JP2011140072A - 薄膜部材の曲げ加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】薄膜部材30にあって支持層20により一部の面積領域は支持されているが、当該支持層20により支持されていない部分に、支持層20から離れ、浮いた状態で先端自由端41に向かうように形成された所定平面形状の片持ち梁40があり、この片持ち梁40を曲げ加工するに際し、少なくとも片持ち梁40の部分は二層以上の複数の薄膜層31,32が厚味方向に上下に積層された積層構造とし、かつ、上下に隣接する薄膜層31,32同士の材質は互いに異ならせる。
【選択図】図1
Description
(1) 反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:RIE)を始めするドライエッチングプロセスや、酸,アルカリ溶液を用いてのウェットエッチングプロセス等のエッチング技術、
(2) 真空蒸着法やスパッタリング法に代表される成膜技術、
(3) ナノインプリント技術に認められるような微小鋳型を用いた立体構造作製法等による成形技術、
の三手法である。
所望の変形角度を得るためのエネルギには最適値がある。その最適値のマージンは余りなく、せいぜい10keV程度である。ただ、照射量を1015ion/cm2オーダから1016ion/cm2オーダとすると角度変化が飽和する。従って1015ion/cm2オーダ以上のイオン照射を行う場合に限れば、エネルギの最適値のマージンは大きくなり、20keV程となる。
イオンの照射量を増やすと変形角度は大きくなる。材質や膜厚にも依るものの、大概すれば1015ion/cm2オーダから1016ion/cm2オーダの照射量で変形角度は飽和する。例えば基板に対して垂直にイオン照射を施す場合には、基板に対して垂直の90度で変形角度は飽和する。薄膜材質に軽い元素を選び、照射イオンに重い元素を選び、膜厚を20nm程度かそれ以下に薄くした場合には、1014ion/cm2オーダの照射量で90度まで片持ち梁を曲げることはできる。しかし、この極端な膜厚低減化手法は非常に限定的であり、イオンの照射量を低減したいとの要求に応えるとするならば、この対策では不満足で、他の方法が望まれる。
薄膜部材の材質は何であっても大方曲がり得ると言える。モリブデン、タングステン、タンタル、クロム等の金属でも、シリコンに代表される半導体でも、タングステンシリサイド、モリブデンシリサイド、窒化チタン等の化合物でも、同様の制御法で曲げ加工が可能である。質量が軽い材質ほど良く曲がり(少ない照射量で大きな変形角度が得られ)ることも分かっている。
やはり、如何なるイオン種でも片持ち梁を曲げ得る。アルゴンイオン、リンイオン、ヒ素イオン、二フッ化ホウ素イオンにおいてIIB加工が実現可能であることが示されているが、他のイオン種でもそうであることは略々疑いない。また、質量が重いイオンを使った方が良く曲がり、少ない照射量で大きな変形角度が得られるが、ただ、重いイオンを使う程、エネルギの最適値は大きくなる。
薄い方が良く曲がる(少ない照射量で大きな変形角度が得られる)。上記実験中では20nmの薄膜まで開示されているが、さらに薄くすることで必要な照射量はさらに低減できる。しかし、実際にデバイスに応用することを考慮すると既に述べた通り、曲がった片持ち梁の機械的強度の観点から、薄膜化によって照射量を低減する方法には限界がある。
上記のように、これまでの研究では0.5μm、1μmの片持ち梁での実験となっているが、開示されているデータを考慮すると、片持ち梁の長さを長くした方が見かけの変形角度が大きくなることは明らかである。すなわち、曲がり部分の曲率半径の大きさにこだわらなければ、片持ち梁の長さを例えば数10μmと長くすれば、それを垂直に曲げるために必要なイオン照射量は1014ion/cm2オーダで足りる。
支持層により一部の面積領域は支持されているが、当該支持層により支持されていない部分に、支持層から離れ、浮いた状態で先端自由端に向かう所定平面形状の片持ち梁が形成されていて、この片持ち梁が実質的な曲げ加工対象部分となっている薄膜部材に対し、イオン照射をなすことで当該片持ち梁を曲げ加工する薄膜部材の曲げ加工方法であって;
薄膜部材にあって少なくとも片持ち梁は二層以上の複数の薄膜層が厚味方向に上下に積層された積層構造とし、上下に隣接する薄膜層同士の材質は互いに異ならせたこと:
を特徴とする薄膜部材の曲げ加工方法を提案する。
片持ち梁を構成する複数の薄膜層はいずれも、片持ち梁の付け根から先端自由端に至る長さ方向に沿って互いに連続する複数の部分領域から形成され;
各薄膜層内にあって隣接する部分領域同士は材質が異なり、かつ、各部分領域は同じ長さ方向位置で上下に積層関係にある相手方の薄膜層の部分領域の材質とも異なったものであること;
を特徴とする薄膜部材の曲げ加工方法も提案する。
片持ち梁を構成する複数の薄膜層はいずれも、片持ち梁の付け根から先端自由端に至る長さ方向に沿って連続的に材質が異なっており;
各薄膜層は長さ方向の各位置で上下に積層関係にある相手方の薄膜層のその位置での材質とも異なる材質となっていること;
を特徴とする薄膜部材の曲げ加工方法も提案できる。
片持ち梁を構成する複数の薄膜層はいずれも、片持ち梁の付け根から先端自由端に至る長さ方向に沿って互いに連続する複数の部分領域から形成され;
各薄膜層内にあって隣接する部分領域同士は厚味が異なり、かつ、各部分領域は同じ長さ方向位置で上下に積層関係にある相手方の薄膜層の部分領域の厚味とも異なっていること;
を特徴とする薄膜部材の曲げ加工方法も提案する。
片持ち梁を構成する複数の薄膜層の少なくとも一層以上は、片持ち梁の付け根から先端自由端に至る長さ方向に沿ってその厚味がスロープ状に変化すること;
を特徴とする薄膜部材の曲げ加工方法も提案できる。
20 支持層
21 支持層の周縁面
30 薄膜部材
31 第一薄膜層
31-1〜31-3 第一薄膜層の部分領域
32 第二薄膜層
32-1〜32-3 第二薄膜層の部分領域
33 第三薄膜層
33-1〜33-3 第三薄膜層の部分領域
35 第一材質層
36 第二材質層
37 第三材質層
40 片持ち梁
41 片持ち梁の先端自由端
Claims (5)
- 支持層により一部の面積領域は支持されているが、該支持層により支持されていない部分に、該支持層から離れ、浮いた状態で先端自由端に向かう所定平面形状の片持ち梁が形成されていて、該片持ち梁が実質的な曲げ加工対象部分となっている薄膜部材に対し、イオン照射をなすことで該片持ち梁を曲げ加工する薄膜部材の曲げ加工方法であって;
上記薄膜部材にあって少なくとも上記片持ち梁は二層以上の複数の薄膜層が厚味方向に上下に積層された積層構造とし、上下に隣接する該薄膜層同士の材質は互いに異ならせたこと:
を特徴とする薄膜部材の曲げ加工方法。 - 請求項1記載の薄膜部材の曲げ加工方法であって;
上記片持ち梁を構成する複数の上記薄膜層はいずれも、該片持ち梁の付け根から上記先端自由端に至る長さ方向に沿って互いに連続する複数の部分領域から形成され;
上記各薄膜層内にあって隣接する該部分領域同士は材質が異なり、かつ、該各部分領域は同じ長さ方向位置で上下に積層関係にある相手方の上記薄膜層の上記部分領域の材質とも異なったものであること;
を特徴とする薄膜部材の曲げ加工方法。 - 請求項1記載の薄膜部材の曲げ加工方法であって;
上記片持ち梁を構成する複数の上記薄膜層はいずれも、該片持ち梁の付け根から上記先端自由端に至る長さ方向に沿って連続的に材質が異なっており;
該各薄膜層は長さ方向の各位置で上下に積層関係にある相手方の上記薄膜層のその位置での材質とも異なる材質となっていること;
を特徴とする薄膜部材の曲げ加工方法。 - 請求項1記載の薄膜部材の曲げ加工方法であって;
上記片持ち梁を構成する複数の上記薄膜層はいずれも、該片持ち梁の付け根から上記先端自由端に至る長さ方向に沿って互いに連続する複数の部分領域から形成され;
該各薄膜層内にあって隣接する該部分領域同士は厚味が異なり、かつ、該各部分領域は同じ長さ方向位置で上下に積層関係にある相手方の上記薄膜層の上記部分領域の厚味とも異なっていること;
を特徴とする薄膜部材の曲げ加工方法。 - 請求項1記載の薄膜部材の曲げ加工方法であって;
上記片持ち梁を構成する複数の上記薄膜層の少なくとも一層以上は、該片持ち梁の付け根から上記先端自由端に至る長さ方向に沿ってその厚味がスロープ状に変化すること;
を特徴とする薄膜部材の曲げ加工方法。
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