JP2001009798A

JP2001009798A - 静電マイクロアクチュエータの製造方法

Info

Publication number: JP2001009798A
Application number: JP11183753A
Authority: JP
Inventors: Akira Shimokawabe; 明下河辺; Seiichi Hata; 誠一秦
Original assignee: Tokyo Institute of Technology NUC
Current assignee: Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2001-01-16
Anticipated expiration: 2019-06-29
Also published as: JP3210968B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】基板１と、基板電極絶縁層２と、基板電
極３と、駆動電極絶縁層５と、過冷却液体域を有する非
晶質材料からなる平面電極１１とがこの順に積層されて
なるアセンブリを設置治具１２に上下逆向きに設置す
る。そして、平面電極１１を前記非晶質材料の過冷却液
体域に加熱することにより軟化させ、平面電極１１自身
の自重によって下方に向かって変形させる。これによっ
て、螺旋状の駆動電極１４を得、静電マイクロアクチュ
エータを完成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】図１に示す工程の平面図である。

【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。

【図４】図３に示す工程の後の工程を示す断面図であ
る。

【図５】図４に示す工程の後の工程を示す断面図であ
る。

【図６】図５に示す工程の平面図である。

【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。

【図８】図７に示す工程の後の工程を示す断面図であ
る。

【図９】図８に示す工程の後の工程を示す断面図であ
る。

【図１０】図９に示す工程の後の工程を示す断面図で
ある。

【図１１】図１０に示す工程の後の工程を示す断面図
である。

【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。

【図１３】図１２に示す工程の後の工程を示す断面図
である。

【図１４】図１３に示す工程の後の工程を示す断面図
である。

【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。

【図１６】図１５に示す工程の後の工程を示す断面図
である。

【図１７】対向電極の他の例を示す断面図である。

【図１８】図１７に示す対向電極の平面図である。

【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。

【図２０】図１９に示す工程の後の工程を示す断面図
である。

【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。

【図２２】図２１に示す工程の後の工程示す断面図で
ある。

【図２３】図２２に示す工程の平面図である。

【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。

【符号の説明】

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

Claims

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。