(57)【要約】【課題】多数のデバイスが形成された基板において、デバイスの重要な部分がダイシングの際にも切削水や切削屑に曝されることなく個々のデバイスに分離する方法を提供する。【解決手段】  アモルファス層の下層基板２０上に配置された単結晶層の上層基板１０を加工して形成した複数のデバイスを切断して１個のデバイスに分離する方法であって、該下層基板２０と該上層基板１０とを接合する前に、該上層基板１０に対し、その厚みに対して４０％以上の深さを掘るとともに、該下層基板２０に対し、その厚さに対して６０％以上９５％以下の深さをダイシングにより切削し、該上層基板１０を掘った箇所が該下層基板２０を切削した箇所に沿うように、該上層基板１０を掘った面と、該下層基板２０をダイシングにより切削していない面とを接合し、該ダイシング箇所２１に対して荷重を与えることにより切断する。【選択図】  図１Ｒ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファス層上に配置された単結晶層を加工して形成した複数のデバイスを切断して１個のデバイスに分離する方法であって、
前記アモルファス層と前記単結晶層とを接合する前に、前記単結晶層に対し、その厚みに対して４０％以上の深さを掘るとともに、前記アモルファス層に対し、その厚さに対して６０％以上９５％以下の深さをダイシングにより切削し、
前記単結晶層を掘った箇所が前記アモルファス層を切削した箇所に沿うように、前記単結晶層を掘った面と、前記アモルファス層をダイシングにより切削していない面とを接合又は接着し、
前記切削箇所に対して荷重を与えることにより切断する分離方法。
【請求項２】
前記アモルファス層と前記単結晶層とを接合する前に、前記単結晶層に対する掘りの深さが前記単結晶層の厚みに対して５０％以上９０％以下である
請求項１に記載の分離方法。
【請求項３】
前記アモルファス層と前記単結晶層とを接合する前に、前記アモルファス層に対する切削深さが前記アモルファス層の厚みに対して７０％以上９５％以下である
請求項１に記載の分離方法。
【請求項４】
前記荷重は、表面にフッ素樹脂層を設けた、金属を含む錘によって与えられることを特徴とする
請求項１に記載の分離方法。
【請求項５】
前記アモルファス層はガラス材であり、前記単結晶層はシリコン層である
請求項１に記載の分離方法。
【請求項６】
前記デバイスはＭＥＭＳデバイスである請求項１に記載の分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の層を重ねて一体化した基板上に形成された多数のデバイスを個々のデバイスに切断して分離する方法に関し、詳しくは個々のＭＥＭＳデバイスに分離するために用いるダイシングの際に、デバイス中に水が混入することを防止する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１つの基板（例えば、シリコン基板）上に多数のデバイスを形成し製造の最終段階で個々のデバイスに分離する技術として、ダイシング技術が用いられる。
【０００３】
近年、近赤外線レーザーを基板に照射して、基板内部から結晶の結合を解いて分離するダイシング技術も開発されている。しかし、装置が高価であることから、依然として高速回転する刃で基板を切断するブレードダイシング（ＢＤ）法を用いたダイシング技術が広く活用されている。
【０００４】
このＢＤ法によるダイシング技術では、切削加工の際に刃の冷却・洗浄用の純水が必要であり、この水が分離後のデバイスに悪影響を及ぼすことが少なくない。
【０００５】
特に、微細加工が進むＭＥＭＳデバイスの分野では、デバイスの特徴として可動部と固定部がドライプロセス技術により一体成形されたものが多く、ダイシング加工による問題が顕在化している。具体的には、ＭＥＭＳデバイスの可動部と固定部の間隙にダイシングによる切削水又は切削屑が浸入し、浸入した水や屑がデバイスの重要な部分を破壊するという問題がある。この問題に対しては、下記の特許文献１に示す解決手段が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−３３５５８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、かかる手段を用いても、切削水や切削屑がダイシングの際に完全にデバイスの重要な部分から隔絶されているとはいい難く、デバイスへの水や屑の浸入リスクは残ることになる。
【０００７】
この発明は、多数のデバイスが形成された基板において、デバイスの重要な部分がダイシングの際にも切削水や切削屑に曝されることなく個々のデバイスに分離する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、前述のＭＥＭＳデバイスの中でも将来有望なデバイスの１つである静電駆動型ＭＥＭＳミラースキャナデバイス(以下、ＭＥＭＳミラーという。)の開発にあたり、多数のデバイスが形成された基板から個々のデバイスに分離する工程の最終段階でダイシングを用いることによって生じる動作不良について検討した。具体的には、分離工程の最終段階でダイシングを用いたときに、切削水や切削屑（より詳細にはシリコン屑など）がデバイスの重要な部分、例えば、上層であるシリコン層に形成された固定部と可動部を分断する溝部に混入すると、駆動時に切削屑等を介して電流が流れ、動作不良を生じさせるという技術課題に対し、これを解決する手段について検討を行った。
【０００９】
土台となる下層のガラス材とミラーを形成する上層のシリコン材とを接合したデバイスにおいて、接合した後にダイシングを行えば、確かに、上層と下層を一度に切断できる点で効率的である。しかし、接合後にダイシングを行えば、どうしてもデバイスの重要な部分である上層構造体が切削水や切削屑に曝される危険が伴うことになる。そこで、発明者らは、接合後にダイシングをしなくてもデバイス毎に分離できる方法を鋭意検討した。
【００１０】
その結果、アモルファス層であるガラス層は、ダイシングにより完全に切断させなくても、層の厚さに対してある程度の深さまで切削しておけば、その後は所定の箇所に荷重を与えることで所望の端面が得られるように切断をすることが可能であることを知見した。一方、シリコン材については、それが単結晶であれば、層の厚みに対してある程度の掘り込み部を設けておくことにより、その後に荷重を与えれば、劈開を利用して綺麗に、即ち所望の端面となるように切断することが可能であることに着目した。
【００１１】
上記を踏まえ、発明者らは、デバイスの上層と下層のそれぞれについて最終的な切断の条件を満足するように予め準備しておいた上で、その後に上層と下層を接合し、最後に、所定の位置に荷重を与えることにより、最終的な切断時にダイシングを用いずに個々のデバイスに分離することが可能であることを知見し、この発明を完成した。
【００１２】
すなわち、この発明は、アモルファス層上に配置された単結晶層を加工して形成した複数のデバイスを切断して１個のデバイスに分離する方法であって、該アモルファス層と該単結晶層とを接合する前に、該単結晶層に対し、その厚みに対して４０％以上の深さを掘るとともに、該アモルファス層に対し、その厚さに対して６０％以上９５％以下の深さをダイシングにより切削し、該単結晶層を掘った箇所が該アモルファス層を切削した箇所に沿うように、該単結晶層を掘った面と、該アモルファス層をダイシングにより切削していない面とを接合し、該切削箇所に対して荷重を与えることにより切断する分離方法である。
【００１３】
尚、切削箇所に与える荷重は、表面にフッ素樹脂層を設けた、金属を含む錘によって与えることが好適な例である。つまり、金属の表面をフッ素樹脂でコーティングするか、又はフッ素樹脂からなるシートで金属を覆うことにより、デバイスに対して傷を与えることがない。他方で、金属を含む錘は切断箇所に対して十分な荷重を与えるために有用である。特に、その錘は、角部が削られて丸みを帯びた形状をしていることが好ましい。これは、対象基板に傷を与えにくくするためである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明による分離方法によれば、多数のデバイスが形成された基板から個々のデバイスに分離する際に、デバイスの重要な部分がダイシングの際に生じる切削水や切削屑に曝されることを防止することができる。従って、本発明を実施することにより、生産性を大きく向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について、発明者らが開発しているＭＥＭＳミラーの製造過程に基づいて、図面を用いて詳しく説明する。図１は、この発明を適用した実施形態の一つであるＭＥＭＳミラーの製造プロセスフローの説明図である。図２は、それぞれ該ＭＥＭＳミラー上層基板（シリコン基板）に対するエッチング加工箇所を表す平面図であり、図３は、それぞれ該ＭＥＭＳミラー下層基板（ガラス基板）に対するダイシング加工箇所を表す平面図である。尚、図２、図３ともに、切断予定箇所（エッチング加工箇所及びダイシング加工箇所）を一点鎖線で示している。図４Ａは、該ＭＥＭＳミラーの完成品を示す斜視説明図であり、図４Ｂ及び図４Ｃは、それぞれ完成品のＭＥＭＳミラーにおける上層基板の斜視説明図と上面図である。また、図４Ｄは完成品のＭＥＭＳミラーにおける下層基板の斜視説明図である。尚、ＭＥＭＳミラーの上層であるシリコン基板及び下層であるガラス基板に形成された各構成と機能については、この発明の本質とは直接的に関係するものではないため、詳細な説明は省略する。
【００１６】
まず、図４Ａに示すＭＥＭＳミラー４０（図１においてはＭＥＭＳミラー１）の製造工程ついて、図１の流れ図に沿って説明する。ＭＥＭＳミラー１は、単結晶シリコン基板である上層基板１０とガラス材である下層基板２０とによって構成されている。
【００１７】
上層基板１０は、一方の面（以下、裏面とする）に個々のデバイスに切断される予定の箇所を開口したレジストマスク１５をフォトリソグラフィー工程により形成する（図１Ａ）。誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）装置により、公知のガススイッチング法を用いて、開口部のシリコンを深さ８０μｍまで異方性エッチングする（図１Ｂ）。エッチング後、一度レジスト膜１５を剥離し、反対の面（以下、表面とする）に、フォトリソグラフィー工程により、ＭＥＭＳミラーの主要部を形成するために所定の位置を開口させたレジストマスク１６を形成する（図１Ｃ）。
【００１８】
次に、上層基板１０の裏面全面に再度レジスト膜１７を塗布して硬化させる（図１Ｄ）。その後、裏面側レジスト膜１７を下にして、後述する異方性エッチングの際のストップ層となるシリコン基板１９を、ワックス１８を介して接着させる（図１Ｅ）。
【００１９】
続いて、上層基板１０を、ＩＣＰエッチング装置による公知のガススイッチングプロセスにより、基板表面からレジストマスク１６の開口部に対して異方性エッチングを行い、該基板１０を貫通させる（図１Ｆ）。具体的なエッチング条件としては、エッチング工程は、ＳＦ６１１０ｓｃｃｍ、コイル印加６００Ｗ、基台印加２５Ｗ、圧力３．１５ｐａ、保護膜形成工程は、Ｃ４Ｆ８４０ｓｃｃｍ、コイル印加６００Ｗ、基台０Ｗ、圧力１．２ｐａとし、エッチング工程と保護膜形成工程の時間をそれぞれ１５秒と８秒で交互に繰り返した。尚、本実施例では上層基板１０の厚みは約２００μｍであり、総プロセス時間は１００分とした。
【００２０】
上層基板１０の異方性エッチングが終わったら、レジストマスク１６をアッシング処理により除去する（図１Ｇ）。その後、裏面側について、ストップ層のシリコン基板１９を処理液（例えば、硫酸と過酸化水素水の混合液）を用いて除去する。本実施例では、該処理液により、ワックス１８と裏面のレジスト膜１７も同時に除去される（図１Ｈ）。
【００２１】
次に、下層のガラス材の加工について説明する。厚さ１ｍｍの下層基板２０の表面にフィルムレジスト技術によりレジストマスク２５を形成する（図１Ｊ）。サンドブラストによりマスク開口部を加工した（図１Ｋ）後、レジストマスク２５を除去し、更に、下層基板２０の裏面に、個々のデバイスに切断される予定の箇所に対してダイシングを行う（図１Ｍ）。本実施例では、ダイシングによる切削の深さは、９００μｍであった。これは、下層基板２０の厚さである１０００μｍに対して、９０％となる深さである。
【００２２】
そして、上層基板１０及び下層基板２０を洗浄液により洗浄した後、個々のデバイスに切断される予定の箇所を含め、全ての位置で接合位置を合わせた上で、上層基板１０の裏面と下層基板２０の表面を、大気中において陽極接合を行った（図１Ｎ）。具体的には、温度４００℃、印加電圧６００Ｖの条件において約４０分間で接合した。
【００２３】
更に、上層基板１０の表面における所定の箇所にアルミニウム膜を蒸着して、電極パッド１２とミラー１３の反射面を形成する（図１Ｐ）。その後、上層基板側に保護テープ２２を貼り付ける。
【００２４】
最後に、個々のデバイスに切断される予定の箇所に対して、公知の昇降機構３４と対象基板の押さえ部３３を備えた治具３０により荷重を与え、上層基板と下層基板を一度に切断する。（図１Ｒ）。より具体的には、切断予定箇所に対して治具３０により曲げモーメントを与えるように荷重を加える。本実施例では、治具３０は、ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４の周囲にフッ素樹脂であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製シート３２を被覆した錘３１と、この錘を昇降させる機構３４により分離対象物の基準面に対して直交方向に直線運動をさせるものを用いた。より具体的には、錘３１を降下させる速度は、２０〜６０ｍｍ/秒であった。
【００２５】
これにより、個々のデバイスに切断される予定の箇所に対して応力を集中させることになった結果、上層基板１０についてはエッチング箇所１１を基点に劈開を利用して切断でき、下層基板２０についてはダイシング箇所２１を基点に所望の方向に切断することができた。このようにして、個々のデバイスに分離した結果、ＭＥＭＳミラーが完成した。
【００２６】
次に、このＭＥＭＳミラーの構成を図４Ａ乃至図４Ｄを用いて説明する。上層基板４０Ａと下層基板４０Ｂとで構成される。より詳細には、上層基板４０Ａは、前述の通りドライプロセスにより一体成形されたものであり、サスペンションビーム４３Ａ，４３Ｂと揺動櫛歯４４Ａ,４４Ｂとミラー４１で構成された可動部と、下層基板４０Ｂの固定用パッド４９Ａ〜４９Ｇに接着された接着パッド４７Ａ,４７Ｂ,４８Ａ〜４８Ｆと固定櫛歯４５Ａ,４５Ｂで構成された固定部とからなる。そして、固定部と揺動部はヒンジ４６ａ〜４６ｈ,４６ｊ〜４６ｎ,４６ｐで接続されており、固定部と可動部とを分断するために溝部４２が設けられている。
【００２７】
すなわち、このＭＥＭＳミラーは、上層側においては、シリコン基板の同一直線状に形成配置される一対のサスペンションビーム４３Ａ，４３Ｂ間にミラー４１を形成し、該直線を揺動軸としてミラー４１を揺動可能に支持する構成をとなっており、一方、下層側は、下層基板４０Ｂに対して、該ミラー４１が稼働しうる十分な空間５０を形成しているのである。尚、このＭＥＭＳミラーには、該サスペンションビームに沿った揺動櫛歯４４Ａ,４４Ｂと、これに対向する位置に配置された固定部における固定櫛歯４５Ａ,４５Ｂによって静電駆動部が形成されており、これがミラー４１の駆動源となる。そして、このＭＥＭＳミラースキャナは、コピー機、ファクシミリ、バーコードリーダ、レーザープリンタ、共焦点顕微鏡、光ファイバ・ネットワーク構成部材、プロジェクタ用の映写ディスプレイ、背面映写ＴＶ、装着可能なディスプレイ、及び軍事用レーザー追跡・誘導システムなどに応用される重要なデバイスである。
【実施例】
【００２８】
この発明を適用した図1に示す製造プロセスを実施して、ＭＥＭＳミラーを作製した。このとき、上層の２００μｍ厚のシリコン基板に対するエッチング深さ、又は下層の１０００μｍ厚のガラス基板に対するダイシング深さを変化させて、各条件で５００個のデバイスを製造したときの分離工程における歩留まり率を調べた。比較例として、従来の製造プロセスによる場合の歩留まり率を併せて調べた。尚、従来の製造プロセスは、図１に示すＰの段階に至るまでに製造プロセスの図１Ａ、図１Ｂ、及び図１Ｍの工程を省いたものである以外は、図１に示す製造工程と同じである。従って、図５に示すごとく、図１におけるエッチング箇所１１とダイシング箇所２１を形成せずに上層基板と下層基板を接合した後、個々のデバイスに切断される予定の箇所をダイシングソー６０により一度に切断するものである。
【００２９】
結果を表１及び表２に示す。表１は、下層基板に対して深さ方向の調整限界である９５０μｍ（基板厚みに対して９５％）の深さのダイシングを施したものに、上層基板のエッチング深さを変化させたときの分離工程の歩留まり率である。ここで、表中には、歩留まり率が９０％以上を最良、８５％以上が良、８０％以上が可、８０％未満が不可として表記した。尚、従来の製造プロセスでは歩留まり率が８０％を超えることは無かった。尚、従来のプロセスでは、デバイスの固定部と可動部とを分断するために設けた溝部４２に切削水や切削屑が浸入した結果、固定櫛歯と可動櫛歯に切削屑が付着し、駆動時にその切削屑等を介して電流が流れてしまい、動作不良が生じたことが歩留まり率低下の主たる原因であるが、本実施例における歩留まり率低下の主原因は、ダイシング自身の不良、つまり切断面の形状等による不良によるものである。
【００３０】
この実験によれば、上層基板におけるエッチング深さが基板の厚みに対して４０％以上であれば、最低限の生産に耐え得る値となることがわかる。また、５０％以上であれば、この発明の効果が明確に現れ、６０％以上であれば、効果が顕著に現れることが分かった。但し、確かに上層基板を十分に深くエッチングすれば歩留まり率が向上する傾向にあるが、プロセス時間が掛かることを考慮すれば、上限として上層の厚みに対して９０％以下とすることが好ましい。更に好ましい上限としては８０％以下である。
【００３１】
表２は、上層基板に対して本発明の効果が顕著に現れるようになった、基板厚みに対して６０％の深さのエッチングを施したものに、下層基板のダイシング深さを変化させたときの分離工程の歩留まり率である。ここで、表中には、表１の同様、歩留まり率が９０％以上を最良、８５％以上が良、８０％以上が可、８０％未満が不可として表記した。
【００３２】
この実験によれば、下層基板におけるダイシング深さが基板の厚みに対して６０％以上であれば、最低限の生産に耐え得る値となることがわかる。また、６５％以上であれば、この発明の効果が明確に現れ、７０％以上であれば、効果が顕著に現れることが分かった。
【００３３】
【表１】
2006278501.tif 000003
【００３４】
【表２】
2006278501.tif 000004
【００３５】
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、上述した実施の形態はこの発明を実施するための例示にすぎない。すなわち、本実施例では特にＭＥＭＳデバイスの製造過程における分離工程について説明したが、この発明の本質がＭＥＭＳデイバスの分離工程のみに限定されるものでないことは、当業者であれば当然に想起しうる。
【００３６】
また、上層のシリコン層について言えば、個々のデバイスに切断される予定箇所を開口したマスクを用いてドライエッチングを行ったが、この開口部の幅は、
１５０μｍ〜５００μｍまで変化させても、本発明の効果を奏することが確認された。更に、ドライエッチングの代わりに、公知のスクライブ装置を用いてスクライブをしても本発明の効果を奏することが分かった。
【００３７】
また、ダイシングによる切削後の溝の底部の形状は、先端が尖った形状とすることが、この発明の効果をより発揮させることになるために好ましい。これを実現すべく、ダイシングの刃の先端形状を尖らせることが有効である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
この発明による分離方法は、例えば、複数の層を重ねて一体化した基板上に形成された多数のＭＥＭＳデバイスの分離の際に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】,
【図１Ｂ】,
【図１Ｃ】,
【図１Ｄ】,
【図１Ｅ】,
【図１Ｆ】,
【図１Ｇ】,
【図１Ｈ】,
【図１Ｊ】,
【図１Ｋ】,
【図１Ｍ】,
【図１Ｎ】,
【図１Ｐ】,
【図１Ｒ】この発明を適用した実施形態の一つであるＭＥＭＳミラーの製造プロセスフローの説明図である。
【図２】この発明を適用した実施形態の一つであるＭＥＭＳミラーの上層基板に対するエッチング加工箇所を表す平面図である。
【図３】この発明を適用した実施形態の一つであるＭＥＭＳミラーの下層基板（ガラス基板）に対するダイシング加工箇所を表す平面図である。
【図４Ａ】この発明を適用した実施形態の一つであるＭＥＭＳミラーの完成品を示す斜視説明図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＭＥＭＳミラーにおける上層基板の斜視説明図である。
【図４Ｃ】図４ＡのＭＥＭＳミラーにおける上層基板の上面図である。
【図４Ｄ】図４ＡのＭＥＭＳミラーにおける下層基板の斜視説明図である。
【図５】従来のＭＥＭＳミラーの製造プロセスフローの説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１,４０  ＭＥＭＳミラー
１０,４０Ａ  上層基板
１１  エッチング箇所
１２  電極パッド
１３  ミラー
１５,１６,１７,２５  レジストマスク,レジスト膜
１８  ワックス
１９  シリコン基板
２０,４０Ｂ  下層基板
２１  ダイシング箇所
２２  保護テープ
３０  治具
３１  錘
３２  フッ素樹脂シート
３３  押さえ部
３４  昇降機構
４１  ミラー
４２  溝部
４３Ａ,４３Ｂ  サスペンションビーム
４７Ａ,４７Ｂ,４８Ａ〜４８Ｆ  接着パッド
４６ａ〜４６ｈ,４６ｊ〜４６ｎ,４６ｐ  ヒンジ
４９Ａ〜４９Ｇ  固定用パッド
５０  空間
４４Ａ,４４Ｂ  揺動櫛歯
４５Ａ,４５Ｂ  固定櫛歯
６０  ダイシングソー
【図１Ａ】
2006278501.tif 000005
【図１Ｂ】
2006278501.tif 000006
【図１Ｃ】
2006278501.tif 000007
【図１Ｄ】
2006278501.tif 000008
【図１Ｅ】
2006278501.tif 000009
【図１Ｆ】
2006278501.tif 000010
【図１Ｇ】
2006278501.tif 000011
【図１Ｈ】
2006278501.tif 000012
【図１Ｊ】
2006278501.tif 000013
【図１Ｋ】
2006278501.tif 000014
【図１Ｍ】
2006278501.tif 000015
【図１Ｎ】
2006278501.tif 000016
【図１Ｐ】
2006278501.tif 000017
【図１Ｒ】
2006278501.tif 000018
【図２】
2006278501.tif 000019
【図３】
2006278501.tif 000020
【図４Ａ】
2006278501.tif 000021
【図４Ｂ】
2006278501.tif 000022
【図４Ｃ】
2006278501.tif 000023
【図４Ｄ】
2006278501.tif 000024
【図５】
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