JP2006082166A - 微細構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な方法で、歩留り向上にも寄与することが可能な微細構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の微細構造体の製造方法は、基板１０上に複数の半導体デバイスを形成する工程と、基板１０上に、該基板１０の外周部が接着部となるようにエッチング保護膜１８を貼り合わせる貼合せ工程と、該基板１０をエッチング処理する工程と、エッチング保護膜１８のうち基板１０と貼り合わせられていない非接着部に形成されたエッチング保護膜１８ａを除去する工程と、エッチング保護膜１８のうち接着部であって、基板１０の分割予定線上に形成されたエッチング保護膜１８ｂを除去する工程と、基板１０を分割して個々の半導体デバイスを得る工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、微細構造体の製造方法に関する。

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）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。

このような処理を実現する方法としては、例えば特許文献１に開示されているように、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ある。また、ウェハと冶具とを接合した後、その周囲を樹脂（接着剤）で密封して保護する方法もある。
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治具との間に異物が介在する場合には、ウェハと治具との間に間隙が生じ、エッチング液が流入してしまう惧れがある。一方、後者の方法では、ウェハと治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。

ところで、ウェハ上に形成された素子を個々に分割する方法として、例えば引張り応力により分割するエキスパンドブレイクがある。しかしながら、上記特許文献１のように、ウェハ外周部において治具を樹脂（接着剤）により密封保護した場合には、上記エキスバンドブレイク法を採用すると、該接着が障害となって、当該ウェハを完全に分割できない場合がある。

そこで、本発明は、簡便な方法で且つ信頼性が高い微細構造体の製造方法であって、製造効率の良い方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の微細構造体の製造方法は、半導体基板からなる微細構造体の製造方法であって、半導体基板の主面の一方を覆うように、該主面の外周域を接着部としてエッチング保護膜を貼り合わせる貼合せ工程と、前記半導体基板のうち、前記エッチング保護膜が貼り合わせられた面と異なる主面をエッチング処理する工程と、前記エッチング処理工程後、前記エッチング保護膜のうち前記接着部以外の部分を除去する第１除去工程と、前記エッチング保護膜のうち前記接着部上にある部分であって、前記半導体基板の分割予定線上に形成されたエッチング保護膜を除去する第２除去工程と、前記半導体基板を分割する工程と、を含むことを特徴とする。

このような製造方法によれば、半導体基板を分割して個々の微細構造体を得る工程に先立って、半導体基板に貼り合わせられたエッチング保護膜を除去するものとしているため、半導体基板の分割において接着部が障害となるような不具合が生じ難いものとなる。つまり、半導体基板の分割に際して、エッチング保護膜が分割の障害とならないように、予め分割線上のエッチング保護膜を選択除去することとしているため、分割作業に要する時間の短縮を実現でき、ひいては製造歩留りの向上をも実現することができるようになる。

また、前記第１除去工程において、前記エッチング保護膜と前記半導体基板との接着部の内周域をレーザ照射することにより、当該エッチング保護膜を切断除去することができる。このようなレーザ照射によるエッチング保護膜の切断除去は簡便な方法であるため、人為的な切断除去に比して製造歩留りを向上させることが可能となる。

また、前記第２除去工程において、前記半導体基板上に形成した複数の微細構造体の各境界線から連続する線上に形成されたエッチング保護膜を除去することができる。つまり、分割予定線とは後の工程で半導体基板を分割する予定の線であって、基板上に形成した微細構造体の各境界線から連続する線のことを意味するものである。このようなエッチング保護膜の選択除去により、後の分割工程における基板の分割を確実に行えるようになる。具体的には、前記分割予定線をレーザ照射することにより、当該エッチング保護膜を切断除去することができ、好ましくは断続的にレーザ照射を行うのが良い。断続的照射によると、エッチング保護膜が剥がれてしまう不具合を防止することができ、該剥がれによるレーザ照射の妨げを防止ないし抑制することが可能となるとともに、除去工程の際に発生する飛散物の量を減らすことも可能となり、該飛散物によるレーザ照射の妨げを防止ないし抑制することが可能となる。

さらに、前記貼合せ工程において、前記エッチング保護膜と前記半導体基板とを接着剤層を介して貼り合わせるとともに、前記第２除去工程において、前記エッチング保護膜と同時に前記接着剤層を除去するものとしても良い。このように接着剤層を除去することにより、半導体基板を一層確実に分割できるようになる。

また、前記第２除去工程において、前記エッチング保護膜を除去すると同時に前記半導体基板に切り込みを入れるものとすることもできる。このように半導体基板に切り込みを入れることで、後の基板分割工程が一層簡便且つ確実なものとなる。

また、前記第２除去工程を行う前に、前記接着部よりも内側の領域に保護部材を形成する工程を含むものとすることもできる。このような保護部材を形成することにより、第２除去工程において除去されたエッチング保護膜の一部が接着部の内側領域に飛散して、微細構造体に付着する等の不具合を解消することができるようになる。

以下、本発明の微細構造体の製造方法について図面を参照しつつ説明する。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

図１は、本実施形態の微細構造体の製造方法について、各工程を説明するための断面模式図である。
まず、図１（ａ）に示すように、シリコン等からなる半導体基板１０上に複数の半導体デバイス（微細構造体）を実装させ、該デバイス形成領域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を貼り合わせる。

ここで、保護部材（マスク）１４は、第一に、後の工程で行うレーザ照射からデバイス形成領域１２を保護し、レーザ照射による損傷を防止するためのものである。また、第二に、後の工程で行うレーザ照射によりエッチング保護膜１８を切除する際、切除屑の飛散による汚染からデバイス形成領域１２を保護するためのものである。また、第三に、接着剤１６を塗布する際に、該接着剤がデバイス形成領域１２に付着することを防止するためのものである。

以上のようなレーザ及び接着剤に対する耐性を有するものとしては、例えばフルオロアルキル化合物（具体的には４フッ化エチレン樹脂）を例示することができる。保護部材１４の厚さは、デバイス形成領域１２に形成した半導体デバイスをレーザから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３０μｍ〜１００μｍのものを用いることができる。

また、接着剤１６としては、後のエッチング工程で使用する水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）等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、エポキシ系接着剤を用いることができる。

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水酸化カリウム又は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もの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。樹脂膜の厚さ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することができる。

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に対し、水酸化カリウム又は水酸化テトラメチルアンモニウム等のエッチング液３２を用いてエッチングを行う。本実施形態では、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により保護されており、エッチング処理面２２の選択的なエッチングが行われる。

次に、エッチング保護膜１８のうち、接着剤１６の塗布領域以外のエッチング保護膜１８の除去を行う。このような除去工程は、機械的若しくは人為的に刃物等でエッチング保護膜１８を切除する他、図１（ｃ）に示すようにエッチング保護膜１８をレーザ３４で照射することにより切除することもできる。レーザ３４は、エッチング保護膜１８と半導体基板１０との接合領域である接着剤１６の塗布領域（接着部）の内周を沿うようにスキャンするものとしている。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ＣＯ_２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（図示略）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ともに、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、レーザ照射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９は、レーザ照射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。本実施形態では、図９に示すように接着剤１６が塗布された領域である接合領域（接着部）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２６に切断加工線２８を形成するものとしている。なお、切断加工線は連続的でなくてもよく、例えば図１０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。

次に、図１（ｄ）に示すように、レーザ照射により切断されたエッチング保護膜１８ａ、つまり接着剤１６の塗布領域よりも内側に位置するエッチング保護膜１８ａを取り除く。

次に、接着剤１６の塗布領域に残存するエッチング保護膜１８ｂに対して切り込みを入れる。これは、後の工程で行う半導体基板１０の切断を容易化するための工程である。具体的には、図１（ｅ）に示すように、回折格子４０を含むレーザ照射装置を用いて、レーザ光４４を照射することでエッチング保護膜１８ｂを部分的に切り欠くものとしている。

この工程で切り欠くエッチング保護膜１８ｂは、図５に示すように、接着剤１６の塗布領域上であって、後に行う半導体基板１０の切断工程における基板切断予定線（分割予定線）４１上のエッチング保護膜１８ｂである。なお、この切断予定線４１は、デバイス形成領域１２に形成された各デバイスの境界領域から連続する線となっている。

図６は、エッチング保護膜１８ｂの切除部分を拡大して示す平面模式図である。このように本実施形態では、切断予定線４１上のエッチング保護膜１８ｂを幅ａ（例えば１ｍｍ）、長さｂ（例えば２０ｍｍ）だけ切除して切欠部１８ｃを形成するものとしている。また、図７は、レーザ照射装置の走査方法、つまりレーザ光４４の照射方法を具体的に示す説明図である。このように本実施形態では、幅ａ（例えば１ｍｍ）の間を周期ｃ（例えば２００μｍ）の間隔で複数に分岐して照射するものとしている。これにより加工の迅速化を図っている。

なお、本実施形態では、切断予定線４１上のエッチング保護膜１８ｂを長さ方向に連続に切除するものとしたが、図８に示すように断続的にエッチング保護膜１８ｂを切除して、断片的な切欠部４２を形成するものとしても良い。このような切欠部４２は、断続的なレーザ照射により形成することができる。

また、図２はエッチング保護膜１８ｂの切除態様を示す断面模式図である。このように本実施形態では、エッチング保護膜１８ｂのみをレーザ照射により切除して、切欠部１８ｃを形成するものとしているが、例えばレーザ照射の強度や深度等の照射条件を変更することで、図３に示すように接着剤１６を切除して、該接着剤１６に切欠部１６ｃを形成するものとしても良い。また、図４に示すように半導体基板１０を切除して、該半導体基板１０に切欠部１０ｃを形成するものとしても良い。

本工程で使用し得るレーザ４４としては、エッチング保護膜１８ｂ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１８ｂ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ＣＯ_２レーザ等の他のレーザを用いてもよい。

レーザ４４をエッチング保護膜１８ｂの表面上に集光させる手段（図示略）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、上述したようにレーザ４４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いる。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４４の照射条件は、エッチング保護膜１８ｂを切除可能であれば、特に限定されるものではないが、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１８ｂの切除が可能である。

以上のようなエッチング保護膜１８ｂの切除工程後、ダイシング等により各半導体デバイスを分割する形にて半導体基板１０を切断することにより、複数の半導体デバイスが得られる。

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着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を切断除去するものとしているため、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、デバイス形成領域１２を保護部材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。

さらに、半導体基板１０を切断することで個々の半導体デバイスを分割して得る工程に先立って、接着剤１６の塗布領域に残存するエッチング保護膜１８ｂについて、分割予定位置にあるものを選択的に除去するものとしているため、半導体基板１０の切断（分割）がエッチング保護膜１８ｂにより妨げられることなく、その結果、切断不良の発生を防止ないし抑制することが可能とされている。

以上のような本実施形態の製造方法は、例えば電子回路を集積したシステム（ＭＥＭＳ）や高密度多ノズルインクジェットヘッドなどの製造に適用することが可能である。なお、本発明は上述の実施形態に係る方法に限定されるものでなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う微細構造体の製造方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の微細構造体の製造工程を説明するための断面模式図。 接着剤上のエッチング保護膜の切除態様を示す断面模式図。 接着剤とエッチング保護膜の切除態様を示す断面模式図。 半導体基板と接着剤とエッチング保護膜の切除態様を示す断面模式図。 切断予定線の態様を示す平面模式図。 接着剤上のエッチング保護膜の切除態様を示す平面模式図。 レーザの照射軌跡を示す説明図。 接着剤上のエッチング保護膜の切除態様について一変形例を示す平面模式図。 接着剤の内周域に位置するエッチング保護膜の切除態様を示す平面模式図。 接着剤の内周域に位置するエッチング保護膜の切除態様について一変形例を示す平面模式図。

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、１８，１８ａ，１８ｂ…エッチング保護膜、２２…エッチング処理面、４１…切断予定線（分割予定線）

Claims (8)

1. 半導体基板からなる微細構造体の製造方法であって、
   半導体基板の主面の一方を覆うように、該主面の外周域を接着部としてエッチング保護膜を貼り合わせる貼合せ工程と、
   前記半導体基板のうち、前記エッチング保護膜が貼り合わせられた面と異なる主面をエッチング処理する工程と、
   前記エッチング処理工程後、前記エッチング保護膜のうち前記接着部以外の部分を除去する第１除去工程と、
   前記エッチング保護膜のうち前記接着部にある部分であって、前記半導体基板の分割予定線上に形成されたエッチング保護膜を除去する第２除去工程と、
   前記半導体基板を分割する工程と、
   を含むことを特徴とする微細構造体の製造方法。
2. 前記第１除去工程において、前記エッチング保護膜のうち前記接着部の内周域をレーザ照射することにより、当該エッチング保護膜を切断除去することを特徴とする請求項１に記載の微細構造体の製造方法。
3. 前記第２除去工程において、前記分割予定線は、前記半導体基板上に形成した複数の微細構造体の各境界線から連続する線であることを特徴とする請求項１又は２に記載の微細構造体の製造方法。
4. 前記第２除去工程において、前記分割予定線に沿ってレーザ照射を行うことにより、当該分割予定線上のエッチング保護膜を切断除去することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の微細構造体の製造方法。
5. 前記第２除去工程において、前記分割予定線上のエッチング保護膜に対して断続的にレーザ照射を行うことを特徴とする請求項４に記載の微細構造体の製造方法。
6. 前記貼合せ工程において、前記エッチング保護膜と前記半導体基板とを接着剤層を介して貼り合わせるとともに、
   前記第２除去工程において、前記エッチング保護膜と同時に前記接着剤層を除去することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の微細構造体の製造方法。
7. 前記第２除去工程において、前記エッチング保護膜を除去すると同時に前記半導体基板に切り込みを入れることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の微細構造体の製造方法。
8. 前記第２除去工程を行う前に、前記接着部よりも内側の領域に保護部材を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の微細構造体の製造方法。

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