(57)【要約】  少なくとも第２の層（１４）に重ねられ、約５０ＧＰａ以上であると共に第２の層の少なくとも１つの材料のヤング率より高いヤング率の少なくとも１つの材料を含む少なくとの１つの第１の層（１２）を備える構造体（１０）に、少なくとも１つの機械的作業を実施する方法であって、  −  機械的作業の実行において押付力が加えられるように意図される構造体の少なくとも１つの領域（２０）の位置において、第１の層を薄化するステップと、  −  構造体の前記領域の少なくとも１つの部分の位置において押付力を加えることを含む機械的作業を実行するステップとを少なくとも含む方法。
2014531987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第２の層（１４）に重ねられ、約５０ＧＰａ以上であると共に前記第２の層（１４）の少なくとも１つの材料のヤング率より高いヤング率の少なくとも１つの材料を含む少なくとも１つの第１の層（１２）を備える構造体（１０）に、少なくとも１つの機械的作業を実施する方法であって、
−  前記機械的作業の実行において押付力が加えられるように意図される前記構造体（１０）の少なくとも１つの領域（２０）の位置において、前記第１の層（１２）を薄化するステップと、
−  前記構造体（１０）の前記領域（２０）の少なくとも１つの部分の位置において押付力を加えることを含む前記機械的作業を実行するステップと、
を少なくとも含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記機械的作業は、少なくとも前記構造体（１０）の前記領域（２０）において、および／または、前記構造体（１０）の前記領域（２０）の隣で実施される前記構造体（１０）の少なくとも１つの切断および／または薄化および／または刈込を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記薄化は、前記構造体（１０）の前記領域（２０）において、前記第１の層（１２）の厚さにわたって実施されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記機械的作業を実行する前記ステップは、前記構造体（１０）の前記領域（２０）に少なくとも１つの工具（１６、３０）を使用することを含み、前記構造体への前記工具の加圧が、前記構造体の押し付け領域で行われることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の層（１４）を向くように設けられた前記第１の層（１２）の面と平行な平面における前記構造体（１０）の前記領域（２０）の寸法が、前記工具（１６、３０）の前記第２の層（１４）への侵入の深さ以上であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の層（１４）を向くように設けられた前記第１の層（１２）の前記面と平行な前記平面における前記構造体（１０）の前記領域（２０）の寸法は、前記工具（１６、３０）の前記第２の層（１４）への侵入の前記深さの約２倍以上であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の層（１４）を向くように設けられた前記第１の層（１２）の前記面と平行な前記平面における前記構造体（１０）の前記領域（２０）の寸法は、前記工具（１６、３０）の前記第２の層（１４）への侵入の前記深さの約２倍と、同じ前記平面における前記押し付け領域での前記工具（１６、３０）の幅との合計以上であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記構造体（１０）の前記領域（２０）の位置において前記第１の層（１２）を薄化する前記ステップは、前記構造体（１０）の前記領域（２０）に設けられた前記第１の層（１２）の少なくとも１つの部分（２４）の周囲で実施され、前記機械的作業は、前記第１の層（１２）の前記部分（２４）の位置において前記押付力を加えることを含むことを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の層（１２）の前記部分（２４）の幅は、前記押し付け領域における前記工具（１６、３０）の幅の約３倍より小さいことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の層（１２）は約１μｍ〜５０μｍの厚さを有し、および／または、前記第２の層（１４）は約０．５ｍｍ〜２ｍｍの厚さを有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の層（１２）は少なくとも１つの半導体を含み、および／または、前記第２の層（１４）は少なくとも１つのポリマーを含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の層の材料のヤング率は約５０ＭＰａより低いことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記押付力は、前記第２の層（１４）を向くように設けられた前記第１の層（１２）の面に実質的に直角に加えられることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの第１の硬い層が第２のより硬さの少ない層に重ねられている構造体において、その構造体に第１の層の側において押付力を加えることを含む機械的作業を実施する方法に関する。このような機械的作業は、例えば、構造体を切断、薄化、または刈込することに相当する。
【背景技術】
【０００２】
切断、薄化、または、さらには刈込といった機械的作業が実施されることが望まれるとき、数マイクロメートルの厚さの第１の層を備え、その第１の層が、例えば結晶シリコンを含み、第１の層より厚い第２のポリマーの層を覆う構造体では、例えばゴムのような（ゴム入りとされた）状態にあるポリマーの結晶シリコンに対する柔軟性が過度であると、切断工具、薄化工具、または刈込工具によって第１の層に加えられる押付力により第１の層が屈曲するため、第１のシリコンの層に不可逆的な損傷をもたらす可能性がある。
【０００３】
この問題は、構造体を刃物で切断する事例で、図１Ａ〜図１Ｃに示されている。このような構造体１０が、図１Ａに示されており、厚さが例えば約５μｍ〜２０μｍである結晶シリコンの第１の層１２を例えば備えており、その第１の層１２は、例えば約０．５ｍｍ〜２ｍｍの厚さのポリマーの第２の層１４に固定されている。構造体１０を切断する作業の間、例えば回転する刃物といった鋸工具１６が、押付力を第１の層１２の上面に、その面と直角に加えることになる（図１Ｂ）。ポリマーを含む第２の層１４の柔軟性を考えると、第１の層１２は、第１の層１２の曲げを含む鋸工具１６の構造体１０に押し付けられる領域におけるある程度の曲げによって、局所的に変形され、例えば、破れ、第１の層の一部の剥がれ、割れなどのような、第１の層１２に不可逆的な損傷をもたらす（損傷１８が第１の層１２において象徴的に示された図１Ｃを参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の１つの目的は、前述のような構造体で機械的作業を実施させることができる新規の方法を提供することである。その構造体は、第１の硬い層とよばれるものであって、例えば、平均ヤング率が約５０ＧＰａ以上である材料を含むと共に、第１の層より柔軟な第２の層を覆う第１の層を備え、その第２の層は、ヤング率が例えば約５０ＧＰａ未満、典型的には約１ＧＰａより低く、または、約１００ＭＰａより低く、またはさらに約５０ＭＰａより低い材料を含む。この新規の方法は、押圧力または下向き力をこの構造体に加えること含むが、構造体への損傷を回避することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのために、本発明は、少なくとも第２の層に重ねられ、約５０ＧＰａ以上であると共に第２の層の少なくとも１つの材料のヤング率以上のヤング率の少なくとも１つの材料を含む少なくとも１つの第１の層を備える構造体に少なくとも１つの機械的作業を実施する方法を提供し、その方法は、
−  機械的作業の実行において押付力が加えられるように意図される構造体の少なくとも１つの領域の位置において、第１の層を薄化するステップと、
−  構造体の前記領域の少なくとも１つの部分の位置において押付力を加えることを含む機械的作業を実行するステップと
を少なくとも含む。
【０００６】
したがって、第１の層の決められた位置の薄化を前もって行うことで、薄化された領域において、構造体は第１の層を損傷することなく高い屈曲を被ることができるため、第１の層の損傷が回避される。このような方法は、構造体に押し付けることを含む任意の機械的作業の種類に適用可能であり得る。
【０００７】
機械的作業の実行は、構造体の前記領域に少なくとも１つの工具を使用することを含んでもよく、構造体へのその工具の押し付けが、機械的作業を実行するときに、構造体の押し付け領域、または、押し付け位置で実施されてもよい。このような工具は、例えば、薄化装置または刈込装置の鋸刃またはさらにはダイヤモンド砥石に相当してもよい。機械的作業の実行の間、工具を押し付けることは、構造体の変形をもたらす可能性がある。
【０００８】
機械的作業は、構造体の前記領域において、および／または、構造体の前記領域の隣で少なくとも実施される構造体の少なくとも１つの切断および／または薄化および／または刈込を含んでもよい。
【０００９】
薄化は、構造体の前記領域において、第１の層の厚さにわたって実施されてもよい。したがって、構造体の前記領域に位置する第１の層の材料のすべてが、除去される。
【００１０】
あるいは、薄化は、第１の層の厚さの一部においてのみ実施されてもよい。
【００１１】
したがって、構造体の前記領域に位置する第１の層の材料の一部が、除去される。第１の層の薄化された厚さは、薄化の後に、第１の層内に損傷をほとんどまたはまったく引き起こさない構造体の曲げを可能とするために、第１の層の最初の厚さと、構造体の第１の層および第２の層の相対的な硬さとに依存し得るものである。
【００１２】
第２の層を向くように設けられた第１の層の面と平行な平面における構造体の前記領域の寸法が、（機械的作業の実行において）工具の第２の層への侵入の深さ（または厚さ）以上であってもよく、この同じ平面の押し付け領域での工具の幅によって増加される可能性がある。
【００１３】
第２の層を向くように設けられた第１の層の面と平行な平面における構造体の前記領域の寸法は、工具の第２の層への侵入の深さの約２倍以上であってもよい。
【００１４】
第２の層を向くように設けられた第１の層の面と平行な平面における構造体の前記領域の寸法は、工具の第２の層への侵入の深さの約２倍と、同じ平面の押し付け領域での工具の幅との合計以上であってもよい。
【００１５】
工具が第２の層に進入しない場合、第２の層を向くように設けられた第１の層の面と平行な平面における構造体の前記領域の寸法は、工具を押し付けることによって発生される第２の層の変形の厚さ以上、または、この厚さの２倍以上であってもよく、押し付け領域での工具の幅によって増加される可能性がある。
【００１６】
構造体の前記領域の位置において第１の層を薄化は、構造体の前記領域に設けられた第１の層の少なくとも１つの部分の周囲で実施されてもよく、機械的作業は、第１の層の前記部分の位置において押付力を加えることを含む。
【００１７】
この場合、第１の層の前記部分の幅は、押し付け領域における工具の幅の約３倍より小さくてもよい。この構成は、工具が鋸刃に相当するとき、特に有利である。
【００１８】
第１の層は、約０．１μｍ〜１００μｍの厚さ、または、さらには１μｍ〜５０μｍの厚さ、または、さらには１μｍ〜２０μｍの厚さを含んでもよく、および／または、第２の層は、例えば約０．５ｍｍ〜２ｍｍといった、約５００μｍを超える厚さを含んでもよい。
【００１９】
第１の層は少なくとも１つの半導体（例えばシリコン）を含んでもよく、および／または、第２の層は少なくとも１つのポリマーを含んでもよく、そのポリマーは、例えば、ゴムのような（そのヤング率が例えば約１ＧＰａ以下である）ポリマー、または、ゴム入りとされた（そのヤング率が例えば約５０ＭＰａ以下である）ポリマーである。構造体は、マイクロエレクトロニクス型基板に相当してもよい。
【００２０】
押付力は、第２の層を向くように設けられた第１の層の面に実質的に直角に加えられてもよい。
【００２１】
本発明は、添付の図面を参照することによって、限定するものではなく単に目的を示すことによって与えられた例示の実施形態の説明を読むことで、よりよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】従来技術による切断の機械的作業の実施を示す図である。
【図１Ｂ】従来技術による切断の機械的作業の実施を示す図である。
【図１Ｃ】従来技術による切断の機械的作業の実施を示す図である。
【図２Ａ】具体的な実施形態による、本発明の目的である機械的作業を実施する方法のステップを示す図である。
【図２Ｂ】具体的な実施形態による、本発明の目的である機械的作業を実施する方法のステップを示す図である。
【図２Ｃ】具体的な実施形態による、本発明の目的である機械的作業を実施する方法のステップを示す図である。
【図３】本発明の目的である機械的作業を実施する方法の間に実施される局所的な薄化のいくつかの代替の実施形態を示す図である。
【図４Ａ】本発明の目的である機械的作業を実施する方法の間に実施される局所的な薄化のいくつかの代替の実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の目的である機械的作業を実施する方法の間に実施される局所的な薄化のいくつかの代替の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の目的である機械的作業を実施する方法の間に実施される局所的な薄化のいくつかの代替の実施形態を示す図である。
【図６Ａ】他の実施形態による、本発明の目的である機械的作業を実施する方法のステップを示す図である。
【図６Ｂ】他の実施形態による、本発明の目的である機械的作業を実施する方法のステップを示す図である。
【図７Ａ】他の実施形態による、本発明の目的である機械的作業を実施する方法のステップを示す図である。
【図７Ｂ】他の実施形態による、本発明の目的である機械的作業を実施する方法のステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以後に記載される異なる図面の同一、同様、または同等の部品は、ある図面から他の図面に切り替わるのを容易にするために、同じ参照符号を有している。
【００２４】
図面に示された異なる部品は、図面をわかりやすくするために、必ずしも一定の縮尺で描かれてはいない。
【００２５】
異なる可能性（代替品および実施形態）は、相互排他的ではないとして理解されるべきであり、それらを一体に組み合わせることもできる。
【００２６】
図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、それらは、構造体１０に、ここでは切断作業または鋸切断作業である機械的作業を実施する方法のステップを示しており、構造体１０は、具体的な実施形態により、図１Ａとの関連で以前に説明されたものに相当する。構造体１０は、自身の上にマイクロエレクトロニクス装置が作られるように意図されているマイクロエレクトロニクス型基板に相当する。
【００２７】
構造体１０の部分的な輪郭断面図および構造体１０の上面図にそれぞれ対応する図２Ａおよび図２Ｂに示すように、構造体１０の領域２０の位置において第１の層１２を薄化することがまず行われ、切断の機械的作業は、この領域２０において実質的に実施されるように意図されている。ここで説明する例では、薄化は、第１の層１２の厚さ（軸Ｚに沿う寸法）にわたって実施される。したがって、領域２０、つまり、第１の層１２の最初に存在した部分が、すべて除去されることで、第２の層１４の上面の一部を露にされる。この決められた位置における薄化は、第１の層１２において掘られた溝に相当する領域２０を形成する。この決められた位置における薄化は、異なる技法、つまり、乾式エッチング、湿式エッチング、レーザー切断などによって実施できる。
【００２８】
この決められた位置における薄化の実施の後、構造体１０の鋸切断作業が実行できる。図２Ｃに示すように、鋸工具１６は、例えば回転する刃物であり、決められた位置における薄化をあらかじめ行われた領域２０において、構造体１０に機械的に押し付けられることになる。この押し付けることは、ここでは、第１の層１２に向かっている第２の層の面に直角に、領域２０において第２の層１４に加えられる押付力によって、構造体１０に反映される。
【００２９】
以前に実施された決められた位置における薄化のおかげで、鋸工具１６は、第２の層１４と直に接触している。したがって、構造体１０は、薄化によって以前に実施された溝の長さにわたって、鋸工具１６によって構造体１０に加えられる押付力のために第１の層１２が破断または損傷することなく、切断されるが、これは、第１の層１２が曲がらないか、薄化を行わない場合よりはかなり小さくしか曲がらないからである。したがって、第１の層１２は、局所的に薄化されていない場合に鋸工具１６によって発生される可能性のある損傷から、守られている。
【００３０】
薄化を実施すると、領域２０は、その幅（軸ｘに沿う寸法）が、薄化の後に実施される機械的作業の間に工具１６が第２の層１４へと浸入する深さの約２倍以上であるように、有利に大きさが決められており（図２Ｃでは、この侵入の深さは、第２の層が切断されるまでの下降に相当し、第１の層および第２の層の境界面と、鋸工具１６の下端部との間の距離に相当する）。構造体１０における押し付け領域での工具１６の幅によって増加される可能性がある。
【００３１】
図３に示す第１の代替品では、領域２０の位置における薄化は、第１の層１２の厚さの一部のみにわたって実施される。この薄化は、例えば、領域２０において、第１の層１２の残りの部分２２が第２の層１４をなおも覆っているように実行される。薄化される第１の層１２の厚さは、薄化の後に、第１の層１２内に損傷をほとんどまたはまったく引き起こさない構造体の曲げを可能とするために、第１の層１２の最初の厚さと、第１の層および第２の層の相対的な硬さとに依存して決定することができる。事前の試験は、薄くされた厚さを徐々に増加することで、必要な結果が得られるまで行うことができる。
【００３２】
機械的作業の間、工具が第２の層１４に進入せず、例えば、第１の層１２の残りの部分のすべてまたは一部において第１の層１２を切断するために使用されるだけの場合、領域２０の幅は、工具が第１の層に押し付けられるため、有利に第２の層の変形領域の厚さの約２倍以上となる（すなわちそこの深さまでは工具の押し付けによって変形が発生され、そこの深さを超えると工具の押し付けによって第２の層の材料はもはや変形されない、第２の層１４の深さである）。
【００３３】
そして、鋸切断の機械的作業は、図２Ｃとの関連で以前に説明したものと同じように実行される。鋸工具１６が部分２２に押し付けられたとしても、前もって行われた決められた位置における薄化は、第１の層１２へのあらゆる損傷を回避することができる。実際、硬い層の一部に加えられる力は、この力がある限度を超えてこの層の屈曲をもたらしても、この層に損傷を発生させるだけである。この屈曲を被るように意図される層の厚さがより小さくなると、損傷を被ることなくこの層によって受け入れ可能な湾曲の半径はより小さくなる。したがって、ここで説明した例では、第１の層１２の厚さが領域２０において減らされているため、薄くされた厚さの部分２２は、薄化されていない第１の層１２が不可逆的な損傷を被ることになる湾曲の半径よりはるかに小さい湾曲の半径である屈曲を受け入れることができる。
【００３４】
図４Ａおよび図４Ｂ（それぞれ、構造体１０の輪郭断面図および上面図である）に示す第２の代替品では、領域２０の位置における薄化は、第１の層１２の一部分２４が、薄化された領域２０において、有利にはその中央で、残されたままであるように実施される。したがって、この一部分２４は、構造体１０の切断作業の実行の間、鋸工具１６の押し付け領域を形成する。構造体１０を切断する際に鋸工具１６を一部分２４に押し付けることにより、鋸工具１６の構造体１０への接触および侵入は、構造体１０を切断する際に推奨される。一部分２４の幅（軸Ｘに沿う寸法）は、例えば、鋸工具１６の幅の約１倍〜３倍の間である。一部分２４は、第１の層１２の最初の厚さと等しい厚さ（軸Ｚに沿う寸法）を有してもよいが、第１の層１２の最初の厚さより小さい厚さを有することも可能である。ここでも、このような決められた位置の薄化は、乾式エッチング、湿式エッチング、または、レーザー切断によって実施できる。
【００３５】
この構成では、領域２０の全幅は、例えば、工具の第２の層１４への侵入の深さの約２倍だけ増加された一部分２４の幅と等しい（工具が第２の層に進入しない場合、工具が一部分２４に押し付けられるため、第２の層１４の変形された領域の厚さの２倍に等しい）。
【００３６】
図５に示すように、第１の層１２の残りの部分２２が、薄化された領域２０において第２の層１４をなおも覆うように、かつ、一部分２４が、薄化された領域２０にも存在するように、領域２０の位置における薄化を実施することで、図３、図４Ａ、および図４Ｂとの関連で以前に説明した代用品の両方を組み合わせることも可能である。
【００３７】
実施された機械的作業は、鋸切断作業とは異なってもよく、例えば、構造体１０の刈込作業に相当する。このような刈込の実行は、図６Ａおよび図６Ｂ（それぞれ構造体１０の輪郭断面図および上面図である）に示されている。薄化された領域２０は、ここでは、刈込作業の実行によって除去されるように意図される第１の層１２の周囲部２６の境界化と、残されたままとされるように望まれる第１の層１２の中心部２８の境界化とを可能にする領域を形成する。この刈込作業は、例えば、第１の層１２の周囲部２６を除去することができるダイヤモンド砥石を設けられた工具３０によって実行される。工具３０は、構造体１０に、具体的には、刈り込まれる領域２６に押し付けられるとき、構造体１０に作られた薄化された領域２０のおかげで中心部２８を損傷させない。したがって、この押し付けることによる領域２８の変形は、低減され、領域２８において損傷をまったく発生させない。薄化された領域２０の幅は、領域２６に押し付けられる工具３０のため、第２の層１４の変形された領域の厚さよりも有利に大きく、また、工具３０の第２の層１４への侵入の深さよりも有利に大きい。
【００３８】
別の実施形態では、機械的作業は、例えば、構造体１０の決められた位置における薄化作業に相当できる。このような薄化の実行は、図７Ａ（薄化前）および図７Ｂ（薄化後）に示されている。薄化された領域２０は、ここでは、すべての厚さが残されたままとされるように意図される第１の層１２の周囲部２６の境界化と、薄化作業の実行によって薄化されるように望まれる第１の層の中心部２８の境界化とを可能にする領域を形成する。この薄化作業は、例えば、工具３０のおかげで実行され、工具３０のダイヤモンド砥石は、第１の層１２の中心部２８の厚みのすべてまたは一部を除去することができる（図７Ｂ参照、薄化された中心部３２）。前もって行われた薄化された領域２０のおかげで、中心部２８の薄化は、工具３０が第１の層１２と接触しているとき、第１の層１２を損傷することなく実施できる。この場合、薄化された領域２０の幅は、領域２８に押し付けられる工具３０のため、第２の層１４の変形された領域の厚さよりも有利に大きく、また、工具３０の第２の層１４への侵入の深さよりも有利に大きい。
【符号の説明】
【００３９】
１０  構造体
２０  領域
１２  第１の層
１４  第２の層
１６  鋸工具
２０  領域
２２  残りの部分
２４  一部分
２６  周囲部
２６  領域
２８  中心部
２８  領域
３０  工具
３２  中心部
【図１Ａ】
2014531987.tif 000003
【図１Ｂ】
2014531987.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
2014531987.tif 000006
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
2014531987.tif 000009
【図４Ａ】
2014531987.tif 000010
【図４Ｂ】
2014531987.tif 000011
【図５】
2014531987.tif 000012
【図６Ａ】
2014531987.tif 000013
【図６Ｂ】
2014531987.tif 000014
【図７Ａ】
2014531987.tif 000015
【図７Ｂ】
2014531987.tif 000016
【国際調査報告】
2014531987.tif 000017
2014531987.tif 000018
2014531987.tif 000019
2014531987.tif 000020