JP2008235254A - 駆動マイクロシステム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ピボットアームの回転が制御可能となるような、ピボットアームの開き行程端制止部を備える駆動マイクロシステムを実現する。
【解決手段】駆動マイクロシステム1は、平坦な基板2上に形成されており、ヒンジ4の周りを回転するように取り付けられたピボットアーム3と、前記基板2上に配置された静止コンタクトパッド6と、前記ピボットアーム3の開き行程端制止部7とを備える。前記行程端制止部7は、前記ピボットアーム3の関節端3cと自由端3dとの間において、前記ピボットアーム3の上方に、前記ピボットアーム3から距離を置いて配置された頭部9を備える。前記制止部7の下部部分は、前記基板2に接続されており、前記ヒンジ4と前記静止コンタクトパッド6との間において、前記ピボットアーム3の側方に配置される。
【選択図】図3
【解決手段】駆動マイクロシステム1は、平坦な基板2上に形成されており、ヒンジ4の周りを回転するように取り付けられたピボットアーム3と、前記基板2上に配置された静止コンタクトパッド6と、前記ピボットアーム3の開き行程端制止部7とを備える。前記行程端制止部7は、前記ピボットアーム3の関節端3cと自由端3dとの間において、前記ピボットアーム3の上方に、前記ピボットアーム3から距離を置いて配置された頭部9を備える。前記制止部7の下部部分は、前記基板2に接続されており、前記ヒンジ4と前記静止コンタクトパッド6との間において、前記ピボットアーム3の側方に配置される。
【選択図】図3
Description
本発明は、平坦な基板上に形成された駆動マイクロシステム(actuation microsystem)であって、少なくとも、前記基板上に形成されたヒンジの周りを回転するように取り付けられた、ピボットアームと、前記基板の上面に配置されており、前記ピボットアームに固着された少なくとも1つの可動コンタクトパッドと接触するように動作する、第1の静止コンタクトパッドと、前記ピボットアームの開き行程端制止部(end of opening travel stop)と、を備える駆動マイクロシステムに関する。
本発明はまた、このような1つのマイクロシステムを製造する方法に関する。
米国特許出願第2003/0173957号、米国特許出願第2005/0083156号、及び米国特許第6750745号の各々には、駆動マイクロシステム、より詳細には、可動磁性素子を用いた電気回路遮断デバイスが記載されている。このようなデバイスは、マイクロエレクトロニクス分野において開発された、集積化能力の優れたプロセスにより製造される。これにより、良好な製造管理を維持しながら製造コストを低減することが意図される。
図1に極めて概略的に示すように、先行技術によるこのような駆動マイクロシステム1は、平坦な基板2上に実現され、該駆動マイクロシステム1は、基板2により支持されたヒンジ4の周りを回転するように連結され取り付けられた、ピボットアーム3を備える。ピボットアーム3は例えば、基板2に垂直に上方向に向けられた垂直磁力Fにより駆動され、該ピボットアーム3は、該ピボットアーム3の下面に固着され、且つ、基板2の上面に形成された静止コンタクトパッド6と接触するように設計された、可動コンタクトパッド5を備える。
ピボットアーム3の回転の阻止の問題が取り上げられている。当該問題は特に、ヒンジ4の高さで弾性限界を課し、マイクロシステム1の急速な経時劣化をもたらすようなピボットアーム3の過度な変形を防止する、ことを目的として取り上げられている。特に、米国特許出願第2005/0083156号には、ピボットアーム3の開き(opening)を制御するために、阻止機構(blocking mechanism)、例えば、行程端制止部(end-of-travel stop)を用いる必要性が記載されている。図1に示すように、ピボットアーム3の開き行程端制止部7は、基板2上に実現され、ヒンジ4のほぼ後部に配置される。そして、可動コンタクトパッド5を備える端部と反対側のピボットアーム3の端部は、開き行程端制止部7の端部に押し当たり、ピボットアーム3の回転を防止する。
しかし、このタイプの制止部は、その目的が単にピボットアームの大まかな位置決めを実現することにあり、ヒンジに加えられる力を効果的に制限するものではないため、不十分である。
米国特許A1−2709791の文献には、可動素子の動きを制限する制止デバイスを備えるスイッチの実現態様が記載されている。
米国特許出願第2003/0173957号
米国特許出願第2005/0083156号
米国特許第6750745号
米国特許A1−2709791
"Effect of width on the stress-induced bending of micromachined bilayer cantilevers" by Max Ti-Kuang Hou et al. (J. Micromech. Microeng. 13 (2003) pp.141-148)
"Curled micro-cantilevers using benzocyclobutene polymer and Mo for wafer level probing" by Si-Hyung Lee et al. (Sensors and Actuators A 121 (2005) pp.472-479)
本発明の目的は、上述の全ての欠点を改善すると共に、効果的で、マイクロシステムの動作を損なわず、ピボットアームの回転が制御可能となるような、ピボットアームの開き行程端制止部、を備える駆動マイクロシステムを実現することである。
本発明によれば、この目的は、添付の特許請求の範囲により達成され、より詳細には、前記基板上に形成された前記行程端制止部が、
前記ヒンジ上の前記ピボットアームの関節端(articulation end)と、前記可動コンタクトパッドを備える前記ピボットアームの自由端(free end)との間において、前記ピボットアームの上方に、前記ピボットアームから距離を置いて配置されている上部部分と、
前記基板に接続されており、前記ヒンジと前記静止コンタクトパッドの間において、前記ピボットアームの側方に配置されている下部部分と、
を備えることにより達成される。
前記ヒンジ上の前記ピボットアームの関節端(articulation end)と、前記可動コンタクトパッドを備える前記ピボットアームの自由端(free end)との間において、前記ピボットアームの上方に、前記ピボットアームから距離を置いて配置されている上部部分と、
前記基板に接続されており、前記ヒンジと前記静止コンタクトパッドの間において、前記ピボットアームの側方に配置されている下部部分と、
を備えることにより達成される。
本発明の更なる目的は、簡単で、迅速で、経済的な、このような1つのマイクロシステムを製造する方法、を提供することである。
その他の利点及び特徴は、専ら非限定的な例として与えられ、且つ、添付の図面に示された、本発明の具体的な実施形態についての以下の説明からより明瞭となろう。
図2から図8に示す本発明の第1の具体的な実施形態において、本発明の駆動マイクロシステム1は例えば、2つの長手方向エッジ3a及び3bを有する板状の形状のピボットアーム3を備え、該ピボットアーム3は、関節端3cの高さにて、ヒンジ4の周りを回転するように取り付けられている。ピボットアーム3は例えば、2つの可動コンタクトパッド5を備え、該2つの可動コンタクトパッド5は、関節端3cの反対側のピボットアーム3の自由端3dの高さに配置され、ピボットアーム3の下面に固着され、例えば、基板2の上面に形成された2つの静止コンタクトパッド6と接触するように動作するよう設計されている。
マイクロシステム1は例えば、ピボットアーム3の2つの開き行程端制止部7a、7bを備え(図2)、該2つの開き行程端制止部7a、7bは、基板上に形成されており、ピボットアーム3の両側に配置されている。該2つの開き行程端制止部7a、7bにはそれぞれ、ピボットアーム3の長手方向エッジ3a、3bが押し当たり、ピボットアーム3の回転を阻止する。
図2及び図3に関し、以下の説明は、行程端制止部積層体(end of travel stop course)7に関係しており、行程端制止部7a、7bの両方に当てはまる。行程端制止部7は、脚部8と、制止部を定める頭部9とを備え、当該頭部9は、ほぼキノコの形をしており、ピボットアーム3の対応する長手方向エッジ3a、3bの上部に少なくとも一部が突出している。制止部7の脚部8は、基板2上に形成されたヒンジ4と静止コンタクトパッド6との間に配置されており(図2)、脚部8は、3つの部分により形成されている。
図3において、脚部8の第1の部分は、基板2上に形成された支持パッド10であり、ヒンジ4と同じ材料から形成することが好ましく、特に、後述の製造方法においてエッチングによりピボットアーム3を切り離す際に劣化しないような材料、から形成することが好ましい。脚部8の第2の部分は、支持パッド10を延長する台座11であり、ピボットアーム3と同じ材料から形成することが好ましい。脚部8の第3の部分は、頭部9の支持部分12であり、頭部9と同じ材料から形成することが好ましい。
行程端制止部7の頭部9は例えば、キノコの頭部の特徴的形状をほぼ定めるような凸形の形状であり、ピボットアーム3の回転を阻止し、これによりピボットアーム3の開きに対する行程端制止部として作用するよう、関連するピボットアーム3の長手方向エッジ3a、3bの上部に突出している。行程端制止部7の頭部9の特徴的なキノコ頭部形状は、この種の方法に適合する材料の電解析出により得るのが有利であり、特に、後述のマイクロシステムの切り離しを可能にするエッチングステップ、に耐え得るような金属材料の電解析出により得るのが有利である。
例えば、頭部9、及び頭部9の支持部分12は、鉄、ニッケル、金、クロム、又はこれらの材料の少なくとも2つを含む合金で形成される。頭部9の支持部分12の厚さは、約1μmから5μmである。ピボットアーム3は、強磁性材料の層、例えば、ニッケルと鉄との合金の層から構成され、ピボットアーム3の厚さは、約5μmから10μmである。支持パッド10及びヒンジ4は、クロム、ニッケル、金、クロムとニッケルとの合金、又はニッケルと金との合金で形成され、有利には、クロムとニッケルと金との合金で形成される。
更に、制止部7の頭部9は例えば、凸状の円形の形状であり、支持部分12の幅よりも約2μmの距離dだけ大きい直径を有する。このような寸法により、ヒンジ4の周りのピボットアーム3の回転について決まる所定の開き角度(opening angle)を、ピボットアーム3が上昇して行程端制止部7の頭部9により形成された制止部に当たるまでの角度、とすることが可能になる(図3)。
図2及び図3に示すような本発明のマイクロシステム1を製造する方法について、図4から図8に関連付けて、より詳細に説明する。図4において、該方法は、第1のステップで、基板2の上面に複数の静止コンタクトパッド6を形成することと、次に、第2のステップで、ヒンジ4と、複数の行程端制止部7の脚部8の支持パッド10(図3)とを、好ましくは同時に形成することとを含む。複数の支持パッド10は、基板2及び先に形成された複数の静止コンタクトパッド6上に堆積された、同じ1つの材料(例えば、クロム、ニッケル、金、又はクロムとニッケルとの合金)から形成された第1の層をパターニングすることにより、ヒンジ4と複数の静止コンタクトパッド6との間に形成される。
次いで図4において、第3のステップで、犠牲層13(例えばシリコン酸化物(SiO2)で形成され、例えばプラズマ化学気相成長法(PECVD)により形成される)が、ヒンジ4、複数の支持パッド10、及び複数の静止コンタクトパッド6の周りに形成される。次いで第4のステップでは、関連する静止コンタクトパッド6と接触するように設計された、少なくとも1つの可動コンタクトパッド5を、ピボットアーム3の下面に形成するため、犠牲層13上に導電層(例えば、金、ニッケル、クロム、白金、又はルテニウムで形成され、約0.1μmから1μmの厚さを有する)が堆積される。
次いで図4において、該方法は、第5のステップで、導電層14(犠牲層13上に堆積され、特に、電解成長による堆積が可能になるようにパターニングされている)から形成された第2の層内に、ピボットアーム3を形成することを含む。第2の層は例えば、ニッケルと鉄との合金で形成される。導電層14は例えば、ニッケル、金、又はニッケルと鉄との合金で形成され、約0.1μmの厚さを有する。より詳細には、第5のステップは、フォトレジストマスク15(例えば、約5μmから10μmの厚さを有する)を導電層14上に堆積することを含み、マスク15は、製造対象のピボットアーム3及び(支持パッド10を延長する)台座11の所定の形状に従って、部分的に開口している。ピボットアーム3と、行程端制止部7の脚部8の台座11は、例えば、ニッケルと鉄との合金の層の電解析出により、同時に形成するのが有利である。
図5及び図6において、導電層14は、台座11の電気的接触を保つよう、マスクを用いて必要な形状にエッチングするのが有利である(図5)。次に、マスク16(例えば、フォトレジストで形成される)が、ピボットアーム3及び台座11上に堆積される。次に、マスク16が、台座11の高さに開口17を形成するようにエッチングされる(図6)。
次いで、第3の層(例えば、ニッケルと鉄との合金で形成される)が堆積される。第3の層は例えば、先ず、制止部7の脚部8の第3の部分を構成する頭部9の支持部分12を形成するため、マスク16の上限まで電解析出により堆積され、次に、行程端制止部7の頭部9を形成するため、ピボットアーム3の上部に材料をあふれさせることにより堆積される。
次いで、図7及び図8において、マスク16が(例えばエッチングにより)除去され(図7)、次いで、導電層14の残りもエッチングにより除去される。最後に、第6のステップで、犠牲層13が(例えばフッ化水素酸を用いたエッチングにより)除去され、ピボットアーム3が切り離される。このように、図2、図3、及び図8に概略的に示すマイクロシステム1は、マイクロシステム1自体の製造ステップに統合された、マイクロエレクトロニクスでは一般的な製造ステップにより、簡単な方法で行程端制止部7を製造することにより得られる。これにより、時間の観点、特に、製造コストの観点での恩恵が得られる。
図9から図13に示す本発明の代替実施形態において、本発明の駆動マイクロシステム1は、図2から図8に示すマイクロシステム1とは、ピボットアーム3の開き行程端制止部7の形状が異なっている。
図9及び図10において、行程端制止部7は、応力が加えられた2つの側方枝路(lateral branch)18を含むフレームを定めるほぼU字形状であり、該2つの側方枝路18は、横断枝路(transverse branch)19により繋がっており、該横断枝路19は、該2つの側方枝路18の材料と同じ又は異なる材料から形成可能である。より詳細には、横断枝路19は、フッ化水素酸に対して不溶性の任意の絶縁材料、半導体材料、又は導電材料から形成され、例えば、窒化シリコン、シリコン、ニッケル、クロム、金、又はニッケル,クロム,金ベースの任意の合金から形成される。
「応力が加えられた」という用語は、少なくとも行程端制止部7の側方枝路18が、異なる材料による複数の層、即ち、異なる熱膨張係数又は異なる応力状態を有する材料による複数の層から構成されることを意味する。これにより、特にMax Ti-Kuang Hou et al. による論文 "Effect of width on the stress-induced bending of micromachined bilayer cantilevers" (J. Micromech. Microeng. 13 (2003) pp.141-148) や、Si-Hyung Lee et al. による論文 "Curled micro-cantilevers using benzocyclobutene polymer and Mo for wafer level probing" (Sensors and Actuators A 121 (2005) pp.472-479)に記載されているように、応力の解放後にそれらの変形が生じ、特に、それらが、大きく持ち上げられた位置になりそこに留まることが可能になる(図10及び図13)。
図9及び図10において、側方枝路18は、長手方向エッジ3a、3bと平行にピボットアーム3の両側に配置されており、対応する支持パッド20により基板2に接続された第1の端部と、横断枝路19に接続された第2の端部とを有している。複数の支持パッド20は、ヒンジ4と複数の静止コンタクトパッド6の間において、ピボットアーム3の側方に配置されており(図9)、行程端制止部7の側方枝路18は、横断枝路19がヒンジ4の反対側に位置するように向けられている(図10)。
側方枝路18は、上方向に曲げられており(図10)、横断枝路19は、ヒンジ4に連結されたピボットアーム3の端部3cと、可動コンタクトパッド5と関連するピボットアーム3の自由端3dとの間において、ピボットアーム3の上方に、ピボットアーム3から距離を置いて配置されている。
横断枝路19を、ピボットアーム3の上方に配置し、ピボットアーム3の回転を阻止する制止部として働かせる、ことを可能にするような、側方枝路18の特定の持ち上げ形状は、特に、後述のように、行程端制止部7の製造に用いられる、応力が加えられた材料によるものである。
従って、図9から図13に示す具体的な実施形態において、少なくとも行程端制止部7の側方枝路18は、応力が加えられた複数の層の積層体、好ましくは、金属層とポリマー層との積層体、又は金属層と窒化シリコンとの積層体から構成される。
例えば、行程端制止部7を構成する積層体は、ニッケルの層(例えば約0.1μmの厚さを有する)と、窒化シリコンの層(約0.2μmの厚さを有する)から構成される。更に、前記のように、ピボットアーム3は好ましくは、強磁性材料の層(例えば、ニッケルと鉄との合金で形成され、約5μmから10μmの厚さを有する)から構成される。
例えば、行程端制止部7が特に、ディファレンシャリーに応力が加えられた複数の層の積層体、即ち、異なる熱膨張係数又は異なる応力状態を有する複数の層の積層体から構成される場合、行程端制止部7は、モリブデン層とベンゾシクロブテン層(より一般的にはBCBと呼ばれる)との積層体から構成可能である。応力による変形メカニズムは、これらの層を形成する方法や、これらの層のメカニカルな特性に極めて密接に関係するため、数値シミュレーションにより得られるデバイスの寸法は、実際には全く妥当なものとならない。よって、厚さに関する逐次反復手法や、段階的に異なる形状の組を比較することにより、所与の高さで阻止を行うことが可能な形状を定めることができる。
図9及び図10に示すような本発明のマイクロシステム1を製造する方法について、図11から図13に関連付けて、より詳細に説明する。該方法は、先の代替実施形態と同様の6つのステップを含むが、行程端制止部7の作製が、第3のステップと第4のステップとの間、即ち、犠牲層21を形成した(図11)後において、ピボットアーム3に関連付けられる可動コンタクトパッド5を形成するために導電層を形成する(図12)前に、実行される。
従って、該方法は先ず、図11において、行程端制止部7の複数の側方枝路18の支持パッド20を形成することを含み、好ましくは、ピボットアーム3が回転するように取り付けられるヒンジ4を同時に形成することを含む。次に、犠牲層21(例えば、シリコン酸化物で形成され、約1μmから5μmの厚さを有する)が、例えばPECVDによって堆積される。次に、応力が加えられる複数の層の積層体が、犠牲層21上に堆積され、行程端制止部7に求められる形、即ち、U字形状のゲートフレームの形にエッチングされる(図9)。
次いで、図12では、第4のステップに対応して、犠牲層21上に導電層14が堆積され、次いで、前記のように、ピボットアーム3が、行程端制止部7の複数の側方枝路18の間において、例えば電解成長によって、導電層14上に形成される。
最後に、図13に示すように、犠牲層21が除去された後、行程端制止部7を構成する複数の層の積層体内の応力により、行程端制止部7が、横断枝路19及び側方枝路18と共に上昇し、横断枝路19はその結果、ピボットアーム3の垂直方向の運動(travel)を機械的に制限し、側方枝路18は上方向に曲がる。これにより、横断枝路19は、ピボットアーム3の自由端3dと、ヒンジ4に連結された端部3cとの間において、ピボットアーム3の自由端3dの上方に位置することになる。
このように、上述のいずれの実施形態においても、本発明のマイクロシステム1は、効果的な行程端制止部7を備え、当該制止部7は、ピボットアーム3の関節端3cと自由端3dと間において、ピボットアーム3の上方に、ピボットアーム3から距離を置いて配置され、当該制止部7の上部部分の高さと位置に応じて、ピボットアーム3の回転が制限される。そのため、ピボットアーム3に対する行程端制止部7の高さと位置が、ピボットアーム3の開き角度(即ち、ピボットアーム3が可能な回転の大きさ)を決定し、ピボットアーム3の阻止は、ピボットアーム3の上に張り出して位置する制止部7の一部分に押し当たることによって得られる。
更に、図2及び図3に示す実施形態(第1の代替実施形態)、又は図9及び図10に示す実施形態(第2の代替実施形態)のいずれにおいても、このようなマイクロシステム1の主な利点は、行程端制止部7の作製が、行程端制止部7がどのような形状であっても、マイクロシステム1自体の作製ステップに統合されることにある。このように、本発明の方法は、ピボットアーム3を支持する基板2上への行程端制止部7の作製を、ピボットアーム3の作製過程において、マイクロエレクトロニクスステップを利用して行う方法を提供する。このように、マイクロシステム1の作製に使用する複数の層を用い、且つ、新しい作製ステップを追加することにより、マイクロシステム支持部内に統合された阻止構造を実現することが可能になり、同時に、ピボットアームの可能な開き角度を制御し、統合化の恩恵を維持することが可能になる。
更に、本発明のこのようなマイクロシステム1(図2から図13)はまた、以下の利点をもたらす。マイクロシステム1は、行程端制止部7に対して、ピボットアーム3を特に機械的に位置決めする必要がない。マイクロシステム1は、マイクロエレクトロニクスにおける一般的な技法により実現され、これにより、得られるマイクロシステム1の寸法のミクロン以内の精度や、製造方法の高い再現性がもたらされる。
よって、本発明によるこのような製造方法(図2から図13)は、特に、マイクロエレクトロニクスにおける一般的な技法を用いることと、行程端制止部の製造がマイクロシステムの製造に統合されることによって、実施が容易となり、追加のコストが生じることもない。更に、基板2上のピボットアーム3の回転の大きさは、ピボットアーム3及び行程端制止部7の作製に用いられるマスクの形状及び寸法を変えるだけで、容易に変更可能である。基板2上のピボットアーム3の回転の大きさは、より詳細には、第1の代替実施形態(図2から図8)においては、脚部8の頭部9の支持部分12の製造に用いられるマスク、第2の代替実施形態(図9から図13)においては、制止部7を構成し応力が加えられる複数の層の積層体の製造に用いられるマスク、の形状及び寸法を変えるだけで、容易に変更可能である。
本発明による、このような駆動マイクロシステム、及びこのような製造方法は、特に、デバイス上の可動素子の運動を、このデバイスに統合された手段により制限する必要がある場合に適用され、より詳細には、スイッチの可動部が変形することがあり、これがスイッチの機械的特性に対して有害となるような場合に適用される。このタイプのスイッチは特に、小型化が信頼性及びコスト低減の利点をもたらすような、家庭用品、自動車、通信といったタイプ等の製品に見出すことができる。
本発明は、上述の種々の実施形態に限定されない。行程端制止部7が、ピボットアーム3の上方にピボットアーム3から距離を置いて配置され、ピボットアーム3の回転を阻止するように設計された上部部分と、基板に接続され、ピボットアーム3の側方に配置された下部部分とを備える限りにおいて、マイクロシステム1は、一般に、基板に固着された任意のタイプの行程端制止部7を、どのような形状及び寸法の行程端制止部7であっても備えることができる。マイクロシステム1は、好ましくは行程端制止部7の製造がマイクロシステム1自体の製造に統合される限りにおいて、任意のタイプの製造プロセスにより実現することが可能である。
1 駆動マイクロシステム
2 基板
3 ピボットアーム
3a 長手方向エッジ
3b 長手方向エッジ
3c 関節端
3d 自由端
4 ヒンジ
5 可動コンタクトパッド
6 静止コンタクトパッド
7 開き行程端制止部
7a 開き行程端制止部
7b 開き行程端制止部
8 脚部
9 頭部
10 支持パッド
11 台座
12 支持部分
13 犠牲層
14 導電層
15 マスク
16 マスク
17 開口
18 側方枝路
19 横断枝路
20 支持パッド
21 犠牲層
2 基板
3 ピボットアーム
3a 長手方向エッジ
3b 長手方向エッジ
3c 関節端
3d 自由端
4 ヒンジ
5 可動コンタクトパッド
6 静止コンタクトパッド
7 開き行程端制止部
7a 開き行程端制止部
7b 開き行程端制止部
8 脚部
9 頭部
10 支持パッド
11 台座
12 支持部分
13 犠牲層
14 導電層
15 マスク
16 マスク
17 開口
18 側方枝路
19 横断枝路
20 支持パッド
21 犠牲層
Claims (18)
- 平坦な基板(2)上に形成された駆動マイクロシステム(1)であって、
少なくとも、
前記基板(2)上に形成されたヒンジ(4)の周りを回転するように取り付けられた、ピボットアーム(3)と、
前記基板(2)の上面に配置されており、前記ピボットアーム(3)に固着された少なくとも1つの可動コンタクトパッド(5)と接触するように動作する、第1の静止コンタクトパッド(6)と、
前記ピボットアーム(3)の開き行程端制止部(7)と、
を備え、
前記基板上に形成された前記行程端制止部(7)は、
前記ヒンジ(4)上の前記ピボットアーム(3)の関節端(3c)と、前記可動コンタクトパッド(5)を備える前記ピボットアーム(3)の自由端(3d)との間において、前記ピボットアーム(3)の上方に、前記ピボットアーム(3)から距離を置いて配置されている上部部分と、
前記基板(2)に接続されており、前記ヒンジ(4)と前記静止コンタクトパッド(6)との間において、前記ピボットアーム(3)の側方に配置されている下部部分と、
を備えることを特徴とする駆動マイクロシステム。 - 前記ピボットアーム(3)は、強磁性材料の層を備えることを特徴とする請求項1に記載のマイクロシステム。
- 前記ピボットアーム(3)は、ニッケルと鉄との合金の層を備えることを特徴とする請求項2に記載のマイクロシステム。
- 前記ピボットアーム(3)の厚さは、約5μmから10μmであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のマイクロシステム。
- 前記行程端制止部(7)の前記上部部分は、
前記ピボットアーム(3)の長手方向エッジ(3a、3b)の上部に少なくとも一部が突出している頭部(9)により形成されており、
前記行程端制止部(7)の前記下部部分は、
前記基板(2)上に形成された支持パッド(10)と、前記支持パッド(10)を延長する台座(11)と、前記頭部(9)の支持部分(12)と、を備える脚部(8)により形成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のマイクロシステム。 - 前記支持パッド(10)は、前記ヒンジ(4)と同じ材料から形成されており、
前記台座(11)は、前記ピボットアーム(3)と同じ材料から形成されており、
前記頭部(9)の前記支持部分(12)は、前記頭部(9)と同じ材料から形成されている、ことを特徴とする請求項5に記載のマイクロシステム。 - 前記行程端制止部(7)の前記頭部(9)と、前記行程端制止部(7)の前記頭部(9)の前記支持部分(12)は、電解析出により得られた材料から形成されていることを特徴とする請求項5又は6に記載のマイクロシステム。
- 前記行程端制止部(7)の前記頭部(9)の前記支持部分(12)の厚さは、約1μmから5μmであることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載のマイクロシステム。
- 2つの行程端制止部(7a、7b)を備え、前記2つの行程端制止部(7a、7b)は、前記ピボットアーム(3)の長手方向エッジ(3a、3b)のそれぞれの側に配置されていることを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項に記載のマイクロシステム。
- 前記行程端制止部(7)は、応力が加えられた2つの側方枝路(18)を備えるU字形状であり、前記2つの側方枝路(18)は、前記行程端制止部(7)の前記下部部分を形成しており、前記ピボットアーム(3)のそれぞれの側に配置されており、上方向に曲げられており、前記行程端制止部(7)の前記上部部分を形成する横断枝路(19)に接続されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のマイクロシステム。
- 前記行程端制止部(7)の前記側方枝路(18)は、応力が加えられた複数の層の積層体により構成されていることを特徴とする請求項10に記載のマイクロシステム。
- 前記行程端制止部(7)の前記側方枝路(18)は、金属層とポリマー層との積層体により構成されていることを特徴とする請求項11に記載のマイクロシステム。
- 前記行程端制止部(7)の前記側方枝路(18)は、金属層と窒化シリコン層との積層体により構成されていることを特徴とする請求項11に記載のマイクロシステム。
- 前記行程端制止部(7)の前記側方枝路(18)は、厚さが約0.1μmのニッケル層と、厚さが約0.2μmの窒化シリコン層とにより構成されていることを特徴とする請求項13に記載のマイクロシステム。
- 前記行程端制止部(7)の前記側方枝路(18)は、モリブデン層とベンゾシクロブテン層との積層体により構成されていることを特徴とする請求項11に記載のマイクロシステム。
- 前記横断枝路(19)は、応力が加えられた複数の層の積層体により構成されていることを特徴とする請求項10乃至15のいずれか1項に記載のマイクロシステム。
- 請求項5乃至9のいずれか1項に記載のマイクロシステム(1)を製造する方法であって、
前記基板(2)上に少なくとも1つの静止コンタクトパッド(6)を形成する第1のステップと、
前記基板(2)及び前記静止コンタクトパッド(6)上に堆積された第1の層内に、ヒンジ(4)を形成すると共に、前記ヒンジ(4)と前記静止コンタクトパッド(6)との間において、前記制止部(7)の少なくとも1つの支持パッド(10)を形成する第2のステップと、
前記ヒンジ(4)、前記支持パッド(10)、及び前記静止コンタクトパッド(6)の間に、犠牲層(13)を形成する第3のステップと、
導電層内に少なくとも1つの可動コンタクトパッド(5)を形成する第4のステップと、
前記可動コンタクトパッド(5)及び前記犠牲層(13)上に堆積された導電層(14)から、第2の層を電解成長させることにより、ピボットアーム(3)を形成する第5のステップと、
前記犠牲層(13)を除去する第6のステップと、
を順々に含み、
前記第5のステップと前記第6のステップとの間に、
前記第2の層内に、前記ピボットアーム(3)と同時に、前記支持パッド(10)を延長する台座(11)を形成するステップと、
マスク(16)の堆積及びエッチングにより、前記台座(11)の高さに開口(17)を形成するステップと、
第3の層の堆積及びパターニングにより、前記ピボットアーム(3)の前記行程端制止部(7)の頭部(9)の支持部分(12)と、前記ピボットアーム(3)の前記行程端制止部(7)の頭部(9)とを形成するステップと、
前記マスク(16)を除去するステップと、
を順々に含むことを特徴とする方法。 - 請求項10乃至16のいずれか1項に記載のマイクロシステム(1)を製造する方法であって、
前記基板(2)上に少なくとも1つの静止コンタクトパッド(6)を形成する第1のステップと、
前記基板(2)及び前記静止コンタクトパッド(6)上に堆積された第1の層内に、ヒンジ(4)を形成すると共に、前記ヒンジ(4)と前記静止コンタクトパッド(6)との間において、前記制止部(7)の少なくとも1つの支持パッド(20)を形成する第2のステップと、
前記ヒンジ(4)、前記支持パッド(20)、及び前記静止コンタクトパッド(6)の間に、犠牲層(21)を形成する第3のステップと、
導電層内に少なくとも1つの可動コンタクトパッド(5)を形成する第4のステップと、
前記可動コンタクトパッド(5)及び前記犠牲層(21)上に堆積された導電層(14)から、第2の層を電解成長させることにより、ピボットアーム(3)を形成する第5のステップと、
前記犠牲層(21)を除去する第6のステップと、
を順々に含み、
前記第3のステップと前記第4のステップとの間に、応力が加えられた複数の層の積層体の堆積及びパターニングにより、2つの側方枝路(18)を備えるU字形状の行程端制止部(7)を形成することを含み、前記2つの側方枝路(18)は、横断枝路(19)により接続され、前記2つの側方枝路(18)の各々は、支持パッド(20)に固着された端部を有し、
前記第6のステップにおいて前記犠牲層(21)を除去することにより、前記横断枝路(19)を、前記ピボットアーム(3)の自由端(3d)の上方に持ち上げることを特徴とする方法。
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