(57)【要約】【課題】Ｓｉ基板を貫通させてエッチングするドライエッチング方法において、支持基板を複数回使用できる経済的なドライエッチング方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】シリコン基板１の片面をエッチングするドライエッチング方法において、このシリコン基板１の他面に接着層４を介して、耐エッチング性を有する支持基板５を貼り合わせてシリコン基板１をエッチングするという構成であり、支持基板５を複数回使用できる経済的なドライエッチング方法を提供することができる。【選択図】図１
2007129000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板をエッチングするドライエッチング方法において、このシリコン基板の一面に接着層を介して、耐エッチング性を有する支持基板を貼り合わせてシリコン基板をエッチングするドライエッチング方法。
【請求項２】
支持基板として、両面に熱酸化処理層を形成したシリコン基板を用いる請求項１に記載のドライエッチング方法。
【請求項３】
熱酸化処理層の厚みが１μｍ以下である請求項２に記載のドライエッチング方法。
【請求項４】
支持基板として、ＳｉＯ2基板を用いる請求項１に記載のドライエッチング方法。
【請求項５】
支持基板として、両面に酸化アルミニウム層を形成した支持基板を用いる請求項１に記載のドライエッチング方法。
【請求項６】
支持基板として、アルミナ基板を用いる請求項１に記載のドライエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子、焦電素子、各種センサー等に用いられるデバイスの微細加工を行うためのドライエッチング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種のドライエッチング方法としては、図５（ａ）〜図５（ｅ）に示されるような構成を有していた。図５（ａ）〜図５（ｅ）は、従来のドライエッチング工程を説明した断面図である。
【０００３】
図５（ａ）〜図５（ｅ）において、Ｓｉ基板３１の上に少なくとも一層よりなるパターニング膜３２が形成され、さらにレジスト３３がパターニングされた被エッチング体３６で構成され、被エッチング体３６は接着層３４を介して支持基板３５に接着された構成となっている。また、接着層３４は熱伝導性がよく、エッチングされたときにもエッチング形状に悪影響を与えないような材質からなっている。
【０００４】
一方、支持基板３５は、Ｓｉ基板３１がエッチング完了し、貫通したときに静電チャックの表面を損傷しないためと、そのほかに、被エッチング体３６が薄い場合に補強をして支持するという役割（機能）がある。また、支持基板３５の材料は、一般的に安価で入手しやすいＳｉ基板が使用されている。
【０００５】
以上のような構成により、レジスト３３に覆われていない領域のＳｉ基板３１をエッチングすることとなる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公昭６３−４２７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、被エッチング体３６の材質と支持基板３５の材質とが同じ材質であり支持基板３５も同時にエッチングされるという課題を有していた。
【０００７】
特に、被エッチング体３６の面内のエッチングレートのバラツキにより、すべての面で図５（ｃ）に示すようなＳｉ基板３１のエッチング完了状態にするためには、エッチングレートの高い面内の一部では図５（ｄ）あるいは図５（ｅ）の状態になる。通常、接着層３４の膜厚は薄いことから、多くは図５（ｅ）の状態となり、支持基板３５がエッチングされてしまう。
【０００８】
また、支持基板３５は静電チャックよりわずかに大きくなっており、例えば、直径が１ｍｍ程度大きい。これは被エッチング体３６を載置するときの位置ずれを考慮し、位置がずれても静電チャックの表面に損傷を与えないためである。
【０００９】
さらに、支持基板３５と静電チャックとの間にわずかな空間があると支持基板３５の裏面もエッチングされてしまうために、支持基板３５は一度しか使用できないという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、支持基板３５がエッチングされないようにすることで、この支持基板３５を繰り返し利用することができる経済的なドライエッチング方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、シリコン基板をエッチングするドライエッチング方法において、このシリコン基板の一面に接着層を介して、耐エッチング性の支持基板を設け、Ｓｉ基板をエッチングするという構成を有しており、これにより、Ｓｉ基板を貫通してエッチングする時、支持基板がエッチングされることを防ぐことによって支持基板を複数回使用でき、低コストで経済的なドライエッチング方法が提供できるという作用効果を有する。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、支持基板として、両面に熱酸化処理層を形成したシリコン基板を用いるという構成を有しており、これにより、安価な支持基板で支持基板を複数回使用でき、低コストで経済的なドライエッチング方法ができるという作用効果を有する。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、熱酸化処理層の厚みが１μｍ以下であるという構成を有しており、これにより、安価な支持基板で支持基板がエッチングされ難く複数回使用でき、低コストで経済的であるという作用効果を有する。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、支持基板がＳｉＯ2基板であるという構成を有しており、これにより、支持基板がエッチングされ難く複数回使用でき低コストで経済的であるとともに、透明体であるため被エッチング体と接着したときの接着層の均一性、例えば気泡等の有無等、が判別できるという作用効果を有する。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、基板の両面に酸化アルミニウム層を形成した支持基板を用いるという構成を有しており、これにより、比較的安価な支持基板で、支持基板がエッチングされないという作用効果を有する。
【００１７】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、支持基板がアルミナ基板であるという構成を有しており、これにより、支持基板がエッチングされず、支持基板が複数回使用でき、低コストで経済的なエッチングができるという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のドライエッチング方法は、耐エッチング性の高い支持基板に接着層を介して被エッチング体を貼り付けるという構成でエッチングする方法であり、支持基板がエッチングされ難いことから、被エッチング体に貫通孔あるいは空間を形成するようなエッチング加工を施す場合においても、支持基板は耐エッチング性を有しているので支持基板が複数回使用することが可能となり、経済的に低コストでドライエッチングができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜６に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態１における被エッチング体のエッチング工程を説明する断面図であり、図３は本実施の形態１におけるエッチング装置の概要図である。
【００２１】
図１において、１はＳｉ基板であり、このＳｉ基板１の上に少なくとも１層よりなる電極パターンなどのパターニング膜２が形成され、さらにレジスト３がパターニングされた被エッチング体６で構成している。そして、この被エッチング体６は厚みが数１０μｍ〜１００μｍからなる接着層４を介して支持基板５に接着することによって固定した構成となっている。そして、前記接着層４は熱伝導性に優れたアルミナ、窒化アルミなどの粉末を混合した熱伝導性樹脂接着剤などを用いることが好ましい。またその熱伝導性接着剤はペースト状のものが入手でき、そのときの粘度は室温で１０ＣＰＳであった。このペーストを用いてスクリーン印刷、あるいはスキージで塗布しても良く、そのときの塗布厚みは数１０〜数１００μｍの範囲で塗布することが好ましい。
【００２２】
なお、この接着層４はペーストを塗布する方法の他にはテープ状のものを用いることによって接着層４の厚みを均一にすることができるので好ましい。
【００２３】
また、支持基板５には熱酸化によって形成された熱酸化処理層を設けたＳｉ基板を用いている。この熱酸化処理層の厚みは耐久性を考慮すると５０ｎｍ以上が好ましく、１μｍを超えると基板の反りが発生してくることから１μｍ以下が好ましい。
【００２４】
また、この熱酸化処理層はＳｉ基板の両面に形成しておくことが好ましい。その理由はエッチングガスが基板の裏面にも回り込み、基板のエッジなどをエッチングすることによって基板の平坦性を損ねるからである。
【００２５】
なお、生産性の観点から熱酸化処理層を形成しているが、この他にもスパッタ、ＣＶＤあるいはゾルゲル法などによって、ＳｉＯ2膜を形成しても同じような効果を発揮することができる。
【００２６】
一方、図３に示したエッチング装置において、載置台７の上に静電チャック１０が設けられ、静電チャック１０の外側にリング状のガイドリング９が設けられた構成となっており、この静電チャック１０の上に支持基板５を接着した被エッチング体６を載置する。ここで被エッチング体６を冷却するため、載置台７の内部は冷媒１３が循環できる構成とし、静電チャック１０を介して被エッチング体６を冷却する。さらに、静電チャック１０と支持基板５の熱伝導を上げるため、静電チャック１０の表面に形成された溝１４にＨｅガス１５が充填できる構成とし、冷媒１３の効果を効率よく伝達されるような構成としている。
【００２７】
このような構成を有するエッチング装置および被エッチング体を用いて、ドライエッチングするエッチング方法について説明する。
【００２８】
まず始めに、両面に熱酸化処理層を形成した支持基板５を接着した被エッチング体６を静電チャック１０に静電吸着させた後、真空ポンプ２３、２４を用いて所定の真空度に吸引する。その後、処理室１６にエッチングガス供給装置１８よりエッチングガス、例えばＳＦ6ガスを供給し、処理室１６を所定のガス圧になるようにオリフィスバルブ２２でコントロールする。
【００２９】
その後、所定の圧力になると、アンテナ１９にマッチング回路２０を介して接続されている高周波電源２１をＯＮにし、高周波を印加してプラズマ室１７にプラズマを発生させる。このプラズマは処理室１６内に拡散することになる。
【００３０】
またそれと同時に、被エッチング体６を効率よくエッチングするため、マッチング回路１１を介して接続されているバイアス電源１２をＯＮにする。
【００３１】
このような操作によって、前記プラズマにより被エッチング体６のレジスト３に覆われていない部分のＳｉ基板１がエッチングされる。エッチングの進行状態は図１で示したように、図１（ａ）→図１（ｂ）→図１（ｃ）→図１（ｄ）へと進行する。ここで背景技術でも述べたように、被エッチング体６のエッチング速度が面内均一とは限らないため、エッチングの進行状態は部分的に図１（ｂ）、図１（ｃ）、図１（ｄ）の状態が混在したような状態が存在する。
【００３２】
これに対して、少なくともＳｉ基板１のウエハ全体のエッチング状態を図１（ｃ）の状態とするためにさらにエッチングを続ける。このエッチングを続けることによって、従来技術の場合には図５（ｅ）に示したような状態まで進行するが、本実施の形態の支持基板５を用いることによって、エッチングがほとんど進行しないことから、図１（ｄ）の状態を維持したままエッチングを完了させることができる。このような効果を発揮できる支持基板５としては熱酸化処理層を形成したＳｉ基板、あるいはＳｉＯ2基板を用いることが効果的である。特に、熱酸化処理層はＳｉ基板１を空気中で熱処理することによって表面にＳｉＯ2膜を形成することができ、コスト的にも有利である。また、ＳｉＯ2基板は水晶あるいは石英などの基板を用いることができる。
【００３３】
なお、支持基板５に熱酸化処理層あるいはＳｉＯ2基板を用いた場合には、条件によっては少し表面がエッチングされるが、その深さはきわめて浅く、数回使用するものとしては実用上何ら問題とならないことを確認している。
【００３４】
次に、支持基板５の材質とエッチング速度の違いについて、図２を用いて説明する。
【００３５】
図２はＳＦ6ガスを用いて、ガス圧２０ｍＴｏｒｒ、高周波電源１２００Ｗ、バイアス電源１００Ｗでエッチングしたときのエッチング速度を示す。横軸は支持基板５の種類を示しており、従来例のＳｉ基板、本実施の形態の熱酸化処理層を形成したＳｉ基板、アルミナをコーティングしたＳｉ基板を示す。
【００３６】
図２に示すように、Ｓｉ基板のエッチングレートは５．５μｍ／分であるのに対し、熱酸化処理層を形成したＳｉ基板は１０ｎｍ／分であった。この熱酸化処理層を形成したＳｉ基板のエッチングレートはＳｉ基板の約１／５００であった。また、さらに、アルミナをコーティングしたＳｉ基板ではほとんどエッチング量が少なく測定不可であった。つまり、まったくエッチングされていないことを示している。このアルミナをコーティングしたＳｉ基板と同様の効果を発揮できる支持基板５としてはアルミナ基板を用いることができる。生産性を考慮すると９０〜９８％の含有率を有するアルミナ基板が好ましい。
【００３７】
このように、本実施の形態１では、支持基板５の材質としてエッチングされ難い材質を用い、それにより支持基板５にエッチングによる凹部が形成されないことから、支持基板５として複数回使用することができ、低コストで経済的なドライエッチングができるという作用効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明にかかるドライエッチング方法は、耐エッチング性の高い支持基板に接着層を介して被エッチング体を設けるという構成であり、支持基板はエッチングされ難いため、複数回使用でき、低コストで経済的なドライエッチングができるという効果を有し、圧電素子、焦電素子、各種センサー等に用いられるデバイスの微細加工を行うためのドライエッチング方法などの用途として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１における被エッチング体のエッチング工程を説明するための断面図
【図２】同支持基板の種類によるエッチング速度を示す特性図
【図３】同エッチング装置の概要図
【図４】同被エッチング体載置部の構成断面図
【図５】従来のエッチング工程を説明するための断面図
【符号の説明】
【００４０】
１  Ｓｉ基板
２  パターニング膜
３  レジスト
４  接着層
５  支持基板
６  被エッチング体
７  載置台
８  絶縁体
９  ガイドリング
１０  静電チャック
１１  マッチング回路
１２  バイアス電源
１３  冷媒
１４  溝
１５  Ｈｅガス
１６  処理室
１７  プラズマ室
１８  ガス供給装置
１９  アンテナ
２０  マッチング回路
２１  高周波電源
２２  オリフィスバルブ
２３  真空ポンプ
２４  真空ポンプ
【図１】
2007129000.tif 000003
【図２】
2007129000.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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