JP2005005547A - 薄膜部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】十分な強度を有し、かつ熱による変形が生じ難い薄膜部材を製造することができる薄膜部材の製造方法を提供すること。
【解決手段】薄膜を形成すべき基板１１の一方の面に第１のパターンを有する第１のマスク１３，１４を形成する工程と、第１のマスク１３，１４を用いて基板１１の一方の面をドライエッチングし、第１の支持梁１５を形成する工程と、一方の面の第１のパターンを基準にして基板１１の他方の面の位置合わせを行う工程と、アライメントに基づいて基板１１の他方の面に第２のパターンを有する第２のマスク１７を形成する工程と、第２のマスク１７を用いて基板１１の他方の面をドライエッチングし、第２の支持梁２０を形成する工程とにより、薄膜１２の両面に支持梁１５，２０を有する薄膜部材２２ａを製造する。
【選択図】 図３
【解決手段】薄膜を形成すべき基板１１の一方の面に第１のパターンを有する第１のマスク１３，１４を形成する工程と、第１のマスク１３，１４を用いて基板１１の一方の面をドライエッチングし、第１の支持梁１５を形成する工程と、一方の面の第１のパターンを基準にして基板１１の他方の面の位置合わせを行う工程と、アライメントに基づいて基板１１の他方の面に第２のパターンを有する第２のマスク１７を形成する工程と、第２のマスク１７を用いて基板１１の他方の面をドライエッチングし、第２の支持梁２０を形成する工程とにより、薄膜１２の両面に支持梁１５，２０を有する薄膜部材２２ａを製造する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム照射管の電子ビーム透過窓や、電子ビーム露光用のステンシルマスク、Ｘ線露光用のマスク等に用いられる薄膜部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム露光用のステンシルマスク、Ｘ線露光用のマスク等には厚さ数μｍ程度に薄膜化された薄膜部材（メンブレン）が用いられており、このような薄膜部材をシリコン基板に露光やエッチング等の半導体プロセス技術を用いて実現する技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１６５１９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の薄膜部材は、上記マスクの用途の他に電子ビーム照射管の電子ビーム透過窓等、種々の用途に適用可能であり、その用途によっては厚さをサブミクロン程度までに薄膜化することが要求される。
【０００５】
このように薄膜部材を薄くしていくと、それ自体の強度が不十分なものとなり、容易に破壊されてしまう。そのため、例えば電子ビーム照射管の電子ビーム透過窓に用いられる薄膜部材はその片側に支持梁を設ける等により、必要な強度を保つ試みがなされているが、未だ十分とはいえない。また、このようにこの種の薄膜部材を薄くすると、熱の影響を受ける用途の場合には、熱による変形が生じてしまう。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、十分な強度を有し、かつ熱による変形が生じ難い薄膜部材を製造することができる薄膜部材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、基板の一方の面に第１のパターンの第１の支持梁を形成し、前記基板上の基準箇所に基づいて、前記基板の他方の面の位置合わせを行って、前記他方の面に第２のパターンの第２の支持梁を形成することにより、薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする薄膜部材の製造方法を提供する。
【０００８】
本発明の第２の観点では、基板の一方の面にドライエッチングにより第１のパターンの第１の支持梁を形成し、前記基板の他方の面にドライエッチングにより第２のパターンの第２の支持梁を形成し、薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする薄膜部材の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明の第３の観点では、薄膜を形成すべき基板の一方の面に第１のパターンを有する第１のマスクを形成する工程と、前記第１のマスクを用いて前記基板の前記一方の面をエッチングし、第１の支持梁を形成する工程と、前記基板の他方の面に第２のパターンを有する第２のマスクを形成する工程と、前記第２のマスクを用いて前記基板の前記他方の面をエッチングし、第２の支持梁を形成する工程とを有し、薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする薄膜部材の製造方法を提供する。
【００１０】
本発明の第４の観点では、薄膜を形成すべき基板の一方の面に第１のパターンを有する第１のマスクを形成する工程と、前記第１のマスクを用いて前記基板の前記一方の面をドライエッチングし、第１の支持梁を形成する工程と、前記基板上の基準箇所に基づいて前記基板の他方の面の位置合わせを行う工程と、前記位置合わせに基づいて前記基板の前記他方の面に第２のパターンを有する第２のマスクを形成する工程と、前記第２のマスクを用いて前記基板の前記他方の面をドライエッチングし、第２の支持梁を形成する工程とを有し、薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする薄膜部材の製造方法を提供する。
【００１１】
上記第１および第４の観点の構成によれば、薄膜の両面に所望のパターンの支持梁を有する薄膜部材を形成することができ、両方の支持梁の協働作用により、強度の高い薄膜部材を得ることができる。また、支持梁の存在により薄膜の両面から放熱することができ、熱による変形を防ぐことができる。さらに、第２の支持梁を形成する前に位置合わせを行うので、薄膜の開口部の有効面積を大きくすることができる。
【００１２】
上記第２、第３および第４の観点の構成によれば、ドライエッチングにより薄膜の両面に所望のパターンの支持梁を有する薄膜部材を形成するので、支持梁の垂直性が高まり、薄膜の開口部の有効面積を広く維持しつつ、両方の支持梁により高強度および高放熱性を達成することができる。
【００１３】
上記いずれの観点においても、両側に支持梁を形成するので、梁の面積を小さくすることができ、その分、薄膜の有効面積をより大きくすることができる。
【００１４】
上記第１および第４の観点において、前記基準箇所は、前記一方の面の前記第１のパターンであってもよいし、前記一方の面の前記第１のパターンを形成する際に基準とした前記基板の外周であってもよいし、前記一方の面の前記第１のパターンを形成する際に基準とした前記基板のノッチであってもよいし、前記一方の面の前記第１のパターンを形成する際に基準とした前記基板のオリエンテーションフラットであってもよい。また、前記位置合わせは、前記基準箇所を検出し、その位置情報をフィードバックし、その位置情報に基づいて前記基板の前記他方の面に位置合わせマークを形成することにより行うことができる。
【００１５】
上記第１〜第４の観点において、前記基板をその内部に主面に平行にＳｉＯ２薄膜が形成されたシリコン基板とし、ＳｉＯ２薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりＳｉＯ２薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることができる。また、前記基板をシリコン基板の主面にＳｉＯ２薄膜を形成し、さらにその上に多結晶シリコン膜を形成したものとし、ＳｉＯ２薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりＳｉＯ２薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることもできる。さらに、前記基板をその内部に主面に平行にＡｌ薄膜が形成されたシリコン基板とし、Ａｌ薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりＡｌ薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることもできる。さらにまた、前記基板をシリコン基板の主面にＡｌ薄膜を形成し、さらにその上に多結晶シリコン膜を形成したものとし、Ａｌ薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりＡｌ薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることもできる。さらにまた、前記基板をその内部に主面に平行に２層のＳｉＯ２薄膜が形成されたシリコン基板とし、２層のＳｉＯ２薄膜の外側のシリコンをエッチングし、さらにＳｉＯ２薄膜をエッチングすることにより、前記２層のＳｉＯ２薄膜の間の部分に形成されるシリコン薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることもできる。さらにまた、前記基板をその内部に主面に平行にサファイア薄膜が形成されたシリコン基板とし、サファイア薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりサファイア薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることもできる。さらにまた、前記基板をシリコン基板の主面にサファイア薄膜を形成し、さらにその上に多結晶シリコン膜を形成したものとし、サファイア薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりサファイア薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることもできる。前記サファイア薄膜は、そのへき開面が前記主面に対して略平行になるように形成されることが好ましい。
【００１６】
上記第１〜第４の観点において、前記薄膜ならびに前記第１および第２の支持梁の全面にコーティング層を形成することが好ましい。このコーティング層は熱処理により形成することができる。また、前記基板の前記第１の支持梁または前記第２の支持梁を形成した後、その支持梁を設けた面の全面をドライエッチングして第１の支持梁または第２の支持梁の高さを調整することができる。さらに、前記第１および第２の支持梁は格子状をなすことが好ましく、一方が他方よりも高さが高くかつ格子の間隔が広いことが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の製造方法により得られた薄膜部材の一例を示す断面図である。図１に示すように、薄膜部材１０は、例えばＳｉＯ２からなる薄膜１と、薄膜１の一方の面に例えばＳｉからなる第１の支持梁２と、薄膜１の他方の面に形成された例えばＳｉからなる第２の支持梁３と、薄膜１の縁部に設けられたＳｉからなる支持壁４とを有しており、全面がＳｉＮ膜５で覆われている。なお、薄膜１の材質としては、ＳｉＯ２の他に、ＡｌやＳｉ等を用いることができる。
【００１８】
薄膜１の厚さは、電子ビーム露光用のステンシルマスク、Ｘ線露光用のマスク等に用いる場合には、１〜２μｍ程度であるが、電子ビーム照射管の電子ビーム照射窓等の用途では、ＳｉＮ膜５も含めて０．６μｍ程度以下とより薄い膜厚が要求される。また、ＳｉＮ膜５は薄膜部材１０の全体の強度をさらに高くするために設けられ、その厚さは０．１μｍ以下程度とされる。
【００１９】
第１の支持梁２は、高さが２〜５μｍ程度であり、幅が１μｍ程度、間隔が５μｍ程度の図２の（ａ）に示すような格子状のパターンをなしている。また、第２の支持梁３は、幅が１００〜２００μｍ程度、間隔が５００〜１０００μｍ程度、高さが、薄膜部材１０を製造する際に用いるＳｉウエハの厚さに依存するが、１５０〜７２５μｍ程度であり、図２の（ｂ）に示すような格子状のパターンをなしている。すなわち、第１の支持梁２および第２の支持梁３は、互いに異なる大きさの格子状パターンを有している。なお、第１の支持梁２および第２の支持梁３それぞれの間隔等は上記の値に限られるものではなく、また、第１の支持梁２と第２の支持梁３のそれぞれの間隔が同じ、すなわち格子状パターンが同じ大きさであってもよい。
【００２０】
このように薄膜１の両面に支持梁を設けることにより、薄膜部材１０の全体的な強度が高まり、かつ薄膜の熱が支持梁を経由して放熱されることにより熱による変形等も防止される。
【００２１】
なお、図１は模式的に示すものであり、第１および第２の支持梁２，３の数は、実際にはさらに多く、必要とされる面積に応じてその数が決定される。
【００２２】
次に、このような薄膜部材の製造方法について説明する。
まず、第１の製造方法について説明する。図３は、第１の製造方法のフローを示す断面図である。最初に、主面に平行なＳｉＯ２膜１２を内部に有するＳｉウエハ（ＳＯＩウエハ）１１を準備する（図３の（ａ））。ＳｉＯ２膜１２は、Ｓｉウエハ１１の表面から例えば２μｍ程度の部分に配置されている。すなわち、Ｓｉウエハ１１のＳｉ部分はＳｉＯ２膜１２により薄い部分１１ａと厚い部分１１ｂとに分離されている。
【００２３】
次いで、Ｓｉウエハ１１の主面上に、例えばＴＥＯＳによりＳｉＯ２膜１３を形成し、フォトリソグラフィによりレジストパターン１４を形成する（図３の（ｂ））。引き続き、レジストパターン１４をマスクとしてＳｉＯ２膜１３をＲＩＥエッチングする（図３の（ｃ））。この図３（ｂ），（ｃ）の工程により、Ｓｉウエハの薄い部分１１ａをエッチングするためのマスクが作製される。これに代えて、図４に示すように、レジスト膜１３ａ、ガラス（ＳＯＧ）膜１３ｂの上にフォトリソグラフィによるレジストパターン１４を形成したレジストを用い、レジストパターン１４をマスクとしてレジスト膜１３ａ、ガラス膜１３ｂをドライ現像し、これらをマスクとして用いてもよい。
【００２４】
引き続き、レジストパターン１４およびパターン化されたＳｉＯ２膜１３をマスクとしてＳｉウエハ１１の薄い部分１１ａをＲＩＥエッチングして所定パターンの第１の支持梁１５を形成するとともにレジストパターン１４をアッシングにより除去する（図３の（ｄ））。この場合に、エッチングの垂直性の自由度が大きい場合には、レジストパターン１４のみをマスクとして部分１１ａをエッチングしてもよいが、エッチングの垂直性を厳密に考慮すると、このようにレジストパターン１４およびＳｉＯ２膜１３をマスクとすることが好ましい。
【００２５】
次いで、Ｓｉウエハ１１の厚い部分１１ｂに第２の支持梁を形成するために、第１の支持梁１５のパターンを基準にしてＳｉウエハ１１の厚い部分１１ｂ側の面にアライメントマーク（位置合わせマーク）１６をレーザー加工により形成する（図３の（ｅ））。なお、この際のレーザー加工のための装置については後述する。
【００２６】
その後、Ｓｉ基板を反転させ、第１の支持梁１５のプロテクトのためにＳｉウエハ１１の第１の支持梁１５側の面を接着剤１８によりベースウエハ１９に貼り付けるとともに、上記アライメントマーク１６を基準にしてＳｉウエハ１１の厚い部分１１ｂ側の表面にフォトリソグラフィにより厚膜レジストパターン１７を形成する（図３の（ｆ））。接着剤１８に代えて保護テープを用いてもよい。
【００２７】
引き続き、厚膜レジストパターン１７をマスクとしてＳｉウエハ１１の厚い部分１１ｂをＲＩＥエッチングし、第２の支持梁２０を形成するとともに、厚膜レジストパターン１７をアッシングにより除去する（図３の（ｇ））。このとき図３の（ｇ）に示すようにエッチング深さを部分１１ｂの厚さと同じにすれば第２の支持梁２０は部分１１ｂの厚さと同じ高さとなるが、この処理に代えて、図５の（ａ）に示すように、厚膜レジストパターン１７をマスクとする部分１１ｂのＲＩＥエッチングを途中までで止め、引き続き図５の（ｂ）に示すように部分１１ｂを全体エッチングすることにより、所望の高さを有する第２の支持梁２０′を得ることができる。
【００２８】
その後、アッシングまたは洗浄を行ってレジストパターン１７の残渣を除去し、ベースウエハ１９を取り外した後、接着剤１８を除去する（図３の（ｈ））。なお、ＳｉＯ２膜１２の厚さが所望の厚さから外れている場合には、図３の（ｇ）の工程の後、ＳｉＯ２膜１２をドライエッチングまたはウエットエッチングして所望の厚さにする。
【００２９】
その後、低圧下でのＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）により全面に補強のためのＳｉＮからなるコーティング層２１を形成し、ＳｉＯ２膜１２の両面に第１の支持梁１５および第２の支持梁２０を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング層２１で被覆された薄膜部材２２ａを得る（図３の（ｉ））。ＣＶＤに代えて、窒素イオンを注入した後、アニールすることによりコーティング層２１を形成することもできる。この場合には、片面ずつの処理となり一括して全面にコーティング層２１を形成することはできない。
【００３０】
次に、上記アライメントについて詳細に説明する。
図６はアライメント用の加工装置を示すものである。この加工装置３０は、加工対象であるＳｉウエハ１１を支持し駆動するための駆動ステージ３１と、Ｓｉウエハ１１の表面のパターン（第１の支持梁１５のパターン）を検出するＣＣＤカメラ等の検出器３２と、Ｓｉウエハ１１の裏面を加工するレーザー加工機３３とを有している。駆動ステージ３１にはステージ用コントローラ（ＰＣ）３４が接続され、検出器３２には検出器用コントローラ（ＰＣ）３５が接続され、レーザー加工機３３にはレーザー加工機用コントローラ（ＰＣ）３６が接続されている。そして、これらコントローラ３４，３５，３６はメインＰＣ３７に接続されている。
【００３１】
このように構成される加工装置３０においては、まず、検出器３２によりＳｉウエハの表面の第１の支持梁１５のパターンを検出し、検出器用コントローラ３５に検出情報を出力する。検出器用コントローラ３５ではパターン画像情報を照合し、メインＰＣ３７に送信する。メインＰＣ３７では、検出器用コントローラ３５からのパターン情報と内部に記憶されたデータベースとに基づいて演算を行い、加工位置をステージ用コントローラ３４に送信するとともに、レーザー加工機３３にレーザー加工の指示を行う。これにより、第１の支持梁１５のパターンを基準として裏面側に第２の支持梁２０を形成するためのアライメントマークを形成することができる。なお、このような自動処理の代わりに、検出器用コントローラ３５からの情報を確認した後、オペレーターが手動で加工位置を指定するようにしてもよい。
【００３２】
このように、第１の支持梁１５のパターン情報をフィードバックして第２の支持梁２０を形成するためのアライメントマークを加工するので、これに基づいて支持梁２０のパターンの位置合わせを行うことができ、第１の支持梁１５のパターンと第２の支持梁２０のパターンとを高い精度の位置関係で形成することができる。第１の支持梁１５と第２の支持梁２０との位置合わせ精度が低い場合には設計通りの薄膜の開口部の有効面積が得られなくなるが、このように第１の支持梁１５と第２の支持梁２０との位置合わせ精度を高くすることにより、薄膜部材の開口部の有効面積を広くすることができる。
【００３３】
次に、薄膜部材を製造するための第２の方法について説明する。図７は、第２の製造方法のフローを示す断面図である。最初に、Ｓｉウエハ（ベアウエハ）４１を準備し、熱酸化により両面にＳｉＯ２膜４２ａ，４２ｂを形成する（図７の（ａ））。ＴＥＯＳ等により片面だけにＳｉＯ２膜を形成してもよい。次いで、ＳｉＯ２膜４２ａの上にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜４３を形成する（図７の（ｂ））。
【００３４】
次いで、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜４３の上に、図３の（ｂ）と同様に、例えばＴＥＯＳによりＳｉＯ２膜１３を形成し、フォトリソグラフィによりレジストパターン１４を形成する（図７の（ｃ））。引き続き、レジストパターン１４をマスクとしてＳｉＯ２膜１３をＲＩＥエッチングする（図７の（ｄ））。この図７（ｃ），（ｄ）の工程により、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜４３をエッチングするためのマスクが作製される。
【００３５】
引き続き、レジストパターン１４およびパターン化されたＳｉＯ２膜１３をマスクとしてｐｏｌｙ−Ｓｉ膜４３をＲＩＥエッチングして所定パターンの第１の支持梁１５を形成するとともにレジストパターン１４をアッシングにより除去する（図７の（ｅ））。
【００３６】
次いで、Ｓｉウエハ４１に第２の支持梁を形成するために、第１の支持梁１５のパターンを基準にしてＳｉウエハ１１の厚い部分１１ｂ側の面にアライメントマーク１６を上述したようにしてレーザー加工により形成する（図７の（ｆ））。
【００３７】
その後、Ｓｉ基板を反転させ、第１の支持梁１５のプロテクトのために、図３の（ｆ）と同様、Ｓｉウエハ１１の第１の支持梁１５側の面を接着剤１８等によりベースウエハ１９に貼り付けるとともに、上記アライメントマーク１６を基準にしてＳｉウエハ４１の表面に形成されたＳｉＯ２膜４２ｂの上にフォトリソグラフィにより厚膜レジストパターン１７を形成する（図７の（ｇ））。
【００３８】
引き続き、厚膜レジストパターン１７をマスクとしてＳｉＯ２膜４２ｂおよびＳｉウエハ４１をＲＩＥエッチングし、第２の支持梁２０を形成するとともに、厚膜レジストパターン１７をアッシングにより除去する（図７の（ｈ））。
【００３９】
その後、アッシングまたは洗浄を行ってレジストパターン１７の残渣を除去し、ベースウエハ１９を取り外した後、接着剤１８を除去する（図７の（ｉ））。その後、低圧下でのＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）等により全面に補強のためのＳｉＮからなるコーティング層２１を形成し、ＳｉＯ２膜４２ａの両面に第１の支持梁１５および第２の支持梁２０を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング層２１で被覆された薄膜部材２２ｂを得る（図７の（ｉ））。
【００４０】
第３の方法として、図８に示すように、Ｓｉウエハ５１の上に薄膜となるＡｌ膜５２を形成し、さらにその上にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜５３を形成したものについて、図７に準じた工程を施すものが挙げられる。これにより、Ａｌ膜５２の両面に第１の支持梁および第２の支持梁を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング膜で被覆された薄膜部材を得ることができる。
【００４１】
また、第４の方法として、図９に示すように、薄膜となる主面に平行なＡｌ膜６２を内部に有するＳｉウエハ６１について、図３に準じた工程を施すものが挙げられる。これにより、Ａｌ膜６２の両面に第１の支持梁および第２の支持梁を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング層で被覆された薄膜部材を得ることができる。
【００４２】
次に、第５の方法について説明する。
図１０は、第５の製造方法のフローを示す断面図である。最初に、主面に平行な２層のＳｉＯ２膜７２および７３を近接して内部に有するＳｉウエハ（マルチレイヤードＳＯＩウエハ）７１を準備する（図１０の（ａ））。ＳｉＯ２膜７２は、Ｓｉウエハ１１の表面から例えば２μｍ程度の部分に配置され、またＳｉＯ２膜７３はＳｉＯ２膜７２から０．４〜２μｍ離隔している。これらＳｉＯ２膜７２および７３により、Ｓｉウエハ７１のＳｉ部分はＳｉＯ２膜７２の外側の部分７１ａ、ＳｉＯ２膜７２および７３の間の部分７１ｂ、ＳｉＯ２膜７３の外側の部分７１ｃに分離されている。
【００４３】
次いで、Ｓｉウエハ７１の主面上に、例えばＴＥＯＳによりＳｉＯ２膜１３を形成し、フォトリソグラフィによりレジストパターン１４を形成する（図１０の（ｂ））。引き続き、レジストパターン１４をマスクとしてＳｉＯ２膜１３をＲＩＥエッチングする（図１０の（ｃ））。この図１０（ｂ），（ｃ）の工程により、Ｓｉウエハ７１の部分７１ａをエッチングするためのマスクが作製される。
【００４４】
引き続き、レジストパターン１４およびパターン化されたＳｉＯ２膜１３をマスクとしてＳｉウエハ７１の部分７１ａをＲＩＥエッチングして所定パターンの第１の支持梁１５を形成するとともにレジストパターン１４をアッシングにより除去する（図１０の（ｄ））。
【００４５】
次いで、Ｓｉウエハ７１の部分７１ｃに第２の支持梁を形成するために、第１の支持梁１５のパターンを基準にしてＳｉウエハ７１の部分７１ｃ側の面にアライメントマーク１６を上述したようなレーザー加工により形成する（図１０の（ｅ））。
【００４６】
その後、Ｓｉ基板を反転させ、第１の支持梁１５のプロテクトのためにＳｉウエハ７１の第１の支持梁１５側の面を接着剤１８によりベースウエハ１９に貼り付けるとともに、上記アライメントマーク１６を基準にしてＳｉウエハ７１の部分７１ｃ側の表面にフォトリソグラフィにより厚膜レジストパターン１７を形成する（図１０の（ｆ））。接着剤１８に代えて保護テープを用いてもよい。
【００４７】
引き続き、厚膜レジストパターン１７をマスクとしてＳｉウエハ７１の部分７１ｃをＲＩＥエッチングし、第２の支持梁２０を形成するとともに、厚膜レジストパターン１７をアッシングにより除去する（図１０の（ｇ））。
【００４８】
その後、アッシングまたは洗浄を行ってレジストパターン１７の残渣を除去し、ベースウエハ１９を取り外した後、接着剤１８を除去するとともに、ＳｉＯ２膜７２および７３をウエットエッチングする（図１０の（ｈ））。なお、Ｓｉウエハ７１の部分７１ｂの厚さが厚過ぎる場合には、図１０の（ｇ）の工程の後、ＳｉＯ２膜７３をＲＩＥエッチングした後、部分７１ｂをＲＩＥエッチングして所望の厚さにする。
【００４９】
その後、低圧下でのＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）により全面に補強のためのＳｉＮからなるコーティング膜２１を形成し、Ｓｉウエハ７１の部分７１ｂの両面に第１の支持梁１５および第２の支持梁２０を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング膜２１で被覆された薄膜部材２２ｃを得る（図１０の（ｉ））。
【００５０】
第６の方法として、図１１に示すように、Ｓｉウエハ８１の上に薄膜となるサファイア（単結晶Ａｌ２Ｏ３）膜８２を熱ＣＶＤで形成し、さらにその上にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜８３を形成したものについて、図７に準じた工程を施すものが挙げられる。これにより、サファイア膜８２の両面にＳｉからなる第１の支持梁および第２の支持梁を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング膜で被覆された薄膜部材を得ることができる。サファイア膜を使用する利点は、熱特性がＳｉとほぼ同等であることである。薄膜として冷却効果がＳｉより劣るＳｉＯ２を使用する場合に比べて冷却効果を高めることができる。ただし、サファイアのへき開面が主面に対して例えば垂直になると、薄膜が容易に折れてしまい十分な強度が得られないおそれがあるため、そのような状態は避けることに留意する必要がある。好ましくは、へき開面が主面に対して略平行となるようにサファイア膜８２を形成する。
【００５１】
また、第７の方法として、図１２に示すように、薄膜となる主面に平行なサファイア膜９２を内部に有するＳｉウエハ９１について、図３に準じた工程を施すものが挙げられる。これにより、サファイア膜９２の両面にＳｉからなる第１の支持梁および第２の支持梁を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング層で被覆された薄膜部材を得ることができる。この場合にも、第６の方法と同様の利点が得られる。また、同様に、サファイアのへき開面の方向に留意する必要があり、サファイア膜９２のへき開面が主面に対して略平行となっているＳｉウエハ９１を選択することが好ましい。
【００５２】
以上のように第１〜第７の方法に基づいて、ドライエッチングにより薄膜の両面に第１の支持梁および第２の支持梁を有する薄膜部材を形成するので、薄膜の有効エリアを広く維持しつつ、両方の支持梁により高強度および高放熱性を達成することができる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、Ｓｉウエハから薄膜を形成したが、これに限るものではない。また、薄膜の材料としてＳｉＯ２、Ａｌ、Ｓｉ、サファイア（単結晶Ａｌ２Ｏ３）を用いた例を示したが、これに限るものではない。さらに、薄膜部材の補強のための例としてＳｉＮからなるコーティング層を全面に形成する例を示したが、これに限らず、例えばＳｉＣ膜やＳｉＰ膜を成膜してもよいし、薄膜にリン（Ｐ）をドープさせることで、補強を行ってもよい。さらに、上記実施形態では、第１の支持梁と第２の支持梁のパターンを格子状としたがこれに限るものではなく、目的に応じて種々のパターンを採用することができる。さらにまた、上記実施形態では、位置合わせの例として、第１の支持梁のパターンを検出し、その情報に基づいて第２の支持梁を形成する面にレーザーによりアライメントマークを形成する方法を示したが、これに限らず、第１の支持梁のパターンに基づいて、第２の支持梁の位置合わせを行うことができるものであればよい。さらにまた、第２の支持梁を形成するための位置合わせを第１の支持梁の位置を基準にして直接的に行う例を示したが、これに限るものではない。例えば、第１の支持梁の位置をウエハの外周やノッチまたはオリエンテーションフラット（オリフラ）を基準にして決めた場合には、その外周やノッチやオリフラの位置から直接的に第２の支持梁を形成するための位置合わせを行ってもよい。この方法でも、第１の支持梁と第２の支持梁の位置合わせを行うことができ、結果的に薄膜部材の開口部の有効面積を広くすることができる。さらにまた、薄膜部材の第１の支持梁と第２の支持梁の位置合わせを両面露光機や裏面アライナーを用いることで行うことも可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板の一方の面に第１のパターンの第１の支持梁を形成し、前記基板上の基準箇所に基づいて、前記基板の他方の面のアライメントを行って前記他方の面に第２のパターンの第２の支持梁を形成するので、薄膜の両面に所望のパターンの支持梁を有する薄膜部材を形成することができ、両方の支持梁の協働作用により、強度の高い薄膜部材を得ることができる。また、支持梁の存在により薄膜の両面から放熱することができ、熱による変形を防ぐことができる。さらに、第２の支持梁を形成する前に位置合わせを行うので、薄膜の開口部の有効面積を大きくすることができる。
【００５５】
また、ドライエッチングにより薄膜の両面に所望のパターンの支持梁を有する薄膜部材を形成するので、薄膜の有効エリアを広く維持しつつ、両方の支持梁により高強度および高放熱性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法により得られた薄膜部材の一例を示す断面図本。
【図２】本発明の製造方法により得られた薄膜部材の第１の支持梁および第２の支持梁のパターンを示す平面図。
【図３】本発明の第１の製造方法のフローを説明するための断面図。
【図４】図３の（ｂ）の工程の他の例を示す断面図。
【図５】図３の（ｇ）の工程の他の例を示す断面図。
【図６】アライメントマークを形成するための加工装置を示す模式図。
【図７】本発明の第２の製造方法のフローを説明するための断面図。
【図８】本発明の第３の製造方法に用いるウエハを示す断面図。
【図９】本発明の第４の製造方法に用いるウエハを示す断面図。
【図１０】本発明の第５の製造方法のフローを説明するための断面図。
【図１１】本発明の第６の製造方法に用いるウエハを示す断面図。
【図１２】本発明の第７の製造方法に用いるウエハを示す断面図。
【符号の説明】
１；薄膜
２，１５；第１の支持梁
３，２０；第２の支持梁
４；支持壁
５，２１；ＳｉＮ膜
１０，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ；薄膜部材
１１，４１，５１，６１，７１；Ｓｉウエハ
１２，４２ａ；ＳｉＯ２膜（薄膜）
１６；アライメントマーク（位置合わせマーク）
３０；加工装置
５２，６２；Ａｌ膜（薄膜）
７１ｂ；Ｓｉ部分（薄膜）
８２，９２；サファイア膜（薄膜）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム照射管の電子ビーム透過窓や、電子ビーム露光用のステンシルマスク、Ｘ線露光用のマスク等に用いられる薄膜部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム露光用のステンシルマスク、Ｘ線露光用のマスク等には厚さ数μｍ程度に薄膜化された薄膜部材（メンブレン）が用いられており、このような薄膜部材をシリコン基板に露光やエッチング等の半導体プロセス技術を用いて実現する技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１６５１９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の薄膜部材は、上記マスクの用途の他に電子ビーム照射管の電子ビーム透過窓等、種々の用途に適用可能であり、その用途によっては厚さをサブミクロン程度までに薄膜化することが要求される。
【０００５】
このように薄膜部材を薄くしていくと、それ自体の強度が不十分なものとなり、容易に破壊されてしまう。そのため、例えば電子ビーム照射管の電子ビーム透過窓に用いられる薄膜部材はその片側に支持梁を設ける等により、必要な強度を保つ試みがなされているが、未だ十分とはいえない。また、このようにこの種の薄膜部材を薄くすると、熱の影響を受ける用途の場合には、熱による変形が生じてしまう。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、十分な強度を有し、かつ熱による変形が生じ難い薄膜部材を製造することができる薄膜部材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、基板の一方の面に第１のパターンの第１の支持梁を形成し、前記基板上の基準箇所に基づいて、前記基板の他方の面の位置合わせを行って、前記他方の面に第２のパターンの第２の支持梁を形成することにより、薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする薄膜部材の製造方法を提供する。
【０００８】
本発明の第２の観点では、基板の一方の面にドライエッチングにより第１のパターンの第１の支持梁を形成し、前記基板の他方の面にドライエッチングにより第２のパターンの第２の支持梁を形成し、薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする薄膜部材の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明の第３の観点では、薄膜を形成すべき基板の一方の面に第１のパターンを有する第１のマスクを形成する工程と、前記第１のマスクを用いて前記基板の前記一方の面をエッチングし、第１の支持梁を形成する工程と、前記基板の他方の面に第２のパターンを有する第２のマスクを形成する工程と、前記第２のマスクを用いて前記基板の前記他方の面をエッチングし、第２の支持梁を形成する工程とを有し、薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする薄膜部材の製造方法を提供する。
【００１０】
本発明の第４の観点では、薄膜を形成すべき基板の一方の面に第１のパターンを有する第１のマスクを形成する工程と、前記第１のマスクを用いて前記基板の前記一方の面をドライエッチングし、第１の支持梁を形成する工程と、前記基板上の基準箇所に基づいて前記基板の他方の面の位置合わせを行う工程と、前記位置合わせに基づいて前記基板の前記他方の面に第２のパターンを有する第２のマスクを形成する工程と、前記第２のマスクを用いて前記基板の前記他方の面をドライエッチングし、第２の支持梁を形成する工程とを有し、薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする薄膜部材の製造方法を提供する。
【００１１】
上記第１および第４の観点の構成によれば、薄膜の両面に所望のパターンの支持梁を有する薄膜部材を形成することができ、両方の支持梁の協働作用により、強度の高い薄膜部材を得ることができる。また、支持梁の存在により薄膜の両面から放熱することができ、熱による変形を防ぐことができる。さらに、第２の支持梁を形成する前に位置合わせを行うので、薄膜の開口部の有効面積を大きくすることができる。
【００１２】
上記第２、第３および第４の観点の構成によれば、ドライエッチングにより薄膜の両面に所望のパターンの支持梁を有する薄膜部材を形成するので、支持梁の垂直性が高まり、薄膜の開口部の有効面積を広く維持しつつ、両方の支持梁により高強度および高放熱性を達成することができる。
【００１３】
上記いずれの観点においても、両側に支持梁を形成するので、梁の面積を小さくすることができ、その分、薄膜の有効面積をより大きくすることができる。
【００１４】
上記第１および第４の観点において、前記基準箇所は、前記一方の面の前記第１のパターンであってもよいし、前記一方の面の前記第１のパターンを形成する際に基準とした前記基板の外周であってもよいし、前記一方の面の前記第１のパターンを形成する際に基準とした前記基板のノッチであってもよいし、前記一方の面の前記第１のパターンを形成する際に基準とした前記基板のオリエンテーションフラットであってもよい。また、前記位置合わせは、前記基準箇所を検出し、その位置情報をフィードバックし、その位置情報に基づいて前記基板の前記他方の面に位置合わせマークを形成することにより行うことができる。
【００１５】
上記第１〜第４の観点において、前記基板をその内部に主面に平行にＳｉＯ２薄膜が形成されたシリコン基板とし、ＳｉＯ２薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりＳｉＯ２薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることができる。また、前記基板をシリコン基板の主面にＳｉＯ２薄膜を形成し、さらにその上に多結晶シリコン膜を形成したものとし、ＳｉＯ２薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりＳｉＯ２薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることもできる。さらに、前記基板をその内部に主面に平行にＡｌ薄膜が形成されたシリコン基板とし、Ａｌ薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりＡｌ薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることもできる。さらにまた、前記基板をシリコン基板の主面にＡｌ薄膜を形成し、さらにその上に多結晶シリコン膜を形成したものとし、Ａｌ薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりＡｌ薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることもできる。さらにまた、前記基板をその内部に主面に平行に２層のＳｉＯ２薄膜が形成されたシリコン基板とし、２層のＳｉＯ２薄膜の外側のシリコンをエッチングし、さらにＳｉＯ２薄膜をエッチングすることにより、前記２層のＳｉＯ２薄膜の間の部分に形成されるシリコン薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることもできる。さらにまた、前記基板をその内部に主面に平行にサファイア薄膜が形成されたシリコン基板とし、サファイア薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりサファイア薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることもできる。さらにまた、前記基板をシリコン基板の主面にサファイア薄膜を形成し、さらにその上に多結晶シリコン膜を形成したものとし、サファイア薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりサファイア薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造する構成とすることもできる。前記サファイア薄膜は、そのへき開面が前記主面に対して略平行になるように形成されることが好ましい。
【００１６】
上記第１〜第４の観点において、前記薄膜ならびに前記第１および第２の支持梁の全面にコーティング層を形成することが好ましい。このコーティング層は熱処理により形成することができる。また、前記基板の前記第１の支持梁または前記第２の支持梁を形成した後、その支持梁を設けた面の全面をドライエッチングして第１の支持梁または第２の支持梁の高さを調整することができる。さらに、前記第１および第２の支持梁は格子状をなすことが好ましく、一方が他方よりも高さが高くかつ格子の間隔が広いことが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の製造方法により得られた薄膜部材の一例を示す断面図である。図１に示すように、薄膜部材１０は、例えばＳｉＯ２からなる薄膜１と、薄膜１の一方の面に例えばＳｉからなる第１の支持梁２と、薄膜１の他方の面に形成された例えばＳｉからなる第２の支持梁３と、薄膜１の縁部に設けられたＳｉからなる支持壁４とを有しており、全面がＳｉＮ膜５で覆われている。なお、薄膜１の材質としては、ＳｉＯ２の他に、ＡｌやＳｉ等を用いることができる。
【００１８】
薄膜１の厚さは、電子ビーム露光用のステンシルマスク、Ｘ線露光用のマスク等に用いる場合には、１〜２μｍ程度であるが、電子ビーム照射管の電子ビーム照射窓等の用途では、ＳｉＮ膜５も含めて０．６μｍ程度以下とより薄い膜厚が要求される。また、ＳｉＮ膜５は薄膜部材１０の全体の強度をさらに高くするために設けられ、その厚さは０．１μｍ以下程度とされる。
【００１９】
第１の支持梁２は、高さが２〜５μｍ程度であり、幅が１μｍ程度、間隔が５μｍ程度の図２の（ａ）に示すような格子状のパターンをなしている。また、第２の支持梁３は、幅が１００〜２００μｍ程度、間隔が５００〜１０００μｍ程度、高さが、薄膜部材１０を製造する際に用いるＳｉウエハの厚さに依存するが、１５０〜７２５μｍ程度であり、図２の（ｂ）に示すような格子状のパターンをなしている。すなわち、第１の支持梁２および第２の支持梁３は、互いに異なる大きさの格子状パターンを有している。なお、第１の支持梁２および第２の支持梁３それぞれの間隔等は上記の値に限られるものではなく、また、第１の支持梁２と第２の支持梁３のそれぞれの間隔が同じ、すなわち格子状パターンが同じ大きさであってもよい。
【００２０】
このように薄膜１の両面に支持梁を設けることにより、薄膜部材１０の全体的な強度が高まり、かつ薄膜の熱が支持梁を経由して放熱されることにより熱による変形等も防止される。
【００２１】
なお、図１は模式的に示すものであり、第１および第２の支持梁２，３の数は、実際にはさらに多く、必要とされる面積に応じてその数が決定される。
【００２２】
次に、このような薄膜部材の製造方法について説明する。
まず、第１の製造方法について説明する。図３は、第１の製造方法のフローを示す断面図である。最初に、主面に平行なＳｉＯ２膜１２を内部に有するＳｉウエハ（ＳＯＩウエハ）１１を準備する（図３の（ａ））。ＳｉＯ２膜１２は、Ｓｉウエハ１１の表面から例えば２μｍ程度の部分に配置されている。すなわち、Ｓｉウエハ１１のＳｉ部分はＳｉＯ２膜１２により薄い部分１１ａと厚い部分１１ｂとに分離されている。
【００２３】
次いで、Ｓｉウエハ１１の主面上に、例えばＴＥＯＳによりＳｉＯ２膜１３を形成し、フォトリソグラフィによりレジストパターン１４を形成する（図３の（ｂ））。引き続き、レジストパターン１４をマスクとしてＳｉＯ２膜１３をＲＩＥエッチングする（図３の（ｃ））。この図３（ｂ），（ｃ）の工程により、Ｓｉウエハの薄い部分１１ａをエッチングするためのマスクが作製される。これに代えて、図４に示すように、レジスト膜１３ａ、ガラス（ＳＯＧ）膜１３ｂの上にフォトリソグラフィによるレジストパターン１４を形成したレジストを用い、レジストパターン１４をマスクとしてレジスト膜１３ａ、ガラス膜１３ｂをドライ現像し、これらをマスクとして用いてもよい。
【００２４】
引き続き、レジストパターン１４およびパターン化されたＳｉＯ２膜１３をマスクとしてＳｉウエハ１１の薄い部分１１ａをＲＩＥエッチングして所定パターンの第１の支持梁１５を形成するとともにレジストパターン１４をアッシングにより除去する（図３の（ｄ））。この場合に、エッチングの垂直性の自由度が大きい場合には、レジストパターン１４のみをマスクとして部分１１ａをエッチングしてもよいが、エッチングの垂直性を厳密に考慮すると、このようにレジストパターン１４およびＳｉＯ２膜１３をマスクとすることが好ましい。
【００２５】
次いで、Ｓｉウエハ１１の厚い部分１１ｂに第２の支持梁を形成するために、第１の支持梁１５のパターンを基準にしてＳｉウエハ１１の厚い部分１１ｂ側の面にアライメントマーク（位置合わせマーク）１６をレーザー加工により形成する（図３の（ｅ））。なお、この際のレーザー加工のための装置については後述する。
【００２６】
その後、Ｓｉ基板を反転させ、第１の支持梁１５のプロテクトのためにＳｉウエハ１１の第１の支持梁１５側の面を接着剤１８によりベースウエハ１９に貼り付けるとともに、上記アライメントマーク１６を基準にしてＳｉウエハ１１の厚い部分１１ｂ側の表面にフォトリソグラフィにより厚膜レジストパターン１７を形成する（図３の（ｆ））。接着剤１８に代えて保護テープを用いてもよい。
【００２７】
引き続き、厚膜レジストパターン１７をマスクとしてＳｉウエハ１１の厚い部分１１ｂをＲＩＥエッチングし、第２の支持梁２０を形成するとともに、厚膜レジストパターン１７をアッシングにより除去する（図３の（ｇ））。このとき図３の（ｇ）に示すようにエッチング深さを部分１１ｂの厚さと同じにすれば第２の支持梁２０は部分１１ｂの厚さと同じ高さとなるが、この処理に代えて、図５の（ａ）に示すように、厚膜レジストパターン１７をマスクとする部分１１ｂのＲＩＥエッチングを途中までで止め、引き続き図５の（ｂ）に示すように部分１１ｂを全体エッチングすることにより、所望の高さを有する第２の支持梁２０′を得ることができる。
【００２８】
その後、アッシングまたは洗浄を行ってレジストパターン１７の残渣を除去し、ベースウエハ１９を取り外した後、接着剤１８を除去する（図３の（ｈ））。なお、ＳｉＯ２膜１２の厚さが所望の厚さから外れている場合には、図３の（ｇ）の工程の後、ＳｉＯ２膜１２をドライエッチングまたはウエットエッチングして所望の厚さにする。
【００２９】
その後、低圧下でのＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）により全面に補強のためのＳｉＮからなるコーティング層２１を形成し、ＳｉＯ２膜１２の両面に第１の支持梁１５および第２の支持梁２０を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング層２１で被覆された薄膜部材２２ａを得る（図３の（ｉ））。ＣＶＤに代えて、窒素イオンを注入した後、アニールすることによりコーティング層２１を形成することもできる。この場合には、片面ずつの処理となり一括して全面にコーティング層２１を形成することはできない。
【００３０】
次に、上記アライメントについて詳細に説明する。
図６はアライメント用の加工装置を示すものである。この加工装置３０は、加工対象であるＳｉウエハ１１を支持し駆動するための駆動ステージ３１と、Ｓｉウエハ１１の表面のパターン（第１の支持梁１５のパターン）を検出するＣＣＤカメラ等の検出器３２と、Ｓｉウエハ１１の裏面を加工するレーザー加工機３３とを有している。駆動ステージ３１にはステージ用コントローラ（ＰＣ）３４が接続され、検出器３２には検出器用コントローラ（ＰＣ）３５が接続され、レーザー加工機３３にはレーザー加工機用コントローラ（ＰＣ）３６が接続されている。そして、これらコントローラ３４，３５，３６はメインＰＣ３７に接続されている。
【００３１】
このように構成される加工装置３０においては、まず、検出器３２によりＳｉウエハの表面の第１の支持梁１５のパターンを検出し、検出器用コントローラ３５に検出情報を出力する。検出器用コントローラ３５ではパターン画像情報を照合し、メインＰＣ３７に送信する。メインＰＣ３７では、検出器用コントローラ３５からのパターン情報と内部に記憶されたデータベースとに基づいて演算を行い、加工位置をステージ用コントローラ３４に送信するとともに、レーザー加工機３３にレーザー加工の指示を行う。これにより、第１の支持梁１５のパターンを基準として裏面側に第２の支持梁２０を形成するためのアライメントマークを形成することができる。なお、このような自動処理の代わりに、検出器用コントローラ３５からの情報を確認した後、オペレーターが手動で加工位置を指定するようにしてもよい。
【００３２】
このように、第１の支持梁１５のパターン情報をフィードバックして第２の支持梁２０を形成するためのアライメントマークを加工するので、これに基づいて支持梁２０のパターンの位置合わせを行うことができ、第１の支持梁１５のパターンと第２の支持梁２０のパターンとを高い精度の位置関係で形成することができる。第１の支持梁１５と第２の支持梁２０との位置合わせ精度が低い場合には設計通りの薄膜の開口部の有効面積が得られなくなるが、このように第１の支持梁１５と第２の支持梁２０との位置合わせ精度を高くすることにより、薄膜部材の開口部の有効面積を広くすることができる。
【００３３】
次に、薄膜部材を製造するための第２の方法について説明する。図７は、第２の製造方法のフローを示す断面図である。最初に、Ｓｉウエハ（ベアウエハ）４１を準備し、熱酸化により両面にＳｉＯ２膜４２ａ，４２ｂを形成する（図７の（ａ））。ＴＥＯＳ等により片面だけにＳｉＯ２膜を形成してもよい。次いで、ＳｉＯ２膜４２ａの上にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜４３を形成する（図７の（ｂ））。
【００３４】
次いで、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜４３の上に、図３の（ｂ）と同様に、例えばＴＥＯＳによりＳｉＯ２膜１３を形成し、フォトリソグラフィによりレジストパターン１４を形成する（図７の（ｃ））。引き続き、レジストパターン１４をマスクとしてＳｉＯ２膜１３をＲＩＥエッチングする（図７の（ｄ））。この図７（ｃ），（ｄ）の工程により、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜４３をエッチングするためのマスクが作製される。
【００３５】
引き続き、レジストパターン１４およびパターン化されたＳｉＯ２膜１３をマスクとしてｐｏｌｙ−Ｓｉ膜４３をＲＩＥエッチングして所定パターンの第１の支持梁１５を形成するとともにレジストパターン１４をアッシングにより除去する（図７の（ｅ））。
【００３６】
次いで、Ｓｉウエハ４１に第２の支持梁を形成するために、第１の支持梁１５のパターンを基準にしてＳｉウエハ１１の厚い部分１１ｂ側の面にアライメントマーク１６を上述したようにしてレーザー加工により形成する（図７の（ｆ））。
【００３７】
その後、Ｓｉ基板を反転させ、第１の支持梁１５のプロテクトのために、図３の（ｆ）と同様、Ｓｉウエハ１１の第１の支持梁１５側の面を接着剤１８等によりベースウエハ１９に貼り付けるとともに、上記アライメントマーク１６を基準にしてＳｉウエハ４１の表面に形成されたＳｉＯ２膜４２ｂの上にフォトリソグラフィにより厚膜レジストパターン１７を形成する（図７の（ｇ））。
【００３８】
引き続き、厚膜レジストパターン１７をマスクとしてＳｉＯ２膜４２ｂおよびＳｉウエハ４１をＲＩＥエッチングし、第２の支持梁２０を形成するとともに、厚膜レジストパターン１７をアッシングにより除去する（図７の（ｈ））。
【００３９】
その後、アッシングまたは洗浄を行ってレジストパターン１７の残渣を除去し、ベースウエハ１９を取り外した後、接着剤１８を除去する（図７の（ｉ））。その後、低圧下でのＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）等により全面に補強のためのＳｉＮからなるコーティング層２１を形成し、ＳｉＯ２膜４２ａの両面に第１の支持梁１５および第２の支持梁２０を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング層２１で被覆された薄膜部材２２ｂを得る（図７の（ｉ））。
【００４０】
第３の方法として、図８に示すように、Ｓｉウエハ５１の上に薄膜となるＡｌ膜５２を形成し、さらにその上にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜５３を形成したものについて、図７に準じた工程を施すものが挙げられる。これにより、Ａｌ膜５２の両面に第１の支持梁および第２の支持梁を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング膜で被覆された薄膜部材を得ることができる。
【００４１】
また、第４の方法として、図９に示すように、薄膜となる主面に平行なＡｌ膜６２を内部に有するＳｉウエハ６１について、図３に準じた工程を施すものが挙げられる。これにより、Ａｌ膜６２の両面に第１の支持梁および第２の支持梁を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング層で被覆された薄膜部材を得ることができる。
【００４２】
次に、第５の方法について説明する。
図１０は、第５の製造方法のフローを示す断面図である。最初に、主面に平行な２層のＳｉＯ２膜７２および７３を近接して内部に有するＳｉウエハ（マルチレイヤードＳＯＩウエハ）７１を準備する（図１０の（ａ））。ＳｉＯ２膜７２は、Ｓｉウエハ１１の表面から例えば２μｍ程度の部分に配置され、またＳｉＯ２膜７３はＳｉＯ２膜７２から０．４〜２μｍ離隔している。これらＳｉＯ２膜７２および７３により、Ｓｉウエハ７１のＳｉ部分はＳｉＯ２膜７２の外側の部分７１ａ、ＳｉＯ２膜７２および７３の間の部分７１ｂ、ＳｉＯ２膜７３の外側の部分７１ｃに分離されている。
【００４３】
次いで、Ｓｉウエハ７１の主面上に、例えばＴＥＯＳによりＳｉＯ２膜１３を形成し、フォトリソグラフィによりレジストパターン１４を形成する（図１０の（ｂ））。引き続き、レジストパターン１４をマスクとしてＳｉＯ２膜１３をＲＩＥエッチングする（図１０の（ｃ））。この図１０（ｂ），（ｃ）の工程により、Ｓｉウエハ７１の部分７１ａをエッチングするためのマスクが作製される。
【００４４】
引き続き、レジストパターン１４およびパターン化されたＳｉＯ２膜１３をマスクとしてＳｉウエハ７１の部分７１ａをＲＩＥエッチングして所定パターンの第１の支持梁１５を形成するとともにレジストパターン１４をアッシングにより除去する（図１０の（ｄ））。
【００４５】
次いで、Ｓｉウエハ７１の部分７１ｃに第２の支持梁を形成するために、第１の支持梁１５のパターンを基準にしてＳｉウエハ７１の部分７１ｃ側の面にアライメントマーク１６を上述したようなレーザー加工により形成する（図１０の（ｅ））。
【００４６】
その後、Ｓｉ基板を反転させ、第１の支持梁１５のプロテクトのためにＳｉウエハ７１の第１の支持梁１５側の面を接着剤１８によりベースウエハ１９に貼り付けるとともに、上記アライメントマーク１６を基準にしてＳｉウエハ７１の部分７１ｃ側の表面にフォトリソグラフィにより厚膜レジストパターン１７を形成する（図１０の（ｆ））。接着剤１８に代えて保護テープを用いてもよい。
【００４７】
引き続き、厚膜レジストパターン１７をマスクとしてＳｉウエハ７１の部分７１ｃをＲＩＥエッチングし、第２の支持梁２０を形成するとともに、厚膜レジストパターン１７をアッシングにより除去する（図１０の（ｇ））。
【００４８】
その後、アッシングまたは洗浄を行ってレジストパターン１７の残渣を除去し、ベースウエハ１９を取り外した後、接着剤１８を除去するとともに、ＳｉＯ２膜７２および７３をウエットエッチングする（図１０の（ｈ））。なお、Ｓｉウエハ７１の部分７１ｂの厚さが厚過ぎる場合には、図１０の（ｇ）の工程の後、ＳｉＯ２膜７３をＲＩＥエッチングした後、部分７１ｂをＲＩＥエッチングして所望の厚さにする。
【００４９】
その後、低圧下でのＣＶＤ（ＬＰ−ＣＶＤ）により全面に補強のためのＳｉＮからなるコーティング膜２１を形成し、Ｓｉウエハ７１の部分７１ｂの両面に第１の支持梁１５および第２の支持梁２０を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング膜２１で被覆された薄膜部材２２ｃを得る（図１０の（ｉ））。
【００５０】
第６の方法として、図１１に示すように、Ｓｉウエハ８１の上に薄膜となるサファイア（単結晶Ａｌ２Ｏ３）膜８２を熱ＣＶＤで形成し、さらにその上にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜８３を形成したものについて、図７に準じた工程を施すものが挙げられる。これにより、サファイア膜８２の両面にＳｉからなる第１の支持梁および第２の支持梁を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング膜で被覆された薄膜部材を得ることができる。サファイア膜を使用する利点は、熱特性がＳｉとほぼ同等であることである。薄膜として冷却効果がＳｉより劣るＳｉＯ２を使用する場合に比べて冷却効果を高めることができる。ただし、サファイアのへき開面が主面に対して例えば垂直になると、薄膜が容易に折れてしまい十分な強度が得られないおそれがあるため、そのような状態は避けることに留意する必要がある。好ましくは、へき開面が主面に対して略平行となるようにサファイア膜８２を形成する。
【００５１】
また、第７の方法として、図１２に示すように、薄膜となる主面に平行なサファイア膜９２を内部に有するＳｉウエハ９１について、図３に準じた工程を施すものが挙げられる。これにより、サファイア膜９２の両面にＳｉからなる第１の支持梁および第２の支持梁を有し、全面がＳｉＮからなるコーティング層で被覆された薄膜部材を得ることができる。この場合にも、第６の方法と同様の利点が得られる。また、同様に、サファイアのへき開面の方向に留意する必要があり、サファイア膜９２のへき開面が主面に対して略平行となっているＳｉウエハ９１を選択することが好ましい。
【００５２】
以上のように第１〜第７の方法に基づいて、ドライエッチングにより薄膜の両面に第１の支持梁および第２の支持梁を有する薄膜部材を形成するので、薄膜の有効エリアを広く維持しつつ、両方の支持梁により高強度および高放熱性を達成することができる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、Ｓｉウエハから薄膜を形成したが、これに限るものではない。また、薄膜の材料としてＳｉＯ２、Ａｌ、Ｓｉ、サファイア（単結晶Ａｌ２Ｏ３）を用いた例を示したが、これに限るものではない。さらに、薄膜部材の補強のための例としてＳｉＮからなるコーティング層を全面に形成する例を示したが、これに限らず、例えばＳｉＣ膜やＳｉＰ膜を成膜してもよいし、薄膜にリン（Ｐ）をドープさせることで、補強を行ってもよい。さらに、上記実施形態では、第１の支持梁と第２の支持梁のパターンを格子状としたがこれに限るものではなく、目的に応じて種々のパターンを採用することができる。さらにまた、上記実施形態では、位置合わせの例として、第１の支持梁のパターンを検出し、その情報に基づいて第２の支持梁を形成する面にレーザーによりアライメントマークを形成する方法を示したが、これに限らず、第１の支持梁のパターンに基づいて、第２の支持梁の位置合わせを行うことができるものであればよい。さらにまた、第２の支持梁を形成するための位置合わせを第１の支持梁の位置を基準にして直接的に行う例を示したが、これに限るものではない。例えば、第１の支持梁の位置をウエハの外周やノッチまたはオリエンテーションフラット（オリフラ）を基準にして決めた場合には、その外周やノッチやオリフラの位置から直接的に第２の支持梁を形成するための位置合わせを行ってもよい。この方法でも、第１の支持梁と第２の支持梁の位置合わせを行うことができ、結果的に薄膜部材の開口部の有効面積を広くすることができる。さらにまた、薄膜部材の第１の支持梁と第２の支持梁の位置合わせを両面露光機や裏面アライナーを用いることで行うことも可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板の一方の面に第１のパターンの第１の支持梁を形成し、前記基板上の基準箇所に基づいて、前記基板の他方の面のアライメントを行って前記他方の面に第２のパターンの第２の支持梁を形成するので、薄膜の両面に所望のパターンの支持梁を有する薄膜部材を形成することができ、両方の支持梁の協働作用により、強度の高い薄膜部材を得ることができる。また、支持梁の存在により薄膜の両面から放熱することができ、熱による変形を防ぐことができる。さらに、第２の支持梁を形成する前に位置合わせを行うので、薄膜の開口部の有効面積を大きくすることができる。
【００５５】
また、ドライエッチングにより薄膜の両面に所望のパターンの支持梁を有する薄膜部材を形成するので、薄膜の有効エリアを広く維持しつつ、両方の支持梁により高強度および高放熱性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法により得られた薄膜部材の一例を示す断面図本。
【図２】本発明の製造方法により得られた薄膜部材の第１の支持梁および第２の支持梁のパターンを示す平面図。
【図３】本発明の第１の製造方法のフローを説明するための断面図。
【図４】図３の（ｂ）の工程の他の例を示す断面図。
【図５】図３の（ｇ）の工程の他の例を示す断面図。
【図６】アライメントマークを形成するための加工装置を示す模式図。
【図７】本発明の第２の製造方法のフローを説明するための断面図。
【図８】本発明の第３の製造方法に用いるウエハを示す断面図。
【図９】本発明の第４の製造方法に用いるウエハを示す断面図。
【図１０】本発明の第５の製造方法のフローを説明するための断面図。
【図１１】本発明の第６の製造方法に用いるウエハを示す断面図。
【図１２】本発明の第７の製造方法に用いるウエハを示す断面図。
【符号の説明】
１；薄膜
２，１５；第１の支持梁
３，２０；第２の支持梁
４；支持壁
５，２１；ＳｉＮ膜
１０，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ；薄膜部材
１１，４１，５１，６１，７１；Ｓｉウエハ
１２，４２ａ；ＳｉＯ２膜（薄膜）
１６；アライメントマーク（位置合わせマーク）
３０；加工装置
５２，６２；Ａｌ膜（薄膜）
７１ｂ；Ｓｉ部分（薄膜）
８２，９２；サファイア膜（薄膜）
Claims (22)
- 基板の一方の面に第１のパターンの第１の支持梁を形成し、前記基板上の基準箇所に基づいて、前記基板の他方の面の位置合わせを行って、前記他方の面に第２のパターンの第２の支持梁を形成することにより、薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする薄膜部材の製造方法。
- 基板の一方の面にドライエッチングにより第１のパターンの第１の支持梁を形成し、前記基板の他方の面にドライエッチングにより第２のパターンの第２の支持梁を形成し、薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする薄膜部材の製造方法。
- 薄膜を形成すべき基板の一方の面に第１のパターンを有する第１のマスクを形成する工程と、
前記第１のマスクを用いて前記基板の前記一方の面をエッチングし、第１の支持梁を形成する工程と、
前記基板の他方の面に第２のパターンを有する第２のマスクを形成する工程と、
前記第２のマスクを用いて前記基板の前記他方の面をエッチングし、第２の支持梁を形成する工程と
を有し、
薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする薄膜部材の製造方法。 - 薄膜を形成すべき基板の一方の面に第１のパターンを有する第１のマスクを形成する工程と、
前記第１のマスクを用いて前記基板の前記一方の面をドライエッチングし、第１の支持梁を形成する工程と、
前記基板上の基準箇所に基づいて前記基板の他方の面の位置合わせを行う工程と、
前記位置合わせに基づいて前記基板の前記他方の面に第２のパターンを有する第２のマスクを形成する工程と、
前記第２のマスクを用いて前記基板の前記他方の面をドライエッチングし、第２の支持梁を形成する工程と
を有し、
薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする薄膜部材の製造方法。 - 前記基準箇所は、前記一方の面の前記第１のパターンであることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記基準箇所は、前記一方の面の前記第１のパターンを形成する際に基準とした前記基板の外周であることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記基準箇所は、前記一方の面の前記第１のパターンを形成する際に基準とした前記基板のノッチであることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記基準箇所は、前記一方の面の前記第１のパターンを形成する際に基準とした前記基板のオリエンテーションフラットであることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記位置合わせは、前記基準箇所を検出し、その位置情報をフィードバックし、その位置情報に基づいて前記基板の前記他方の面に位置合わせマークを形成することにより行うことを特徴とする請求項１および請求項４から請求項８のいずれか１項に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記基板はその内部に主面に平行にＳｉＯ２薄膜が形成されたシリコン基板であり、ＳｉＯ２薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりＳｉＯ２薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記基板はシリコン基板の主面にＳｉＯ２薄膜を形成し、さらにその上に多結晶シリコン膜を形成してなり、ＳｉＯ２薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりＳｉＯ２薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記基板はその内部に主面に平行にＡｌ薄膜が形成されたシリコン基板であり、Ａｌ薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりＡｌ薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記基板はシリコン基板の主面にＡｌ薄膜を形成し、さらにその上に多結晶シリコン膜を形成してなり、Ａｌ薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりＡｌ薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記基板はその内部に主面に平行に２層のＳｉＯ２薄膜が形成されたシリコン基板であり、２層のＳｉＯ２薄膜の外側のシリコンをエッチングし、さらにＳｉＯ２薄膜をエッチングすることにより、前記２層のＳｉＯ２薄膜の間の部分に形成されるシリコン薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記基板はその内部に主面に平行にサファイア薄膜が形成されたシリコン基板であり、サファイア薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりサファイア薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記基板はシリコン基板の主面にサファイア薄膜を形成し、さらにその上に多結晶シリコン膜を形成してなり、サファイア薄膜の両側のシリコンをエッチングすることによりサファイア薄膜の両面に支持梁を有する薄膜部材を製造することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記サファイア薄膜は、そのへき開面が前記主面に対して略平行になるように形成されることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記薄膜ならびに前記第１および第２の支持梁の全面にコーティング層を形成することを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記コーティング層は熱処理により形成することを特徴とする請求項１８に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記基板の前記第１の支持梁または前記第２の支持梁を形成した後、その支持梁を設けた面の全面をドライエッチングして第１の支持梁または第２の支持梁の高さを調整することを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記第１および第２の支持梁は格子状をなすことを特徴とする請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の薄膜部材の製造方法。
- 前記第１および第２の支持梁は、一方が他方よりも高さが高くかつ格子の間隔が広いことを特徴とする請求項２１に記載の薄膜部材の製造方法。
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