JP2009004407A - 構造体の製造方法および支持基板 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の冷却効率を向上できる冷却方法およびそれに用いられる支持基板を提供す
る。
【解決手段】被処理基板（１）と、その表面の一部である当接面において、被処理基板（
１）と当接する支持部（３Ａ）と、表面に形成された凹部（３Ｂ）と、裏面に形成され凹
部（３Ｂ）と接続される孔（３Ｃ）と、を有する支持基板（３）を接合し、上記孔（３Ｃ
）から凹部（３Ｂ）にガスを流入させた状態で、被処理基板（１）を処理する。この冷却
方法によれば、支持基板（３）の支持部（３Ａ）により被処理基板（１）の剛性を補強し
つつ、凹部（３Ｂ）にガスを流入させることにより被処理基板（１）の冷却効率を向上さ
せることができる。その結果、処理精度を向上させ、構造体の特性を向上させることがで
きる。
【選択図】図２

Description

本発明は、構造体の製造方法および支持基板に関し、特に、薄型基板を支持基板により
支持しつつ処理を行なう方法および支持基板の構造に関する。

近年、電子機器の薄型化、小型化、軽量化に伴い、当該電子機器に用いられる半導体装
置（ＩＣチップ）や電気光学装置の薄型化の要求が高まっている。

半導体装置等の薄型化に対応すべく、例えば、薄型基板を支持基板により支持しつつ半
導体素子等の構造体を形成し、構造体の完成後に薄型基板と支持基板とを剥離する技術が
採用されている。

例えば、特許文献１には、ウエハの割れや欠けを防止するために半導体ウエハにサポー
トプレートを貼り付ける技術が開示されている。また、特許文献２には、ＭＥＭＳデバイ
スを作製するプロセスにおいて、基板の厚さを薄く加工した後に、基板の裏面にキャリア
ウエハを取り付け、エッチングなどの加工を行う技術が開示されている。
特開２００５−１９１５５０号公報 特開２００５−１６１５１６号公報

一方、微小構造体の製造には、プラズマ雰囲気下でのエッチングやスッパタリング等の
基板の発熱を伴う処理が存在する。従って、単に、支持基板を張り合わせて処理するだけ
では、放熱性が低下し、加工精度や素子特性の劣化が生じる。

そこで、貼り合わせ基板を冷却しつつ処理を行うことが望まれるが、追って詳細に説明
するように、本発明者の検討した支持基板構造および冷却方法（図６参照）においては、
剥離液の流入孔を利用して冷却しているため、効率が悪く、更なる改善が望まれた。

そこで、本発明に係る幾つかの態様は、冷却効率を向上できる冷却方法およびそれに用
いられる支持基板を提供することを目的とする。また、上記冷却方法を用いることにより
、その特性を向上できる構造体の製造方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る構造体の製造方法は、構造体が形成される被処理基板に支持基板を
接合する工程であって、前記被処理基板に対向する表面と裏面とを連結する孔が設けられ
ており、前記表面に支持部が突設された支持基板を接合する工程と、前記孔から前記表面
にガスを流入させた状態で、前記被処理基板を処理する工程と、を有する。

かかる方法によれば、支持基板の支持部により被処理基板の剛性を補強しつつ、支持部
表面と相対的に凹部となる上記表面部にガスを流入させることにより被処理基板の冷却効
率を向上させることができる。その結果、処理精度を向上させ、構造体の特性を向上させ
ることができる。

上記構造体の製造方法は、前記処理の後、前記被処理基板と支持基板とを分離する工程
を有する。かかる方法によれば、構造体の薄型化を図ることができる。

例えば、前記接合は、接着層を介して行なわれる。このように、被処理基板と支持基板
とを接着層により接着してもよい。

例えば、前記接合は、接着層を介して行なわれ、前記分離は、前記孔より前記接着層の
剥離液を流入させることにより行われる。かかる方法によれば、容易に接着層の剥離を行
うことができる。

例えば、前記処理は、前記被処理基板の発熱を伴う処理である。例えば、前記処理は、
プラズマ雰囲気下、イオン照射下、若しくは電磁波照射下で行われる。例えば、前記処理
は、エッチング処理である。このような発熱を伴う処理においても、効率的に被処理基板
を冷却することができる。

（２）本発明に係る支持基板は、被処理基板を支持するための支持基板であって、前記
被処理基板に対向する表面と裏面とを連結する孔が設けられており、前記表面に支持部が
突設されたことを特徴とする。

かかる構成によれば、支持部により被処理基板の剛性を補強しつつ、支持部表面と相対
的に凹部となる上記表面にガスを流入させることができ被処理基板を冷却することができ
る。

例えば、前記裏面に凹凸を有する。かかる構成によれば、裏面の凹凸により冷却効率（
放熱性）を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の機能を
有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。

図１、図２および図５は、本実施の形態の構造体の製造工程を示す断面図であり、図３
は、本実施の形態の支持基板の上面図、図４は、本実施の形態の支持基板をステージ上に
搭載した様子を示す斜視図である。

まず、図１、図２および図５を参照しながら、本実施の形態の構造体の製造工程の概略
を説明する。

図１（Ａ）に示すように、被処理基板１に支持基板３を接着層５を介して接着する（図
１（Ｂ））。被処理基板１は、例えば、シリコンウエハなどの半導体基板である。接着層
５は、例えば、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂などの樹脂が用いられる。支持基板３は、
半導体基板、金属基板もしくはガラス基板などよりなる。特に、支持基板３は、熱伝導率
の高い材料で構成することが好ましい。この支持基板３は、被処理基板１と接着する支持
部（凸部、当接部）３Ａ、その表面に設けられた凹部（流路、空間）３Ｂ、およびその裏
面に設けられ凹部３Ｂと、接続される孔（流入孔、注入孔）３Ｃとを有する。その詳細な
構成は、後述する。この支持基板１は、例えば、サンドブラストやドライエッチングによ
って加工することができる。

次いで、図１（Ｃ）に示すように、被処理基板１上にフォトレジスト膜９を塗布し、露
光・現像することにより所望の領域を開口する。さらに、図２（Ａ）に示すように、支持
基板３をステージ（載置台）７上に搭載し、フォトレジスト膜９をマスクに被処理基板９
をプラズマエッチングする。この際、支持基板３の凹部３Ｂに例えば、Ｈｅ（ヘリウム）
などのガス（冷却ガス）を流しながら、プラズマエッチングを行う（図２（Ｂ））。この
プラズマエッチングにより被処理基板１の表面に凹部が形成される。

次いで、フォトレジスト膜９を除去し、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、被処理
基板１を支持基板３から剥離する。この際、例えば、孔３Ｃから剥離液を充填し（図５（
Ａ））、接着層５を溶解させることにより被処理基板１と支持基板３とを分離する（図５
（Ｂ））。剥離液としては、接着層５として用いられた材料を溶解できる薬液を用いる。
例えば、接着層５としてエポキシ樹脂又はアクリル樹脂などを用いた場合には、アセトン
やエーテルなどを剥離液として用いることができる。

なお、剥離方法については当該方法に限定されるものではなく、例えば紫外線の照射に
より粘着力の低下する材料を接着層として用い、紫外線照射により剥離する、また、エネ
ルギー線を接着層に照射しアブレーションを生じさせことにより剥離するなどの方法を用
いてもよい。

このように、本実施の形態においては、支持基板の接着により被処理基板の剛性を補強
でき、また、ハンドリングを容易とすることができる。また、被処理基板１を効率的に冷
却でき、エッチング精度を向上させることができる。即ち、プラズマエッチングにおいて
は、プラズマによって加速された反応性イオンが被処理基板１の表面に衝突することによ
り被処理基板１が発熱する。かかる被処理基板１を、裏面から直接的に冷却することによ
り、冷却効率を高め、被処理基板の温度上昇を抑えることができる。よって、基板温度の
上昇に伴うエッチングの悪影響（例えば、フォトレジスト膜９の軟化など）を排し、加工
精度を向上させることができる。

次いで、本実施の形態の支持基板およびこれを用いた冷却方法についてさらに詳細に説
明する。

前述したように、支持基板３は、被処理基板１と接着する支持部（凸部）３Ａを有する
。この支持部３Ａの表面（側面を含まない頂面）を「接着面（当接面）」という。この支
持部３Ａにおける支持基板３の厚さはＷ１である。また、この凹部３Ｂにおける支持基板
３の厚さはＷ２（＜Ｗ１）である（図１（Ａ））。さらに、支持基板３の裏面には、孔３
Ｃが設けられ、この孔３Ｃと凹部３Ｂとは繋がっている。よって、この孔３Ｃと接着層５
とは繋がっている。

図３の斜線部は、上記接着面であり、支持部３Ａ間が凹部３Ｂとなる。図示するように
、ｙ方向に長辺を有する略四角柱の支持部３Ａが、Ｙ方向に所定の間隔（Ｄ１）を置いて
複数配置され、列を成している。この支持部３Ａの列がＸ方向に所定の間隔（Ｄ２）を置
いて位相をずらすように配置されている。また、支持部３Ａ間には、孔３Ｃが配置されて
いる。

図４に示すように、ステージ７には、例えば、Ｘ方向に延在する複数の溝７Ａが設けら
れ、孔３Ｃは溝７Ａ上に配置される。なお、図２（Ａ）は、図３のＡ−Ａ断面に、図２（
Ｂ）は、図３のＢ−Ｂ断面に対応する。

従って、図２（Ｂ）に示すように、ステージ７の内部の開口部（図示せず）から溝７Ａ
に流出した冷却ガスは、孔３Ｃを通って凹部３Ｂに流れ込み、被処理基板１の全体を冷却
する。なお、ステージ７に溝７Ａを設けず、支持基板３の側面から直接凹部３Ｂに冷却ガ
スを流してもよい。

本実施の形態においては、例えば、図６に示す冷却方法と比較し、次のメリットがある
。図６は、剥離液の流入孔が設けられた支持基板を利用した冷却方法を示す断面図である
。なお、図２と同一箇所には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。図６に示す支
持基板３には、貫通孔1３Ｃが設けられている。この貫通孔１３Ｃは、剥離液の注入孔で
ある。この場合、ステージ７上の溝７Ａおよび貫通孔１３Ｃ内に冷却ガスを流すことによ
り被処理基板１を冷却している。よって、被処理基板１の大部分において支持基板１と接
着層５を介して冷却されるため冷却効率が低下する。さらに、接着層５が貫通孔１３Ｃを
介してステージ７上に付着し、基板の汚染源となり得る。

これに対し、本実施の形態によれば、凹部３Ｂ部において、接着層５のみを介して被処
理基板１を冷却できるため、冷却効率が向上する。さらに、冷却ガスを凹部３Ｂに沿って
被処理基板１の全面に流すこができ冷却効率が向上する。

また、接着層５が垂れても凹部３Ｂの底部に留まり、ステージ７上の汚染を低減できる
。

さらに、剥離液が孔３Ｃから凹部３Ｂ内に導入されることにより、剥離液と接着層５と
の接触面積が拡大し、剥離が容易になる。

なお、上記実施の形態においては、支持基板３の裏面を平面としたが、図７に示すよう
に、支持基板３の裏面に複数の溝（凹凸）を設けてもよい。かかる構成によれば、当該溝
により冷却効率（放熱性）がさらに向上する。また、この溝は、ステージ７の表面の溝７
Ａと交差する方向（例えば、Ｙ方向）に延在するよう設けることが好ましい。図７は、本
実施の形態の支持基板の他の構成を示す断面図である。

また、上記実施の形態においては、支持基板３の支持部３Ａの形状を略四角柱としたが
、支持部３Ａの形状はかかる形状に限られない。図８は、本実施の形態の支持基板の他の
構成を示す上面図である。例えば、図８に示すように、その接着面を略正方形（図８（Ａ
））や略円（図８（Ｂ））、即ち、支持部３Ａを略正四角柱上や略円柱状としてもよい。
また、略円錐や、略多角錐形状とし、支持基板１を点（小面積）で支持してもよい。但し
、支持部３Ａの剛性やハンドリングのし易さを考慮すれば、錐形状より柱形状の方が好ま
しい。

さらに、支持基板３の外周に基板を囲む側壁（突起）を設け、支持基板３の表面と接着
層５との間に密空間が形成される構成としてもよい。かかる構成によれば、冷却ガスの逃
げがなくなり冷却効率が向上することが期待される。

また、上記実施の形態においては、被処理基板１と支持基板３とを接着層５を用いて接
着したが、接着層５を用いず、被処理基板１と支持基板３の積層体を例えば、クリップの
ような固定治具で挟み込むことにより接合してもよい。但し、この場合、被処理基板１と
支持基板３が点接触となり易く、接着層５を用いた方が熱伝達性が良くなる。

また、上記実施の形態においては、被処理基板１自身をエッチングした構造体（微小構
造体）を例に説明したが、例えば、この構造体は、液滴吐出装置の吐出ヘッドに用いられ
る。

図９に、液滴吐出装置の吐出ヘッドの構造例を示す。図示するように、インクジェット
ヘッド２０３は、加圧室基板２１、電極基板２２及びカバーガラス２３の積層体よりなる
。

加圧室基板２１は、例えば単結晶シリコンからなり、エッチングによって液体供給口２
５、オリフィス２６、ノズル（加圧室）２７、ノズル孔２０３Ａとなる凹部が形成される
。このノズル２７の底面部は振動板２９となっており、加圧室基板２１には電圧をかける
ための共通電極３０が形成されている。電極基板２２は例えばホウ珪酸ガラスからなり、
エッチング等で形成された凹部にＩＴＯ（Indium Tin Oxide、インジウムスズ酸化物）等
からなる個別電極３１及び配線３２が設けられている。また、カバーガラス２３はホウ珪
酸ガラス、単結晶シリコン等からなる。

図９に示すインクジェットヘッド２０３の液体供給口２５からインクが供給されノズル
２７内に充填される。その後、共通電極３０及び個別電極３１に電圧を付与すると、それ
により生じる静電力により振動板２９が個別電極３１側に引き付けられ、電圧をオフにす
ると静電力が解除されて元の位置に戻ろうとする。このときにノズル（加圧室）２７に付
与される圧力によりノズル孔２０３Ａより液滴が吐出される。

上記インクジェットヘッド２０３の加圧室基板２１を、本実施の形態の支持基板３を用
いて加工（例えば、プラズマエッチング）することができる。このように、本実施の形態
によれば、薄型で微小な構造体であっても、精度良く加工することができる。

また、基板自身の加工に限られず、例えば、被処理基板１上に形成された膜のプラズマ
エッチングなどにも適用できる。さらに、基板上に形成される素子（例えば、トランジス
タ）の製造工程などにも適用できる。上記液滴吐出装置、半導体装置の他、液体表示体、
電気光学装置、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems、微小構造の電子機器シス
テム）などに用いられる構造体に広く適用可能である。

また、上記実施の形態においては、プラズマエッチングを例に説明したが、かかる処理
に限られず、基板の発熱を伴う処理、例えば、スパッタリングやプラズマＣＶＤ（Chemic
al vapor deposition、化学気相成長法）などの成膜処理にも適用可能であり、膜質の向
上を図ることができる。

特に、プラズマ雰囲気下で行われる処理においては、プラズマ自身もしくはプラズマで
加速された粒子（イオン等）が基板に衝突することにより発熱しやすい。また、電磁波が
生じ、その輻射により発熱する。よって、本実施の形態の支持基板又は冷却方法は、プラ
ズマ処理に用いて好適である。

このように、上記実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜
に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実
施の形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良
を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

実施の形態の構造体の製造工程を示す断面図である。 実施の形態の構造体の製造工程を示す断面図である。 実施の形態の支持基板の上面図である。 実施の形態の支持基板をステージ上に搭載した様子を示す斜視図である。 実施の形態の構造体の製造工程を示す断面図である。 剥離液の流入孔を利用した冷却方法を示す断面図である。 実施の形態の支持基板の他の構成を示す断面図である。 実施の形態の支持基板の他の構成を示す上面図である。 液滴吐出装置の吐出ヘッドの構造例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１…被処理基板、３…支持基板、３Ａ…支持部、３Ｂ…凹部、３Ｃ…孔、５…接着層、
７…ステージ、７Ａ…溝、９…フォトレジスト膜、１３Ｃ…貫通孔、２１…加圧室基板、
２２…電極基板、２３…カバーガラス、２５…液体供給口、２６…オリフィス、２７…ノ
ズル、２９…振動板、３０…共通電極、３１…個別電極、３２…配線、２０３…インクジ
ェットヘッド、２０３Ａ…ノズル孔

Claims (9)

1. 構造体が形成される被処理基板に支持基板を接合する工程であって、
   前記被処理基板に対向する表面と裏面とを連結する孔が設けられており、前記表面に支
   持部が突設された支持基板を接合する工程と、
   前記孔から前記表面にガスを流入させた状態で、前記被処理基板を処理する工程と、
   を有することを特徴とする構造体の製造方法。
2. 前記処理の後、前記被処理基板と支持基板とを分離する工程を有することを特徴とする
   請求項１記載の構造体の製造方法。
3. 前記接合は、接着層を介して行なわれることを特徴とする請求項１又は２記載の構造体
   の製造方法。
4. 前記接合は、接着層を介して行なわれ、前記分離は、前記孔より前記接着層の剥離液を
   流入させることにより行われることを特徴とする請求項２記載の構造体の製造方法。
5. 前記処理は、前記被処理基板の発熱を伴う処理であることを特徴とする請求項１乃至４
   のいずれか一項記載の構造体の製造方法。
6. 前記処理は、プラズマ雰囲気下、イオン照射下、若しくは電磁波照射下で行われること
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の構造体の製造方法。
7. 前記処理は、エッチング処理であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記
   載の構造体の製造方法。
8. 被処理基板を支持するための支持基板であって、
   前記被処理基板に対向する表面と裏面とを連結する孔が設けられており、前記表面に支
   持部が突設されたことを特徴とする支持基板。
9. 前記裏面に凹凸を有することを特徴とする請求項８記載の支持基板。

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