JP2006013115A - エッチング方法及び微細構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な工程で、より確実にウェハの微細構造体形成領域を保護しつつ、選択的エッチング処理が可能な方法の提供。
【解決手段】 半導体基板１０の一方面を選択的にエッチングする半導体基板１０のエッチング方法であって、耐エッチング性を有するエッチング保護膜１８を、半導体基板１０のエッチング処理面２２と反対側面２０にエッチング保護膜１８と当該半導体基板１０の外周域が接合領域となるように張り合わせる工程と、半導体基板１０のエッチング処理面２２をエッチングする工程と、エッチング保護膜１８と半導体基板１０との接合領域の内周域をレーザで切断し、エッチング保護膜１８を除去する工程と、を含む、半導体基板１０のエッチング方法により、上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エッチング方法に関し、詳しくは、選択的に半導体基板の片面のみをエッチングし得る半導体基板のエッチング方法に関する。

半導体微細加工技術の発展により、当該技術を利用した微小な機械部品と電子回路を集積したシステム（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）や高密度多ノズルインクジェットヘッドなどの加工が行われている。このようなＭＥＭＳデバイスや高密度多ノズルインクジェットヘッドの製造工程において、ウェハ（半導体基板）の片面のみを選択的にウェットエッチング等により処理したい場合がある。

特許文献１には、ウェハの片面に冶具を密着させてエッチング液の付着を防止する方法が開示されている。また、さらに、ウェハと冶具とを接合した後、その周囲を樹脂で密封して保護する方法が開示されている。
特開平７−２４５２９０号公報

しかしながら、前者の方法では、ウェハに反りが有る場合やウェハと冶具との間に異物が介在する場合には、ウェハと冶具との間に間隙が生じ、エッチング液が流入してしまう虞がある。一方、後者の方法では、ウェハと冶具の接合部を樹脂で密封することにより保護しているが、樹脂の除去方法が開示されていない。このような樹脂の除去作業には、手間を要し、またさらに、樹脂の除去に溶剤を用いる場合には、半導体デバイス等が形成されたウェハの微細構造体形成領域に溶剤が付着し、微細構造体形成領域が汚染されてしまう虞がある。

そこで、本発明は、簡便な工程で、より確実にウェハの微細構造体形成領域を保護しつつ、選択的エッチング処理が可能な方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明は、半導体基板の一方面を選択的にエッチングする半導体基板のエッチング方法であって、耐エッチング性を有するエッチング保護膜を、前記半導体基板のエッチング処理面と反対側面に前記エッチング保護膜と当該半導体基板の外周域が接合領域となるように張り合わせる工程と、前記半導体基板のエッチング処理面をエッチング処理する工程と、前記エッチング保護膜と前記半導体基板との接合領域の内周域をレーザで切断し、前記エッチング保護膜を除去する工程と、を含む、半導体基板のエッチング方法を提供するものである。

これによれば、半導体基板の保護に用いたエッチング保護膜をレーザで切断して除去するので、エッチング保護膜を簡便に除去することが可能となり、歩留まりが向上する傾向にある。

前記レーザによる切断加工線が断続的であることが好ましい。一部に接続している箇所を残すことにより、エッチング保護膜の切断途中でエッチング保護膜がめくれてレーザ照射の妨げになることを防止し得る。

前記レーザで切断する前に、前記半導体基板のエッチング処理面と反対側面であって、複数の微細構造体が形成された微細構造体形成領域と前記接合領域との間の非微細構造体形成領域に押え部材を配置し、前記エッチング保護膜を押える工程と、を含むことが好ましい。これによれば、レーザによる切断加工線が連続的である場合にも、エッチング保護膜のめくれによるレーザ照射の妨げを防止することができる。ここで、微細構造体としては、例えば半導体デバイス、MEMSデバイス又はインクジェットヘッド等が挙げられる。

前記押え部材が、中空の蓋体又は枠体であることが好ましい。これによれば、半導体基板のエッチング処理面と反対側面の微細構造体が形成された微細構造体形成領域に影響を与えることがない。

前記エッチング保護膜と前記半導体基板との間に、さらに前記半導体基板のエッチング処理面と反対側面の微細構造体が形成された微細構造体形成領域を覆い、レーザ光に対して耐性を有する保護部材を介在させる工程と、を含むことが好ましい。これによれば、エッチング保護膜を除去する際にも、微細構造体形成領域にレーザ照射による損傷を与えることがない。

前記半導体基板と前記エッチング保護膜とが、接着剤を介して接合されており、前記保護部材が前記接着剤の流入を防止する作用を有するものであることが好ましい。これによれば、微細構造体形成領域を接着剤が流入することによる汚染から保護することが可能となる。

前記保護部材としては、例えば４フッ化エチレン樹脂製のシートが好適に用いられる。これによれば、レーザ照射から、微細構造体形成領域を保護し得ると共に接着剤による汚染を防止することができる。
本発明の第二の態様は、上記エッチング方法を利用した微細構造体の製造方法である。

以下、本発明のエッチング方法について具体的に説明する。
図１は、本発明のエッチング方法の一例を説明するための図である。本実施形態では、微細構造体として半導体デバイスを形成する場合を例に採り説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１０上のデバイス形成領域（微細構造体形成領域）１２上に、保護部材１４を載置した後、デバイス形成領域１２の外周であって半導体基板１０のほぼ外周域に接着剤１６を塗布し、エッチング保護膜１８を張り合わせる。

ここで、保護部材１４は、レーザ光からデバイス形成領域１２を保護し、レーザ光による損傷を防止するためのものである。またさらに、接着剤１６のデバイス形成領域１２への付着を防止し得るものであることが好ましい。また、このような保護部材１４を載置していることにより、レーザによる切断時に生じる飛散物等による汚染からデバイス形成領域１２を保護することも可能となる。このようなレーザ光及び接着剤１６に対する耐性を有するものとしては、特に、いわゆるテフロン（登録商標）シート、すなわち、４フッ化エチレン樹脂製のシートが難加工性であり、耐薬品性を有することから好ましい。保護部材１４の厚さは、レーザ光からデバイス形成領域１２に形成された半導体デバイスを保護し得るものであれば特に限定されるものではなく、レーザの種類、照射強度に応じて適宜選択され、例えば３０〜１００μｍのものが用いられる。

エッチング保護膜１８としては、後のエッチング工程で使用するＫＯＨ又はＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）等のエッチング液に対して耐性を有する膜を用いることが可能である。具体的には、ＰＰＴＡ（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）、ＰＩ（ポリイミド）、又はＰＰＳ（ポリサルファイドフェニレン）等の耐薬品性を有する樹脂膜を用いることができる。樹脂膜の厚みは特に限定されるものではなく、エッチング方法や処理時間等によって適宜変更してもよい。

接着剤１６としては、前述のエッチング液に対して耐性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ系接着剤が好適に用いられる。

次に、図１（ｂ）に示すように、エッチング処理面２２の反対側面２０をエッチング保護膜１８により保護した半導体基板１０を、ＫＯＨ又はＴＭＡＨ等のエッチング液３２を用いてエッチングする。エッチング処理面２２の反対側面２０がエッチング保護膜１８により保護されているので、選択的なエッチングが可能となる。

次に、図１（ｃ）に示すように、エッチング保護膜１８をレーザ３４で切断する。レーザ３４は、エッチング保護膜１８上の半導体基板１０との接合領域である接着剤１６の塗布領域の内周を沿うようにスキャンする。この際、レーザの照射位置は、接着剤１６の塗布領域以外であれば、保護部材１４上であってもよい。

ここで、使用し得るレーザ３４としては、エッチング保護膜１８を構成する材料に対して加工性が良好なレーザであれば特に限定されるものではない。但し、エッチング保護膜１８として樹脂膜を用いる際には、高分子材料に対する加工性が良いという観点からは、ＹＡＧ−ＴＨＧレーザ、ＹＡＧ−ＦＨＧレーザ、又はＫｒＦエキシマレーザ等であることが好ましい。なお、ＹＡＧレーザ、又はＣＯ₂レーザ等の他のレーザを用いてもよい。

レーザをエッチング保護膜１８の表面上に集光させる手段（図１（ｃ）には図示なし）としては、集光レンズ等の集光光学系が用いられる。レーザスキャン方法は、光源側を動かし走査するものであっても、加工対象である半導体基板１０側を動かし走査するものであってもよい。また、レーザ光は、ビームスプリッタ、回折格子（位相格子）等により分岐して用いてもよい。分岐したビームを同時に照射することで、一のレーザで複数回照射する場合に比してスキャン回数を低減することが可能となり、加工時間の短縮化が図れる。

レーザの照射条件は、特に限定するものではないが、エッチング保護膜１８を切断可能で、下の保護部材１４に影響を与えない条件であることが好ましい。一例を挙げると、ＹＡＧ−ＴＨＧ（λ＝３５５ｎｍ、出力：０．２５μＪ）を用いて、スキャン速度５０ｍｍ／ｓ、スキャン回数２０回により行うことができる。このような条件によれば、確実に、エッチング保護膜１８の切断が可能であると共に、保護部材１４下に覆われた半導体デバイスに損傷を与えることはない。

次に、レーザにより形成される切断加工線の位置及びパターンについて説明する。図２は、レーザにより形成される切断加工線を説明するための図である。

例えば、図２（ａ）に示すように、接合領域２４とデバイス形成領域１２との間に位置する非デバイス形成領域（非微細構造体形成領域）２６に切断加工線２８が形成される。また、切断加工線は、連続的でなくてもよく、例えば、図２（ｂ）に示すように、ミシン目状に断続的に形成してもよい。ミシン目状の切断加工線２８を形成することで、容易にエッチング保護膜１８（図２（ｂ）中では図示なし）を除去することが可能となる。また、レーザ照射時にエッチング保護膜１８がめくれ、レーザ照射の妨げになることを防止することができる。切断加工線２８の位置は、保護部材１４がデバイス形成領域１２上に載置されている場合には、デバイス形成領域１２上に位置していてもよい。保護部材１４が載置されていることにより、レーザ照射による半導体デバイスへの影響を抑止し得るからである。また、図２（ｃ）に示すように、切断加工線２８は、数箇所に繋ぎ目（図２（ｃ）では、４箇所）を残した断続的に切断されたパターンであってもよい。

次に、図１（ｄ）に示すように、レーザにより切断したエッチング保護膜１８を取除く。その後、ダイシング等により各半導体デバイスが形成された領域を切断することにより、半導体デバイスが得られる。なお、接着剤１６により固定されたエッチング保護膜１８は、そのまま半導体基板上に残るが、デバイス形成領域１２に形成された半導体デバイスをダイシング等により切断する際に、同時に除去することが可能である。

本実施形態によれば、デバイス形成領域１２を保護するために、エッチング保護膜１８を半導体基板の外周域を接合部として半導体基板１０と貼り合せ、後にレーザによりエッチング保護膜１８を切断除去するため、簡便な工程で、選択的なウェハのエッチング処理を行うことが可能となる。また、レーザの切断加工線を断続的に形成することで、エッチング保護膜１８の切断時のめくれによるレーザ照射の妨げを防止することが可能となる。さらに、デバイス形成領域１２をテフロン（登録商標）シートなどの保護部材１４で覆っているため、デバイス形成領域１２に形成された半導体デバイスをレーザ照射による損傷から保護することが可能となる。また、接着剤１６によるエッチング保護膜１８と半導体基板１０との接合時に、接着剤１６が付着することによるデバイス形成領域１２の汚染を防止することができる。さらに、レーザによる切断時に生じる飛散物による汚染からデバイス形成領域１２を保護することが可能となる。

（変形例）
本例では、レーザ切断時のエッチング保護膜１８のめくれを防止する他の方法について説明する。

上記図１（ｃ）のレーザによる切断工程の前に、図３に示すようにエッチング保護膜１８上に押え部材３６を配置する。これにより、エッチング保護膜１８のめくれを防止し得る。押え部材３６の形状は特に限定するものではないが、デバイス形成領域１２への損傷を回避するという観点からは、中空の蓋体又は枠体であることが好ましい。これにより、デバイス形成領域１２に形成された半導体デバイスに押え部材が接触することによる半導体デバイスの損傷等を回避することが可能となる。

その後、押え部材３６の外側領域であって、接着剤１６の塗布領域の内側を、塗布領域の内周に沿ってレーザにより切断する。本変形例では、押え部材３６によりエッチング保護膜１８の切断加工時のめくれが防止されているので、レーザによる切断加工線を連続的に形成しても、めくれによるレーザ照射の妨げが生じない。よって、エッチング保護膜１８のレーザ切断後の除去作業も容易となる。

図１は、本発明のエッチング方法の一例を説明するための図である。 図２は、レーザにより形成される切断加工線を説明するための図である。 図３は、本発明のエッチング方法の変形例を説明するための図である。

符号の説明

１０・・・半導体基板、１２・・・デバイス形成領域、１４・・・保護部材、１６・・・接着剤、１８・・・エッチング保護膜、２０・・・反対側面、２２・・・エッチング処理面、２４・・・接合領域、２６・・・非デバイス形成領域、２８・・・切断加工線、３２・・・エッチング液、３４・・・レーザ、３６・・・押え部材

Claims (8)

1. 半導体基板の一方面を選択的にエッチングする半導体基板のエッチング方法であって、
   耐エッチング性を有するエッチング保護膜を、前記半導体基板のエッチング処理面と反対側面に前記エッチング保護膜と当該半導体基板の外周域が接合領域となるように張り合わせる工程と、
   前記半導体基板のエッチング処理面をエッチングする工程と、
   前記エッチング保護膜と前記半導体基板との接合領域の内周域をレーザで切断し、前記エッチング保護膜を除去する工程と、
   を含む、半導体基板のエッチング方法。
2. 前記レーザによる切断加工線が断続的である、請求項１に記載の半導体基板のエッチング方法。
3. 前記レーザで切断する前に、前記半導体基板のエッチング処理面と反対側面であって、複数の微細構造体が形成された微細構造体形成領域と前記接合領域との間の非微細構造体形成領域に押え部材を配置し、前記エッチング保護膜を押える工程と、を含む、請求項１に記載の半導体基板のエッチング方法。
4. 前記押え部材が、中空の蓋体又は枠体である、請求項３に記載の半導体基板のエッチング方法。
5. 前記エッチング保護膜と前記半導体基板との間に、さらに前記半導体基板のエッチング処理面と反対側面の微細構造体が形成された微細構造体形成領域を覆い、レーザ光に対して耐性を有する保護部材を介在させる工程と、を含む、請求項１乃至４のいずれかに記載のエッチング方法。
6. 前記半導体基板と前記エッチング保護膜とが、接着剤を介して接合されており、前記保護部材が前記接着剤の流入を防止する、請求項１乃至５のいずれかに記載のエッチング方法。
7. 前記保護部材が、４フッ化エチレン樹脂製のシートである、請求項５又は請求項６に記載のエッチング方法。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のエッチング方法を利用した微細構造体の製造方法。
   
   
   

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