(57)【要約】【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、半導体基板１０上に微細構造体を形成する工程と、半導体基板１０上に、該半導体基板１０の外周部が接着部２４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、半導体基板１０をエッチング処理する工程と、エッチング保護膜１８のうち半導体基板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を除去する除去工程とを含み、前記除去工程は、エッチング保護膜１８のうち接着部２４の内周をレーザ照射することにより、当該エッチング保護膜１８を切断除去するものであって、レーザ照射は光源５２から射出されたレーザ光５５を分岐することにより複数の照射点を有するように行うことを特徴とする。【選択図】  図２
2006082167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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除去工程と、を含み、
前記除去工程は、前記エッチング保護膜のうち前記接着部の内周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ものであって、前記レーザ照射は、光源から射出されたレーザ光を分岐することにより複数の照射点を有するように行うことを特徴とする微細構造体の製造方法。
【請求項２】
前記除去工程において、前記光源と前記エッチング保護膜との間に前記レーザ光を分岐するための分岐手段を配置させ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。
【請求項３】
前記分岐手段が、回折格子又はビームスプリッタであることを特徴とする請求項２に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項４】
前記半導体基板が平面視円状又は円弧状であり、前記貼合せ工程は該半導体基板形状に沿って前記接着部が平面視円状又は円弧状となるように行われるものであって、
前記除去工程においては、前記円状又は円弧状の接着部に沿って、照射点が円状又は円弧状に配置するように前記レーザ光を分岐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。
【請求項５】
前記除去工程において、前記エッチング保護膜の切断加工線が断続的となるようにレーザ照射を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の微細構造体の製造方法。
【請求項６】
前記除去工程後には、前記半導体基板を分割して個々の微細構造体を得る工程を含む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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【特許文献１】特開平７−２４５２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。このような樹脂の除去作業には、手間を要し、また樹脂の除去に溶剤を用いる場合には、半導体デバイス等が形成されたウェハの微細構造体形成領域に溶剤が付着し、微細構造体形成領域が汚染されてしまう惧れがある。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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除去工程とを含み、前記除去工程は、前記エッチング保護膜のうち前記接着部の内周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ものであって、前記レーザ照射は、光源から射出されたレーザ光を分岐することにより複数の照射点を有するように行うことを特徴とする。
【０００７】
このような製造方法によると、半導体基板の保護に用いたエッチング保護膜をレーザで切断して除去するので、エッチング保護膜を簡便に除去することが可能となり、歩留り向上に寄与することが可能となる。また、特にレーザ照射に際して、光源から射出されたレーザ光を分岐することで、複数の照射点によりエッチング保護膜を照射するものとしているため、照射効率を高めることが可能となる。一般に、照射エネルギーが高いと被照射膜から発生する飛散物が多くなり、他方、照射エネルギーが低いと加工効率が低下する。そこで、本発明にように光源からのレーザ光を分岐により多点照射することで、各点の照射エネルギーが低くなるため発生する飛散物が少なくなる一方、多点照射のため加工効率も低下することがなくなった。このように本発明の製造方法によると、低照射エネルギーと同等の品質で、高照射エネルギーと同等の加工速度を得ることができ、しかも当該方法は簡便で、製造効率も非常に高いものとなる。なお、本発明の製造方法において、レーザ照射は接着部の内周に沿って行い、エッチング保護膜を接着部の内周に沿って切断して切り取るものである。
【０００８】
上記製造方法において、エッチング保護膜と半導体基板とを接着剤層を介して貼り合わせるものとすることができる。これにより基板主面の外周域におけるエッチング保護膜と半導体基板との貼合せが一層確実なものとなる。なお、エッチング保護膜は、前記半導体基板のエッチング処理面と反対側の面に対して貼り合わせている。
【０００９】
また、前記除去工程において、前記光源と前記エッチング保護膜との間に前記レーザ光を分岐するための分岐手段を配置させることができる。このような分岐手段を配置することで、分岐による複数点照射を確実に実現することができるようになる。また、分岐手段を着脱自在に設けることで、用いるエッチング保護膜の材質、膜厚、大きさ等の違いによって分岐手段を適宜変更可能となる。つまり照射対象たるエッチング保護膜の種類によらず、用いる分岐手段の変更により、同一の光源を採用した場合にも品質及び加工速度の双方を良好に確保できるものとなる。なお、分岐手段としては回折格子又はビームスプリッタ等を用いることができる。
【００１０】
また、前記半導体基板が平面視円状又は円弧状であり、前記貼合せ工程は該半導体基板形状に沿って前記接着部が平面視円状又は円弧状となるように行われるものであって、前記除去工程においては、前記円状又は円弧状の接着部に沿って、照射点が円状又は円弧状に配置するように前記レーザ光を分岐することができる。例えば、レーザ光を３以上に分岐する場合、これを直線状に分岐すれば、円状又は円弧状の接着部に沿ってレーザ照射することが困難となる場合がある。そこで、本発明では、接着部の形状に沿って円状又は円弧状にレーザ光を分岐するものとし、これによりレーザ照射の効率を一層向上させることが可能となる。
【００１１】
なお、前記除去工程において、前記エッチング保護膜の切断加工線が断続的となるようにレーザ照射を行うことができる。断続的照射によると、照射工程中に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。
【００１２】
また、前記除去工程後には、前記半導体基板を分割して個々の微細構造体を得る工程を含むものとすることができる。このような方法により、一の半導体基板から複数の微細構造体を得ることができ製造効率が高まることとなる。
【００１３】
さらに、前記レーザでエッチング保護膜を切断除去する前に、前記半導体基板のエッチング処理面と反対側面であって、微細構造体が形成された微細構造体形成領域と前記接着部との間の微細構造体非形成領域に押え部材を配置することで、前記エッチング保護膜を押える工程を含むものとすることができる。これによれば、レーザ照射による切断加工線が連続的である場合にも、エッチング保護膜のめくれによるレーザ照射の妨げを防止することができる。なお、前記押え部材としては中空の蓋体又は枠体を用いることができ、これにより微細構造体形成領域にエッチングの影響が及ぶ不具合を解消することができるようになる。
【００１４】
また、前記エッチング保護膜と前記半導体基板との間に、前記半導体基板の微細構造体形成領域を覆い、レーザ光に対して耐性を有する保護部材を介在させる工程を含むことが好ましい。これによれば、エッチング保護膜を除去する際にも、微細構造体形成領域にレーザ照射による損傷を与えることがなくなる。また、半導体基板とエッチング保護膜とが接着剤を介して接合されている場合には、保護部材は、接着剤が微細構造体形成領域に流入することを防止することとなる。このような保護部材としては、例えば４フッ化エチレン樹脂製のシートが好適に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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、シリコン等の半導体基板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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
次に、図１（ｃ）に示すように、エッチング保護膜１８に対してレーザ３４を照射することで、該エッチング保護膜１８を切断除去する。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）の内周をスキャンするものとしている。レーザ照射されたエッチング保護膜１８は分解され、照射位置に切断部が形成される。これにより、接着剤１６の塗布領域の内周に沿ってエッチング保護膜１８が切り欠かれ、図１（ｄ）に示すように、接着剤１６の塗布領域の内側に位置するエッチング保護膜１８ａが剥離可能となる。なお、レーザ３４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。
【００２３】
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ＣＯ２レーザ等の他のレーザを用いてもよい。
【００２４】
ところで、本実施形態では、レーザ光源から射出されたレーザ光を分岐することにより、照射対象たるエッチング保護膜１８に対して複数の照射点を有するように照射を行うものとしている。具体的には、図２に示すように、レーザ光源５２から射出されたレーザ光５５は、回折格子及び集光レンズ等を含む分岐手段５１に入射し、ここで複数のレーザ光線３４ａ，３４ｂに分岐される。そして、該複数のレーザ光線３４ａ，３４ｂがエッチング保護膜１８の切断予定部、つまり接着剤１６の塗布領域の内周部を照射するものとしている。
【００２５】
このような照射方法によると、分岐したレーザ光を同時に照射することで、一のレーザ光源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ようになる。一般に、照射エネルギーが高いとエッチング保護膜１８から発生する飛散物（切除屑）が多くなり、他方、照射エネルギーが低いと加工効率が低下する。そこで、本実施形態のように光源５２からのレーザ光５５を分岐により多点照射することで、各点の照射エネルギーが低くなるため発生する飛散物（切除屑）が少なくなる一方、多点照射のため加工効率も低下することがなくなるのである。
【００２６】
なお、本実施形態では、分岐手段５１を回折格子及び集光レンズによって構成したが、例えば図３に示すように、ビームスプリッタにより分岐を行っても良い。このようなビームスプリッタを用いた分岐手段では、光源５２から射出されたレーザ光５５は、第１半透過反射板５３ａに対して、一部が反射し、一部が透過する。ここで、反射光５５ａは第１集光レンズ５４ａにより集光されて第１照射光３４ａとなる。一方、透過光５５ｃは第２半透過反射板５３ｂにより反射され、その反射光５５ｂが第２集光レンズ５４ｂにより集光されて第２照射光３４ｂとなる。
【００２７】
また、照射対象たるエッチング保護膜１８を有する半導体基板１０は、図２に示すように回転ステージ５０上に載置され、所定の周期で回転することにより、エッチング保護膜１８が接着剤塗布領域（接着部）２４の内周に沿ってレーザ照射されることとなる。レーザスキャン方法は、このように被照射側の半導体基板１０を動かすものであっても、光源側を動かし走査するものであってもいずれでもよい。
【００２８】
図４は、照射位置関係を示す平面図である。本実施形態では光源から射出されたレーザ光を２点に分岐しており、照射点Ｐ１及びＰ２により照射を行っており、各点Ｐ１，Ｐ２は接着剤塗布領域２４の内周部上を照射することとなる。つまり、各点Ｐ１，Ｐ２の中心（半導体基板１０の中心）からの距離Ｌ１，Ｌ２が等しく設計されている。
【００２９】
なお、本実施形態で用いる半導体基板１０は平面視円状（円弧状）であるため、接着剤塗布領域２４は円状（円弧状）となっている。したがって、光源から射出されたレーザ光を３点以上に分岐するには、図５に示すように、該円状（円弧状）の接着剤塗布領域２４に沿って、円状（円弧状）にレーザ光を分岐するのが好ましい。このように円状（円弧状）にレーザ光を分岐することで、各照射点Ｐ１〜Ｐ４を接着剤塗布領域２４の内周上に位置合わせすることが可能となる。なお、図６に示すようにレーザ光を直線状に分岐した場合には、接着剤塗布領域２４の内周から若干ずれてしまうため、照射精度が低下する惧れがある。
【００３０】
次に、上記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７は、レーザ照射により形成される切断加工態様を説明するための平面模式図である。本実施形態では、図７（ａ）に示すように接着剤１６が塗布された接合領域（接着剤塗布領域）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。
【００３１】
なお、切断加工線は連続的でなくてもよく、例えば図７（ｂ）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良い。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。また、図７（ｃ）に示すように、切断加工線２８は、数箇所に繋ぎ目（図７（ｃ）では４箇所）を残した断続的に切断されたパターンであっても良い。
【００３２】
一方、レーザ照射によるエッチング保護膜１８の切断除去前に、図８に示すようにエッチング保護膜１８上に押え部材３６を配置するものとしても良い。これにより、エッチング保護膜１８のめくれを防止することが可能となる。押え部材３６の形状は特に限定するものではないが、デバイス形成領域１２への損傷を回避するという観点からは、中空の蓋体又は枠体であることが好ましい。このような形状によると、デバイス形成領域１２に形成された半導体デバイスに押え部材が接触することによる半導体デバイスの損傷等を回避することが可能となる。
【００３３】
以上のようなエッチング保護膜１８の除去工程が終わると、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。その後、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（微細構造体）が得られる。
【００３４】
このような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合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。そして、このようなエッチング保護膜のレーザ照射による除去工程において、光源５２から射出されたレーザ光を分岐することで、複数の照射点Ｐ１，Ｐ２によりエッチング保護膜１８をレーザ照射するものとしているため、照射効率を高めることが可能となる。つまり、分岐したレーザ照射により、低照射エネルギーと同等の品質で、高照射エネルギーと同等の加工速度を得ることができ、しかも当該方法は簡便で、製造効率も非常に高いものとなる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、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。
【００３６】
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な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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】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。
【図２】レーザ照射方法について示す説明図。
【図３】レーザ光の分岐手段の変形例について示す説明図。
【図４】エッチング保護膜に対するレーザ照射の位置関係を示す平面模式図。
【図５】エッチング保護膜に対するレーザ照射の位置関係について一変形例を示す平面模式図。
【図６】エッチング保護膜に対するレーザ照射の位置関係について異なる変形例を示す平面模式図。
【図７】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。
【図８】エッチング保護膜に対する押え部材の配置態様について示す説明図。
【符号の説明】
【００３８】
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…エッチング保護膜、２４…接着剤塗布領域（接着部）、５１…分岐手段、５２…レーザ光源（光源）
【図１】
2006082167.tif 000003
【図２】
2006082167.tif 000004
【図３】
2006082167.tif 000005
【図４】
2006082167.tif 000006
【図５】
2006082167.tif 000007
【図６】
2006082167.tif 000008
【図７】
2006082167.tif 000009
【図８】
2006082167.tif 000010