JP7280381B2 - マイクロメカニカルウェハにダンパ構造を製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロメカニカルウェハにダンパ構造を製造するための方法に関する。

いくつかのＭＥＭＳセンサ（例えば回転速度センサ）は、設置場所および要件に応じて、振動を減衰させて保管しなければならない（例えば、エンジン室内のドライビングダイナミクスセンサなど）。ここで、様々な複雑な解決策が既に使用されており、それらの一部は、回路基板全体またはセンサモジュールをパッケージングで衝撃保護する。あるいは、マイクロメカニカルコンポーネントがシリコン構造に載置されることにより、Ｓｉチップレベルでマイクロメカニカルコンポーネントの振動減衰を行うことができる。これは、さらに、温度変動時の機械的応力を緩和することになる。

従来の解決策では、複数回の接着および非常に正確な位置決めを必要とする構造は困難であるか、複雑でありコストがかかっていた。ウェハレベルでダンパ構造を実現し、センサウェハに接続し、その後、一緒に個片化することで、より簡単でより正確な位置決めが可能になり、必要な作業ステップが少なくなる。

先に公開されていない独国特許出願１０２０１８２２２６８５．７号に、ダンパ構造を有するマイクロメカニカルデバイスを製造するための方法が記載されており、ここで、ダンパ構造は、ウェハレベルでマイクロメカニカルウェハに製造される。

さらに、半導体技術において、薄層を転写するための転写フィルムが知られている。

本発明の目的は、従来技術における既知の解決策よりも単純であり、できるだけ費用対効果も高い、マイクロメカニカルウェハにダンパ構造を製造するための代替の方法を提供することである。

本発明は、マイクロメカニカルウェハにダンパ構造を製造するための方法であって、
（Ａ）エッジ接着フィルムと、成形構造を備えた第１の面を有する成形ウェハとを提供するステップと、
（Ｂ）低い雰囲気圧でエッジ接着フィルムを成形ウェハの第１の面に載置するステップと、
（Ｃ）雰囲気圧を上昇させることによって、成形ウェハの第１の面にエッジ接着フィルムを密着させるステップと、
（Ｄ）成形構造に接着剤を充填するステップと、
（Ｅ）接着剤を硬化させてダンパ構造を形成するステップと、
（Ｆ）ダンパ構造をマイクロメカニカルウェハの第２の面に接続するステップと、
を含む方法に関する。

有利には、本発明による方法によって、上記の積層システムから直接成形されたダンパ構造をウェハレベルで形成することができ、マイクロメカニカルウェハに正確に位置決めすることができる。これには、ダンパとセンサとの間の位置決めおよび取付けの正確で複雑なステップが、センサとダンパとの対ごとに個別に行われる必要がなく、数千のセンサに対して一度に行われるという利点がある。ここでは、リソグラフィ分野からの既知の位置決め方法を、光学アライメント（位置合わせ）用の位置調整構造と共に、ウェハマスク位置調整に使用することができる。ダンパとセンサとのより正確であり反復可能な位置合わせにより、非常に適切なダンパ構造の設計および構成が実現可能になり、したがって要件に正確に合わせた振動減衰特性が実現可能になる。さらに、ダンパ構造を載置するためのステップは、有利には、ウェハスタックの薄層化（研削、研磨）およびその後のセンサとダンパの組合せの個片化（例えばソーイングまたはレーザ切断による）と適合させて組み合わせることができる。

本発明のさらなる有利な形態は、従属請求項で見ることができる。

マイクロメカニカルウェハにダンパ構造を製造するための本発明による方法を概略的に示す図である。 様々な成形構造の領域を有する成形ウェハの例を示す図である。 図３ａは、本発明による方法の例示的実施形態におけるステップ（Ｂ）を概略的に示す図である。図３ｂは、本発明による方法の例示的実施形態におけるステップ（Ｃ）を概略的に示す図である。 図４ａは、本発明による方法の例示的実施形態におけるステップ（Ｄ）を概略的に示す図である。図４ｂは、本発明による方法の例示的実施形態におけるステップ（Ｅ）を概略的に示す図である。図４ｃは、本発明による方法の例示的実施形態におけるステップ（Ｆ）を概略的に示す図である。 図５ａは、本発明による方法のさらなる例示的実施形態におけるステップ（Ｄ）を概略的に示す図である。図５ｂは、本発明による方法のさらなる例示的実施形態におけるステップ（Ｅ）を概略的に示す図である。図５ｃは、本発明による方法のさらなる例示的実施形態におけるステップ（Ｆ）を概略的に示す図である。図５ｄは、本発明による方法のさらなる例示的実施形態におけるステップ（Ｆ）を概略的に示す図である。

図１は、マイクロメカニカルウェハにダンパ構造を製造するための本発明による方法を概略的に示す。この方法は、以下のステップを含む。
（Ａ）エッジ接着フィルムと、成形構造を備えた第１の面を有する成形ウェハとを提供するステップ。

エッジ接着フィルム（英語：ｅｄｇｅ ｇｌｕｅ ｔａｐｅ；ＥＧＴ）は、好ましくはフレームまたはホルダ上に伸張され、成形ウェハの第１の面に載置するために提供される。成形構造を備えた第１の面を有する成形ウェハも同様に提供される。ここで、成形ウェハは、半導体ウェハ、特に従来のシリコンウェハでよい。しかし、成形ウェハは、構造化ガラス基板、特に例えばホウケイ酸から成るＵＶ透過性ガラス基板でもよい。成形構造は、本質的に、製造されるダンパ構造に対して相補的な構造またはネガである。エッジ接着フィルムおよび成形ウェハは、プロセスチャンバ、特に真空チャンバ内に提供される。

（Ｂ）低い雰囲気圧でエッジ接着フィルムを成形ウェハの第１の面に載置するステップ。
プロセスチャンバが排気される。次いで、エッジ接着フィルムが、成形ウェハの第１の面に載置される。

（Ｃ）雰囲気圧を上昇させることによって、成形ウェハの第１の面にエッジ接着フィルムを密着させるステップ。
プロセスチャンバ内の雰囲気圧が再び上昇される。空気（またはガス）が真空チャンバ内に再び流れ込むと、エッジ接着フィルムが成形ウェハ、特に成形構造に密着する。任意選択で、エッジ接着フィルムを加熱することもでき、それにより、成形構造がフィルムにさらに良好に転写される。したがって、熱を供給して、フィルムの密着および第１の面での成形構造の包囲を支援することができる。

（Ｄ）成形構造に接着剤を充填するステップ。
接着剤は、成形構造を充填するために使用される。接着剤は、本質的に将来のダンパ構造を形成する。さらに、接着剤は、マイクロメカニカルウェハの第２の面にもよく付着すべきである。接着剤として、例えば樹脂、特にＵＶ硬化樹脂が適している。あるいは、液体シリコーン（英語：ｌｉｑｕｉｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ ｒｕｂｂｅｒ；ＬＳＲ）、特にＵＶ硬化型ＬＳＲが適している。ＬＳＲの利点は、優れた振動減衰特性および優れた温度耐性である。

（Ｅ）接着剤を硬化させてダンパ構造を形成するステップ。
このステップで、ＵＶ硬化型接着剤は、好ましくは成形ウェハを通るＵＶ照射によって硬化される。ＵＶ活性化接着剤は、硬化前に照射される。接着剤の硬化は、熱によって支援することもできる。

（Ｆ）ダンパ構造をマイクロメカニカルウェハの第２の面に接続するステップ。
マイクロメカニカルウェハは、おもて面にある表面マイクロメカニカル構造と、反対側の裏面、通常は基板とを備えたウェハである。ダンパ構造は、マイクロメカニカルウェハの裏面に接続することができる。マイクロメカニカルウェハは、そのおもて面にカバーウェハを被せることができる。この場合、ダンパ構造をカバーウェハの外面に接続することもできる。したがって、マイクロメカニカルウェハの第２の面は、裏面またはカバー外面でよい。

本発明による方法の第１の例示的実施形態では、ステップ（Ｄ）で、まず、例えばポリエチレンテレフタレートから成るフィルム（ＰＥＴフィルム）が平坦なキャリアに提供され、次いで、接着剤がＰＥＴフィルムに塗布される。フィルムは、好ましくはＤＡＦテープ（英語：ｄｉｅ ａｔｔａｃｈ ｆｉｌｍ）である。プラスチックまたは他の適切な材料から成る他の単層または多層フィルムを使用することもできる。その後、ステップ（Ｅ）で接着剤が硬化される。これは、好ましくは、キャリアおよびＰＥＴフィルムを介した接着剤のＵＶ照射によって行われる。その後、キャリアが取り除かれる。ダンパ構造が成形ウェハから取り外され、ステップ（Ｆ）で、マイクロメカニカルウェハの第２の面に接続される。ダンパ構造は、選択的にＰＥＴフィルムまたはエッジ接着フィルムを有して、または有さずに、マイクロメカニカルウェハの第２の面に接続することができる。あるいは、ダンパ構造を、まずマイクロメカニカルウェハの第２の面に接続することができ、その後、成形ウェハが取り外される。

本発明による方法の第２の例示的実施形態では、ステップ（Ｄ）で既にマイクロメカニカルウェハが提供される。接着剤は、（エッジ接着フィルムによって間接的に）マイクロメカニカルウェハの第２の面または成形ウェハの第１の面に塗布される。その後、成形ウェハの第１の面とマイクロメカニカルウェハの第２の面とが、間に接着剤を挟んで押し合わされる。次いで、ステップ（Ｅ）における接着剤の硬化、およびステップ（Ｆ）におけるマイクロメカニカルウェハの第２の面とのダンパ構造の接続が、１つの製造ステップで行われる。好ましくは、ＵＶ活性化接着剤が使用され、ＵＶ活性化接着剤は、上記押し合わせの前にＵＶ放射で照射される。代替または追加として、接着剤は熱により硬化される。あるいは、ＵＶ硬化型接着剤が使用される。成形ウェハがＵＶ透過性であるとき、成形ウェハを通してＵＶ照射を行うことができる。このために、例えばホウケイ酸から成るガラスウェハを使用することができる。

接着剤の硬化後、成形ウェハがダンパ構造から取り外される。
任意選択で、さらに、ダンパ構造からエッジ接着フィルムを取り外すこともできる。
図２は、方法ステップ（Ａ）で提供される様々な成形構造の領域を備えた成形ウェハの例を示す。

図３ａおよびｂは、本発明による方法の例示的実施形態におけるステップ（Ｂ）および（Ｃ）を概略的に示す。成形ウェハ１が、真空チャンバ３内の加熱プレート２に位置決めされる（図３ａ）。

負圧、特に＜１ｍｂａｒの真空を加えた後、フレーム４に伸張されたエッジ接着フィルム５が成形ウェハ１に載置されるか、またはさらに加圧および加熱される。真空チャンバ内の雰囲気圧が上昇すると、エッジ接着フィルムが成形構造に密接し、温度が下がると再び固化する（図３ｂ）。

図４ａ、ｂ、およびｃは、本発明による方法の例示的実施形態におけるステップ（Ｄ）、（Ｅ）、および（Ｆ）を概略的に示す。成形ウェハ１は、エッジ接着フィルム５を上に向けて位置される。成形構造は、上から接着剤６で充填される。これは、個々の構造での正確な定量供給によって、または計量された量の中央塗布によって行うことができる。ここで、上から、マイクロメカニカルウェハ７、例えばキャップ付きセンサウェハが位置調整されて押し当てられる（図４ａ）。

接着剤６は、成形ウェハ１内の空間を埋め、ダンパ構造を形成する。接着剤またはＬＳＲは、例えば下側からのＵＶ照射８によって、または熱によって硬化され、マイクロメカニカルウェハと接続する（図４ｂ）。

最後に、エッジ接着フィルム５が成形ウェハ１から分離され、接着剤またはＬＳＲ６およびエッジ接着フィルム５から成るダンパ構造に接続されたマイクロメカニカルウェハ７が得られる（図４ｃ）。

図５ａ、ｂ、ｃ、およびｄは、本発明による方法のさらなる例示的実施形態におけるステップ（Ｄ）、（Ｅ）、および（Ｆ）を概略的に示す。成形ウェハ１は、エッジ接着フィルム５を上に向けて位置される。成形構造が、接着剤６で充填される。これは、個々の構造での正確な定量供給によって、または計量された量の中央塗布によって行うことができる。そこで、さらなるフレーム９により伸張されたＤＡＦテープ（英語：ｄｉｅ－ａｔｔａｃｈ ｆｉｌｍ）１０が、スタンプ１１によって上から押し当てられる（図５ａ）。

接着剤６は、エッジ接着フィルム５とＤＡＦテープ１０との間の成形ウェハ１内の空間を埋め、フィルムと共にダンパ構造を形成する。接着剤（またはＬＳＲ）６は、例えば下側からのＵＶ照射８によって、または熱によって硬化され、エッジ接着フィルム５およびＤＡＦテープ１０と接続する（図５ｂ）。

硬化後、スタンプ１１は上に移動し、ＤＡＦテープ１０、接着剤６、およびエッジ接着フィルム５の複合体を、さらなるフレーム９と共に成形ウェハ１から取り外すことができる。

その後、この構造をマイクロメカニカルウェハ７に位置調整することができ、ＤＡＦテープ１０がマイクロメカニカルウェハに接続される（図５ｃ）。
ＤＡＦテープ１０、接着剤またはＬＳＲ６、およびエッジ接着フィルム５から成るダンパ構造に接続されたマイクロメカニカルウェハ７が得られる（図５ｄ）。

１ 成形ウェハ
２ 加熱プレート
３ 真空室
４ フレーム
５ エッジ接着フィルム
６ 接着剤
７ マイクロメカニカルウェハ
８ ＵＶ照射
９ さらなるフレーム
１０ ＤＡＦテープ
１１ スタンプ

Claims (4)

1. マイクロメカニカルウェハにダンパ構造を製造するための方法であって、
   （Ａ）エッジ接着フィルムと、成形構造を備えた第１の面を有する成形ウェハとを提供するステップと、
   （Ｂ）低い雰囲気圧で前記エッジ接着フィルムを前記成形ウェハの前記第１の面に載置するステップと、
   （Ｃ）前記雰囲気圧を上昇させることによって、前記成形ウェハの前記第１の面に前記エッジ接着フィルムを密着させるステップと、
   （Ｄ）前記成形構造に接着剤を充填するステップと、
   （Ｅ）前記接着剤を硬化させてダンパ構造を形成するステップと、
   （Ｆ）前記ダンパ構造をマイクロメカニカルウェハの第２の面に接続するステップと、
   を含み、
   前記ステップ（Ｄ）で、まずフィルムが提供され、次いで前記接着剤が前記フィルムまたは前記エッジ接着フィルムに塗布され、その後、前記フィルムがスタンプで前記成形ウェハの前記第１の面に押し当てられ、
   前記ステップ（Ｅ）の後、前記スタンプが取り除かれる、方法。
2. 前記ステップ（Ｃ）で、前記エッジ接着フィルムが加熱されることを特徴とする請求項１に記載のダンパ構造を製造するための方法。
3. 前記スタンプの前記取り除き後、前記ダンパ構造が前記成形ウェハから取り外され、次いで前記ステップ（Ｆ）で前記マイクロメカニカルウェハの前記第２の面に接続される、請求項１または２に記載のダンパ構造を製造するための方法。
4. 前記スタンプの前記取り除き後、前記ダンパ構造が、前記ステップ（Ｆ）で前記マイクロメカニカルウェハの前記第２の面に接続され、次いで前記成形ウェハから取り外される、請求項１または２に記載のダンパ構造を製造するための方法。

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