JP3983176B2 - Mirror substrate manufacturing method and optical switch device manufacturing method - Google Patents

Mirror substrate manufacturing method and optical switch device manufacturing method Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチングを利用する通信，計測，ディスプレイ等に使用する光スイッチ装置に用いられるミラー基板の製造方法と光スイッチ装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜形成技術やフォトリソグラフィ技術を基本にしてエッチングすることなどで立体的に微細加工を行うマイクロマシン技術を利用して作製された、ＭＥＭＳ素子がある。ＭＥＭＳ素子の中には、微細な固定構造体と可動する構造体とから構成され、電気的な信号により可動する構造体の動作を制御するものがある。このようなＭＥＭＳ素子において、可動する構造体に反射面を備えた光スイッチ素子がある。
【０００３】
この光スイッチ素子は、例えば、固定構造体と可動する部分を備えた反射構造体とから構成されている。反射構造体は、枠部と可動部を有し、可動部が、トーションバネなどのバネ部材によって枠部に接続されている。このように構成された光スイッチ素子は、固定構造体と回動する反射構造体との間に働く引力、あるいは反発力によって反射構造体が回動することで光路を切り替えるスイッチング動作を行う。
【０００４】
このような光スイッチ素子の製造方法として、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いる方法が提案されている。この方法によるミラー（可動部）の作製工程を説明する。まず、図１６（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板１６０１の埋め込み絶縁層１６０２が形成されている側（主表面：ＳＯＩ層）より、公知のフォトリソグラフィ技術とＤＥＥＰ ＲＩＥなどのエッチングによって溝１６０３ａ，１６０３ｂを形成することで、埋め込み絶縁層１６０２上の単結晶シリコン層１６０３にミラー１６０４及び可動枠１６０５を形成する。
【０００５】
ＤＥＥＰ ＲＩＥは、例えばシリコンをドライエッチングするときに、ＳＦ6とＣ4Ｆ8のガスを交互に導入し、エッチングと側壁保護膜形成とを繰り返すことにより、アスペクト比が５０にもなる溝または穴を、毎分数μｍのエッチング速度で形成する技術である。
【０００６】
つぎに、ＳＯＩ基板１６０１の裏面にミラー１６０４及び可動枠１６０５の形成領域が開口したレジストパターンを形成し、水酸化カリウム水溶液などのエッチング液を用い、ＳＯＩ基板１６０１の裏面より選択的にシリコンをエッチングする。このエッチングでは、埋め込み絶縁層１６０２をエッチングストッパ層として用い、図１６（ｂ）に示すように、ミラー１６０４の形成領域に対応するＳＯＩ基板１６０１の裏面に開口部１６０１ａを形成する。開口部１６０１ａは、光スイッチ素子のピクセルに相当する領域である。
【０００７】
次いで、埋め込み絶縁層１６０２の開口部１６０１ａに露出している領域を、フッ酸を用いて選択的に除去することで、図１６（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板１６０１に支持された回動可能なミラー１６０４及び可動枠１６０５が形成された状態とする。このとき、ミラー１６０４の反射率を向上させるために、開口部１６０１ａ側のミラー１６０４表面に金などの金属膜を形成する場合もある。
【０００８】
一方、シリコン基板１６１１をシリコン窒化膜あるいはシリコン酸化膜からなる所定のマスクパターンをマスクとし、水酸化カリウム水溶液で選択的にエッチングすることで、図１６（ｄ）に示すように、凹部構造が形成された状態とする。次いで、凹部構造上に蒸着法などにより金属膜を形成し、この金属膜を公知の超深度露光を用いたフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とによりパターニングし、図１６（ｄ）に示すように、ミラー駆動用電極配線などを含む電極部１６１２を形成する。
【０００９】
この後、ＳＯＩ基板１６０１及びシリコン基板１６１１各々をダイシングし、チップに切り出すことでミラーチップ及び電極チップを形成し、これらを貼り合わせることで、図１６（ｅ）に示すように、電界印加によってミラー１６０４や可動枠１６０５が回動する光スイッチ素子が製造できる。なお、各チップに切り出した後で、ミラーの反射率を向上させるためにミラー表面に金などの金属膜を形成してもよい。
【００１０】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件の出願時までに発見するには至らなかった。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−１９８８９７号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８９１７８号公報
【特許文献３】
特開平１１−１１９１２３号公報
【非特許文献１】
Pamela R.Patterson,Dooyoung Hah,Guo-Dung J.Su,Hiroshi Toshiyoshi,and Ming C.Wu,"MOEMS ELECTROSTATIC SCANNING MICROMIRRORS DESIGN AND FABRICATION" Electochemical Society Proceedings Vol2002-4 p369-380,(2002)
【非特許文献２】
"MEMS:Micro Technology, Mega Impact"Circuit & Device, p14-20(2001)
【非特許文献３】
「トランジスタ技術」，ＣＱ出版，２００２年５月号，Ｐ２０７〜２１２
【非特許文献４】
Renshi Sawada, Eiji Higurashi, Akira Shimizu, and Tohru Maruno, "Single Crystalline Mirror Actuated Electrostatically by Terraced Electrodes With High-Aspect Ratio Torsion Spring," Optical MEMS 2001, pp.23-24 (Okinawa Japan), 2001.
【非特許文献５】
Renshi Sawada, Johji Yamaguchi, Eiji Higurashi, Akira Shimizu, Tsuyoshi Yamamoto, Nobuyuki Takeuchi, and Yuji Uenishi, "Single Si Crystal 1024ch MEMS Mirror Based on Terraced Electrodes and a High-Aspect Ratio Torsion Spring for 3-D Cross-Connect Switch," Optical MEMS 2002, pp.11-12 (Lugano Switzerland), 2002.
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上に示した製造方法では、埋め込み絶縁層がエッチングされた後の工程において、ミラー部分は、例えばトーションバネで連結され、可動の状態で取り扱われる。例えば、埋め込み絶縁層を緩衝フッ酸液でエッチング及び水洗した後のウエハ乾燥工程、ウエハのダイシング工程、ダイシング後のミラー表面への金属膜形成工程、ミラー駆動用電極配線を形成した基板との貼り合わせ工程、パッケージヘのダイボンディング工程、ワイヤホンディング工程及びポッティング工程などにおいて、ミラーはトーションバネで連結された可動の状態で取り扱われる。
【００１３】
この光スイッチ装置は、ミラー駆動用電極に印加された電圧によって生じる電界でミラーに吸引力を与えてミラーを数度の角度で回転駆動させるものであるが、トーションバネは、ミラー駆動用電極への印加電圧として１００Ｖ程度で駆動するように、幅２μｍ程度に加工される。ＳＯＩ層の厚さは１０μｍ程度であるので、トーションバネは、幅２μｍ厚さ１０μｍ程度となっている。例えば、直径５００μｍ程度の円形のミラーが、上述のような細いトーションバネで可動枠に連結され、可動枠が、トーションバネで周囲の枠部に連結されている。
【００１４】
ところが、前述したような工程の処理においては、水流やウエハ乾燥時の遠心力あるいは振動や衝撃などが加わるため、トーションバネの破損や、ミラーの欠損が発生しやすく、ミラー基板の製造歩留まりを低下させるという問題がある。特に多数のミラーが、マトリクス状に配置されたミラー基板の場合、１つでもミラーが不良となるとミラー基板としては使用できず不良品となるので、歩留の低下をより一層招くことになる。
【００１５】
また、ミラー基板ウエハの製造後、ウエハ状態あるいはダイシングしてチップ状態で輸送する場合、ウエハそのものやチップそのものはこれらを収納する容器で保護されるが、細いトーションバネで連結されたミラー及びミラー枠体は可動状態にあることから、遠心力や振動及び衝撃に弱く、ミラー基板の製造歩留まりをさらに低下させる恐れがある。
【００１６】
さらに、従来の光スイッチ装置用ミラー基板は、入射光を反射するミラー面が露出した状態で製造が完了するので、チップに分割するダイシングの際、微細なウエハの削り粉がトーションバネの隙間等を通ってミラー面に付着し、また実装までの保管時やハンドリング時にダストが付着し、光の反射率が低下するという問題を起こす。
【００１７】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、良品歩留まりの高い状態でミラー基板及びこれを用いた光スイッチ装置を製造できるようにすることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るミラー基板の製造方法は、表面側に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、単結晶シリコン層の表面に貫通する開口部を備えた第１マスクパターンを形成する第２の工程と、第１マスクパターンをマスクとして単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、単結晶シリコン層に開口部及びこの開口部内部に連結部材で連結する可動構造体を形成する第３の工程と、第１マスクパターンを除去した後、感光性を有する第１樹脂膜が形成された第１基材を用意し、この第１基材に形成された第１樹脂膜を単結晶シリコン層の表面に貼り付ける第４の工程と、第１基材を第１樹脂膜より剥離することで、第１樹脂膜が単結晶シリコン層の表面に形成された状態とする第５の工程と、第１樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、少なくとも可動構造体を覆いかつ可動構造体の周囲の単結晶シリコン層の一部にわたる保護パターンを形成し、可動構造体が保護パターンに固定された状態とする第６の工程と、感光性を有する第２樹脂膜をシリコン基板の裏面に形成する第７の工程と、第２樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、可動構造体及び可動構造体の周囲にわたる領域に対応する開口部を備えた第２マスクパターンを形成する第８の工程と、第２マスクパターンをマスクとしてシリコン基板及び埋め込み絶縁層を選択的に除去して基板開口部を形成し、単結晶シリコン層の可動構造体及び可動構造体の周囲にわたる領域の裏面が露出した状態とする第９の工程と、第２マスクパターンを除去する第１０の工程と、シリコン基板の裏面側より単結晶シリコン層に形成された開口部を介して保護パターンの一部を除去し、開口の面積が単結晶シリコン層に形成された開口部より広い凹部を保護パターンに形成する第１１の工程と、シリコン基板の裏面側より金属を堆積することで、可動構造体の裏面に金属膜を形成する第１２の工程と、保護パターンを除去する第１３の工程とを少なくとも備えたものである。
この製造方法によれば、可動構造体は、シリコン基板側も露出されて回動可能な状態となっても、保護パターンが除去されるまでは、保護パターンにより固定された状態となっている。また、可動構造体に形成された金属膜により反射面が構成される。
【００２１】
また、本発明に係る他のミラー基板の製造方法は、表面側に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、単結晶シリコン層の表面に貫通する開口部を備えた第１マスクパターンを形成する第２の工程と、第１マスクパターンをマスクとして単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、単結晶シリコン層に開口部及びこの開口部内部に連結部材で連結する可動構造体を形成する第３の工程と、第１マスクパターンを除去した後、感光性を有する第１樹脂膜が形成された第１基材を用意し、この第１基材に形成された第１樹脂膜を単結晶シリコン層の表面に貼り付け、第１樹脂膜が単結晶シリコン層の表面に形成された状態とする第４の工程と、感光性を有する第２樹脂膜をシリコン基板の裏面に形成する第５の工程と、第２樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、可動構造体及び可動構造体の周囲にわたる領域に対応する開口部を備えた第２マスクパターンを形成する第６の工程と、第２マスクパターンをマスクとしてシリコン基板及び埋め込み絶縁層を選択的に除去して基板開口部を形成し、単結晶シリコン層の可動構造体及び可動構造体の周囲にわたる領域の裏面が露出した状態とする第７の工程と、第２マスクパターンを除去する第８の工程と、シリコン基板の裏面側より単結晶シリコン層に形成された開口部を介して第１樹脂膜の一部を除去し、開口の面積が単結晶シリコン層に形成された開口部より広く、第１基材にまで貫通する開口部を第１樹脂膜に形成する第９の工程と、シリコン基板の裏面側より金属を堆積することで、可動構造体の裏面に金属膜を形成する第１０の工程と、第１基材を第１樹脂膜より剥離した後、第１樹脂膜を除去する第１１の工程とを少なくとも備えたものである。
この製造方法によれば、可動構造体は、シリコン基板側も露出されて回動可能な状態となっても、保護パターンが除去されるまでは、保護パターンにより固定された状態となっている。また、可動構造体に形成された金属膜により反射面が構成される。
【００２２】
また、本発明に係る他のミラー基板の製造方法は、表面側に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、シリコン基板の裏面に保護膜を形成する第２の工程と、単結晶シリコン層の表面に貫通する開口部を備えた第１マスクパターンを形成する第３の工程と、第１マスクパターンをマスクとして単結晶シリコン層を選択的にエッチングしてパターンを形成し、単結晶シリコン層に開口部及びこの開口部内部に連結部材で連結する可動構造体を形成する第４の工程と、第１マスクパターン及び単結晶シリコン層に形成されたパターンをマスクとして埋め込み絶縁層をエッチングしてパターンを形成する第５の工程と、第１マスクパターン、単結晶シリコン層に形成されたパターン、及び埋め込み絶縁層に形成されたパターンをマスクとしてシリコン基板をエッチングしてパターンを形成する第６の工程と、第１マスクパターンを除去した後、単結晶シリコン層の表面側より金属を堆積することで単結晶シリコン層の表面に第１金属膜を形成する第７の工程と、感光性を有する第１樹脂膜が形成された第１基材を用意し、この第１基材に形成された第１樹脂膜を単結晶シリコン層の上の第１金属膜の表面に貼り付ける第８の工程と、第１基材を第１樹脂膜より剥離することで、第１樹脂膜が単結晶シリコン層の上の第１金属膜の表面に形成された状態とする第９の工程と、第１樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、少なくとも可動構造体を覆いかつ可動構造体の周囲の単結晶シリコン層の一部にわたる保護パターンを形成し、可動構造体が第１金属膜を介して保護パターンに固定された状態とする第１０の工程と、保護膜を除去した後、感光性を有する第２樹脂膜が形成された第２基材を用意し、この第２基材に形成された第２樹脂膜をシリコン基板の裏面に貼り付ける第１１の工程と、第２基材を第２樹脂膜より剥離することで、第２樹脂膜がシリコン基板の裏面に形成された状態とする第１２の工程と、第２樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、可動構造体及び可動構造体の周囲にわたる領域に対応する開口部を備えた第２マスクパターンを形成する第１３の工程と、第２マスクパターンをマスクとしてシリコン基板及び埋め込み絶縁層を選択的に除去して基板開口部を形成し、単結晶シリコン層の可動構造体及び可動構造体の周囲にわたる領域の裏面が露出した状態とする第１４の工程と、第２マスクパターンを除去する第１５の工程と、シリコン基板の裏面側より単結晶シリコン層に形成された開口部を介して保護パターンの一部を除去し、開口の面積が単結晶シリコン層に形成された開口部より広い凹部を保護パターンに形成する第１６の工程と、シリコン基板の裏面側より金属を堆積することで、可動構造体の裏面に第２金属膜を形成する第１７の工程と、保護パターンを除去する第１８の工程とを少なくとも備えたものである。
この製造方法によれば、可動構造体は、シリコン基板側も露出されて回動可能な状態となっても、保護パターンが除去されるまでは、保護パターンにより固定された状態となっている。また、可動構造体に形成された第２金属膜により反射面が構成される。
【００２５】
本発明に係る光スイッチの製造方法は、表面側に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、単結晶シリコン層の表面に貫通する開口部を備えた第１マスクパターンを形成する第２の工程と、第１マスクパターンをマスクとして単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、単結晶シリコン層に開口部及びこの開口部内部に連結部材で連結する可動構造体を形成する第３の工程と、第１マスクパターンを除去した後、感光性を有する第１樹脂膜が形成された第１基材を用意し、この第１基材に形成された第１樹脂膜を単結晶シリコン層の表面に貼り付ける第４の工程と、第１基材を第１樹脂膜より剥離することで、第１樹脂膜が単結晶シリコン層の表面に形成された状態とする第５の工程と、第１樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、少なくとも可動構造体を覆いかつ可動構造体の周囲の単結晶シリコン層の一部にわたる保護パターンを形成し、可動構造体が保護パターンに固定された状態とする第６の工程と、感光性を有する第２樹脂膜をシリコン基板の裏面に形成する第７の工程と、第２樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、可動構造体及び可動構造体の周囲にわたる領域に対応する開口部を備えた第２マスクパターンを形成する第８の工程と、第２マスクパターンをマスクとしてシリコン基板及び埋め込み絶縁層を選択的に除去して基板開口部を形成し、単結晶シリコン層の可動構造体及び可動構造体の周囲にわたる領域の裏面が露出した状態とする第９の工程と、第２マスクパターンを除去する第１０の工程と、シリコン基板の裏面側より単結晶シリコン層に形成された開口部を介して保護パターンの一部を除去し、開口の面積が単結晶シリコン層に形成された開口部より広い凹部を保護パターンに形成する第１１の工程と、シリコン基板の裏面側より金属を堆積することで、可動構造体の裏面に金属膜を形成する第１２の工程と、予め用意されたミラー駆動用電極を備えた電極基板に可動構造体の周囲の単結晶シリコン層の表面を貼り合わせ、可動構造体とミラー駆動用電極とが所定距離離間して対向配置した状態とする第１３の工程と、保護パターンを除去する第１４の工程とを少なくとも備えたものである。
この製造方法によれば、可動構造体は、シリコン基板側も露出されて回動可能な状態となっても、保護パターンが除去されるまでは、保護パターンにより固定された状態となっている。また、可動構造体に形成された金属膜により反射面が構成される。
【００２７】
本発明に係る他の光スイッチ装置の製造方法は、表面側に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、単結晶シリコン層の表面に貫通する開口部を備えた第１マスクパターンを形成する第２の工程と、第１マスクパターンをマスクとして単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、単結晶シリコン層に開口部及びこの開口部内部に連結部材で連結する可動構造体を形成する第３の工程と、第１マスクパターンを除去した後、感光性を有する第１樹脂膜が形成された第１基材を用意し、この第１基材に形成された第１樹脂膜を単結晶シリコン層の表面に貼り付け、第１樹脂膜が単結晶シリコン層の表面に形成された状態とする第４の工程と、感光性を有する第２樹脂膜をシリコン基板の裏面に形成する第５の工程と、第２樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、可動構造体及び可動構造体の周囲にわたる領域に対応する開口部を備えた第２マスクパターンを形成する第６の工程と、第２マスクパターンをマスクとしてシリコン基板及び埋め込み絶縁層を選択的に除去して基板開口部を形成し、単結晶シリコン層の可動構造体及び可動構造体の周囲にわたる領域の裏面が露出した状態とする第７の工程と、第２マスクパターンを除去する第８の工程と、シリコン基板の裏面側より単結晶シリコン層に形成された開口部を介して第１樹脂膜の一部を除去し、開口の面積が単結晶シリコン層に形成された開口部より広く、第１基材にまで貫通する開口部を第１樹脂膜に形成する第９の工程と、シリコン基板の裏面側より金属を堆積することで、可動構造体の裏面に第２金属膜を形成する第１０の工程と、第１基材を第１樹脂膜より剥離した後、第１樹脂膜を除去する第１１の工程と、感光性を有する第３樹脂膜が形成された第３基材を用意し、この第３基材に形成された第３樹脂膜を単結晶シリコン層の表面に貼り付ける第１２の工程と、第３基材を第３樹脂膜より剥離することで、第３樹脂膜が単結晶シリコン層の表面に形成された状態とする第１３の工程と、第３樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、少なくとも可動構造体を覆いかつ可動構造体の周囲の単結晶シリコン層の一部にわたる保護パターンを形成し、可動構造体が保護パターンに固定された状態とする第１４の工程と、予め用意されたミラー駆動用電極を備えた電極基板に可動構造体の周囲の単結晶シリコン層の表面を貼り合わせ、可動構造体とミラー駆動用電極とが所定距離離間して対向配置した状態とする第１５の工程と、保護パターンを除去する第１６の工程とを少なくとも備えたものである。
この製造方法によれば、可動構造体は、シリコン基板側も露出されて回動可能な状態となっても、保護パターンが除去されるまでは、保護パターンにより固定された状態となっている。また、可動構造体に形成された金属膜により反射面が構成される。
【００２８】
本発明に係る他の光スイッチの製造方法は、表面側に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、シリコン基板の裏面に保護膜を形成する第２の工程と、単結晶シリコン層の表面に貫通する開口部を備えた第１マスクパターンを形成する第３の工程と、第１マスクパターンをマスクとして単結晶シリコン層を選択的にエッチングしてパターンを形成し、単結晶シリコン層に開口部及びこの開口部内部に連結部材で連結する可動構造体を形成する第４の工程と、第１マスクパターン及び単結晶シリコン層に形成されたパターンをマスクとして埋め込み絶縁層をエッチングしてパターンを形成する第５の工程と、第１マスクパターン、単結晶シリコン層に形成されたパターン、及び埋め込み絶縁層に形成されたパターンをマスクとしてシリコン基板をエッチングしてパターンを形成する第６の工程と、第１マスクパターンを除去した後、単結晶シリコン層の表面側より金属を堆積することで単結晶シリコン層の表面に第１金属膜を形成する第７の工程と、感光性を有する第１樹脂膜が形成された第１基材を用意し、この第１基材に形成された第１樹脂膜を単結晶シリコン層の上の第１金属膜の表面に貼り付ける第８の工程と、第１基材を第１樹脂膜より剥離することで、第１樹脂膜が単結晶シリコン層の上の第１金属膜の表面に形成された状態とする第９の工程と、第１樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、少なくとも可動構造体を覆いかつ可動構造体の周囲の単結晶シリコン層の一部にわたる保護パターンを形成し、可動構造体が第１金属膜を介して保護パターンに固定された状態とする第１０の工程と、保護膜を除去した後、感光性を有する第２樹脂膜が形成された第２基材を用意し、この第２基材に形成された第２樹脂膜をシリコン基板の裏面に貼り付ける第１１の工程と、第２基材を第２樹脂膜より剥離することで、第２樹脂膜がシリコン基板の裏面に形成された状態とする第１２の工程と、第２樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、可動構造体及び可動構造体の周囲にわたる領域に対応する開口部を備えた第２マスクパターンを形成する第１３の工程と、第２マスクパターンをマスクとしてシリコン基板及び埋め込み絶縁層を選択的に除去して基板開口部を形成し、単結晶シリコン層の可動構造体及び可動構造体の周囲にわたる領域の裏面が露出した状態とする第１４の工程と、第２マスクパターンを除去する第１５の工程と、シリコン基板の裏面側より単結晶シリコン層に形成された開口部を介して保護パターンの一部を除去し、開口の面積が単結晶シリコン層に形成された開口部より広い凹部を保護パターンに形成する第１６の工程と、シリコン基板の裏面側より金属を堆積することで、可動構造体の裏面に第２金属膜を形成する第１７の工程と、予め用意されたミラー駆動用電極を備えた電極基板に可動構造体の周囲の単結晶シリコン層の表面を貼り合わせ、可動構造体とミラー駆動用電極とが所定距離離間して対向配置した状態とする第１８の工程と、保護パターンを除去する第１９の工程とを少なくとも備えたことを特徴ものである。
この製造方法によれば、可動構造体は、シリコン基板側も露出されて回動可能な状態となっても、保護パターンが除去されるまでは、保護パターンにより固定された状態となっている。また、可動構造体に形成された第２金属膜により反射面が構成される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、以降では、主に光スイッチ装置の１構成単位であるスイッチ素子を構成する１つのミラー部分や、このミラーを組み込んだ１つのスイッチ素子を図面に示し、本発明の実施の形態について説明する。
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について説明する。図１，２，３，４は、本実施の形態における製造方法例を示す工程図である。
図１（ａ）に示すように、面方位が（１００）であるシリコン基板１０１の上に、膜厚１μｍの酸化シリコンからなる埋め込み絶縁層１０２と、膜厚１０μｍのシリコン単結晶層（ＳＯＩ層）１０３とが形成されているＳＯＩ基板を用意する。
【００３１】
次いで、例えばポリイミドやポリベンゾオキサゾールなどの有機材料を塗布することで、シリコン基板１０１の裏面に、裏面の損傷などを防ぐための保護膜１０４を形成する。上記有機材料を塗布して膜厚５μｍ程度の塗布膜を形成し、１時間程度３００℃に加熱して硬化することで保護膜１０４が形成できる。なお、本実施の形態において、保護膜１０４は、必ずしも必要なものではない。
【００３２】
つぎに、図１（ｂ）に示すように、公知のフォトリソグラフィ技術により、開口部１０５ａ，１０５ｂを備えたレジストパターン１０５を、ＳＯＩ層１０３上に形成する。形成したレジストパターン１０５をマスクとし、例えばＲＩＥなどの異方性エッチング処理を行い、図１（ｃ）に示すようにＳＯＩ層１０３を加工（パターニング）する。
【００３３】
ここで、パターニングされたＳＯＩ層１０３には、図１（ｄ）の平面図に示すように、枠部１３０の開口部内に一対の連結部１６１で回動可能に連結された可動枠１３１と、可動枠１３１の開口部内に一対のミラー連結部１６２で回動可能に連結されたミラー１３２とが、形成された状態となる。連結部１６１及びミラー連結部１６２は、例えばトーションバネである。
【００３４】
可動枠１３１は、一対の連結部１６１を通る可動枠回動軸を中心に回動し、ミラー１３２は一対のミラー連結部１６２を通るミラー回動軸を中心に回動する。例えば、可動枠回動軸とミラー回動軸とは直交する。この場合、ミラー１３２は、可動枠回動軸とミラー回動軸とによる２軸動作が可能となる。なお、図では、円形のミラー１３２を例示しているが、これに限るものではなく、矩形のミラーであっても良い。また、図では、リング状の可動枠１３１を例示したが、これに限るものではなく、矩形の枠状の可動枠であってもよい。
【００３５】
つぎに、レジストパターン１０５を、例えば酸素ガスのプラズマに曝すなどのアッシング処理により除去し、図２（ａ）に示すように、加工したＳＯＩ層１０３の表面を露出させる。ここで、ＳＯＩ層１０３に、可動枠１３１及びミラー１３２が形成された状態となっているが、これらは、埋め込み絶縁層１０２の存在により固定されている。従って、この段階では、可動枠１３１やミラー１３２が動くことによる各連結部の破損や、ミラー１３２の欠損などが実質的に起きない状態となっている。
【００３６】
次いで、図２（ｂ）に示すように、シート状の基材（第１基材）２０１上に形成した感光性を有する膜厚１５μｍ程度の樹脂膜（第１樹脂膜）２０２を、ＳＯＩ層１０３の上に貼り付ける。基材２０１には、予め樹脂膜２０２を回転塗布などにより形成しておく。基材２０１は、例えばフッ素樹脂から構成すればよい。また、樹脂膜２０２には、例えば、ポリイミドやポリベンザオキサゾールなどを基質とした感光性を有する材料を用いればよい。
【００３７】
樹脂膜２０２の貼り合わせにおいては、シリコン基板１０１を、所定の真空度に真空排気された容器内に配置し、シリコン基板１０１と基材２０１とに間に荷重を加え、かつ樹脂膜２０２を加熱し、樹脂膜２０２をＳＯＩ層１０３に接着した。上記真空度は、１０Ｔｏｒｒとし、荷重は１０ｋｇとし、加熱温度は１００℃とし、荷重及び加熱は約１分間程度加えればよい。
【００３８】
この後、ＳＯＩ層１０３に接着した樹脂膜２０２より基材２０１を剥がし、図２（ｃ）に示すように、ＳＯＩ層１０３上に、膜厚１５μｍの樹脂膜２０２が形成（転写）された状態とする。以上に示した貼り合わせによる樹脂膜２０２の形成は、ＳＴＰ（Spin coating film Transfer and Hot pressing）とよればるものである。
【００３９】
樹脂膜は、この溶液をシリコン基板１０１の上に回転塗布することなどにより形成することも可能ではあるが、溶液の回転塗布により樹脂膜を形成した場合、ＳＯＩ層１０３に形成したミラー１３２や可動枠１３１の間の開口部が、樹脂膜で埋め込まれた状態となる。これに対し、上述した貼り合わせによる形成では、上記開口部を埋めることなく空間として残したまま、ＳＯＩ層１０３の上に樹脂膜２０２を形成することが可能となる。
【００４０】
つぎに、形成した樹脂膜２０２に露光及び現像などの公知のフォトリソグラフィ技術による処理を施すことで、図２（ｄ）に示すように、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域を覆う状態の保護パターン２０３を形成する。上記処理の後、３００℃の加熱を１時間加えることで、保護パターン２０３を熱硬化させる。この後、例えば酸素ガスのプラズマに曝すなどのアッシング処理により保護膜１０４を除去し、図２（ｅ）に示すように、シリコン基板１０１の裏面を露出させる。
【００４１】
つぎに、図３（ａ）に示すように、シート状の基材（第２基材）３０１上に形成した感光性を有する樹脂膜（第２樹脂膜）３０２を、シリコン基板１０１の裏面に貼り付ける。基材３０１には、予め樹脂膜３０２を回転塗布などにより形成しておく。基材３０１は、例えばフッ素樹脂から構成すればよい。また、樹脂膜３０２は、例えば、ポリイミドやポリベンザオキサゾールなどを基質とした感光性を有する材料である。
【００４２】
樹脂膜３０２の貼り合わせにおいては、シリコン基板１０１を、所定の真空度に真空排気された容器内に配置し、シリコン基板１０１と基材３０１とに間に荷重を加え、かつ樹脂膜３０２を加熱し、樹脂膜３０２をシリコン基板１０１の裏面に接着した。上記真空度は、１０Ｔｏｒｒとし、荷重は１０ｋｇとし、加熱温度は１００℃とし、荷重及び加熱は約１分間程度加えればよい。
【００４３】
この後、シリコン基板１０１の裏面に接着した樹脂膜３０２より基材３０１を剥がし、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板１０１の裏面に、膜厚１５μｍの樹脂膜３０２が形成（転写）された状態とする。なお、この場合、シリコン基板１０１の裏面には、開口部などのパターンが無く、また、ＳＯＩ層１０３に形成されている可動構造体は、保護パターン２０３により保護固定されている。従って、樹脂膜３０２は、例えば回転塗布法などにより形成するようにしてもよい。
【００４４】
つぎに、形成した樹脂膜３０２に露光及び現像などの公知のフォトリソグラフィ技術による処理を施すことで、図３（ｃ）に示すように、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域が開口したマスクパターン３０３を形成する。
つぎに、例えばＲＩＥなどの異方性エッチングにより、マスクパターン３０３をマスクとしてシリコン基板１０１の裏面をエッチングし、図３（ｄ）に示すように、シリコン基板１０１に基板開口部１０１ａを形成する。
【００４５】
引き続き、基板開口部１０１ａが形成されたシリコン基板１０１をマスクとし、緩衝フッ酸液で埋め込み絶縁層１０２をエッチングし、図３（ｅ）に示すように、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域を露出させる。この後、図３（ｆ）に示すように、アルカリ性の溶液に溶解させることによりマスクパターン３０３を除去する。マスクパターン３０３は、熱硬化させていないので、アルカリ性の溶液に可溶な状態となっている。一方、保護パターン２０３は、熱硬化させているので、アルカリ性の溶液に、ほぼ不溶な状態となっている。
【００４６】
以上のことにより、回動可能な可動枠１３１及び回動可能なミラー１３２が形成されたミラー基板が得られる。ここで、図３（ｅ）に示す工程以降では、これ以前では可動枠１３１及びミラー１３２を固定していた埋め込み絶縁層１０２が、除去されて無くなる。しかしながら、本実施の形態では、可動枠１３１及びミラー１３２などの可動構造体が、保護パターン２０３により固定されいるので、可動枠１３１やミラー１３２が動くことによる各連結部の破損や、ミラー１３２の欠損などが実質的に起きない状態が維持されている。
【００４７】
つぎに、図４（ａ）に示すように、シリコン基板１０１の裏面に、基板開口部１０１ａを塞ぐようにマウントフィルム４０１を貼り付ける。マウントフィルム４０１は、シリコン基板１０１のダイシングの際、シリコン基板１０１をフレームに固定するのに使用する粘着フィルムである。上記フレームは、ダイシング装置に固定される治具である。
【００４８】
この後、シリコン基板１０１が貼り付けてあるマウントフィルム４０１をフレーム（図示せず）に貼り付け、このフレームをダイシング装置（図示せず）に固定し、シリコン基板１０１をダイシングしてミラーチップに切り出す。
このとき、ＳＯＩ層１０３に形成されている可動枠１３１やミラー１３２には、ダイシングによる振動や衝撃が加わるが、保護パターン２０３により固定されているため、これらの破損や欠損などが抑制されるようになる。
【００４９】
また、ダイシング時には、切削粉などのダストが大量に発生し、これらがミラー１３２に付着して反射率を低下させる要因となる。しかしながら、本実施の形態によれば、保護パターン２０３とマウントフィルム４０１とによりミラー１３２は覆われた状態となっているため、ダイシングなどの工程におけるミラー１３２に対するダストの付着は発生しない。
【００５０】
以上のようにしてシリコン基板１０１をチップに切り出した後、図４（ｂ）に示すように、予め用意してある電極チップ４０２に、切り出したミラーチップ４０３を貼り付ける。電極チップ４０２は、基体４１１の上に枠部４１２に囲われた凹部４１３が形成されたものであり、凹部４１３の底部には、ミラー１３２を回動動作させるための電極部４１４が形成されている。
保護パターン２０３に覆われた可動構造体の領域の周囲のＳＯＩ層１０３の表面に、枠部４１２の上面を接合させることで、電極チップ４０２とミラーチップ４０３とを貼り合わせる。
【００５１】
保護パターン２０３は、ＳＯＩ層１０３の表面において、ミラー１３２や可動枠１３１の形成されている領域より、枠部１３０の一部に懸かる程度に形成されているので、可動枠１３１の外側の多くの領域では、ＳＯＩ層１０３の表面が露出している。従って、電極チップ４０２の枠部４１２の上面にＳＯＩ層１０３の表面を接合させることは容易である。なお、保護パターン２０３の膜厚は、図４（ｂ）に示すように、電極チップ４０２とミラーチップ４０３とを貼り合わせた状態で、電極チップ４０２の凹部４１３内に収まる程度となっていればよい。
【００５２】
次いで、ミラーチップ４０３が一体にされた電極チップ４０２を、図示しないパッケージに収容して固定し、パッケージ内の端子と電極チップ４０２の図示してない領域に形成されている端子とを、例えばワイヤにより接続する。ここで、パッケージ内の端子の部分や上記ワイヤなどを、ポッティング樹脂などにより封入するようにしてもよい。
次いで、マウントフィルム４０１を除去し、図４（ｃ）に示すように、シリコン基板１０１の基板開口部１０１ａの内部を開放し、ミラー１３２のシリコン基板１０１側の面が外部に露出した状態とする。
【００５３】
この後、ＳＯＩ層１０３の、枠部１３０と可動枠１３１との間の開口部や、可動枠１３１とミラー１３２との間の開口部などを通し、例えば酸素ガスのプラズマを用いたアッシングにより保護パターン２０３を除去する。このことにより、図４（ｄ）に示すように、電極部４１４の上に回動可能にミラー１３２が配置された光スイッチ装置が得られる。
【００５４】
［実施の形態２］
つぎに、本発明の他の実施の形態について説明する。
前述した実施の形態の図１（ａ）〜図３（ｆ）と同様の工程により、図５（ａ）に示すように、シリコン基板１０１の上に、回動可能な可動枠１３１及び回動可能なミラー１３２が形成されたミラー基板が形成され、これらが、保護パターン２０３により保護された状態とする。
【００５５】
つぎに、例えば酸素のプラズマを用いた等方的なドライエッチングにより、シリコン基板１０１の基板開口部１０１ａ側から、保護パターン２０３をエッチングする。保護パターン２０３の基板開口部１０１ａ側には、ＳＯＩ層１０３があるが、枠部１３０と可動枠１３１の間及び可動枠１３１とミラー１３２の間の開口領域では、保護パターン２０３の裏面が露出している。従って、この露出面から上述した等方的なエッチングにより、保護パターン２０３を例えば２μｍ程度エッチング除去することで、図５（ｂ）に示すように、溝部２０３ａを形成する。
【００５６】
保護パターン２０３は、膜厚が１５μｍ程度なので、深さ２μｍ程度の溝部２０３ａを形成しても、貫通することはない。従って、溝部２０３ａを形成しても、枠部１３１やミラー１３２は、保護パターン２０３により固定された状態が保持される。また、等方的なエッチングでは、保護パターン２０３の厚さ方向だけでなく、図５の紙面左右方向などすべての方向にエッチングが進行する。従って、溝部２０３ａは、断面が円の一部のように形成され、保護パターン２０３とＳＯＩ層１０３との界面では、ＳＯＩ層１０３の開口部の幅より広く、溝部２０３ａが形成される。
【００５７】
次いで、図５（ｃ）に示すように、シリコン基板１０１の基板開口部１０１ａ側から、スパッタ法や蒸着法などにより金属を堆積し、金属膜５０１を形成する。例えば、チタンを膜厚０．０５μｍ程度蒸着し、金を膜厚０．０５μｍ程度蒸着することで、金属膜５０１を形成する。上述した金属の堆積により、シリコン基板１０１の裏面、基板開口部１０１ａの内部に露出するＳＯＩ層１０３の裏面、すなわち、可動枠１３１及びミラー１３２の裏面に金属膜５０１が形成される。
【００５８】
また、金属膜５０１は、枠部１３０と可動枠１３１との間の開口領域側部や可動枠１３１とミラー１３２と間の開口領域側部、言い換えると、枠部１３０の側面，可動枠１３１の側面，及び，ミラー１３２の側面にも形成される。加えて、これら開口領域から見込める溝部２０３ａの底面にも、同様に金属膜５０１ａが形成される場合がある。しかしながら、上記開口領域から見込めない領域の溝部２０３ａには、金属膜は形成されない。このため、金属膜５０１ａと金属膜５０１とは分離された状態で形成される。
【００５９】
つぎに、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示した工程と同様にして、シリコン基板１０１の裏面に、基板開口部１０１ａを塞ぐようにマウントフィルムを貼り付け、これらをフレームに貼り付け、このフレームをダイシング装置に固定し、シリコン基板１０１をダイシングしてミラーチップに切り出す。このとき、ＳＯＩ層１０３に形成されている可動枠１３１やミラー１３２には、ダイシングによる振動や衝撃が加わるが、保護パターン２０３により固定されているため、これらの破損や欠損などが抑制される。
【００６０】
また、ダイシング時には、切削粉などのダストが大量に発生し、これらがミラー１３２に付着して反射率を低下させる要因となる。しかしながら、保護パターン２０３とマウントフィルムとによりミラー１３２は覆われた状態となっているため、ダイシングなどの工程におけるミラー１３２に対するダストの付着は発生しない。
【００６１】
以上のようにしてシリコン基板１０１をチップに切り出した後、予め用意してある電極チップ４０２に、切り出したミラーチップ４０３を貼り付ける。電極チップ４０２は、基体４１１の上に枠部４１２に囲われた凹部４１３が形成されたものであり、凹部４１３の底部には、ミラー１３２を回動動作させるための電極部４１４が形成されている。保護パターン２０３に覆われた可動構造体の領域の周囲のＳＯＩ層１０３の表面に、枠部４１２の上面を接合させることで、電極チップ４０２とミラーチップ４０３とを貼り合わせる。
【００６２】
保護パターン２０３は、ＳＯＩ層１０３の表面において、ミラー１３２や可動枠１３１の形成されている領域より、枠部１３０の一部に懸かる程度に形成されているので、可動枠１３１の外側の多くの領域では、ＳＯＩ層１０３の表面が露出している。従って、電極チップ４０２の枠部４１２の上面にＳＯＩ層１０３の表面を接合させることは容易である。
【００６３】
次いで、ミラーチップ４０３が一体にされた電極チップ４０２を、所定のパッケージに収容して固定し、パッケージ内の端子と電極チップ４０２の図示してない領域に形成されている端子とを、例えばワイヤにより接続する。ここで、パッケージ内の端子の部分や上記ワイヤなどを、ポッティング樹脂などにより封入するようにしてもよい。
次いで、マウントフィルムを除去し、シリコン基板１０１の基板開口部１０１ａの内部を開放し、ミラー１３２のシリコン基板１０１側の面が外部に露出した状態とする。
【００６４】
この後、ＳＯＩ層１０３の、枠部１３０と可動枠１３１との間の開口部や、可動枠１３１とミラー１３２との間の開口部などを通し、例えば酸素ガスのプラズマを用いたアッシングにより保護パターン２０３を除去する。ここで、前述したように、保護パターン２０３の溝部２０３ａ内部にまで金属膜５０１ａが形成される場合でも、金属膜５０１ａと金属膜５０１とは分離された状態で形成されるので、この分離されている間より、保護パターン２０３をアッシング除去することが可能となる。
以上の工程により、図５（ｄ）に示すように、金属膜５０１が形成されたミラー１３２が、電極部４１４の上に回動可能に配置された光スイッチ装置が得られる。
【００６５】
［実施の形態３］
ところで、図６（ａ）に示すように、上述したように反射率を向上させるための金属膜６０１を厚く形成する場合、溝部２０３ａの内部に付着する金属膜６０１ａも厚く形成される。このような場合、基板開口部１０１ａ側からのアッシング処理では、保護パターン２０３を除去しにくい状態となる。
この場合、まず、保護パターン２０３が形成されている側より保護パターン２０３をアッシングし、図６（ａ）に示すように、保護パターン２０３を除去した後、再度、図６（ｃ）に示すように、シート状の基材６０２上に形成した感光性を有する膜厚１５μｍ程度の樹脂膜６０３を、ＳＯＩ層１０３の上に貼り付ける。
【００６６】
次いで、ＳＯＩ層１０３に貼り付けた樹脂膜６０３より基材６０２を剥がし、ＳＯＩ層１０３上に、膜厚１５μｍの樹脂膜６０３が形成（転写）された状態とする。つぎに、形成した樹脂膜６０３に露光及び現像などの公知のフォトリソグラフィ技術による処理を施すことで、図６（ｄ）に示すように、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域を覆う状態の保護パターン６０４を形成する。上記処理の後、３００℃の加熱を１時間加えることで、保護パターン６０４を熱硬化させる。
【００６７】
この後、図４（ａ）〜図４（ｄ）に示した工程と同様にすることで、図５（ｄ）と同様に、金属膜６０１が形成されたミラー１３２が、電極部４１４の上に可動可能に配置された光スイッチ装置が得られる。
上述した樹脂膜６０３は、樹脂の溶液を回転塗布することなどにより形成することも可能であるが、回転塗布では、可動枠１３１やミラー１３２及びこれらを連結する各連結部などの可動構造体が、回転による振動や衝撃などで破損するなどの問題が発生する。これに対し、本実施の形態では、貼り合わせにより樹脂膜６０３を形成しているので、可動構造体の破損が発生し難い。
【００６８】
［実施の形態４］
つぎに、本発明の他の実施の形態について説明する。
前述した実施の形態の図１（ａ）〜図２（ｂ）と同様の工程により、図７（ａ）に示すように、シリコン基板１０１の埋め込み絶縁層１０２の上に、可動枠１３１及びミラー１３２が形成されたミラー基板が形成され、これに、シート状の基材２０１上に形成された感光性を有する膜厚１５μｍ程度の樹脂膜２０２が貼り付けられた状態とする。
【００６９】
つぎに、図７（ｂ）に示すように、シリコン基板１０１裏面の保護膜１０４を除去し、シート状の基材上に形成した感光性を有する樹脂膜７０１を、シリコン基板１０１の裏面に貼り付け、基材を剥がすことで、図７（ｃ）に示すように、シリコン基板１０１の裏面に樹脂膜７０１が形成された状態とする。樹脂膜７０１は、例えば、ポリイミドやポリベンザオキサゾールなどを基質とした感光性を有する材料である。
【００７０】
つぎに、形成した樹脂膜７０１に露光及び現像などの公知のフォトリソグラフィ技術による処理を施すことで、図７（ｄ）に示すように、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域が開口したマスクパターン７０２を形成する。ここで、マスクパターン７０２は、加熱して熱硬化させてもよい。
【００７１】
つぎに、例えばＲＩＥなどの異方性エッチングにより、マスクパターン７０２をマスクとしてシリコン基板１０１の裏面をエッチングして基板開口部１０１ａを形成し、引き続き、基板開口部１０１ａが形成されたシリコン基板１０１をマスクとし、緩衝フッ酸液で埋め込み絶縁層１０２をエッチングし、図８（ａ）に示すように、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域を露出させる。
【００７２】
次いで、シリコン基板１０１の基板開口部１０１ａ側より、例えば、酸素ガスのプラズマを用いたエッチング処理を行う。このことにより、図８（ｂ）に示すように、マスクパターン７０２を除去するとともに、枠部１３０と可動枠１３１の間及び可動枠１３１とミラー１３２の間の開口領域を通し、樹脂膜２０２に開口領域２０２ａを形成する。
【００７３】
つぎに、図８（ｃ）に示すように、シリコン基板１０１の基板開口部１０１ａ側から、スパッタ法や蒸着法などにより金属を堆積し、金属膜５０１を形成する。例えば、チタンを膜厚０．０５μｍ程度蒸着し、金を膜厚０．０５μｍ程度蒸着することで、金属膜５０１を形成する。上述した金属の堆積により、シリコン基板１０１の裏面、基板開口部１０１ａの内部に露出するＳＯＩ層１０３の裏面、すなわち、可動枠１３１及びミラー１３２の裏面に金属膜５０１が形成される。
【００７４】
また、金属膜５０１は、枠部１３０と可動枠１３１との間の開口領域側部や可動枠１３１とミラー１３２と間の開口領域側部、言い換えると、枠部１３０の側面，可動枠１３１の側面，及び，ミラー１３２の側面にも形成される。しかしながら、枠部１３０と可動枠１３１との間の開口領域や可動枠１３１とミラー１３２と間の開口領域は、樹脂膜２０２の開口領域に貫通しているため、枠部１３０と可動枠１３１との間の開口領域や可動枠１３１とミラー１３２と間の開口領域が、金属膜５０１で塞がれることがない。
【００７５】
次いで、図８（ｄ）に示すように、基材２０１を剥がして除去すれば、枠部１３０と可動枠１３１との間の開口領域や可動枠１３１とミラー１３２と間の開口領域が開放した状態で、金属膜５０１が形成された状態となる。
この後、樹脂膜２０２を除去し、新たに、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域を覆う状態の保護パターン８０１を形成する。保護パターン８０１は、３００℃の加熱を１時間加えることで熱硬化させる。
【００７６】
この後、図３（ｅ），図４（ａ）〜図４（ｄ）に示した工程と同様にすることで、図５（ｄ）に示すように、金属膜５０１が形成されたミラー１３２が、電極部４１４の上に回動可能に配置された光スイッチ装置が得られる。
【００７７】
［実施の形態５］
つぎに、本発明の他の実施の形態について、図９〜図１２を用いて説明する。
まず、図９（ａ）に示すように、面方位が（１００）であるシリコン基板１０１の上に、膜厚１μｍの酸化シリコンからなる埋め込み絶縁層１０２と、膜厚１０μｍのシリコン単結晶層（ＳＯＩ層）１０３とが形成されているＳＯＩ基板を用意する。
【００７８】
次いで、例えばポリイミドやポリベンゾオキサゾールなどの有機材料を塗布することで、シリコン基板１０１の裏面に、裏面の損傷などを防ぐための保護膜１０４を形成する。上記有機材料を塗布して膜厚５μｍ程度の塗布膜を形成し、１時間程度３００℃に加熱して硬化することで保護膜１０４が形成できる。
【００７９】
つぎに、図９（ｂ）に示すように、公知のフォトリソグラフィ技術により、開口部１０５ａ，１０５ｂを備えたレジストパターン１０５を、ＳＯＩ層１０３上に形成する。形成したレジストパターン１０５をマスクとし、例えばＲＩＥなどの異方性エッチング処理を行い、図９（ｃ）に示すようにＳＯＩ層１０３を加工（パターニング）する。
【００８０】
ここで、パターニングされたＳＯＩ層１０３には、枠部１３０の開口部内に一対の連結部（図示せず）で回動可能に連結された可動枠１３１と、可動枠１３１の開口部内に一対のミラー連結部（図示せず）で回動可能に連結されたミラー１３２とが、形成された状態となる。連結部及びミラー連結部は、例えばトーションバネである。
引き続き、レジストパターン１０５及びパターニングされたＳＯＩ層１０３をマスクとし、例えば緩衝フッ酸液を用いたウエットエッチング処理により、図９（ｄ）に示すように、埋め込み絶縁層１０２をエッチングする。
【００８１】
さらに、レジストパターン１０５，パターニングされたＳＯＩ層１０３及び埋め込み絶縁層１０２をマスクとし、例えばＲＩＥなどの異方性エッチング処理を行い、図９（ｅ）に示すように、シリコン基板１０１を保護膜１０４までエッチングする。これら一連の処理により、ＳＯＩ層１０３よりシリコン基板１０１の裏面にまで到達する開口領域が形成される。
【００８２】
つぎに、例えば酸素のプラズマを用いたアッシング処理によりレジストパターン１０５を処理した後、図９（ｆ）に示すように、スパッタ法や蒸着法により、ＳＯＩ層１０３上に金属膜９０１を形成する。例えば、チタンを膜厚０．０５μｍ程度蒸着し、金を膜厚０．０５μｍ程度蒸着することで、金属膜９０１を形成する。このとき、ＳＯＩ層１０３よりシリコン基板１０１の裏面にまで到達する開口領域は、幅２μｍ程度と狭いが、深さは１０μｍ以上と深く、高いアスペクト比となっている。このため、上述した金属の堆積では、ＳＯＩ層１０３よりシリコン基板１０１の裏面にまで到達する開口領域の側面において、金属膜９０１が保護膜１０４にまで達することはない。
【００８３】
次いで、図１０（ａ）に示すように、シート状の基材９０２上に形成した感光性を有する膜厚１５μｍ程度の樹脂膜９０３を、金属膜９０１上に貼り付ける。基材９０２には、予め樹脂膜９０３を回転塗布などにより形成しておく。基材９０２は、例えばフッ素樹脂から構成すればよい。
樹脂膜９０３の貼り合わせにおいては、シリコン基板１０１を、所定の真空度に真空排気された容器内に配置し、シリコン基板１０１と基材９０２とに間に荷重を加え、かつ樹脂膜９０３を加熱し、樹脂膜９０３を金属膜９０１に接着した。
【００８４】
この後、金属膜９０１に接着した樹脂膜９０３より基材９０２を剥がし、図１０（ｂ）に示すように、金属膜９０１の上に、膜厚１５μｍの樹脂膜９０３が形成（転写）された状態とする。樹脂膜は、樹脂の溶液を回転塗布することなどにより形成することも可能ではあるが、溶液の回転塗布により樹脂膜を形成した場合、ＳＯＩ層１０３に形成したミラー１３２や可動枠１３１の間の開口部が、樹脂膜で埋め込まれた状態となる。これに対し、上述した貼り合わせによる形成では、上記開口部を埋めることなく空間として残したまま、金属膜９０１の上に樹脂膜９０３を形成することが可能となる。
【００８５】
つぎに、形成した樹脂膜９０３に露光及び現像などの公知のフォトリソグラフィ技術による処理を施すことで、図９（ｃ）に示すように、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域を覆う状態の保護パターン９０４を形成する。上記処理の後、３００℃の加熱を１時間加えることで、保護パターン９０４を熱硬化させる。この後、例えば酸素ガスのプラズマに曝すなどのアッシング処理により保護膜１０４を除去し、図９（ｄ）に示すように、シリコン基板１０１の裏面を露出させる。
【００８６】
つぎに、図９（ｅ）に示すように、シート状の基材９０５上に形成した感光性を有する樹脂膜９０６を、シリコン基板１０１の裏面に貼り付ける。基材９０５には、予め樹脂膜９０６を回転塗布などにより形成しておく。基材９０５は、例えばフッ素樹脂から構成すればよい。また、樹脂膜９０６には、例えば、ポリイミドやポリベンザオキサゾールなどを基質とした感光性を有する材料を用いればよい。
【００８７】
樹脂膜９０６の貼り合わせにおいては、シリコン基板１０１を、所定の真空度に真空排気された容器内に配置し、シリコン基板１０１と基材９０５とに間に荷重を加え、かつ樹脂膜９０６を加熱し、樹脂膜９０６をシリコン基板１０１の裏面に接着した。
この後、シリコン基板１０１の裏面に接着した樹脂膜９０６より基材９０５を剥がし、図１１（ａ）に示すように、シリコン基板１０１の裏面に、膜厚１５μｍの樹脂膜９０６が転写された状態とする。
【００８８】
つぎに、形成した樹脂膜９０６に露光及び現像などの公知のフォトリソグラフィ技術による処理を施すことで、図１１（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域が開口したマスクパターン９０７を形成する。
つぎに、例えばＲＩＥなどの異方性エッチングにより、マスクパターン９０７をマスクとしてシリコン基板１０１の裏面をエッチングし、図１１（ｃ）に示すように、シリコン基板１０１に基板開口部１０１ａを形成する。
【００８９】
引き続き、基板開口部１０１ａが形成されたシリコン基板１０１をマスクとし、緩衝フッ酸液で埋め込み絶縁層１０２をエッチングし、図１１（ｄ）に示すように、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域を露出させる。
【００９０】
つぎに、例えば酸素のプラズマを用いた等方的なドライエッチングにより、シリコン基板１０１の基板開口部１０１ａ側から、保護パターン９０４をエッチングする。保護パターン９０４の基板開口部１０１ａ側には、ＳＯＩ層１０３があるが、枠部１３０と可動枠１３１の間及び可動枠１３１とミラー１３２の間の開口領域では、保護パターン９０４の裏面が露出している。
【００９１】
従って、この露出面から上述した等方的なエッチングにより、保護パターン９０４を例えば２μｍ程度エッチング除去することで、図１１（ｅ）に示すように、溝部９０４ａを形成する。このとき同時に、マスクパターン９０７を除去するようにしてもよい。また、例えば、アルカリ性の溶液に溶解させる処理などの別のプロセスにより、マスクパターン９０７を除去するようにしてもよい。マスクパターン９０７を熱硬化させていなければ、アルカリ性の溶液に溶解させることが可能である。
【００９２】
次いで、図１２（ａ）に示すように、シリコン基板１０１の基板開口部１０１ａ側から、スパッタ法や蒸着法などにより金属を堆積し、金属膜１２０１を形成する。例えば、チタンを膜厚０．０５μｍ程度蒸着し、金を膜厚０．０５μｍ程度蒸着することで、金属膜１２０１を形成する。上述した金属の堆積により、シリコン基板１０１の裏面、基板開口部１０１ａの内部に露出するＳＯＩ基板１０３の裏面、すなわち、可動枠１３１及びミラー１３２の裏面に金属膜１２０１が形成される。
【００９３】
また、金属膜１２０１は、枠部１３０と可動枠１３１との間の開口領域側部や可動枠１３１とミラー１３２と間の開口領域側部、言い換えると、枠部１３０の側面，可動枠１３１の側面，及び，ミラー１３２の側面にも形成され、金属膜９０１に連続した状態となる。加えて、これら開口領域から見込める溝部９０４ａの底面にも、同様に金属膜１２０１ａが形成される場合がある。しかしながら、上記開口領域から見込めない領域の溝部９０４ａには、金属膜は形成されない。このため、金属膜１２０１ａと金属膜１２０１とは分離された状態で形成される。
【００９４】
次いで、保護パターン９０４が形成されている側より保護パターン９０４をアッシングし、図１２（ｂ）に示すように、保護パターン９０４を除去した後、再度、図１２（ｃ）に示すように、シート状の基材（第３基材）１２０２上に形成した感光性を有する膜厚１５μｍ程度の樹脂膜（第３樹脂膜）１２０３を、金属膜９０１の上に貼り付ける。
【００９５】
次いで、金属膜９０１に貼り付けた樹脂膜１２０３より基材１２０２を剥がし、金属膜９０１の上に、膜厚１５μｍの樹脂膜１２０３が転写された状態とする。つぎに、形成した樹脂膜１２０３に露光及び現像などの公知のフォトリソグラフィ技術による処理を施すことで、図１２（ｄ）に示すように、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域を覆う状態の保護パターン１２０４を形成する。上記処理の後、３００℃の加熱を１時間加えることで、保護パターン１２０４を熱硬化させる。
【００９６】
つぎに、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示した工程と同様にして、金属膜１２０１が形成されているシリコン基板１０１の裏面に、基板開口部１０１ａを塞ぐようにマウントフィルムを貼り付け、これらをフレームに貼り付け、このフレームをダイシング装置に固定し、シリコン基板１０１をダイシングしてミラーチップに切り出す。このとき、ＳＯＩ層１０３に形成されている可動枠１３１やミラー１３２には、ダイシングによる振動や衝撃が加わるが、保護パターン１２０４により固定されているため、これらの破損や欠損などが抑制される。
【００９７】
また、ダイシング時には、切削粉などのダストが大量に発生し、これらがミラー１３２に付着して反射率を低下させる要因となる。しかしながら、保護パターン１２０４とマウントフィルムとによりミラー１３２は覆われた状態となっているため、ダイシングなどの工程におけるミラー１３２に対するダストの付着は発生しない。
【００９８】
以上のようにしてシリコン基板１０１をチップに切り出した後、予め用意してある電極チップ４０２に、切り出したミラーチップ４０３を貼り付ける。電極チップ４０２は、基体４１１の上に枠部４１２に囲われた凹部４１３が形成されたものであり、凹部４１３の底部には、ミラー１３２を回動動作させるための電極部４１４が形成されている。保護パターン１２０４に覆われた可動構造体の領域の周囲のＳＯＩ層１０３の表面に、枠部４１２の上面を接合させることで、電極チップ４０２とミラーチップ４０３とを貼り合わせる。
【００９９】
保護パターン１２０４は、ＳＯＩ層１０３の表面において、ミラー１３２や可動枠１３１の形成されている領域より、枠部１３０の一部に懸かる程度に形成されているので、可動枠１３１の外側の多くの領域では、ＳＯＩ層１０３の表面が露出している。従って、電極チップ４０２の枠部４１２の上面にＳＯＩ層１０３の表面を接合させることは容易である。
【０１００】
次いで、ミラーチップ４０３が一体にされた電極チップ４０２を、所定のパッケージに収容して固定し、パッケージ内の端子と電極チップ４０２の図示してない領域に形成されている端子とを、例えばワイヤにより接続する。ここで、パッケージ内の端子の部分や上記ワイヤなどを、ポッティング樹脂などにより封入するようにしてもよい。
次いで、マウントフィルムを除去し、シリコン基板１０１の基板開口部１０１ａの内部を開放し、ミラー１３２のシリコン基板１０１側の面が外部に露出した状態とする。
【０１０１】
この後、ＳＯＩ層１０３の、枠部１３０と可動枠１３１との間の開口部や、可動枠１３１とミラー１３２との間の開口部などを通し、例えば酸素ガスのプラズマを用いたアッシングにより保護パターン１２０４を除去する。
以上の工程により、図１２（ｅ）に示すように、金属膜９０１及び金属膜１２０１が形成されたミラー１３２が、電極部４１４の上に回動可能に配置された光スイッチ装置が得られる。本実施の形態によれば、金属膜９０１により、ミラー１３２などの部分を電極チップ４０２に電気的に接続することが可能となる。このことにより、例えば、ミラー１３２の表面や裏面の電位をフローティングとすることなく、外部から所望の電位に制御することが可能となる。
【０１０２】
［実施の形態６］
つぎに、本発明の他の実施の形態について説明する。
まず、図１３（ａ）に示すように、面方位が（１００）であるシリコン基板１０１の上に、膜厚１μｍの酸化シリコンからなる埋め込み絶縁層１０２と、膜厚１０μｍのシリコン単結晶層（ＳＯＩ層）１０３とが形成されているＳＯＩ基板を用意する。
【０１０３】
次いで、例えばポリイミドやポリベンゾオキサゾールなどの有機材料を塗布することで、シリコン基板１０１の裏面に、裏面の損傷などを防ぐための保護膜１０４を形成する。上記有機材料を塗布して膜厚５μｍ程度の塗布膜を形成し、１時間程度３００℃に加熱して硬化することで保護膜１０４が形成できる。なお、本実施の形態において、保護膜１０４は、必ずしも必要なものではない。
【０１０４】
つぎに、図１３（ｂ）に示すように、公知のフォトリソグラフィ技術により、開口部１０５ａ，１０５ｂを備えたレジストパターン１０５を、ＳＯＩ層１０３上に形成する。形成したレジストパターン１０５をマスクとし、例えばＲＩＥなどの異方性エッチング処理を行い、図１３（ｃ）に示すようにＳＯＩ層１０３を加工（パターニング）する。
【０１０５】
ここで、パターニングされたＳＯＩ層１０３には枠部１３０の開口部内に一対の連結部（図示せず）で回動可能に連結された可動枠１３１と、可動枠１３１の開口部内に一対のミラー連結部（図示せず）で回動可能に連結されたミラー１３２とが、形成された状態となる。連結部及びミラー連結部は、例えばトーションバネである。
【０１０６】
つぎに、例えば酸素ガスのプラズマに曝すなどのアッシング処理により、図１３（ｄ）に示すように、レジストパターン１０５及び保護膜１０４を同時に除去する。ここで、ＳＯＩ層１０３に、可動枠１３１及びミラー１３２が形成された状態となっているが、これらは、埋め込み絶縁層１０２の存在により固定されいる。従って、この段階では、可動枠１３１やミラー１３２が動くことによる各連結部の破損や、ミラー１３２の欠損などが実質的に起きない状態となっている。
【０１０７】
次いで、図１３（ｅ）に示すように、シート状の基材２０１上に形成した感光性を有する膜厚１５μｍ程度の樹脂膜２０２を、ＳＯＩ層１０３の上に貼り付ける。基材２０１には、予め樹脂膜２０２を回転塗布などにより形成しておく。基材２０１は、例えばフッ素樹脂から構成すればよい。
【０１０８】
樹脂膜２０２の貼り合わせにおいては、シリコン基板１０１を、所定の真空度に真空排気された容器内に配置し、シリコン基板１０１と基材２０１とに間に荷重を加え、かつ樹脂膜２０２を加熱し、樹脂膜２０２をＳＯＩ層１０３に接着した。上記真空度は、１０Ｔｏｒｒとし、荷重は１０ｋｇとし、加熱温度は１００℃とし、荷重及び加熱は約１分間程度加えればよい。
【０１０９】
この後、ＳＯＩ層１０３に接着した樹脂膜２０２より基材２０１を剥がし、ＳＯＩ層１０３上に、膜厚１５μｍの樹脂膜２０２が形成（転写）された状態とする。つぎに、形成した樹脂膜２０２に露光及び現像などの公知のフォトリソグラフィ技術による処理を施すことで、図１３（ｆ）に示すように、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域を覆う状態の保護パターン２０３を形成する。上記処理の後、３００℃の加熱を１時間加えることで、保護パターン２０３を熱硬化させる。
【０１１０】
つぎに、図１４（ａ）に示すように、シート状の基材３０１上に形成した感光性を有する樹脂膜３０２を、シリコン基板１０１の裏面に貼り付ける。基材３０１には、予め樹脂膜３０２を回転塗布などにより形成しておく。
樹脂膜３０２の貼り合わせにおいては、シリコン基板１０１を、所定の真空度に真空排気された容器内に配置し、シリコン基板１０１と基材３０１とに間に荷重を加え、かつ樹脂膜３０２を加熱し、樹脂膜３０２をシリコン基板１０１の裏面に接着した。
【０１１１】
この後、シリコン基板１０１の裏面に接着した樹脂膜３０２より基材３０１を剥がし、シリコン基板１０１の裏面に、膜厚１５μｍの樹脂膜３０２が形成（転写）された状態とする。
これらは、図３（ａ）に示した工程と同様であり、樹脂膜３０２は、例えば回転塗布法などにより形成するようにしてもよい。
【０１１２】
次いで、形成した樹脂膜３０２に露光及び現像などの公知のフォトリソグラフィ技術による処理を施すことで、図１４（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域が開口したマスクパターン３０３を形成する。上記処理の後、３００℃の加熱を１時間加えることで、マスクパターン３０３を熱硬化させる。
【０１１３】
つぎに、例えばＲＩＥなどの異方性エッチングにより、マスクパターン３０３をマスクとしてシリコン基板１０１の裏面をエッチングし、シリコン基板１０１に基板開口部１０１ａを形成する。引き続き、基板開口部１０１ａが形成されたシリコン基板１０１をマスクとし、緩衝フッ酸液で埋め込み絶縁層１０２をエッチングし、図１４（ｃ）に示すように、ＳＯＩ層１０３のミラー１３２及び可動枠１３１などの可動構造体が形成されている部分が含まれる領域を露出させる。
【０１１４】
つぎに、図１４（ｄ）に示すように、シリコン基板１０１の裏面のマスクパターン３０３上に、基板開口部１０１ａを塞ぐようにマウントフィルム４０１を貼り付ける。マウントフィルム４０１は、シリコン基板１０１のダイシングの際、シリコン基板１０１をフレームに固定するのに使用する粘着フィルムである。上記フレームは、ダイシング装置に固定される治具である。
【０１１５】
この後、シリコン基板１０１（マスクパターン３０３）が貼り付けてあるマウントフィルム４０１をフレーム（図示せず）に貼り付け、このフレームをダイシング装置（図示せず）に固定し、シリコン基板１０１をダイシングしてミラーチップに切り出す。
このとき、ＳＯＩ層１０３に形成されている可動枠１３１やミラー１３２には、ダイシングによる振動や衝撃が加わるが、保護パターン２０３により固定されているため、これらの破損や欠損などが抑制されるようになる。
【０１１６】
また、ダイシング時には、切削粉などのダストが大量に発生し、これらがミラー１３２に付着して反射率を低下させる要因となる。しかしながら、本実施の形態によれば、保護パターン２０３とマウントフィルム４０１とによりミラー１３２は覆われた状態となっているため、ダイシングなどの工程におけるミラー１３２に対するダストの付着は発生しない。
【０１１７】
以上のようにしてシリコン基板１０１をチップに切り出した後、図１５（ａ）に示すように、予め用意してある電極チップ４０２に、切り出したミラーチップ４０３を貼り付ける。電極チップ４０２は、基体４１１の上に枠部４１２に囲われた凹部４１３が形成されたものであり、凹部４１３の底部には、ミラー１３２を回動動作させるための電極部４１４が形成されている。
保護パターン２０３に覆われた可動構造体の領域の周囲のＳＯＩ層１０３の表面に、枠部４１２の上面を接合させることで、電極チップ４０２とミラーチップ４０３とを貼り合わせる。
【０１１８】
保護パターン２０３は、ＳＯＩ層１０３の表面において、ミラー１３２や可動枠１３１の形成されている領域より、枠部１３０の一部に懸かる程度に形成されているので、可動枠１３１の外側の多くの領域では、ＳＯＩ層１０３の表面が露出している。従って、電極チップ４０２の枠部４１２の上面にＳＯＩ層１０３の表面を接合させることは容易である。なお、保護パターン２０３の膜厚は、図１５（ａ）に示すように、電極チップ４０２とミラーチップ４０３とを貼り合わせた状態で、電極チップ４０２の凹部４１３内に収まる程度となっていればよい。
【０１１９】
次いで、ミラーチップ４０３が一体にされた電極チップ４０２を、図示しないパッケージに収容して固定し、パッケージ内の端子と電極チップ４０２の図示してない領域に形成されている端子とを、例えばワイヤにより接続する。ここで、パッケージ内の端子の部分や上記ワイヤなどを、ポッティング樹脂などにより封入するようにしてもよい。
次いで、マウントフィルム４０１を除去し、図１５（ｂ）に示すように、シリコン基板１０１の基板開口部１０１ａの内部を開放し、ミラー１３２のシリコン基板１０１側の面が外部に露出した状態とする。
【０１２０】
この後、ＳＯＩ層１０３の、枠部１３０と可動枠１３１との間の開口部や、可動枠１３１とミラー１３２との間の開口部などを通し、例えば酸素ガスのプラズマを用いたアッシングにより保護パターン２０３を除去する。同時にマスクパターン３０３も除去する。このことにより、図１５（ｃ）に示すように、電極部４１４の上に回動可能にミラー１３２が配置された光スイッチ装置が得られる。
【０１２１】
本実施の形態では、図１〜図４に示した実施の形態とほぼ同様であるが、レジストパターン１０５と保護膜１０４とを同時に除去し、また、マスクパターン３０３を、保護パターン２０３と同時に除去するようにしたので、工程の短縮が図れるようになる。
なお、上述した実施の形態において、可動枠及びミラーから可動構造体が構成されている例について説明したが、これに限るものではない、枠部に一対の連結部を介してミラーが連結された、１軸動作のミラーを備える場合であっても同様であることはいうまでもない。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、感光性を有する樹脂膜を貼り合わせにより形成し、これをフォトリソグラフィ技術により加工して保護パターンを形成し、この保護パターンにより、ミラーや可動枠などの可動構造体を固定するようにした。また、感光性を有する樹脂膜を貼り合わせにより形成し、これをフォトリソグラフィ技術により加工してマスクパターンを形成し、このマスクパターンをマスクとしてシリコン基板の裏面に開口部を形成して可動構造体の裏面を露出させ、可動構造体を回動可能な状態とした。加えて、可動構造体は、シリコン基板側も露出されて回動可能な状態となっても、保護パターンが除去されるまでは、保護パターンにより固定された状態とした。
【０１２３】
従って、保護パターンやマスクパターンを形成するための感光性を有する樹脂膜を形成するときに、回転などによる振動が加わることがない。また、回動可能な可動構造を形成した後、チップに切り出すなどの振動が加わる段階では、保護パターンが形成されており、可動構造体が保護された状態となっている。
これらのことにより、本発明によれば、可動構造体の破損などを防げ、良品歩留まりの高い状態でミラー基板及びこれを用いた光スイッチ装置を製造できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図２】 図１に続く実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図３】 図２に続く実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図４】 図３に続く実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図５】 本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図６】 本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図７】 本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図８】 図７に続く実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図９】 本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図１０】 図９に続く実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図１１】 図１０に続く実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図１２】 図１１に続く実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図１３】 本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図１４】 図１３に続く実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図１５】 図１４に続く実施の形態における製造方法を説明するための工程図である。
【図１６】 従来よりある光スイッチ装置の製造方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１０１…シリコン基板、１０２…埋め込み絶縁層、１０３…シリコン単結晶層（ＳＯＩ層）、１０４…保護膜、１０５…レジストパターン、１０５ａ，１０５ｂ…開口部、１３０…枠部、１３１…可動枠、１３２…ミラー、１６１…連結部、１６２…ミラー連結部、２０１…基材（第１基材）、２０２…樹脂膜（第１樹脂膜）、２０３…保護パターン、３０１…基材（第２基材）、３０２…樹脂膜（第２樹脂膜）、４０１…マウントフィルム、４０２…電極チップ、４０３…ミラーチップ、４１１…基体、４１２…枠部、４１３…凹部、４１４…電極部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing method of a mirror substrate and a manufacturing method of an optical switch device used in an optical switch device used for communication, measurement, display and the like using switching.
[0002]
[Prior art]
There is a MEMS device manufactured by using a micromachine technology that performs three-dimensional microfabrication by etching on the basis of a thin film formation technology or a photolithography technology. Some MEMS elements are composed of a fine fixed structure and a movable structure, and control the operation of the movable structure by an electrical signal. Among such MEMS elements, there is an optical switch element in which a movable structure has a reflecting surface.
[0003]
This optical switch element is composed of, for example, a fixed structure and a reflective structure having a movable part. The reflective structure has a frame part and a movable part, and the movable part is connected to the frame part by a spring member such as a torsion spring. The optical switch element configured as described above performs a switching operation for switching an optical path by rotating the reflecting structure by an attractive force or a repulsive force acting between the fixed structure and the rotating reflecting structure.
[0004]
As a method for manufacturing such an optical switch element, a method using an SOI (Silicon on Insulator) substrate has been proposed. The manufacturing process of the mirror (movable part) by this method will be described. First, as shown in FIG. 16A, from the side (main surface: SOI layer) on which the buried insulating layer 1602 of the SOI substrate 1601 is formed, the grooves 1603a and 1603a are etched by a known photolithography technique and etching such as DEEP RIE. By forming 1603b, a mirror 1604 and a movable frame 1605 are formed in the single crystal silicon layer 1603 over the embedded insulating layer 1602.
[0005]
For example, DEEP RIE uses SF when dry etching silicon. 6 And C Four F 8 This is a technique for forming grooves or holes having an aspect ratio of 50 at an etching rate of several μm per minute by alternately introducing the above gas and repeating etching and sidewall protective film formation.
[0006]
Next, a resist pattern in which the formation region of the mirror 1604 and the movable frame 1605 is opened is formed on the back surface of the SOI substrate 1601, and silicon is selectively etched from the back surface of the SOI substrate 1601 using an etching solution such as an aqueous potassium hydroxide solution. To do. In this etching, the embedded insulating layer 1602 is used as an etching stopper layer, and an opening 1601a is formed on the back surface of the SOI substrate 1601 corresponding to the formation region of the mirror 1604 as shown in FIG. The opening 1601a is a region corresponding to a pixel of the optical switch element.
[0007]
Next, the region exposed to the opening 1601a of the buried insulating layer 1602 is selectively removed using hydrofluoric acid, so that the rotation supported by the SOI substrate 1601 as shown in FIG. It is assumed that a possible mirror 1604 and movable frame 1605 are formed. At this time, in order to improve the reflectance of the mirror 1604, a metal film such as gold may be formed on the surface of the mirror 1604 on the opening 1601a side.
[0008]
On the other hand, the silicon substrate 1611 is selectively etched with an aqueous potassium hydroxide solution using a predetermined mask pattern made of a silicon nitride film or a silicon oxide film as a mask, thereby forming a concave structure as shown in FIG. It is assumed that Next, a metal film is formed on the concave structure by vapor deposition or the like, and this metal film is patterned by a photolithography technique and an etching technique using known ultra-deep exposure, and as shown in FIG. An electrode portion 1612 including a driving electrode wiring is formed.
[0009]
Thereafter, each of the SOI substrate 1601 and the silicon substrate 1611 is diced, cut into chips to form a mirror chip and an electrode chip, and these are bonded together to apply a mirror by applying an electric field as shown in FIG. An optical switch element in which the 1604 and the movable frame 1605 rotate can be manufactured. In addition, after cutting out into each chip | tip, in order to improve the reflectance of a mirror, you may form metal films, such as gold | metal | money, on the mirror surface.
[0010]
The applicant has not found any prior art documents related to the present invention by the time of filing of the present application other than the prior art documents specified by the prior art document information described in the present specification.
[0011]
[Patent Document 1]
JP 2001-198897 A
[Patent Document 2]
JP 2002-189178 A
[Patent Document 3]
JP 11-119123 A
[Non-Patent Document 1]
Pamela R. Patterson, Dooyoung Hah, Guo-Dung J. Su, Hiroshi Toshiyoshi, and Ming C. Wu, "MOEMS ELECTROSTATIC SCANNING MICROMIRRORS DESIGN AND FABRICATION" Electochemical Society Proceedings Vol2002-4 p369-380, (2002)
[Non-Patent Document 2]
"MEMS: Micro Technology, Mega Impact" Circuit & Device, p14-20 (2001)
[Non-Patent Document 3]
"Transistor Technology", CQ Publishing, May 2002, P207-212
[Non-Patent Document 4]
Renshi Sawada, Eiji Higurashi, Akira Shimizu, and Tohru Maruno, "Single Crystalline Mirror Actuated Electrostatically by Terraced Electrodes With High-Aspect Ratio Torsion Spring," Optical MEMS 2001, pp.23-24 (Okinawa Japan), 2001.
[Non-Patent Document 5]
Renshi Sawada, Johji Yamaguchi, Eiji Higurashi, Akira Shimizu, Tsuyoshi Yamamoto, Nobuyuki Takeuchi, and Yuji Uenishi, "Single Si Crystal 1024ch MEMS Mirror Based on Terraced Electrodes and a High-Aspect Ratio Torsion Spring for 3-D Cross-Connect Switch, "Optical MEMS 2002, pp.11-12 (Lugano Switzerland), 2002.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In the manufacturing method described above, in the process after the buried insulating layer is etched, the mirror portions are connected by, for example, a torsion spring and are handled in a movable state. For example, a wafer drying process after etching and rinsing a buried insulating layer with a buffered hydrofluoric acid solution, a wafer dicing process, a metal film forming process on a mirror surface after dicing, and a substrate with a mirror driving electrode wiring formed thereon In the alignment process, the die bonding process to the package, the wire bonding process, the potting process, and the like, the mirror is handled in a movable state connected by a torsion spring.
[0013]
In this optical switch device, the mirror is rotated at an angle of several degrees by applying an attractive force to the mirror by an electric field generated by the voltage applied to the mirror driving electrode. The torsion spring is connected to the mirror driving electrode. Is processed to have a width of about 2 μm so as to be driven at an applied voltage of about 100V. Since the thickness of the SOI layer is about 10 μm, the torsion spring has a width of 2 μm and a thickness of about 10 μm. For example, a circular mirror having a diameter of about 500 μm is connected to the movable frame by the thin torsion spring as described above, and the movable frame is connected to the surrounding frame portion by the torsion spring.
[0014]
However, in the process of the process as described above, since a centrifugal force or vibration or impact is applied to the water flow or wafer drying, the torsion spring is easily broken or the mirror is easily lost, resulting in a decrease in the manufacturing yield of the mirror substrate. There is a problem of making it. In particular, in the case of a mirror substrate in which a large number of mirrors are arranged in a matrix, if even one mirror becomes defective, it cannot be used as a mirror substrate, resulting in a defective product, which further reduces the yield.
[0015]
Further, when the mirror substrate wafer is manufactured and transported in the wafer state or in the dicing and chip state, the wafer itself and the chip itself are protected by a container for storing them, but the mirror and the mirror frame connected by a thin torsion spring. Since the body is in a movable state, it is vulnerable to centrifugal force, vibration, and shock, and there is a risk of further reducing the manufacturing yield of the mirror substrate.
[0016]
Furthermore, since the conventional mirror substrate for an optical switch device is completed with the mirror surface that reflects incident light exposed, fine wafer shavings may form gaps between torsion springs when dicing into chips. It passes through the mirror surface and adheres to the mirror surface, and dust adheres during storage and handling before mounting, resulting in a problem that the reflectance of light decreases.
[0017]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to make it possible to manufacture a mirror substrate and an optical switch device using the same with a high yield.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The manufacturing method of a mirror substrate according to the present invention includes a first step of preparing a silicon substrate having a single crystal silicon layer on a surface side through a buried insulating layer, and an opening penetrating the surface of the single crystal silicon layer. A second step of forming the first mask pattern provided, and the single crystal silicon layer is selectively etched using the first mask pattern as a mask, and the single crystal silicon layer is connected to the opening and the inside of the opening by a connecting member A third step of forming a movable structure and a first substrate on which a first resin film having photosensitivity is formed after removing the first mask pattern and formed on the first substrate; The first resin film is formed on the surface of the single crystal silicon layer by peeling the first base material from the first resin film and the fourth step of attaching the first resin film to the surface of the single crystal silicon layer. A fifth step for setting the first state and the first step A part of the oil film is removed by exposure and development, and at least the movable structure is covered and a protective pattern is formed over a part of the single crystal silicon layer around the movable structure, and the movable structure is fixed to the protective pattern. A sixth step of forming a state, a seventh step of forming a photosensitive second resin film on the back surface of the silicon substrate, a part of the second resin film is removed by exposure and development, and the movable structure and An eighth step of forming a second mask pattern having an opening corresponding to a region extending around the periphery of the movable structure; and a substrate opening by selectively removing the silicon substrate and the buried insulating layer using the second mask pattern as a mask. And a tenth step of removing the second mask pattern, wherein the movable portion of the single crystal silicon layer and the back surface of the region extending around the movable portion are exposed. A part of the protective pattern is removed from the back side of the silicon substrate through the opening formed in the single crystal silicon layer, and a recess having a larger opening area than the opening formed in the single crystal silicon layer is formed in the protective pattern. An eleventh step to A first metal film is formed on the back surface of the movable structure by depositing metal from the back surface side of the silicon substrate. 2 And a first step of removing the protective pattern 3 These steps are provided at least.
According to this manufacturing method, the movable structure is fixed by the protective pattern until the protective pattern is removed, even if the silicon substrate side is also exposed and can be rotated. Further, the reflective surface is constituted by a metal film formed on the movable structure.
[0021]
In another mirror substrate manufacturing method according to the present invention, a first step of preparing a silicon substrate provided with a single crystal silicon layer via a buried insulating layer on the surface side, and a surface penetrating the surface of the single crystal silicon layer are provided. A second step of forming a first mask pattern having an opening to be selectively etched, and using the first mask pattern as a mask, the single crystal silicon layer is selectively etched to form an opening in the single crystal silicon layer and the inside of the opening. A third step of forming a movable structure connected by a connecting member, and after removing the first mask pattern, a first base material on which a photosensitive first resin film is formed is prepared. A fourth step in which the first resin film formed on the material is attached to the surface of the single crystal silicon layer and the first resin film is formed on the surface of the single crystal silicon layer; A resin film is formed on the back side of the silicon substrate. And a fifth step of removing a part of the second resin film by exposure and development to form a second mask pattern having a movable structure and an opening corresponding to a region extending around the movable structure. The silicon substrate and the buried insulating layer are selectively removed using the second mask pattern as a mask to form a substrate opening, and the back surface of the movable structure of the single crystal silicon layer and the region surrounding the movable structure is Part of the first resin film through the seventh step to be exposed, the eighth step to remove the second mask pattern, and the opening formed in the single crystal silicon layer from the back side of the silicon substrate A ninth step of forming an opening in the first resin film having an opening area wider than the opening formed in the single crystal silicon layer and penetrating to the first base material; and a back surface side of the silicon substrate Deposit more metal Thus, at least a tenth step of forming a metal film on the back surface of the movable structure and an eleventh step of removing the first resin film after peeling the first base material from the first resin film are provided. It is.
According to this manufacturing method, the movable structure is fixed by the protective pattern until the protective pattern is removed, even if the silicon substrate side is also exposed and can be rotated. Further, the reflective surface is constituted by a metal film formed on the movable structure.
[0022]
Further, another mirror substrate manufacturing method according to the present invention includes a first step of preparing a silicon substrate having a single crystal silicon layer on the front surface side through a buried insulating layer, and a protective film on the back surface of the silicon substrate. A second step of forming, a third step of forming a first mask pattern having an opening penetrating the surface of the single crystal silicon layer, and the single crystal silicon layer selectively using the first mask pattern as a mask. A pattern is formed by etching, and a fourth step of forming an opening in the single crystal silicon layer and a movable structure connected to the inside of the opening by a connecting member, and a first mask pattern and a single crystal silicon layer are formed. A fifth step of forming a pattern by etching the buried insulating layer using the patterned pattern as a mask; a first mask pattern; a pattern formed in the single crystal silicon layer; A sixth step of forming a pattern by etching the silicon substrate using the pattern formed in the layer as a mask, and removing the first mask pattern, and then depositing metal from the surface side of the single crystal silicon layer to thereby form a single crystal A seventh step of forming a first metal film on the surface of the silicon layer and a first base material on which a photosensitive first resin film is formed are prepared, and the first resin formed on the first base material An eighth step of attaching the film to the surface of the first metal film on the single crystal silicon layer; and peeling the first base material from the first resin film so that the first resin film is on the single crystal silicon layer. A ninth step of forming a state on the surface of the first metal film, and removing a part of the first resin film by exposure and development, covering at least the movable structure and surrounding the movable structure A protective pattern covering a part of the silicon layer is formed to A tenth step in which the body is fixed to the protective pattern via the first metal film, and a second substrate on which a second resin film having photosensitivity is formed after removing the protective film The eleventh step of attaching the second resin film formed on the second base material to the back surface of the silicon substrate, and peeling the second base material from the second resin film so that the second resin film becomes the silicon substrate. A twelfth step in which the second resin film is formed on the back surface of the first resin film, and a part of the second resin film is removed by exposure and development, and the movable structure and an opening corresponding to the area surrounding the movable structure A thirteenth step of forming a two-mask pattern; a silicon substrate and a buried insulating layer are selectively removed using the second mask pattern as a mask to form a substrate opening; and a movable structure and a movable structure of a single crystal silicon layer The back of the area around the body is exposed A fifteenth step of making a state, a fifteenth step of removing the second mask pattern, A part of the protective pattern is removed from the back side of the silicon substrate through the opening formed in the single crystal silicon layer, and a recess having a larger opening area than the opening formed in the single crystal silicon layer is formed in the protective pattern. A sixteenth step of A first metal film is formed on the back surface of the movable structure by depositing metal from the back surface side of the silicon substrate. 7 And a first step of removing the protective pattern 8 These steps are provided at least.
According to this manufacturing method, the movable structure is fixed by the protective pattern until the protective pattern is removed, even if the silicon substrate side is also exposed and can be rotated. The second structure formed on the movable structure 2 A reflective surface is constituted by the metal film.
[0025]
The present invention Light The method for manufacturing a switch includes a first step of preparing a silicon substrate having a single crystal silicon layer on a surface side through a buried insulating layer, and a first mask having an opening penetrating the surface of the single crystal silicon layer. A second step of forming a pattern; and a movable structure that selectively etches the single crystal silicon layer using the first mask pattern as a mask, and connects the single crystal silicon layer with an opening and a connection member in the opening. After the third step to be formed and the first mask pattern are removed, a first substrate on which a photosensitive first resin film is formed is prepared, and the first resin film formed on the first substrate And a fourth step of attaching the first substrate to the surface of the single crystal silicon layer, and the first resin film is peeled off from the first resin film so that the first resin film is formed on the surface of the single crystal silicon layer. Step 5 and part of the first resin film A sixth pattern which is removed by light and development, covers at least the movable structure and forms a protective pattern over a part of the single crystal silicon layer around the movable structure, and the movable structure is fixed to the protective pattern; A step, a seventh step of forming a photosensitive second resin film on the back surface of the silicon substrate, a part of the second resin film is removed by exposure and development, and the movable structure and the periphery of the movable structure are covered. An eighth step of forming a second mask pattern having an opening corresponding to the region; a silicon substrate and a buried insulating layer are selectively removed using the second mask pattern as a mask to form a substrate opening; A ninth step of exposing the movable structure of the crystalline silicon layer and the back surface of the region extending around the movable structure; a tenth step of removing the second mask pattern; A part of the protective pattern is removed from the back side of the silicon substrate through the opening formed in the single crystal silicon layer, and a recess having a larger opening area than the opening formed in the single crystal silicon layer is formed in the protective pattern. An eleventh step to A first metal film is formed on the back surface of the movable structure by depositing metal from the back surface side of the silicon substrate. 2 The surface of the single crystal silicon layer around the movable structure is bonded to an electrode substrate provided with a mirror driving electrode prepared in advance, and the movable structure and the mirror driving electrode face each other with a predetermined distance therebetween. The first state to be placed 3 And a first step of removing the protective pattern 4 These steps are provided at least.
According to this manufacturing method, the movable structure is fixed by the protective pattern until the protective pattern is removed, even if the silicon substrate side is also exposed and can be rotated. Further, the reflective surface is constituted by a metal film formed on the movable structure.
[0027]
In another method of manufacturing an optical switch device according to the present invention, a first step of preparing a silicon substrate provided with a single crystal silicon layer via a buried insulating layer on the surface side, and penetrating the surface of the single crystal silicon layer A second step of forming a first mask pattern having an opening, and selectively etching the single crystal silicon layer using the first mask pattern as a mask, and connecting the opening to the single crystal silicon layer and the inside of the opening; A third step of forming a movable structure connected by a member, and after removing the first mask pattern, a first base material on which a photosensitive first resin film is formed is prepared. A first step of bonding the first resin film formed on the surface of the single crystal silicon layer to the first resin film formed on the surface of the single crystal silicon layer; and a photosensitive second resin. Form the film on the back side of the silicon substrate A fifth step of removing a part of the second resin film by exposure and development, and forming a second mask pattern having an opening corresponding to a region extending around the movable structure and the movable structure. The silicon substrate and the buried insulating layer are selectively removed using the second mask pattern as a mask to form a substrate opening, and the back surface of the movable structure of the single crystal silicon layer and the region surrounding the movable structure is Part of the first resin film through the seventh step to be exposed, the eighth step to remove the second mask pattern, and the opening formed in the single crystal silicon layer from the back side of the silicon substrate A ninth step of forming an opening in the first resin film having an opening area wider than the opening formed in the single crystal silicon layer and penetrating to the first base material; and a back surface side of the silicon substrate Depositing more metal The tenth step of forming the second metal film on the back surface of the movable structure, the eleventh step of removing the first resin film after peeling the first base material from the first resin film, and the photosensitivity. A third substrate on which a third resin film having the third resin film is formed, and a third resin film formed on the third substrate is bonded to the surface of the single crystal silicon layer; Is removed from the third resin film to remove the third resin film by exposure and development, and a thirteenth step in which the third resin film is formed on the surface of the single crystal silicon layer. A fourteenth step of forming a protective pattern covering at least the movable structure and covering a part of the single crystal silicon layer around the movable structure, and fixing the movable structure to the protective pattern; Single crystal silicon around movable structure on electrode substrate with mirror driving electrode It includes at least a fifteenth step of bonding the surfaces of the layers so that the movable structure and the mirror driving electrode are opposed to each other with a predetermined distance, and a sixteenth step of removing the protective pattern. is there.
According to this manufacturing method, the movable structure is fixed by the protective pattern until the protective pattern is removed, even if the silicon substrate side is also exposed and can be rotated. Further, the reflective surface is constituted by a metal film formed on the movable structure.
[0028]
In another method of manufacturing an optical switch according to the present invention, a first step of preparing a silicon substrate having a single crystal silicon layer via a buried insulating layer on the front surface side, and forming a protective film on the back surface of the silicon substrate A second step, a third step of forming a first mask pattern having an opening penetrating the surface of the single crystal silicon layer, and selectively etching the single crystal silicon layer using the first mask pattern as a mask. A fourth step of forming a pattern, forming an opening in the single crystal silicon layer and a movable structure connected to the inside of the opening by a connecting member, and a pattern formed in the first mask pattern and the single crystal silicon layer A fifth step of forming a pattern by etching the buried insulating layer using the mask as a mask, a first mask pattern, a pattern formed in the single crystal silicon layer, and a buried insulating layer A sixth step of forming a pattern by etching the silicon substrate using the formed pattern as a mask, and after removing the first mask pattern, depositing a metal from the surface side of the single crystal silicon layer to thereby form a single crystal silicon layer A first step of forming a first metal film on the surface of the substrate and a first base material on which a photosensitive first resin film is formed, and the first resin film formed on the first base material is prepared An eighth step of attaching to the surface of the first metal film on the single crystal silicon layer, and peeling the first base material from the first resin film, whereby the first resin film is formed on the single crystal silicon layer; A ninth step of forming a state on the surface of one metal film; a portion of the first resin film is removed by exposure and development; and at least a single crystal silicon layer covering the movable structure and surrounding the movable structure Forming a protective pattern over a part of the movable structure A tenth step of fixing the protective pattern via a metal film and a second substrate on which a photosensitive second resin film is formed after removing the protective film are prepared. The eleventh step of attaching the second resin film formed on the base material to the back surface of the silicon substrate, and the second base material is peeled off from the second resin film so that the second resin film is placed on the back surface of the silicon substrate. A twelfth step of forming a formed state, and a second mask pattern having an opening corresponding to a region extending around the movable structure and the movable structure by removing a part of the second resin film by exposure and development A silicon substrate and a buried insulating layer are selectively removed using the second mask pattern as a mask to form a substrate opening, and the movable structure of the single crystal silicon layer and the periphery of the movable structure And the back of the area A fourteenth step, a fifteenth step to remove the second mask pattern, A part of the protective pattern is removed from the back side of the silicon substrate through the opening formed in the single crystal silicon layer, and a recess having a larger opening area than the opening formed in the single crystal silicon layer is formed in the protective pattern. A sixteenth step of A first metal film is formed on the back surface of the movable structure by depositing metal from the back surface side of the silicon substrate. 7 The surface of the single crystal silicon layer around the movable structure is bonded to an electrode substrate provided with a mirror driving electrode prepared in advance, and the movable structure and the mirror driving electrode face each other with a predetermined distance therebetween. The first state to be placed 8 And a first step of removing the protective pattern 9 And at least the process.
According to this manufacturing method, the movable structure is fixed by the protective pattern until the protective pattern is removed, even if the silicon substrate side is also exposed and can be rotated. Also formed on the movable structure Second A reflective surface is constituted by the metal film.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings mainly showing one mirror portion constituting a switch element which is one constituent unit of the optical switch device and one switch element incorporating this mirror. .
[Embodiment 1]
First, Embodiment 1 of the present invention will be described. 1, 2, 3 and 4 are process diagrams showing an example of the manufacturing method in the present embodiment.
As shown in FIG. 1A, a buried insulating layer 102 made of silicon oxide having a thickness of 1 μm and a silicon single crystal layer (SOI layer having a thickness of 10 μm) are formed on a silicon substrate 101 having a plane orientation of (100). ) 103 is prepared.
[0031]
Next, for example, an organic material such as polyimide or polybenzoxazole is applied to form a protective film 104 on the back surface of the silicon substrate 101 to prevent damage to the back surface. The protective film 104 can be formed by applying the organic material to form a coating film having a thickness of about 5 μm, and heating and curing at 300 ° C. for about 1 hour. In this embodiment mode, the protective film 104 is not necessarily required.
[0032]
Next, as shown in FIG. 1B, a resist pattern 105 having openings 105a and 105b is formed on the SOI layer 103 by a known photolithography technique. Using the formed resist pattern 105 as a mask, an anisotropic etching process such as RIE is performed, and the SOI layer 103 is processed (patterned) as shown in FIG.
[0033]
Here, as shown in the plan view of FIG. 1D, the patterned SOI layer 103 has a movable frame 131 rotatably connected to a pair of connecting portions 161 in the opening of the frame portion 130, and A mirror 132 that is rotatably connected by a pair of mirror connecting portions 162 in the opening of the movable frame 131 is formed. The connection part 161 and the mirror connection part 162 are, for example, torsion springs.
[0034]
The movable frame 131 rotates about a movable frame rotation axis that passes through the pair of connecting portions 161, and the mirror 132 rotates about a mirror rotation axis that passes through the pair of mirror connecting portions 162. For example, the movable frame rotation axis and the mirror rotation axis are orthogonal to each other. In this case, the mirror 132 can perform a biaxial operation by the movable frame rotation axis and the mirror rotation axis. In addition, although the circular mirror 132 is illustrated in the figure, it is not restricted to this, A rectangular mirror may be sufficient. Moreover, although the ring-shaped movable frame 131 is illustrated in the figure, the present invention is not limited to this, and a rectangular frame-shaped movable frame may be used.
[0035]
Next, the resist pattern 105 is removed by, for example, an ashing process such as exposure to oxygen gas plasma to expose the surface of the processed SOI layer 103 as shown in FIG. Here, the movable frame 131 and the mirror 132 are formed on the SOI layer 103, but these are fixed by the presence of the buried insulating layer 102. Therefore, at this stage, breakage of each connecting portion due to movement of the movable frame 131 and the mirror 132, loss of the mirror 132, and the like are not substantially caused.
[0036]
Next, as shown in FIG. 2B, a photosensitive resin film (first resin film) 202 having a film thickness of about 15 μm formed on a sheet-like base material (first base material) 201 is formed on an SOI layer. Paste on 103. A resin film 202 is previously formed on the substrate 201 by spin coating or the like. The base material 201 may be made of, for example, a fluororesin. For the resin film 202, for example, a photosensitive material using polyimide, polybenzoxazole, or the like as a substrate may be used.
[0037]
In bonding the resin film 202, the silicon substrate 101 is placed in a container that is evacuated to a predetermined degree of vacuum, a load is applied between the silicon substrate 101 and the base material 201, and the resin film 202 is heated. Then, the resin film 202 was bonded to the SOI layer 103. The degree of vacuum is 10 Torr, the load is 10 kg, the heating temperature is 100 ° C., and the load and heating may be applied for about 1 minute.
[0038]
Thereafter, the base material 201 is peeled off from the resin film 202 adhered to the SOI layer 103, and the resin film 202 having a film thickness of 15 μm is formed (transferred) on the SOI layer 103 as shown in FIG. And The formation of the resin film 202 by the bonding described above is based on STP (Spin coating film transfer and hot pressing).
[0039]
The resin film can be formed by, for example, spin-coating the solution on the silicon substrate 101. However, when the resin film is formed by spin-coating of the solution, the mirror 132 formed on the SOI layer 103 or movable The opening between the frames 131 is filled with a resin film. On the other hand, in the formation by bonding described above, the resin film 202 can be formed on the SOI layer 103 while leaving the opening as a space without being filled.
[0040]
Next, the formed resin film 202 is processed by a known photolithography technique such as exposure and development, so that the movable structure such as the mirror 132 and the movable frame 131 of the SOI layer 103 is obtained as shown in FIG. A protective pattern 203 is formed so as to cover a region including a part where a body is formed. After the treatment, the protective pattern 203 is thermally cured by applying heating at 300 ° C. for 1 hour. Thereafter, the protective film 104 is removed by an ashing process such as exposure to oxygen gas plasma, and the back surface of the silicon substrate 101 is exposed as shown in FIG.
[0041]
Next, as shown in FIG. 3A, a photosensitive resin film (second resin film) 302 formed on a sheet-like base material (second base material) 301 is formed on the back surface of the silicon substrate 101. paste. A resin film 302 is previously formed on the substrate 301 by spin coating or the like. The substrate 301 may be made of, for example, a fluororesin. The resin film 302 is a photosensitive material using, for example, polyimide or polybenzoxazole as a substrate.
[0042]
In bonding the resin film 302, the silicon substrate 101 is placed in a container that is evacuated to a predetermined degree of vacuum, a load is applied between the silicon substrate 101 and the base material 301, and the resin film 302 is heated. Then, the resin film 302 was bonded to the back surface of the silicon substrate 101. The degree of vacuum is 10 Torr, the load is 10 kg, the heating temperature is 100 ° C., and the load and heating may be applied for about 1 minute.
[0043]
Thereafter, the base material 301 is peeled off from the resin film 302 adhered to the back surface of the silicon substrate 101, and a resin film 302 having a film thickness of 15 μm is formed (transferred) on the back surface of the silicon substrate 101 as shown in FIG. It is assumed that In this case, there is no pattern such as an opening on the back surface of the silicon substrate 101, and the movable structure formed in the SOI layer 103 is protected and fixed by the protective pattern 203. Therefore, the resin film 302 may be formed by, for example, a spin coating method.
[0044]
Next, the formed resin film 302 is subjected to processing by a known photolithography technique such as exposure and development, thereby moving movable structures such as the mirror 132 and the movable frame 131 of the SOI layer 103 as shown in FIG. A mask pattern 303 having an opening in a region including a portion where a body is formed is formed.
Next, the back surface of the silicon substrate 101 is etched by anisotropic etching such as RIE using the mask pattern 303 as a mask to form a substrate opening 101a in the silicon substrate 101 as shown in FIG.
[0045]
Subsequently, using the silicon substrate 101 in which the substrate opening 101a is formed as a mask, the embedded insulating layer 102 is etched with a buffered hydrofluoric acid solution, and as shown in FIG. 3E, the mirror 132 and the movable frame 131 of the SOI layer 103 are etched. A region including a portion where the movable structure is formed is exposed. Thereafter, as shown in FIG. 3F, the mask pattern 303 is removed by dissolving in an alkaline solution. Since the mask pattern 303 is not thermally cured, it is soluble in an alkaline solution. On the other hand, since the protective pattern 203 is thermally cured, it is almost insoluble in an alkaline solution.
[0046]
As described above, a mirror substrate on which the rotatable movable frame 131 and the rotatable mirror 132 are formed is obtained. Here, after the step shown in FIG. 3E, the buried insulating layer 102 that has fixed the movable frame 131 and the mirror 132 before this is removed and disappears. However, in this embodiment, since the movable structure such as the movable frame 131 and the mirror 132 is fixed by the protective pattern 203, each connecting portion is damaged by the movement of the movable frame 131 and the mirror 132, or the mirror 132 is moved. A state in which defects or the like do not substantially occur is maintained.
[0047]
Next, as shown in FIG. 4A, a mount film 401 is attached to the back surface of the silicon substrate 101 so as to close the substrate opening 101a. The mount film 401 is an adhesive film used to fix the silicon substrate 101 to the frame when the silicon substrate 101 is diced. The frame is a jig fixed to the dicing apparatus.
[0048]
Thereafter, the mount film 401 to which the silicon substrate 101 is attached is attached to a frame (not shown), this frame is fixed to a dicing apparatus (not shown), the silicon substrate 101 is diced and cut into a mirror chip. .
At this time, vibration and impact due to dicing are applied to the movable frame 131 and the mirror 132 formed on the SOI layer 103, but since they are fixed by the protective pattern 203, their breakage and loss are suppressed. become.
[0049]
Further, during dicing, a large amount of dust such as cutting powder is generated, which adheres to the mirror 132 and causes a decrease in reflectance. However, according to the present embodiment, since the mirror 132 is covered with the protective pattern 203 and the mount film 401, no dust adheres to the mirror 132 in a process such as dicing.
[0050]
After the silicon substrate 101 is cut into chips as described above, the cut mirror chip 403 is attached to the electrode chip 402 prepared in advance as shown in FIG. 4B. The electrode chip 402 is formed by forming a recess 413 surrounded by a frame portion 412 on a base 411, and an electrode portion 414 for rotating the mirror 132 is formed at the bottom of the recess 413. Yes.
The electrode chip 402 and the mirror chip 403 are bonded to each other by bonding the upper surface of the frame portion 412 to the surface of the SOI layer 103 around the region of the movable structure covered with the protective pattern 203.
[0051]
Since the protective pattern 203 is formed on the surface of the SOI layer 103 so as to hang over a part of the frame portion 130 from the region where the mirror 132 and the movable frame 131 are formed, many of the protective patterns 203 outside the movable frame 131 are formed. In the region, the surface of the SOI layer 103 is exposed. Therefore, it is easy to join the surface of the SOI layer 103 to the upper surface of the frame portion 412 of the electrode chip 402. As shown in FIG. 4B, the protective pattern 203 has a thickness that can be accommodated in the recess 413 of the electrode chip 402 when the electrode chip 402 and the mirror chip 403 are bonded together. Good.
[0052]
Next, the electrode chip 402 in which the mirror chip 403 is integrated is accommodated and fixed in a package (not shown), and terminals in the package and terminals formed in a region (not shown) of the electrode chip 402 are connected to, for example, a wire. Connect with. Here, the terminal portion in the package or the wire may be sealed with potting resin or the like.
Next, the mount film 401 is removed, and as shown in FIG. 4C, the inside of the substrate opening 101a of the silicon substrate 101 is opened, and the surface of the mirror 132 on the silicon substrate 101 side is exposed to the outside. .
[0053]
Thereafter, the SOI layer 103 is protected by ashing using, for example, oxygen gas plasma, through an opening between the frame 130 and the movable frame 131, an opening between the movable frame 131 and the mirror 132, or the like. The pattern 203 is removed. As a result, as shown in FIG. 4D, an optical switch device in which a mirror 132 is rotatably disposed on the electrode portion 414 is obtained.
[0054]
[Embodiment 2]
Next, another embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 5A, the movable frame 131 that can be rotated and the rotation are formed on the silicon substrate 101 by the same steps as in FIGS. 1A to 3F in the embodiment described above. A mirror substrate on which possible mirrors 132 are formed is formed, and these are protected by the protective pattern 203.
[0055]
Next, the protective pattern 203 is etched from the substrate opening 101a side of the silicon substrate 101 by, for example, isotropic dry etching using oxygen plasma. The SOI layer 103 is on the substrate opening 101a side of the protective pattern 203, but the back surface of the protective pattern 203 is exposed in the opening region between the frame 130 and the movable frame 131 and between the movable frame 131 and the mirror 132. ing. Therefore, by removing the protective pattern 203 by, for example, about 2 μm from the exposed surface by the isotropic etching described above, a groove 203a is formed as shown in FIG. 5B.
[0056]
Since the protective pattern 203 has a film thickness of about 15 μm, it does not penetrate even if the groove 203 a having a depth of about 2 μm is formed. Therefore, even when the groove 203a is formed, the frame 131 and the mirror 132 are held in a fixed state by the protective pattern 203. Further, in isotropic etching, etching proceeds not only in the thickness direction of the protective pattern 203 but also in all directions such as the right and left direction on the paper surface of FIG. Therefore, the groove 203 a is formed so that the cross section is a part of a circle, and the groove 203 a is formed at the interface between the protective pattern 203 and the SOI layer 103 so as to be wider than the opening of the SOI layer 103.
[0057]
Next, as shown in FIG. 5C, a metal film 501 is formed by depositing metal from the substrate opening 101a side of the silicon substrate 101 by sputtering or vapor deposition. For example, the metal film 501 is formed by depositing titanium with a thickness of about 0.05 μm and gold with a thickness of about 0.05 μm. By the metal deposition described above, the metal film 501 is formed on the back surface of the silicon substrate 101, the back surface of the SOI layer 103 exposed inside the substrate opening 101a, that is, the back surface of the movable frame 131 and the mirror 132.
[0058]
Further, the metal film 501 is formed on the side of the opening area between the frame 130 and the movable frame 131 or on the side of the opening area between the movable frame 131 and the mirror 132, in other words, the side surface of the frame 130, the movable frame 131. It is also formed on the side surface and the side surface of the mirror 132. In addition, a metal film 501a may be similarly formed on the bottom surface of the groove 203a that can be expected from these opening regions. However, no metal film is formed in the groove 203a in a region that cannot be expected from the opening region. For this reason, the metal film 501a and the metal film 501 are formed in a separated state.
[0059]
Next, in the same manner as the steps shown in FIGS. 4A to 4C, a mount film is attached to the back surface of the silicon substrate 101 so as to close the substrate opening 101a, and these are attached to the frame. The frame is fixed to a dicing apparatus, and the silicon substrate 101 is diced and cut into a mirror chip. At this time, vibration and impact due to dicing are applied to the movable frame 131 and the mirror 132 formed in the SOI layer 103, but since they are fixed by the protective pattern 203, their breakage and loss are suppressed.
[0060]
Further, during dicing, a large amount of dust such as cutting powder is generated, which adheres to the mirror 132 and causes a decrease in reflectance. However, since the mirror 132 is covered with the protective pattern 203 and the mount film, no dust adheres to the mirror 132 in a process such as dicing.
[0061]
After cutting the silicon substrate 101 into chips as described above, the cut mirror chip 403 is attached to the electrode chip 402 prepared in advance. The electrode chip 402 is formed by forming a recess 413 surrounded by a frame portion 412 on a base 411, and an electrode portion 414 for rotating the mirror 132 is formed at the bottom of the recess 413. Yes. The electrode chip 402 and the mirror chip 403 are bonded to each other by bonding the upper surface of the frame portion 412 to the surface of the SOI layer 103 around the region of the movable structure covered with the protective pattern 203.
[0062]
Since the protective pattern 203 is formed on the surface of the SOI layer 103 so as to hang over a part of the frame portion 130 from the region where the mirror 132 and the movable frame 131 are formed, many of the protective patterns 203 outside the movable frame 131 are formed. In the region, the surface of the SOI layer 103 is exposed. Therefore, it is easy to join the surface of the SOI layer 103 to the upper surface of the frame portion 412 of the electrode chip 402.
[0063]
Next, the electrode chip 402 in which the mirror chip 403 is integrated is accommodated and fixed in a predetermined package, and a terminal in the package and a terminal formed in a region (not shown) of the electrode chip 402 are connected to, for example, a wire. Connect with. Here, the terminal portion in the package or the wire may be sealed with potting resin or the like.
Next, the mount film is removed, the inside of the substrate opening 101a of the silicon substrate 101 is opened, and the surface of the mirror 132 on the silicon substrate 101 side is exposed to the outside.
[0064]
Thereafter, the SOI layer 103 is protected by ashing using, for example, oxygen gas plasma, through an opening between the frame 130 and the movable frame 131, an opening between the movable frame 131 and the mirror 132, or the like. The pattern 203 is removed. Here, as described above, even when the metal film 501a is formed even inside the groove 203a of the protective pattern 203, the metal film 501a and the metal film 501 are formed in a separated state. The protection pattern 203 can be removed by ashing as long as it is present.
Through the above steps, as shown in FIG. 5D, an optical switch device in which the mirror 132 on which the metal film 501 is formed is rotatably arranged on the electrode portion 414 is obtained.
[0065]
[Embodiment 3]
As shown in FIG. 6A, when the metal film 601 for improving the reflectivity is formed thick as described above, the metal film 601a attached to the inside of the groove 203a is also formed thick. In such a case, the ashing process from the substrate opening 101a side makes it difficult to remove the protective pattern 203.
In this case, first, the protection pattern 203 is ashed from the side where the protection pattern 203 is formed, and the protection pattern 203 is removed as shown in FIG. 6A, and then again as shown in FIG. Next, a photosensitive resin film 603 having a film thickness of about 15 μm formed on the sheet-like base material 602 is attached onto the SOI layer 103.
[0066]
Next, the base material 602 is peeled off from the resin film 603 attached to the SOI layer 103 so that a resin film 603 having a film thickness of 15 μm is formed (transferred) on the SOI layer 103. Next, the formed resin film 603 is processed by a known photolithography technique such as exposure and development, so that the movable structure such as the mirror 132 and the movable frame 131 of the SOI layer 103 as shown in FIG. A protective pattern 604 is formed so as to cover a region including a part where a body is formed. After the above treatment, the protective pattern 604 is thermally cured by applying heating at 300 ° C. for 1 hour.
[0067]
Thereafter, by performing the same steps as those shown in FIGS. 4A to 4D, the mirror 132 on which the metal film 601 is formed is placed on the electrode portion 414 in the same manner as in FIG. An optical switch device that is movably disposed in the space is obtained.
The above-described resin film 603 can be formed by, for example, spin-coating a resin solution. However, in the spin-coating, a movable structure such as the movable frame 131, the mirror 132, and each connecting portion that couples them is used. Problems such as breakage due to vibration or shock due to rotation occur. On the other hand, in this embodiment, since the resin film 603 is formed by bonding, the movable structure is hardly damaged.
[0068]
[Embodiment 4]
Next, another embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 7A, the movable frame 131 and the mirror are formed on the buried insulating layer 102 of the silicon substrate 101 by the same steps as those in FIGS. A mirror substrate on which 132 is formed is formed, and a photosensitive resin film 202 having a film thickness of about 15 μm formed on the sheet-like base material 201 is attached thereto.
[0069]
Next, as shown in FIG. 7B, the protective film 104 on the back surface of the silicon substrate 101 is removed, and a photosensitive resin film 701 formed on the sheet-like base material is pasted on the back surface of the silicon substrate 101. By attaching and peeling the base material, the resin film 701 is formed on the back surface of the silicon substrate 101 as shown in FIG. The resin film 701 is a photosensitive material using, for example, polyimide or polybenzoxazole as a substrate.
[0070]
Next, the formed resin film 701 is processed by a known photolithography technique such as exposure and development, so that the movable structure such as the mirror 132 and the movable frame 131 of the SOI layer 103 is obtained as shown in FIG. A mask pattern 702 having an opening in a region including a portion where a body is formed is formed. Here, the mask pattern 702 may be heated and thermally cured.
[0071]
Next, the back surface of the silicon substrate 101 is etched by anisotropic etching such as RIE using the mask pattern 702 as a mask to form a substrate opening 101a, and then the silicon substrate 101 on which the substrate opening 101a is formed is formed. As a mask, the buried insulating layer 102 is etched with a buffered hydrofluoric acid solution, and as shown in FIG. 8A, a portion where a movable structure such as the mirror 132 and the movable frame 131 of the SOI layer 103 is formed is included. Expose the area.
[0072]
Next, for example, an etching process using oxygen gas plasma is performed from the substrate opening 101 a side of the silicon substrate 101. As a result, as shown in FIG. 8B, the mask pattern 702 is removed, and the resin film 202 is passed through the opening regions between the frame portion 130 and the movable frame 131 and between the movable frame 131 and the mirror 132. An opening region 202a is formed.
[0073]
Next, as shown in FIG. 8C, a metal film 501 is formed by depositing metal from the substrate opening 101a side of the silicon substrate 101 by sputtering or vapor deposition. For example, the metal film 501 is formed by depositing titanium with a thickness of about 0.05 μm and gold with a thickness of about 0.05 μm. By the metal deposition described above, the metal film 501 is formed on the back surface of the silicon substrate 101, the back surface of the SOI layer 103 exposed inside the substrate opening 101a, that is, the back surface of the movable frame 131 and the mirror 132.
[0074]
Further, the metal film 501 is formed on the side of the opening area between the frame 130 and the movable frame 131 or on the side of the opening area between the movable frame 131 and the mirror 132, in other words, the side surface of the frame 130, It is also formed on the side surface and the side surface of the mirror 132. However, since the opening area between the frame part 130 and the movable frame 131 and the opening area between the movable frame 131 and the mirror 132 penetrate the opening area of the resin film 202, the frame part 130 and the movable frame 131 The opening area between the movable frame 131 and the mirror 132 is not blocked by the metal film 501.
[0075]
Next, as shown in FIG. 8D, when the base material 201 is peeled off and removed, the opening area between the frame portion 130 and the movable frame 131 and the opening area between the movable frame 131 and the mirror 132 are opened. In this state, the metal film 501 is formed.
Thereafter, the resin film 202 is removed, and a protection pattern 801 is newly formed to cover a region including a portion where the movable structure body such as the mirror 132 and the movable frame 131 of the SOI layer 103 is formed. The protective pattern 801 is thermally cured by applying 300 ° C. heating for 1 hour.
[0076]
Thereafter, by performing the same process as that shown in FIGS. 3E and 4A to 4D, the mirror 132 on which the metal film 501 is formed as shown in FIG. 5D. However, an optical switch device that is rotatably arranged on the electrode portion 414 is obtained.
[0077]
[Embodiment 5]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 9A, a buried insulating layer 102 made of silicon oxide having a thickness of 1 μm and a silicon single crystal layer having a thickness of 10 μm (on a silicon substrate 101 having a plane orientation of (100)). An SOI substrate on which an (SOI layer) 103 is formed is prepared.
[0078]
Next, for example, an organic material such as polyimide or polybenzoxazole is applied to form a protective film 104 on the back surface of the silicon substrate 101 to prevent damage to the back surface. The protective film 104 can be formed by applying the organic material to form a coating film having a thickness of about 5 μm, and heating and curing at 300 ° C. for about 1 hour.
[0079]
Next, as shown in FIG. 9B, a resist pattern 105 having openings 105a and 105b is formed on the SOI layer 103 by a known photolithography technique. Using the formed resist pattern 105 as a mask, an anisotropic etching process such as RIE is performed, for example, and the SOI layer 103 is processed (patterned) as shown in FIG.
[0080]
Here, the patterned SOI layer 103 has a pair of movable frames 131 rotatably connected to the opening of the frame 130 by a pair of connecting portions (not shown), and a pair of openings in the opening of the movable frame 131. A mirror 132 that is rotatably connected by a mirror connecting portion (not shown) is formed. The connecting part and the mirror connecting part are, for example, torsion springs.
Subsequently, using the resist pattern 105 and the patterned SOI layer 103 as a mask, the buried insulating layer 102 is etched by wet etching using, for example, a buffered hydrofluoric acid solution, as shown in FIG.
[0081]
Further, using the resist pattern 105, the patterned SOI layer 103, and the buried insulating layer 102 as a mask, for example, anisotropic etching such as RIE is performed, and as shown in FIG. Etch until. Through these series of processes, an opening region reaching from the SOI layer 103 to the back surface of the silicon substrate 101 is formed.
[0082]
Next, after the resist pattern 105 is processed by, for example, ashing using oxygen plasma, a metal film 901 is formed on the SOI layer 103 by sputtering or vapor deposition as shown in FIG. For example, the metal film 901 is formed by depositing titanium with a thickness of about 0.05 μm and gold with a thickness of about 0.05 μm. At this time, the opening area reaching from the SOI layer 103 to the back surface of the silicon substrate 101 is as narrow as about 2 μm, but the depth is as deep as 10 μm or more and has a high aspect ratio. Therefore, in the metal deposition described above, the metal film 901 does not reach the protective film 104 on the side surface of the opening region that reaches the back surface of the silicon substrate 101 from the SOI layer 103.
[0083]
Next, as shown in FIG. 10A, a photosensitive resin film 903 having a film thickness of about 15 μm formed on a sheet-like base material 902 is attached onto the metal film 901. A resin film 903 is previously formed on the base material 902 by spin coating or the like. The base material 902 may be made of, for example, a fluororesin.
In bonding the resin film 903, the silicon substrate 101 is placed in a container evacuated to a predetermined degree of vacuum, a load is applied between the silicon substrate 101 and the base material 902, and the resin film 903 is heated. Then, the resin film 903 was bonded to the metal film 901.
[0084]
Thereafter, the base material 902 was peeled off from the resin film 903 adhered to the metal film 901, and a resin film 903 having a film thickness of 15 μm was formed (transferred) on the metal film 901 as shown in FIG. State. The resin film can be formed by, for example, spin-coating a resin solution. However, when the resin film is formed by spin-coating of the solution, the resin film is formed between the mirror 132 and the movable frame 131 formed on the SOI layer 103. The opening is filled with the resin film. On the other hand, in the formation by bonding described above, the resin film 903 can be formed on the metal film 901 while leaving the opening as a space without being filled.
[0085]
Next, the formed resin film 903 is processed by a known photolithography technique such as exposure and development, so that the movable structure such as the mirror 132 and the movable frame 131 of the SOI layer 103 is obtained as shown in FIG. A protective pattern 904 is formed so as to cover an area including a portion where a body is formed. After the above treatment, the protective pattern 904 is thermally cured by applying heating at 300 ° C. for 1 hour. Thereafter, the protective film 104 is removed by an ashing process such as exposure to oxygen gas plasma, and the back surface of the silicon substrate 101 is exposed as shown in FIG.
[0086]
Next, as shown in FIG. 9E, a photosensitive resin film 906 formed on a sheet-like base material 905 is attached to the back surface of the silicon substrate 101. A resin film 906 is previously formed on the substrate 905 by spin coating or the like. The base material 905 may be made of, for example, a fluororesin. The resin film 906 may be made of a photosensitive material using, for example, polyimide or polybenzoxazole as a substrate.
[0087]
In the bonding of the resin film 906, the silicon substrate 101 is placed in a container evacuated to a predetermined degree of vacuum, a load is applied between the silicon substrate 101 and the base material 905, and the resin film 906 is heated. Then, the resin film 906 was bonded to the back surface of the silicon substrate 101.
Thereafter, the base material 905 is peeled off from the resin film 906 adhered to the back surface of the silicon substrate 101, and the resin film 906 having a film thickness of 15 μm is transferred to the back surface of the silicon substrate 101 as shown in FIG. And
[0088]
Next, the formed resin film 906 is processed by a known photolithography technique such as exposure and development, so that a movable structure such as a mirror 132 and a movable frame 131 of the SOI layer 103 is obtained as shown in FIG. A mask pattern 907 having an opening in a region including a portion where a body is formed is formed.
Next, the back surface of the silicon substrate 101 is etched by anisotropic etching such as RIE using the mask pattern 907 as a mask to form a substrate opening 101a in the silicon substrate 101 as shown in FIG.
[0089]
Subsequently, using the silicon substrate 101 in which the substrate opening 101a is formed as a mask, the embedded insulating layer 102 is etched with a buffered hydrofluoric acid solution, and the mirror 132 and the movable frame 131 of the SOI layer 103 are etched as shown in FIG. A region including a portion where the movable structure is formed is exposed.
[0090]
Next, the protective pattern 904 is etched from the substrate opening 101a side of the silicon substrate 101 by, for example, isotropic dry etching using oxygen plasma. The SOI layer 103 is on the substrate opening 101a side of the protective pattern 904, but the back surface of the protective pattern 904 is exposed in the opening region between the frame 130 and the movable frame 131 and between the movable frame 131 and the mirror 132. ing.
[0091]
Therefore, by removing the protective pattern 904 by, for example, about 2 μm from the exposed surface by the isotropic etching described above, a groove 904a is formed as shown in FIG. At the same time, the mask pattern 907 may be removed. Further, for example, the mask pattern 907 may be removed by another process such as a process of dissolving in an alkaline solution. If the mask pattern 907 is not thermally cured, it can be dissolved in an alkaline solution.
[0092]
Next, as shown in FIG. 12A, a metal film 1201 is formed by depositing metal from the substrate opening 101a side of the silicon substrate 101 by sputtering or vapor deposition. For example, the metal film 1201 is formed by depositing titanium with a thickness of about 0.05 μm and depositing gold with a thickness of about 0.05 μm. By the metal deposition described above, the metal film 1201 is formed on the back surface of the silicon substrate 101, the back surface of the SOI substrate 103 exposed inside the substrate opening 101a, that is, the back surface of the movable frame 131 and the mirror 132.
[0093]
The metal film 1201 is formed on the side of the opening area between the frame 130 and the movable frame 131 or on the side of the opening area between the movable frame 131 and the mirror 132, in other words, on the side surface of the frame 130, It is also formed on the side surface and the side surface of the mirror 132, and is continuous with the metal film 901. In addition, the metal film 1201a may be similarly formed on the bottom surface of the groove 904a that can be expected from these opening regions. However, no metal film is formed in the groove 904a in a region that cannot be expected from the opening region. For this reason, the metal film 1201a and the metal film 1201 are formed in a separated state.
[0094]
Next, the protective pattern 904 is ashed from the side where the protective pattern 904 is formed, and after removing the protective pattern 904 as shown in FIG. 12 (b), the sheet again as shown in FIG. 12 (c). A photosensitive resin film (third resin film) 1203 having a film thickness of about 15 μm formed on the substrate (third base material) 1202 is pasted on the metal film 901.
[0095]
Next, the base material 1202 is peeled off from the resin film 1203 attached to the metal film 901, and the resin film 1203 having a thickness of 15 μm is transferred onto the metal film 901. Next, the formed resin film 1203 is processed by a known photolithography technique such as exposure and development, so that the movable structure such as the mirror 132 and the movable frame 131 of the SOI layer 103 is obtained as shown in FIG. A protective pattern 1204 is formed so as to cover a region including a part where a body is formed. After the above treatment, the protective pattern 1204 is thermally cured by applying heating at 300 ° C. for 1 hour.
[0096]
Next, in the same manner as the steps shown in FIGS. 4A to 4C, a mount film is pasted on the back surface of the silicon substrate 101 on which the metal film 1201 is formed so as to close the substrate opening 101a. These are attached to a frame, the frame is fixed to a dicing apparatus, the silicon substrate 101 is diced and cut into a mirror chip. At this time, vibration and impact due to dicing are applied to the movable frame 131 and the mirror 132 formed on the SOI layer 103, but since they are fixed by the protective pattern 1204, their breakage and loss are suppressed.
[0097]
Further, during dicing, a large amount of dust such as cutting powder is generated, which adheres to the mirror 132 and causes a decrease in reflectance. However, since the mirror 132 is covered with the protective pattern 1204 and the mount film, dust does not adhere to the mirror 132 in a process such as dicing.
[0098]
After cutting the silicon substrate 101 into chips as described above, the cut mirror chip 403 is attached to the electrode chip 402 prepared in advance. The electrode chip 402 is formed by forming a recess 413 surrounded by a frame portion 412 on a base 411, and an electrode portion 414 for rotating the mirror 132 is formed at the bottom of the recess 413. Yes. The electrode chip 402 and the mirror chip 403 are bonded together by bonding the upper surface of the frame portion 412 to the surface of the SOI layer 103 around the area of the movable structure covered with the protective pattern 1204.
[0099]
Since the protective pattern 1204 is formed on the surface of the SOI layer 103 so as to hang over a part of the frame portion 130 from the region where the mirror 132 and the movable frame 131 are formed, many of the protective patterns 1204 outside the movable frame 131 are formed. In the region, the surface of the SOI layer 103 is exposed. Therefore, it is easy to join the surface of the SOI layer 103 to the upper surface of the frame portion 412 of the electrode chip 402.
[0100]
Next, the electrode chip 402 in which the mirror chip 403 is integrated is accommodated and fixed in a predetermined package, and a terminal in the package and a terminal formed in a region (not shown) of the electrode chip 402 are connected to, for example, a wire. Connect with. Here, the terminal portion in the package or the wire may be sealed with potting resin or the like.
Next, the mount film is removed, the inside of the substrate opening 101a of the silicon substrate 101 is opened, and the surface of the mirror 132 on the silicon substrate 101 side is exposed to the outside.
[0101]
Thereafter, the SOI layer 103 is protected by ashing using plasma of oxygen gas, for example, through an opening between the frame 130 and the movable frame 131 or an opening between the movable frame 131 and the mirror 132. The pattern 1204 is removed.
By the above process, as shown in FIG. 12E, an optical switch device in which the mirror 132 on which the metal film 901 and the metal film 1201 are formed is rotatably arranged on the electrode portion 414 is obtained. According to the present embodiment, the metal film 901 can electrically connect a part such as the mirror 132 to the electrode chip 402. Thus, for example, the potential on the front and back surfaces of the mirror 132 can be controlled to a desired potential from the outside without floating.
[0102]
[Embodiment 6]
Next, another embodiment of the present invention will be described.
First, as shown in FIG. 13A, a buried insulating layer 102 made of silicon oxide having a thickness of 1 μm and a silicon single crystal layer having a thickness of 10 μm (on a silicon substrate 101 having a plane orientation of (100)). An SOI substrate on which an (SOI layer) 103 is formed is prepared.
[0103]
Next, for example, an organic material such as polyimide or polybenzoxazole is applied to form a protective film 104 on the back surface of the silicon substrate 101 to prevent damage to the back surface. The protective film 104 can be formed by applying the organic material to form a coating film having a thickness of about 5 μm, and heating and curing at 300 ° C. for about 1 hour. In this embodiment mode, the protective film 104 is not necessarily required.
[0104]
Next, as shown in FIG. 13B, a resist pattern 105 having openings 105a and 105b is formed on the SOI layer 103 by a known photolithography technique. Using the formed resist pattern 105 as a mask, an anisotropic etching process such as RIE is performed, and the SOI layer 103 is processed (patterned) as shown in FIG.
[0105]
Here, the patterned SOI layer 103 has a movable frame 131 rotatably connected to an opening portion of the frame portion 130 by a pair of connecting portions (not shown), and a pair of mirrors in the opening portion of the movable frame 131. A mirror 132 that is rotatably connected by a connecting portion (not shown) is formed. The connecting part and the mirror connecting part are, for example, torsion springs.
[0106]
Next, as shown in FIG. 13D, the resist pattern 105 and the protective film 104 are simultaneously removed by an ashing process such as exposure to oxygen gas plasma. Here, although the movable frame 131 and the mirror 132 are formed on the SOI layer 103, these are fixed by the presence of the buried insulating layer 102. Therefore, at this stage, breakage of each connecting portion due to movement of the movable frame 131 and the mirror 132, loss of the mirror 132, and the like are not substantially caused.
[0107]
Next, as shown in FIG. 13E, a photosensitive resin film 202 having a film thickness of about 15 μm formed on the sheet-like base material 201 is pasted on the SOI layer 103. A resin film 202 is previously formed on the substrate 201 by spin coating or the like. The base material 201 may be made of, for example, a fluororesin.
[0108]
In bonding the resin film 202, the silicon substrate 101 is placed in a container that is evacuated to a predetermined degree of vacuum, a load is applied between the silicon substrate 101 and the base material 201, and the resin film 202 is heated. Then, the resin film 202 was bonded to the SOI layer 103. The degree of vacuum is 10 Torr, the load is 10 kg, the heating temperature is 100 ° C., and the load and heating may be applied for about 1 minute.
[0109]
Thereafter, the base material 201 is peeled off from the resin film 202 adhered to the SOI layer 103, and the resin film 202 having a film thickness of 15 μm is formed (transferred) on the SOI layer 103. Next, the formed resin film 202 is processed by a known photolithography technique such as exposure and development, so that the movable structure such as the mirror 132 and the movable frame 131 of the SOI layer 103 as shown in FIG. A protective pattern 203 is formed so as to cover a region including a part where a body is formed. After the treatment, the protective pattern 203 is thermally cured by applying heating at 300 ° C. for 1 hour.
[0110]
Next, as shown in FIG. 14A, a photosensitive resin film 302 formed on the sheet-like base material 301 is attached to the back surface of the silicon substrate 101. A resin film 302 is previously formed on the substrate 301 by spin coating or the like.
In bonding the resin film 302, the silicon substrate 101 is placed in a container that is evacuated to a predetermined degree of vacuum, a load is applied between the silicon substrate 101 and the base material 301, and the resin film 302 is heated. Then, the resin film 302 was bonded to the back surface of the silicon substrate 101.
[0111]
Thereafter, the base material 301 is peeled off from the resin film 302 adhered to the back surface of the silicon substrate 101, and the resin film 302 having a film thickness of 15 μm is formed (transferred) on the back surface of the silicon substrate 101.
These are the same as the steps shown in FIG. 3A, and the resin film 302 may be formed by, for example, a spin coating method.
[0112]
Next, the formed resin film 302 is subjected to processing by a known photolithography technique such as exposure and development, so that a movable structure such as the mirror 132 and the movable frame 131 of the SOI layer 103 is obtained as shown in FIG. A mask pattern 303 having an opening in a region including a portion where the film is formed is formed. After the above treatment, the mask pattern 303 is thermally cured by applying heating at 300 ° C. for 1 hour.
[0113]
Next, the back surface of the silicon substrate 101 is etched by anisotropic etching such as RIE using the mask pattern 303 as a mask to form a substrate opening 101 a in the silicon substrate 101. Subsequently, using the silicon substrate 101 with the substrate opening 101a as a mask, the embedded insulating layer 102 is etched with a buffered hydrofluoric acid solution, and as shown in FIG. 14C, the mirror 132 and the movable frame 131 of the SOI layer 103 are etched. A region including a portion where the movable structure is formed is exposed.
[0114]
Next, as shown in FIG. 14D, a mount film 401 is attached on the mask pattern 303 on the back surface of the silicon substrate 101 so as to close the substrate opening 101a. The mount film 401 is an adhesive film used to fix the silicon substrate 101 to the frame when the silicon substrate 101 is diced. The frame is a jig fixed to the dicing apparatus.
[0115]
Thereafter, the mount film 401 on which the silicon substrate 101 (mask pattern 303) is attached is attached to a frame (not shown), this frame is fixed to a dicing apparatus (not shown), and the silicon substrate 101 is diced. And cut into mirror chips.
At this time, vibration and impact due to dicing are applied to the movable frame 131 and the mirror 132 formed on the SOI layer 103, but since they are fixed by the protective pattern 203, their breakage and loss are suppressed. become.
[0116]
Further, during dicing, a large amount of dust such as cutting powder is generated, which adheres to the mirror 132 and causes a decrease in reflectance. However, according to the present embodiment, since the mirror 132 is covered with the protective pattern 203 and the mount film 401, no dust adheres to the mirror 132 in a process such as dicing.
[0117]
After the silicon substrate 101 is cut into chips as described above, the cut mirror chip 403 is attached to the electrode chip 402 prepared in advance as shown in FIG. The electrode chip 402 is formed by forming a recess 413 surrounded by a frame portion 412 on a base 411, and an electrode portion 414 for rotating the mirror 132 is formed at the bottom of the recess 413. Yes.
The electrode chip 402 and the mirror chip 403 are bonded to each other by bonding the upper surface of the frame portion 412 to the surface of the SOI layer 103 around the region of the movable structure covered with the protective pattern 203.
[0118]
Since the protective pattern 203 is formed on the surface of the SOI layer 103 so as to hang over a part of the frame portion 130 from the region where the mirror 132 and the movable frame 131 are formed, many of the protective patterns 203 outside the movable frame 131 are formed. In the region, the surface of the SOI layer 103 is exposed. Therefore, it is easy to join the surface of the SOI layer 103 to the upper surface of the frame portion 412 of the electrode chip 402. As shown in FIG. 15A, the protective pattern 203 has a thickness that can be accommodated in the recess 413 of the electrode chip 402 in a state where the electrode chip 402 and the mirror chip 403 are bonded together. Good.
[0119]
Next, the electrode chip 402 in which the mirror chip 403 is integrated is accommodated and fixed in a package (not shown), and terminals in the package and terminals formed in a region (not shown) of the electrode chip 402 are connected to, for example, a wire. Connect with. Here, the terminal portion in the package or the wire may be sealed with potting resin or the like.
Next, the mount film 401 is removed, and as shown in FIG. 15B, the inside of the substrate opening 101a of the silicon substrate 101 is opened, and the surface of the mirror 132 on the silicon substrate 101 side is exposed to the outside. .
[0120]
Thereafter, the SOI layer 103 is protected by ashing using, for example, oxygen gas plasma, through an opening between the frame 130 and the movable frame 131, an opening between the movable frame 131 and the mirror 132, or the like. The pattern 203 is removed. At the same time, the mask pattern 303 is also removed. As a result, as shown in FIG. 15C, an optical switch device in which a mirror 132 is rotatably disposed on the electrode portion 414 is obtained.
[0121]
The present embodiment is substantially the same as the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, but the resist pattern 105 and the protective film 104 are removed at the same time, and the mask pattern 303 is removed at the same time as the protective pattern 203. As a result, the process can be shortened.
In the above-described embodiment, the example in which the movable structure is configured by the movable frame and the mirror has been described. However, the present invention is not limited to this, and the mirror is connected to the frame portion via a pair of connecting portions. Needless to say, the same applies to the case where a single-axis operation mirror is provided.
[0122]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, a resin film having photosensitivity is formed by bonding, and this is processed by a photolithography technique to form a protective pattern. By this protective pattern, movable mirrors and movable frames can be moved. The structure was fixed. In addition, a photosensitive resin film is formed by bonding, and this is processed by a photolithography technique to form a mask pattern. Using this mask pattern as a mask, an opening is formed on the back surface of the silicon substrate, thereby moving the movable structure. The rear surface of the movable structure was exposed, and the movable structure was made rotatable. In addition, the movable structure was fixed by the protective pattern until the protective pattern was removed even if the silicon substrate side was exposed and turned.
[0123]
Therefore, vibration due to rotation or the like is not applied when forming a photosensitive resin film for forming a protective pattern or a mask pattern. In addition, after the movable movable structure is formed, a protection pattern is formed at a stage where vibration such as cutting out is applied to the chip, and the movable structure is protected.
By these things, according to this invention, the failure | damage of a movable structure etc. can be prevented and the outstanding effect that a mirror board | substrate and an optical switch apparatus using the same can be manufactured in a state with a high quality product yield is acquired.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram for explaining a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process diagram for describing the manufacturing method in the embodiment following FIG. 1;
FIG. 3 is a process diagram for describing the manufacturing method in the embodiment following FIG. 2;
FIG. 4 is a process diagram for describing the manufacturing method according to the embodiment following FIG. 3;
FIG. 5 is a process diagram for explaining a manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a process diagram for describing a manufacturing method in another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a process diagram for explaining a manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a process diagram for describing the manufacturing method in the embodiment following FIG. 7;
FIG. 9 is a process diagram for explaining a manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a process diagram for describing the manufacturing method in the embodiment following FIG. 9;
FIG. 11 is a process diagram for describing the manufacturing method in the embodiment following FIG. 10;
FIG. 12 is a process diagram for describing the manufacturing method in the embodiment following FIG. 11;
FIG. 13 is a process diagram for describing a manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a process diagram for describing the manufacturing method in the embodiment following that of FIG. 13;
FIG. 15 is a process diagram for describing the manufacturing method in the embodiment following that of FIG. 14;
FIG. 16 is a process diagram for explaining a conventional method of manufacturing an optical switch device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Silicon substrate, 102 ... Embedded insulating layer, 103 ... Silicon single crystal layer (SOI layer), 104 ... Protective film, 105 ... Resist pattern, 105a, 105b ... Opening part, 130 ... Frame part, 131 ... Movable frame, 132 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Mirror, 161 ... Connecting part, 162 ... Mirror connecting part, 201 ... Base material (first base material), 202 ... Resin film (first resin film), 203 ... Protection pattern, 301 ... Base material (second base material) , 302 ... Resin film (second resin film), 401 ... Mount film, 402 ... Electrode chip, 403 ... Mirror chip, 411 ... Substrate, 412 ... Frame part, 413 ... Recessed part, 414 ... Electrode part.

Claims (6)

一部に反射面が形成された可動構造体を備えたミラー基板の製造方法であって、
表面側に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、
前記単結晶シリコン層の表面に貫通する開口部を備えた第１マスクパターンを形成する第２の工程と、
前記第１マスクパターンをマスクとして前記単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、前記単結晶シリコン層に開口部及びこの開口部内部に連結部材で連結する可動構造体を形成する第３の工程と、
前記第１マスクパターンを除去した後、感光性を有する第１樹脂膜が形成された第１基材を用意し、この第１基材に形成された前記第１樹脂膜を前記単結晶シリコン層の表面に貼り付ける第４の工程と、
前記第１基材を前記第１樹脂膜より剥離することで、前記第１樹脂膜が前記単結晶シリコン層の表面に形成された状態とする第５の工程と、
前記第１樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、少なくとも前記可動構造体を覆いかつ前記可動構造体の周囲の前記単結晶シリコン層の一部にわたる保護パターンを形成し、前記可動構造体が前記保護パターンに固定された状態とする第６の工程と、
感光性を有する第２樹脂膜を前記シリコン基板の裏面に形成する第７の工程と、
前記第２樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、前記可動構造体及び前記可動構造体の周囲にわたる領域に対応する開口部を備えた第２マスクパターンを形成する第８の工程と、
前記第２マスクパターンをマスクとして前記シリコン基板及び埋め込み絶縁層を選択的に除去して基板開口部を形成し、前記単結晶シリコン層の前記可動構造体及び前記可動構造体の周囲にわたる領域の裏面が露出した状態とする第９の工程と、
前記第２マスクパターンを除去する第１０の工程と、
前記シリコン基板の裏面側より前記単結晶シリコン層に形成された開口部を介して前記保護パターンの一部を除去し、開口の面積が前記単結晶シリコン層に形成された開口部より広い凹部を前記保護パターンに形成する第１１の工程と、
前記シリコン基板の裏面側より金属を堆積することで、前記可動構造体の裏面に金属膜を形成する第１２の工程と、
前記保護パターンを除去する第１３の工程と
を少なくとも備えたことを特徴とするミラー基板の製造方法。A method of manufacturing a mirror substrate comprising a movable structure partly formed with a reflecting surface,
A first step of preparing a silicon substrate having a single crystal silicon layer on the surface side through a buried insulating layer;
A second step of forming a first mask pattern having an opening penetrating the surface of the single crystal silicon layer;
A third step of selectively etching the single crystal silicon layer using the first mask pattern as a mask to form an opening in the single crystal silicon layer and a movable structure connected to the inside of the opening by a connecting member; ,
After removing the first mask pattern, a first base material on which a photosensitive first resin film is formed is prepared, and the first resin film formed on the first base material is used as the single crystal silicon layer. A fourth step of attaching to the surface of
A fifth step in which the first resin film is formed on the surface of the single crystal silicon layer by peeling the first base material from the first resin film;
Removing a part of the first resin film by exposure and development, forming a protective pattern covering at least the movable structure and covering a part of the single crystal silicon layer around the movable structure; A sixth step in which is fixed to the protective pattern;
A seventh step of forming a photosensitive second resin film on the back surface of the silicon substrate;
An eighth step of removing a part of the second resin film by exposure and development to form a second mask pattern having an opening corresponding to a region extending around the movable structure and the movable structure;
The silicon substrate and the buried insulating layer are selectively removed using the second mask pattern as a mask to form a substrate opening, and the back surface of the movable structure of the single crystal silicon layer and a region extending around the movable structure A ninth step in which is exposed;
A tenth step of removing the second mask pattern;
A part of the protective pattern is removed from the back surface side of the silicon substrate through an opening formed in the single crystal silicon layer, and a recess having an opening area wider than the opening formed in the single crystal silicon layer is formed. An eleventh step of forming the protective pattern;
By depositing a metal from the back side of the silicon substrate, and the first and second step of forming a metal film on the back surface of the movable structure,
And a third step of removing the protective pattern. A method of manufacturing a mirror substrate, comprising: 一部に反射面が形成された可動構造体を備えたミラー基板の製造方法であって、
表面側に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、
前記単結晶シリコン層の表面に貫通する開口部を備えた第１マスクパターンを形成する第２の工程と、
前記第１マスクパターンをマスクとして前記単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、前記単結晶シリコン層に開口部及びこの開口部内部に連結部材で連結する可動構造体を形成する第３の工程と、
前記第１マスクパターンを除去した後、感光性を有する第１樹脂膜が形成された第１基材を用意し、この第１基材に形成された前記第１樹脂膜を前記単結晶シリコン層の表面に貼り付け、前記第１樹脂膜が前記単結晶シリコン層の表面に形成された状態とする第４の工程と、
感光性を有する第２樹脂膜を前記シリコン基板の裏面に形成する第５の工程と、
前記第２樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、前記可動構造体及び前記可動構造体の周囲にわたる領域に対応する開口部を備えた第２マスクパターンを形成する第６の工程と、
前記第２マスクパターンをマスクとして前記シリコン基板及び埋め込み絶縁層を選択的に除去して基板開口部を形成し、前記単結晶シリコン層の前記可動構造体及び前記可動構造体の周囲にわたる領域の裏面が露出した状態とする第７の工程と、
前記第２マスクパターンを除去する第８の工程と、
前記シリコン基板の裏面側より前記単結晶シリコン層に形成された開口部を介して前記第１樹脂膜の一部を除去し、開口の面積が前記単結晶シリコン層に形成された開口部より広く、前記第１基材にまで貫通する開口部を前記第１樹脂膜に形成する第９の工程と、
前記シリコン基板の裏面側より金属を堆積することで、前記可動構造体の裏面に金属膜を形成する第１０の工程と、
前記第１基材を前記第１樹脂膜より剥離した後、前記第１樹脂膜を除去する第１１の工程と
を少なくとも備えたことを特徴とするミラー基板の製造方法。A method of manufacturing a mirror substrate comprising a movable structure partly formed with a reflecting surface,
A first step of preparing a silicon substrate having a single crystal silicon layer on the surface side through a buried insulating layer;
A second step of forming a first mask pattern having an opening penetrating the surface of the single crystal silicon layer;
A third step of selectively etching the single crystal silicon layer using the first mask pattern as a mask to form an opening in the single crystal silicon layer and a movable structure connected to the inside of the opening by a connecting member; ,
After removing the first mask pattern, a first base material on which a photosensitive first resin film is formed is prepared, and the first resin film formed on the first base material is used as the single crystal silicon layer. A fourth step in which the first resin film is formed on the surface of the single crystal silicon layer;
A fifth step of forming a photosensitive second resin film on the back surface of the silicon substrate;
A sixth step of removing a part of the second resin film by exposure and development, and forming a second mask pattern having an opening corresponding to a region extending around the movable structure and the movable structure;
The silicon substrate and the buried insulating layer are selectively removed using the second mask pattern as a mask to form a substrate opening, and the back surface of the movable structure of the single crystal silicon layer and a region extending around the movable structure A seventh step in which is exposed;
An eighth step of removing the second mask pattern;
A part of the first resin film is removed from the back surface side of the silicon substrate through the opening formed in the single crystal silicon layer, and the area of the opening is wider than the opening formed in the single crystal silicon layer. A ninth step of forming, in the first resin film, an opening that penetrates to the first base material;
A tenth step of forming a metal film on the back surface of the movable structure by depositing metal from the back surface side of the silicon substrate;
An eleventh step of removing the first resin film after peeling the first base material from the first resin film. 一部に反射面が形成された可動構造体を備えたミラー基板の製造方法であって、
表面側に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、
前記シリコン基板の裏面に保護膜を形成する第２の工程と、
前記単結晶シリコン層の表面に貫通する開口部を備えた第１マスクパターンを形成する第３の工程と、
前記第１マスクパターンをマスクとして前記単結晶シリコン層を選択的にエッチングしてパターンを形成し、前記単結晶シリコン層に開口部及びこの開口部内部に連結部材で連結する可動構造体を形成する第４の工程と、
前記第１マスクパターン及び前記単結晶シリコン層に形成されたパターンをマスクとして前記埋め込み絶縁層をエッチングしてパターンを形成する第５の工程と、
前記第１マスクパターン、前記単結晶シリコン層に形成されたパターン、及び前記埋め込み絶縁層に形成されたパターンをマスクとして前記シリコン基板をエッチングしてパターンを形成する第６の工程と、
前記第１マスクパターンを除去した後、前記単結晶シリコン層の表面側より金属を堆積することで前記単結晶シリコン層の表面に第１金属膜を形成する第７の工程と、
感光性を有する第１樹脂膜が形成された第１基材を用意し、この第１基材に形成された前記第１樹脂膜を前記単結晶シリコン層の上の前記第１金属膜の表面に貼り付ける第８の工程と、
前記第１基材を前記第１樹脂膜より剥離することで、前記第１樹脂膜が前記単結晶シリコン層の上の前記第１金属膜の表面に形成された状態とする第９の工程と、
前記第１樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、少なくとも前記可動構造体を覆いかつ前記可動構造体の周囲の前記単結晶シリコン層の一部にわたる保護パターンを形成し、前記可動構造体が前記第１金属膜を介して前記保護パターンに固定された状態とする第１０の工程と、
前記保護膜を除去した後、感光性を有する第２樹脂膜が形成された第２基材を用意し、この第２基材に形成された前記第２樹脂膜を前記シリコン基板の裏面に貼り付ける第１１の工程と、
前記第２基材を前記第２樹脂膜より剥離することで、前記第２樹脂膜が前記シリコン基板の裏面に形成された状態とする第１２の工程と、
前記第２樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、前記可動構造体及び前記可動構造体の周囲にわたる領域に対応する開口部を備えた第２マスクパターンを形成する第１３の工程と、
前記第２マスクパターンをマスクとして前記シリコン基板及び埋め込み絶縁層を選択的に除去して基板開口部を形成し、前記単結晶シリコン層の前記可動構造体及び前記可動構造体の周囲にわたる領域の裏面が露出した状態とする第１４の工程と、
前記第２マスクパターンを除去する第１５の工程と、
前記シリコン基板の裏面側より前記単結晶シリコン層に形成された開口部を介して前記保護パターンの一部を除去し、開口の面積が前記単結晶シリコン層に形成された開口部より広い凹部を前記保護パターンに形成する第１６の工程と、
前記シリコン基板の裏面側より金属を堆積することで、前記可動構造体の裏面に第２金属膜を形成する第１７の工程と、
前記保護パターンを除去する第１８の工程と
を少なくとも備えたことを特徴とするミラー基板の製造方法。A method of manufacturing a mirror substrate comprising a movable structure partly formed with a reflecting surface,
A first step of preparing a silicon substrate having a single crystal silicon layer on the surface side through a buried insulating layer;
A second step of forming a protective film on the back surface of the silicon substrate;
A third step of forming a first mask pattern having an opening penetrating the surface of the single crystal silicon layer;
Using the first mask pattern as a mask, the single crystal silicon layer is selectively etched to form a pattern, and an opening is formed in the single crystal silicon layer, and a movable structure connected to the inside of the opening by a connecting member is formed. A fourth step;
A fifth step of forming a pattern by etching the buried insulating layer using the first mask pattern and the pattern formed in the single crystal silicon layer as a mask;
A sixth step of forming a pattern by etching the silicon substrate using the first mask pattern, the pattern formed in the single crystal silicon layer, and the pattern formed in the buried insulating layer as a mask;
A seventh step of forming a first metal film on the surface of the single crystal silicon layer by depositing metal from the surface side of the single crystal silicon layer after removing the first mask pattern;
A first base material on which a photosensitive first resin film is formed is prepared, and the first resin film formed on the first base material is formed on the surface of the first metal film on the single crystal silicon layer. An eighth step of attaching to the
A ninth step of peeling the first base material from the first resin film so that the first resin film is formed on the surface of the first metal film on the single crystal silicon layer; ,
Removing a part of the first resin film by exposure and development, forming a protective pattern covering at least the movable structure and covering a part of the single crystal silicon layer around the movable structure; A tenth step that is fixed to the protective pattern via the first metal film;
After removing the protective film, a second base material on which a photosensitive second resin film is formed is prepared, and the second resin film formed on the second base material is attached to the back surface of the silicon substrate. An eleventh step of attaching;
A twelfth step in which the second resin film is formed on the back surface of the silicon substrate by peeling the second base material from the second resin film;
A thirteenth step of removing a part of the second resin film by exposure and development to form a second mask pattern having an opening corresponding to a region extending around the movable structure and the movable structure;
The silicon substrate and the buried insulating layer are selectively removed using the second mask pattern as a mask to form a substrate opening, and the back surface of the movable structure of the single crystal silicon layer and the region surrounding the movable structure A fourteenth step in which is exposed;
A fifteenth step of removing the second mask pattern;
A part of the protective pattern is removed from the back surface side of the silicon substrate through the opening formed in the single crystal silicon layer, and a recess having an opening area wider than the opening formed in the single crystal silicon layer is formed. A sixteenth step of forming the protective pattern;
By depositing a metal from the back side of the silicon substrate, and the first 7 of the step of forming a second metal film on the back surface of the movable structure,
Method of manufacturing a mirror substrate, characterized in that it comprises at least a step of the first 8 of removing the protection pattern. 一部に反射面が形成された可動構造体の回動により前記反射面を変位させて光スイッチ動作を行う光スイッチ装置の製造方法であって、
表面側に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、
前記単結晶シリコン層の表面に貫通する開口部を備えた第１マスクパターンを形成する第２の工程と、
前記第１マスクパターンをマスクとして前記単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、前記単結晶シリコン層に開口部及びこの開口部内部に連結部材で連結する可動構造体を形成する第３の工程と、
前記第１マスクパターンを除去した後、感光性を有する第１樹脂膜が形成された第１基材を用意し、この第１基材に形成された前記第１樹脂膜を前記単結晶シリコン層の表面に貼り付ける第４の工程と、
前記第１基材を前記第１樹脂膜より剥離することで、前記第１樹脂膜が前記単結晶シリコン層の表面に形成された状態とする第５の工程と、
前記第１樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、少なくとも前記可動構造体を覆いかつ前記可動構造体の周囲の前記単結晶シリコン層の一部にわたる保護パターンを形成し、前記可動構造体が前記保護パターンに固定された状態とする第６の工程と、
感光性を有する第２樹脂膜を前記シリコン基板の裏面に形成する第７の工程と、
前記第２樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、前記可動構造体及び前記可動構造体の周囲にわたる領域に対応する開口部を備えた第２マスクパターンを形成する第８の工程と、
前記第２マスクパターンをマスクとして前記シリコン基板及び埋め込み絶縁層を選択的に除去して基板開口部を形成し、前記単結晶シリコン層の前記可動構造体及び前記可動構造体の周囲にわたる領域の裏面が露出した状態とする第９の工程と、
前記第２マスクパターンを除去する第１０の工程と、
前記シリコン基板の裏面側より前記単結晶シリコン層に形成された開口部を介して前記保護パターンの一部を除去し、開口の面積が前記単結晶シリコン層に形成された開口部より広い凹部を前記保護パターンに形成する第１１の工程と、
前記シリコン基板の裏面側より金属を堆積することで、前記可動構造体の裏面に金属膜を形成する第１２の工程と、
予め用意されたミラー駆動用電極を備えた電極基板に前記可動構造体の周囲の前記単結晶シリコン層の表面を貼り合わせ、前記可動構造体と前記ミラー駆動用電極とが所定距離離間して対向配置した状態とする第１３の工程と、
前記保護パターンを除去する第１４の工程と
を少なくとも備えたことを特徴とする光スイッチ装置の製造方法。A method of manufacturing an optical switch device that performs an optical switch operation by displacing the reflective surface by rotating a movable structure having a reflective surface formed in part,
A first step of preparing a silicon substrate having a single crystal silicon layer on the surface side through a buried insulating layer;
A second step of forming a first mask pattern having an opening penetrating the surface of the single crystal silicon layer;
A third step of selectively etching the single crystal silicon layer using the first mask pattern as a mask to form an opening in the single crystal silicon layer and a movable structure connected to the inside of the opening by a connecting member; ,
After removing the first mask pattern, a first base material on which a photosensitive first resin film is formed is prepared, and the first resin film formed on the first base material is used as the single crystal silicon layer. A fourth step of attaching to the surface of
A fifth step in which the first resin film is formed on the surface of the single crystal silicon layer by peeling the first base material from the first resin film;
Removing a part of the first resin film by exposure and development, forming a protective pattern covering at least the movable structure and covering a part of the single crystal silicon layer around the movable structure; A sixth step in which is fixed to the protective pattern;
A seventh step of forming a photosensitive second resin film on the back surface of the silicon substrate;
An eighth step of removing a part of the second resin film by exposure and development to form a second mask pattern having an opening corresponding to a region extending around the movable structure and the movable structure;
The silicon substrate and the buried insulating layer are selectively removed using the second mask pattern as a mask to form a substrate opening, and the back surface of the movable structure of the single crystal silicon layer and a region extending around the movable structure A ninth step in which is exposed;
A tenth step of removing the second mask pattern;
A part of the protective pattern is removed from the back surface side of the silicon substrate through an opening formed in the single crystal silicon layer, and a recess having an opening area wider than the opening formed in the single crystal silicon layer is formed. An eleventh step of forming the protective pattern;
By depositing a metal from the back side of the silicon substrate, and the first and second step of forming a metal film on the back surface of the movable structure,
The surface of the single crystal silicon layer around the movable structure is bonded to an electrode substrate provided with a mirror driving electrode prepared in advance, and the movable structure and the mirror driving electrode face each other with a predetermined distance therebetween. The first and third steps of placing them;
A method for manufacturing an optical switch device, comprising: at least a fourth step of removing the protective pattern. 一部に反射面が形成された可動構造体を備えた光スイッチ装置の製造方法であって、
表面側に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、
前記単結晶シリコン層の表面に貫通する開口部を備えた第１マスクパターンを形成する第２の工程と、
前記第１マスクパターンをマスクとして前記単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、前記単結晶シリコン層に開口部及びこの開口部内部に連結部材で連結する可動構造体を形成する第３の工程と、
前記第１マスクパターンを除去した後、感光性を有する第１樹脂膜が形成された第１基材を用意し、この第１基材に形成された前記第１樹脂膜を前記単結晶シリコン層の表面に貼り付け、前記第１樹脂膜が前記単結晶シリコン層の表面に形成された状態とする第４の工程と、
感光性を有する第２樹脂膜を前記シリコン基板の裏面に形成する第５の工程と、
前記第２樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、前記可動構造体及び前記可動構造体の周囲にわたる領域に対応する開口部を備えた第２マスクパターンを形成する第６の工程と、
前記第２マスクパターンをマスクとして前記シリコン基板及び埋め込み絶縁層を選択的に除去して基板開口部を形成し、前記単結晶シリコン層の前記可動構造体及び前記可動構造体の周囲にわたる領域の裏面が露出した状態とする第７の工程と、
前記第２マスクパターンを除去する第８の工程と、
前記シリコン基板の裏面側より前記単結晶シリコン層に形成された開口部を介して前記第１樹脂膜の一部を除去し、開口の面積が前記単結晶シリコン層に形成された開口部より広く、前記第１基材にまで貫通する開口部を前記第１樹脂膜に形成する第９の工程と、
前記シリコン基板の裏面側より金属を堆積することで、前記可動構造体の裏面に金属膜を形成する第１０の工程と、
前記第１基材を前記第１樹脂膜より剥離した後、前記第１樹脂膜を除去する第１１の工程と、
感光性を有する第３樹脂膜が形成された第３基材を用意し、この第３基材に形成された前記第３樹脂膜を前記単結晶シリコン層の表面に貼り付ける第１２の工程と、
前記第３基材を前記第３樹脂膜より剥離することで、前記第３樹脂膜が前記単結晶シリコン層の表面に形成された状態とする第１３の工程と、
前記第３樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、少なくとも前記可動構造体を覆いかつ前記可動構造体の周囲の前記単結晶シリコン層の一部にわたる保護パターンを形成し、前記可動構造体が前記保護パターンに固定された状態とする第１４の工程と、
予め用意されたミラー駆動用電極を備えた電極基板に前記可動構造体の周囲の前記単結晶シリコン層の表面を貼り合わせ、前記可動構造体と前記ミラー駆動用電極とが所定距離離間して対向配置した状態とする第１５の工程と、
前記保護パターンを除去する第１６の工程と
を少なくとも備えたことを特徴とする光スイッチ装置の製造方法。A method of manufacturing an optical switch device comprising a movable structure partly formed with a reflective surface,
A first step of preparing a silicon substrate having a single crystal silicon layer on the surface side through a buried insulating layer;
A second step of forming a first mask pattern having an opening penetrating the surface of the single crystal silicon layer;
A third step of selectively etching the single crystal silicon layer using the first mask pattern as a mask to form an opening in the single crystal silicon layer and a movable structure connected to the inside of the opening by a connecting member; ,
After removing the first mask pattern, a first base material on which a photosensitive first resin film is formed is prepared, and the first resin film formed on the first base material is used as the single crystal silicon layer. A fourth step in which the first resin film is formed on the surface of the single crystal silicon layer;
A fifth step of forming a photosensitive second resin film on the back surface of the silicon substrate;
A sixth step of removing a part of the second resin film by exposure and development, and forming a second mask pattern having an opening corresponding to a region extending around the movable structure and the movable structure;
The silicon substrate and the buried insulating layer are selectively removed using the second mask pattern as a mask to form a substrate opening, and the back surface of the movable structure of the single crystal silicon layer and a region extending around the movable structure A seventh step in which is exposed;
An eighth step of removing the second mask pattern;
A part of the first resin film is removed from the back surface side of the silicon substrate through the opening formed in the single crystal silicon layer, and the area of the opening is wider than the opening formed in the single crystal silicon layer. A ninth step of forming, in the first resin film, an opening that penetrates to the first base material;
A tenth step of forming a metal film on the back surface of the movable structure by depositing metal from the back surface side of the silicon substrate;
An eleventh step of removing the first resin film after peeling the first base material from the first resin film;
A twelfth step of preparing a third substrate on which a photosensitive third resin film is formed, and affixing the third resin film formed on the third substrate to the surface of the single crystal silicon layer; ,
A thirteenth step in which the third resin film is formed on the surface of the single crystal silicon layer by peeling the third base material from the third resin film;
Removing a part of the third resin film by exposure and development, forming a protective pattern covering at least the movable structure and covering a part of the single crystal silicon layer around the movable structure; A fourteenth step in which is fixed to the protective pattern;
The surface of the single crystal silicon layer around the movable structure is bonded to an electrode substrate provided with a mirror driving electrode prepared in advance, and the movable structure and the mirror driving electrode face each other with a predetermined distance therebetween. A fifteenth step for placing the device;
A method for manufacturing an optical switch device, comprising: at least a sixteenth step of removing the protective pattern. 一部に反射面が形成された可動構造体の回動により前記反射面を変位させて光スイッチ動作を行う光スイッチ装置の製造方法であって、
表面側に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、
前記シリコン基板の裏面に保護膜を形成する第２の工程と、
前記単結晶シリコン層の表面に貫通する開口部を備えた第１マスクパターンを形成する第３の工程と、
前記第１マスクパターンをマスクとして前記単結晶シリコン層を選択的にエッチングしてパターンを形成し、前記単結晶シリコン層に開口部及びこの開口部内部に連結部材で連結する可動構造体を形成する第４の工程と、
前記第１マスクパターン及び前記単結晶シリコン層に形成されたパターンをマスクとして前記埋め込み絶縁層をエッチングしてパターンを形成する第５の工程と、
前記第１マスクパターン、前記単結晶シリコン層に形成されたパターン、及び前記埋め込み絶縁層に形成されたパターンをマスクとして前記シリコン基板をエッチングしてパターンを形成する第６の工程と、
前記第１マスクパターンを除去した後、前記単結晶シリコン層の表面側より金属を堆積することで前記単結晶シリコン層の表面に第１金属膜を形成する第７の工程と、
感光性を有する第１樹脂膜が形成された第１基材を用意し、この第１基材に形成された前記第１樹脂膜を前記単結晶シリコン層の上の前記第１金属膜の表面に貼り付ける第８の工程と、
前記第１基材を前記第１樹脂膜より剥離することで、前記第１樹脂膜が前記単結晶シリコン層の上の前記第１金属膜の表面に形成された状態とする第９の工程と、
前記第１樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、少なくとも前記可動構造体を覆いかつ前記可動構造体の周囲の前記単結晶シリコン層の一部にわたる保護パターンを形成し、前記可動構造体が前記第１金属膜を介して前記保護パターンに固定された状態とする第１０の工程と、
前記保護膜を除去した後、感光性を有する第２樹脂膜が形成された第２基材を用意し、この第２基材に形成された前記第２樹脂膜を前記シリコン基板の裏面に貼り付ける第１１の工程と、
前記第２基材を前記第２樹脂膜より剥離することで、前記第２樹脂膜が前記シリコン基板の裏面に形成された状態とする第１２の工程と、
前記第２樹脂膜の一部を露光及び現像により除去し、前記可動構造体及び前記可動構造体の周囲にわたる領域に対応する開口部を備えた第２マスクパターンを形成する第１３の工程と、
前記第２マスクパターンをマスクとして前記シリコン基板及び埋め込み絶縁層を選択的に除去して基板開口部を形成し、前記単結晶シリコン層の前記可動構造体及び前記可動構造体の周囲にわたる領域の裏面が露出した状態とする第１４の工程と、
前記第２マスクパターンを除去する第１５の工程と、
前記シリコン基板の裏面側より前記単結晶シリコン層に形成された開口部を介して前記保護パターンの一部を除去し、開口の面積が前記単結晶シリコン層に形成された開口部より広い凹部を前記保護パターンに形成する第１６の工程と、
前記シリコン基板の裏面側より金属を堆積することで、前記可動構造体の裏面に第２金属膜を形成する第１７の工程と、
予め用意されたミラー駆動用電極を備えた電極基板に前記可動構造体の周囲の前記単結晶シリコン層の表面を貼り合わせ、前記可動構造体と前記ミラー駆動用電極とが所定距離離間して対向配置した状態とする第１８の工程と、
前記保護パターンを除去する第１９の工程と
を少なくとも備えたことを特徴とする光スイッチ装置の製造方法。A method of manufacturing an optical switch device that performs an optical switch operation by displacing the reflective surface by rotating a movable structure having a reflective surface formed in part,
A first step of preparing a silicon substrate having a single crystal silicon layer on the surface side through a buried insulating layer;
A second step of forming a protective film on the back surface of the silicon substrate;
A third step of forming a first mask pattern having an opening penetrating the surface of the single crystal silicon layer;
Using the first mask pattern as a mask, the single crystal silicon layer is selectively etched to form a pattern, and an opening is formed in the single crystal silicon layer, and a movable structure connected to the inside of the opening by a connecting member is formed. A fourth step;
A fifth step of forming a pattern by etching the buried insulating layer using the first mask pattern and the pattern formed in the single crystal silicon layer as a mask;
A sixth step of forming a pattern by etching the silicon substrate using the first mask pattern, the pattern formed in the single crystal silicon layer, and the pattern formed in the buried insulating layer as a mask;
A seventh step of forming a first metal film on the surface of the single crystal silicon layer by depositing metal from the surface side of the single crystal silicon layer after removing the first mask pattern;
A first base material on which a photosensitive first resin film is formed is prepared, and the first resin film formed on the first base material is formed on the surface of the first metal film on the single crystal silicon layer. An eighth step of attaching to the
A ninth step of peeling the first base material from the first resin film so that the first resin film is formed on the surface of the first metal film on the single crystal silicon layer; ,
Removing a part of the first resin film by exposure and development, forming a protective pattern covering at least the movable structure and covering a part of the single crystal silicon layer around the movable structure; A tenth step that is fixed to the protective pattern via the first metal film;
After removing the protective film, a second base material on which a photosensitive second resin film is formed is prepared, and the second resin film formed on the second base material is attached to the back surface of the silicon substrate. An eleventh step of attaching;
A twelfth step in which the second resin film is formed on the back surface of the silicon substrate by peeling the second base material from the second resin film;
A thirteenth step of removing a part of the second resin film by exposure and development to form a second mask pattern having an opening corresponding to a region extending around the movable structure and the movable structure;
The silicon substrate and the buried insulating layer are selectively removed using the second mask pattern as a mask to form a substrate opening, and the back surface of the movable structure of the single crystal silicon layer and the region surrounding the movable structure A fourteenth step in which is exposed;
A fifteenth step of removing the second mask pattern;
A part of the protective pattern is removed from the back surface side of the silicon substrate through the opening formed in the single crystal silicon layer, and a recess having an opening area wider than the opening formed in the single crystal silicon layer is formed. A sixteenth step of forming the protective pattern;
By depositing a metal from the back side of the silicon substrate, and the first 7 of the step of forming a second metal film on the back surface of the movable structure,
The surface of the single crystal silicon layer around the movable structure is bonded to an electrode substrate provided with a mirror driving electrode prepared in advance, and the movable structure and the mirror driving electrode face each other with a predetermined distance therebetween. a step of the first 8 to the arrangement state,
A method for manufacturing an optical switch device, comprising: at least a ninth step of removing the protective pattern.
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