JP2006266699A - 力学量センサの異物除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体基板にトレンチを形成することにより柱状の可動電極と固定部とをパターニングしてなる加速度センサの異物除去方法において、半導体基板に付着している異物をより確実に除去する。
【解決手段】 半導体基板１０の基板面と平行な第１の方向Ｘに延びる柱状の可動電極２４と、可動電極２４の周囲に隙間を有して設けられた固定部３０、４０とがパターニングされており、可動電極２４における基板面と直交方向Ｚに沿った柱の断面は、基板面と平行且つ第１の方向Ｘと直交する第２の方向Ｙよりも、基板面と直交方向Ｚの方が長い形状となっている加速度センサ１００の異物除去方法において、半導体基板１０に対して、第２の方向Ｙに沿った第１の振動と、第１の振動よりも強い振動であって基板面と直交方向Ｚに沿った第２の振動とを交互に付与する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、角速度センサや加速度センサなど、半導体基板にトレンチを形成することにより柱状の可動部と固定部とをパターニングしてなる力学量センサにおいて、半導体基板に付着した異物を除去する異物除去方法に関する。

一般に、この種の力学量センサは半導体プロセスを用いて製造される。すなわち、この力学量センサは、半導体基板に、エッチングなどによりトレンチを形成し、それにより半導体基板からリリースされ変位可能な状態の柱状の可動部と、この可動部の周囲に隙間を有して設けられた固定部とをパターニングしてなる。

そして、このような力学量センサにおいては、角速度や加速度などの力学量の印加によって可動部が変位したときに可動部と固定部との距離が変化するが、たとえば、この距離変化に伴う可動部と固定部との間の容量変化を検出し、それにより印加力学量を検出するようにしている。

ここで、この力学量センサにおいては、たとえば、可動部とこれに対向する固定部とは、互いに櫛歯形状をなし、これら両部を構成する櫛歯が互いにかみ合った形となっているものがよく知られている。

つまり、このような可動部は、半導体基板の基板面と平行方向に延びるとともに一端が固定端、他端が解放端である柱形状をなすものであり、且つ、半導体基板の基板面と直交方向に沿った柱の断面が、基板面と平行方向よりも基板面と直交方向の方が長い長方形であるもの、すなわち直方体をなすことが一般的である。

そして、このような基板面と平行方向に延びる柱形状の可動部においては、基板面と直交方向に沿った柱の断面が、基板面と直交方向の厚みが基板面と平行方向の幅よりも大きい形状となっているため、基板面と平行方向において変位しやすく、上記した力学量の印加に伴う固定部との距離変化による検出を容易に実現している。

しかしながら、このような力学量センサにおいては、トレンチによって可動部とその周囲部（固定部など）との隙間を形成しているがゆえに、可動部および固定部の表面や可動部と固定部との隙間などに異物が付着し、それによって、可動部の変位特性ひいてはセンサ特性に悪影響を与えるおそれがある。

そこで、従来では、このような力学量センサにおける異物除去の方法として、半導体基板にトレンチを形成して可動部および固定部を形成したものを、下向きにした状態で（すなわち、トレンチの開口部側を下に向けた状態で）チャンバ内に設置し、可動部のみを振動させるとともに、チャンバ内気体による特定の流れを形成するようにした方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）
一方で、この種の力学量センサにおける異物除去の方法として、半導体基板にトレンチを形成して可動部および固定部を形成した後、この半導体基板を下向きにした状態でチャンバ内に設置し、半導体基板を基板面と直交方向へ振動させるとともに、エアブローを行うようにした方法が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
特開２００４−２４９２１０号公報 特開平４−１２９２０８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されている方法では、可動部のみを振動させるための電圧駆動用の専用回路や励振装置が必要であり、また、チャンバ内における気体の特別な流れを形成するためのガスの供給および排出経路や気圧制御装置などが必要となり、コストアップを招きやすくなる。

また、可動部のみを振動させるために、可動部と固定部の間に電圧を印加することになるため、それによって周辺の異物が帯電し、可動部および固定部に静電力で再付着しやすくなるため、完全な異物除去が困難になる。

また、上記特許文献１に記載されている方法では、振動するのは電圧駆動される可動部のみであり、固定部は振動しないため、固定部の表面に付着した異物や可動部と固定部との隙間に存在する異物などを、完全に除去することは困難である。

これに対して、上記特許文献２に記載されている方法では、可動部および固定部も含めて加振ユニットにより半導体基板の全体を振動させるため、固定部に付着した異物も比較的除去しやすくなる。

しかしながら、上記特許文献２に記載されている方法では、半導体基板の振動は基板面と直交方向の一方向への振動であるため、たとえば、可動部の底部側に存在する異物などを除去することは困難である。

本発明は、上記したような問題に鑑みてなされたものであり、半導体基板にトレンチを形成することにより柱状の可動部と固定部とをパターニングしてなる力学量センサの異物除去方法において、半導体基板に付着している異物を、より確実に除去できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体基板（１０）にトレンチ（１４）を形成することにより、力学量の印加により変位可能であって半導体基板（１０）の基板面と平行な第１の方向（Ｘ）に延びる柱状の可動部（２４）と、可動部（２４）の周囲に隙間を有して設けられた固定部（３０、４０）とがパターニングされており、可動部（２４）における基板面と直交方向（Ｚ）に沿った柱の断面は、基板面と平行であって且つ第１の方向（Ｘ）と直交する第２の方向（Ｙ）よりも、基板面と直交方向（Ｚ）の方が長い形状となっており、力学量の印加によって可動部（２４）が変位したときの可動部（２４）と固定部（３０、４０）との距離変化に基づいて印加力学量を検出するようにした力学量センサの異物除去方法において、次のような点を特徴としている。

すなわち、本発明の除去方法では、半導体基板（１０）に対して、第２の方向（Ｙ）に沿った第１の振動と、第１の振動よりも強い振動であって基板面と直交方向（Ｚ）に沿った第２の振動とを交互に付与することにより、半導体基板（１０）に付着している異物を除去することを特徴としている。

本発明の除去方法においては、半導体基板（１０）に形成された可動部（２４）は、半導体基板（１０）の基板面と平行な第１の方向（Ｘ）に延びる柱形状をなすが、半導体基板（１０）の基板面と直交方向（Ｚ）の厚みが、当該基板面と平行な第２の方向（Ｙ）の幅よりも大きい柱断面形状となっている。

そのため、この柱状の可動部（２４）は、半導体基板（１０）の基板面と平行な第２の方向（Ｙ）の方が基板面と直交方向（Ｚ）よりも変位しやすい構成となっており、そのゆえ、可動部（２４）は、第２の方向（Ｙ）の方に変位するとき破損しやすいものとなっている。

そこで、本除去方法においては、基板面と平行な第２の方向（Ｙ）に沿った第１の振動を、基板面と直交方向（Ｚ）に沿った第２の振動よりも弱い振動とすることにより、振動による可動部（２４）の破損を防止するとともに、比較的弱い第１の振動により密着力が弱まった異物を、比較的強い第２の振動により除去することができる。

また、本除去方法では、基板面と平行な第２の方向（Ｙ）に沿った第１の振動と基板面と直交方向（Ｚ）に沿った第２の振動との両方を交互に付与することにより、上記第２の方向（Ｙ）および上記直交方向（Ｚ）の両方向にて可動部（２４）や固定部（３０、４０）の面に付着した異物の密着力を弱め、除去することが可能になる。

つまり、本発明の除去方法によれば、従来の異物除去方法のように、振動が及ばない部分にて異物が残ったり、振動方向によっては異物が残ってしまうようなことが、極力回避される。

したがって、本発明によれば、半導体基板（１０）にトレンチ（１４）を形成することにより柱状の可動部（２４）と固定部（３０、４０）とをパターニングしてなる力学量センサにおいて、半導体基板（１０）に付着している異物をより確実に除去することができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の力学量センサの異物除去方法において、可動部（２４）は、基板面と直交方向（Ｚ）に沿った柱の断面が、基板面と平行な第２の方向（Ｙ）よりも基板面と直交方向（Ｚ）の方が長い長方形である直方体をなすものであることを特徴としている。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

図１は、本発明の実施形態に係る力学量センサとしての容量式加速度センサ１００の概略平面構成を示す図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ一点鎖線に沿った加速度センサ１００の概略断面図であり、図３は、図１中のＢ−Ｂ一点鎖線に沿った加速度センサ１００の概略断面図であり、図４は、図１中のＣ−Ｃ一点鎖線に沿った加速度センサ１００の概略断面図である。

このような加速度センサ１００は、その用途を限定するものではないが、たとえば、被測定物である自動車に取り付けられ当該自動車の運転状態に応じて発生する加速度を検出するものとして適用することができる。

［構成等］
この加速度センサ１００は、半導体基板１０に周知の半導体製造技術を用いたマイクロマシン加工を施すことによって形成されるものである。

本例では、加速度センサ１００を構成する半導体基板１０は、図２〜図４に示されるように、第１の半導体層としての第１シリコン基板１１と第２の半導体層としての第２シリコン基板１２との間に、絶縁層としての酸化膜１３を有する矩形状のＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）基板１０である。

ここで、本実施形態では、酸化膜１３を含めて第１シリコン基板１１は、支持基板として構成されている。つまり、第１シリコン基板１１の一面は酸化膜１３として構成されており、この支持基板である第１シリコン基板１１の一面側に半導体層としての第２シリコン基板１２が設けられた形となっている。

第２シリコン基板１２には、その厚さ方向に貫通するトレンチ（溝）１４を形成することにより、このトレンチ１４によって区画されたパターン、すなわち、可動構造体２０および固定部３０、４０よりなる櫛歯形状を有する梁構造体が形成されている。

また、第２シリコン基板１２のうち上記梁構造体２０〜４０の形成領域に対応した部位、すなわち、図１中の破線の矩形１５に示される部位は、酸化膜１３が除去された開口部１５となっている（図２〜図４参照）。

つまり、この開口部１５上に位置する第２シリコン基板１２からなる上記梁構造体２０〜４０は、支持基板である第１シリコン基板１１の一面とはギャップを介して配置されている。

この加速度センサ１００において、可動構造体２０は、細長四角形状の錘部２１を有し、その錘部２１の両端が、バネ部２２を介してアンカー部２３ａおよび２３ｂに一体に連結された構成となっている。

これらアンカー部２３ａおよび２３ｂは、図３に示されるように、酸化膜１３に固定されており、酸化膜１３を介して支持基板としての第１シリコン基板１１上に支持されている。これによって、錘部２１およびバネ部２２は、第１シリコン基板１１から離間してリリースされた状態となっている。

ここでは、バネ部２２は、図１に示されるように、平行な２本の梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有するものである。

具体的に、バネ部２２は、図１中の矢印Ｙ方向の成分を含む加速度を受けたときに錘部２１を基板面水平方向にて矢印Ｙ方向へ変位させるとともに、加速度の消失に応じて元の状態に復元させるようになっている。

よって、このようなバネ部２２を介して半導体基板１０に連結されている可動構造体２０は、支持基板である第１シリコン基板１１上において、加速度の印加に応じて基板面と水平方向にて矢印Ｙ方向へ変位可能となっている。

また、図１に示されるように、可動構造体２０は、本発明でいう可動部としての櫛歯状の可動電極２４を備えている。この可動電極２４は、基板面と平行であって且つ矢印Ｙ方向と直交した矢印Ｘ方向にて、錘部２１の両側面から互いに反対方向へ延びる梁形状をなす複数本のものである。

ここで、半導体基板１０の基板面すなわち図１の紙面において、可動部としての可動電極２４が延びる方向すなわち柱状の可動電極２４の軸方向である矢印Ｘ方向を第１の方向Ｘということとし、基板面と平行であって且つこの第１の方向Ｘと直交する矢印Ｙ方向を第２の方向Ｙということにする。

これに関連して、さらにいうならば、図１に示されるように、可動部としての可動電極２４は、基板面と平行な第１の方向Ｘに延びる柱形状をなし、可動電極２４を含む可動構造体２０は第２の方向Ｙへ変位可能となっている。

さらに、図４に示されるように、可動電極２４における半導体基板１０の基板面と直交方向Ｚに沿った柱断面は、この基板面と直交方向Ｚに沿った寸法の方が、基板面と平行な第２の方向Ｙに沿った寸法よりも長い形状となっている。

より、具体的には、図４に示される可動電極２４においては、基板面と直交方向Ｚに沿った柱断面が基板面と直交方向Ｚの方が、基板面と平行な第２の方向Ｙよりも長くなった長方形となっている。

このように、可動電極２４は、錘部２１の左側および右側にそれぞれ複数個ずつ突出して形成されており、一端が固定端、他端が解放端である断面長方形の直方体形状をなしている。そして、この可動電極２４は、第１シリコン基板１１から離間した状態となっている。

そして、各可動電極２４は、バネ部２２および錘部２１と一体的に形成されることにより、バネ部２２および錘部２１とともに、基板面と水平な第２の方向Ｙへ変位可能となっている。

また、図１〜図４に示されるように、固定部３０、４０は、開口部１５の開口縁部のうちアンカー部２３ａ、２３ｂが支持されていないもう１組の対向辺部の外周にて、酸化膜１３に固定されている。そして、固定部３０、４０は、酸化膜１３を介して第１シリコン基板１１上に支持されている。

図１において、錘部２１の左側に位置する固定部３０は、左側固定電極３１および左側固定電極用配線部３２とから構成されている。一方、図１において、錘部２１の右側に位置する固定部４０は、右側固定電極４１および右側固定電極用配線部４２とから構成されている。

本例では、図１に示されるように、それぞれの固定電極３１、４１は開口部１５に臨んでおり、可動電極２４における櫛歯の隙間にかみ合うように櫛歯状に複数本配列されたものとなっている。

ここで、図１においては、錘部２１の左側については、個々の可動電極２４に対して上記第１の方向Ｘに沿って上側に左側固定電極３１が設けられており、一方、錘部２１の右側については、個々の可動電極２４に対して上記第１の方向Ｘに沿って下側に右側固定電極４１が設けられている。

このように、基板面水平方向において個々の可動電極２４に対して、それぞれ固定電極３１、４１が対向して配置されており、各対向間隔において、可動電極２４の側面（つまり検出面）と固定電極３１、４１の側面（つまり検出面）との間に容量を検出するための検出間隔が形成されている。

また、左側固定電極３１と右側固定電極４１とは、それぞれ互いに電気的に独立している。そして、各固定電極３１、４１は、可動電極２４に対して略平行に延びる断面矩形の梁状に形成されている。つまり、本例の各固定電極３１、４１は、可動電極２４と同様の直方体をなしている（図４参照）。

ここで、左側固定電極３１および右側固定電極４１は、それぞれ、酸化膜１３を介して第１シリコン基板１１に固定されている各固定電極用配線部３２、４２に片持ち状に支持された状態となっている。そして、各固定電極３１、４１は、酸化膜１３から離間した状態となっている。

このように、本例においては、左側固定電極３１および右側固定電極４１については、それぞれの複数本の電極が、電気的に共通した各配線部３２、４２にまとめられた形となっている。

また、左側固定電極用配線部３２および右側固定電極用配線部４２上の所定位置には、それぞれ、左側固定電極用パッド３０ａおよび右側固定電極用パッド４０ａが形成されている。

また、一方のアンカー部２３ｂと一体に連結された状態で、可動電極用配線部２５が形成されており、この配線部２５上の所定位置には、可動電極パッド２５ａが形成されている。上記の各電極用パッド２５ａ、３０ａ、４０ａは、たとえばアルミニウムをスパッタや蒸着することなどにより形成されている。

このような加速度センサ１００は、単独あるいは回路チップなどとともに、パッケージに搭載され、パッケージの配線あるいはパッケージ内の回路チップと加速度センサ１００の上記電極用パッド２５ａ、３０ａ、４０ａとが、ボンディングワイヤなどにより結線される。

次に、本実施形態の加速度センサ１００の検出動作について説明する。本実施形態では、加速度の印加に伴う可動電極２４と固定電極３１、４１との間の静電容量変化に基づいて加速度を検出するようになっている。

上述したように、加速度センサ１００においては、個々の可動電極２４の側面（つまり検出面）に対してそれぞれ固定電極３１、４１の側面（つまり検出面）が対向して設けられており、これら両電極の側面の各対向間隔において、容量を検出するための検出間隔が形成されている。

ここで、左側固定電極３１と可動電極２４との間隔に、検出容量として第１の容量ＣＳ１が形成されており、一方、右側固定電極４１と可動電極２４との間隔に、検出容量として第２の容量ＣＳ２が形成されているとする。

そして、加速度センサ１００において、基板面水平方向において上記図１中の第２の方向Ｙへ加速度が印加されると、バネ部２２のバネ機能により、アンカー部を除く可動構造体２０全体が一体的に第２の方向Ｙへ変位し、当該第２の方向Ｙへの可動電極２４の変位に応じて上記各容量ＣＳ１、ＣＳ２が変化する。

たとえば、上記図１において、可動構造体２０が、第２の方向Ｙに沿って下方へ変位したときを考える。このとき、左側固定電極３１と可動電極２４との間隔は広がり、一方、右側固定電極４１と可動電極２４との間隔は狭まる。

よって、可動電極２４と固定電極３１、４１による差動容量（ＣＳ１−ＣＳ２）の変化に基づいて、第２の方向Ｙの加速度を検出することができる。具体的には、この容量の差（ＣＳ１−ＣＳ２）に基づく信号が加速度センサ１００から出力信号として出力され、この信号は、上記パッケージ内に設けられた上記回路チップまたは外部回路にて処理され、最終的に出力される。

図５は、本実施形態の加速度センサ１００における加速度を検出するための検出回路４００の一例を示す回路図である。

この検出回路４００において、スイッチドキャパシタ回路（ＳＣ回路）４１０は、容量がＣｆであるコンデンサ４１１、スイッチ４１２および差動増幅回路４１３を備え、入力された容量差（ＣＳ１−ＣＳ２）を電圧に変換するものとなっている。

そして、本加速度センサ１００においては、たとえば、左側固定電極用パッド３０ａから振幅Ｖｃｃの搬送波１を入力し、右側固定電極用パッド４０ａから搬送波１と位相が１８０°ずれた搬送波２を入力し、ＳＣ回路４１０のスイッチ４１２を所定のタイミングで開閉する。

そして、第２の方向Ｙの印加加速度は、下記の数式１に示す様に、電圧値Ｖ０として出力される。

（数１）
Ｖ０＝（ＣＳ１−ＣＳ２）・Ｖｃｃ／Ｃｆ
このようにして、加速度の検出がなされる。

このような加速度センサ１００は、半導体製造技術を用いて、たとえば、次のようにして製造される。半導体基板であるＳＯＩ基板１０の第２シリコン基板１２上にアルミニウムからなる電極用パッド２５ａ、３０ａ、４０ａをパターニング形成する。

次に、第２シリコン基板１２上にフォトリソグラフ技術を用いて、梁構造体２０〜４０に対応した形状のマスクを形成する。その後、ＣＦ₄やＳＦ₆等のガスを用いてドライエッチング等にてトレンチエッチングを行い、トレンチ１４を形成することによって、梁構造体２０〜４０のパターンを一括して形成する。

続いて、トレンチ１４を介した犠牲層エッチングを行うことにより、第２シリコン基板１２の下部に位置する酸化膜１３の一部を除去し、上記開口部１５を形成する。

このようにして、第１シリコン基板１１からリリースされた可動電極２４を含む可動構造体２０とその周囲の固定部３０、４０がパターニング形成され、上記加速度センサ１００を製造することができる。

［異物除去方法］
ここで、上述したように、このような加速度センサ１００においては、トレンチ１４によって可動部２４とその周囲の固定部３０、４０などとの隙間を形成しているがゆえに、可動部２４および固定部の表面やこれらの隙間などに異物が付着し、それによって、可動部２４の変位特性ひいてはセンサ特性に悪影響を与えるおそれがある。

具体的には、たとえば、上記製造方法にて半導体基板１０に可動電極２４を含む梁構造体２０〜４０を形成した後に、製造工程中に発生する異物が、半導体基板１０に付着する恐れがある。

そこで、本実施形態では、次に述べるような異物除去方法を、たとえば製造工程の一部として行うことにより、半導体基板１０に可動電極２４を含む梁構造体２０〜４０を形成してなる加速度センサ１００に付着した異物を除去するようにしている。

図６は、本実施形態に係る異物除去方法に用いる異物除去装置の模式的な構成を示す図であり、図７は、本異物除去方法の作用を説明するための加速度センサ１００の模式的な断面図である。

図６に示されるように、本実施形態の異物除去装置は、内圧を所望の圧力に制御可能なチャンバ２００を備えており、このチャンバ２００の内部において、その上方に加速度センサ１００を取付可能となっている。

また、チャンバ２００の上部には、チャンバ２００内に空気を供給するためのエアブロー供給口２０１が設けられており、チャンバ２００の下部には、チャンバ２００内の空気を排出するためのエアブロー排出口２０２が設けられている。これらの供給口２０１および排出口２０２により、チャンバ２００内の空気流れが発生するとともに、内圧が制御可能となっている。

また、図６に示されるように、本実施形態の異物除去装置は、チャンバ２００内に取り付けられた加速度センサ１００に振動を付与可能な加振ユニット３００を備えている。この加振ユニット３００は、たとえば超音波振動を発生することにより、加速度センサ１００に振動を付与できるとともに、その振動の強弱（振幅や周波数など）を制御できるようになっている。

ここで、図７に示されるように、チャンバ２００内に取り付けられた加速度センサ１００は、半導体基板１０の表面すなわち第２シリコン基板１２を下方に向けて設置されている。

そして、上述したが、加速度センサ１００は、図７に示されるように、半導体基板１０にトレンチ１４を形成することにより、半導体基板１０の基板面と平行な第１の方向Ｘに延びる柱状の可動部としての可動電極２４と、その周囲に隙間を有して設けられた固定部３０、４０とがパターニングされてなる。

さらに、可動電極２４における基板面と直交方向Ｚに沿った柱の断面は、基板面と平行であって且つ第１の方向Ｘと直交する第２の方向Ｙよりも、基板面と直交方向Ｚの方が長い長方形状となっている。

そして、上記加振ユニット３００は、加速度センサ１００に対して上記第２の方向Ｙに沿った第１の振動（横振動）と、この第１の振動よりも強い振動であって基板面と直交方向Ｚに沿った第２の振動（縦振動）とを交互に付与できるようになっている。

このような異物除去装置を用いた本実施形態の異物除去方法では、図７に示されるように、チャンバ２００内に設置した加速度センサ１００を構成する半導体基板に対して、上記第２の方向Ｙに沿った第１の振動と、第１の振動よりも強い振動であって基板面と直交方向Ｚに沿った第２の振動とを交互に付与することにより、半導体基板１０に付着している異物Ｋを除去するものである。

上述したように、本例の力学量センサとしての加速度センサ１００では、センシング部分は櫛歯型の可動電極２４と固定電極３１、４１とにより構成されている。この可動電極２４と固定電極３１、４１との間隔すなわち検出間隔は、たとえば約１０μｍとすることができる。

また、可動電極２４は、たとえば、図７に示される基板面と直交方向Ｚに沿った柱断面において、基板面と平行な第２の方向Ｙに沿った寸法すなわち横寸法が約５μｍ、基板面と直交方向Ｚに沿った寸法すなわち縦寸法が約２０μｍという、縦長の直方体とすることができる。

そのため、このような縦長の直方体からなる可動電極２４は、基板面と平行な第２の方向Ｙ（つまり横方向）は、基板面と直交方向Ｚ（つまり縦方向）よりも変位しやすい構成になっているので、当該横方向については、大きな振動、または共振周波数を与えると可動電極２４が破損しやすい。

そこで、第２の方向Ｙに沿った第１の振動においては、任意の変位量となる振動の周波数（例えば音波や共振周波数など）を設定して、第２の方向Ｙすなわち図７中の横方向にセンサ１００全体を動かし、固定部３０、４０、可動電極２４の表面・側壁・底部に存在する異物Ｋの密着状態を弱める。

また、基板面と直交方向Ｚすなわち図７中の縦方向へについては、横方向よりも大きな振動（例えば超音波や共振周波数など）として第２の振動を与える。

図７に示されるように、横方向の第１の振動で可動電極２４や固定部３０、４０との密着力が弱まった異物Ｋは、縦方向の大きな第２の振動によって下方向へ落下する。

そして、落下した異物Ｋは、エアブロー排出口２０２に吸引されチャンバ２００から排出される。このとき、チャンバ２００内の雰囲気は上部から下部への空気の流れが形成されているので、異物Ｋの再付着は起こらない。このように縦横方向の異なった強さ（エネルギー）の振動を繰り返すことで異物Ｋを半導体基板１０から除去する。

［効果等］
以上のように、本実施形態によれば、半導体基板１０にトレンチ１４を形成することにより柱状の可動部２４と固定部３０、４０とをパターニングしてなる力学量センサの異物除去方法において、半導体基板１０に対して、第２の方向Ｙに沿った第１の振動と、第１の振動よりも強い振動であって基板面と直交方向Ｚに沿った第２の振動とを交互に付与することにより、半導体基板１０に付着している異物を除去することを特徴とする異物除去方法が提供される。

上記図７に示したように、本実施形態の異物除去方法においては、半導体基板１０に形成された可動部としての可動電極２４は、半導体基板１０の基板面と平行な第１の方向Ｘに延びる柱形状をなすが、その可動電極２４は、半導体基板１０の基板面と直交方向Ｚの厚みが、当該基板面と平行な第２の方向Ｙの幅よりも大きい柱断面形状となっている。

そのため、この柱状の可動部２４は、半導体基板１０の基板面と平行な第２の方向Ｙの方が基板面と直交方向Ｚよりも変位しやすい構成となっており、そのゆえ、可動部２４は、第２の方向Ｙの方に変位するとき破損しやすいものとなっている。

そこで、本除去方法においては、基板面と平行な第２の方向Ｙに沿った第１の振動を、基板面と直交方向Ｚに沿った第２の振動よりも弱い振動とすることにより、振動による可動部２４の破損を防止するとともに、比較的弱い第１の振動により密着力が弱まった異物を、比較的強い第２の振動により除去することができる。

また、本除去方法では、基板面と平行な第２の方向Ｙに沿った第１の振動と基板面と直交方向Ｚに沿った第２の振動との両方を交互に付与することにより、上記第２の方向Ｙおよび上記直交方向Ｚの両方向にて可動部２４や固定部３０、４０の面に付着した異物の密着力を弱め、除去することが可能になる。

つまり、本実施形態の異物除去方法によれば、従来の異物除去方法のように、振動が及ばない部分にて異物が残ったり、振動方向によっては異物が残ってしまうようなことが、極力回避される。

したがって、本実施形態によれば、半導体基板１０にトレンチ１４を形成することにより柱状の可動部２４と固定部３０、４０とをパターニングしてなる力学量センサにおいて、半導体基板１０に付着している異物をより確実に除去することができる。

また、本実施形態の異物除去方法においては、加速度センサ１００に加わる力は、加振ユニット３００からの振動のみであり、上記した従来方法にて行われていたセンサの電圧駆動は使用しない。

そのため、本実施形態によれば、静電力による固定部と可動部の異物の再付着を抑制することができる。また、固定部も振動するため固定部と可動部の空間にある全ての異物を除去することができる。さらに、チップ分断工程後だけでなく、ウェハ工程でも適用することができる。

また、上記例では、異物除去方法は、チャンバ２００内をたとえば大気圧などの一定の内圧とし、この状態で第１の振動と第２の振動とを交互に繰り返すものとしたが、次のようにしてもよい。

すなわち、真空中での可動部２４は空気抵抗がないため振動時の変位量が大きくなることを利用して、基板面と直交方向Ｚに沿った第２の振動すなわち図７中の縦方向の振動時のみチャンバ２００内を真空状態にして振動を行い、基板面と平行な第２の方向Ｙに沿った第１の振動すなわち図７中の横方向の振動時はチャンバ２００内を大気圧態にして振動を行うようにしてもよい。

このような真空と大気圧との繰り返しは、上記供給口２０１と排出口２０２によってチャンバ２００内の空気流量を調整してやれば、容易に実現可能である。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、加速度センサ１００を構成する半導体基板として、ＳＯＩ基板１０を採用しているが、トレンチの形成により上記可動部および固定部が形成できるものであるならば、半導体基板として、ＳＯＩ基板以外のものを用いてもよい。

また、上記実施形態では、半導体基板１０の表面からトレンチエッチングおよび犠牲層エッチングを行うことにより可動部の形成を行う表面加工型のセンサを示したが、半導体基板１０の裏面から異方性エッチングなどにより凹部を形成することで可動部をリリースさせる裏面加工型のセンサであっても、本発明は適用可能である。

また、上記実施形態は、加速度センサにおける異物除去方法について説明したが、本発明の異物除去方法は、たとえば力学量として角速度を検出する可動部としての振動子を有する角速度センサなどにも適用できる。

つまり、本発明は、半導体基板にトレンチを形成することにより、力学量の印加により変位可能であって半導体基板の基板面と平行な第１の方向に延びる柱状の可動部と、可動部の周囲に隙間を有して設けられた固定部とがパターニングされており、可動部における基板面と直交方向に沿った柱の断面は、基板面と平行であって且つ第１の方向と直交する第２の方向よりも、基板面と直交方向の方が長い形状となっている力学量センサであれば、適用可能である。

そして、本発明の異物除去方法は、このような力学量センサにおいて、半導体基板に対して、基板面と平行な第２の方向に沿った第１の振動と、第１の振動よりも強い振動であって基板面と直交方向に沿った第２の振動とを交互に付与することにより、半導体基板に付着している異物を除去することを要部とするものであり、その他の部分については適宜設計変更が可能である。

本発明の実施形態に係る力学量センサとしての容量式加速度センサの概略平面構成を示す図である。 図１中のＡ−Ａ概略断面図である。 図１中のＢ−Ｂ概略断面図である。 図１中のＣ−Ｃ概略断面図である。 上記図１に示される加速度センサにおける検出回路の一例を示す回路図である。 上記実施形態に係る異物除去装置の模式的な構成を示す図である。 上記実施形態に係る異物除去方法の作用を説明するための加速度センサの模式的な断面図である。

符号の説明

１０…半導体基板、１４…トレンチ、２４…可動部としての可動電極、
３０、４０…固定部、
Ｘ…半導体基板の基板面と平行な第１の方向、
Ｙ…半導体基板の基板面と平行な第２の方向、
Ｚ…半導体基板の基板面と直交方向。

Claims (2)

1. 半導体基板（１０）にトレンチ（１４）を形成することにより、力学量の印加により変位可能であって前記半導体基板（１０）の基板面と平行な第１の方向（Ｘ）に延びる柱状の可動部（２４）と、前記可動部（２４）の周囲に隙間を有して設けられた固定部（３０、４０）とがパターニングされており、
   前記可動部（２４）における前記基板面と直交方向（Ｚ）に沿った柱の断面は、前記基板面と平行であって且つ前記第１の方向（Ｘ）と直交する第２の方向（Ｙ）よりも、前記基板面と直交方向（Ｚ）の方が長い形状となっており、
   力学量の印加によって前記可動部（２４）が変位したときの前記可動部（２４）と前記固定部（３０、４０）との距離変化に基づいて印加力学量を検出するようにした力学量センサの異物除去方法において、
   前記半導体基板（１０）に対して、前記第２の方向（Ｙ）に沿った第１の振動と、前記第１の振動よりも強い振動であって前記基板面と直交方向（Ｚ）に沿った第２の振動とを交互に付与することにより、前記半導体基板（１０）に付着している異物を除去することを特徴とする力学量センサの異物除去方法。
2. 前記可動部（２４）は、前記基板面と直交方向（Ｚ）に沿った柱の断面が、前記基板面と平行な第２の方向（Ｙ）よりも前記基板面と直交方向（Ｚ）の方が長い長方形である直方体をなすものであることを特徴とする請求項１に記載の力学量センサの異物除去方法。
   

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