JP2006185970A

JP2006185970A - マスキングスペーサおよびその製造方法

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Publication number: JP2006185970A
Application number: JP2004375056A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hamashima; 浩浜島
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: JP4637566B2

Abstract

【課題】光導波路などの半導体素子の前段階である角柱状ウェハの端面に薄膜を均一な膜厚で被着することができず、余分な部分に成膜されたものを除去する必要があり、工程が多くなる問題を有している。
【解決手段】チップ状の半導体素子となる角柱状ウェハの両端面に薄膜を形成するために、上記各角柱状ウェハを両側面から狭持するセラミックス製のマスキングスペーサ１であって、上記角柱状ウェハと当接する両側面１ａをセラミック粒子が突出し、表面粗さＲａが０．３〜０．９μｍの焼肌面とし、かつ、両端面１ｂを研磨面とすることで、反射鏡となる薄膜形成のために、交互に狭持し、中空に吊しても十分なグリップ効果があるために落下させてしまうのを防止できるとともに、治具上に接触させて薄膜形成する必要がないことから、角柱状ウェハの薄膜形成面を汚損或いは損傷するという問題を防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ピックアップ用半導体レーザ素子に付加する反射鏡を、蒸着法やスパッタリング法による薄膜で形成する際に使用するマスキングスペーサに関するものである。

図４に示すように、チップ状の半導体レーザ素子６は、活性物質層とこれを挟むように積層されたｐ型のクラッド層とｎ型のクラッド層とからなる角柱状ウェハ１２の両側面に設けられた電極８と、これら積層構造が断面として表れる対向する面（劈開面）に形成された一対の薄膜からなる反射鏡とを含む構成からなり、上記活性物質層中で誘導放出によって増幅された光の一部を取り出すことで高い指向性に優れるレーザ光を得ることができるものである。そして、この反射鏡としての薄膜の膜厚の均一性と膜の蒸着状態によって、レーザ光の品質および高出力化の有無が左右されるので蒸着形成される薄膜の品質が重要となっている。

従来の半導体レーザ素子６の製造方法の一例として、図５に示すように、チップ状に切断する前段階の角柱状ウェハ１２を治具１３の凹溝１３ａにセットし、その上部の主面１２ａにシリコン製のマスキング板１１１を載置し、マスキング板１１１で覆われていない角柱状ウェハ１２の側面１２ａと端面１２ｂにＳｉＯ_２等の薄膜をレーザの光を増幅させる反射鏡として作用させる成膜の方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の方法として、図６に示すようにＨ型のマスキング板１１１と角柱状ウェハ１２を複数交互に狭持し角柱状ウェハ１２をマスキングし、角柱状ウェハ１２がＨ型のマスキング板１１１に覆われていない部分にＳｉＯ_２等の薄膜をレーザの光を増幅させる反射鏡として作用させる成膜の方法も開示されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、図７に示すように平板の治具１３に角柱状ウェハ１２を複数列載置し、偶数列毎にマスキング板１１１で覆い、角柱状ウェハ１２が開いた治具１３とマスキング板１１１とで覆われていない部分にＳｉＯ_２等の薄膜をレーザの光を増幅させる反射鏡として作用させる成膜の方法も開示されている（例えば、特許文献３参照）。

また、最近では作業性と効率化のために、図８に示すように、チップ状の半導体レーザ素子にスライスやダイシングで傷を入れて所望のサイズに切断する前段階の角柱状ウェハ１２とマスキングスペーサ１１を交互に狭持して立て、上部から角柱状ウェハ１２の端面１２ｂに薄膜を蒸着法又はスパッタリング法により形成する方法がなされており、このとき角柱状ウェハ１２の側面１２ａへの薄膜の廻り込みを防ぐためのマスキングスペーサ１１として、角柱状ウェハ１２と同様の角柱状のものが用いられ、角柱状ウェハ１２の相対する側面１２ａを覆うように角柱状ウェハ１２とマスキングスペーサ１１を密接状態で交互に配置して薄膜を形成することが知られている。この場合のマスキングスペーサ１１としては、ある程度の平面度が要求されるため、平面度がサブミクロンレベルで確保されたシリコンウェハ基板を公知のスライシング加工にて角柱状に形成したものが採用されている。
特開平１−５５８９１号公報特開平１１−１６３４６０号公報特開２００３−３３２６７５号公報

しかしながら、特許文献１に示される方法では、マスキング板１１１は薄膜が側面１２ａへの回り込み防止の役割のみで、実質的には別のカバーで一方の凹溝１３ａ側をマスキング板１１１の上から覆い、他方の凹溝１３ａ側のみ成膜されるため、片方の成膜後、角柱状ウェハ１２を反転させる必要があり、その際に角柱状ウェハ１２の角部を損傷しやすいこと、および成膜した薄膜が凹溝１３ａの底面と角柱状ウェハ１２でつながるために、反転時や分離時に膜がきれいに分割されないことから膜質の安定が図れないという課題があった。

また、特許文献２に示される方法は、Ｈ型スペーサ１１１を使用することで、特許文献１で記載したように片方の成膜後、反転させる必要がないが、挟み込んだ隙間部分にまで成膜され、結果的に電極面まで覆い導通不良の発生が多発するという課題があった。

さらに、特許文献３に示される方法は、治具１３と接触している角柱状ウェハ１２の電極面である裏面側へ反射鏡を成膜する際の薄膜の回り込みがなく、さらには治具からの分離時に成膜部分に損傷を与えるという課題があった。

またさらに、図８に示す方法では、治具１３の上に角柱状ウェハ１２を立てて成膜するために、治具と接触する角柱状ウェハ１２が損傷するという課題と、また底面が容易に洗浄不可能なために、コンタミネーションの課題があった。さらに、マスキングスペーサ１１の両側面１１ａと両端面１１ｂの境界部がエッジ状であるために、反射鏡の電極面への適量な回り込みが無く分離時に反射鏡を損傷させるという課題があった。この反射鏡の損傷はレーザ光の増幅作用時に乱反射等の影響を与え、レーザ発振時の強度確保に悪影響を及ぼし、レーザ光の品質の悪化につながっていた。

上記の従来のマスキング材質としては主にシリコンが用いられていたが、取り扱い等による機械的衝撃により結晶軸にそって劈開状に欠損が発生したり、また、さらには欠損等の影響で微細なパーティクルも発生し、これが角柱状ウェハに付着することにより反射鏡となる膜の品質面で問題が起こっていた。

また、パーティクル対策として、治具との接触をさけるためや、膜厚の安定化を図るために、中空でスパッタリングする方法も考えられるが、マスキングスペーサは角柱状ウェハと交互に狭持して立てて、上部から薄膜を蒸着法又はスパッタリング法により形成堆積することから、プラズマ密度差の影響を低減させ、膜厚の均一化が必要とされるために、マスキングスペーサと角柱状ウェハの高さを精度良く合わせる必要がある。この寸法精度を確保するために、研磨・スライシング加工を施したシリコン製またはセラミックス製のマスキングスペーサを用いることになるが、角柱状ウェハを狭持するマスキングスペーサの両側面は平滑面であり、したがってグリップ効果が弱く、中空でのスパッタリングの際に角柱状ウェハやマスキングスペーサが落下する課題があった。

さらに、上記マスキングスペーサの両側面は研磨面であるが故に、角柱状ウェハと当接することにより、パーティクルが発生しやすいという課題があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、半導体レーザ素子の前段階である角柱状ウェハの両端面に反射鏡となる薄膜を形成膜被着面に均一に形成しかつ、安価なマスキングスペーサを提供することを目的とする。

本発明のマスキングスペーサは、チップ状の半導体素子となる角柱状ウェハの両端面に薄膜を形成するために、上記各角柱状ウェハを両側面から狭持するセラミックス製のマスキングスペーサであって、上記角柱状ウェハと当接する両側面をセラミック粒子が突出し、表面粗さＲａが０．３〜０．９μｍの焼肌面とし、かつ、両端面を研磨面としたことを特徴とする。

また、上記マスキングスペーサの両側面および両端面の境界部をＲ面状にしたことを特徴とする。

さらに、前記セラミックスが９６．０質量％以上のアルミナを主成分とすることを特徴とする。

本発明のマスキングスペーサの製造方法は、上記セラミックス製のマスキングスペーサの製造方法であって、一主面に開口する複数の溝を有するセラミックス成形体を焼成してセラミックス板を得、該セラミックス板を両主面から研磨することにより、上記溝で分断した個片とすることを特徴とする。

本発明のマスキングスペーサは、角柱状ウェハの両端面に蒸着やスパッタリングで反射鏡となる薄膜を形成し半導体素子を製造する工程において、上記角柱状ウェハの両側面を狭持するものであり、上記角柱状ウェハと当接する両側面をセラミック粒子が突出し、表面粗さＲａが０．３〜０．９μｍの焼肌面とし、かつ、両端面を研磨面としたことから、セラミックス製であるため、上記マスキングスペーサが治具等と接触しても、劈開状に大きく欠損することが無く、角柱状ウェハと当接するマスキングスペーサの両側面をセラミック粒子を突出させたことから、角柱状ウェハとの接触面はセラミック粒子の突出部となるために、パーティクルの発生を防止できる。同時に、両側面の表面粗さＲａを０．３〜０．９μｍの焼き肌面としたことから、反射鏡となる薄膜形成のために、多数の角柱状ウェハを上記マスキングスペーサで交互に狭持し、中空に吊しても十分なグリップ効果があるために落下させてしまうという問題を防止できるとともに、治具上に接触させて薄膜形成する必要がないことから、角柱状ウェハの薄膜形成面を汚損或いは損傷するという問題を防止できる。また、上記両側面が焼き肌面であることから、研磨等による粒子破壊面がないことから、パーティクルの発生を防止できる。また、両端面を研磨面としたことから、両端面の高さ寸法精度が高く、したがって、該マスキングスペーサの側面と角柱状ウェハの側面を交互に当接させ狭持したときの、マスキングスペーサおよび角柱状ウェハの各々の両端面の高さが均一となり、薄膜形成持のプラズマ密度差が生じにくく、角柱状ウェハの両端面に形成される薄膜の膜厚バラツキを低減できる。

また、本発明のマスキングスペーサは、上記マスキングスペーサの両側面と両端面の境界部をＲ面状としたことから、上記角柱状ウェハの薄膜形成において、角柱状ウェハの端面から電極面への薄膜の回り込み量を均一にできること、および、そのために、薄膜形成後に角柱状ウェハとマスキングスペーサを分離するが、その際に角柱状ウェハの両端面の薄膜が剥離するなどの損傷を防止できる。

さらに、本発明のマスキングスペーサは、上記マスキングスペーサは９６．０質量％以上のアルミナを主成分としたセラミックスとしたことから、マスキングスペーサとして使用後に付着した薄膜を強い酸性の薬品で除去しても耐薬品性が強いことから、表面の荒れが少なくしたがって、再利用することが可能である。

またさらに、本発明のマスキングスペーサの製造方法は、一主面に開口する複数の溝を有するセラミックス成形体を焼成してセラミックス板を得、該セラミックス板を両主面から研磨し、上記溝で分断した個片とする製造方法としたことから、あとで個片に分断されマスキングスペーサとなる凸条部の焼成時点における変形、反りの発生が防止できること、また、両側面は焼き放しでセラミック粒子が突出し表面粗さＲａが０．３〜０．９μｍの焼き肌面を得ることができる。さらに、個片に分断するために、セラミックス板の両主面を研磨することから、マスキングスペーサの両端面の高さ寸法精度が得られるとともに、大量に作製することができ生産効率が高く、また個片に分断するまでの間に折損を防止できるために歩留まりの向上が図れる。

本発明のマスキングスペーサ１は、図２に示すように、チップ状の半導体素子となる角柱状ウェハ２の両端面２ｂに薄膜７を形成するために、上記各角柱状ウェハ２を両側面２ａから狭持するものである。

なお、図１に示すように、本発明のマスキングスペーサ１は、その両端面１ｂを角柱状ウェハ２の薄膜７の被着面と略同一の高さｈとなるように揃え、角柱状ウェハ２の相対する側面２ａを覆うようにして、マスキングスペーサ１の側面１ａと角柱状ウェハ２の側面２ａとを密接させた状態で交互に配置して使用される。そして、その両端面１ｂ及び角部１ｄに、角柱状ウェハ２の両端面２ｂとともに蒸着法やスパッタリング法によって薄膜７が形成されるようになっている。その後、マスキングスペーサ１と角柱状ウェハ２とを分離し、角柱状ウェハ２を長さ方向に細かく切断してチップ状の半導体素子である光導波路素子（不図示）を得ることができる。尚、図１には詳細は図示していないが、角柱状ウェハ２は、活性物質層と、これを挟むように積層されたｐ型のクラッド層とｎ型のクラッド層と、さらに外側に設けられた電極を含む積層構造で側面２ａが電極になっており、これら積層構造が断面として表れる対向する端面２ｂが劈開面であり薄膜７の被着面で半導体レーザ素子として用いられるときの反射鏡となるものである。

ここで、図１は本発明のマスキングスペーサの一実施形態であり、（ａ）は斜視図を、（ｂ）はその平面図を、（ｃ）は側面の表面を拡大した部分断面図をそれぞれ示すものである。

本発明のマスキングスペーサ１は、上記角柱状ウェハ２と当接する両側面１ａをセラミック粒子３が突出し、セラミック粒子の硬質層主成分の粒子３が破壊、もしくは削られことなく原形となる丸みを帯びている状態のまま存在しており、その表面粗さＲａが０．３〜０．９μｍの焼肌面とし、かつ、両端面１ｂを研磨面とすることを特徴とする。

上記角柱状ウェハ２が、例えばＧａＡｓ化合物であれば、その線膨張係数は７．６×１０^−６／℃であり、薄膜７の被着時における角柱状ウェハ２とマスキングスペーサ１の端面２ｂ，１ｂの高さｈを均一にするには、マスキングスペーサ１はセラミックス製であれば、その線膨張係数の差は１．０×１０^−６／℃以下とすることができるので、薄膜７を被着するときの処理熱による熱膨張により、角柱状ウェハ２とマスキングスペーサ１の高さｈのバラツキが抑えられ、したがって、プラズマ密度差の発生が生じにくく薄膜７の膜厚バラツキを抑制することができる。このような線膨張係数に設定されるセラミックスとしては、アルミナ、アルティック、サーメット、ステアタイト等のセラミックスからなるのが好ましく、波長の短い青色レーザ等に用いるＧａＮ化合物であれば、この線膨張係数は４．２×１０^−６／℃程度であるため、より近似の線膨張係数にするために炭化珪素セラミック等も選択することができる。

さらには、再生使用可能な材質とするためには耐薬品性特に耐酸性であることなどの特殊な機能が要求される場合は、セラミックスの中でも比較的耐薬品性や耐熱性に優れた高純度のアルミナ系材料や炭化珪素セラミック等を使用することが好ましい。

本発明のマスキングスペーサ１は、上述したセラミックス製であることから、従来、使用されていたシリコン製のマスキングスペーサでは、例えば、治具等と接触すると劈開状の欠損が発生するという問題があったが、上記セラミックス製であれば、同様の欠損の発生は無い。さらに、角柱状ウェハ２の側面２ａと当接するマスキングスペーサ１の両側面１ａをセラミック粒子３が突出していることから、角柱状ウェハ２の側面２ａと実質接触する部分はセラミック粒子３の突出部となる。例えば、マスキングスペーサ１の両側面１ａが研磨面であれば、図１（ｃ）で示すような、原型をとどめたセラミック粒子３の突出がなく、（不図示）セラミック粒子３の粒内破壊面やガラス質等が表面に突出することになり、このような側面１ｂが角柱状ウェハ２の側面２ｂと接触すると、パーティクルが多発することになり、このパーティクルが薄膜７の被着面に付着することにより、この角柱状ウェハ２を半導体レーザ素子として用いた場合は、反射膜に異物が混入することにより光の増幅作用時に乱反射して高出力のレーザ光が得難いと言った問題が発生するのである。

また、上記マスキングスペーサ１の角柱状ウェハ２と当接する両側面１ａは、セラミック粒子３が突出し、セラミック粒子の硬質層主成分の粒子３が破壊、もしくは削られことなく原形となる丸みを帯びている状態のまま存在しており、その表面粗さＲａが０．３〜０．９μｍの焼肌面としたことから、前述したように、角柱状ウェハ２の両端面２ｂに蒸着法等により薄膜７を被着形成するために、マスキングスペーサ１の側面１ａと角柱状ウェハ２の側面２ａを交互に多数狭持し、中空に吊しても、十分なグリップ効果が確保されるために、狭持した角柱状ウェハ２を落下させるという問題が発生しない。

マスキングスペーサ１の両側面１ａの表面粗さＲａが０．３μｍ未満であれば十分なグリップ力が得られないことで、スパッタ膜付け持に角柱状ウェハ２とマスキングスペーサ１が落下飛散すると言う問題が発生し、また、上記表面粗さＲａが０．９μｍを超えると表面の凹凸の影響で角柱状ウェハ２の両側面２ａに形成されている電極に傷を与えてしまい導通障害の問題が発生する。より好ましい表面粗さＲａは０．３〜０．６μｍである。

これによって、角柱状ウェハ２の相対する側面２ａを覆うようにこれと密接状態で交互にマスキングスペーサ１を配置したときに、隙間を無くした均一に整列された挟み込みが可能となる。また、角柱状ウェハ２の相対する側面２ａを傷つけることなく配置することができる。平均表面粗さＲａが０．２５μｍ未満になると、真空吸着も起こり易くなり、マスキングスペーサ１と角柱状ウェハ２を分離する作業が困難になるとともに、この影響により角柱状ウェハ２の端面２ｂと側面２ａの境界部であるエッジ部分を傷つけてしまい、同時に薄膜７にもチッピングやクラッキングを生じさせてしまう可能性が高くなる。また、平均表面粗さＲａが０．９μｍを超えると、角柱状ウェハ２の相対する側面２ｂや、ヘキ開面２ａ上に蒸着された薄膜３を傷つけることになる傾向がある。

なお、表面粗さの測定は、測定機は小坂製作所製ＳＥ−３３００表面粗さ計にて、スピード０．１ｍｍ／ｓｅｃ．、カットオフ０．８ｍｍ、測定長０．８ｍｍにて行った。尚、表面粗さＲａの測定は各５本とし、その平均値をデータとして用いる。

ここで、マスキングスペーサ１の側面１ａの表面に、セラミック粒子３が突出すると、角柱状ウェハ２を比較的軽い狭持力で落下させることなく中空保持させることが可能となり、また突出したセラミック粒子３は丸みを帯びた原形のものとなっており、角張った形状でないことから角柱状ウェハの電極面を傷付けることなく狭持することができる。

同時に、両端面１ｂを研磨面とすることから、マスキングスペーサ１の側面１ａと角柱状ウェハ２の側面２ａを交互に当接させ狭持したときのマスキングスペーサ１および角柱状ウェハ２の各々の両端面１ｂ、２ｂの高さｈが均一となり、薄膜形成持のプラズマ密度差が生じにくく、角柱状ウェハ２の両端面２ｂに形成される薄膜７の膜厚バラツキを低減できる。

なお、研磨面とは、表面に表れた硬質層のセラミック粒子３が一直線上に並んでいる状態を言い、この場合硬質層のセラミック粒子３が部分的に破壊や削られている状態となっている事が多く原形の丸みを帯びた形状が残らない面を示している。

また、本発明のマスキングスペーサ１は、両側面１ａと両端面１ｂの境界部１ｃをＲ面状とすることが好ましい。

この境界部１ｃがエッジ状であると、薄膜７の側面１ｂ，２ｂへの回り込みがなく、結果的に角柱状ウェハ２とマスキングスペーサ１を分離する際に薄膜７の剥離欠損を起こす可能性があるため、マスキングスペーサ１の両側面１ａと両端面１ｂの境界部１ｃはＲ面状で有ることが望ましい。Ｒ面状であれば、薄膜７がＲ面に添って蒸着されるために、角柱状ウェハ２とマスキングスペーサ１の境界部は直線上でないために表面の乖離力が低くなり、剥離欠損の問題が発生し難くなる。

なお、上記境界部１ｃのＲ面の好ましい曲率半径は、電極への反射膜（絶縁膜）付き防止の関係から５〜３０μｍである。また、上記境界部１ｃはＣ面状や階段状の面取り形状であっても良いが、マスキングスペーサ１の強度を確保する為にはＲ面状が好ましい。

さらに、本発明のマスキングスペーサ１は、９６質量％以上のアルミナを主成分とすることが好ましい。

これは、使用後に付着した薄膜を強い酸性の薬品で除去しても耐薬品性が強いことから、表面の荒れが少なく、再利用することが可能であるためである。再利用時に堆積した膜の剥離洗浄の際に用いる耐薬品性特に耐酸性が確保できる。たとえば、アルミナ純度が９６質量％未満であると、洗浄液としてフッ酸（ＨＦ）を用いた場合に粒界に介在しているガラス質等が犯され、その結果、粒子脱落や強度劣化の問題が発生する。

次に、本発明のマスキングスペーサ１の製造方法について説明する。

本発明のマスキングスペーサ１の製造方法は、図３（ａ）の斜視図に示すように、一主面４ａに開口する矩形状の複数の溝４ｃを有する上記セラミックス成形体４’を作製し、該セラミックス成形体４’を所定の温度で焼成してセラミックス板４を作製する。次に、上記セラミックス板４を両主面４ａ，４ｂから研磨することにより、上記矩形状の溝４ｃで分断し図３（ｂ）の斜視図に示す個片５を作製する製造方法である。

さらに詳細に説明すると、（以下不図示）セラミックス成形体４’の一主面４ａに矩形状の複数の溝４ｃを形成する成型方法としては、逆型の矩形状をしたパンチ金型と平板上のもう一方のパンチ金型によって、上下加圧成形することにより上述の矩形状のセラミックス成形体４’が得られ、このセラミックス成形体４’を焼成することでセラミック板４を作製することができる。

上記セラミックス成形体４’は、図３（ａ）に示すように、全体の厚みｔに対し、溝深さｄと溝無し部の厚みｔ１の比率を１：１〜１：１．５に設定すると、焼成時の反り及び変形を防止するとともに分離研磨する際の研磨量を抑えることができる。尚、焼成は、公知の大気雰囲気炉にて約１６００〜１７００℃にて２時間キープすることで得られ、溝部４ｃを上面に設置して焼成することがより変形を抑制できる。

次に、得られたセラミックス板４の厚みｔ方向の研磨を行うが、その研磨の方法として次の三通りがある。（１）溝４ｃが開口する主面４ａ側から平坦性を１５μｍ以内とする程度の研磨をし、次に他方の主面４ｂ側から、あとでマスキングスペーサ１の高さｈとなる厚みを１０μｍ以内の精度となるように、個片５に分断するために研磨する。（２）上記の研磨を両主面側４ａ，４ｂから同時に行う。（３）上記の研磨を溝４ｃが開口していない主面側４ｂから先に行い、個片５に分断後、他方の主面４ａを研磨する。以上のいずれの方法でも構わないが、生産性ならびに取り扱いによる折損等を防止し高歩留まりを求めるならば（１）の方法がより好ましい。

上記の研磨方法としては、生産性と分離した際の回収のやり易さから、セラミックス板４を平面度がでた平板上の治具に貼り付けて、（１）の方法により、それぞれの主面４ａ，４ｂを平面研削盤にて研磨すると良い。

なお、本発明のマスキングスペーサ１の両側面１ａは上記製造方法により焼き肌面となるが、その表面粗さＲａを０．３〜０．９μｍとするためには、使用するセラミック粉体の原料粒子径の粉砕コントロールと焼成時の最高温度域のキープ時間によりコントロールが可能となる。また、セラミック粒子を丸みを帯びた原形の状態で突出させるためには、焼成温度で最高温度域を一時間程度のキープすることにより、僅かな液相が起因し表面張力の影響で粒子が丸みを帯びた状態のままで突出させることができる。

次に、マスキングスペーサ１の両側面１ａと両端面１ｂの境界部１ｃにＲ面状を形成する方法を説明する。（以下不図示）個片５に分断したそれぞれの角柱状のマスキングスペーサ１を角度を付与した治具に貼り付け、公知のバフ研磨にて角部を研磨することにより上記境界部１ｃにＲ面状を形成することができる。この好ましいＲ面状の曲率半径の大きさは、角柱状ウェハの電極を覆うことが防止できる範囲の５〜３０μｍである。

（実施例１）
以下、本発明の実施例について説明をする。

まず、図１（ａ）に示すような細長い棒状のマスキングスペーサ１を作製した。その製造方法は、図３に示したセラミックス成形体４’を所定の臼状の金型枠の中にアルミナ純度９９％の原料を充填し、矩形状の金型パンチと平パンチで上下加圧して形成した。このときの焼結後のアルミナ純度は９９％、セラミックス成形体４’の焼成後のセラミックス板４の幅Ｄは３５ｍｍ、長さＬは３５ｍｍ、厚みｔは１．５ｍｍ、溝幅Ｄ１は０．６ｍｍ、突起幅Ｄ２は０．２８ｍｍ、溝深さｄは０．６ｍｍ、溝４ｃの形成数を３１とした。

焼成後の上記のセラミック板４を、先ず溝４ｃが開口する主面４ａを上面にして、平面度が確保（０．５μｍ以内）できたアルミナ製の基板上にワックスで貼り付け、上記の溝４ｃが開口した主面４ａ側を、平面研削盤を用いて＃３２５の番定のダイヤモンドホイールにて０．２ｍｍ分研磨加工する。その後、ワックスを剥がし、上記研磨した溝４ｃが開口する主面４ａ側を再度ワックスにて、上記アルミナ製の基板上に貼り付けて同様に平面研削盤を用い＃３２５の番定のダイヤモンドホイールでマスキングスペーサ１の端面１ｃ側の高さｈが０．２２ｍｍになるまで研磨加工して分離することにより本発明実施例の試料を作製した。

尚、アルミナ原料粉末の粒径と焼成時のキープ温度を制御することにより、焼き肌面であるマスキングスペーサ１の両側面１ａの表面粗さＲａを０．２μｍに設定した試料群をＡ、同様に０．３μｍに設定した試料群をＢ、０．４μｍに設定した試料群をＣ、０．６μｍに設定した試料群をＤ、０．９μｍに設定した試料群をＥ、１．０μｍに設定した試料群をＦとし、各試料群とも、成形焼成したセラミックス板４は３シートであり、したがって、研磨により分断され作製されたマスキングスペーサ１は各々１２０本である。

また、従来のセラミック製のマスキングスペーサ１１の製造方法により比較例となる試料群Ｇを作製した。その成型方法は、所定の臼状の金型枠の中にアルミナ純度９９％の原料を充填し、平板状の上下パンチにて上下加圧して形成した板状のセラミックス成形体を１６００℃の大気雰囲気炉にて２時間キープにて焼成したものを、両面ラップ機を用いて、＃８００の番定のＧＣ砥粒にて上下面研磨加工した後、カーボン治具にワックス貼り付けし、ダイシングマインを用いて、＃１４０の番定のダイヤモンドホイールにてスライス研磨加工をしてバー状のマスキングスペーサを作製した。比較例の試料数も１２０本とした。

以上の得られた各試料群について、マスキングスペーサ１，１１の両側面１ａ，１１ａの表面状態を分析した。表面状態はＳＥＭ（１５００倍）にて確認を行い、上記側面１ａの表面粒子の状態を観察した。結果として、表面のアルミナ粒子が原型の状態であって、突出部にガラス質等で覆われていないかどうかの観察を行った。尚、観察した試料数は３本である。

次に、上記側面１ａ，１１ａの表面粗さＲａを次の条件で測定した。測定機は小坂製作所製ＳＥ−３３００表面粗さ計にて、スピード０．１ｍｍ／ｓｅｃ、カットオフ０．８ｍｍ、測定長０．８ｍｍにて行った。尚、表面粗さＲａの測定は各５本とし、その平均値をデータとした。

また、マスキングスペーサ１，１１の各々１２０本の研磨工程での歩留まりならびに、比較例である試料群Ｇで１００本研磨する所要時間を１００としたときの本発明による場合の所要時間を比率（％）で求めた。

以上の結果を表１に示す。

表１の結果から解るように、従来の製造方法で作製した比較例Ｇのマスキングスペーサ１１の両側面１１ａの表面は研磨面で作製されているために、アルミナ粒子は粒内破壊面であり、また、その周囲を取り巻くガラス質も研磨による崩された面状態を呈している。

これに対し、本発明の製造方法で作製した実施例であるマスキングスペーサ１の試料Ａ〜Ｆの両側面１ａの表面状態は、原形のアルミナ粒子が突出し、突出したアルミナ粒子の裾をガラス質で取り巻く焼き肌面である。

また、比較例の研磨工程での歩留まりは約８０％であったが、実施例の歩留まりは約９６〜９９％と高歩留まりであった。

さらに、マスキングスペーサ１，１１を１００本作製するのに要する研磨時間を比較例を１００％としたとき、本発明の製造方法によれば、２０〜３０％の時間で作製でき生産性が大幅に向上できることがわかる。

（実施例２）
次に、実施例１で得られたマスキングスペーサ１，１１を用いて、パーティクル確認テストとグリップ効果確認テストを実施した。パーティクルは、マスキングスペーサで角柱状ウェハを狭持したときに、マスキングスペーサからパーティクルが発生することにより角柱状ウェハの反射鏡となる薄膜被着面へ付着し問題を起こす可能性があることから、パーティクル数をより低減させる必要があり、その評価のためのテストである。また、グリップ効果は、マスキングスペーサで角柱状ウェハを中空で交互に多数狭持して薄膜を形成する際に落下させるなどの問題が発生しないか確認するためのものである。

パーティクル数の確認テストは、各試料群Ａ〜Ｇについて、試料数を１００個まとめてナイロン製の網に入れて、１０００ｃｃの純水が入ったビーカーに浸けた後、１分間に渡り４０ｋＨｚの超音波を加えて混入した０．５μｍ以上のパーティクル数をＰＭＣセンサーにてカウント測定したものを表したものを表２に示す。

次に、グリップ効果の確認テストは、マスキングスペーサの上記試料と角柱状ウェハを交互に１００本ずつ、両側から１ＭＰａの締め付け力で挟み込んだものを実際のＥＣＲスパッタ装置（試料を上部から吊り下げるタイプ）に２０分間（２５０℃まで昇温）投入した後、装置を開封した時に落下したか否かを各試料群に対し５０回実施し評価した。

以上の結果を表２に示す。

比較例の試料群Ｇは、側面からのパーティクル数は約８万個と著しく多かったが、実施例の試料群Ａ〜Ｆのパーティクル数はその１／１０以下と大幅に減少することがわかる。特に側面の表面粗さＲａが０．６μｍ以下であれば比較例の１／２０以下とさらに減少できる。

一方、グリップ効果確認テストでは、比較例Ｇは、落下発生率が１８％と高いが、実施例Ａでその半減の８％、Ｂはさらに減少し２％、Ｃ、Ｄ，Ｅ，Ｆは落下は発生しなかった。

以上の結果から、角柱状ウェハと当接するマスキングスペーサの側面は、研磨面より焼き肌面であってその表面にセラミック粒子が突出していることによりパーティクルの発生を著しく低減でき、試料群Ｅの表面粗さＲａが０．９μｍ以下が好ましく、またより好ましくは試料群Ｄの表面粗さＲａが０．６μｍ以下であることがわかる。また、落下発生率からみると、突出したセラミック粒子面で角柱状ウェハをグリップしている実施例がその落下発生率が低く、その表面粗さＲａが０．３μｍ以上であれば落下発生率をほぼ０％にできることがわかる。

以上のことから、マスキングスペーサの側面はセラミック粒子が突出した焼き肌面であって、その表面粗さＲａは０．３〜０．９μｍが好ましく、より好ましくは０．３〜０．６μｍである。

（実施例３）
次に、マスキングスペーサ１の両側面１ａと両端面１ｂの境界部１ｃのＲ面の有無と、このマスキングスペーサを用いて角柱状ウェハを狭持し薄膜を形成し、分離するテストを実施した。

ここで、用いたマスキングスペーサは実施例１で作製した試料群Ｃを用いて、上記境界部１ｃに、バフ研磨によりＲ面を形成した。尚、Ｒ面の曲率半径平均値（ｎ＝５）が１．２μｍを試料群Ｃ１，曲率半径平均値５μｍを試料群Ｃ２，曲率半径平均値１８μｍを試料群Ｃ３，曲率半径平均値３０μｍを試料群Ｃ４とし、各１００本作製した。

次に、上記マスキングスペーサで同一高さの角柱状ウェハを交互に１００本狭持し舞キングスペーサと角柱状ウェハの両端面１ｂに薄膜をスパッタリング法により形成した。

スバッタリングはＥＣＲ法を用い、２５０℃にて薄膜としてＳｉＯ_２膜を１４０ｎｍ蒸着形成した。そして、得られた角柱状ウェハの側面への薄膜の回り込みの量を３０００倍のＳＥＭ写真にて観察測定した。また、分離時の膜の損傷状態も同様に３０００倍のＳＥＭ写真にて膜が端面２ｂ領域まで亀裂破壊されているものをＮＧとしてその発生頻度を％表示した。

以上の結果を表３に示す。

以上の結果から、マスキングスペーサの上記境界部１ｃがＲ面状であれば、当接する角柱状ウェハの電極が形成された側面への薄膜の回り込みがあり、この回り込み量が大きくなるにつれ、マスキングスペーサと角柱状ウェハを分離する際に発生する角柱状ウェハの端面の薄膜の剥離等の損傷を低減できることがわかる。

しかし、上記の角柱状ウェハの電極面への薄膜の回り込み量が大きすぎると、電極の導通不良の原因となること、および、上記曲率半径が小さいと前述した分離時の薄膜の損傷率が高くなることから、好ましいＲ面の曲率半径は５〜３０μｍであることがわかる。

（実施例４）
次に、マスキングスペーサを再利用する場合を想定した確認テストを実施した。

製造方法は実施例１の本発明の製造方法により、試料群Ｈがアルミナ純度を９９質量％，試料群Ｉが９６質量％，試料群Ｊが９５質量％と３水準作製し各々試料数を１００本とした。

上記各試料群の試料１００本を事前に重量測定し、次に、６０℃に温めたフッ酸へ１２時間浸たした後、引き上げ、再度重量の測定を実施した。

そして、フッ酸による重量変化量（％）＝（処理後重量−処理前重量）／処理前重量で求めた。

その結果を表４に示す。

以上の結果から解るように、アルミナ純度が９６質量％未満の試料群Ｊは、フッ酸による重量変化量が高いのに対し、アルミナ純度が９６質量％以上になると、重量変化量もて低減し、９９質量％以上であればわずかしか侵されないことが解る。

このことから、マスキングスペーサがアルミナ９６質量％以上、より好ましくはアルミナ９９質量％以上のセラミックス製であれば、マスキングスペーサに付着した薄膜をフッ酸等の強酸性の薬品で除去処理しても、上記マスキングスベーサが僅かしか劣化しないために再利用することか可能である。

（ａ）は、本発明のマスキングスペーサの一例を示す斜視図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）は側面表面のセラミック粒子の状態を示す断面模式図である。は本発明のマスキングスペーサを用いて角柱ウェハに薄膜被着する概略断面図である。は、本発明のマスキングスペーサの製造法の一例を示し、（ａ）はセラミックス成形体ならびにセラミックス板の斜視図、（ｂ）は個片の斜視図である。従来の半導体素子の断面図である。従来の半導体素子の製造方法を示す断面図である。従来の半導体素子の製造方法を示す斜視図である。従来の半導体素子の製造方法を示す平面図である。従来の半導体素子の製造方法を示す断面図である。

符号の説明

１、１１・・・マスキングスペーサ
１ａ、１１ａ・・側面
１ｂ、１１ｂ・・端面
１ｃ・・・・境界部
１ｄ・・・・角部
２、１２・・・角柱状ウェハ
２ａ・・・・側面
２ｂ・・・・端面
３・・・・・セラミック粒子
４’・・・・・セラミックス成形体
４・・・・・セラミックス板
４ａ・・・・一方の主面
４ｂ・・・・他方の主面
４ｃ・・・・溝
５・・・・・個片
６・・・・・半導体レーザ素子
７・・・・・薄膜
８・・・・・電極
１３・・・・治具
１３ａ・・・凹溝
１１１・・・マスキング板

Claims

チップ状の半導体素子となる角柱状ウェハの両端面に薄膜を形成するために、上記各角柱状ウェハを両側面から狭持するセラミックス製のマスキングスペーサであって、上記角柱状ウェハと当接する両側面をセラミック粒子が突出し、表面粗さＲａが０．３〜０．９μｍの焼肌面とし、かつ、両端面を研磨面としたことを特徴とするマスキングスペーサ。
両側面および両端面の境界部をＲ面状にしたことを特徴とする請求項１に記載のセラミック製マスキングスペーサ。
上記セラミックスが９６．０質量％以上のアルミナを主成分とすることを特徴とする請求項１または２に記載のマスキングスペーサ。
請求項１乃至３のいずれかに記載のマスキングスペーサの製造方法であって、一主面に開口する複数の溝を有するセラミックス成形体を焼成してセラミックス板を得、該セラミックス板を両主面から研磨することにより、上記溝で分断した個片とすることを特徴とするマスキングスペーサの製造方法。