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JP2001201709A - Manufacturing method of silicon vibration body - Google Patents

Manufacturing method of silicon vibration body

Info

Publication number
JP2001201709A
JP2001201709A JP2000008785A JP2000008785A JP2001201709A JP 2001201709 A JP2001201709 A JP 2001201709A JP 2000008785 A JP2000008785 A JP 2000008785A JP 2000008785 A JP2000008785 A JP 2000008785A JP 2001201709 A JP2001201709 A JP 2001201709A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon wafer
mask pattern
vibrating
silicon
etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000008785A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Izeki
隆之 井関
Shingo Yagyu
慎悟 柳生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP2000008785A priority Critical patent/JP2001201709A/en
Publication of JP2001201709A publication Critical patent/JP2001201709A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a manufacturing method of a silicon vibration body by which the cost is not high and which facilitates handling of a silicon substrate. SOLUTION: A mask pattern of a plane shape of a vibration part, a fixing part, and a beam part is formed at one surface of a first silicon wafer 10 thicker than a prescribed thickness of the vibration part, and one surface of the first silicon wafer 10 is etched more deeply than the prescribed thickness of the vibration part. A protective film is formed on both sides of a second silicon wafer 13, a mask pattern of a plane shape of a fixing part is formed by removing a part of the protective film of one surface, and etching one surface of the second silicon wafer 13 until it is penetrated, the protective film of another side surface of the second silicon wafer 13 is removed. The positioning of the first silicon wafer 10 and the second silicon wafer 13 is performed, they are joined so that each fixing part shape may coincide, and another surface side of the first silicon wafer 10 is ground to a thickness slighty thicker than the prescribed thickness of the vibration part. A specula finishing is made thereafter, and another surface side of the first mirror finished silicon wafer 10 is etched until the prescribed thickness of the vibration part is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシン技
術を応用し、単結晶シリコンで形成するシリコン振動体
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a silicon vibrator made of single crystal silicon by applying micromachine technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】単結晶シリコンは、その材料特性は言う
までもなく、機械特性も非常に優れており、小型化する
ほどその効果を発揮する。又、金属材料のように長期間
の振動に対する金属疲労のようなものがなく、シリコン
を用いてシリコン振動体を形成すれば信頼性が確保でき
る。このような観点から、近年マイクロマシン技術とし
て、半導体製造プロセスを利用し振動部、固定部及び固
定部に振動部を支持する梁部を単結晶シリコンで一体形
成してデバイスを作製することが試みられている。
2. Description of the Related Art Single crystal silicon, of course, has excellent mechanical properties as well as its material properties. In addition, there is no such thing as metal fatigue due to long-term vibration unlike a metal material, and reliability can be ensured if a silicon vibrator is formed using silicon. From such a viewpoint, in recent years, as a micromachine technology, it has been attempted to fabricate a device by using a semiconductor manufacturing process to integrally form a vibrating portion, a fixed portion, and a beam portion supporting the vibrating portion on the fixed portion with single crystal silicon. ing.

【0003】このようなデバイスとしては、振動部を光
偏向ミラーとして振動させるマイクロミラー、加速度を
受ける振動部(重り)を支える梁部の変形度を感知する
加速度センサ、振動する振動部に加速度が加わったとき
に働くコリオリ力を感知する角速度センサ等があり、こ
れらはいずれもシリコンの優れた機械特性を利用して、
振動部と固定部とこの固定部に振動部を支持する梁部と
が単結晶シリコンで一体形成される。これらのデバイス
の内、マイクロミラーの製造方法を従来例として説明す
る。
Such a device includes a micromirror that vibrates the vibrating portion as an optical deflection mirror, an acceleration sensor that senses the degree of deformation of a beam portion that supports the vibrating portion (weight) that receives acceleration, and an acceleration sensor that detects the degree of acceleration. There are angular velocity sensors that sense Coriolis force that acts when applied, all of which utilize the excellent mechanical properties of silicon,
The vibrating part, the fixed part, and the beam part supporting the vibrating part on the fixed part are integrally formed of single crystal silicon. Among these devices, a method for manufacturing a micromirror will be described as a conventional example.

【0004】先ず、マイクロミラーの構成を説明する。
図20はマイクロミラーの斜視図であり、マイクロミラ
ー50は方形枠体の固定部51の内部スペースに少なく
とも一面がミラー面となる振動部52が配置され、この
振動部52が一対の梁部53,53を介して固定部51
に揺動自在に支持されている。図示しない駆動部より振
動部52に振動力が付与されると、振動部52が梁部5
3の捩じり変形によって梁部53を軸中心として振動
し、この振動部52の振動によってミラー面に照射され
る光ビームの反射角が変更されて光偏光される。
[0004] First, the configuration of the micro mirror will be described.
FIG. 20 is a perspective view of the micromirror. In the micromirror 50, a vibrating portion 52 having at least one surface serving as a mirror surface is disposed in an internal space of a fixing portion 51 of a rectangular frame body. , 53 via the fixing portion 51
It is supported swingably. When a vibration force is applied to the vibration unit 52 by a driving unit (not shown), the vibration unit 52
Due to the torsional deformation of No. 3, the beam vibrates around the beam portion 53 as an axis, and the vibration of the vibrating portion 52 changes the reflection angle of the light beam applied to the mirror surface and is optically polarized.

【0005】そして、上記マイクロミラー50を高速振
動させるためには、振動部52及び梁部53は厚みを薄
く作製する必要があり、固定部51は振動に対して撓ん
だりしない剛性を有するように厚みを厚く作製する必要
がある。
In order to vibrate the micromirror 50 at a high speed, the vibrating portion 52 and the beam portion 53 need to be made thin, and the fixed portion 51 has a rigidity that does not bend against vibration. It is necessary to make the thickness thicker.

【0006】図21(a)〜(f)は、このような条件
を満たすべく製造されるマイクロミラーの第1従来例の
製造方法を示す。図21(a)において、使用するシリ
コン基板は、厚いシリコン層61と薄いシリコン層62
との間にSiO層63が挾まれたSOIウエハ60で
あり、薄いシリコン層62は振動部52及び梁部53の
所定厚みを有する。SOIウエハ60の両面にSiO
等の保護膜64,65を形成し(図21(b))、厚い
シリコン層61側の保護膜65を、固定部51の平面形
状(平面形状とは平面側から視た形状、即ち、平面矢視
形状をいう。以下同じ)のパターンを残して除去するこ
とにより固定部51の平面形状のマスクパターン66を
形成する(図21(c))。次に、KOHやTMAH等
のエッチング溶液でSiO層63が現れるまでエッチ
ングする(図21(d))。この時、SiO層63は
エッチングされないのでストッパー層となり、SiO
層63の面が現れたところでエッリングが停止される。
次に、薄いシリコン層62側の保護膜64を、固定部5
1、振動部52及び一対の梁部53の平面形状のパター
ンを残して除去することにより固定部51、振動部52
及び一対の梁部53,53の平面形状のマスクパターン
67を形成する(図21(e))。このとき、マスクパ
ターン67は、反対面の固定部51の平面形状のマスク
パターン66に合うように位置合わせをして形成する。
そして、反応性イオンエッチングや化学エッチング等の
手法を用いて薄いシリコン層62に貫通穴ができるまで
エッチングを行い、両面のマスクパターン66,67を
除去すれば完了する(図21(f))。
FIGS. 21A to 21F show a first conventional example of a method for manufacturing a micromirror manufactured to satisfy such conditions. In FIG. 21A, a silicon substrate to be used includes a thick silicon layer 61 and a thin silicon layer 62.
The SOI wafer 60 has a SiO 2 layer 63 interposed between the SOI wafer 60 and the thin silicon layer 62 having a predetermined thickness of the vibration part 52 and the beam part 53. SiO 2 on both sides of SOI wafer 60
(FIG. 21B), and the protective film 65 on the side of the thick silicon layer 61 is formed into a planar shape of the fixing portion 51 (the planar shape is a shape viewed from the planar side, that is, a planar shape). The mask pattern 66 having a planar shape of the fixing portion 51 is formed by removing the pattern in the shape of an arrow (the same applies hereinafter) (FIG. 21C). Next, etching is performed with an etching solution such as KOH or TMAH until the SiO 2 layer 63 appears (FIG. 21D). At this time, SiO 2 layer 63 becomes a stopper layer so not etched, SiO 2
The etching stops when the surface of the layer 63 appears.
Next, the protection film 64 on the thin silicon layer 62 side is
1. By removing the vibrating part 52 and the pair of beam parts 53 while leaving the planar pattern, the fixed part 51 and the vibrating part 52 are removed.
Then, a planar mask pattern 67 of the pair of beam portions 53, 53 is formed (FIG. 21E). At this time, the mask pattern 67 is formed so as to be aligned with the planar mask pattern 66 of the fixing portion 51 on the opposite surface.
Then, etching is performed by using a technique such as reactive ion etching or chemical etching until a through hole is formed in the thin silicon layer 62, and the mask patterns 66 and 67 on both surfaces are removed, thereby completing the process (FIG. 21F).

【0007】図22(a)〜(g)は、マイクロミラー
の第2従来例の製造方法を示す。図22(a),(d)
において、使用するシリコン基板は、シリコン層単体の
厚いシリコンウエハ70と薄いシリコンウエハ71であ
り、薄いシリコンウエハ71は振動部52及び梁部53
の所定厚みを有する。厚いシリコンウエハ70の両面に
SiO等の保護膜72,73を形成し(図22
(b))、一方面の保護膜72を、固定部51の平面形
状のパターンを残して除去することにより固定部51の
平面形状のマスクパターン74を形成し、KOHやTM
AH等のエッチング溶液で所定深さまでエッチングする
(図22(c))。
FIGS. 1A to 1G show a method of manufacturing a micromirror according to a second conventional example. FIG. 22 (a), (d)
, The silicon substrates used are a thick silicon wafer 70 and a thin silicon wafer 71 of a single silicon layer, and the thin silicon wafer 71
Having a predetermined thickness. On both sides of the thick silicon wafer 70 to form a protective film 72 and 73 of SiO 2 or the like (FIG. 22
(B)) By removing the protective film 72 on one surface while leaving the planar pattern of the fixing portion 51, a mask pattern 74 having the planar shape of the fixing portion 51 is formed.
Etching is performed to a predetermined depth with an etching solution such as AH (FIG. 22C).

【0008】又、薄いシリコンウエハ71の両面に保護
膜75,76を形成し(図22(e))、この薄いシリ
コンウエハ71と厚いシリコンウエハ70とを接合する
(図22(f))。次に、薄いシリコンウエハ71の両
面の保護膜75,76を、固定部51、振動部52及び
一対の梁部53,53の平面形状のパターンを残して除
去することにより固定部51、振動部52及び一対の梁
部53,53の平面形状のマスクパターン77を形成す
る。このとき、厚いシリコンウエハ70の固定部の平面
形状のマスクパターン74に位置合わせしながらマスク
パターン77を形成する。そして、反応性イオンエッチ
ングや化学エッチング等の手法を用いて薄いシリコン基
板71に貫通穴ができるまでエッチングを行い(図22
(g))、不要なマスクパターン77を除去すれば完了
する。
Further, protective films 75 and 76 are formed on both surfaces of the thin silicon wafer 71 (FIG. 22E), and the thin silicon wafer 71 and the thick silicon wafer 70 are joined (FIG. 22F). Next, the protective films 75 and 76 on both sides of the thin silicon wafer 71 are removed while leaving the planar shape pattern of the fixed portion 51, the vibration portion 52 and the pair of beam portions 53 and 53, thereby removing the fixed portion 51 and the vibration portion. A mask pattern 77 having a planar shape of 52 and a pair of beams 53 is formed. At this time, the mask pattern 77 is formed while being aligned with the planar mask pattern 74 of the fixing portion of the thick silicon wafer 70. Then, etching is performed using a technique such as reactive ion etching or chemical etching until a through hole is formed in the thin silicon substrate 71 (FIG. 22).
(G)), the process is completed by removing the unnecessary mask pattern 77.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
1従来例の場合は、シリコン基板としてシリコン(S
i)ウエハに較べかなり高価なSOIウエハ60を用い
るので、シリコン振動体50が高価になるという問題が
ある。又、厚いシリコン層61に形成した固定部のマス
クパターン66に位置を合わせて、薄いシリコン層62
に振動部52、梁部53等のマスクパターン67を形成
しなければならないので、例えば両面露光機等の特殊な
設備を必要とするという問題がある。この特殊設備の必
要によって更にシリコン振動体50のコストアップをも
たらす。又、振動部52の下方は解放空間となるので、
静電駆動等のための電極を設けることができず、静電駆
動等させるためには電極を設けた基板を別途用意して接
合しなければならないという問題がある。
However, in the case of the first conventional example, silicon (S) is used as a silicon substrate.
i) Since the SOI wafer 60, which is considerably more expensive than the wafer, is used, there is a problem that the silicon vibrator 50 becomes expensive. The thin silicon layer 62 is aligned with the mask pattern 66 of the fixed portion formed on the thick silicon layer 61.
Since the mask pattern 67 for the vibrating section 52, the beam section 53, and the like must be formed, there is a problem that special equipment such as a double-sided exposure machine is required. The need for this special equipment further increases the cost of the silicon vibrator 50. Also, since the lower part of the vibrating part 52 is an open space,
There is a problem that an electrode for electrostatic drive or the like cannot be provided, and a substrate provided with the electrode must be separately prepared and joined in order to perform the electrostatic drive or the like.

【0010】前記第2従来例の場合は、シリコン基板と
して安価なシリコン(Si)ウエハ70,71を用い、
且つ、双方のマスクパターン74,77の位置合わせに
際して両面露光機等の特殊な設備を必要としないので、
コスト高にならず、又、振動体52の下方は解放空間で
なく電極を設けることもできるため、第1従来例のよう
な問題が生じない。しかし、薄いシリコンウエハ71を
用いる必要があり、この薄いシリコンウエハ71は割れ
易く、又、接合も難しいため歩留まりの低下につながり
易いため、シリコン基板の取り扱いに慎重を要するとい
う問題がある。
In the case of the second conventional example, inexpensive silicon (Si) wafers 70 and 71 are used as silicon substrates,
In addition, no special equipment such as a double-sided exposure machine is required for the alignment of the two mask patterns 74 and 77.
The cost does not increase, and an electrode can be provided below the vibrating body 52 instead of the open space, so that the problem as in the first conventional example does not occur. However, it is necessary to use a thin silicon wafer 71, and the thin silicon wafer 71 is liable to be broken, and the bonding is difficult, which tends to reduce the yield.

【0011】そこで、本発明は、前記した課題を解決す
べくなされたものであり、コスト高にならずに、且つ、
シリコン基板の取り扱いが非常に容易であるシリコン振
動体の製造方法を提供することを目的とする。又、本発
明は、コスト高にならずに、且つ、シリコン基板の取り
扱いが非常に容易であると共に、電極等の部品の設置も
別途に基板を接合することなくできるシリコン振動体の
製造方法を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has been made without increasing the cost.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon vibrator in which handling of a silicon substrate is extremely easy. In addition, the present invention provides a method for manufacturing a silicon vibrating body that does not increase the cost, and that can easily handle a silicon substrate and that can install components such as electrodes without separately bonding the substrate. The purpose is to provide.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、振動
部の所定厚みよりも厚い第1シリコンウエハの一方面
に、前記振動部と固定部とこの固定部に対し前記振動部
を支持する梁部との平面形状のマスクパターンを形成す
る第1工程と、前記第1シリコンウエハの一方面で、且
つ、前記マスクパターン以外の部分を振動部の所定厚み
よりも深くエッチングして凹部を形成する第2工程と、
第2シリコンウエハの少なくとも一方の面に保護膜を形
成する第3工程と、前記第2シリコンウエハの一方面の
前記保護膜を、前記固定部の平面形状のパターンを残し
て除去することにより前記固定部の平面形状のマスクパ
ターンを形成する第4工程と、前記第2シリコンウエハ
の一方面のマスクパターン以外の部分を、貫通穴が形成
されるまでエッチングする第5工程と、前記第2シリコ
ンウエハの両面に前記保護膜を形成した場合は、前記第
2シリコンウエハの他方面の前記保護膜を除去する第6
工程と、前記第1シリコンウエハの前記凹部が形成され
た一方面と、前記第2シリコンウエハのいずれかの面と
を、それぞれの固定部形状が合致するよう位置合わせし
て接合する第7工程と、前記第1シリコンウエハの他方
面側を、前記振動部の所定厚みになる手前まで研削加工
し、且つ、その後に鏡面加工する第8工程と、鏡面加工
した前記第1シリコンウエハの他方面側を、前記振動部
の所定厚みになるまでエッチングする第9工程とから成
ることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, the vibrating portion, the fixed portion, and the vibrating portion are supported on the one surface of the first silicon wafer having a thickness greater than a predetermined thickness of the vibrating portion. A first step of forming a mask pattern having a planar shape with a beam portion to be formed, and etching a portion other than the mask pattern on one surface of the first silicon wafer deeper than a predetermined thickness of the vibrating portion to form a concave portion. A second step of forming;
A third step of forming a protective film on at least one surface of the second silicon wafer; and removing the protective film on one surface of the second silicon wafer while leaving a planar pattern of the fixing portion. A fourth step of forming a mask pattern having a planar shape of the fixing portion, a fifth step of etching a portion other than the mask pattern on one surface of the second silicon wafer until a through hole is formed, In the case where the protective film is formed on both surfaces of the wafer, a sixth step of removing the protective film on the other surface of the second silicon wafer is performed.
And a seventh step of aligning and joining one surface of the first silicon wafer on which the concave portion is formed, and one of the surfaces of the second silicon wafer such that the shapes of the fixed portions match. An eighth step of grinding the other surface side of the first silicon wafer to a position just before a predetermined thickness of the vibrating portion, and then mirror-finish the other surface, and the other surface of the mirror-finished first silicon wafer A ninth step of etching the side to a predetermined thickness of the vibrating portion.

【0013】請求項2の発明は、振動部の所定厚みより
も厚い第1シリコンウエハの一方面に、前記振動部と固
定部とこの固定部に対し前記振動部を支持する梁部との
平面形状のマスクパターンを形成する第1工程と、前記
第1シリコンウエハの一方面で、且つ、前記マスクパタ
ーン以外の部分を前記振動部の所定厚みよりも深くエッ
チングし凹部を形成する第2工程と、前記第1シリコン
ウエハの一方面の前記マスクパターンの内で、前記固定
部の平面形状のマスクパターンの少なくとも一部を除去
し、前記第1シリコンウエハの一方面の前記固定部の箇
所に位置決め凹凸部ができるまでエッチングする第3工
程と、第2シリコンウエハの両面の少なくとも一方面に
保護膜を形成する第4工程と、前記第2シリコンウエハ
の一方面の前記保護膜を、前記固定部の平面形状のパタ
ーンの少なくとも一部を残して除去することにより前記
固定部の平面形状のマスクパターンを形成する第5工程
と、前記第2シリコンウエハの一方面のマスクパターン
以外の部分を、部品を配置する凹部ができると共に、前
記固定部の箇所に位置決め凹凸部ができるまでエッチン
グする第6工程と、前記第1シリコンウエハの凹部が形
成された一方面と、前記第2シリコンウエハの凹部が形
成された一方面とを、それぞれの位置決め凹凸部が合致
するよう位置合わせして接合する第7工程と、前記第1
シリコンウエハの他方面側を、前記振動部の所定厚みに
なる手前まで研削加工し、且つ、その後に鏡面加工する
第8工程と、鏡面加工した前記第1シリコンウエハの他
方面側を、前記振動部の所定厚みになるまでエッチング
する第9工程とから成ることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, a flat surface of the vibrating portion, a fixed portion, and a beam portion supporting the vibrating portion with respect to the fixed portion is provided on one surface of the first silicon wafer having a thickness greater than a predetermined thickness of the vibrating portion. A first step of forming a mask pattern having a shape, and a second step of forming a concave portion by etching a portion other than the mask pattern on one surface of the first silicon wafer deeper than a predetermined thickness of the vibrating portion. Removing at least a part of the planar mask pattern of the fixed part from the mask pattern on one surface of the first silicon wafer, and positioning the mask pattern at the position of the fixed part on one surface of the first silicon wafer. A third step of etching until an uneven portion is formed, a fourth step of forming a protective film on at least one of both surfaces of the second silicon wafer, and a step of holding the one surface of the second silicon wafer. A fifth step of forming a planar mask pattern of the fixed portion by removing the film while leaving at least a part of the planar pattern of the fixed portion; and a mask pattern on one surface of the second silicon wafer. A sixth step of etching a part other than the part until a concave part where a component is arranged is formed and a positioning concave and convex part is formed at the position of the fixing part; one surface of the first silicon wafer where the concave part is formed; (2) a seventh step of aligning and joining one surface of the silicon wafer where the concave portion is formed so that the respective positioning concave-convex portions match;
An eighth step of grinding the other surface of the silicon wafer to a position just before a predetermined thickness of the vibrating portion, and then mirror-finishing the silicon wafer; and polishing the other surface of the mirror-finished first silicon wafer by the vibration A ninth step of etching until the portion has a predetermined thickness.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1〜図10は本発明の第1実施形態を示
す。図1(a)はシリコン振動体であるマイクロミラー
の斜視図、図1(b)は図1(a)のA−A線に沿う断
面図である。図1(a),(b)において、マイクロミ
ラー1は方形枠体の固定部2の内部スペースに少なくと
も一面がミラー面となる振動部3が配置され、この振動
部3が一対の梁部4,4を介して固定部2に揺動自在に
支持されている。図示しない駆動部より振動部3に振動
力が付与されると、振動部3が梁部4の捩じり変形によ
って梁部4を軸中心として振動し、この振動部3の振動
によってミラー面に照射される光ビームの反射角が変更
されて光偏光される。そして、振動部3及び梁部4の厚
みは、小型で、且つ、高速振動するためには数10〜1
00ミクロン程度の厚みに設定される。
1 to 10 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a perspective view of a micromirror that is a silicon vibrator, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A. 1 (a) and 1 (b), a micromirror 1 is provided with a vibrating portion 3 having at least one surface serving as a mirror surface in an internal space of a fixed portion 2 of a rectangular frame body. , 4, and is swingably supported by the fixed part 2. When a vibration force is applied to the vibrating section 3 by a driving unit (not shown), the vibrating section 3 vibrates around the beam section 4 due to torsional deformation of the beam section 4, and the vibration of the vibrating section 3 causes the mirror surface to vibrate. The reflection angle of the irradiated light beam is changed and the light beam is polarized. The thickness of the vibrating section 3 and the beam section 4 is several tens to 1 in order to be small and vibrate at high speed.
The thickness is set to about 00 microns.

【0016】次に、上記マイクロミラー1の製造方法を
図2〜図10を用いて説明する。第1シリコンウエハ1
0は、振動部3及び梁部4の所定厚みよりも厚く、破損
しにくく取り扱いが容易な厚みであり、第1シリコンウ
エハ10の少なくとも一方面は鏡面加工されている。先
ず、図2に示すように、第1シリコンウエハ10の鏡面
加工された一方面に、固定部2と振動部3とこの振動部
3を前記固定部2に対して支持する梁部4との平面形状
のマスクパターン11(図2では黒く表示されている)
を形成する(第1工程)。マスクパターン11は、例え
ばフォトリソグラフィなどの方法により形成する。
Next, a method of manufacturing the micromirror 1 will be described with reference to FIGS. First silicon wafer 1
Reference numeral 0 denotes a thickness which is larger than a predetermined thickness of the vibrating portion 3 and the beam portion 4 and is hard to be damaged and easy to handle, and at least one surface of the first silicon wafer 10 is mirror-finished. First, as shown in FIG. 2, a fixed portion 2, a vibrating portion 3, and a beam portion 4 for supporting the vibrating portion 3 with respect to the fixed portion 2 are provided on one mirror-finished surface of the first silicon wafer 10. Planar mask pattern 11 (shown in black in FIG. 2)
Is formed (first step). The mask pattern 11 is formed by a method such as photolithography.

【0017】次に、図3に示すように、第1シリコンウ
エハ10の一方面で、且つ、前記マスクパターン11以
外の部分を振動部3及び梁部4の所定厚みよりも少なく
とも深くエッチングする(第2工程)。第1シリコンウ
エハ10の一方面には、2カ所に凹部12が形成され
る。このエッチング処理は、例えば反応性イオンエッチ
ング(RIE)などの方法により行う。
Next, as shown in FIG. 3, one side of the first silicon wafer 10 and a portion other than the mask pattern 11 are etched at least deeper than the predetermined thickness of the vibrating portion 3 and the beam portion 4 (see FIG. 3). 2nd process). On one surface of the first silicon wafer 10, two concave portions 12 are formed. This etching is performed by a method such as reactive ion etching (RIE).

【0018】次に、第2シリコンウエハ13は、固定部
2としての剛性を有する厚さ(数100ミクロン程度の
厚さ)であり、第2シリコンウエハ13の少なくとも一
方面は鏡面加工されたものを使用する。従って、当然に
破損しにくく取り扱いが容易な厚みを有する。そして、
図4に示すように、この第2シリコンウエハ13の両面
に保護膜14,15を形成する(第3工程)。この保護
膜14,15は、エッチング液を用いた化学エッチング
を行うためにシリコンエッチング液によって侵されない
ものであれば良く、熱酸化によるSiOなどが工程上
便利である。
Next, the second silicon wafer 13 has a rigid thickness (thickness of about several hundred microns) as the fixing portion 2, and at least one surface of the second silicon wafer 13 is mirror-finished. Use Therefore, it naturally has a thickness that is not easily damaged and easy to handle. And
As shown in FIG. 4, protective films 14 and 15 are formed on both surfaces of the second silicon wafer 13 (third step). The protective films 14 and 15 need only be ones that are not attacked by the silicon etchant in order to perform chemical etching using an etchant. For example, SiO 2 by thermal oxidation is convenient in the process.

【0019】次に、図5に示すように、第2シリコンウ
エハ13の一方面の保護膜14を、方形枠状の固定部2
のパターンを残して除去することにより固定部2の平面
形状のマスクパターン16を形成する(第4工程)。
Next, as shown in FIG. 5, the protection film 14 on one surface of the second silicon wafer 13 is
The mask pattern 16 having the planar shape of the fixed portion 2 is formed by removing the pattern 2 while leaving the pattern (step 4).

【0020】次に、図6に示すように、第2シリコンウ
エハ13の一方面のマスクパターン16以外の部分を、
貫通するまでエッチングする(第5工程)。このエッチ
ングはKOH、TMAHなどの溶液による化学エッチン
グによってなされ、このエッチングで貫通穴17が第2
シリコンウエハ13に形成される。ここで、貫通穴17
は、化学エッチングの異方性エッチングを用いる場合、
シリコン結晶面によってテーパ状のものとなるので、接
合する側の面(この第1実施形態では図面の下面であ
り、鏡面加工された面である)に開く貫通穴17の入り
口の大きさは、第1シリコンウエハ10に形成したマス
クパターン11の固定部箇所の形状の大きさに合うよう
に決める必要がある。
Next, as shown in FIG. 6, a portion other than the mask pattern 16 on one surface of the second silicon wafer 13 is
Etch until it penetrates (5th step). This etching is performed by chemical etching using a solution such as KOH or TMAH.
It is formed on the silicon wafer 13. Here, the through hole 17
When using anisotropic etching of chemical etching,
Since the silicon crystal surface forms a tapered shape, the size of the entrance of the through hole 17 that opens on the surface on the joining side (the lower surface in the drawing, which is a mirror-finished surface in the first embodiment) is It is necessary to determine the size of the fixed portion of the mask pattern 11 formed on the first silicon wafer 10 so as to match the size of the shape.

【0021】次に、図7に示すように、第2シリコンウ
エハ13の他方面(この面は鏡面加工された面)の保護
膜15を除去する(第6工程)。
Next, as shown in FIG. 7, the protective film 15 on the other surface (this surface is a mirror-finished surface) of the second silicon wafer 13 is removed (sixth step).

【0022】次に、図8に示すように、第1シリコンウ
エハ10の凹部12が形成された一方面と、第2シリコ
ンウエハ13の他方面とを、それぞれの固定部形状が合
致するよう位置合わせして接合する(第7工程)。ここ
で、第1シリコンウエハ10と第2シリコンウエハ13
との位置決めは、貫通穴17から第1シリコンウエハ1
0のパターンを見ることができるため、通常の顕微鏡な
どで合わせることが可能である。又、接合方法は、陽極
接合、ガラス接合などが可能である。
Next, as shown in FIG. 8, one surface of the first silicon wafer 10 where the concave portion 12 is formed and the other surface of the second silicon wafer 13 are positioned so that the shapes of the fixing portions match. They are joined and joined (seventh step). Here, the first silicon wafer 10 and the second silicon wafer 13
The first silicon wafer 1 is positioned through the through hole 17.
Since the pattern of 0 can be seen, it is possible to match with a normal microscope. Further, as the bonding method, anodic bonding, glass bonding, or the like can be used.

【0023】次に、図9に示すように、第1シリコンウ
エハ10の接合面の反対側である他方面側を、振動部3
及び梁部4の所定厚みになる手前まで研削加工し、且
つ、その後に鏡面加工する(第8工程)。ここで、研削
加工などの機械加工で振動部3や梁部4が現れる厚みま
で研削すると、加工負荷により振動部3や梁部4が破損
してしまうため、振動部3及び梁部4が現れる手前の時
点で研削を終了し、除去しろを残して鏡面加工を行うも
のである。但し、除去しろが少なすぎるとその部分に撓
みが発生して厚みむらが生じたり、破損したりするおそ
れがあるので、例えば50ミクロン以上が望ましい。
Next, as shown in FIG. 9, the other surface of the first silicon wafer 10 opposite to the bonding surface is
Then, the grinding process is performed until the beam portion 4 reaches a predetermined thickness, and then the mirror processing is performed (eighth step). Here, when the vibrating part 3 and the beam part 4 are ground by mechanical processing such as grinding, the vibrating part 3 and the beam part 4 appear because the vibrating part 3 and the beam part 4 are damaged by the processing load. Grinding is finished at a point just before, and mirror finishing is performed leaving a margin for removal. However, if the amount of removal is too small, the portion may bend, resulting in uneven thickness or breakage.

【0024】次に、図10に示すように、鏡面加工した
第1シリコンウエハ10の他方面側を、振動部3及び梁
部4の所定厚みになるまでエッチングする(第9工
程)。このエッチングは、例えば反応性イオンエッチン
グなどであり、イオンエッチングなどでは振動部3及び
梁部4に負荷がかからないので、破損したりしない。
又、このエッチングは、化学エッチングでも良いが、エ
ッチング終了の制御が難しく、又、表面が荒れてしまう
恐れがあるので、イオンエッチング、特に、速度の速い
反応性イオンエッチングが望ましい。以上の工程により
図1に示すマイクロミラー1の製造が完了する。
Next, as shown in FIG. 10, the other side of the mirror-finished first silicon wafer 10 is etched until the vibrating portion 3 and the beam portion 4 have predetermined thicknesses (ninth step). This etching is, for example, reactive ion etching. In the ion etching or the like, since no load is applied to the vibrating portion 3 and the beam portion 4, there is no breakage.
This etching may be chemical etching, but it is difficult to control the completion of the etching, and the surface may be roughened. Therefore, ion etching, particularly, high-speed reactive ion etching is desirable. Through the above steps, the manufacture of the micro mirror 1 shown in FIG. 1 is completed.

【0025】又、上記の例では第2シリコンウエハ13
の両面に保護膜23,24を形成したが、第2シリコン
ウエハ13の一方の面にのみ保護膜を形成し、この保護
膜を、方形枠状の固定部2の平面形状のパターンを残し
て除去することにより固定部2の平面形状のマスクパタ
ーンを形成する(第4工程)。そして、誘導結合プラズ
マエッチング方法等の高速反応性イオンエッチングの方
法で貫通穴を形成しても良い(第5工程)。この場合に
は、第6工程は不要となる。
In the above example, the second silicon wafer 13
Are formed on both surfaces of the second silicon wafer 13, but the protection film is formed only on one surface of the second silicon wafer 13. By removing, a planar mask pattern of the fixing part 2 is formed (fourth step). Then, a through hole may be formed by a method of high-speed reactive ion etching such as an inductively coupled plasma etching method (fifth step). In this case, the sixth step becomes unnecessary.

【0026】この第1実施形態によれば、シリコン基板
として共に安価な第1シリコンウエハ10と第2シリコ
ンウエハ13とを用い、且つ、第1シリコンウエハ10
と第2シリコンウエハ13との位置決めでは、貫通穴1
7から第1シリコンウエハ10のパターンを見ることが
でき、通常の顕微鏡などで合わせることが可能であり、
例えば両面露光機等の特殊な設備を必要ないため、コス
ト安に作製できる。又、薄い方の第1シリコンウエハ1
0自体が振動部3及び梁部4の所定厚みよりも厚いた
め、破損しにくくシリコン基板の取り扱いが非常に容易
である。
According to the first embodiment, the inexpensive first silicon wafer 10 and second silicon wafer 13 are used as the silicon substrate, and the first silicon wafer 10
In positioning the silicon wafer 13 and the second silicon wafer 13, the through hole 1
7, the pattern of the first silicon wafer 10 can be seen, and can be adjusted with a normal microscope or the like.
For example, since special equipment such as a double-sided exposure machine is not required, it can be manufactured at low cost. Also, the thinner first silicon wafer 1
0 itself is thicker than the predetermined thickness of the vibrating part 3 and the beam part 4, so that it is hard to be damaged and handling of the silicon substrate is very easy.

【0027】図11〜図19は、本発明の第2実施形態
を示す。図11(a)はシリコン振動体であるマイクロ
ミラーの斜視図、図11(b)は図11(a)のB−B
線断面図である。図11(a),(b)において、マイ
クロミラー1は方形枠体の固定部2の内部スペースに少
なくとも一面がミラー面となる振動部3が配置され、こ
の振動部3が一対の梁部4,4を介して固定部2に揺動
自在に支持されている。又、振動部3の下方には固定部
2と一体となった部品配置部5が設けられ、この部品配
置部5に部品である駆動部の電極6(図11(a),
(b)にて破線で示す)が配置される。駆動部より振動
部3に振動力が付与されると、振動部3が梁部4の捩じ
り変形によって梁部4を軸中心として振動し、この振動
部3の振動によってミラー面に照射された光ビームの反
射角が変更されて光偏光される。そして、振動部3及び
梁部4の厚みは、小型で、且つ、高速振動するためには
数10〜100ミクロン程度の厚みに設定される。
FIGS. 11 to 19 show a second embodiment of the present invention. FIG. 11A is a perspective view of a micromirror that is a silicon vibrator, and FIG. 11B is a view taken along line BB of FIG. 11A.
It is a line sectional view. In FIGS. 11A and 11B, the micromirror 1 has a vibrating portion 3 having at least one surface serving as a mirror surface disposed in an internal space of the fixed portion 2 of the rectangular frame body. , 4, and is swingably supported by the fixed part 2. Below the vibrating part 3, there is provided a component placement part 5 integrated with the fixed part 2, and the component placement part 5 has an electrode 6 of a drive part as a component (FIG. 11A,
(Shown by a broken line in (b)). When a vibration force is applied to the vibrating section 3 from the driving section, the vibrating section 3 vibrates around the beam section 4 due to torsional deformation of the beam section 4, and the vibration of the vibrating section 3 irradiates the mirror surface. The reflection angle of the light beam is changed and the light beam is polarized. The thickness of the vibrating section 3 and the beam section 4 is set to a thickness of about several tens to 100 microns in order to achieve small size and high-speed vibration.

【0028】次に、上記マイクロミラー1の製造方法を
図12〜図19を用いて説明する。第1シリコンウエハ
10は、振動部3及び梁部4の所定厚みよりも厚く、破
損しにくく取り扱いが容易な厚みであり、第1シリコン
ウエハ10の少なくとも一方面は鏡面加工されている。
先ず、図12に示すように、第1シリコンウエハ10の
鏡面加工された一方面に、固定部2と振動部3とこの振
動部3を前記固定部2に対して支持する梁部4との平面
形状のマスクパターン20(図12では斜線ハッチング
で表示されている)を形成する(第1工程)。マスクパ
ターン20は、例えばフォトリソグラフィなどの方法に
より形成する。
Next, a method for manufacturing the micromirror 1 will be described with reference to FIGS. The first silicon wafer 10 is thicker than the predetermined thickness of the vibrating portion 3 and the beam portion 4 and has a thickness that is not easily damaged and is easy to handle, and at least one surface of the first silicon wafer 10 is mirror-finished.
First, as shown in FIG. 12, a fixed portion 2, a vibrating portion 3, and a beam portion 4 for supporting the vibrating portion 3 with respect to the fixed portion 2 are provided on one mirror-finished surface of the first silicon wafer 10. A planar mask pattern 20 (indicated by hatching in FIG. 12) is formed (first step). The mask pattern 20 is formed by, for example, a method such as photolithography.

【0029】次に、図13に示すように、第1シリコン
ウエハ10の一方面で、且つ、マスクパターン20以外
の部分を振動部3の所定厚みよりも深くエッチングする
(第2工程)。第1シリコンウエハ10の一方面には、
2カ所に凹部21が形成される。このエッチング処理
は、例えば反応性イオンエッチング(RIE)などの方
法により行う。
Next, as shown in FIG. 13, one surface of the first silicon wafer 10 and portions other than the mask pattern 20 are etched deeper than a predetermined thickness of the vibrating portion 3 (second step). On one surface of the first silicon wafer 10,
Concave portions 21 are formed at two places. This etching is performed by a method such as reactive ion etching (RIE).

【0030】次に、図14に示すように、第1シリコン
ウエハ10の一方面のマスクパターンの内で、固定部2
の平面形状のマスクパターン20の内周部分を除去し、
図15に示すように、第1シリコンウエハ10の一方面
の固定部2の箇所に位置決め凹凸部22ができるまでエ
ッチングする(第3工程)。
Next, as shown in FIG. 14, in the mask pattern on one surface of the first silicon wafer 10,
Removing the inner peripheral portion of the mask pattern 20 having a planar shape of
As shown in FIG. 15, the first silicon wafer 10 is etched until the positioning uneven portion 22 is formed at the position of the fixed portion 2 on one surface (third step).

【0031】次に、第2シリコンウエハ13は、固定部
2としての剛性を有する厚さ(数100ミクロン程度の
厚さ)であり、第2シリコンウエハ13の少なくとも一
方面は鏡面加工されたものを使用する。従って、当然に
破損しにくく取り扱いが容易な厚みを有する。そして、
図16に示すように、この第2シリコンウエハ13の両
面に保護膜23,24を形成する(第4工程)。この保
護膜14,15は、エッチング液を用いた化学エッチン
グを行うためにシリコンエッチング液によって侵されな
いものであれば良く、熱酸化によるSiOなどが工程
上便利である。但し、静電駆動等で振動部3と部品であ
る電極6を配置する部品配置部5との間隔が狭くて良い
場合は、イオンエッチングなどの手法を用いても良く、
その場合は他方面には保護膜24が必要ない。
Next, the second silicon wafer 13 has a rigid thickness (thickness of about several hundreds of microns) as the fixing portion 2, and at least one surface of the second silicon wafer 13 is mirror-finished. Use Therefore, it naturally has a thickness that is not easily damaged and easy to handle. And
As shown in FIG. 16, protective films 23 and 24 are formed on both surfaces of the second silicon wafer 13 (fourth step). The protective films 14 and 15 need only be ones that are not attacked by the silicon etchant in order to perform chemical etching using an etchant. For example, SiO 2 by thermal oxidation is convenient in the process. However, when the interval between the vibrating section 3 and the component placement section 5 on which the electrode 6 as a component is placed by electrostatic driving or the like may be small, a technique such as ion etching may be used.
In that case, the protective film 24 is not required on the other surface.

【0032】次に、図17に示すように、第2シリコン
ウエハ13の一方面(この面は鏡面加工された面)の保
護膜23を、固定部2の平面形状のパターンの内周側を
残して除去することにより固定部2の内周側の平面形状
のマスクパターン25を形成する(第5工程)。
Next, as shown in FIG. 17, the protective film 23 on one surface (this surface is a mirror-finished surface) of the second silicon wafer 13 is placed on the inner peripheral side of the planar pattern of the fixing portion 2. By leaving and removing, a mask pattern 25 having a planar shape on the inner peripheral side of the fixed portion 2 is formed (fifth step).

【0033】次に、図18に示すように、第2シリコン
ウエハ13の一方面のマスクパターン25以外の部分
を、部品を配置する凹部26ができると共に、固定部の
箇所に位置決め凹凸部27ができるまでエッチングする
(第6工程)。このエッチングは、化学エッチング、イ
オンエッチングなどを用いる。エッチング深さは、第1
シリコンウエハ10の固定部2と振動部3との段差分を
引いた値が所定の深さとなるように決定される。そし
て、この第2実施形態は、静電駆動のマイクロミラーを
作製するため、凹部26に所定の電極6を形成する。
Next, as shown in FIG. 18, a portion other than the mask pattern 25 on one surface of the second silicon wafer 13 is formed with a concave portion 26 for disposing components, and a positioning uneven portion 27 is formed at a fixed portion. Etch until possible (sixth step). This etching uses chemical etching, ion etching, or the like. The etching depth is the first
The value obtained by subtracting the step difference between the fixed part 2 and the vibrating part 3 of the silicon wafer 10 is determined so as to have a predetermined depth. In the second embodiment, a predetermined electrode 6 is formed in the concave portion 26 in order to manufacture an electrostatically driven micro mirror.

【0034】次に、図19に示すように、第1シリコン
ウエハ10の凹部21が形成された一方面と、第2シリ
コンウエハ13の凹部26が形成された一方面とを、そ
れぞれの位置決め凹凸部22,27が合致するよう位置
合わせして接合する(第7工程)。この第2実施形態で
は、双方のシリコンウエハ10,13の位置合わせを位
置決め凹凸部22,27によって行うため、第1実施形
態のように顕微鏡等を用いなくても容易に位置合わせが
できる。又、接合方法は、陽極接合、ガラス接合などが
可能である。
Next, as shown in FIG. 19, one surface of the first silicon wafer 10 on which the concave portion 21 is formed and the other surface of the second silicon wafer 13 on which the concave portion 26 is formed are respectively positioned by positioning unevenness. The parts 22 and 27 are aligned and joined so that they match (seventh step). In the second embodiment, since the positioning of the two silicon wafers 10 and 13 is performed by the positioning uneven portions 22 and 27, the positioning can be easily performed without using a microscope or the like as in the first embodiment. Further, as the bonding method, anodic bonding, glass bonding, or the like can be used.

【0035】次に、第1実施形態の第8工程(図9参
照)と同様に、第1シリコンウエハ10の接合面の反対
側である他方面側を、振動部3及び梁部4の所定厚みに
なる手前まで研削加工し、且つ、その後に鏡面加工する
(第8工程)。ここで、研削加工などの機械加工で振動
部3や梁部4が現れる厚みまで研削すると、加工負荷に
より振動部3や梁部4が破損してしまうため、振動部3
及び梁部4が現れる手前の時点で研削を終了し、除去し
ろを残して鏡面加工を行うものである。但し、除去しろ
が少なすぎるとその部分に撓みが発生して厚みむらが生
じたり、破損したりするおそれがあるので、例えば50
ミクロン以上が望ましい。
Next, similarly to the eighth step (see FIG. 9) of the first embodiment, the other surface, which is opposite to the bonding surface of the first silicon wafer 10, is fixed to the vibrating portion 3 and the beam portion 4 by a predetermined amount. Grinding is performed until the thickness is reduced, and then mirror-finished (eighth step). Here, when the vibrating portion 3 and the beam portion 4 are ground to a thickness at which the vibrating portion 3 and the beam portion 4 appear by mechanical processing such as grinding, the vibrating portion 3 and the beam portion 4 are damaged by a processing load.
The grinding is finished just before the beam portion 4 appears, and mirror finishing is performed leaving a margin for removal. However, if the amount of removal is too small, the portion may bend, resulting in uneven thickness or breakage.
Micron or more is desirable.

【0036】次に、第1実施形態の第9工程(図10参
照)と同様に、鏡面加工した第1シリコンウエハ10の
他方面側を、振動部3及び梁部4の所定厚みになるまで
エッチングする(第9工程)。このエッチングは、例え
ば反応性イオンエッチングなどであり、イオンエッチン
グなどでは振動部3及び梁部4に負荷がかからないの
で、破損したりしない。又、このエッチングは、化学エ
ッチングでも良いが、エッチング終了の制御が難しく、
又、表面が荒れてしまう恐れがあるので、イオンエッチ
ング、特に、速度の速い反応性イオンエッチングが望ま
しい。以上の工程により図11に示すマイクロミラー1
の製造が完了する。
Next, similarly to the ninth step (see FIG. 10) of the first embodiment, the other side of the mirror-finished first silicon wafer 10 is brought to a predetermined thickness of the vibrating section 3 and the beam section 4. Etching (ninth step). This etching is, for example, reactive ion etching. In the ion etching or the like, since no load is applied to the vibrating portion 3 and the beam portion 4, there is no breakage. Also, this etching may be chemical etching, but it is difficult to control the end of the etching,
In addition, ion etching, particularly, high-speed reactive ion etching is desirable because the surface may be roughened. The micro mirror 1 shown in FIG.
Is completed.

【0037】この第2実施形態によれば、シリコン基板
として共に安価な第1シリコンウエハ10と第2シリコ
ンウエハ13とを用い、且つ、第1シリコンウエハ10
と第2シリコンウエハ13との位置決めは、双方の位置
決め凹凸部22,27によってなされ、例えば両面露光
機等の特殊な設備を必要ないため、コスト安に作製でき
る。又、薄い方の第1シリコンウエハ10自体が振動部
3及び梁部4の所定厚みよりも厚いため、破損しにくく
シリコン基板の取り扱いが非常に容易である。更に、振
動部3の下方には部品配置部5が設けられているため、
電極6等の部品の設置も別途に基板を接合することなく
できる。
According to the second embodiment, the inexpensive first silicon wafer 10 and second silicon wafer 13 are used as the silicon substrates, and the first silicon wafer 10
The positioning between the silicon wafer 13 and the second silicon wafer 13 is performed by the positioning concave and convex portions 22 and 27, and special equipment such as a double-sided exposure machine is not required. Further, since the thinner first silicon wafer 10 itself is thicker than the predetermined thickness of the vibrating part 3 and the beam part 4, it is hard to be damaged, and the handling of the silicon substrate is very easy. Furthermore, since the component arrangement part 5 is provided below the vibration part 3,
Components such as the electrodes 6 can be installed without separately bonding the substrates.

【0038】尚、この第2実施形態によれば、双方のシ
リコンウエハ10,13には固定部2の部分に枠形状の
位置決め凹凸部22,27を設けたが、位置決め凹凸部
22、27は双方のシリコンウエハ10,13を位置合
わせできるものであれば良い。
According to the second embodiment, the two silicon wafers 10 and 13 are provided with the frame-shaped positioning uneven portions 22 and 27 in the fixing portion 2. Any material can be used as long as the two silicon wafers 10 and 13 can be aligned.

【0039】尚、前記第1実施形態では、双方のシリコ
ンウエハ10,13の位置合わせを貫通穴17からの視
覚認識によって行ったが、第2実施形態のような位置決
め凹凸部22,27を設けて行っても良い。
In the first embodiment, the positioning of the two silicon wafers 10 and 13 is performed by visual recognition from the through hole 17, but the positioning uneven portions 22 and 27 are provided as in the second embodiment. You may go.

【0040】尚、前記第1,第2実施形態によれば、シ
リコン振動体としてマイクロミラーを製作する場合につ
いて説明したが、本発明は加速度センサ、角速度センサ
などのデバイスに適用できる。
According to the first and second embodiments, the case where a micromirror is manufactured as a silicon vibrator has been described. However, the present invention can be applied to devices such as an acceleration sensor and an angular velocity sensor.

【0041】尚、前記第1、第2実施形態によれば、1
個のマイクロミラー(シリコン振動体)を作製するもの
として説明しているが、実際はウエハ上に複数個を同時
に加工する。複数個を同時加工することにより、量産性
が良く、材料コストを低減でき、設備投資も少なくて済
む。
According to the first and second embodiments, 1
Although it has been described that a plurality of micromirrors (silicon vibrators) are manufactured, a plurality of micromirrors (silicon vibrators) are actually processed on a wafer at the same time. By simultaneously processing a plurality of pieces, mass productivity can be improved, material costs can be reduced, and equipment investment can be reduced.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、振動部の所定厚みよりも厚い第1シリコンウエ
ハの一方面に、前記振動部と固定部とこの固定部に対し
前記振動部を支持する梁部との平面形状のマスクパター
ンを形成する第1工程と、前記第1シリコンウエハの一
方面で、且つ、前記マスクパターン以外の部分を振動部
の所定厚みよりも深くエッチングして凹部を形成する第
2工程と、第2シリコンウエハの少なくとも一方の面に
保護膜を形成する第3工程と、前記第2シリコンウエハ
の一方面の前記保護膜を、前記固定部の平面形状のパタ
ーンを残して除去することにより前記固定部の平面形状
のマスクパターンを形成する第4工程と、前記第2シリ
コンウエハの一方面のマスクパターン以外の部分を、貫
通穴が形成されるまでエッチングする第5工程と、前記
第2シリコンウエハの両面に前記保護膜を形成した場合
は、前記第2シリコンウエハの他方面の前記保護膜を除
去する第6工程と、前記第1シリコンウエハの前記凹部
が形成された一方面と、前記第2シリコンウエハのいず
れかの面とを、それぞれの固定部形状が合致するよう位
置合わせして接合する第7工程と、前記第1シリコンウ
エハの他方面側を、前記振動部の所定厚みになる手前ま
で研削加工し、且つ、その後に鏡面加工する第8工程
と、鏡面加工した前記第1シリコンウエハの他方面側
を、前記振動部の所定厚みになるまでエッチングする第
9工程とから成るので、シリコン基板として共に安価な
第1シリコンウエハと第2シリコンウエハとを用い、且
つ、第1シリコンウエハと第2シリコンウエハとの位置
決めでは、貫通穴から第1シリコンウエハのパターンを
見ることができ、通常の顕微鏡などで合わせることが可
能であり、例えば両面露光機等の特殊な設備を必要ない
ため、コスト高にならずに、又、薄い方の第1シリコン
ウエハ自体が振動部の所定厚みよりも厚いため、シリコ
ン基板の取り扱いが非常に容易である。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the vibrating portion, the fixed portion and the fixed portion are provided on one surface of the first silicon wafer having a thickness greater than the predetermined thickness of the vibrating portion. A first step of forming a planar mask pattern with a beam portion supporting the vibrating portion, and etching a portion other than the mask pattern on one surface of the first silicon wafer deeper than a predetermined thickness of the vibrating portion. A second step of forming a concave portion by forming a protective film on at least one surface of the second silicon wafer; and a step of forming the protective film on one surface of the second silicon wafer by A fourth step of forming a mask pattern having a planar shape of the fixing portion by removing the shape pattern, and forming a through-hole in a portion other than the mask pattern on one surface of the second silicon wafer. A fifth step of etching the first silicon wafer, and a sixth step of removing the protective film on the other surface of the second silicon wafer when the protective films are formed on both surfaces of the second silicon wafer. A seventh step of aligning and joining the one surface on which the concave portion is formed and one of the surfaces of the second silicon wafer so that the shapes of the fixed portions match, and An eighth step of grinding the other surface side to a point just before the vibration portion has a predetermined thickness and then mirror-finish the same, and moving the other surface side of the mirror-finished first silicon wafer to a predetermined thickness of the vibration portion. A ninth step of etching to a thickness, so that inexpensive first and second silicon wafers are used as the silicon substrate, and the first and second silicon wafers are used together. In positioning with EHA, the pattern of the first silicon wafer can be seen from the through hole, and can be adjusted with a normal microscope. For example, since special equipment such as a double-sided exposure machine is not required, cost increases. Further, since the thinner first silicon wafer itself is thicker than the predetermined thickness of the vibrating portion, the handling of the silicon substrate is very easy.

【0043】請求項2の発明によれば、振動部の所定厚
みよりも厚い第1シリコンウエハの一方面に、前記振動
部と固定部とこの固定部に対し前記振動部を支持する梁
部との平面形状のマスクパターンを形成する第1工程
と、前記第1シリコンウエハの一方面で、且つ、前記マ
スクパターン以外の部分を前記振動部の所定厚みよりも
深くエッチングし凹部を形成する第2工程と、前記第1
シリコンウエハの一方面の前記マスクパターンの内で、
前記固定部の平面形状のマスクパターンの少なくとも一
部を除去し、前記第1シリコンウエハの一方面の前記固
定部の箇所に位置決め凹凸部ができるまでエッチングす
る第3工程と、第2シリコンウエハの両面の少なくとも
一方面に保護膜を形成する第4工程と、前記第2シリコ
ンウエハの一方面の前記保護膜を、前記固定部の平面形
状のパターンの少なくとも一部を残して除去することに
より前記固定部の平面形状のマスクパターンを形成する
第5工程と、前記第2シリコンウエハの一方面のマスク
パターン以外の部分を、部品を配置する凹部ができると
共に、前記固定部の箇所に位置決め凹凸部ができるまで
エッチングする第6工程と、前記第1シリコンウエハの
凹部が形成された一方面と、前記第2シリコンウエハの
凹部が形成された一方面とを、それぞれの位置決め凹凸
部が合致するよう位置合わせして接合する第7工程と、
前記第1シリコンウエハの他方面側を、前記振動部の所
定厚みになる手前まで研削加工し、且つ、その後に鏡面
加工する第8工程と、鏡面加工した前記第1シリコンウ
エハの他方面側を、前記振動部の所定厚みになるまでエ
ッチングする第9工程とから成るので、シリコン基板と
して共に安価な第1シリコンウエハと第2シリコンウエ
ハとを用い、且つ、第1シリコンウエハと第2シリコン
ウエハとの位置決めは、双方の位置決め凹凸部によって
なされ、例えば両面露光機等の特殊な設備を必要ないた
め、コスト高にならずに、又、薄い方の第1シリコンウ
エハ自体が振動部の所定厚みよりも厚いため、シリコン
基板の取り扱いが非常に容易である。更に、振動部の下
方には部品配置部が設けられているため、電極等の部品
の設置も別途に基板を接合することなくできる。
According to the second aspect of the present invention, the vibrating portion, the fixed portion, and the beam portion supporting the vibrating portion with respect to the fixed portion are provided on one surface of the first silicon wafer having a thickness greater than the predetermined thickness of the vibrating portion. A second step of forming a concave portion by etching a portion of one surface of the first silicon wafer other than the mask pattern deeper than a predetermined thickness of the vibrating portion; The step and the first
Within the mask pattern on one side of the silicon wafer,
A third step of removing at least a part of the planar mask pattern of the fixing portion and etching until a positioning uneven portion is formed at a position of the fixing portion on one surface of the first silicon wafer; A fourth step of forming a protective film on at least one surface of both surfaces; and removing the protective film on one surface of the second silicon wafer while leaving at least a part of a planar pattern of the fixing portion. A fifth step of forming a mask pattern having a planar shape of the fixing portion, and forming a concave portion for arranging a component on a portion other than the mask pattern on one surface of the second silicon wafer, and a positioning uneven portion at a position of the fixing portion. A sixth step of etching until the first silicon wafer has a concave portion, and a concave portion of the second silicon wafer has been formed. A seventh step of bonding the surface, each of the positioning concave-convex portions are aligned to match,
Eighth step of grinding the other surface of the first silicon wafer to a position just before the vibration portion has a predetermined thickness, and then mirror-finish the surface, and polishing the other surface of the mirror-finished first silicon wafer. And a ninth step of etching until the vibrating portion has a predetermined thickness. Therefore, inexpensive first and second silicon wafers are used as the silicon substrate, and the first and second silicon wafers are used. Positioning is performed by both positioning concave and convex portions, and no special equipment such as a double-sided exposure machine is required, so that cost is not increased, and the thinner first silicon wafer itself has a predetermined thickness of the vibrating portion. It is very easy to handle the silicon substrate because it is thicker. Furthermore, since the component placement portion is provided below the vibrating portion, components such as electrodes can be installed without separately bonding the substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に示し、(a)はマイク
ロミラーの斜視図、(b)は同図(a)のA−A線に沿
う断面図である。
FIGS. 1A and 1B show a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a perspective view of a micromirror, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

【図2】本発明の第1実施形態を示し、マイクロミラー
の製造方法の第1工程を説明する斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view illustrating a first embodiment of the present invention and illustrating a first step of a method for manufacturing a micromirror.

【図3】本発明の第1実施形態を示し、マイクロミラー
の製造方法の第2工程を説明する斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view illustrating the first embodiment of the present invention and illustrating a second step of the method for manufacturing a micromirror.

【図4】本発明の第1実施形態を示し、マイクロミラー
の製造方法の第3工程を説明する斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view illustrating the first embodiment of the present invention and illustrating a third step of the method for manufacturing a micromirror.

【図5】本発明の第1実施形態を示し、マイクロミラー
の製造方法の第4工程を説明する斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view illustrating the first embodiment of the present invention and illustrating a fourth step of the method for manufacturing a micromirror.

【図6】本発明の第1実施形態を示し、マイクロミラー
の製造方法の第5工程を説明する斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view illustrating the first embodiment of the present invention and illustrating a fifth step of the method for manufacturing a micromirror.

【図7】本発明の第1実施形態を示し、マイクロミラー
の製造方法の第6工程を説明する斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view illustrating the first embodiment of the present invention and describing the sixth step of the method for manufacturing a micromirror.

【図8】本発明の第1実施形態を示し、マイクロミラー
の製造方法の第7工程を説明する斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view illustrating the first embodiment of the present invention and illustrating a seventh step of the method of manufacturing a micromirror.

【図9】本発明の第1実施形態を示し、マイクロミラー
の製造方法の第8工程を説明する概略断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating the first embodiment of the present invention and explaining the eighth step of the method for manufacturing a micromirror.

【図10】本発明の第1実施形態を示し、マイクロミラ
ーの製造方法の第9工程を説明する概略断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the first embodiment of the present invention and illustrating a ninth step of the method for manufacturing a micromirror.

【図11】本発明の第2実施形態に示し、(a)はマイ
クロミラーの斜視図、(b)は同図(a)のB−B線に
沿う断面図である。
11A and 11B show a second embodiment of the present invention, in which FIG. 11A is a perspective view of a micromirror, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.

【図12】本発明の第2実施形態を示し、マイクロミラ
ーの製造方法の第1工程を説明する斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view illustrating a second embodiment of the present invention and illustrating a first step of a method for manufacturing a micromirror.

【図13】本発明の第2実施形態を示し、マイクロミラ
ーの製造方法の第2工程を説明する斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view illustrating a second embodiment of the present invention and illustrating a second step of the method for manufacturing a micromirror.

【図14】本発明の第2実施形態を示し、マイクロミラ
ーの製造方法の第3工程の前半を説明する斜視図であ
る。
FIG. 14 is a perspective view illustrating the second embodiment of the present invention and illustrating the first half of the third step in the method for manufacturing a micromirror.

【図15】本発明の第2実施形態を示し、マイクロミラ
ーの製造方法の第3工程の後半を説明する斜視図であ
る。
FIG. 15 is a perspective view illustrating the second embodiment of the present invention and explaining the latter half of the third step in the method for manufacturing a micromirror.

【図16】本発明の第2実施形態を示し、マイクロミラ
ーの製造方法の第4工程を説明する斜視図である。
FIG. 16 is a perspective view illustrating the second embodiment of the present invention and describing the fourth step of the method for manufacturing a micromirror.

【図17】本発明の第2実施形態を示し、マイクロミラ
ーの製造方法の第5工程を説明する斜視図である。
FIG. 17 is a perspective view illustrating the second embodiment of the present invention and describing the fifth step of the method for manufacturing a micromirror.

【図18】本発明の第2実施形態を示し、マイクロミラ
ーの製造方法の第6工程を説明する斜視図である。
FIG. 18 is a perspective view illustrating a second embodiment of the present invention and illustrating a sixth step of the method for manufacturing a micromirror.

【図19】本発明の第2実施形態を示し、マイクロミラ
ーの製造方法の第7工程を説明する概略断面図である。
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention and illustrating the seventh step of the method for manufacturing a micromirror.

【図20】シリコン基板より作製される従来のマイクロ
ミラーの斜視図である。
FIG. 20 is a perspective view of a conventional micro mirror manufactured from a silicon substrate.

【図21】(a)〜(f)はそれぞれ第1従来例の製造
工程を示す断面図である。
FIGS. 21A to 21F are cross-sectional views showing manufacturing steps of a first conventional example.

【図22】(a)〜(g)はそれぞれ第2従来例の製造
工程を示す断面図である。
FIGS. 22A to 22G are cross-sectional views showing manufacturing steps of a second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マイクロミラー(シリコン振動体) 2 固定部 3 振動部 4 梁部 6 電極(部品) 10 第1シリコンウエハ 11 マスクパターン 12 凹部 13 第2シリコンウエハ 14,15 保護膜 16 マスクパターン 17 貫通穴 20 マスクパターン 21 凹部 22 位置決め凹凸部 23,24 保護膜 25 マスクパターン 26 凹部 27 位置決め凹凸部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Micromirror (silicon vibrating body) 2 Fixed part 3 Vibrating part 4 Beam part 6 Electrode (part) 10 1st silicon wafer 11 Mask pattern 12 Depression 13 Second silicon wafer 14, 15 Protective film 16 Mask pattern 17 Through hole 20 Mask Pattern 21 concave portion 22 positioning uneven portion 23, 24 protective film 25 mask pattern 26 concave portion 27 positioning uneven portion

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 振動部の所定厚みよりも厚い第1シリコ
ンウエハの一方面に、前記振動部と固定部とこの固定部
に対し前記振動部を支持する梁部との平面形状のマスク
パターンを形成する第1工程と、 前記第1シリコンウエハの一方面で、且つ、前記マスク
パターン以外の部分を振動部の所定厚みよりも深くエッ
チングして凹部を形成する第2工程と、 第2シリコンウエハの少なくとも一方の面に保護膜を形
成する第3工程と、 前記第2シリコンウエハの一方面の前記保護膜を、前記
固定部の平面形状のパターンを残して除去することによ
り前記固定部の平面形状のマスクパターンを形成する第
4工程と、 前記第2シリコンウエハの一方面のマスクパターン以外
の部分を、貫通穴が形成されるまでエッチングする第5
工程と、 前記第2シリコンウエハの両面に前記保護膜を形成した
場合は、前記第2シリコンウエハの他方面の前記保護膜
を除去する第6工程と、 前記第1シリコンウエハの前記凹部が形成された一方面
と、前記第2シリコンウエハのいずれかの面とを、それ
ぞれの固定部形状が合致するよう位置合わせして接合す
る第7工程と、 前記第1シリコンウエハの他方面側を、前記振動部の所
定厚みになる手前まで研削加工し、且つ、その後に鏡面
加工する第8工程と、 鏡面加工した前記第1シリコンウエハの他方面側を、前
記振動部の所定厚みになるまでエッチングする第9工程
と、 から成ることを特徴とするシリコン振動体の製造方法。
1. A mask pattern having a planar shape of said vibrating portion, a fixed portion, and a beam portion supporting said vibrating portion with respect to said fixed portion, on one surface of a first silicon wafer thicker than a predetermined thickness of said vibrating portion. A first step of forming; a second step of etching a portion other than the mask pattern on one surface of the first silicon wafer deeper than a predetermined thickness of the vibrating portion to form a concave portion; Forming a protective film on at least one surface of the second silicon wafer; and removing the protective film on one surface of the second silicon wafer while leaving the planar pattern of the fixed portion flat. A fourth step of forming a mask pattern having a shape; and a fifth step of etching a portion other than the mask pattern on one surface of the second silicon wafer until a through hole is formed.
A step of removing the protective film on the other surface of the second silicon wafer when the protective film is formed on both surfaces of the second silicon wafer; and forming the concave portion of the first silicon wafer. A seventh step of aligning and bonding the one surface and one of the surfaces of the second silicon wafer so that the shapes of the fixing portions match each other; An eighth step of performing grinding processing before reaching a predetermined thickness of the vibrating portion and then performing mirror finishing, and etching the other surface side of the mirror-finished first silicon wafer until the predetermined thickness of the vibrating portion is obtained. 9. A method for manufacturing a silicon vibrator, comprising:
【請求項2】 振動部の所定厚みよりも厚い第1シリコ
ンウエハの一方面に、前記振動部と固定部とこの固定部
に対し前記振動部を支持する梁部との平面形状のマスク
パターンを形成する第1工程と、 前記第1シリコンウエハの一方面で、且つ、前記マスク
パターン以外の部分を前記振動部の所定厚みよりも深く
エッチングし凹部を形成する第2工程と、 前記第1シリコンウエハの一方面の前記マスクパターン
の内で、前記固定部の平面形状のマスクパターンの少な
くとも一部を除去し、前記第1シリコンウエハの一方面
の前記固定部の箇所に位置決め凹凸部ができるまでエッ
チングする第3工程と、 第2シリコンウエハの両面の少なくとも一方面に保護膜
を形成する第4工程と、 前記第2シリコンウエハの一方面の前記保護膜を、前記
固定部の平面形状のパターンの少なくとも一部を残して
除去することにより前記固定部の平面形状のマスクパタ
ーンを形成する第5工程と、 前記第2シリコンウエハの一方面のマスクパターン以外
の部分を、部品を配置する凹部ができると共に、前記固
定部の箇所に位置決め凹凸部ができるまでエッチングす
る第6工程と、 前記第1シリコンウエハの凹部が形成された一方面と、
前記第2シリコンウエハの凹部が形成された一方面と
を、それぞれの位置決め凹凸部が合致するよう位置合わ
せして接合する第7工程と、 前記第1シリコンウエハの他方面側を、前記振動部の所
定厚みになる手前まで研削加工し、且つ、その後に鏡面
加工する第8工程と、 鏡面加工した前記第1シリコンウエハの他方面側を、前
記振動部の所定厚みになるまでエッチングする第9工程
と、 から成ることを特徴とするシリコン振動体の製造方法。
2. A mask pattern having a planar shape of said vibrating portion, a fixed portion, and a beam portion supporting said vibrating portion with respect to said fixed portion on one surface of a first silicon wafer having a thickness greater than a predetermined thickness of said vibrating portion. A first step of forming; a second step of etching a portion other than the mask pattern on one surface of the first silicon wafer deeper than a predetermined thickness of the vibrating portion to form a concave portion; In the mask pattern on one surface of the wafer, at least a part of the planar mask pattern of the fixing portion is removed, and a positioning uneven portion is formed at the position of the fixing portion on one surface of the first silicon wafer. A third step of etching, a fourth step of forming a protective film on at least one of both surfaces of the second silicon wafer, and the step of forming the protective film on one surface of the second silicon wafer by the solidification. A fifth step of forming a planar mask pattern of the fixed portion by removing at least a part of the planar pattern of the portion, and a portion other than the mask pattern on one surface of the second silicon wafer; A sixth step of forming a concave portion for arranging components and etching until a positioning concave-convex portion is formed at the position of the fixing portion; and one surface of the first silicon wafer where the concave portion is formed;
A seventh step of aligning and joining one surface of the second silicon wafer where the concave portion is formed so that the respective positioning uneven portions match, and connecting the other surface of the first silicon wafer to the vibrating portion. An eighth step of performing a grinding process before reaching a predetermined thickness of the first silicon wafer, and then performing a mirror finishing process; A method for manufacturing a silicon vibrating body, comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006276872A (en) * 2006-04-27 2006-10-12 Fujitsu Ltd Method of manufacturing micromirror element and micromirror element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006276872A (en) * 2006-04-27 2006-10-12 Fujitsu Ltd Method of manufacturing micromirror element and micromirror element
JP4565510B2 (en) * 2006-04-27 2010-10-20 富士通株式会社 Micromirror element manufacturing method and micromirror element

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