JP2002036195A

JP2002036195A - 微小構造体およびその製造方法

Info

Publication number: JP2002036195A
Application number: JP2000219268A
Authority: JP
Inventors: Mutsuya Takahashi; 睦也高橋; Takayuki Yamada; 高幸山田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2002-02-05

Abstract

(57)【要約】【課題】変形、剥がれ、亀裂等の発生の少ない微小構
造体およびその製造方法を提供する。【解決手段】この微小構造体５は、薄膜３０に沿う応
力の総和が所定の値以下となるように、薄膜３０に沿う
方向の単位膜厚当たりの応力が５００ＭＰａ以下の複数
の薄膜３０（３１，３２，３３）を接合して積層された
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層造形方法によ
って製造される微小ギアや微細光学部品、あるいはこれ
らを形成する金型等の微小構造体およびその製造方法に
関し、特に、変形、剥がれ、亀裂等の発生の少ない微小
構造体およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層造形方法は、コンピュータで設計さ
れた複雑な形状の３次元物体を短納期で形成する方法と
して近年急速に普及している。積層造形方法で作成され
た３次元物体は、種々の装置の部品のモデル（プロトタ
イプ）として、部品の動作や形状の良否を調べるために
利用される。この方法が適用される部品のサイズは、数
ｃｍ以上の比較的大きな部品が多かったが、精密に加工
して形成される微小部品、例えば、微小ギアや微細光学
部品にもこの方法を適用したいというニーズがある。

【０００３】この積層造形方法による従来の微小構造体
の製造方法として、例えば、特開平１０−３０５４８８
号公報に示されるものがある。

【０００４】図１３、図１４および図１５は、その製造
方法を示す。まず、図１３（ａ）に示すように、基板５
１としてＳｉウェハを準備し、表面に離型層５２として
ポリイミドをスピンコート法により５μｍ形成し、その
上にスパッタリング法によりａ−Ｓｉ薄膜５３を１μｍ
着膜する。次に、図１３（ｂ）に示すように、基板５１
表面にフォトレジスト５４を塗布し、通常のフォトリソ
グラフィー法によりＳｉ薄膜５３をエッチングし、所望
の微小構造体の第１の断面形状にパターニングして第１
のパターン薄膜５３０を得る。完成した第１のパターン
薄膜５３０は、最小寸法１μｍ以下、精度０．１μｍ以
下を実現できる。次に、図１３（ｃ）に示すように、基
板５１を真空槽５５内に導入し、この真空槽５５内にあ
るダミーステージ５６と第１のパターン薄膜５３０を対
向させ、槽５５内を真空に排気する。なお、ダミーステ
ージ５６は、Ｚ軸に連なり、Ｚ軸方向に移動可能に構成
されている。そしてダミーステージ５６の表面、および
パターン薄膜５３０の表面にＡｒガスを源とするＦａｓ
ｔＡｔｏｍＢｅａｍ（ＦＡＢ）処理を施す。これは
Ａｒガスを１ｋＶ程度の電圧で加速してＡｒ原子ビーム
５７を材料の表面に照射し、表面の酸化膜・不純物など
を除去し清浄な表面を形成する方法である。

【０００５】次に、図１４（ａ）に示すように、ダミー
ステージ５６を下降させて基板５１と接近させて清浄な
ダミーステージ５６表面と清浄な第１のパターン薄膜５
３０表面を接触させ、更に荷重として５０ｋｇｆ／ｃｍ
²を懸け５分間押し付けておくと、ダミーステージ５６
と薄膜５３表面が強固に接合される。次に、図１４
（ｂ）に示すように、ダミーステージ５６を上昇させて
ダミーステージ５６と基板５１を引き離すと、薄膜５３
０は基板５１側からダミーステージ５６側に転写され
る。これは、薄膜５３０と基板５１の間には離型層５２
が形成されており、また、薄膜５３０とダミーステージ
５６は強固に接合しているため、薄膜５３０とダミース
テージ５６間の接合力の方が薄膜５３０と離型層５２間
の密着力よりも大きくなっているからである。同様に、
ダミーステージ５６に転写された第１のパターン薄膜５
３０と第２のパターン薄膜の位置だしを行った後、ＦＡ
Ｂ照射、接合、転写することにより、第１のパターン薄
膜５３０の上に第２のパターン薄膜が積層される。ま
た、ＦＡＢ照射工程において、２回目のときはステージ
５６表面にＦＡＢを照射するのではなく、第１のパター
ン薄膜５３０の裏面（それまで基板５１側に接触してい
た面）に照射し、そこを清浄化することである。また、
第１のパターン薄膜５３０と第２のパターン薄膜の相対
的な位置出しを行うために、図には示してないが、ステ
ージ５６側又は基板５１側にｘ−ｙ平面内のアライメン
ト機構を設けてある。

【０００６】以上の各工程を繰り返すことにより、図１
５に示したような微小構造体５８を作製する。この様な
方法により作製した微小構造体５８は、Ｓｉ製である
が、他の材料で作製するには最初に形成した薄膜を金属
（銅、インジウムなど）やセラミックスなどの絶縁体
（アルミナ、炭化けい素）にすればよい。これらの微小
部品はそれ自身が部品として機能するばかりでなく、射
出成形用の型として使用することも可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の微小構
造体の製造方法によると、以下に示すような問題があ
る。

【０００８】図１６は、その問題点を示す図である。基
板５１上に薄膜５３を着膜した場合、薄膜５３の応力は
管理されていないため、通常、薄膜５３は圧縮応力ある
いは引張り応力を有している。薄膜５３が圧縮応力を有
している場合は、同図（ａ）に示すように、薄膜５３自
身は伸びようとするため、薄膜５３が着膜された基板５
１の面側が凸面となるような変形が起こる。

【０００９】一方、薄膜５３が引張り応力を有している
場合は、同図（ｂ）に示すように、薄膜５３自身は縮ま
ろうとするため、薄膜５３が着膜された基板５１の面側
が凹面となるような変形が起こる。

【００１０】ここで、単位膜厚当たり圧縮応力σｃｕを
有する薄膜５３０を積層して、高さｈの微小構造体５８
を作製すると、微小構造体５８が有する薄膜方向に沿う
応力σｃｔは、σｃｕ×ｈとなる。応力σｃｔが大きく
なると、微小構造体５８が伸びようとする力が大きくな
るため、同図（ｃ）に示すように微小構造体５８に反り
などの変形が生じたり、微小構造体５８がダミーステー
ジ５６から剥がれるという問題が発生する。例えば、膜
厚１μｍ、単位膜厚当たり圧縮応力１２００ＭＰａのＳ
ｉ薄膜５３０を２０層積層し、高さ２０μｍとなったと
ころで、変形が生じる。

【００１１】一方、単位膜厚当たり引張り応力σｔｕを
有する薄膜５３０を積層して、高さｈの微小構造体５８
を作製する場合、微小構造体５８が有する応力σｔｔは
σｔｕ×ｈとなる。応力σｔｔが大きくなると、微小構
造体５８が縮まろうとする力が大きくなるため、同図
（ｄ）に示すように、微小構造体５８に亀裂５９が生じ
てしまう。

【００１２】従って、本発明の目的は、変形、剥がれ、
亀裂等の発生の少ない微小構造体およびその製造方法を
提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、複数の薄膜を接合して積層された微小構造
体において、前記複数の薄膜は、前記薄膜に沿う方向の
応力の総和が所定の値以下であることを特徴とする微小
構造体を提供する。薄膜に沿う方向の応力の総和である
「所定の値」は、積層後の微小構造体に変形や剥がれ、
亀裂等が発生しない値が選択される。薄膜に沿う方向の
応力の総和を所定の値以下とするために、各薄膜の単位
膜厚当たりの応力を一律にある値（例えば５００ＭＰ
ａ）以下としてもよい。これにより、各薄膜の応力を管
理するば足りるため、応力管理が容易となる。また、薄
膜に沿う方向の応力の総和が所定の値以下であれば、各
薄膜は、薄膜に沿う方向の応力が相反する応力を有して
もよい。また、薄膜に沿う方向の応力の総和を所定の値
以下とするために、積層後の反りが１μｍ以下となるよ
うに反り量で管理してもよい。

【００１４】本発明は、上記目的を達成するため、基板
上に薄膜を形成し、前記薄膜をエッチングして所定の２
次元パターンを有する複数のパターン薄膜を形成し、前
記複数のパターン薄膜を順次ステージ上に接合・転写し
て積層する微小構造体の製造方法において、前記基板上
への薄膜の形成は、前記複数のパターン薄膜を積層した
後の前記パターン薄膜に沿う方向の応力の総和が所定の
値以下となるように行うことを特徴とする微小構造体の
製造方法を提供する。「所定の値」の意義は、微小構造
体の発明と同様であり、薄膜に沿う方向の応力の総和を
所定の値以下とするために、各薄膜の単位膜厚当たりの
応力を一律にある値以下としてもよい。また、各薄膜を
複数の層から構成してもよい。この場合に、各層は異種
材料から形成してもよく、各層は薄膜に沿う方向の応力
が相反する応力を有してもよい。また、薄膜の応力の管
理は、基板への着膜条件を制御して行ってもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る微小構造体を示す。この微小構造体５は、同図
（ｂ）に示すように、薄膜に沿う応力（圧縮応力σｃｔ
あるいは引張り応力σｔｔ）の総和が所定の値以下とな
るように、薄膜に沿う方向の単位膜厚当たりの応力（圧
縮応力σｃｕあるいは引張り応力σｔｕ）が小さい複数
の薄膜３０（３１，３２，３３）を接合して積層された
ものである。

【００１６】このような微小構造体５は、次のようにし
て製作される。まず、基板１としてＳｉウェハを準備
し、この基板１の表面に離型層２としてポリイミドをス
ピンコート法により５μｍ形成し、その上に所定の着膜
条件の下に所定の着膜方法により薄膜を１μｍ着膜す
る。例えば、スパッタリング法でいえば圧力等の着膜条
件により薄膜に発生する応力が変わるので、薄膜に沿う
方向の単位膜厚当たりの応力を小さくするため、着膜条
件を最適化する方法がある。着膜方法は、応力が小さい
薄膜を形成できればどんな方法でもよく、スパッタリン
グ法、ＣＶＤ法、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法等
でもよい。また、薄膜の材料は、金属、絶縁体、半導体
など応力が小さければ任意の材料を選択することができ
る。特に、数１０μｍの高さまでの微小構造体を作製す
るためには、単位膜厚当たりの応力を５００ＭＰａ以下
とすることが好ましい。次に、基板１表面にフォトレジ
ストを塗布し、通常のフォトリソグラフィー法により薄
膜をエッチングし、所望の微小構造体の各断面形状にパ
ターニングして複数のパターン薄膜３０、例えば、第
１，第２および第３のパターン薄膜３１，３２，３３を
一括して形成する。次に、第１，第２および第３のパタ
ーン薄膜３１，３２，３３を図示しないステージ上に接
合・転写して積層することにより、同図（ｂ）に示すよ
うにな微小構造体５が完成する。

【００１７】この第１の実施の形態によれば、薄膜に沿
う方向の単位膜厚当たりの応力（σｃｕまたはσｔｕ）
が小さい薄膜を用いているので、変形、剥がれ、亀裂の
発生を防止できる。各薄膜の応力を管理するば足りるた
め、応力管理が容易となる。

【００１８】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る
微小構造体を示す。この微小構造体５は、同図（ｂ）に
示すように、薄膜に沿う応力（圧縮応力σｃｔあるいは
引張り応力σｔｔ）の総和が所定の値以下となるよう
に、１つの薄膜３０を薄膜に沿う方向の単位膜厚当たり
の応力が相反する応力、すなわち、引張り応力σｔｕを
有する薄膜３１ａ，３２ａ，３３ａと圧縮応力σｃｕを
有する薄膜３１ｂ，３２ｂ，３３ｂとの２層構造とした
ものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されて
いる。このような応力を有する薄膜を形成するには、着
膜中に圧力等の着膜条件を変える方法、相反する応力を
有する材料から薄膜を形成する方法等がある。

【００１９】この第２の実施の形態によれば、１枚の基
板１上に形成された薄膜は、圧縮応力を有する層と引張
り応力を有する層から構成されているため、応力が打ち
消され、その結果、薄膜の応力を小さくすることがで
き、微小構造体の変形、剥がれ、亀裂等の発生を防止す
ることができる。

【００２０】なお、本実施の形態では、下層に圧縮応
力、上層に引張り応力を有する２層構造にしたが、上層
に圧縮応力、下層に引張り応力を有する２層構造にして
もよく、また、３層以上としてもよい。更に、着膜中に
圧力など着膜条件を徐々に変え、膜厚方向に連続的に応
力を変えるなどしてもよい。また、薄膜の材料は、金
属、絶縁体、半導体など任意の材料を選択することがで
きる。

【００２１】図３は、本発明の第３の実施の形態に係る
微小構造体を示す。この第３の実施の形態は、第２の実
施の形態と製造方法が異なり、他は第２の実施の形態と
同様に構成されている。すなわち、第１の基板１Ａに離
型層２を介して引張り応力を有する薄膜３１ａ，３２ａ
を着膜し、第２の基板１Ｂに離型層２を介して圧縮応力
を有する薄膜３１ｂ，３２ｂを着膜し、２枚の基板１
Ａ，１Ｂ上の薄膜３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂを交
互に積層して微小構造体５を形成する。

【００２２】この第３の実施の形態によれば、第２の実
施の形態と同様に、微小構造体は引張り応力を有する薄
膜と圧縮応力を有する薄膜から構成されるため、応力が
打ち消されて全体として応力を小さくすることができる
ので、微小構造体の変形、剥がれ、亀裂等の発生を防止
することができる。

【００２３】なお、このような薄膜を基板１Ａ，１Ｂに
形成できればどんな方法でもよく、基板１Ａ，１Ｂに圧
縮応力、引張り応力を有する薄膜を着膜する方法とし
て、圧力などの着膜条件を変えて着膜する方法、基板１
Ａに引張り応力を有する材料を、基板１Ｂに圧縮応力を
有する材料を着膜するなどの方法がある。また、本実施
の形態では、第１の基板１Ａに引張り応力を有する薄膜
を、第２の基板１Ｂに圧縮応力を有する薄膜を着膜した
が、この逆でもよい。また、相反する応力を有する薄膜
は、１層ごとに交互に積層していったが、２層、３層ご
とというように複数層ごとに交互に積層してもよい。ま
た、薄膜の材料は、金属、絶縁体、半導体など任意の材
料を選択することができる。

【００２４】

【実施例】＜実施例１＞図４および図５は、本発明の実
施例１を示す。図４（ａ）に示すように、基板１として
Ｓｉウェハを準備し、基板１表面にポリイミドをスピン
コート法により塗布し、最高温度３５０℃でベークし、
離型層２を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、
離型層２の上にスパッタリング法によりＡｌ薄膜３を１
μｍ着膜する。ターゲットには高純度Ａｌを使用し、ス
パッタ圧力０．１Ｐａ、基板温度は室温とする。このと
き、Ａｌ薄膜３は単位膜厚当たり５０ＭＰａの圧縮応力
を示した。次に、図４（ｃ）に示すように、基板１表面
にフォトレジスト（図示せず）を塗布し、通常のフォト
リソグラフィー法によりＡｌ薄膜３をエッチングし、所
望の微小構造体の断面形状にパターニングして複数のパ
ターン薄膜３０、例えば、第１，第２および第３のパタ
ーン薄膜３１，３２，３３を形成する。フォトレジスト
にはポジ型を用い、フォトマスクを用いてレジストを露
光する。Ａｌ薄膜３をエッチングした後、フォトレジス
トを剥離液にて除去する。

【００２５】次に、図５（ａ）に示すように、この基板
１を真空槽６内のＸ軸ステージ７ａおよびＹ軸ステージ
７ｂからなる精密ＸＹステージ７の第１のステージ８上
に固定する。次に、槽６内を１０^-5Ｐａ台まで真空に排
気する。そしてＺ軸ステージ１０上のダミーステージ１
１と第１のパターン薄膜３１が対向するように精密ＸＹ
ステージ７を移動させた後、ＦＡＢ源１２Ａ，１２Ｂか
ら両者の表面にＡｒガスを源とするＡｒ原子ビーム１３
を照射して（ＦＡＢ：Fast Atom Beam）処理を施す。Ｆ
ＡＢ処理条件は、ＦＡＢ電圧１．５ｋＶ、ＦＡＢ電流１
５ｍＡ、処理時間１０ｍｉｎとする。なお、同図におい
て、９は第２のステージである。

【００２６】次に、図５（ｂ）に示すように、Ｚ軸ステ
ージ１０を下降させて清浄なダミーステージ１１表面と
清浄な第１のパターン薄膜３１の表面を接触させ、更に
荷重として５０ｋｇｆ／ｃｍ²を懸け５分間押し付け
て、ダミーステージ１１と薄膜３１を強固に接合する。
接合強度を引っ張り試験により評価したところ、５０〜
１００ＭＰａであった。

【００２７】次に、図６（ａ）に示すように、ダミース
テージ１１を上昇させて両者を元のように引き離すと、
薄膜３１とダミーステージ１１との接合力の方が薄膜３
１と基板１側との密着力よりも大きいため、薄膜３１は
基板１側からダミーステージ１１側に転写される。次
に、図６（ｂ）に示すように、ダミーステージ１１と第
２のパターン薄膜３２が対向するように精密ＸＹステー
ジ７を移動させ、再びＡｒ原子ビーム１３を照射する。
最初のＡｒ原子ビーム１３の照射との違いはダミーステ
ージ１１表面にＡｒ原子ビーム１３を照射するのではな
く、第１のパターン薄膜３１の裏面（それまで基板１側
に接触していた面）に照射し、そこを清浄化することで
ある。

【００２８】次に、第２のパターン薄膜３２に対して図
５（ｂ）および図６（ａ）に示す動作を同様に行い、図
７に示すように、第２のパターン薄膜３２をダミーステ
ージ１１上に接合・剥離・転写する。

【００２９】以降は、上記各動作を繰り返し、Ａｌ薄膜
３０を２０層積層し、高さ２０μｍの微小構造体を作製
する。このとき、本実施例では、単位膜厚あたりの圧縮
応力が従来より１桁以上小さい薄膜を積層していったの
で、微小構造体に反りなどの変形が生じることがなかっ
た。

【００３０】＜実施例２＞図８は、本発明の実施例２を
示す。同図（ａ）に示すように、基板１としてＳｉウェ
ハを準備し、基板１表面にポリイミドをスピンコート法
により塗布し、最高温度３５０℃でベークし、離型層２
を形成する。

【００３１】次に、同図（ｂ）に示すように、離型層２
の上にスパッタリング法によりＡｌ薄膜３を１μｍ着膜
する。ここで、下層の厚さ０．５μｍのＡｌ薄膜３ｂは
スパッタ圧力０．１Ｐａ、上層の厚さ０．５μｍのＡｌ
薄膜３ａはスパッタ圧力０．５Ｐａで着膜し、着膜条件
の中でスパッタ圧力のみ変えて着膜を行う。また、ター
ゲットには高純度Ａｌを使用し、基板温度は室温とす
る。このとき、Ａｌ薄膜３は１０ＭＰａの圧縮応力を示
した。なお、事前に各々のＡｌ薄膜３ａ，３ｂの応力を
測定したところ、スパッタ圧力０．１Ｐａで着膜したＡ
ｌ薄膜３ｂは単位膜厚当たり５０ＭＰａの圧縮応力を、
スパッタ圧力０．５Ｐａで着膜したＡｌ薄膜３ａは単位
膜厚当たり４０ＭＰａの引張り応力を示した。

【００３２】次に、同図（ｃ）に示すように、基板１表
面にフォトレジストを塗布し、通常のフォトリソグラフ
ィー法によりＡｌ薄膜３をエッチングし、所望の微小構
造体の断面形状にパターニングした複数のパターン薄膜
３０、例えば、第１のパターン薄膜３１ａ，３１ｂ、第
２のパターン薄膜３２ａ，３２ｂ、第３のパターン薄膜
３３ａ，３３ｂを得る。フォトレジストにはポジ型を用
い、フォトマスクを用いてレジストを露光した。Ａｌ薄
膜３をエッチングした後、フォトレジストを剥離液にて
除去する。

【００３３】以降は実施例１と同様に、Ａｌ薄膜３０を
２０層積層し、高さ２０μｍの微小構造体を作製する。
このとき、本実施例では、単位膜厚あたりの圧縮応力が
従来より１桁以上小さい薄膜を積層したので、微小構造
体に反りなどの変形が生じることがなかった。

【００３４】＜実施例３＞図９は、本発明の実施例３を
示す。同図（ａ）に示すように、Ｓｉウェハからなる第
１の基板１Ａと、同じくＳｉウェハからなる第２の基板
１Ｂを準備し、両基板１Ａ，１Ｂの表面にポリイミドを
スピンコート法により塗布し、最高温度３５０℃でベー
クし、離型層２を形成する。次に、同図（ｂ）に示すよ
うに、第１の基板１Ａの離型層２上にスパッタリング法
によりＡｌ薄膜３ａを１μｍ着膜する。ターゲットには
高純度Ａｌを使用し、スパッタ圧力０．５Ｐａ、基板温
度は室温とする。このとき、Ａｌ薄膜３ａは単位膜厚当
たり４０ＭＰａの引張り応力を示した。また、第２の基
板１Ｂの離型層２上にスパッタリング法によりＡｌ薄膜
３ｂを１μｍ着膜する。ターゲットには高純度Ａｌを使
用し、スパッタ圧力０．１Ｐａ、基板温度は室温とす
る。このとき、Ａｌ薄膜３ｂは単位膜厚当たり５０ＭＰ
ａの圧縮応力を示した。次に、同図（ｃ）に示すよう
に、両基板１Ａ，１Ｂ表面にフォトレジストを塗布し、
通常のフォトリソグラフィー法によりＡｌ薄膜３ａ，３
ｂをエッチングし、所望の微小構造体の断面形状にパタ
ーニングした複数のパターン薄膜３０、例えば、第１の
パターン薄膜３１ａ、第３のパターン薄膜３２ａ、第５
のパターン薄膜３３ａ、第２のパターン薄膜３１ｂ、第
４のパターン薄膜３２ｂ、第６のパターン薄膜３３ｂを
形成する。フォトレジストにはポジ型を用い、フォトマ
スクを用いてレジストを露光する。Ａｌ薄膜３ａ，３ｂ
をエッチングした後、フォトレジストを剥離液にて除去
する。ここで、作製する微小構造体の断面形状の中で、
第１、第３と奇数番目の断面形状のパターン薄膜３１
ａ，３２ａ，３３ａを第１の基板１Ａ上に、第２、第４
と偶数番目の断面形状のパターン薄膜３１ｂ，３２ｂ，
３３ｂを第２の基板１Ｂ上に作製する。

【００３５】次に、図１０（ａ）に示すように、第１の
基板１Ａを真空槽６内の精密ＸＹステージ７の第１のス
テージ８上に、第２の基板１Ｂを第２のステージ９上に
固定する。次に、真空槽６内を１０^-5Ｐａ台まで真空に
排気する。そしてダミーステージ１１と第１の基板１Ａ
上の第１のパターン薄膜３１ａが対向するように精密Ｘ
Ｙステージ７を移動させた後、両者の表面にＡｒ原子ビ
ーム１３を照射してＦＡＢ処理をする。ＦＡＢ処理条件
は、ＦＡＢ電圧１．５ｋＶ、ＦＡＢ電流１５ｍＡ、処理
時間１０ｍｉｎとする。

【００３６】次に、図１０（ｂ）に示すように、Ｚ軸ス
テージ１０を下降させて清浄なダミーステージ１１の表
面と清浄な第１のパターン薄膜３１ａの表面を接触さ
せ、更に荷重として５０ｋｇｆ／ｃｍ²を懸け５分間押
し付けて、ダミーステージ１１と薄膜３１ａを強固に接
合する。接合強度を引っ張り試験により評価したとこ
ろ、５０〜１００ＭＰａであった。

【００３７】次に、図１１（ａ）に示すように、ダミー
ステージ１１を上昇させて両者を元のように引き離す
と、薄膜３１ａとダミーステージ１１との接合力の方が
薄膜３１ａと基板１Ａ側との密着力よりも大きいため、
薄膜は３１ａは基板１Ａ側からダミーステージ１１側に
転写される。

【００３８】次に、図１１（ｂ）に示すように、ダミー
ステージ１１に転写された第１のパターン薄膜３１ａと
第２の基板１Ｂの第２のパターン薄膜３１ｂが対向する
ように精密ＸＹステージ７を移動させた後、図１０
（ａ）と同様に、再びＡｒ原子ビーム１３を照射する。
最初のＡｒ原子ビーム１３の照射との違いはダミーステ
ージ１１の表面にＡｒ原子ビーム１３を照射するのでは
なく、第１のパターン薄膜３１ａの裏面（それまで基板
１Ａ側に接触していた面）に照射し、そこを清浄化する
ことである。

【００３９】次に、第２のパターン薄膜３１ｂに対し図
１０（ｂ）および図１１（ａ）に示す動作を同様に行
い、図１２に示すように、第２のパターン薄膜３１ｂを
ダミーステージ１１上に転写する。

【００４０】以降は、上記動作を繰り返し、Ａｌ薄膜３
０を４０層積層し、高さ４０μｍの微小構造体を作製す
る。このとき、本実施例では、圧縮応力を有する薄膜と
引張り応力を有する薄膜を順次積層しているため、応力
が打ち消され、微小構造体に反りなどの変形が生じるこ
とがなかった。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
薄膜に沿う方向の応力の総和を所定の値以下とすること
により、変形、剥がれ、亀裂等の発生を抑えることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る微小
構造体の製造工程を示す断面図、（ｂ）はその製造工程
によって製造された微小構造体の断面図である。

【図２】（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る微小
構造体の製造工程を示す断面図、（ｂ）はその製造工程
によって製造された微小構造体の断面図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施の形態に
係る微小構造体の製造工程を示す断面図、（ｃ）はその
製造工程によって製造された微小構造体の断面図であ
る。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例１に係る微小
構造体の製造工程を示す断面図である。

【図５】（ａ），（ｂ）は本発明の実施例１に係る微小
構造体の製造工程を示す断面図である。

【図６】（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例１に係る微小
構造体の製造工程を示す断面図である。

【図７】本発明の実施例１に係る微小構造体の製造工程
を示す断面図である。

【図８】（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例２に係る微小
構造体の製造工程を示す断面図である。

【図９】（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例２に係る微小
構造体の製造工程を示す断面図である。

【図１０】（ａ），（ｂ）は本発明の実施例２に係る微
小構造体の製造工程を示す断面図である。

【図１１】（ａ），（ｂ）は本発明の実施例２に係る微
小構造体の製造工程を示す断面図である。

【図１２】本発明の実施例２に係る微小構造体の製造工
程を示す断面図である。

【図１３】（ａ）〜（ｃ）は従来の微小構造体の製造工
程を示す断面図である。

【図１４】（ａ），（ｂ）は従来の微小構造体の製造工
程を示す断面図である。

【図１５】従来の微小構造体の製造工程によって製造さ
れた微小構造体を示す断面図である。

【図１６】（ａ）〜（ｄ）は従来の微小構造体の製造方
法の問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ基板２離型層３，３ａ，３ｂ薄膜５微小構造体６真空槽７精密ＸＹステージ７ａＸ軸ステージ７ｂＹ軸ステージ８第１のステージ９第２のステージ１０Ｚ軸ステージ１１ダミーステージ１３原子ビーム１２Ａ，１２ＢＦＡＢ源３０〜３３，３１ａ〜３３ａ，３１ｂ〜３３ｂパター
ン薄膜５１基板５２離型層５３薄膜５４フォトレジスト５５真空槽５６ダミーステージ５７原子ビーム５８微小構造体５９亀裂５３０パターン薄膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の薄膜を接合して積層された微小構造
体において、前記複数の薄膜は、前記薄膜に沿う方向の応力の総和が
所定の値以下であることを特徴とする微小構造体。
【請求項２】前記薄膜は、前記所定の値をσａ、前記積
層された微小構造体の高さをｈ、前記薄膜に沿う方向の
単位膜厚当たりの応力をσｕとするとき、 σｕ＝σａ／ｈで表される前記単位膜厚当たりの応力σｕを有すること
を特徴とする請求項１記載の微小構造体。
【請求項３】前記単位膜厚当たりの応力σｕは、５００
ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項２記載の微小
構造体。
【請求項４】前記複数の薄膜は、前記薄膜に沿う方向の
応力が相反する応力を有することを特徴とする請求項１
記載の微小構造体。
【請求項５】前記複数の薄膜は、積層後の反りが１μｍ
以下であることを特徴とする請求項１記載の微小構造
体。
【請求項６】基板上に薄膜を形成し、前記薄膜をエッチ
ングして所定の２次元パターンを有する複数のパターン
薄膜を形成し、前記複数のパターン薄膜を順次ステージ
上に接合・転写して積層する微小構造体の製造方法にお
いて、前記基板上への薄膜の形成は、前記複数のパターン薄膜
を積層した後の前記パターン薄膜に沿う方向の応力の総
和が所定の値以下となるように行うことを特徴とする微
小構造体の製造方法。
【請求項７】前記基板上への前記薄膜の形成は、前記所
定の値をσａ、前記積層された微小構造体の高さをｈ、
前記薄膜に沿う方向の単位膜厚当たりの応力をσｕとす
るとき、前記薄膜が σｕ＝σａ／ｈで表される前記単位膜厚当たりの応力σｕを有するよう
に行うことを特徴とする請求項６記載の微小構造体の製
造方法。
【請求項８】前記単位膜厚当たりの応力σｕは、５００
ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項７記載の微小
構造体の製造方法。
【請求項９】前記基板上への前記薄膜の形成は、前記基
板上に複数の薄膜を積層して形成し、前記複数の薄膜の
前記薄膜に沿う方向の応力の総和が５００ＭＰａ以下と
なるように行うことを特徴とする請求項６記載の微小構
造体の製造方法。
【請求項１０】前記基板上への前記複数の薄膜の形成
は、前記薄膜に沿う方向の応力が相反する応力を有する
ように行うことを特徴とする請求項９記載の微小構造体
の製造方法。
【請求項１１】前記基板上への前記複数の薄膜の形成
は、前記薄膜に沿う方向の応力が引張り方向の応力を有
する薄膜と、圧縮方向の応力を有する薄膜とを積層した
状態で前記基板上に形成することを特徴とする請求項９
記載の微小構造体の製造方法。
【請求項１２】前記基板上への前記複数の薄膜の形成
は、異種材料からなる前記複数の薄膜を形成することを
特徴とする請求項９記載の微小構造体の製造方法。
【請求項１３】前記基板上への前記薄膜の形成は、前記
基板への着膜条件を制御して行うことを特徴とする請求
項６記載の微小構造体の製造方法。
【請求項１４】前記着膜条件の制御は、スパッタ圧力の
制御であることを特徴とする請求項１３記載の微小構造
体の製造方法。
【請求項１５】前記基板上への前記薄膜の形成は、複数
の基板上に前記薄膜に沿う方向の応力が異なる複数の薄
膜を形成することを特徴とする請求項６記載の微小構造
体の製造方法。
【請求項１６】前記複数の基板上への前記複数の薄膜の
形成は、第１の基板上に前記薄膜に沿う方向の応力が引
張り方向の応力を有する薄膜を形成し、第２の基板上に
前記薄膜に沿う方向の応力が圧縮方向の応力を有する薄
膜を形成することを特徴とする請求項１５記載の微小構
造体の製造方法。