JP2004249403A - Method of manufacturing microstructure and microstructure - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチ等の微細構造体を製造する微細構造体の製造方法及び微細構造体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
微細構造体の基板に凹部を形成する方法としては、基板上に、XeF2(2フッ化キセノン)ガスに対するエッチングマスク、例えばSiO2膜やレジスト膜等をパターンニングした後、XeF2ガスの分子流を基板上に照射することにより、基板をエッチングするものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開昭61−181131号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
例えば光スイッチは、基板上に片持ち梁や両持ち梁等の金属駆動体が設けられた微細構造体を有しているが、このような微細構造体の製造方法に上記従来技術を適用した場合には、以下の問題点が生じる。
【0005】
即ち、上記従来技術を用いて光スイッチの微細構造体を製作する場合には、エッチングマスク上に金属駆動体を形成した後、基板をエッチングして、金属駆動体の一部分が入り込むための凹部を形成することになる。このとき、エッチングマスクであるSiO2膜等は、XeF2ガスによってはエッチングされないため、エッチングマスクは完全に残った状態となる。金属駆動体とSiO2膜等とでは熱膨張係数が大きく異なるため、エッチングマスクがそのまま残っていると、金属駆動体の材料によっては、温度変化により金属駆動体が変形してしまう。このため、基板に凹部を形成した後に、ウェットエッチング等によってエッチングマスクの一部分を除去することがある。しかし、この場合には、手間のかかる製造プロセスが一つ増えることになり、その分コストも高くなる。
【0006】
本発明の目的は、製造プロセスの簡略化を図りつつ、金属体の変形を抑えることができる微細構造体の製造方法及び微細構造体を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上面に開口した凹部を有する基板と、基板上に設けられた金属体とを備えた微細構造体を製造する微細構造体の製造方法において、基板の上面に、XeF2ガスに対して不動態化可能な金属からなる導電層を形成する工程と、導電層の上面に金属体を形成する工程と、金属体を形成した後、導電層の表面に不動態膜を形成することにより、導電層をXeF2ガスに対して不動態化させる工程と、XeF2ガスによって基板をエッチングして、基板に凹部を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【0008】
このような本発明において、XeF2ガスに対して不動態化可能な金属は、それ自体はXeF2ガスでエッチングされるが、不動態化されるとXeF2ガスでエッチングされなくなる。このことを利用すると、導電層にエッチングマスクとしての機能を持たせることができる。つまり、導電層の表面に、XeF2ガスに対して耐性を有する不動態膜を形成した後、XeF2ガスによって基板をエッチングするときに、導電層の表面がXeF2ガスでエッチングされることは無い。これにより、金属体との熱膨張係数の差が大きいシリコン酸化膜等を、エッチングマスクとして基板上に形成する必要がない。また、XeF2ガスによる基板のエッチングが進み、導電層下の基板がエッチングされると、不動態膜が形成されていない導電層の下面から導電層がエッチングされ、最終的には、基板のサイドエッチング分だけ導電層が除去される。従って、温度変化による金属体の変形が十分に抑えられる。さらに、上述したように基板のエッチングと一緒に導電層の除去が行われるので、基板のエッチング処理後に導電層の除去工程を実施しなくて済む。従って、エッチングマスクとしてシリコン酸化膜等を用いる場合に比べて、微細構造体の製造プロセスを簡略化することができる。
【0009】
好ましくは、導電層にXeF2ガスを導くと共に、導電層を酸素中に置くことにより、導電層の表面に不動態膜を形成する。上述したように導電層の材料自体はXeF2ガスでエッチングされるが、導電層の表面にフッ素F成分が付いていると、導電層の表面に酸素O2成分が浸透しやすくなる。そこで、最初にXeF2ガスによって導電層の表面を少しだけエッチングし、その後で導電層を酸素中に置くことで、所望厚の不動態膜(酸化膜)が容易に形成される。このような方法によれば、XeF2ガスによって基板をエッチングするためのエッチング装置を使って、導電層の表面に不動態膜を形成することが可能となるため、微細構造体の製造に要する設備投資を減らすことができる。
【0010】
また、好ましくは、XeF2ガスに対して不動態化可能な金属を、TiまたはCrとする。この場合には、電気めっきによって導電層の上面に金属体を形成する場合に、導電層を電極(陰極)として利用可能となる。
【0011】
また、本発明の微細構造体は、上記の微細構造体の製造方法によって製作されたことを特徴とするものである。この場合には、上述したように、温度変化による金属体の変形が極めて少ない微細構造体を得ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る微細構造体の製造方法及び微細構造体の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【0013】
図1は、本発明に係る微細構造体の一実施形態を含む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、光信号を導波させる光導波路(図示せず)を有するプラットホーム2を備え、このプラットホーム2の上面には、ニッケルNi等からなる電極3が設けられている。この電極3上には、シリコン酸化膜(SiO2膜)等からなる絶縁層4が設けられている。
【0014】
絶縁層4の上部には、アクチュエータ構造体5が配置されている。アクチュエータ構造体5はシリコン基板6を有し、このシリコン基板6には凹部7が形成されている。シリコン基板6には、導電層8を介して片持ち梁9が固定されている。導電層8はチタンTiで形成され、片持ち梁9はNi等の金属で形成されている。片持ち梁9は、電極3と対向するように配置された状態で、その基端側部分が絶縁層4上に載置されている。片持ち梁9の先端側部分は、シリコン基板6に形成された凹部7内に入り込むように反っている。片持ち梁9の先端部には、光路上を通る光信号を所定方向に反射させるミラー10が固定されている。このミラー10は、片持ち梁9と同様にNi等で形成されている。導電層8の表面における片持ち梁9に接していない部分には、チタン酸化膜(TiO2膜)が形成されている。
【0015】
電極3と片持ち梁9とは、電圧源11を介して接続されている。そして、この電圧源11により電極3と片持ち梁9との間に所定の電圧を印加することで、両者間に静電気力を発生させて片持ち梁9の先端側部分を電極3に引き寄せ、ミラー10を下方に動かす。
【0016】
このような光スイッチ1において、初期状態では、片持ち梁9の先端側部分は上方に反っている。このとき、光スイッチ1はオン状態であり、入力された信号光は、そのままプラットホーム2に形成された光導波路(図示せず)を通って出力される。一方、電圧源11により片持ち梁9と電極3との間に所定の電圧を印加すると、両者間に生じる静電気力によってミラー10が下降する(図1の2点鎖線参照)。このとき、光スイッチ1はオフ状態であり、入力された信号光はミラー10で反射される。
【0017】
図2及び図3は、アクチュエータ構造体5の製造方法を示したものである。なお、図2は、部品を横から見たときの製造プロセスを示したものであり、図3は、部品を上から見たときの製造プロセスを示したものである。
【0018】
各図において、まずシリコン基板6を用意し、スパッタ等によって、シリコン基板6の上面に導電層8を成膜する(図2(a)及び図3(a)参照)。なお、シリコン基板6の厚さは2mm程度であり、導電層8の厚さは1μm程度である。
【0019】
続いて、例えばフォトリソグラフィー及び電気めっきによって、導電層8の上面に片持ち梁9を形成する(図2(b)及び図3(b)参照)。このとき、導電層8を電気めっきの電極(陰極)として使用する。なお、片持ち梁9の厚さは5μm程度である。
【0020】
続いて、例えばSR(シンクロトロン放射光)リソグラフィー及び電気めっきによって、片持ち梁9上にミラー10を形成する(図2(c)及び図3(c)参照)。このとき、ミラー10の光反射率を高めるべく、めっき等によりミラー10の表面にAu等の反射膜を形成するのが望ましい。
【0021】
続いて、例えばフォトリソグラフィーによって、導電層8をパターンニングする(図2(d)及び図3(d)参照)。これにより、片持ち梁9の先端側部分の下側に存在する導電層8が除去される。
【0022】
続いて、導電層8の表面(上面及び側面)にTiO2膜(不動態膜)8aを形成する(図2(e)及び図3(e)参照)。導電層8の材料であるTiは、そのままではXeF2(2フッ化キセノン)でエッチングされるが、導電層8の表面にTiO2膜8aを設けることで、導電層8がXeF2に対して不動態化されてエッチングされなくなる。
【0023】
TiO2膜8aの形成処理は、図4に示すような処理装置12を使用して行う。この処理装置12は、本処理と、後続するシリコン基板6のエッチング処理(後述)とに使用されるものである。
【0024】
処理装置12は、図2(d)及び図3(d)に示す部品13を収容するためのチャンバ14を有し、このチャンバ14には、チャンバ14内を真空減圧するための真空ポンプ15がバルブ16を介して接続されている。また、チャンバ14には、XeF2ガス供給源17及びN2ガス供給源18がそれぞれバルブ19,20を介して接続されている。さらに、チャンバ14には、O2ガス供給源21がバルブ22を介して接続されている。O2ガス供給源21は、TiO2膜8aの形成処理においてのみ使用されるものである。
【0025】
このような処理装置12を用いて導電層8の表面にTiO2膜8aを形成する処理手順を図5に示す。
【0026】
同図において、まず部品13をチャンバ14内の支持台(図示せず)に置く。その状態で、バルブ20を開き、N2ガス供給源18の不活性窒素N2ガスをチャンバ14内に導入する(手順51)。続いて、バルブ16を開き、真空ポンプ15によりチャンバ14内を所定の到達真空度まで真空引きする(手順52)。続いて、バルブ19を開き、XeF2ガス供給源17のXeF2ガスをチャンバ14内に導入する(手順53)。続いて、再び真空ポンプ15によりチャンバ14内を所定の到達真空度まで真空引きする(手順54)。XeF2ガスは、大気中の水素H成分と反応すると、有害なフッ酸を生成する。このため、上記のように、チャンバ14内をN2ガスで置換し、真空引きを行い、その後XeF2ガスをチャンバ14内に入れるようにする。
【0027】
このような手順51〜54により、導電層8の材料であるTiがXeF2と連続的に反応し、導電層8はエッチングされてしまう。しかし、XeF2によってエッチングされた導電層8の表面部分にはフッ素F成分が存在するため、酸素O2成分の浸透性が高まる。
【0028】
そこで、導電層8の表面部分が多少エッチングされるまで、手順51〜54を繰り返して行う(手順55)。そして、導電層8が所定量だけエッチングされたときには、バルブ22を開き、O2ガス供給源21のO2ガスをチャンバ14内に導入する(手順56)。これにより、導電層8の表面には、フッ素F成分を含んだTiO2膜が形成されるようになる。上記の手順51〜56は、導電層8の表面に所望厚のTiO2膜が形成されるまで行われる(手順57)。
【0029】
なお、以上の処理において、XeF2ガス、N2ガス、O2ガスの供給流量及び供給時間等は、TiO2膜の成膜条件に応じて適宜設定される。また、XeF2ガスの濃度やXeF2ガスの導入サイクル数を抑え、導電層8が完全にエッチングされていない状態で、導電層8を大気に開放させることによっても、導電層8の表面にTiO2膜を形成することができる。
【0030】
また、特にXeF2ガスを用いなくても、TiO2膜8aの成膜は可能である。例えば、部品13を空気中で熱酸化させる加熱処理、部品13を収容したチャンバ内にプラズマを発生させ、その状態でチャンバ内に酸素を入れるプラズマ処理、部品13を酸溶液等に浸漬させる薬品処理、酸化炉内に部品13を入れる酸化炉処理等を用いてもよい。
【0031】
以上のように導電層8の表面にTiO2膜8aを形成した後、処理装置12を用いてシリコン基板6を上面からエッチングする。これにより、シリコン基板6には、上面に開口し片持ち梁9が入り込むための凹部7が形成される(図2(f)〜(h)及び図3(f)〜(h)参照)。このようなエッチング処理手順を図6に示す。
【0032】
同図において、図2(e)及び図3(e)に示す部品13がチャンバ14内の支持台(図示せず)上に載置された状態で、図5の手順51〜54と同様の処理を行う。即ち、N2ガス供給源18のN2ガスをチャンバ14内に導入し(手順61)、真空ポンプ15によりチャンバ14内を真空引きする(手順62)。続いて、XeF2ガス供給源17のXeF2ガスをチャンバ内14に導入し(手順63)、真空ポンプ15によりチャンバ14内を真空引きする(手順64)。
【0033】
これにより、シリコン基板6の材料であるSiがXeF2と反応して、シリコン基板6の表面がSiF(フッ化シリコン)として気体化され、シリコン基板6がエッチングされる。そして、シリコン基板6の深さ方向のエッチングと共に、シリコン基板6の水平方向のエッチング(サイドエッチング)が進んでいく。
【0034】
このとき、導電層8の表面にはTiO2膜8aが形成され不動態化されているため、XeF2ガスによって導電層8が直接エッチングされることは無い。しかし、導電層8下のシリコン基板6がサイドエッチングされることで、XeF2ガスが導電層8の下部に回り込み、導電層8が下面側からエッチングされる。これにより、導電層8下のシリコン基板6のサイドエッチングと一緒に、導電層8が片持ち梁9の基端側に除去されていく(図2(f)〜(h)及び図3(f)〜(h)参照)。
【0035】
以上の手順61〜64は、シリコン基板6が所定量だけエッチングされるまで、繰り返し行われる(手順65)。なお、XeF2ガス、N2ガスの供給流量及び供給時間等は、エッチング条件に応じて適宜設定される。
【0036】
ここで、比較例として、SiO2膜で形成されたエッチングマスクを用いたアクチュエータ構造体の製造方法を図7に示す。
【0037】
同図において、まずシリコン基板81の上面に、エッチングマスクとなるSiO2膜82をパターンニングする(図7(a)参照)。続いて、シリコン基板81上に導電層83を成膜する(図7(b)参照)。続いて、導電層83の上面に片持ち梁84を形成し(図7(c)参照)、この片持ち梁84上にミラー85を形成する(図7(d)参照)。続いて、片持ち梁84の先端側部分の下側に存在する導電層83を除去する(図7(e)参照)。
【0038】
続いて、XeF2ガスによってシリコン基板81をエッチングする(図7(f)参照)。このとき、SiO2膜82はXeF2ガスでエッチングされないため、シリコン基板81のエッチング処理が終了した後も、SiO2膜82はそのまま残った状態となる(図7(g)参照)。
【0039】
ところで、SiO2膜82の熱膨張係数は、金属である片持ち梁84及び導電層83の熱膨張係数とは大きく異なる。このため、SiO2膜82をそのまま残しておくと、温度変化により片持ち梁84が変形し、片持ち梁84の反り量が変わってしまう。この場合には、温度によって片持ち梁84の駆動条件が変わることになるため、片持ち梁84の設計が困難になることがある。また、SiO2膜82がそのまま残っている状態で光スイッチを完成させた場合には、片持ち梁84を駆動させたときに、片持ち梁84と一緒にSiO2膜82が大きく動かされるため、光スイッチの動作に支障をきたす可能性がある。
【0040】
そのような不具合を回避すべく、エッチング処理の終了後に、ウェットエッチングによってSiO2膜82の一部分を除去する(図7(h)参照)。しかし、この場合には、エッチング液を蒸発させる際に、エッチング液の表面張力によって片持ち梁84がシリコン基板81のエッチング面に張り付いてしまい、片持ち梁84をシリコン基板81から離すのに多くの手間を要することがある。
【0041】
これに対し本実施形態では、導電層8の表面にTiO2膜(不動態膜)8aを形成し、導電層8がXeF2ガスによって直接エッチングされることが無いようにしたので、エッチングマスクとしてSiO2膜をシリコン基板6上に成膜する必要がない。このため、シリコン基板6のエッチング処理が終了した後に、ウェットエッチングを行わずに済むので、片持ち梁9がシリコン基板6の凹部7の底面に張り付くことがなく、片持ち梁9をシリコン基板6から離す手間が省ける。また、XeF2ガスによるシリコン基板6のサイドエッチングと一緒に、導電層8が片持ち梁9の基端方向に除去されるため、シリコン基板6のエッチング処理が終了した後に、別途導電層8の一部の除去を行う必要もない。以上により、アクチュエータ構造体5の製造プロセスが簡略化され、製造コストを削減することができる。
【0042】
また、導電層8と片持ち梁9は金属同士であり、両者の熱膨張係数は近く、しかも片持ち梁9の根元側部分と接触する導電層8は、上記のようにシリコン基板6のサイドエッチングに伴って一部除去されるため、温度変化による片持ち梁9の変形はほとんど無く、片持ち梁9の反り量はほぼ一定になる。また、そのように導電層8が一部除去されるので、光スイッチ1を実際に使用する際に、導電層8が片持ち梁9と一緒に大きく動かされることは無く、これにより光スイッチ1の動作に支障をきたすことが防止される。
【0043】
なお、本発明は、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、Tiで形成された導電層の表面に不動態膜を成膜するものであるが、導電層の材料としては、XeF2ガスでエッチングされると共にXeF2ガスに対して不動態化するものであれば、特にTiに限らず、例えばCr等でも良い。また、導電層の表面に形成する不動態膜は、特に酸化膜に限らず、窒化膜等であっても良い。
【0044】
また、本発明は、上述したような光スイッチの構成部品に限らず、上面に開口した凹部を有する基板の上部に金属体が設けられた微細構造体に係るものであれば、適用可能である。
【0045】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の上面に、XeF2ガスに対して不動態化可能な金属からなる導電層を形成し、この導電層の上面に金属体を形成した後、導電層の表面に不動態膜を形成することにより、導電層をXeF2ガスに対して不動態化させ、その後XeF2ガスによって基板をエッチングするようにしたので、微細構造体の製造プロセスの簡略化を図りつつ、温度変化等に起因した金属体の変形を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る微細構造体の一実施形態を含む光スイッチを示す垂直方向断面図である。
【図2】図1に示すアクチュエータ構造体の製造方法を示す図であり、部品を横から見たときの製造プロセスを示したものである。
【図3】図1に示すアクチュエータ構造体の製造方法を示す図であり、部品を上から見たときの製造プロセスを示したものである。
【図4】図2(e)〜(h)及び図3(e)〜(h)に示す処理に使用される処理装置の概略構成図である。
【図5】図4に示す処理装置を使用して導電層の表面にTiO2膜を形成する処理の手順を示すフローチャートである。
【図6】図4に示す処理装置を使用してシリコン基板をエッチングする処理の手順を示すフローチャートである。
【図7】比較例として、SiO2膜で形成されたエッチングマスクを用いてアクチュエータ構造体を製造する方法を示す図である。
【符号の説明】
5…アクチュエータ構造体(微細構造体)、6…シリコン基板、7…凹部、8…導電層、8a…チタン酸化膜(不動態膜)、9…片持ち梁(金属体)、12…処理装置、17…XeF2ガス供給源、18…N2ガス供給源、21…O2ガス供給源。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a fine structure for manufacturing a fine structure such as an optical switch, and to a fine structure.
[0002]
[Prior art]
As a method of forming a concave portion on a substrate of a microstructure, an etching mask for XeF 2 (xenon difluoride) gas, for example, an SiO 2 film or a resist film is patterned on the substrate, and then a molecule of XeF 2 gas is formed. There is known a method in which a substrate is etched by irradiating a flow onto the substrate (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-61-181131
[Problems to be solved by the invention]
For example, an optical switch has a microstructure in which a metal driver such as a cantilever or a cantilever is provided on a substrate, and the above-described conventional technology is applied to a method for manufacturing such a microstructure. In such a case, the following problems occur.
[0005]
That is, when fabricating a fine structure of an optical switch using the above-described conventional technique, after forming a metal driver on an etching mask, the substrate is etched to form a concave portion into which a part of the metal driver enters. Will be formed. At this time, since the SiO 2 film or the like serving as the etching mask is not etched by the XeF 2 gas, the etching mask remains completely. Since the thermal expansion coefficient of the metal driving body is largely different from that of the SiO 2 film or the like, if the etching mask remains as it is, depending on the material of the metal driving body, the metal driving body is deformed due to a temperature change. For this reason, after forming the concave portion in the substrate, a part of the etching mask may be removed by wet etching or the like. However, in this case, the number of laborious manufacturing processes increases by one, and the cost increases accordingly.
[0006]
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a fine structure and a fine structure capable of suppressing deformation of a metal body while simplifying a manufacturing process.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a method for manufacturing a microstructure including a substrate having a concave portion opened on the upper surface and a metal body provided on the substrate, wherein the XeF 2 gas is applied to the upper surface of the substrate. Forming a conductive layer made of a passivable metal, forming a metal body on the upper surface of the conductive layer, and forming a passivation film on the surface of the conductive layer after forming the metal body. A step of passivating the conductive layer with respect to the XeF 2 gas, and a step of etching the substrate with the XeF 2 gas to form a concave portion in the substrate.
[0008]
In the present invention, passivatable metal against XeF 2 gas, per se is etched by XeF 2 gas, no longer etched with XeF 2 gas when passivated. By utilizing this, the conductive layer can have a function as an etching mask. That is, the surface of the conductive layer, after forming the passivation film which is resistant to XeF 2 gas, when etching the substrate by XeF 2 gas, the surface of the conductive layer is etched by XeF 2 gas There is no. Thus, it is not necessary to form a silicon oxide film or the like having a large difference in thermal expansion coefficient from the metal body on the substrate as an etching mask. In addition, when the etching of the substrate by the XeF 2 gas proceeds and the substrate under the conductive layer is etched, the conductive layer is etched from the lower surface of the conductive layer where the passivation film is not formed, and finally, the side of the substrate is etched. The conductive layer is removed by the etching amount. Therefore, the deformation of the metal body due to the temperature change can be sufficiently suppressed. Further, since the conductive layer is removed together with the etching of the substrate as described above, it is not necessary to perform the step of removing the conductive layer after the etching of the substrate. Therefore, the manufacturing process of the fine structure can be simplified as compared with the case where a silicon oxide film or the like is used as an etching mask.
[0009]
Preferably, a passivation film is formed on the surface of the conductive layer by introducing the XeF 2 gas into the conductive layer and placing the conductive layer in oxygen. As described above, the material of the conductive layer itself is etched with the XeF 2 gas. However, if the surface of the conductive layer has a fluorine F component, the oxygen O 2 component easily permeates the surface of the conductive layer. Therefore, a passivation film (oxide film) having a desired thickness can be easily formed by first slightly etching the surface of the conductive layer with XeF 2 gas and then placing the conductive layer in oxygen. According to such a method, a passivation film can be formed on the surface of the conductive layer by using an etching apparatus for etching a substrate with a XeF 2 gas. Investment can be reduced.
[0010]
Preferably, the metal that can be passivated with respect to the XeF 2 gas is Ti or Cr. In this case, when a metal body is formed on the upper surface of the conductive layer by electroplating, the conductive layer can be used as an electrode (cathode).
[0011]
Further, a microstructure according to the present invention is characterized by being manufactured by the method for manufacturing a microstructure described above. In this case, as described above, it is possible to obtain a fine structure in which the deformation of the metal body due to the temperature change is extremely small.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a method for manufacturing a microstructure and a microstructure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an optical switch including one embodiment of a microstructure according to the present invention. In FIG. 1, an optical switch 1 includes a
[0014]
An actuator structure 5 is disposed on the insulating layer 4. The actuator structure 5 has a
[0015]
The electrode 3 and the
[0016]
In such an optical switch 1, in the initial state, the tip side portion of the
[0017]
FIGS. 2 and 3 show a method of manufacturing the actuator structure 5. FIG. 2 illustrates a manufacturing process when the component is viewed from the side, and FIG. 3 illustrates a manufacturing process when the component is viewed from the top.
[0018]
In each figure, first, a
[0019]
Subsequently, the
[0020]
Subsequently, the
[0021]
Subsequently, the
[0022]
Subsequently, a TiO 2 film (passive film) 8a is formed on the surface (upper surface and side surface) of the conductive layer 8 (see FIGS. 2E and 3E). Ti, which is the material of the
[0023]
The formation process of the TiO 2 film 8a is performed using a
[0024]
The
[0025]
FIG. 5 shows a processing procedure for forming the TiO 2 film 8a on the surface of the
[0026]
In the figure, the
[0027]
By this sequence 51-54, which is a material of the
[0028]
Therefore, steps 51 to 54 are repeated until the surface portion of the
[0029]
In the above processing, the supply flow rate and the supply time of the XeF 2 gas, the N 2 gas, and the O 2 gas are appropriately set in accordance with the conditions for forming the TiO 2 film. TiO Also, suppressing the number of introduction cycles concentration and XeF 2 gas XeF 2 gas, in a state where the
[0030]
Further, the TiO 2 film 8a can be formed without using XeF 2 gas. For example, a heat treatment for thermally oxidizing the
[0031]
After the TiO 2 film 8a is formed on the surface of the
[0032]
In the same figure, in a state where the
[0033]
Thereby, Si, which is the material of the
[0034]
At this time, since the TiO 2 film 8a is formed and passivated on the surface of the
[0035]
The
[0036]
Here, as a comparative example, FIG. 7 shows a method of manufacturing an actuator structure using an etching mask formed of a SiO 2 film.
[0037]
In the figure, first, an SiO 2 film 82 serving as an etching mask is patterned on the upper surface of a silicon substrate 81 (see FIG. 7A). Subsequently, a
[0038]
Subsequently, the
[0039]
Incidentally, the thermal expansion coefficient of the SiO 2 film 82 is significantly different from the thermal expansion coefficients of the
[0040]
To avoid such a problem, a part of the SiO 2 film 82 is removed by wet etching after the end of the etching process (see FIG. 7H). However, in this case, when evaporating the etching solution, the
[0041]
On the other hand, in the present embodiment, a TiO 2 film (passive film) 8 a is formed on the surface of the
[0042]
Further, the
[0043]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, a passivation film is formed on the surface of a conductive layer formed of Ti. As a material of the conductive layer, the passivation film is etched with a XeF 2 gas and is exposed to a XeF 2 gas. As long as it is passivated, it is not particularly limited to Ti, but may be Cr, for example. The passivation film formed on the surface of the conductive layer is not limited to an oxide film, but may be a nitride film or the like.
[0044]
In addition, the present invention is not limited to the components of the optical switch as described above, but is applicable as long as it relates to a microstructure in which a metal body is provided on a substrate having a concave portion opened on the upper surface. .
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, a conductive layer made of a metal that can be passivated with respect to XeF 2 gas is formed on the upper surface of the substrate, and a metal body is formed on the upper surface of the conductive layer. By forming the active film, the conductive layer is passivated with respect to the XeF 2 gas, and then the substrate is etched with the XeF 2 gas. Therefore, the temperature is reduced while simplifying the manufacturing process of the microstructure. Deformation of the metal body due to a change or the like can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an optical switch including an embodiment of a microstructure according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a method of manufacturing the actuator structure illustrated in FIG. 1, illustrating a manufacturing process when components are viewed from the side.
FIG. 3 is a view illustrating a method of manufacturing the actuator structure illustrated in FIG. 1, illustrating a manufacturing process when components are viewed from above.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a processing apparatus used for processing shown in FIGS. 2 (e) to (h) and FIGS. 3 (e) to (h).
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of a process of forming a TiO 2 film on a surface of a conductive layer using the processing apparatus shown in FIG.
6 is a flowchart showing a procedure of a process of etching a silicon substrate using the processing apparatus shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating, as a comparative example, a method of manufacturing an actuator structure using an etching mask formed of a SiO 2 film.
[Explanation of symbols]
5 Actuator structure (microstructure), 6 Silicon substrate, 7 Depression, 8 Conductive layer, 8a Titanium oxide film (passive film), 9 Cantilever (metal body), 12 Processing device , 17 ... XeF 2 gas supply source, 18 ... N 2 gas supply source, 21 ... O 2 gas supply source.
Claims (4)
前記基板の上面に、XeF2ガスに対して不動態化可能な金属からなる導電層を形成する工程と、
前記導電層の上面に前記金属体を形成する工程と、
前記金属体を形成した後、前記導電層の表面に不動態膜を形成することにより、前記導電層を前記XeF2ガスに対して不動態化させる工程と、
前記XeF2ガスによって前記基板をエッチングして、前記基板に前記凹部を形成する工程とを含むことを特徴とする微細構造体の製造方法。A substrate having a concave portion opened on the upper surface, and a method of manufacturing a microstructure including a metal body provided on the substrate,
Forming a conductive layer made of a metal that can be passivated with respect to XeF 2 gas on the upper surface of the substrate;
Forming the metal body on the upper surface of the conductive layer;
Forming a passivation film on a surface of the conductive layer after forming the metal body, thereby passivating the conductive layer with respect to the XeF 2 gas;
Etching the substrate with the XeF 2 gas to form the recess in the substrate.
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