JP5121283B2 - 面外角度付構造部を有する構造体の作製方法 - Google Patents
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Description
MEMSによって作製された垂直櫛歯構造体は、例えば光路変換用のマイクロミラーや無線通信機器用の可変コンデンサなどにおいて採用されている。具体的な一例としては、微小な振動構造体を静電気力で駆動させる静電櫛歯アクチュエータの電極部として用いることが可能である。
AVCの構造例を、図14を用いて以下に説明する。
1.櫛歯構造体の櫛歯構造部に切り欠き部を形成し、切り欠き部に樹脂を充填した後に、型を押し当てて櫛歯構造部を折り曲げ、樹脂を硬化させて折り曲げられた切り欠き部を固定する方法(特許文献1)。
2.室温よりも高温の環境下で櫛歯構造部上に樹脂部を形成した後に室温まで冷却することにより、樹脂と櫛歯構造部の材料との熱収縮差による張力で櫛歯を曲げる方法(特許文献2)
3.高温下において可塑性を示す弾性材料(例えば単結晶シリコンなど)を用いて作製した櫛歯構造体を、高温下で型を押し当てることにより塑性変形させる方法(特許文献3)。
本発明によれば、従来技術である特許文献3の方法と比較したときに、被加工部の曲げ角度の制御において次のような利点がある。
力の加え方は、被加工部003を基板002の主面に平行な面(図1中のA1−A2の一点鎖線)の外に傾けることができれば、特に制約はない。例えば、被加工部の突出部004を押し上げるようにしてもよいし、引っ張るようにしてもよい。あるいは、被加工部の突出部004を押し広げるようにしてもよいし、押し狭めるようにしてもよい。被加工部の突出部004に力を加え、被加工部003を塑性変形できれば、前記の方法に限らずどのような方法を用いてもよい。
本実施例では、基板の主面と平行な平面に対して面外方向に角度を有する傾斜構造部を有する構造体の作製方法の例を説明する。ただし、作製方法はこれに限られるものではない。
基板111は、2つの層の間に絶縁材料からなる層が挟まれた構造を有しており、本明細書ではこれらの層を上から順にデバイス層、絶縁層、支持層と呼ぶことにする。基板111としては、例えば単結晶シリコンからなる2つの層(デバイス層112、支持層114)の間に二酸化シリコンからなる絶縁層113が挟まれた構造を有するSOI(Silicon On Insulator)基板を用いることが可能である。
このとき、凹部116の深さ方向の長さはデバイス層112の厚さよりも小さくなるようにする。
貫通口118の形成方法としては、凹部116の形成方法と同じく、例えば反応性イオンエッチングなどの垂直エッチング技術を用いるのが好適である。反応性イオンエッチングを用いた場合、エッチングガスとして基板111の絶縁層113とは反応しにくいガスを用いることにより、貫通口118を確実に形成することが可能である。
例えば基板111としてSOI基板を用いた場合、フッ化水素酸や四フッ化炭素ガスなどのような二酸化シリコンを選択的にエッチングすることが可能なエッチャントあるいはエッチングガスを用いることで絶縁層113のみをエッチングすることが可能である。
型の凸部133の形成方法としては、例えば反応性イオンエッチングなどのエッチング技術を用いて、基板131の上面のうち、型の凸部133の周囲の部分をエッチングすることにより形成することが可能である。
加熱する温度は、例えば基板111としてSOI基板を用いた場合にはシリコンを塑性変形させるために必要な600℃以上に設定するのが好適である。加熱する方法としては、例えば凹部116の周辺を通るような電流路に電流を流すことで発生するジュール熱により凹部116とその周辺を局所的に加熱する方法を用いることが可能である。電流路としては融点が十分に高い導体薄膜などを適当な絶縁膜を介して蒸着したものを用いる、あるいはデバイス層112が導電性を有する場合はデバイス層112そのものを電流路として用いることが可能である。
被加工部の突出部103、104は絶縁層113のみを介して被加工部101、102に固定されているので、この工程により被加工部の突出部103、104は絶縁層113と共に除去される。
(a1)支持層114の下面にマスク層141を形成する。
(b1)支持層114の下面に凹部142を形成する。
(h1)支持層114の下面にマスク層120を形成する。
(i1)支持層114に貫通口121を形成する。
第1の実施例において、工程の一部分を変えることにより、複数の被加工部を異なる曲げ角度で加工することが可能である。本実施例ではその方法を2通り説明する。
本実施例では、基板の主面と平行な面に対して上下両側の面外方向にわたって各々異なる角度を有する被加工部を有する構造体の作製方法を説明する。
基板211は第1の実施例で用いた基板111と同じ3層構造(デバイス層212、絶縁層213、支持層214)の基板であり、例えばSOI基板などを用いることが可能である。
凹部216の深さはデバイス層212の厚さよりも小さくする。
絶縁層217を形成する方法としては、例えば二酸化シリコンなどの絶縁材料を蒸着することにより形成することが可能である。
貫通口219を形成する方法としては、例えば絶縁層217が二酸化シリコンからなる場合、フッ化水素酸や四フッ化炭素などのような二酸化シリコンを選択的にエッチングすることが可能な、エッチャントあるいはエッチングガスを用いて絶縁層217のみをエッチングする方法を用いることが可能である。
基板231は、3層からなる基板211の支持層214と同じ基板である。例えば、基板211としてSOI基板を用いた場合、基板231は単結晶シリコンからなる基板を用いることが可能である。
また、基板231として単結晶シリコン基板を用いた場合、接合の方法として陽極接合を用いることが可能である。
被加工部の突出部203、204はそれぞれ絶縁層213、217のみを介して被加工部201、202に固定されているので、この工程により、被加工部の突出部203、204は絶縁層213、217と共に除去される。
002、012、111、131、211、231、241 基板
003、013、101、102、201、202 被加工部
004、014、103、104、203、204 被加工部の突出部
Claims (7)
- 基板と、該基板の主面と平行な面に対して角度を有する構造部とを有する構造体の作製方法であって、
前記構造部の塑性変形を行う被加工部に、前記基板の主面と平行な面に対して交差する方向に突出した突出部を設ける工程と、
前記被加工部の突出部に力を加えることで、前記被加工部を塑性変形させる工程とを含み、
前記被加工部を塑性変形させる工程は、型を押し当てることにより前記被加工部の突出部に力を加える
ことを特徴とする構造体の作製方法。 - 前記構造体は1つの又は複数の前記被加工部を有しており、
塑性変形すべき前記被加工部に設けられた突出部は、前記基板の主面と平行な面に対して一方向側に設けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の構造体の作製方法。 - 前記構造体は少なくとも2つの前記被加工部を有しており、
前記少なくとも2つの被加工部に設けられた突出部のうち1つは、前記基板の主面と平行な面に対して残りの前記突出部のうち少なくとも1つと反対方向側に設けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の構造体の作製方法。 - 前記被加工部に凹部を設ける工程を含む
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の構造体の作製方法。 - 前記構造体のうち少なくとも前記被加工部の一部を加熱する
工程を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の構造体の作製方法。 - 前記被加工部の突出部は、傾けるべき構造部の角度に対応した位置に設けられる
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の構造体の作製方法。 - 前記被加工部の突出部は、傾けるべき構造部の角度に対応した長さを有する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の構造体の作製方法。
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