JP2744877B2 - マイクロ・ミニチュア構造の組立方法 - Google Patents
マイクロ・ミニチュア構造の組立方法Info
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- G03F7/11—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers
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- B81B2201/03—Microengines and actuators
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般的にマイクロ・マシ
ン作成及びマイクロ組立技術に関し、より詳細には、従
来型薄膜シリコン高分子組立技術では達成不可能な技術
に基づく積層マイクロ・ミニチュア構造の組立方法に関
する。
ン作成及びマイクロ組立技術に関し、より詳細には、従
来型薄膜シリコン高分子組立技術では達成不可能な技術
に基づく積層マイクロ・ミニチュア構造の組立方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】マイクロ技術は半導体及び積層回路に適
用可能なプロセスから導かれた多くの積層マイクロ組立
技術を含んでいる。これらの技術は、化学的エッチン
グ、反応性イオンエッチング、酸素エッチング、ドライ
プラズマエッチング,メタライゼーション、金属付着、
フォトリソグラフィ、熱拡散、イオンインプランテーシ
ョン及び化学的蒸着を含む。近年、マイクロマシン作成
及びマイクロ組立技術は、大量かつ低価格で各種能動お
よび受動的マイクロ構造を有利に供給するため使用され
てきた。多くの構造の中で、提案済の構造は、アクチュ
エータとセンサ、マイクロモータと可動ジョイント、レ
バー、ギア、スライダ、およびバネといった他の各種デ
バイスとの間におけるものである。
用可能なプロセスから導かれた多くの積層マイクロ組立
技術を含んでいる。これらの技術は、化学的エッチン
グ、反応性イオンエッチング、酸素エッチング、ドライ
プラズマエッチング,メタライゼーション、金属付着、
フォトリソグラフィ、熱拡散、イオンインプランテーシ
ョン及び化学的蒸着を含む。近年、マイクロマシン作成
及びマイクロ組立技術は、大量かつ低価格で各種能動お
よび受動的マイクロ構造を有利に供給するため使用され
てきた。多くの構造の中で、提案済の構造は、アクチュ
エータとセンサ、マイクロモータと可動ジョイント、レ
バー、ギア、スライダ、およびバネといった他の各種デ
バイスとの間におけるものである。
【0003】歴史的には、多くの表面マシン化マイクロ
構造はシリコン高分子に基づく構造である。これらの構
造は、1内至2μmのオーダの層構造を生み出すためエ
ッチングされた化学的蒸着ポリクリスタルシリコン膜に
よって、従来組み立てられている。これらの最小の厚さ
は、いくつかの応用では効果を減少させるシリコン高分
子に基づく構造の本質的制約をもたらす。例えば、サブ
マイクロニュートンオーダの一定の力とサブマイクロニ
ュートンメートルのオーダのトルクを発生することがで
きるシリコン高分子マイクロ・アクチュエータが生産さ
れてきた。これらのデバイスはメガヘルツの周波数で小
物体を移動させるときに使用できる。一方、サイズ1ミ
リ立方メートルあるいはそれ以上の物体を100Gのよ
うな高い加速度で移動させることが望まれる。その目的
のため、ミリニュートンオーダの力が必要である。本レ
ベルでのマイクロ構造の組立には、物体の移動に使用す
るエネルギーが最大限利用されるように十分な鉛直方向
すなわち平面外の剛性と加速度方向における非常に低い
スチフネスを与える設計を必要とする。
構造はシリコン高分子に基づく構造である。これらの構
造は、1内至2μmのオーダの層構造を生み出すためエ
ッチングされた化学的蒸着ポリクリスタルシリコン膜に
よって、従来組み立てられている。これらの最小の厚さ
は、いくつかの応用では効果を減少させるシリコン高分
子に基づく構造の本質的制約をもたらす。例えば、サブ
マイクロニュートンオーダの一定の力とサブマイクロニ
ュートンメートルのオーダのトルクを発生することがで
きるシリコン高分子マイクロ・アクチュエータが生産さ
れてきた。これらのデバイスはメガヘルツの周波数で小
物体を移動させるときに使用できる。一方、サイズ1ミ
リ立方メートルあるいはそれ以上の物体を100Gのよ
うな高い加速度で移動させることが望まれる。その目的
のため、ミリニュートンオーダの力が必要である。本レ
ベルでのマイクロ構造の組立には、物体の移動に使用す
るエネルギーが最大限利用されるように十分な鉛直方向
すなわち平面外の剛性と加速度方向における非常に低い
スチフネスを与える設計を必要とする。
【0004】米国特許No.5、025、346は被加
工システムでシリコン高分子薄膜技術を使用して、側面
誘導型共鳴マイクロアクチュエータ構造の組立を提案し
ている。組立では4つのマスクプロセスに基づき、そこ
では厚さ2μmのシリコン高分子層を燐シリコンガラス
(PSG)の被加工層上へ低温化学蒸着(LPCVD)
する。適切なパターン化に従って、該被加工層を溶解
し、自立アクチュエータ構造と支持システムを作成す
る。ここで、本明細書の全体を通じて「自立構造」と
は、支持部により基板に自立して支持されている構造を
意味する。該支持システムは、アクチェータ構造面内で
の高周波側面運動に対してアクチュエータを支持するシ
リコン高分子ビームを複数含んでいる。しかしながら鉛
直方向の厚さがわずか2μmの時には、鉛直方向のスチ
フネスが非常に小さく、望ましい加速度方向に対して垂
直な方向にも低いスチフネスが支持ビームによりもたら
される。この低い鉛直方向のスチフネスは都合の悪い大
きな鉛直運動を発生させる。幸い、与えられた方向の厚
さを増加させると、機械的なスチフネスは厚さの3乗の
関数で増加する。一方、それと直交方向のスチフネスは
厚さに比例して増加するのみである。
工システムでシリコン高分子薄膜技術を使用して、側面
誘導型共鳴マイクロアクチュエータ構造の組立を提案し
ている。組立では4つのマスクプロセスに基づき、そこ
では厚さ2μmのシリコン高分子層を燐シリコンガラス
(PSG)の被加工層上へ低温化学蒸着(LPCVD)
する。適切なパターン化に従って、該被加工層を溶解
し、自立アクチュエータ構造と支持システムを作成す
る。ここで、本明細書の全体を通じて「自立構造」と
は、支持部により基板に自立して支持されている構造を
意味する。該支持システムは、アクチェータ構造面内で
の高周波側面運動に対してアクチュエータを支持するシ
リコン高分子ビームを複数含んでいる。しかしながら鉛
直方向の厚さがわずか2μmの時には、鉛直方向のスチ
フネスが非常に小さく、望ましい加速度方向に対して垂
直な方向にも低いスチフネスが支持ビームによりもたら
される。この低い鉛直方向のスチフネスは都合の悪い大
きな鉛直運動を発生させる。幸い、与えられた方向の厚
さを増加させると、機械的なスチフネスは厚さの3乗の
関数で増加する。一方、それと直交方向のスチフネスは
厚さに比例して増加するのみである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、マイクロ
構造、特に自立構造への適用においては、その支持部の
鉛直方向の高さを増加させるのが望ましい。これには、
従来型の薄膜付着技術における厚さの限界を解決する組
立方法を必要とする。これに加えて、加速度方向での構
造的な厚さを制限することによって、支持部のアスペク
ト比(即ち、鉛直方向の厚さすなわち高さと横方向の厚
さすなわち幅の比)が高い値を有する構造の組立を可能
にすることが必要となる。100μmオーダの厚さの構
造を作成する各種X線技術が提案されているが、これら
の厚さは必要とする厚さよりはるかに大きい。むしろ、
10μmオーダの鉛直方向の厚さすなわち高さで、アス
ペクト比が約10:1のマイクロ構造を提供することが
望ましい。
構造、特に自立構造への適用においては、その支持部の
鉛直方向の高さを増加させるのが望ましい。これには、
従来型の薄膜付着技術における厚さの限界を解決する組
立方法を必要とする。これに加えて、加速度方向での構
造的な厚さを制限することによって、支持部のアスペク
ト比(即ち、鉛直方向の厚さすなわち高さと横方向の厚
さすなわち幅の比)が高い値を有する構造の組立を可能
にすることが必要となる。100μmオーダの厚さの構
造を作成する各種X線技術が提案されているが、これら
の厚さは必要とする厚さよりはるかに大きい。むしろ、
10μmオーダの鉛直方向の厚さすなわち高さで、アス
ペクト比が約10:1のマイクロ構造を提供することが
望ましい。
【0006】従って本発明の目的は、例えば鉛直方向の
厚さすなわち高さがオーダ10μm(10内至20μ
m)、アスペクト比約10:1といったような、シリコ
ン高分子薄膜技術の本質的な厚さ制約を受けない自立ミ
ニチュア化構造の組立を可能にすることにある。
厚さすなわち高さがオーダ10μm(10内至20μ
m)、アスペクト比約10:1といったような、シリコ
ン高分子薄膜技術の本質的な厚さ制約を受けない自立ミ
ニチュア化構造の組立を可能にすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】該自立構造の組立方法
は、反転材料と、厚さ構造のマイクロマシーン化と最小
化された平面内特徴を犠牲にしない厚さ構造の増加を可
能にする先進的なリソグラフィックメッキ技術によって
達成される。本発明の都合の良い面では、基板材料を選
択し、基板材料上に被加工層材料を付着し、形状を決定
するため被加工層をパターン化する、ステップを含む被
加工システムに基づく方法を使用する。フォトレジスト
層の材料を被加工層上に付着し、コントラストを強調し
たフォトリソグラフィによってパターン化し、フォトレ
ジスト鋳型を形成する。電気的メッキ構造はレジスト鋳
型の形状と同一になり、シリコン高分子構造の厚さの何
倍もの厚さを持ち得る。該フォトレジスト鋳型と被加工
層をその後エッチング液を使用して溶解し、自立金属構
造を形成する。
は、反転材料と、厚さ構造のマイクロマシーン化と最小
化された平面内特徴を犠牲にしない厚さ構造の増加を可
能にする先進的なリソグラフィックメッキ技術によって
達成される。本発明の都合の良い面では、基板材料を選
択し、基板材料上に被加工層材料を付着し、形状を決定
するため被加工層をパターン化する、ステップを含む被
加工システムに基づく方法を使用する。フォトレジスト
層の材料を被加工層上に付着し、コントラストを強調し
たフォトリソグラフィによってパターン化し、フォトレ
ジスト鋳型を形成する。電気的メッキ構造はレジスト鋳
型の形状と同一になり、シリコン高分子構造の厚さの何
倍もの厚さを持ち得る。該フォトレジスト鋳型と被加工
層をその後エッチング液を使用して溶解し、自立金属構
造を形成する。
【0008】
【実施例】図1の具体例では、静電気マイクロ・アクチ
ュエータ・デバイス10としてミニチュア構造を形成す
る。該デバイス10は、基板12の縦方向端の両端に間
隔をおいて配列された一対の金属性アンカ14、16を
その上にマウントした該基板12と、該基板12の横方
向の両端でアンカ14、16間の該基板上で形成された
間隔を有する一対の金属性ステータ18、20を含んで
いる。該アンカ14、16間で自立金属性アクチュエー
タ22が支持されており、ここで該アクチュエータ22
は複数の金属性支持部24、26、28及び30を通じ
て該アンカ14及び16にマウントされている。該支持
部は該アクチュエータ22を該アンカ14及び16に結
び付け、図1中の矢印で指示したA−A方向への面内運
動を許す、フレキシブルビームである。該運動を促進す
るために、図1中で次元”d”で表されている該支持部
の厚さすなわち幅は比較的薄くなっている。このよう
に、アクチュエータ構造の最大次元が約1ミリメートル
である一方、厚さ”d”は約1マイクロメートルであ
る。このことは、指定方向にアクチュエータを移動させ
ることを可能にする十分な支持フレキシビリティを保証
する。アクチュエータの位置決めに使用される該移動力
は該ステータ18及び20によって提供される。両ステ
ータはそれぞれ、内向きに広がる複数の電極32、34
を含む。アクチュエータはまた、外向きに広がる複数の
アクチュエータ電極36、38を含む。該アクチュエー
タ電極36、38はそれぞれステータ電極32、34に
より差込まれあるいは組合わされる。ステータ18と2
0間に直流電圧を付加し、アクチュエータ22の下に位
置する伝導体54を適用することで(図1に指摘な
し)、従来知られているように、アクチュエータ運動を
付加電位の極性に依存してA−A方向に引起こす静電気
力を発生させる。
ュエータ・デバイス10としてミニチュア構造を形成す
る。該デバイス10は、基板12の縦方向端の両端に間
隔をおいて配列された一対の金属性アンカ14、16を
その上にマウントした該基板12と、該基板12の横方
向の両端でアンカ14、16間の該基板上で形成された
間隔を有する一対の金属性ステータ18、20を含んで
いる。該アンカ14、16間で自立金属性アクチュエー
タ22が支持されており、ここで該アクチュエータ22
は複数の金属性支持部24、26、28及び30を通じ
て該アンカ14及び16にマウントされている。該支持
部は該アクチュエータ22を該アンカ14及び16に結
び付け、図1中の矢印で指示したA−A方向への面内運
動を許す、フレキシブルビームである。該運動を促進す
るために、図1中で次元”d”で表されている該支持部
の厚さすなわち幅は比較的薄くなっている。このよう
に、アクチュエータ構造の最大次元が約1ミリメートル
である一方、厚さ”d”は約1マイクロメートルであ
る。このことは、指定方向にアクチュエータを移動させ
ることを可能にする十分な支持フレキシビリティを保証
する。アクチュエータの位置決めに使用される該移動力
は該ステータ18及び20によって提供される。両ステ
ータはそれぞれ、内向きに広がる複数の電極32、34
を含む。アクチュエータはまた、外向きに広がる複数の
アクチュエータ電極36、38を含む。該アクチュエー
タ電極36、38はそれぞれステータ電極32、34に
より差込まれあるいは組合わされる。ステータ18と2
0間に直流電圧を付加し、アクチュエータ22の下に位
置する伝導体54を適用することで(図1に指摘な
し)、従来知られているように、アクチュエータ運動を
付加電位の極性に依存してA−A方向に引起こす静電気
力を発生させる。
【0009】該アクチュエータ・デバイス10を完成
し、アクチュエータ22により移動させられる要素を接
着するため、アクチュエータ22の上面上に接着プラッ
トフォーム40を形成する。該アクチュエータ22が複
数のエッチ孔42を含むことをさらに記する。ここで該
エッチ孔42の目的は最終リリース段階で下にある被加
工層を除去するためにエッチング液を通過させることで
あり、これは以下でより詳細に説明する。
し、アクチュエータ22により移動させられる要素を接
着するため、アクチュエータ22の上面上に接着プラッ
トフォーム40を形成する。該アクチュエータ22が複
数のエッチ孔42を含むことをさらに記する。ここで該
エッチ孔42の目的は最終リリース段階で下にある被加
工層を除去するためにエッチング液を通過させることで
あり、これは以下でより詳細に説明する。
【0010】ここで今図2から14に戻ると、アクチュ
エータデバイス10を組立てるための望ましい方法は、
図2で示されているように、シリコンウエハから従来型
形式で作成可能な絶縁基板12で開始される。該基板1
2は酸化シリコン及び窒化シリコンのコーティング5
0、52でパッシベーションを受ける。該基板12の厚
さは変動が有り得るが、典型的に約100内至500マ
イクロメートルである。該酸化シリコンコーティングの
厚さは約5000オングストローム、該窒化シリコンコ
ーティングの厚さは約0.5マイクロメートルである。
窒化シリコンコーティングの上面には、厚さ約0.5マ
イクロメートルの薄い伝導性金属層54を付着させる。
該伝導性金属層54はp型ポリクリスタルシリコンのよ
うなドープされた半導体材料で有り得る。代わりにこの
層は、銅やクロムを含有する典型元素を含み得る選択性
金属成分をスパッタすることで付着される。
エータデバイス10を組立てるための望ましい方法は、
図2で示されているように、シリコンウエハから従来型
形式で作成可能な絶縁基板12で開始される。該基板1
2は酸化シリコン及び窒化シリコンのコーティング5
0、52でパッシベーションを受ける。該基板12の厚
さは変動が有り得るが、典型的に約100内至500マ
イクロメートルである。該酸化シリコンコーティングの
厚さは約5000オングストローム、該窒化シリコンコ
ーティングの厚さは約0.5マイクロメートルである。
窒化シリコンコーティングの上面には、厚さ約0.5マ
イクロメートルの薄い伝導性金属層54を付着させる。
該伝導性金属層54はp型ポリクリスタルシリコンのよ
うなドープされた半導体材料で有り得る。代わりにこの
層は、銅やクロムを含有する典型元素を含み得る選択性
金属成分をスパッタすることで付着される。
【0011】この伝導性金属層の付着後、該伝導性金属
層54はフォトリソグラフィとプラズマエッチングプロ
セスによりパターン化される。図3で示すように、フォ
トレジスト層56を該伝導性金属層54上に形成し、第
1の光学マスク57を該フォトレジスト層56上に位置
させる。該フォトレジスト材料は従来型の材料である。
これらの材料は、適当な光の露光下で、フォトレジスト
材料を溶解させる後続のフォト成長にそれほどの抵抗を
示さないという共通の特徴を有する。該マスクは、クロ
ムあるいは水晶といった従来型材料から形成される。フ
ォトレジスト層56は、該構造面に垂直な軸に沿って下
向きの平行光源を使用して投影される。365ナノメー
トル付近の波長を持つ紫外線領域光を含む各種平行光源
を使用して、該フォトレジスト材料を露光する。該露光
レジストは約一時間約49℃(120°F)でベーキン
グされる。従来型レジスト溶剤を使用して、露光レジス
トを溶解し、図4で示したようなレジストパターンを形
成する。典型的には、フォトレジスト組立ではまた、提
供されたレジスト材料と互換性のある適切なレジスト溶
剤を提供する。
層54はフォトリソグラフィとプラズマエッチングプロ
セスによりパターン化される。図3で示すように、フォ
トレジスト層56を該伝導性金属層54上に形成し、第
1の光学マスク57を該フォトレジスト層56上に位置
させる。該フォトレジスト材料は従来型の材料である。
これらの材料は、適当な光の露光下で、フォトレジスト
材料を溶解させる後続のフォト成長にそれほどの抵抗を
示さないという共通の特徴を有する。該マスクは、クロ
ムあるいは水晶といった従来型材料から形成される。フ
ォトレジスト層56は、該構造面に垂直な軸に沿って下
向きの平行光源を使用して投影される。365ナノメー
トル付近の波長を持つ紫外線領域光を含む各種平行光源
を使用して、該フォトレジスト材料を露光する。該露光
レジストは約一時間約49℃(120°F)でベーキン
グされる。従来型レジスト溶剤を使用して、露光レジス
トを溶解し、図4で示したようなレジストパターンを形
成する。典型的には、フォトレジスト組立ではまた、提
供されたレジスト材料と互換性のある適切なレジスト溶
剤を提供する。
【0012】該パターン化フォトレジスト層56を、プ
ラズマエッチングによって伝導性金属層54をパターン
化するために使用する。カーボンテトラクロライド(C
Cl4 )プラズマエッチングの使用が望ましい。このプ
ロセスでは、該フォトレジスト層56により未防護の伝
導性金属層54部分を除去する。該プラズマエッチング
プロセスに続いて、フォトレジスト層56を溶解し、図
5に示したようにパターン化された伝導性金属層54を
生じさせる。
ラズマエッチングによって伝導性金属層54をパターン
化するために使用する。カーボンテトラクロライド(C
Cl4 )プラズマエッチングの使用が望ましい。このプ
ロセスでは、該フォトレジスト層56により未防護の伝
導性金属層54部分を除去する。該プラズマエッチング
プロセスに続いて、フォトレジスト層56を溶解し、図
5に示したようにパターン化された伝導性金属層54を
生じさせる。
【0013】伝導性金属層54及び窒化シリコンコーテ
ィング52の上面には、ガラス材料かつ望ましくはシリ
コン高分子ガラス(PSG)から作成した被加工層58
を付着する。この作成は図6に描写されている。該PS
G被加工層は低温化学蒸着(LPCVD)あるいはプラ
ズマ強調化学蒸着(PECVD)によって蒸着される。
この蒸着法に続いて、被加工層は、該アンカ14、16
と該ステータ18、20の内部次元を画定するために使
用されるプレート形状にパターン化される。図7に示さ
れるように、被加工層58はフォトレジスト層60で被
膜され、フォトレジストと被加工層上に置かれた第2の
光学マスク61を使用した従来型リソグラフィによって
パターン化され、該構造面に垂直な軸に沿って下向きの
平行光源を使用して引続き該フォトレジストと被加工層
を投影する。この目的のため再度、何らかの従来型フォ
トレジスト材料と、クロムあるいは水晶といった何らか
の従来型マスク材料が使用可能である。365ナノメー
トル付近の波長を持つ紫外線領域光を含む各種平行光源
を使用して、該フォトレジスト材料を露光する。該露光
レジストは約一時間49℃(120°F)でベーキング
される。パターン化されたフォトレジスト層で保護され
ないPSG層を溶解するために、フッ化水素酸といった
フッ化水素(HF)に基づく溶液を使用する。最後に、
残りのフォトレジストをレジスト溶剤中に溶解し、図8
で示すようなパターン化された被加工層を生じる。
ィング52の上面には、ガラス材料かつ望ましくはシリ
コン高分子ガラス(PSG)から作成した被加工層58
を付着する。この作成は図6に描写されている。該PS
G被加工層は低温化学蒸着(LPCVD)あるいはプラ
ズマ強調化学蒸着(PECVD)によって蒸着される。
この蒸着法に続いて、被加工層は、該アンカ14、16
と該ステータ18、20の内部次元を画定するために使
用されるプレート形状にパターン化される。図7に示さ
れるように、被加工層58はフォトレジスト層60で被
膜され、フォトレジストと被加工層上に置かれた第2の
光学マスク61を使用した従来型リソグラフィによって
パターン化され、該構造面に垂直な軸に沿って下向きの
平行光源を使用して引続き該フォトレジストと被加工層
を投影する。この目的のため再度、何らかの従来型フォ
トレジスト材料と、クロムあるいは水晶といった何らか
の従来型マスク材料が使用可能である。365ナノメー
トル付近の波長を持つ紫外線領域光を含む各種平行光源
を使用して、該フォトレジスト材料を露光する。該露光
レジストは約一時間49℃(120°F)でベーキング
される。パターン化されたフォトレジスト層で保護され
ないPSG層を溶解するために、フッ化水素酸といった
フッ化水素(HF)に基づく溶液を使用する。最後に、
残りのフォトレジストをレジスト溶剤中に溶解し、図8
で示すようなパターン化された被加工層を生じる。
【0014】被加工層58と窒化シリコン層52の上面
には、電気的メッキシード層(図示せず)をスパッタリ
ングで付着する。該メッキシード層は金属元素の1つか
ら形成することも可能であるが、銅、ニッケル、クロム
から作ることが望ましい。一度メッキシード層が付着さ
れ、フォトレジスト層62は、図9で示すように該シー
ド層上に付着される。該フォトレジスト層62は、その
下の中央に位置付けられている被加工層58を有する基
板12の痕跡全体にわたって広がる。フォトレジスト層
62の厚さは、アンカ14と16、ステータ18と20
及びアクチュエータ22を含む金属成分の厚さを決定す
る。このように、例えば、フォトレジスト層62は厚さ
約10マイクロメートル、あるいは10内至20の範囲
の厚さのオーダである。フォトレジスト層62は2マイ
クロメートル以下の厚さでないことが望ましい。フォト
レジスト層62はブランド名AZ4000とAZ600
0として販売されている製品を含む従来型フォトレジス
ト材料から形成可能である。
には、電気的メッキシード層(図示せず)をスパッタリ
ングで付着する。該メッキシード層は金属元素の1つか
ら形成することも可能であるが、銅、ニッケル、クロム
から作ることが望ましい。一度メッキシード層が付着さ
れ、フォトレジスト層62は、図9で示すように該シー
ド層上に付着される。該フォトレジスト層62は、その
下の中央に位置付けられている被加工層58を有する基
板12の痕跡全体にわたって広がる。フォトレジスト層
62の厚さは、アンカ14と16、ステータ18と20
及びアクチュエータ22を含む金属成分の厚さを決定す
る。このように、例えば、フォトレジスト層62は厚さ
約10マイクロメートル、あるいは10内至20の範囲
の厚さのオーダである。フォトレジスト層62は2マイ
クロメートル以下の厚さでないことが望ましい。フォト
レジスト層62はブランド名AZ4000とAZ600
0として販売されている製品を含む従来型フォトレジス
ト材料から形成可能である。
【0015】フォトレジスト材料は従来の方法により、
構造上で引伸ばされる。その後、図9に示されるよう
に、脂肪酸アルカリ金属塩材料あるいは類似材料から作
成可能なバリア層64をフォトレジスト層上に引伸ば
す。コントラスト強調層66を該バリア層64上に引伸
ばす。該コントラスト強調層66は、該フォトレジスト
層中に非常に鋭いエッジの直線状側面壁表面を成長させ
る目的で、引続くフォトリソグラフィ中で鋭い光学コン
トラストを提供するために使用される。このことは、コ
ントラスト強調のリソグラフィ構造の形成となる。該コ
ントラスト強調層66を、例えばジアリル・ニトロンを
その中に含む1つ内至それ以上の漂白性染料から作成す
ることが望ましい。”漂白性染料”という表現は、臨界
エネルギーレベル以上のフォトリソグラフィ光源からの
輻射に曝された時、該コントラスト強調層が透明にな
り、より低エネルギーでは不透明であり続けるという事
実に関連している。該コントラスト強調層は活性化状態
では下敷きのフォトレジスト材料のフォト成長を可能と
する光学スイッチとして機能する。このことは下敷きの
フォトレジスト材料の一様なフォト成長を促進させ、下
部が低露光の間上部が高露光にならないようにする。推
奨するコントラスト強調材料は、トレードマーク”CE
M 388”でGeneral Electric C
orporationより入手可能である。該臨界エネ
ルギーレベルはフォトレジストとコントラスト強調層の
厚さによって変化する。
構造上で引伸ばされる。その後、図9に示されるよう
に、脂肪酸アルカリ金属塩材料あるいは類似材料から作
成可能なバリア層64をフォトレジスト層上に引伸ば
す。コントラスト強調層66を該バリア層64上に引伸
ばす。該コントラスト強調層66は、該フォトレジスト
層中に非常に鋭いエッジの直線状側面壁表面を成長させ
る目的で、引続くフォトリソグラフィ中で鋭い光学コン
トラストを提供するために使用される。このことは、コ
ントラスト強調のリソグラフィ構造の形成となる。該コ
ントラスト強調層66を、例えばジアリル・ニトロンを
その中に含む1つ内至それ以上の漂白性染料から作成す
ることが望ましい。”漂白性染料”という表現は、臨界
エネルギーレベル以上のフォトリソグラフィ光源からの
輻射に曝された時、該コントラスト強調層が透明にな
り、より低エネルギーでは不透明であり続けるという事
実に関連している。該コントラスト強調層は活性化状態
では下敷きのフォトレジスト材料のフォト成長を可能と
する光学スイッチとして機能する。このことは下敷きの
フォトレジスト材料の一様なフォト成長を促進させ、下
部が低露光の間上部が高露光にならないようにする。推
奨するコントラスト強調材料は、トレードマーク”CE
M 388”でGeneral Electric C
orporationより入手可能である。該臨界エネ
ルギーレベルはフォトレジストとコントラスト強調層の
厚さによって変化する。
【0016】ここで図10に関連して、第3の光学マス
ク68を使用してフォトレジスト層62、バリア64と
コントラスト強調層66をパターン化し、引続き電気的
メッキのための鋳型を形成する。該第3の光学マスク6
8は、複合ポジティッブフォトレジスト層として提供さ
れるフォトレジスト層62、バリア層64、コントラス
ト強調層66と共に、クロムあるいは水晶から従来より
形成可能である。適切な輻射露光と選択性レジスト硬化
によって、複合フォトレジスト層の露光領域が引続くフ
ォト成長と硬化により溶解される一方、該第3の光学マ
スク68下のレジスト部は元のままである。複合フォト
レジスト層をパターン化するため選択する該輻射源は、
低い口径(NA)値の投影システムである。該システム
は、該構造面内に実質的に垂直方向の、紫外線領域望ま
しくは365ナノメートル付近の波長の高精度に平行化
された輻射を提供する。その露光レジストはその後現像
されるがベーキングされない。
ク68を使用してフォトレジスト層62、バリア64と
コントラスト強調層66をパターン化し、引続き電気的
メッキのための鋳型を形成する。該第3の光学マスク6
8は、複合ポジティッブフォトレジスト層として提供さ
れるフォトレジスト層62、バリア層64、コントラス
ト強調層66と共に、クロムあるいは水晶から従来より
形成可能である。適切な輻射露光と選択性レジスト硬化
によって、複合フォトレジスト層の露光領域が引続くフ
ォト成長と硬化により溶解される一方、該第3の光学マ
スク68下のレジスト部は元のままである。複合フォト
レジスト層をパターン化するため選択する該輻射源は、
低い口径(NA)値の投影システムである。該システム
は、該構造面内に実質的に垂直方向の、紫外線領域望ま
しくは365ナノメートル付近の波長の高精度に平行化
された輻射を提供する。その露光レジストはその後現像
されるがベーキングされない。
【0017】複合フォトレジスト層のパターン化によっ
て図11に描写されるているように、図1図示の金属性
アンカ14と16、アクチュエータ22、ステータ18
と20の形状と配置を決定する鋳型構造が生じる。この
鋳型構造はさらに複数のエッチ孔42を画定する。すで
に描写されたフォトリソグラフィパターン化プロセスを
使用して、高さ20μmまでで9:1から10:1ある
いはさらに高いアスペクト比の支持部を備える自立金属
構造の形成が可能なフォトレジスト型板すなわち鋳型を
容易に作成可能であり、平面外方向に対しかなり厚い
(図1において)金属構造の成長を可能にする一方、差
込まれた電極の間隔といった、非常に薄い特徴が該構造
面内に形成されることを可能にする。該説明方法で形成
されたフォトレジストを使用して、図12で示される金
属構造69を、メッキシード層を電気めっき電極として
使用した電気メッキによって蒸着可能である。該メッキ
材料は何らかの金属元素で有り得、被加工層が燐シリコ
ンガラスである時、銅、ニッケル、クロムといった遷移
元素であれば望ましい。
て図11に描写されるているように、図1図示の金属性
アンカ14と16、アクチュエータ22、ステータ18
と20の形状と配置を決定する鋳型構造が生じる。この
鋳型構造はさらに複数のエッチ孔42を画定する。すで
に描写されたフォトリソグラフィパターン化プロセスを
使用して、高さ20μmまでで9:1から10:1ある
いはさらに高いアスペクト比の支持部を備える自立金属
構造の形成が可能なフォトレジスト型板すなわち鋳型を
容易に作成可能であり、平面外方向に対しかなり厚い
(図1において)金属構造の成長を可能にする一方、差
込まれた電極の間隔といった、非常に薄い特徴が該構造
面内に形成されることを可能にする。該説明方法で形成
されたフォトレジストを使用して、図12で示される金
属構造69を、メッキシード層を電気めっき電極として
使用した電気メッキによって蒸着可能である。該メッキ
材料は何らかの金属元素で有り得、被加工層が燐シリコ
ンガラスである時、銅、ニッケル、クロムといった遷移
元素であれば望ましい。
【0018】該金属メッキ段階に続いて、メッキされた
金属層69上のフォトレジスト層70を蒸着することで
以下に述べるように、接着プラットフォーム40(図1
5)を形成する。該フォトレジスト層70は従来型レジ
スト材料から形成される。第4の光学マスク72をフォ
トレジスト層70上に置く。再度、該光学マスクはクロ
ムあるいは水晶といった従来型材料である。これらの構
造は図13に示されている。該フォトレジスト層70を
波長365ナノメートル付近の紫外線領域の光を提供す
る平行光源で露光する。この光は該構造の平面に垂直な
軸に沿って下向きである。その露光レジストはその後現
像されベーキングされない。該パターン化されたレジス
トを電気メッキ鋳型として使用し、図14で示すよう
に、金属構造74を形成する。この構造は、レジスト層
70が溶解される時、接着プラットフォーム40を形成
する。
金属層69上のフォトレジスト層70を蒸着することで
以下に述べるように、接着プラットフォーム40(図1
5)を形成する。該フォトレジスト層70は従来型レジ
スト材料から形成される。第4の光学マスク72をフォ
トレジスト層70上に置く。再度、該光学マスクはクロ
ムあるいは水晶といった従来型材料である。これらの構
造は図13に示されている。該フォトレジスト層70を
波長365ナノメートル付近の紫外線領域の光を提供す
る平行光源で露光する。この光は該構造の平面に垂直な
軸に沿って下向きである。その露光レジストはその後現
像されベーキングされない。該パターン化されたレジス
トを電気メッキ鋳型として使用し、図14で示すよう
に、金属構造74を形成する。この構造は、レジスト層
70が溶解される時、接着プラットフォーム40を形成
する。
【0019】接着プラットフォーム40の形成に続い
て、フォトレジスト層62、バリア層64、コントラス
ト強調層66からなる複合フォトレジスト層と被加工層
58とを全て溶解し、金属性アンカ14の構造、ステー
タ18、20の構造、支持部24−30と差込まれた電
極32−38を含む自立アクチュエータ22の構造を形
成する。この配置の断面形状は図15に示されている。
図15は、図14に対して金属性アンカ14および16
のコーナ部分を誇張して描写している。被加工層58を
溶解するため使用するエッチング液は、被加工層が燐シ
リコンガラスから形成され、金属性構造69が銅やクロ
ムから形成される時には、フッ化水素酸、あるいは他の
何らかのHFに基づく溶液であることが望ましい。これ
らの材料は、室温下の被加工層中で毎分約1マイクロメ
ートル内至それ以上のエッチレートを有利に提供し、銅
あるいはクロム金属構造では無視可能なエッチレートを
提供する。このように、フッ化水素に基づくエッチング
液はPSG被加工層58と銅、クロム金属構造68に関
して選択的に良好なエッチングを提供する。エッチング
液は、複合ポジティブフォトレジスト層のパターン化に
より金属性構造69に形成されたエッチ孔42を通じて
被加工層の溶解に供給される。
て、フォトレジスト層62、バリア層64、コントラス
ト強調層66からなる複合フォトレジスト層と被加工層
58とを全て溶解し、金属性アンカ14の構造、ステー
タ18、20の構造、支持部24−30と差込まれた電
極32−38を含む自立アクチュエータ22の構造を形
成する。この配置の断面形状は図15に示されている。
図15は、図14に対して金属性アンカ14および16
のコーナ部分を誇張して描写している。被加工層58を
溶解するため使用するエッチング液は、被加工層が燐シ
リコンガラスから形成され、金属性構造69が銅やクロ
ムから形成される時には、フッ化水素酸、あるいは他の
何らかのHFに基づく溶液であることが望ましい。これ
らの材料は、室温下の被加工層中で毎分約1マイクロメ
ートル内至それ以上のエッチレートを有利に提供し、銅
あるいはクロム金属構造では無視可能なエッチレートを
提供する。このように、フッ化水素に基づくエッチング
液はPSG被加工層58と銅、クロム金属構造68に関
して選択的に良好なエッチングを提供する。エッチング
液は、複合ポジティブフォトレジスト層のパターン化に
より金属性構造69に形成されたエッチ孔42を通じて
被加工層の溶解に供給される。
【0020】高アスペクト比を有する構造を該組立方法
を使用して常套的に形成することは認知されると思われ
る。マイクロ・アクチュエータデバイス10のような高
アスペクト比構造は、鉛直すなわち平面外偏向を最小化
し、良好な平面内操作力を発生することが望まれる、各
種応用可能な構造であることが期待される。例えば、高
アスペクト比マイクロ・アクチュエータは磁気的、光学
的記録のサブミクロントラッキングに経済的な使用が可
能である。本適用例は図16と図17に示されている。
図16は本発明に従って組立てた、トラッキングアーム
支持アセンブリ104と1対の磁気ヘッド108及び1
10をその上にマウントしたスライダ106との間にサ
ンドイッチされた、マイクロ・アクチュエータ102を
示すスライダ・トラッキングシステム100を描写して
いる。該マイクロ・アクチュエータ102は基板112
と、自立アクチュエータ構造114と、スライダ106
がマウントされた接着プラットフォーム116、を含む
ものとして示されている。図16の該デバイスは、大き
な鉛直スチフネス(40kN/m)と1mNの力を持つ
ように作成され、負荷10ミリグラムで1マイクロメー
トルのトラッキングに対し1.6kHzの帯域幅を与え
る。
を使用して常套的に形成することは認知されると思われ
る。マイクロ・アクチュエータデバイス10のような高
アスペクト比構造は、鉛直すなわち平面外偏向を最小化
し、良好な平面内操作力を発生することが望まれる、各
種応用可能な構造であることが期待される。例えば、高
アスペクト比マイクロ・アクチュエータは磁気的、光学
的記録のサブミクロントラッキングに経済的な使用が可
能である。本適用例は図16と図17に示されている。
図16は本発明に従って組立てた、トラッキングアーム
支持アセンブリ104と1対の磁気ヘッド108及び1
10をその上にマウントしたスライダ106との間にサ
ンドイッチされた、マイクロ・アクチュエータ102を
示すスライダ・トラッキングシステム100を描写して
いる。該マイクロ・アクチュエータ102は基板112
と、自立アクチュエータ構造114と、スライダ106
がマウントされた接着プラットフォーム116、を含む
ものとして示されている。図16の該デバイスは、大き
な鉛直スチフネス(40kN/m)と1mNの力を持つ
ように作成され、負荷10ミリグラムで1マイクロメー
トルのトラッキングに対し1.6kHzの帯域幅を与え
る。
【0021】ヘッド・トラッキングシステム120に対
する別な組立を図17に描写する。スライダ122は、
低い空気軸受表面124を持つように示されている。薄
膜ヘッド126を本発明に従って、マイクロ・アクチュ
エータ128を通じて、スライダ122にマウントす
る。再度、該マイクロアクチュエータ128により、非
常に微細なトラッキング訂正を与える。
する別な組立を図17に描写する。スライダ122は、
低い空気軸受表面124を持つように示されている。薄
膜ヘッド126を本発明に従って、マイクロ・アクチュ
エータ128を通じて、スライダ122にマウントす
る。再度、該マイクロアクチュエータ128により、非
常に微細なトラッキング訂正を与える。
【0022】図18と19は平面内操作力、今回の場合
には領域効果型多重電極マイクロアクチュエータ構造1
30を成長させるための望ましいマイクロアクチュエー
タ組立を描写している。この電極の木構造は、それぞれ
多重ブランチ136と138を有する1対のステータ1
32と134を含む。各ブランチは代わって、図19に
より詳細に示されているようなそこから側面外向きに広
がっている複数のフィンガ140と142を有する。該
木構造はさらに図19にまた描写されているようにそこ
から側面に広がっている複数の電極フィンガ148を持
つ、複数のブランチ146を有するアクチュエータ14
4を含む。該アクチュエータ144は複数の支持メンバ
150、152、154と156によって、1対のアン
カ構造158、160にマウントされる。本アプローチ
では各対のフィンガは、全領域にわたる電場エネルギー
を力とトルクに変換し小さな操作範囲内に一定の入出力
関係を維持するエネルギー保存セルを形成する。1平方
ミリメートルの領域平面外の厚さ20マイクロメートル
で、幅6マイクロメートル、空気ギャップ2マイクロメ
ートルの電極、組合せられたフィンガに対し25マイク
ロメートルでその他の部分で5マイクロメートルのブラ
ンチ幅、100ボルトの最大電圧を有するよう図18と
図19の構造を計測するならば、1.1ミリニュートン
の側面力が達成可能である。構造的な完全性のため電極
の木構造130を、全可動アクチュエータ電極を共に保
持するためのトッププレートと共に提供可能である。該
プレートを金属か、あるいはプロセス互換性のある誘電
性材料から形成する。該プレートとステータ電極ブラン
チ間の分離距離を5マイクロメートルとすれば、0.3
ミリニュートンの小さな鉛直力が得られる。シリコン高
分子から作成された比較可能な構造より少なくとも3オ
ーダ異なっている値の鉛直スチフネスは、最小の平面外
偏向でこの負荷を調整可能である。
には領域効果型多重電極マイクロアクチュエータ構造1
30を成長させるための望ましいマイクロアクチュエー
タ組立を描写している。この電極の木構造は、それぞれ
多重ブランチ136と138を有する1対のステータ1
32と134を含む。各ブランチは代わって、図19に
より詳細に示されているようなそこから側面外向きに広
がっている複数のフィンガ140と142を有する。該
木構造はさらに図19にまた描写されているようにそこ
から側面に広がっている複数の電極フィンガ148を持
つ、複数のブランチ146を有するアクチュエータ14
4を含む。該アクチュエータ144は複数の支持メンバ
150、152、154と156によって、1対のアン
カ構造158、160にマウントされる。本アプローチ
では各対のフィンガは、全領域にわたる電場エネルギー
を力とトルクに変換し小さな操作範囲内に一定の入出力
関係を維持するエネルギー保存セルを形成する。1平方
ミリメートルの領域平面外の厚さ20マイクロメートル
で、幅6マイクロメートル、空気ギャップ2マイクロメ
ートルの電極、組合せられたフィンガに対し25マイク
ロメートルでその他の部分で5マイクロメートルのブラ
ンチ幅、100ボルトの最大電圧を有するよう図18と
図19の構造を計測するならば、1.1ミリニュートン
の側面力が達成可能である。構造的な完全性のため電極
の木構造130を、全可動アクチュエータ電極を共に保
持するためのトッププレートと共に提供可能である。該
プレートを金属か、あるいはプロセス互換性のある誘電
性材料から形成する。該プレートとステータ電極ブラン
チ間の分離距離を5マイクロメートルとすれば、0.3
ミリニュートンの小さな鉛直力が得られる。シリコン高
分子から作成された比較可能な構造より少なくとも3オ
ーダ異なっている値の鉛直スチフネスは、最小の平面外
偏向でこの負荷を調整可能である。
【0023】
【発明の効果】それゆえ本発明は、例えば鉛直方向の高
さがオーダ10μm(10内至20μm)、アスペクト
比約10:1といったような、シリコン高分子薄膜技術
の本質的な厚さ制約を受けない自立ミニチュア化構造の
組立を可能にする効果がある。
さがオーダ10μm(10内至20μm)、アスペクト
比約10:1といったような、シリコン高分子薄膜技術
の本質的な厚さ制約を受けない自立ミニチュア化構造の
組立を可能にする効果がある。
【図1】図1は本発明によって組立てられたマイクロア
クチュエータ構造の概略設計図を示した図である。
クチュエータ構造の概略設計図を示した図である。
【図2】図2は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、アクチュエータ構造を基板12
から形成する最初の段階を示した図である。
組立の各種段階の中で、アクチュエータ構造を基板12
から形成する最初の段階を示した図である。
【図3】図3は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、フォトレジスト層56と第1の
光学マスクを該伝導性金属層54上に形成する段階を示
した図である。
組立の各種段階の中で、フォトレジスト層56と第1の
光学マスクを該伝導性金属層54上に形成する段階を示
した図である。
【図4】図4は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、第1の光学マスク57を利用し
てフォトレジスト層56のパターンを形成する段階を示
した図である。
組立の各種段階の中で、第1の光学マスク57を利用し
てフォトレジスト層56のパターンを形成する段階を示
した図である。
【図5】図5は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、フォトレジスト層56のパータ
ンにより伝導性金属層54のパターンを形成する段階を
示した図である。
組立の各種段階の中で、フォトレジスト層56のパータ
ンにより伝導性金属層54のパターンを形成する段階を
示した図である。
【図6】図6は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、伝導性金属層54及び窒化シリ
コンコーティング上面に被加工層58を蒸着する段階を
示した図である。
組立の各種段階の中で、伝導性金属層54及び窒化シリ
コンコーティング上面に被加工層58を蒸着する段階を
示した図である。
【図7】図7は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、被加工層58上にフォトレジス
ト層60、第2の光学マスク61を形成する段階を示し
た図である。
組立の各種段階の中で、被加工層58上にフォトレジス
ト層60、第2の光学マスク61を形成する段階を示し
た図である。
【図8】図8は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、第2の光学マスク61を利用し
てパターン化された被加工層58を形成する段階を示し
た図である。
組立の各種段階の中で、第2の光学マスク61を利用し
てパターン化された被加工層58を形成する段階を示し
た図である。
【図9】図9は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、パターン化された被加工層58
上にフォトレジスト層62、バリア層64とコントラス
ト強調層66を形成する段階を示した図である。
組立の各種段階の中で、パターン化された被加工層58
上にフォトレジスト層62、バリア層64とコントラス
ト強調層66を形成する段階を示した図である。
【図10】図10は図1の該マイクロアクチュエータ構
造の組立の各種段階の中で、第3の光学マスク68を利
用してコントラスト強調層66をパターン化する段階を
示した図である。
造の組立の各種段階の中で、第3の光学マスク68を利
用してコントラスト強調層66をパターン化する段階を
示した図である。
【図11】図11は図1の該マイクロアクチュエータ構
造の組立の各種段階の中で、フォトレジスト層62、バ
リア層64とコントラスト強調層66の複合フォトレジ
スト層をパターン化する段階を示した図である。
造の組立の各種段階の中で、フォトレジスト層62、バ
リア層64とコントラスト強調層66の複合フォトレジ
スト層をパターン化する段階を示した図である。
【図12】図12は図1の該マイクロアクチュエータ構
造の組立の各種段階の中で、図11で示した構造に自立
金属構造69を電気メッキにより蒸着する段階を示した
図である。
造の組立の各種段階の中で、図11で示した構造に自立
金属構造69を電気メッキにより蒸着する段階を示した
図である。
【図13】図13は図1の該マイクロアクチュエータ構
造の組立の各種段階の中で、図11の構造上にフォトレ
ジスト層70と第4の光学マスク72を形成する段階を
示した図である。
造の組立の各種段階の中で、図11の構造上にフォトレ
ジスト層70と第4の光学マスク72を形成する段階を
示した図である。
【図14】図14は図1の該マイクロアクチュエータ構
造の組立の各種段階の中で、第4の光学マスクを使用し
てフォトレジスト構造70をパターン化し、金属構造7
4を形成する段階を示した図である。
造の組立の各種段階の中で、第4の光学マスクを使用し
てフォトレジスト構造70をパターン化し、金属構造7
4を形成する段階を示した図である。
【図15】図15は図1中のライン3−3にそって切取
られた断面図である。
られた断面図である。
【図16】図16は磁気的及び又は光学記憶デバイスに
対するスライダ・トラッキングシステム概略の末端図で
ある。
対するスライダ・トラッキングシステム概略の末端図で
ある。
【図17】図17は磁気的及び又は光学記憶デバイスに
対するヘッドトラッキングシステムの概略側面図であ
る。
対するヘッドトラッキングシステムの概略側面図であ
る。
【図18】図18は本発明に基づいて組立てられた領域
効果型多重電極マイクロアクチュエータシステムの概略
設計図である。
効果型多重電極マイクロアクチュエータシステムの概略
設計図である。
【図19】図19は図18の領域効果型マイクロアクチ
ュエータの一部の詳細図である。
ュエータの一部の詳細図である。
10 静電気マイクロアクチュエータデバイス 12 基板 14、16 アンカ 18、20 ステータ 22 アクチュエータ 24、26、28、30 支持部 32、34 電極 36、38 アクチュエータ電極 40 接着プラットフォーム 42 エッチ孔 50 酸化シリコンコーティング 52 窒化シリコンコーティング 54 伝導性金属層 56 フォトレジスト層 57 第1の光学マスク 58 被加工層 60、62 フォトレジスト層 61 第2の光学マスク 64 バリア層 66 コントラスト強調層 68 第3の光学マスク 69 メッキされた金属層 70 フォトレジスト層 72 第4の光学マスク 74 金属構造 100 トラッキングシステム 102 マイクロアクチュエータ 104 支持アセンブリ 106 スライダ 108、110 磁気ヘッド 112 基板 114 アクチュエータ構造 116 スライダ 120 ヘッドトラッキングシステム 122 スライダ 124 軸受表面 126 薄膜ヘッド 128 マイクロアクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス・ヘルムート・ザッペ アメリカ合衆国95120 カリフォルニア 州、サン・ノゼ、ヒルクレスト・コート 1374 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/306 G03F 7/26 C23C 28/00
Claims (9)
- 【請求項1】基板材料を選択する段階と、 上記基板材料上に被加工層の材料を付着する段階と、上記被加工層をパターン化して形状を画定する段階と、 上記パターン化された被加工層上にフォトレジスト層の
材料を付着する段階と、高さと幅の比からなるアスペクト比が少なくとも9:1
の支持部を備える自立金属構造を形成するように上記フ
ォトレジスト層の材料を鋳型状にコントラスト強調フォ
トリソグラフィによりパターン化する段階と、 上記パターン化されたフォトレジスト層を鋳型にして 上
記自立金属構造の材料をメッキする段階と、 エッチング液を使用して上記パターン化されたフォトレ
ジスト層及び上記被加工層を溶解し上記自立金属構造を
形成する段階とを有する金属構造の組立方法。 - 【請求項2】上記被加工層の材料と上記自立金属構造の
材料と上記エッチング液とは、上記自立金属構造より実
質的に高いレートで上記被加工層をエッチングする高エ
ッチング選択性を提供するように選択される、請求項1
記載の方法。 - 【請求項3】上記被加工層がガラス材料から形成され、
上記自立金属構造の材料が遷移元素から形成され、上記
エッチング液がHF(フッ化水素)ベースの酸材料から
形成される、請求項1記載の方法。 - 【請求項4】上記被加工層は燐シリコンガラス(PS
G)であり、上記自立金属構造は銅あるいはクロムであ
り、上記エッチング液はフッ化水素酸(HF)である、
請求項1記載の方法。 - 【請求項5】上記フォトレジスト層を付着する段階は、
コントラスト強調層を上記フォトレジスト層上に付着す
る段階をさらに含む、請求項1記載の方法。 - 【請求項6】上記コントラスト強調層は漂白性染料をそ
の中に有する成分から形成される、請求項1記載の方
法。 - 【請求項7】上記フォトレジスト層のパターン化段階
は、上記フォトレジスト層をマスキングし、波長約0.
365μmである平行輻射源を提供する低い数値の口径
の投影システムを使用してフォトレジスト層のマスクさ
れていない部分を露光する、請求項1記載の方法。 - 【請求項8】上記フォトレジスト層を約2μm以上の厚
さで形成する、請求項1記載の方法。 - 【請求項9】基板材料と該基板材料上に配置された自立
金属構造との組立方法において、該自立金属構造が、 基板材料を選択する段階と、 上記基板材料上に被加工層の材料を付着する段階と、上記被加工層をパターン化して形状を画定する段階と、 上記パターン化された被加工層上にフォトレジスト層の
材料を付着する段階と、高さと幅の比からなるアスペクト比が少なくとも9:1
の支持部を備える自立金属構造を形成するように、上記
フォトレジスト層をマスクし、上記フォトレジスト層の
マスクされていない部分を波長が約0.365μmの平
行輻射源を使用して露光し、上記フォトレジスト層をフ
ォト成長させて上記マスクされていない部分を除去する
ことにより、実質的に垂直な側壁を有する鋳型状にコン
トラスト強調フォトリソグラフィによりパターン化する
段階と、 上記パターン化されたフォトレジスト層を鋳型にして 上
記自立金属構造の材料をメッキする段階と、 エッチング液を使用して上記パターン化されたフォトレ
ジスト層及び上記被加工層を溶解し上記自立金属構造を
形成する段階とを有する金属構造の組立方法。
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