JPH118222A - シリコン基板の加工方法 - Google Patents
シリコン基板の加工方法Info
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- JPH118222A JPH118222A JP15877397A JP15877397A JPH118222A JP H118222 A JPH118222 A JP H118222A JP 15877397 A JP15877397 A JP 15877397A JP 15877397 A JP15877397 A JP 15877397A JP H118222 A JPH118222 A JP H118222A
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- Japan
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- hole
- silicon substrate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】被エッチング面積が増加してもエッチングレー
トが低下しないシリコン基板の加工方法を提供する。 【解決手段】シリコン基板表面にドライエッチングのた
めのマスク層を形成する第１の工程と、前記マスク層に
任意形状の貫通穴パターンを形成する第２の工程と、前
記貫通穴パターン内部に穴開け加工を施して前記貫通穴
パターンより小さい貫通穴を形成する第３の工程と、前
記貫通穴パターンより小さい貫通穴形成後に異方性ドラ
イエッチングによって前記シリコン基板表面に垂直な任
意形状の貫通穴を形成する第４の工程と、を有すること
を特徴とするシリコン基板の加工方法。
トが低下しないシリコン基板の加工方法を提供する。 【解決手段】シリコン基板表面にドライエッチングのた
めのマスク層を形成する第１の工程と、前記マスク層に
任意形状の貫通穴パターンを形成する第２の工程と、前
記貫通穴パターン内部に穴開け加工を施して前記貫通穴
パターンより小さい貫通穴を形成する第３の工程と、前
記貫通穴パターンより小さい貫通穴形成後に異方性ドラ
イエッチングによって前記シリコン基板表面に垂直な任
意形状の貫通穴を形成する第４の工程と、を有すること
を特徴とするシリコン基板の加工方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板の加
工方法に関する。
工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】異方性ドライエッチングによってシリコ
ン基板に垂直な貫通穴を形成する、従来の一般的なシリ
コン基板の製造方法のプロセスの概略を図２に示す。
ン基板に垂直な貫通穴を形成する、従来の一般的なシリ
コン基板の製造方法のプロセスの概略を図２に示す。
【０００３】まず、シリコン基板２１の表面２２に、酸
化膜、レジスト等のエッチングマスク材２３を形成し、
フォトエッチングプロセスなどにより、エッチングパタ
ーン２４を形成する。このシリコン基板２１に異方性ド
ライエッチングを施し、貫通穴２５を形成する。
化膜、レジスト等のエッチングマスク材２３を形成し、
フォトエッチングプロセスなどにより、エッチングパタ
ーン２４を形成する。このシリコン基板２１に異方性ド
ライエッチングを施し、貫通穴２５を形成する。
【０００４】この時、前記シリコン基板２１の表面２２
に対して壁面が垂直な貫通穴が得られるように、使用ガ
ス、エッチング圧力、ガス流量、ガス混合比、プラズマ
出力等の異方性ドライエッチング条件を最適化する。
に対して壁面が垂直な貫通穴が得られるように、使用ガ
ス、エッチング圧力、ガス流量、ガス混合比、プラズマ
出力等の異方性ドライエッチング条件を最適化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来の
シリコン基板の加工方法には、次に挙げるような課題が
あった。
シリコン基板の加工方法には、次に挙げるような課題が
あった。
【０００６】被エッチング面積が小さい場合には高速で
エッチング可能であっても、被エッチング面積が大きく
なるとエッチングレートが低下してしまうという課題が
あった。これは一般的にローディング効果と呼ばれる現
象である。例えば、４インチのシリコン基板にドライエ
ッチングを施す場合、５．５０ｃｍ２をドライエッチン
グする場合のエッチングレートを１とすると、２３．５
６ｃｍ２をドライエッチングする場合のエッチングレー
トは０．７５まで低下する場合もある。
エッチング可能であっても、被エッチング面積が大きく
なるとエッチングレートが低下してしまうという課題が
あった。これは一般的にローディング効果と呼ばれる現
象である。例えば、４インチのシリコン基板にドライエ
ッチングを施す場合、５．５０ｃｍ２をドライエッチン
グする場合のエッチングレートを１とすると、２３．５
６ｃｍ２をドライエッチングする場合のエッチングレー
トは０．７５まで低下する場合もある。
【０００７】本発明は前述の課題を解決するものであ
り、その目的は被エッチング面積が増加しても、エッチ
ングレートが低下しないようなシリコン基板の加工方法
を提供することである。
り、その目的は被エッチング面積が増加しても、エッチ
ングレートが低下しないようなシリコン基板の加工方法
を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 （１）請求項１のシリコン基板の加工方法は、シリコン
基板表面にドライエッチングのためのマスク層を形成す
る第１の工程と、前記マスク層に任意形状の貫通穴パタ
ーンを形成する第２の工程と、前記貫通穴パターン内部
に穴開け加工を施し前記貫通穴パターンより小さい貫通
穴を形成する第３の工程と、前記貫通穴パターンより小
さい貫通穴形成後に異方性ドライエッチングによって前
記シリコン基板表面に垂直な任意形状の貫通穴を形成す
る第４の工程と、を有することを特徴とする。
基板表面にドライエッチングのためのマスク層を形成す
る第１の工程と、前記マスク層に任意形状の貫通穴パタ
ーンを形成する第２の工程と、前記貫通穴パターン内部
に穴開け加工を施し前記貫通穴パターンより小さい貫通
穴を形成する第３の工程と、前記貫通穴パターンより小
さい貫通穴形成後に異方性ドライエッチングによって前
記シリコン基板表面に垂直な任意形状の貫通穴を形成す
る第４の工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】（２）請求項２のシリコン基板の加工方法
は、請求項１に記載のシリコン基板の加工方法におい
て、レーザー加工又は放電加工を用いて第３の工程を実
施することを特徴とする。
は、請求項１に記載のシリコン基板の加工方法におい
て、レーザー加工又は放電加工を用いて第３の工程を実
施することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な例につい
て実施例に基づいて詳細に説明する。
て実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１１】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
係るシリコン基板の加工方法の説明図である。加工方法
の工程に沿って説明する。
係るシリコン基板の加工方法の説明図である。加工方法
の工程に沿って説明する。
【００１２】（ａ）まず、４インチシリコン基板１１
（基板面積７８．５４ｃｍ２）に水蒸気雰囲気中におい
て１１００℃の熱処理を４時間施す事により、全面に酸
化膜１２を形成する。
（基板面積７８．５４ｃｍ２）に水蒸気雰囲気中におい
て１１００℃の熱処理を４時間施す事により、全面に酸
化膜１２を形成する。
【００１３】（ｂ）その後、フォトエッチングによって
前記酸化膜１２にエッチングパターン１３を形成する。
フォトエッチングに使用したマスクとしては、エッチン
グパターン面積が６．２８ｃｍ２、１１．７８ｃｍ２、
２３．５６ｃｍ２、３５．３４ｃｍ２、４７．１２ｃｍ
２と５種類のエッチングマスクを使用した。パターンは
全て直径１００μｍの円形であり、パターンの数を変更
することで、エッチングパターン面積を変更した。
前記酸化膜１２にエッチングパターン１３を形成する。
フォトエッチングに使用したマスクとしては、エッチン
グパターン面積が６．２８ｃｍ２、１１．７８ｃｍ２、
２３．５６ｃｍ２、３５．３４ｃｍ２、４７．１２ｃｍ
２と５種類のエッチングマスクを使用した。パターンは
全て直径１００μｍの円形であり、パターンの数を変更
することで、エッチングパターン面積を変更した。
【００１４】（ｃ）その後、前記シリコン基板１１上に
形成された前記エッチングパターン１３の内部にＹＡＧ
レーザーを照射し、前記エッチングパターン１３より小
さい貫通穴１４（以下先貫通孔１４とする）を形成す
る。実施例１では、前記先貫通穴１４の直径が、８０μ
ｍとなるように穴開け加工したので、被ドライエッチン
グ面積は６４％減少する。
形成された前記エッチングパターン１３の内部にＹＡＧ
レーザーを照射し、前記エッチングパターン１３より小
さい貫通穴１４（以下先貫通孔１４とする）を形成す
る。実施例１では、前記先貫通穴１４の直径が、８０μ
ｍとなるように穴開け加工したので、被ドライエッチン
グ面積は６４％減少する。
【００１５】（ｄ）その後、このシリコン基板に異方性
ドライエッチングを施し、貫通穴１５を形成する。
ドライエッチングを施し、貫通穴１５を形成する。
【００１６】（ｅ）その後、必要に応じて前記熱酸化膜
１２を除去する。
１２を除去する。
【００１７】図３は、実施例１の加工方法を実施するこ
とによって得られた、エッチングパターン面積とシリコ
ンエッチングレート比の関係を示すグラフである（実線
で表示）。このグラフには、比較のために前記先貫通穴
１４を形成しなかった場合のシリコンエッチングレート
比も同時に示してある（波線で表示）。シリコンエッチ
ングレート比は、エッチングパターン面積が６．２８ｃ
ｍ２で前記先貫通穴１４が無い場合を１として表してい
る。
とによって得られた、エッチングパターン面積とシリコ
ンエッチングレート比の関係を示すグラフである（実線
で表示）。このグラフには、比較のために前記先貫通穴
１４を形成しなかった場合のシリコンエッチングレート
比も同時に示してある（波線で表示）。シリコンエッチ
ングレート比は、エッチングパターン面積が６．２８ｃ
ｍ２で前記先貫通穴１４が無い場合を１として表してい
る。
【００１８】このように、前記先貫通穴１４が無い場合
には、エッチングパターン面積の増加とともにシリコン
エッチングレート比が急激に低下してしまう。これに対
し、前記先貫通穴１４がある場合には、エッチングパタ
ーン面積の増加とともにシリコンエッチングレート比は
減少するが、前記先貫通穴１４が無い場合より緩やかに
低下し、前記先貫通穴１４形成による被エッチング面積
減少の効果が認められる。
には、エッチングパターン面積の増加とともにシリコン
エッチングレート比が急激に低下してしまう。これに対
し、前記先貫通穴１４がある場合には、エッチングパタ
ーン面積の増加とともにシリコンエッチングレート比は
減少するが、前記先貫通穴１４が無い場合より緩やかに
低下し、前記先貫通穴１４形成による被エッチング面積
減少の効果が認められる。
【００１９】（実施例２）実施例２のプロセスは、実施
例１とほぼ同じであるので、図１を用いて説明する。
例１とほぼ同じであるので、図１を用いて説明する。
【００２０】（ａ）まず、４インチシリコン基板１１
（７８．５４ｃｍ２）に水蒸気雰囲気中において１１０
０℃の熱処理を４時間施す事により、全面に酸化膜１２
を形成する。
（７８．５４ｃｍ２）に水蒸気雰囲気中において１１０
０℃の熱処理を４時間施す事により、全面に酸化膜１２
を形成する。
【００２１】（ｂ）その後、フォトエッチングによって
前記酸化膜１２にエッチングパターン１３を形成する。
フォトエッチングに使用したマスクとしては、エッチン
グパターン面積が６ｃｍ２、１２ｃｍ２、２４ｃｍ２、
３６ｃｍ２、４８ｃｍ２と５種類のエッチングマスクを
使用した。パターンは全て一辺５ｍｍの正方形であり、
パターンの数を変更することで、エッチングパターン面
積を変更した。
前記酸化膜１２にエッチングパターン１３を形成する。
フォトエッチングに使用したマスクとしては、エッチン
グパターン面積が６ｃｍ２、１２ｃｍ２、２４ｃｍ２、
３６ｃｍ２、４８ｃｍ２と５種類のエッチングマスクを
使用した。パターンは全て一辺５ｍｍの正方形であり、
パターンの数を変更することで、エッチングパターン面
積を変更した。
【００２２】（ｃ）その後、前記シリコン基板１１上に
形成された前記エッチングパターン１３の内側の１００
μｍ離れたところを、ＹＡＧレーザーで走査・照射し、
先貫通孔１４を形成する。実施例２では、前記エッチン
グパターンが一辺５ｍｍの正方形であるのに対し、前記
先貫通穴１４は一辺が４．８ｍｍとなるように穴開け加
工したので、被エッチング面積は９２％減少する。
形成された前記エッチングパターン１３の内側の１００
μｍ離れたところを、ＹＡＧレーザーで走査・照射し、
先貫通孔１４を形成する。実施例２では、前記エッチン
グパターンが一辺５ｍｍの正方形であるのに対し、前記
先貫通穴１４は一辺が４．８ｍｍとなるように穴開け加
工したので、被エッチング面積は９２％減少する。
【００２３】（ｄ）その後、このシリコン基板に異方性
ドライエッチングを施し、貫通穴１５を形成する。
ドライエッチングを施し、貫通穴１５を形成する。
【００２４】（ｅ）その後、必要に応じて前記熱酸化膜
１２を除去する。
１２を除去する。
【００２５】図４は、実施例２の加工方法を実施するこ
とによって得られた、エッチングパターン面積とシリコ
ンエッチングレート比の関係を示すグラフである（実線
で表示）。このグラフには、比較のために前記先貫通穴
１４を形成しなかった場合のシリコンエッチングレート
比も同時に示してある（波線で表示）。シリコンエッチ
ングレート比は、エッチングパターン面積が６ｃｍ２で
前記先貫通穴１４が無い場合を１として表している。
とによって得られた、エッチングパターン面積とシリコ
ンエッチングレート比の関係を示すグラフである（実線
で表示）。このグラフには、比較のために前記先貫通穴
１４を形成しなかった場合のシリコンエッチングレート
比も同時に示してある（波線で表示）。シリコンエッチ
ングレート比は、エッチングパターン面積が６ｃｍ２で
前記先貫通穴１４が無い場合を１として表している。
【００２６】このように、前記先貫通穴１４が無い場合
には、エッチングパターン面積の増加とともにシリコン
エッチングレート比が急激に低下してしまう。これに対
し、前記先貫通穴１４がある場合には、エッチングパタ
ーン面積の増加とともにシリコンエッチングレート比は
減少するが、前記先貫通穴１４が無い場合より緩やかに
低下し、前記先貫通穴１４形成による被エッチング面積
減少の効果が認められる。
には、エッチングパターン面積の増加とともにシリコン
エッチングレート比が急激に低下してしまう。これに対
し、前記先貫通穴１４がある場合には、エッチングパタ
ーン面積の増加とともにシリコンエッチングレート比は
減少するが、前記先貫通穴１４が無い場合より緩やかに
低下し、前記先貫通穴１４形成による被エッチング面積
減少の効果が認められる。
【００２７】（実施例３）実施例３のプロセスは、実施
例１とほぼ同じであるので、図１を用いて説明する。
例１とほぼ同じであるので、図１を用いて説明する。
【００２８】（ａ）まず、４インチシリコン基板１１
（７８．５４ｃｍ２）に水蒸気雰囲気中において１１０
０℃の熱処理を４時間施す事により、全面に酸化膜１２
を形成する。
（７８．５４ｃｍ２）に水蒸気雰囲気中において１１０
０℃の熱処理を４時間施す事により、全面に酸化膜１２
を形成する。
【００２９】（ｂ）その後、フォトエッチングによって
前記酸化膜１２にエッチングパターン１３を形成する。
フォトエッチングに使用したマスクとしては、エッチン
グパターン面積が６ｃｍ２、１２ｃｍ２、２４ｃｍ２、
３６ｃｍ２、４８ｃｍ２と５種類のエッチングマスクを
使用した。パターンは全て一辺５ｍｍの正方形であり、
パターンの数を変更することで、エッチングパターン面
積を変更した。
前記酸化膜１２にエッチングパターン１３を形成する。
フォトエッチングに使用したマスクとしては、エッチン
グパターン面積が６ｃｍ２、１２ｃｍ２、２４ｃｍ２、
３６ｃｍ２、４８ｃｍ２と５種類のエッチングマスクを
使用した。パターンは全て一辺５ｍｍの正方形であり、
パターンの数を変更することで、エッチングパターン面
積を変更した。
【００３０】（ｃ）その後、前記シリコン基板１１上に
形成された前記エッチングパターン１３の内側に、放電
加工によって先貫通孔１４を形成する。実施例３では、
前記エッチングパターンが一辺５ｍｍの正方形であるの
に対し、前記先貫通穴１４は一辺が４ｍｍとなるように
穴開け加工したので、被エッチング面積は６４％減少す
る。
形成された前記エッチングパターン１３の内側に、放電
加工によって先貫通孔１４を形成する。実施例３では、
前記エッチングパターンが一辺５ｍｍの正方形であるの
に対し、前記先貫通穴１４は一辺が４ｍｍとなるように
穴開け加工したので、被エッチング面積は６４％減少す
る。
【００３１】（ｄ）その後、このシリコン基板に異方性
ドライエッチングを施し、貫通穴１５を形成する。
ドライエッチングを施し、貫通穴１５を形成する。
【００３２】（ｅ）その後、必要に応じて前記熱酸化膜
１２を除去する。
１２を除去する。
【００３３】図５は、実施例３の加工方法を実施するこ
とによって得られた、エッチングパターン面積とシリコ
ンエッチングレート比の関係を示すグラフである（実線
で表示）。このグラフには、比較のために前記先貫通穴
１４を形成しなかった場合のシリコンエッチングレート
比も同時に示してある（波線で表示）。シリコンエッチ
ングレート比は、エッチングパターン面積が６ｃｍ２で
前記先貫通穴１４が無い場合を１として表している。
とによって得られた、エッチングパターン面積とシリコ
ンエッチングレート比の関係を示すグラフである（実線
で表示）。このグラフには、比較のために前記先貫通穴
１４を形成しなかった場合のシリコンエッチングレート
比も同時に示してある（波線で表示）。シリコンエッチ
ングレート比は、エッチングパターン面積が６ｃｍ２で
前記先貫通穴１４が無い場合を１として表している。
【００３４】このように、前記先貫通穴１４が無い場合
には、エッチングパターン面積の増加とともにシリコン
エッチングレート比が急激に低下してしまう。これに対
し、前記先貫通穴１４がある場合には、エッチングパタ
ーン面積の増加とともにシリコンエッチングレート比は
減少するが、前記先貫通穴１４が無い場合より緩やかに
低下し、前記先貫通穴１４形成による被エッチング面積
減少の効果が認められる。
には、エッチングパターン面積の増加とともにシリコン
エッチングレート比が急激に低下してしまう。これに対
し、前記先貫通穴１４がある場合には、エッチングパタ
ーン面積の増加とともにシリコンエッチングレート比は
減少するが、前記先貫通穴１４が無い場合より緩やかに
低下し、前記先貫通穴１４形成による被エッチング面積
減少の効果が認められる。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、エッチン
グパターン面積が増加した場合でも、ドライエッチング
前に穴開け加工を施す事によって被エッチング面積を減
少させ、ドライエッチング時のエッチングレート低下を
防止するという効果を有する。
グパターン面積が増加した場合でも、ドライエッチング
前に穴開け加工を施す事によって被エッチング面積を減
少させ、ドライエッチング時のエッチングレート低下を
防止するという効果を有する。
【００３６】それによって、ドライエッチング工程のス
ループット向上を図ることができる。
ループット向上を図ることができる。
【００３７】なお、上述の実施例１から実施例３におい
ては、ドライエッチングマスクとして熱酸化膜を用いて
いるが、本発明の効果はこれに限定されるものではな
く、フォトレジスト、金属薄膜等、ドライエッチングの
マスク材として使用できるものであれば何でも良いのは
もちろんである。
ては、ドライエッチングマスクとして熱酸化膜を用いて
いるが、本発明の効果はこれに限定されるものではな
く、フォトレジスト、金属薄膜等、ドライエッチングの
マスク材として使用できるものであれば何でも良いのは
もちろんである。
【００３８】また同様に、上述の実施例１および実施例
２においては、先貫通穴１４形成のためにＹＡＧレーザ
ーを用いているが、これに限定されるものではなく、穴
開け加工可能であればどのレーザーでも良いのはもちろ
んである。
２においては、先貫通穴１４形成のためにＹＡＧレーザ
ーを用いているが、これに限定されるものではなく、穴
開け加工可能であればどのレーザーでも良いのはもちろ
んである。
【図１】 本発明のシリコン基板の加工方法の説明図。
【図２】 従来のシリコン基板の加工方法の説明図。
【図３】 実施例１の結果を示す図。
【図４】 実施例２の結果を示す図。
【図５】 実施例３の結果を示す図。
１１、２１ シリコン基板 １２ 熱酸化膜 １３、２４ エッチングパターン １４ 先貫通穴 １５、２５ 貫通穴 ２２ シリコン基板の表面 ２３ ドライエッチングマスク
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン基板表面にドライエッチングの
ためのマスク層を形成する第１の工程と、前記マスク層
に任意形状の貫通穴パターンを形成する第２の工程と、
前記貫通穴パターン内部に穴開け加工を施して前記貫通
穴パターンより小さい貫通穴を形成する第３の工程と、
前記貫通穴パターンより小さい貫通穴形成後に異方性ド
ライエッチングによって前記シリコン基板表面に垂直な
任意形状の貫通穴を形成する第４の工程と、を有するこ
とを特徴とするシリコン基板の加工方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のシリコン基板の加工方法
において、 レーザー加工又は放電加工を用いて第３の工程を実施す
ることを特徴とするシリコン基板の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15877397A JPH118222A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | シリコン基板の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15877397A JPH118222A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | シリコン基板の加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH118222A true JPH118222A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15679034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15877397A Withdrawn JPH118222A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | シリコン基板の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH118222A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001176848A (ja) * | 1999-12-14 | 2001-06-29 | Chemitoronics Co Ltd | プラズマエッチング装置およびこれを用いたエッチングの方法 |
| JP2003502161A (ja) * | 1999-06-16 | 2003-01-21 | キオニックス インコーポレーテッド | マイクロエレクトロメカニカルおよびマイクロフルイディック装置を製造する改良された方法 |
| US7357486B2 (en) | 2001-12-20 | 2008-04-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of laser machining a fluid slot |
-
1997
- 1997-06-16 JP JP15877397A patent/JPH118222A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003502161A (ja) * | 1999-06-16 | 2003-01-21 | キオニックス インコーポレーテッド | マイクロエレクトロメカニカルおよびマイクロフルイディック装置を製造する改良された方法 |
| JP2001176848A (ja) * | 1999-12-14 | 2001-06-29 | Chemitoronics Co Ltd | プラズマエッチング装置およびこれを用いたエッチングの方法 |
| US7357486B2 (en) | 2001-12-20 | 2008-04-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of laser machining a fluid slot |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040907 |