JP6092590B2

JP6092590B2 - 光偏向器の製造方法

Info

Publication number: JP6092590B2
Application number: JP2012253818A
Authority: JP
Inventors: 広文千葉
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2032-11-20
Also published as: JP2014102361A

Description

本発明は、光スキャナ等に装備されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）光偏向器の製造方法に関する。

近年、画像表示装置の一形態として、光偏向器を用いて光源からの光を偏向してスクリーンに投影し、スクリーン上に画像を映し出すようにしたプロジェクションディスプレイが提案されている。光偏向器としては、例えば、半導体プロセスやマイクロマシン技術を用いたＭＥＭＳデバイスとして、半導体基板上にミラーや圧電アクチュエータ等の機構部品を一体的に形成したＭＥＭＳ光偏向器が挙げられる（例：特許文献１）。

この光偏向器では、圧電アクチュエータの一端が枠部（支持部）に連結されて支持され、この圧電アクチュエータが発生したトルクを他端に連結されたトーションバーに伝え、トーションバーの先に備え付けられたミラーを揺動（往復回動）させる。このような光偏向器は、小型で簡単な構造で大きな駆動力が得られるという利点がある。１つ１つの光偏向器素子はシリコンウェハを一括でパターン加工した後に、ダイシング工程により個片として切り出されてから、セラミック等のパッケージに実装されて製品となる。

光偏向器の素子構造は直径１ｍｍ程度のミラーを細いトーションバーで支持してアクチュエータに連結している。アクチュエータの動きによってトーションバーが捩れることによりミラーが揺動する。この揺動ミラーにレーザ光線を照射することにより１次元又は２次元の走査光線が得られる。ミラーの揺動を妨げないようにミラーの周辺には比較的広い空間が設けられている。特に、１つのミラーを直交する２つの回転軸線の回りに同時に揺動させる２次元光偏向器においては、可動部の領域が素子全体に占める割合が大きい。

このような素子構造に対して最も一般的なブレードダイシングで加工ウェハを各チップに個片化する工程において、高圧の純水が加工ウェハに当たる際に、ＭＥＭＳ光偏向器の素子構造が壊れてしまうという問題が発生する。

この問題を避けるために、加工ウェハ表面に保護テープを貼り付けるやり方もあるが、後で該テープを剥離する際にＭＥＭＳ光偏向器の素子構造が壊れてしまうという不具合が起こる。紫外線照射や加熱処理によってテープの粘着力が弱まるものを使用しても、加工ウェハ表面の複雑な構造に対しては１００％素子破損を防止することができない。テープを使わずにレジストを塗布して保護層とした場合でも、後でレジストを除去する際の工程で、素子構造が破損する不具合が発生する。

このような不具合を解決するための手段として、ウェハレベルでガラスウェハ等と接合しておいてミラーの揺動空間を確保してからダイシングするウェハレベルパッケージが近年開発されてきている。

図１５にウェハレベルパッケージの模式図を示す。図１５において、（ａ）はＭＥＭＳ光偏向器のパッケージ化ウェハ４００の斜視図、（ｂ）はパッケージ化ウェハ４００からチップとして切り出される光偏向器４０５の断面図である。各チップは、パッケージ化ウェハ４００の１区画に対応している。

図１５（ａ）において、パッケージ化ウェハ４００は、本体ウェハ４０１を、その表及び裏の両側から透明封止材ウェハとしての表側ガラスウェハ４０２及び裏側ガラスウェハ４０３により挟むサンドイッチ構造になっている。図１５（ａ）のパッケージ化ウェハ４００は、ダイシングライン４０４に沿って縦及び横にダイシングされることにより、複数の光偏向器４０５が切り出される。

図１５（ｂ）において、本体ウェハ４０１は、ＢＯＸ（Buried Oxide）層４１４と、ＢＯＸ層４１４の表側及び裏側に積層されるＳＯＩ（Silicon on Insulator）層４１５及びハンドル層４１６とを備えている。内部空間４１０は、光偏向器４０５の内部に形成され、ミラー部４１１及びアクチュエータ素子４１２は、ＳＯＩ層４１５に対するエッチングにより形成されたものであり、内部空間４１０は、表側ガラスウェハ４０２の下面、裏側ガラスウェハ４０３の上面及び本体ウェハ４０１の内周面により画成され、ミラー部４１１等を収容するとともに、ミラー部４１１の変位を許容する容積を有している。

図１５の構造の光偏向器４０５の場合には、ダイシング工程におけるミラー部４１１及びアクチュエータ素子４１２の構造破損の不具合はなくなる。しかしながら、光偏向器４０５では、シリコン貫通電極（ＴＳＶ）４０９を形成するか、ガラスウェハ４０２，４０３に貫通電極４１３を形成する必要があり、工程が複雑になるとともに、製造コストも増大するという問題がある。

特開２０１０−１２８１１６号公報

この問題を解消するために、図１５に示したようにパッケージ化ウェハ４００ではなく、光偏向器の裏側（光の入射側及び反射側とは反対側）のＤｅｅｐ−ＲＩＥ加工を先に実施して、裏側を支持基板に接合し、表側のレジストパターン形成後にブレードダイシングを先に実施してから、表側のＤｅｅｐ−ＲＩＥ加工を実施することにより、ダイシング時の素子破損を防止しながらも、通常のパッケージを利用できるようになる提案もある。

一方、ＭＥＭＳ光偏向器に対する要求仕様として、ミラー走査時のミラー変形の防止が近年議論されている。ミラーの変形は走査するレーザ光のスポット径を拡げたり歪めたりするので、スクリーン上の投射画像の品質の低下を招くからである。一般的な対応策として、ミラーの裏側に特許文献１／図２のような補強リブ構造を形成することが知られている。リブの厚みをミラーの厚みの３〜４倍に設計することにより、リブ構造によってミラーの曲げ応力に対する剛性が増大し、走査時のミラー変形を抑制することができる。

しかしながら、リブ構造の導入によりＭＥＭＳ光偏向器の製造工程において新たな不具合が生じる場合がある。すなわち、リブ構造という重量物をミラーの裏側に形成することにより、ＭＥＭＳ光偏向器の表側のＤｅｅｐ−ＲＩＥ加工に続いて、裏側をＤｅｅｐ−ＲＩＥ加工する際に、５０μｍ以下の薄いＳＯＩ層で構成された素子構造がリブ構造の重量に起因する応力によって、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ装置内にて破損してしまう。この不具合は、ダイシング工程の前のウェハプロセス工程で発生するため、前述のダイシング工程での素子破損防止策はいずれも役に立たない。したがって、上記のようなリブ構造を有するＭＥＭＳ光偏向器の製造工程の確立が課題となっている。

本発明の目的は、ウェハの裏側エッチング時及びダイシング時のミラー部の破損を適切に防止するとともに、破損防止策において使用するテープが原因になる問題を解消する光偏向器の製造方法を提供することである。

本発明の光偏向器の製造方法は、表側にミラー面を有するミラー部と、該ミラー部を収容する表側空間部分と該ミラー部の変位を許容する裏側空間部分とを画成する支持体とを備える光偏向器の製造方法であって、表側から裏側へ順番にＳＯＩ層、ＢＯＸ層及びハンドル層を有するウェハに対し、その表側からのＳＯＩ層のエッチングにより、ウェハの各区画の表側に前記表側空間部分と前記ミラー部の表側部分とを形成する第１工程と、第１工程後のウェハに対し、その表側に、所定の溶液に対して可溶性である液状被覆剤を塗布して被覆剤層を形成し、該被覆剤層の表側を覆う支持基板を当てる第２工程と、第２工程後のウェハに対し、前記被覆剤層を介して前記支持基板を固着するとともに前記被覆剤層を固化する第３工程と、第３工程後のウェハに対し、その裏側からのハンドル層及びＢＯＸ層のエッチングにより、ウェハの各区画の裏側に前記裏側空間部分と前記ミラー部の裏側部分とを形成する第４工程と、第４工程後のウェハに対し、その支持基板の表側に表側テープを貼着してから、該ウェハの裏側からウェハの各区画線に沿ってダイシングを行う第５工程と、第５工程後のウェハに対し、その裏側に、粘着力が紫外線照射により低下する裏側テープを貼着する第６工程と、第６工程後のウェハに対し、前記裏側空間部分の周輪郭よりも周輪郭が小さい開口を有するステンシルマスクを、該開口が前記裏側空間部分の内側になるように、前記裏側テープの裏側に当てる第７工程と、第７工程後のウェハに対し、裏側から紫外線を照射してから前記ステンシルマスクを分離する第８工程と、第８工程後のウェハに対し、該ウェハを前記所定の溶液に浸漬して前記被覆剤層及び前記支持基板を除去する第９工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ウェハに対し、表側からのミラー部の表側部分の形成後、表側に液状被覆剤を塗布して支持基板を固定した状態で、裏側からのエッチングや裏側からのダイシングを行い、その後、溶液に浸漬して、被覆剤層及び支持基板を分離するので、裏側エッチング時及びダイシング時のミラー部の破損を防止することができる。

本発明によれば、ウェハの裏側に裏側テープを貼着した後、開口付きのステンシルマスクを裏側に当てて裏側に紫外線を照射する。これにより、裏側テープは、ミラー部の裏側部分に接触する部位において粘着力を十分に低下される。この結果、液状被覆剤を分離する浸漬溶液がウェハから除去される時に、ミラー部が浸漬溶液の表面張力により裏側テープの方へ連行されて、ミラー部の裏側部分の下端が裏側テープに接触しても、該下端が裏側テープに貼着することが回避される。こうして、ミラー部の裏側部分の下端が裏側テープに貼着することに因りミラー部が、陥没状態のまま元の高さに戻らずに、破損する恐れが防止される。

本発明において、第４工程で形成するミラー部の裏側部分にリブを設けることができる。

この場合、ミラー部の補強のためにミラー部の裏側にリブが付加されるので、ミラー部の重量が増大し、ダイシング時にミラー部の破損の可能性が増えるが、第３工程でウェハの表側を支持基板で支持してから、第４工程でウェハの裏側からのエッチングによるリブの形成を行い、第５工程でダイシングを行うことにより、第４及び第５工程でのミラー部の破損を確実に防止することができる。

また、本発明において、前記光偏向器は、前記ミラー部と前記支持体との間に介在して前記ミラー部と共に変位する可動構造部を備え、該可動構造部は、前記第１工程において前記ミラー部の表側部分と共に形成される表側部分と、前記第４工程において前記ミラー部の裏側部分と共に形成される裏側部分とを有することが好ましい。

この場合、可動構造部の裏側部分が第９工程において裏側テープに貼着することが防止されるので、可動構造部の破損を防止することができる。

光偏向器の構成図。ミラー部の構造を示す図。ＭＥＭＳ光偏向器のチップ構造を示す図。２軸ＭＥＭＳ光偏向器の作製方法の第１部分の工程図。図４の工程に続く工程を示す図。図５の工程に続く工程を示す図。図６の工程に続く工程を示す図。図７の工程に続く工程を示す図。図８の工程に続く工程を示す図。図９の工程に続く工程を示す図。図１０の工程に続く工程を示す図。図１１の工程に続く工程を示す図。図１２の工程に続く工程を示す図。ステンシルマスクの斜視図。従来技術としてのウェハレベルパッケージの模式図を示す。

以下、本発明の方法で製造される光偏向器の例について説明する。図１に示す光偏向器１は、中心に配置されるミラー部２、ミラー部２を外側から包囲する内側矩形枠部３、及び内側矩形枠部３を外側から包囲する表外側矩形枠部分４を備えている。なお、光偏向器１の外側矩形枠部２４（本発明の支持体の一例）は、表外側矩形枠部分４と、後述の図３の裏外側矩形枠部分２３とから構成される。

説明の便宜上、光偏向器１の縦方向及び横方向を、それぞれ表外側矩形枠部分４の短辺に平行な方向及び長辺に平行な方向と定義する。図１では、左斜め下−右斜め上が光偏向器１の縦方向であり、左斜め上−右斜め下が光偏向器１の横方向となる。また、光偏向器１が、光を入射及び反射する側を光偏向器１の表側と定義し、表側とは反対側を光偏向器１の裏側と定義する。さらに、光偏向器１の表側及び裏側を適宜、光偏向器１の正面側及び背面側という。

１対のトーションバー５は、その軸線を縦方向に揃えて、ミラー部２に対して縦方向両側に配設され、ミラー部２に先端側を結合している。トーションバー５の基端側は内側矩形枠部３の横辺の内周側の中心部に結合している。なお、トーションバー５の基端側は内側矩形枠部３から離れていてもよい。その場合、トーションバー５の基端部は内側アクチュエータ６のみにより内側矩形枠部３に支持される。

１対の内側アクチュエータ６は、カンチレバー式の圧電アクチュエータであり、各トーションバー５の横方向両側に配設され、先端側をトーションバー５の基端部に結合し、基端側を内側矩形枠部３の縦辺部に結合している。内側アクチュエータ６は、トーションバー５の基端部をトーションバー５の軸線回りに所定の振動数で往復回動させて、ミラー部２を第１回転軸線の回りに往復回動させる。

ここで、第１回転軸線とは、ミラー部２の中心を通りかつトーションバー５の軸線に対して平行な直線と定義する。後述の第２回転軸線とは、ミラー部２の中心において第１回転軸線とほぼ直交する直線と定義する。第１及び第２回転軸線は後述のミラー面１０上に定義される直線となっている。

圧電式の１対の外側アクチュエータ７は、内側矩形枠部３に対して横方向両側に配設され、４つのカンチレバーが直列に結合した構造となっており、基端側において表外側矩形枠部分４の縦辺部に結合し、先端側において内側矩形枠部３の縦辺部に結合している。各外側アクチュエータ７は、それを構成する全カンチレバーの先端側を基端側に対して表側及び裏側のいずれかに一斉にかつ所定の周期で交互に撓ませて、ミラー部２を第２回転軸線の回りに往復回動させる。

電極パッド８，９は、表外側矩形枠部分４の一方及び他方の縦辺部の表側の面にそれぞれ配備され、光偏向器１内の配線を介して内側アクチュエータ６及び外側アクチュエータ７の電極端子に接続されている。

図２を参照して、ミラー部２の構造を詳細に説明する。図２において、（ａ）はミラー部２の背面図、（ｂ）はミラー部２の側面図である。ミラー面１０は、ミラー部２の表側の面として形成され、表側の一定方向からの入射光を、法線の向きに応じた反射角度で表側に反射する。環状リブ１１は、ミラー部２の裏側に立設され、ミラー部２の本体の円形周縁に沿って円周壁状に形成される。環状リブ１１は、ミラー部２を補強して、ミラー部２の往復回動中のミラー面１０の歪みを抑制する。

上記のように構成された光偏向器１によれば、ミラー部２は、内側アクチュエータ６及び外側アクチュエータ７の作動により第１及び第２回転軸線の回りにそれぞれの所定の周期で往復回動する。そして、図示していない光源（例：レーザ光源）からの一定方向の光が表側からミラー面１０に入射されると、ミラー部２は、該光を第１及び第２回転軸線の回りの回転角に応じた角度で反射して、表側に出射する。この出射光は、横方向及び縦方向へ所定の走査角範囲かつ所定の振動数で往復する走査光となる。

光偏向器１とその光源は、例えば、プロジェクタ、バーコードリーダ、レーザプリンタ、レーザヘッドアンプ、又はヘッドアップディスプレイ等に装備される光スキャナに用いられる。

ここで、図３を参照して、ＭＥＭＳ光偏向器１のチップ構造について説明する。光偏向器１は、表側から裏側へ順番に積層体１５、ＳＯＩ層１６、酸化膜のＢＯＸ層１７、ハンドル層１８、酸化膜の接合層１９及び支持基板２０で構成される。支持基板２０は例えばシリコンウェハ又はガラスである。

積層体１５は、裏側（図３の下側）から表側へ順番に、Ｔi（チタン。ＴｉＯxでも可）から成る下部電極密着層３１、Ｐｔ（プラチナ）から成る下部電極層３２、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）から成る圧電素子層３３、Ｐｔ（プラチナ）から成る上部電極層３４を有している。積層体１５は、さらに被覆層３７を有し、被覆層３７は、ＳiＯ_２（二酸化ケイ素）から成り、下部電極密着層３１、下部電極層３２、圧電素子層３３及び上部電極層３４の表面を被覆している。

ＳＯＩ層１６はＳi（ケイ素）から成る。ＢＯＸ層１７は酸化膜としてのＳiＯ_２（二酸化ケイ素）から成る。ハンドル層１８はＳi（ケイ素）から成る。接合層１９はＳiＯ_２（二酸化ケイ素）から成る。支持基板２０はＳi（ケイ素）の層から成る。

積層体１５及びＳＯＩ層１６からは、ＭＥＭＳ構造物として、ミラー部２、表外側矩形枠部分４、内側アクチュエータ６、外側アクチュエータ７及び電極パッド８，９が作製される。環状リブ４０は、環状リブ１１と高さを揃えて、内側矩形枠部３の裏側の周辺に沿って立設され、内側矩形枠部３の剛性を高めている。

環状リブ１１，４０及び裏外側矩形枠部分２３は、ＭＥＭＳ構造物としてハンドル層１８から形成される。裏外側矩形枠部分２３は、内外周の輪郭が表外側矩形枠部分４と同一になっている。表外側矩形枠部分４及び裏外側矩形枠部分２３は、相互に接合し、外側矩形枠部２４を構成する。

内周側空間２７は、外側矩形枠部２４の内周側に画成され、表側からのＳＯＩ層１６のエッチングにより表側空間部分を形成され、また、裏側からのＢＯＸ層１７及びハンドル層１８のエッチングにより裏側空間部分を形成される。内周側空間２７は、ミラー部２、内側アクチュエータ６及び外側アクチュエータ７の可動構造部を収容しつつ、それら可動構造部の変位を許容する空間となっている。なお、内側アクチュエータ６及び外側アクチュエータ７は、ミラー部２と外側矩形枠部２４との間に介在する可動構造部の一例である。

次に、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の薄膜をアクチュエータに用いる圧電駆動型の２軸ＭＥＭＳ光偏向器を製造するときの工程Ｓ１〜Ｓ２０（製造方法）について説明する。

図４〜図１２は、ウェハにおいて、１つの２軸ＭＥＭＳ光偏向器のチップの範囲のみを図示している。工程Ｓ１〜Ｓ２０は、ウェハに対して実施され、１つのウェハから複数の２軸ＭＥＭＳ光偏向器のチップが一括で製造される。工程Ｓ１〜Ｓ２０におけるウェハ全体の構造図は省略しているが、ウェハのどの区画（最終的にチップになる区画）も、図示の工程Ｓ１〜Ｓ２０における断面構造と同一の断面構造となる。

図４の工程Ｓ１を示す断面左右の波形は、図示の構造が横方向に続いていることを意味している。この波形は、工程Ｓ２以降の構造図では、省略している。以下、工程Ｓ１〜Ｓ２０の各工程の終了段階のＭＥＭＳ加工ウェハを符号「１０１」〜「１２０」で示す。

図４の工程Ｓ１では、工程Ｓ１の前の工程（図示せず）の終了段階のＳＯＩウェハ１００の表面に拡散炉によって厚さ５００ｎｍの熱酸化シリコン膜の熱絶縁層３０を形成した。

工程Ｓ１の前の工程の終了段階のＳＯＩウェハ１００は、裏側から順番に接合層１９、ハンドル層１８、ＢＯＸ層１７及びＳＯＩ層１６から成る。寸法を例示すると、ＳＯＩ層１６の厚みは５０μｍ、ＢＯＸ層１７の厚みは２μｍ、ハンドル層１８の厚みは４００μｍである。

工程Ｓ２では、Ｓｉウェハ１０１の表側にスパッタ法によってＴｉ層及びＰｔ層をそれぞれの厚みが５０ｎｍ及び１５０ｎｍになるように順次成膜した。Ｔｉ層及びＰｔ層はそれぞれ下部電極密着層３１及び下部電極層３２を構成する。なお、図４〜図１２では、下部電極層３２のみ示し、下部電極密着層３１の図示は省略している。

次に、反応性アーク放電イオンプレーティング法によって圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛（以下ＰＺＴ）の膜を厚み３μｍで下部電極層３２上に成膜し、圧電ＰＺＴ膜の圧電素子層３３を形成した。その後、スパッタ法によってＰｔ層の上部電極層３４を厚み１５０ｎｍで圧電素子層３３上に成膜した。

工程Ｓ３では、基板表面にフォトリソ技術及びドライエッチング技術により、非共振駆動で内側矩形枠部３を駆動する外側アクチュエータ７と、ミラー部２の共振駆動用の内側アクチュエータ６とに対応するパターン（可動構造部の表側部分の一例）を形成する。工程Ｓ３は本発明の第１工程に相当する。

まず、上部電極層３４と圧電素子層３３のパターニングを行い、外側アクチュエータ７に対応する上部電極及び圧電ＰＺＴ膜と、内側アクチュエータ６に対応する上部電極及び圧電ＰＺＴ膜のパターンを形成した。同様に、下部電極層３２とその下の絶縁層３０もパターニングを行い、外側アクチュエータ７について下部電極及び酸化シリコン膜、内側アクチュエータ６について下部電極及び酸化シリコン膜のパターンを作製した。

工程Ｓ４では、工程Ｓ３のウェハ１０３の表面全体にプラズマＣＶＤで厚み５００ｎｍの酸化シリコン膜の被覆層３７を形成する。

図５の工程Ｓ５では、基板表面にフォトリソでレジストパターンを形成して、ドライエッチングで一部の酸化シリコン膜を除去し、下部電極及び上部電極に対応するコンタクトホール１７６と、単結晶シリコンを加工する箇所１７７の酸化シリコンをドライエッチングで除去する。

工程Ｓ６では、フォトリソでレジストパターンを形成してからＡｌＣｕ（１％Ｃｕ）膜をスパッタ成膜し、リフトオフにより配線パターンを形成する。すなわち、ＰＺＴアクチュエータの下部電極と上部電極を光偏向器外周部の電極パッドへＡｌＣｕ膜の配線１８０を介して電気的に接続する。

工程Ｓ７では、フォトリソでレジストパターンを形成してからＴｉ、Ａｇを順次スパッタ成膜し、リフトオフによってミラー部２のミラー面１０の層１８７を形成する。

ここまでの工程で、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥによるシリコン加工の前工程が完了する。その後のシリコン加工の工程について以下に説明する。

工程Ｓ８では、表側のＳＯＩ層１６をＤｅｅｐ−ＲＩＥでエッチングしてミラー部２、内側矩形枠部３（図３）、表外側矩形枠部分４、トーションバー５、内側アクチュエータ６及び外側アクチュエータ７を形成する。内側矩形枠部（図３）、トーションバー５、内側アクチュエータ６及び外側アクチュエータ７は、本発明の可動構造部に相当する。

図６の工程Ｓ９では、加工したＳＯＩ層１６の上にスピンナー装置等を用いて液状ワックスを塗布してエッチング加工でできた構造の段差を埋め、平坦なワックス層（可溶性の被覆剤層の一例）１９０を形成する。

工程Ｓ１０では、１００℃〜１５０℃に加熱したウェハ１０９のワックス層１９０の上に支持基板１９２を置き、適切な加重（例：１ｋＮ）をかけながら冷却することにより、ワックス層１９０を固化して、ウェハ１０９に支持基板１９２を仮接合する。この時、真空中で貼り合わせると空気ボイドを含まない良好な接合状態を形成できる。

工程Ｓ９と工程Ｓ１０の内、支持基板１９２を置くまでの工程部分とは、本発明の第２工程に相当する。工程Ｓ１０の内、支持基板１９２を置いた以降は、本発明の第３工程に相当する。

工程Ｓ１１では、接合層１９及びハンドル層１８をＤｅｅｐ−ＲＩＥでエッチング加工し、ミラー裏側のリブ構造部分１９７とミラーの揺動空間部分１９８と内側矩形枠部３のリブ構造部分１９９を形成する。

工程Ｓ１２では、ＢＯＥ（Buffered Oxide Etch）処理によって埋め込み酸化膜（ＢＯＸ層１７）も除去する。これにより、ミラー裏側のリブ１１（図３も参照）と内側矩形枠部３のリブ４０（図３も参照）と内周側空間２７（図３も参照）が完成する。工程Ｓ１２は本発明の第４工程に相当する。

図７の工程Ｓ１３では、支持基板１９２側に、リムに張ったＵＶ（紫外線）タイプのダイシングテープ（表側テープの一例）２０４を貼り付ける。

工程Ｓ１４では、ハンドル層の裏側を上側にしてブレードダイシング装置にて、仮接合した支持基板ごと所定のダイシング線としての区画線に沿ってフルダイス２０８を行って、個々のチップ（本発明のウェハの各区画に相当）に分離する。工程Ｓ１３，Ｓ１４は本発明の第５工程に相当する。

図８の工程Ｓ１５では、リムに張った別のＵＶタイプのダイシングテープ２１０（裏側テープの一例）にハンドル層１８の裏側を貼着して、支持基板１９２側に貼り付けたダイシングテープ２０４に対してＵＶ光を照射（紫外線照射）し、ダイシングテープ２０４を剥離・除去する。このことは、ウェハをダイシングテープ２０４からダイシングテープ２１０に載せ替えたことになる。工程Ｓ１５は本発明の第６工程に相当する。

図９の工程Ｓ１６では、工程Ｓ１５のウェハ１１５の裏側からダイシングテープ２１０にステンシルマスク２１３を当てる。ステンシルマスク２１３の詳細は図１４に示される。図１４は、ステンシルマスク２１３をダイシングテープ２１０側から見ている。ステンシルマスク２１３は、例えば厚さが２〜３ｍｍのステンレス板から成り、ウェハ１１５の裏面を完全に覆う広さを有し、格子状の配列で複数の開口２１４を有している。１つのステンシルマスク２１３における開口２１４の個数は、ウェハ１１５から製造される光偏向器のチップの個数に等しい。

ステンシルマスク２１３は、また、四隅にマークパターン２１５を有している。マークパターン２１５は、十字状の凸部として形成され、ダイシングテープ２１０にステンシルマスク２１３を当てる際に、ウェハ１１５の四隅の十字状の凹部としてのアライメントマーク（図示せず）に嵌合して、位置決めされる。ステンシルマスク２１３は、１回ごとに使い捨てされるものでなく、繰り返し使用されるものになっている。

図９の工程Ｓ１６に戻る。ステンシルマスク２１３がウェハ１１５に位置決めされて、ウェハ１１５に固定された状態で、開口２１４について説明する。開口２１４は、中心をウェハ１１５の内周側空間２７の中心軸線上とされ、周輪郭線が内周側空間２７の周輪郭線の内側になっている。開口２１４の周輪郭線は、内周側空間２７の中心軸線の方向視で、環状リブ４０の外周より外側になっている。

工程Ｓ１６では、ステンシルマスク２１３がウェハ１１５に固定された後、ウェハ１１５の裏側からＵＶ（紫外線）光２１７が照射される。ダイシングテープ２１０は、開口２１４により裏側に露出する露出部分２１９と、ステンシルマスク２１３により露出を阻止される非露出部分２２０とに区分される。ダイシングテープ２１０は、ステンシルマスク２１３を介してＵＶ光２１７を照射され、これにより、露出部分２１９は、露光されて、貼着力は低下する。これに対し、非露出部分２２０は、露光を免れ、貼着力を維持する。

図１０の工程Ｓ１７では、ウェハ１１６（工程Ｓ１６）からステンシルマスク２１３が外される。工程Ｓ１６においてウェハ１１５の裏側にステンシルマスク２１３を固定する工程部分は、本発明の第７工程に相当する。工程Ｓ１６においてウェハ１１５の裏側からＵＶ（紫外線）光２１７を照射する工程部分と、工程Ｓ１７とは、本発明の第８工程に相当する。

図１１の工程Ｓ１８では、工程Ｓ１７のウェハ１１７を、ダイシングテープ２１０ごと、ＩＰＡ溶液中に浸漬する。数１０分から数時間の浸漬により液状ワックスがＩＰＡ溶液に溶解し、ウェハ１１７に仮接合された支持基板１９２が剥離・除去される。

図１２の工程Ｓ１９では、ＩＰＡ溶液は、ウェハ１１７の乾燥に伴い、液面が低下し、内周側空間２７におけるＩＰＡ溶液の液面低下は、ミラー部２と内側矩形枠部３と内側アクチュエータ６と外側アクチュエータ７とを含む可動構造部をＩＰＡ溶液の表面張力によりダイシングテープ２１０の方へ内周側空間２７の中心部の近いものほど大きく連行する。この結果、環状リブ１１，４０の先端はダイシングテープ２１０に接触する。

もし、環状リブ１１，４０の先端が接触するダイシングテープ２１０の部位に貼着力が残っていれば、環状リブ１１，４０は、ダイシングテープ２１０に貼着され、その後、ＩＰＡ溶液が内周側空間２７から完全に消えても、環状リブ１１，４０の先端がダイシングテープ２１０に貼着したまま、内周側空間２７内へ大きく陥没したままとなり、これら可動構造部の損傷の原因になる。

しかしながら、環状リブ１１，４０の先端は、工程Ｓ１６（図９）において粘着力が十分に低下した露出部分２１９に接触するので、ダイシングテープ２１０への貼着は、回避され、ＩＰＡ溶液が内周側空間２７からほぼ消失しだい、可動構造部は、図１３の工程Ｓ２０で示すように、元の高さに戻る。こうして、ダイシングテープ２１０上にＭＥＭＳ光偏向器のチップ１２０が整列した状態のワークが得られる。工程Ｓ１８，Ｓ１９は本発明の第９工程に相当する。

この後、ダイシングテープ２１０をエキスパンドしてＭＥＭＳチップ間の距離を拡げてから同テープにＵＶ光を照射して粘着力を低下させれば、各チップ１２０を個片としてピックアップできる状態になる。

その後、電気的な検査によってＰＺＴ膜及び配線の電気特性を評価して不良チップにマーキングした後、良品のチップ１２０のみをセラミックパッケージに実装して、ＭＥＭＳ光偏向器パッケージが完成する。

本実施形態では最も単純な大気開放型のパッケージ形態とした。光源からのレーザ光は直接、ＭＥＭＳ光偏向器の可動ミラーで反射走査され、画像投影に利用される。

ミラー部本体の厚さをλとすると、ミラー裏側に補強リブ構造を導入した結果、ミラー部本体の静的な面変形が、導入前の(１／４)λ以下から(１／８)λ以下に向上し、走査レーザ光の拡がり及び歪みが低減した。また、ワックスでＳＯＩ層の加工構造を保護したため、ダイシング時の高圧純水の影響を受けることなく、ミラー面の反射率も８５％以上を示した。

このＭＥＭＳ光偏向器パッケージに対して、水平軸走査用の共振アクチュエータにＶｐｐ＝２０Ｖ、駆動周波数（共振周波数）１７ｋＨｚの交流電圧を印加し、垂直軸走査用の非共振アクチュエータにはＶｐｐ＝２０Ｖ、駆動周波数６０Ｈｚの交流電圧を印加したところ、水平軸で±１２°、垂直軸で±８°の機械的振れ角が観測された。ダイシング工程でのミラー周辺部のダメージがないため、ウェハ内の良品率は９０％を超え、振れ角と共振周波数のばらつきも±３％以内と非常に良好な歩留りを示した。

本発明を実施形態について説明したが、本発明は、該実施形態に限定されることなく、要旨の範囲内で種々に限定して実施することができる。

例えば、実施形態では、ミラー部について裏側から加工する部分はリブとなっているが、本発明の第４工程で裏側からエッチングによる形成するミラー部の裏側部分は、ミラー部のリブに限定することなく、リブ以外の裏側部分、例えば裏面そのものとすることもできる。

液状被覆剤としては、表側からのエッチングにより生じた段差を平滑にならして支持基板をウェハ本体に固着し、かつ所定の溶液内への浸漬により溶解可能であるという条件を充足すれば、実施形態の液状ワックス以外の被覆剤を採用することができる。

図６の工程Ｓ９では、イソプロピルアルコールに可溶な液状ワックスを用いているが、本発明の液状被覆剤は、アルカリ性溶液に可溶な液状被覆剤を用いることができる。

図１４の開口２１４は、環状リブ４０の外周輪郭に合わせて矩形になっているが、本発明のステンシルマスクの開口は、可動構造部の裏側部分の外周輪郭に合わせてその他の周輪郭とすることができる。また、本発明のステンシルマスクは、紫外線を遮断し、開口２１４を形成し易く、かつ所定の強度を有するものであれば、ステンレス以外の材料を使用することができる。

１・・・光偏向器、２・・・ミラー部、１０・・・ミラー面、１６・・・ＳＯＩ層、１７・・・ＢＯＸ層、１８・・・ハンドル層、１４・・・外側矩形枠部（支持体）、１７・・・内周側空間（表側空間部分及び裏側空間部分）、１９０・・・ワックス層（被覆剤層）、１９２・・・支持基板、２０４・・・ダイシングテープ（表側テープ）、２１０・・・ダイシングテープ（裏側テープ）、２１３・・・ステンシルマスク、２１４・・・開口。

Claims

表側にミラー面を有するミラー部と、該ミラー部を収容する表側空間部分と該ミラー部の変位を許容する裏側空間部分とを画成する支持体とを備える光偏向器の製造方法であって、
表側から裏側へ順番にＳＯＩ層、ＢＯＸ層及びハンドル層を有するウェハに対し、その表側からのＳＯＩ層のエッチングにより、ウェハの各区画の表側に前記表側空間部分と前記ミラー部の表側部分とを形成する第１工程と、
第１工程後のウェハに対し、その表側に、所定の溶液に対して可溶性である液状被覆剤を塗布して被覆剤層を形成し、該被覆剤層の表側を覆う支持基板を当てる第２工程と、
第２工程後のウェハに対し、前記被覆剤層を介して前記支持基板を固着するとともに前記被覆剤層を固化する第３工程と、
第３工程後のウェハに対し、その裏側からのハンドル層及びＢＯＸ層のエッチングにより、ウェハの各区画の裏側に前記裏側空間部分と前記ミラー部の裏側部分とを形成する第４工程と、
第４工程後のウェハに対し、その支持基板の表側に表側テープを貼着してから、該ウェハの裏側からウェハの各区画線に沿ってダイシングを行う第５工程と、
第５工程後のウェハに対し、その裏側に、粘着力が紫外線照射により低下する裏側テープを貼着する第６工程と、
第６工程後のウェハに対し、前記裏側空間部分の周輪郭よりも周輪郭が小さい開口を有するステンシルマスクを、該開口が前記裏側空間部分の内側になるように、前記裏側テープの裏側に当てる第７工程と、
第７工程後のウェハに対し、裏側から紫外線を照射してから前記ステンシルマスクを分離する第８工程と、
第８工程後のウェハに対し、該ウェハを前記所定の溶液に浸漬して前記被覆剤層及び前記支持基板を除去する第９工程とを備えることを特徴とする光偏向器の製造方法。
請求項１記載の光偏向器の製造方法において、
前記第４工程で形成する前記ミラー部の裏側部分はリブであることを特徴とする光偏向器の製造方法。
請求項１又は２記載の光偏向器の製造方法において、
前記光偏向器は、前記ミラー部と前記支持体との間に介在して前記ミラー部と共に変位する可動構造部を備え、
該可動構造部は、前記第１工程において前記ミラー部の表側部分と共に形成される表側部分と、前記第４工程において前記ミラー部の裏側部分と共に形成される裏側部分とを有していることを特徴とする光偏向器の製造方法。