JP5934621B2 - 光偏向器の製造方法 - Google Patents

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（弾性梁）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次元または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不具合が発生する。

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、後で同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、同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１１にウェハレベルパッケージの模式図を示す。図１１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の１区画としての１つのチップとしての光偏向器４０５の断面図である。

図１１（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１１（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１１（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１１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１１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広く知られている。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。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のために、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ装置内にて破損してしまうものである。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に、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。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ことができる光偏向器の製造方法を提供することである。

第１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、表側を被覆した被覆剤層を形成し、さらに、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第１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、その裏側に第２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、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７工程とを備えることを特徴とする。

第１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。

第２発明の光偏向器の製造方法では、第１発明の第４工程で形成するミラー部の裏側部分はリブである。

第２発明によれば、ミラー部の補強のためにミラー部にリブを付加する場合、リブはミラー部の裏側に形成される。このリブの付加によって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。

第３発明の光偏向器の製造方法は、第１又は第２発明において、前記支持基板が、シリコンウェハ又はガラスであることを特徴とする。

第３発明によれば、安価で信頼性の高い支持基板を使用することができる。

第４発明の光偏向器の製造方法は、第１〜第３発明において、前記液状被覆剤が、液状ワックスであり、前記所定の溶液は、イソプロピルアルコール又はアルカリ性溶液であることを特徴とする。

第４発明によれば、液状被覆剤及び溶液の信頼性を高めて、液状被覆剤及び支持基板の固定及び分離を円滑化することができる。

第５発明の光偏向器の製造方法は、第１〜第４発明において、前記第１及び第２テープが、紫外線により粘着力が低下する性質をもつものであることを特徴とする。

第５発明よれば、チップの捕捉及び分離についてテープの信頼性を高めることができる。

光偏向器の構成図。 ミラー部の詳細な構造図。 ＭＥＭＳ光偏向器のチップ構造図。 ＭＥＭＳ光偏向器の製造方法の主要工程全体の前側部分の工程図。 ＭＥＭＳ光偏向器の製造方法の主要工程全体の後ろ側部分の工程図。 ２軸ＭＥＭＳ光偏向器の作製方法の第１部分の工程図。 図６の工程に続く第２部分の工程図。 図７の工程に続く第３部分の工程図。 図８の工程に続く第４部分の工程図。 図９の工程に続く第５部分の工程図。 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。

図１を参照して、光偏向器１の構成について説明する。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（本発明の支持体に相当）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。

光偏向器１の作用について簡単に説明する。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しつつ、図示していない光源（例：レーザ光源）からの一定方向の光を表側からミラー面１０に入射され、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。光偏向器１からの出射光は、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とその光源とは光スキャナに実装され、該光スキャナは、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。

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、ＢＯＸ層１７、ハンドル層１８、接合層１９及び支持基板２０から成る。

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。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。ハンドル層１８からは、ＭＥＭＳ構造物として、環状リブ１１及び裏外側矩形枠部分２３が形成される。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の可動部を収容しつつ、それら可動部の変位を許容する空間となっている。

図４及び図５を参照して、ＭＥＭＳ光偏向器の製造方法の主要な工程Ｓ１〜Ｓ１０について説明する。なお、理解しやすくするためにＭＥＭＳ光偏向器の電極、配線、層間絶縁膜、アクチュエータ及びミラーの作製工程は省略し、ＭＥＭＳ加工ウェハのシリコン加工（Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ工程）の部分のみを図示している。

以下では、工程Ｓ１〜Ｓ１０の各工程の終了段階のＭＥＭＳ加工ウェハを、符号「１０１」〜「１１０」により指示する。

工程Ｓ１開始前のＭＥＭＳ加工ウェハは裏側から順番に酸化膜層１２５、ハンドル層１２６、ＢＯＸ層１２７、ＳＯＩ層１２８及び積層体１２９を備える。これら酸化膜層１２５、ハンドル層１２６、ＢＯＸ層１２７、ＳＯＩ層１２８及び積層体１２９は、図３の接合層１９、ハンドル層１８、ＢＯＸ層１７、ＳＯＩ層１６及び積層体１５に対応している。

図４の工程Ｓ１では、表側より表側部分としてのＳＯＩ層１２８及び積層体１２９をＤｅｅｐ−ＲＩＥでエッチングして、素子形成部１３２、及び素子形成部１３２を囲う表側枠形成部１３３を形成する。素子形成部１３２は、図３のミラー部２、内側アクチュエータ６及び外側アクチュエータ７の可動部の総体に対応し、表側枠形成部１３３は図３の表外側矩形枠部分４に対応する。工程Ｓ１は本発明の第１工程に相当する。

工程Ｓ２では、加工したＳＯＩ層１２８及び積層体１２９の上に本発明の液状被覆剤としての液状ワックスを塗布して、工程Ｓ１のエッチング加工で表側にできた段差を埋め、平坦なワックス層１３５（本発明の被覆剤層に相当）を形成する。液状ワックスの一例として、日化精工株式会社のスカイコート（商品名。テンペン樹脂系）や同社のスペースリキッド（登録商標。テンペンフェノール樹脂系）がある。工程Ｓ２は本発明の第２工程に相当する。

工程Ｓ３では、工程Ｓ２のＭＥＭＳ加工ウェハ１０２の上に支持基板１３７を載せて加重加熱することにより、ワックス層１３５を固化して、支持基板１３７にＭＥＭＳ加工ウェハ１０２を仮接合する。工程Ｓ３は本発明の第３工程に相当する。支持基板１３７の材料は、例えばシリコンウェハ又はガラスである。

工程Ｓ４では、酸化膜層１２５及びハンドル層１２６をＤｅｅｐ−ＲＩＥで中間の深さまでエッチング加工し、工程Ｓ５では、さらなるＤｅｅｐ−ＲＩＥで、ＢＯＸ層１２７まで掘り下げて、酸化膜層１２５と、ハンドル層１２６及びＢＯＸ層１２７の該当部位を除去し、リブ形成部１４５及び裏側枠形成部１４６を形成する。

リブ形成部１４５は図３の環状リブ１１に相当し、裏側枠形成部１４６は図３の裏外側矩形枠部分２３に相当する。裏側枠形成部１４６が画成する内部空間１４７は図３の内周側空間２７の裏側部分に相当する。工程Ｓ４，Ｓ５は本発明の第４工程に相当する。

図５の工程Ｓ６では、工程Ｓ５のＭＥＭＳ加工ウェハ１０５の支持基板側に、リムに張ったＵＶタイプ（紫外線の照射によってテープの粘着力が弱まる性質をもつもの）のダイシングテープ１５１を貼り付ける。ＵＶタイプのダイシングテープ１５１（本発明の第１テープに相当）及び後述のダイシングテープ１５７（本発明の第２テープに相当）の一例として、例えばリンテック株式会社のＤ−１７６／１８１／１８５（商品名）がある。工程Ｓ６は本発明の第５工程に相当する。

工程Ｓ７では、ハンドル層１２６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１３７ごと各区画線に沿って個々のチップ（本発明の）にフルダイス１５４する。工程Ｓ７は本発明の第５工程に相当する。

工程Ｓ８では、リムに張った別のＵＶタイプのダイシングテープ１５７にハンドル層１２６の裏側を貼付けてから、支持基板１３７側に貼り付けたダイシングテープ１５１に対してＵＶ光を照射し、ダイシングテープ１５１を剥離・除去する。このことは、ＭＥＭＳ加工ウェハをダイシングテープ１５１からダイシングテープ１５７へ載せ替えたことになる。工程Ｓ８は本発明の第６工程に相当する。

工程Ｓ９では、工程Ｓ８の載せ替え後のＭＥＭＳ加工ウェハ１０８をダイシングテープ１５７ごと、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）溶液中に浸漬する。数１０分から数時間の浸漬によりワックス層１３５（工程Ｓ８参照）の液状ワックスがＩＰＡ溶液に溶解し、ＭＥＭＳ加工ウェハ１０８に仮接合された支持基板１３７がワックスごと剥離・除去される。工程Ｓ９は本発明の第７工程に相当する。

工程Ｓ１０では、工程Ｓ９のＭＥＭＳ加工ウェハ１０９をダイシングテープ１５７ごとＩＰＡ等の有機溶液で洗浄、乾燥することにより、ダイシングテープ１５７上にＭＥＭＳ光偏向器のチップ１６０が整列した状態のワーク１１０が得られる。

この後、ダイシングテープ１５７をエキスパンドして、ＭＥＭＳ光偏向器のチップ１６０間の距離を拡げてから、ダイシングテープ１５７にＵＶ光を照射して粘着力を低下させれば、各チップを個片としてピックアップできる状態になる。

この後、ダイボンド工程の前に電気的検査を実施し、良品チップと不良チップとの選別マーキングを行い、良品チップのみをピックアップしてパッケージ品として仕上げる。なお、液状ワックスは、ＩＰＡに可溶性なものに限定されることはなく、ＭＥＭＳ加工ウェハとダイシングテープに悪影響を及ぼさないものであれば、何でもよい。例えば、ある種のアルカリ水溶液（本発明のアルカリ性溶液に相当）に可溶な液状ワックスも十分に使用可能である。

図４及び図５の製作方法によれば、簡単な工程の組合せにより裏側のＤｅｅｐ−ＲＩＥ加工時の素子破損を防止でき、かつ、生産コストの安い通常のブレードダイシングを用いながらも、ミラー、トーションバー、アクチュエータの各可動部を破損することなく、ダイシングによるチップへの個片化を実施できる。

また、支持基板に仮接合するものの、最終的には除去するので、一般的なパッケージに実装することができる。ウェハレベルパッケージが前提ではないので、ＭＥＭＳ光偏向器の素子構造はシリコン貫通電極（図１１）を形成する必要はなく、一般的な電極構造とすることができる。この結果、歩留りが高く、かつ、低コストとなる。さらに、ウェハレベルパッケージ（図１１参照）と異なり、パッケージングの前にテスティングが実施可能であるので、不良チップまでもパッケージの形にしてしまうことがなく、効率の良い生産が可能となる。

次に、図６〜図１０を参照して、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光偏向器を作製するときの工程を、より具体的に以下に説明する。なお、図６〜図１０で説明する圧電駆動ＭＥＭＳ光偏向器の構造は図３に示した素子構造から支持基板２０を除いたものになる。また、工程Ｓ２１〜Ｓ３５の各工程の終了段階のＭＥＭＳ加工ウェハを符号「２２１」〜「２３５」により指示する。各工程の説明図は全て１つのＭＥＭＳ光偏向器チップの断面に対応したものである。

工程Ｓ１前のＳＯＩウェハ２４０は、裏側から順番に酸化膜層２４１、ハンドル層２４２、ＢＯＸ酸化膜層２４３及びＳＯＩ層２４４から成る。酸化膜層２４１、ハンドル層２４２、ＢＯＸ酸化膜層２４３及びＳＯＩ層２４４は、図３の接合層１９、ハンドル層１８、ＢＯＸ層１７及びＳＯＩ層１６に対応している。寸法を例示すると、ＳＯＩ層２４４の厚みは５０μｍ、ＢＯＸ酸化膜層２４３の厚みは２μｍ、ハンドル層２４２の厚みは４００μｍである。

図６の工程Ｓ２１では、この初期のＳＯＩウェハ２４０の表面に拡散炉によって厚さ５００ｎｍの熱酸化シリコン膜２４５を形成した。

工程Ｓ２２では、Ｓｉウェハ２２１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、下部電極２５１を形成した。下部電極２５１のＴｉ層及びＰｔ層は、図３の下部電極密着層３１及び下部電極層３２に相当する。

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２５１上に成膜し、圧電ＰＺＴ膜２５５を形成した。その後、スパッタ法によってＰｔ層２５７を厚み１５０ｎｍで圧電ＰＺＴ膜２５５上に成膜して、上部電極を形成した。圧電ＰＺＴ膜２５５及びＰｔ層２５７は、図３の圧電素子層３３及び上部電極層３４に相当する。

工程Ｓ２３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を形成する。工程Ｓ２３は本発明の第１工程に相当する。

まず、Ｐｔ層２５７とＰＺＴ膜２５５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２５１とその下の酸化シリコン膜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Ｓ２４では、工程Ｓ２３のウェハ２２３の表面全体にプラズマＣＶＤで厚み５００ｎｍの酸化シリコン膜２７３を形成する。

図７の工程Ｓ２５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２７６と、単結晶シリコンを加工する箇所２７７の酸化シリコンをドライエッチングで除去する。

工程Ｓ２６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２８０を介して電気的に接続する。

工程Ｓ２７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２８７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Ｓ２８では、表側のＳＯＩ層をＤｅｅｐ−ＲＩＥでエッチングしてミラー部２、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の素子構造を形成する。

図８の工程Ｓ２９では、加工したＳＯＩ層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２９０を形成する。工程Ｓ２９は本発明の第２工程に相当する。

工程Ｓ３０では、１００℃〜１５０℃に加熱したＭＥＭＳ加工ウェハ２２９のワックス層２９０の上に支持基板２９２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ＭＥＭＳ加工ウェハ２２９に支持基板２９２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Ｓ３０は本発明の第３工程に相当する。

工程Ｓ３１では、酸化膜層２４１及びハンドル層２４２をＤｅｅｐ−ＲＩＥでエッチング加工し、ミラー裏側のリブ構造部分２９７とミラーの揺動空間部分２９８を形成する。工程Ｓ３１は本発明の第４工程の一部に相当する。

工程Ｓ３２では、ＢＯＥ（Buffered Oxide Etch）処理によって埋め込み酸化膜（ＢＯＸ）２４２も除去する。これにより、ミラー裏側のリブ構造部分３００とミラーの揺動空間部分３０２が完成する。リブ構造部分３００は環状リブ１１（図３）に対応し、揺動空間部分３０２は内周側空間２７（図３）の裏側部分に対応する。工程Ｓ３２は本発明の第４工程の一部に相当する。

図９の工程Ｓ３３では、支持基板２９２側にリムに張ったＵＶタイプのダイシングテープ３０４を貼り付ける。工程Ｓ３３は本発明の第５工程の一部に相当する。

工程Ｓ３４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個々のチップ（本発明のウェハの各区画に相当）にフルダイス３０８する。工程Ｓ３４は本発明の第５工程の一部に相当する。

工程Ｓ３５では、リムに張った別のＵＶタイプのダイシングテープ３１０にハンドル層２４２の裏側を貼着して、支持基板２９２側に貼り付けたダイシングテープ３０４に対してＵＶ光を照射し、ダイシングテープ３０４を剥離・除去する。このことは、ＭＥＭＳ加工ウェハをダイシングテープ３０４からダイシングテープ３１０に載せ替えたことになる。工程Ｓ３５は本発明の第６工程に相当する。

図１０の工程Ｓ３６では、工程Ｓ３５のＭＥＭＳ加工ウェハ２３５を、ダイシングテープ３１０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、ＭＥＭＳ加工ウェハ２３５に仮接合された支持基板２９２が剥離・除去される。工程Ｓ３６は本発明の第７工程に相当する。

工程Ｓ３７では、ＭＥＭＳ加工ウェハ２３６をダイシングテープ３１０ごと、ＩＰＡ等の有機溶液で洗浄、乾燥することにより、ダイシングテープ３１０上にＭＥＭＳ光偏向器のチップ３１５が整列した状態のワーク２３７が得られる。

この後、ダイシングテープ３１０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３１５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３１５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）２７ｋＨｚ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。

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。

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、２４・・・外側矩形枠部（支持体）、２７・・・内周側空間（表側空間部分及び裏側空間部分）、１３７・・・支持基板、１５１・・・ダイシングテープ（第１テープ）、１５７・・・ダイシングテープ（第２テープ）。

Claims (5)

1. 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、表側を被覆した被覆剤層を形成し、さらに、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第１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、その裏側に第２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、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７工程とを備えることを特徴とする光偏向器の製造方法。
2. 請求項１記載の光偏向器において、
   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。
3. 請求項１又は２記載の光偏向器の製造方法において、
   前記支持基板は、シリコンウェハ又はガラスであることを特徴とする光偏向器の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光偏向器の製造方法において、
   前記液状被覆剤は、液状ワックスであり、
   前記所定の溶液は、イソプロピルアルコール又はアルカリ性溶液であることを特徴とする光偏向器の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光偏向器の製造方法において、
   前記第１及び第２テープは、紫外線により粘着力が低下する性質をもつものであることを特徴とする光偏向器の製造方法。