(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小構造を有する装置の製造において、該微小構造を形成した一主面に、常温・常圧下において固体の昇華性物質の融液被膜を形成し、その後、該融液被膜を冷却して少なくとも固相を有する構造の保護膜を形成し、しかる後に該保護膜を気化、除去する工程を含む製造方法であって、
上記微小構造の近傍に上記昇華性物質の融液と濡れ性の良い部材を設け、上記昇華性物質の融液を滴下して上記濡れ性のよい部材の設けられた個所と前記微小構造の設けられた個所との上面に上記昇華性物質の融液被膜を形成する工程を備えたことを特徴とする微小構造を有する装置の製造方法。
【請求項２】
上記昇華性物質の融液と濡れ性の良い部材が、上記微小構造を形成した一主面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の微小構造を有する装置の製造方法。
【請求項３】
上記昇華性物質の融液被膜を形成する工程が、少なくとも、上記微小装置を形成した一主面を、上記昇華性物質の融点以上に加熱する工程を具備していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微小構造を有する装置の製造方法。
【請求項４】
上記昇華性物質の融液と濡れ性の良い部材は、アルミニウム領域であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の微小構造を有する装置の製造方法。
【請求項５】
上記昇華性物質の融液被膜と、該昇華性物質の融液被膜と濡れ性の良い部材(固体)と、気体との３相境界の閉曲線が、角部を有しない形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微小構造を有する装置の製造方法。
【請求項６】
上記昇華性物質の融液被膜を形成する工程が、該融液被膜と濡れ性の良い部材で構成された治具によって、該昇華性物質を含む液体を、少なくとも上記微小装置を形成した一主面に展開する工程を具備していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微小構造を有する装置の製造方法。
【請求項７】
上記昇華性物質と濡れ性の良い部材を取り囲む領域に、上記昇華性物質の融液被膜と濡れ性の悪い部材を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微小構造を有する装置の製造方法。
【請求項８】
上記昇華性物質の融液被膜と濡れ性の悪い部材が、上記微小構造を形成した一主面に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の微小構造を有する装置の製造方法。
【請求項９】
上記昇華性物質の融液被膜と濡れ性の悪い部材は、酸化膜領域またはテフロン樹脂であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の微小構造を有する装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、マイクロマシンで代表される微小構造を有する装置の製造方法に係り、特に、微小構造部の汚染あるいは損傷を防止する、安価で信頼性の高い微小構造を有する装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の微小装置の製造方法として、微小装置あるいは半導体素子の形成された半導体基板のダイシング方法を例として説明する。
図１３は、半導体基板表面に切り粉を固着させることなくダイシングする方法として、ワックスを一時的な保護膜として用いた場合の例である。
すなわち、まず、フォト・ファブリケーションで代表される半導体要素プロセスやマイクロマシーニング技術を駆使して、半導体基板１の主面に、半導体素子あるいは微小装置を形成する（Ａ）。次に、上記構造体の半導体素子あるいは微小装置を形成した主面に樹脂またはワックスを塗布し、該樹脂またはワックスからなる保護膜２を形成し、上記構造体の裏面にマウントテープ３を貼り付ける（Ｂ）。上記構造体をダイアモンド砥石でダイシング４し、チップ５に分割する（Ｃ）。次いで、ピックアップ６によってチップ５をマウントテープ３から取り外す（Ｄ）。取り外したチップ５を洗浄トレー７に納め、有機溶剤で洗浄して、樹脂またはワックスからなる保護膜２を除去する（Ｅ）。
【０００３】
しかしながら、樹脂またはワックスを一時的な保護膜として用いる上記例においては、樹脂またはワックスからなる保護膜を有機溶剤で洗浄除去する構成となっているため、チップ分割してからの洗浄に多大の工数がかかるという問題点があった。特に、キャビティ部あるいは可動部を有する微小装置にあっては、キャビティ内の樹脂やワックスを充分に洗浄除去することは中々困難で、多量の有機溶剤を必要とし、しかも、充分に除去されたことを非破壊で検査する手法も余りない。また、洗浄工程で微小装置を破損したり、チップの周辺をぶつけて傷をつけるために、歩留まりを向上させることが難しく、従って、コストの増加を招く可能性のある方法であった。
【０００４】
次に、キャビティ部あるいは可動部を有する微小装置として“Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ  １９８７（Ｔｈｅ  ４ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ）ｐｐ．３３６−３３９”に記載の半導体容量式加速度センサの場合を例とし、樹脂またはワックスを一時的な保護膜として用いるダイシング方法について、図１５によってやや詳細に説明する。
図１５において、３０１はセンサチップのシリコン基板であり、異方性エッチングによって重なり部３０３及びダイアフラム３０４が形成されている。センサ感度向上のためにダイアフラム３０４は開口され、いわゆる梁が形成されることもある。また、ＰＹＲＥＸ７７４０を用いたガラス基板３０５には、固定電極３０６及びボンディングパッド３０２が形成されている。以上のように加工されたシリコン基板３０１とガラス基板３０５とが陽極接合によって接合されている。重り部３０３の底面と固定電極３０６とが、高々１〜数μｍのギャップで対向してキャパシタを形成し、加速度による重り部３０３の動きを、このキャパシタの変化で検出する（Ａ）。なお、図には、１チップの構造のみを記載しているが、実際にはこれらが基板上に多数形成されている。
【０００５】
上記構造体に樹脂またはワックス３０７を刷毛塗り等で塗布し、ダイシングによりチップ分割する。このとき、ギャップ３０８内にも樹脂またはワックスが充填され、可動する重り部３０３を固定保持し、ダイシングによる破損を防止するのみならず、ギャップ３０８内にダイシングの切り粉が侵入することを防止している。ギャップ３０８は高々１〜数μｍに過ぎず、従って、ギャップ程度のダイシングの切り粉が１粒侵入しただけで、加速度による重り部３０３の動きが設計した通りのストロークが得られず、重り部３０３が固定電極３０６にぶつかる。場合によっては、重り部３０３と固定電極３０６とが電気的にショートするなどにより、そのチップはセンサとして機能しなくなる（Ｂ）。
【０００６】
次に、ダイシング分割した上記チップを、アセトン等の有機溶剤で洗浄する（Ｃ）。このとき、ギャップ３０８内の樹脂またはワックス３０９は洗浄しにくく、かなりしつこく残存する。洗浄力を高めるためには有機溶剤でボイルするなどの手段を用いる場合もあるが、引火爆発性のある有機溶剤でボイルすることは甚だ危険であって、その対策を施した専用の装置を必要とする。また、このギャップ３０８内の樹脂またはワックス３０９が除去されたことを非破壊で知る適切な手段はない。例えば、何らかのエネルギー線の透過像から確認しようとした場合、ガラスから構成されるガラス基板３０５と、シリコンから構成される重り部３０３と金属から構成される固定電極３０６とのフィルタがかかるため、可視光は勿論、赤外線やＸ線に至るまで、使用できるエネルギー線はない。
【０００７】
樹脂やワックスを一時的な保護膜として用いた、前記図１３に示した従来例の改良方法として、特公平２‐２３３２４号公報に開示された方法がある。これは、ワックスの代りに、紫外線硬化型の糊剤を用いた粘着テープを一時的な保護膜として用いるもので、図１４（図１３に準じて作成したもので、原典とは異なる）によって、以下に説明する。
まず、フォト・ファブリケーションで代表される半導体要素プロセスやマイクロマシーニング技術を駆使して、半導体基板１の主面に半導体素子あるいは微小装置を形成する（Ａ）。次いで、上記構造体の半導体素子あるいは微小装置を形成した主面に紫外線硬化型の糊剤を用いた粘着テープ１０を貼付し、上記構造体の裏面にマウントテープ３を貼り付ける（Ｂ）。次いで、上記構造体をダイアモンド砥石でダイシング４し、チップ５に分割する（Ｃ）。次に、上記構造体のチップ５の表面の紫外線硬化型の糊剤を用いた粘着テープ１１に紫外線を照射し、糊剤を硬化させる（Ｄ）。次に、上記構造体のチップ５の表面の紫外線硬化型の糊剤を用いた粘着テープ１１を他の粘着テープ１２によって除去する（Ｅ）。最後に、ピックアップ６によってチップ５をマウントテープ３から取り外す（Ｆ）。
【０００８】
しかしながら、紫外線硬化型の糊剤を用いた粘着テープを一時的な保護膜として用いる上記従来例の方法においては、最外表面を保護するに過ぎず、キャビティや可動部を保護することができないという本質的な欠陥があり、キャビティや可動部を有する微小装置に適用することは困難である。また、半導体素子あるいは微小装置を形成した表面に糊剤を貼付する構成となっているため、表面に糊剤が残るという問題点がある。これは、紫外線硬化型の糊剤は、紫外線照射によって粘着力が低下するのであって、粘着力が失われてしまうわけではないからであり、また、テープを引き剥がす際に、微小装置を一緒に引き剥がしてしまうという問題点があった。また、粘着テープを貼着するためにはテープにある程度の圧力を加えなければならず、テープ貼着の際に微小装置を破損してしまう問題点もあった。このように、保護の際にも除去の際にも微小装置に機械的に力をかけてしまう保護法は、破損しやすい微小装置への適用は困難である。
【０００９】
上記２つのダイシング方法はもとより、微小装置を高い歩留まりでダイシング分割できる方法は現在まだ開発されていないのが実情である。ダイシング時の一時的な保護を目的とする手法以外の保護の手法と、これらの手法の微小装置のダイシング分割への適用の可否について以下に説明する。
例えば、特開昭６３‐４１８５５号公報に開示されているように、マスク基板に直接ゴミが付着することを防止するため、該マスク基板上に昇華性物質の溶液をスピンコートし、一時的に保護膜を形成する方法がある。しかしながら、この方法はスピンコート法を用いているため、専用の装置が必要であることは勿論として、キャビティ部あるいは可動部を有する構造には、破損の問題から、適用しにくいという問題がある。すなわち、シリコン基板のバルクを利用するいわゆるバルクマイクロマシンには裏面にも機械構造があり、スピンコート時のバキュームチャックによっても素子を破損する。また、形成できる保護膜の厚さが薄く、数千Åから高々数μｍであるために、微小装置を保護するには不十分で、しかも、昇華性物質の被膜が昇華して消滅するまでの保持時間が短く、ダイシング時の保護膜として供することのできる方法ではない。
【００１０】
また、例えば、表面に形成されている可動部の保持方法として、フリーズ・ドライ方法がある（ＩＥＥＥ  １９９１  ｐｐ．６３−６６）。このフリーズ・ドライ法とは、可動部に水あるいは有機溶媒を塗布し、該塗布液滴を冷却して凍結させ、凍結液滴を減圧下で昇華させる方法である。この方法は、例えば表面型マイクロマシンの乾燥工程において、表面に形成されている可動部が基板との表面張力によって変形あるいは破壊されるのを防止するために用いられている。
【００１１】
以下、微小装置の製造についてやや詳細に説明する。図９は微小装置の基本構造の一つを図示したものである。ここで、２００はポリシリコンで構成された微小装置、２０１は微小装置２００を保持するシリコン基板、２０２は微小装置２００をシリコン基板２０１に接続する固定部、２０３は微小装置２００の可動部、２０４は微小装置２００の可動部を可動ならしめるためのギャップである。種々の表面型マイクロマシンは、この基本構造を主として組み合わせて構成される。
次に、図９に示した微小装置の基本的な製造手順について、図１０によって説明する。すなわち、まず、シリコン基板２０１の主面に、ＣＶＤ等の手法によって、犠牲層としての酸化膜２０５を形成する（Ａ）。次に、酸化膜２０５の、微小装置２００がシリコン基板２０１に接続される固定部に対応する部位に開口部２０６を、フォト・酸化膜エッチングによって開口する（Ｂ）。次に、上記構造体に、微小装置を構成する部材であるポリシリコン２０７を、ＣＶＤ等の手法によって形成する（Ｃ）。次に、ポリシリコン２０７を、フォト・ドライエッチングによって、微小装置２００の形状にする（Ｄ）。次いで、上記構造体を、フッ酸を主とする酸化膜エッチング液２０８に浸漬し、犠牲層としての酸化膜２０５をエッチングする。この工程によって、微小装置の可動部を可動ならしめるギャップ２０４が形成され、微小装置の可動部２０３が動ける状態となる（Ｅ）。次に、上記構造体を純水２０９に浸漬し、充分に洗浄する。この工程によってギャップ２０４内の酸化膜エッチング液２０８が純水で置換される（Ｆ）。従来は、上記構造体をこのまま乾燥し、微小装置を得ていた。このとき、液体である純水２０９が蒸発し体積が減少するにつれて、純水２０９の表面張力により微小装置２００の可動部２０３がシリコン基板２０１に引き寄せられ、ついには貼り付いてしまう状態（スティッキング）となる。この状態では、微小装置としての機能はもはや発現できるものではない（Ｇ）。
【００１２】
フリーズ・ドライ法は、このスティッキングを防止する乾燥方法であり、これを図１１によって説明する。図１１の（Ａ）は図１０の（Ｆ）に相当するするものであり、場合によっては純水２０９を有機溶剤で置換する。次いで、上記構造体を槽から引き上げ、純水を乾燥することなく冷凍し、氷２１０を形成する（Ｂ）。次いで、上記構造体を真空乾燥すると、固体である氷２１０が昇華し、スティッキングを起すことなく、微小装置２００を得ることができる（Ｃ）。これは、ギャップ２０４内にあるものが液体の水ではなく、固体の氷であるため、蒸発に際して表面張力による引込み現象が起らないためである。
このフリーズ・ドライ法において、融点が室温近傍の物質、例えばｔ‐ブチルアルコール（融点２５．６℃）を用いた場合、簡単な加熱により融液が得られ、該融液を塗布すると、室温で前記可動部の保持が可能となる。しかしながら、このフリーズ・ドライ法は温度及び圧力を制御するための特殊装置を必要とし、また、保持期間中の融解や高速度の昇華を防止するには常温よりもかなり低く保つ必要がある。さらに、水及びｔ‐ブチルアルコールの固体は水に対して溶解性を持つため、ダイシング工程、ウエットエッチング工程、洗浄工程等で代表される水あるいは水溶液と接する工程には適用できない。
【００１３】
本発明者等は、このような問題点に鑑み、先に、キャビティ部あるいは可動部に昇華性物質の溶液を塗布し、熱処理によって上記キャビティ部あるいは可動部に上記昇華性物質を充填し、所望の期間安定的に保持し、しかもその後完全除去が容易な、一時的な封止及び保護された微小装置を容易にかつ確実に提供する方法を発明し、既に出願している（特願平６‐１４５８４５号：未公開）。しかし、この方法は、微小装置の最外面よりも内部のキャビティ部あるいは可動部にのみ、選択的に昇華性物質を充填する優れた手法であったので、微小装置の最外面を被覆する被膜の形成はできなかった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明してきたように、微小構造を有する装置の製造方法において、従来技術は種々の問題点、課題を有していた。
本発明の目的は、上記従来技術の有していた課題を解決して、微小装置を破損することなく、均一で半透明で保持時間の長い保護膜を形成し、しかも工数が少なく、設備投資及びコストが安く、汚染の心配が少なく、保護膜の除去が容易かつ完全で検査が不要で、かつ歩留まりが高く生産性に優れた一時的な保護膜の形成手段を提供し、例えば微小装置のダイシング工程に適用した場合には高歩留まりでチップ分割でき、また、例えば犠牲層エッチング後の乾燥工程に適用した場合には、特殊な装置を必要とすることなく、スティッキングすることのない微小装置を容易に得ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、微小構造を有する装置の製造において、該微小構造を形成した一主面に、常温・常圧下において固体の昇華性物質の融液被膜を形成し、その後、該融液被膜を冷却して少なくとも固相を有する構造の保護膜を形成し、しかる後に該保護膜を気化、除去する工程を含む製造方法であって、上記微小構造の近傍に上記昇華性物質の融液と濡れ性の良い部材を設け、上記昇華性物質の融液を滴下して上記濡れ性のよい部材の設けられた個所と前記微小構造の設けられた個所との上面に上記昇華性物質の融液被膜を形成する工程を備えることによって達成出来る。
【００１６】
【作用】
本発明においては、液体として昇華性物質の融液や有機溶剤例えばナフタレン融液やイソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡと略称する）、固体表面として例えばアルミニウムや酸化膜との間の濡れ性の違いを利用している。微小装置を構成する表面は種々の部材によって構成されているが、大別すると、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）膜で代表される酸化膜系の材料が主たる地位を占め、その他アルミニウム膜で代表される配線材料などである。ここでは、簡単のために、固体表面としてアルミニウム膜と酸化膜、液体としてＩＰＡと融液ナフタレンの場合について、その濡れ性について説明する。
【００１７】
一般に、「濡れ性」とは、液体が固体表面から気体（大気）を押し退ける現象の度合のことで、湿潤性と同義である。（濡れ性に関する用語の簡単な説明は、例えば、化学大辞典（共立出版）に記載されている。また、濡れの現象については、例えば、金属物性基礎講座  第１０巻  界面物性  （丸善）に記載されている）。この、液体の固体表面に対する「濡れ性」は、「接触角」、すなわち「固体、液体、気体の３相の接触点（Ｐ）において、液体に引いた接線と固体面のなす角のうち、液体を含む方の角度」の大小によって判定され、接触角の小さな系は濡れ性が良いと言い、接触角の大きな系は濡れ性が悪いと言う。濡れの現象の駆動力は、固気界面張力（σｓ）と固液界面張力（σｉ）との差（σｓ−σｉ）で表わされる濡れの自由エネルギー減少である。３相の接触点（Ｐ）における固体表面方向の張力の釣合いから、液体の表面張力（σ１）との間に
σ１  ｃｏｓθ＝σｓ−σｉ            …（数１）
の関係がある。
【００１８】
また、接触角（θ）は、固体の液体に対する単位面積当りの付着の仕事（Ｗａ）と、液体の凝集の単位面積当りの仕事（Ｗｃ）との釣合いで定まり、
0003572366.tif 000002
【００１９】
で示される。従って、濡れ性の良い系では、液体の凝集力よりも固体の液体に対する付着力が上回って、液体は固体表面に速やかに拡張し、濡れ性の悪い系では、固体の液体に対する付着力よりも液体の凝集力が上回って、液体は固体表面に拡張せず、ボールアップする。
【００２０】
上述したように、微小装置の表面は、一般に、酸化膜系の材料が主たる地位を占めているため、ナフタレンの融液（加熱によって融解し、液体となったナフタレン）は、微小装置の形成された領域と濡れ性が悪く、従って、薄膜状に拡張することなくボールアップしてしまうために、このままでは、微小装置の形成された領域をナフタレンでコーティングすることはできない。しかし、アルミニウムの表面であればナフタレンの融液は薄膜状に拡張するので、アルミニウムの領域をナフタレンでコーティングすることはできる。
着目すべきことは、固体（微小装置の形成された領域、アルミニウム領域、酸化膜領域）、液体（ナフタレン融液）、気体（大気）の３相の接触点がどうなっているかによって、一つの凝集体としての液体（ナフタレン融液）の振る舞いが定まることにある。下記する実施例の図１の（Ｄ）において、微小装置の形成された領域にナフタレン融液が拡張している理由は、固体、液体、気体の３相の接触点（実際は閉曲線）の位置による。ナフタレン融液の接触点が微小装置の形成された領域あるいはウエハ周辺の酸化膜領域にあれば、ナフタレン融液の凝集力が付着力を上回り、従って、ナフタレン融液は凝集して表面積を減らそうとするし、一方、ナフタレン融液の接触点が微小装置の形成された領域を取り囲むアルミニウム領域にあれば、ナフタレン融液の付着力が凝集力を上回り、従って、ナフタレン融液は拡張して固体表面を濡らそうとする。これらの攻めぎあいの結果、ナフタレン融液の接触点は、微小装置の形成された領域を取り囲むアルミニウム領域の最外周部であって、アルミニウム領域を取り囲む酸化膜領域の最内周部、すなわち、微小装置の形成された領域を取り囲むアルミニウム領域と該アルミニウム領域を取り囲む酸化膜領域との境界にピニングされることになる。この状態は熱力学的には準安定な状態であって、もし固体、液体、気体の３相の接触点が微小装置の形成された領域に発生したならば、例えば微小装置の内部のキャビティから気泡が上がってきた場合、ナフタレン融液は速やかにちぎれちぎれのボールアップした状態に転移する。
【００２１】
実際には、例えば下記の実施例に出てくるシリコンウエハサイズの液量は、重力を無視できる微小液滴ではないし、また、微小装置の形成された主面には微小装置の複雑な構造があり、いわゆる濡れと毛管現象とが同一の凝集液体に対して起り、しかも液体内部の圧力分布と微小装置を構成する部材の応力等と複雑に関与しているため、濡れの議論を行うことはかなり難しい。従って、ここでは定性的に下記表１にまとめるに留める。
【００２２】
【表１】
0003572366.tif 000003
【００２３】
表１において、例えばＩＰＡ系の濡れ性を「良い」、接触角を「小さい」と定性的に表現してあるが、より正しくは、接触角（θ）を０とし、固気界面張力σｓと固液界面張力（σｉ）との差（σｓ−σｉ）すなわち付着張力を濡れ性の尺度とすべきものである。また、微小装置の構造のうち、毛管とみなし得る構造に対しての濡れは、固気界面張力（σｓ）が、固液界面張力（σｉ）を上回っていれば、濡れ性が良いと言うことが出来、多孔質体に液体が染み込むように、自発的に濡れていき、場合にもよるが、液体の表面張力そのものはあまり問題にならない。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の微小装置の製造方法について、実施例によって具体的に説明する。
【００２５】
【実施例１】
本発明の、一時的な保護膜としての昇華性物質の固体被膜の形成方法について、図１によって説明する。
（Ａ）まず、半導体素子あるいは微小装置を形成した半導体基板１００を加熱する。加熱温度は低くとも、用いる昇華性物質の融点以上であれば充分であり、該物質の沸点までは可能である。ここで、１０３は半導体素子あるいは微小装置の形成された領域、１０２は半導体素子あるいは微小装置を形成した領域１０３を取り囲むアルミニウム領域、１０１はアルミニウム領域１０２を取り囲む酸化膜領域である。
【００２６】
（Ｂ）次に、上記構造体の主面に、アルミニウム領域１０２を覆う程度の量のナフタレン融液を滴下し、ナフタレン融液陵１０４を形成する。なお、ナフタレン融液と半導体素子あるいは微小装置の形成された領域１０３とは濡れ性が悪く、滴下するナフタレン融液の量が少ないうちは、フライパンに水を滴下したときのように、半導体素子あるいは微小装置の形成された領域１０３をナフタレン融液が覆うことはないが、滴下するナフタレン融液の量がある程度になると、半導体基板１００のサイズの液膜を表面張力で保持した状態となる。もちろん多すぎれば、半導体基板１００からナフタレン融液が溢れだしてしまう。滴下するナフタレン融液の最適量は、半導体基板１００のサイズと、ナフタレン融液と酸化膜領域１０１との濡れ性によって定まる。
【００２７】
（Ｃ）次に、上記構造体のナフタレン融液陵１０４を蒸発により目減りさせる。なお、ナフタレン融液は酸化膜とは濡れ性が悪く、酸化膜領域１０１とアルミ領域１０２との境界までは、ナフタレン融液陵１０４は大きな接触角を保ったまま底面積を減少させていく。
【００２８】
（Ｄ）次に、上記構造体のナフタレン融液陵１０４を蒸発によってさらに目減りさせる。なお、ナフタレン融液はアルミとは濡れ性が良く、酸化膜領域１０１とアルミニウム領域１０２との境界までは、ナフタレン融液陵１０４は大きな接触角を保ったまま底面積を減少させていき、その後は底面をアルミニウム領域１０２の最外周にそろえたまま接触角を小さくしていく。
【００２９】
（Ｅ）最後に、上記構造体のナフタレン融液陵１０４の液体被膜の厚さが適当な厚さ、例えば１００μｍ、まで目減りしたところで、上記構造体を冷却し、ナフタレン融液陵１０４を一時的な保護膜としての、半透明のナフタレン固体被膜１０５にする。
【００３０】
上記例においては、半導体素子あるいは微小装置の形成された領域１０３を取り囲むアルミニウム領域１０２を基板１００の外周部に設けた場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、各チップごと、あるいは数チップごとにそれらを取り囲むように設けても良いし、基板１００上に設けず、治具に設けても良い。また、材質もアルミニウムに限らず、濡れ性が良ければなんでも良く、種々の金属を利用することができる。治具は、基板一枚に限らず、基板複数枚を同時に取り囲むものでもよい。治具と基板との隙間に昇華性物質を含む液体が毛管現象で侵入することを防止するために、他の液体を予め注入しておいてもよい。また、酸化膜領域１０１は、ナフタレン融液陵１０４と濡れ性の悪い部材であればなんでも良く、テフロン樹脂も利用することができ、また基板１００上に設けず、治具に設けても良い。
【００３１】
また、上記例においては、ナフタレン融液を滴下させる場合について説明したが、これに限らず、ナフタレンの溶液を用いてもよい。ナフタレンの溶液は、室温で溶液である必要もなく、飽和（室温）濃度以上の、加熱された濃厚溶液であっても良い。また、滴下後に溶剤を選択的に蒸発させ、濃縮を行ってもよい。
また、上記例においては、ナフタレン融液陵１０４を形成するに際して、半導体基板１００を加熱してからナフタレン融液を滴下する場合について説明したが、逆でも良いし、半導体基板１００にナフタレンの粉末を散布してから加熱し、融解させてもかまわない。もちろん、粉末の散布に限らず、半導体基板１００に静電付着させてから加熱し、融解させてもかまわない。
【００３２】
また、半導体基板１００の加熱方法は、ヒータ加熱の他種々の方を用いることができる。また、上記例ではナフタレンを例に説明したが、これに限られるわけではなく常温・常圧で固体の昇華性物質であればよく、例えばｐ−ジクロロベンゼン、テトラクロロジフロロエタン、場合によっては水に溶解性のあるショウノウでも良い。また、昇華性物質を単独で使用する他、他の成分が混じっていてもよく、有機溶剤を混入し、凝固点降下を起こしている昇華性物質を用いてもよい。また、一時的な保護膜も完全な固体被膜でなくてもよく、ミクロにみたときに、多孔質の固相に液相が共存しても良い。
【００３３】
また、上記の（Ｂ）から（Ｄ）に至る、ナフタレン融液陵１０４の目減りは、蒸発による目減りの他、スポイトで吸い出しても良い。場合によっては、（Ｄ）の被膜形成に必要なだけのナフタレン融液を滴下し、加速度等によってアルミニウム領域１０２まで拡張してもよい。この加速度による液体の拡張は、１０３の微小装置の形成された領域とナフタレン融液との濡れ性が極めて悪く、ナフタレン融液を滴下していった時、（Ｂ）の基板１００の主面全面を覆うナフタレン融液陵１０４を形成する前に基板からナフタレン融液が溢れだしてしまうような場合にも有効である。
また、半導体素子あるいは微小装置の形成された領域１０３を取り囲むアルミニウム領域１０２が完全に連なって形成されている必要はなく、例えば、ある間隔をおいて島状に形成されていても良い。また、アルミニウム領域１０２を取り囲む酸化膜領域１０１も、完全に連なって形成されている必要はなく、例えばある間隔をおいて島状に形成されていても良い。
【００３４】
次に、本発明の方法を用いた場合のダイシングの手順の一例を、図２によって説明する。
（Ａ）まず、フォト・ファブリケーションで代表される半導体要素プロセスや、マイクロマシーニング技術を駆使して、半導体基板１の主面に、半導体素子あるいは微小装置を形成する。
（Ｂ）次に、上記構造体の半導体素子あるいは微小装置を形成した主面に、図で説明した手法によって、一時的な保護膜としてのナフタレン固体被膜１０５を形成する。
（Ｃ）次に、上記構造体の裏面にマウントテープ３を貼付する。
（Ｄ）次いで、上記構造体をダイアモンド砥石でダイシング４し、チップ５に分割する。
（Ｅ）最後に、ピックアップ６によってチップ５をマウントテープ３から取り外す。
【００３５】
チップ上の昇華性物質の固体被膜は、放置するだけで容易にしかも完全に除去でき、残渣が残ることは無い。必要があれば加熱あるいは減圧条件下で速やかに除去することができる。
【００３６】
次に、図１で説明した手法を、表面型マイクロマシンに適用した場合について、例えば熱分離構造の赤外線センサを例として、図３によって説明する。なお、図３（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ図１（Ａ）〜（Ｅ）に対応する。
（Ａ）  図３において、５００は主面に赤外線センサの形成されたシリコン基板、５０１はシリコン窒化膜、５０２はアルカリ異方性エッチングによりキャビティ５０４を形成するためのエッチング開口部、５０３は熱分離されたシリコン窒化膜のダイアフラムである。ここで、一般的なダイアフラム５０３のサイズはおよそ数十〜数百μｍ、エッチング開口部５０２のサイズはおよそ数〜数十μｍである。なお、実際には、ダイアフラム５０３上には熱電対や赤外線吸収部等が形成されているが、ここでの説明には不要なので省略した。
【００３７】
（Ｂ）および（Ｃ）  ナフタレン融液陵１０４を形成したとき、ナフタレン融液と赤外線センサを構成する部材であるシリコンやシリコン窒化膜とは濡れ性が悪いため、高々数十μｍのエッチング開口部５０２からキャビティ５０４内にナフタレン融液は侵入しない。
（Ｄ）  ナフタレン融液陵１０４が目減りして液膜厚さが薄くなったときでも、赤外線センサの形成された領域に拡がった被膜は保持される。これはナフタレン融液と濡れ性の良いアルミニウム領域１０２が設けられ、これによってナフタレン融液が拡げられているためであり、ナフタレン融液と濡れ性の良いアルミニウム領域１０２が設けられていない場合、フライパンの中で水を加熱蒸発させるときのように、ちぎれちぎれのボールアップした状態で縮小していくことになる。
（Ｅ）  上記（Ｄ）のようにナフタレン融液の液体被膜が素子の形成された領域を覆っている状態から冷却すると、一時的な保護膜としてのナフタレンの固体被膜１０５が形成される。
【００３８】
【実施例２】
次に、図１の１０３の微小装置の形成された領域とナフタレン融液との濡れ性が極めて悪く、ナフタレン融液を滴下していったときに、図１（Ｂ）の基板１００の主面全面を覆うナフタレン融液陵１０４を形成する前に、基板からナフタレン融液が溢れだしてしまう場合の実施例を図４によって説明する。なお、このような例は、例えば、微小装置を構成する表面の主たる部位がシリコン酸化膜で形成されている場合である。
【００３９】
（Ａ）  半導体素子あるいは微小装置の形成された半導体基板１００を加熱する。
（Ｂ）  上記構造体の主面に、適当量のナフタレン融液を滴下し、ナフタレン融液島群６００を形成する。
（Ｃ）  上記構造体のナフタレン融液島群６００を、ナフタレン融液と濡れ性の良い部材、例えば金属ワイヤ６０１、で基板１００上をスキャンする。
（Ｄ）  これによって、上記構造体のナフタレン融液島群６００がつながり、ナフタレン融液陵１０４が形成される。
（Ｅ）  上記構造体のナフタレン融液陵１０４を蒸発によって目減りさせる。
（Ｆ）  上記構造体のナフタレン融液陵１０４の液体被膜の厚さが適当な厚さ、例えば１００μｍ、まで目減りしたところで、上記構造体を冷却し、ナフタレン融液陵１０４を半透明のナフタレン固体被膜１０５にする。
上記方法は、図１に記載した方法でナフタレン固体被膜１０５が形成できる場合であっても適用でき、ナフタレン固体被膜１０５程度の体積のナフタレン融液を滴下すれば良いので、蒸発・目減りさせる工程に要する時間を極端に短くすることができる。
【００４０】
以上、図１及び図４に示した実施例では、図３で説明したように、キャビティ内部まで昇華性物質を充填する手法ではない。本発明方法を適用する微小装置、あるいは製造工程において、場合によっては、表面を被覆保護するのみならず、キャビティ内部まで昇華性物質を充填したいというニーズがある。このような例は、例えば、ダイシングソーがキャビティを横切って切断する場合に発生する。
【００４１】
【実施例３】
上記のようなニーズに応える実施例について、図５及び図６によって説明する。なお、図５と図６において（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれ同じ工程に対応する。
（Ａ）  まず、半導体素子あるいは微小装置を形成した半導体基板１００を加熱する。この場合、加熱温度は、ナフタレンの融点以上で、ＩＰＡの沸点以下が良い。なお、１０１は酸化膜領域、１０２はアルミニウム領域である。
（Ｂ）  上記構造体の主面に、適当量のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を滴下し、ＩＰＡ液体被膜７００を形成する。ＩＰＡは素子を構成する材料と濡れ性が良いために、エッチングのための開口部５０２からキャビティ５０４内に侵入し、従ってキャビティ５０４内の空気が、ＩＰＡで置換される。この時、アルミニウム領域１０２を取り囲む酸化膜領域１０１がないと、ＩＰＡはアルミニウムに対して極めて濡れ性が良いために、基板１００の上面から流れ出し、ＩＰＡ液体被膜７００を形成することができない。
（Ｃ）  上記構造体にナフタレン融液を滴下し、ナフタレン融液陵１０４を形成する。この時、滴下したナフタレン融液とＩＰＡ液体被膜７００とは相互に溶解する。キャビティ５０４内のＩＰＡとナフタレン融液とは相互に拡散し、キャビティ５０４内のＩＰＡはナフタレン融液で置換されていく。
（Ｄ）および（Ｅ）  上記構造体のナフタレン融液陵１０４を蒸発により目減りさせる。このとき、ＩＰＡの蒸発の方がナフタレンの蒸発より優先して起り、ナフタレン融液陵１０４内のＩＰＡ濃度もキャビティ５０４内のＩＰＡ濃度も下がっていく。
（Ｆ）  上記構造体のナフタレン融液陵１０４の液体被膜の厚さが適当な厚さ、例えば１００μｍ、まで目減りしたところで、上記構造体を冷却し、ナフタレン融液陵１０４を半透明のナフタレン固体被膜１０５とする。この時、キャビティ５０４内のナフタレン融液も固化する。
【００４２】
上記説明は、ＩＰＡを用いた場合を例として説明したが、これに限られるわけではなく、用いる昇華性物質を溶解し、微小装置を構成する材料と濡れ性の良い溶剤であれば何でもよく、ＩＰＡのほか、メタノール、エタノール、アセトン、ベンゼン等が利用可能である。また、溶剤も単独で用いるほか、混合溶剤であっても良いし、昇華性物質を溶解した溶剤であっても良い。
【００４３】
次に、以上の実施例における、微小装置の形成された領域を取り囲むアルミニウム領域のパターン形状について図７によって説明する。図７において、（Ａ）は図１における微小装置の形成された基板１００の主面を上方から見た図で、チップ９０１と、これらチップ９０１の集まった領域が図１における微小装置の形成された領域１０３であって、それを取り囲むアルミニウム領域１０２は、チップ９０１の四分の一サイズのアルミニウムのベタパターン９０２を配して形成してある。図７（Ａ）の構造体に図１〜図６で説明した手法によってナフタレン固体被膜１０５を形成すると、図７（Ｂ）に示したように、ナフタレン固体被膜１０５がアルミニウム領域１０２の最外周形状で形成される。
【００４４】
この例は、アルミ領域１０２が角部を有する形状である。図１（Ｄ）、図４（Ｅ）、図５（Ｅ）において、ナフタレン融液陵１０４は、接触角が小さく、表面張力によってちじこまろうとしているところを、若干濡れ性の良いアルミニウムによって保持されている状態にある。アルミニウム領域１０２が角部を有していると、角部のナフタレン融液陵１０４は、アルミ領域１０２と酸化膜領域１０１との境界よりも内側、すなわち微小装置の形成された領域１０３側、に若干引き込まれる。チップ９０１が極めて小さい場合、この引き込まれる量が、ベタパターン９０２の対角線よりも大きくなってしまう場合がある。このような場合には、ナフタレン融液陵１０４と基板１００表面と大気との境界線が微小装置の形成された領域の角部まで引き込まれた途端に、ナフタレン融液陵１０４は被膜として存在できなくなり、フライパンの上の水のような島状の形態に変化し、従ってナフタレン固体被膜を形成することができない。
【００４５】
図８は、このような不具合の発生しないアルミニウム領域パターンである。ここでは、アルミニウム領域の最外周形状を丸パターン９０３とし、角部を有しない形状とした。もちろん、丸パターンの他、楕円でも良く、緩やかな曲線で構成されていれば良い。
【００４６】
【実施例４】
本実施例においては、本発明方法のダイシング工程への適用ではなく、犠牲層エッチング後の乾燥工程への適用について、図１２によって説明する。
（Ａ）  図１０（Ｆ）と同様にして、構造体を純水２０９に浸漬する。
（Ｂ）  次いで、上記構造体をＩＰＡ槽に浸漬し、純水２０９をＩＰＡ２１１で置換する。
（Ｃ）  上記構造体をナフタレン融液槽に浸漬し、ＩＰＡ２１１をナフタレン融液で置換した後、ナフタレン融液槽から引き上げ、ナフタレン融液を固化し、ナフタレン固体被膜２１２を形成する。
【００４７】
（Ｄ）  上記構造体を放置するだけで、固体であるナフタレンが昇華し、スティッキングすることなく微小装置２００を得ることができる。これは、ギャップ２０４内に置換されているものが液体の水ではなく固体のナフタレンであるため、蒸発に際して表面張力による引き込み現象が起らないことによるものである。
【００４８】
上記実施例、すなわち、犠牲層エッチング工程をダイシングによるチップ分割工程の直前に行なえば、図１２（Ｃ）の状態でダイシングすればよく、スティッキング防止策と、ダイシング時の保護策を同時に行なうことが可能であり、トータルプロセスを極めて簡素化することができる。
【００４９】
また、上記実施例では、溶剤としてＩＰＡを、昇華性物質としてナフタレンを用いた場合の例について説明したが、これに限定されるものではなく、溶剤としては、水とナフタレンとを溶解させるものであれば何でもよく、ＩＰＡのほか、メタノール、エタノール、アセトン等が利用可能であり、また、溶剤も単独で用いるほか、混合溶剤であっても良く、例えば昇華性物質の溶けた溶剤であっても良い。また、昇華性物質としては常温・常圧で固体の昇華性物質であればよく、例えば犠牲層エッチング工程の乾燥方法として用いるのであれば、水に対して溶解性のあるショウノウを用いることもできる。
【００５０】
なお、本発明の実施例の説明は、主として半導体基板に形成したセンサを例として行なったが、これに限られるわけではなく、例えば、ガラス基板や金属基板であっても良く、さらには、基板ではなく、構造体の一主面であっても適用可能である。もちろん微小装置が形成されている必要もなく、微小構造を有する装置あるいは部品の、一時的な保護膜を必要とする種々の工程に適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べてきたように、微小装置の製造方法を本発明構成の方法とすることにより、従来技術の有していた課題を解決し、微小装置を破損することなく、均一で半透明で保持時間の長い一時的な保護膜を形成することが出来る。そして本発明の方法によれば、工数が少なく、設備投資及びコストが安く、汚染の心配が少なく、保護膜の除去が容易かつ完全で検査が不要で、かつ歩留まりが高く生産性に優れているという特徴がある。そのため、例えば微小装置のダイシング工程に用いれば、高歩留りでチップ分割をすることができる。また、例えば犠牲槽エッチング後の乾燥工程に用いれば、特殊な装置を必要とすることなく、容易に、スティッキングなしに微小装置を得ることが出来る、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、昇華性物質の固体被膜による一時的な保護膜の形成方法（その一）を示す工程図。
【図２】本発明の、昇華性物質の固体被膜を一時的な保護膜として用いるダイシング方法を示す工程図。
【図３】本発明の、昇華性物質の固体被膜の形成方法（その一）の赤外線センサへの適用例を示す工程図。
【図４】本発明の、昇華性物質の固体被膜による一時的な保護膜の形成方法（その二）を示す工程図。
【図５】本発明の、昇華性物質の固体被膜による一時的な保護膜の形成方法（その三）を示す工程図。
【図６】本発明の、昇華性物質の固体被膜による一時的な保護膜の形成方法（その三）の赤外線センサへの適用例を示す工程図。
【図７】本発明の、昇華性物質の固体被膜による一時的な保護膜の形成方法による保護膜のパターン（その一）を示す図。
【図８】本発明の、昇華性物質の固体被膜による一時的な保護膜の形成方法による保護膜のパターン（その二）を示す図。
【図９】微小装置の基本構造を示す図。
【図１０】微小装置の製造方法を示す図。
【図１１】フリーズドライ法を説明するための図。
【図１２】本発明の乾燥方法を説明するための図。
【図１３】従来の製造方法の第１の例を示す工程図であり、樹脂やワックスを一時的な保護膜として用いたダイシング方法を示す図。
【図１４】従来の製造方法の第２の例を示す工程図であり、紫外線硬化型の糊剤を用いた粘着テープを一時的な保護膜として用いたダイシング方法を示す図。
【図１５】従来の製造方法の第３の例を示す工程図であり、樹脂やワックスを一時的な保護膜として用いたダイシング方法の微小機械への適用を示す図。
【符号の説明】
１…半導体基板              ２…樹脂またはワックスからなる保護膜
３…マウントテープ          ４…ダイシング溝
５…チップ                  ６…ピックアップ
７…洗浄トレー            １０…紫外線硬化型の糊剤を用いた粘着テープ１１…チップ表面の紫外線硬化型の糊剤を用いた粘着テープ
１２…粘着テープ
１００…微小装置の形成された半導体基板
１０１…微小装置の形成された領域を取り囲むアルミニウム領域を取り囲む酸化膜領域
１０２…素子領域を取り囲むアルミニウム領域
１０３…微小装置の形成された領域      １０４…ナフタレン融液陵
１０５…ナフタレン固体被膜            ２００…微小装置
２０１…シリコン基板                  ２０２…固定部
２０３…可動部                        ２０４…ギャップ
２０５…酸化膜                        ２０６…開口部
２０７…ポリシリコン膜                ２０８…酸化膜エッチング液
２０９…純水                          ２１０…氷
２１１…ＩＰＡ                        ２１１…ナフタレン固体被膜
３０１…センサチップのシリコン基板    ３０２…ボンディングパッド
３０３…重り部                        ３０４…ダイアフラム
３０５…ガラス基板                    ３０６…固定電極
３０７…樹脂またはワックス            ３０８…ギャップ
３０９…ギャップ３０８内の樹脂またはワックス
５００…主面に赤外線センサの形成されたシリコン基板
５０１…シリコン窒化膜
５０２…アルカリ異方性エッチングによりキャビティ５０４を形成するためのエッチング開口部
５０３…熱分離されたシリコン窒化膜のダイアフラム
５０４…キャビティ                    ６００…ナフタレン融液島群
６０１…ワイヤ                        ７００…ＩＰＡ液体被膜
９０１…チップ                        ９０２…ベタパターン
９０３…丸パターン。
【図１】
0003572366.tif 000004
【図２】
0003572366.tif 000005
【図３】
0003572366.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003572366.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003572366.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
0003572366.tif 000015
【図１３】
0003572366.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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