JP2012166313A - Method for manufacturing vertical comb actuator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a comb electrode structure with high alignment accuracy.SOLUTION: Comb electrode mask patterns 152a and 152b are formed on a surface 151a of a silicon substrate 151, and a silicon substrate 153 is stuck via these patterns. Rough comb mask patterns 154 and 155 including comb electrode mask patterns 152a and 152b are formed in a surfaces 151b and 153b of the silicon substrates 151 and 153. DRIE (Deep Reactive Ion Etching) is executed from the surface 153b side, the silicon substrate 153 is selectively removed by using the rough comb mask pattern 155 as a mask, and the silicon substrate 151 is selectively removed by using the comb electrode mask pattern 152a as a mask. The DRIE is executed from the surface 151b side, a remaining silicon substrate 151c is selectively removed by using the rough comb mask pattern 154 as a mask, and a remaining silicon substrate 153c is selectively removed by using the comb electrode mask pattern 152b as a mask.

Description

本発明は、マイクロマシニング技術によって作製される構造体を静電気によって駆動する垂直櫛歯静電アクチュエータの製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a vertical comb electrostatic actuator that drives a structure manufactured by a micromachining technique with static electricity.

マイクロマシニング技術を用いて作製される静電駆動アクチュエータのひとつに垂直静電櫛歯アクチュエータがある。垂直静電櫛歯アクチュエータは、対向する一対の櫛歯電極が延出方向に対して垂直な方向に段差配置されており、櫛歯電極間への印加電圧に応じて櫛歯電極間に静電引力が発生し、一方の櫛歯電極を垂直方向に移動させるものである。最近ではマイクロミラー等のアクチュエータとして種々提案がなされている。   One of electrostatic drive actuators manufactured using micromachining technology is a vertical electrostatic comb actuator. In the vertical electrostatic comb actuator, a pair of opposing comb electrodes are arranged in a step in a direction perpendicular to the extending direction, and electrostatic is applied between the comb electrodes according to the applied voltage between the comb electrodes. An attractive force is generated, and one of the comb electrodes is moved in the vertical direction. Recently, various proposals have been made for actuators such as micromirrors.

垂直櫛歯アクチュエータにおいて所望の駆動特性を得るためには、対向する垂直櫛歯電極のうち固定された櫛歯電極(以下、固定下櫛歯電極と称す)と可動する櫛歯電極(以下、可動上櫛歯電極と称す)の間には高いアライメント精度が要求される。   In order to obtain a desired driving characteristic in the vertical comb actuator, a fixed comb electrode (hereinafter referred to as a fixed lower comb electrode) and a movable comb electrode (hereinafter referred to as a movable) among the opposing vertical comb electrodes. A high alignment accuracy is required between the upper comb electrodes).

上述のアライメント精度要求に対して、垂直櫛歯電極を構成する固定下櫛歯電極と可動上櫛歯電極を別基板として作りこんだ2枚の基板を貼り合わせる手法、あるいは1枚の基板両面からフォトリソグラフィと基板エッチング加工により直接的に櫛歯電極を作りこむ手法などが提案されている。しかしながら、いずれの手法においても、貼り合わせ工程やフォトリソグラフィ工程における櫛歯電極間のアライメント精度は、使用する製造装置のアライメント機能および性能におおきく左右され、特に櫛歯電極の微細化においては、より重要な課題として位置づけられている。   To meet the above-mentioned alignment accuracy requirements, either a method of bonding two substrates in which a fixed lower comb electrode and a movable upper comb electrode constituting a vertical comb electrode are formed as separate substrates, or from both sides of a single substrate A method of directly forming a comb electrode by photolithography and substrate etching has been proposed. However, in any method, the alignment accuracy between the comb electrodes in the bonding process and the photolithography process depends on the alignment function and performance of the manufacturing apparatus to be used. It is positioned as an important issue.

上記課題に対し、米国特許第6,713,367号には、一部にエッチング加工を施した基板と、もう1枚の基板を貼合わせたのち、貼り合せた基板表面に櫛歯加工用のエッチングマスクを一括パターニングし、エッチングマスクに対して、一方向から、貼り合わせ基板を貫通するように垂直エッチング加工することで、自己整合的に垂直櫛歯電極を形成する手法が提案されている。   In response to the above problem, US Pat. No. 6,713,367 discloses a method for comb-tooth processing on a surface of a bonded substrate after bonding a partially etched substrate and another substrate. A method has been proposed in which a vertical comb electrode is formed in a self-aligned manner by patterning an etching mask in a lump and performing vertical etching on the etching mask from one direction so as to penetrate the bonded substrate.

以下、従来技術について具体的に図6と図7a〜図7eを用いて説明する。   Hereinafter, the prior art will be specifically described with reference to FIGS. 6 and 7a to 7e.

図6は、垂直櫛歯アクチュエータの断面概略図である。垂直櫛歯アクチュエータは、支持基板60上に絶縁膜61を介して機械的に結合された固定下櫛歯電極62と、可動上櫛歯電極63から構成されている。固定下櫛歯電極62と可動上櫛歯電極63は、互いに垂直方向に段差配置されている。図7a〜図7eは、図6の垂直櫛歯アクチュエータの従来製造方法の工程を示している。まず図7aに示すように、支持層71と埋め込み酸化膜72と活性層73からなるSOI(Silicon On Insulator)基板70に対して、粗櫛歯マスクパターン74をマスクにエッチング加工して粗い固定下櫛歯電極75を形成する。つぎに図7bに示すように、この構造体にシリコン基板76を貼り合わせる。つづいて図7cに示すように、櫛歯電極用マスクパターン77a,77bを1層のフォトマスクにて一括形成する。つづいて図7dに示すように、櫛歯電極用マスクパターン77a,77bに対してシリコン基板76と粗櫛歯マスクパターン74をエッチング加工し、これにより櫛歯電極用マスクパターン74aを形成したのち、さらに櫛歯電極用マスクパターン74aに対して粗い固定下櫛歯電極75を連続的に垂直エッチング加工し、固定下櫛歯電極75aと不要領域78aと可動上櫛歯電極78bを形成する。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a vertical comb actuator. The vertical comb actuator includes a fixed lower comb electrode 62 mechanically coupled to a support substrate 60 via an insulating film 61 and a movable upper comb electrode 63. The fixed lower comb electrode 62 and the movable upper comb electrode 63 are arranged stepwise in the vertical direction. 7a to 7e show the steps of the conventional method for manufacturing the vertical comb actuator of FIG. First, as shown in FIG. 7 a, an SOI (Silicon On Insulator) substrate 70 composed of a support layer 71, a buried oxide film 72, and an active layer 73 is etched and processed by using a rough comb-tooth mask pattern 74 as a mask. Comb electrodes 75 are formed. Next, as shown in FIG. 7b, a silicon substrate 76 is bonded to this structure. Subsequently, as shown in FIG. 7c, comb electrode mask patterns 77a and 77b are collectively formed using a single layer photomask. Subsequently, as shown in FIG. 7d, the silicon substrate 76 and the coarse comb mask pattern 74 are etched with respect to the comb electrode mask patterns 77a and 77b, thereby forming the comb electrode mask pattern 74a. Further, the coarse fixed lower comb electrode 75 is continuously vertically etched with respect to the comb electrode mask pattern 74a to form the fixed lower comb electrode 75a, the unnecessary region 78a, and the movable upper comb electrode 78b.

ここで垂直エッチング加工には、図7d中に示される間隔Gと深さDの比すなわちアスペクト比D/Gで規定されるディメンジョンを高精度に加工することが要求される。   Here, in the vertical etching process, it is required to process the dimension defined by the ratio of the distance G and the depth D shown in FIG.

つづいて図7eに示すように、櫛歯電極用マスクパターン77a,77b,74aと不要領域78aをエッチング除去することにより可動上櫛歯電極78bおよび固定下櫛歯電極75aを形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 7e, the comb-shaped electrode mask patterns 77a, 77b, 74a and the unnecessary region 78a are removed by etching to form the movable upper comb-shaped electrode 78b and the fixed lower comb-shaped electrode 75a.

米国特許第6,713,367号US Pat. No. 6,713,367

上述の製法に従えば、垂直櫛歯電極を構成する固定下櫛歯電極と可動上櫛歯電極の間のアライメントは1層のマスクで決定されるため、マスク形成段階では使用製造装置の能力および性能に関わらず高いアライメント精度を有している。   According to the above-described manufacturing method, the alignment between the fixed lower comb electrode and the movable upper comb electrode constituting the vertical comb electrode is determined by a single layer mask. High alignment accuracy regardless of performance.

しかしながら、そののちのシリコン垂直加工工程において発生する不具合により、所望の櫛歯構造を製造することが困難となる。   However, it is difficult to manufacture a desired comb-tooth structure due to problems that occur in the subsequent silicon vertical processing step.

以下、不具合について説明する。図7dにおいて、櫛歯電極用マスクパターン77a,77bに対して加工するシリコン垂直エッチングは、一般的にDRIE(Deep Reactive Ion Etching)によっておこなう。図7dに示すような微細垂直櫛歯電極構造においては、シリコンエッチング時のアスペクト比D/Gは10程度に達する。たとえば櫛歯の間隔Gが3μm、櫛歯層厚の合計Dが30μmの場合、アスペクト比は10となる。すなわちDRIEシリコン垂直エッチング加工にはアスペクト比10のディメンジョンを高精度に垂直加工することが要求される。つまり高難度の製造技術を要する。   Hereinafter, the problem will be described. In FIG. 7d, the silicon vertical etching to be processed with respect to the comb-tooth electrode mask patterns 77a and 77b is generally performed by DRIE (Deep Reactive Ion Etching). In the fine vertical comb electrode structure as shown in FIG. 7d, the aspect ratio D / G at the time of silicon etching reaches about 10. For example, when the comb tooth interval G is 3 μm and the total comb tooth thickness D is 30 μm, the aspect ratio is 10. In other words, the DRIE silicon vertical etching process requires that a dimension with an aspect ratio of 10 be vertically processed with high accuracy. In other words, a highly difficult manufacturing technique is required.

アスペクト比10程度のDRIEシリコン垂直エッチング加工をおこなう場合には、垂直エッチングの進行とともに、言い換えればエッチング深さの深化にともない、図8に示す不具合の発生がよく知られている。   In the case of performing DRIE silicon vertical etching with an aspect ratio of about 10, it is well known that the defect shown in FIG. 8 occurs as the etching progresses, that is, as the etching depth increases.

たとえば図8中に符号81に示すように、形状の垂直性が損なわれ、指標θが理想状態のθ=0度から正(+)負(−)いずれかの方向にずれてしまう不具合、あるいは図8中に符号82に示すように、加工側面に荒れが発生する不具合、あるいは図8中に符号83に示すように、エッチング底面に除去されないシリコンが柱状残渣となって残る不具合である。シリコン柱状残渣については、図7dに示す櫛歯電極用マスクパターン77aに対して、粗い固定下櫛歯電極75までを連続的に垂直エッチング加工する際に、固定下櫛歯電極75aの側底面近傍に発生するものである。   For example, as indicated by reference numeral 81 in FIG. 8, the verticality of the shape is lost, and the index θ shifts from the ideal state θ = 0 degrees to either the positive (+) negative (−) direction, or As indicated by reference numeral 82 in FIG. 8, there is a problem that the processing side surface is roughened, or as indicated by reference numeral 83 in FIG. 8, silicon that is not removed from the etching bottom remains as a columnar residue. Regarding the silicon columnar residue, when the mask pattern 77a for the comb electrode shown in FIG. 7d is continuously vertically etched up to the rough fixed comb electrode 75, the vicinity of the side bottom surface of the fixed lower comb electrode 75a is obtained. Occurs.

とくに、図7dに示すように、櫛歯電極用マスクパターン77a,77bに対して加工するシリコン垂直エッチングは、シリコン基板76をエッチング加工し、露出する粗櫛歯マスクパターン74を続けてエッチング加工し、ここでエッチング転写された櫛歯電極用マスクパターン74aをもとに、さらに連続して粗い固定下櫛歯電極75をエッチング加工する、という複雑な製法で櫛歯電極を形成するため、上述した不具合は、より顕著に現れる。   In particular, as shown in FIG. 7d, in the silicon vertical etching to be processed for the comb electrode mask patterns 77a and 77b, the silicon substrate 76 is etched and the exposed rough comb mask pattern 74 is continuously etched. In order to form a comb-tooth electrode by a complicated manufacturing method in which the rough fixed lower comb-tooth electrode 75 is further etched continuously based on the mask pattern 74a for the comb-tooth electrode transferred by etching here. The defect appears more prominently.

これらの加工形状不具合は、いずれも最終的な垂直櫛歯アクチュエータの機能を阻害するものであり、性能を劣化させるものである。   Any of these processed shape defects hinders the function of the final vertical comb actuator and degrades the performance.

本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、垂直櫛歯アクチュエータを構成する垂直櫛歯電極構造を高いアライメント精度かつ高い加工精度で製造し得る簡単な製造方法を提供するものである。   The present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and its object is to provide a simple manufacturing method capable of manufacturing a vertical comb electrode structure constituting a vertical comb actuator with high alignment accuracy and high processing accuracy. It is to provide.

本発明による垂直櫛歯電極構造の製造方法は、第一の半導体層の第一の面上に櫛歯電極用マスクパターンを形成する工程と、前記第一の半導体層に前記櫛歯電極用マスクパターンを介して第二の半導体層を貼り合せる工程と、前記第一の半導体層の前記第一の面の反対側の前記第一の半導体層の第二の面上に、前記櫛歯電極用マスクパターンの第一の部分を内包する第一の粗櫛歯マスクパターンを形成する工程と、前記第一の半導体層の前記第一の面に向かい合わせ配置された前記第二の半導体層の第一の面の反対側の前記第二の半導体層の第二の面上に、前記櫛歯電極用マスクパターンの前記第一の部分を除いた前記櫛歯電極用マスクパターンの第二の部分を内包する第二の粗櫛歯マスクパターンを形成する工程と、第一のエッチング加工をおこなって、前記第一の粗櫛歯マスクパターンをマスクにして前記第一の半導体層を、さらに前記櫛歯電極用マスクパターンをマスクにして前記第二の半導体層を選択的に除去する工程と、第二のエッチング加工をおこなって、前記第二の粗櫛歯マスクパターンをマスクにして前記第二の半導体層を、さらに前記櫛歯電極用マスクパターンをマスクにして前記第一の半導体層を選択的に除去する工程と、前記櫛歯電極用マスクパターンと前記第一および第二の粗櫛歯マスクパターンを除去する工程とを含む。   The method of manufacturing a vertical comb electrode structure according to the present invention includes a step of forming a comb electrode mask pattern on a first surface of a first semiconductor layer, and the comb electrode mask on the first semiconductor layer. A step of bonding a second semiconductor layer through a pattern, and the comb-shaped electrode on the second surface of the first semiconductor layer opposite to the first surface of the first semiconductor layer. Forming a first coarse comb mask pattern including a first portion of the mask pattern; and a second of the second semiconductor layer disposed to face the first surface of the first semiconductor layer A second portion of the comb electrode mask pattern excluding the first portion of the comb electrode mask pattern is formed on the second surface of the second semiconductor layer opposite to the first surface. The process of forming the second coarse comb-tooth mask pattern to be included and the first etching process And selectively removing the first semiconductor layer by using the first coarse comb mask pattern as a mask and further removing the second semiconductor layer by using the mask pattern for comb electrodes as a mask; Then, a second etching process is performed, the second semiconductor layer is masked using the second coarse comb mask pattern, and the first semiconductor layer is masked using the comb electrode mask pattern as a mask. A step of selectively removing, and a step of removing the comb electrode mask pattern and the first and second coarse comb mask patterns.

本発明によれば、垂直櫛歯アクチュエータの垂直櫛歯電極構造を高いアライメント精度かつ高い加工精度で製造し得る簡単な製造方法が提供される。   According to the present invention, there is provided a simple manufacturing method capable of manufacturing a vertical comb electrode structure of a vertical comb actuator with high alignment accuracy and high processing accuracy.

第一実施形態による垂直櫛歯アクチュエータを用いた光偏向器の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the optical deflector using the vertical comb-tooth actuator by 1st embodiment. 垂直櫛歯アクチュエータの駆動説明図である。It is drive explanatory drawing of a vertical comb-tooth actuator. 図1の光偏向器の製造方法の最初の工程を示している。The first process of the manufacturing method of the optical deflector of Drawing 1 is shown. 図1の光偏向器の製造方法の図3aにつづく工程を示している。FIG. 3B shows a process following FIG. 3A of the method of manufacturing the optical deflector of FIG. 図1の光偏向器の製造方法の図3bにつづく工程を示している。FIG. 3B shows a process following FIG. 3B of the method of manufacturing the optical deflector of FIG. 図1の光偏向器の製造方法の図3cにつづく工程を示している。FIG. 3C shows a process following FIG. 3C of the method of manufacturing the optical deflector of FIG. 図1の光偏向器の製造方法の図3dにつづく工程を示している。3D shows a process following FIG. 3D of the method of manufacturing the optical deflector of FIG. 図1の光偏向器の製造方法の図3eにつづく工程を示している。FIG. 3e shows a process following FIG. 3e of the method of manufacturing the optical deflector of FIG. 図1の光偏向器の製造方法の図3fにつづく最後の工程を示している。FIG. 3D shows a final step following FIG. 3F of the method of manufacturing the optical deflector of FIG. 1. 第一実施形態のマスクパターン設計のための説明図である。It is explanatory drawing for the mask pattern design of 1st embodiment. 図3eと図3fの工程に代えて適用可能な変形例による工程を示している。FIG. 8 shows a process according to a modification that can be applied in place of the processes of FIGS. 3e and 3f. 図3cの工程に代えて適用可能な別の工程を示している。Fig. 4 shows another process applicable in place of the process of Fig. 3c. 付加的に適用可能な可視光アライメントのためのマークと開口の形成工程を示している。The mark and opening formation process for visible light alignment which can be additionally applied is shown. 第二実施形態による垂直櫛歯アクチュエータを用いた光偏向器の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the optical deflector using the vertical comb actuator by 2nd embodiment. 図4の光偏向器の製造方法の最初の工程を示している。5 shows a first step of the method for manufacturing the optical deflector of FIG. 図4の光偏向器の製造方法の図5aにつづく工程を示している。5B shows a process following FIG. 5A of the method of manufacturing the optical deflector of FIG. 図4の光偏向器の製造方法の図5bにつづく工程を示している。5B shows a process following FIG. 5B of the method of manufacturing the optical deflector of FIG. 図4の光偏向器の製造方法の図5cにつづく工程を示している。FIG. 5c shows a process following FIG. 5c of the method of manufacturing the optical deflector of FIG. 図4の光偏向器の製造方法の図5dにつづく工程を示している。5D shows a process following FIG. 5D of the method of manufacturing the optical deflector of FIG. 図4の光偏向器の製造方法の図5eにつづく工程を示している。FIG. 5e shows a process following FIG. 5e of the method of manufacturing the optical deflector of FIG. 図4の光偏向器の製造方法の図5fにつづく最後の工程を示している。FIG. 5B shows the last step following FIG. 5F of the method of manufacturing the optical deflector of FIG. 第二実施形態のマスクパターン設計のための説明図である。It is explanatory drawing for the mask pattern design of 2nd embodiment. 図5bの工程に代替可能な別の工程を示している。FIG. 6 shows another process that can be substituted for the process of FIG. 付加的に適用可能な可視光アライメントのためのマークと開口の形成工程を示している。The mark and opening formation process for visible light alignment which can be additionally applied is shown. 図5aのSOI基板に代えてパターンドSOI基板を適用した場合における図5cの工程に相当する工程を示している。6 shows a process corresponding to the process of FIG. 5C in the case where a patterned SOI substrate is applied instead of the SOI substrate of FIG. 5A. 垂直櫛歯アクチュエータの断面概略図である。It is a cross-sectional schematic diagram of a vertical comb actuator. 図6の垂直櫛歯アクチュエータの従来製造方法の最初の工程を示している。7 shows the first step of the conventional manufacturing method of the vertical comb actuator of FIG. 図6の垂直櫛歯アクチュエータの従来製造方法の図7aにつづく工程を示している。FIG. 7B shows a process subsequent to FIG. 7A of the conventional manufacturing method of the vertical comb actuator of FIG. 図6の垂直櫛歯アクチュエータの従来製造方法の図7bにつづく工程を示している。7 shows a step following FIG. 7 b of the conventional manufacturing method of the vertical comb actuator of FIG. 6. 図6の垂直櫛歯アクチュエータの従来製造方法の図7cにつづく工程を示している。7 shows a step following FIG. 7 c of the conventional manufacturing method of the vertical comb actuator of FIG. 6. 図6の垂直櫛歯アクチュエータの従来製造方法の図7dにつづく最後の工程を示している。7 shows the final step following FIG. 7d of the conventional manufacturing method of the vertical comb actuator of FIG. DRIEシリコン垂直エッチング加工において発生する不具合を示している。This shows a problem that occurs in the DRIE silicon vertical etching process.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第一実施形態>
図1,図2,図3a〜図3iは、本発明における第一実施形態を示すものであり、図1は、垂直櫛歯アクチュエータを用いた光偏向器の概略斜視図、図2は、垂直櫛歯アクチュエータの駆動説明図であり、図3a〜図3iは、図1の光偏向器のA−A’断面に着目した概略工程説明図である。
<First embodiment>
1, 2 and 3a to 3i show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic perspective view of an optical deflector using a vertical comb actuator, and FIG. FIG. 3A to FIG. 3I are schematic process explanatory views focusing on the AA ′ cross section of the optical deflector of FIG. 1.

本実施形態によって製造される光偏向器は、図1に示すように、絶縁層130を介して互いに接合された可動基板110と固定基板120を有している。   As shown in FIG. 1, the optical deflector manufactured according to the present embodiment includes a movable substrate 110 and a fixed substrate 120 that are bonded to each other via an insulating layer 130.

可動基板110は、固定基板120に固定された一対の固定部111と、光学鏡面114を備えた光偏向板113と、固定部111と光偏向板113をつないでいる一対のヒンジ部112と、光偏向板113から延出している可動上櫛歯電極115を有している。ヒンジ部112は、ねじり変形可能であり、光偏向板113を揺動可能に支持している。可動基板110は、たとえば、ひとつのシリコン層から形成されている。   The movable substrate 110 includes a pair of fixed portions 111 fixed to the fixed substrate 120, an optical deflection plate 113 having an optical mirror surface 114, a pair of hinge portions 112 connecting the fixed portion 111 and the optical deflection plate 113, and A movable upper comb electrode 115 extending from the light deflection plate 113 is provided. The hinge portion 112 can be torsionally deformed, and supports the light deflection plate 113 so as to be swingable. The movable substrate 110 is formed from one silicon layer, for example.

固定基板120は、可動基板110の固定部111が固定される支持層121を有している。支持層121は、光偏向板113と可動上櫛歯電極115が揺動するために必要な空間を与える切り欠き部123を有している。固定基板120はまた、切り欠き部123内に延出している固定下櫛歯電極122を有している。固定基板120は、たとえば、ひとつのシリコン層から形成されている。   The fixed substrate 120 has a support layer 121 to which the fixed portion 111 of the movable substrate 110 is fixed. The support layer 121 has a notch 123 that provides a space necessary for the light deflection plate 113 and the movable upper comb electrode 115 to swing. The fixed substrate 120 also has a fixed lower comb electrode 122 extending into the notch 123. The fixed substrate 120 is formed from, for example, one silicon layer.

可動基板110は固定基板120に重ねて配置されている。つまり、可動基板110と固定基板120は、それらの厚さ方向にずれて配置されている。可動上櫛歯電極115と固定下櫛歯電極122は、たとえば固定基板120の上面124への投影において互いに対向して互い違いに延びており、また可動基板110と固定基板120の厚さ方向にずれており、垂直櫛歯アクチュエータを構成している。   The movable substrate 110 is disposed so as to overlap the fixed substrate 120. That is, the movable substrate 110 and the fixed substrate 120 are arranged so as to be shifted in the thickness direction thereof. The movable upper comb electrode 115 and the fixed lower comb electrode 122 extend in a staggered manner facing each other, for example, when projected onto the upper surface 124 of the fixed substrate 120, and are shifted in the thickness direction of the movable substrate 110 and the fixed substrate 120. And constitutes a vertical comb actuator.

光偏向器はまた、可動基板110と固定基板120の間に任意の電圧を印加する電圧印加機構140を有している。電圧印加機構140によって可動基板110と固定基板120の間に電圧が印加されると、可動上櫛歯電極115と固定下櫛歯電極122の間に静電引力が発生する。その結果、図2に示されるように、可動上櫛歯電極115が固定下櫛歯電極122に引き寄せられ、光偏向板113がヒンジ部112の中心軸116の周りに回転される。この回転の角度は、可動基板110と固定基板120の間に印加される電圧の大きさに依存する。この印加電圧の大きさを電圧印加機構140によって制御することにより、光偏向板113の光学鏡面114で反射される光が所望の方向に偏向される。   The optical deflector also includes a voltage application mechanism 140 that applies an arbitrary voltage between the movable substrate 110 and the fixed substrate 120. When a voltage is applied between the movable substrate 110 and the fixed substrate 120 by the voltage application mechanism 140, an electrostatic attractive force is generated between the movable upper comb electrode 115 and the fixed lower comb electrode 122. As a result, as shown in FIG. 2, the movable upper comb electrode 115 is attracted to the fixed lower comb electrode 122, and the light deflection plate 113 is rotated around the central axis 116 of the hinge portion 112. The angle of this rotation depends on the magnitude of the voltage applied between the movable substrate 110 and the fixed substrate 120. By controlling the magnitude of the applied voltage by the voltage applying mechanism 140, the light reflected by the optical mirror surface 114 of the light deflector plate 113 is deflected in a desired direction.

以下、図1に示した光偏向器の製造方法について、とくにA−A’断面に着目した概略工程説明図(図3a〜図3i)を用いて説明する。   In the following, the method of manufacturing the optical deflector shown in FIG. 1 will be described with reference to schematic process explanatory views (FIGS. 3 a to 3 i) focusing particularly on the A-A ′ cross section.

最初に、図3aに示すように、固定下櫛歯電極形成のための半導体層としてのシリコン基板151を用意する。シリコン基板151は、のちに形成する固定基板に必要な厚さを有している。シリコン基板151は、たとえば単結晶シリコンで構成される。しかし、シリコン基板151は、これに限定されるものではなく、たとえば多結晶シリコンで構成されてもよい。   First, as shown in FIG. 3a, a silicon substrate 151 as a semiconductor layer for forming a fixed lower comb electrode is prepared. The silicon substrate 151 has a thickness necessary for a fixed substrate to be formed later. Silicon substrate 151 is made of, for example, single crystal silicon. However, the silicon substrate 151 is not limited to this, and may be made of, for example, polycrystalline silicon.

つぎに、図3bに示すように、シリコン基板151の第一の面151a上に、のちに固定下櫛歯電極と可動上櫛歯電極を形成するための櫛歯電極用マスクパターン152a,152bを形成する。櫛歯電極用マスクパターン152a,152bは、これに限定されないが、たとえばシリコン酸化膜から形成される。具体的には、シリコン基板151に対して一般的な熱酸化法またはCVD(Chemical Vapor Deposition)法などにより任意の膜厚のシリコン酸化膜の成膜をおこない、つづくフォトリソグラフィ工程により所望のレジストパターニングをおこない、パターニングされたレジストをマスクとして不要部分の酸化膜をエッチング除去することにより、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bを形成する。酸化膜のエッチング除去は、そのパターンルールによってフッ酸等の薬液を使ったウエット手法、またはフッ素系ガスを使ったドライ手法が適宜選択される。櫛歯電極用マスクパターン152a,152bはともに、のちのシリコン垂直エッチング加工のマスクとなり、そのパターン加工形状には高い加工精度が要求される。とくにマスクの断面形状はシリコンエッチングの断面垂直性を決める要因のひとつでもある。したがって、この酸化膜のエッチング除去工程には、高い加工精度を確保できるドライエッチング手法、なかでも断面垂直性が得られるRIE(Reactive Ion Etching)手法を適用することが望ましい。   Next, as shown in FIG. 3b, comb electrode mask patterns 152a and 152b for forming a fixed lower comb electrode and a movable upper comb electrode later on the first surface 151a of the silicon substrate 151 are formed. Form. The comb electrode mask patterns 152a and 152b are not limited to this, but are formed of, for example, a silicon oxide film. Specifically, a silicon oxide film having an arbitrary thickness is formed on the silicon substrate 151 by a general thermal oxidation method or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and then a desired resist patterning is performed by a photolithography process. And unnecessary portions of the oxide film are etched away using the patterned resist as a mask to form comb electrode mask patterns 152a and 152b. For etching removal of the oxide film, a wet method using a chemical solution such as hydrofluoric acid or a dry method using a fluorine-based gas is appropriately selected according to the pattern rule. Both the comb electrode mask patterns 152a and 152b serve as masks for subsequent silicon vertical etching processing, and the pattern processing shape requires high processing accuracy. In particular, the cross-sectional shape of the mask is one of the factors that determine the cross-sectional perpendicularity of silicon etching. Therefore, it is desirable to apply a dry etching technique capable of ensuring high processing accuracy, particularly an RIE (Reactive Ion Etching) technique capable of obtaining cross-sectional perpendicularity, to this oxide film etching removal step.

つづいて、図3cに示すように、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bが形成されたシリコン基板151に、可動上櫛歯電極形成のための半導体層としてのシリコン基板153を、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bを介して、言い換えれば、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bがシリコン基板151,153の接合界面に配置されるように、シリコン直接接合法等により貼り合わせて貼り合わせ基板156を形成する。シリコン基板153は、たとえば単結晶シリコンで構成され、のちに形成する可動上櫛歯電極形成に必要な厚さを有している。   Subsequently, as shown in FIG. 3c, a silicon substrate 153 as a semiconductor layer for forming a movable upper comb electrode is formed on the silicon substrate 151 on which the comb electrode mask patterns 152a and 152b are formed. Through the mask patterns 152a and 152b, in other words, the substrate patterns 156 are bonded together by a silicon direct bonding method or the like so that the comb electrode mask patterns 152a and 152b are arranged at the bonding interfaces of the silicon substrates 151 and 153. Form. The silicon substrate 153 is made of, for example, single crystal silicon, and has a thickness necessary for forming a movable upper comb electrode to be formed later.

なお、ここでは、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bがシリコン基板151の第一の面151aに形成される場合について説明したが、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bは必ずしもシリコン基板151の第一の面151aに形成する必要はなく、貼り合わせ基板156の接合界面に配置されていればよく、シリコン基板151の第一の面151aに向かい合わせに配置されるシリコン基板153の第一の面153aに形成されてもよい。   Here, the case where the comb electrode mask patterns 152 a and 152 b are formed on the first surface 151 a of the silicon substrate 151 has been described, but the comb electrode mask patterns 152 a and 152 b are not necessarily the first pattern of the silicon substrate 151. It is not necessary to form the first surface 151a, and the first surface of the silicon substrate 153 may be disposed at the bonding interface of the bonded substrate 156, and is disposed so as to face the first surface 151a of the silicon substrate 151. 153a may be formed.

さらに、シリコン直接接合は、清浄なシリコンあるいは酸化シリコン面同士を、中間接着剤を介すことなく貼り合せることができる手法であり、一般的には摂氏1000度程度の高温熱処理により強固な接合強度を確保することができる。貼り合せ後の構造体は実質的に1枚の均質なシリコン基板とみなせるため、本実施形態で示す製造工程との整合性に優れている。   Furthermore, silicon direct bonding is a technique that allows clean silicon or silicon oxide surfaces to be bonded to each other without using an intermediate adhesive. Generally, strong bonding strength is achieved by high-temperature heat treatment at about 1000 degrees Celsius. Can be secured. Since the bonded structure can be regarded as a single homogeneous silicon substrate, it is excellent in consistency with the manufacturing process shown in this embodiment.

なお、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bはその膜厚分の段差を界面に有しており、マスクの厚さおよびパターン幅等のルールによっては、貼り合せ界面に発生する空隙(ボイド)がのちの工程に影響を与える場合がある。その場合は、半導体プロセス、特に多層配線プロセスで一般的に行われているダマシンプロセスを適用することにより、図3jに示すように、シリコン基板151に埋め込まれた状態で櫛歯電極用マスクパターン152d、152cを形成することができ、その結果、貼り合せ時に空隙などの発生を防止することができる。   The comb electrode mask patterns 152a and 152b have a step corresponding to the film thickness at the interface, and depending on the rules such as the mask thickness and the pattern width, there are voids generated at the bonding interface. It may affect later processes. In that case, by applying a damascene process generally performed in a semiconductor process, particularly a multilayer wiring process, as shown in FIG. 3J, the comb-tooth electrode mask pattern 152d is embedded in the silicon substrate 151. , 152c can be formed, and as a result, generation of voids and the like can be prevented during bonding.

つづいて、図3dに示すように、貼り合わせ基板156の両面に、すなわち、シリコン基板151の第一の面151aの反対側の第二の面151bとシリコン基板153の第一の面153aの反対側の第二の面153bに、それぞれ、先に埋め込まれた櫛歯電極用マスクパターン152a,152bを内包する粗櫛歯マスクパターン154,155を形成する。ここで、粗櫛歯マスクパターン154,155がそれぞれ櫛歯電極用マスクパターン152a,152bを内包するとは、たとえば櫛歯電極用マスクパターン152a,152bと粗櫛歯マスクパターン154,155をともにシリコン基板151の第一の面151aに投影したときに、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bがそれぞれ粗櫛歯マスクパターン154,155の領域内に包含される、言い換えれば、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bがそれぞれ粗櫛歯マスクパターン154,155の内側に位置することをいう。したがって、当然ながら、粗櫛歯マスクパターン154,155の面積は、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bの面積よりも大きい。   Subsequently, as shown in FIG. 3d, on both surfaces of the bonded substrate 156, that is, the second surface 151b opposite to the first surface 151a of the silicon substrate 151 and the first surface 153a opposite to the first surface 153a of the silicon substrate 153. On the second surface 153b on the side, coarse comb mask patterns 154 and 155 that enclose the previously embedded comb electrode mask patterns 152a and 152b are formed. Here, the coarse comb-tooth mask patterns 154 and 155 include the comb-tooth electrode mask patterns 152a and 152b, for example, when the comb-tooth electrode mask patterns 152a and 152b and the coarse comb-tooth mask patterns 154 and 155 are both silicon substrates. When projected onto the first surface 151a of 151, the comb electrode mask patterns 152a and 152b are included in the regions of the coarse comb mask patterns 154 and 155, in other words, the comb electrode mask pattern 152a. , 152b are located inside the coarse comb-tooth mask patterns 154, 155, respectively. Therefore, of course, the areas of the coarse comb mask patterns 154 and 155 are larger than the areas of the comb electrode mask patterns 152a and 152b.

粗櫛歯マスクパターン154,155は、これに限定されないが、たとえばシリコン酸化膜から形成される。具体的には、まず、貼り合わせ基板156に対して熱酸化法あるいはCVD法などにより両面に対して任意の膜厚だけ成膜をおこなう。ここで熱酸化法を選択する場合は、先の貼り合せ工程でおこなう熱処理時に酸化工程を兼ねてもよい。つぎに、酸化膜を成膜した貼り合わせ基板156の両面に対して、フォトリソグラフィ工程により所望のレジストパターニングをおこない、パターニングされたレジストをマスクに不要部分の酸化膜をエッチング除去し、粗櫛歯マスクパターン154,155を形成する。ここで、酸化膜のエッチング除去には、ウエット手法またはドライエッチング手法が適宜選択されるが、この酸化膜のエッチング除去工程には高い加工精度を確保できるドライエッチング手法、なかでも断面垂直性が得られるRIE(Reactive Ion Etching)手法を適用することが望ましい。   The coarse comb mask patterns 154 and 155 are formed of, for example, a silicon oxide film, although not limited thereto. Specifically, first, an arbitrary film thickness is formed on both surfaces of the bonded substrate 156 by a thermal oxidation method or a CVD method. Here, when the thermal oxidation method is selected, it may also serve as an oxidation step during the heat treatment performed in the previous bonding step. Next, desired resist patterning is performed on both surfaces of the bonded substrate 156 on which the oxide film has been formed by a photolithography process, and unnecessary portions of the oxide film are etched away using the patterned resist as a mask, and then the rough comb teeth are formed. Mask patterns 154 and 155 are formed. Here, a wet method or a dry etching method is appropriately selected for the etching removal of the oxide film, but the etching removal process of the oxide film is a dry etching method capable of ensuring high processing accuracy, and in particular, a cross-sectional perpendicularity is obtained. It is desirable to apply the RIE (Reactive Ion Etching) technique.

なお、このフォトリソグラフィ工程においては、貼り合わせ基板156界面に埋め込まれた櫛歯電極用マスクパターン152a,152bとのアライメントを要することから、シリコンに対して透過性を有する赤外光アライメントを標準とするが、別途、工程の追加挿入によって汎用性の高い可視光アライメントも可能になる。   In this photolithography process, since alignment with the comb electrode mask patterns 152a and 152b embedded in the interface of the bonded substrate 156 is necessary, infrared light alignment having transparency to silicon is used as a standard. However, a visible light alignment with high versatility is also possible by additionally inserting a process.

たとえば、図3kに示すように、可視光用アライメントマークとしての酸化膜パターン171を、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bの形成時に同時に作りこみ、貼り合わせ後のフォトリソグラフィおよびマスクエッチング工程により酸化膜開口パターン172を形成し、つづくシリコンエッチング工程によりシリコン基板153に開口173を形成して酸化膜パターン171を露出させ、所望の可視光用アライメントマークを形成することができる。   For example, as shown in FIG. 3k, an oxide film pattern 171 as an alignment mark for visible light is formed simultaneously with the formation of the comb electrode mask patterns 152a and 152b, and is oxidized by photolithography and mask etching processes after bonding. A film opening pattern 172 is formed, and an opening 173 is formed in the silicon substrate 153 by a subsequent silicon etching process to expose the oxide film pattern 171, thereby forming a desired visible light alignment mark.

ここで、酸化膜開口パターン172のためのフォトリソグラフィは酸化膜パターン171が露出できる程度のアライメント精度があればよく、たとえばシリコン基板のOF(オリエンテーションフラット)などの基板外形の一部を利用するアライメントで十分である。   Here, the photolithography for the oxide film opening pattern 172 needs only to have an alignment accuracy enough to expose the oxide film pattern 171. For example, alignment using a part of the substrate outline such as OF (orientation flat) of the silicon substrate. Is enough.

この手法によれば、粗櫛歯マスクパターン155の形成前の酸化膜155’に対するフォトリソグラフィのアライメントに可視光を使うことができ、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bに対して精度の高いアライメントが可能となる。なお、もう一方の粗櫛歯マスクパターン154を形成する場合においても同様の加工により可視光アライメントが可能となる。   According to this method, visible light can be used for photolithography alignment with respect to the oxide film 155 ′ before the formation of the coarse comb mask pattern 155, and high-precision alignment with the comb electrode mask patterns 152 a and 152 b. Is possible. Even when the other coarse comb mask pattern 154 is formed, visible light alignment can be performed by the same processing.

つづいて、図3eに示すように、粗櫛歯マスクパターン155に対して、貼り合わせ基板156を貫通するまでシリコン垂直エッチング加工157aする。より詳しくは、シリコン基板153の第二の面153bの側からシリコン垂直エッチング加工157aをおこなって、粗櫛歯マスクパターン155をマスクにしてシリコン基板153を選択的に除去し、引きつづき、粗櫛歯マスクパターン155に加えて露出した櫛歯電極用マスクパターン152aをマスクにしてシリコン基板151を選択的に除去する。その結果、固定下櫛歯電極158aが形成される。ここで、先に埋め込まれた櫛歯電極用マスクパターン152aは固定下櫛歯電極形状を決定するマスクとして機能し、粗櫛歯マスクパターン154はシリコン垂直エッチング加工157aのストッパ膜として機能する。シリコン垂直エッチング加工157aは、たとえばDRIE(Deep Reactive Ion Etching)によっておこなう。   Subsequently, as shown in FIG. 3E, a silicon vertical etching process 157a is performed on the coarse comb-tooth mask pattern 155 until it passes through the bonded substrate 156. More specifically, the silicon vertical etching process 157a is performed from the second surface 153b side of the silicon substrate 153, and the silicon substrate 153 is selectively removed using the coarse comb-tooth mask pattern 155 as a mask. The silicon substrate 151 is selectively removed by using the exposed comb-tooth electrode mask pattern 152a in addition to the tooth mask pattern 155 as a mask. As a result, a fixed lower comb electrode 158a is formed. Here, the previously embedded comb electrode mask pattern 152a functions as a mask for determining the shape of the fixed lower comb electrode, and the coarse comb mask pattern 154 functions as a stopper film for the silicon vertical etching process 157a. The silicon vertical etching process 157a is performed by, for example, DRIE (Deep Reactive Ion Etching).

つづいて、図3fに示すように、粗櫛歯マスクパターン155に対して、貼り合わせ基板156を貫通するまでシリコン垂直エッチング加工157bする。より詳しくは、シリコン基板151の第二の面151bの側からシリコン垂直エッチング加工157bをおこなって、粗櫛歯マスクパターン154をマスクにして残存シリコン基板151cを選択的に除去し、引きつづき、粗櫛歯マスクパターン154に加えて露出した櫛歯電極用マスクパターン152bをマスクにして残存シリコン基板153cを選択的に除去する。その結果、可動上櫛歯電極158bが形成される。ここで、先に埋め込まれた櫛歯電極用マスクパターン152bは可動上櫛歯電極形状を決定するマスクとして機能し、粗櫛歯マスクパターン155はシリコン垂直エッチング加工157bのストッパ膜として機能する。シリコン垂直エッチング加工157bは、たとえばDRIEによっておこなう。   Subsequently, as shown in FIG. 3f, the silicon vertical etching process 157b is performed on the coarse comb mask pattern 155 until it penetrates the bonded substrate 156. More specifically, a silicon vertical etching process 157b is performed from the second surface 151b side of the silicon substrate 151, and the remaining silicon substrate 151c is selectively removed using the coarse comb mask pattern 154 as a mask. The remaining silicon substrate 153c is selectively removed using the comb electrode mask pattern 152b exposed in addition to the comb mask pattern 154 as a mask. As a result, a movable upper comb electrode 158b is formed. Here, the previously embedded comb electrode mask pattern 152b functions as a mask for determining the shape of the movable upper comb electrode, and the coarse comb mask pattern 155 functions as a stopper film for the silicon vertical etching process 157b. The silicon vertical etching process 157b is performed by DRIE, for example.

なお、ここでは、図3eに示したシリコン垂直エッチング加工157aにつづいて、図3fで示したシリコン垂直エッチング加工157bを実施する場合について説明したが、エッチング加工の順序はこれに限定されるものではなく、シリコン垂直エッチング加工157bを、シリコン垂直エッチング加工157aに先立って実施してもよい。   Here, the case where the silicon vertical etching process 157b shown in FIG. 3F is performed following the silicon vertical etching process 157a shown in FIG. 3E has been described, but the order of the etching processes is not limited to this. Alternatively, the silicon vertical etching process 157b may be performed prior to the silicon vertical etching process 157a.

つづいて、図3gに示すように、シリコン垂直エッチング加工157a,157bにおいてマスクおよびストッパとして機能した櫛歯電極用マスクパターン152a,152bと粗櫛歯マスクパターン154,155をエッチング除去して、固定下櫛歯電極158aと可動上櫛歯電極158bが完成する。ここで、酸化膜のエッチング除去には、フッ酸薬液によるウエット法、またはガスによるドライ法が適宜選択される。ウエット法は、可動部を含む構造体の乾燥時にスティッキングを引き起こす可能性があるため、ここではガスによるドライ法の選択が望ましい。   Subsequently, as shown in FIG. 3g, the comb electrode mask patterns 152a and 152b and the coarse comb mask patterns 154 and 155, which function as masks and stoppers in the silicon vertical etching processes 157a and 157b, are removed by etching. Comb electrode 158a and movable upper comb electrode 158b are completed. Here, for etching removal of the oxide film, a wet method using a hydrofluoric acid chemical solution or a dry method using a gas is appropriately selected. Since the wet method may cause sticking when the structure including the movable part is dried, it is preferable to select a dry method using a gas here.

つづいて、図には示さないが、電極パッドおよび光偏向板のための金属薄膜パターニングをシャドウマスク等によりおこなう。金属は、金(Au)やアルミ(Al)等が、偏向対象となる光波長域により適宜選択される。   Subsequently, although not shown in the drawing, metal thin film patterning for the electrode pad and the light deflection plate is performed using a shadow mask or the like. As the metal, gold (Au), aluminum (Al), or the like is appropriately selected depending on the light wavelength range to be deflected.

以上の工程により、図1に示した光偏向器が完成する。   Through the above steps, the optical deflector shown in FIG. 1 is completed.

なお、第一実施形態のマスクパターン設計については、図3hに示すように、粗櫛歯マスクパターン154,155の幅R1と櫛歯電極用マスクパターン152bの幅F1との間にR1>F1なる関係を有し、かつ、隣接する粗櫛歯マスクパターン154,155の間隔をΔR1、櫛歯電極用マスクパターン152bに対する粗櫛歯マスクパターン155の左右両側のはみだし量をそれぞれΔFL1,ΔFR1とした場合、ΔR1>0,ΔFL1>0,ΔFR1>0なる関係を有するように設計すればよい。   In the mask pattern design of the first embodiment, as shown in FIG. 3h, R1> F1 between the width R1 of the coarse comb mask patterns 154 and 155 and the width F1 of the comb electrode mask pattern 152b. When there is a relationship, the interval between adjacent coarse comb mask patterns 154 and 155 is ΔR1, and the amounts of protrusion on both the left and right sides of the coarse comb mask pattern 155 with respect to the comb electrode mask pattern 152b are ΔFL1 and ΔFR1, respectively. , ΔR1> 0, ΔFL1> 0, and ΔFR1> 0 may be designed.

ここでは、垂直櫛歯電極158a,158bのうち一方の櫛歯電極すなわち可動上櫛歯電極158bのマスクパターン152b,155についてのみ述べたが、固定下櫛歯電極158aのマスクパターン152a,154についても同様の設計指針に基づけばよい。   Here, only one of the vertical comb electrodes 158a and 158b, ie, the mask patterns 152b and 155 of the movable upper comb electrode 158b has been described, but the mask patterns 152a and 154 of the fixed lower comb electrode 158a are also described. Based on similar design guidelines.

また、各櫛歯電極用マスクパターン152a,152bと各粗櫛歯マスクパターン154,155の厚さは、のちのシリコン垂直エッチング加工の耐性およびストッパ耐性を勘案した膜厚であればよく、各櫛歯電極層の厚さおよび製造装置性能に応じて適宜決定すればよい。   The thicknesses of the comb electrode mask patterns 152a and 152b and the coarse comb mask patterns 154 and 155 may be any film thickness considering the resistance to subsequent silicon vertical etching and the stopper resistance. What is necessary is just to determine suitably according to the thickness of a tooth electrode layer, and manufacturing apparatus performance.

さらに、本実施形態においては、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bをシリコン酸化膜で形成する例で説明したが、マスク材料としては、パターン加工が容易であり、シリコン垂直エッチング耐性を有し、かつ、貼り合せ工程とのプロセス整合性が得られれば、とくに材料を限定するものではない。たとえば、アルミ膜はパターン加工が容易であり、ドライエッチング耐性を有する材料であり、貼り合せ手法を高温熱処理が必要な直接接合からアルミ膜の耐熱性を勘案した低温接合に変更すれば適用できる。低温接合としては、プラズマ活性化接合、あるいはイオン照射による常温接合などがある。   Furthermore, in the present embodiment, the example in which the comb electrode mask patterns 152a and 152b are formed of a silicon oxide film has been described. However, as a mask material, pattern processing is easy, and silicon vertical etching resistance is provided. In addition, the material is not particularly limited as long as process consistency with the bonding step can be obtained. For example, an aluminum film is a material that can be easily patterned and has dry etching resistance, and can be applied by changing the bonding method from direct bonding that requires high-temperature heat treatment to low-temperature bonding that takes into account the heat resistance of the aluminum film. Examples of the low temperature bonding include plasma activated bonding and room temperature bonding by ion irradiation.

さらに、本実施形態のシリコン垂直エッチング加工157a,157bについては、DRIEを利用する例に説明したが、加工法としてはDRIEに限定するものでなく、シリコンの垂直加工が可能な技術であれば適用可能である。たとえば、シリコン結晶方位によるエッチング速度の差を利用したシリコン結晶異方性エッチング(ウエットエッチング)を選択することもできる。具体的には、(110)シリコン基板に対して結晶異方性エッチング(ウエットエッチング)をおこなえばよい。また、光励起電解研磨法、フェムト秒レーザーなどによる加工なども適宜選択することができる。   Furthermore, although the silicon vertical etching processes 157a and 157b of the present embodiment have been described as examples using DRIE, the processing method is not limited to DRIE, and any technique capable of vertical silicon processing can be applied. Is possible. For example, silicon crystal anisotropic etching (wet etching) using a difference in etching rate depending on the silicon crystal orientation can be selected. Specifically, crystal anisotropic etching (wet etching) may be performed on a (110) silicon substrate. In addition, processing by photoexcited electrolytic polishing, femtosecond laser, or the like can be appropriately selected.

以上の説明から明らかなように、本第一実施形態によれば、貼り合わせ基板の接合界面に埋込まれた櫛歯電極用マスクパターン152a,152bにて櫛歯同士のアライメントが決定するため櫛歯電極間のアライメント精度は高く、かつ、シリコン垂直エッチング加工157a,157b時のアスペクト比(d/g:開口幅gとエッチング深さdとの比、図3f参照)は従来製法に比べて半分となり、断面の垂直性不良、あるいは加工側面の荒れ、あるいはエッチング底面のシリコン柱状残渣、などの不具合を発生させることなく、垂直櫛歯電極を形成することができ、図1に示す垂直櫛歯アクチュエータを用いた光偏向器を、精度良く、簡単な製法にて実現することができる。   As is clear from the above description, according to the first embodiment, the comb teeth alignment is determined by the comb electrode mask patterns 152a and 152b embedded in the bonding interface of the bonded substrate. The alignment accuracy between the tooth electrodes is high, and the aspect ratio (d / g: ratio of opening width g to etching depth d, see FIG. 3f) at the time of silicon vertical etching 157a and 157b is half that of the conventional manufacturing method. Thus, the vertical comb electrode can be formed without causing defects such as poor verticality of the cross section, rough processing side surface, or silicon columnar residue on the bottom surface of the etching, and the vertical comb actuator shown in FIG. The optical deflector using can be realized with a simple and accurate method.

本第一実施形態については、変形形態をとることも可能である。以下、その変形形態とその利点について主に図3iを用いて説明する。   The first embodiment can be modified. Hereinafter, the modification and its advantages will be described mainly with reference to FIG.

<第一実施形態の変形形態>
まず、上述の図3a〜図3fで示す工程に従い、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bを形成し、そののち櫛歯電極用マスクパターン152a,152bに対してシリコンをエッチング加工する点については第一実施形態で示したとおりである。
<Modification of First Embodiment>
First, in accordance with the steps shown in FIGS. 3a to 3f, the comb electrode mask patterns 152a and 152b are formed, and then silicon is etched into the comb electrode mask patterns 152a and 152b. As shown in one embodiment.

変形形態としては、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bに対しておこなうシリコンエッチング加工を、図3e,3fに示すように略垂直ではなく、図3iに示すように、アンダーカットAC(A)、AC(B)を有し、それぞれ任意の傾斜角θ(A)、θ(B)となる条件にてエッチング加工する点にある。 As a modification, silicon etching processing performed on the comb electrode mask patterns 152a and 152b is not substantially vertical as shown in FIGS. 3e and 3f, but undercut AC (A) , as shown in FIG. It has AC (B) , and it is in the point which carries out an etching process on the conditions used as arbitrary inclination | tilt angles ( theta ) (A) and ( theta ) (B) , respectively.

具体的にはDRIEエッチング条件を、櫛歯電極用マスクパターン152a,152bに対して選択性を有し、かつ、アンダーカットAC(A)、AC(B)を有し、かつ、それぞれが任意の傾斜角θ(A)、θ(B)となるように調整する。 Specifically, the DRIE etching conditions are selective with respect to the comb electrode mask patterns 152a and 152b, have undercuts AC (A) and AC (B) , and each has an arbitrary Adjustment is made so that the inclination angles θ (A) and θ (B) are obtained.

一般的なDRIEシリコンエッチングは、保護膜形成成分とシリコン等方性エッチング成分を時分割等で交互に繰り返しおこない、時間、ガス、電力、圧力などのパラメータを調整することで略垂直形状となるようにエッチング条件を設定している。   In general DRIE silicon etching, a protective film forming component and a silicon isotropic etching component are alternately repeated in a time-sharing manner, and a parameter such as time, gas, power, pressure, etc. is adjusted so that a substantially vertical shape is obtained. Etching conditions are set.

本変形形態では、DRIEエッチング条件を、等方性エッチング成分および保護膜形成成分を、エッチング深さの深化とともに段階的に変化するように調整設定し、エッチング加工157A、157Bをおこなう点にある。   In this modification, the etching conditions 157A and 157B are performed by adjusting and setting the DRIE etching conditions so that the isotropic etching component and the protective film forming component change stepwise as the etching depth increases.

その結果、櫛歯電極158A,158Bは、AC(A)=AC(B)、θ(A)=θ(B)にて略台形あるいは略三角形に形成することができる。 As a result, the comb-tooth electrodes 158A and 158B can be formed in a substantially trapezoidal shape or a substantially triangular shape with AC (A) = AC (B) and θ (A) = θ (B) .

以上の工程で得られた形状、すなわち櫛歯電極用マスクパターン152a,152bに対して上下対称な略台形または略三角形状は、第一実施形態の効果に加えて、垂直櫛歯電極として、そのアクチュエータ駆動特性向上に寄与するという利点を有する。   In addition to the effects of the first embodiment, the shape obtained by the above steps, that is, the substantially trapezoidal or substantially triangular shape that is vertically symmetrical with respect to the comb electrode mask patterns 152a and 152b, It has the advantage that it contributes to the improvement of actuator drive characteristics.

<第二実施形態>
図4,図5a〜図5hは、本発明における第二実施形態を示すものであり、図4は、垂直櫛歯アクチュエータを用いた光偏向器の概略斜視図、図5は、図4に示す光偏向器のとくにA−A’断面に着目した概略工程説明図である。
<Second embodiment>
4 and 5a to 5h show a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic perspective view of an optical deflector using a vertical comb actuator, and FIG. 5 is shown in FIG. It is schematic process explanatory drawing which paid its attention to the AA 'cross section especially of an optical deflector.

本実施形態によって製造される光偏向器は、図4に示すように、絶縁層230を介して互いに接合された可動基板210と固定基板220とサポート基板232を有している。可動基板210と固定基板220は絶縁層230を介して互いに接合されており、固定基板220とサポート基板232は絶縁層234を介して互いに接合されている。   As shown in FIG. 4, the optical deflector manufactured according to this embodiment includes a movable substrate 210, a fixed substrate 220, and a support substrate 232 that are bonded to each other via an insulating layer 230. The movable substrate 210 and the fixed substrate 220 are bonded to each other via the insulating layer 230, and the fixed substrate 220 and the support substrate 232 are bonded to each other via the insulating layer 234.

可動基板210は、固定基板220に固定された一対の固定部211と、光学鏡面214を備えた光偏向板213と、固定部211と光偏向板213をつないでいる一対のヒンジ部212と、光偏向板213から延出している可動上櫛歯電極215を有している。ヒンジ部212は、ねじり変形可能であり、光偏向板213を揺動可能に支持している。可動基板210は、たとえば、ひとつのシリコン層から形成されている。   The movable substrate 210 includes a pair of fixed portions 211 fixed to the fixed substrate 220, an optical deflection plate 213 provided with an optical mirror surface 214, a pair of hinge portions 212 connecting the fixed portion 211 and the optical deflection plate 213, and A movable upper comb electrode 215 extending from the light deflection plate 213 is provided. The hinge part 212 can be torsionally deformed, and supports the light deflection plate 213 so as to be swingable. The movable substrate 210 is formed from one silicon layer, for example.

固定基板220は、可動基板210の固定部211が固定される支持層221を有している。支持層221は、光偏向板213と可動上櫛歯電極215が揺動するために必要な空間を与える切り欠き部223を有している。固定基板220はまた、切り欠き部223内に延出している固定下櫛歯電極222を有している。固定基板220は、たとえば、ひとつのシリコン層から形成されている。   The fixed substrate 220 has a support layer 221 to which the fixed portion 211 of the movable substrate 210 is fixed. The support layer 221 has a notch 223 that provides a space necessary for the light deflection plate 213 and the movable upper comb electrode 215 to swing. The fixed substrate 220 also has a fixed lower comb electrode 222 extending into the notch 223. The fixed substrate 220 is formed from, for example, one silicon layer.

可動基板210は固定基板220に重ねて配置されている。つまり、可動基板210と固定基板220は、それらの厚さ方向にずれて配置されている。可動上櫛歯電極215と固定下櫛歯電極222は、たとえば固定基板220の上面224への投影において互いに対向して互い違いに延びており、また可動基板210と固定基板220の厚さ方向にずれており、垂直櫛歯アクチュエータを構成している。   The movable substrate 210 is disposed so as to overlap the fixed substrate 220. That is, the movable substrate 210 and the fixed substrate 220 are arranged so as to be shifted in the thickness direction thereof. The movable upper comb electrode 215 and the fixed lower comb electrode 222 are alternately extended opposite to each other in the projection onto the upper surface 224 of the fixed substrate 220, for example, and shifted in the thickness direction of the movable substrate 210 and the fixed substrate 220. And constitutes a vertical comb actuator.

光偏向器はまた、可動基板210と固定基板220の間に任意の電圧を印加する電圧印加機構240を有している。電圧印加機構240によって可動基板210と固定基板220の間に電圧が印加されると、可動上櫛歯電極215と固定下櫛歯電極222の間に静電引力が発生する。その結果、可動上櫛歯電極215が固定下櫛歯電極222に引き寄せられ、光偏向板213がヒンジ部212の中心軸の周りに回転される。この回転の角度は、可動基板210と固定基板220の間に印加される電圧の大きさに依存する。この印加電圧の大きさを電圧印加機構240によって制御することにより、光偏向板213の光学鏡面214で反射される光が所望の方向に偏向される。   The optical deflector also includes a voltage application mechanism 240 that applies an arbitrary voltage between the movable substrate 210 and the fixed substrate 220. When a voltage is applied between the movable substrate 210 and the fixed substrate 220 by the voltage application mechanism 240, an electrostatic attractive force is generated between the movable upper comb electrode 215 and the fixed lower comb electrode 222. As a result, the movable upper comb electrode 215 is attracted to the fixed lower comb electrode 222, and the light deflection plate 213 is rotated around the central axis of the hinge portion 212. The angle of this rotation depends on the magnitude of the voltage applied between the movable substrate 210 and the fixed substrate 220. By controlling the magnitude of the applied voltage by the voltage applying mechanism 240, the light reflected by the optical mirror surface 214 of the light deflecting plate 213 is deflected in a desired direction.

第二実施形態の特徴は、サポート基板232により、可動上櫛歯電極215および固定下櫛歯電極222の各層厚の如何によらずウエハレベルの製造工程を容易にする点である。上記光偏向器の製造方法について図5a〜図5hを用いて説明する。   A feature of the second embodiment is that the support substrate 232 facilitates a wafer level manufacturing process regardless of the thicknesses of the movable upper comb electrode 215 and the fixed lower comb electrode 222. A method for manufacturing the optical deflector will be described with reference to FIGS.

最初に、図5aに示すように、振り出し基板としてSOI(Silicon On Insulator)基板250を用意する。ここで、SOI基板250は、支持層251と活性層253が埋め込み酸化膜252を介して接合された構造体である。たとえば、支持層251と活性層253は単結晶シリコンで構成され、埋め込み酸化膜252はシリコン酸化膜で構成される。活性層253は、固定下櫛歯電極形成のための半導体層であり、固定下櫛歯電極に必要な厚さを有している。支持層251は、製造工程に必要となるサポート基板として主に機能する。   First, as shown in FIG. 5a, an SOI (Silicon On Insulator) substrate 250 is prepared as a swing-out substrate. Here, the SOI substrate 250 is a structure in which a support layer 251 and an active layer 253 are bonded via a buried oxide film 252. For example, the support layer 251 and the active layer 253 are made of single crystal silicon, and the buried oxide film 252 is made of a silicon oxide film. The active layer 253 is a semiconductor layer for forming a fixed lower comb electrode, and has a thickness necessary for the fixed lower comb electrode. The support layer 251 mainly functions as a support substrate necessary for the manufacturing process.

つぎに、図5bに示すように、活性層253の第一の面253a上に、のちに固定下櫛歯電極と可動上櫛歯電極を形成するための櫛歯電極用マスクパターン254a,254bと、支持層を形成するための支持層用マスクパターン254cを形成し、つづいて、マスクパターン254a,254b,254cが形成された活性層253に、のちに形成する可動基板よりも厚いシリコン基板255を、マスクパターン254a,254b,254cを介して、言い換えれば、マスクパターン254a,254b,254cが活性層253とシリコン基板255の間に埋め込まれるように貼り合せる。シリコン基板255は、たとえば単結晶シリコンで構成される。   Next, as shown in FIG. 5b, comb electrode mask patterns 254a and 254b for forming a fixed lower comb electrode and a movable upper comb electrode on the first surface 253a of the active layer 253, and Then, a support layer mask pattern 254c for forming a support layer is formed, and then a silicon substrate 255 thicker than a movable substrate to be formed later is formed on the active layer 253 on which the mask patterns 254a, 254b, and 254c are formed. The mask patterns 254a, 254b, and 254c are bonded so as to be embedded between the active layer 253 and the silicon substrate 255 via the mask patterns 254a, 254b, and 254c. Silicon substrate 255 is made of, for example, single crystal silicon.

マスクパターン254a,254b,254cは、これに限定されないが、たとえばシリコン酸化膜から形成される。具体的には、SOI基板250を一般的な熱酸化法またはCVD法などにより任意の膜厚だけ成膜し、つづくフォトリソグラフィ工程により所望のレジストパターニングをおこない、パターニングされたレジストをマスクとして不要部分の酸化膜をエッチング除去して、マスクパターン254a,254b,254cを形成する。酸化膜のエッチング除去には、そのパターンルールによってウエット手法またはドライ手法が適宜選択される。櫛歯電極用マスクパターン254a,254bはともにのちのシリコン垂直エッチングのマスクであり、そのパターン加工には高い加工精度が要求される。とくにマスクの断面形状はシリコンエッチング断面垂直性を決める要因のひとつでもある。したがって、この酸化膜のエッチング除去工程には、高い加工精度を確保できるドライエッチング手法、なかでも断面垂直性が得られるRIE(Reactive Ion Etching)手法を適用することが望ましい。つづいて、シリコン基板255をシリコン直接接合等の手法により貼り合せ、そののち、可動上櫛歯電極に必要な厚さとなるようにシリコン基板255に対して薄化加工をおこない、可動上櫛歯電極形成のための半導体層としてのシリコン層256を含む貼り合わせ基板257を形成する。ここで薄化加工は機械研削(Back Grind)または化学機械研磨(Chemical Mechanical Polish)などの手法から適宜選択する。   The mask patterns 254a, 254b, and 254c are not limited to this, but are formed of, for example, a silicon oxide film. Specifically, the SOI substrate 250 is formed in an arbitrary film thickness by a general thermal oxidation method or a CVD method, and a desired resist patterning is performed by a subsequent photolithography process, and an unnecessary portion is formed using the patterned resist as a mask. The oxide film is removed by etching to form mask patterns 254a, 254b, and 254c. For removing the oxide film by etching, a wet method or a dry method is appropriately selected according to the pattern rule. The comb electrode mask patterns 254a and 254b are both silicon vertical etching masks, and high patterning accuracy is required for pattern processing. In particular, the cross-sectional shape of the mask is one of the factors that determine the perpendicularity of the silicon etching cross-section. Therefore, it is desirable to apply a dry etching technique capable of ensuring high processing accuracy, particularly an RIE (Reactive Ion Etching) technique capable of obtaining cross-sectional perpendicularity, to this oxide film etching removal step. Subsequently, the silicon substrate 255 is bonded by a technique such as silicon direct bonding, and then the silicon substrate 255 is thinned so as to have a thickness necessary for the movable upper comb electrode. A bonded substrate 257 including a silicon layer 256 as a semiconductor layer for formation is formed. Here, the thinning process is appropriately selected from techniques such as mechanical grinding (Back Grind) or chemical mechanical polishing (Chemical Mechanical Polish).

なお、マスクパターン254a,254b,254cはその膜厚分の段差を界面に有しており、マスクの厚さおよびパターン幅等のルールによっては、貼り合せ界面に発生する空隙(ボイド)がのちの工程に影響を与える場合がある。その場合は、半導体プロセス、特に多層配線プロセスで一般的に用いられるダマシンプロセスを適用することにより、図5iに示すように、SOI基板250の活性層表面に段差のない状態にてマスクパターン254d,254e,254fを形成することができ、その結果、貼り合せ時の空隙発生の問題が解消される。   Note that the mask patterns 254a, 254b, and 254c have a level difference at the interface, and depending on rules such as the mask thickness and pattern width, voids generated at the bonding interface are later generated. May affect the process. In that case, by applying a damascene process generally used in a semiconductor process, particularly a multilayer wiring process, as shown in FIG. 5i, the mask pattern 254d, 254e and 254f can be formed, and as a result, the problem of gap generation at the time of bonding is solved.

なお、ここでは、マスクパターン254a,254b,254cがSOI基板250の活性層253の第一の面253aに形成される場合について説明したが、マスクパターン254a,254b,254cは必ずしもSOI基板250に形成する必要はなく、貼り合わせ基板257の接合界面に配置されていればよい。したがって、SOI基板250の活性層253の第一の面253aに向かい合わせに配置されるシリコン基板255の第一の面255aに形成されてもよい。   Although the case where the mask patterns 254a, 254b, and 254c are formed on the first surface 253a of the active layer 253 of the SOI substrate 250 has been described here, the mask patterns 254a, 254b, and 254c are not necessarily formed on the SOI substrate 250. There is no need to do this, and it is only necessary to be disposed at the bonding interface of the bonded substrate 257. Therefore, it may be formed on the first surface 255a of the silicon substrate 255 disposed so as to face the first surface 253a of the active layer 253 of the SOI substrate 250.

つづいて、図5cに示すように、薄化加工されたシリコン層256の表面に、すなわち、シリコン基板255の第一の面255aに一致するシリコン層256の第一の面256aの反対側のシリコン層256の第二の面256bに、先に埋め込まれた櫛歯電極用マスクパターン254aを内包する粗櫛歯マスクパターン258を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 5 c, silicon on the surface of the thinned silicon layer 256, that is, on the opposite side of the first surface 256 a of the silicon layer 256 that coincides with the first surface 255 a of the silicon substrate 255. On the second surface 256b of the layer 256, a coarse comb-tooth mask pattern 258 including the previously embedded comb-tooth electrode mask pattern 254a is formed.

粗櫛歯マスクパターン258は、これに限定されないが、たとえばシリコン酸化膜から形成される。具体的には、シリコン層256を含む貼り合わせ基板257に対して熱酸化法あるいはCVD法などによりシリコン層256表面に対して任意の膜厚だけ成膜をおこなう。ここで熱酸化法を選択する場合は、先の貼り合せ工程でおこなう熱処理時に酸化工程を兼ねてもよい。つづいて、酸化膜が成膜されたシリコン層256表面にフォトリソグラフィ工程により所望のレジストパターニングをおこない、パターニングされたレジストをマスクに不要部分の酸化膜をエッチング除去し、粗櫛歯マスクパターン258を形成する。酸化膜のエッチング除去には上述同様の理由からドライエッチング手法、なかでもRIE(Reactive Ion Etching)手法を適用することが望ましい。   Although not limited to this, the coarse comb mask pattern 258 is formed of, for example, a silicon oxide film. Specifically, an arbitrary film thickness is formed on the surface of the silicon layer 256 on the bonded substrate 257 including the silicon layer 256 by a thermal oxidation method or a CVD method. Here, when the thermal oxidation method is selected, it may also serve as an oxidation step during the heat treatment performed in the previous bonding step. Subsequently, a desired resist patterning is performed on the surface of the silicon layer 256 on which the oxide film is formed by a photolithography process, an unnecessary portion of the oxide film is etched away using the patterned resist as a mask, and a rough comb mask pattern 258 is formed. Form. For the etching removal of the oxide film, it is desirable to apply a dry etching technique, especially a RIE (Reactive Ion Etching) technique for the same reason as described above.

なお、本フォトリソグラフィ工程においては、貼り合わせ基板257の接合界面に埋め込まれた櫛歯電極用マスクパターン254a,254bとのアライメントを要することから、シリコンに対して透過性を有する赤外光アライメントを標準とするが、別途、工程の追加挿入によって汎用性の高い可視光アライメントも可能になる。   In this photolithography process, since alignment with the comb electrode mask patterns 254a and 254b embedded in the bonding interface of the bonded substrate 257 is required, infrared light alignment having transparency to silicon is performed. Although standard, it is possible to perform visible light alignment with high versatility by adding additional processes.

たとえば、図5jに示すように、可視光用アライメントマークとしての酸化膜パターン271を、櫛歯電極用マスクパターン254a,254bの形成時に同時に作りこみ、貼り合わせ後のフォトリソグラフィおよびマスクエッチング工程により酸化膜開口パターン272を形成し、つづくシリコンエッチング工程によりシリコン層256に開口273を形成して酸化膜パターン271を露出させ、所望の可視光用アライメントマークを形成することができる。   For example, as shown in FIG. 5j, an oxide film pattern 271 as an alignment mark for visible light is formed simultaneously with the formation of the comb electrode mask patterns 254a and 254b, and is oxidized by photolithography and mask etching processes after bonding. A film opening pattern 272 is formed, and an opening 273 is formed in the silicon layer 256 by a subsequent silicon etching process to expose the oxide film pattern 271, thereby forming a desired visible light alignment mark.

ここで、酸化膜開口パターン272のためのフォトリソグラフィは酸化膜パターン271が露出できる程度のアライメント精度があればよく、たとえばシリコン基板のOF(オリエンテーションフラット)などの基板外形の一部を利用するアライメントで十分である。   Here, the photolithography for the oxide film opening pattern 272 only needs to have an alignment accuracy enough to expose the oxide film pattern 271. For example, alignment using a part of the substrate outer shape such as OF (orientation flat) of the silicon substrate. Is enough.

この手法によれば、粗櫛歯マスクパターン258の形成前の酸化膜258’に対するフォトリソグラフィのアライメントに可視光を使うことができ、櫛歯電極用マスクパターン254a,254bに対して精度の高いアライメントが可能となる。   According to this method, visible light can be used for photolithography alignment with respect to the oxide film 258 ′ before the formation of the coarse comb mask pattern 258, and high-precision alignment with respect to the comb electrode mask patterns 254a and 254b. Is possible.

つづいて、図5dに示すように、支持層251の表面に開口マスクパターン259をフォトリソグラフィ工程により形成し、開口マスクパターン259をマスクにして支持層251に対してDRIEシリコンエッチングを酸化膜252が露出するまでおこなう。このエッチングによって、サポート基板260が形成される。露出した埋め込み酸化膜252に対してフォトリソグラフィおよび酸化膜エッチングをおこない、埋め込まれた櫛歯電極用マスクパターン254bを内包する粗櫛歯マスクパターン261を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 5d, an opening mask pattern 259 is formed on the surface of the support layer 251 by a photolithography process, and the oxide film 252 performs DRIE silicon etching on the support layer 251 using the opening mask pattern 259 as a mask. Repeat until exposed. The support substrate 260 is formed by this etching. The exposed buried oxide film 252 is subjected to photolithography and oxide film etching to form a coarse comb mask pattern 261 including the buried comb electrode mask pattern 254b.

ここで、粗櫛歯マスクパターン261の形成のためのフォトリソグラフィ工程は、支持層251を開口し、露出した酸化膜252へのパターニングが必要である。しかしながら、ここでフォトリソグラフィに必要なレジスト塗布には、回転塗布等の一般的な半導体プロセスが適用できない。したがって、霧状レジストを噴霧して基板に成膜するスプレー塗布法、または無電解めっき技術による電着レジスト法などを適宜選択する。また、つづくパターン露光では、段差含むエッチング底面に対しておこなう必要があるため、長焦点深度を有する投影露光機などが適宜選択される。   Here, in the photolithography process for forming the coarse comb mask pattern 261, the support layer 251 is opened and the exposed oxide film 252 needs to be patterned. However, a general semiconductor process such as spin coating cannot be applied to resist coating necessary for photolithography. Accordingly, a spray coating method in which a mist resist is sprayed to form a film on the substrate, or an electrodeposition resist method using an electroless plating technique is appropriately selected. Further, since the subsequent pattern exposure needs to be performed on the etching bottom surface including the step, a projection exposure machine having a long focal depth is appropriately selected.

なお、支持層251のエッチング開口についてはDRIEで説明したが、アルカリ薬液によるウエットエッチングを選択してもかまわない。アルカリ薬液の場合はTMAH(テトラメチルアンモニウム水溶液)、あるいはKOH(水酸化カリウム)などを使うことができ、ウエットエッチングを選択する場合は、開口マスクパターン259をレジストから、耐アルカリ性を有する熱酸化法やCVD法による酸化膜に変更すればよい。   Although the etching opening of the support layer 251 has been described by DRIE, wet etching with an alkaline chemical solution may be selected. In the case of an alkaline chemical solution, TMAH (tetramethylammonium aqueous solution), KOH (potassium hydroxide), or the like can be used. When wet etching is selected, an opening mask pattern 259 is formed from a resist and a thermal oxidation method having alkali resistance. Or an oxide film formed by a CVD method.

つづいて、図5eに示すように、シリコン層256の第二の面256bに形成された粗櫛歯マスクパターン258に対して、貼り合せシリコン層263を貫通するまでシリコン垂直エッチング加工264aをおこなう。より詳しくは、シリコン層256の第二の面256bの側からシリコン垂直エッチング加工264aをおこなって、粗櫛歯マスクパターン258をマスクにしてシリコン層256を選択的に除去し、引きつづき、粗櫛歯マスクパターン258に加えて露出した櫛歯電極用マスクパターン254aをマスクにして活性層253を選択的に除去する。その結果、固定下櫛歯電極265aが形成される。ここで、先に埋め込まれた櫛歯電極用マスクパターン254aは固定下櫛歯電極形状を決定するマスクとして機能し、粗櫛歯マスクパターン261はシリコン垂直エッチング加工264aのストッパ膜として機能する。また、支持層用マスクパターン254cは必要な支持層を残すためのマスクとして機能する。シリコン垂直エッチング加工264aは、たとえばDRIEによっておこなう。   Subsequently, as shown in FIG. 5E, a silicon vertical etching process 264a is performed on the coarse comb mask pattern 258 formed on the second surface 256b of the silicon layer 256 until it penetrates the bonded silicon layer 263. More specifically, a silicon vertical etching process 264a is performed from the second surface 256b side of the silicon layer 256, and the silicon layer 256 is selectively removed using the coarse comb-tooth mask pattern 258 as a mask. The active layer 253 is selectively removed using the exposed comb-tooth electrode mask pattern 254a in addition to the tooth mask pattern 258 as a mask. As a result, a fixed lower comb electrode 265a is formed. Here, the previously embedded comb electrode mask pattern 254a functions as a mask for determining the shape of the fixed lower comb electrode, and the coarse comb mask pattern 261 functions as a stopper film for the silicon vertical etching process 264a. The support layer mask pattern 254c functions as a mask for leaving a necessary support layer. The silicon vertical etching process 264a is performed by DRIE, for example.

つづいて、図5fに示すように、開口マスクパターン259でエッチング開口された支持層251の底部に形成された粗櫛歯マスクパターン261に対して、貼り合せシリコン層263を貫通するまでシリコン垂直エッチング加工264bをおこなう。より詳しくは、活性層253の第二の面253bの側からシリコン垂直エッチング加工264bをおこなって、粗櫛歯マスクパターン261をマスクにして露出残存活性層253cを選択的に除去し、引きつづき、粗櫛歯マスクパターン261に加えて露出した櫛歯電極用マスクパターン254bをマスクにして露出残存シリコン層256cを選択的に除去する。その結果、可動上櫛歯電極265bが形成される。ここで、先に埋め込まれた櫛歯電極用マスクパターン254bは可動上櫛歯電極形状を決定するマスクとして機能し、粗櫛歯マスクパターン258はシリコン垂直エッチング加工264bのストッパ膜として機能する。シリコン垂直エッチング加工264aは、たとえばDRIEによっておこなう。   Subsequently, as shown in FIG. 5f, the silicon vertical etching is performed until the coarse comb-tooth mask pattern 261 formed at the bottom of the support layer 251 etched by the opening mask pattern 259 penetrates the bonded silicon layer 263. Processing 264b is performed. More specifically, a silicon vertical etching process 264b is performed from the second surface 253b side of the active layer 253, and the exposed residual active layer 253c is selectively removed using the coarse comb mask pattern 261 as a mask. The exposed residual silicon layer 256c is selectively removed using the exposed comb-tooth electrode mask pattern 254b in addition to the coarse comb-tooth mask pattern 261 as a mask. As a result, the movable upper comb electrode 265b is formed. Here, the previously embedded comb electrode mask pattern 254b functions as a mask for determining the movable upper comb electrode shape, and the coarse comb mask pattern 258 functions as a stopper film for the silicon vertical etching process 264b. The silicon vertical etching process 264a is performed by DRIE, for example.

ここで、先に埋め込まれた櫛歯電極用マスクパターン254bが可動上櫛歯電極形状を決定するマスクとして機能し、粗櫛歯マスクパターン258がシリコン垂直エッチング加工264bのストッパ膜として機能する。   Here, the previously embedded comb electrode mask pattern 254b functions as a mask for determining the movable upper comb electrode shape, and the coarse comb mask pattern 258 functions as a stopper film for the silicon vertical etching process 264b.

なお、ここでは、図5eに示したシリコン垂直エッチング加工264aにつづいて、図5fで示したシリコン垂直エッチング加工264bを実施する場合について説明したが、エッチング加工の順序はこれに限定されるものではなく、シリコン垂直エッチング加工264bを、シリコン垂直エッチング加工264aに先立って実施してもよい。   Here, the case where the silicon vertical etching process 264b shown in FIG. 5f is performed following the silicon vertical etching process 264a shown in FIG. 5e has been described. However, the order of the etching processes is not limited to this. Alternatively, the silicon vertical etching process 264b may be performed prior to the silicon vertical etching process 264a.

つづいて、図5gに示すように、シリコン垂直エッチング加工264a,264bにおいてマスクおよびストッパとして機能したマスクパターン254a,254b,254c,258,261,259をエッチング除去し、垂直櫛歯電極265b,265aとサポート基板260が完成する。ここで、酸化膜のエッチング除去には、フッ酸薬液によるウエット法、またはガスによるドライ法が適宜選択される。ウエット法は、可動部を含む構造体の乾燥時にスティッキングを引き起こす可能性があるため、ここではガスによるドライ法を適用することが望ましい。   Subsequently, as shown in FIG. 5g, the mask patterns 254a, 254b, 254c, 258, 261, and 259 functioning as masks and stoppers in the silicon vertical etching processes 264a and 264b are removed by etching, and the vertical comb electrodes 265b and 265a are removed. The support substrate 260 is completed. Here, for etching removal of the oxide film, a wet method using a hydrofluoric acid chemical solution or a dry method using a gas is appropriately selected. Since the wet method may cause sticking when the structure including the movable part is dried, it is desirable to apply a dry method using a gas here.

つづいて、図には示さないが、電極パッドおよび光偏向板のための金属薄膜パターニングをシャドウマスク等によりおこなう。金属は、金(Au)やアルミ(Al)等が、偏向対象となる光波長域により適宜選択される。   Subsequently, although not shown in the drawing, metal thin film patterning for the electrode pad and the light deflection plate is performed using a shadow mask or the like. As the metal, gold (Au), aluminum (Al), or the like is appropriately selected depending on the light wavelength range to be deflected.

以上の工程により、図4に示した光偏向器が完成する。   The optical deflector shown in FIG. 4 is completed through the above steps.

本第二実施形態においては、図5kに示すように、SOI基板250に代えて、パターンドSOI基板280を振り出し基板としてもよい。ここで、パターンドSOI基板280は、すでにマスクパターン282a,282bにパターニングされた埋込み酸化膜282を介して支持層281と活性層283が接合された構造体である。パターンドSOI基板280を用いることにより、図5dで説明した専用製造装置、すなわちスプレー塗布機、電着レジスト成膜機、あるいは長焦点深度露光機、などの専用製造装置を使う必要がなくなり、汎用的な製造装置で加工製造できるなど、加工精度の向上に加えて安価な素子提供に貢献できる利点を有する。   In the second embodiment, as shown in FIG. 5k, instead of the SOI substrate 250, a patterned SOI substrate 280 may be used as a swing-out substrate. Here, the patterned SOI substrate 280 is a structure in which the support layer 281 and the active layer 283 are bonded via the buried oxide film 282 already patterned into the mask patterns 282a and 282b. By using the patterned SOI substrate 280, there is no need to use a dedicated manufacturing apparatus described in FIG. 5d, that is, a dedicated manufacturing apparatus such as a spray coating machine, an electrodeposition resist film forming machine, or a long focal depth exposure machine. In addition to improving processing accuracy, it has the advantage that it can contribute to the provision of inexpensive elements, such as being capable of being processed and manufactured with a typical manufacturing apparatus.

さらに、本第二実施形態のマスクパターン設計については、図5hに示すように、開口マスクパターン259の開口幅Kと、粗櫛歯マスクパターン258の幅R2と、櫛歯電極用マスクパターン254bの幅F2との間に、K>R2>F2なる関係を有し、かつ、隣接する粗櫛歯マスクパターン258,261の間隔をΔR2、櫛歯電極用マスクパターン254bに対する粗櫛歯マスクパターン258の左右両側のはみだし量をそれぞれΔFL2,ΔFR2とした場合、ΔR2>0,ΔFL2>0,ΔFR2>0なる関係を有するようにマスクパターンを設計すればよい。   Further, regarding the mask pattern design of the second embodiment, as shown in FIG. 5h, the opening width K of the opening mask pattern 259, the width R2 of the coarse comb mask pattern 258, and the comb electrode mask pattern 254b. The relation of K> R2> F2 with the width F2, and the interval between adjacent coarse comb mask patterns 258 and 261 is ΔR2, and the coarse comb mask pattern 258 with respect to the comb electrode mask pattern 254b When the amounts of protrusion on the left and right sides are ΔFL2 and ΔFR2, respectively, the mask pattern may be designed so as to have a relationship of ΔR2> 0, ΔFL2> 0, ΔFR2> 0.

ここでは、垂直櫛歯電極265a,265bのうち一方の櫛歯電極すなわち可動上櫛歯電極265bのマスクパターン254b,258についてのみ述べたが、固定下櫛歯電極265aのマスクパターン254a,261についても同様の設計指針に基づけばよい。   Here, only one of the vertical comb electrodes 265a and 265b, that is, the mask patterns 254b and 258 of the movable upper comb electrode 265b has been described, but the mask patterns 254a and 261 of the fixed lower comb electrode 265a are also described. Based on similar design guidelines.

また、各櫛歯電極用マスクパターン254a,254bと各粗櫛歯マスクパターン258,261の厚さは、のちのシリコン垂直エッチング加工の耐性およびストッパ耐性を勘案した膜厚であればよく、各櫛歯電極層の厚さおよび製造装置性能に応じて適宜決定すればよい。   The comb electrode mask patterns 254a and 254b and the coarse comb mask patterns 258 and 261 may have any thickness in consideration of the resistance to the subsequent silicon vertical etching and the stopper resistance. What is necessary is just to determine suitably according to the thickness of a tooth electrode layer, and manufacturing apparatus performance.

さらに、本実施形態においては、櫛歯電極用マスクパターン254a,254bをシリコン酸化膜で形成する例で説明したが、マスク材料としては、パターン加工が容易であり、シリコン垂直エッチング耐性を有し、かつ、貼り合せ手法とのプロセス整合性が得られれば特に材料を限定するものではない。たとえば、アルミ膜は、パターン加工が容易であり、ドライエッチング耐性を有する材料であり、貼り合せ手法を高温熱処理が必要な直接接合からアルミ膜の耐熱性を勘案した低温接合に変更すれば適用できる。低温接合としては、プラズマ活性化接合、あるいはイオン照射による常温接合、などがある。   Further, in the present embodiment, the example in which the comb electrode mask patterns 254a and 254b are formed of a silicon oxide film has been described. However, as a mask material, pattern processing is easy and silicon vertical etching resistance is provided. In addition, the material is not particularly limited as long as process consistency with the bonding method can be obtained. For example, an aluminum film is a material that is easy to pattern and has dry etching resistance, and can be applied by changing the bonding method from direct bonding that requires high-temperature heat treatment to low-temperature bonding that takes into account the heat resistance of the aluminum film. . Examples of the low temperature bonding include plasma activated bonding and room temperature bonding by ion irradiation.

さらに、本実施形態のシリコン垂直エッチング加工264a,264bについては、DRIEを利用する例に説明したが、加工法としてDRIEに限定するものでなく、シリコンの垂直加工が可能な技術であれば適用可能である。たとえば、シリコン結晶方位によるエッチング速度の差を利用したシリコン結晶異方性エッチング(ウエットエッチング)を選択することもできる。具体的には、(110)シリコン基板に対して結晶異方性エッチング(ウエットエッチング)をおこなえばよい。また、光励起電解研磨法、フェムト秒レーザーなどによる加工なども適宜選択することができる。   Furthermore, although the silicon vertical etching processing 264a and 264b of the present embodiment has been described as an example using DRIE, the processing method is not limited to DRIE, and can be applied to any technology capable of vertical silicon processing. It is. For example, silicon crystal anisotropic etching (wet etching) using a difference in etching rate depending on the silicon crystal orientation can be selected. Specifically, crystal anisotropic etching (wet etching) may be performed on a (110) silicon substrate. In addition, processing by photoexcited electrolytic polishing, femtosecond laser, or the like can be appropriately selected.

さらに、本実施形態では、活性層253がのちの固定櫛歯電極となるSOI基板250を振り出しとして説明しているが、のちの可動櫛歯電極側をSOI基板として振り出してもかまわない。   Furthermore, in the present embodiment, the description has been given by using the SOI substrate 250 in which the active layer 253 is to be a fixed comb electrode as a swing out later, but the movable comb electrode side may be swing out as an SOI substrate.

櫛歯シリコン層の厚さは2層を合計しても高々百ミクロン程度の厚さであり、かつ、工程内で脆弱構造が作りこまれることから、櫛歯シリコン層の厚さのみでは、ウエハレベルの剛性を保つことは困難である。かかる困難を回避する方策としては、薄化ウエハの工程ハンドリング法として、専用サポート基板を接着剤等で薄化基板に貼りつけ、その状態で各製造工程を通過させ、最終工程で専用サポート基板を剥離する方法がよく知られている。   The total thickness of the comb-tooth silicon layer is at most 100 microns even if the two layers are combined, and a fragile structure is created in the process. It is difficult to maintain a level of rigidity. As a measure to avoid such difficulties, as a process handling method for thinned wafers, a dedicated support substrate is attached to the thinned substrate with an adhesive or the like, and each manufacturing process is passed in that state, and the dedicated support substrate is attached in the final process. The method of peeling is well known.

しかしながら、第一実施形態で説明した光偏向器のような脆弱構造体に対しては、最終剥離工程における構造体ダメージの問題により適用が困難である。   However, it is difficult to apply to a fragile structure such as the optical deflector described in the first embodiment due to a structure damage problem in the final peeling process.

その点、本第二実施形態で示すようなSOI基板によるサポート層付加により、光偏向器などに代表される脆弱構造体に対しても製造工程最終段階に至るまで、ウエハレベルの剛性を保つことがでる。したがって、構造体に対するダメージの心配なく、汎用的な製造装置で処理可能となり、高精度加工の実現に加えて、素子の低コスト製造が可能となる。   In that respect, by adding a support layer using an SOI substrate as shown in the second embodiment, even a fragile structure represented by an optical deflector or the like can maintain rigidity at the wafer level until the final stage of the manufacturing process. I get out. Therefore, it can be processed by a general-purpose manufacturing apparatus without worrying about damage to the structure, and in addition to realizing high-precision processing, low-cost manufacturing of the element is possible.

以上の説明から明らかなように、本第二実施形態によれば、貼り合わせ基板の接合界面に埋込まれた櫛歯電極用マスクパターン254a,254bで櫛歯同士のアライメントが決定するため櫛歯電極間のアライメント精度は高く、かつ、シリコン垂直エッチング加工264a,264bのアスペクト比が従来製法に比べて半分となり、断面の垂直性不良、あるいは加工側面の荒れ、あるいはエッチング底面のシリコン柱状残渣、などの不具合を発生させることなく、ウエハレベルにて垂直櫛歯電極を容易に形成することができるという第一実施形態の効果と併せた結果、図4に示す垂直櫛歯アクチュエータを用いた光偏向器を簡単な製法で実現することができる。   As apparent from the above description, according to the second embodiment, the comb teeth alignment is determined by the comb electrode mask patterns 254a and 254b embedded in the bonding interface of the bonded substrate. The alignment accuracy between the electrodes is high, and the aspect ratio of the silicon vertical etching process 264a, 264b is halved compared to the conventional manufacturing method, the verticality of the cross section, the roughness of the processing side surface, the silicon columnar residue on the bottom surface of the etching, etc. The optical deflector using the vertical comb actuator shown in FIG. 4 is combined with the effect of the first embodiment in which the vertical comb electrode can be easily formed at the wafer level without causing the above problems. Can be realized by a simple manufacturing method.

なお、第一実施形態の変形形態(図3i)については、本第二実施形態においても適用可能である。   In addition, about the deformation | transformation form (FIG. 3i) of 1st embodiment, it is applicable also in this 2nd embodiment.

以上、実施の第一形態および第二形態では光偏向器について説明したが、本発明は光偏向器に限定されるものでなく、マイクロマシニング技術によって作製される垂直櫛歯アクチュエータを有する加速度センサあるいはジャイロセンサなど、マイクロ素子全般に適用できる。   As described above, in the first embodiment and the second embodiment, the optical deflector has been described. However, the present invention is not limited to the optical deflector, and an acceleration sensor having a vertical comb actuator manufactured by a micromachining technique or Applicable to all micro devices such as gyro sensors.

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。ここにいう様々な変形や変更は、上述した実施形態を適当に組み合わせた実施も含む。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. Also good. The various modifications and changes described here include an implementation in which the above-described embodiments are appropriately combined.

60…支持基板、61…絶縁膜、62…固定下櫛歯電極、63…可動上櫛歯電極、70…SOI基板、71…支持層、72…埋め込み酸化膜、73…活性層、74…粗櫛歯マスクパターン、74a…櫛歯電極用マスクパターン、75…固定下櫛歯電極、75a…固定下櫛歯電極、76…シリコン基板、77a…櫛歯電極用マスクパターン、77b…櫛歯電極用マスクパターン、78a…不要領域、78b…可動上櫛歯電極、110…可動基板、111…固定部、112…ヒンジ部、113…光偏向板、114…光学鏡面、115…可動上櫛歯電極、116…中心軸、120…固定基板、121…支持層、122…固定下櫛歯電極、123…切り欠き部、124…上面、130…絶縁層、140…電圧印加機構、151…シリコン基板、151a…第一の面、151b…第二の面、151c…残存シリコン基板、152a…櫛歯電極用マスクパターン、152b…櫛歯電極用マスクパターン、152c…櫛歯電極用マスクパターン、152d…櫛歯電極用マスクパターン、153…シリコン基板、153a…第一の面、153b…第二の面、153c…残存シリコン基板、154…マスクパターン、154…粗櫛歯マスクパターン、155…マスクパターン、155…粗櫛歯マスクパターン、155’…酸化膜、156…貼り合わせ基板、157A…エッチング加工、157B…エッチング加工、157a…シリコン垂直エッチング加工、157b…シリコン垂直エッチング加工、158A…櫛歯電極、158B…櫛歯電極、158a…固定下櫛歯電極、158a…垂直櫛歯電極、158b…可動上櫛歯電極、158b…垂直櫛歯電極、171…酸化膜パターン、172…酸化膜開口パターン、173…開口、210…可動基板、211…固定部、212…ヒンジ部、213…光偏向板、214…光学鏡面、215…可動上櫛歯電極、220…固定基板、221…支持層、222…固定下櫛歯電極、223…切り欠き部、224…上面、230…絶縁層、232…サポート基板、234…絶縁層、240…電圧印加機構、250…SOI基板、251…支持層、252…酸化膜、252…埋め込み酸化膜、253…活性層、253a…第一の面、253b…第二の面、253c…露出残存活性層、254a…櫛歯電極用マスクパターン、254b…櫛歯電極用マスクパターン、254c…支持層用マスクパターン、254d…マスクパターン、254e…マスクパターン、254f…マスクパターン、255…シリコン基板、255a…第一の面、256…シリコン層、256a…第一の面、256b…第二の面、256c…露出残存シリコン層、257…貼り合わせ基板、258…粗櫛歯マスクパターン、258’…酸化膜、259…開口マスクパターン、260…サポート基板、261…粗櫛歯マスクパターン、263…貼り合せシリコン層、264a…シリコン垂直エッチング加工、264b…シリコン垂直エッチング加工、265a…固定下櫛歯電極、265b…可動上櫛歯電極、271…酸化膜パターン、272…酸化膜開口パターン、273…開口、280…パターンドSOI基板、281…支持層、282…埋込み酸化膜、282a…マスクパターン、282b…マスクパターン、283…活性層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 60 ... Support substrate, 61 ... Insulating film, 62 ... Fixed lower comb electrode, 63 ... Movable upper comb electrode, 70 ... SOI substrate, 71 ... Support layer, 72 ... Embedded oxide film, 73 ... Active layer, 74 ... Coarse Comb mask pattern, 74a ... Comb electrode mask pattern, 75 ... Fixed lower comb electrode, 75a ... Fixed lower comb electrode, 76 ... Silicon substrate, 77a ... Comb electrode mask pattern, 77b ... Comb electrode Mask pattern, 78a ... unnecessary region, 78b ... movable upper comb electrode, 110 ... movable substrate, 111 ... fixed portion, 112 ... hinge portion, 113 ... light deflector, 114 ... optical mirror surface, 115 ... movable upper comb electrode, DESCRIPTION OF SYMBOLS 116 ... Center axis, 120 ... Fixed substrate, 121 ... Support layer, 122 ... Fixed lower comb electrode, 123 ... Notch part, 124 ... Upper surface, 130 ... Insulating layer, 140 ... Voltage application mechanism, 151 ... Silicon substrate, 151 ... first surface, 151b ... second surface, 151c ... residual silicon substrate, 152a ... comb electrode mask pattern, 152b ... comb electrode mask pattern, 152c ... comb electrode mask pattern, 152d ... comb teeth Electrode mask pattern, 153... Silicon substrate, 153 a... First surface, 153 b... Second surface, 153 c... Residual silicon substrate, 154... Mask pattern, 154. Coarse comb mask pattern, 155 '... oxide film, 156 ... bonded substrate, 157A ... etching process, 157B ... etching process, 157a ... vertical silicon etching process, 157b ... vertical silicon etching process, 158A ... comb tooth electrode, 158B ... Comb electrode, 158a ... Fixed lower comb electrode, 158a ... Vertical comb electrode, 1 8b ... movable upper comb electrode, 158b ... vertical comb electrode, 171 ... oxide film pattern, 172 ... oxide film opening pattern, 173 ... opening, 210 ... movable substrate, 211 ... fixed part, 212 ... hinge part, 213 ... light Deflection plate, 214 ... optical mirror surface, 215 ... movable upper comb electrode, 220 ... fixed substrate, 221 ... support layer, 222 ... fixed lower comb electrode, 223 ... notch, 224 ... upper surface, 230 ... insulating layer, 232 ... support substrate, 234 ... insulating layer, 240 ... voltage application mechanism, 250 ... SOI substrate, 251 ... support layer, 252 ... oxide film, 252 ... buried oxide film, 253 ... active layer, 253a ... first surface, 253b ... Second surface, 253c ... exposed remaining active layer, 254a ... comb electrode mask pattern, 254b ... comb electrode mask pattern, 254c ... support layer mask pattern, 254d ... Mask pattern, 254e ... Mask pattern, 254f ... Mask pattern, 255 ... Silicon substrate, 255a ... First surface, 256 ... Silicon layer, 256a ... First surface, 256b ... Second surface, 256c ... Exposed residual silicon layer 257 ... Bonded substrate, 258 ... Coarse comb mask pattern, 258 '... Oxide film, 259 ... Opening mask pattern, 260 ... Support substrate, 261 ... Coarse comb mask pattern, 263 ... Bonded silicon layer, 264a ... Silicon Vertical etching process, 264b ... Silicon vertical etching process, 265a ... Fixed lower comb electrode, 265b ... Movable upper comb electrode, 271 ... Oxide film pattern, 272 ... Oxide film opening pattern, 273 ... Opening, 280 ... Patterned SOI substrate , 281 ... support layer, 282 ... buried oxide film, 282a ... mask pattern 282b ... mask pattern, 283 ... the active layer.

Claims (9)

垂直櫛歯電極構造の製造方法であって、
第一の半導体層の第一の面上に櫛歯電極用マスクパターンを形成する工程と、
前記第一の半導体層に前記櫛歯電極用マスクパターンを介して第二の半導体層を貼り合せる工程と、
前記第一の半導体層の前記第一の面の反対側の前記第一の半導体層の第二の面上に、前記櫛歯電極用マスクパターンの第一の部分を内包する第一の粗櫛歯マスクパターンを形成する工程と、
前記第一の半導体層の前記第一の面に向かい合わせ配置された前記第二の半導体層の第一の面の反対側の前記第二の半導体層の第二の面上に、前記櫛歯電極用マスクパターンの前記第一の部分を除いた前記櫛歯電極用マスクパターンの第二の部分を内包する第二の粗櫛歯マスクパターンを形成する工程と、
第一のエッチング加工をおこなって、前記第一の粗櫛歯マスクパターンをマスクにして前記第一の半導体層を、さらに前記櫛歯電極用マスクパターンをマスクにして前記第二の半導体層を選択的に除去する工程と、
第二のエッチング加工をおこなって、前記第二の粗櫛歯マスクパターンをマスクにして前記第二の半導体層を、さらに前記櫛歯電極用マスクパターンをマスクにして前記第一の半導体層を選択的に除去する工程と、
前記櫛歯電極用マスクパターンと前記第一および第二の粗櫛歯マスクパターンを除去する工程とを含むことを特徴とする垂直櫛歯電極構造の製造方法。
A method of manufacturing a vertical comb electrode structure,
Forming a comb electrode mask pattern on the first surface of the first semiconductor layer;
Bonding the second semiconductor layer to the first semiconductor layer via the comb electrode mask pattern;
A first coarse comb including a first portion of the mask pattern for the comb-tooth electrode on a second surface of the first semiconductor layer opposite to the first surface of the first semiconductor layer; Forming a tooth mask pattern;
On the second surface of the second semiconductor layer opposite to the first surface of the second semiconductor layer disposed to face the first surface of the first semiconductor layer, the comb teeth Forming a second coarse comb mask pattern including a second portion of the comb electrode mask pattern excluding the first portion of the electrode mask pattern;
Perform a first etching process to select the first semiconductor layer using the first coarse comb mask pattern as a mask and the second semiconductor layer using the comb electrode mask pattern as a mask Removing it automatically,
Perform a second etching process to select the second semiconductor layer using the second coarse comb mask pattern as a mask and the first semiconductor layer using the comb electrode mask pattern as a mask. Removing it automatically,
A method of manufacturing a vertical comb electrode structure, comprising the step of removing the comb electrode mask pattern and the first and second coarse comb mask patterns.
前記第一および第二の半導体層はいずれも単結晶シリコンで構成されることを特徴とする請求項1に記載の垂直櫛歯電極構造の製造方法。   2. The method of manufacturing a vertical comb electrode structure according to claim 1, wherein each of the first and second semiconductor layers is made of single crystal silicon. 前記第一および第二の半導体層の少なくとも一方はSOI基板の活性層で構成され、前記第一および第二の粗櫛歯マスクパターンの一方は前記SOI基板の埋め込み酸化膜に形成されることを特徴とする請求項1記載の垂直櫛歯電極構造の製造方法。   At least one of the first and second semiconductor layers is composed of an active layer of an SOI substrate, and one of the first and second coarse comb mask patterns is formed on a buried oxide film of the SOI substrate. The method of manufacturing a vertical comb electrode structure according to claim 1, wherein: 前記第一および第二の半導体層の貼り合せはシリコン直接接合によっておこなわれることを特徴とする請求項1に記載の垂直櫛歯電極構造の製造方法。   2. The method of manufacturing a vertical comb electrode structure according to claim 1, wherein the bonding of the first and second semiconductor layers is performed by direct silicon bonding. 前記第一および第二のエッチング加工はDRIEによっておこなわれることを特徴とする請求項1に記載の垂直櫛歯電極構造の製造方法。   2. The method of manufacturing a vertical comb electrode structure according to claim 1, wherein the first and second etching processes are performed by DRIE. 前記第一および第二のエッチング加工は結晶異方性エッチングよっておこなわれることを特徴とする請求項1に記載の垂直櫛歯電極構造の製造方法。   2. The method of manufacturing a vertical comb electrode structure according to claim 1, wherein the first and second etching processes are performed by crystal anisotropic etching. 前記第一および第二の半導体層が(110)シリコン基板で構成されていることを特徴とする請求項6に記載の垂直櫛歯電極構造の製造方法。   7. The method of manufacturing a vertical comb electrode structure according to claim 6, wherein the first and second semiconductor layers are formed of a (110) silicon substrate. 前記櫛歯電極用マスクパターンと前記第一および第二の粗櫛歯電極用マスクパターンがシリコン酸化膜から形成されることを特徴とする請求項1記載の垂直櫛歯電極構造の製造方法。   2. The method of manufacturing a vertical comb electrode structure according to claim 1, wherein the comb electrode mask pattern and the first and second coarse comb electrode mask patterns are formed of a silicon oxide film. 前記櫛歯電極用マスクパターンと前記第一および第二の粗櫛歯電極用マスクパターンがアルミ膜から形成されることを特徴とする請求項1記載の垂直櫛歯電極構造の製造方法。   2. The method of manufacturing a vertical comb electrode structure according to claim 1, wherein the comb electrode mask pattern and the first and second coarse comb electrode mask patterns are formed of an aluminum film.
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