JP4321507B2 - バーティカルコムアクチュエータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロミラー素子やモーションセンサ等の構造体を静電気力によって駆動するバーティカルコムアクチュエータの製造方法に関する。

従来より、対向する２枚の櫛歯電極（バーティカルコム）を電極の延伸方向に対し垂直方向に段差を設けて配置し、所定の電圧が印加されるのに応じて櫛歯電極間に発生する静電気力によって構造体を垂直方向に駆動するバーティカルコムアクチュエータが知られている（例えば特許文献１を参照）。
特開２０００−１４７４１９号公報

しかしながら、従来のバーティカルコムアクチュエータの製造方法では、張り合わせ工程や膜応力による反りを利用することにより上述の段差を形成するようにしていたために、マイクロミラー素子やモーションセンサ等の微細な構造体の駆動用として微細に製造する場合、製造プロセスが非常に複雑となる上に、面内方向でのばらつきを小さく抑えて段差を精度よく形成することが困難であった。

本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、簡単な製造プロセスによって対向する櫛歯電極間に精度よく段差を形成することが可能なバーティカルコムアクチュエータの製造方法を提供することにある。

本発明に係るバーティカルコムアクチュエータの製造方法は、対向する第１及び第２の櫛歯電極を備え、電圧が印加されるのに応じて第１及び第２の櫛歯電極間に発生する静電力を利用して構造体を駆動するバーティカルコムアクチュエータの製造方法であって、半導体基板表面上に第１の保護層を形成する工程と、第１の保護層をパターニングすることにより第１の櫛歯電極に対応する表面上に保護層を形成する工程と、第１の保護層のパターニング処理後の基板表面上の第２の櫛歯電極に対応する表面以外の領域に第２の保護層を形成する工程と、第２の保護層を形成した後の基板表面に導電性薄膜を形成する工程と、導電性薄膜をパターニングすることにより第２の櫛歯電極に対応する表面上に保護層を形成する工程と、導電性薄膜のパターニング処理後の基板表面に露出している第２の保護層を除去する工程と、第２の保護層除去後の基板表面に露出している半導体基板を除去することにより櫛歯構造を形成する工程と、櫛歯構造を形成した後の基板表面に露出している第１の保護層を除去する工程とを有し、導電性薄膜の膜厚を調整することにより第１及び第２の櫛歯電極間に垂直方向の段差を形成する。

本発明に係るバーティカルコムアクチュエータの製造方法によれば、簡単な製造プロセスによって対向する櫛歯電極間に精度よく段差を形成することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となるバーティカルコムアクチュエータの製造方法について説明する。なお、この製造方法により製造されるバーティカルコムアクチュエータは、図１に示すように、ミラー面において光ビームを反射するミラー部１側に形成された櫛歯電極２（可動コム）と、支持部３を介してミラー部１を揺動可能な状態で支持するフレーム部４側に形成された櫛歯電極５（固定コム）とを備え、電圧が印加されるのに応じて対向する櫛歯電極２，５間に発生する静電力によってミラー部１を垂直方向に揺動することにより、光ビームの光路を切り替える。また、以下に示す図２，３は、図１に示す線分ＡＡ’におけるバーティカルコムアクチュエータの断面図を示す。

本発明の実施形態となるバーティカルコムアクチュエータの製造方法では、始めに、図２（ａ）に示すように、単結晶シリコン等の支持基板１１表面上に酸化膜１２を形成する。なお、酸化膜１２は、熱酸化法や化学的気相成長法等の方法により形成することができるが、パイロ酸化法によって形成する場合には、時間，酸素流量，温度等を制御することによって制御性よく成膜でき、２［μｍ］程度の膜厚まで成膜することができる。なお、本実施形態では、酸化膜１２の膜厚は１〜２［μｍ］程度であることが望ましい。次に、図２（ｂ）に示すように、スピン塗布法及びフォトリソグラフィ法を用いて酸化膜１２の表面上にレジスタパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして酸化膜１２を選択的に除去することにより、櫛歯電極２の上部保護層１２ａ及びミラー部１の上部保護層１２ｂを形成する。

次に、図２（ｃ）に示すように、図２（ｂ）に示す基板表面上にレジスト材料１３をスピンコートにより塗布した後、レジスト材料１３をパターニングすることにより、櫛歯電極２の上部保護層１２ａ及びミラー部１の上部保護層１２ｂ上にレジスト材料１３を形成する。なお、レジスト材料１３の膜厚は、対向する櫛歯電極２，５間の段差に想到するが、この段差の大きさは、スピンコードの回転数やレジスト材料１３の粘性等の条件を適当に設定することにより１〜１０［μｍ］まで容易に制御することができる。なお、本実施形態では、レジスト材料１３の膜厚は５〜１０［μｍ］程度であることが望ましい。

次に、図２（ｃ）に示す基板表面上にアルミ薄膜等の導電性薄膜１４をスパッタ蒸着法等により形成する。なお、この時、ロングスロースパッタ法を用いることにより、微細パターンの溝構造体に対しても良好な被覆性を得ることができる。また、導電性薄膜１４の膜厚は成膜時間等の製造条件を制御することによって容易に制御することができる。なお、本実施形態では、導電性薄膜１４の膜厚は０．２〜０．５［μｍ］程度であることが望ましい。次に、図３（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ工程によるパターニングとメタルエッチングプロセスによって櫛歯電極５に対応する位置以外の導電性薄膜１４を除去し、櫛歯電極５上部の導電性薄膜１４ａを形成する。

次に、図３（ｂ）に示すようにレジスト材料１３をエッチングにより除去した後、図３（ｃ）に示すように酸化膜１２と導電性薄膜１４をマスクとしてＤ−ＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）処理により支持基板１１をエッチングした後、図３（ｄ）に示すように酸化膜１２を除去することにより、図１に示すバーティカルコムアクチュエータが形成される。なお、本実施形態では、対向する櫛歯電極２，５間の段差は、導電性薄膜１４の膜厚値となり、バーティカルコムアクチュエータを共振する条件で駆動させることにより、この段差の数十倍の変位を有するアクチュエータとして利用することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となるバーティカルコムアクチュエータの製造方法によれば、導電性薄膜１４の膜厚を調整することにより対向する櫛歯電極２，５間に垂直方向の段差を形成することができるので、簡単な製造プロセスによって対向する櫛歯電極間に精度よく段差を形成することができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の実施形態となるバーティカルコムアクチュエータの構成を示す上面図である。 本発明の実施形態となるバーティカルコムアクチュエータの製造方法を示す断面工程図である。 図２に示すバーティカルコムアクチュエータの製造方法の続き示す断面工程図である。

符号の説明

１：ミラー部
２，５：櫛歯電極
３：支持部
４：フレーム部
１１：支持基板
１２：酸化膜
１３：レジスト材料
１４：導電性薄膜

Claims (1)

1. 対向する第１及び第２の櫛歯電極を備え、電圧が印加されるのに応じて第１及び第２の櫛歯電極間に発生する静電力を利用して構造体を駆動するバーティカルコムアクチュエータの製造方法であって、
   半導体基板表面上に第１の保護層を形成する工程と、
   前記第１の保護層をパターニングすることにより前記第１の櫛歯電極に対応する表面上に保護層を形成する工程と、
   前記第１の保護層のパターニング処理後の基板表面上の第２の櫛歯電極に対応する表面以外の領域に第２の保護層を形成する工程と、
   前記第２の保護層を形成した後の基板表面に導電性薄膜を形成する工程と、
   前記導電性薄膜をパターニングすることにより前記第２の櫛歯電極に対応する表面上に保護層を形成する工程と、
   前記導電性薄膜のパターニング処理後の基板表面に露出している前記第２の保護層を除去する工程と、
   前記第２の保護層除去後の基板表面に露出している半導体基板を除去することにより櫛歯構造を形成する工程と、
   前記櫛歯構造を形成した後の基板表面に露出している第１の保護層を除去する工程とを有し、
   前記導電性薄膜の膜厚を調整することにより前記第１及び第２の櫛歯電極間に垂直方向の段差を形成すること
   を特徴とするバーティカルコムアクチュエータの製造方法。

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