JP3681349B2 - マイクロミラーアクチュエータの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロミラーアクチュエータの製造方法に係り、特にフィルム状有機膜のラミネーション工程を用いてマイクロミラーの扁平度を改善して平坦化製造工程を単純化したマイクロミラーアクチュエータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信用のＭＯＸＣ（Ｍｉｃｒｏ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）は、光信号がいずれの入力端子から所定の出力端子に伝送されるように光路を選択する装置である。このような光通信用のＭＯＸＣでは、マイクロミラーが核心的な要素であって、マイクロミラーの反射度及び正確な直立性などがＭＯＸＣの光通信効率及び性能を左右する。
【０００３】
図１を参照すれば、トレンチを有するマイクロミラーアクチュエータは、基板１００と、前記基板１００に形成されたトレンチ１０５と、前記トレンチ１０５の底面及び側面に各々形成された下部電極１１０及び側面電極１１３と、前記トレンチ１０５の両側の基板上に突設されたポスト１１５と、前記ポスト１１５に支持されたトーションバネ１２０と、前記トーションバネ１２０に弾力的に回動可能に支持され、前記下部電極１１０と相互作用して静電力により回動しつつ前記側面電極１１３と相互作用して垂直に直立されたり、電圧供給がオフされると水平状態を保たせるマイクロミラー１２５とを含む。
【０００４】
前述したように構成されたマイクロミラーアクチュエータは基板１００に対して垂直に直立されたマイクロミラーに対しては光信号を反射させ、水平状態のマイクロミラーに対しては光信号を通過させることによって光路を選択可能になっている。
【０００５】
特に、前述したようにトレンチ１０５を有するマイクロミラーアクチュエータの場合にはマイクロミラーの反射度の向上のためにマイクロミラーの平坦化工程が要求される。図２Ａないし図２Ｃは、図１のＶ−Ｖ方向の断面図であって、従来の技術によるマイクロミラーアクチュエータの平坦化工程は、シリコンウェーハ１３０にトレンチ１０５をエッチングする段階（図２Ａ）と、厚膜フォトレジスト１３５をスピンコーティング法により塗布する段階（図２Ｂ）と、前記フォトレジスト層１３５を化学機械的研磨（ＣＭＰ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程により平坦化する段階（図２Ｃ）とを含む。
【０００６】
しかし、前述したように化学機械的研磨方法によりフォトレジストを平坦化する工程によれば、図３に示されたようにフォトレジスト層１３５でクッション現象が生じてフォトレジストの表面が不均一になる。すなわち、前記平坦化工程時にラッピング装置（図示せず）内で前記フォトレジスト層１３５に荷重を加えつつ平坦化工程を行うことになる。ところが、平坦化作業後、ラッピング装置で前記シリコンウェーハ１３０を取り出すと荷重により押された部分が突き出るクッション現象が生じる。このようなクッション現象は次のような原因により生じる。
【０００７】
図２Ｂで前記シリコンウェーハ１３０上に厚さｈに塗布されるフォトレジスト１３５は軟性の材質よりなっていてトレンチ１０５の形成部分はトレンチのない他の部分に比べてｈ’だけ低く塗布される。したがって、前記トレンチ１０５の形成部分のフォトレジストが薄く形成されて他の部分との厚さ差がｈ’だけ生じる。以後、化学機械的研磨工程を通じて全体的なフォトレジストの表面を均一した厚さに研磨する。
【０００８】
しかし、このような工程後にもトレンチの形成部分及びトレンチの形成されていない部分においてフォトレジストの硬度差が生じる。すなわち、トレンチの形成部分で厚さ方向への全体的な硬度は化学機械的研磨後のフォトレジスト１３５ｔ1とトレンチ部分のフォトレジスト１３５ｔ2、そして残りの下部ウェーハ１３０ｔの硬度の組合わせよりなる。これに比べて、トレンチの形成されていない部分で厚さ方向への全体的な硬度は、化学機械的研磨後のフォトレジスト１３５ｎと残りの下部シリコンウェーハ１３０ｎとの硬度の組合わせよりなる。ここで、シリコンウェーハ１３０よりはフォトレジスト１３５の硬度が小さいためにトレンチの形成部分の厚さ方向の硬度がトレンチの形成されていない部分より小さくなる。
【０００９】
したがって、トレンチ１０５の形成部分でクッション効果が大きく生じて化学機械的研磨作業後、図３に示されたようにフォトレジスト１１０が上方に突出Ｃすることになる。このようにトレンチ１０５の形成部分に対してシリコンに適用する化学機械的研磨方法をフォトレジストにもそのまま適用する場合、クッション効果により平坦化ができなくなり、平坦化のために再び化学機械的研磨工程に反復投入するようになってコスト高となり、かつマイクロミラーの反射率も低下されて光損失が増加する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するために案出されたものであって、フィルム状のポリイミド膜をラミネーションすることによってマイクロミラーの平坦化を図り、これによりマイクロミラーの反射度を向上させ、平坦化製造工程を単純化したマイクロミラーアクチュエータの製造方法を提供するのにその目的がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造方法は、基板上にトレンチ対応領域をエッチングする段階と、前記トレンチ対応領域が中空状態を保つように基板上にフィルム状有機膜をラミネーションする段階と、前記フィルム状有機膜上に金属膜を蒸着してパターニングした後、前記フィルム状有機膜を除去する段階とを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、前記トレンチ対応領域をエッチングした後、前記基板に絶縁膜及び金属膜を蒸着し、前記金属膜をパターニングして下部電極及び側面電極を形成する段階と、前記フィルム状有機膜をラミネーションした後、ポスト用のホールをパターニングする段階と、前記フィルム状有機膜上の金属膜をパターニングした後、前記フィルム状有機膜を除去してマイクロミラー、トーションバネ及びポストを形成する段階とをさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明を詳しく説明する。図４Ａ及び図４Ｂに示されたように、基板１０上にフォトレジスト１５を塗布し、写真エッチング工程を通じてパターニングした後、トレンチ対応領域２０を形成し、前記フォトレジスト１５を除去する。次いで、図４Ｃのように、前記基板１０上に絶縁膜２５及び金属膜３０を蒸着した後、図４Ｄのように写真エッチング工程を用いて下部電極３５及び側面電極３７を形成する。
【００１４】
それから、図４Ｅのように前記下部電極３５及び側面電極３７上に絶縁膜４０を蒸着し、この絶縁膜４０上に図４Ｆのようにフィルム状有機膜４５を用いて温度及び圧力を加えてラミネーションする。すなわち、前記トレンチ２０には前記フィルム状有機膜４５が充填されず中空状態を保つために平坦化を達成しうる。前記フィルム状有機膜４５はポリイミド系よりなることが望ましい。
【００１５】
ここで、前記フィルム状有機膜４５の厚さは多様に製作できる。但し、薄いほど下部電極３５、側面電極３７及びマイクロミラー１２５間の間隔が狭くなってこれらの間の静電力が増加して大きな駆動力を出せるので薄膜を使用することが望ましい。また、厚い有機膜をラミネーションした後、反応イオンエッチング（ＲＩＥ）またはにアッシングのような乾式エッチング工程を通じて有機膜を薄くする工程を行っても良い。
【００１６】
前述したように、平坦化した後には図４Ｇ及び図４Ｈのように前記フィルム状有機膜４５上に金属膜５０を蒸着し、写真エッチング工程を通じてパターニングする。次いで、等方性乾式エッチング工程により前記フィルム状有機膜４５を除去してマイクロミラー（図１の１２５）及びトーションバネ（図１の１２０）を形成する。
【００１７】
一方、図５Ａないし図５Ｃは、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造方法を説明するための図１のＶ−Ｖ方向の断面図であって、これは各々図４Ｆないし図４Ｈに対応する段階を示した図面である。
【００１８】
図４Ｆにおいてフィルム状有機膜４５をラミネーションした後、図５Ａに示されたように写真エッチング工程を通じてポスト用ホール５５を形成する。そして図４Ｇ及び図５Ｂのように前記ポスト用ホール５５を含む前記有機膜４５上に金属膜５０を蒸着してからパターニングし、図５Ｃのように前記有機膜４５を除去してマイクロミラー１２５、トーションバネ１２０及びポスト１１５を形成する。
【００１９】
【発明の効果】
前述したように本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造方法は、トレンチが形成されている基板上にフィルム状の有機膜をラミネーションすることによって簡単に平坦化できてコストを節減させ、かつマイクロミラー面の平坦度が改善されて反射率を増加させることによって光伝送効率を増大させうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 マイクロミラーアクチュエータの斜視図である。
【図２Ａ】 従来のマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す図面である。
【図２Ｂ】 従来のマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す図面である。
【図２Ｃ】 従来のマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す図面である。
【図３】 クッション効果を示す図面である。
【図４Ａ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｂ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｃ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｄ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｅ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｆ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｇ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｈ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図５Ａ】 図１のＶ−Ｖ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図５Ｂ】 図１のＶ−Ｖ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図５Ｃ】 図１のＶ−Ｖ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【符号の説明】
１０ 基板
２０ トレンチ
２５ 絶縁膜
３０ 金属膜
３５ 下部電極
３７ 側面電極
４０ 絶縁膜
４５ フィルム状有機膜
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロミラーアクチュエータの製造方法に係り、特にフィルム状有機膜のラミネーション工程を用いてマイクロミラーの扁平度を改善して平坦化製造工程を単純化したマイクロミラーアクチュエータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信用のＭＯＸＣ（Ｍｉｃｒｏ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）は、光信号がいずれの入力端子から所定の出力端子に伝送されるように光路を選択する装置である。このような光通信用のＭＯＸＣでは、マイクロミラーが核心的な要素であって、マイクロミラーの反射度及び正確な直立性などがＭＯＸＣの光通信効率及び性能を左右する。
【０００３】
図１を参照すれば、トレンチを有するマイクロミラーアクチュエータは、基板１００と、前記基板１００に形成されたトレンチ１０５と、前記トレンチ１０５の底面及び側面に各々形成された下部電極１１０及び側面電極１１３と、前記トレンチ１０５の両側の基板上に突設されたポスト１１５と、前記ポスト１１５に支持されたトーションバネ１２０と、前記トーションバネ１２０に弾力的に回動可能に支持され、前記下部電極１１０と相互作用して静電力により回動しつつ前記側面電極１１３と相互作用して垂直に直立されたり、電圧供給がオフされると水平状態を保たせるマイクロミラー１２５とを含む。
【０００４】
前述したように構成されたマイクロミラーアクチュエータは基板１００に対して垂直に直立されたマイクロミラーに対しては光信号を反射させ、水平状態のマイクロミラーに対しては光信号を通過させることによって光路を選択可能になっている。
【０００５】
特に、前述したようにトレンチ１０５を有するマイクロミラーアクチュエータの場合にはマイクロミラーの反射度の向上のためにマイクロミラーの平坦化工程が要求される。図２Ａないし図２Ｃは、図１のＶ−Ｖ方向の断面図であって、従来の技術によるマイクロミラーアクチュエータの平坦化工程は、シリコンウェーハ１３０にトレンチ１０５をエッチングする段階（図２Ａ）と、厚膜フォトレジスト１３５をスピンコーティング法により塗布する段階（図２Ｂ）と、前記フォトレジスト層１３５を化学機械的研磨（ＣＭＰ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程により平坦化する段階（図２Ｃ）とを含む。
【０００６】
しかし、前述したように化学機械的研磨方法によりフォトレジストを平坦化する工程によれば、図３に示されたようにフォトレジスト層１３５でクッション現象が生じてフォトレジストの表面が不均一になる。すなわち、前記平坦化工程時にラッピング装置（図示せず）内で前記フォトレジスト層１３５に荷重を加えつつ平坦化工程を行うことになる。ところが、平坦化作業後、ラッピング装置で前記シリコンウェーハ１３０を取り出すと荷重により押された部分が突き出るクッション現象が生じる。このようなクッション現象は次のような原因により生じる。
【０００７】
図２Ｂで前記シリコンウェーハ１３０上に厚さｈに塗布されるフォトレジスト１３５は軟性の材質よりなっていてトレンチ１０５の形成部分はトレンチのない他の部分に比べてｈ’だけ低く塗布される。したがって、前記トレンチ１０５の形成部分のフォトレジストが薄く形成されて他の部分との厚さ差がｈ’だけ生じる。以後、化学機械的研磨工程を通じて全体的なフォトレジストの表面を均一した厚さに研磨する。
【０００８】
しかし、このような工程後にもトレンチの形成部分及びトレンチの形成されていない部分においてフォトレジストの硬度差が生じる。すなわち、トレンチの形成部分で厚さ方向への全体的な硬度は化学機械的研磨後のフォトレジスト１３５ｔ1とトレンチ部分のフォトレジスト１３５ｔ2、そして残りの下部ウェーハ１３０ｔの硬度の組合わせよりなる。これに比べて、トレンチの形成されていない部分で厚さ方向への全体的な硬度は、化学機械的研磨後のフォトレジスト１３５ｎと残りの下部シリコンウェーハ１３０ｎとの硬度の組合わせよりなる。ここで、シリコンウェーハ１３０よりはフォトレジスト１３５の硬度が小さいためにトレンチの形成部分の厚さ方向の硬度がトレンチの形成されていない部分より小さくなる。
【０００９】
したがって、トレンチ１０５の形成部分でクッション効果が大きく生じて化学機械的研磨作業後、図３に示されたようにフォトレジスト１１０が上方に突出Ｃすることになる。このようにトレンチ１０５の形成部分に対してシリコンに適用する化学機械的研磨方法をフォトレジストにもそのまま適用する場合、クッション効果により平坦化ができなくなり、平坦化のために再び化学機械的研磨工程に反復投入するようになってコスト高となり、かつマイクロミラーの反射率も低下されて光損失が増加する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するために案出されたものであって、フィルム状のポリイミド膜をラミネーションすることによってマイクロミラーの平坦化を図り、これによりマイクロミラーの反射度を向上させ、平坦化製造工程を単純化したマイクロミラーアクチュエータの製造方法を提供するのにその目的がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造方法は、基板上にトレンチ対応領域をエッチングする段階と、前記トレンチ対応領域が中空状態を保つように基板上にフィルム状有機膜をラミネーションする段階と、前記フィルム状有機膜上に金属膜を蒸着してパターニングした後、前記フィルム状有機膜を除去する段階とを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、前記トレンチ対応領域をエッチングした後、前記基板に絶縁膜及び金属膜を蒸着し、前記金属膜をパターニングして下部電極及び側面電極を形成する段階と、前記フィルム状有機膜をラミネーションした後、ポスト用のホールをパターニングする段階と、前記フィルム状有機膜上の金属膜をパターニングした後、前記フィルム状有機膜を除去してマイクロミラー、トーションバネ及びポストを形成する段階とをさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明を詳しく説明する。図４Ａ及び図４Ｂに示されたように、基板１０上にフォトレジスト１５を塗布し、写真エッチング工程を通じてパターニングした後、トレンチ対応領域２０を形成し、前記フォトレジスト１５を除去する。次いで、図４Ｃのように、前記基板１０上に絶縁膜２５及び金属膜３０を蒸着した後、図４Ｄのように写真エッチング工程を用いて下部電極３５及び側面電極３７を形成する。
【００１４】
それから、図４Ｅのように前記下部電極３５及び側面電極３７上に絶縁膜４０を蒸着し、この絶縁膜４０上に図４Ｆのようにフィルム状有機膜４５を用いて温度及び圧力を加えてラミネーションする。すなわち、前記トレンチ２０には前記フィルム状有機膜４５が充填されず中空状態を保つために平坦化を達成しうる。前記フィルム状有機膜４５はポリイミド系よりなることが望ましい。
【００１５】
ここで、前記フィルム状有機膜４５の厚さは多様に製作できる。但し、薄いほど下部電極３５、側面電極３７及びマイクロミラー１２５間の間隔が狭くなってこれらの間の静電力が増加して大きな駆動力を出せるので薄膜を使用することが望ましい。また、厚い有機膜をラミネーションした後、反応イオンエッチング（ＲＩＥ）またはにアッシングのような乾式エッチング工程を通じて有機膜を薄くする工程を行っても良い。
【００１６】
前述したように、平坦化した後には図４Ｇ及び図４Ｈのように前記フィルム状有機膜４５上に金属膜５０を蒸着し、写真エッチング工程を通じてパターニングする。次いで、等方性乾式エッチング工程により前記フィルム状有機膜４５を除去してマイクロミラー（図１の１２５）及びトーションバネ（図１の１２０）を形成する。
【００１７】
一方、図５Ａないし図５Ｃは、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造方法を説明するための図１のＶ−Ｖ方向の断面図であって、これは各々図４Ｆないし図４Ｈに対応する段階を示した図面である。
【００１８】
図４Ｆにおいてフィルム状有機膜４５をラミネーションした後、図５Ａに示されたように写真エッチング工程を通じてポスト用ホール５５を形成する。そして図４Ｇ及び図５Ｂのように前記ポスト用ホール５５を含む前記有機膜４５上に金属膜５０を蒸着してからパターニングし、図５Ｃのように前記有機膜４５を除去してマイクロミラー１２５、トーションバネ１２０及びポスト１１５を形成する。
【００１９】
【発明の効果】
前述したように本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造方法は、トレンチが形成されている基板上にフィルム状の有機膜をラミネーションすることによって簡単に平坦化できてコストを節減させ、かつマイクロミラー面の平坦度が改善されて反射率を増加させることによって光伝送効率を増大させうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 マイクロミラーアクチュエータの斜視図である。
【図２Ａ】 従来のマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す図面である。
【図２Ｂ】 従来のマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す図面である。
【図２Ｃ】 従来のマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す図面である。
【図３】 クッション効果を示す図面である。
【図４Ａ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｂ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｃ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｄ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｅ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｆ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｇ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図４Ｈ】 図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図５Ａ】 図１のＶ−Ｖ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図５Ｂ】 図１のＶ−Ｖ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【図５Ｃ】 図１のＶ−Ｖ方向の断面図であって、本発明に係るマイクロミラーアクチュエータの製造工程を示す。
【符号の説明】
１０ 基板
２０ トレンチ
２５ 絶縁膜
３０ 金属膜
３５ 下部電極
３７ 側面電極
４０ 絶縁膜
４５ フィルム状有機膜
Claims (1)
- 基板上にトレンチ対応領域をエッチングする段階と、
前記トレンチ対応領域をエッチングした後、前記基板に絶縁膜及び第１金属膜を蒸着し、前記第１金属膜をパターニングして下部電極及び側面電極を形成する段階と、
前記トレンチ対応領域が中空状態を保つように基板上にフィルム状有機膜をラミネーションする段階と、
前記フィルム状有機膜をラミネーションした後、該フィルム状有機膜にポスト用のホールをパターニングする段階と、
前記フィルム状有機膜上に第２金属膜を蒸着してパターニングした後、前記フィルム状有機膜を除去してパターニングされた前記第２金属膜からなるマイクロミラー、トーションバネ及びポストを形成する段階と、
を含むことを特徴とするマイクロミラーアクチュエータの製造方法。
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