(57)【要約】【課題】ミラーなどの可動する部分を備えたマイクロマシンが、良品歩留まりの高い状態で製造できるようにする。【解決手段】可動部形成用のマスクパターン１０６をマスクとしてＳＯＩ層１０３を選択的にエッチングし、埋め込み絶縁層１０２の上において、周囲のＳＯＩ層１０３とトーションバースプリング１０３ｂを介して連結するミラー１０３ａをＳＯＩ層に形成し、埋め込み絶縁層１０２の上においてミラー１０３ａが形成された状態で、ＳＯＩ層１０３の上にミラー１０３ａを覆うように保護膜１０７を形成し、保護膜１０７が形成されている状態で、保護膜１０９を形成する。【選択図】        図２
2004181619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する工程と、
前記単結晶シリコン層を可動部形成用マスクパターンをマスクとして選択的にエッチングし、前記埋め込み絶縁層の上において、周囲の単結晶シリコン層と連結部を介して連結する可動部を前記単結晶シリコン層に形成する可動部形成工程と、
開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンをマスクとして前記シリコン基板を裏面より選択的にエッチング除去して前記シリコン基板に基板開口部を形成し、この基板開口部の内部に前記埋め込み絶縁層の裏面を露出させるフレーム形成工程と、
前記埋め込み絶縁層の上において前記可動部が形成された状態で、前記単結晶シリコン層の上に前記可動部を覆うように可動部保護膜を形成する可動部保護膜形成工程と、
前記可動部保護膜が形成されている状態で、前記埋め込み絶縁層の前記可動部形成領域に前記基板開口部に連続する可動部開口部を形成する埋め込み絶縁層加工工程と、
前記可動部保護膜が形成されている状態で、前記基板開口部および前記可動部開口部の内部に露出する前記可動部およびこの周囲の前記単結晶シリコン層を覆う埋め込み保護膜を形成する工程とを少なくとも備えたことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記埋め込み保護膜が形成されている状態で、前記基板開口部を含む前記可動部が形成されている領域を切り出して可動部基板を形成する切り出し工程と、
予め用意された可動部駆動用電極を備えた電極基板と前記可動部基板とを前記単結晶シリコン層の表面側で貼り合わせ、前記可動部と前記可動部駆動用電極とが所定距離離間して対向配置した状態とする貼り合わせ工程と、
前記電極基板と前記可動部基板とを貼り合わせた後で、前記埋め込み保護膜を除去する工程とを少なくとも備えたことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記フレーム形成工程を行った後、前記可動部形成工程を行うことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項４】
請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記フレーム形成工程は、前記単結晶シリコン層の表面が表面保護膜で覆われた状態で行うことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項５】
請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記可動部形成工程を行った後、前記フレーム形成工程を行うことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項６】
請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記埋め込み保護膜は、前記基板開口部および前記可動部開口部の内部にのみ形成することを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項７】
請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記可動部開口部を形成した後で、前記可動部開口部の内部に露出する前記可動部の裏面に反射用金属膜を形成することを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項８】
請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記埋め込み保護膜を形成した後、前記可動部保護膜を除去し、前記単結晶シリコン層の表面に接続用金属膜を形成することを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項９】
請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記可動部は、反射面を備えたミラーであることを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載のマイクロマシンの製造方法において、
表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、
前記単結晶シリコン層の上に有機材料からなる保護膜を形成する第２の工程と、
開口部を備えた前記フレーム形成用マスクパターンを前記シリコン基板の裏面に形成する第３の工程と、
前記フレーム形成用マスクパターンをマスクとして前記シリコン基板を選択的にエッチング除去して前記シリコン基板に基板開口部を形成し、この基板開口部内に前記埋め込み絶縁層の裏面を露出させる第４の工程と、
前記フレーム形成用マスクパターンと前記保護膜を除去する第５の工程と、
前記単結晶シリコン層の上に前記可動部形成用マスクパターンを形成する第６の工程と、
前記可動部形成用マスクパターンをマスクとして前記埋め込み絶縁層まで前記単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、前記シリコン基板の前記基板開口部上部の領域に、開口部及びこの開口部内に周囲の単結晶シリコン層と連結部を介して連結する前記ミラーを形成する第７の工程と、
前記可動部形成用マスクパターンを除去した後、ミラー及び連結部が形成された単結晶シリコン層を覆う有機材料からなる前記可動部保護膜を形成する第８の工程と、
前記可動部保護膜が形成されている状態で、前記埋め込み絶縁層の前記基板開口部内に露出している部分を選択的に除去して前記可動部開口部を形成し、前記単結晶シリコン層の一部の裏面，前記ミラーの裏面及び前記連結部の裏面を露出させる第９の工程と、
前記基板開口部および前記可動部開口部の内部に露出している前記単結晶シリコン層の一部の裏面，前記ミラーの裏面及び前記連結部の裏面に、反射用金属膜を形成する第１０の工程と、
前記基板開口部の内部を含む前記シリコン基板の裏面に前記埋め込み保護膜を形成する第１１の工程と、
前記埋め込み保護膜が形成されている状態で可動部保護膜を除去した後、前記単結晶シリコン層の表面，前記ミラーの表面及び前記連結部の表面に接続用金属膜を形成する第１２の工程とを備えたことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項１１】
請求項９記載のマイクロマシンの製造方法において、
表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、
前記単結晶シリコン層の表面及び前記シリコン基板の裏面に第１絶縁膜及び第２絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記第１絶縁膜の上に有機材料からなる保護膜を形成する第３の工程と、
前記シリコン基板の裏面に前記第２絶縁膜を挟むように開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンを形成する第４の工程と、
前記フレーム形成用マスクパターンをマスクとして前記第２絶縁膜及び前記シリコン基板を選択的にエッチング除去し、貫通する開口部を前記第２絶縁膜に形成するとともに、前記シリコン基板の一部が残った状態で前記シリコン基板に開口部を形成する第５の工程と、
前記フレーム形成用マスクパターンと前記保護膜を除去する第６の工程と、
前記開口部が形成された第２絶縁膜をマスクとし、前記シリコン基板の開口部に残った前記シリコン基板の一部を除去し、前記埋め込み絶縁層の裏面を露出させて前記基板開口部を形成する第７の工程と、
前記基板開口部及びこの底部に露出する前記埋め込み絶縁層の裏面及び前記第２絶縁膜を覆う裏面保護膜を形成する第８の工程と、
前記第１絶縁膜を除去して前記単結晶シリコン層の表面を露出させる第９の工程と、
前記裏面保護膜を除去した後で前記単結晶シリコン層の上に可動部形成用マスクパターンを形成する第１０の工程と、
前記可動部形成用マスクパターンをマスクとして前記埋め込み絶縁層まで前記単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、前記基板開口部上部の領域に、基板開口部及びこの基板開口部内に周囲の単結晶シリコン層と連結部を介して連結する前記ミラーを形成する第１１の工程と、
前記可動部形成用マスクパターンを除去した後、ミラー及び連結部が形成された単結晶シリコン層を覆う有機材料からなる前記可動部保護膜を形成する第１２の工程と、
前記可動部保護膜が形成されている状態で、前記埋め込み絶縁層の前記基板開口部内に露出している部分を選択的に除去して前記可動部開口部を形成し、前記単結晶シリコン層の一部の裏面，前記ミラーの裏面及び前記連結部の裏面を露出させる第１３の工程と、
前記基板開口部および前記可動部開口部の内部に露出している前記単結晶シリコン層の一部の裏面，前記ミラーの裏面及び前記連結部の裏面に、反射用金属膜を形成する第１４の工程と、
前記シリコン基板の開口部を含む前記シリコン基板の裏面に埋め込み保護膜を形成する第１５の工程と、
前記埋め込み保護膜が形成されている状態で可動部保護膜を除去した後、前記単結晶シリコン層の表面，前記ミラーの表面及び前記連結部の表面に接続用金属膜を形成する第１６の工程と
を備えたことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項１２】
請求項９記載のマイクロマシンの製造方法において、
表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、
前記単結晶シリコン層の露出している表面及び前記シリコン基板の露出している裏面を酸化して各々第１酸化膜及び第２酸化膜を形成する第２の工程と、
前記第２酸化膜の露出面に有機材料からなる第１保護膜を形成する第３の工程と、
前記第１酸化膜を除去して前記単結晶シリコン層の表面を露出させる第４の工程と、
前記単結晶シリコン層の表面に前記可動部形成用マスクパターンを形成する第５の工程と、
前記可動部形成用マスクパターンをマスクとして前記埋め込み絶縁層まで前記単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、連結部を介して可動可能に支持された前記ミラーを形成する第６の工程と、
前記可動部形成用マスクパターンを除去した後、前記ミラーを含めた前記単結晶シリコン層の表面を覆う有機材料からなる可動部保護膜を形成する第７の工程と、
前記第１保護膜及び前記第２酸化膜を除去する第８の工程と、
前記ミラーの形成された領域に開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンを前記シリコン基板の裏面に形成する第９の工程と、
前記フレーム形成用マスクパターンをマスクとして前記シリコン基板を選択的にエッチングして前記埋め込み絶縁層が露出する前記基板開口部を形成する第１０の工程と、
前記フレーム形成用マスクパターンを除去した後、前記基板開口部内に露出する前記埋め込み絶縁層を選択的にエッチングし、前記ミラー及びこの周囲の前記単結晶シリコン層の一部が枠状に露出する前記可動部開口部を前記埋め込み絶縁層に形成する第１１の工程と、
前記基板開口部が形成されている前記シリコン基板の裏面及び前記可動部開口部の内部に露出する前記単結晶シリコン層の裏面に、反射用金属膜を形成する第１２の工程と、
前記基板開口部の内部のみに配置され、前記ミラー及び前記単結晶シリコン層の少なくとも前記可動部開口部の内部に露出する面を覆う有機材料からなる前記埋め込み保護膜を形成する第１３の工程と、
前記可動部保護膜を除去した後、前記ミラーとこの周囲の前記単結晶シリコン層との間の溝部に露出している前記反射用金属膜を選択的にエッチング除去する第１４の工程と、
前記ミラーを含めた前記単結晶シリコン層の表面を覆う有機材料からなる第２保護膜を形成する第１５の工程とを少なくとも備えたことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記埋め込み保護膜は、前記第２保護膜より厚く形成することを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチングを利用する通信，計測，ディスプレイ等に使用する光スイッチ素子などのマイクロマシンの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜形成技術やフォトリソグラフィ技術を基本にしてエッチングすることなどで立体的に微細加工を行うマイクロマシン技術を利用して作製された、ＭＥＭＳ素子がある。マイクロマシンであるＭＥＭＳ素子の中には、微細な固定構造体と可動する構造体とから構成され、可動する構造体の動作を電気的な信号により制御するものがある。このようなＭＥＭＳ素子として、可動する構造体に反射面を備えた光スイッチ素子がある（特許文献１，特許文献２，特許文献３，非特許文献１，非特許文献２，非特許文献３参照）。
【０００３】
光スイッチ装置は、例えば、固定構造体と可動する反射構造体とから構成されている。反射構造体は、支持材と可動部材を有し、可動部材が、トーションバネなどのバネ部材によって支持部材に連結されている。このように構成された光スイッチは、固定構造体と可動する反射構造体との間に働く引力、あるいは反発力によって反射構造体が可動することで光路を切り替えるスイッチング動作を行う。
【０００４】
このような光スイッチ素子の製造方法として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いる方法が提案されている。この方法によるミラー（可動部）の作製工程を説明する。まず、図１１（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板４０１の埋め込み絶縁層４０２が形成されている側（主表面：ＳＯＩ層）より、公知のフォトリソグラフィ技術とＤＥＥＰ  ＲＩＥなどのエッチングによって溝４０１ａを形成することで、埋め込み絶縁層４０２上の単結晶シリコン層４０３にミラー４０４を形成する。
【０００５】
ＤＥＥＰ  ＲＩＥは、例えばシリコンをドライエッチングするときに、ＳＦ６とＣ４Ｆ８のガスを交互に導入し、エッチングと側壁保護膜形成とを繰り返すことにより、アスペクト比が５０にもなる溝または穴を、毎分数μｍのエッチング速度で形成する技術である。
【０００６】
つぎに、ＳＯＩ基板４０１の裏面にミラー４０４の形成領域が開口したレジストパターンを形成し、水酸化カリウム水溶液などのエッチング液を用い、ＳＯＩ基板４０１の裏面より選択的にシリコンをエッチングする。このエッチングでは、埋め込み絶縁層４０２をエッチングストッパ層として用い、図１１（ｂ）に示すように、ミラー４０４の形成領域に対応するＳＯＩ基板４０１の裏面に開口部４０１ｂを形成する。開口部４０１ｂは、光スイッチ素子のピクセルに相当する領域である。
【０００７】
次いで、埋め込み絶縁層４０２の開口部４０１ｂに露出している領域を、フッ酸を用いて選択的に除去することで、図１１（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板４０１に支持された回動可能なミラー４０４が形成された状態とする。このとき、ミラー４０４の反射率を向上させるために、開口部４０１ｂ側のミラー４０４表面に金などの金属膜を形成する場合もある。
【０００８】
一方、シリコン基板４１１をシリコン窒化膜あるいはシリコン酸化膜からなる所定のマスクパターンをマスクとし、水酸化カリウム水溶液で選択的にエッチングすることで、図１１（ｄ）に示すように、凹部構造が形成された状態とする。
次いで、凹部構造上に蒸着法などにより金属膜を形成し、この金属膜を公知の超深度露光を用いたフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とによりパターニングし、図１１（ｅ）に示すように、ミラー駆動用電極配線などを含む電極部４１２を形成する。
【０００９】
この後、ＳＯＩ基板４０１及びシリコン基板４１１各々をダイシングし、チップに切り出すことでミラーチップ及び電極チップを形成し、これらを貼り合わせることで、図１１（ｆ）に示すように、電界印加によってミラー４０４が可動する光スイッチ素子が製造できる。なお、各チップに切り出した後で、ミラーの反射率を向上させるためにミラー表面に金などの金属膜を形成してもよい。
【００１０】
上述した従来の製造方法では、埋め込み絶縁層がエッチングされた後の工程において、ミラー部分は、一対の連結部材で連結され、これら連結部材を通る回動軸で回動可能な状態で取り扱われる。なお、連結部材は、トーションバースプリングなど、ねじりを受けて弾性変形する棒状や板状のばね部材である。
【００１１】
例えば、埋め込み絶縁層を緩衝フッ酸液でエッチング及び水洗した後のウエハ乾燥工程、ウエハのダイシング工程、ダイシング後のミラー表面への金属膜形成工程、ミラー駆動用電極配線を形成した基板との貼り合わせ工程、パッケージヘのダイボンディング工程、ワイヤホンディング工程及びポッティング工程などにおいて、ミラーはトーションバースプリングで連結された可動の状態で取り扱われる。
【００１２】
この光スイッチ素子は、ミラー駆動用電極に印加された電圧によって生じる電界でミラーに吸引力を与え、ミラーを数度の角度で回動させるものである。消費電力の低減のためなどのことにより、ミラー駆動用電極へ１００Ｖ程度の電圧を印加することで、ミラーが回動する状態が要求される。このため、連結部材は、ミラーが容易に回動するように、幅２μｍ程度に加工される。
【００１３】
ＳＯＩ層の厚さは１０μｍ程度であるので、連結部材は、幅２μｍ厚さ１０μｍ程度となっている。例えば、図１２に示すように、直径５００μｍ程度の円形のミラー５０１が、幅２μｍ程度と細い連結部材５１１で外側に配置される同心円状のミラー枠体５０２に連結され、ミラー枠体５０２が、連結部材５１２でＳＯＩ層５０３に連結されている。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−１９８８９７号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８９１７８号公報
【特許文献３】
特開平１１−１１９１２３号公報
【非特許文献１】
”ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｍｅｇａ  Ｉｍｐａｃｔ  ”Ｃｉｒｃｕｉｔ  ＆  Ｄｅｖｉｃｅ，  ｐ１４−２５（２００１）
【非特許文献２】
Ｒｅｎｓｈｉ  Ｓａｗａｄａ，  Ｅｉｊｉ  Ｈｉｇｕｒａｓｈｉ，  Ａｋｉｒａ  Ｓｈｉｍｉｚｕ，  ａｎｄ  Ｔｏｈｒｕ  Ｍａｒｕｎｏ，  ”Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ａｃｔｕａｔｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙ  ｂｙ  Ｔｅｒｒａｃｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ  Ｗｉｔｈ  Ｈｉｇｈ−Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ  Ｔｏｒｓｉｏｎ  Ｓｐｒｉｎｇ，”  Ｏｐｔｉｃａｌ  ＭＥＭＳ  ２００１，  ｐｐ．２３−２４  （Ｏｋｉｎａｗａ  Ｊａｐａｎ），  ２００１．
【非特許文献３】
Ｒｅｎｓｈｉ  Ｓａｗａｄａ，  Ｊｏｈｊｉ  Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，  Ｅｉｊｉ  Ｈｉｇｕｒａｓｈｉ，  Ａｋｉｒａ  Ｓｈｉｍｉｚｕ，  Ｔｓｕｙｏｓｈｉ  Ｙａｍａｍｏｔｏ，  Ｎｏｂｕｙｕｋｉ  Ｔａｋｅｕｃｈｉ，  ａｎｄ  Ｙｕｊｉ  Ｕｅｎｉｓｈｉ，  ”Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉ  Ｃｒｙｓｔａｌ  １０２４ｃｈ  ＭＥＭＳ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｔｅｒｒａｃｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ  ａｎｄ  ａ  Ｈｉｇｈ−Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ  Ｔｏｒｓｉｏｎ  Ｓｐｒｉｎｇ  ｆｏｒ  ３−Ｄ  Ｃｒｏｓｓ−Ｃｏｎｎｅｃｔ  Ｓｗｉｔｃｈ，”  Ｏｐｔｉｃａｌ  ＭＥＭＳ  ２００２，  ｐｐ．１１−１２  （Ｌｕｇａｎｏ  Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ），  ２００２．
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述したような工程の処理においては、水流やウエハ乾燥時の遠心力あるいは振動や衝撃などが加わるため、連結部材の破損や、ミラーの欠損が発生しやすく、ミラー基板の製造歩留まりを低下させるという問題がある。特に多数のミラーが、マトリクス状に配置されたミラー基板の場合、１つでもミラーが不良となるとミラー基板としては使用できず不良品となるので、歩留りの低下をより一層招くことになる。
【００１６】
また、ミラー基板ウエハの製造後、ウエハ状態あるいはダイシングしてチップ状態で輸送する場合、ウエハそのものやチップそのものはこれらを収納する容器で保護されるが、細い連結部材で連結されたミラー及びミラー枠体は可動状態にあることから、遠心力や振動及び衝撃に弱く、ミラー基板の製造歩留まりを更に低下させる恐れがある。
【００１７】
更に、光スイッチ素子用ミラー基板の場合は、入射光を反射するミラー面が露出した状態で製造が完了するので、チップに分割するダイシングの際、微細なウエハの削り粉が連結部材の隙間等を通ってミラー面に付着し、また実装までの保管時やハンドリング時にダストが付着し、光の反射率が低下するという問題を起こす。
【００１８】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ミラーなどの可動する部分を備えたマイクロマシンが、良品歩留まりの高い状態で製造できるようにすることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマイクロマシンの製造方法は、表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する工程と、単結晶シリコン層を可動部形成用マスクパターンをマスクとして選択的にエッチングし、埋め込み絶縁層の上において、周囲の単結晶シリコン層と連結部を介して連結する可動部を単結晶シリコン層に形成する可動部形成工程と、開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンをマスクとしてシリコン基板を裏面より選択的にエッチング除去してシリコン基板に基板開口部を形成し、この基板開口部の内部に埋め込み絶縁層の裏面を露出させるフレーム形成工程と、埋め込み絶縁層の上において可動部が形成された状態で、単結晶シリコン層の上に可動部を覆うように可動部保護膜を形成する可動部保護膜形成工程と、可動部保護膜が形成されている状態で、埋め込み絶縁層の可動部形成領域に基板開口部に連続する可動部開口部を形成する埋め込み絶縁層加工工程と、可動部保護膜が形成されている状態で、基板開口部および可動部開口部の内部に露出する可動部およびこの周囲の単結晶シリコン層を覆う埋め込み保護膜を形成する工程とを少なくとも備えるようにした。
このように構成した結果、単結晶シリコン層に形成された可動部は、埋め込み保護膜が形成されるまでの間、いずれかの層や膜が接触し、動くことができない状態となっている。
【００２０】
上記マイクロマシンの製造方法において、埋め込み保護膜が形成されている状態で、基板開口部を含む可動部が形成されている領域を切り出して可動部基板を形成し、予め用意された可動部駆動用電極を備えた電極基板と可動部基板とを単結晶シリコン層の表面側で貼り合わせ、可動部と可動部駆動用電極とが所定距離離間して対向配置した状態とし、電極基板と可動部基板とを貼り合わせた後で、埋め込み保護膜を除去すれば、可動部が固定された状態でマイクロマシンとなるチップが形成される。
【００２１】
上記マイクロマシンの製造方法において、フレーム形成工程を行った後、可動部形成工程を行うようにしてもよく、フレーム形成工程は、単結晶シリコン層の表面が表面保護膜で覆われた状態で行うようにすればよい。
また、上記マイクロマシンの製造方法において、可動部形成工程を行った後、フレーム形成工程を行うようにしてもよい。
また、上記マイクロマシンの製造方法において、埋め込み保護膜は、基板開口部および可動部開口部の内部にのみ形成するようにしてもよい。
【００２２】
上記マイクロマシンの製造方法において、可動部開口部を形成した後で、可動部開口部の内部に露出する可動部の裏面に反射用金属膜を形成するようにしてもよい。また、埋め込み保護膜を形成した後、可動部保護膜を除去し、単結晶シリコン層の表面に接続用金属膜を形成するようにしてもよい。
【００２３】
上記マイクロマシンの製造方法において、可動部は、反射面を備えたミラーであってもよく、この場合、例えば、ミラーによる光スイッチを構成するマイクロマシンが製造できる。
【００２４】
上記マイクロマシンの製造方法において、表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意し、単結晶シリコン層の上に有機材料からなる保護膜を形成し、開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンをシリコン基板の裏面に形成し、フレーム形成用マスクパターンをマスクとしてシリコン基板を選択的にエッチング除去してシリコン基板に基板開口部を形成し、この基板開口部内に埋め込み絶縁層の裏面を露出させ、フレーム形成用マスクパターンと保護膜を除去し、単結晶シリコン層の上に可動部形成用マスクパターンを形成し、可動部形成用マスクパターンをマスクとして埋め込み絶縁層まで単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、シリコン基板の基板開口部上部の領域に、開口部及びこの開口部内に周囲の単結晶シリコン層と連結部を介して連結するミラーを形成し、可動部形成用マスクパターンを除去した後、ミラー及び連結部が形成された単結晶シリコン層を覆う有機材料からなる可動部保護膜を形成し、可動部保護膜が形成されている状態で、埋め込み絶縁層の基板開口部内に露出している部分を選択的に除去して可動部開口部を形成し、単結晶シリコン層の一部の裏面，ミラーの裏面及び連結部の裏面を露出させ、基板開口部および可動部開口部の内部に露出している単結晶シリコン層の一部の裏面，ミラーの裏面及び連結部の裏面に、反射用金属膜を形成し、基板開口部の内部を含むシリコン基板の裏面に埋め込み保護膜を形成し、埋め込み保護膜が形成されている状態で可動部保護膜を除去した後、単結晶シリコン層の表面，ミラーの表面及び連結部の表面に接続用金属膜を形成するようにしてもよい。
【００２５】
また、上記マイクロマシンの製造方法において、表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意し、単結晶シリコン層の表面及びシリコン基板の裏面に第１絶縁膜及び第２絶縁膜を形成し、第１絶縁膜の上に有機材料からなる保護膜を形成し、シリコン基板の裏面に第２絶縁膜を挟むように開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンを形成し、フレーム形成用マスクパターンをマスクとして第２絶縁膜及びシリコン基板を選択的にエッチング除去し、貫通する開口部を第２絶縁膜に形成するとともに、シリコン基板の一部が残った状態でシリコン基板に開口部を形成し、フレーム形成用マスクパターンと保護膜を除去し、開口部が形成された第２絶縁膜をマスクとし、シリコン基板の開口部に残ったシリコン基板の一部を除去し、埋め込み絶縁層の裏面を露出させて基板開口部を形成し、基板開口部及びこの底部に露出する埋め込み絶縁層の裏面及び第２絶縁膜を覆う裏面保護膜を形成し、第１絶縁膜を除去して単結晶シリコン層の表面を露出させ、裏面保護膜を除去した後で単結晶シリコン層の上に可動部形成用マスクパターンを形成し、可動部形成用マスクパターンをマスクとして埋め込み絶縁層まで単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、基板開口部上部の領域に、基板開口部及びこの基板開口部内に周囲の単結晶シリコン層と連結部を介して連結するミラーを形成し、可動部形成用マスクパターンを除去した後、ミラー及び連結部が形成された単結晶シリコン層を覆う有機材料からなる可動部保護膜を形成し、可動部保護膜が形成されている状態で、埋め込み絶縁層の基板開口部内に露出している部分を選択的に除去して可動部開口部を形成し、単結晶シリコン層の一部の裏面，ミラーの裏面及び連結部の裏面を露出させ、基板開口部および可動部開口部の内部に露出している単結晶シリコン層の一部の裏面，ミラーの裏面及び連結部の裏面に、反射用金属膜を形成し、シリコン基板の開口部を含むシリコン基板の裏面に埋め込み保護膜を形成し、埋め込み保護膜が形成されている状態で可動部保護膜を除去した後、単結晶シリコン層の表面，ミラーの表面及び連結部の表面に接続用金属膜を形成するようにしてもよい。
【００２６】
上記マイクロマシンの製造方法において、表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意し、単結晶シリコン層の露出している表面及びシリコン基板の露出している裏面を酸化して各々第１酸化膜及び第２酸化膜を形成し、第２酸化膜の露出面に有機材料からなる第１保護膜を形成し、第１酸化膜を除去して単結晶シリコン層の表面を露出させ、単結晶シリコン層の表面に可動部形成用マスクパターンを形成し、可動部形成用マスクパターンをマスクとして埋め込み絶縁層まで単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、連結部を介して可動可能に支持されたミラーを形成し、可動部形成用マスクパターンを除去した後、ミラーを含めた単結晶シリコン層の表面を覆う有機材料からなる可動部保護膜を形成し、第１保護膜及び第２酸化膜を除去し、ミラーの形成された領域に開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンをシリコン基板の裏面に形成し、フレーム形成用マスクパターンをマスクとしてシリコン基板を選択的にエッチングして埋め込み絶縁層が露出する基板開口部を形成し、フレーム形成用マスクパターンを除去した後、基板開口部内に露出する埋め込み絶縁層を選択的にエッチングし、ミラー及びこの周囲の単結晶シリコン層の一部が枠状に露出する可動部開口部を埋め込み絶縁層に形成し、基板開口部が形成されているシリコン基板の裏面及び可動部開口部の内部に露出する単結晶シリコン層の裏面に、反射用金属膜を形成し、基板開口部の内部のみに配置され、ミラー及び単結晶シリコン層の少なくとも可動部開口部の内部に露出する面を覆う有機材料からなる埋め込み保護膜を形成し、可動部保護膜を除去した後、ミラーとこの周囲の単結晶シリコン層との間の溝部に露出している反射用金属膜を選択的にエッチング除去し、ミラーを含めた単結晶シリコン層の表面を覆う有機材料からなる第２保護膜を形成するようにしても良い。
この場合、埋め込み保護膜は、第２保護膜より厚く形成しておく方がよい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
［実施の形態１］
はじめに、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１〜図３は、本実施の形態における製造方法例を示す工程図である。
図１（ａ）に示すように、面方位が（１００）であるシリコン基板１０１の上に、膜厚１μｍの酸化シリコンからなる埋め込み絶縁層１０２と、膜厚１０μｍの単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）１０３とが形成されているＳＯＩ基板を用意する。
【００２８】
次いで、ＳＯＩ層１０３側（以下、表面側という）に、例えばポジ型のフォトレジスト材料からなる保護膜（表面保護膜）１０４を形成する。このフォトレジスト材料の代わりにポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンザオキサゾールを塗布して保護膜１０４を構成してもよい。このように保護膜１０４を形成することで、以降の工程において、ＳＯＩ層１０３の表面が保護されるようになる。
【００２９】
つぎに、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１０１の裏面にマスクパターン（フレーム形成用マスクパターン）１０５を形成する。マスクパターン１０５は、光スイッチ装置のピクセル（またはチップ領域）に対応するパターンであり、ミラー毎に各々１つの正方形の領域が開口しているパターンである。なお、図１〜図３では、シリコン基板１０１上の一部領域を示すものである。ここでは、例えばマトリクス状の配列された複数のピクセルを備えた１つのミラーチップを供えたミラー基板の一部領域を示している。ただし、１つミラーを備えた部分からミラーチップが構成される場合もある。
【００３０】
つぎに、図１（ｃ）に示すように、マスクパターン１０５をマスクにした異方性エッチングにより、シリコン基板１０１を埋め込み絶縁層１０２が露出するまでエッチングし、基板開口部を形成する。前述したように、保護膜１０４が形成されているので、このエッチング処理の際に、ＳＯＩ層１０３は、エッチングされずに保護される。
【００３１】
つぎに、保護膜１０４及びマスクパターン１０５を灰化処理により除去し、図１（ｄ）に示すように、ＳＯＩ層１０３の表面が露出した状態とする。この状態において、ミラー形成領域のシリコン基板１０１は、開口した状態となっているが、ＳＯＩ層１０３の裏面は、埋め込み絶縁層１０２により覆われて保護された状態となっている。
【００３２】
つぎに、図１（ｅ）に示すように、ＳＯＩ層１０３上にマスクパターン（可動部形成用マスクパターン）１０６を形成し、マスクパターン１０６をマスクとしてＳＯＩ層１０３をエッチング加工する。このエッチングでは、例えばリアクティブイオンエッチングなどの異方性エッチングにより行い、エッチング箇所において埋め込み絶縁層１０２の表面を露出させる。このエッチングにより、ミラー１０３ａ及び図には簡略して示しているトーションバースプリング（連結部）１０３ｂを形成する。
このとき、マスクパターン１０６の図示していない領域に、ダイシングの際にガイドとなるスクライブラインを形成するためのパターンを備えておき、ＳＯＩ層１０３の図示しない領域にスクライブラインも同時に形成しておく。
【００３３】
以上に示したように、本実施の形態では、シリコン基板１０１側に開口部を形成した後の工程で、ミラー１０３ａの形成を行う。このため、ミラー１０３ａを形成する段階では、ミラー１０３ａを形成する領域が薄い状態となっている。このため、ミラー１０３ａを形成するためのフォトリソグラフィ工程において、ＳＯＩ層１０３の表面側からでもシリコン基板１０１裏面側より形成した開口部の位置が確認できる。この結果、本実施の形態によれば、両面アライナー機構が必要なくなる。
【００３４】
つぎに、マスクパターン１０６を灰化して除去した後、図２（ａ）に示すように、複数のミラー１０３ａ及び複数のトーションバースプリング１０３ｂが形成されているＳＯＩ層１０３を覆う有機材料からなる保護膜（可動部保護膜）１０７を形成する。保護膜１０７は、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料やポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンザオキサゾールから構成すればよい。
【００３５】
つぎに、シリコン基板１０１の開口した領域に露出している埋め込み絶縁層１０２を、緩衝フッ酸液でエッチングして除去する。この結果、図２（ｂ）に示すように、貫通する開口部が形成された埋め込み絶縁層１０２ａが、開口部を備えたシリコン基板１０１の上に、ＳＯＩ層１０３に挟まれて形成された状態となる。
【００３６】
この後、シリコン基板１０１の開口部分に露出しているトーションバースプリング１０３ｂ部分などにおける分離部分の保護膜１０７の一部を除去し、トーションバースプリング１０３ｂの部分及びミラー１０３ａとＳＯＩ層１０３との隙間（溝）が、深さ方向に８μｍ程度開放した状態とする。これらの溝部分は、幅が２μｍ程度であり、形成された開放部分は、幅２μｍ深さ８μｍ程度の溝となっている。このとき、シリコン基板１０１の開口部にはＳＯＩ層１０３の裏面が露出するが、ＳＯＩ層１０３の表面は保護膜１０７で覆われているので、ミラー１０３ａは、固定された状態となっている。
【００３７】
次いで、図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１０１の開口部分に露出しているミラー１０３ａなどを含むＳＯＩ層１０３裏面に、スパッタ法や蒸着法によりＡｕ／Ｔｉからなる金属膜（反射用金属膜）１０８を形成する。金属膜１０８は、下層（ＳＯＩ層１０３側）のチタン膜が膜厚０．０５μｍ程度、上層のＡｕ膜が膜厚０．０５μｍ程度である。なお、金属膜１０８は、シリコン基板１０１の裏面にも形成される。
【００３８】
つぎに、シリコン基板１０１に形成されている開口部内の金属膜１０８形成面を含むシリコン基板１０１の金属膜１０８が形成されている裏面を覆うように、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料などの有機材料からなる保護膜（埋め込み保護膜）１０９を形成する。フォトレジスト材料の代わりにポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンザオキサゾールを塗布して保護膜１０９を形成してもよい。
この後、ＳＯＩ膜１０３表面の保護膜１０７を灰化して除去し、図２（ｄ）に示すように、ＳＯＩ層１０３の表面が露出した状態とする。このとき、シリコン基板１０１の開口部側の金属膜１０８が形成されているミラー１０３ａを含むＳＯＩ層１０３裏面は、保護膜１０９により覆われているので、ミラー１０３ａは固定された状態となっている。
【００３９】
つぎに、ＳＯＩ層１０３表面において、トーションバースプリング１０３ｂ部分などの分離部分に露出している保護膜１０９の一部を除去し、トーションバースプリング１０３ｂの部分及びミラー１０３ａとＳＯＩ層１０３との隙間（溝）が、深さ方向に８μｍ程度開放した状態とする。これらの溝部分は、幅が２μｍ程度であり、ＳＯＩ層１０３表面において形成された開放部分は、幅２μｍ深さ８μｍ程度の溝となっている。
【００４０】
次いで、図３（ａ）に示すように、ＳＯＩ層１０３の表面に、スパッタ法や蒸着法によりＡｕ／Ｔｉからなる金属膜（接続用金属膜）１１０を形成する。金属膜１１０は、下層のチタン膜が膜厚０．０５μｍ程度、上層のＡｕ膜が膜厚０．０５μｍ程度である。
ＳＯＩ層１０３の裏面に形成した金属膜１０８は、ミラー１０３ａの反射率を補償するために形成したものであり、ＳＯＩ層１０３の表面に形成した金属膜１１０は、ミラー駆動用電極配線を形成した基板と貼り合わせて光スイッチ装置を構成する際、ミラー基板とミラー駆動用電極基板の接続電極部とを電気的に低抵抗で接続するための導電性金属膜として作用する。
【００４１】
以上のことにより、ＳＯＩ層１０３を加工することで、ＳＯＩ層１０３に形成された複数の開口領域（図示せず）内に、各々トーションバースプリング１０３ｂで連結された複数のミラー１０３ａが形成され、この両面に金属膜１０８，金属膜１１０が形成された状態が得られる。
つぎに、ダイシング工程において、シリコン基板１０１を切断し、図３（ｂ）に示すように、チップに切り出したミラー基板１００を、基板１３１と貼り合わせる。なお、図面においては、チップに形成される複数のミラーの１つを示している。基板１３１には、ミラー駆動用電極配線が形成され、これに接続してミラー駆動用電極１３２ａ，１３２ｂが形成されている。
【００４２】
次いで、ミラー基板１００を貼り合わせた基板１３１をパッケージ（不図示）にダイボンディングし、必要な端子部同士をワイヤホンディング工程によりワイヤで接続し、ポッティング工程を行った後、ミラー基板１００を覆っている保護膜１０９をアセトンなどの有機溶剤で除去し、図３（ｃ）に示すように、ミラー１０３ａが可動な状態の光スイッチ装置用ミラー基板の実装まで完了する。
【００４３】
本実施の形態により、例えば両面アライナー機構などの装置が不要となる。また、本実施の形態によれば、実装までの各工程において、可動部であるミラー及びトーションバースプリングが形成されるＳＯＩ層の片面あるいは両面が、酸化膜や保護膜などにより常に覆われ、ミラー及びトーションバースプリングが固定された状態が保持される。この結果、本実施の形態によれば、工程の途中におけるミラーやトーションバースプリングの欠損が防止され、ミラー面へのダスト付着が抑えられ、マイクロマシンである光スイッチ装置用ミラー基板を高い歩留まりで製造及び実装ができるようになる。また、本実施の形態によれば、工程数をあまり増加させることがない。
【００４４】
［実施の形態２］
つぎに、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４〜図６は、本実施の形態における製造方法例を示す工程図である。
まず、図４（ａ）に示すように、面方位が（１００）であるシリコン基板２０１の上に、膜厚１μｍの埋め込み絶縁層２０２と膜厚１０μｍの単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）２０３とが形成されているＳＯＩ基板を用意する。
【００４５】
次いで、ＳＯＩ層２０３及びシリコン基板２０１を酸化して、ＳＯＩ層２０３表面にＳｉＯ２からなる絶縁膜（第１絶縁膜）２０４を形成し、シリコン基板２０１裏面にＳｉＯ２からなる絶縁膜（第２絶縁膜）２０５を形成する。加えて、絶縁膜２０４上に、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料からなる保護膜２０６を形成する。フォトレジスト材料の代わりにポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンザオキサゾールを塗布し、保護膜２０６としてもよい。
【００４６】
次いで、図４（ｂ）に示すように、シリコン基板２０１裏面に形成した絶縁膜２０５上に、マスクパターン（フレーム形成用マスクパターン）２０７を形成する。マスクパターン２０７は、光スイッチ装置のピクセル（またはチップ領域）に対応するパターンであり、ミラー毎に各々１つの正方形の領域が開口しているパターンである。なお、図４〜図６では、シリコン基板２０１上の一部領域を示すものであり、ここでは、シリコン基板２０１を切り出すことでミラー基板の中の１つのピクセルとなる正方形の領域を示している。
【００４７】
つぎに、マスクパターン２０７をマスクとし、例えばリアクティブイオンエッチングなどの異方性エッチングや緩衝フッ酸によるウエットエッチングにより、絶縁膜２０５を選択的に除去する。引き続き、例えばリアクティブイオンエッチングなどの異方性エッチングなどにより、シリコン基板２０１の裏面を選択的に除去する。この結果、図４（ｃ）に示すように、貫通する開口部が形成された絶縁膜２０５ａが、開口部を備えたシリコン基板２０１裏面に形成された状態となる。このエッチングでは、埋め込み絶縁層２０２が露出しないように、シリコン基板２０１をある程度（例えば３００μｍ程度）残した状態とする。シリコン基板２０１を残すことで、上述のエッチングによる、埋め込み絶縁層２０２を通過してＳＯＩ層２０３に達する損傷を抑制できるようになる。
【００４８】
次いで、マスクパターン２０７を灰化して除去した後、絶縁膜２０５ａをマスクにし、水酸化カリウム水溶液を用いたウエットエッチングにより、シリコン基板２０１裏面の開口部に残した部分を除去し、図４（ｄ）に示すように、埋め込み絶縁層２０２の裏面を露出させて基板開口部を形成する。この際、ポジ型のフォトレジストからなる保護膜２０６も、水酸化カリウム水溶液に溶解して同時に除去される。
【００４９】
つぎに、図４（ｅ）に示すように、シリコン基板２０１に形成されている開口部内の埋め込み絶縁層２０２の裏面を含むシリコン基板２０１の裏面を覆うように、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料などの有機材料からなる裏面保護膜２０８を形成する。
次いで、緩衝フッ酸液によるウエットエッチングにより、ＳＯＩ層２０３上の絶縁膜２０４を除去し、図５（ａ）に示すように、ＳＯＩ層２０３表面が露出した状態とする。このエッチング処理では、埋め込み絶縁層２０２は裏面保護膜２０８に覆われているので、緩衝フッ酸液によりエッチングされることがない。
【００５０】
次いで、裏面保護膜２０８を除去した後、図５（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層２０３上にマスクパターン（可動部形成用マスクパターン）２０９を形成し、マスクパターン２０９をマスクとしてＳＯＩ層２０３をエッチング加工する。このエッチングでは、例えばリアクティブイオンエッチングなどの異方性エッチングにより行い、エッチング箇所において埋め込み絶縁層２０２の表面を露出させる。このエッチングにより、ミラー２０３ａ及び図には簡略して示しているトーションバースプリング２０３ｂを形成する。
このとき、マスクパターン２０９の図示していない領域に、ダイシングの際にガイドとなるスクライブラインを形成するためのパターンを備えておき、ＳＯＩ層２０３の図示しない領域にスクライブラインも同時に形成しておく。
【００５１】
以上に示したように、本実施の形態では、シリコン基板２０１側に開口部を形成した後の工程で、ミラー２０３ａの形成を行う。このため、ミラー２０３ａを形成する段階では、ミラー２０３ａを形成する領域が薄い状態となっている。このため、ミラー２０３ａを形成するためのフォトリソグラフィ工程において、ＳＯＩ層２０３の表面側からでもシリコン基板２０１裏面側より形成した開口部の位置が確認できる。この結果、本実施の形態によれば、両面アライナー機構が必要なくなる。
【００５２】
つぎに、マスクパターン２０９を灰化して除去した後、図５（ｃ）に示すように、複数のミラー２０３ａ及び複数のトーションバースプリング２０３ｂが形成されているＳＯＩ層２０３を覆う有機材料からなる保護膜（可動部保護膜）２１０を形成する。保護膜２１０は、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料やポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンザオキサゾールから構成すればよい。
【００５３】
次いで、緩衝フッ酸液によるエッチング処理で、シリコン基板２０１裏面の開口部に露出している埋め込み絶縁層２０２を除去し、同時に、シリコン基板２０１裏面の絶縁膜２０５ａを除去する。この結果、図５（ｄ）に示すように、貫通する開口部が形成された埋め込み絶縁層２０２ａが、開口部を備えたシリコン基板２０１の上に、ＳＯＩ層２０３に挟まれて形成された状態となる。
【００５４】
この後、シリコン基板２０１の開口部分に露出しているトーションバースプリング２０３ｂ部分などにおける分離部分の保護膜２１０の一部を除去し、トーションバースプリング２０３ｂの部分及びミラー２０３ａとＳＯＩ層２０３との隙間（溝）が、深さ方向に８μｍ程度開放した状態とする。これらの溝部分は、幅が２μｍ程度であり、形成された開放部分は、幅２μｍ深さ８μｍ程度の溝となっている。このとき、シリコン基板２０１の開口部にはＳＯＩ層２０３の裏面が露出するが、ＳＯＩ層２０３の表面は保護膜２１０で覆われているので、ミラー２０３ａは、固定された状態となっている。
【００５５】
次いで、図５（ｅ）に示すように、シリコン基板２０１の開口部分に露出しているミラー２０３ａなどを含むＳＯＩ層２０３裏面に、スパッタ法や蒸着法によりＡｕ／Ｔｉからなる金属膜（反射用金属膜）２１１を形成する。金属膜２１１は、下層（ＳＯＩ層２０３側）のチタン膜が膜厚０．０５μｍ程度、上層のＡｕ膜が膜厚０．０５μｍ程度である。なお、金属膜２１１は、シリコン基板２０１の裏面にも形成される。
【００５６】
つぎに、図６（ａ）に示すように、シリコン基板２０１に形成されている開口部内の金属膜２１１形成面を含むシリコン基板２０１の金属膜２１１が形成されている裏面を覆うように、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料などの有機材料からなる保護膜（埋め込み保護膜）２１２を形成する。フォトレジスト材料の代わりにポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンザオキサゾールを塗布して保護膜２１２を形成してもよい。
【００５７】
この後、ＳＯＩ膜２０３表面の保護膜２１０を除去し、図６（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層２０３の表面が露出した状態とする。このとき、シリコン基板２０１の開口部側の金属膜２１１が形成されているミラー２０３ａを含むＳＯＩ層２０３裏面は、保護膜２１２により覆われているので、ミラー２０３ａは固定された状態となっている。
【００５８】
つぎに、ＳＯＩ層２０３表面において、トーションバースプリング２０３ｂ部分などの分離部分に露出している保護膜２１２の一部を除去し、トーションバースプリング２０３ｂの部分及びミラー２０３ａとＳＯＩ層２０３との隙間（溝）が、深さ方向に８μｍ程度開放した状態とする。これらの溝部分は、幅が２μｍ程度であり、ＳＯＩ層２０３表面において形成された開放部分は、幅２μｍ深さ８μｍ程度の溝となっている。
【００５９】
次いで、図６（ｃ）に示すように、ＳＯＩ層２０３の表面に、スパッタ法や蒸着法によりＡｕ／Ｔｉからなる金属膜（接続用金属膜）２１３を形成する。金属膜２１３は、下層のチタン膜が膜厚０．０５μｍ程度、上層のＡｕ膜が膜厚０．０５μｍ程度である。
ＳＯＩ層２０３の裏面に形成した金属膜２１１は、ミラー２０３ａの反射率を補償し、また向上させるために形成したものであり、ＳＯＩ層２０３の表面に形成した金属膜２１３は、ミラー駆動用電極配線を形成した基板と貼り合わせて光スイッチ装置を構成する際、ミラー基板とミラー駆動用電極基板の接続電極部とを電気的に低抵抗で接続するための導電性金属膜として作用する。
【００６０】
以上のことにより、ＳＯＩ層２０３を加工することで、ＳＯＩ層２０３に形成された複数の開口領域（図示せず）内に、各々トーションバースプリング２０３ｂで連結された複数のミラー２０３ａが形成され、この両面に金属膜２１１，金属膜２１３が形成された状態が得られる。
つぎに、ダイシング工程において、シリコン基板２０１を切断してチップに切り出し、図３（ｂ）に示す状態と同様に、チップに切り出したミラー基板を、基板１３１と貼り合わせる。
【００６１】
次いで、ミラー基板を貼り合わせた基板１３１をパッケージ（不図示）にダイボンディングし、必要な端子部同士をワイヤホンディング工程によりワイヤで接続し、ポッティング工程を行った後、ミラー基板を覆っている保護膜２１２をアセトンなどの有機溶剤で除去し、図６（ｄ）に示すように、ミラー２０３ａが可動な状態の光スイッチ装置用ミラー基板の実装まで完了する。
【００６２】
本実施の形態により、例えば両面アライナー機構などの装置が不要となる。また、本実施の形態によれば、実装までの各工程において、可動部であるミラー及びトーションバースプリングが形成されるＳＯＩ層の片面あるいは両面が、酸化膜や保護膜などにより常に覆われ、ミラー及びトーションバースプリングが固定された状態が保持される。この結果、本実施の形態によれば、工程の途中におけるミラーやトーションバースプリングの欠損が防止され、ミラー面へのダスト付着が抑えられ、マイクロマシンである光スイッチ装置用ミラー基板を高い歩留まりで製造及び実装ができるようになる。また、本実施の形態によれば、工程数をあまり増加させることがない。
【００６３】
［実施の形態３］
つぎに、本発明の他の実施の形態について説明する。図７〜図１０は、本実施の形態における製造方法例を示す工程図である。
まず、図７（ａ）に示すように、例えば面方位が（１００）であるシリコン基板３０１の上に、膜厚１μｍの酸化シリコンからなる埋め込み絶縁層３０２と、膜厚１０μｍの単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）３０３とが形成されているＳＯＩ基板を用意する。
【００６４】
次いで、ＳＯＩ層３０３及びシリコン基板３０１の露出している面を酸化し、各々膜厚１μｍのシリコン酸化膜３０４，３０５を形成する。加えて、シリコン酸化膜３０５の露出している面に、ポリベンゾオキサゾールなどの樹脂からなる保護膜（第１保護膜）３０６を形成する。保護膜３０６は、ポリイミドやポジ型のフォトレジストから構成してもよい。保護膜３０６は、いずれかの材料を塗布することで形成すればよい。
【００６５】
つぎに、図７（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜３０４を緩衝フッ酸液に溶解させて除去する。このとき、保護膜３０６が形成されているので、シリコン酸化膜３０５は除去されない。
つぎに、図７（ｃ）に示すように、ＳＯＩ層３０３上にマスクパターン（可動部形成用マスクパターン）３０７を形成し、マスクパターン３０７をマスクとしてＳＯＩ層３０３をエッチング加工する。このエッチングでは、例えばリアクティブイオンエッチングなどの異方性エッチングにより行い、エッチング箇所において埋め込み絶縁層３０２の表面を露出させる。このエッチングにより、ミラー３０３ａ及び図には簡略して示しているトーションバースプリング（連結部）３０３ｂを形成する。
【００６６】
このとき、マスクパターン３０７の図示していない領域に、ダイシングの際にガイドとなるスクライブラインを形成するためのパターンを備えておき、ＳＯＩ層３０３の図示しない領域にスクライブラインも同時に形成しておく。
ここで、本実施の形態では、トーションバースプリング３０３ｂなどのパターンの形成が、シリコン基板３０１に開口部などの形成されていない、ＳＯＩ基板の破損などが起きにくい状態で行われている。
【００６７】
つぎに、マスクパターン３０７を灰化処理により除去した後、図７（ｄ）に示すように、ミラー３０３ａ及びトーションバースプリング３０３ｂが形成されているＳＯＩ層３０３を覆う有機材料からなる保護膜（可動部保護膜）３０８を形成する。保護膜３０８は、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料やポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンゾオキサゾールから構成すればよい。
また、保護膜３０６を灰化して除去し、加えて、シリコン酸化膜３０５を緩衝フッ酸液に溶解させて除去し、シリコン基板３０１の埋め込み絶縁層３０２が形成されていない面、すなわちＳＯＩ基板の裏面を露出させる。
【００６８】
つぎに、図８（ａ）に示すように、ミラー３０３ａが形成された領域の下部に、例えば平面視正方形の開口部を備えたマスクパターン（フレーム形成用マスクパターン）３０９を、シリコン基板３０１の裏面に形成する。ここで、複数の光スイッチ素子を同時に製造する場合、マスクパターン３０９は、各光スイッチ素子のピクセルに対応するパターンであり、ミラー毎に各々１つの正方形の領域が開口しているパターンである。なお、図７〜図１０では、シリコン基板３０１上の一部領域を示すものであり、ここでは、１つのピクセルとなる正方形の領域を示している。
【００６９】
つぎに、マスクパターン３０９をマスクにした異方性エッチングにより、シリコン基板３０１を埋め込み絶縁層３０２が露出するまでエッチングする。このことにより、図８（ｂ）に示すように、埋め込み絶縁層３０２のＳＯＩ層３０３とは反対側の面には、基板開口部が形成されたシリコン基板３０１ａが形成された状態となる。ここで、前述したように、保護膜３０８が形成されているので、このエッチング処理の際に、ミラー３０３ａなどが形成されているＳＯＩ層３０３は、エッチングされずに保護される。
【００７０】
次いで、マスクパターン３０９を灰化して除去した後、シリコン基板３０１ａの開口した領域に露出している埋め込み絶縁層３０２を、緩衝フッ酸液でエッチングして除去する。この結果、図８（ｃ）に示すように、可動部開口部が形成された埋め込み絶縁層３０２ａが、基板開口部を備えたシリコン基板３０１ａとＳＯＩ層３０３とに挟まれて形成された状態となる。
【００７１】
この後、トーションバースプリング３０３ｂ部分などの隙間（溝）からシリコン基板３０１ａの基板開口部側に露出している保護膜３０８の一部を除去し、トーションバースプリング３０３ｂの部分及びミラー３０３ａとＳＯＩ層３０３との溝が、深さ方向に８μｍ程度開放した状態とする。これらの溝部分は、幅が２μｍ程度であり、形成された開放部分は、幅２μｍ深さ８μｍ程度の溝となっている。このとき、埋め込み絶縁層３０２ａの可動部開口部の内部にはＳＯＩ層３０３の裏面が露出するが、ＳＯＩ層３０３の表面は保護膜３０８で覆われているので、ミラー３０３ａは、固定された状態となっている。
【００７２】
次いで、図８（ｄ）に示すように、シリコン基板３０１ａの露出面，埋め込み絶縁層３０２ａの露出面，及びこれらの開口部内に露出しているミラー３０３ａなどを含むＳＯＩ層３０３の露出面に、スパッタ法や蒸着法により金／チタンからなる金属膜（反射用金属膜）３１０を形成する。金属膜３１０は、下層（ＳＯＩ層３０３側）のチタン膜が膜厚０．０５μｍ程度、上層の金膜が膜厚０．０５μｍ程度である。なお、ＳＯＩ層３０３の裏面に形成した金属膜３１０は、ミラー３０３ａの反射率を向上させるためのものである。
【００７３】
つぎに、まず、シリコン基板３０１ａの埋め込み絶縁層３０２ａが形成されていない側の面、すなわちＳＯＩ基板の裏面に、例えばポジ型のフォトレジストを塗布して感光膜を形成する。一般的なポジ型のフォトレジストの代わりに、感光性を有するポリイミドや、ポリベンゾオキサゾールなどの有機樹脂を用いるようにしてもよい。次いで、上記感光膜を公知のフォトリソグラフィ技術によりパターニングし、シリコン基板３０１ａ，埋め込み絶縁層３０２ａの開口部内にパターンが形成された状態とする。これらのことにより、図９（ａ）に示すように、保護膜（埋め込み保護膜）３１１を形成する。
【００７４】
保護膜３１１は、シリコン基板３０１ａ，埋め込み絶縁層３０２ａの開口部内に埋め込まれているように形成し、ＳＯＩ基板の裏面側に突出しないようにする。例えば、保護膜３１１が形成されている部分が、窪んでいる状態となっていてもよい。ただし、ＳＯＩ層３０３の埋め込み絶縁層３０２ａの可動部開口部内に露出しているＳＯＩ層３０３の裏面が、すべて保護膜３１１により覆われているようにする。なお、ＳＯＩ基板の裏面に有機樹脂を塗布して有機膜を形成した後、有機膜をエッチバックし、開口部以外のＳＯＩ基板の裏面を露出させることで、保護膜３１１を形成するようにしてもよい。
【００７５】
以上のようにして保護膜３１１を形成した後、灰化処理などにより保護膜３０８を除去し、図９（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層３０３（ＳＯＩ基板）の表面を露出させる。このとき、保護膜３１１が形成されているので、ミラー３０３ａは固定された状態となっている。
つぎに、図９（ｃ）に示すように、ミラー３０３ａとトーションバースプリング３０３ｂとの間などのＳＯＩ層３０３に形成されている溝内に露出している金属膜３１０を、例えば逆スパッタ法などによりエッチングして除去する。
【００７６】
次いで、図９（ｄ）に示すように、ミラー３０３ａ，トーションバースプリング３０３ｂが形成されているＳＯＩ層３０３を覆うように、有機材料からなる保護膜（第２保護膜）３１２を形成する。保護膜３１２は、ポリベンゾオキサゾールやポリイミド、また、一般的なポジ型のフォトレジストから構成すればよい。
つぎに、ダイシング工程において、ＳＯＩ基板をチップ領域毎に切断し、例えば、図１０（ａ）に示すように、ミラーチップ３００を形成する。
【００７７】
この後、保護膜３１２を除去し、図１０（ｂ）に示すように、ミラーチップ３００を、駆動電極チップ３３１と貼り合わせる。駆動電極チップ３３１は、ミラー駆動用の電極配線が形成され、これに接続してミラー駆動用電極３３２ａ，３３２ｂが形成されている。ここでは、保護膜３１２を除去してから貼り合わせるが、保護膜３１１を保護膜３１２より厚く形成しておけば、保護膜３１２の除去が容易となる。例えば、保護膜３１１，３１２が溶解する有機溶剤にミラーチップ３００を浸漬し、保護膜３１２が除去された段階でミラーチップ３００を有機溶剤より取り出せば、より厚く形成されている保護膜３１１が形成されている状態が維持できる。
【００７８】
次いで、ミラーチップ３００を貼り合わせた駆動電極チップ３３１をパッケージ（不図示）にダイボンディングし、必要な端子部同士をワイヤホンディング工程によりワイヤで接続し、ポッティング工程を行った後、ミラーチップ３００に形成されている保護膜３１１を例えばアセトンなどの有機溶剤で除去するか、あるいは灰化処理などにより除去し、図１０（ｃ）に示すように、ミラー３０３ａが可動な状態の光スイッチ素子の実装までが完了する。
【００７９】
以上に説明したように、本実施の形態では、ミラーなどのパターンを形成した後これらをミラーチップに切り出す段階で、ミラーなどの可動部分が保護膜で覆われているようにした。また、ミラーチップを貼り合わせる段階においても、ミラーなどの可動部分の一面が保護膜で覆われているようにした。従って、本実施の形態によれば、チップへの切り出しやチップの貼り合わせなどの工程において、ミラーなどの可動部が、保護膜に覆われて固定された状態となっている。
【００８０】
この結果、本実施の形態によれば、工程の途中におけるミラーやトーションバースプリングなどの可動部分の欠損が防止される。また、保護膜３１１により、ミラー３０３ａの反射面へのダスト付着が抑えられ、マイクロマシンである光スイッチ素子を高い歩留まりで製造及び実装ができるようになる。また、本実施の形態によれば、工程数をあまり増加させることがない。
なお、上述では、マイクロマシンとして回動するミラーを備えた光スイッチを例にしたが、本発明の適用例はこれに限るものではない。例えば、連結部で連結された可動部が、ＳＯＩ層の平面方向に可動するマイクロマシンであっても、本発明が適用できることはいうまでもない。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、単結晶シリコン層に形成された可動部は、埋め込み保護膜が形成されるまでの間、いずれかの層や膜が接触し、動くことができない状態となっているようにした。
この結果、本発明によれば、ミラーなどの可動する部分を備えたマイクロマシンが、良品歩留まりの高い状態で製造できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図１１】従来よりあるマイクロマシンの製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図１２】
【符号の説明】
１００…ミラー基板、１０１…シリコン基板、１０２，１０２ａ…埋め込み絶縁層、１０３…単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）、１０３ａ…ミラー、１０３ｂ…トーションバースプリング（連結部）、１０４…保護膜（表面保護膜）、１０５…マスクパターン（フレーム形成用マスクパターン）、１０６…マスクパターン（可動部形成用マスクパターン）、１０７…保護膜（可動部保護膜）、１０８…金属膜（反射用金属膜）、１０９…保護膜（埋め込み保護膜）、１１０…金属膜（接続用金属膜）、１３１…基板、１３２ａ，１３２ｂ…ミラー駆動用電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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