JP2004354755A

JP2004354755A - Diaphragm joining structure

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Publication number: JP2004354755A
Application number: JP2003152974A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Asaoka; 延好浅岡
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a wiring pattern or the like on a diaphragm structure. <P>SOLUTION: An upper substrate 101 of a variable form mirror is of a diaphragm structure body having at least a frame part and a mirror opening part 103 formed on a single crystal silicon substrate 105, and a diaphragm formed at the mirror opening part 103 with a polyimide film 106 and an electrode film 10 which are at least two layers of thin films formed over the whole face of the silicon substrate 105. Among the two layers of the thin films, at least one thin film which is the electrode film 10 is patterned and a wiring 12 is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に形成された枠部及び開口部と、上記基板全面にわたって形成された少なくとも２層の薄膜により上記開口部に形成されたダイヤフラムと、を少なくとも有するダイヤフラム構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイヤフラム構造体を少なくとも含む複数の基板を接合するダイヤフラム接合構造体として、図８に示すような可変形状鏡が知られている（例えば、特許文献１参照）。この可変形状鏡は、ダイヤフラム構造体としての上部基板１０１と、下部基板１０２とを接合した構成を有している。
【０００３】
ここで、上部基板１０１は、主として、ミラー開口部１０３と電極開口部１０４とを有する単結晶シリコン基板１０５よりなる枠部で構成される。このシリコン基板１０５の表面（図中で下側の面）には、ポリイミド膜１０６が形成される。このポリイミド膜１０６のミラー開口部１０３における所定領域には、上部電極１０７が形成される。この上部電極１０７から引き出された上部電極パッド１０８が、電極開口部１０４の端の部分に配置されている。また、電極開口部１０４におけるポリイミド膜１０６は、上部電極パッド１０８及びその周囲を除いて除去されている。ポリイミド膜１０６と上部電極１０７からなるミラー開口部１０３は、ダイヤフラム領域である。
【０００４】
一方、単結晶シリコン基板１０９で構成される下部基板１０２には、絶縁膜（図示せず）を介して下部電極１１１及びそこから引き出された第１電極パッド１１２と、下部電極１１１とは電気的に分離された第２電極パッド１１３とが形成されている。そして、この第２電極パッド１１３の所定領域には、Ａｕバンプ１１４が形成されている。また、下部電極１１１の周囲には、ネガティブ型の厚膜フォトレジストよりなるスペーサ１１５が配置されている。ここで、スペーサ１１５は、下部電極１１１の周囲を完全には囲わず、切り欠き１１６をもって配置されている。また、スペーサ１１５の高さは、Ａｕバンプ１１４よりも若干低くなされている。
【０００５】
そして、このような構成の上部基板１０１と下部基板１０２とは、フリップチップボンダーなどを用いて、アライメント（位置合わせ）を行い、ごく微小な力を加えて加熱することによって接合されて、可変形状鏡を得るものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１５６５１４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、上部電極１０７となる電極膜は、パターニングされることなく、シリコン基板１０５上のポリイミド膜１０６の全面に一様に成膜されている。よって、ミラー開口部１０３において上部電極１０７として使用される部分以外の枠部に形成された電極膜は、そのミラー開口部１０３に形成された上部電極１０７と外部の電源やアースとを導電させるための配線としての機能を果たすだけであり、その他の機能を持つことが極めて困難である。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、配線パターンなどを形成して、多機能化することの可能なダイヤフラム構造体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明によるダイヤフラム構造体は、基板に形成された枠部及び開口部と、上記基板全面にわたって形成された少なくとも２層の薄膜により上記開口部に形成されたダイヤフラムと、を少なくとも有するダイヤフラム構造体において、上記２層の薄膜の内、少なくとも１層の薄膜は、パターニングされていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明によるダイヤフラム構造体は、請求項１に記載の発明によるダイヤフラム構造体において、上記薄膜へのパターニングは、リフトオフ法により行われることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明によるダイヤフラム構造体は、請求項１に記載の発明によるダイヤフラム構造体において、上記薄膜へのパターニングは、メタルマスク法により行われることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明によるダイヤフラム構造体は、請求項１に記載の発明によるダイヤフラム構造体において、上記薄膜へのパターニングは、フォトエッチングにより行われることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明によるダイヤフラム構造体は、請求項１に記載の発明によるダイヤフラム構造体において、上記薄膜へのパターニングは、印刷法により行われることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明によるダイヤフラム構造体は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の発明によるダイヤフラム構造体において、上記パターニングされた薄膜とは別途に、新たな薄膜がパターン保護マスク法にて形成されていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係るダイヤフラム構造体として、可変形状鏡の上部基板を例に説明する。
【００１７】
図１（Ａ）は、この上部基板１０１の斜視図であり、同図におけるＢ−Ｂ線断面図を図１（Ｂ）に示す。
【００１８】
即ち、この上部基板１０１は、単結晶シリコン基板１０５に形成された枠部及びミラー開口部１０３と、上記シリコン基板１０５全面にわたって形成された少なくとも２層の薄膜、即ち第１の薄膜であるポリイミド膜１０６と第２の薄膜である電極膜１０、により上記ミラー開口部１０３に形成されたダイヤフラムと、を少なくとも有するダイヤフラム構造体である。
【００１９】
そして、上記２層の薄膜の内、少なくとも１層の薄膜、本第１の実施の形態においては電極膜１０が、パターニングされて、配線１２が形成されている。
【００２０】
なお、この配線１２は、アルミニウムや銅や金などの比抵抗の低い導体である金属が望ましい。但し、ヒータに用いる場合など、高い比抵抗が望まれる場合は、モリブデン（Ｍｏ）やニッケル（Ｎｉ）などが望ましい。
【００２１】
このように、本第１の実施の形態によれば、少なくとも１層の薄膜がパターニングされることにより配線１２などを形成できるので、ダイヤフラム構造体である上部基板１０１上に他の機能を実現する構成を設けることができ、システムとしての応用が広がる。即ち、多機能化が可能となる。
【００２２】
なお、図１（Ａ）及び（Ｂ）では、可変形状鏡の上部基板１０１下側面に配線１２を形成しているが、これは一例に過ぎず、配線形成位置は何処でも良い。即ち、上部基板１０１の上側面または両面であっても良い。
【００２３】
また、配線数及び配線形状も自由である。例えば、コイル形状や、蛇行した形状などでも良い。配線１２の終端にパッドがあっても勿論良い。更には、磁気回路のヨークとして用いることも可能である。但しヨークとして用いる場合には、鉄やニッケル、あるいは鉄とニッケルの合金（パーマロイ）などを材質とすることが望ましい。
【００２４】
また勿論、配線１２とパッドに加えて、別途ヨークも有する構成などでも良い。
【００２５】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態として、上記薄膜へのパターニングの具体的な手法について説明する。即ち、本第２の実施の形態は、リフトオフ法を用いて配線１２を形成する製造方法である。
【００２６】
本第２の実施の形態においては、まず、図２（Ａ）に示すように、シリコン基板１０５の片面に、第１の薄膜であるポリイミド膜１０６を成膜する。そして、このポリイミド膜１０６の上にＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などでシリコン酸化膜を成膜し、フォトリソグラフィでレジストパターンニングし、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）によってパターニングして、シリコン酸化膜からなるリフトオフ犠牲層１４を形成する。なお、上記シリコン酸化膜のパターニングは、ＲＩＥによる異方性エッチングの方が等方性エッチングより好ましい。これは、後述するリフトオフ犠牲層１４の除去が容易になるからである。こうしてリフトオフ犠牲層１４の形成後、シリコン基板１０５のポリイミド膜１０６のある方の面に、シリコンエッチング用レジスト１６をパターニングせずに全面にわたって成膜する。また、逆のポリイミド膜１０６のない方の面には、シリコンエッチング用レジスト１６を成膜し、ミラー開口部１０３形成用のパターニングを行う。
【００２７】
次に、シリコン基板１０５を、例えば水酸化カリウム水溶液にて結晶異方性エッチングをし、図２（Ｂ）に示すように、ミラー開口部１０３を形成する。
【００２８】
その後、ポリイミド膜１０６とリフトオフ犠牲層１４（シリコン酸化膜）にはダメージを与えない、即ちそれらを浸食又は除去してしまうことのない、レジスト剥離液などで、両面のシリコンエッチング用レジスト１６を除去する。つまり、リフトオフ犠牲層１４をレジストで形成していないため、電極膜パターニング用のシリコンエッチング用レジスト１６の除去時にリフトオフ犠牲層１４が除去されることはない。従って、この後、シリコン基板１０５のポリイミド膜１０６のある方の面に、アルミニウムなどの電極膜１０をスパッタや蒸着法などで成膜すると、図２（Ｃ）に示すように、ポリイミド膜１０６及びリフトオフ犠牲層１４上に、電極膜１０が形成されることになる。
【００２９】
そして、フッ化アンモニウム系のエッチング液などで、上記シリコン酸化膜からなるリフトオフ犠牲層１４のみを除去することで、図２（Ｄ）に示すように、所望の配線１２のパターンと電極膜１０が上部基板１０１に形成できる。
【００３０】
以上のように、本第２の実施の形態によれば、電極膜１０を位置精度良くパターニングして、配線１２などを容易に形成できる。
【００３１】
また、このような製造方法により、配線１２のみならず、上部基板１０１と下部基板１０２とを位置精度良く貼り合わせるための合わせマークなども容易に形成できる。即ち、リフトオフ犠牲層１４を除去した部分は、電極膜１０に比べて例えば可視光の反射率が低いので暗く見えることとなり、よって、上記のような手順で所望の位置・形状にリフトオフ犠牲層１４を形成し、除去することで、合わせマークを形成することができる。
【００３２】
また、電極膜１０を形成後にシリコン基板１０５をエッチングしてダイヤフラム領域となるミラー開口部１０３を形成すると、シリコン基板１０５から電極膜１０への応力がなくなり、上記ダイヤフラム領域に相当する部分のポリイミド膜１０６及び電極膜１０にしわが発生し易いが、本実施の形態では、電極膜１０を最後に成膜するようにしているので、ダイヤフラム領域にしわの発生をし難くすることができる。
【００３３】
なお、上記リフトオフ犠牲層１４は、上記のようなシリコン酸化膜に限定するものではなく、レジストを用いても良い。
【００３４】
レジストを用いる場合には、ポリイミド膜１０６上に、シリコン酸化膜を成膜することなく、フォトリソグラフィ法でレジストをパターンニングし、レジストからなるリフトオフ犠牲層１４を直接形成すれば良い。この時、リフトオフ犠牲層１４が、図３に示すように、逆テーパ形状のリフトオフ犠牲層１４’となるようなプロセスを用いるのが望ましい。このような逆テーパ形状のリフトオフ犠牲層１４’とすると、そのひさし部分に阻まれて、ポリイミド膜１０６のそのひさし部分に対応する箇所に電極膜１０が成膜されることがなく、該リフトオフ犠牲層１４’が確実に除去されることとなる。
【００３５】
また、このようなレジストによりリフトオフ犠牲層１４を形成した場合には、ポリイミド膜１０６上にはシリコンエッチング用レジスト１６を成膜する必要はなく、ミラー開口部１０３のパターニングのみを、シリコンエッチング用レジスト１６により行えば良い。そして、ミラー開口部１０３の形成にあたっては、ＲＩＥによって、このパターニングされた側であるシリコン基板１０５の一面のみをエッチングすれば良い。
【００３６】
このレジストによるリフトオフ犠牲層１４の除去には、リフトオフ犠牲層１４のみを除去するようなレジスト剥離液を用いれば良い。
【００３７】
このように、リフトオフ犠牲層１４の材質がレジストであると、エッチングレートの速いリフトオフ犠牲層１４の除去が比較的容易である。
【００３８】
また、レジストであれば、逆テーパをつけたリフトオフ犠牲層１４’を形成するのも比較的容易であり、上記のように、リフトオフ犠牲層１４’の除去も容易にできる。
【００３９】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。本第３の実施の形態も上記薄膜へのパターニングの具体的な手法に関するものであり、フォトエッチングを用いて配線１２を形成する製造方法である。
【００４０】
即ち、まず、シリコン基板１０５の片面にポリイミド膜１０６を成膜し、そのポリイミド膜１０６の上にクロムやアルミニウムなどの電極膜１０を例えば蒸着法やスパッタ法などで成膜する。その後、図４（Ａ）に示すように、電極膜エッチング用レジスト１８を成膜し、フォトリソグラフィで配線１２の形状にパターニングする。そして、このパターニングした電極膜エッチング用レジスト１８をマスクとして電極膜１０をエッチングし、所望の配線形状を形成する。なお、この電極膜１０のエッチング方法は限定しないが、好ましくはポリイミド膜１０６をエッチングしない方法、例えば電極膜１０がアルミニウムならば、燐酸と硝酸と酢酸の混合液などによるウエットエッチングが望ましい。
【００４１】
次に、上記電極膜エッチング用レジスト１８をレジスト剥離液などのポリイミド膜１０６や電極膜１０をエッチングしておかさない手段で除去する。その後、図４（Ｂ）に示すように、上記電極膜１０のある方の面にシリコンエッチング用レジスト１６を成膜する。このシリコンエッチング用レジスト１６はパターニングはしない。また、シリコン基板１０５の上記電極膜１０のない方の面に、同じくシリコンエッチング用レジスト１６を成膜し、こちら側は、ミラー開口部１０３のためのパターニングをする。
【００４２】
そして、シリコン基板１０５を、例えば水酸化カリウム水溶液にディップして結晶異方性エッチングをし、図４（Ｃ）に示すようにミラー開口部１０３を形成する。その後、レジスト剥離液などで上記シリコンエッチング用レジスト１６を両面とも除去する。この際、ポリイミド膜１０６や電極膜１０をエッチングしておかさないレジスト剥離液などを用いるのが好ましい。
【００４３】
このように、本第３の実施の形態によれば、配線１２など電極膜１０を直接フォトエッチングでパターニングするため、上記第２の実施の形態で説明したリフトオフ法などに比較して、配線１２を容易に形成できる。
【００４４】
なお、フォトエッチングの代わりに、配線形状がパターニングされた印刷版を用いた印刷法で電極膜１０を形成するようにしても良い。この印刷法を用いる場合は、電極膜１０の成膜時に、配線形状がパターニングされた印刷版を用いて電極膜１０の成膜と配線１２のパターニングを同時に行う。よって、電極膜エッチング用レジスト１８の形成と除去、及び電極膜１０のエッチングを行う必要はない。なお、この印刷法の場合は、電極膜１０の材質は、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）などがある。
【００４５】
このような印刷法によれば、配線形状がパターニングされた印刷版を用いて電極膜１０の成膜と配線１２のパターニングを同時に行うので、工程が簡単で安価に提供することができる。
【００４６】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。本第４の実施の形態も上記薄膜へのパターニングの具体的な手法に関するものであり、メタルマスク法を用いて配線１２を形成する製造方法である。
【００４７】
即ち、図５（Ａ）に示すように、まず、シリコン基板１０５の片面にポリイミド膜１０６を成膜する。そして、このポリイミド膜１０６の成膜されたシリコン基板１０５の両面にシリコンエッチング用レジスト１６を成膜する。そして、ポリイミド膜１０６のある方の面のシリコンエッチング用レジスト１６はパターニングせず、ポリイミド膜１０６のない方の面のシリコンエッチング用レジスト１６のみ、ミラー開口部１０３のためのパターニングを行う。
【００４８】
次に、図５（Ｂ）に示すように、このシリコン基板１０５を、例えば水酸化カリウム水溶液にディップして結晶異方性エッチングをし、ミラー開口部１０３を形成する。そして、レジスト剥離液などでシリコンエッチング用レジスト１６を両面とも除去する。
【００４９】
その後、図５（Ｃ）に示すように、配線形状がパターニングされたメタルマスク２０を用いて、配線１２及び電極膜１０を形成する。この配線１２及び電極膜１０は、蒸着法やスパッタ法などで成膜する。
【００５０】
このような本第４の実施の形態によれば、電極膜１０に対してフォトリソグラフィやエッチングなどをしないので工程が比較的単純で、容易に配線１２及び電極膜１０を形成できるとともに、安価になる。
【００５１】
また、前述した第２の実施の形態同様、ダイヤフラム領域にしわが発生し難く、電極膜１０をパターニングできる。
【００５２】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。本第５の実施の形態も上記薄膜へのパターニングの具体的な手法に関するものであり、パターン保護マスク法を用いて配線１２を形成する製造方法である。
【００５３】
即ち、まず、図６（Ａ）に示すように、シリコン基板１０５の片面にポリイミド膜１０６を成膜する。そして、そのポリイミド膜１０６上に、アルミニウム（Ａｌ）などの金属膜（図示せず）をフォトリソグラフィ技術でミラー開口部１０３などとの位置精度高い位置にパターニングしてアルミニウムなどの配線１２を形成する。ここで、上記金属膜の材質は、電極膜１０と同じでも良いし、異なっていても良い。また、配線１２のパターニングは、上記実施の形態で示したリフトオフ法、フォトエッチング、メタルマスク法あるいは印刷法のいずれの方法を用いて形成しても良い。その後、上記ポリイミド膜１０６及び配線１２のある方の面にシリコンエッチング用レジスト１６を成膜する。このシリコンエッチング用レジスト１６はパターニングはしない。また、シリコン基板１０５の上記ポリイミド膜１０６及び配線１２のない方の面に、同じくシリコンエッチング用レジスト１６を成膜し、こちら側は、ミラー開口部１０３のためのパターニングをする。
【００５４】
次に、図６（Ｂ）に示すように、そのようなシリコン基板１０５を、例えば水酸化カリウム水溶液で結晶異方性エッチングして、ミラー開口部１０３を形成する。そして、レジスト剥離液などでシリコンエッチング用レジスト１６を両面とも除去する。
【００５５】
その後、図６（Ｃ）に示すように、クロム（Ｃｒ）などの電極膜１０をスパッタや蒸着法などで成膜する。この際、メタルマスク２０を用いて、既に形成されている配線１２が電極膜１０で覆われてしまわないようにする。なお、このメタルマスク２０の合わせ精度は、ミラー開口部１０３にメタルマスク２０がかからず、且つ、配線１２にメタルマスク２０がかかる様になっていれば良いので、半導体装置によるフォトリソグラフィのような高精度な合わせ精度は不要で、メタルマスク２０とシリコン基板１０５の合わせ装置や、あるいは実体顕微鏡などを用いて容易に合わせることができる。
【００５６】
このような第５の実施の形態によれば、上記第４の実施の形態で説明したメタルマスク法に比較して、位置精度の高い電極膜１０のパターニングをすることが容易であり、高精度の合わせが要求される場合も歩留まりが高い。
【００５７】
また、電極膜１０と配線１２が同じ材質でも、異なる材質でもどちらでも良いので、目的・用途によって使い分けることもできる。
【００５８】
更に、ダイヤフラム領域にしわの発生をし難くし、配線１２を位置精度良く形成できる。
【００５９】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。
【００６０】
上記第１乃至第５の実施の形態では、電極膜をパターニングして配線を形成したが、本第６の実施の形態は、切り込みを形成した場合の例である。
【００６１】
ここでは、本第６の実施の形態に係るダイヤフラム構造体として、可変形状鏡の上部基板を例に説明する。
【００６２】
図７（Ａ）は、この上部基板１０１の斜視図であり、同図におけるＢ−Ｂ線断面図を図７（Ｂ）に示す。
【００６３】
即ち、この上部基板１０１は、単結晶シリコン基板１０５に形成された枠部及びミラー開口部１０３と、上記シリコン基板１０５全面にわたって形成された少なくとも２層の薄膜であるポリイミド膜１０６及び電極膜１０により上記ミラー開口部１０３に形成されたダイヤフラムと、を少なくとも有するダイヤフラム構造体である。
【００６４】
そして、上記２層の薄膜の内、少なくとも１層の薄膜、本第６の実施の形態においては電極膜１０が、パターニングされて、切り込み２２が形成されている。
【００６５】
このような切り込み２２を形成した本第６の実施の形態では、可変形状鏡のミラー開口部１０３全面に電極膜１０が形成された場合に比較して、ミラー開口部１０３の剛性が局部的に小さくなり、所望の形状を得易くなる。
【００６６】
なお、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す切れ込み２２の製法は、例えば前述した第２乃至第４の実施の形態の配線１２の製法において、配線１２の形状をパターニングする代わりに、切り込み２２の形状をパターニングすることにより形成することが可能である。このように、第２乃至第４の実施の形態で説明した製法が好ましいが、勿論、これらの製法に限定するものではなく、第５の実施の形態で説明した製法でも形成可能である。
【００６７】
また、形成する切り込み２２の個数は限定しない。
【００６８】
更に、切り込み２２の形状や、配置の仕方なども限定しない。例えば、螺旋形状に切り込みを入れても良いし、円弧形状に切り込みを入れるなどしても良い。
【００６９】
また、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す構成に限定するものではなく、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示した配線１２や、またはその他コイルやヨークなども、この切り込み２２に加えて形成しても勿論良い。
【００７０】
このように、本第６の実施の形態によれば、可変形状鏡のミラー開口部１０３全面に電極膜１０が形成された場合に比較して、ミラー開口部１０３の剛性が局部的に小さくなり、所望の形状を得易くなる。
【００７１】
可変形状鏡は、ミラー開口部１０３の形状変化に伴って、反射光の焦点の距離が可変するものであるが、本第６の実施の形態により、ミラー開口部１０３をより変形させることができるようになるので、その焦点距離の変化量の大きな可変形状鏡を提供することができる。
【００７２】
以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００７３】
即ち、上記第１乃至第６の実施の形態は、可変形状鏡の上部基板を例にして説明をしたが、本発明のダイヤフラム構造体はこれに限定するものではなく、例えばマイクロバルブやマイクロポンプなどの他のダイヤフラム構造体に適用することが可能である。
【００７４】
また、上記第１乃至第６の実施の形態では、１個の基板につき１個のダイヤフラム領域しか示していないが、ダイヤフラム領域の個数はそれに限定しない。
【００７５】
また、ダイヤフラム領域とダイヤフラム領域以外の領域にまたがるパターンが電極膜にパターニングされていても良い。
【００７６】
更に、配線やコイルやヨークをダイヤフラム領域の電極膜をパターニングして形成しても良い。ダイヤフラム領域を電磁力で駆動する電磁コイルを作製する場合はそのような構成の一例である。
【００７７】
また、上記第２乃至第５の実施の形態で述べた製法の説明では、図１（Ａ）及び（Ｂ）で示した第１の実施の形態を用いて説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば第６の実施の形態の製法として用いることも可能であるし、図１（Ａ）及び（Ｂ）の文章中で述べたコイルやヨークなどを作製する製法として用いることも可能である。
【００７８】
更に、第２の形態で説明したような合わせマークを、第３乃至第５の実施の形態で述べた製法で電極膜をパターニングして形成しても良い。このような合わせマークを形成すれば、例えば上部基板と下部基板など、ダイヤフラム構造体を少なくとも一つ含む接合構造において、位置精度良く合わせて接合することができるなどの作用効果がある。
【００７９】
また、上記すべての実施の形態においては、電極膜は例えばクロム（Ｃｒ）などの金属膜で形成されるが、クロムに限定するものではなく、銅（Ｃｕ）や金（Ａｕ）などでも良い。
【００８０】
更に、この電極膜は、単層に限定されず、例えばクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）の積層、あるいはチタン（Ｔｉ）と白金（Ｐｔ）と金（Ａｕ）の積層など、複数の電極膜からなる積層構造の電極膜でも良い。またそれらの成膜法が各層で異なっていても良い。
【００８１】
なお、アルミニウム等の反射率が高い材質をミラー開口部のシリコン基板を有する側の面に成膜すると、反射率の高い反射鏡をダイヤフラム領域に形成することができる。
【００８２】
また、電極膜の成膜は、例えば第２、第４、第５の実施の形態などで示した様に、ミラー開口部を形成してから形成するのが望ましい。更に、ダイヤフラム領域に配線などをパターニングして形成する場合は、あるいは、第６の実施の形態のような切り込みを形成する場合は、第２及び第４の実施の形態などの様に電極膜の成膜をミラー開口部を形成してから形成するのが望ましい。これは、前述したように、ミラー開口部を形成してから電極膜などの成膜をすると、シリコン基板から応力を電極膜などは最初から受けることがないので、その結果ダイヤフラム領域にしわが発生しにくくなるからである。しかし、ポリイミド膜の膜厚が比較的厚く、剛性が高い場合には、例えば第３の実施の形態などの様に、電極膜を成膜してからミラー開口部を形成しても良い。この場合、厚く剛性の高いポリイミド膜により、電極膜への応力の影響がなくなるため、ダイヤフラム領域にしわが発生し難くなる。
【００８３】
また、ポリイミド膜の代わりに、シリコーンゴム、サイトップ（登録商標）、あるいはレジストなどでも良い。この場合、成膜法は、例えばワニス状の材料のポリイミド、シリコーンゴム、サイトップ（登録商標）、レジストなどであればスピンコートや印刷法など、シート状の材料のシリコーンゴムやレジストなどならばラミネータで成膜するなど、どのような手法を用いても良い。
【００８４】
また、ダイヤフラム領域のポリイミド膜のどちらか一方の面、または両面に、第３の薄膜として、任意の薄膜を成膜しても良い。この第３の薄膜としては、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）、アルミニウム（Ａｌ）や金（Ａｕ）などの金属薄膜が挙げられる。ＳｉＯ_２膜を成膜した場合には、表面保護あるいは電極膜の酸化防止などの効果がある。一方、アルミニウム（Ａｌ）や金（Ａｕ）などの金属薄膜の場合には、反射率の高い反射鏡をダイヤフラム領域に形成できる。なお、可視光線を反射させる場合はアルミニウムが好ましい。更に、ポリイミド膜の保護膜として、窒化膜を形成しても良い。
【００８５】
またこの場合、そのような第３の薄膜を、ダイヤフラム領域を含む基板全体に形成しても良いし、ダイヤフラム領域のみに形成しても良い。
【００８６】
なお、ポリイミド膜と電極膜とその第３の薄膜はそれぞれ全面に成膜されている必要はなく、一部分がパターニングされていても良い。またそのパターニングの方法はどのようなものであっても良い。
【００８７】
また、本発明は、基板を上記実施の形態のようなシリコン基板に限定するものではなく、化合物半導体基板、プリント配線基板、ガラス・エポキシ基板、ガラス基板などでも良い。
【００８８】
更に、シリコン基板の形状は一般的な半導体用ウエハの形状に限定するものではなく、四角い板状や、オリエンテーションフラットやノッチなどを持たない円形などでも良い。
【００８９】
また、上記第２乃至第５の実施の形態で述べた製法で、シリコン基板のエッチングは水酸化カリウムによるものに限定せず、例えばＲＩＥ法などの異方性エッチングなどでも良い。
【００９０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、基板全面にわたって形成された少なくとも２層の薄膜の内、少なくとも１層の薄膜をパターニングすることで、配線パターンなどを形成して、多機能化することの可能なダイヤフラム構造体を提供することができる。
【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ダイヤフラム構造体としての上部基板の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における薄膜へのパターニングの具体的な手法を説明するための一連の製造工程を示す図である。
【図３】逆テーパ形状のリフトオフ犠牲層を説明するための断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態における薄膜へのパターニングの具体的な手法を説明するための一連の製造工程を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態における薄膜へのパターニングの具体的な手法を説明するための一連の製造工程を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態における薄膜へのパターニングの具体的な手法を説明するための一連の製造工程を示す図である。
【図７】（Ａ）は本発明の第６の実施の形態に係るダイヤフラム構造体としての上部基板の構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は図６（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】ダイヤフラム構造体を少なくとも含む複数の基板を接合する従来のダイヤフラム接合構造体としての可変形状鏡の構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１０…電極膜、１２…配線、１４，１４’…リフトオフ犠牲層、１６…シリコンエッチング用レジスト、１８…電極膜エッチング用レジスト、２０…メタルマスク、２２…切り込み、１０１…上部基板、１０３…ミラー開口部、１０５…シリコン基板、１０６…ポリイミド膜。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a diaphragm structure having at least a frame portion and an opening formed in a substrate, and a diaphragm formed in the opening by at least two layers of thin films formed over the entire surface of the substrate.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A deformable mirror as shown in FIG. 8 is known as a diaphragm bonding structure for bonding a plurality of substrates including at least a diaphragm structure (for example, see Patent Document 1). This deformable mirror has a configuration in which an upper substrate 101 as a diaphragm structure and a lower substrate 102 are joined.
[0003]
Here, the upper substrate 101 is mainly configured by a frame portion made of a single crystal silicon substrate 105 having a mirror opening 103 and an electrode opening 104. A polyimide film 106 is formed on the surface of the silicon substrate 105 (the lower surface in the figure). An upper electrode 107 is formed in a predetermined region of the mirror opening 103 of the polyimide film 106. The upper electrode pad 108 pulled out from the upper electrode 107 is arranged at the end of the electrode opening 104. In addition, the polyimide film 106 in the electrode opening 104 has been removed except for the upper electrode pad 108 and its periphery. The mirror opening 103 including the polyimide film 106 and the upper electrode 107 is a diaphragm region.
[0004]
On the other hand, on the lower substrate 102 composed of the single crystal silicon substrate 109, the lower electrode 111 and the first electrode pad 112 extracted therefrom via an insulating film (not shown) and the lower electrode 111 are electrically connected. And the separated second electrode pad 113 is formed. An Au bump 114 is formed in a predetermined region of the second electrode pad 113. Around the lower electrode 111, a spacer 115 made of a negative type thick film photoresist is arranged. Here, the spacer 115 does not completely surround the periphery of the lower electrode 111 and is arranged with a notch 116. The height of the spacer 115 is slightly lower than that of the Au bump 114.
[0005]
Then, the upper substrate 101 and the lower substrate 102 having such a configuration are joined by performing alignment (alignment) using a flip chip bonder or the like, applying a very small force and heating, and thereby joining the variable shape. Get a mirror.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-156514 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, the electrode film to be the upper electrode 107 is uniformly formed on the entire surface of the polyimide film 106 on the silicon substrate 105 without being patterned. Therefore, the electrode film formed in the frame portion other than the portion used as the upper electrode 107 in the mirror opening 103 is used to conduct the upper electrode 107 formed in the mirror opening 103 and an external power source or ground. It only functions as the wiring of the above, and it is extremely difficult to have other functions.
[0008]
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a diaphragm structure that can be multifunctional by forming a wiring pattern or the like.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a diaphragm structure according to the invention according to claim 1 is characterized in that the opening is formed by a frame and an opening formed on a substrate and at least two layers of thin films formed over the entire surface of the substrate. And at least one of the two layers of the thin film is patterned.
[0010]
A diaphragm structure according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the diaphragm structure according to the first aspect, the patterning on the thin film is performed by a lift-off method.
[0011]
The diaphragm structure according to the third aspect of the present invention is characterized in that, in the diaphragm structure according to the first aspect, the patterning on the thin film is performed by a metal mask method.
[0012]
A fourth aspect of the present invention provides the diaphragm structure according to the first aspect, wherein the thin film is patterned by photoetching.
[0013]
A diaphragm structure according to a fifth aspect of the present invention is the diaphragm structure according to the first aspect of the present invention, wherein the patterning of the thin film is performed by a printing method.
[0014]
Further, the diaphragm structure according to the invention of claim 6 is the diaphragm structure according to any one of claims 1 to 5, wherein a new thin film is formed separately from the patterned thin film. It is characterized by being formed by a protective mask method.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
[First Embodiment]
As the diaphragm structure according to the first embodiment of the present invention, an upper substrate of a deformable mirror will be described as an example.
[0017]
FIG. 1A is a perspective view of the upper substrate 101, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
[0018]
That is, the upper substrate 101 has a frame portion and a mirror opening portion 103 formed on a single crystal silicon substrate 105, and at least two layers of thin films formed over the entire surface of the silicon substrate 105, that is, a polyimide film which is a first thin film. This is a diaphragm structure having at least a diaphragm formed in the mirror opening 103 by using the electrode film 10 as the second thin film.
[0019]
The wiring 12 is formed by patterning at least one of the two thin films, that is, the electrode film 10 in the first embodiment.
[0020]
The wiring 12 is desirably a metal such as aluminum, copper, or gold, which is a conductor having a low specific resistance. However, when a high specific resistance is desired, such as when used for a heater, molybdenum (Mo) or nickel (Ni) is preferable.
[0021]
As described above, according to the first embodiment, the wiring 12 and the like can be formed by patterning at least one thin film, so that other functions are realized on the upper substrate 101 which is a diaphragm structure. A configuration can be provided, and the application as a system is expanded. That is, multiple functions can be realized.
[0022]
In FIGS. 1A and 1B, the wiring 12 is formed on the lower surface of the upper substrate 101 of the deformable mirror, but this is merely an example, and the wiring may be formed at any position. That is, the upper substrate 101 may be on the upper surface or both surfaces.
[0023]
Further, the number of wirings and the wiring shape are also free. For example, a coil shape or a meandering shape may be used. Of course, a pad may be provided at the end of the wiring 12. Further, it can be used as a yoke of a magnetic circuit. However, when used as a yoke, it is desirable to use iron or nickel, or an alloy of iron and nickel (permalloy).
[0024]
Further, needless to say, a configuration having a separate yoke in addition to the wiring 12 and the pad may be employed.
[0025]
[Second embodiment]
Next, as a second embodiment of the present invention, a specific method of patterning the thin film will be described. That is, the second embodiment is a manufacturing method for forming the wiring 12 by using the lift-off method.
[0026]
In the second embodiment, first, as shown in FIG. 2A, a polyimide film 106 as a first thin film is formed on one surface of a silicon substrate 105. Then, a silicon oxide film is formed on the polyimide film 106 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like, resist-patterned by photolithography, patterned by RIE (Reactive Ion Etching), and formed of a silicon oxide film. A lift-off sacrificial layer 14 is formed. In the patterning of the silicon oxide film, anisotropic etching by RIE is more preferable than isotropic etching. This is because removal of the lift-off sacrificial layer 14 described later becomes easy. After the formation of the lift-off sacrificial layer 14 in this manner, a silicon etching resist 16 is formed on the entire surface of the silicon substrate 105 on the side of the polyimide film 106 without patterning. In addition, a resist 16 for silicon etching is formed on the surface having no reverse polyimide film 106, and patterning for forming the mirror opening 103 is performed.
[0027]
Next, the silicon substrate 105 is subjected to crystal anisotropic etching with, for example, an aqueous potassium hydroxide solution to form a mirror opening 103 as shown in FIG.
[0028]
Thereafter, the silicon etching resist 16 on both surfaces is removed with a resist stripping solution or the like that does not damage the polyimide film 106 and the lift-off sacrificial layer 14 (silicon oxide film), that is, does not erode or remove them. I do. That is, since the lift-off sacrificial layer 14 is not formed of a resist, the lift-off sacrificial layer 14 is not removed at the time of removing the silicon etching resist 16 for patterning the electrode film. Therefore, after this, when the electrode film 10 of aluminum or the like is formed on the surface of the silicon substrate 105 on the side of the polyimide film 106 by sputtering or vapor deposition, as shown in FIG. The electrode film 10 is formed on the lift-off sacrificial layer 14.
[0029]
Then, by removing only the lift-off sacrificial layer 14 made of the silicon oxide film with an ammonium fluoride-based etchant or the like, a desired pattern of the wiring 12 and the electrode film 10 are formed as shown in FIG. It can be formed on the upper substrate 101.
[0030]
As described above, according to the second embodiment, the wiring 12 and the like can be easily formed by patterning the electrode film 10 with high positional accuracy.
[0031]
Further, by such a manufacturing method, not only the wiring 12 but also alignment marks for bonding the upper substrate 101 and the lower substrate 102 with high positional accuracy can be easily formed. That is, the portion from which the lift-off sacrifice layer 14 has been removed looks darker, for example, because the reflectance of visible light is lower than that of the electrode film 10, and thus the lift-off sacrifice layer 14 has a desired position and shape in the above procedure. Is formed and removed, an alignment mark can be formed.
[0032]
When the silicon substrate 105 is etched after the formation of the electrode film 10 to form the mirror opening 103 serving as a diaphragm region, the stress from the silicon substrate 105 to the electrode film 10 is eliminated, and the polyimide film corresponding to the diaphragm region is removed. Although wrinkles are likely to occur in the electrode film 10 and the electrode film 10, in the present embodiment, since the electrode film 10 is formed last, the occurrence of wrinkles in the diaphragm region can be suppressed.
[0033]
Note that the lift-off sacrificial layer 14 is not limited to the silicon oxide film as described above, and a resist may be used.
[0034]
If a resist is used, the resist may be patterned by photolithography without forming a silicon oxide film on the polyimide film 106, and the lift-off sacrificial layer 14 made of the resist may be directly formed. At this time, it is desirable to use a process in which the lift-off sacrifice layer 14 becomes an inverted tapered lift-off sacrifice layer 14 'as shown in FIG. When the lift-off sacrificial layer 14 ′ having such an inverted taper shape is formed, the electrode film 10 is not formed at a position corresponding to the eave portion of the polyimide film 106 because the eave portion is hindered. Layer 14 'will be reliably removed.
[0035]
When the lift-off sacrificial layer 14 is formed of such a resist, it is not necessary to form the silicon etching resist 16 on the polyimide film 106, and only the patterning of the mirror opening 103 is performed by the silicon etching resist. 16 may be used. In forming the mirror opening 103, only one surface of the silicon substrate 105, which is the patterned side, may be etched by RIE.
[0036]
For removing the lift-off sacrificial layer 14 with the resist, a resist stripping solution that removes only the lift-off sacrificial layer 14 may be used.
[0037]
As described above, when the material of the lift-off sacrificial layer 14 is a resist, it is relatively easy to remove the lift-off sacrificial layer 14 having a high etching rate.
[0038]
In the case of a resist, it is relatively easy to form the lift-off sacrificial layer 14 'having a reverse taper, and as described above, the lift-off sacrificial layer 14' can be easily removed.
[0039]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment also relates to a specific method of patterning the thin film, and is a manufacturing method for forming the wiring 12 by using photoetching.
[0040]
That is, first, a polyimide film 106 is formed on one surface of the silicon substrate 105, and an electrode film 10 of chromium, aluminum, or the like is formed on the polyimide film 106 by, for example, an evaporation method or a sputtering method. Thereafter, as shown in FIG. 4A, a resist 18 for etching an electrode film is formed and patterned into the shape of the wiring 12 by photolithography. Then, the electrode film 10 is etched using the patterned electrode film etching resist 18 as a mask to form a desired wiring shape. The method of etching the electrode film 10 is not limited. However, it is preferable to use a method of not etching the polyimide film 106, for example, if the electrode film 10 is aluminum, wet etching using a mixed solution of phosphoric acid, nitric acid, and acetic acid.
[0041]
Next, the electrode film etching resist 18 is removed by a means such as a resist stripping solution which does not leave the polyimide film 106 and the electrode film 10 etched. Thereafter, as shown in FIG. 4B, a silicon etching resist 16 is formed on one surface of the electrode film 10. This silicon etching resist 16 is not patterned. Similarly, a silicon etching resist 16 is formed on the surface of the silicon substrate 105 where the electrode film 10 is not formed, and patterning for the mirror opening 103 is performed on this side.
[0042]
Then, the silicon substrate 105 is dipped in, for example, an aqueous potassium hydroxide solution and subjected to crystal anisotropic etching to form the mirror opening 103 as shown in FIG. 4C. After that, the silicon etching resist 16 is removed on both sides with a resist stripper or the like. At this time, it is preferable to use a resist stripping solution that does not leave the polyimide film 106 and the electrode film 10 etched.
[0043]
As described above, according to the third embodiment, since the electrode film 10 such as the wiring 12 is directly patterned by photoetching, the wiring 12 is compared with the lift-off method described in the second embodiment. Can be easily formed.
[0044]
Note that, instead of photoetching, the electrode film 10 may be formed by a printing method using a printing plate on which the wiring shape is patterned. When this printing method is used, the film formation of the electrode film 10 and the patterning of the wiring 12 are performed at the same time using a printing plate on which the wiring shape is patterned when the electrode film 10 is formed. Therefore, there is no need to form and remove the electrode film etching resist 18 and to etch the electrode film 10. In the case of this printing method, the material of the electrode film 10 includes copper (Cu) and silver (Ag).
[0045]
According to such a printing method, since the formation of the electrode film 10 and the patterning of the wiring 12 are simultaneously performed using a printing plate on which the wiring shape is patterned, it is possible to provide a simple and inexpensive process.
[0046]
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The fourth embodiment also relates to a specific method of patterning the thin film, and is a manufacturing method for forming the wiring 12 using a metal mask method.
[0047]
That is, as shown in FIG. 5A, first, a polyimide film 106 is formed on one surface of the silicon substrate 105. Then, a silicon etching resist 16 is formed on both surfaces of the silicon substrate 105 on which the polyimide film 106 is formed. Then, the patterning for the mirror opening 103 is performed only on the silicon etching resist 16 on the surface without the polyimide film 106 without patterning the silicon etching resist 16 on the surface with the polyimide film 106.
[0048]
Next, as shown in FIG. 5B, the silicon substrate 105 is dipped in, for example, an aqueous potassium hydroxide solution and subjected to crystal anisotropic etching to form a mirror opening 103. Then, both sides of the silicon etching resist 16 are removed with a resist stripper or the like.
[0049]
Thereafter, as shown in FIG. 5C, the wiring 12 and the electrode film 10 are formed using the metal mask 20 in which the wiring shape is patterned. The wiring 12 and the electrode film 10 are formed by a vapor deposition method, a sputtering method, or the like.
[0050]
According to the fourth embodiment, since the photolithography and the etching are not performed on the electrode film 10, the process is relatively simple, the wiring 12 and the electrode film 10 can be easily formed, and the cost is low. Become.
[0051]
Further, similarly to the above-described second embodiment, wrinkles hardly occur in the diaphragm region, and the electrode film 10 can be patterned.
[0052]
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The fifth embodiment also relates to a specific method of patterning the thin film, and is a manufacturing method for forming the wiring 12 using a pattern protection mask method.
[0053]
That is, first, as shown in FIG. 6A, a polyimide film 106 is formed on one surface of the silicon substrate 105. Then, on the polyimide film 106, a metal film (not shown) such as aluminum (Al) is patterned by photolithography at a position with high positional accuracy with respect to the mirror opening 103 and the like to form the wiring 12 such as aluminum. . Here, the material of the metal film may be the same as or different from that of the electrode film 10. The wiring 12 may be patterned by any of the lift-off method, photoetching, metal mask method, or printing method described in the above embodiment. After that, a silicon etching resist 16 is formed on the surface where the polyimide film 106 and the wiring 12 are present. This silicon etching resist 16 is not patterned. Similarly, a silicon etching resist 16 is formed on a surface of the silicon substrate 105 where the polyimide film 106 and the wiring 12 are not provided, and patterning for the mirror opening 103 is performed on this side.
[0054]
Next, as shown in FIG. 6B, such a silicon substrate 105 is subjected to crystal anisotropic etching with, for example, an aqueous potassium hydroxide solution to form a mirror opening 103. Then, both sides of the silicon etching resist 16 are removed with a resist stripper or the like.
[0055]
Thereafter, as shown in FIG. 6C, an electrode film 10 of chromium (Cr) or the like is formed by sputtering or vapor deposition. At this time, the metal wiring 20 is used to prevent the already formed wiring 12 from being covered with the electrode film 10. Note that the alignment accuracy of the metal mask 20 may be such that the metal mask 20 does not cover the mirror opening 103 and the metal mask 20 covers the wiring 12 as in photolithography using a semiconductor device. No high-precision alignment accuracy is required, and the alignment can be easily performed using an alignment device for the metal mask 20 and the silicon substrate 105 or a stereo microscope.
[0056]
According to the fifth embodiment, it is easier to pattern the electrode film 10 with higher positional accuracy than the metal mask method described in the fourth embodiment, and The yield is also high when alignment is required.
[0057]
Further, since the electrode film 10 and the wiring 12 may be made of the same material or different materials, they can be properly used depending on the purpose and application.
[0058]
Further, wrinkles are hardly generated in the diaphragm region, and the wiring 12 can be formed with high positional accuracy.
[0059]
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
[0060]
In the first to fifth embodiments, the wiring is formed by patterning the electrode film. However, the sixth embodiment is an example in which a cut is formed.
[0061]
Here, as the diaphragm structure according to the sixth embodiment, an upper substrate of a deformable mirror will be described as an example.
[0062]
FIG. 7A is a perspective view of the upper substrate 101, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
[0063]
That is, the upper substrate 101 is composed of a frame portion and a mirror opening portion 103 formed on a single crystal silicon substrate 105, and a polyimide film 106 and an electrode film 10 which are at least two layers of thin films formed over the entire surface of the silicon substrate 105. And a diaphragm formed in the mirror opening 103.
[0064]
At least one of the two thin films, the electrode film 10 in the sixth embodiment, is patterned to form cuts 22.
[0065]
In the sixth embodiment in which such notches 22 are formed, the rigidity of the mirror opening 103 is locally reduced as compared with the case where the electrode film 10 is formed on the entire mirror opening 103 of the deformable mirror. It becomes small and it becomes easy to obtain a desired shape.
[0066]
7A and 7B, for example, in the method of manufacturing the wiring 12 according to the second to fourth embodiments described above, instead of patterning the shape of the wiring 12, the notch 22 is used. Can be formed by patterning the shape of. As described above, the manufacturing methods described in the second to fourth embodiments are preferable, but it is needless to say that the manufacturing methods are not limited to these manufacturing methods, and the manufacturing methods described in the fifth embodiment can also be used.
[0067]
The number of cuts 22 to be formed is not limited.
[0068]
Furthermore, the shape of the notch 22 and the manner of arrangement are not limited. For example, a cut may be made in a spiral shape, or a cut may be made in an arc shape.
[0069]
Further, the present invention is not limited to the configuration shown in FIGS. 7A and 7B, and the wiring 12 shown in FIGS. Of course, it may be formed.
[0070]
Thus, according to the sixth embodiment, the rigidity of the mirror opening 103 is locally reduced as compared with the case where the electrode film 10 is formed on the entire mirror opening 103 of the deformable mirror. It becomes easy to obtain a desired shape.
[0071]
The deformable mirror changes the focal length of the reflected light in accordance with a change in the shape of the mirror opening 103. According to the sixth embodiment, the mirror opening 103 can be further deformed. Therefore, it is possible to provide a deformable mirror having a large amount of change in the focal length.
[0072]
Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and applications are possible within the scope of the present invention. is there.
[0073]
That is, in the first to sixth embodiments, the upper substrate of the deformable mirror has been described as an example. However, the diaphragm structure of the present invention is not limited to this. For example, a micro valve or a micro pump may be used. It can be applied to other diaphragm structures.
[0074]
In the first to sixth embodiments, only one diaphragm region is shown for one substrate, but the number of diaphragm regions is not limited to this.
[0075]
Further, a pattern extending over the diaphragm region and a region other than the diaphragm region may be patterned on the electrode film.
[0076]
Further, the wiring, coil and yoke may be formed by patterning the electrode film in the diaphragm area. An example of such a configuration is to manufacture an electromagnetic coil that drives a diaphragm region with an electromagnetic force.
[0077]
Further, in the description of the manufacturing method described in the second to fifth embodiments, the description is made using the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B, but the present invention is not limited to this. However, the present invention can be used as, for example, the manufacturing method of the sixth embodiment, or can be used as the manufacturing method of manufacturing the coil, yoke, and the like described in the texts of FIGS. 1A and 1B. Is also possible.
[0078]
Further, the alignment mark described in the second embodiment may be formed by patterning the electrode film by the manufacturing method described in the third to fifth embodiments. When such alignment marks are formed, there is an operational effect that, for example, in a bonding structure including at least one diaphragm structure such as an upper substrate and a lower substrate, bonding can be performed with good positional accuracy.
[0079]
In all of the above embodiments, the electrode film is formed of a metal film such as chromium (Cr), but is not limited to chromium, and may be copper (Cu) or gold (Au).
[0080]
Further, the electrode film is not limited to a single layer, and may include a plurality of electrode films such as a laminate of chromium (Cr) and gold (Au) or a laminate of titanium (Ti), platinum (Pt), and gold (Au). An electrode film having a laminated structure composed of Further, the film forming method may be different for each layer.
[0081]
When a material having high reflectivity such as aluminum is formed on the surface of the mirror opening on the side having the silicon substrate, a reflecting mirror having high reflectivity can be formed in the diaphragm region.
[0082]
Further, it is desirable to form the electrode film after forming the mirror opening as described in the second, fourth and fifth embodiments, for example. Further, in the case where a wiring or the like is formed in the diaphragm region by patterning, or in the case where a cut is formed as in the sixth embodiment, the electrode film is formed as in the second and fourth embodiments. It is desirable to form the film after forming the mirror opening. This is because, as described above, if the electrode film is formed after the mirror opening is formed, the electrode film does not receive stress from the silicon substrate from the beginning, and as a result, wrinkles occur in the diaphragm region. This is because it becomes difficult. However, when the polyimide film is relatively thick and has high rigidity, the mirror opening may be formed after forming the electrode film as in the third embodiment, for example. In this case, the thick and highly rigid polyimide film eliminates the influence of the stress on the electrode film, so that wrinkles are less likely to occur in the diaphragm region.
[0083]
Further, instead of the polyimide film, silicone rubber, Cytop (registered trademark), or a resist may be used. In this case, the film forming method may be, for example, a varnish-like material such as polyimide, silicone rubber, CYTOP (registered trademark), or a resist if spin coating or a printing method, or a sheet-like material such as silicone rubber or a resist. Any method such as forming a film with a laminator may be used.
[0084]
Further, an arbitrary thin film may be formed as a third thin film on one or both surfaces of the polyimide film in the diaphragm region. As the third thin film, for example, a silicon oxide film (SiO ₂ Film), and a metal thin film such as aluminum (Al) or gold (Au). SiO ₂ When the film is formed, there are effects such as surface protection and prevention of oxidation of the electrode film. On the other hand, in the case of a metal thin film such as aluminum (Al) or gold (Au), a reflecting mirror having high reflectivity can be formed in the diaphragm region. In the case where visible light is reflected, aluminum is preferable. Further, a nitride film may be formed as a protective film for the polyimide film.
[0085]
In this case, such a third thin film may be formed on the entire substrate including the diaphragm region, or may be formed only on the diaphragm region.
[0086]
Note that the polyimide film, the electrode film, and the third thin film need not be formed on the entire surface, but may be partially patterned. In addition, any patterning method may be used.
[0087]
Further, the present invention is not limited to the silicon substrate as in the above embodiment, but may be a compound semiconductor substrate, a printed wiring board, a glass / epoxy substrate, a glass substrate, or the like.
[0088]
Further, the shape of the silicon substrate is not limited to the shape of a general semiconductor wafer, and may be a square plate, a circle having no orientation flat, notch, or the like.
[0089]
In the manufacturing methods described in the second to fifth embodiments, the etching of the silicon substrate is not limited to the one using potassium hydroxide, but may be an anisotropic etching such as RIE.
[0090]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, at least one of the at least two thin films formed over the entire surface of the substrate is patterned to form a wiring pattern and the like, thereby realizing multifunctionality. The diaphragm structure which can be provided can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view illustrating a configuration of an upper substrate as a diaphragm structure according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. FIG.
FIG. 2 is a view showing a series of manufacturing steps for describing a specific method of patterning a thin film according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a lift-off sacrificial layer having an inverted taper shape.
FIG. 4 is a view showing a series of manufacturing steps for describing a specific method of patterning a thin film according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a series of manufacturing steps for describing a specific method of patterning a thin film according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a series of manufacturing steps for describing a specific method of patterning a thin film according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7A is a perspective view showing a configuration of an upper substrate as a diaphragm structure according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 6A. FIG.
FIG. 8 is an exploded perspective view showing a configuration of a deformable mirror as a conventional diaphragm bonding structure for bonding a plurality of substrates including at least a diaphragm structure.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electrode film, 12 ... Wiring, 14, 14 '... Lift-off sacrifice layer, 16 ... Resist for silicon etching, 18 ... Resist for electrode film etching, 20 ... Metal mask, 22 ... Notch, 101 ... Upper substrate, 103 ... Mirror Opening, 105: silicon substrate, 106: polyimide film.

Claims

A diaphragm structure having at least a frame and an opening formed in the substrate, and a diaphragm formed in the opening by at least two layers of thin films formed over the entire surface of the substrate,
A diaphragm structure, wherein at least one of the two thin films is patterned.

The diaphragm structure according to claim 1, wherein the patterning on the thin film is performed by a lift-off method.

The diaphragm structure according to claim 1, wherein the patterning on the thin film is performed by a metal mask method.

The diaphragm structure according to claim 1, wherein the patterning on the thin film is performed by photoetching.

The diaphragm structure according to claim 1, wherein the patterning on the thin film is performed by a printing method.

The diaphragm structure according to any one of claims 1 to 5, wherein a new thin film is formed separately from the patterned thin film by a pattern protection mask method.