(57)【要約】【課題】超小型電気機械システム（MEMS）ジャイロを作成するシステムにおいて、ジャイロの歩留まりを高める。【解決手段】テストシステム２０と製造システムからなるシステムにおいて、モータバイアスマップの生成と該モータバイアスマップに基づいてMEMSジャイロを生成することにより、ウェハ当たりの使用可能なMEMSジャイロの歩留まりを高めることができる。システムは、ウェハ上で深反応性イオンエッチャ２２用の最適モータバイアス経路を決定するように構成された要素を備えたプロセッサ３３、ウェハ上で各ジャイロに最も近いものと算出された最適モータバイアス経路に対応した向きに該ジャイロのパターンをインプリントするステッパ３５及びウェハにジャイロをエッチングする深反応性イオンエッチャ３７を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超小型電気機械システム（MEMS）ジャイロを作成するための方法であって、
モータバイアスマップを生成するステップと、
該モータバイアスマップに基づいて、MEMSジャイロを作成するステップ
からなることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、モータバイアスマップを生成するステップは、
試験ウェハ上で第１の方向に複数のジャイロをエッチングするステップと、
該エッチングした複数のジャイロのモータバイアス値を決定するステップと、
該決定されたモータバイアス値を記憶するステップと、
該記憶されたモータバイアス値に基づいて、モータバイアスマップを生成するステップと
からなり、
MEMSジャイロを作成するステップは、
前記生成されたモータバイアスマップに基づいて前記第１の方向に対応する第１の最適モータバイアス経路を決定するステップと、
該第１の最適モータバイアス経路を前記第１の方向から第１の角度だけ回転することにより第２の最適モータバイアス経路を決定するステップと、
作成する各ジャイロ毎に、前記最適モータバイアス経路のいずれが最も近い最適モータバイアス経路であるかを算出するステップと、
該算出された最も近い経路に対応する向きにウェハ上でジャイロを作成するステップとことからなることを特徴とする方法。
【請求項３】
超小型電気機械システム（MEMS）ジャイロを作成するシステムにおいて、
モータバイアスマップを生成するテストシステム（２０）と、
該テストシステム（２０）が生成した前記モータバイアスマップに基づいて、MEMSジャイロを作成する製造システム（３０）と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３記載のシステムにおいて、前記テストシステム（２０）は、
１以上の試験ウェハ上で第１の方向に複数のジャイロをエッチングする深反応性イオンエッチャ（２２）と、
該１以上の試験ウェハ上の該ジャイロのモータバイアス値を決定する試験装置（２４）と、
該モータバイアス値を記憶する記憶媒体（２６）と
を備え、
前記製造システム（３０）は
記憶装置（３４）と、
該記憶装置（３４）とデータ通信可能なプロセッサ（３３）であって、
前記テストシステムが作成したモータバイアスマップに基づいて第１の最適モータバイアス経路を決定するように構成された第１の要素と、
第２の最適モータバイアスを決定するように構成された第２の要素と、
作成する各ジャイロ毎に、最も近い最適モータバイアス経路を算出するように構成された第３の要素と
を備えるプロセッサ（３３）と、
該算出された最も近い経路に対応する向きに第２のウェハ上でジャイロを生成するジャイロ生成装置であって、
前記第２のウェハ上でジャイロ毎に最も近いものとして算出された最適モータバイアス経路に対応する向きに前記第２のウェハ上で該ジャイロのパターンをインプリントするステッパ（３５）と、
前記生成されたモータバイアスマップに対応する深反応性イオンエッチャ（３７）と
をそなえるジャイロ生成装置と
を備えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、深(deep)反応性イオンエッチング（DRIE）技術を使用して超小型電気機械システム（MEMS）ジャイロを生成するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
深反応性イオンエッチング（DRIE）技術を使用して超小型電気機械システム（MEMS）ジャイロを生成する現在の方法では、MEMSジャイロのある構造要素の角度に関して微妙な差が生じる。例えば、治具の角度がMEMSジャイロ装置の平面に対して完全に鉛直でない場合には、該MEMSジャイロ装置が駆動発振されたときに位置がずれてエラー源となってしまう。これらの差は特定のDRIE装置では、再現可能なパターンで各ウェハを横断して分散される。このモータバイアスが特定のリミットを超えると、ウェハ当たりの使用可能なMEMS数の歩留まり損に繋がる。
【発明の開示】
【発明の解決しようとする課題】
【０００３】
従って、MEMS ジャイロの作成及びウェハ当たりの歩留まりを高める上でモータバイアスの影響を低減する必要がある。
【課題を解決する手段】
【０００４】
本発明は、モータバイアスマップを生成して超小型電気機械システム（MEMS）ジャイロを作成し、且つ、該モータバイアスマップに基づいてMEMSジャイロを作成してウェハ当たりの使用可能MEMSジャイロの歩留まりを高める方法及びシステムから成る。斯かるシステムは、ウェハ上の所定の深反応性イオンエッチャに対して最適なモータバイアス系を決定するように構成された要素を備えたプロセッサ（プロセッサ）と、該ウェハ上でジャイロ毎に最も近いものとして算出された最適なモータバイアス経路に対応する向きに該ジャイロのパターンをインプリントするステッパと、前記ウェハ上で前記ジャイロをエッチする深反応性イオンエッチャとを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１は、システム１８の一例を示す概略図である。一実施例においては、システム１８はテストシステム２０及び製造システム３０を含む。テストシステム２０は、所定の深反応性イオンエッチング（DRIE）装置に対してモータバイアスマップを生成するように構成されている。製造システム３０は、斯かるモータバイアスマップを使用して、RRIE装置用の最適なモータバイアス経路をウェハ上に生成する。この最適経路は、次いで、１度又は複数回転され、初期のモータバイアス最適回路を回転して角度に関係する最適モータバイアス経路を追加生成する。製造システム３０は、また、ウェハ上で作成されるジャイロ毎に、該ウェハ上で該ジャイロに関して最も近い最適モータバイアス経路を決定して最適な向きを決定するように構成されている。製造システム３０は、更に、該決定された向きに基づいてMEMSジャイロを作成するように構成されている。製造システム３０は、ジャイロ生成装置を含むようにしても良く、該ジャイロ生成装置は、実施例によっては、DRIE装置を含む。
【０００６】
図２は、本発明の別の実施例にかかるテストシステム２０及び製造システム３０のより詳細な図である。テストシステム２０は深反応性イオンエッチ（DRIE）装置２２、試験装置２４及び記憶媒体２６を含む。実施例によっては、試験装置２４は、プローブスタンドと該プローブスタンドに取り付けたプローブとを含む（双方とも不図示）。製造システム３０は、プロセッサ３３及びステッパ装置３５とデータ通信可能にされた記憶装置３４を有するコンピュータ３２を含む。製造システム３０は、また、DRIE装置３７、ダイサー３８及び梱包装置３９を含む。
【０００７】
本実施形態では、エッチング工程用の単一な向きに向けられたMEMSジャイロ装置を有するウェハ（図示なし）がDRIE装置２２に設置されてエッチングされる。MEMSジャイロがウェハにエッチングされた後、試験装置２４を使用してウェハ上のジャイロのプロービング（探査）を行なう。試験結果をモータバイアスマップとして記録し、実施例によっては、記憶媒体２６に記憶しても良く、記憶媒体２６は、少なくとも斯かる時間の一部においてプロセッサ３３とデータ通信が可能にされる。本実施例では、試験装置２４はプロセッサ３３とデータ通信可能にされており、従って、コンピュータ３２は記憶媒体２６を使用することなく試験結果を直接記憶することができる。試験結果は記憶装置３４内にあっても良く、または、コンピュータ３２がかかる結果をハードドライブまたはその他の２次的な記憶媒体（図示なし）に記憶して良い。コンピュータ３２はプログラムを含み、該プログラムは記憶装置３４内にあり、斯かるプログラムによって、コンピュータ３２は、試験装置２４が生成したモータバイアスマップに基づいて、最適なモータバイアス経路を決定するようにプロセッサ（プロセッサ）３３へ命令を送る。次いで、プロセッサ３３内にあるプログラムが、プロセッサ３３に対して、ウェハの平面にあり且つウェハの中心に原点を有する座標系において、該最適モータバイアスの経路を１度以上回転するように命令して当該回転を実施させると共に、結果を記憶させる。この１度以上の回転角度は、ウェハ上にMEMSジャイロのパターンをインプリントするために使用するステッパの能力に基づいて決定される。
【０００８】
所望の最適モータバイアス経路全てが作成されると、コンピュータ３２は、新たなウェハ（不図示）上に作成するMEMSジャイロ毎に最適な向きを決定する。プロセッサ３３は、該ウェハ上に生成されるMEMSジャイロ毎に、どの最適モータバイアス経路が該MEMSジャイロに最も近いかを決定する。これらの結果が記憶装置３４または代替の記憶装置に記憶される。次いで、コンピュータ３２を使用してステッパ装置３５に命令を送り、ウェハを各ジャイロで適切な向きに露光する。実施例によっては、ステッパ装置３５は、各ジャイロを個々に露光する代わりに、ジャイロをブロック単位で所定の方向に露光するようにしても良い。ステッパ装置３５が例えばフォトリソグラフ処理によりMEMS装置の全ウェハを露光し終わると、該ウェハがDRIE装置３７に設置されてエッチングされる。
【０００９】
本実施例では、ウェハのエッチングが完了すると、ダイサー３８を使用してウェハからジャイロを分離する。その他の実施例では、ジャイロが、超音波加工またはエッチング等のその他の処理をウェハ全体に施してウェハから分離されるようにしても良い。ジャイロがウェハから分離し終わると、梱包装置３９が分離されたジャイロを梱包して販売またはしよう準備が整う。
【００１０】
図３は、MEMSジャイロの生成方法のフローチャートである。本実施形態の方法では、ブロック１００において、特定のDRIE装置を使用して１以上のウェハ上にMEMSジャイロを生成する。続いて、ブロック２００において、１以上のウェハに対してモータバイアスマップが作成され、これには最適モータバイアス経路が含まれる。ブロック３００で、MEMSジャイロが作成されたマップに基づいて生成される。
【００１１】
図４は、本発明の一実施例による図３のブロック２００に関する詳細な説明を付加したものである。最適なバイアス経路を含んだモータバイアスマップを作成する処理は、更に３つの工程を含むものとして、図４に示されている。第１は、ブロック２１０において、ウェハをモータバイアスの大きさ及び方向について試験する。これは、ウェハを電気的にプロービングして各MEMSジャイロを起動できる位置に設置した状態で、バイアス値を測定記憶することで実施するようにしても良い。次に、ブロック２２０で、ウェハの平面における空間的値とモータバイアス値とのマップすなわち関係を作成する。次いで、ブロック２３０において、作成されたマップを用いて最適モータバイアス経路を決定する。
【００１２】
図５は、本発明の一実施例による図３のブロック３００に関する詳細な説明を付加したものである。第１に、ブロック３１０において、回転角度を選択する。次に、ブロック３２０において、最適モータバイアス経路を角度毎に回転して最適モータバイアス経路の組合せマップを作成する。次いで、ブロック３３０において、ウェハ上に生成するMEMSジャイロ毎にどの最適モータバイアス経路が最も該MEMSジャイロに近いかを決定するとともに、得られた結果の値を対応する角度と一緒に記憶する。続いてブロック３４０では、先のブロックで決定した正しい角度まで回転した各MEMSジャイロ要素を備えたウェハをステッパにより露光する。次いで、ブロック３５０において、前記要素をウェハ内でエッチングすると共に、ブロック３６０において、当該部分をウェハから分離する。これに続いて、ブロック３７０で、当該要素の梱包を行なう。
【００１３】
図６は、本発明の一実施例により生成されたウェハのモータバイアスマップ４０の一例を示している。エッチング処理され且つ試験されたウェハが異なるモータバイアス値を示す様々な領域と共に図示されている。図示の例では、領域６０は、ゼロに最も近いモータバイアス値を備えた領域を表す。領域６２、６４、６６及び６８は、この例において、モータバイアス値が正の値で増加する領域を表す。図６から分かるように、これらの領域は必ずしも連続したものではない。領域６４は、領域６２のモータバイアス値より大きいが、領域６６のモータバイアス値より小さいモータバイアス値を有するMEMSジャイロの領域を表し、該領域は大部分が連続した帯内にあるものとして図示されているが、斯かる帯内若しくは隣接しないがその他の領域に囲まれる２つの領域を含む。領域７０、７２、７４及び７６は、この例のモータバイアスが負の値で増大する領域を示す。
【００１４】
図７は、３つの決定した最適モータバイアス経路４４、４６及び４８を含んだモータバイアスマップの一例を示す。これらの内の２つの最適モータバイアス経路４６及び４８は、最適モータバイアス経路４４の角度とに対応する初期値からそれぞれ４５°及び９０°回転されている。アイコン４２は、対応する最適モータバイアス経路４４、４６及び４８と一致したMEMSジャイロの向きを示す。
【００１５】
図８は、所定の最適モータバイアス経路に近いMEMSジャイロの方向分布の一例である。これらの値は、図５のブロック３３０において決定されたものに対応する。区域５０は、MEMSジャイロの第１の角度の領域を示す。例えば、一実施例では、この第１の角度は、座標系にたいして０°と定義することができ、斯かる座標系は、非回転の決定された最適モータバイアス経路に沿ったモータバイアスを最小限のものとする向きに対応した方向にジャイロを向けたときにウェハの平面内で確立され、各MEMSジャイロの中心に原点を有するものである。区域５２は、MEMSジャイロを第２の角度で回転する別の領域を示す。例えば、一実施例では、この角度は４５°とすることができ、各ジャイロの中心に位置する軸線の周りに各MEMSジャイロを反時計回りに回転することを示している。同様に、区域５４は、MEMSジャイロの回転の第３の領域を示す。一実施例では、この角度は９０°することができ、各ジャイロの中心に位置する軸線の周りに各MEMSジャイロを最初に０°と定義された向きから反時計回りに回転することを示している。他の実施形態では、異なる回転角度を用いることが可能である。例えば、第２及び第３の角度として、４５°及び９０°ではなく、１２０°及び２４０°とすることが可能である。使用する回転角度を更に小さくすることも、また大きくすることも可能であり、これにより、ウェハ上でのジャイロの向きを多様化することができる。これらの角度は、ウェハ上にMEMSジャイロのパターンをインプリントするのに使用するステッパの能力に基づいて決定される。また、非回転の最適モータバイアス経路に対応する初期のジャイロ向きを使用せず、代わりに０°の回転に対応する以外の回転のみを使用することが可能である。
【００１６】
図９は、露光されて上記に記載した処理に従って複数のジャイロ８２を生成したウェハ８０の一例を示す。本例では、ジャイロ８２がダイシングにより作成されている。これは、MEMSジャイロ間のラインが直線で図示されているからである。ジャイロ８２をこのように位置決めすることにより、ウェハ８０を容易にダイシングすることができる。
【００１７】
図１０は、本発明の更に別の実施例に従って露光されたウェハを示す。図１０では、ウェハ９０は、複数のMEMSジャイロ装置９２を有し、各ジャイロ装置が円により囲まれている。これらの円は、この例ではエッチングされたか若しくは超音波加工された領域を表す。パイレックスガラスから成る基板を使用した場合には、超音波加工を使用するのが好ましい。基板がシリコンより成る場合には、エッチングを使用して基板を完全にエッチングすることができる。
【００１８】
本発明の好適な実施例を上記の如く図示且つ説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく多くの変更を実施することが可能である。例えば、同一又は異なるコンピュータを使用して計算を実施するようにしても良い。また、最適経路及び生成するMEMSジャイロの配置を算出するのに使用したコンピュータ以外のコントローラによりステッパを制御するようにしても良い。従って、本発明の範囲は好適な実施例の開示により限定されるものではない。代わりに、本発明は全て冒頭の特許請求の範囲を参照して決定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例によるシステムの概略図である。
【図２】本発明の一実施例による図１に示したシステムの追加の構成要素を示す概略図である。
【図３】本発明の別の実施例によるMEMSジャイロの生成方法のフローチャートである。
【図４】本発明の前記別の実施例によるMEMSジャイロの生成方法のフローチャートである。
【図５】本発明の前記別の実施例によるMEMSジャイロの生成方法のフローチャートである。
【図６】ウェハのモータバイアスマップの一例を示す図である。
【図７】本発明の一実施例による最適モータバイアス経路を示すモータバイアスマップの一例を示す図である。
【図８】図７の最適モータバイアス経路に基づくジャイロの回転分布を示す一例を示す図である。
【図９】ダイシングを使用して分離するウェハ上に生成されたMEMSジャイロの一例を示す図である。
【図１０】エッチングを使用して分離されるウェハ上に生成されたMEMSジャイロの一例を示す図である。
【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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【外国語明細書】
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