JP3210968B2 - Manufacturing method of electrostatic microactuator - Google Patents

Manufacturing method of electrostatic microactuator

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JP3210968B2
JP3210968B2 JP18375399A JP18375399A JP3210968B2 JP 3210968 B2 JP3210968 B2 JP 3210968B2 JP 18375399 A JP18375399 A JP 18375399A JP 18375399 A JP18375399 A JP 18375399A JP 3210968 B2 JP3210968 B2 JP 3210968B2
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planar
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deforming
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明 下河辺
誠一 秦
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東京工業大学長
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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、静電マイクロアク
チュエータの製造方法に関し、さらに詳しくは、MO駆
動装置やDVD駆動装置などにおける各種光ピックアッ
プのマイクロレンズ駆動用アクチュエータ、マイクロス
テージ、及びマイクロ除振台などの各種マイクロ機構用
のアクチュエータとして好適に使用することのできる、
静電マイクロアクチュエータ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 of manufacturing an electrostatic microactuator, and more particularly, to a microlens driving actuator, a microstage, and a micro vibration isolator for various optical pickups in an MO driving device, a DVD driving device, and the like. It can be suitably used as an actuator for various micro mechanisms such as a table,
The present invention relates to a method for manufacturing an electrostatic microactuator.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロマシン技術の発達にともない、
高性能なマイクロアクチュエータの要求が高まってい
る。特に、上記MO駆動装置などにおいては極めて小型
で制御性に優れる、高性能な静電アクチュエータが求め
られている。かかる観点から、近年、これらの分野にお
いて静電マイクロアクチュエータの需要が高まってい
る。静電マイクロアクチュエータとしては、回転型、櫛
歯型、及び片持ち梁型など多くの種類が存在する。しか
しながら、上記のような分野においては、光ピックアッ
プなどを面内から面外、すなわち、ある一定の面から垂
直方向へ駆動させる必要があることから、主に片持ち梁
型及び両持ち梁型の静電マイクロアクチュエータが用い
られてきた。
2. Description of the Related Art With the development of micromachine technology,
There is an increasing demand for high performance microactuators. In particular, a high-performance electrostatic actuator that is extremely small and has excellent controllability is demanded for the above-described MO driving device. From such a viewpoint, demand for an electrostatic microactuator has been increasing in these fields in recent years. There are many types of electrostatic microactuators, such as a rotary type, a comb type, and a cantilever type. However, in the above-mentioned fields, since it is necessary to drive an optical pickup or the like from an in-plane to an out-of-plane, that is, from a certain surface in a vertical direction, mainly a cantilever type and a cantilever type are used. Electrostatic microactuators have been used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、片持ち
梁型の静電マイクロアクチュエータは、駆動力の発生点
が垂直方向への駆動途中において駆動方向の軸より大き
くずれてしまうという問題があった。また、両持ち梁型
の静電アクチュエータは両端が固定されているため、梁
の長さに比してその厚さ方向のストロークが小さい。し
たがって、駆動すべき物体に対して理論上必要とされる
大きさよりも大型の静電マイクロアクチュエータを使用
する必要があった。これは上記MO駆動装置などの大型
化の要因にもなっていた。
However, the cantilever-type electrostatic microactuator has a problem that the driving force generation point is largely displaced from the axis in the driving direction during driving in the vertical direction. Further, since both ends of the double-supported-type electrostatic actuator are fixed, the stroke in the thickness direction is smaller than the length of the beam. Therefore, it was necessary to use an electrostatic microactuator larger than the theoretically required size for the object to be driven. This has also been a factor in increasing the size of the MO driving device and the like.

【0004】本発明は、垂直方向への大きな駆動が可能
であるとともに、駆動力の発生点が駆動中において変化
することのない、新たな静電マイクロアクチュエータを
製造する方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a new electrostatic microactuator that can perform a large driving in the vertical direction and that does not change a driving force generation point during driving. And

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の静電マイクロア
クチュエータの製造方法は、上記目的を達成すべく、過
冷却液体域を有する非晶質材料からなる薄膜を所定の基
板上に形成する工程と、前記薄膜をエッチングすること
により渦巻状の平面電極を形成する工程と、前記平面電
極を前記非晶質材料の過冷却液体域まで加熱し、前記平
面電極を立体的に変形させて螺旋状の駆動電極を形成す
る工程とを含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing an electrostatic microactuator according to the present invention comprises the steps of forming a thin film made of an amorphous material having a supercooled liquid region on a predetermined substrate. Forming a spiral planar electrode by etching the thin film; and heating the planar electrode to a supercooled liquid region of the amorphous material, thereby deforming the planar electrode three-dimensionally and forming a spiral. And forming a drive electrode.

【0006】本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意
検討を重ねた。その結果、基板と、基板電極絶縁層と、
基板電極と、駆動電極絶縁層と、螺旋状の駆動電極とを
具えるとともに、これらがこの順に積層されてなる静電
マイクロアクチュエータを想到した。そして、前記螺旋
状の駆動電極の中心部分に駆動すべき物体を取り付け、
前記螺旋状の駆動電極を基板面に垂直な方向に上下動さ
せる。すると、前記物体は常に基板面に対して垂直方向
の駆動力を受けるため、静電マイクロアクチュエータの
駆動中において駆動力の発生点が変化することがない。
また、単純な梁構造と比較して上下方向のストロークが
大きくなることを見出した。
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object. As a result, the substrate, the substrate electrode insulating layer,
The present inventors have conceived of an electrostatic microactuator including a substrate electrode, a drive electrode insulating layer, and a spiral drive electrode, which are stacked in this order. Then, an object to be driven is attached to the center of the spiral drive electrode,
The spiral drive electrode is moved up and down in a direction perpendicular to the substrate surface. Then, since the object always receives the driving force in the direction perpendicular to the substrate surface, the driving force generation point does not change during driving of the electrostatic microactuator.
In addition, they found that the stroke in the vertical direction was larger than that of a simple beam structure.

【0007】しかしながら、前記駆動電極を従来のよう
にポリシリコンやニッケル、タングステンなどの材料か
ら形成すると、これら材料の弾性限界が小さいことに起
因して、立体的な変形の途中において破壊してしまう場
合があった。さらには、前記静電マイクロアクチュエー
タの駆動中に前記駆動電極が破壊に至ってしまう場合も
多々あった。そこで、本発明者らは、駆動電極として使
用することのできる材料について広範な探索を行った。
その結果、過冷却液体域を有する非晶質材料から前記駆
動電極を構成し、過冷却液体域に加熱した状態で変形を
行って立体的に加工することにより、上記問題点を解決
できることを見出した。
However, when the drive electrode is formed of a material such as polysilicon, nickel, or tungsten as in the prior art, the drive electrode is broken during the three-dimensional deformation due to the small elastic limit of these materials. There was a case. Further, there are many cases where the driving electrode is broken while the electrostatic microactuator is being driven. Therefore, the present inventors have conducted an extensive search for materials that can be used as drive electrodes.
As a result, it has been found that the above-mentioned problem can be solved by forming the drive electrode from an amorphous material having a supercooled liquid region, performing deformation in a state where the supercooled liquid region is heated and performing three-dimensional processing. Was.

【0008】すなわち、前記非晶質材料からなる薄膜を
形成した後、この薄膜にエッチング処理を施すことによ
って予め渦巻状の平面電極を形成する。そして、この平
面電極を立体的に変形させて前記螺旋状の駆動電極を形
成する際に、前記非晶質材料の過冷却液体域に加熱す
る。すると、前記平面電極は変形過程において108
1013Pa・Sの粘性流動を示すようになる。したがっ
て、立体的な変形の途中における前記平面電極の破壊を
防止することができる。また、過冷却液体域に加熱し冷
却して得た前記非晶質材料は、内部ひずみなどがなく極
めて柔軟性に富み、高い弾性限界を示すようになる。し
たがって、静電マイクロアクチュエータの駆動中におい
て、駆動電極を上下方向に駆動させた場合においても、
前記駆動電極が破壊してしまうようなことがない。
That is, after a thin film made of the amorphous material is formed, a spiral flat electrode is formed in advance by etching the thin film. Then, when the planar electrode is three-dimensionally deformed to form the spiral drive electrode, the amorphous material is heated to a supercooled liquid region. Then, the flat electrode is 10 8 to 10 8 in the deformation process.
It shows a viscous flow of 10 13 Pa · S. Therefore, it is possible to prevent the flat electrode from being broken during the three-dimensional deformation. Further, the amorphous material obtained by heating and cooling the supercooled liquid region has no internal strain or the like, is extremely rich in flexibility, and exhibits a high elastic limit. Therefore, even when the driving electrode is driven in the vertical direction during driving of the electrostatic microactuator,
There is no possibility that the drive electrode is broken.

【0009】したがって、本発明の静電マイクロアクチ
ュエータの製造方法によれば、駆動電極を基板面に対し
て垂直な方向に駆動させることができ、駆動中における
駆動力の発生点の変化を防止することができる。このた
め、静電マイクロアクチュエータを小型化することが可
能となり、この静電マイクロアクチュエータを搭載する
装置自体の大きさをも小さくすることができる。なお、
本発明における「過冷却液体域」とは、ガラス転移温度
(Tg)から結晶化開始温度(Tx)までの温度領域
(△Tx)をいう。
Therefore, according to the method of manufacturing the electrostatic microactuator of the present invention, the drive electrode can be driven in a direction perpendicular to the substrate surface, and the generation point of the driving force during driving is prevented from changing. be able to. Therefore, the size of the electrostatic microactuator can be reduced, and the size of the device on which the electrostatic microactuator is mounted can be reduced. In addition,
The “supercooled liquid region” in the present invention refers to a temperature region (ΔTx) from a glass transition temperature (Tg) to a crystallization start temperature (Tx).

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に則して詳細に説明する。本発明の静電マイクロアクチ
ュエータの製造方法の好ましい態様は、平面電極の立体
的な変形方法に依存して、以下のように分類することが
できる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the present invention. Preferred embodiments of the manufacturing method of the electrostatic microactuator according to the present invention can be classified as follows depending on a method of three-dimensionally deforming the planar electrode.

【0011】(平面電極の自重により平面電極を立体的
に変形させる場合)図1〜11は、平面電極をその自重
により立体的に変形させて駆動電極を形成する場合の各
工程を示す断面図及び平面図である。最初に、図1に示
すように半導体材料からなる基板1上に熱酸化法などに
より、基板電極絶縁層2を厚さ0.01〜10μmに形
成する。次いで、基板電極絶縁層2上にスパッタリング
法などによって基板電極層を厚さ0.01〜5μmに形
成する。この基板電極層をフォトリソグラフィによって
パターニングすることにより、基板電極パッド部4を有
する基板電極3を形成する。次いで、基板電極3上にC
VD法などによって駆動電極絶縁層5を厚さ10〜10
0nmに形成する。そして、真空蒸着法などにより駆動
電極絶縁層5上に犠牲層6を厚さ1〜50μmに形成
し、パターニングする。
FIGS. 1 to 11 are cross-sectional views showing respective steps in a case where a planar electrode is three-dimensionally deformed by its own weight to form a drive electrode. And a plan view. First, as shown in FIG. 1, a substrate electrode insulating layer 2 having a thickness of 0.01 to 10 μm is formed on a substrate 1 made of a semiconductor material by a thermal oxidation method or the like. Next, a substrate electrode layer is formed on the substrate electrode insulating layer 2 to a thickness of 0.01 to 5 μm by a sputtering method or the like. By patterning this substrate electrode layer by photolithography, the substrate electrode 3 having the substrate electrode pad portion 4 is formed. Next, C is placed on the substrate electrode 3.
The drive electrode insulating layer 5 is formed to a thickness of 10 to 10 by a VD method or the like.
It is formed to a thickness of 0 nm. Then, a sacrifice layer 6 is formed to a thickness of 1 to 50 μm on the drive electrode insulating layer 5 by a vacuum deposition method or the like, and is patterned.

【0012】図2は、図1に示すアセンブリを上側から
見た場合の平面図である。図2から明らかなように、駆
動電極絶縁層5は基板電極パッド部4を露出させるよう
にして基板電極3上に形成する。さらに、犠牲層6のパ
ターニングは、駆動電極絶縁層3上において一辺が階段
状となるように行う。次いで、図3に示すように、スピ
ンコート法などによって基板1上に形成された基板電極
3などの全体を覆うようにして高分子層7を厚さ1〜2
00μmに形成する。次いで、高分子層7上に渦巻状に
パターニングされたマスク層8をスパッタリング法など
によって厚さ0.01〜1μmに形成する。
FIG. 2 is a plan view of the assembly shown in FIG. 1 as viewed from above. As is clear from FIG. 2, the drive electrode insulating layer 5 is formed on the substrate electrode 3 so as to expose the substrate electrode pad portion 4. Further, the sacrifice layer 6 is patterned so that one side of the sacrifice layer 6 has a stepped shape on the drive electrode insulating layer 3. Next, as shown in FIG. 3, the polymer layer 7 is formed to a thickness of 1 to 2 so as to cover the entire substrate electrode 3 formed on the substrate 1 by spin coating or the like.
It is formed to a thickness of 00 μm. Next, a spirally patterned mask layer 8 is formed on the polymer layer 7 to a thickness of 0.01 to 1 μm by a sputtering method or the like.

【0013】その後、図4に示すように、マスク層8を
介して高分子層7をRIE(リアクティブイオンエッチ
ング)などによってエッチングする。次いで、過冷却液
体域を有する非晶質金属からなる薄膜9をスパッタリン
グ法などによって厚さ0.5〜100μmに形成する。
その後、図5に示すように、高分子層7を酸溶液を用い
て除去することにより、平面電極パターン10を形成す
る。図6は、図5に示すアセンブリを上側から見た場合
の平面図である。図6から明らかなように、平面電極パ
ターン10は渦巻状であることが分かる。
Thereafter, as shown in FIG. 4, the polymer layer 7 is etched via the mask layer 8 by RIE (reactive ion etching) or the like. Next, a thin film 9 made of an amorphous metal having a supercooled liquid region is formed to a thickness of 0.5 to 100 μm by a sputtering method or the like.
After that, as shown in FIG. 5, the polymer layer 7 is removed using an acid solution, thereby forming the planar electrode pattern 10. FIG. 6 is a plan view when the assembly shown in FIG. 5 is viewed from above. As can be seen from FIG. 6, the planar electrode pattern 10 has a spiral shape.

【0014】次いで、図5及び6に示すアセンブリを真
空赤外線加熱装置(図示せず)に設置する。そして、装
置内を好ましくは10-4Pa以下まで排気した後、図7
に示すように前記アセンブリに赤外線を照射し前記非晶
質材料の過冷却液体域に加熱する。その後、室温にまで
冷却し、図8に示すように犠牲層6を酸溶液を用いてエ
ッチング除去し、平面電極11を形成する。
Next, the assembly shown in FIGS. 5 and 6 is installed in a vacuum infrared heating device (not shown). After evacuating the inside of the apparatus to preferably 10 −4 Pa or less, FIG.
The assembly is irradiated with infrared light to heat the supercooled liquid region of the amorphous material as shown in FIG. Thereafter, the substrate is cooled to room temperature, and the sacrifice layer 6 is removed by etching using an acid solution as shown in FIG.

【0015】なお、図7及び8に示す工程は、本態様に
おいて必須のものではない。しかしながら、過冷却液体
域を有する非晶質材料からなる平面電極パターン10を
前記過冷却液体域にまで加熱することにより、平面電極
パターン10の内部応力が緩和される。したがって、犠
牲層6を除去して平面電極11を形成する際に、平面電
極11が湾曲したり破壊したりすることを効果的に防止
することができる。
The steps shown in FIGS. 7 and 8 are not essential in this embodiment. However, by heating the plane electrode pattern 10 made of an amorphous material having a supercooled liquid region to the supercooled liquid region, the internal stress of the plane electrode pattern 10 is reduced. Therefore, when forming the planar electrode 11 by removing the sacrificial layer 6, it is possible to effectively prevent the planar electrode 11 from being curved or broken.

【0016】このように赤外線によって平面電極を加熱
する場合、その昇温速度は1〜10℃/分であることが
好ましく、到達温度における保持時間は0.5〜10分
であることが好ましい。
When the flat electrode is heated by infrared rays as described above, the heating rate is preferably 1 to 10 ° C./min, and the holding time at the ultimate temperature is preferably 0.5 to 10 minutes.

【0017】次いで、図5に示すアセンブリを前記同様
の真空赤外線加熱装置(図示せず)に入れ、図9に示す
ように設置治具12によって前記装置内に上下逆向きに
設置する。なお、設置治具12には前記アセンブリに赤
外線を照射するための開口部13が形成されている。次
いで、開口部13を介して前記アセンブリの前面から赤
外線を照射するとともに、基板1側からも前記アセンブ
リに赤外線を照射して過冷却液体域を有する非晶質材料
からなる平面電極11を前記過冷却液体域に加熱する。
すると、平面電極11は粘性流動を示すようになるた
め、図10に示すように、平面電極11自体の自重によ
って立体的に変形するようになる。そして、所定の時間
が経過した後に前記の加熱操作を中止することによって
立体的な変形が中止され、図11に示すような螺旋状の
駆動電極14を得ることができ、最終的な静電マイクロ
アクチュエータを得ることができる。
Next, the assembly shown in FIG. 5 is put into a vacuum infrared heating apparatus (not shown) similar to the above, and is installed upside down in the apparatus by an installation jig 12 as shown in FIG. The installation jig 12 has an opening 13 for irradiating the assembly with infrared light. Next, while irradiating infrared rays from the front surface of the assembly through the opening 13 and irradiating infrared rays also from the substrate 1 side to the assembly, the planar electrode 11 made of an amorphous material having a supercooled liquid region is irradiated with the infrared rays. Heat to the cooling liquid area.
Then, since the plane electrode 11 shows a viscous flow, the plane electrode 11 is three-dimensionally deformed by its own weight as shown in FIG. Then, by stopping the heating operation after a predetermined time has elapsed, the three-dimensional deformation is stopped, and a spiral drive electrode 14 as shown in FIG. 11 can be obtained. An actuator can be obtained.

【0018】なお、上記赤外線照射による加熱は、1〜
100℃/分の昇温速度で行うことが好ましく、さらに
到達温度における保持時間は1〜10分であることが好
ましい。また、過冷却液体域を有する非晶質材料からな
る平面電極11の前記過冷却液体域への加熱は、上記赤
外線加熱の他に誘導加熱、抵抗加熱などによって行うこ
ともできる。
The heating by the above-mentioned infrared irradiation is 1 to
It is preferable that the heating is performed at a heating rate of 100 ° C./min, and that the holding time at the ultimate temperature be 1 to 10 minutes. The heating of the flat electrode 11 made of an amorphous material having a supercooled liquid region to the supercooled liquid region may be performed by induction heating, resistance heating, or the like, in addition to the infrared heating.

【0019】薄膜9、すなわち平面電極11及び駆動電
極14を構成する過冷却液体域を有する非晶質材料とし
ては、過冷却液体域のガラス転移温度が200〜600
℃の範囲にあるものが好ましく、さらには250〜40
0℃の範囲にあるものが好ましい。そして、過冷却液体
域の温度幅が20℃以上であることが好ましい。これに
より、このような非晶質材料からなる平面電極の加熱工
程を簡素化することができるとともに、加熱時の温度変
動の影響を低減することができる。さらには、前記非晶
質材料を成膜する下地やこの下地を保持する治具の材料
選択の幅を広げることができる。このような非晶質材料
としては、Zr−Cu−Al、Pd−Cu−Si、Pd
−Ni−P、及びAu−Siを例示することができる。
As the thin film 9, that is, the amorphous material having a supercooled liquid region constituting the plane electrode 11 and the drive electrode 14, the glass transition temperature of the supercooled liquid region is 200 to 600.
° C is preferable, and more preferably 250 to 40 ° C.
Those in the range of 0 ° C. are preferred. And it is preferable that the temperature width of the supercooled liquid region is 20 ° C. or more. Thus, the heating process of the flat electrode made of such an amorphous material can be simplified, and the influence of temperature fluctuation during heating can be reduced. Further, it is possible to widen the range of material selection for the base on which the amorphous material is formed and the jig for holding the base. Such amorphous materials include Zr-Cu-Al, Pd-Cu-Si, Pd
-Ni-P and Au-Si can be exemplified.

【0020】また、基板1を構成する半導体材料につい
ても、シリコンやガリウムなどの半導体材料、パイレッ
クスや酸化シリコンなどのガラス材料、ポリイミドやベ
ークライトなどの高分子材料、及び銅、アルミニウムな
どの金属材料を使用することができる。同様に基板電極
3についてもクロム、ニッケル、及びアルミニウムな
ど、公知の導電性材料から構成することができる。基板
電極絶縁層2及び駆動電極絶縁層5についても酸化シリ
コン、窒化シリコン及びポリイミドなど、公知の絶縁材
料から構成することができる。さらに、犠牲層6にはニ
ッケル、酸化シリコン、アルミニウム、及びクロムなど
を用いることができる。高分子層7にはポリイミドやベ
ークライト、及びレジストなどを用いることができる。
マスク層8にはクロムやアルミニウム、及び酸化シリコ
ンなどを用いることができる。
The semiconductor material constituting the substrate 1 may be a semiconductor material such as silicon or gallium, a glass material such as Pyrex or silicon oxide, a polymer material such as polyimide or bakelite, or a metal material such as copper or aluminum. Can be used. Similarly, the substrate electrode 3 can be made of a known conductive material such as chromium, nickel, and aluminum. The substrate electrode insulating layer 2 and the drive electrode insulating layer 5 can also be made of a known insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, and polyimide. Further, the sacrificial layer 6 can be made of nickel, silicon oxide, aluminum, chromium, or the like. For the polymer layer 7, polyimide, bakelite, resist, or the like can be used.
Chromium, aluminum, silicon oxide, or the like can be used for the mask layer 8.

【0021】(機械的な外力により平面電極を立体的に
変形させる場合)図12〜14は、平面電極を機械的な
外力によって変形させて駆動電極を形成する場合の各工
程を示す断面図である。最初に、図12に示すように、
基板21の両面に熱酸化法などにより基板電極絶縁層2
2及びマスク層26を、それぞれ厚さ0.01〜10μ
m及び0.01〜1μmに形成する。次いで、基板電極
絶縁層22及びマスク層26をパターニングして開口部
28及び30を形成する。次いで、スパッタリング法及
びフォトリソグラフィの手段を用いることにより、基板
電極絶縁層22上に基板電極23を厚さ0.01〜5μ
mに形成する。
FIGS. 12 to 14 are cross-sectional views showing respective steps in a case where a planar electrode is deformed by a mechanical external force to form a drive electrode. is there. First, as shown in FIG.
The substrate electrode insulating layer 2 is formed on both surfaces of the substrate 21 by a thermal oxidation method or the like.
2 and the mask layer 26 each have a thickness of 0.01 to 10 μm.
m and 0.01 to 1 μm. Next, the openings 28 and 30 are formed by patterning the substrate electrode insulating layer 22 and the mask layer 26. Next, the substrate electrode 23 is formed on the substrate electrode insulating layer 22 to a thickness of 0.01 to 5 μm by using a sputtering method and a means of photolithography.
m.

【0022】その後、CVD法などにより駆動電極絶縁
層25及び保護層27を、それぞれ厚さ10〜100n
m及び0.01〜5μmに形成する。次いで、保護層2
7をパターニングにして開口部28と同形状の開口部2
9を形成する。その後、開口部29を覆うようにして犠
牲層を形成し、図3〜8に示す各工程を経ることによ
り、過冷却液体域を有する非晶質材料からなる渦巻状の
平面電極31を形成する。次いで、図13に示すように
図12に示すアセンブリをアルカリ水溶液に浸漬させて
基板21に異方性ウエットエッチングを行い、エッチピ
ット32を形成する。続いて、酸水溶液に浸漬させるこ
とにより、基板電極23及び駆動電極絶縁層25に異方
性ウエットエッチングを行って、エッチピット33を形
成する。
Thereafter, the drive electrode insulating layer 25 and the protective layer 27 are each formed to a thickness of 10 to 100 n by a CVD method or the like.
m and 0.01 to 5 μm. Next, the protective layer 2
7 is patterned to form an opening 2 having the same shape as the opening 28.
9 is formed. Thereafter, a sacrificial layer is formed so as to cover the opening 29, and through the respective steps shown in FIGS. 3 to 8, a spiral planar electrode 31 made of an amorphous material having a supercooled liquid region is formed. . Next, as shown in FIG. 13, the assembly shown in FIG. 12 is immersed in an alkaline aqueous solution to perform anisotropic wet etching on the substrate 21 to form an etch pit 32. Subsequently, the substrate electrode 23 and the drive electrode insulating layer 25 are anisotropically wet-etched by immersion in an acid aqueous solution to form an etch pit 33.

【0023】次いで、図14に示すように、図13に示
すアセンブリを突起部36を有する治具35に取り付
け、突起部36をエッチピット32及び33を貫通させ
て平面電極31を持ち上げる。そして、この状態におい
て平面電極31を前記非晶質材料の過冷却液体域に加熱
し、所定の時間が経過した後に加熱を中止して室温にま
で冷却して、螺旋状の駆動電極34を得、最終的な静電
マイクロアクチュエータを得ることができる。
Next, as shown in FIG. 14, the assembly shown in FIG. 13 is attached to a jig 35 having a projection 36, and the projection 36 is passed through the etch pits 32 and 33 to lift the flat electrode 31. Then, in this state, the flat electrode 31 is heated to the supercooled liquid region of the amorphous material, and after a predetermined time has elapsed, the heating is stopped and cooled to room temperature to obtain the spiral drive electrode 34. Thus, a final electrostatic microactuator can be obtained.

【0024】この場合における加熱手段、昇温速度、及
び保持時間については前記「平面電極の自重により平面
電極を立体的に変形させる場合」と同様の手段及び条件
によって行うことができる。また、過冷却液体域を有す
る非晶質材料や基板材料などについても、「平面電極の
自重により平面電極を立体的に変形させる場合」と同様
のものを使用することができる。
In this case, the heating means, the temperature rising rate, and the holding time can be determined by the same means and under the same conditions as those in the above-mentioned case where the planar electrode is three-dimensionally deformed by its own weight. Further, as for an amorphous material or a substrate material having a supercooled liquid region, the same material as in the case where “the planar electrode is three-dimensionally deformed by its own weight” can be used.

【0025】(静電的な外力により平面電極を立体的に
変形させる方法)図15及び16は、平面電極を静電的
な外力によって立体的に変形させて駆動電極を形成する
場合の各工程を示す断面図である。最初に、図1〜8に
示す工程にしたがって基板41上に基板電極絶縁層4
2、基板電極43、駆動電極絶縁層45、及び過冷却液
体域を有する非晶質材料からなる渦巻状の平面電極51
を「平面電極の自重により平面電極を立体的に変形させ
る場合」と同様にして形成する。
(Method of Three-dimensionally Deforming Planar Electrode by External Electrostatic Force) FIGS. 15 and 16 show steps in the case of forming a drive electrode by three-dimensionally deforming a planar electrode by an external electrostatic force. FIG. First, the substrate electrode insulating layer 4 is formed on the substrate 41 according to the steps shown in FIGS.
2, a substrate electrode 43, a drive electrode insulating layer 45, and a spiral flat electrode 51 made of an amorphous material having a supercooled liquid region.
Is formed in the same manner as in the case where the planar electrode is three-dimensionally deformed by its own weight.

【0026】その後、図15に示すように、基板電極絶
縁層42及び平面電極51と一端が接触するようにして
導電性支柱47−1及び47−2を設け、さらに、導電
性支柱47―1及び47−2の他端に絶縁部48を介し
て対向電極49を形成する。そして、外部電源50から
平面電極51と接触している導電性支柱47−1と対向
電極49との間に所定の電圧を印加する。さらに、平面
電極51を前記非晶質材料の過冷却液体域に加熱する。
すると、平面電極51は粘性流動を示して軟化するた
め、対向電極49と平面電極51との間に発生した静電
力によって対向電極49に引き付けられる。そして、所
定時間保持した後冷却すると、図16に示すような螺旋
状の駆動電極54が形成され、最終的な静電マイクロア
クチュエータが形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 15, conductive posts 47-1 and 47-2 are provided so that one end is in contact with the substrate electrode insulating layer 42 and the plane electrode 51, and furthermore, the conductive posts 47-1 are provided. And an opposing electrode 49 is formed at the other end of 47-2 via an insulating portion 48. Then, a predetermined voltage is applied from the external power supply 50 to between the conductive column 47-1 in contact with the plane electrode 51 and the counter electrode 49. Further, the planar electrode 51 is heated to a supercooled liquid region of the amorphous material.
Then, since the planar electrode 51 shows a viscous flow and softens, the planar electrode 51 is attracted to the opposing electrode 49 by an electrostatic force generated between the opposing electrode 49 and the planar electrode 51. Then, after cooling for a predetermined time, a spiral drive electrode 54 as shown in FIG. 16 is formed, and a final electrostatic microactuator is formed.

【0027】加熱手段は、前記「平面電極の自重により
平面電極を立体的に変形させる場合」で述べたのと同様
の手段を用いることができる。なお、平面電極51の過
度の変形を防止するために、平面電極が変形を開始した
後の印加電圧は上記電圧の1/2〜1/10にすること
が好ましい。
As the heating means, the same means as described in the above-mentioned "when the planar electrode is three-dimensionally deformed by its own weight" can be used. In order to prevent the planar electrode 51 from being excessively deformed, it is preferable that the applied voltage after the planar electrode starts to be deformed be 2〜 to 1/10 of the above voltage.

【0028】図17及び18は、前記対向電極の他の態
様を示す断面図及び平面図である。図17及び18で
は、導電性支柱47−1及び47−2の他端に絶縁物4
8を介して絶縁板55を形成し、この絶縁板55の中心
部分に部分電極56を形成している。すなわち、図17
及び18では、対向電極を絶縁板51と部分電極52と
から形成している。これによって、平面電極51の中心
部分にのみ静電力が作用するようになるため、静電力が
最適化され、上述のように平面電極が変形を開始した後
に印加電圧値を低減させる必要がなくなる。
FIGS. 17 and 18 are a sectional view and a plan view showing another embodiment of the counter electrode. In FIGS. 17 and 18, the insulator 4 is connected to the other ends of the conductive columns 47-1 and 47-2.
8, an insulating plate 55 is formed, and a partial electrode 56 is formed at the center of the insulating plate 55. That is, FIG.
In (18) and (18), the counter electrode is formed from the insulating plate 51 and the partial electrode 52. As a result, the electrostatic force acts only on the central portion of the plane electrode 51, so that the electrostatic force is optimized, and it is not necessary to reduce the applied voltage value after the plane electrode starts deforming as described above.

【0029】なお、平面電極51を赤外線によって加熱
する場合は、絶縁板55をシリコンや酸化シリコンなど
の赤外線透過性の材料から形成することが必要である。
また、平面電極51及び駆動電極54を構成する過冷却
液体域を有する非晶質材料や基板41を構成する半導体
材料などについては、前記「平面電極の自重により平面
電極を立体的に変形させる場合」と同様のものを使用す
ることができる。
When the flat electrode 51 is heated by infrared rays, it is necessary to form the insulating plate 55 from an infrared-permeable material such as silicon or silicon oxide.
Further, regarding the amorphous material having a supercooled liquid region constituting the plane electrode 51 and the driving electrode 54 and the semiconductor material constituting the substrate 41, the above-mentioned “Case where the plane electrode is three-dimensionally deformed by its own weight. ] Can be used.

【0030】(磁気的な外力により平面電極を立体的に
変形させる場合)図19及び20は、平面電極を磁気的
な外力により立体的に変形させて駆動電極を形成する各
工程を示す断面図である。最初に、図1〜8に示す工程
にしたがって基板61上に基板電極絶縁層62、基板電
極63、駆動電極絶縁層65、及び過冷却液体域を有す
る非晶質材料からなる渦巻状の平面電極71を「平面電
極の自重によって平面電極を立体的に変形させる場合」
と同様にして形成する。
FIGS. 19 and 20 are cross-sectional views showing each step of forming a drive electrode by three-dimensionally deforming a plane electrode by a magnetic external force. It is. First, a substrate electrode insulating layer 62, a substrate electrode 63, a drive electrode insulating layer 65, and a spiral planar electrode made of an amorphous material having a supercooled liquid region are formed on a substrate 61 in accordance with the steps shown in FIGS. 71 is “When the plane electrode is three-dimensionally deformed by its own weight”
It is formed in the same manner as described above.

【0031】このようにして形成したアセンブリを設置
台72上に設置する。次いで、図19に示すように、平
面電極71上にスパッタリング法などにより磁性層を厚
さ1〜100μmに形成した後、パターニングすること
によって磁性体67を形成する。次いで、磁性体67に
対向するようにして永久磁石68を設置する。なお、永
久磁石68は水冷管69によって水冷されている。その
後、このアセンブリを真空赤外線加熱装置(図示せず)
に入れ、「平面電極の自重によって平面電極を立体的に
変形させる場合」と同様の条件で、設置台72の開口部
73及び前記アセンブリの上面から前記アセンブリに赤
外線を照射し、平面電極71を前記非晶質材料の過冷却
液体域に加熱する。
The assembly formed as described above is set on the setting table 72. Next, as shown in FIG. 19, a magnetic layer 67 is formed on the flat electrode 71 by a sputtering method or the like to a thickness of 1 to 100 μm and then patterned to form a magnetic body 67. Next, a permanent magnet 68 is provided so as to face the magnetic body 67. The permanent magnet 68 is water-cooled by a water cooling tube 69. Then, the assembly is connected to a vacuum infrared heating device (not shown).
And irradiating the assembly with infrared rays from the opening 73 of the installation table 72 and the upper surface of the assembly under the same conditions as in the case of “three-dimensionally deforming the flat electrode by the weight of the flat electrode”. Heat to the supercooled liquid region of the amorphous material.

【0032】すると、平面電極71は粘性流動を示して
軟化し、磁性体67と永久磁石68との間に生じた磁力
によって永久磁石68の方向に引き付けられる。永久磁
石68は水冷されているため、変形した平面電極71が
永久磁石68に接触すると直ちに冷却されて変形が終了
する。そして、図20に示すような螺旋状の駆動電極7
4が形成されるとともに、最終的な静電マイクロアクチ
ュエータが形成される。
Then, the flat electrode 71 shows a viscous flow and softens, and is attracted in the direction of the permanent magnet 68 by a magnetic force generated between the magnetic body 67 and the permanent magnet 68. Since the permanent magnet 68 is water-cooled, when the deformed planar electrode 71 comes into contact with the permanent magnet 68, it is immediately cooled and the deformation is completed. Then, the spiral drive electrode 7 as shown in FIG.
4 and the final electrostatic microactuator is formed.

【0033】図19及び20に示す態様においては、赤
外線を用いて平面電極を加熱したが、抵抗加熱や誘導加
熱を用いて行うこともできる。また、過冷却液体域を有
する非晶質材料及び基板を構成する半導体材料などにつ
いても、前記「平面電極の自重によって平面電極を立体
的に変形させる場合」と同様のものを使用することがで
きる。さらに、本態様においては永久磁石を水冷してい
るが、永久磁石のキュリー点が上記のような加熱温度と
比較して十分高い場合は、冷却する必要はない。
In the embodiment shown in FIGS. 19 and 20, the flat electrode is heated using infrared rays. However, the heating can be performed using resistance heating or induction heating. In addition, as for the amorphous material having the supercooled liquid region and the semiconductor material constituting the substrate, the same materials as those in the above-mentioned “when the planar electrode is three-dimensionally deformed by its own weight” can be used. . Further, in this embodiment, the permanent magnet is water-cooled, but if the Curie point of the permanent magnet is sufficiently higher than the above-mentioned heating temperature, it is not necessary to cool the permanent magnet.

【0034】(内部応力層又は熱膨脹層との界面に生じ
た応力により平面電極を立体的に変形させる場合)図2
1〜24は、内部応力層との界面に生じた応力によって
平面電極を立体的に変形させて、駆動電極を形成する場
合の各工程を示す断面図及び平面図である。最初に、図
1〜6に示す工程にしたがって基板81上に基板電極絶
縁層82、基板電極83、駆動電極絶縁層85、及び過
冷却液体域を有する非晶質材料からなる渦巻状の平面電
極91を「平面電極の自重によって平面電極を立体的に
変形させる場合」と同様にして形成する。
FIG. 2 shows a case where the plane electrode is three-dimensionally deformed by the stress generated at the interface with the internal stress layer or the thermal expansion layer.
1 to 24 are a cross-sectional view and a plan view showing each step of forming a drive electrode by three-dimensionally deforming a plane electrode by a stress generated at an interface with an internal stress layer. First, in accordance with the steps shown in FIGS. 1 to 6, a substrate electrode insulating layer 82, a substrate electrode 83, a drive electrode insulating layer 85, and a spiral planar electrode made of an amorphous material having a supercooled liquid region are formed on a substrate 81. 91 is formed in the same manner as in the case where the planar electrode is three-dimensionally deformed by its own weight.

【0035】次いで、図21に示すように、スピンコー
ト法などにより高分子層87を厚さ1〜200μmに形
成する。次いで、スパッタリング法及びウエットエッチ
ングの手段によりマスク層88を0.01〜1μmに形
成する。次いで、マスク層88を介して高分子層87を
リアクティブイオンエッチングなどでドライエッチング
処理し、凹凸パターンを形成する。そして、この凹凸パ
ターン上にスパッタリング法などによって内部応力層8
9を形成する。その後、高分子層87を酸溶液を用いて
除去し、図22に示すようなアセンブリを得る。図23
は、図22に示すアセンブリを上側から見た場合の平面
図である。基板電極83には、「平面電極の自重によっ
て平面電極を立体的に変形させる場合」と同様に基板電
極パッド部84を形成する。また、内部応力層89は平
面電極91上にほぼ均等な間隔で形成する。
Next, as shown in FIG. 21, a polymer layer 87 is formed to a thickness of 1 to 200 μm by spin coating or the like. Next, a mask layer 88 is formed to a thickness of 0.01 to 1 μm by means of a sputtering method and wet etching. Next, the polymer layer 87 is dry-etched by reactive ion etching or the like via the mask layer 88 to form an uneven pattern. Then, an internal stress layer 8 is formed on the uneven pattern by sputtering or the like.
9 is formed. Thereafter, the polymer layer 87 is removed using an acid solution to obtain an assembly as shown in FIG. FIG.
23 is a plan view of the assembly shown in FIG. 22 when viewed from above. The substrate electrode pad portion 84 is formed on the substrate electrode 83 in the same manner as in the case where the planar electrode is three-dimensionally deformed by its own weight. Further, the internal stress layers 89 are formed on the planar electrodes 91 at substantially equal intervals.

【0036】次いで、図7及び8に示す工程にしたがっ
て犠牲層86を除去した後、前記した赤外線加熱や抵抗
加熱、誘導加熱などによって平面電極91を前記非晶質
材料の過冷却液体域まで加熱する。すると、図24に示
すように、平面電極83及び内部応力層89の界面に生
じた応力によって平面電極91が持ち上がる。所定時間
が経過した後加熱を終了すると、螺旋状の駆動電極94
が形成される。
Next, after removing the sacrificial layer 86 according to the steps shown in FIGS. 7 and 8, the flat electrode 91 is heated to the supercooled liquid region of the amorphous material by the above-described infrared heating, resistance heating, induction heating or the like. I do. Then, as shown in FIG. 24, the plane electrode 91 is lifted by the stress generated at the interface between the plane electrode 83 and the internal stress layer 89. When heating is completed after a predetermined time has elapsed, the spiral drive electrode 94
Is formed.

【0037】内部応力層89は、圧縮又は引張りの内部
応力を有していることが必要であり、その大きさが1M
Pa〜3GPaであることが好ましく、さらには10M
Pa〜100MPaであることが好ましい。これによ
り、平面電極91から駆動電極94への変形速度を最適
にすることができ、制御性を容易にすることができる。
このような内部応力層は、直流スパッタ法により、スパ
ッタ時のアルゴン雰囲気圧力を0.3Pa、スパッタ電
圧を500Vとして形成したクロム層などにより得るこ
とができる。
The internal stress layer 89 needs to have a compressive or tensile internal stress, and its size is 1M.
Pa to 3 GPa, more preferably 10 M
The pressure is preferably Pa to 100 MPa. This makes it possible to optimize the deformation speed from the flat electrode 91 to the drive electrode 94, and to facilitate controllability.
Such an internal stress layer can be obtained by a direct current sputtering method, such as a chromium layer formed with an argon atmosphere pressure of 0.3 Pa and a sputtering voltage of 500 V during sputtering.

【0038】また、同様の理由から内部応力層89の厚
さは、平面電極91の厚さの1/100以下であること
が好ましく、さらには10〜200nmであることが好
ましい。過冷却液体域を有する非晶質材料及び基板を構
成する半導体材料などについては、前記「平面電極の自
重によって平面電極を立体的に変形させる場合」と同様
のものを使用することができる。
For the same reason, the thickness of the internal stress layer 89 is preferably 1/100 or less of the thickness of the plane electrode 91, and more preferably 10 to 200 nm. As the amorphous material having the supercooled liquid region, the semiconductor material constituting the substrate, and the like, the same materials as those in the above-mentioned "when the plane electrode is three-dimensionally deformed by its own weight" can be used.

【0039】図21〜24においては内部応力層を用い
た場合について説明したが、内部応力層の代わりに、平
面電極と異なる熱膨脹係数を有する熱膨脹層を用いるこ
ともできる。この場合は、内部応力層89の代わりに熱
膨脹層を形成した図22に示すようなアセンブリを加熱
して、平面電極91の温度が過冷却液体域に達するよう
にすると、熱膨脹層と平面電極との熱膨脹差によって両
者の界面に応力が発生する。一方、平面電極91は粘性
流動を示して軟化しているため、平面電極91は前記応
力によって容易に変形し、図24同様の螺旋状の駆動電
極が形成される。
Although the case where the internal stress layer is used has been described with reference to FIGS. 21 to 24, a thermal expansion layer having a different thermal expansion coefficient from that of the plane electrode can be used instead of the internal stress layer. In this case, when the assembly as shown in FIG. 22 in which the thermal expansion layer is formed in place of the internal stress layer 89 is heated so that the temperature of the planar electrode 91 reaches the supercooled liquid region, the thermal expansion layer and the planar electrode are connected. A stress is generated at the interface between the two due to the thermal expansion difference. On the other hand, since the planar electrode 91 is viscous and softened, the planar electrode 91 is easily deformed by the stress, and a spiral drive electrode similar to that shown in FIG. 24 is formed.

【0040】このような熱膨脹層は、200℃以上にお
ける熱膨脹係数が5×10-6以下、又は15×10-6
40×10-6の範囲であることが好ましい。これによっ
て、平面電極の変形速度を最適にすることができ、駆動
電極を形成する際の制御性が良好となる。さらに、同様
の理由から、熱膨脹層の厚さは平面電極91の厚さの1
/100以下であることが好ましく、さらには10〜2
00nmであることが好ましい。
Such a thermal expansion layer has a thermal expansion coefficient at 200 ° C. or more of 5 × 10 −6 or less, or 15 × 10 −6 or less.
It is preferably in the range of 40 × 10 −6 . Thereby, the deformation speed of the planar electrode can be optimized, and the controllability in forming the drive electrode is improved. Further, for the same reason, the thickness of the thermal expansion layer is one of the thickness of the planar electrode 91.
/ 100 or less, more preferably 10 to 2
It is preferably 00 nm.

【0041】以上、具体例を挙げながら、本発明の発明
の実施に形態に則して説明してきたが、本発明は上記内
容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しな
い限りにおいて、あらゆる変形や変更可能である。
Although the present invention has been described in connection with the preferred embodiments with reference to specific examples, the present invention is not limited to the above-described contents, and may be modified without departing from the scope of the present invention. , Any deformation or change is possible.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の静電マイクロアクチュエータの
製造方法によれば、弾性限界が高く、基板面に対して垂
直方向に上下動することが可能な螺旋状の駆動電極を容
易に形成することができる。このため、基板、基板電極
絶縁層、基板電極、駆動電極絶縁層、及び駆動電極とか
ら静電マイクロアクチュエータを形成し、前記駆動電極
の中心部分に駆動すべき物体を取り付けて前記駆動電極
を駆動させることによって、前記物体は常に基板面に対
して垂直方向の駆動力を受けるため、静電マイクロアク
チュエータの駆動中において駆動力の発生点が変化する
ことがなくなる。このため、静電マイクロアクチュエー
タの小型化が可能となり、これを搭載装置の大きさをも
小さくすることができる。
According to the method of manufacturing an electrostatic microactuator of the present invention, a spiral drive electrode having a high elastic limit and capable of moving up and down in a direction perpendicular to the substrate surface can be easily formed. Can be. Therefore, an electrostatic microactuator is formed from the substrate, the substrate electrode insulating layer, the substrate electrode, the drive electrode insulating layer, and the drive electrode, and an object to be driven is attached to the center of the drive electrode to drive the drive electrode. By doing so, the object always receives a driving force in the direction perpendicular to the substrate surface, so that the point at which the driving force is generated does not change during driving of the electrostatic microactuator. Therefore, the size of the electrostatic microactuator can be reduced, and the size of the mounting device can be reduced.

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

【図1】 本発明の静電マイクロアクチュエータの製造
方法の一例において、最初の工程を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first step in an example of a method for manufacturing an electrostatic microactuator according to the present invention.

【図2】 図1に示す工程の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the step shown in FIG.

【図3】 図1及び2に示す工程の後の工程を示す断面
図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a step after the step shown in FIGS. 1 and 2;

【図4】 図3に示す工程の後の工程を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing a step after the step shown in FIG. 3;

【図5】 図4に示す工程の後の工程を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view showing a step after the step shown in FIG. 4;

【図6】 図5に示す工程の平面図である。FIG. 6 is a plan view of the step shown in FIG. 5;

【図7】 図5及び6に示す工程の後の工程を示す断面
図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a step after the step shown in FIGS. 5 and 6;

【図8】 図7に示す工程の後の工程を示す断面図であ
る。
FIG. 8 is a sectional view showing a step after the step shown in FIG. 7;

【図9】 図8に示す工程の後の工程を示す断面図であ
る。
FIG. 9 is a sectional view showing a step after the step shown in FIG. 8;

【図10】 図9に示す工程の後の工程を示す断面図で
ある。
FIG. 10 is a sectional view showing a step after the step shown in FIG. 9;

【図11】 図10に示す工程の後の工程を示す断面図
である。
FIG. 11 is a sectional view showing a step after the step shown in FIG. 10;

【図12】 本発明の静電マイクロアクチュエータの製
造方法の他の例において、最初の工程を示す断面図であ
る。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an initial step in another example of the method for manufacturing an electrostatic microactuator of the present invention.

【図13】 図12に示す工程の後の工程を示す断面図
である。
FIG. 13 is a sectional view showing a step after the step shown in FIG. 12;

【図14】 図13に示す工程の後の工程を示す断面図
である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a step after the step shown in FIG. 13;

【図15】 本発明の静電マイクロアクチュエータの製
造方法のその他の例ににおいて、最初の工程を示す断面
図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a first step in another example of the method for manufacturing an electrostatic microactuator of the present invention.

【図16】 図15に示す工程の後の工程を示す断面図
である。
16 is a cross-sectional view showing a step that follows the step shown in FIG.

【図17】 対向電極の他の例を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing another example of the counter electrode.

【図18】 図17に示す対向電極の平面図である。18 is a plan view of the counter electrode shown in FIG.

【図19】 本発明の静電マイクロアクチュエータの製
造方法の別の例において、最初の工程を示す断面図であ
る。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing an initial step in another example of the method for manufacturing an electrostatic microactuator of the present invention.

【図20】 図19に示す工程の後の工程を示す断面図
である。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 19;

【図21】 本発明の静電マイクロアクチュエータの
製造方法の一例において、最初の工程を示す断面図であ
る。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a first step in one example of the method for manufacturing an electrostatic microactuator of the present invention.

【図22】 図21に示す工程の後の工程示す断面図で
ある。
FIG. 22 is a sectional view showing a step after the step shown in FIG. 21;

【図23】 図22に示す工程の平面図である。FIG. 23 is a plan view of the step shown in FIG. 22;

【図24】 図22及び23に示す工程の後の工程を示
す断面図である。
FIG. 24 is a sectional view showing a step after the step shown in FIGS. 22 and 23;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21、41、61、81 基板 2、22、42、62、82 基板電極絶縁層 3、23、43、63、83 基板電極 4 基板電極パッド部 5、25、45、65、85 駆動電極絶縁層 6、86 犠牲層 7、87 高分子層 8、26、88 マスク層 9 薄膜 10 平面電極パターン 11、31、51、71、91 平面電極 12 設置治具 13、28、29、30、73 開口部 14、34、54、74、94 駆動電極 27 保護層 32、33 エッチピット 35 治具 36 突起部 47−1、47−2 導電性支柱 48 絶縁部 49 対向電極 50 外部電源 55 絶縁板 56 部分電極 67 磁性体 68 永久磁石 69 水冷管 72 設置台 89 内部応力層 1, 21, 41, 61, 81 Substrate 2, 22, 42, 62, 82 Substrate electrode insulating layer 3, 23, 43, 63, 83 Substrate electrode 4 Substrate electrode pad 5, 25, 45, 65, 85 Drive electrode Insulating layer 6, 86 Sacrificial layer 7, 87 Polymer layer 8, 26, 88 Mask layer 9 Thin film 10 Planar electrode pattern 11, 31, 51, 71, 91 Planar electrode 12 Installation jig 13, 28, 29, 30, 73 Opening 14, 34, 54, 74, 94 Driving electrode 27 Protective layer 32, 33 Etch pit 35 Jig 36 Projection 47-1, 47-2 Conductive support 48 Insulating part 49 Counter electrode 50 External power supply 55 Insulating plate 56 Partial electrode 67 Magnetic body 68 Permanent magnet 69 Water cooling tube 72 Installation table 89 Internal stress layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−318012(JP,A) 特開 平9−126833(JP,A) 特開 平9−237906(JP,A) 特開 平8−129875(JP,A) 特開 平7−240033(JP,A) 特開 平6−339284(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B81C 1/00 B66F 1/00 B81B 3/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-5-318012 (JP, A) JP-A-9-126833 (JP, A) JP-A-9-237906 (JP, A) JP-A 8- 129875 (JP, A) JP-A-7-240033 (JP, A) JP-A-6-339284 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B81C 1/00 B66F 1 / 00 B81B 3/00

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 過冷却液体域を有する非晶質材料からな
る薄膜を所定の基板上に形成する工程と、 前記薄膜をエッチングすることにより渦巻状の平面電極
を形成する工程と、 前記平面電極を前記非晶質材料の過冷却液体域まで加熱
し、前記平面電極を立体的に変形させて螺旋状の駆動電
極を形成する工程と、を含むことを特徴とする、静電マ
イクロアクチュエータの製造方法。
A step of forming a thin film made of an amorphous material having a supercooled liquid region on a predetermined substrate; a step of forming a spiral flat electrode by etching the thin film; Manufacturing the electrostatic micro-actuator by heating the substrate to a supercooled liquid region of the amorphous material and three-dimensionally deforming the planar electrode to form a spiral drive electrode. Method.
【請求項2】 前記平面電極は、前記薄膜をエッチング
して所定のパターンを形成した後、このパターンを前記
非晶質材料の過冷却液体域に加熱して形成することを特
徴とする、請求項1に記載の静電マイクロアクチュエー
タの製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the planar electrode is formed by etching the thin film to form a predetermined pattern, and then heating the pattern in a supercooled liquid region of the amorphous material. Item 2. A method for manufacturing an electrostatic microactuator according to Item 1.
【請求項3】 前記過冷却液体域のガラス転移温度が2
00〜600℃の範囲にあり、前記過冷却液体域の温度
幅が20℃以上であることを特徴とする、請求項1又は
2に記載の静電マイクロアクチュエータの製造方法。
3. The glass transition temperature of the supercooled liquid region is 2
The method for manufacturing an electrostatic microactuator according to claim 1, wherein the temperature is in a range of 00 to 600 ° C., and a temperature width of the supercooled liquid region is 20 ° C. or more.
【請求項4】 前記駆動電極は、前記平面電極をその自
重により立体的に変形させて形成することを特徴とす
る、請求項1〜3のいずれか一に記載の静電マイクロア
クチュエータの製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the driving electrode is formed by three-dimensionally deforming the plane electrode by its own weight. .
【請求項5】 前記駆動電極は、前記平面電極を機械的
な外力により立体的に変形させて形成することを特徴と
する、請求項1〜3のいずれか一に記載の静電マイクロ
アクチュエータの製造方法。
5. The electrostatic microactuator according to claim 1, wherein the driving electrode is formed by deforming the planar electrode three-dimensionally by a mechanical external force. Production method.
【請求項6】 前記駆動電極は、前記平面電極を静電的
な外力により立体的に変形させて形成することを特徴と
する、請求項1〜3のいずれか一に記載の静電マイクロ
アクチュエータの製造方法。
6. The electrostatic microactuator according to claim 1, wherein the driving electrode is formed by three-dimensionally deforming the plane electrode by an external electrostatic force. Manufacturing method.
【請求項7】 前記駆動電極は、前記平面電極と対向さ
せて対向電極を形成し、前記平面電極と前記対向電極と
の間に所定の電圧を印加することにより、前記平面電極
と前記対向電極との間に発生した静電力によって前記平
面電極を立体的に変形させて形成することを特徴とす
る、請求項6に記載の静電マイクロアクチュエータの製
造方法。
7. The flat electrode and the counter electrode are formed by forming a counter electrode by facing the flat electrode, and applying a predetermined voltage between the flat electrode and the counter electrode. 7. The method according to claim 6, wherein the planar electrode is formed by deforming the planar electrode three-dimensionally by an electrostatic force generated between the electrostatic microactuator and the electrostatic microactuator.
【請求項8】 前記駆動電極は、前記平面電極を磁気的
な外力により立体的に変形させて形成することを特徴と
する、請求項1〜3のいずれか一に記載の静電マイクロ
アクチュエータの製造方法。
8. The electrostatic microactuator according to claim 1, wherein the drive electrode is formed by deforming the plane electrode three-dimensionally by a magnetic external force. Production method.
【請求項9】 前記駆動電極は、前記平面電極上に磁性
体を形成するとともに、前記平面電極と対向させて対向
磁石を形成し、前記磁性体と前記対向磁石との間に発生
する磁力により前記平面電極を立体的に変形させて形成
することを特徴とする、請求項8に記載の静電マイクロ
アクチュエータの製造方法。
9. The driving electrode forms a magnetic body on the plane electrode, forms an opposing magnet by opposing the plane electrode, and uses a magnetic force generated between the magnetic body and the opposing magnet. 9. The method of claim 8, wherein the planar electrode is formed by deforming the planar electrode three-dimensionally.
【請求項10】 前記駆動電極は、前記平面電極に隣接
するようにして内部応力を有する内部応力層を形成し、
前記平面電極と前記内部応力層との内部応力差により、
前記平面電極と前記内部応力層との界面に生じる応力に
よって前記平面電極を立体的に変形させて形成すること
を特徴とする、請求項1〜3のいずれか一に記載の静電
マイクロアクチュエータの製造方法。
10. The drive electrode forms an internal stress layer having an internal stress adjacent to the plane electrode,
Due to the internal stress difference between the plane electrode and the internal stress layer,
The electrostatic microactuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the planar electrode is formed by deforming the planar electrode three-dimensionally by a stress generated at an interface between the planar electrode and the internal stress layer. Production method.
【請求項11】 前記内部応力層は、圧縮又は引張りの
内部応力を有し、この内部応力の絶対値が1MPa〜3
GPaであることを特徴とする、請求項10に記載の静
電マイクロアクチュエータの製造方法。
11. The internal stress layer has a compressive or tensile internal stress, and the absolute value of the internal stress is 1 MPa to 3 MPa.
The method of manufacturing an electrostatic microactuator according to claim 10, wherein the method is GPa.
【請求項12】 前記内部応力層の厚さが、前記平面電
極の厚さの1/100以下であることを特徴とする、請
求項10又は11に記載の静電マイクロアクチュエータ
の製造方法。
12. The method according to claim 10, wherein the thickness of the internal stress layer is 1/100 or less of the thickness of the planar electrode.
【請求項13】 前記駆動電極は、前記平面電極と隣接
するように前記非晶質材料と熱膨脹係数の異なる熱膨脹
層を形成し、前記平面電極と前記熱膨脹層との熱膨脹差
により前記平面電極と前記熱膨脹層との界面に生じる応
力によって前記平面電極を立体的に変形させて形成する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一に記載の
静電マイクロアクチュエータの製造方法。
13. The driving electrode forms a thermal expansion layer having a thermal expansion coefficient different from that of the amorphous material so as to be adjacent to the plane electrode, and the driving electrode and the plane electrode are formed by a thermal expansion difference between the plane electrode and the thermal expansion layer. 4. The method of claim 1, wherein the planar electrode is formed by deforming the planar electrode three-dimensionally by a stress generated at an interface with the thermal expansion layer. 5.
【請求項14】 前記熱膨脹層は、200℃以上におけ
る熱膨脹係数が5×10 -6以下、又は15×10-6〜4
0×10-6の範囲であることを特徴とする、請求項13
に記載の静電マイクロアクチュエータの製造方法。
14. The method according to claim 1, wherein the thermal expansion layer is heated at a temperature of 200 ° C. or more.
Thermal expansion coefficient is 5 × 10 -6Less than or 15 × 10-6~ 4
0x10-614. The range of claim 13,
3. The method for manufacturing an electrostatic microactuator according to item 1.
【請求項15】 前記熱膨脹層の厚さが、前記平面電極
の厚さの1/100以下であることを特徴とする、請求
項13又は14に記載の静電マイクロアクチュエータの
製造方法。
15. The method of claim 13, wherein a thickness of the thermal expansion layer is 1/100 or less of a thickness of the planar electrode.
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