JPH118222A - シリコン基板の加工方法 - Google Patents
シリコン基板の加工方法Info
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- JPH118222A JPH118222A JP15877397A JP15877397A JPH118222A JP H118222 A JPH118222 A JP H118222A JP 15877397 A JP15877397 A JP 15877397A JP 15877397 A JP15877397 A JP 15877397A JP H118222 A JPH118222 A JP H118222A
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- hole
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Abstract
(57)【要約】
【課題】被エッチング面積が増加してもエッチングレー
トが低下しないシリコン基板の加工方法を提供する。 【解決手段】シリコン基板表面にドライエッチングのた
めのマスク層を形成する第1の工程と、前記マスク層に
任意形状の貫通穴パターンを形成する第2の工程と、前
記貫通穴パターン内部に穴開け加工を施して前記貫通穴
パターンより小さい貫通穴を形成する第3の工程と、前
記貫通穴パターンより小さい貫通穴形成後に異方性ドラ
イエッチングによって前記シリコン基板表面に垂直な任
意形状の貫通穴を形成する第4の工程と、を有すること
を特徴とするシリコン基板の加工方法。
トが低下しないシリコン基板の加工方法を提供する。 【解決手段】シリコン基板表面にドライエッチングのた
めのマスク層を形成する第1の工程と、前記マスク層に
任意形状の貫通穴パターンを形成する第2の工程と、前
記貫通穴パターン内部に穴開け加工を施して前記貫通穴
パターンより小さい貫通穴を形成する第3の工程と、前
記貫通穴パターンより小さい貫通穴形成後に異方性ドラ
イエッチングによって前記シリコン基板表面に垂直な任
意形状の貫通穴を形成する第4の工程と、を有すること
を特徴とするシリコン基板の加工方法。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板の加
工方法に関する。
工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】異方性ドライエッチングによってシリコ
ン基板に垂直な貫通穴を形成する、従来の一般的なシリ
コン基板の製造方法のプロセスの概略を図2に示す。
ン基板に垂直な貫通穴を形成する、従来の一般的なシリ
コン基板の製造方法のプロセスの概略を図2に示す。
【0003】まず、シリコン基板21の表面22に、酸
化膜、レジスト等のエッチングマスク材23を形成し、
フォトエッチングプロセスなどにより、エッチングパタ
ーン24を形成する。このシリコン基板21に異方性ド
ライエッチングを施し、貫通穴25を形成する。
化膜、レジスト等のエッチングマスク材23を形成し、
フォトエッチングプロセスなどにより、エッチングパタ
ーン24を形成する。このシリコン基板21に異方性ド
ライエッチングを施し、貫通穴25を形成する。
【0004】この時、前記シリコン基板21の表面22
に対して壁面が垂直な貫通穴が得られるように、使用ガ
ス、エッチング圧力、ガス流量、ガス混合比、プラズマ
出力等の異方性ドライエッチング条件を最適化する。
に対して壁面が垂直な貫通穴が得られるように、使用ガ
ス、エッチング圧力、ガス流量、ガス混合比、プラズマ
出力等の異方性ドライエッチング条件を最適化する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来の
シリコン基板の加工方法には、次に挙げるような課題が
あった。
シリコン基板の加工方法には、次に挙げるような課題が
あった。
【0006】被エッチング面積が小さい場合には高速で
エッチング可能であっても、被エッチング面積が大きく
なるとエッチングレートが低下してしまうという課題が
あった。これは一般的にローディング効果と呼ばれる現
象である。例えば、4インチのシリコン基板にドライエ
ッチングを施す場合、5.50cm2をドライエッチン
グする場合のエッチングレートを1とすると、23.5
6cm2をドライエッチングする場合のエッチングレー
トは0.75まで低下する場合もある。
エッチング可能であっても、被エッチング面積が大きく
なるとエッチングレートが低下してしまうという課題が
あった。これは一般的にローディング効果と呼ばれる現
象である。例えば、4インチのシリコン基板にドライエ
ッチングを施す場合、5.50cm2をドライエッチン
グする場合のエッチングレートを1とすると、23.5
6cm2をドライエッチングする場合のエッチングレー
トは0.75まで低下する場合もある。
【0007】本発明は前述の課題を解決するものであ
り、その目的は被エッチング面積が増加しても、エッチ
ングレートが低下しないようなシリコン基板の加工方法
を提供することである。
り、その目的は被エッチング面積が増加しても、エッチ
ングレートが低下しないようなシリコン基板の加工方法
を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】 (1)請求項1のシリコン基板の加工方法は、シリコン
基板表面にドライエッチングのためのマスク層を形成す
る第1の工程と、前記マスク層に任意形状の貫通穴パタ
ーンを形成する第2の工程と、前記貫通穴パターン内部
に穴開け加工を施し前記貫通穴パターンより小さい貫通
穴を形成する第3の工程と、前記貫通穴パターンより小
さい貫通穴形成後に異方性ドライエッチングによって前
記シリコン基板表面に垂直な任意形状の貫通穴を形成す
る第4の工程と、を有することを特徴とする。
基板表面にドライエッチングのためのマスク層を形成す
る第1の工程と、前記マスク層に任意形状の貫通穴パタ
ーンを形成する第2の工程と、前記貫通穴パターン内部
に穴開け加工を施し前記貫通穴パターンより小さい貫通
穴を形成する第3の工程と、前記貫通穴パターンより小
さい貫通穴形成後に異方性ドライエッチングによって前
記シリコン基板表面に垂直な任意形状の貫通穴を形成す
る第4の工程と、を有することを特徴とする。
【0009】(2)請求項2のシリコン基板の加工方法
は、請求項1に記載のシリコン基板の加工方法におい
て、レーザー加工又は放電加工を用いて第3の工程を実
施することを特徴とする。
は、請求項1に記載のシリコン基板の加工方法におい
て、レーザー加工又は放電加工を用いて第3の工程を実
施することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な例につい
て実施例に基づいて詳細に説明する。
て実施例に基づいて詳細に説明する。
【0011】(実施例1)図1は、本発明の実施例1に
係るシリコン基板の加工方法の説明図である。加工方法
の工程に沿って説明する。
係るシリコン基板の加工方法の説明図である。加工方法
の工程に沿って説明する。
【0012】(a)まず、4インチシリコン基板11
(基板面積78.54cm2)に水蒸気雰囲気中におい
て1100℃の熱処理を4時間施す事により、全面に酸
化膜12を形成する。
(基板面積78.54cm2)に水蒸気雰囲気中におい
て1100℃の熱処理を4時間施す事により、全面に酸
化膜12を形成する。
【0013】(b)その後、フォトエッチングによって
前記酸化膜12にエッチングパターン13を形成する。
フォトエッチングに使用したマスクとしては、エッチン
グパターン面積が6.28cm2、11.78cm2、
23.56cm2、35.34cm2、47.12cm
2と5種類のエッチングマスクを使用した。パターンは
全て直径100μmの円形であり、パターンの数を変更
することで、エッチングパターン面積を変更した。
前記酸化膜12にエッチングパターン13を形成する。
フォトエッチングに使用したマスクとしては、エッチン
グパターン面積が6.28cm2、11.78cm2、
23.56cm2、35.34cm2、47.12cm
2と5種類のエッチングマスクを使用した。パターンは
全て直径100μmの円形であり、パターンの数を変更
することで、エッチングパターン面積を変更した。
【0014】(c)その後、前記シリコン基板11上に
形成された前記エッチングパターン13の内部にYAG
レーザーを照射し、前記エッチングパターン13より小
さい貫通穴14(以下先貫通孔14とする)を形成す
る。実施例1では、前記先貫通穴14の直径が、80μ
mとなるように穴開け加工したので、被ドライエッチン
グ面積は64%減少する。
形成された前記エッチングパターン13の内部にYAG
レーザーを照射し、前記エッチングパターン13より小
さい貫通穴14(以下先貫通孔14とする)を形成す
る。実施例1では、前記先貫通穴14の直径が、80μ
mとなるように穴開け加工したので、被ドライエッチン
グ面積は64%減少する。
【0015】(d)その後、このシリコン基板に異方性
ドライエッチングを施し、貫通穴15を形成する。
ドライエッチングを施し、貫通穴15を形成する。
【0016】(e)その後、必要に応じて前記熱酸化膜
12を除去する。
12を除去する。
【0017】図3は、実施例1の加工方法を実施するこ
とによって得られた、エッチングパターン面積とシリコ
ンエッチングレート比の関係を示すグラフである(実線
で表示)。このグラフには、比較のために前記先貫通穴
14を形成しなかった場合のシリコンエッチングレート
比も同時に示してある(波線で表示)。シリコンエッチ
ングレート比は、エッチングパターン面積が6.28c
m2で前記先貫通穴14が無い場合を1として表してい
る。
とによって得られた、エッチングパターン面積とシリコ
ンエッチングレート比の関係を示すグラフである(実線
で表示)。このグラフには、比較のために前記先貫通穴
14を形成しなかった場合のシリコンエッチングレート
比も同時に示してある(波線で表示)。シリコンエッチ
ングレート比は、エッチングパターン面積が6.28c
m2で前記先貫通穴14が無い場合を1として表してい
る。
【0018】このように、前記先貫通穴14が無い場合
には、エッチングパターン面積の増加とともにシリコン
エッチングレート比が急激に低下してしまう。これに対
し、前記先貫通穴14がある場合には、エッチングパタ
ーン面積の増加とともにシリコンエッチングレート比は
減少するが、前記先貫通穴14が無い場合より緩やかに
低下し、前記先貫通穴14形成による被エッチング面積
減少の効果が認められる。
には、エッチングパターン面積の増加とともにシリコン
エッチングレート比が急激に低下してしまう。これに対
し、前記先貫通穴14がある場合には、エッチングパタ
ーン面積の増加とともにシリコンエッチングレート比は
減少するが、前記先貫通穴14が無い場合より緩やかに
低下し、前記先貫通穴14形成による被エッチング面積
減少の効果が認められる。
【0019】(実施例2)実施例2のプロセスは、実施
例1とほぼ同じであるので、図1を用いて説明する。
例1とほぼ同じであるので、図1を用いて説明する。
【0020】(a)まず、4インチシリコン基板11
(78.54cm2)に水蒸気雰囲気中において110
0℃の熱処理を4時間施す事により、全面に酸化膜12
を形成する。
(78.54cm2)に水蒸気雰囲気中において110
0℃の熱処理を4時間施す事により、全面に酸化膜12
を形成する。
【0021】(b)その後、フォトエッチングによって
前記酸化膜12にエッチングパターン13を形成する。
フォトエッチングに使用したマスクとしては、エッチン
グパターン面積が6cm2、12cm2、24cm2、
36cm2、48cm2と5種類のエッチングマスクを
使用した。パターンは全て一辺5mmの正方形であり、
パターンの数を変更することで、エッチングパターン面
積を変更した。
前記酸化膜12にエッチングパターン13を形成する。
フォトエッチングに使用したマスクとしては、エッチン
グパターン面積が6cm2、12cm2、24cm2、
36cm2、48cm2と5種類のエッチングマスクを
使用した。パターンは全て一辺5mmの正方形であり、
パターンの数を変更することで、エッチングパターン面
積を変更した。
【0022】(c)その後、前記シリコン基板11上に
形成された前記エッチングパターン13の内側の100
μm離れたところを、YAGレーザーで走査・照射し、
先貫通孔14を形成する。実施例2では、前記エッチン
グパターンが一辺5mmの正方形であるのに対し、前記
先貫通穴14は一辺が4.8mmとなるように穴開け加
工したので、被エッチング面積は92%減少する。
形成された前記エッチングパターン13の内側の100
μm離れたところを、YAGレーザーで走査・照射し、
先貫通孔14を形成する。実施例2では、前記エッチン
グパターンが一辺5mmの正方形であるのに対し、前記
先貫通穴14は一辺が4.8mmとなるように穴開け加
工したので、被エッチング面積は92%減少する。
【0023】(d)その後、このシリコン基板に異方性
ドライエッチングを施し、貫通穴15を形成する。
ドライエッチングを施し、貫通穴15を形成する。
【0024】(e)その後、必要に応じて前記熱酸化膜
12を除去する。
12を除去する。
【0025】図4は、実施例2の加工方法を実施するこ
とによって得られた、エッチングパターン面積とシリコ
ンエッチングレート比の関係を示すグラフである(実線
で表示)。このグラフには、比較のために前記先貫通穴
14を形成しなかった場合のシリコンエッチングレート
比も同時に示してある(波線で表示)。シリコンエッチ
ングレート比は、エッチングパターン面積が6cm2で
前記先貫通穴14が無い場合を1として表している。
とによって得られた、エッチングパターン面積とシリコ
ンエッチングレート比の関係を示すグラフである(実線
で表示)。このグラフには、比較のために前記先貫通穴
14を形成しなかった場合のシリコンエッチングレート
比も同時に示してある(波線で表示)。シリコンエッチ
ングレート比は、エッチングパターン面積が6cm2で
前記先貫通穴14が無い場合を1として表している。
【0026】このように、前記先貫通穴14が無い場合
には、エッチングパターン面積の増加とともにシリコン
エッチングレート比が急激に低下してしまう。これに対
し、前記先貫通穴14がある場合には、エッチングパタ
ーン面積の増加とともにシリコンエッチングレート比は
減少するが、前記先貫通穴14が無い場合より緩やかに
低下し、前記先貫通穴14形成による被エッチング面積
減少の効果が認められる。
には、エッチングパターン面積の増加とともにシリコン
エッチングレート比が急激に低下してしまう。これに対
し、前記先貫通穴14がある場合には、エッチングパタ
ーン面積の増加とともにシリコンエッチングレート比は
減少するが、前記先貫通穴14が無い場合より緩やかに
低下し、前記先貫通穴14形成による被エッチング面積
減少の効果が認められる。
【0027】(実施例3)実施例3のプロセスは、実施
例1とほぼ同じであるので、図1を用いて説明する。
例1とほぼ同じであるので、図1を用いて説明する。
【0028】(a)まず、4インチシリコン基板11
(78.54cm2)に水蒸気雰囲気中において110
0℃の熱処理を4時間施す事により、全面に酸化膜12
を形成する。
(78.54cm2)に水蒸気雰囲気中において110
0℃の熱処理を4時間施す事により、全面に酸化膜12
を形成する。
【0029】(b)その後、フォトエッチングによって
前記酸化膜12にエッチングパターン13を形成する。
フォトエッチングに使用したマスクとしては、エッチン
グパターン面積が6cm2、12cm2、24cm2、
36cm2、48cm2と5種類のエッチングマスクを
使用した。パターンは全て一辺5mmの正方形であり、
パターンの数を変更することで、エッチングパターン面
積を変更した。
前記酸化膜12にエッチングパターン13を形成する。
フォトエッチングに使用したマスクとしては、エッチン
グパターン面積が6cm2、12cm2、24cm2、
36cm2、48cm2と5種類のエッチングマスクを
使用した。パターンは全て一辺5mmの正方形であり、
パターンの数を変更することで、エッチングパターン面
積を変更した。
【0030】(c)その後、前記シリコン基板11上に
形成された前記エッチングパターン13の内側に、放電
加工によって先貫通孔14を形成する。実施例3では、
前記エッチングパターンが一辺5mmの正方形であるの
に対し、前記先貫通穴14は一辺が4mmとなるように
穴開け加工したので、被エッチング面積は64%減少す
る。
形成された前記エッチングパターン13の内側に、放電
加工によって先貫通孔14を形成する。実施例3では、
前記エッチングパターンが一辺5mmの正方形であるの
に対し、前記先貫通穴14は一辺が4mmとなるように
穴開け加工したので、被エッチング面積は64%減少す
る。
【0031】(d)その後、このシリコン基板に異方性
ドライエッチングを施し、貫通穴15を形成する。
ドライエッチングを施し、貫通穴15を形成する。
【0032】(e)その後、必要に応じて前記熱酸化膜
12を除去する。
12を除去する。
【0033】図5は、実施例3の加工方法を実施するこ
とによって得られた、エッチングパターン面積とシリコ
ンエッチングレート比の関係を示すグラフである(実線
で表示)。このグラフには、比較のために前記先貫通穴
14を形成しなかった場合のシリコンエッチングレート
比も同時に示してある(波線で表示)。シリコンエッチ
ングレート比は、エッチングパターン面積が6cm2で
前記先貫通穴14が無い場合を1として表している。
とによって得られた、エッチングパターン面積とシリコ
ンエッチングレート比の関係を示すグラフである(実線
で表示)。このグラフには、比較のために前記先貫通穴
14を形成しなかった場合のシリコンエッチングレート
比も同時に示してある(波線で表示)。シリコンエッチ
ングレート比は、エッチングパターン面積が6cm2で
前記先貫通穴14が無い場合を1として表している。
【0034】このように、前記先貫通穴14が無い場合
には、エッチングパターン面積の増加とともにシリコン
エッチングレート比が急激に低下してしまう。これに対
し、前記先貫通穴14がある場合には、エッチングパタ
ーン面積の増加とともにシリコンエッチングレート比は
減少するが、前記先貫通穴14が無い場合より緩やかに
低下し、前記先貫通穴14形成による被エッチング面積
減少の効果が認められる。
には、エッチングパターン面積の増加とともにシリコン
エッチングレート比が急激に低下してしまう。これに対
し、前記先貫通穴14がある場合には、エッチングパタ
ーン面積の増加とともにシリコンエッチングレート比は
減少するが、前記先貫通穴14が無い場合より緩やかに
低下し、前記先貫通穴14形成による被エッチング面積
減少の効果が認められる。
【0035】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、エッチン
グパターン面積が増加した場合でも、ドライエッチング
前に穴開け加工を施す事によって被エッチング面積を減
少させ、ドライエッチング時のエッチングレート低下を
防止するという効果を有する。
グパターン面積が増加した場合でも、ドライエッチング
前に穴開け加工を施す事によって被エッチング面積を減
少させ、ドライエッチング時のエッチングレート低下を
防止するという効果を有する。
【0036】それによって、ドライエッチング工程のス
ループット向上を図ることができる。
ループット向上を図ることができる。
【0037】なお、上述の実施例1から実施例3におい
ては、ドライエッチングマスクとして熱酸化膜を用いて
いるが、本発明の効果はこれに限定されるものではな
く、フォトレジスト、金属薄膜等、ドライエッチングの
マスク材として使用できるものであれば何でも良いのは
もちろんである。
ては、ドライエッチングマスクとして熱酸化膜を用いて
いるが、本発明の効果はこれに限定されるものではな
く、フォトレジスト、金属薄膜等、ドライエッチングの
マスク材として使用できるものであれば何でも良いのは
もちろんである。
【0038】また同様に、上述の実施例1および実施例
2においては、先貫通穴14形成のためにYAGレーザ
ーを用いているが、これに限定されるものではなく、穴
開け加工可能であればどのレーザーでも良いのはもちろ
んである。
2においては、先貫通穴14形成のためにYAGレーザ
ーを用いているが、これに限定されるものではなく、穴
開け加工可能であればどのレーザーでも良いのはもちろ
んである。
【図1】 本発明のシリコン基板の加工方法の説明図。
【図2】 従来のシリコン基板の加工方法の説明図。
【図3】 実施例1の結果を示す図。
【図4】 実施例2の結果を示す図。
【図5】 実施例3の結果を示す図。
11、21 シリコン基板 12 熱酸化膜 13、24 エッチングパターン 14 先貫通穴 15、25 貫通穴 22 シリコン基板の表面 23 ドライエッチングマスク
Claims (2)
- 【請求項1】 シリコン基板表面にドライエッチングの
ためのマスク層を形成する第1の工程と、前記マスク層
に任意形状の貫通穴パターンを形成する第2の工程と、
前記貫通穴パターン内部に穴開け加工を施して前記貫通
穴パターンより小さい貫通穴を形成する第3の工程と、
前記貫通穴パターンより小さい貫通穴形成後に異方性ド
ライエッチングによって前記シリコン基板表面に垂直な
任意形状の貫通穴を形成する第4の工程と、を有するこ
とを特徴とするシリコン基板の加工方法。 - 【請求項2】 請求項1記載のシリコン基板の加工方法
において、 レーザー加工又は放電加工を用いて第3の工程を実施す
ることを特徴とするシリコン基板の加工方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15877397A JPH118222A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | シリコン基板の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15877397A JPH118222A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | シリコン基板の加工方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH118222A true JPH118222A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15679034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15877397A Withdrawn JPH118222A (ja) | 1997-06-16 | 1997-06-16 | シリコン基板の加工方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH118222A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001176848A (ja) * | 1999-12-14 | 2001-06-29 | Chemitoronics Co Ltd | プラズマエッチング装置およびこれを用いたエッチングの方法 |
JP2003502161A (ja) * | 1999-06-16 | 2003-01-21 | キオニックス インコーポレーテッド | マイクロエレクトロメカニカルおよびマイクロフルイディック装置を製造する改良された方法 |
US7357486B2 (en) | 2001-12-20 | 2008-04-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of laser machining a fluid slot |
-
1997
- 1997-06-16 JP JP15877397A patent/JPH118222A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003502161A (ja) * | 1999-06-16 | 2003-01-21 | キオニックス インコーポレーテッド | マイクロエレクトロメカニカルおよびマイクロフルイディック装置を製造する改良された方法 |
JP2001176848A (ja) * | 1999-12-14 | 2001-06-29 | Chemitoronics Co Ltd | プラズマエッチング装置およびこれを用いたエッチングの方法 |
US7357486B2 (en) | 2001-12-20 | 2008-04-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of laser machining a fluid slot |
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