JP2006032716A - メンブレンチップ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＳＯＩウエハをチップに分割する際の、メンブレン破損が容易に防止できるメンブレンチップ製造方法を提供すること。
【解決手段】 本発明のメンブレンチップ製造方法は、露光・現像工程でチップ分割ライン５０を作製し（Ｓ１０４）、エッチング工程においてメンブレンと一緒にチップ分割ライン５０を加工し（Ｓ１１０）、当該チップ分割ライン５０を用いてメンブレンチップ５２に分割する（Ｓ１１２）ことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、眼底カメラ、ヘッドアップディスプレイ、天体望遠鏡、レーザ照射装置等に用いて好適な可変形状ミラー装置に用いられるメンブレンチップの製造方法に関する。

シリコンチップを用いた半導体装置の製造方法は、例えば特許文献１に記載されている。他方、本出願人は眼底カメラ等に用いられる可変形状ミラー装置の部品として、メンブレンチップを用いている。このような、メンブレンチップは、パターニングしたＳＯＩ(Silicon On Insulator)ウエハをエッチングしてメンブレンを作製し、ダイシング装置でＳＯＩウエハをチップに分割して、メンブレンチップを作製している。

特開平３−３０３５７号公報 第１Ａ図〜第１Ｌ図

しかし、エッチング工程の後、ダイシング装置でＳＯＩウエハをチップに分割する際に、ダイシングで使用する流水によってメンブレンが破損する場合があった。メンブレンは薄いので、曲げ変形に弱いのである。そのため、他のウエハやガラス、樹脂などでメンブレンを覆って保護するなどの、メンブレンが破損しないための工夫が必要となり、製造工程が複雑になるという課題があった。また、ダイシング後に他のウエハやガラス、樹脂などをはずして、メンブレン部を洗浄しなければならならず、煩雑な作業が強いられるため、効率的な作業や処理が望まれていた。

本発明は、上述する課題を解決するもので、ＳＯＩウエハをチップに分割する際のメンブレン破損が容易に防止できるメンブレンチップ製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成する本発明のメンブレンチップ製造方法は、例えば図１１（Ａ）と図２〜図１０で示すように、露光・現像工程でチップ分割ラインを作製し（Ｓ１０４）、エッチング工程においてメンブレンと一緒にチップ分割ラインを加工し（Ｓ１１０）、当該チップ分割ラインを用いてメンブレンチップに分割する（Ｓ１１２）ことを特徴とする。

前記目的を達成する本発明のメンブレンチップ製造方法は、例えば図２で示すように、ハンドル層３０、酸化層３２及びデバイス層３４から形成される第１基板上にフォトレジスト層３６を形成するステップ（Ｓ１０２）と、その少なくとも反射鏡形成個所（図７：４４）と各メンブレンチップの隣接凹部（図７：４２）を形成する個所のフォトレジストを除去するように、所定のパターンで露光し、所定形状のフォトレジスト層を形成するステップ（図４：Ｓ１０４）と、前記第１基板と第２基板４０とを貼り合わせるステップ（図５：Ｓ１０８）と、前記レジスト除去部分のハンドル層をエッチング処理により除去するステップ（図６：Ｓ１１０）と、隣接凹部において前記第１基板と第２基板４０とを分離するステップ（図８：Ｓ１１４）と、各メンブレンチップを分離するステップ（図７：Ｓ１１２）と、反射鏡形成個所の酸化層を除去するステップ（図９：Ｓ１１８）と、除去部分に反射層を形成するステップ（図１０：Ｓ１２０）とを有している。好ましくは、反射鏡形成個所の酸化層を除去するステップの直前で、フォトレジスト層を除去するステップ（図８：Ｓ１１６）を設けるとよい。

本発明のメンブレンチップ製造方法において、好ましくは、図３に示すように、前記第１基板の一面から大部分の領域をハンドル層３０で形成し、ハンドル層３０はシリコンにより形成され、酸化層３２は酸化シリコンにより形成され、デバイス層３４はシリコンにより形成されているとよい。

本発明のメンブレンチップ製造方法において、好ましくは、エッチングは、ドライエッチングとすると、メンブレンと一緒にチップ分割ラインが加工でき、好ましい。

本発明のメンブレンチップ製造方法において、好ましくは、図７に示すように、隣接凹部４２における各メンブレンチップの分離は、隣接凹部４２に器具を挿入し、破断させると、メンブレン１３に加わる応力が小さくなり、メンブレン１３が破損する蓋然性が低くなる。

本発明のメンブレンチップ製造方法において、好ましくは、例えば図１１（Ａ）に示すように、隣接凹部４０は大略直角の屈曲部を含む形状であると、一枚当りの第１基板で取れるメンブレンチップの枚数が増加して好ましい。

本発明のメンブレンチップ製造方法によれば、ダイシング装置を用いずにメンブレンチップを切り離すことができるので、メンブレンが破損することなく、歩留まりの向上に貢献する。また、本発明のメンブレンチップ製造方法によれば、従来の製造方法よりも工程を減らして、より安価にメンブレンチップを作製することが可能である。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明のメンブレンチップが用いられる装置の一例を説明する構成図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面図を示すと共に、併せて電圧制御回路を示している。図において、本発明の可変形状ミラーは、電極基板としてのプリント基板１１、シリコン基板１２、シリコンメンブレンとしてのメンブレン１３、スペーサ１４、反射膜１５、電極１６、電圧制御回路２０を備えている。

電極基板１１は、例えばガラスエポキシ樹脂系の低膨張多層プリント基板で、熱膨張係数αは、例えば８〜１２［ｐｐｍ／℃］になっている。電極基板１１に用いる多層プリント基板は、例えばプレス成型をして表面を研磨した後に切断される為、全体的に反りがあるから、できるだけ反り量を小さくするため、多層プリント基板材料として反りを抑えられる材料を選定するとよい。配線パターン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅは、それぞれ電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅに駆動電圧を通電するもので、多層プリント基板の複数層に形成されている。

シリコン基板１２は、例えば単結晶シリコンや多結晶シリコンで、例えば厚さ数百μｍを有している。メンブレン１３は、シリコン基板１２に対する選択エッチング処理により製作されるもので、可撓性を有しており、例えば厚さ６μｍ程度の厚みを有している。

スペーサ１４は、メンブレン１３と電極１６とのギャップ長を所定値に保持する為に用いられるもので、例えば剛性の高い球等が用いられる。電極１６は、プリント基板１１の上に所定数形成される。反射膜１５は、メンブレン１３に反射率の高い材料を蒸着して形成するもので、例えばアルミ等の反射率の高い金属膜が用いられる。電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅは、個別に電圧制御回路２０によって電圧駆動される。

以下に可変形状ミラーに用いて好適なメンブレンチップの作成方法を説明する。図２は、メンブレンチップの作成手順を説明するフローチャートである。まず、ＳＯＩ(Silicon on Insulator)ウエハを洗浄する（Ｓ１００）。図３はＳＯＩウェハの一例を示す断面図である。第１基板としてのＳＯＩウェハは、例えばハンドル層３０、酸化層３２、デバイス層３４の３層構造になっている。ＳＯＩウェハが４インチの場合の各層の厚さは、例えば、シリコンのハンドル層３０が４００μｍ、酸化けい素の酸化層３２が１μｍ、シリコンのデバイス層３４が６μｍになっている。

次に、ハンドル層３０の表面にフォトレジスト３６を塗布して、フォトリソ層を形成する（Ｓ１０２）。次に、反射鏡形成個所（図７：４４）と各メンブレンチップの隣接凹部（図７：４２）を形成する個所のフォトレジストを除去するように、所定のパターンで露光し、所定形状のフォトレジスト層を形成する（Ｓ１０４）。そして、フォトリソ層を露光し、現像を行う（Ｓ１０６）。図４はフォトリソグラフィーの説明図である。基板とフォトレジスト組成物の間の接着力を向上させるために、ＨＭＤＳ(ヘキサメチルジシラザン；Hexamethyldisilazane）をハンドル層３０の表面に塗布し、次にレジストを例えば１回塗りで塗布する。レジストの厚さは、例えば１０μｍ程度とする。露光パワーは、例えば２４［ｍｗ／ｃｍ^２］で、露光時間は例えば１５秒とする。現像は、所定の現像液に露光処理したハンドル層３０を、例えば３分程度浸して行なう。

次に、放熱を考慮してＳＯＩウエハと第２基板としてのＳｉウエハ４０をフォトレジスト３８で貼り合せる（Ｓ１０８）。図５はＳＯＩウエハとＳｉウエハの貼り合せ処理の説明図である。フォトレジスト３８の厚みは、放熱を考慮して薄くした方が望ましい。

次に、深堀エッチング装置でハンドル層３０を除去して、酸化層３２までドライエッチングを行なう（Ｓ１１０）。図６はドライエッチング処理の一例を説明する図である。ドライエッチング処理では、例えば深堀エッチング装置（ＩＣＰ−ＲＩＥ：Inductively Coupled Plasma-Reactive Ion Etching）を用いて酸化層３２までエッチングを行う。エッチング速度は、例えば８［μｍ／分］であり、エッチングストップ層として酸化層３２までエッチングを行う。ここで、隣接凹部としてのチップ分割溝４２と反射膜形成箇所４４のハンドル層３０が除去される。

続いて、隣接凹部としてのチップ分割溝４２に残った酸化層３２とデバイス層３４を、器具で破断する（Ｓ１１２）。図７は、チップの破断処理の説明図である。例えば、カミソリのような鋭利な刃物を当てて、酸化層３２とデバイス層３４を切断する。

また、ＳＯＩウエハとＳｉウエハ４０を分離する（Ｓ１１４）。そして、レジスト層３６、３８を除去して、チップの分離を行なう（Ｓ１１６）。図８は、レジスト層除去処理の説明図である。チップの破断処理の後、アセトンに浸してフォトレジスト３６、３８を除去する。なお、Ｓ１１２とＳ１１４・Ｓ１１６は逆でも良い。即ち、アセトンに浸してフォトレジスト３６、３８を除去した後、チップ分割溝４２に残った酸化層３２、デバイス層３４を器具で破断してもよい。残った酸化層３２とデバイス層３４の厚さは厚くても１０μｍ以下なので、器具で容易に破断することができる。器具はダイシングラインよりも細いものであればよく、例えばカミソリのような鋭利な刃物を用いる。

次に、フッ酸溶液を用いて反射膜形成箇所４４の酸化層３２を除去する（Ｓ１１８）。図９は、酸化層除去処理の説明図である。フッ酸溶液は、例えば４６％ＨＦとし、室温で４分程度処理する。

次に、メンブレン１３となるデバイス層３４に、アルミニュームＡｌを蒸着し、反射膜形成箇所４４に反射膜１５としてのミラーを作製する（Ｓ１２０）。図１０は、Ａｌ蒸着の説明図である。蒸着するアルミニュームＡｌの厚さは、例えば０．１μｍとする。以上の工程によりメンブレンチップを作製することができる。

図１１は、パターニングしたＳＯＩウェハの説明図で、（Ａ）は千鳥配置、（Ｂ）は桝目配置を示してある。図１１（Ａ）では、メンブレン１３を千鳥に配置して、４インチウェハから採取できるチップの個数を多くしている。チップ分離ライン５０は、チップ一個毎の長さで直角に曲がっている為、ダイシング装置でダイシングすることが容易でないが、本発明によるメンブレンチップ製造方法を用いると容易に、メンブレンチップ５２に分割できる。従って、１枚の４インチＳＯＩウェハにメンブレンチップ５２を２３枚作製することができ、単位ＳＯＩウェハ当りのメンブレンチップの取出し数を多くできる。

図１１（Ｂ）は、比較の為の従来例で、メンブレン１３を桝目に配置して、チップ分離ライン５４を直線にして、ダイシング装置を用いた従来の切断方法を利用できる状態にしてある。ダイシング装置を用いることで、チップ分離作業が簡便になるが、１枚の４インチＳＯＩウェハにメンブレンチップ５６を２１枚しか作製できず、しかも切り離しの際にメンブレンが破損すると言う課題がある。

本発明のメンブレンチップが用いられる装置の一例を説明する構成図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面図を示している。 メンブレンチップの作成手順を説明するフローチャートである。 ＳＯＩウェハの一例を示す断面図である。 フォトリソグラフィーの説明図である。 ＳＯＩウエハとＳｉウエハの貼り合せ処理の説明図である。 ドライエッチング処理の一例を説明する図である。 チップの破断処理の説明図である。 レジスト層除去処理の説明図である。 酸化層除去処理の説明図である。 Ａｌ蒸着の説明図である。 パターニングしたＳＯＩウェハの説明図である。

符号の説明

１０ 可変形状ミラー
１１ 電極基板（プリント基板）
１２ シリコン基板
１３ メンブレン（シリコンメンブレン）
１６ 電極
３０ ハンドル層
３２ 酸化層
３４ デバイス層
５０ チップ分割ライン
５２ メンブレンチップ
５４ チップ分割ライン
５６ メンブレンチップ

Claims (6)

1. 露光・現像工程でチップ分割ラインを作製し；
   エッチング工程においてメンブレンと一緒にチップ分割ラインを加工し；
   当該チップ分割ラインを用いてメンブレンチップに分割することを特徴とするメンブレンチップ製造方法。
2. ハンドル層、酸化層及びデバイス層から形成される第１基板上にフォトレジスト層を形成するステップと；
   その少なくとも反射鏡形成個所と各メンブレンチップの隣接凹部を形成する個所のフォトレジストを除去するように、所定のパターンで露光し、所定形状のフォトレジスト層を形成するステップと；
   前記第１基板と第２基板とを貼り合わせるステップと；
   前記レジスト除去部分のハンドル層をエッチング処理により除去するステップと；
   前記第１基板と第２基板とを分離するステップと；
   前記隣接凹部において各メンブレンチップを分離するステップと；
   前記反射鏡形成個所の酸化層を除去するステップと；
   前記除去部分に反射層を形成するステップと；
   を有するメンブレンチップ製造方法。
3. 前記第１基板の一面から大部分の領域をハンドル層で形成し；
   前記ハンドル層はシリコンにより形成され、前記酸化層は酸化シリコンにより形成され、前記デバイス層はシリコンにより形成されていることを特徴とする請求項２記載のメンブレンチップ製造方法。
4. 前記エッチングは、ドライエッチングであることを特徴とする請求項２記載のメンブレンチップ製造方法。
5. 前記隣接凹部における各メンブレンチップの分離は、隣接凹部に器具を挿入し、破断させることを特徴とする請求項２記載のメンブレンチップ製造方法。
6. 前記隣接凹部は屈曲部を含む形状であることを特徴とする請求項２記載のメンブレンチップ製造方法。
   

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