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引言
在本报告中，氢氧化钾和nH4HF2作为蚀刻剂进行了测试，讨论了通过光纤传输的激光束增强硅化学钻孔的可能性。
结果表明，成分优化将使该蚀刻剂适用于光纤钻井。nh4hf2激光增强蚀刻，蚀刻速率与氢氧化钾和过氧化氢速率匹配。然而，保护硅光纤免受nh4hf2影响的想法对于实现光纤钻孔的必要条件，因为高激光功率必须损害塑料光纤需要足够的蚀刻速率。
MEMS器件的制造包括干蚀刻装置和CVD装置； 为了解决以下问题:为了制作掩模而组合了多种电子束描绘装置等，这些设备规模大，初期投资大。 MEMS器件的小批量生产容易导致成本过多1）。为了应对MEMS器件的试制和少量生产， 并提出了通过激光直描在硅表面形成掩模，然后进行湿法蚀刻的图案形成技术2）。 由于此时形成的掩膜层极薄，无法承受长时间的蚀刻， 形成深穴和深沟是很困难的。
因此，在本报告中，考虑到通过光纤传送的激光对硅的辅助蚀刻，比较各条件下硅的激光辅助蚀刻特性，研究适用于深孔钻孔的蚀刻液。
实验
尝试在0.1 wt%KOH水溶液中对P型硅晶圆（100）进行了激光照射（但是，此时使用的是氩离子激光，输出功率为2W）。通过橙色滤光片拍摄照射中的情况，在左侧的试料中央附近照射了激光。但是，在没有照射激光的部分也发现了硅的溶解产生气泡，而且在没有照射激光的试料也发现了气泡的产生。这样使用KOH的情况下仅对激光照射部进行选择性蚀刻是很困难的。
因此，为了防止未被激光照射的部分被蚀刻， 在KOH水溶液中加入了H2O2，为了确认该溶液的蚀刻特性， 制备KOH浓度为0～40重量%，H2O2浓度为0～1重量%的溶液，在保持80℃的状态下浸入P型<100>晶片，测量蚀刻速率。测量结果如图2所示。H2O2的蚀刻阻止效果在浓度为0.5重量%左右出现，KOH浓度为20～30重量%是合适的。接下来，制备30wt%KOH+1wt%H2O2溶液，以10000W/cm2的光强度进行激光辅助蚀刻。蚀刻深度随时间的变化如图3所示。深度随时间线性增加，蚀刻速率不受激光照射时间的影响。因此，激光辅助蚀刻的最佳溶液。
图2不同氢氧化钾和过氧化氢浓度下硅的蚀速率
图3 硅蚀刻深度随蚀刻时间
测量结果如图4所示。使用P型（100）晶圆时， 比较H2O2浓度为1wt%的情况和0.5 wt%的情况，0.5 wt%的情况下在低光强度·KOH浓度下记录了高蚀刻速率。另外，把晶圆作为N型（100），光强度5000W/cm2照射的情况下，如果H2O2浓度为0.5 wt%，激光照射部分以外的硅也被蚀刻。在1wt%的情况下，虽然可以进行选择性的蚀刻，但是在KOH浓度为10wt%、20wt%时只得到低速率，不能进行30wt%以上的蚀刻。这样，最合适的蚀刻液的浓度和得到的蚀刻速率受到掺杂种类的强烈影响。
作为预备实验，尝试了各自使用的激光辅助蚀刻的结果，由于NH4HF2显示出较高的蚀刻率的倾向，所以在使用7wt%NH4HF2的情况下，调查了激光输出对蚀刻率的影响。改变激光输出，在光强度5000W/cm2下照射P型（100）晶圆时的蚀刻率如图5所示。蚀刻率相对于激光输出呈直线增加，激光输出5W时为1.36µm/min，接近使用KOH+H2O2时的最大蚀刻率。
讨论和总结
本研究的目的是通过光纤传输的激光进行蚀刻时，需要考虑光纤对蚀刻液的耐受性。为了防止腐蚀，虽然使用塑料系光纤是有效的，但是由于可以使用的激光强度受到大幅度的限制，所以很难获得高蚀刻率。因此，通过对石英系光纤进行涂层等特别的努力，在防止氢氟酸腐蚀的同时进行使用等研究，可以打开应用于钻孔加工的可能性。
为了利用光纤传输的光进行激光辅助蚀刻，调查了2种蚀刻液的蚀刻特性，得到了以下结果:1.通过在KOH水溶液中添加H2O2，可以实现仅对激光照射部分的蚀刻2.优化KOH+H2O2蚀刻液的组成，有可能适用于使用光纤的钻孔加工3.使用NH4HF2的蚀刻，通过防止石英系光纤的腐蚀等，有可能适用于钻孔加工。