JP4567297B2 - 補強体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を補強してエッチングするための基板加工方法および基板を補強するための補強体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板の結晶方位に依存せずに、異方性エッチングを行うことができるDRIE（Deep Reactive Ion Etching）は、マイクロマシンやMEMS（Micro electro-mechanical Systems）デバイス、例えば、加速度センサ、ジャイロ、光スイッチ、容量センサ、静電アクチュエータなどの製造方法として広く用いられている。DRIEは、プラズマ中のガスをエッチングガスとパシベーションガスとを交互に切り替えながら、エッチングを行っている（例えば、特許文献１参照。）。パシベーションガスは、エッチング形状の側面にポリマーを形成し、エッチング時の側壁方向へのエッチング進行を妨げて異方性の高いエッチングを実現している。
【０００３】
特許文献１中で述べられているように、側壁保護の効果を十分なものにするためには、基板温度の過剰加熱を避ける必要がある。基板冷却のために、基板背面に直接、冷却されたヘリウムガスを導入して、熱的結合を実現している。このため、基板背面のヘリウムガスの圧力と基板表面のプロセスチャンバーの圧力に差が生じており、基板を貫通するような加工や、薄膜部分を形成するような加工を行う場合、基板の薄い部分が圧力差によって破壊されてしまう。また、基板が破壊されないまでも、一部でも基板に貫通した部分が生じることで、ヘリウムガスがリークし、基板冷却を行うことができなくなるため、DRIE加工を継続することが困難である。この問題を解決するために、基板を貫通するような加工を行う際には、加工する基板を別の基板に貼り付けてエッチングを行っている。基板同士の貼り付けには、グリース、オイル、フォトレジストなどが用いられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３４９７８４号公報（第３−５頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板同士を貼り付ける際には、基板の反りや、貼り付ける面の凹凸などによって、基板間に隙間が生じやすい。DRIE加工中は、減圧雰囲気中に基板が置かれるため、隙間の有無などによって熱的結合の程度に分布が生じる。
熱的結合が不十分な部分では、ポリマーによる側壁保護が不十分になり、側壁方向へのエッチングが進行するためにアンダーカットが生じ、所望の形状を得ることができない問題があった。
【０００６】
また、熱的結合が不十分な部分での側壁保護膜の形成を十分なものにするために、エッチングガスの流量やヘリウムガスの温度などのエッチング条件を調整すると、熱的結合が十分な部分で、過度の側壁保護膜の形成が行われ、深さ方向へのエッチングが進行しない問題が生じる。結果として、基板同士の貼り付けが一様でない場合、基板内でエッチング形状やエッチングレートがばらつく問題があった。
【０００７】
また、貼り付ける際にグリースを用いる場合、グリースが完全に固まっていないため、基板が貫通した際に、グリースが基板表面に飛び出してくる問題があった。また、貼り付ける際にフォトレジストを用いる場合、フォトレジスト中の溶媒成分の蒸発が十分行われていないと、基板が貫通した際に、フォトレジストが基板表面に飛び出してくる問題があった。
【０００８】
また、加工後に、貼り付け用基板と加工した基板を分離する際に、分離用の薬剤が貼り付け界面に浸透しにくいため、分離に長時間かかる問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の第１の態様は、基板を補強して前記基板をエッチングする工程で用いられ、基板に流動性を有する貼り付け剤を塗布し、前記貼り付け剤を介して前記基板と一体化される補強体において、前記補強体に、前記補強体の前記基板側の面とこれと対向する面とを貫通する貫通孔が少なくとも一つ以上形成されていることを特徴とする補強体にある。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記補強体が、平板状であることを特徴とする補強体にある。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１または２の態様において、前記貫通孔の一部が、テーパ形状を有していることを特徴とする補強体にある。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１または２の態様において、前記補強体の前記貼り付け剤に埋め込まれる部分に、前記補強体と前記貼り付け剤との接着強度を増強するためのフック部を少なくとも一つ以上有していることを特徴とする補強体にある。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第１の態様において、前記補強体の少なくとも一部が、線材を編んだ網であることを特徴とする補強体にある。
【００１４】
本発明の第６の態様は、第１から５のいずれかの態様において、前記補強体の少なくとも一部が、金属であることを特徴とする補強体にある。
【００１５】
本発明の第７の態様は、第１から４のいずれかの態様において、前記補強体の少なくとも一部が、シリコンまたは、ガラスであることを特徴とする補強体にある。
【００１６】
本発明の第８の態様は、第１から５のいずれかの態様において、前記補強体の少なくとも一部が、樹脂であることを特徴とする補強体にある。
【００１７】
本発明の第９の態様は、第１から８のいずれかの態様において、前記補強体が、光透過性を有していることを特徴とする補強体にある。
【００１８】
本発明の第１０の態様は、基板を補強して前記基板をエッチングする加工方法であって、基板に流動性を有する貼り付け剤を塗布する塗布工程と、前記基板とは別体の補強体を前記貼り付け剤に押しつける貼り付け工程と、前記貼り付け剤を硬化する硬化工程と、前記基板をエッチングするエッチング工程と、前記エッチング工程の後に前記基板と前記補強体を分離する分離工程とを含み、前記補強体が、第１から９のいずれかの態様の補強体であることを特徴とする基板の加工方法にある。
【００１９】
本発明の第１１の態様は、第１０の態様において、前記貼り付け剤が樹脂であることを特徴とする基板の加工方法にある。
【００２０】
本発明の第１２の態様は、第１０または１１の態様において、前記貼り付け剤が、熱硬化性の樹脂であり、前記硬化工程において、前記基板および前記貼り付け剤および前記補強体を加熱することによって前記貼り付け材を硬化することを特徴とする基板加工方法にある。
【００２１】
本発明の第１３の態様は、第１０または１１の態様において、前記貼り付け剤が、熱可塑性の樹脂であり、前記分離工程において、加熱することによって前記熱可塑性の樹脂を軟化させることを特徴とする基板加工方法にある。
【００２２】
本発明の第１４の態様は、第１０から１３のいずれかの態様において、前記分離工程において、前記基板および前記貼り付け剤および前記補強体の少なくとも一つを、前記貼り付け剤のガラス転移点以上に加熱することによって、前記貼り付け剤を軟化させることを特徴とする基板加工方法にある。
【００２３】
本発明の第１５の態様は、第１０から１４のいずれかの態様において、前記貼り付け剤のガラス転移点が、前記エッチング工程における前記基板の温度よりも高く、前記硬化工程において前記ガラス転移点以上で前記貼り付け剤を硬化することを特徴とする基板加工方法にある。
【００２４】
本発明の第１６の態様は、第１０または１１の態様において、前記貼り付け剤が、光硬化性の樹脂であり、前記硬化工程において、光照射を行うことによって前記樹脂を硬化することを特徴とする基板加工方法にある。
【００２５】
本発明の第１７の態様は、第１０または１１の態様において、前記貼り付け剤が、光照射によって接着力が低下する樹脂であり、前記分離工程において光を照射することによって、前記基板と前記貼り付け剤の間、および/または、前記貼り付け剤と前記補強体の間の接着力を低下させること特徴とする基板加工方法にある。
【００２６】
本発明の第１８の態様は、第１０、１１、１７のいずれかの態様において、前記貼り付け剤が、光照射によって気体を発生する樹脂であり、前記分離工程において光を照射することによって、前記基板と前記貼り付け剤の界面、および/または、前記貼り付け剤と前記補強体の界面に空間を形成することを特徴とする基板加工方法にある。
【００２７】
本発明の第１９の態様は、第１０または１１の態様において、前記貼り付け剤が、フォトレジストであることを特徴とする基板加工方法にある。
【００２８】
したがって、基板上に流動性を有する貼り付け剤を塗布するため、基板と貼り付け剤との界面に気泡が形成されることがないとともに、貼り付け剤に貼り付け板を取り付ける際には、気泡が貫通孔から抜けていく。また、気泡が発生しても、貫通孔が形成されているために、基板の温度分布に影響を与えるような大面積の気泡が発生することがない。また、貼り付け剤に含まれる溶媒成分が、貼り付け板に設けられた貫通孔から蒸発するために、貼り付け剤の硬化を十分に行うことができるため、基板を貫通する際に貼り付け剤が基板側に飛び出すことがない。
また、貼り付け剤が光照射によって硬化する材料の場合、貫通孔を通して光を照射するだけで貼り付け剤を介して基板と貼り付け板を容易に接着することができる。さらに、貼り付け板が貼り付け剤の硬化に用いる光の波長に対して透明な材料で構成されている場合、より効率的に貼り付け剤を硬化することができる。また、ガラス転移点が、エッチング工程中の基板温度よりも高い貼り付け剤の場合、DRIE加工中に、貼り付け剤が軟化することがないため、基板を貫通した際に、貼り付け剤が加工面側に飛び出してくることがない。
【００２９】
また、貼り付け板を基板から分離する際に、貼り付け剤を溶解する溶液が、貫通孔からも浸透するため、短時間で貼り付け板を分離することができる。また、貼り付け剤が、光照射によって粘着力を失ったり、接着界面に気泡を生じたりするような材料の場合、光を照射するだけで、基板と貼り付け板を容易に分離することができる。また、貼り付け板が光照射で用いる光の波長に対して透明な場合、均一に光硬化や軟化などを行うことができるため、安定した接着や分離を容易に行うことができる。また、貼り付け剤が熱可塑性の樹脂の場合、貼り付け板および基板を加熱雰囲気に置くことによって、貼り付け剤が柔らかくなり、貼り付け板と基板を容易に分離することができる。また、貼り付け剤のガラス転移上に加熱することによっても、貼り付け剤が柔らかくなり、貼り付け板と基板を容易に分離することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板貼り付け方法を説明する図であり、同図(a)は、貼り付け板の上面図であり、同図（ｂ）は、貼り付けた後の同図（ａ）中のA-A’に相当する位置での断面図である。基板１は、基板１を補強するための貼り付け板３の上に、貼り付け剤２を介して貼り付けられている。貼り付け板３は、貼り付け板３を貫通するような貫通孔４が形成されている。基板１には、DRIE加工を行う際のマスクパターン（図示しない）が、貼り付け板３と貼り付ける面と反対側に形成されている。また、基板１の貼り付け板３に貼り付ける側に、マスクパターンや既に加工してできた凹凸など（図示しない）があっても良い。基板１は、シリコンやガラスなどの基板である。貼り付け剤２は、フォトレジストをはじめとする樹脂であり、DRIE加工中に貼り付け剤２と貼り付け板３とが剥がれない程度の接着強度を有する。
【００３１】
貼り付け板３の材質は、ステンレススチールやアルミニウムなどの金属、シリコンやガラスなどの一般的に使用される基板材料、フッ素系の樹脂などである。
また、貼り付け板３の材質は、貼り付け剤２の熱伝導率と同程度の熱伝導率を有する材質が望ましいが、熱伝導率に大きな差があっても良い。なお、図１では、貫通孔４が、貼り付け板３の接着面側とその反対側の面を最短距離で結ぶように形成されているが、途中で傾斜していたり、折れ曲がっていたりしてもよい。
【００３２】
貼り付け剤２の厚さD2は、数μｍ以上であり、基板１の貼り付ける面を十分に覆うような厚さであれば良い。また、貼り付け板３の厚さは、数10μｍ以上であり、基板１を加工する際に十分な機械的強度を有していれば良い。また、貼り付け板３の大きさは、基板１の直径や幅、加工装置の基板固定機構、ヘリウムリーク防止用シールなどの条件を満たす十分な大きさを有していれば良い。また、貼り付け板３の貼り付け面側の平面度は、基板１と同等であることが望ましいが、基板１と貼り付け板３との隙間が貼り付け剤２で充填できる程度であれば良い。
貫通孔４の形状は、円や多角形などである。貫通孔４の形状や大きさは、基板１の加工形状や加工面積によって変わるが、形状が円の場合、直径数μｍ以上、数ｍｍ以下であり、多角形の場合、一辺が数μｍ以上、数ｍｍ以下である。また、貫通孔４の大きさ、位置、および数は、基板１の加工形状、加工面積、後で説明する貼り付け剤２の硬化方法などの条件によって、十分な補強強度が得られ、貼り付け剤２が十分に硬化するように適宜決定する。
【００３３】
図２は、基板１を貼り付け板３へ貼り付ける方法を説明する図である。図２(a)は、基板１に貼り付け剤２を塗布した状態を表している。同図（ｂ）は、貼り付け剤２が塗布された基板１上に、貼り付け板３をかぶせる状態を表している。
同図（ｃ）は、基板１と貼り付け板３が、貼り付け剤２を介して一体化された状態を表している。まず、図２（a）に示すように、基板１上に、スピンコート、スプレーコート、ディップコートなどの方法を用いて流動性を有する貼り付け剤２を塗布する。また、貼り付け剤２は、基板１上に適量を塗布した後に、刷毛や板などを用いてのばしても良い。また、基板１の貼り付け面側に凹凸がある場合、凹凸の高さ以上の厚さに貼り付け剤２を塗布し、貼り付け剤２の表面が平坦になるようにする。基板１の貼り付け面側に凹凸がある場合であっても、貼り付け剤２は、流動性を有しているため、気泡を生じることなく基板１の凹凸を埋めることができる。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示すように、貼り付け板３を貼り付け剤２の上に載せて、矢印Aで示す方向に押しつけることによって、貫通孔４中に貼り付け剤２が進入する。このとき、貼り付け板３と貼り付け剤２の間に気泡が生じやすい。しかし、貼り付け板３には貫通孔４が設けられているため、貫通孔４が無い場合と比較して、気泡が抜けやすい。また、貼り付け板３を貼り付け剤２の上に載せて加圧する工程を、適度に減圧した雰囲気中で実施することによって、気泡がより抜けやすくなる。また、貼り付け剤２を基板１上に塗布する前に、減圧雰囲気中に置き、貼り付け剤２に含まれる気泡を取り除くことでさらに気泡が発生しにくくなる。
【００３５】
最後に、貼り付け剤２を硬化させて、貼り付けが完了する。また、熱硬化性の樹脂の場合、ホットプレートやオーブンを用いた加熱によって貼り付け剤２を硬化する。また、貼り付け剤２が光硬化性の樹脂の場合、樹脂の種類に対応した樹脂を硬化させる波長を含む光を貼り付け剤２に照射することによって、貼り付け剤２を硬化する。光照射によって、貼り付け剤２を硬化させる場合、貫通孔４を通して貼り付け剤２に光が照射されるが、貼り付け板３を光硬化性樹脂に照射する光の波長に対して透明な材料で構成することによって、貼り付け剤２の全体に光を照射することができるため、貼り付け剤２を効率的に硬化することができる。また、貼り付け剤２が熱硬化性の樹脂の場合、貼り付け剤２のガラス転移点が、DRIE加工中の基板温度よりも高いものを用いても良い。ガラス転移点が、エッチング工程中の基板温度よりも高い貼り付け剤２の場合、DRIE加工中に貼り付け剤２が軟化することがないため、基板を貫通した際に、貼り付け剤２が加工面側に飛び出してくることがなく、安定したDRIE加工を行うことができる。また、貼り付け剤２が、フォトレジストの場合、通常の半導体製造工程で使用されている材料であるため、特別な装置を導入することなく、貼り付け剤の塗布や基板１と貼り付け板３の分離を行うことができる。したがって、安定したDRIE加工を行うことが可能である。
【００３６】
貼り付け工程後、貼り付け板３側にヘリウムガスがあたるようにDRIE装置に設置してDRIE加工を実施する。基板１、貼り付け剤２および貼り付け板３の界面に空間がなく、貼り付け剤２は、貼り付け板３と基板１とを接着するための十分な接着強度を有しているため、ヘリウムガスが漏れることはない。したがって、従来と同様にDRIE加工を行うことができる。また、基板１の加工面側と貼り付け板３のヘリウムガス側の圧力差によって、貼り付け剤２が露出している部分に応力がかかるが、その貫通孔４の直径または幅が数mm以下と小さいため、その応力は小さく、貼り付け剤２が破壊されることはない。したがって、基板が貫通するようなDRIE加工を行っても、基板１が加工途中に割れることがない。
【００３７】
DRIE加工後、貼り付け板３をはずすために、貼り付け剤２を溶解するような溶液中に浸す。また、貼り付け剤２の種類によっては、紫外線をはじめとする光を照射することによって、貼り付け剤２の接着強度を低下させたり、接着界面に気泡を発生させて貼り付け板３および/または基板１をはずれやすくすることができる。光照射によって、貼り付け剤を硬化させたり、接着強度を低下させたりする場合、貼り付け板３は、照射する光の波長に対して十分な透過率を有する材料から構成されるものを用いた方が良い。また、貼り付け剤２が熱可塑性の樹脂の場合、貼り付け板３および基板１を加熱雰囲気に置くことによって、貼り付け剤２が柔らかくなり、貼り付け板３と基板１を容易に分離することができる。また、貼り付け剤のガラス転移点以上に加熱することによっても、貼り付け剤２が柔らかくなり、貼り付け板３と基板１を容易に分離することができる。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態の基板貼り付け方法によれば、基板１上に流動性を有する貼り付け剤２を塗布するため、基板１と貼り付け剤２との界面に気泡が形成されることがないとともに、貼り付け剤２に貼り付け板３を取り付ける際には、気泡が貫通孔４から抜けていくため、貫通孔４がない場合にくらべて気泡が発生しにくい。また、気泡が発生しても、貫通孔４が形成されているために、基板１の温度分布に影響を与えるような大面積の気泡が発生することがない。また、減圧雰囲気中で貼り付け工程を行うことによって、気泡の発生頻度をより低くすることができる。また、貼り付け工程前に貼り付け剤２の脱泡を行うことでも、気泡の発生頻度を低くすることができる。したがって、DRIE加工時の基板内での温度分布が均一になり、基板内での加工形状やエッチングレートが安定する。
【００３９】
また、本実施の形態の基板貼り付け方法によれば、貼り付け剤２に含まれる溶媒成分が、貼り付け板３に設けられた貫通孔４から蒸発し、貼り付け剤２の硬化を十分に行うことができるため、基板１を貫通する際に貼り付け剤２が加工面側に飛び出すことがない。また、貼り付け剤２が光照射によって硬化する材料の場合、貫通孔４を通して光を照射するだけで貼り付け剤２を介して基板１と貼り付け板３を容易に接着することができる。さらに、貼り付け板３が貼り付け剤２の硬化に用いる光の波長に対して透明な材料で構成されている場合、より効率的に貼り付け剤２を硬化することができる。また、ガラス転移点が、エッチング工程中の基板温度よりも高い貼り付け剤２の場合、DRIE加工中に、貼り付け剤２が軟化することがないため、基板を貫通した際に、貼り付け剤２が加工面側に飛び出してくることがなく、安定したDRIE加工を行うことができる。
【００４０】
また、貼り付け板３を基板１から分離する際に、貼り付け剤２を溶解する溶液が、貫通孔４からも浸透するため、短時間で貼り付け板３を分離することができる。また、貼り付け剤２が、光照射によって粘着力を失ったり、接着界面に気泡を生じたりするような材料の場合、光を照射するだけで、基板１と貼り付け板３を容易に分離することができる。また、貼り付け板３が光照射で用いる光の波長に対して透明な場合、均一に光硬化や軟化などを行うことができるため、安定した接着や分離を容易に行うことができる。また、貼り付け剤２が熱可塑性の樹脂の場合、貼り付け板３および基板１を加熱雰囲気に置くことによって、貼り付け剤２が柔らかくなり、貼り付け板３と基板１を容易に分離することができる。また、貼り付け剤のガラス転移点以上に加熱することによっても、貼り付け剤２が柔らかくなり、貼り付け板３と基板１を容易に分離することができる。
【００４１】
また、貼り付け剤２がフォトレジストの場合、通常の半導体製造工程で使用されている材料であるため、特別な装置を導入することなく、安定したDRIE加工を行うことが可能である。
【００４２】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る貼り付け板２０を説明する断面図である。なお、貼り付け板２０は、本発明の実施の形態１で説明した貼り付け板３と同様に使用することができ、貼り付け方法などの説明は省略する。貼り付け板２０は、貫通孔２１の断面形状が、テーパ状になっている。その結果、貼り付け板２０の構成部分２２もテーパ状となる。貫通孔２１の上面からみた形状は、円や多角形である。また、テーパ形状は、図３に示す一段テーパの他に、複数のテーパ角を有する多段テーパであっても良い。
【００４３】
貼り付け板２０を貼り付け剤２へ貼り付ける場合、構成部分２２のテーパ形状において、上辺および下辺のうち短い方を貼り付け剤２側に向くように貼り付ける。
【００４４】
以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、貼り付け板２０の構成部分２２が、テーパ形状になっており、その尖った部分を貼り付け剤２へ押し込むため、構成部分２２と貼り付け剤２とが平行に接触する部分が少なくなり、貼り付け剤２と貼り付け板２０との間に発生する気泡を実施の形態１よりも少なくすることができる。貼り付け剤２と貼り付け板との接触面積を小さくすることは、実施の形態１で説明した貫通孔４を大きくすることでも実現できるが、貼り付け板２０は、テーパ形状を有しているため、同じ接触面積を有する貼り付け板３よりも貼り付け板２０の機械的強度は大きい。したがって、より安定したDRIE加工を行うことができる。
【００４５】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る貼り付け板を説明する断面図であり、図４（ａ）は、貼り付け板３３の断面図であり、図４（ｂ）は、貼り付け板３３の構成部分３０が貼り付け剤２に埋め込まれた状態を説明する図である。実施の形態３における貼り付け板は、少なくとも一カ所が構成部分３０を有しており、そのほかの構成は、実施の形態１および２で説明した貼り付け板と同様であるため、説明を省略する。構成部分３０は、きのこ型になっており、きのこの笠にあたる部分にフック部３１を有している。図４（ｂ）に示すように、フック部３１が、貼り付け剤２に埋没するように貼り付け板３３を貼り付ける。貼り付け板３３の少なくとも一カ所が構成部分３０になっていることによって、実施の形態１から２で説明した効果に加え、フック部３１が貼り付け剤２に埋没することで、貼り付け剤２と貼り付け板との機械的な接着強度を増強させることができ、DRIE加工中に貼り付け剤２と貼り付け板３１が分離してヘリウムガスがリークすることなく、より安定したDRI E加工を行うことができる。
【００４６】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係る貼り付け方法を説明する図であり、基板１を補強するための貼り付けメッシュを貼り付け剤２を介して貼り付けた状態を示している。なお、これまでの実施の形態で説明した部分と同一な構成は、同じ符号を用い、説明を省略する。本実施の形態では、貼り付け板を用いず、貼り付けメッシュ４０を用いる。貼り付けメッシュ４０は、直径数μｍ以上の細線を平織、綾織、畳織などの織り方で作製された網で構成される。また、貼り付けメッシュ４０の空間部分の大きさは、数μｍ以上である。貼り付けメッシュ４０の材料は、フッ素系の樹脂や、ステンレスをはじめとする金属である。
【００４７】
貼り付けメッシュ４０は、図４（a）に示すように、貼り付け剤２に埋没するように貼り付けても良いし、図４（ｂ）に示すように、貼り付け剤２から飛び出すように貼り付けても良い。また、貼り付けメッシュ４０の厚さが、貼り付け剤２の厚さよりも十分薄い場合は、複数枚の貼り付けメッシュ４０を貼り付けても良い。貼り付けメッシュ４０と貼り付け剤２の組み合わせによって、鉄筋コンクリートと同様に引張応力や圧縮応力に対して十分な強度を有する貼り付け方法となる。
【００４８】
以上説明したように、本発明の実施の形態４によれば、実施の形態１から３で説明した効果に加えて、貼り付けメッシュ４０が貼り付け板に比べて柔軟性を有しているため、基板１の反りや凹凸などに対応して貼り付けることができ、貼り付けメッシュ４０、貼り付け剤２および基板１との間に隙間を生じることがないため、より安定したDRIE加工を行うことができる。また、貼り付けメッシュ４０を複数枚組み合わせて貼り合わせることによって、基板１を補強する強度をより強化することができる。また、貼り付けメッシュ４０を構成する線材の断面形状が円の場合、貼り付けメッシュ４０を構成する線材と貼り付け剤２とが平行に接触する部分が少なくなり、貼り付け工程において気泡を発生することなく貼り付けることができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明にかかわる基板貼り付け方法によれば、基板上に流動性を有する貼り付け剤を塗布するため、基板と貼り付け剤との界面に気泡が形成されることがないとともに、貼り付け剤に貼り付け板を取り付ける際には、気泡が貫通孔から抜けていくため、貫通孔がない場合にくらべて気泡が発生しにくい。また、気泡が発生しても、貫通孔が形成されているために、基板の温度分布に影響を与えるような大面積の気泡が発生することがない。また、減圧雰囲気中で貼り付け工程を行うことによって、気泡の発生頻度をより低くすることができる。また、貼り付け工程前に貼り付け剤の脱泡を行うことでも、気泡の発生頻度を低くすることができる。したがって、DRIE加工時の基板内での温度分布が均一になり、基板内での加工形状やエッチングレートが安定する。
【００５０】
また、貼り付け剤に含まれる溶媒成分が、貼り付け板に設けられた貫通孔から蒸発するために、貼り付け剤の硬化を十分に行うことができるため、基板を貫通する際に貼り付け剤が基板側に飛び出すことがない。また、貼り付け剤が光照射によって硬化する材料の場合、貫通孔を通して光を照射するだけで貼り付け剤を介して基板と貼り付け板を容易に接着することができる。さらに、貼り付け板が貼り付け剤の硬化に用いる光の波長に対して透明な材料で構成されている場合、より効率的に貼り付け剤を硬化することができる。また、ガラス転移点がエッチング工程中の基板温度よりも高い貼り付け剤の場合、DRIE加工中に貼り付け剤が軟化することがないため、基板を貫通した際に貼り付け剤が加工面側に飛び出してくることがなく、安定したDRIE加工を行うことができる。
【００５１】
また、貼り付け板を基板から分離する際に、貼り付け剤を溶解する溶液が、貫通孔からも浸透するため、短時間で貼り付け板を分離することができる。また、貼り付け剤が、光照射によって粘着力を失ったり、接着界面に気泡を生じたりするような材料の場合、光を照射するだけで、基板と貼り付け板を容易に分離することができる。また、貼り付け板が光照射で用いる光の波長に対して透明な場合、均一に光硬化や軟化などを行うことができるため、安定した接着や分離を容易に行うことができる。また、貼り付け剤が熱可塑性の樹脂の場合、貼り付け板および基板を加熱雰囲気に置くことによって、貼り付け剤が柔らかくなり、貼り付け板と基板を容易に分離することができる。また、貼り付け剤のガラス転移点以上に加熱することによっても、貼り付け剤が柔らかくなり、貼り付け板と基板を容易に分離することができる。
【００５２】
また、貼り付け剤がフォトレジストの場合、通常の半導体製造工程で使用されている材料であるため、特別な装置を導入することなく、安定したDRIE加工を行うことが可能である。
【００５３】
またさらに、貼り付け板の構成部分が、テーパ形状になることで、その尖った部分を貼り付け剤へ押し込むため、貼り付け剤と貼り付け板との間に発生する気泡をさらに少なくすることができる。したがって、より安定したDRIE加工を行うことができる。
【００５４】
またさらに、フック部が貼り付け剤に埋没することで、貼り付け剤と貼り付け板との機械的な接着強度をさらに増強させることができ、DRIE加工中に貼り付け剤と貼り付け板が分離することなく、さらに安定したDRIE加工を行うことができる。
【００５５】
またさらに、貼り付けメッシュが貼り付け板に比べて柔軟性を有していることで、基板の反りや凹凸などに対応して貼り付けることができ、貼り付けメッシュ、貼り付け剤および基板との間に隙間を生じることがないため、より安定したDRIE加工を行うことができる。また、貼り付けメッシュを複数枚組み合わせて貼り合わせることによって、基板を補強する強度をより強化することができる。また、貼り付けメッシュを構成する線材の断面形状が円の場合、貼り付けメッシュを構成する線材と貼り付け剤とが平行に接触する部分が少なくなり、貼り付け工程において気泡を発生することなく貼り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基板貼り付け方法を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る、基板を貼り付け板へ貼り付ける方法を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る貼り付け板を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る貼り付け板を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る貼り付け方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 貼り付け剤
３、２０、３３ 貼り付け板
４、２１ 貫通孔
２２、３０ 構成部分
３１ フック部
４０ 貼り付けメッシュ
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を補強してエッチングするための基板加工方法および基板を補強するための補強体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板の結晶方位に依存せずに、異方性エッチングを行うことができるDRIE（Deep Reactive Ion Etching）は、マイクロマシンやMEMS（Micro electro-mechanical Systems）デバイス、例えば、加速度センサ、ジャイロ、光スイッチ、容量センサ、静電アクチュエータなどの製造方法として広く用いられている。DRIEは、プラズマ中のガスをエッチングガスとパシベーションガスとを交互に切り替えながら、エッチングを行っている（例えば、特許文献１参照。）。パシベーションガスは、エッチング形状の側面にポリマーを形成し、エッチング時の側壁方向へのエッチング進行を妨げて異方性の高いエッチングを実現している。
【０００３】
特許文献１中で述べられているように、側壁保護の効果を十分なものにするためには、基板温度の過剰加熱を避ける必要がある。基板冷却のために、基板背面に直接、冷却されたヘリウムガスを導入して、熱的結合を実現している。このため、基板背面のヘリウムガスの圧力と基板表面のプロセスチャンバーの圧力に差が生じており、基板を貫通するような加工や、薄膜部分を形成するような加工を行う場合、基板の薄い部分が圧力差によって破壊されてしまう。また、基板が破壊されないまでも、一部でも基板に貫通した部分が生じることで、ヘリウムガスがリークし、基板冷却を行うことができなくなるため、DRIE加工を継続することが困難である。この問題を解決するために、基板を貫通するような加工を行う際には、加工する基板を別の基板に貼り付けてエッチングを行っている。基板同士の貼り付けには、グリース、オイル、フォトレジストなどが用いられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３４９７８４号公報（第３−５頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板同士を貼り付ける際には、基板の反りや、貼り付ける面の凹凸などによって、基板間に隙間が生じやすい。DRIE加工中は、減圧雰囲気中に基板が置かれるため、隙間の有無などによって熱的結合の程度に分布が生じる。
熱的結合が不十分な部分では、ポリマーによる側壁保護が不十分になり、側壁方向へのエッチングが進行するためにアンダーカットが生じ、所望の形状を得ることができない問題があった。
【０００６】
また、熱的結合が不十分な部分での側壁保護膜の形成を十分なものにするために、エッチングガスの流量やヘリウムガスの温度などのエッチング条件を調整すると、熱的結合が十分な部分で、過度の側壁保護膜の形成が行われ、深さ方向へのエッチングが進行しない問題が生じる。結果として、基板同士の貼り付けが一様でない場合、基板内でエッチング形状やエッチングレートがばらつく問題があった。
【０００７】
また、貼り付ける際にグリースを用いる場合、グリースが完全に固まっていないため、基板が貫通した際に、グリースが基板表面に飛び出してくる問題があった。また、貼り付ける際にフォトレジストを用いる場合、フォトレジスト中の溶媒成分の蒸発が十分行われていないと、基板が貫通した際に、フォトレジストが基板表面に飛び出してくる問題があった。
【０００８】
また、加工後に、貼り付け用基板と加工した基板を分離する際に、分離用の薬剤が貼り付け界面に浸透しにくいため、分離に長時間かかる問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の第１の態様は、基板を補強して前記基板をエッチングする工程で用いられ、基板に流動性を有する貼り付け剤を塗布し、前記貼り付け剤を介して前記基板と一体化される補強体において、前記補強体に、前記補強体の前記基板側の面とこれと対向する面とを貫通する貫通孔が少なくとも一つ以上形成されていることを特徴とする補強体にある。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記補強体が、平板状であることを特徴とする補強体にある。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１または２の態様において、前記貫通孔の一部が、テーパ形状を有していることを特徴とする補強体にある。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１または２の態様において、前記補強体の前記貼り付け剤に埋め込まれる部分に、前記補強体と前記貼り付け剤との接着強度を増強するためのフック部を少なくとも一つ以上有していることを特徴とする補強体にある。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第１の態様において、前記補強体の少なくとも一部が、線材を編んだ網であることを特徴とする補強体にある。
【００１４】
本発明の第６の態様は、第１から５のいずれかの態様において、前記補強体の少なくとも一部が、金属であることを特徴とする補強体にある。
【００１５】
本発明の第７の態様は、第１から４のいずれかの態様において、前記補強体の少なくとも一部が、シリコンまたは、ガラスであることを特徴とする補強体にある。
【００１６】
本発明の第８の態様は、第１から５のいずれかの態様において、前記補強体の少なくとも一部が、樹脂であることを特徴とする補強体にある。
【００１７】
本発明の第９の態様は、第１から８のいずれかの態様において、前記補強体が、光透過性を有していることを特徴とする補強体にある。
【００１８】
本発明の第１０の態様は、基板を補強して前記基板をエッチングする加工方法であって、基板に流動性を有する貼り付け剤を塗布する塗布工程と、前記基板とは別体の補強体を前記貼り付け剤に押しつける貼り付け工程と、前記貼り付け剤を硬化する硬化工程と、前記基板をエッチングするエッチング工程と、前記エッチング工程の後に前記基板と前記補強体を分離する分離工程とを含み、前記補強体が、第１から９のいずれかの態様の補強体であることを特徴とする基板の加工方法にある。
【００１９】
本発明の第１１の態様は、第１０の態様において、前記貼り付け剤が樹脂であることを特徴とする基板の加工方法にある。
【００２０】
本発明の第１２の態様は、第１０または１１の態様において、前記貼り付け剤が、熱硬化性の樹脂であり、前記硬化工程において、前記基板および前記貼り付け剤および前記補強体を加熱することによって前記貼り付け材を硬化することを特徴とする基板加工方法にある。
【００２１】
本発明の第１３の態様は、第１０または１１の態様において、前記貼り付け剤が、熱可塑性の樹脂であり、前記分離工程において、加熱することによって前記熱可塑性の樹脂を軟化させることを特徴とする基板加工方法にある。
【００２２】
本発明の第１４の態様は、第１０から１３のいずれかの態様において、前記分離工程において、前記基板および前記貼り付け剤および前記補強体の少なくとも一つを、前記貼り付け剤のガラス転移点以上に加熱することによって、前記貼り付け剤を軟化させることを特徴とする基板加工方法にある。
【００２３】
本発明の第１５の態様は、第１０から１４のいずれかの態様において、前記貼り付け剤のガラス転移点が、前記エッチング工程における前記基板の温度よりも高く、前記硬化工程において前記ガラス転移点以上で前記貼り付け剤を硬化することを特徴とする基板加工方法にある。
【００２４】
本発明の第１６の態様は、第１０または１１の態様において、前記貼り付け剤が、光硬化性の樹脂であり、前記硬化工程において、光照射を行うことによって前記樹脂を硬化することを特徴とする基板加工方法にある。
【００２５】
本発明の第１７の態様は、第１０または１１の態様において、前記貼り付け剤が、光照射によって接着力が低下する樹脂であり、前記分離工程において光を照射することによって、前記基板と前記貼り付け剤の間、および/または、前記貼り付け剤と前記補強体の間の接着力を低下させること特徴とする基板加工方法にある。
【００２６】
本発明の第１８の態様は、第１０、１１、１７のいずれかの態様において、前記貼り付け剤が、光照射によって気体を発生する樹脂であり、前記分離工程において光を照射することによって、前記基板と前記貼り付け剤の界面、および/または、前記貼り付け剤と前記補強体の界面に空間を形成することを特徴とする基板加工方法にある。
【００２７】
本発明の第１９の態様は、第１０または１１の態様において、前記貼り付け剤が、フォトレジストであることを特徴とする基板加工方法にある。
【００２８】
したがって、基板上に流動性を有する貼り付け剤を塗布するため、基板と貼り付け剤との界面に気泡が形成されることがないとともに、貼り付け剤に貼り付け板を取り付ける際には、気泡が貫通孔から抜けていく。また、気泡が発生しても、貫通孔が形成されているために、基板の温度分布に影響を与えるような大面積の気泡が発生することがない。また、貼り付け剤に含まれる溶媒成分が、貼り付け板に設けられた貫通孔から蒸発するために、貼り付け剤の硬化を十分に行うことができるため、基板を貫通する際に貼り付け剤が基板側に飛び出すことがない。
また、貼り付け剤が光照射によって硬化する材料の場合、貫通孔を通して光を照射するだけで貼り付け剤を介して基板と貼り付け板を容易に接着することができる。さらに、貼り付け板が貼り付け剤の硬化に用いる光の波長に対して透明な材料で構成されている場合、より効率的に貼り付け剤を硬化することができる。また、ガラス転移点が、エッチング工程中の基板温度よりも高い貼り付け剤の場合、DRIE加工中に、貼り付け剤が軟化することがないため、基板を貫通した際に、貼り付け剤が加工面側に飛び出してくることがない。
【００２９】
また、貼り付け板を基板から分離する際に、貼り付け剤を溶解する溶液が、貫通孔からも浸透するため、短時間で貼り付け板を分離することができる。また、貼り付け剤が、光照射によって粘着力を失ったり、接着界面に気泡を生じたりするような材料の場合、光を照射するだけで、基板と貼り付け板を容易に分離することができる。また、貼り付け板が光照射で用いる光の波長に対して透明な場合、均一に光硬化や軟化などを行うことができるため、安定した接着や分離を容易に行うことができる。また、貼り付け剤が熱可塑性の樹脂の場合、貼り付け板および基板を加熱雰囲気に置くことによって、貼り付け剤が柔らかくなり、貼り付け板と基板を容易に分離することができる。また、貼り付け剤のガラス転移上に加熱することによっても、貼り付け剤が柔らかくなり、貼り付け板と基板を容易に分離することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板貼り付け方法を説明する図であり、同図(a)は、貼り付け板の上面図であり、同図（ｂ）は、貼り付けた後の同図（ａ）中のA-A’に相当する位置での断面図である。基板１は、基板１を補強するための貼り付け板３の上に、貼り付け剤２を介して貼り付けられている。貼り付け板３は、貼り付け板３を貫通するような貫通孔４が形成されている。基板１には、DRIE加工を行う際のマスクパターン（図示しない）が、貼り付け板３と貼り付ける面と反対側に形成されている。また、基板１の貼り付け板３に貼り付ける側に、マスクパターンや既に加工してできた凹凸など（図示しない）があっても良い。基板１は、シリコンやガラスなどの基板である。貼り付け剤２は、フォトレジストをはじめとする樹脂であり、DRIE加工中に貼り付け剤２と貼り付け板３とが剥がれない程度の接着強度を有する。
【００３１】
貼り付け板３の材質は、ステンレススチールやアルミニウムなどの金属、シリコンやガラスなどの一般的に使用される基板材料、フッ素系の樹脂などである。
また、貼り付け板３の材質は、貼り付け剤２の熱伝導率と同程度の熱伝導率を有する材質が望ましいが、熱伝導率に大きな差があっても良い。なお、図１では、貫通孔４が、貼り付け板３の接着面側とその反対側の面を最短距離で結ぶように形成されているが、途中で傾斜していたり、折れ曲がっていたりしてもよい。
【００３２】
貼り付け剤２の厚さD2は、数μｍ以上であり、基板１の貼り付ける面を十分に覆うような厚さであれば良い。また、貼り付け板３の厚さは、数10μｍ以上であり、基板１を加工する際に十分な機械的強度を有していれば良い。また、貼り付け板３の大きさは、基板１の直径や幅、加工装置の基板固定機構、ヘリウムリーク防止用シールなどの条件を満たす十分な大きさを有していれば良い。また、貼り付け板３の貼り付け面側の平面度は、基板１と同等であることが望ましいが、基板１と貼り付け板３との隙間が貼り付け剤２で充填できる程度であれば良い。
貫通孔４の形状は、円や多角形などである。貫通孔４の形状や大きさは、基板１の加工形状や加工面積によって変わるが、形状が円の場合、直径数μｍ以上、数ｍｍ以下であり、多角形の場合、一辺が数μｍ以上、数ｍｍ以下である。また、貫通孔４の大きさ、位置、および数は、基板１の加工形状、加工面積、後で説明する貼り付け剤２の硬化方法などの条件によって、十分な補強強度が得られ、貼り付け剤２が十分に硬化するように適宜決定する。
【００３３】
図２は、基板１を貼り付け板３へ貼り付ける方法を説明する図である。図２(a)は、基板１に貼り付け剤２を塗布した状態を表している。同図（ｂ）は、貼り付け剤２が塗布された基板１上に、貼り付け板３をかぶせる状態を表している。
同図（ｃ）は、基板１と貼り付け板３が、貼り付け剤２を介して一体化された状態を表している。まず、図２（a）に示すように、基板１上に、スピンコート、スプレーコート、ディップコートなどの方法を用いて流動性を有する貼り付け剤２を塗布する。また、貼り付け剤２は、基板１上に適量を塗布した後に、刷毛や板などを用いてのばしても良い。また、基板１の貼り付け面側に凹凸がある場合、凹凸の高さ以上の厚さに貼り付け剤２を塗布し、貼り付け剤２の表面が平坦になるようにする。基板１の貼り付け面側に凹凸がある場合であっても、貼り付け剤２は、流動性を有しているため、気泡を生じることなく基板１の凹凸を埋めることができる。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示すように、貼り付け板３を貼り付け剤２の上に載せて、矢印Aで示す方向に押しつけることによって、貫通孔４中に貼り付け剤２が進入する。このとき、貼り付け板３と貼り付け剤２の間に気泡が生じやすい。しかし、貼り付け板３には貫通孔４が設けられているため、貫通孔４が無い場合と比較して、気泡が抜けやすい。また、貼り付け板３を貼り付け剤２の上に載せて加圧する工程を、適度に減圧した雰囲気中で実施することによって、気泡がより抜けやすくなる。また、貼り付け剤２を基板１上に塗布する前に、減圧雰囲気中に置き、貼り付け剤２に含まれる気泡を取り除くことでさらに気泡が発生しにくくなる。
【００３５】
最後に、貼り付け剤２を硬化させて、貼り付けが完了する。また、熱硬化性の樹脂の場合、ホットプレートやオーブンを用いた加熱によって貼り付け剤２を硬化する。また、貼り付け剤２が光硬化性の樹脂の場合、樹脂の種類に対応した樹脂を硬化させる波長を含む光を貼り付け剤２に照射することによって、貼り付け剤２を硬化する。光照射によって、貼り付け剤２を硬化させる場合、貫通孔４を通して貼り付け剤２に光が照射されるが、貼り付け板３を光硬化性樹脂に照射する光の波長に対して透明な材料で構成することによって、貼り付け剤２の全体に光を照射することができるため、貼り付け剤２を効率的に硬化することができる。また、貼り付け剤２が熱硬化性の樹脂の場合、貼り付け剤２のガラス転移点が、DRIE加工中の基板温度よりも高いものを用いても良い。ガラス転移点が、エッチング工程中の基板温度よりも高い貼り付け剤２の場合、DRIE加工中に貼り付け剤２が軟化することがないため、基板を貫通した際に、貼り付け剤２が加工面側に飛び出してくることがなく、安定したDRIE加工を行うことができる。また、貼り付け剤２が、フォトレジストの場合、通常の半導体製造工程で使用されている材料であるため、特別な装置を導入することなく、貼り付け剤の塗布や基板１と貼り付け板３の分離を行うことができる。したがって、安定したDRIE加工を行うことが可能である。
【００３６】
貼り付け工程後、貼り付け板３側にヘリウムガスがあたるようにDRIE装置に設置してDRIE加工を実施する。基板１、貼り付け剤２および貼り付け板３の界面に空間がなく、貼り付け剤２は、貼り付け板３と基板１とを接着するための十分な接着強度を有しているため、ヘリウムガスが漏れることはない。したがって、従来と同様にDRIE加工を行うことができる。また、基板１の加工面側と貼り付け板３のヘリウムガス側の圧力差によって、貼り付け剤２が露出している部分に応力がかかるが、その貫通孔４の直径または幅が数mm以下と小さいため、その応力は小さく、貼り付け剤２が破壊されることはない。したがって、基板が貫通するようなDRIE加工を行っても、基板１が加工途中に割れることがない。
【００３７】
DRIE加工後、貼り付け板３をはずすために、貼り付け剤２を溶解するような溶液中に浸す。また、貼り付け剤２の種類によっては、紫外線をはじめとする光を照射することによって、貼り付け剤２の接着強度を低下させたり、接着界面に気泡を発生させて貼り付け板３および/または基板１をはずれやすくすることができる。光照射によって、貼り付け剤を硬化させたり、接着強度を低下させたりする場合、貼り付け板３は、照射する光の波長に対して十分な透過率を有する材料から構成されるものを用いた方が良い。また、貼り付け剤２が熱可塑性の樹脂の場合、貼り付け板３および基板１を加熱雰囲気に置くことによって、貼り付け剤２が柔らかくなり、貼り付け板３と基板１を容易に分離することができる。また、貼り付け剤のガラス転移点以上に加熱することによっても、貼り付け剤２が柔らかくなり、貼り付け板３と基板１を容易に分離することができる。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態の基板貼り付け方法によれば、基板１上に流動性を有する貼り付け剤２を塗布するため、基板１と貼り付け剤２との界面に気泡が形成されることがないとともに、貼り付け剤２に貼り付け板３を取り付ける際には、気泡が貫通孔４から抜けていくため、貫通孔４がない場合にくらべて気泡が発生しにくい。また、気泡が発生しても、貫通孔４が形成されているために、基板１の温度分布に影響を与えるような大面積の気泡が発生することがない。また、減圧雰囲気中で貼り付け工程を行うことによって、気泡の発生頻度をより低くすることができる。また、貼り付け工程前に貼り付け剤２の脱泡を行うことでも、気泡の発生頻度を低くすることができる。したがって、DRIE加工時の基板内での温度分布が均一になり、基板内での加工形状やエッチングレートが安定する。
【００３９】
また、本実施の形態の基板貼り付け方法によれば、貼り付け剤２に含まれる溶媒成分が、貼り付け板３に設けられた貫通孔４から蒸発し、貼り付け剤２の硬化を十分に行うことができるため、基板１を貫通する際に貼り付け剤２が加工面側に飛び出すことがない。また、貼り付け剤２が光照射によって硬化する材料の場合、貫通孔４を通して光を照射するだけで貼り付け剤２を介して基板１と貼り付け板３を容易に接着することができる。さらに、貼り付け板３が貼り付け剤２の硬化に用いる光の波長に対して透明な材料で構成されている場合、より効率的に貼り付け剤２を硬化することができる。また、ガラス転移点が、エッチング工程中の基板温度よりも高い貼り付け剤２の場合、DRIE加工中に、貼り付け剤２が軟化することがないため、基板を貫通した際に、貼り付け剤２が加工面側に飛び出してくることがなく、安定したDRIE加工を行うことができる。
【００４０】
また、貼り付け板３を基板１から分離する際に、貼り付け剤２を溶解する溶液が、貫通孔４からも浸透するため、短時間で貼り付け板３を分離することができる。また、貼り付け剤２が、光照射によって粘着力を失ったり、接着界面に気泡を生じたりするような材料の場合、光を照射するだけで、基板１と貼り付け板３を容易に分離することができる。また、貼り付け板３が光照射で用いる光の波長に対して透明な場合、均一に光硬化や軟化などを行うことができるため、安定した接着や分離を容易に行うことができる。また、貼り付け剤２が熱可塑性の樹脂の場合、貼り付け板３および基板１を加熱雰囲気に置くことによって、貼り付け剤２が柔らかくなり、貼り付け板３と基板１を容易に分離することができる。また、貼り付け剤のガラス転移点以上に加熱することによっても、貼り付け剤２が柔らかくなり、貼り付け板３と基板１を容易に分離することができる。
【００４１】
また、貼り付け剤２がフォトレジストの場合、通常の半導体製造工程で使用されている材料であるため、特別な装置を導入することなく、安定したDRIE加工を行うことが可能である。
【００４２】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る貼り付け板２０を説明する断面図である。なお、貼り付け板２０は、本発明の実施の形態１で説明した貼り付け板３と同様に使用することができ、貼り付け方法などの説明は省略する。貼り付け板２０は、貫通孔２１の断面形状が、テーパ状になっている。その結果、貼り付け板２０の構成部分２２もテーパ状となる。貫通孔２１の上面からみた形状は、円や多角形である。また、テーパ形状は、図３に示す一段テーパの他に、複数のテーパ角を有する多段テーパであっても良い。
【００４３】
貼り付け板２０を貼り付け剤２へ貼り付ける場合、構成部分２２のテーパ形状において、上辺および下辺のうち短い方を貼り付け剤２側に向くように貼り付ける。
【００４４】
以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、貼り付け板２０の構成部分２２が、テーパ形状になっており、その尖った部分を貼り付け剤２へ押し込むため、構成部分２２と貼り付け剤２とが平行に接触する部分が少なくなり、貼り付け剤２と貼り付け板２０との間に発生する気泡を実施の形態１よりも少なくすることができる。貼り付け剤２と貼り付け板との接触面積を小さくすることは、実施の形態１で説明した貫通孔４を大きくすることでも実現できるが、貼り付け板２０は、テーパ形状を有しているため、同じ接触面積を有する貼り付け板３よりも貼り付け板２０の機械的強度は大きい。したがって、より安定したDRIE加工を行うことができる。
【００４５】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る貼り付け板を説明する断面図であり、図４（ａ）は、貼り付け板３３の断面図であり、図４（ｂ）は、貼り付け板３３の構成部分３０が貼り付け剤２に埋め込まれた状態を説明する図である。実施の形態３における貼り付け板は、少なくとも一カ所が構成部分３０を有しており、そのほかの構成は、実施の形態１および２で説明した貼り付け板と同様であるため、説明を省略する。構成部分３０は、きのこ型になっており、きのこの笠にあたる部分にフック部３１を有している。図４（ｂ）に示すように、フック部３１が、貼り付け剤２に埋没するように貼り付け板３３を貼り付ける。貼り付け板３３の少なくとも一カ所が構成部分３０になっていることによって、実施の形態１から２で説明した効果に加え、フック部３１が貼り付け剤２に埋没することで、貼り付け剤２と貼り付け板との機械的な接着強度を増強させることができ、DRIE加工中に貼り付け剤２と貼り付け板３１が分離してヘリウムガスがリークすることなく、より安定したDRI E加工を行うことができる。
【００４６】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係る貼り付け方法を説明する図であり、基板１を補強するための貼り付けメッシュを貼り付け剤２を介して貼り付けた状態を示している。なお、これまでの実施の形態で説明した部分と同一な構成は、同じ符号を用い、説明を省略する。本実施の形態では、貼り付け板を用いず、貼り付けメッシュ４０を用いる。貼り付けメッシュ４０は、直径数μｍ以上の細線を平織、綾織、畳織などの織り方で作製された網で構成される。また、貼り付けメッシュ４０の空間部分の大きさは、数μｍ以上である。貼り付けメッシュ４０の材料は、フッ素系の樹脂や、ステンレスをはじめとする金属である。
【００４７】
貼り付けメッシュ４０は、図４（a）に示すように、貼り付け剤２に埋没するように貼り付けても良いし、図４（ｂ）に示すように、貼り付け剤２から飛び出すように貼り付けても良い。また、貼り付けメッシュ４０の厚さが、貼り付け剤２の厚さよりも十分薄い場合は、複数枚の貼り付けメッシュ４０を貼り付けても良い。貼り付けメッシュ４０と貼り付け剤２の組み合わせによって、鉄筋コンクリートと同様に引張応力や圧縮応力に対して十分な強度を有する貼り付け方法となる。
【００４８】
以上説明したように、本発明の実施の形態４によれば、実施の形態１から３で説明した効果に加えて、貼り付けメッシュ４０が貼り付け板に比べて柔軟性を有しているため、基板１の反りや凹凸などに対応して貼り付けることができ、貼り付けメッシュ４０、貼り付け剤２および基板１との間に隙間を生じることがないため、より安定したDRIE加工を行うことができる。また、貼り付けメッシュ４０を複数枚組み合わせて貼り合わせることによって、基板１を補強する強度をより強化することができる。また、貼り付けメッシュ４０を構成する線材の断面形状が円の場合、貼り付けメッシュ４０を構成する線材と貼り付け剤２とが平行に接触する部分が少なくなり、貼り付け工程において気泡を発生することなく貼り付けることができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明にかかわる基板貼り付け方法によれば、基板上に流動性を有する貼り付け剤を塗布するため、基板と貼り付け剤との界面に気泡が形成されることがないとともに、貼り付け剤に貼り付け板を取り付ける際には、気泡が貫通孔から抜けていくため、貫通孔がない場合にくらべて気泡が発生しにくい。また、気泡が発生しても、貫通孔が形成されているために、基板の温度分布に影響を与えるような大面積の気泡が発生することがない。また、減圧雰囲気中で貼り付け工程を行うことによって、気泡の発生頻度をより低くすることができる。また、貼り付け工程前に貼り付け剤の脱泡を行うことでも、気泡の発生頻度を低くすることができる。したがって、DRIE加工時の基板内での温度分布が均一になり、基板内での加工形状やエッチングレートが安定する。
【００５０】
また、貼り付け剤に含まれる溶媒成分が、貼り付け板に設けられた貫通孔から蒸発するために、貼り付け剤の硬化を十分に行うことができるため、基板を貫通する際に貼り付け剤が基板側に飛び出すことがない。また、貼り付け剤が光照射によって硬化する材料の場合、貫通孔を通して光を照射するだけで貼り付け剤を介して基板と貼り付け板を容易に接着することができる。さらに、貼り付け板が貼り付け剤の硬化に用いる光の波長に対して透明な材料で構成されている場合、より効率的に貼り付け剤を硬化することができる。また、ガラス転移点がエッチング工程中の基板温度よりも高い貼り付け剤の場合、DRIE加工中に貼り付け剤が軟化することがないため、基板を貫通した際に貼り付け剤が加工面側に飛び出してくることがなく、安定したDRIE加工を行うことができる。
【００５１】
また、貼り付け板を基板から分離する際に、貼り付け剤を溶解する溶液が、貫通孔からも浸透するため、短時間で貼り付け板を分離することができる。また、貼り付け剤が、光照射によって粘着力を失ったり、接着界面に気泡を生じたりするような材料の場合、光を照射するだけで、基板と貼り付け板を容易に分離することができる。また、貼り付け板が光照射で用いる光の波長に対して透明な場合、均一に光硬化や軟化などを行うことができるため、安定した接着や分離を容易に行うことができる。また、貼り付け剤が熱可塑性の樹脂の場合、貼り付け板および基板を加熱雰囲気に置くことによって、貼り付け剤が柔らかくなり、貼り付け板と基板を容易に分離することができる。また、貼り付け剤のガラス転移点以上に加熱することによっても、貼り付け剤が柔らかくなり、貼り付け板と基板を容易に分離することができる。
【００５２】
また、貼り付け剤がフォトレジストの場合、通常の半導体製造工程で使用されている材料であるため、特別な装置を導入することなく、安定したDRIE加工を行うことが可能である。
【００５３】
またさらに、貼り付け板の構成部分が、テーパ形状になることで、その尖った部分を貼り付け剤へ押し込むため、貼り付け剤と貼り付け板との間に発生する気泡をさらに少なくすることができる。したがって、より安定したDRIE加工を行うことができる。
【００５４】
またさらに、フック部が貼り付け剤に埋没することで、貼り付け剤と貼り付け板との機械的な接着強度をさらに増強させることができ、DRIE加工中に貼り付け剤と貼り付け板が分離することなく、さらに安定したDRIE加工を行うことができる。
【００５５】
またさらに、貼り付けメッシュが貼り付け板に比べて柔軟性を有していることで、基板の反りや凹凸などに対応して貼り付けることができ、貼り付けメッシュ、貼り付け剤および基板との間に隙間を生じることがないため、より安定したDRIE加工を行うことができる。また、貼り付けメッシュを複数枚組み合わせて貼り合わせることによって、基板を補強する強度をより強化することができる。また、貼り付けメッシュを構成する線材の断面形状が円の場合、貼り付けメッシュを構成する線材と貼り付け剤とが平行に接触する部分が少なくなり、貼り付け工程において気泡を発生することなく貼り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基板貼り付け方法を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る、基板を貼り付け板へ貼り付ける方法を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る貼り付け板を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る貼り付け板を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る貼り付け方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 貼り付け剤
３、２０、３３ 貼り付け板
４、２１ 貫通孔
２２、３０ 構成部分
３１ フック部
４０ 貼り付けメッシュ
Claims (8)
- 基板を補強して前記基板をエッチングする工程で用いられ、基板に流動性を有する貼り付け剤を塗布し、前記貼り付け剤を介して前記基板と一体化される補強体において、
前記補強体に、前記補強体の前記基板側の面とこれと対向する面とを貫通する貫通孔が少なくとも一つ以上形成されており、
前記補強体の前記貼り付け剤に埋め込まれる部分に、前記補強体と前記貼り付け剤との接着強度を増強するためのフック部を少なくとも一つ以上有していることを特徴とする補強体。 - 前記補強体が、平板状であることを特徴とする請求項１に記載の補強体。
- 前記貫通孔の一部が、テーパ形状を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の補強体。
- 前記フック部は、前記基板に対向して備えられており、前記基板に向うにつれて断面積が狭くなるように形成された部分を備えることを特徴とする請求項１に記載の補強体。
- 前記補強体の少なくとも一部が、金属であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の補強体。
- 前記補強体の少なくとも一部が、シリコンまたは、ガラスであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の補強体。
- 前記補強体の少なくとも一部が、樹脂であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の補強体。
- 前記補強体が、光透過性を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の補強体。
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