(57)【要約】【課題】シリコン基板の加工検査を容易に且つ高精度に行うと共に歩留まりを向上したシリコン基板の加工検査方法を提供する。【解決手段】表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン基板１０に所定パターンの開口部２１を有するマスク２０を形成すると共に前記シリコン基板１０の前記開口部２１に対応する領域をレーザ加工することによって先穴３０を形成した後、当該シリコン基板１０を前記マスク２０を介して異方性エッチングすることにより前記先穴３０の形成された領域に穴３２を形成する際に、前記レーザ加工によって前記シリコン基板１０の前記マスク２０の前記開口部２１以外の領域にダミー先穴３１を形成すると共に、前記異方性エッチングによって前記シリコン基板１０の前記ダミー先穴３１の形成された領域にダミー穴３３を形成し、該ダミー穴３３の寸法を測定することで検査を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン基板に所定パターンの開口部を有するマスクを形成すると共に前記シリコン基板の前記開口部に対応する領域をレーザ加工することによって先穴を形成した後、当該シリコン基板を前記マスクを介して異方性エッチングすることにより前記先穴の形成された領域に穴を形成する際に、
前記レーザ加工によって前記シリコン基板の前記マスクの前記開口部以外の領域にダミー先穴を形成すると共に、前記異方性エッチングによって前記シリコン基板の前記ダミー先穴の形成された領域にダミー穴を形成し、該ダミー穴の寸法を測定することを特徴とするシリコン基板の加工検査方法。
【請求項２】
複数枚の前記シリコン基板から選択される１枚の前記シリコン基板に前記ダミー先穴及び前記ダミー穴を形成することを特徴とする請求項１記載のシリコン基板の加工検査方法。
【請求項３】
前記レーザ加工では、ＹＡＧレーザを用いることを特徴とする請求項１又は２記載のシリコン基板の加工検査方法。
【請求項４】
前記ダミー穴の寸法の測定を画像処理により行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のシリコン基板の加工検査方法。
【請求項５】
前記マスクの開口部を、前記シリコン基板のシリコンデバイスが形成されるデバイス領域に形成すると共に、前記ダミー先穴を前記シリコン基板のシリコンデバイスが形成される領域以外の非デバイス領域に形成することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のシリコン基板の加工検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板にレーザ加工により先穴を形成後、ウェットエッチングすることにより穴を形成する際に、レーザ加工の加工検査を行うシリコン基板の加工検査方法。
【背景技術】
【０００２】
シリコンデバイスに用いられる表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン基板に微細な穴を形成する場合、シリコン基板を異方性エッチングしただけでは、表面側がエッチングにより除去されるだけで、所望の深さの微細穴を形成することができない。このため、シリコン基板に微細穴を形成するには、シリコン基板に所定パターンの開口部を有するマスクを形成した後、シリコン基板の開口部をレーザ加工することによって先穴を形成し、その後、シリコン基板をアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、シリコン基板をレーザ加工する場合、レーザ加工による穴の形成有無を検査しているだけであり、レーザ加工の加工品質については検査していないという問題がある。
【０００４】
また、シリコン基板をレーザ加工することにより形成した先穴を測定しただけでは、異方性エッチングにより形成される穴の寸法が測定できず、レーザ加工の加工品質については容易に検査ができないという問題がある。さらに、レーザ加工の加工品質について検査ができないため、異方性エッチングにより形成された穴の精度が悪い場合があり、歩留まりが低下してしまうという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４９９７号公報（第７頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑み、シリコン基板の加工検査を容易に且つ高精度に行うと共に歩留まりを向上したシリコン基板の加工検査方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン基板に所定パターンの開口部を有するマスクを形成すると共に前記シリコン基板の前記開口部に対応する領域をレーザ加工することによって先穴を形成した後、当該シリコン基板を前記マスクを介して異方性エッチングすることにより前記先穴の形成された領域に穴を形成する際に、前記レーザ加工によって前記シリコン基板の前記マスクの前記開口部以外の領域にダミー先穴を形成すると共に、前記異方性エッチングによって前記シリコン基板の前記ダミー先穴の形成された領域にダミー穴を形成し、該ダミー穴の寸法を測定することを特徴とするシリコン基板の加工検査方法にある。
かかる第１の態様では、シリコン基板にダミー先穴及びダミー穴を形成して測定することで、ダミー先穴を形成した際のレーザ加工の加工品質を容易に且つ高精度に評価することができる。また、加工評価に基づいてレーザ加工の光軸調整などを行うことで、先穴及び穴の加工精度を向上して歩留まりを向上することができる。
【０００８】
本発明の第２の態様は、複数枚の前記シリコン基板から選択される１枚の前記シリコン基板に前記ダミー先穴及び前記ダミー穴を形成することを特徴とする第１の態様のシリコン基板の加工検査方法にある。
かかる第２の態様では、検査コスト及び製造コストを低減することができる。
【０００９】
本発明の第３の態様は、前記レーザ加工では、ＹＡＧレーザを用いることを特徴とする第１又は２の態様のシリコン基板の加工検査方法にある。
かかる第３の態様では、シリコン基板を高精度に加工することができる。
【００１０】
本発明の第４の態様は、前記ダミー穴の寸法の測定を画像処理により行うことを特徴とする第１〜３の何れかの態様のシリコン基板の加工検査方法にある。
かかる第４の態様では、ダミー穴の寸法の測定を容易に且つ高速で行うことができる。また、画像処理により検査を自動化することができる。
【００１１】
本発明の第５の態様は、前記マスクの開口部を、前記シリコン基板のシリコンデバイスが形成されるデバイス領域に形成すると共に、前記ダミー先穴を前記シリコン基板のシリコンデバイスが形成される領域以外の非デバイス領域に形成することを特徴とする第１〜４の何れかの態様のシリコン基板の加工検査方法にある。
かかる第５の態様では、最終的に除去される非デバイス領域にダミー先穴及びダミー穴が形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明のシリコン基板の加工検査方法を示すシリコン基板の平面図であり、図２は、シリコン基板の加工検査方法を示すシリコン基板の断面図である。図１に示すように、シリコン基板１０は、表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコンウェハからなり、中央部側にシリコンデバイスが形成されるデバイス領域１１と、周縁部側にシリコンデバイスが形成されない非デバイス領域１２とを具備する。
【００１３】
そして、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、シリコン基板１０を約１１００℃の拡散炉で熱酸化し、その表面に二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなるマスク２０を形成する。また、デバイス領域１１のマスク２０を所定形状にパターニングして開口部２１を形成する。なお、マスク２０のパターニングは、例えば、フォトリソグラフィ法等により行うことができる。また、本実施形態では、マスク２０の開口部２１を菱形状に開口するように形成した。
【００１４】
次に、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、シリコン基板１０のマスク２０の開口部２１をレーザ加工することにより先穴３０を形成する。また、同時に、シリコン基板１０の開口部２１が形成されていない領域、本実施形態では、非デバイス領域１２をレーザ加工することによりダミー先穴３１を形成する。このようなレーザ加工は、例えば、レーザ加工装置１００によってレーザ光１０１を照射することにより行うことができる。また、レーザ加工は、例えば、ＹＡＧレーザを用いて行うことができる。
【００１５】
次に、図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１０をマスク２０を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、先穴３０の領域に穴３２を形成すると共に、ダミー先穴３１の領域にダミー穴３３を形成する。このとき、穴３２は、マスク２０の開口部２１と同じ内径で、開口が菱形状となるように形成される。また、ダミー穴３３は、シリコン基板１０の面方向の断面が菱形状に形成されるものの開口縁部がマスク２０によって覆われて形成される。
【００１６】
そして、このように形成したダミー穴３３の寸法を測定する。ここで、ダミー穴３３の加工例を図３に示す。なお、図３は、シリコン基板の加工例を示す画像である。図３に示すように、シリコン基板１０のダミー穴３３の寸法は、レーザ加工によって形成されたダミー先穴３１の形状によって大きく異なる。すなわち、レーザ加工装置１００のレーザ光１０１が高精度に照射されている場合には、図３（ａ）に示すように、ダミー穴３３の寸法は小さくなる。これに対して、レーザ加工装置１００のレーザ光１０１の光軸がシリコン基板１０の厚さ方向に対して傾斜した方向にずれている場合には、図３（ｂ）に示すように、ダミー穴３３の寸法は大きくなる。
【００１７】
このため、異方性エッチングにより形成されたダミー穴３３の寸法を測定し、この寸法によりレーザ加工の加工品質を容易に且つ高精度に検査することができる。そして、この検査結果に基づいてレーザ加工を行うレーザ加工装置１００の光軸調整などの対応を行う。これにより、次のシリコン基板１０に高精度に先穴３０及び穴３２を形成することができ、歩留まりを向上することができる。
【００１８】
ここで、例えば、穴３２を縦寸法が９０μｍとなるように異方性エッチングにより形成したい場合、レーザ加工装置１００のレーザ光１０１の位置決めばらつきが±１５μｍだとすると、測定したダミー穴３３の縦寸法が６０μｍ以上では、不発発生のリスクが高くなるため、レーザ加工装置１００の光軸調整等を行う。すなわち、測定したダミー穴３３の寸法が、穴３２の目標寸法からレーザ加工装置のばらつきを引いた値よりも小さい場合は、目標の寸法で穴３２を形成することができる。また、測定したダミー穴３３の寸法が、穴３２の目標寸法からレーザ加工装置１００の位置決めばらつきを引いた値より大きい場合は、目標の寸法で穴３２を形成することができないため、レーザ加工装置１００のレーザ光１０１の光軸調整などの対応を行う。
【００１９】
したがって、図３（ａ）に示すように、測定したダミー穴３３の縦寸法が３０μｍの場合には、目標の寸法で穴３２を形成することができ、図３（ｂ）に示すように、ダミー穴３３の縦寸法が７０μｍの場合には、目標の寸法で穴３２を形成することができないため、レーザ加工装置１００のレーザ光１０１の光軸調整等の対応を行う。
【００２０】
以上説明したように、本発明のシリコン基板の加工検査方法によれば、シリコン基板１０のマスク２０が形成された領域にダミー先穴３１及びダミー穴３３を形成し、ダミー穴３３の寸法を測定することによって、容易に且つ高精度にレーザ加工の加工品質を検査することができる。そして、この検査結果に基づいて、レーザ加工装置１００のレーザ光１０１の光軸調整などの対応を行うことにより、次のシリコン基板１０に先穴３０及び穴３２を高精度に形成することができ、歩留まりを向上させることができる。
【００２１】
なお、ダミー穴３３の寸法の測定は、例えば、顕微鏡や、シリコン基板１０の画像をＣＣＤカメラで取り込み、画像処理することにより測定することができる。
【００２２】
また、このようなシリコン基板１０にダミー先穴３１及びダミー穴３３を形成するシリコン基板の加工検査方法は、例えば、先穴３０及び穴３２を形成する複数枚のシリコン基板１０から選択される１枚のシリコン基板１０に対して行うのが好ましい。すなわち、先穴３０及び穴３２を形成する複数枚のシリコン基板１０のうち、１枚目のシリコン基板１０にダミー先穴３１及びダミー穴３３を形成し、このダミー穴３３の寸法を測定してレーザ加工装置１００のレーザ光１０１の光軸調整などの対応を行えば、その後のシリコン基板１０にダミー先穴３１及びダミー穴３３を形成しなくても、先穴３０及び穴３２を高精度に形成することができる。これにより、検査コスト及び製造コストを低減することができる。
【００２３】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、シリコン基板１０を熱酸化してマスク２０を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、マスク２０をＣＶＤ法等によって形成するようにしてもよい。
【００２４】
また、上述した実施形態１では、１枚のシリコン基板１０にダミー先穴３１及びダミー穴３３を１つだけ形成するようにしたが、ダミー先穴３１及びダミー穴３３の位置及び数は特にこれに限定されるものではない。すなわち、１枚のシリコン基板１０に複数のダミー先穴３１及びダミー穴３３を形成するようにしてもよく、また、ダミー先穴３１及びダミー穴３３を形成する位置をシリコン基板１０内で分散させるようにしてもよい。これにより、シリコン基板の加工検査をさらに高精度に行うことができる。
【００２５】
さらに、上述した実施形態１では、シリコン基板１０に開口部２１を有するマスク２０を形成した後に、レーザ加工により先穴３０及びダミー先穴３１を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、マスク２０が全面に形成されたシリコン基板１０をレーザ加工することにより先穴３０及びダミー先穴３１を形成した後、マスク２０に開口部２１を形成してもよく、先穴３０及びダミー先穴３１を形成した後、開口部２１を有するマスク２０を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１に係るシリコン基板の加工検査方法を示す平面図である。
【図２】実施形態１に係るシリコン基板の加工検査方法を示す断面図である。
【図３】実施形態１に係るシリコン基板の加工例を示す画像である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  シリコン基板、  １１  デバイス領域、  １２  非デバイス領域、  ２０  マスク、  ２１  開口部、  ３０  先穴、  ３１  ダミー先穴、  ３２  穴、  ３３  ダミー穴、  １００  レーザ加工装置、  １０１  レーザ光
【図１】
2007207937.tif 000003
【図２】
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【図３】
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