JP2003340799A - 微小駆動部品の製造方法 - Google Patents

微小駆動部品の製造方法

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JP2003340799A
JP2003340799A JP2002153005A JP2002153005A JP2003340799A JP 2003340799 A JP2003340799 A JP 2003340799A JP 2002153005 A JP2002153005 A JP 2002153005A JP 2002153005 A JP2002153005 A JP 2002153005A JP 2003340799 A JP2003340799 A JP 2003340799A
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JP
Japan
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substrate
xef
cantilever
gas
etching
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Toshiyuki Numazawa
稔之 沼澤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 梁部と基板との接着を防止することができる
微小駆動部品の製造方法を提供する。 【解決手段】 マイクロアクチュエータを製作する場合
は、Si基板上に片持ち梁部を形成した後、Si基板に
おける片持ち梁部の下側部分をエッチングする。このと
き、先ずXeF2ガスを導入し、このXeF2ガスにサン
プルの表面を所定時間さらしておく。これにより、Si
基板にXeF2が吸着して化学反応が起こり、SiF4
びXeが生成される。次いで、真空ポンプにより所定の
到達真空度まで真空引きすることで、SiF4及びXe
を減圧排気する。以上により、1サイクルにおけるSi
基板のエッチング処理が完了する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光スイッチ等に使
用される微小駆動部品を製造する微小駆動部品の製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】初期状態で基板の裏面側に反るような梁
部を有する微小駆動部品(マイクロアクチュエータ)を
製作する方法としては、例えば、基板の表面に犠牲層を
介して梁部を形成した後、ウェットエッチングによって
梁部下の基板及び犠牲層を除去する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、エッチング液や洗浄液の乾燥時に、
これら液体の表面張力によって梁部と基板とが接着して
しまい、梁部を基板から離すのが困難になることがあっ
た。
【0004】本発明の目的は、梁部と基板との接着を防
止することができる微小駆動部品の製造方法を提供する
ことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、初期状態で基
板の裏面側に反るように基板に設けられた梁部を有する
微小駆動部品を製造する微小駆動部品の製造方法であっ
て、基板の表面部に梁部を形成する工程と、XeF2
スを導入して基板と化学反応させ、化学反応により発生
した生成物を減圧排気することにより、基板の表面側か
ら基板をエッチングして、梁部を基板の裏面側に反らせ
る工程とを含むことを特徴とするものである。
【0006】基板の材質がシリコン(Si)である場
合、XeF2ガスを導入すると、基板の表面部において
XeF2とSiとが化学反応し、その結果SiF4及びX
eが生成される。そして、これらの生成物を減圧排気す
ることで、梁部下の基板のエッチングが進んでいき、エ
ッチング面に沿って梁部が基板の裏面側に反るようにな
る。このようにウェットエッチングではなくXeF2
スを用いて基板をエッチングすることにより、液体の表
面張力によって発生しやすい梁部と基板との接着を防止
することができる。また、ウェットエッチングを用いた
場合には、エッチング液等の液体乾燥時にかかる表面張
力やエッチング量を均一化するために、エッチング液等
を攪拌させることがあるが、この場合には、梁部に余計
な力が加わって梁部の変形が起こるため、梁部の反り量
を均一にするのが困難である。しかし本発明では、ウェ
ットエッチングを用いなくて済むので、梁部の反り量を
安定に保つこともできる。
【0007】好ましくは、XeF2ガスを導入するとき
のガス圧を1〜5Torrとする。これにより、最適な
量のXeF2ガスが梁部下の基板表面に到達するため、
エッチングレートが高くかつ効率の良いエッチングが可
能となる。
【0008】また、好ましくは、基板をXeF2ガスに
連続的に60〜360秒さらす。これにより、XeF2
ガスが梁部下の基板の表面全体に確実に達するようにな
るため、梁部下の基板を均一にエッチングすることがで
きる。また、基板をXeF2ガスに連続的に長時間さら
すことは無いので、生産性が向上する。
【0009】さらに、好ましくは、生成物を0.01〜
0.5Torrで減圧排気する。これにより、生成物が
短時間で確実に排気されるため、梁部下の基板のエッチ
ングがより促進されると共に、生産性が向上する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る微小駆動部品
の製造方法の好適な実施形態について図面を参照して説
明する。
【0011】図1は、本発明に係る微小駆動部品の製造
方法が適用される光スイッチを示す垂直方向断面図であ
る。同図において、光スイッチ1は、ON/OFFスイ
ッチである。
【0012】光スイッチ1は、Si等からなる基板2を
有し、この基板2には光導波路3が設けられている。ま
た、基板2には、溝部4が光導波路3を分断するように
形成されている。基板2の上面には、Ni等からなる電
極5が設けられ、この電極5上には、SiO2等からな
る絶縁層6が設けられている。
【0013】基板2の上部には、微小駆動部品(マイク
ロアクチュエータ)7が載置・固定されている。マイク
ロアクチュエータ7はSi基板8を有し、このSi基板
8には凹部8aが形成されている。Si基板8の表面
(下面)には、SiO2等からなる絶縁層(犠牲層)9
が設けられ、この絶縁層9上には、Ni等からなる片持
ち梁10が設けられている。片持ち梁10は、その基端
部が絶縁層9に固着されていると共に、先端部が溝部4
の位置まで延びている。片持ち梁10の先端部には、光
導波路3を通る光を遮断するミラー11が固定されてい
る。このミラー11は、片持ち梁10と同様にNi等で
形成されている。
【0014】片持ち梁10と電極5とは、電圧源12を
介して接続されている。そして、この電圧源12により
片持ち梁10と電極5との間に所定の電圧を印可するこ
とで、両者間に静電気力を発生させ、ミラー11を上下
動させる。
【0015】このような光スイッチ1において、初期状
態では、図1に示すように、片持ち梁10の先端側が、
基板8の凹部8a内に入り込むように基板8の上面(裏
面)側に反っている。この状態では、光導波路3を通る
信号光は、溝部4をそのままスルーする。一方、電圧源
12により片持ち梁10と電極5との間に所定の電圧を
印可すると、両者間に生じる静電気力によって片持ち梁
10の先端側が電極5に引き寄せられ、これに伴ってミ
ラー11が溝部4内に入り込む。この状態では、光導波
路3を通る光はミラー11で反射される。
【0016】図2は、マイクロアクチュエータ7の製作
方法の一例を示したものである。同図において、まずS
i基板13を用意し、このSi基板13上にエッチング
マスク(後でエッチングする部分が開口した層)14を
形成する(図2(a)参照)。このとき、例えばフォト
リソグラフィー及びエッチングを用いて、Si基板13
の表面の一部分にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ア
モルファスシリコン等を形成して、エッチングマスク1
4とする。
【0017】続いて、フォトリソグラフィー並びにエッ
チング、めっき、スパッタ、CVD等を用いて、Si基
板13上に片持ち梁部15を形成する(図2(b)参
照)。このとき、めっきにより片持ち梁部15を形成す
る場合は、片持ち梁部のフォトリソグラフィー後、開口
部にめっきを施すことにより行う。また、スパッタによ
る片持ち梁部15の形成方法としては、片持ち梁部のフ
ォトリソグラフィー後、Si基板13の全面にスパッタ
を行い、レジストを除去するときに、レジスト上面のス
パッタを一緒に除去するリフトオフ法や、先にSi基板
13の全面にスパッタを行った後、片持ち梁部のフォト
リソグラフィーを行い、開口部下のスパッタ膜をエッチ
ングする方法がある。CVDによる片持ち梁部15の形
成方法は、スパッタと同様である。
【0018】続いて、片持ち梁部15上にミラー部16
を形成する(図2(c)参照)。このとき、例えばSR
(シンクロトロン放射光)リソグラフィーによってSi
基板13の上部にレジストを形成した後、めっきにより
片持ち梁部15上にミラー部16を形成し、その後レジ
ストを剥離する。
【0019】続いて、Si基板13における片持ち梁部
15の下側部分をエッチングする(図2(d)参照)。
このエッチングは、図3に示すようなエッチング装置1
7を使用して行う。エッチング装置17は、図2(c)
に示すような構造をもったサンプル18を収容するため
のチャンバ19を有し、このチャンバ19には、チャン
バ19内を真空減圧するための真空ポンプ20が開閉弁
21を介して接続されている。また、チャンバ19に
は、XeF2(2フッ化キセノン)ガスをチャンバ19
内に導入するためのXeF2ガス供給源22が開閉弁2
3を介して接続されている。なお、XeF2ガスは、容
易に凝固しないように30〜60℃程度まで加熱されて
いる。
【0020】このようなエッチング装置17によりSi
基板13のエッチングを行う場合は、まずサンプル18
をチャンバ19内の支持台(図示せず)に載置する。そ
の状態で、開閉弁21を開き、真空ポンプ20によりチ
ャンバ19の内部を所定の到達真空度まで真空引きする
(図4のステップ101)。
【0021】次いで、開閉弁21を閉じると共に、開閉
弁23を開き、XeF2ガス供給源22のXeF2ガスを
チャンバ19の内部に導入する(図4のステップ10
2)。そして、XeF2ガスにサンプル18の表面を連
続的に所定時間さらしておく(図4のステップ10
3)。これにより、XeF2ガスがサンプル18の表面
部の開口部分(図2(c)のP部分)を介してSi基板
13の表面に到達し、Si基板13にXeF2が吸着し
て下記の化学反応が起こり、Si基板13の表面部が分
解してガス化される。
【0022】Si+2XeF2→SiF4+2Xe 次いで、開閉弁23を閉じると共に、開閉弁21を開
き、再び真空ポンプ20によりチャンバ19の内部を所
定の到達真空度まで真空引きする(図4のステップ10
4)。これにより、上記の化学反応によって発生したガ
ス(生成物)であるSiF4及びXeが減圧排気され、
1サイクルにおけるエッチング処理が完了する。
【0023】このような図4のステップ102〜104
の工程は、複数サイクル繰り返して行う。これにより、
図5に示すように、サンプル18の表面部の開口部分P
から開始されたSi基板13のエッチングが、徐々に片
持ち梁部15の下側部分に回り込んで行われるようにな
り、片持ち梁部15下のSi基板13のエッチングが進
行していく。そして、これに伴って片持ち梁部15の先
端側が下がっていく。つまり、片持ち梁部15が、エッ
チング面に沿ってSi基板13の裏面側に反るようにな
る。
【0024】ここで、図4のステップ102の工程にお
いては、XeF2ガスを導入するときの供給圧(ガス
圧)を、1〜5Torrとするのが好ましい。これによ
り、十分な量のXeF2ガスが片持ち梁部15下のエッ
チング面に到達するので、エッチングレートが高くな
る。また、XeF2がSi基板13に過剰に吸着するこ
とは無いため、Si基板13を効率良くエッチングする
ことができる。
【0025】また、図4のステップ103の工程におい
ては、サンプル18をXeF2ガスにさらしておく時間
を、1サイクルで60〜360秒とするのが好ましい。
これにより、XeF2ガスが片持ち梁部15下のエッチ
ング面全体に達し、その状態で上記の化学反応が進むた
め、より高いエッチングレートが確保されると共に、エ
ッチングむらが形成されることはほとんど無い。従っ
て、片持ち梁部15下のSi基板13の表面全体を均一
にエッチングすることができる。また、1回のサイクル
中でサンプル18をXeF2ガスにさらす時間は比較的
短いので、生産性が向上する。
【0026】さらに、図4のステップ104の工程にお
いては、上記の化学反応によって発生したSiF4及び
Xeを0.01〜0.5Torrで減圧排気するのが好
ましい。これにより、SiF4及びXeがチャンバ19
内にほとんど残ることなく確実に排気されるため、Si
基板13のエッチングが促進される。また、SiF4
びXeが比較的短時間で排気されるため、生産性の面で
有利である。
【0027】以上のようにしてSi基板13における片
持ち梁部15の下側部分をエッチングすることで、最終
的に、初期状態において片持ち梁10がSi基板8の裏
面側に反った構造を有するマイクロアクチュエータ7が
形成される。
【0028】以上のように本実施形態にあっては、Si
基板13の表面部に片持ち梁部15を形成した後、Xe
2ガスを導入してSi基板13の表面部に化学反応を
起こさせ、これによって生成されたSiF4及びXeを
減圧排気して、片持ち梁部15下のSi基板13をエッ
チングするので、ウェットエッチングを用いた場合に生
じやすい片持ち梁部15とSi基板13との接着を防止
することができる。また、このようなマイクロアクチュ
エータの製作時に片持ち梁部15の変形が起きることは
ほとんど無いため、初期状態における片持ち梁部15の
反り量を安定に保つことができる。
【0029】なお、本発明に係る微小駆動部品の製造方
法は、上記実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上記実施形態は、Si基板8上に片持ち梁10が設
けられたマイクロアクチュエータ7を製作するものであ
るが、本発明は、Si以外の材質からなる基板上に片持
ち梁が設けられたマイクロアクチュエータの製作方法に
も適用可能である。
【0030】また、本発明は、上記の光スイッチに限ら
ず、例えばマイクロバルブ等のように、初期状態で基板
の裏面側に反るように基板に設けられた梁部を有する微
小駆動部品に係るものであれば、適用可能である。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、XeF2ガスを導入し
て基板と化学反応させ、化学反応により発生した生成物
を減圧排気することにより、基板の表面側から基板をエ
ッチングして、梁部を基板の裏面側に反らせるので、梁
部と基板との接着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る微小駆動部品の製造方法が適用さ
れる光スイッチを示す垂直方向断面図である。
【図2】図1に示すマイクロアクチュエータの製作方法
の一例を示す図である。
【図3】図2(d)に示すエッチング処理に使用される
エッチング装置の概略構成図である。
【図4】図3に示すエッチング装置を使用してSi基板
をエッチングする工程を示すフローチャートである。
【図5】図2に示すSi基板がエッチングされる様子を
示す図である。
【符号の説明】
7…マイクロアクチュエータ(微小駆動部品)、8…S
i基板、10…片持ち梁(梁部)、13…Si基板、1
5…片持ち梁部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 初期状態で基板の裏面側に反るように前
    記基板に設けられた梁部を有する微小駆動部品を製造す
    る微小駆動部品の製造方法であって、 前記基板の表面部に前記梁部を形成する工程と、 XeF2ガスを導入して前記基板と化学反応させ、前記
    化学反応により発生した生成物を減圧排気することによ
    り、前記基板の表面側から前記基板をエッチングして、
    前記梁部を前記基板の裏面側に反らせる工程とを含むこ
    とを特徴とする微小駆動部品の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記XeF2ガスを導入するときのガス
    圧を1〜5Torrとすることを特徴とする請求項1記
    載の微小駆動部品の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記基板を前記XeF2ガスに連続的に
    60〜360秒さらすことを特徴とする請求項1または
    2記載の微小駆動部品の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記生成物を0.01〜0.5Torr
    で減圧排気することを特徴とする請求項1〜3のいずれ
    か一項記載の微小駆動部品の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101840884A (zh) * 2009-03-19 2010-09-22 东京毅力科创株式会社 衬底的蚀刻方法以及系统
US8399349B2 (en) 2006-04-18 2013-03-19 Air Products And Chemicals, Inc. Materials and methods of forming controlled void
WO2017022086A1 (ja) * 2015-08-04 2017-02-09 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、エッチング方法、及び基板処理装置並びに記録媒体
WO2017026001A1 (ja) * 2015-08-07 2017-02-16 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8399349B2 (en) 2006-04-18 2013-03-19 Air Products And Chemicals, Inc. Materials and methods of forming controlled void
US8846522B2 (en) 2006-04-18 2014-09-30 Air Products And Chemicals, Inc. Materials and methods of forming controlled void
CN101840884A (zh) * 2009-03-19 2010-09-22 东京毅力科创株式会社 衬底的蚀刻方法以及系统
US8440568B2 (en) 2009-03-19 2013-05-14 Tokyo Electron Limited Substrate etching method and system
WO2017022086A1 (ja) * 2015-08-04 2017-02-09 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、エッチング方法、及び基板処理装置並びに記録媒体
WO2017026001A1 (ja) * 2015-08-07 2017-02-16 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体

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