JP3125048B2 - 薄膜平面構造体の製造方法 - Google Patents
薄膜平面構造体の製造方法Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00642—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for improving the physical properties of a device
- B81C1/0065—Mechanical properties
- B81C1/00666—Treatments for controlling internal stress or strain in MEMS structures
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0161—Controlling physical properties of the material
- B81C2201/0163—Controlling internal stress of deposited layers
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜平面構造体の
製造方法に関し、さらに詳しくはマイクロアクチュエー
タなどのマイクロマシン、探針、触針、マイクロセンサ
などの各種センサ、及び走査型プローブ顕微鏡用プロー
ブなどの各種プローブの構造部品などとして好適に使用
することのできる、薄膜平面構造体の製造方法に関す
る。
製造方法に関し、さらに詳しくはマイクロアクチュエー
タなどのマイクロマシン、探針、触針、マイクロセンサ
などの各種センサ、及び走査型プローブ顕微鏡用プロー
ブなどの各種プローブの構造部品などとして好適に使用
することのできる、薄膜平面構造体の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】マイクロマシン、各種センサ、各種プロ
ーブなどには、その構成要素として基板から分離された
高い形状精度を有する片持ち梁が求められている。この
ため、半導体製造に用いられる薄膜成膜技術及び微細加
工技術を応用したマイクロマーニングにより、様々な薄
膜からなる梁などの平面構造体が用いられるようになっ
てきている。
ーブなどには、その構成要素として基板から分離された
高い形状精度を有する片持ち梁が求められている。この
ため、半導体製造に用いられる薄膜成膜技術及び微細加
工技術を応用したマイクロマーニングにより、様々な薄
膜からなる梁などの平面構造体が用いられるようになっ
てきている。
【０００３】このような薄膜平面構造体は、一般に図１
〜４のような工程を経て製造される。図１は、従来の薄
膜平面構造体の製造方法における、最初の工程を示す平
面図である。図２は、図１に示す平面図のＩ−Ｉ線にお
ける断面図である。そして、図３及び４は、図１及び２
に示す工程の後の工程を経時的に示したものである。最
初に、図１及び２に示すように、基板１の主面１Ａ上に
レジストを均一に塗布した後、露光装置によって露光・
現像を行い、パターニングした犠牲層２を形成する。次
いで、図３に示すように、基板１の主面１Ａ上に犠牲層
２を覆うようにして金属又はシリコン材料からなる薄膜
を均一に形成する。そして、この薄膜をエッチングする
ことによって所定形状にパターニングされた薄膜加工体
３を形成する。次いで、図４に示すように、犠牲層２を
エッチング除去することにより、薄膜加工体３からなる
薄膜平面構造体４を得る。
〜４のような工程を経て製造される。図１は、従来の薄
膜平面構造体の製造方法における、最初の工程を示す平
面図である。図２は、図１に示す平面図のＩ−Ｉ線にお
ける断面図である。そして、図３及び４は、図１及び２
に示す工程の後の工程を経時的に示したものである。最
初に、図１及び２に示すように、基板１の主面１Ａ上に
レジストを均一に塗布した後、露光装置によって露光・
現像を行い、パターニングした犠牲層２を形成する。次
いで、図３に示すように、基板１の主面１Ａ上に犠牲層
２を覆うようにして金属又はシリコン材料からなる薄膜
を均一に形成する。そして、この薄膜をエッチングする
ことによって所定形状にパターニングされた薄膜加工体
３を形成する。次いで、図４に示すように、犠牲層２を
エッチング除去することにより、薄膜加工体３からなる
薄膜平面構造体４を得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、薄膜加
工体３を形成する際の諸条件によっては、図４に示すよ
うな薄膜平面構造体を得ることはできずに、図５に示す
ように薄膜加工体３が屈折して立体的な形状になった
り、図６に示すように薄膜加工体３の屈折が大きくなり
過ぎて破壊に至ったりする場合があった。これは、薄膜
加工体３の内部応力の分布が、膜厚方向に対して不均一
であるためである。したがって、エッチングする以前の
均一な薄膜を形成するに当たっての蒸着やスパッタリン
グなどにおけるガス圧力や基板温度、蒸着温度やスパッ
タリング出力などを適宜に調節したり、エッチング条件
を種々調節することによって薄膜加工体３内の内部応力
が膜厚方向において均一となるようにする試みがなされ
てきた。
工体３を形成する際の諸条件によっては、図４に示すよ
うな薄膜平面構造体を得ることはできずに、図５に示す
ように薄膜加工体３が屈折して立体的な形状になった
り、図６に示すように薄膜加工体３の屈折が大きくなり
過ぎて破壊に至ったりする場合があった。これは、薄膜
加工体３の内部応力の分布が、膜厚方向に対して不均一
であるためである。したがって、エッチングする以前の
均一な薄膜を形成するに当たっての蒸着やスパッタリン
グなどにおけるガス圧力や基板温度、蒸着温度やスパッ
タリング出力などを適宜に調節したり、エッチング条件
を種々調節することによって薄膜加工体３内の内部応力
が膜厚方向において均一となるようにする試みがなされ
てきた。
【０００５】しかしながら、スパッタリングなどの成膜
条件は薄膜加工体３の膜質に重大な影響を及ぼす。例え
ば、スパッタリング時のガス圧力を高くすると、薄膜３
の内部応力を低減することができる一方で、薄膜加工体
３自体の緻密性が劣化する。その結果、得られる薄膜平
面構造体の機械的強度が劣化したり、後のエッチング工
程において腐食が進行しすぎ、所望の形状に加工したり
できない場合があった。また、薄膜加工体３の内部応力
は、このような成膜条件に対して非常に敏感である。し
たがって、前記のような成膜条件を厳密に制御すること
が要求されるため、再現性よく薄膜平面構造体を得るに
は困難を極めていた。さらに、エッチング条件を種々変
化させた場合においても、薄膜のエッチングと内部応力
の緩和とを同時に達成する条件を見出すことは極めて困
難な状態にあった。
条件は薄膜加工体３の膜質に重大な影響を及ぼす。例え
ば、スパッタリング時のガス圧力を高くすると、薄膜３
の内部応力を低減することができる一方で、薄膜加工体
３自体の緻密性が劣化する。その結果、得られる薄膜平
面構造体の機械的強度が劣化したり、後のエッチング工
程において腐食が進行しすぎ、所望の形状に加工したり
できない場合があった。また、薄膜加工体３の内部応力
は、このような成膜条件に対して非常に敏感である。し
たがって、前記のような成膜条件を厳密に制御すること
が要求されるため、再現性よく薄膜平面構造体を得るに
は困難を極めていた。さらに、エッチング条件を種々変
化させた場合においても、薄膜のエッチングと内部応力
の緩和とを同時に達成する条件を見出すことは極めて困
難な状態にあった。
【０００６】本発明は、上記内部応力を制御して高い再
現性の下に薄膜平面構造体を製造する方法を提供するこ
とを目的とする。
現性の下に薄膜平面構造体を製造する方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、また、本発明
は、過冷却液体域を有する非晶質材料からなる薄膜を所
定の基板上に厚さ１〜２０μｍに形成し、前記薄膜を所
定の形状に加工して厚さ１〜２０μｍの薄膜加工体を形
成し、前記薄膜加工体を前記過冷却液体域まで加熱処理
し、前記薄膜加工体を前記過冷却液体域から室温まで冷
却し、前記基板の少なくとも一部を除去して前記薄膜加
工体からなる薄膜平面構造体を形成することを特徴とす
る、薄膜平面構造体の製造方法である。
は、過冷却液体域を有する非晶質材料からなる薄膜を所
定の基板上に厚さ１〜２０μｍに形成し、前記薄膜を所
定の形状に加工して厚さ１〜２０μｍの薄膜加工体を形
成し、前記薄膜加工体を前記過冷却液体域まで加熱処理
し、前記薄膜加工体を前記過冷却液体域から室温まで冷
却し、前記基板の少なくとも一部を除去して前記薄膜加
工体からなる薄膜平面構造体を形成することを特徴とす
る、薄膜平面構造体の製造方法である。
【０００９】さらに、本発明は、パターニングされた犠
牲層を所定の基板上に形成し、過冷却液体域を有する非
晶質材料からなる薄膜を前記犠牲層を覆うようにして前
記基板上に厚さ１〜２０μｍに形成し、前記薄膜を所定
の形状に加工して厚さ１〜２０μｍの薄膜加工体を形成
し、前記薄膜加工体を前記過冷却液体域で加熱処理し、
前記薄膜加工体を前記過冷却液体域から室温まで冷却
し、前記犠牲層を除去することによって前記薄膜加工体
からなる薄膜平面構造体を形成することを特徴とする、
薄膜平面構造体の製造方法である。
牲層を所定の基板上に形成し、過冷却液体域を有する非
晶質材料からなる薄膜を前記犠牲層を覆うようにして前
記基板上に厚さ１〜２０μｍに形成し、前記薄膜を所定
の形状に加工して厚さ１〜２０μｍの薄膜加工体を形成
し、前記薄膜加工体を前記過冷却液体域で加熱処理し、
前記薄膜加工体を前記過冷却液体域から室温まで冷却
し、前記犠牲層を除去することによって前記薄膜加工体
からなる薄膜平面構造体を形成することを特徴とする、
薄膜平面構造体の製造方法である。
【００１０】本発明者らは、上記問題点を解決すべく、
新たな薄膜平面構造体の製造方法の探索を行った。その
結果、薄膜平面構造体を過冷却液体域を有する非晶質材
料から構成するとともに、前記非晶質材料からなる薄膜
を前記過冷却液体域にまで加熱することによって上記問
題を解決できることを見出した。
新たな薄膜平面構造体の製造方法の探索を行った。その
結果、薄膜平面構造体を過冷却液体域を有する非晶質材
料から構成するとともに、前記非晶質材料からなる薄膜
を前記過冷却液体域にまで加熱することによって上記問
題を解決できることを見出した。
【００１１】すなわち、過冷却液体域を有する非晶質材
料からなる薄膜を前記過冷却液体域まで加熱すると、前
記薄膜はガラス転位現象を生じる。すると、それまで固
体状で高い剛性を有していた薄膜は半固体状（過冷却液
体）となり、粘度が１０8 〜１０13Ｐａ・Ｓの粘性流動
を示すようになる。その結果、スパッタリングなどによ
って形成された際に薄膜内部に生じた応力が緩和され
る。したがって、この後に前記薄膜を室温まで冷却し、
犠牲層や基板の一部を除去した場合においても、薄膜が
屈折したり破壊したりすることがなくなる。この結果、
薄膜平面構造体を再現性よく得ることができる。本発明
は、過冷却液体域を有する非晶質材料からなる薄膜の上
記のような特性を見出すとともにこの特性に着目し、こ
の特性を利用することによってなされたものである。
料からなる薄膜を前記過冷却液体域まで加熱すると、前
記薄膜はガラス転位現象を生じる。すると、それまで固
体状で高い剛性を有していた薄膜は半固体状（過冷却液
体）となり、粘度が１０8 〜１０13Ｐａ・Ｓの粘性流動
を示すようになる。その結果、スパッタリングなどによ
って形成された際に薄膜内部に生じた応力が緩和され
る。したがって、この後に前記薄膜を室温まで冷却し、
犠牲層や基板の一部を除去した場合においても、薄膜が
屈折したり破壊したりすることがなくなる。この結果、
薄膜平面構造体を再現性よく得ることができる。本発明
は、過冷却液体域を有する非晶質材料からなる薄膜の上
記のような特性を見出すとともにこの特性に着目し、こ
の特性を利用することによってなされたものである。
【００１２】なお、本発明における「過冷却液体域」と
は、ガラス転移温度（Ｔｇ）から結晶化開始温度（Ｔ
ｘ）までの温度領域（△Ｔｘ）をいう。また、「薄膜平
面構造体」とは、前記のような非晶質材料からなる薄膜
をエッチングなどによって平面的に加工して形成した薄
膜加工体からなる構造体をいい、立体的に加工して形成
した薄膜加工体からなる構造体とは異なるものである。
は、ガラス転移温度（Ｔｇ）から結晶化開始温度（Ｔ
ｘ）までの温度領域（△Ｔｘ）をいう。また、「薄膜平
面構造体」とは、前記のような非晶質材料からなる薄膜
をエッチングなどによって平面的に加工して形成した薄
膜加工体からなる構造体をいい、立体的に加工して形成
した薄膜加工体からなる構造体とは異なるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に則して詳細に説明する。本発明の薄膜平面構造体は、
過冷却液体域を有する非晶質材料からなる薄膜から構成
されることが必要である。本発明の目的を達成できるも
のであれば、このような非晶質材料の種類は限定されな
い。酸化物ガラス（ＳｉＯ2 , パイレツクスガラス等)
、カルコゲナイド半導体（Ａｓ−Ｓ, Ｓｉ−Ａｓ−Ｔ
ｅ等）、及び一部の非晶質合金（Ｚｒ−Ｃｕ−ＡｌやＰ
ｄ−Ｃｕ−Ｓｉなど）の金属ガラスを例示することがで
きる。
に則して詳細に説明する。本発明の薄膜平面構造体は、
過冷却液体域を有する非晶質材料からなる薄膜から構成
されることが必要である。本発明の目的を達成できるも
のであれば、このような非晶質材料の種類は限定されな
い。酸化物ガラス（ＳｉＯ2 , パイレツクスガラス等)
、カルコゲナイド半導体（Ａｓ−Ｓ, Ｓｉ−Ａｓ−Ｔ
ｅ等）、及び一部の非晶質合金（Ｚｒ−Ｃｕ−ＡｌやＰ
ｄ−Ｃｕ−Ｓｉなど）の金属ガラスを例示することがで
きる。
【００１４】しかしながら、過冷却液体域のガラス転移
温度が２００〜６００℃の温度範囲内にある非晶質材料
を使用することが好ましく、さらには２５０〜４００℃
の温度範囲内にある非晶質材料を使用することが好まし
い。非晶質材料がこのような比較的低いガラス転移温度
を有することによって、薄膜の加熱工程が簡素化され非
晶質材料を成膜する基板や、基板を保持する治具などの
材料選択の幅が広がる。ガラス転移温度周辺の非品質材
料は、一般に１０11〜１０13Ｐａ・Ｓとの粘度を示す
で、スパッタリングなどによって形成した薄膜内部の応
力を効率よく除去することができる。さらに、過冷却液
体域の温度幅は２０℃以上であることが望ましい。この
ように比較的広い過冷却液体域を有することによって、
薄膜の加熱工程が簡易化される。そして、このように比
較的広い過冷却液体域を有することによって、加熱時の
温度変動による影響を低減することができる。このよう
な非品質材料として、Ｚｒ66Ｃｕ33Ａｌ1 ，Ｐｄ76Ｃｕ
6 Ｓｉ13，及び酸化ボロンを例示することができる。
温度が２００〜６００℃の温度範囲内にある非晶質材料
を使用することが好ましく、さらには２５０〜４００℃
の温度範囲内にある非晶質材料を使用することが好まし
い。非晶質材料がこのような比較的低いガラス転移温度
を有することによって、薄膜の加熱工程が簡素化され非
晶質材料を成膜する基板や、基板を保持する治具などの
材料選択の幅が広がる。ガラス転移温度周辺の非品質材
料は、一般に１０11〜１０13Ｐａ・Ｓとの粘度を示す
で、スパッタリングなどによって形成した薄膜内部の応
力を効率よく除去することができる。さらに、過冷却液
体域の温度幅は２０℃以上であることが望ましい。この
ように比較的広い過冷却液体域を有することによって、
薄膜の加熱工程が簡易化される。そして、このように比
較的広い過冷却液体域を有することによって、加熱時の
温度変動による影響を低減することができる。このよう
な非品質材料として、Ｚｒ66Ｃｕ33Ａｌ1 ，Ｐｄ76Ｃｕ
6 Ｓｉ13，及び酸化ボロンを例示することができる。
【００１５】本発明の薄膜平面構造体は、前記のような
非晶質材料からなる薄膜を所定の基板上に形成して製造
する。使用する基板の種類は薄膜平面構造体の用途によ
って異なるが、一般的には単結晶シリコンや、酸化膜又
は窒化膜のついた単結晶シリコン、パイレックスガラ
ス、及びステンレス板などを用いることができる。ま
た、前記薄膜の前記基板上への形成方法は、スパッタリ
ング、蒸着法などの物理蒸着法や、ＣＶＤ法などの化学
蒸着法など公知の方法を用いて行うことができる。
非晶質材料からなる薄膜を所定の基板上に形成して製造
する。使用する基板の種類は薄膜平面構造体の用途によ
って異なるが、一般的には単結晶シリコンや、酸化膜又
は窒化膜のついた単結晶シリコン、パイレックスガラ
ス、及びステンレス板などを用いることができる。ま
た、前記薄膜の前記基板上への形成方法は、スパッタリ
ング、蒸着法などの物理蒸着法や、ＣＶＤ法などの化学
蒸着法など公知の方法を用いて行うことができる。
【００１６】さらに、本発明の薄膜平面構造は、上記の
ようにして基板上に形成した薄膜を所定形状に加工して
薄膜加工体を形成し、製造する。前記薄膜の加工は、フ
ッ酸や水酸化カリウム溶液を用いたウエットエッチング
やＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッ
チングに代表される、公知の微細加工技術などによって
行うことができる。
ようにして基板上に形成した薄膜を所定形状に加工して
薄膜加工体を形成し、製造する。前記薄膜の加工は、フ
ッ酸や水酸化カリウム溶液を用いたウエットエッチング
やＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのドライエッ
チングに代表される、公知の微細加工技術などによって
行うことができる。
【００１７】また、本発明の薄膜平面構造体は、上記の
ようにして形成した薄膜加工体を過冷却液体域まで加熱
処理して製造する。薄膜加工体を加熱する手段として
は、赤外線加熱、誘導加熱、抵抗加熱などの公知の加熱
手段を用いることができる。過冷却液体域において前記
薄膜加工体を加熱保持する時間は、前記薄膜加工体を構
成する材料の種類や薄膜の厚さ、薄膜の形成条件などに
依存する。しかしながら、一般にはかかる温度領域にお
いて０．５〜５分保持する。これによって、薄膜加工体
内の応力を十分に除去することができ、本発明の目的を
達成することができる。
ようにして形成した薄膜加工体を過冷却液体域まで加熱
処理して製造する。薄膜加工体を加熱する手段として
は、赤外線加熱、誘導加熱、抵抗加熱などの公知の加熱
手段を用いることができる。過冷却液体域において前記
薄膜加工体を加熱保持する時間は、前記薄膜加工体を構
成する材料の種類や薄膜の厚さ、薄膜の形成条件などに
依存する。しかしながら、一般にはかかる温度領域にお
いて０．５〜５分保持する。これによって、薄膜加工体
内の応力を十分に除去することができ、本発明の目的を
達成することができる。
【００１８】次いで、本発明の薄膜平面構造体は、前記
加熱処理の後、前記薄膜加工体を前記過冷却液体域から
室温にまで冷却して製造する。冷却手段としては、熱放
射などによる自然冷却、冷却用ガス導入による冷却、冷
却盤との接触による冷却などの手段を用いることができ
る。
加熱処理の後、前記薄膜加工体を前記過冷却液体域から
室温にまで冷却して製造する。冷却手段としては、熱放
射などによる自然冷却、冷却用ガス導入による冷却、冷
却盤との接触による冷却などの手段を用いることができ
る。
【００１９】そして、本発明の薄膜平面構造体は、前記
薄膜加工体を室温にまで冷却した後、前記基板の少なく
とも一部を除去して製造する。基板の少なくとも一部を
除去する方法としては、前述したようなウエットエッチ
ングあるいはドライエッチングなどに代表される公知の
微細加工技術によって行うことができる。
薄膜加工体を室温にまで冷却した後、前記基板の少なく
とも一部を除去して製造する。基板の少なくとも一部を
除去する方法としては、前述したようなウエットエッチ
ングあるいはドライエッチングなどに代表される公知の
微細加工技術によって行うことができる。
【００２０】また、本発明の薄膜平面構造体を製造する
に当たっては、過冷却液体域を有する非晶質材料からな
る薄膜を形成する以前に、所定の形状にパターニングさ
れた犠牲層を形成することもできる。この場合において
は、犠牲層を覆うようにして前記薄膜を前記基板上に形
成する。そして、前記基板の少なくとも一部を除去する
代わりに、前記犠牲層を除去することによって薄膜平面
構造体を製造する。
に当たっては、過冷却液体域を有する非晶質材料からな
る薄膜を形成する以前に、所定の形状にパターニングさ
れた犠牲層を形成することもできる。この場合において
は、犠牲層を覆うようにして前記薄膜を前記基板上に形
成する。そして、前記基板の少なくとも一部を除去する
代わりに、前記犠牲層を除去することによって薄膜平面
構造体を製造する。
【００２１】パターニングされた犠牲層は、「従来の技
術」で述べたように、スピンコートなどによってレジス
トを基板の主面上に均一に塗布した後、Ｃｒからなるマ
スクを通して露光・現像することによって形成すること
ができる。さらには、ポリシリコンなどをＣＶＤなどの
手段によって基板の主面上に均一に形成した後、レジス
トからなる保護膜を前記ポリシリコン膜上に形成し、ウ
エットエッチングすることによって形成することもでき
る。
術」で述べたように、スピンコートなどによってレジス
トを基板の主面上に均一に塗布した後、Ｃｒからなるマ
スクを通して露光・現像することによって形成すること
ができる。さらには、ポリシリコンなどをＣＶＤなどの
手段によって基板の主面上に均一に形成した後、レジス
トからなる保護膜を前記ポリシリコン膜上に形成し、ウ
エットエッチングすることによって形成することもでき
る。
【００２２】本発明の薄膜平面構造体を構成する前記薄
膜加工体の厚さは特に限定されず、用途に応じ、過冷却
液体域を有する範囲内においてあらゆる厚さに形成する
ことができる。特に、薄膜平面加工体の厚さが１〜２０
μｍの範囲内においては、上記のような過冷却液体域を
有するとともに、各種センサや各種プローブなどに使用
するに足る強度を有する。したがって、薄膜平面加工
体、さらには薄膜平面加工体に加工する以前の薄膜を１
〜２０μｍに形成することにより、各種センサや各種プ
ローブに対して好適な薄膜平面構造体を提供することが
できる。
膜加工体の厚さは特に限定されず、用途に応じ、過冷却
液体域を有する範囲内においてあらゆる厚さに形成する
ことができる。特に、薄膜平面加工体の厚さが１〜２０
μｍの範囲内においては、上記のような過冷却液体域を
有するとともに、各種センサや各種プローブなどに使用
するに足る強度を有する。したがって、薄膜平面加工
体、さらには薄膜平面加工体に加工する以前の薄膜を１
〜２０μｍに形成することにより、各種センサや各種プ
ローブに対して好適な薄膜平面構造体を提供することが
できる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。 実施例１ 本実施例においては、基板上に犠牲層を形成せずに、基
板の一部を直接除去することによって薄膜平面構造体を
製造した。図７〜１１は、本実施例による薄膜平面構造
体の製造工程を示す工程図である。図７は、本発明の薄
膜平面構造体の製造方法における最初の工程を示す平面
図であり、図８は、図７に示す平面図のII−II線におけ
る断面図を示したものである。そして、図９〜１１は、
それぞれ図７及び８に続く工程を経時的に示した断面図
である。基板１０には厚さ２００μm,結晶方位１００面
の単結晶シリコンウェハを用いた。
する。 実施例１ 本実施例においては、基板上に犠牲層を形成せずに、基
板の一部を直接除去することによって薄膜平面構造体を
製造した。図７〜１１は、本実施例による薄膜平面構造
体の製造工程を示す工程図である。図７は、本発明の薄
膜平面構造体の製造方法における最初の工程を示す平面
図であり、図８は、図７に示す平面図のII−II線におけ
る断面図を示したものである。そして、図９〜１１は、
それぞれ図７及び８に続く工程を経時的に示した断面図
である。基板１０には厚さ２００μm,結晶方位１００面
の単結晶シリコンウェハを用いた。
【００２４】最初に、図７及び８に示すように、基板１
０の主面１０Ａ上にポリイミド膜をスピンコート法によ
り厚さ５μｍに形成した。次いで、ポリイミド膜をＲＩ
Ｅ（反応性イオンエッチング）によってパターニング
し、パターニング層１１を形成した。次いで、基板１０
の裏面１０Ｂ上に熱酸化法によって酸化シリコン層１９
を厚さ１μｍに形成した。次いで、図９に示すように、
スパックリング法によってＺｒ66Ｃｕ33Ａｌ1 なる組成
の金属ガラスからなる薄膜１２を、パターニング層１１
を覆うようにして基板１０の主面１０Ａ上に厚さ２μｍ
に形成した。なお、Ｚｒ66Ｃｕ33Ａｌ1 金属ガラスのガ
ラス転位温度（Ｔｇ）及び結晶化開始温度（Ｔｘ）は、
それぞれ３６０℃、４２１℃であった。
０の主面１０Ａ上にポリイミド膜をスピンコート法によ
り厚さ５μｍに形成した。次いで、ポリイミド膜をＲＩ
Ｅ（反応性イオンエッチング）によってパターニング
し、パターニング層１１を形成した。次いで、基板１０
の裏面１０Ｂ上に熱酸化法によって酸化シリコン層１９
を厚さ１μｍに形成した。次いで、図９に示すように、
スパックリング法によってＺｒ66Ｃｕ33Ａｌ1 なる組成
の金属ガラスからなる薄膜１２を、パターニング層１１
を覆うようにして基板１０の主面１０Ａ上に厚さ２μｍ
に形成した。なお、Ｚｒ66Ｃｕ33Ａｌ1 金属ガラスのガ
ラス転位温度（Ｔｇ）及び結晶化開始温度（Ｔｘ）は、
それぞれ３６０℃、４２１℃であった。
【００２５】次いで、図１０に示すように、水酸化カリ
ウムに基板１０を浸漬させることによってパターニング
層１１を除去するとともに、薄膜１２をパターニングす
ることによって片持ち梁形状の薄膜加工体１３を形成し
た。次いで、薄膜加工体１３上に熱電対１４とＴｉ箔
（厚さ５０μｍ）のカバー１５を設置した。そして、こ
のようなアセンブリを真空容器１６に入れ、図示しない
真空ポンプにより１０-4Ｐａ以下まで排気した。
ウムに基板１０を浸漬させることによってパターニング
層１１を除去するとともに、薄膜１２をパターニングす
ることによって片持ち梁形状の薄膜加工体１３を形成し
た。次いで、薄膜加工体１３上に熱電対１４とＴｉ箔
（厚さ５０μｍ）のカバー１５を設置した。そして、こ
のようなアセンブリを真空容器１６に入れ、図示しない
真空ポンプにより１０-4Ｐａ以下まで排気した。
【００２６】真空容器１６には石英ガラス窓１７が具備
され、この石英ガラス窓１７の上方には赤外線ヒータ１
８が設置されている。また、この赤外線ヒータ１８と熱
電対１４とは温度調節器１９に接続されており、熱電対
１４によって薄膜加工体１３の温度を直接モニタリング
しながら、赤外線ヒータ１８によって設定した温度まで
加熱することができるようになっている。カバー１５
は、高温で活性なＴｉからなっている。このため、加熱
中に残留酸素などを吸着し、同じく高温活性な薄膜加工
体１３の酸化を防ぐとともに、赤外線ヒータ１８の加熱
むらを平均化し、薄膜加工体１３を均一に加熱すること
ができる。
され、この石英ガラス窓１７の上方には赤外線ヒータ１
８が設置されている。また、この赤外線ヒータ１８と熱
電対１４とは温度調節器１９に接続されており、熱電対
１４によって薄膜加工体１３の温度を直接モニタリング
しながら、赤外線ヒータ１８によって設定した温度まで
加熱することができるようになっている。カバー１５
は、高温で活性なＴｉからなっている。このため、加熱
中に残留酸素などを吸着し、同じく高温活性な薄膜加工
体１３の酸化を防ぐとともに、赤外線ヒータ１８の加熱
むらを平均化し、薄膜加工体１３を均一に加熱すること
ができる。
【００２７】その後、加熱速度１０℃／分で薄膜加工体
１３を３８７℃まで加熱し、３０秒間保持した。そし
て、放射冷却を制御することにより、冷却速度１０℃／
分で室温まで冷却し、薄膜加工体１３を有するアセンブ
リを真空容器１６より取り出した。
１３を３８７℃まで加熱し、３０秒間保持した。そし
て、放射冷却を制御することにより、冷却速度１０℃／
分で室温まで冷却し、薄膜加工体１３を有するアセンブ
リを真空容器１６より取り出した。
【００２８】次いで、図１１に示すように、上記アセン
ブリを８０℃に加熱した水酸化カリウム水溶液に２時間
浸漬させることによって、基板１０の一部をエッチング
除去し、エッチピット２０を形成した。その結果、薄膜
加工体１３からなる薄膜平面構造体２１を得た。
ブリを８０℃に加熱した水酸化カリウム水溶液に２時間
浸漬させることによって、基板１０の一部をエッチング
除去し、エッチピット２０を形成した。その結果、薄膜
加工体１３からなる薄膜平面構造体２１を得た。
【００２９】図１２は、上記のようにして製造した薄膜
平面構造体の状態を示す走査型電子顕微鏡写真である。
一方、図１３は、上記において過冷却液体域における加
熱処理を行わないで製造した薄膜平面構造体の状態を示
す走査型電子顕微鏡写真である。図１２及び１３より、
本発明の方法にしたがって薄膜平面構造体を製造した場
合は、薄膜平面構造体を構成する薄膜加工体が平面的な
形状を維持していることが分かる。
平面構造体の状態を示す走査型電子顕微鏡写真である。
一方、図１３は、上記において過冷却液体域における加
熱処理を行わないで製造した薄膜平面構造体の状態を示
す走査型電子顕微鏡写真である。図１２及び１３より、
本発明の方法にしたがって薄膜平面構造体を製造した場
合は、薄膜平面構造体を構成する薄膜加工体が平面的な
形状を維持していることが分かる。
【００３０】実施例２ 本実施例においては、基板上に犠牲層を形成し、この犠
牲層を除去することによって薄膜平面構造体を製造し
た。図１４〜１８は、本実施例による薄膜平面構造体の
製造工程を示す工程図である。図１４は、本発明の薄膜
平面構造体の製造方法における最初の工程を示す平面図
であり、図１５は、図１４に示す平面図の III−III 線
における断面図を示したものである。そして、図１６〜
１８は、それぞれ図１４及び１５に続く工程を経時的に
示した断面図である。基板３０には、基板の裏面３０Ｂ
に厚さ１μｍの酸化シリコン膜３３が形成され、全体の
厚さが２００μｍであり、結晶方位が１００面である単
結晶シリコンウェハを用いた。
牲層を除去することによって薄膜平面構造体を製造し
た。図１４〜１８は、本実施例による薄膜平面構造体の
製造工程を示す工程図である。図１４は、本発明の薄膜
平面構造体の製造方法における最初の工程を示す平面図
であり、図１５は、図１４に示す平面図の III−III 線
における断面図を示したものである。そして、図１６〜
１８は、それぞれ図１４及び１５に続く工程を経時的に
示した断面図である。基板３０には、基板の裏面３０Ｂ
に厚さ１μｍの酸化シリコン膜３３が形成され、全体の
厚さが２００μｍであり、結晶方位が１００面である単
結晶シリコンウェハを用いた。
【００３１】最初に、図１４及び１５に示すように、基
板３０の主面３０Ａ上にニッケルからなる保護層３１を
厚さ０．１μｍに形成した。次いで、ポリシリコンから
なる薄膜を、スパッタリング法によって保護層３１上に
厚さ１μｍに形成した。次いで、前記ポリシリコン薄膜
上にレジストをスピンコートによって塗布して保護膜を
形成した。次いで、基板３０を水酸化カリウム水溶液
（濃度４０重量％）に浸漬させ、ポリシリコン薄膜をエ
ッチングすることによって犠牲層３２を形成した。次い
で、図１６に示すように、酸化ボロン（Ｂ2 Ｏ3 ）から
なる薄膜を、ＣＶＤ法によって、基板３０の主面３０Ａ
上に犠牲層３２を覆うようにして厚さ２μｍに形成し
た。次いで、前記薄膜上に所定形状のレジストをスピン
コートによって塗布し、基板３０をフッ酸溶液中に浸漬
させることによってエッチングし、薄膜加工体３４を形
成した。
板３０の主面３０Ａ上にニッケルからなる保護層３１を
厚さ０．１μｍに形成した。次いで、ポリシリコンから
なる薄膜を、スパッタリング法によって保護層３１上に
厚さ１μｍに形成した。次いで、前記ポリシリコン薄膜
上にレジストをスピンコートによって塗布して保護膜を
形成した。次いで、基板３０を水酸化カリウム水溶液
（濃度４０重量％）に浸漬させ、ポリシリコン薄膜をエ
ッチングすることによって犠牲層３２を形成した。次い
で、図１６に示すように、酸化ボロン（Ｂ2 Ｏ3 ）から
なる薄膜を、ＣＶＤ法によって、基板３０の主面３０Ａ
上に犠牲層３２を覆うようにして厚さ２μｍに形成し
た。次いで、前記薄膜上に所定形状のレジストをスピン
コートによって塗布し、基板３０をフッ酸溶液中に浸漬
させることによってエッチングし、薄膜加工体３４を形
成した。
【００３２】次いで、図１７に示すように抵抗加熱装置
３５上に上記アセンブリを設置し、加熱速度１０℃／分
で５６０℃まで加熱した。なお、酸化ボロンのガラス転
移温度（Ｔｇ）は５５３℃であった。そして、５６０℃
で５分間加熱保持した後、放射冷却を制御することによ
って冷却速度１０℃／分で室温まで冷却した。次いで、
図１８に示すように、上記アセンブリを８０℃に加熱し
た水酸化カリウム水溶液（濃度４０重量％）に１５分間
浸漬させることによって、犠牲層３２をエッチング除去
し、薄膜平面構造体３６を得た。
３５上に上記アセンブリを設置し、加熱速度１０℃／分
で５６０℃まで加熱した。なお、酸化ボロンのガラス転
移温度（Ｔｇ）は５５３℃であった。そして、５６０℃
で５分間加熱保持した後、放射冷却を制御することによ
って冷却速度１０℃／分で室温まで冷却した。次いで、
図１８に示すように、上記アセンブリを８０℃に加熱し
た水酸化カリウム水溶液（濃度４０重量％）に１５分間
浸漬させることによって、犠牲層３２をエッチング除去
し、薄膜平面構造体３６を得た。
【００３３】以上、具体例を示しながら発明の実施の形
態に則して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上
記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱
しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であ
る。
態に則して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上
記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱
しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であ
る。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、薄膜平面構造体を過冷
却液体域を有する非晶質材料から構成している。そし
て、薄膜平面構造体を製造する際において、薄膜平面構
造体を構成する薄膜をエッチングなどによって加工して
得た薄膜加工体を、前記過冷却液体域にまで加熱して処
理する。したがって、薄膜加工体内に発生した応力が前
記加熱処理中に緩和されるため、薄膜平面構造体を製造
した後に、前記応力によって薄膜加工体が屈折するよう
なことがなくなる。この結果、高い再現性の元に製造す
ることが可能な薄膜平面構造体を提供することができ
る。
却液体域を有する非晶質材料から構成している。そし
て、薄膜平面構造体を製造する際において、薄膜平面構
造体を構成する薄膜をエッチングなどによって加工して
得た薄膜加工体を、前記過冷却液体域にまで加熱して処
理する。したがって、薄膜加工体内に発生した応力が前
記加熱処理中に緩和されるため、薄膜平面構造体を製造
した後に、前記応力によって薄膜加工体が屈折するよう
なことがなくなる。この結果、高い再現性の元に製造す
ることが可能な薄膜平面構造体を提供することができ
る。
【図１】 従来の薄膜平面構造体の製造方法の一例にお
ける最初の工程を示す平面図である。
ける最初の工程を示す平面図である。
【図２】 図１に示す平面図のＩ−Ｉ線における断面図
である。
である。
【図３】 図１及び２に示す工程の後の工程を示す断面
図である。
図である。
【図４】 図３に示す工程の後の工程を示す断面図であ
る。
る。
【図５】 従来の薄膜平面構造体の製造方法によって製
造した薄膜加工体の状態の一例を示す断面図である。
造した薄膜加工体の状態の一例を示す断面図である。
【図６】 従来の薄膜平面構造体の製造方法によって製
造した薄膜加工体の状態の他の例を示す断面図である。
造した薄膜加工体の状態の他の例を示す断面図である。
【図７】 本発明の薄膜平面構造体の製造方法の一例に
おける最初の工程を示す平面図である。
おける最初の工程を示す平面図である。
【図８】 図７に示す平面図のII―II線における断面図
である。
である。
【図９】 図７及び８に示す工程の後の工程を示す断面
図である。
図である。
【図１０】 図９に示す工程の後の工程を示す断面図で
ある。
ある。
【図１１】 図１０に示す工程の後の工程を示す断面図
である。
である。
【図１２】 本発明の製造方法によって製造した薄膜平
面構造体の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。
面構造体の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１３】 従来の製造方法によって製造した薄膜平面
構造体の一例を示す走査型電子顕微鏡写真写真である。
構造体の一例を示す走査型電子顕微鏡写真写真である。
【図１４】 本発明の薄膜平面構造体の製造方法の他の
例における最初の工程を示す平面図である。
例における最初の工程を示す平面図である。
【図１５】 図１４に示す平面図のIII −III 線におけ
る断面図である。
る断面図である。
【図１６】 図１４及び１５に示す工程の後の工程を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１７】 図１６に示す工程の後の工程を示す断面図
である。
である。
【図１８】 図１７に示す工程の後の工程を示す断面図
である。
である。
１、１０、３０ 基板 ２、３２ 犠牲層 ３ 薄膜加工体 ４ 薄膜平面構造体 １１ パターニング層 １２ 薄膜 １３、３４ 薄膜加工体 １４ 熱電対 １５ カバー １６ 真空容器 １７ 石英ガラス窓 １８ 赤外線ヒータ １９ 酸化シリコン層 ２０ エッチピット ２１、３６ 薄膜平面構造体 ３１ 保護層 ３３ 酸化シリコン膜 ３５ 抵抗加熱装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B81B 3/00 B81C 1/00 C23F 1/00 H01L 21/306
Claims (7)
- 【請求項１】 過冷却液体域を有する非晶質材料からな
る薄膜を所定の基板上に厚さ１〜２０μｍに形成し、 前記薄膜を所定の形状に加工して厚さ１〜２０μｍの薄
膜加工体を形成し、 前記薄膜加工体を前記過冷却液体域まで加熱処理し、 前記薄膜加工体を前記過冷却液体域から室温まで冷却
し、 前記基板の少なくとも一部を除去して、前記薄膜加工体
からなる薄膜平面構造体を形成することを特徴とする、
薄膜平面構造体の製造方法。 - 【請求項２】 パターニングされた犠牲層を所定の基板
上に形成し、 過冷却液体域を有する非晶質材料からなる薄膜を前記犠
牲層を覆うようにして前記基板上に厚さ１〜２０μｍに
形成し、 前記薄膜を所定の形状に加工して厚さ１〜２０μｍの薄
膜加工体を形成し、 前記薄膜加工体を前記過冷却液体域で加熱処理し、 前記薄膜加工体を前記過冷却液体域から室温まで冷却
し、 前記犠牲層を除去することによって前記薄膜加工体から
なる薄膜平面構造体を形成することを特徴とする、薄膜
平面構造体の製造方法。 - 【請求項３】 前記薄膜は、Ｚｒ６６Ｃｕ３３Ａｌ１、
Ｐｄ７６Ｃｕ６Ｓｉ１３、及び酸化ボロンの少なくとも
一つからなることを特徴とする、請求項１又は２に記載
の薄膜平面構造体の製造方法。 - 【請求項４】 過冷却液体域を有する非晶質材料からな
る薄膜を所定の基板上に厚さ１〜２０μｍに形成し、 前記薄膜を所定の形状に加工して厚さ１〜２０μｍの薄
膜加工体を形成し、 前記薄膜加工体を前記過冷却液体域まで加熱処理し、 前記薄膜加工体を前記過冷却液体域から室温まで冷却
し、 前記基板の少なくとも一部を除去して、前記薄膜加工体
からなるセンサ用薄膜平面構造体を形成することを特徴
とする、センサ用薄膜平面構造体の製造方法。 - 【請求項５】 パターニングされた犠牲層を所定の基板
上に形成し、 過冷却液体域を有する非晶質材料からなる薄膜を前記犠
牲層を覆うようにして前記基板上に厚さ１〜２０μｍに
形成し、 前記薄膜を所定の形状に加工して厚さ１〜２０μｍの薄
膜加工体を形成し、 前記薄膜加工体を前記過冷却液体域で加熱処理し、 前記薄膜加工体を前記過冷却液体域から室温まで冷却
し、 前記犠牲層を除去することによって前記薄膜加工体から
なるセンサ用薄膜平面構造体を形成することを特徴とす
る、センサ用薄膜平面構造体の製造方法。 - 【請求項６】 過冷却液体域を有する非晶質材料からな
る薄膜を所定の基板上に厚さ１〜２０μｍに形成し、 前記薄膜を所定の形状に加工して厚さ１〜２０μｍの薄
膜加工体を形成し、 前記薄膜加工体を前記過冷却液体域まで加熱処理し、 前記薄膜加工体を前記過冷却液体域から室温まで冷却
し、 前記基板の少なくとも一部を除去して、前記薄膜加工体
からなるプローブ用薄膜平面構造体を形成することを特
徴とする、プローブ用薄膜平面構造体の製造方法。 - 【請求項７】 パターニングされた犠牲層を所定の基板
上に形成し、 過冷却液体域を有する非晶質材料からなる薄膜を前記犠
牲層を覆うようにして前記基板上に厚さ１〜２０μｍに
形成し、 前記薄膜を所定の形状に加工して厚さ１〜２０μｍの薄
膜加工体を形成し、 前記薄膜加工体を前記過冷却液体域で加熱処理し、 前記薄膜加工体を前記過冷却液体域から室温まで冷却
し、 前記犠牲層を除去することによって前記薄膜加工体から
なるプローブ用薄膜平面構造体を形成することを特徴と
する、プローブ用薄膜平面構造体の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11126593A JP3125048B2 (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 薄膜平面構造体の製造方法 |
| US09/557,155 US6406637B1 (en) | 1999-05-07 | 2000-04-25 | Thin film-planar structure and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11126593A JP3125048B2 (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 薄膜平面構造体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000317896A JP2000317896A (ja) | 2000-11-21 |
| JP3125048B2 true JP3125048B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=14939032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11126593A Expired - Lifetime JP3125048B2 (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 薄膜平面構造体の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6406637B1 (ja) |
| JP (1) | JP3125048B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8439853B2 (en) | 2009-03-09 | 2013-05-14 | Kabushiki Kaisha S.F.C. | Electric moxibustion device |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4812967B2 (ja) * | 2001-05-28 | 2011-11-09 | 株式会社アドバンテスト | プローブカード及びプローブカードの製造方法 |
| JP2002350465A (ja) * | 2001-05-28 | 2002-12-04 | Advantest Corp | プローブピンの製造方法、プローブカードの製造方法 |
| JP2003202350A (ja) * | 2001-12-28 | 2003-07-18 | Tokyo Cathode Laboratory Co Ltd | プローブカード用探針、プローブカード用探針ユニット、プローブカード及びそれらの製造方法 |
| JP2008155333A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Japan Science & Technology Agency | 金属ガラスを用いたマイクロマシン及びそれを用いたセンサ並びにその製造方法 |
| CN110823945A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-21 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种基于椭偏仪的光学薄膜热膨胀系数测量装置及其测量方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4161557A (en) * | 1978-03-23 | 1979-07-17 | Liquid Crystal Products, Inc. | Polyvinyl butyral-liquid crystal film-forming composition and film |
| US5576074A (en) * | 1995-08-23 | 1996-11-19 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Laser write process for making a conductive metal circuit |
| JPH09126833A (ja) | 1995-10-31 | 1997-05-16 | Olympus Optical Co Ltd | 非晶質合金製の梁構造体とその作製方法 |
| US5980652A (en) * | 1996-05-21 | 1999-11-09 | Research Developement Corporation Of Japan | Rod-shaped or tubular amorphous Zr alloy made by die casting and method for manufacturing said amorphous Zr alloy |
-
1999
- 1999-05-07 JP JP11126593A patent/JP3125048B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-04-25 US US09/557,155 patent/US6406637B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8439853B2 (en) | 2009-03-09 | 2013-05-14 | Kabushiki Kaisha S.F.C. | Electric moxibustion device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6406637B1 (en) | 2002-06-18 |
| JP2000317896A (ja) | 2000-11-21 |
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