(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方主面がエッチング加工面であり、他方主面が非エッチング加工面であり、エッチング加工面の一部または全部がエッチング加工部であるシリコンウエハのエッチング加工部をエッチングし、シリコンウエハを薄くするシリコンウエハ加工方法であって、
有機溶媒に対して可溶である第１の膜を、少なくとも非エッチング加工面の全面あるいは一部に形成する工程と、
少なくとも第１の膜上に、強塩基およびフッ酸に耐性があり、シリコンウエハをエッチングから保護する樹脂からなる第２の膜を形成する工程と、
シリコンウエハをシリコンエッチング液に浸漬して、エッチング加工部をエッチングする工程と、
シリコンウエハを有機溶媒に浸漬して、第１の膜を除去する工程と、
第１の膜を除去することで、剥離が容易になった第２の膜を除去する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とするシリコンウエハ加工方法。
【請求項２】
一方主面がエッチング加工面であり、他方主面が非エッチング加工面であり、エッチング加工面の一部がエッチング加工部であるシリコンウエハのエッチング加工部をエッチングし、シリコンウエハを薄くするシリコンウエハ加工方法であって、
シリコンウエハを加熱することにより、シリコンウエハの両主面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
フッ酸に対して耐性のある物質からなる耐フッ酸膜を、エッチング加工部を除いたシリコン酸化膜上に設ける工程と、
シリコンウエハをフッ酸溶液に浸漬し、エッチング加工部に形成されたシリコン酸化膜を除去する工程と、
剥離液に浸漬することにより耐フッ酸膜を除去する工程と、
有機溶媒に対して可溶である第１の膜を、非エッチング加工面の全面あるいは一部に形成する工程と、
少なくとも第１の膜上に、強塩基およびフッ酸に耐性があり、シリコンウエハをエッチングから保護する樹脂からなる第２の膜を形成する工程と、
シリコンウエハをシリコンエッチング液に浸漬して、エッチング加工部をエッチングする工程と、
シリコンウエハを有機溶媒に浸漬して、第１の膜を除去する工程と、
第１の膜を除去することで、剥離が容易になった第２の膜を除去する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とするシリコンウエハ加工方法。
【請求項３】
有機溶媒に対して可溶である第１の膜を、少なくとも非エッチング加工面の全面に形成する工程の前に、シリコンウエハの非エッチング加工面上に、電極およびセラミックス薄膜のいずれかまたは両方を形成する工程を設けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリコンウエハ加工方法。
【請求項４】
少なくとも非エッチング加工面の全面に形成された第１の膜上に、強塩基およびフッ酸に耐性のある樹脂からなる第２の膜を形成する工程において、
第２の膜を、シリコンウエハの側面の少なくとも一部、または、側面の少なくとも一部およびエッチング加工面の一部にも形成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のシリコンウエハ加工方法。
【請求項５】
第１の膜が、レジストであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のシリコンウエハ加工方法。
【請求項６】
第２の膜が、強塩基およびフッ酸に耐性があることに加えて、有機溶媒に対して可溶性、剥離性、膨潤性のいずれかを有する樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のシリコンウエハ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハの一部をエッチングして厚み方向に薄くするシリコンウエハの加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基板上にセラミックス薄膜と電極からなる素子を形成し、セラミックス薄膜の圧電性や焦電性を利用した共振器や赤外線センサが用いられている。
このような共振器や赤外線センサは、素子に基板の影響を与えないように、共振器や赤外線センサの素子部分とその周辺のみを、基板の裏面からエッチングして基板厚を薄くする、あるいは、基板を取り除き素子だけを残し、ダイヤフラム構造とするなどの加工をするのが一般的になっている。
【０００３】
このエッチングは、必要な部分以外をエッチングしてしまうことなく、基板の厚み方向にのみ進行する異方性エッチングが好ましい。そのため、基板材料には異方性エッチングがしやすい単結晶基板、とりわけシリコンウエハがよく用いられている。
【０００４】
このエッチングは、シリコンウエハ上に素子を形成してから行うのが好ましい。
なぜなら、エッチングにより例えば、ダイヤフラム構造を素子形成前に形成すると、機械的強度の低下から素子形成プロセスにおけるシリコンウエハの扱いが難しく、また、セラミックス薄膜形成時に約５００℃以上に加熱されることによるシリコンウエハの熱歪みにより破損などのダメージを受けることがあるためである。
【０００５】
しかし、素子形成後にエッチングを行う場合においても、シリコンエッチング液が強塩基であるため、素子も溶解などのダメージを受けるという問題がある。
この問題に対しては、素子形成後にシリコンウエハ表面の素子や電極も含めて、保護膜として機能するシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいはシリコン酸化窒化膜などを形成し、シリコンエッチング液による素子の溶解を防ぐという解決方法がある。なお、この保護膜は、シリコンウエハ裏面のエッチング後も形成したままにすると素子などの特性に影響を与えるため、シリコンウエハ裏面のエッチング後に除去することが望ましい。除去は、シリコンウエハをエッチングしてしまうことがなく保護膜を除去できる保護膜用エッチング液を用いて行う。
【０００６】
また、電極のパッド以外の部分に、シリコンエッチング液に耐性のあるＭｏなどの金属の保護膜を形成するという方法もある。この場合は、硝酸溶液などの酸に浸漬することにより保護膜を除去する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した保護膜除去は、素子のセラミックス薄膜に対するエッチングや反応によるダメージを皆無にはできない。このダメージは薄い表層のみに発生するものであるが、素子のセラミックス薄膜の端部は薄くなっており、このダメージにより欠陥を生じ易く、それが電気的リークの原因となる。
【０００８】
本発明のシリコンウエハ加工方法は、上述の問題を鑑みてなされたものであり、素子形成後にシリコンウエハの裏面をエッチングするとき、シリコンウエハの表面を保護膜で覆い、かつ、素子などにダメージを与えることなく容易に保護膜を除去することができるシリコンウエハ加工方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる本発明のシリコンウエハ加工方法は、一方主面がエッチング加工面であり、他方主面が非エッチング加工面であり、エッチング加工面の一部または全部がエッチング加工部であるシリコンウエハのエッチング加工部をエッチングし、シリコンウエハを薄くするシリコンウエハ加工方法であって、有機溶媒に対して可溶である第１の膜を、少なくとも非エッチング加工面の全面あるいは一部に形成する工程と、少なくとも第１の膜上に、強塩基およびフッ酸に耐性があり、シリコンウエハをエッチングから保護する樹脂からなる第２の膜を形成する工程と、シリコンウエハをシリコンエッチング液に浸漬して、エッチング加工部をエッチングする工程と、シリコンウエハを有機溶媒に浸漬して、第１の膜を除去する工程と、第１の膜を除去することで、剥離が容易になった第２の膜を除去する工程と、を少なくとも含むことを特徴とするシリコンウエハ加工方法である。
【００１０】
また、請求項２にかかる本発明のシリコンウエハ加工方法は、一方主面がエッチング加工面であり、他方主面が非エッチング加工面であり、エッチング加工面の一部がエッチング加工部であるシリコンウエハのエッチング加工部をエッチングし、シリコンウエハを薄くするシリコンウエハ加工方法であって、シリコンウエハを加熱することにより、シリコンウエハの両主面にシリコン酸化膜を形成する工程と、フッ酸に対して耐性のある物質からなる耐フッ酸膜を、エッチング加工部を除いたシリコン酸化膜上に設ける工程と、シリコンウエハをフッ酸溶液に浸漬し、エッチング加工部に形成されたシリコン酸化膜を除去する工程と、剥離液に浸漬することにより耐フッ酸膜を除去する工程と、有機溶媒に対して可溶である第１の膜を、非エッチング加工面の全面あるいは一部に形成する工程と、少なくとも第１の膜上に、強塩基およびフッ酸に耐性があり、シリコンウエハをエッチングから保護する樹脂からなる第２の膜を形成する工程と、シリコンウエハをシリコンエッチング液に浸漬して、エッチング加工部をエッチングする工程と、シリコンウエハを有機溶媒に浸漬して、第１の膜を除去する工程と、第１の膜を除去することで、剥離が容易になった第２の膜を除去する工程と、を少なくとも含むことを特徴とするシリコンウエハ加工方法である。
【００１１】
また、請求項３にかかる本発明のシリコンウエハ加工方法は、有機溶媒に対して可溶である第１の膜を、少なくとも非エッチング加工面の全面に形成する工程の前に、シリコンウエハの非エッチング加工面上に、電極およびセラミックス薄膜のいずれかまたは両方を形成する工程を設けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリコンウエハ加工方法である。
【００１２】
また、請求項４にかかる本発明のシリコンウエハ加工方法は、少なくとも非エッチング加工面の全面に形成された第１の膜上に、強塩基およびフッ酸に耐性のある樹脂からなる第２の膜を形成する工程において、第２の膜を、シリコンウエハの側面の少なくとも一部、または、側面の少なくとも一部およびエッチング加工面の一部にも形成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のシリコンウエハ加工方法である。
【００１３】
また、請求項５にかかる本発明のシリコンウエハ加工方法は、第１の膜が、レジストであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のシリコンウエハ加工方法である。
【００１４】
また、請求項６にかかる本発明のシリコンウエハ加工方法は、第２の膜が、強塩基およびフッ酸に耐性があることに加えて、有機溶媒に対して可溶性、剥離性、膨潤性のいずれかを有する樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のシリコンウエハ加工方法である。
【００１５】
以上のように本発明によれば、第１の膜を有機溶媒に対して可溶とし、第２の膜を強塩基に耐性があるものとすることで、素子またはシリコンウエハにダメージを与えることなく、所望のエッチングと保護膜である第２の膜の除去とを行うことができる。また、第２の膜をフッ酸にも耐性があるものとすることで、シリコンウエハのエッチング加工部に自然形成された微小なシリコン酸化膜を除去する際に使用するフッ酸による素子またはシリコンウエハへのダメージを防ぐことも可能となる。
【００１６】
また、素子形成後にシリコンウエハ裏面のエッチングを行うことで、機械的強度の低下によるシリコンウエハの破損、また、セラミックス薄膜形成時に約５００℃以上に加熱されることによるシリコンウエハの熱歪みによる破損などのダメージの発生を防ぐことができる。
【００１７】
また、第１の膜上に、強塩基およびフッ酸に耐性のある第２の膜を形成する工程において、第２の膜を、シリコンウエハの側面の少なくとも一部、または、側面の少なくとも一部およびエッチング加工面の一部にも形成することで、不所望にエッチング加工部以外をエッチングしてしまうという不具合をほぼ確実に防止することができる。
【００１８】
また、第１の膜をレジストとすることで、有機溶媒に容易に溶解するという効果を容易に得ることができる。
【００１９】
また、第２の膜が、強塩基およびフッ酸に耐性があることに加えて、有機溶媒に対して可溶性、剥離性、膨潤性のいずれかを有する樹脂とすることで、第２の膜をさらに容易に除去することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例であるシリコンウエハ加工方法を、図１から図４に基づいて説明する。なお、図１と図２で実施例の前半、図３と図４で実施例の後半を説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は、シリコンウエハ１上にシリコン酸化膜１０および素子３を形成する工程を示す縦断面図である。また、図２は、表面１１に素子３を形成したシリコンウエハ１を示す斜視図である。なお、図１は、図２におけるＡ−Ａ’間の縦断面図である。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、まず、シリコンウエハ１の表面１１および裏面１２の全面に、それぞれ、シリコン酸化膜１０を形成する。形成方法としては、例えば、シリコンウエハ１を加熱し、シリコンウエハ表面１１および裏面１２を酸化させる方法が用いられる。
【００２２】
続いて、図１（ｂ）および図２に示すように、シリコンウエハ表面１１のシリコン酸化膜１０上に上部電極３１、下部電極３３、セラミックス薄膜３２からなる素子３を形成させる。以下、素子３の構造について説明する。
【００２３】
下部電極３３は、例えば、シリコンウエハ１の一方端部（図１および図２において左側）に略長方形状に形成された電極パッド部３３ａと、電極パッド部３３ａからシリコンウエハ１の中心に向かって延びた配線部３３ｂと、配線部３３ｂと接続され、シリコンウエハ１の中心付近に略長方形状に形成された素子形成部（図示せず）とからなっている。この下部電極３３は、例えば第１層がＴｉ膜からなり、第２層がＰｔ膜からなる積層構造を有している。
【００２４】
この下部電極３３の素子形成部および配線部３３ｂの一部を覆うように略長方形状にセラミックス薄膜３２が形成されている。セラミックス材料としては、ＰＺＴやＺｎＯといった圧電性材料を用いれば共振器になり、ＰｂＴｉＯ3などの焦電性材料を用いれば赤外線センサになるが、本実施例ではＰＺＴを用いた共振器を例にとって説明することとする。
【００２５】
上部電極３１は、例えば、シリコンウエハ１の他方端部（図１および図２において右側）に略長方形状に形成された電極パッド部３１ａと、電極パッド部３１ａからシリコンウエハ１の中心に形成されたセラミックス薄膜３２の上面に向かって延び、一部がセラミックス薄膜３２の上面でセラミックス薄膜３２と接している配線部３１ｂと、配線部３１ｂと接続され、セラミックス薄膜３２の上面のシリコンウエハ１の中心付近に略長方形状に形成された素子形成部３１ｃとからなっている。この上部電極３１は、例えば第１層がＴｉ膜からなり、第２層がＡｕ膜からなる積層構造を有している。
【００２６】
なお、上記した上部電極３１、下部電極３３、セラミックス薄膜３２の形成方法としては、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤなどのドライプロセス、または、ゾルーゲルめっきなどのウエットプロセスといった公知の方法から自由なものを選択可能である。
【００２７】
続いて、図１（ｃ）に示すように、フッ酸に対して耐性のある物質、例えば市販のレジスト２を、シリコンウエハ１の表面１１と、シリコンウエハ１の裏面１２であって、厚み方向に薄くエッチングする箇所（以下エッチング加工部５と称する）以外の部分とに塗布する。
【００２８】
その後、フッ酸溶液にシリコンウエハ１を浸漬させる。そうすることで、図１（ｄ）に示すように、エッチング加工部５のシリコン酸化膜１０はフッ酸により除去され、また、レジスト２が塗布されている箇所は、レジストにより保護される。その後、レジスト２を市販の剥離液によって除去する。
【００２９】
以上のような工程を行うことで、シリコンウエハ１の裏面１２において、エッチングしない部分に関しては保護膜として機能するシリコン酸化膜１０を形成することができ、また、エッチング加工部５についてはシリコンが露出しているため、その部分だけを確実にエッチングすることができる。なお、シリコンウエハ１の裏面１２の全面をエッチングし薄くする場合においては、以上のようなシリコン酸化膜１０の形成工程は必要がない。
【００３０】
シリコンウエハ１の裏面１２のエッチング加工部５以外の部分およびシリコンウエハ１の表面１１の素子以外の部分は、シリコン酸化膜１０を設けることで不所望なエッチングから保護されるが、シリコンウエハ１の表面に形成された素子３は保護されておらず、シリコンエッチング液によりダメージを受けることがある。このダメージの発生を防ぐため、シリコンウエハ１の素子３を含んだ表面１１に、強塩基およびフッ酸に耐性のある保護膜を設ける必要がある。本発明のシリコンウエハ加工方法では、保護膜として強塩基およびフッ酸に耐性のあるペースト状の樹脂を用いる（フッ酸についても耐性のある樹脂とする理由については後述する。）。保護膜としてペースト状の樹脂を用いることで、膜厚を０．５ｍｍ程度まで厚くすることができ、素子３へのダメージ発生を確実に防止できる。
【００３１】
なお、シリコンウエハ１上に直接、上記した強塩基およびフッ酸に耐性のあるペースト状の樹脂からなる保護膜を形成すると、除去する際に、シリコンウエハ１にダメージを与えてしまう。そのため、保護膜の下層に、有機溶媒に可溶である膜を設け、有機溶媒にシリコンウエハ１を浸漬させることで、有機溶媒に可溶である膜を除去し、それによって保護膜の除去を容易にできるようにした。
【００３２】
図３（ａ）〜（ｃ）は、エッチング加工部５のシリコン酸化膜１０除去後の、シリコンウエハ１のエッチング工程を示す縦断面図である。
【００３３】
エッチング部分５のシリコン酸化膜１０を除去した後、図３（ａ）に示すように、シリコンウエハ１の表面１１および裏面１２の、エッチング加工部５以外の部分、すなわち本実施例ではシリコン酸化膜１０上および素子３上に、有機溶媒に対して可溶である第１の膜２１を形成させる。第１の膜２１の材料としては比較的入手が容易なレジストを用いるのが好ましいが、特に限定されない。本実施例では、レジストからなる第１の膜をシリコン酸化膜１０上および素子３上に２μｍ形成させた。
【００３４】
続いて、少なくとも、シリコンウエハ１の表面１１上に形成された第１の膜２１上に、強塩基およびフッ酸に耐性がある樹脂をスピンコータやヘラなどで塗布して、保護膜となる第２の膜２２を形成させる。この第２の膜２２は、図２（ｂ）に示すように、さらに保護力を強くするために、シリコンウエハ１の側面および、裏面１２の端部まで覆うように設けるのが好ましい。本実施例では、第２の膜２２を０．５ｍｍ形成させた。その後、４時間の空気乾燥の後、１００℃で３０分間の熱処理を行い第２の膜２２を硬化させた。
【００３５】
続いて、第２の膜２２の硬化工程でシリコンウエハ１のエッチング加工部５に自然形成された微小なシリコン酸化膜をフッ酸溶液に短時間浸漬することで除去する。この際、第２の膜２２がフッ酸に対して耐性のある樹脂であるため、第２の膜２２に溶解などの影響はなく、また、浸漬する時間が短時間であるため、シリコンウエハ１の裏面１２に形成されたシリコン酸化膜１０には全く影響はない。
【００３６】
続いて、シリコンウエハ１のエッチング加工部５のエッチングを行う。このエッチングはＴＭＡＨ水溶液を９０℃に加熱して、その中にシリコンウエハ１を浸漬することにより行う。エッチングする時間は、ウエハ厚、ダイヤフラムの寸法、残すシリコンウエハ（シリコン酸化膜）厚によって調整する。以上の工程により、図３（ｃ）に示すシリコンウエハ１のダイヤフラム構造Ｄを形成した。
【００３７】
図４は、シリコンウエハ１を用いた共振器の完成縦断面図である。
ダイヤフラム構造Ｄを形成後のシリコンウエハ１を有機溶媒であるアセトンに浸漬し、８時間放置する。その結果、第１の膜２１であるレジストは溶解し、第２の膜２２は容易に、素子３あるいはシリコンウエハ１にダメージを与えることなく、取り除くことができる。なお、第２の膜の除去をさらに効率的に行うために、樹脂材料として、有機溶媒に対して可溶性、剥離性、膨潤性のいずれかを持ったものを用いるか、硬化した後に一定の弾性を持った樹脂を用いると、より好ましい。さらに、有機溶媒に浸漬する前に、第２の膜２２のシリコンウエハ１の裏面１２および側面に形成された部分を開いておくと、浸漬時間を短縮できる。
以上のようにして、図４に示すようなシリコンウエハ１を用いた共振器を作成することができた。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第１の膜を有機溶媒に対して可溶とし、第２の膜を強塩基に耐性があるものとすることで、素子またはシリコンウエハにダメージを与えることなく、所望のエッチングと保護膜である第２の膜の除去とを行うことができる。また、第２の膜をフッ酸にも耐性があるものとすることで、シリコンウエハのエッチング加工部に自然形成された微小なシリコン酸化膜を除去する際に使用するフッ酸による素子またはシリコンウエハへのダメージを防ぐことも可能となる。
【００３９】
また、素子形成後に基板裏面のエッチングを行うことで、機械的強度の低下によるシリコンウエハの破損、また、セラミックス薄膜形成時に約５００℃以上に加熱されることによるシリコンウエハの熱歪みによる破損などのダメージの発生を防ぐことができる。
【００４０】
また、第１の膜上に、強塩基およびフッ酸に耐性のある第２の膜を形成する工程において、第２の膜を、シリコンウエハの側面の少なくとも一部、または、側面の少なくとも一部およびエッチング加工面の一部にも形成することで、不所望に非エッチング加工面をエッチングしてしまうという不具合をほぼ確実に防止することができる。
【００４１】
また、第１の膜をレジストとすることで、有機溶媒に容易に溶解するという効果を容易に得ることができる。
【００４２】
また、第２の膜が、強塩基およびフッ酸に耐性があることに加えて、有機溶媒に対して可溶性、剥離性、膨潤性のいずれかを有する樹脂とすることで、第２の膜をさらに容易に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のシリコンウエハ１上にシリコン酸化膜１０および素子３を形成する工程を示す縦断面図
【図２】表面１１に素子３を形成した本実施例のシリコンウエハ１を示す斜視図
【図３】エッチング加工部５のシリコン酸化膜１０の除去後の、シリコンウエハ１のエッチング工程を示す本実施例のシリコンウエハ１の縦断面図
【図４】本実施例のシリコンウエハ１を用いた共振器の完成縦断面図
【符号の説明】
１  シリコンウエハ
３  素子
５  エッチング加工部
１０  シリコン酸化膜
２１  第１の膜
２２  第２の膜
【図１】
0004543572.tif 000002
【図２】
0004543572.tif 000003
【図３】
0004543572.tif 000004
【図４】
0004543572.tif 000005