JP4534931B2 - バーティカルコムアクチュエータの製造方法 - Google Patents

バーティカルコムアクチュエータの製造方法 Download PDF

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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の保護層を積層することにより第１の積層基板を形成する工程と、前記半導体基板の前記第１及び第２の櫛歯電極に対応する表面上に前記第１の保護層が残存するように前記第１の保護層をパターニングする工程と、前記第１の保護層のパターニング処理後の前記第１の積層基板の表面上に導電性薄膜を積層することにより第２の積層基板を形成する工程と、前記第２の積層基板の表面上に第２の保護層を積層することにより第３の積層基板を形成する工程と、前記第２の積層基板の前記第１及び第２の櫛歯電極に対応する表面のうち、前記第２の櫛歯電極に対応する表面上にのみ前記第２の保護層が残存するように前記第２の保護層をパターニングする工程と、前記第２の保護層のパターニング処理後の前記第３の積層基板表面に露出している前記導電性薄膜を除去する工程と、前記導電性薄膜を除去後の前記第３の積層基板表面に露出している前記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前記第３の積層基板表面に露出している保護層を除去する工程とを有し、前記第１の保護層と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。
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。
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２，５の上部保護層１２ａ，１２ｂ及びミラー部１の上部保護層１２ｃ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アルミ薄膜等の導電性薄膜１３をスパッタ蒸着法等により形成する。なお、導電性薄膜１３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。
次に、図２（ｄ）に示すように、図２（ｃ）に示す基板表面上にレジスト材料１４をスピンコートにより塗布した後、レジスト材料１４をパターニングすることにより、櫛歯電極５の上部保護層を形成する。次に、図３（ａ）に示すように図２（ｄ）に示す基板表面に露出している導電性薄膜１３をメタルエッチング処理により除去した後、図３（ｂ）に示すように上部保護層１２ｂ，１２ｃ及びレジスト材料１４をマスクとしてＤ−ＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）処理により支持基板１１をエッチングすることにより櫛歯電極２，５を形成する。そして最後に、図３（ｃ）に示すように基板表面に露出している酸化膜１２を除去した後、図３（ｄ）に示すようにレジスト材料１４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、櫛歯電極２，５間の垂直方向の段差は、保護層１２ａと導電性薄膜１３の膜厚の合計値となり、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、保護層１２ａと導電性薄膜１３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：導電性薄膜
１４：レジスト材料

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の保護層を積層することにより第１の積層基板を形成する工程と、
    前記半導体基板の前記第１及び第２の櫛歯電極に対応する表面上に前記第１の保護層が残存するように前記第１の保護層をパターニングする工程と、
    前記第１の保護層のパターニング処理後の前記第１の積層基板の表面上に導電性薄膜を積層することにより第２の積層基板を形成する工程と、
    前記第２の積層基板の表面上に第２の保護層を積層することにより第３の積層基板を形成する工程と、
    前記第２の積層基板の前記第１及び第２の櫛歯電極に対応する表面のうち、前記第２の櫛歯電極に対応する表面上にのみ前記第２の保護層が残存するように前記第２の保護層をパターニングする工程と、
    前記第２の保護層のパターニング処理後の前記第３の積層基板表面に露出している前記導電性薄膜を除去する工程と、
    前記導電性薄膜を除去後の前記第３の積層基板表面に露出している前記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前記第３の積層基板表面に露出している保護層を除去する工程とを有し、
    前記第１の保護層と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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