿式エッチングでは、フッ化水素酸（HF）、緩衝酸化物エッチング（BOE）、水酸化カリウム（KOH）などの液体エッチング剤を用いて、等方性または異方性に材料を除去するのに対し、ドライエッチング（ICP-RIE）ではプラズマを用いて、ほぼ垂直な側壁とサブミクロンレベルの構造精度を実現します。パターンエッチングは、マイクロ流体チャネルの作製、回折光学素子の製造、MEMSデバイスの製造、およびガラスや光学基板上で機械的接触なしに精密な2Dまたは2.5D構造を必要とするあらゆる用途における基礎となるプロセスである。.

プロセス能力

最小特徴サイズ： 2 µm（フォトリソグラフィー）；5 µm（レーザー直接描画）
エッチング深さの範囲： 0.1 µm – 500 µm（ウェット法）；0.1 µm – 50 µm（ドライ法／ICP-RIE）
深さの均一性： 150 mmの基板全体で±0.5 µm
サイドウォール角度： 45° – 54.7°（等方性湿式）；80° – 90°（ICP-RIE乾式）
Etch Systems： HF / BOE (SiO₂) · KOH (Si) · H₃PO₄ (Al₂O₃) · ICP-RIE (すべての材料)
マスクの種類： フォトレジスト・Cr/Auハードマスク・SiO₂／Si₃N₄誘電体マスク
基板の最大サイズ： 直径200 mm／300 × 300 mmのパネル

対応素材

1	溶融石英	コーニング 7980 / 東ソー ES-2000
2	石英ガラス	SCHOTT Lithosil Q / Heraeus Suprasil 1
3	ホウケイ酸ガラス	パイレックス 7740 / ボロフロート 33
4	ソーダ・ライムガラス	フロート／ディスプレイ用
5	サファイア	C面／A面
6	シリコン	フロートゾーン／チョクラルスキー法
7	結晶化ガラス	ZERODUR / PYROCERAM 9606
8	光学ガラス	BK7 / N-BK7
9	CaF₂	UV対応グレード
10	コーティングガラス	ITO／SiO₂／Si₃N₄薄膜基板
11	工業用セラミックス	Al₂O₃ / AlN

マスキングおよびエッチングの戦略

フォトレジストマスク + HF/BOE： 溶融石英およびホウケイ酸ガラスの規格 — 迅速、低コスト、深さ50 µm以下に適している
Cr/Auハードマスク + HF： 深エッチング（50 µm以上）の場合 — フォトレジストが耐えられないような長時間のエッチングでも、金属マスクは耐える
レーザーダイレクトライト + BOE： マスクレスパターニング — フォトリソグラフィー装置が不要で、試作品やカスタムパターンに最適
KOHによる異方性エッチング： シリコン基板の場合 — 54.7°の結晶学的{111}側壁を形成し、再現性が高い
ICP-RIEドライエッチング： ほぼ垂直な側壁（80°～90°）、サブミクロンレベルの微細構造の再現性、あらゆる材料に対応
LACE（レーザー＋高周波）： レーザーによる事前処理により、露光領域におけるHFエッチング速度が100倍に加速 — 超深さ・高ARの微細構造

代表的な用途

マイクロ流路： ラボオンチップデバイス用の融解石英およびホウケイ酸ガラスにウェットエッチングで形成されたチャネル
回折光学素子： 溶融石英にエッチングされた二値および多値位相格子
MEMS構造： ガラスおよびシリコン基板上のプルーフマス、カンチレバー、および膜構造
マイクロレンズアレイ： ガラス中の等方性エッチングによって形成された球状マイクロレンズのプロファイル
位置合わせマークおよびフィデューシャル： ウェーハボンディングおよびリソグラフィー用の恒久的なエッチングによる位置合わせマーク
光導波路構造： ガラス基板におけるリッジ型導波路およびフォトニック回路の特性

カスタム仕様

GDS-II、DXF、またはお客様からご提供いただいたマスク設計に基づくカスタムパターンのエッチング受注を承っており、試作から量産まで幅広く対応しています。カスタマイズ可能なパラメータには、マスク材料の選定、エッチング液システム、目標深さおよび均一性、サイドウォール角度、3Dプロファイル形状のための多層エッチングなどが含まれます。フォトリソグラフィ、エッチング、マスク剥離、エッチング後検査を組み合わせた統合ワークフローを、完全なターンキーサービスとして提供しています。マイクロ流体およびMEMS用途向けには、下流工程としてウェーハボンディングやダイシングも提供しています。エッチング加工されたすべての基板には、プロファイル計による深さマップ、フィーチャー寸法レポート、および完全なプロセス文書を添付して納品いたします。.