JP2003019700A - Micro structure and method of manufacturing it - Google Patents

Micro structure and method of manufacturing it

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JP2003019700A
JP2003019700A JP2001207135A JP2001207135A JP2003019700A JP 2003019700 A JP2003019700 A JP 2003019700A JP 2001207135 A JP2001207135 A JP 2001207135A JP 2001207135 A JP2001207135 A JP 2001207135A JP 2003019700 A JP2003019700 A JP 2003019700A
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manufacturing
etching
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Yasuhiro Shimada
康弘 島田
Takahisa Kato
貴久 加藤
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a micro structure, wherein manufacturing equipment and cost are inexpensive, and process conditioning is easy, and a desired structure can be formed with a high accuracy and ease, and device design is easy. SOLUTION: In the method of manufacturing the micro structure having a section 3 which is supported on a single crystal silicon substrate 1 having a face orientation 110 as a main face by a beam 2, a plurality of substrates penetrating through parallelogram holes 4 having specified internal angles, which are surrounded by side walls having an equivalent face perpendicular 111 to a substrate face and a silicon film section 6 perpendicular to the substrate face between the substrate penetrating through holes 4 are formed by working the substrate 1 by applying anisotropic etching to the substrate 1. After that, the silicon film section 6 is removed.

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、シリコン基板を加
工してなるマイクロ構造体、その作製方法等に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microstructure formed by processing a silicon substrate, its manufacturing method, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、単結晶シリコン基板の微細加工に
おいては、半導体プロセス技術と水酸化カリウム等のア
ルカリ水溶液を用いた異方性エッチング法との組み合わ
せにより、圧力センサーや加速度センサー等のさまざま
なマイクロ構造体が作製されている。この方法は、単純
なウェットエッチングでありながら複雑な構造体を精度
良く作製することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the microfabrication of a single crystal silicon substrate, a combination of semiconductor process technology and an anisotropic etching method using an alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide has been used to produce various pressure sensors, acceleration sensors and the like. Microstructures have been made. According to this method, a complicated structure can be accurately manufactured even though it is a simple wet etching.

【0003】しかしながら、異方性エッチングは、(1
11)面のエッチングレートが他の方位面に対して非常
に遅いことを利用して形状を作製するため、得られる形
状には制約が多く、自由な構造体を設計できるという訳
ではない。犠牲層を設けたり、エッチングマスクに補正
パターンを設けたりすることにより、或る程度の制御は
可能であるが、パターンの設計やエッチング時間のコン
トロールが難しいという問題があった。
However, the anisotropic etching is (1
11) Since the shape is produced by utilizing the fact that the etching rate of the surface is very slow with respect to other azimuth planes, there are many restrictions on the obtained shape, and it is not possible to design a free structure. A certain degree of control is possible by providing a sacrificial layer or providing a correction pattern on the etching mask, but there is a problem that it is difficult to design the pattern and control the etching time.

【0004】これに対して、近年、ドライエッチングの
技術が発達し、壁面に保護膜を形成しながらエッチング
を行うTMエッチング(Time Moderation Etching)、
ウエハーの温度を下げてサイドエッチングを抑制する低
温エッチング、さらには、誘導結合型プラズマやヘリコ
ン波プラズマ等の高密度プラズマを用いたエッチング方
法が開発され、垂直方向の異方性が大きく、かつ、エッ
チング速度の大きいドライエッチングを行うことができ
るようになり、シリコンのバルクマイクロマシーニング
に画期的な変革をもたらした(Technical Digest of th
e 11th SensorSymposium, 1992. pp.15〜18)。これら
の方法では、異方性エッチングにおける形状の制約が小
さくなり、基板表面に形成された任意のマスクパターン
をそのまま垂直方向に投影したエッチング加工が可能と
なった。
On the other hand, in recent years, a dry etching technique has been developed, and TM etching (Time Moderation Etching), in which etching is performed while forming a protective film on the wall surface,
Low temperature etching that suppresses side etching by lowering the temperature of the wafer, and further, an etching method using high density plasma such as inductively coupled plasma and helicon wave plasma has been developed, and the vertical anisotropy is large, and The ability to perform dry etching with a high etching rate has revolutionized the bulk micromachining of silicon (Technical Digest of th
e 11 th SensorSymposium, 1992. pp.15~18) . In these methods, the restrictions on the shape in anisotropic etching are reduced, and it becomes possible to perform an etching process in which an arbitrary mask pattern formed on the substrate surface is directly projected in the vertical direction.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
ドライエッチングによる加工には、装置が高価であると
言う問題がある。また、一度に処理できる量が限られて
いるため生産コストが高いという問題がある。また、ウ
ェットエッチングと比較してエッチングレートが小さ
く、製造に時間がかかるという問題がある。また、プロ
セス条件出しが難しいという問題がある。例えば、エッ
チングの進行が途中で停止して、貫通孔が形成されない
場合がある。また、高アスペクト比の貫通孔を形成する
際には、開口径によってエッチレートが変わるマイクロ
ローディング効果という現象が見られる場合がある。ま
た、上記の問題によりデバイスの寸法がプロセス条件に
左右される為、構造体を作製するためのデバイス設計が
容易でないという別の問題もある。
However, the processing by dry etching as described above has a problem that the apparatus is expensive. Further, there is a problem that the production cost is high because the amount that can be processed at one time is limited. In addition, there is a problem that the etching rate is smaller than that of wet etching and that it takes time to manufacture. In addition, it is difficult to determine the process conditions. For example, there are cases where the progress of etching is stopped halfway and the through hole is not formed. Further, when forming a through hole having a high aspect ratio, a phenomenon called a microloading effect in which the etching rate changes depending on the opening diameter may be observed. Further, there is another problem that device design for manufacturing a structure is not easy because the device size depends on the process conditions due to the above problem.

【0006】本発明は、上記観点に鑑み成されたもので
あり、その目的は、(1)製造装置および製造コストが
安価で、(2)プロセス条件出しが容易で、所望の構造
体を高精度で容易に形成でき、(3)デバイス設計が容
易な、マイクロ構造体の作製方法、そうしたマイクロ構
造体、該マイクロ構造体を用いたスキャナ、画像形成装
置等の光学機器を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned viewpoints, and its objects are (1) a manufacturing apparatus and a manufacturing cost are low, (2) process conditions are easily determined, and a desired structure is improved. (3) To provide an optical device such as a method for manufacturing a microstructure, a microstructure, a scanner using the microstructure, an image forming apparatus, and the like, which can be easily formed with high accuracy and (3) which facilitates device design. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成する本発明のマイクロ構造体の作製方法は、面方位
(110)を主面とする単結晶シリコン基板に梁により
支持された部分を有するマイクロ構造体を作製する作製
方法であって、(1)前記基板を異方性エッチングによ
り加工し、該基板面に垂直な(111)等価面の側壁で
囲まれた所定の内角の平行四辺形の複数の基板貫通孔、
及び、該基板貫通孔の間の基板面に垂直なシリコン薄膜
部を形成する工程、(2)前記シリコン薄膜部を除去す
る工程、を含むことを特徴とする。
A method of manufacturing a microstructure according to the present invention that achieves the above object has a portion supported by a beam on a single crystal silicon substrate having a plane orientation (110) as a main surface. A manufacturing method for manufacturing a microstructure, comprising: (1) processing the substrate by anisotropic etching to form a parallelogram having a predetermined inner angle surrounded by side walls of a (111) equivalent plane perpendicular to the substrate surface. Multiple board through holes,
And a step of forming a silicon thin film portion perpendicular to the substrate surface between the through holes of the substrate, and (2) a step of removing the silicon thin film portion.

【0008】この様に、本発明は、第1に、面方位(1
10)を主面とするシリコン基板を加工するマイクロ構
造体の作製方法に関するものである。尚、本明細書にお
いては、(111)面と等価な面、例えば(−1−1−
1)面や(−111)面など、を総称して(111)等
価面と表現する。
As described above, according to the present invention, firstly, the plane orientation (1
The present invention relates to a method of manufacturing a microstructure for processing a silicon substrate having 10) as a main surface. In the present specification, a plane equivalent to the (111) plane, for example, (-1-1-
The (1) plane, the (-111) plane, etc. are collectively referred to as the (111) equivalent plane.

【0009】本発明では、シリコンの結晶異方性エッチ
ングは、(111)等価面のエッチング速度が極端に遅
いことを利用している。よって、すべての側面が(11
1)等価面で囲まれた貫通孔は制御性良く作製すること
が可能である。そこで、本発明によるマイクロ構造体の
作製方法は、まず(111)等価面で囲まれた複数の貫
通孔を、隣接する貫通孔同士の一部がシリコン薄膜部で
隔てられるように形成した後に、このシリコン薄膜部を
除去することにより、複雑な形状のマイクロ構造体でも
制御性良く作製できることを特徴とする。従って、この
作製方法は、製造装置および製造コストが安価で、プロ
セス条件出しが容易で、所望の構造体を高精度で容易に
形成でき、かつ、デバイス設計が容易であるという特長
を有する。
In the present invention, the crystal anisotropic etching of silicon utilizes the fact that the etching rate of the (111) equivalent plane is extremely slow. Therefore, all sides are (11
1) Through holes surrounded by equivalent planes can be manufactured with good controllability. Therefore, in the method for manufacturing a microstructure according to the present invention, first, a plurality of through holes surrounded by (111) equivalent planes are formed so that adjacent through holes are partially separated by a silicon thin film portion, and then, By removing the silicon thin film portion, even a microstructure having a complicated shape can be manufactured with good controllability. Therefore, this manufacturing method has features that the manufacturing apparatus and manufacturing cost are low, process conditions are easily set, a desired structure can be easily formed with high precision, and device design is easy.

【0010】更に、上記目的を達成する本発明のマイク
ロ構造体は、面方位(110)を主面とする単結晶シリ
コン基板に梁により支持された部分(トーションバーで
ある梁によりシリコン基板に支持された可動部など)を
有するマイクロ構造体であって、該シリコン基板は該部
分の周りに異方性エッチングにより加工された貫通孔を
有し、該マイクロ構造体の表面は、該基板面と平行な面
および(111)等価面のみで構成されることを特徴と
する。
Further, in the microstructure of the present invention which achieves the above object, a portion supported by a beam on a single crystal silicon substrate having a plane orientation (110) as a main surface (supported on the silicon substrate by a beam which is a torsion bar). Movable structure), the silicon substrate has through holes processed by anisotropic etching around the portion, and the surface of the microstructure is the same as the substrate surface. It is characterized in that it is composed of parallel planes and (111) equivalent planes only.

【0011】この様に、本発明は、第2に、シリコン基
板をエッチング加工して作製した貫通孔、及びその貫通
孔内に形成された部分を有するマイクロ構造体であっ
て、マイクロ構造体の表面は、基板面と平行な面および
結晶異方性エッチングで形成された(111)等価面で
構成されるマイクロ構造体に関する。
As described above, the present invention is secondly a microstructure having a through hole formed by etching a silicon substrate and a portion formed in the through hole. The surface relates to a microstructure composed of a plane parallel to the substrate plane and a (111) equivalent plane formed by crystal anisotropic etching.

【0012】このマイクロ構造体は、単結晶シリコンで
構成されるため機械特性に優れ(すなわち、比較的軽量
でありながら物理的強度、耐性、寿命に優れ)、また、
エッチングされた結晶面で構成されるため応力集中によ
る破壊に強い構造体であるという特長を有する。特に、
トーションバーやカンチレバー等の梁を有する可動部材
においては、梁の破断を低減させる効果を有する。
Since this microstructure is composed of single crystal silicon, it has excellent mechanical properties (that is, it is relatively lightweight, but also has excellent physical strength, durability and life).
Since it is composed of etched crystal planes, it has the advantage of being a structure that is resistant to damage due to stress concentration. In particular,
A movable member having a beam such as a torsion bar or a cantilever has an effect of reducing breakage of the beam.

【0013】更に、上記目的を達成する本発明のマイク
ロスキャナは、上記のマイクロ構造体と、偏向子として
働く可動部に外力を加えることにより該可動部を駆動さ
せる駆動手段とを具備することを特徴とし、上記目的を
達成する本発明の画像表示装置は、上記のマイクロスキ
ャナと、変調手段を有する光源とを具備し、該光源から
出た光線をマイクロスキャナの前記可動部に照射し、該
可動部からの反射光を前記駆動手段により走査させるこ
とを特徴とする。これらの光学機器も、上記マイクロ構
造体を利用しているので、上記のマイクロ構造体の特長
を有することになる。
Further, the micro-scanner of the present invention which achieves the above object, comprises the above-mentioned micro-structure and a driving means for driving the movable part which acts as a deflector by applying an external force to the movable part. Characteristically, an image display device of the present invention that achieves the above object, comprises the above-mentioned microscanner and a light source having a modulation means, irradiates the movable part of the microscanner with a light beam emitted from the light source, It is characterized in that the reflected light from the movable portion is scanned by the driving means. Since these optical devices also use the above-mentioned microstructure, they have the features of the above-mentioned microstructure.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下に、より具体的な本発明の実
施の形態を説明する。上記基本的なマイクロ構造体の作
製方法において、上記(1)の工程は、前記基板の両面
にマスク層を形成し、該両面のマスク層をパターニング
して前記所定の内角の平行四辺形の複数の開口部を形成
し、前記基板の両面から異方性エッチングを行う工程で
あり得る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A more specific embodiment of the present invention will be described below. In the basic method for manufacturing a microstructure, in the step (1), mask layers are formed on both surfaces of the substrate, and the mask layers on both surfaces are patterned to form a plurality of parallelogram-shaped parallelograms each having a predetermined inner angle. The step of forming an opening may be performed and anisotropic etching is performed from both surfaces of the substrate.

【0015】この様に、貫通孔の作製方法は、典型的に
は、まず面方位(110)を主面とするシリコン基板の
両面にマスク層を形成し、これをフォトリソグラフィー
とエッチングを用いてパターニングし、エッチングマス
クを形成する。この際、このパターニングされたマスク
層の開口部の各辺は、(110)面と垂直な(111)
等価面に平行な線となる様に形成される。したがって、
開口部は必然的に所定の内角の平行四辺形の開口部とな
り、延いては、これを利用して形成される基板貫通孔
も、基板面に垂直な(111)等価面の側壁で囲まれた
所定の内角の平行四辺形の貫通孔となる。
As described above, in the method of forming a through hole, typically, mask layers are first formed on both surfaces of a silicon substrate having a plane orientation (110) as a main surface, and the mask layers are formed by photolithography and etching. Patterning is performed to form an etching mask. At this time, each side of the opening of the patterned mask layer has a (111) plane perpendicular to the (110) plane.
It is formed to be a line parallel to the equivalent plane. Therefore,
The opening inevitably becomes a parallelogram opening having a predetermined inner angle, and by extension, the substrate through hole formed by utilizing this is also surrounded by the side wall of the (111) equivalent plane perpendicular to the substrate surface. It becomes a parallelogram through hole having a predetermined interior angle.

【0016】その後、シリコン基板の結晶異方性エッチ
ングを行うことにより、貫通孔を形成する。異方性エッ
チングには、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、エチ
レンジアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド
等の水溶液を用いることができる。異方性エッチング
は、基板の面積や厚さ、パターン形状によりエッチング
条件を変える必要の無い優れた方法である。この際、両
面のマスク層のパターンの少なくとも一部を基板上面か
ら見て一致させることにより、(110)基板面に垂直
な壁面を有する貫通孔を形成することが可能である。
After that, a through hole is formed by performing crystal anisotropic etching of the silicon substrate. For anisotropic etching, an aqueous solution of potassium hydroxide, sodium hydroxide, ethylenediamine, tetramethylammonium hydroxide or the like can be used. Anisotropic etching is an excellent method that does not require changing etching conditions depending on the area, thickness, and pattern shape of the substrate. At this time, it is possible to form a through hole having a wall surface perpendicular to the (110) substrate surface by aligning at least a part of the patterns of the mask layers on both surfaces when viewed from the substrate upper surface.

【0017】前記(1)の工程において、前記基板の一
方の面にマスク層を形成し、該マスク層をパターニング
して前記所定の内角の平行四辺形の開口部を形成し、前
記基板の他方の面に、該マスク層のパターン形状と相補
的なパターン形状(すなわち、マスク層の開口部が犠牲
層パターンの材料部になり、マスク層の材料部が犠牲層
パターンの開口部になる)のポリシリコンの犠牲層を設
けて該犠牲層を保護層で覆い、前記基板の一方の面から
異方性エッチングを行ってもよい。裏面に予めパターニ
ングしたポリシリコンの犠牲層を設けて該犠牲層をSi
Nなどの保護層で覆うことにより、裏面のマスク層のパ
ターニングを行わずに、表面からのエッチングで基板貫
通孔を形成することも可能である。
In the step (1), a mask layer is formed on one surface of the substrate, and the mask layer is patterned to form parallelogrammic openings having the predetermined interior angles, and the other side of the substrate is formed. Of the pattern shape complementary to the pattern shape of the mask layer (that is, the opening portion of the mask layer becomes the material portion of the sacrificial layer pattern, and the material portion of the mask layer becomes the opening portion of the sacrificial layer pattern). It is also possible to provide a sacrificial layer of polysilicon, cover the sacrificial layer with a protective layer, and perform anisotropic etching from one surface of the substrate. A pre-patterned polysilicon sacrificial layer is provided on the back surface and the sacrificial layer is
By covering with a protective layer such as N, it is possible to form the substrate through hole by etching from the front side without patterning the mask layer on the back side.

【0018】前記(1)の工程で、前記マスク層の開口
部において基板材料が残り易い部分に前もって小さい貫
通孔を形成し、その後異方性エッチングを行ってもよ
い。狭い領域に貫通孔を形成する際は、(110)基板
面と斜めに交わる(111)等価面の影響により、貫通
孔が作製しにくい場合がある。この様な場合は、マスク
層の開口部において材料が残り易い部分にレーザー加工
などにより小さい貫通孔を形成し、その後異方性エッチ
ングを行うことにより、形状の整った貫通孔を作製する
ことが可能である。
In the step (1), a small through hole may be formed in advance in a portion where the substrate material is likely to remain in the opening of the mask layer, and then anisotropic etching may be performed. When forming a through hole in a narrow region, it may be difficult to form the through hole due to the influence of the (111) equivalent surface that intersects the (110) substrate surface at an angle. In such a case, a smaller through hole may be formed by laser processing or the like in a portion of the mask layer where the material is likely to remain, and then anisotropic etching may be performed to form a through hole having a regular shape. It is possible.

【0019】また、前記梁の厚さを別途薄くする様な工
程を更に含んでもよい。また、前記梁は、片持ち梁やト
ーションバーであったりする。
Further, the method may further include the step of separately reducing the thickness of the beam. The beam may be a cantilever beam or a torsion bar.

【0020】前記(1)の工程の貫通孔は、前記シリコ
ン薄膜部を挟んで連続的に並んだ複数のスリット状貫通
孔を含んだりする。この場合、シリコン薄膜部を除去す
ることにより、側面を多角形近似された曲面で構成した
マイクロ構造体を作製することができる。これにより、
円形等の比較的自由なパターンを投影した貫通孔を形成
することも可能である。この際、曲面を滑らかに仕上げ
る為に、別途、エッチングや研磨等の工程を設けてもよ
い。前記複数のスリット状貫通孔の長さは、徐々にほぼ
連続的に変化したりする。
The through-hole in the step (1) may include a plurality of slit-like through-holes which are continuously arranged with the silicon thin film portion interposed therebetween. In this case, by removing the silicon thin film portion, it is possible to fabricate a microstructure having side surfaces formed by curved surfaces approximated by polygons. This allows
It is also possible to form a through hole in which a relatively free pattern such as a circle is projected. At this time, in order to finish the curved surface smoothly, a process such as etching or polishing may be separately provided. The lengths of the plurality of slit-shaped through holes gradually change substantially continuously.

【0021】前記(2)の工程は、前記(1)の工程と
同様に異方性エッチングする工程であったり、ウェット
エッチングする工程であったり、前記シリコン薄膜部を
熱酸化した後にウェットエッチングにより除去する工程
であったりする。この様に、シリコン薄膜部を除去する
方法は、アルカリ水溶液や、フッ酸・硝酸・酢酸の混合
水溶液等を用いたウェットエッチングであったり、フッ
化イオウ、フッ化炭素、フッ化キセノン等のガスによる
ドライエッチングであったり、また、シリコン薄膜部を
一旦酸化し、これを選択的にエッチングする方法であっ
たりする。
The step (2) may be a step of anisotropic etching, a step of wet etching, or a step of thermally etching the silicon thin film portion followed by wet etching as in the step (1). It may be a removing step. As described above, the method of removing the silicon thin film portion is wet etching using an alkaline aqueous solution, a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid / nitric acid / acetic acid, or a gas such as sulfur fluoride, carbon fluoride, or xenon fluoride. Dry etching, or a method of once oxidizing the silicon thin film portion and selectively etching it.

【0022】[0022]

【実施例】以下に、更に具体的な実施例を図面を用いて
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A more specific embodiment will be described below with reference to the drawings.

【0023】<実施例1>図1、図2に沿って実施例1
を説明する。本実施例は、本発明によるマイクロ構造体
の第一態様であるトーションバー2で支持された可動部
3及びその作製方法である。本実施例によるマイクロ構
造体は、(110)を主面とする単結晶シリコン基板1
に形成された貫通孔、一直線に沿って伸びた2つのトー
ションバー2、該トーションバー2に支持された可動部
3よりなる(図1(a)参照)。トーションバー2の長
さはそれぞれ1mm、断面積は0.015mmであ
る。可動部3の面積は1mmである。貫通孔、トーシ
ョンバー2、および可動部3の、(110)基板1表面
と平行な面以外のすべての壁面は、基板1面と垂直な
(111)等価面で構成されている。
<First Embodiment> A first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
Will be explained. The present example is a movable part 3 supported by a torsion bar 2 which is the first mode of the microstructure according to the present invention, and a method for manufacturing the same. The microstructure according to the present embodiment is a single crystal silicon substrate 1 having a (110) main surface.
A through-hole formed in the above, two torsion bars 2 extending along a straight line, and a movable portion 3 supported by the torsion bar 2 (see FIG. 1A). Each of the torsion bars 2 has a length of 1 mm and a cross-sectional area of 0.015 mm 2 . The area of the movable portion 3 is 1 mm 2 . All the wall surfaces of the through hole, the torsion bar 2, and the movable portion 3 other than the surface parallel to the surface of the (110) substrate 1 are constituted by the (111) equivalent surface perpendicular to the surface of the substrate 1.

【0024】本実施例によるマイクロ構造体の作製工程
を図2を用いて説明する。図2は図1のA−A’断面を
示す。
The manufacturing process of the microstructure according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a cross section taken along the line AA ′ of FIG.

【0025】まず、面方位(110)を主面とする単結
晶シリコン基板1を用意し、ジクロルシランとアンモニ
アを用いた低圧化学気相成長法により表面及び裏面に窒
化シリコンよりなるマスク層5を堆積した(図2(a)
参照)。
First, a single crystal silicon substrate 1 having a plane orientation (110) as a main surface is prepared, and a mask layer 5 made of silicon nitride is deposited on the front and back surfaces by low pressure chemical vapor deposition using dichlorosilane and ammonia. (Fig. 2 (a)
reference).

【0026】次に、表面及び裏面のマスク層5に対し
て、それぞれ、フォトリソグラフィーと四フッ化炭素ガ
スを用いた反応性イオンエッチング法によりパターニン
グを行なった(図2(b)参照)。この際、マスク層5
のパターンの開口部の辺は(110)基板面と垂直な
(111)等価面に平行となるようにパターニングを行
った。また、表面及び裏面マスク層5のパターンは、基
板1上面から見て一致するように形成した。
Next, the front and back mask layers 5 were patterned by photolithography and a reactive ion etching method using carbon tetrafluoride gas (see FIG. 2B). At this time, the mask layer 5
The patterning was performed so that the side of the opening of the pattern was parallel to the (111) equivalent plane perpendicular to the (110) substrate surface. Further, the patterns of the front and back mask layers 5 were formed so as to match each other when viewed from the upper surface of the substrate 1.

【0027】次に、100℃に加熱した30%の水酸化
カリウム水溶液を用いて基板1の結晶異方性エッチング
を行い、(111)等価面を露出させることにより、基
板面に垂直な側壁およびシリコン薄膜部6を形成した
(図2(c)参照)。
Next, the substrate 1 is subjected to crystal anisotropic etching using a 30% potassium hydroxide aqueous solution heated to 100 ° C. to expose the (111) equivalent plane, thereby forming a sidewall and a vertical plane. The silicon thin film portion 6 was formed (see FIG. 2C).

【0028】さらに、同様のエッチングを継続し、貫通
孔4を形成した(図1(b)および図2(d)参照)。
マスク層5のパターンを基板1上面から見て一致させる
ことにより、基板面に垂直な壁面を有する貫通孔4を形
成することが可能である。
Further, similar etching was continued to form a through hole 4 (see FIGS. 1 (b) and 2 (d)).
By matching the pattern of the mask layer 5 when viewed from the upper surface of the substrate 1, it is possible to form the through hole 4 having a wall surface perpendicular to the substrate surface.

【0029】さらに、同様のエッチングを継続すること
により、(111)等価面のサイドエッチングを進行さ
せ、シリコン薄膜部6を除去した(図2(e)参照)。
この状態では、シリコンが露出した部分は、すべて非常
にエッチング速度の遅い(111)等価面であるが、
(111)等価面自体もわずかにエッチングが進行する
(サイドエッチング)。これによりシリコン薄膜部6を
除去することができる。
Further, by continuing the same etching, the side etching of the (111) equivalent plane was advanced to remove the silicon thin film portion 6 (see FIG. 2 (e)).
In this state, the exposed portion of silicon is a (111) equivalent plane with a very low etching rate.
The (111) equivalent surface itself is slightly etched (side etching). As a result, the silicon thin film portion 6 can be removed.

【0030】最後に、四フッ化炭素ガスを用いた反応性
イオンエッチング法により両面のマスク層5を除去した
(図2(f)参照)。以上の工程により、図1(a)に
示す一対のトーションバー2で基板1に支持された可動
部3を有するマイクロ構造体を作製した。
Finally, the mask layers 5 on both sides were removed by a reactive ion etching method using carbon tetrafluoride gas (see FIG. 2 (f)). Through the above steps, a microstructure having the movable portion 3 supported on the substrate 1 by the pair of torsion bars 2 shown in FIG.

【0031】本実施例によるマイクロ構造体は、可動部
3がトーションバー2の長軸周りに回転可能であり、典
型的には、可動部3の表面を反射面とした可動ミラーと
して用いることが可能である。
In the microstructure according to the present embodiment, the movable portion 3 is rotatable around the major axis of the torsion bar 2, and typically, it can be used as a movable mirror having the surface of the movable portion 3 as a reflecting surface. It is possible.

【0032】本実施例のマイクロ構造体の作製方法は、
製造装置および製造コストが安価で、プロセス条件設定
が容易で、所望の構造体を高精度で容易に形成でき、か
つ、デバイス設計が容易であるという特長を有する。ま
た、(110)基板1の両面からエッチングを行うこと
により、高速にエッチングを行うことが可能である。ま
た、本実施例のマイクロ構造体は、単結晶シリコンで構
成されるため機械特性に優れ、また、エッチングされた
結晶面(滑らかな面である)で構成されるため応力集中
による破壊に強く、トーションバー2の破断を低減させ
る効果を有する。
The manufacturing method of the microstructure of this embodiment is as follows.
The manufacturing apparatus and manufacturing cost are low, process conditions can be easily set, a desired structure can be easily formed with high precision, and device design is easy. Moreover, by performing etching from both sides of the (110) substrate 1, it is possible to perform etching at a high speed. In addition, the microstructure of the present embodiment is excellent in mechanical properties because it is composed of single crystal silicon, and is strong against damage due to stress concentration because it is composed of an etched crystal surface (which is a smooth surface). It has an effect of reducing breakage of the torsion bar 2.

【0033】<実施例2>図3、図4、図5に沿って実
施例2を説明する。本実施例は、本発明によるマイクロ
構造体の第二態様であるカンチレバー11に支持された
おもり部12、及びその作製方法である。本実施例によ
るマイクロ構造体は、(110)を主面とする単結晶シ
リコン基板1に形成された貫通孔4、カンチレバー1
1、およびカンチレバー11に支持されたおもり部12
よりなる(図3参照)。カンチレバー11の長さは1m
m、断面積は0.01mmである。貫通孔4、カンチ
レバー11、およびおもり部12の、(110)基板1
表面と平行な面以外のすべての壁面は、(111)等価
面で構成されている。この(111)等価面は、(11
0)基板1表面に垂直な(111)等価面と、カンチレ
バー11の掘り下げ部15にある基板1面に対して斜め
に交わる(111)等価面とを含む。
<Second Embodiment> A second embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. The present example is a weight portion 12 supported by a cantilever 11 which is a second aspect of the microstructure according to the present invention, and a method for manufacturing the weight portion 12. In the microstructure according to the present embodiment, the through hole 4 and the cantilever 1 formed in the single crystal silicon substrate 1 having (110) as the main surface are formed.
1, and a weight portion 12 supported by the cantilever 11.
(See FIG. 3). The length of the cantilever 11 is 1 m
m, the cross-sectional area is 0.01 mm 2 . (110) Substrate 1 of Through Hole 4, Cantilever 11, and Weight 12
All wall surfaces other than the surface parallel to the surface are composed of (111) equivalent surfaces. This (111) equivalent plane is (11
0) A (111) equivalent plane perpendicular to the surface of the substrate 1 and a (111) equivalent plane intersecting obliquely with the surface of the substrate 1 in the dug portion 15 of the cantilever 11 are included.

【0034】本実施例によるマイクロ構造体の作製工程
図を図4に示す。また、図4の作製工程のB−B’断面
図を図5に示す。
FIG. 4 shows a manufacturing process diagram of the microstructure according to the present embodiment. Further, FIG. 5 shows a cross-sectional view taken along the line BB ′ in the manufacturing process of FIG.

【0035】まず、面方位(110)を主面とする単結
晶シリコン基板1を用意し、ジクロルシランとアンモニ
アを用いた低圧化学気相成長法により表面及び裏面に窒
化シリコン層13を堆積し、フォトリソグラフィーと四
フッ化炭素ガスを用いた反応性イオンエッチング法によ
りパターニングを行なった。次に、基板1の表面を熱酸
化することにより窒化シリコン層13以外の部分に酸化
シリコン層14を形成し、フォトリソグラフィーとフッ
酸とフッ化アンモニウムの混合水溶液を用いたウェット
エッチング法によりパターニングした(図4(a)およ
び図5(a)参照)。この際も、酸化シリコン層14の
パターンの開口部の辺は(110)基板面と垂直な(1
11)等価面に平行となるようにパターニングを行っ
た。
First, a single crystal silicon substrate 1 having a plane orientation (110) as a main surface is prepared, and a silicon nitride layer 13 is deposited on the front surface and the back surface by a low pressure chemical vapor deposition method using dichlorosilane and ammonia. Patterning was performed by lithography and a reactive ion etching method using carbon tetrafluoride gas. Next, the surface of the substrate 1 is thermally oxidized to form a silicon oxide layer 14 in a portion other than the silicon nitride layer 13, and patterned by photolithography and a wet etching method using a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. (See FIG. 4 (a) and FIG. 5 (a)). Also in this case, the side of the opening of the pattern of the silicon oxide layer 14 is perpendicular to the (110) substrate surface by (1
11) Patterning was performed so as to be parallel to the equivalent plane.

【0036】次に、実施例1と同様に、水酸化カリウム
水溶液を用いて異方性エッチングを行い、シリコン薄膜
部6及び貫通孔4を形成し、さらにエッチングを続ける
ことによりカンチレバー11で支持されたおもり部12
を有するマイクロ構造体を形成した後、基板1を熱酸化
し窒化シリコン層13以外の部分を、再度、酸化シリコ
ン層14で覆った(図4(b)および図5(b)参
照)。
Next, as in the first embodiment, anisotropic etching is performed using an aqueous solution of potassium hydroxide to form the silicon thin film portion 6 and the through hole 4, and the etching is continued to support the cantilever 11. Taori part 12
After forming the microstructure having, the substrate 1 was thermally oxidized to cover the portion other than the silicon nitride layer 13 again with the silicon oxide layer 14 (see FIGS. 4B and 5B).

【0037】次に、四フッ化炭素ガスを用いた反応性イ
オンエッチング法により表面及び裏面の窒化シリコン層
13のみを選択的に除去した(図4(c)および図5
(c)参照)。
Next, only the front and back silicon nitride layers 13 were selectively removed by a reactive ion etching method using carbon tetrafluoride gas (FIGS. 4 (c) and 5).
(See (c)).

【0038】次に、90℃に加熱したTMAH(テトラ
メチルアンモニウムヒドロキシド)の水溶液を用いて異
方性エッチングを行い、カンチレバー11の中心部に掘
り下げ部15を形成し、新たに基板1面に対して斜めに
交わる(111)等価面を形成した(図4(d)および
図5(d)参照)。このように梁の側面を酸化し、梁の
上下からエッチングを行って梁の厚さを薄くする方法
は、フッ化キセノンガスを用いたエッチングによるもの
について開示されている(Sensors and Actuators, A6
6, pp.268-272)。
Next, anisotropic etching is performed using an aqueous solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide) heated to 90 ° C. to form a dug portion 15 at the center of the cantilever 11 and newly form the surface of the substrate 1. A (111) equivalent plane was formed that intersects with each other obliquely (see FIG. 4D and FIG. 5D). A method of oxidizing the side surface of the beam and etching the beam from above and below to reduce the beam thickness is disclosed by etching using xenon fluoride gas (Sensors and Actuators, A6).
6, pp.268-272).

【0039】最後に、フッ酸とフッ化アンモニウムの混
合水溶液を用いたウェットエッチング法により酸化シリ
コン層14を除去し、カンチレバー11で基板1に支持
されたおもり部12を有するマイクロ構造体を作製した
(図4(e)および図5(e)参照)。
Finally, the silicon oxide layer 14 was removed by a wet etching method using a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride, and a microstructure having a weight portion 12 supported by the substrate 1 by the cantilever 11 was manufactured. (See FIG. 4 (e) and FIG. 5 (e)).

【0040】本実施例によるマイクロ構造体は、おもり
部12に力が加わることにより、カンチレバー11が撓
む構造となっている。したがって、例えば、カンチレバ
ー11上にピエゾ抵抗センサーを作製することにより加
速度検知センサーとして用いることが可能である。
The microstructure according to this embodiment has a structure in which the cantilever 11 bends when a force is applied to the weight portion 12. Therefore, for example, by forming a piezoresistive sensor on the cantilever 11, it can be used as an acceleration detection sensor.

【0041】本実施例のマイクロ構造体の作製方法も、
製造装置および製造コストが安価で、プロセス条件設定
が容易で、所望の構造体を高精度で容易に形成でき、か
つ、デバイス設計が容易であるという特長を有する。ま
た、本実施例のマイクロ構造体も、単結晶シリコンで構
成されるため機械特性に優れ、また、エッチングされた
結晶面で構成されるため応力集中による破壊に強く、カ
ンチレバーの破断を低減させる効果を有する。また、カ
ンチレバー11の厚さを制御することによりバネ定数の
コントロールも可能である。
The manufacturing method of the microstructure of this embodiment is also as follows.
The manufacturing apparatus and manufacturing cost are low, process conditions can be easily set, a desired structure can be easily formed with high precision, and device design is easy. Further, the microstructure of the present example is also excellent in mechanical properties because it is made of single crystal silicon, and is strong against breakage due to stress concentration because it is made of an etched crystal plane, and has an effect of reducing breakage of the cantilever. Have. Also, the spring constant can be controlled by controlling the thickness of the cantilever 11.

【0042】<実施例3>図6に沿って実施例3を説明
する。本実施例は、本発明によるマイクロ構造体の第三
態様であるトーションバー2で支持された円形可動部2
1、及びその作製方法である。本実施例によるマイクロ
構造体は、(110)を主面とする単結晶シリコン基板
1に形成された貫通孔、トーションバー2、該トーショ
ンバー2に支持された円形可動部21よりなる(図6参
照)。一対のトーションバー2の長さはそれぞれ1m
m、断面積は0.015mmである。円形可動部21
の面積は0.7mmである。本実施例の場合、円形可
動部21の側壁は(111)等価面ではなく、曲面で構
成されている。
<Third Embodiment> A third embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the circular movable part 2 supported by the torsion bar 2 which is the third aspect of the microstructure according to the present invention.
1 and its manufacturing method. The microstructure according to the present example comprises a through hole formed in a single crystal silicon substrate 1 having (110) as a main surface, a torsion bar 2, and a circular movable portion 21 supported by the torsion bar 2 (FIG. 6). reference). Each pair of torsion bars 2 is 1m long
m, the cross-sectional area is 0.015 mm 2 . Circular movable part 21
Has an area of 0.7 mm 2 . In the case of this embodiment, the side wall of the circular movable portion 21 is not a (111) equivalent surface but a curved surface.

【0043】作製方法は、実施例1の図2に記載の方法
とほぼ同一である。実施例1と異なるところを以下に示
す。
The manufacturing method is almost the same as the method shown in FIG. 2 of the first embodiment. The points different from Example 1 are shown below.

【0044】第一に、図2(b)の工程で、マスク層5
に形成する開口パターンの一部を、隣接して並んだ多数
の細長い平行四辺形の領域に分割することにより、図2
(d)に相当する工程で、図6(b)に示すような連続
的に並んだスリット状貫通孔22を形成した。
First, in the step of FIG. 2B, the mask layer 5 is formed.
2 is formed by dividing a part of the opening pattern formed in FIG.
In the step corresponding to (d), the slit-shaped through holes 22 arranged continuously as shown in FIG. 6B were formed.

【0045】第二に、実施例1の図2(e)工程では、
異方性エッチングを継続することにより、シリコン薄膜
部6を除去したが、本実施例においては、シリコン薄膜
部6を含む基板1表面を熱酸化し、シリコン薄膜部6全
体を酸化させた後、フッ酸とフッ化アンモニウムの混合
水溶液を用いたウェットエッチング法により、酸化した
シリコン薄膜部6を除去した。この方法により、図6
(a)に示すような円形可動部21の側壁を滑らかな曲
面で構成することができた。
Secondly, in the step of FIG. 2E of the first embodiment,
Although the silicon thin film portion 6 was removed by continuing the anisotropic etching, in this embodiment, after the surface of the substrate 1 including the silicon thin film portion 6 is thermally oxidized to oxidize the entire silicon thin film portion 6, The oxidized silicon thin film portion 6 was removed by a wet etching method using a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. By this method, FIG.
The side wall of the circular movable portion 21 as shown in (a) could be constructed with a smooth curved surface.

【0046】本実施例によるマイクロ構造体は、実施例
1と同様に、可動ミラーとして用いることが可能であ
る。本実施例においては、可動部21を円形にすること
により、軽量化や空気抵抗の軽減が可能となり、共振運
動での安定性・周波数特性等の向上を図ることができ
た。
The microstructure according to this embodiment can be used as a movable mirror as in the first embodiment. In the present embodiment, by making the movable portion 21 circular, it is possible to reduce the weight and reduce the air resistance, and it is possible to improve the stability and frequency characteristics in resonance motion.

【0047】本実施例のマイクロ構造体の作製方法も、
製造装置および製造コストが安価で、プロセス条件設定
が容易で、所望の構造体を高精度で容易に形成でき、か
つ、デバイス設計が容易であるという特長を有する。ま
た、本実施例のマイクロ構造体も、単結晶シリコンで構
成されるため機械特性に優れ、また、エッチングされた
結晶面で構成されるため応力集中による破壊に強く、ト
ーションバーの破断を低減させる効果を有する。
The manufacturing method of the microstructure of this embodiment is also as follows.
The manufacturing apparatus and manufacturing cost are low, process conditions can be easily set, a desired structure can be easily formed with high precision, and device design is easy. Also, the microstructure of this example is also excellent in mechanical properties because it is made of single crystal silicon, and is strong against damage due to stress concentration because it is composed of etched crystal planes, and reduces breakage of the torsion bar. Have an effect.

【0048】<実施例4>本実施例は、実施例1による
マイクロ構造体を用いたマイクロスキャナおよび画像表
示装置である。
<Embodiment 4> This embodiment is a microscanner and an image display device using the microstructure according to Embodiment 1.

【0049】図7を用いて本実施例のマイクロスキャナ
の構成を説明する。まず、実施例1によるマイクロ構造
体の下部に、一定の間隔をあけて下部基板31を対向配
置させる。可動部3に対向する下部基板31の位置に、
2つの駆動電極32を設け、これに個別に電圧を印加す
ることにより可動部3と駆動電極32間に静電引力が発
生できる様にする。このマイクロスキャナの反射面に光
ビームを照射し、可動部3を静電引力によりトーション
バー2のねじれ共振周波数で加振させて反射面を連続的
に回動振動させることにより、光ビームを一次元に偏向
させるラインスキャナとして用いることができる。ま
た、別のスキャナと組み合わせることにより、二次元光
スキャナとすることも可能である。
The structure of the microscanner of this embodiment will be described with reference to FIG. First, the lower substrate 31 is arranged to face the lower portion of the microstructure according to the first embodiment with a constant gap. At the position of the lower substrate 31 facing the movable portion 3,
Two drive electrodes 32 are provided, and an electrostatic force is generated between the movable portion 3 and the drive electrode 32 by individually applying a voltage to the drive electrodes 32. By irradiating the reflecting surface of this micro-scanner with a light beam, the movable portion 3 is excited by the electrostatic resonance force at the torsional resonance frequency of the torsion bar 2 to continuously rotate and oscillate the reflecting surface. It can be used as a line scanner for original deflection. It is also possible to make a two-dimensional optical scanner by combining with another scanner.

【0050】次に、図8を用いて本実施例の画像表示装
置の構成を説明する。41は偏向方向が互い直交するよ
うにマイクロスキャナを2個配置した光偏向器群であ
り、水平・垂直方向に入射光をラスタスキャンすること
が可能である。光偏向器群41は図7に示したマイクロ
スキャナを含んでいる。42は変調手段を有するレーザ
光源である。43は補正光学系、44はスクリーンであ
る。レーザ光源42から入射されたレーザ光は、光走査
のタイミングと関係した所定の強度変調を受けていて、
光偏向器群41により2次元的に走査される。走査され
たレーザ光は、補正光学系43を経てスクリーン44上
に画像を形成する。
Next, the structure of the image display apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. Reference numeral 41 is an optical deflector group in which two microscanners are arranged so that the deflection directions are orthogonal to each other, and it is possible to raster scan the incident light in the horizontal and vertical directions. The optical deflector group 41 includes the microscanner shown in FIG. 42 is a laser light source having a modulation means. Reference numeral 43 is a correction optical system, and 44 is a screen. The laser light incident from the laser light source 42 is subjected to predetermined intensity modulation related to the timing of optical scanning,
Two-dimensional scanning is performed by the optical deflector group 41. The scanned laser light passes through the correction optical system 43 and forms an image on the screen 44.

【0051】本実施例によるマイクロスキャナにおいて
は、実施例1によるマイクロ構造体を用いることにより
可動部材におけるトーションバー等の梁の破断を低減さ
せることができた。
In the microscanner according to the present embodiment, by using the microstructure according to the first embodiment, breakage of the beam such as the torsion bar in the movable member can be reduced.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明により、
製造装置および製造コストが安価で、エッチング条件な
どのプロセス条件のコントロールが容易で、所望の構造
体を高精度で容易に形成でき、かつ、デバイス設計が容
易なマイクロ構造体の作製方法を実現できた。また、両
面からエッチングを行う場合には、短時間で貫通孔の形
成を行うことができた。また、連続的に並んだスリット
状の貫通孔を作製する場合には、比較的自由な2次元パ
ターンを投影した貫通孔を有するマイクロ構造体の作製
方法も実現することができた。
As described above, according to the present invention,
Manufacturing equipment and manufacturing cost are low, control of process conditions such as etching conditions is easy, a desired structure can be easily formed with high precision, and a method for manufacturing a microstructure that facilitates device design can be realized. It was Further, when etching is performed from both sides, the through holes could be formed in a short time. Further, in the case of forming slit-shaped through holes that are continuously arranged, a method of manufacturing a microstructure having through holes in which a relatively free two-dimensional pattern is projected can be realized.

【0053】また、本発明により、単結晶シリコンで構
成されるため機械特性に優れ、エッチングされた結晶面
で構成されるため応力集中による破壊に強いマイクロ構
造体を実現できた。特に、トーションバーやカンチレバ
ー等の梁を有する可動部材においては、梁の破断を低減
させる効果を有する。また、トーションバーで支持され
た可動部を円形にすることにより、軽量化や空気抵抗の
軽減が可能となり、共振運動での安定性・周波数特性等
の向上を図ることができた。
Further, according to the present invention, it is possible to realize a microstructure which is excellent in mechanical properties because it is made of single crystal silicon and which is resistant to breakage due to stress concentration because it is made of an etched crystal plane. In particular, a movable member having a beam such as a torsion bar or a cantilever has an effect of reducing breakage of the beam. In addition, by making the movable part supported by the torsion bar circular, it was possible to reduce weight and reduce air resistance, and to improve stability and frequency characteristics in resonance motion.

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

【図1】実施例1によるマイクロ構造体およびその作製
工程の一部を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a part of a microstructure and its manufacturing process according to a first embodiment.

【図2】実施例1によるマイクロ構造体の作製工程を示
す断面図。
2A to 2C are cross-sectional views showing a manufacturing process of a microstructure according to Example 1.

【図3】実施例2によるマイクロ構造体を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a microstructure according to a second embodiment.

【図4】実施例2によるマイクロ構造体の作製工程を示
す斜視図。
FIG. 4 is a perspective view showing a manufacturing process of a microstructure according to a second embodiment.

【図5】実施例2によるマイクロ構造体の作製工程を示
す断面図。
5A to 5C are cross-sectional views showing a manufacturing process of a microstructure according to Example 2.

【図6】実施例3によるマイクロ構造体およびその作製
工程の一部を示す図。
6A and 6B are diagrams showing a microstructure according to Example 3 and a part of a manufacturing process thereof.

【図7】実施例4によるマイクロスキャナを示す斜視
図。
FIG. 7 is a perspective view showing a micro scanner according to a fourth embodiment.

【図8】実施例4による画像表示装置を示す概略図。FIG. 8 is a schematic diagram showing an image display device according to a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 (110)シリコン基板 2 トーションバー 3 可動部 4 貫通孔 5 マスク層 6 シリコン薄膜部 11 カンチレバー 12 おもり部 13 窒化シリコン層 14 酸化シリコン層 15 掘り下げ部 21 円形可動部 22 スリット状貫通孔 31 下部基板 32 駆動電極 41 光偏向器群 42 レーザ光源 43 補正光学系 44 スクリーン 1 (110) Silicon substrate 2 torsion bar 3 moving parts 4 through holes 5 Mask layer 6 Silicon thin film part 11 cantilevers 12 Weight section 13 Silicon nitride layer 14 Silicon oxide layer 15 Digging section 21 circular movable part 22 Slit-shaped through hole 31 Lower substrate 32 drive electrode 41 Optical deflector group 42 Laser light source 43 Correction optical system 44 screen

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 面方位(110)を主面とする単結晶シ
リコン基板に梁により支持された部分を有するマイクロ
構造体を作製する作製方法であって、 (1)前記基板を異方性エッチングにより加工し、該基
板面に垂直な(111)等価面の側壁で囲まれた所定の
内角の平行四辺形の複数の基板貫通孔、及び、該基板貫
通孔の間の該基板面に垂直なシリコン薄膜部を形成する
工程、 (2)前記シリコン薄膜部を除去する工程、 を含むことを特徴とするマイクロ構造体の作製方法。
1. A manufacturing method for manufacturing a microstructure having a portion supported by a beam on a single crystal silicon substrate having a plane orientation (110) as a main surface, comprising: (1) anisotropic etching of the substrate. And a plurality of parallelepiped substrate through holes each having a predetermined inner angle and surrounded by side walls of a (111) equivalent plane perpendicular to the substrate surface, and perpendicular to the substrate surface between the substrate through holes. A method of manufacturing a microstructure, comprising: a step of forming a silicon thin film portion; and (2) a step of removing the silicon thin film portion.
【請求項2】 前記(1)の工程が、前記基板の両面に
マスク層を形成し、該両面のマスク層をパターニングし
て前記所定の内角の平行四辺形の開口部を形成し、前記
基板の両面から異方性エッチングを行う工程であること
を特徴とする請求項1に記載のマイクロ構造体の作製方
法。
2. The step (1) comprises forming mask layers on both surfaces of the substrate, and patterning the mask layers on both surfaces to form parallelogrammic openings of the predetermined interior angle. The method for producing a microstructure according to claim 1, which is a step of performing anisotropic etching from both sides of.
【請求項3】 前記両面に形成したマスク層のパターン
形状の少なくとも一部が、前記基板上面から見て一致す
ることを特徴とする請求項2に記載のマイクロ構造体の
作製方法。
3. The method for producing a microstructure according to claim 2, wherein at least a part of the pattern shapes of the mask layers formed on the both surfaces are the same when viewed from the upper surface of the substrate.
【請求項4】 前記(1)の工程で、前記マスク層の開
口部において基板材料が残り易い部分に前もって小さい
貫通孔を形成し、その後異方性エッチングを行うことを
特徴とする請求項2または3に記載のマイクロ構造体の
作製方法。
4. In the step (1), a small through hole is previously formed in a portion of the opening of the mask layer where the substrate material is likely to remain, and then anisotropic etching is performed. Alternatively, the method for producing a microstructure according to the item 3.
【請求項5】 前記(1)の工程が、前記基板の一方の
面にマスク層を形成し、該マスク層をパターニングして
前記所定の内角の平行四辺形の開口部を形成し、前記基
板の他方の面に、該マスク層のパターン形状と相補的な
パターン形状のポリシリコンの犠牲層を設けて該犠牲層
を保護層で覆い、前記基板の一方の面から異方性エッチ
ングを行う工程であることを特徴とする請求項1に記載
のマイクロ構造体の作製方法。
5. In the step (1), a mask layer is formed on one surface of the substrate, and the mask layer is patterned to form a parallelogrammic opening having the predetermined interior angle. A polysilicon sacrificial layer having a pattern complementary to the pattern of the mask layer is provided on the other surface of the substrate to cover the sacrificial layer with a protective layer, and anisotropic etching is performed from one surface of the substrate. The method for producing a microstructure according to claim 1, wherein
【請求項6】 前記梁が片持ち梁であることを特徴とす
る請求項1乃至5のいずれかに記載のマイクロ構造体の
作製方法。
6. The method for manufacturing a microstructure according to claim 1, wherein the beam is a cantilever beam.
【請求項7】 前記梁がトーションバーであることを特
徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のマイクロ構
造体の作製方法。
7. The method of manufacturing a microstructure according to claim 1, wherein the beam is a torsion bar.
【請求項8】 前記(1)の工程の前記貫通孔が、前記
シリコン薄膜部を挟んで連続的に並んだ複数のスリット
状貫通孔を含むことを特徴とする請求項1乃至7のいず
れかに記載のマイクロ構造体の作製方法。
8. The method according to claim 1, wherein the through hole in the step (1) includes a plurality of slit-shaped through holes that are continuously arranged with the silicon thin film portion sandwiched therebetween. The method for producing a microstructure according to item 1.
【請求項9】 前記複数のスリット状貫通孔の長さが徐
々にほぼ連続的に変化することを特徴とする請求項8に
記載のマイクロ構造体の作製方法。
9. The method for producing a microstructure according to claim 8, wherein the lengths of the plurality of slit-shaped through holes gradually and substantially continuously change.
【請求項10】 前記部分の曲面を滑らかに仕上げる為
の別途エッチング、研磨等の工程を更に含むことを特徴
とする請求項8または9に記載のマイクロ構造体の作製
方法。
10. The method for producing a microstructure according to claim 8, further comprising a separate etching, polishing, or other step for finishing the curved surface of the portion smoothly.
【請求項11】 前記(2)の工程が、前記(1)の工
程と同様に異方性エッチングによることを特徴とする請
求項1乃至10のいずれかに記載のマイクロ構造体の作
製方法。
11. The method for producing a microstructure according to claim 1, wherein the step (2) is performed by anisotropic etching similarly to the step (1).
【請求項12】 前記(2)の工程が、ウェットエッチ
ングによることを特徴とする請求項1乃至10のいずれ
かに記載のマイクロ構造体の作製方法。
12. The method for producing a microstructure according to claim 1, wherein the step (2) is wet etching.
【請求項13】 前記(2)の工程が、前記シリコン薄
膜部を熱酸化した後にウェットエッチングにより除去す
ることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載
のマイクロ構造体の作製方法。
13. The method for producing a microstructure according to claim 1, wherein in the step (2), the silicon thin film portion is thermally oxidized and then removed by wet etching.
【請求項14】 前記梁の厚さを別途薄くする工程を更
に含むことを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに
記載のマイクロ構造体の作製方法。
14. The method of manufacturing a microstructure according to claim 1, further comprising the step of separately reducing the thickness of the beam.
【請求項15】 面方位(110)を主面とする単結晶
シリコン基板に梁により支持された部分を有するマイク
ロ構造体であって、 該シリコン基板は該部分の周りに異方性エッチングによ
り加工された貫通孔を有し、該マイクロ構造体の表面
は、該基板面と平行な面および(111)等価面のみで
構成されることを特徴とするマイクロ構造体。
15. A microstructure having a portion supported by a beam on a single crystal silicon substrate having a plane orientation (110) as a main surface, wherein the silicon substrate is processed by anisotropic etching around the portion. The microstructure having a through hole formed therein, the surface of the microstructure being constituted only by a plane parallel to the substrate surface and a (111) equivalent plane.
【請求項16】 連続した複数のスリット状貫通孔を有
することを特徴とする請求項15に記載のマイクロ構造
体。
16. The microstructure according to claim 15, having a plurality of continuous slit-shaped through holes.
【請求項17】 前記梁が片持ち梁であることを特徴と
する請求項15に記載のマイクロ構造体。
17. The microstructure according to claim 15, wherein the beam is a cantilever.
【請求項18】 前記梁がトーションバーであることを
有することを特徴とする請求項15に記載のマイクロ構
造体。
18. The microstructure according to claim 15, wherein the beam is a torsion bar.
【請求項19】 前記トーションバーにより前記シリコ
ン基板に支持された可動部を有することを特徴とする請
求項18に記載のマイクロ構造体。
19. The microstructure according to claim 18, further comprising a movable portion supported by the silicon substrate by the torsion bar.
【請求項20】 請求項19に記載のマイクロ構造体
と、偏向子として働く前記可動部に外力を加えることに
より該可動部を駆動させる駆動手段とを具備することを
特徴とするマイクロスキャナ。
20. A micro-scanner comprising: the microstructure according to claim 19; and a driving unit that drives the movable unit that acts as a deflector by applying an external force to the movable unit.
【請求項21】 請求項20に記載のマイクロスキャナ
と、変調手段を有する光源とを具備し、該光源から出た
光線を該マイクロスキャナの前記可動部に照射し、該可
動部からの反射光を前記駆動手段により走査させること
を特徴とする画像表示装置。
21. A microscanner according to claim 20 and a light source having a modulation means, wherein the movable part of the microscanner is irradiated with a light beam emitted from the light source, and reflected light from the movable part. An image display device, characterized in that the image is scanned by the driving means.
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