JPH02230751A - 結晶方位の同定方法及び本方法を用いて作成した機構デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、結晶方位の同定方法及び本方法を用いて作成
した機構デバイスに関する。

〔従来の技術〕

従来の結晶軸方位同定方法は、特開昭６２−５２４４号
公報で図示されている如く異方性エッチングを行った２
つのエッチングパターンを結晶軸方位を同定するために
形成していた。

また、文献　アイ・イー・イー，プロシーデイング，ボ
リューム　１３０，パート　１，ナンパー　２，４月　
１９８３年　第４９頁から第５９頁（ＩＥＥ，　ＰＲＯ
Ｃ．　，　Ｖｏｌ．　１３０，　Ｐｔ．１，Ｎｏ．２，
ＡＰＲＩＬ　　１９８３　　ＰＰ４９−５９）は、異方
性エッチングした放射状に所定の角度間隔で並ぶ複数の
エッチングパターンの内の１つを結晶軸方位を同定する
ために用いていた６〔発明が解決しようとする課題〕 従来技術として特開昭６２−５２４４号公報は、２つの
エッチングパターンをホトマスクの合わせとして形成し
ている。

結晶表面のエッチングパターンの相対する辺（２辺）は
，結晶の面方位依存性のために平行に形成なる。そのた
め、同一寸法の２つのエッチングパターンがあると，各
パターンのエッチング辺は平行となる。しかし２つのエ
ッチングパターンの中心を通る直線と各パターンのエッ
チング辺とは平行とならない６またエッチングパターン
形状はここで問題とする程度のバッツキを有している．
そのため２つのエッチングパターンの中心を求め、中心
間を結ぶ直線も基準線とはならない。従って１つのエッ
チングパターンをホトマスクパターンの合わせとして用
いなければならなかった。このため、結晶方位に基づく
マスクパターンと結晶方位との位置関係が大きくずれる
問題があった。また、シリコンウェハ間で位置ずれによ
る合わせ精度がばらつき所望の寸法精度が得られないと
いう問題があった。

さらに前記文献で示されるように結晶方位を同定して位
置合わせの基準パターンに用いようとする場合も上記と
同様の問題があった。

本発明の目的は上述の問題点を解決し、被膜に転写すべ
きホトマスクパターンの方向を結晶方位に精度良く合わ
せ得ることのできるウェハの結晶方位の同定方法を提供
することにある。

本発明のその他の目的は、前記方法を用いて得られる機
構デバイスを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、少なくとも２つ以上の同一エッチングパタ
ーンを用いて結晶方位を同定した以下の方法によって達
成される． シリコンウェハ上の端部近辺に放射状に配置した同一エ
ッチングパターンを形成する．それらエッチングパター
ンは、所定の角度間隔で並び放射状の直線上に少なくと
も２箇所以上所定の間隔で位置する。これら直線上に位
置するエッチングパターンの少なくとも２辺を結ぶ直線
によって結晶軸方向を同定する． また・、上記他の目的を達成するために上記の結晶方位
同定方法を用いて作成したエッチング部材を用いる． 〔作用〕 放射状に並んだエッチング形状の中で、１本の直線上に
ある２つのエッチングパターンの２辺を結ぶ直線は、結
晶方位を正確にあらわしている。

これを合わせに用いることで、シリコンウェハ上の被膜
にはホトマスクパターンが正確に転写されるので，所望
の寸法精度が得られる。さらにウェハ毎のエッチングパ
ターン寸法のばらつきも小さくなる。

〔実施例〕

以下に本発明について実施例に基づいて説明する。

実施例　１ 第１図は、結晶面方位を同定するために、Ｓｉウェハ１
上の熱酸化膜２に放射状に円形の酸化膜除去部３を形成
し，その除去部の８１ウェハ１を異方性エッチングして
．四角錐状の穴パターンを形成したところを示す、 まずこれは，結晶面方位が（１００｝のＳｉウェハ１の
両面に約１．５μｍの熱酸化膜２を形成する。次に、そ
の表面にレジストを塗布する。ホトマスクの放射パター
ンの中心となる放射線４とウェハのオリエンテーション
フラット５（結晶軸方向＜１１０＞）が、ほぼ平行にな
るように合わせて、ホトリソグラフィによってレジスト
に放射パターンを転写する。（ホトマスクとレジストは
示さず。）その後、露出している酸化膜部分をフッ酸系
エッチング液でエッチングして、酸化膜除去部３を形成
した。レジスト除去後、酸化膜除去部３のＳｉウェハ１
を水酸化カリウム（以後ＫＯＨと記す）水溶液で異方性
エッチングした。ここで円形の酸化膜除去部３の直径を
１００μｍとし、放射線上に形成した酸化膜除去部３間
の間隔２を１．５０１！ｌ　とした。放射腺６は、±５
″の範囲内にθ＝０．１゜　刻みで並んでおり、１本の
放射線６に円形の酸化膜除去部３を２個配置した。（第
１図には、６個のみ図示した。） 次に、光学顕微鏡で四角錐状の穴パターン７をＮｔ察す
る。光学顕微鏡視野内の罫線を用いて、四角錐状の穴パ
ターン７の２辺が罫線と重なる、すなわち直線上に並ぶ
２個の四角錐状の穴パターン７を選択し，結晶軸方向＜
１１０＞を同定した。

この２個の四角錐状の穴パターン７を第２図に示すよう
にホトマスク８の合わせパターン９に合わせ、前回と同
様にして熱酸化膜２にマスクのパターン１２を転写し．
ＫＯＨ水溶液を用いて異方性エッチングを行なった（深
さ約１５０μｍ）。その結果、結晶方位からの合わせず
れが±０．０５゜以下という非常に精度の良い合わせが
できた。異方性エッチングにより除去した部分は熱酸化
膜２に転写されたホトマスクパターンの形状と等しく，
所望の寸法精度が得られている。なお今回は熱酸化膜除
去部３の形状が円形であったが方形であっても良い。ま
た、実施例ではＳｉのエッチング防止用の被膜として熱
酸化膜を用いたが、スバッタＳｉｎ２膜，ＣＶＤによる
Ｓｉ，Ｎ４膜あるいはプラズマＳｉ３Ｎ．であっても良
い。また、異方性エッチング液として．ＫＯＨ水溶液以
外にビロカテコールとエチレンジアミンの水溶液、ヒド
ラジン水溶液、ＫＯＨ水溶液にアルコールを添加した工
ッチング液であってもよい． 次にＳｉウェハ１の結晶面方位が（１１０）の場合の結
晶方位同定方法について説明する。

第１図と同様に熱酸化膜２に放射パターンを形成する。

ここでオリエンテーションフラット５の結晶軸方向は、
＜１　１　１＞である。ＫＯＨ水溶液を用いて異方性エ
ッチングを行なうと第３図のように菱形四角柱の穴１３
が形成される。これらの菱形四角柱状の穴１３の中から
２辺が直線上に並ぶ２個の四角柱状の穴１３を選択し、
結晶軸方向＜２１１＞を同定した。第４図に示すように
ホトマスク８の合わせパターン９に合わせた。前回と同
様にして熱酸化膜２にホトマスクのパターンを転写し、
ＫＯＨ水溶液を用いてシリコンの異方性エッチングを行
なった（深さ約１５０μｍ）。その結果，結晶方位に対
する合わせ精度は±０．０５゜以下と、非常に高精度な
合わせができた。

以上のように、放射上に並んだエッチングパターン（こ
こでは四角錐状の穴又は四角柱状の穴）から２辺が直線
上に並ぶ２個のエッチングパタ−ンを用いると、結晶方
位を正確に同定することができる。また、この同定方法
を利用してホトマスクの合わせを行なえば，Ｓｉウェハ
の結晶方位とマスクパターンの方向とを正確に合わせる
ことができるので所望の寸法精度で異方性エッチング加
工が行なえる．さらに、ウェハ毎の加工ばらつきを１μ
ｍ以下に抑えることができる． 実施例　２ 実施例２は，放射パターンを点対称に配置した場合につ
いて説明する． 第５図は、実施例１と同様の手順で結晶面方位が（１０
０）の５インチのＳｉウェハ１表面の熱酸化膜２に点対
称な放射パターンを形成し、Ｓｉの異方性エッチングを
行ない四角錐状の穴パターン７を形成した図を示す。放
射パターンは、±５ａの範囲をθ＝０．１゜　刻みで、
１本の放射線６上に円形の酸化膜除去部３を２個ずつ配
置した。（第５図には、１２個のみ図示した。）Ｖ化膜
除去部３の直径は８０μｍ、酸化膜除去部３の間隔２は
３ｍ＋、放射線の中心１１から外側の酸化膜除去部３ま
での距離ｒは５０ＩＩｎとした。

実施例１と同様に光学顕微鏡でパターンを観察し、２辺
が直線上に並ぶ２個の四角錐状の穴パターン７を選択し
た．２個の四角錐状の穴パターン７をホトマスク８（第
６図）の正方形合わせパターン１５（９０μｍ角）に合
わせ、実施例１と同様にして、異方性エッチングを行な
った（深さ約１００μｍ）。その結果、結晶方位との合
わせ精度が±ｏ．０７゜　以下と非常に精度が良いため
、所望の寸法精度が得られた。

以上のように点対称放射パターンを用いると従来から知
られているホトマスクの合わせ方法が適用でき、ウェハ
の結晶方位とマスクパターンとを正確に合わせることが
できる。

実施例　３ 上記実施例１，２を用いて第７図及び第８図のような光
ファイバーガイドを作成した．これは、実施例１，２を
用いて形成された加工パターンを所定の大きさに切り出
して、光ファイバーガイドの部材として用いている。第
７図には、実施例１（第２図）を用いて形成したシリコ
ン結晶面（１１１）から成るＳｉＶ溝ガイド１００とＳ
ｉ四角錐ガイド１０１を光ファイバーアレイ１０２と光
導波路アレイ１０３との光接続に用いた光ファイバーガ
イドを示す。第８図において、Ｓｉ四角錐ガイド１０１
には四角錐状の貫通口が４つ形成されている。このＳｉ
四角錐ガイド１０１は、四角錐状の加工パターンを形成
したのち、その厚さが約８０μｍとなるまで裏面全体を
エッチング又は研磨して作成した。ＳｉＶ溝ガイド１０
０は、ウェハにＶ溝加工したものを所定の大きさに切り
出して用いている。光導波路１０３はＩｎＰ半導体製基
板上のＩｎＧａＡｓＰからなる．マウント１０４はコバ
ール合金製である．この光ファイバーガイドを用いると
±１μｍ以下の高い精度で光軸合わせが行なえた．第８
図には、実施例２（第６図）を用いて形成したシリコン
結晶面（１　１　１）から成るＳｉＶ溝おさえ１１０と
ＳｉＶ溝ガイド基板１１１を用いて光ファイバーアレイ
１０２相互の光接続に用いた光ファイバーガイドを示す
。この光ファイバーガイドを用いると±１μｍ以下の亮
い精度で光軸合わせが行なえた。

本方法を用いることで光ファイバーガイドの信頼性、歩
留りを向上することができる。また、シリコンダイヤフ
ラムセンサのダイヤフラムの異方性エッチング加工に本
方法を用いることで、信頼性、歩留りを向上することが
できる． 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明に係る結晶方位同定方法を用
いると、マスクのパターンの方向とウェハの結晶方位を
精度良く合わせることができるので、エッチング加工時
の寸法精度を向上させる効果がある．さらに本発明を用
いて作成したエッチング部材を用いること光ファイバー
ガイドの光軸合わせを高精度に行なえるので信頼性、歩
留りを向上させる効果がある．

【図面の簡単な説明】

第１図は、結晶面方位同定用パターンをＳｉウェハに放
射状に形成したところを示す図、第２図は、ウェハにホ
トマスクを重ねウェハの同定用パターンとホトマスクの
合わせパターンとを合わせたところを示す図，第３図は
、同定用パターンをＳｉウェハに放射状に形成したとこ
ろを示す図、第４図は、ウェハにホトマスクを重ねウェ
ハの同定用パターンとホトマスクの合わせパターンとを
合わせたところを示す図，第５図は、同定用パターンを
Ｓｉウェハに形成したところを示す図、第６図は，ウェ
ハにホトマスクを重ねウェハの同定用パターンとホトマ
スクの合わせパターンとを合わせたところを示す図、第
７図は、実施例１で形成されたＳｉＶ溝ガイドとＳｉ四
角錐ガイドを用いた光ファイバーガイドを示す図，第８
図は、実施例２で形成されたＳｉＶ溝ガイドを用いた光
ファイバーガイドを示す図である． １・・・Ｓｉウェハ、２・・・熱酸化膜、３・・・酸化
膜除去部、４・・・中心となる放射線、５・・・オリエ
ンテーションフラット、６・・・放射線、７・・・四角
錐状の穴パターン，８・・・ホトマスク，９・・・合わ
せパターン、１０・・・マスクの光遮蔽膜、１１・・・
マスクの光遮蔽膜除去部、１２・・・マスクのパターン
１３・・・菱形四角柱の穴、１４・・・放射線の中心、
１５・・・正方形合わせパターン、１００・・・ＳｉＶ
溝ガイド、１０１・・・Ｓｉ四角錐ガイド、１０２・・
・光ファイバーアレイ、１０３・・・光導波路、１０４
・・・マウント、１１０・・・ＳｉＶ溝おさえガイド、
１１１・・・ＳｉＶ溝ガイ４　　中１ｕ１力丈身丁悸４
タ “／　四痺憤ｌ尺の穴パターン ９　　合七七ノｖターン　　ｌ３　　隻形四角柱の穴第 乙 阻 ！５ 上方ｅ合７｝７広ハ９ターン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、結晶のエッチング形状から結晶方位を同定する方法
   において、前記結晶表面の被膜に放射状のパターンニン
   グを施し、該パターンニング部の結晶露出部分を異方性
   エッチングすることにより所定の結晶面を検出し、結晶
   方位を同定したことを特徴とする結晶方位の同定方法。 ２、請求項１記載の結晶方位の同定方法において、パタ
   ーンニング部の結晶露出部分が、所定の角度間隔で並ぶ
   放射状の直線上に、該直線当たり少なくとも２箇所以上
   所定の間隔で配置されていることを特徴とする結晶方位
   の同定方法。 ３、請求項１又は２記載の結晶方位の同定方法において
   、エッチング形状の中心を通る直線上にある２つ以上の
   エッチング形状が結晶表面に成す辺の内、それぞれの２
   辺が上記直線と平行であることを特徴とする結晶方位の
   同定方法。 ４、請求項１、２、又は３のいずれかに記載の結晶方位
   の同定方法において、該エッチング形状の寸法が同一で
   あることを特徴とする結晶方位の同定方法。 ５、請求項３又は４記載の結晶方位の同定方法において
   、２つ以上のエッチング形状が結晶表面に成す辺の内、
   少なくとも２つのエッチング形状の１辺を直線に一致さ
   せて結晶軸方位を同定したことを特徴とする結晶方位の
   同定方法。 ６、請求項３、４、又は５のいずれかに記載の結晶方位
   の同定方法において、少なくとも２つのエッチング形状
   の１辺が直線に一致するエッチング形状をマスクパター
   ンの合わせに用いたことを特徴とする結晶方位の同定方
   法。 ７、請求項３、４、５又は６のいずれかに記載の結晶方
   位の同定方法において、上記結晶として面方位｛１００
   ｝のシリコン単結晶ウェハに上記異方性エッチングによ
   って結晶面｛１１１｝から成る四角錐状の穴を形成した
   ことを特徴とする結晶方位の同定方法。 ８、請求項７記載の結晶方位の同定方法において結晶軸
   方向〈１１０〉を同定したことを特徴とする結晶方位の
   同定方法。 ９、請求項３、４、５又は６記載の結晶方位の同定方法
   において、上記結晶として面方位｛１１０｝のシリコン
   単結晶ウェハに上記異方性エッチングによって結晶面｛
   １１１｝から成る四角柱状の穴を形成したことを特徴と
   する結晶方位の同定方法。 １０、請求項９記載の結晶方位の同定方法において、結
   晶軸方向〈２１１〉を同定したことを特徴とする結晶方
   位の同定方法。 １１、請求項５、６、７及び８記載の方法を用いてウェ
   ハの結晶方位を同定し、該結晶方位に合わせてマスクパ
   ターンを被膜に形成し、該パターン部の結晶露出部分を
   異方性エッチングして、所定の結晶面を形成した部材を
   用いたことを特徴とする機構デバイス。