JP6590510B2 - シリコンウエハの加工方法 - Google Patents
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Description
(1)フッ素系ラジカル4により、マスク2を介してシリコン基板1のエッチングによるエッチングパターン3の形成(図1(a))
(2)フルオロカーボン系のパッシベーション層5の形成(図1(b))
(3)イオン6によるパターン底部3Bのパッシベーション層5の除去(図1(c))
(1)の工程で形成されたエッチングパターン3の側壁を、(2)の工程で形成されるパッシベーション層5で保護し続けることにより、図1(d)に示すような垂直なエッチング形状を達成することができる。処理ガスとしては、(2)の工程はC4F8を、(1)と(3)の工程はSF6を通常用いる。
フッ素系のラジカルを用いたドライエッチングによってシリコンウエハの表面に複数の凹パターンを形成するシリコンウエハの加工方法であって、
前記シリコンウエハを第1番目から第N番目の領域の順番に前記シリコンウエハの中心から外周へ向けて同心円状にN分割(但し、Nは2以上の自然数)し、第1番目の領域から第N番目の領域まで順次前記ドライエッチングを行うドライエッチング工程を有し、
前記ドライエッチング工程において、第K番目(但し、Kは2以上N以下の自然数)の領域にエッチングを行う際には、第1番目から第K番目の領域にエッチングを行うことを特徴とするシリコンウエハの加工方法に関する。
(最大エッチングレート−最小エッチングレート)/(最大エッチングレート+最小エッチングレート)×100(%)
で定義している。
具体的には、シリコンウエハをN分割(但し、Nは2以上の自然数)し、第1番目の領域から第N番目の領域まで順次前記ドライエッチングを行うドライエッチング工程を有し、前記ドライエッチング工程において、第K番目(但し、Kは2以上N以下の自然数)の領域にエッチングを行う際には、第1番目から第K番目の領域にエッチングを行う。
このように、N分割された領域は、第1番目から第N番目の領域の順番にシリコンウエハの中心から外周に向けて同心円状に配置されていることが好ましい。これは、図6に示すように、シリコンウエハの中心部が最もエッチングレートが低いためである。ここでの「同心円状」とは、分割されたエッチング領域が同心円上に配置されていればよく、各領域の境界は、同心円に限定されない。特に、1枚のシリコンウエハからチップを多数個取りする場合には、1つのチップは同じエッチング領域に属していることが好ましい。
エッチング領域の分割は、シリコンウエハ上に形成するエッチングマスクの形状を工夫することで対応できる。本発明の一実施形態では、凹パターン形状に対応した開口パターンを有する第一のマスクと、分割された後順番の領域の第一のマスクの開口パターンを閉塞(保護)する第二のマスクとを組み合わせて実施される。以下、本発明の第一の実施形態について説明する。
同様な方法を用いて、3分割では±6.47%、10分割では±1.2%を実現出来る。この時の面内分布比較を図8(a)に、分割領域の取り方の例を図8(b)に、各エッチング工程の時間配分例を図8(c)に示す。結果として、分割エッチングによる面内均一性は、2分割で約2倍、3分割で約3倍、10分割で約10倍程度まで改善することが分かった。
(a)都度更新方式 (図11参照)
(b)積層方式 (図12参照)
(c)時間差方式 (図13参照)
実施例1として、実施形態にて説明したマスク構成(b)の積層方式を用いて、液体吐出ヘッドを製造した。その製造方法を図16に示す。表面に(100)面を持ち、液体吐出エネルギー発生素子101が形成されているヘッド用基板(シリコンウエハ)100を用意する。シリコンウエハの厚みは725μmとし、液体吐出エネルギー発生素子101の対向面(裏面)に図9に示すように領域を3分割した。
次に、感光性ポジ型レジストである第二のマスク上層106を、剥離液を用いて除去し、第2番目の領域R2の第一のマスク103を露出させた。この際、第二のマスク下層105は、剥離液では除去されない。続いて、第1番目の領域R1と第2番目の領域R2を、全体の12%、ウエハ中心に対して深さ67.9μm追加相当のエッチングを行った(図16(e)参照)。この時に要する時間は、6分59秒である。
次に、ポリエーテルアミド樹脂である第二のマスク下層105を、酸素を含むガス系によるアッシングで除去し、第3番目の領域R3の第一のマスク103を露出させた。続いて、領域R1、R2、R3、即ちウエハ全面で残りの77%、ウエハ中心に対して深さ429.3μm追加相当のエッチングを行った(図16(f)参照)。この時に要する時間は、44分10秒である。これらの処理により、平均深さ575μm、最大深さ612μm、最小深さ538μm、面内均一性±6.47%の共通液室107が形成された。この時の深さの最大ばらつきは74μmである。
本実施例は、実施形態にて説明したマスク構成(c)の時間差方式を用いて、実施例1と同じ液体吐出ヘッドを製造した。その製造方法を図17に示す。ヘッド用基板100は実施例1と同じものであり、厚みは725μmとした。
本実施例は、共通液室107を、エッチングストッパーを用いて構成する方式で液体吐出ヘッドを製造した。その製造方法を図18に示す。
2 エッチングマスク
21 第一のマスク
22 第二のマスク
22a 第二のマスク(1回目エッチング)
22b 第二のマスク(2回目エッチング)
22c 下層マスク
22d 上層マスク
23a、23b、24 凹パターン
61、112 第1パターン
62、114 第2パターン
63、116 第3パターン
71〜73、81〜83、103、104、111、113、115 マスク
100 シリコンウエハ(ヘッド用基板)
101 液体吐出エネルギー発生素子
102 第一のマスク
105 第二のマスク下層
106 第二のマスク上層
107 共通液室
108 個別供給路
109 液体流路壁
110 吐出口
R1 第1番目の領域
R2 第2番目の領域
R3 第3番目の領域
C1、C2、C3 同心円
Claims (10)
- フッ素系のラジカルを用いたドライエッチングによってシリコンウエハの表面に複数の凹パターンを形成するシリコンウエハの加工方法であって、
前記シリコンウエハを第1番目から第N番目の領域の順番に前記シリコンウエハの中心から外周へ向けて同心円状にN分割(但し、Nは2以上の自然数)し、第1番目の領域から第N番目の領域まで順次前記ドライエッチングを行うドライエッチング工程を有し、
前記ドライエッチング工程において、第K番目(但し、Kは2以上N以下の自然数)の領域にエッチングを行う際には、第1番目から第K番目の領域にエッチングを行うことを特徴とするシリコンウエハの加工方法。 - 前記第1番目の領域に対してエッチングを行う前に、前記シリコンウエハ上に、前記複数の凹パターンに対応した開口パターンを有する第一のマスクと、第2番目以降の領域の前記第一のマスクの開口パターンを閉塞する第二のマスクを形成する工程を備え、第K−1回目のエッチング後に、前記第K番目の領域の前記第二のマスクが除去され、前記第K番目の領域の前記第一のマスクの開口パターンが露出される請求項1に記載のシリコンウエハの加工方法。
- 前記第一のマスクが、前記フッ素系のラジカルによるエッチングに対して前記シリコンウエハよりも耐性の高いシリコン系の化合物又は金属から選択される請求項2に記載のシリコンウエハの加工方法。
- 前記第二のマスクが、前記第一のマスクに選んだ材料に対して選択除去が可能な材料から選択される請求項3に記載のシリコンウエハの加工方法。
- 前記第二のマスクは、前記第N番目の領域から前記第2番目の領域に向かって、前記第一のマスクの各領域の開口パターンを閉塞する層が順次下層を上層で覆うように積層されて構成されており、エッチングの進行とともに第二のマスクの各層を上層から順次除去して、前記第K番目の領域のエッチングの際に前記第1番目から第K番目までの前記第一のマスクの開口パターンが露出されている請求項2乃至4のいずれか1項に記載のシリコンウエハの加工方法。
- 前記第1番目の領域に対してエッチングを行う前に、前記シリコンウエハ上に、前記複数の凹パターンに対応した開口パターンを備えたマスクであって、前記開口パターンは第1番目の領域のシリコンウエハ表面が前記開口パターン底に露出しており第2番目以降の領域のシリコンウエハ上に残膜を有するマスクを用いて、前記第K−1回目のエッチングを行う工程において、前記開口パターンの残膜をエッチングして第K番目の領域に前記シリコンウエハ表面を露出させる請求項1に記載のシリコンウエハの加工方法。
- 前記フッ素系のラジカルを用いたドライエッチングは、(1)フッ素系のラジカルによるシリコンへのパターンの形成と、(2)前記パターンの内壁へのフルオロカーボン系のパッシベーション層の形成と、(3)イオンによる前記パターンの底部のパッシベーション層の除去と、を繰り返す方法を含む請求項1乃至6のいずれか1項に記載のシリコンウエハの加工方法。
- 前記(1)及び(3)の処理ガスがSF6を含み、前記(2)の処理ガスがC4F8を含む請求項7に記載のシリコンウエハの加工方法。
- ウエハ面内でのパターン開口率が10%以上である請求項1乃至8のいずれか1項に記載のシリコンウエハの加工方法。
- シリコン基板を貫通する液体供給路を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記液体供給路を、請求項1乃至9のいずれか1項に記載のシリコンウエハの加工方法で形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
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