JP5121344B2 - 構造体の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＭＥＭＳ技術によって作製されるセンサやアクチュエータなどに用いられる櫛歯構造に代表される梁状構造を有する構造体の作製方法に関するものである。ＭＥＭＳとは、Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓの略語である。

垂直櫛歯構造体は、ＶＣ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃｏｍｂ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）とも呼ばれる。垂直櫛歯構造体は、櫛歯構造体の１対の櫛歯構造部が互いに噛み合うように配置され、いずれか片方の櫛歯構造部が面外方向に変位可能であるように弾性体によって支持されている構造体である。

このような構造体は、ＭＥＭＳ技術と呼ばれる半導体加工を応用した微細加工技術を用いることにより、例えば１本の櫛歯の幅が５μｍ程度の微細な構造体を作製することが可能である。

ＭＥＭＳ技術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られている。

垂直櫛歯構造体を用いた静電櫛歯アクチュエータにおいては、櫛歯構造体を初期位置から変位させるために大きな駆動力を発生させる必要がある。
そのために、駆動力を増大させることが可能な櫛歯構造体として、角度付櫛歯構造体とその作製方法が知られている（特許文献１参照）。角度付櫛歯構造体は、ＡＶＣ（Ａｎｇｕｌａｒ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃｏｍｂ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）とも呼ばれる。

特許文献１に記載されているＡＶＣ及びその作製方法の概要を図１６に示す。

特許文献１に記載されているＡＶＣは図１６（ａ）のような構成となっている。

ＡＶＣ３３０は、ねじりバネ３３２に軸支され、ねじりバネ３３２を回転中心軸として時計回り又は反時計回りに回転して振動する振動板３３３の片側に櫛歯構造部３３１を有している。

また、このねじりバネ３３２は、シリコンやゲルマニウムなどのような加熱することにより塑性変形させることが可能な材料からなる。

櫛歯構造部３３１を傾斜させる方法を図１６（ｂ）、（ｃ）に示す。

図１６（ｂ）のように、ピラー３３４を有する押し当て型３３５を、振動板３３３の櫛歯構造部３３１を有する側と反対側の上面３３７に、ピラー３３４が接触するように、直線矢印３３８の向きに押し当てて加熱する。

これにより、振動板３３３は曲線矢印３３９の向きに回転し、ねじりバネ３３２は振動板３３３の回転角度を保つような形状に塑性変形する。

その後、櫛歯構造体を冷却して、型３３５を取り外すと、図１６（ｃ）のように振動板３３３は傾いたままとなり、振動板３３３の側面に形成された櫛歯構造部３３１も振動板３３３と一緒に傾斜した状態を保っている。
米国特許公報 第７，０８９，６６６号

被加工部を変形させるためには、何らかの方法で被加工部に回転運動を生ぜしめる力のモーメントを与えるための外力を印加する必要がある。

特許文献１に記載されているＡＶＣの作製方法では、型３３５を押し下げることにより、図１７に示すように、ピラー３３４を介して、被加工部である振動板３３３及びねじりバネ３３２に外力Ｆが印加される。

その結果、この外力のうち振動板３３３に垂直な方向の分力Ｆｑが、振動板３３３及びねじりバネ３３２を、ねじりバネ３３２を中心軸とした回転方向に変形させる力となる。

ねじりバネ３３２の回転方向の変形角度θが増大すると、振動板３３３及びねじりバネ３３２を回転方向に変形させる分力Ｆｑは減少し、回転方向の変形に寄与しない分力Ｆｐは増大する。

すなわち、振動板３３３及びねじりバネ３３２の変形角度θが増大すると、被加工部である振動板３３３及びねじりバネ３３２を変形させる際の力の伝達効率は低下することがわかる。

また被加工部の材質や寸法、構造によっては、当該被加工部の機械的強度が不足する場合がある。このような機械的強度が不足する被加工部を変形加工する際に、被加工部に効率良く力が伝達されないと、加工時に当該被加工部が座屈する、あるいは破損する場合がある。

本発明は、構造体の一部を塑性変形させて、基板の主面に対して傾斜した傾斜部を有する構造体を作製する際に、被加工部を所望の形状に効率よく塑性変形させ得る構造体の作製方法を提供することを目的とする。

本発明は、面外に傾斜（基板の主面と平行な面に対して所定の角度を有するように交差）した構造部を有する構造体の作製方法として以下のような作製方法を提供するものである。

本発明の作製方法は、基板の被加工部を塑性変形させて、該基板の主面に対して傾斜した傾斜部を有する構造体を作製する、構造体の作製方法であって、
前記被加工部に前記基板の主面に対して突出する突出部を設ける工程と、
前記突出部に傾斜した押し当て面を有する型を押し当てて力を加えることによって前記被加工部を塑性変形させ、前記突出部が設けられた面と反対の面側に前記被加工部を曲げる工程と、
を含み、
前記被加工部を曲げる工程において、前記型に加えられる力（ＦＦ）の向きが、前記傾斜した押し当て面により前記突出部を押す力（Ｆ１）の向きと、交差することを特徴とするものである。

本発明によれば、被加工部に印加される外力は、従来法より、被加工部の変形に関与しない分力が減少し、被加工部の変形に関与する分力が増大するので、被加工部を変形させる効率を向上させることが可能となる。

また、被加工部の所望の位置において、塑性変形を発生させ易くすることができ、さらに、それ以外の位置における被加工部の変形、座屈、破損等が発生する可能性を低減させることができる。

本発明の構造体の作製方法の概要を、面外に傾斜する被加工部を有する構造体を一例として、図１（ａ）及び（ｂ）を用いて以下に説明する。

ここで上記「面外に傾斜」とは、基板の主面に対して０度より大きく９０度以下の範囲から選択される所定の角度を有するように、前記被加工部を変形（典型的には曲げ加工）し傾斜させた状態をいう。こうして、基板の主面に対して傾斜した傾斜部を有する構造体を作製する。

また、本発明において基板の「主面（表面（裏面）、上面（下面）ともいう。）」とは、基板を構成する面の中で最も面積の広い面であって、構造体を形成する際に主に加工を施す面である。また、本発明においては、幾何学的に等価な基板の主面と平行な平面も、基板の主面の範疇に入るものとする。

本発明における基板の主面に対して所定の角度をもって傾斜した傾斜部を有する構造体の作製方法は、主に以下の（ａ）及び（ｂ）の２つの工程を含む。

また、本発明の被加工部を塑性変形させる工程において、型の「押し当て面」とは、構造体の突出部と接触する面をいう。型が曲面である場合には、突出部と接触する部分における、型の接平面を「押し当て面」という。ここで「接平面」とは、３次元空間上の滑らかな曲面上のある点において、曲面とその点を共有し、かつその点における曲面の傾き（全微分値）と同じ傾き（全微分値）を有する平面を意味する。

図１（ａ）、（ｂ）は以下の工程（ａ）、（ｂ）のそれぞれに対応している。

（ａ）単結晶シリコンウエハのような基板２を加工し構造体１を作製する。

工程（ａ）では、基板２の主面（図１中にＳ１−Ｓ２の一点鎖線で示す）に対して、面外に傾けるべき構造部（以下、被加工部）３を形成するために、基板２の主面と交差する方向に突出した突出部４を設ける。

ここで、基板２の主面とは、基板２のうち主に加工を施される面のことであり、基板２の表面と裏面をさす。

また、被加工部３を塑性変形させ易いように、塑性変形の基点とする位置に特定の加工を施してもよい。例えば凹部５を設けるなど、その部分の機械的強度が周囲よりも弱くなるような加工を施してもよい。

（ｂ）被加工部３に設けられた被加工部の突出部４に、型６の傾斜した押し当て面９を押し当てて力を加えることにより、被加工部３を前記突出部４が設けられた面と反対の面側に曲げ加工を行い、塑性変形させる。型６とは換言すれば、被加工部を曲げるための治具と云うこともできる。

工程（ｂ）において、型６の、被加工部の突出部と接触する押し当て面９の表面形状は、図１（ｂ）のような平面から構成される斜面であってもよいし、その他の形状、例えば後述する図２（ｂ）のような曲面であってもよい。

被加工部３を塑性変形させ易いように、被加工部３の一部、又は、全体を加熱してもよい。

加熱するタイミングは、被加工部３を変形させる前でもよいし、被加工部３を変形させている途中でもよい。

傾斜した押し当て面９を有する型６を用いる構造体の作製方法は、基板の主面と平行な押し当て面を有する型を用いる作製方法と比較して、より効率よく被加工部を変形させ傾斜部を形成することが可能となる。以下にその理由を詳述する。

基板の主面と平行な押し当て面を有する型を用いて被加工部を変形させる直前の様子を図１４に示す。

型４０３に力ＦＦを加えて、型４０３を図１４の上方向に押し上げることにより、被加工部の突出部４０２の先端にある点Ｏには外力Ｆ０が加わる。

この外力Ｆ０は以下の２方向の分力に分解することが可能である。

１つ目の分力は、被加工部４０１が屈曲する点Ｐを並進方向に押す力、すなわち、点Ｏと点Ｐと通る直線Ａ１−Ａ２の方向の分力Ｆ０ｐである。

２つ目の分力は、点Ｐを中心として被加工部４０１を回転方向に押す力、すなわち点Ｏを通り、直線Ａ１−Ａ２に垂直な直線Ｄ１−Ｄ２の方向の分力Ｆ０ｑである。

それぞれの分力Ｆ０ｐ、Ｆ０ｑの大きさは以下の数１及び数２のように表される。

（数１）

（数２）

但し、点Ｏにおける型４０３の接平面の垂線Ｂ１−Ｂ２と直線Ａ１−Ａ２とのなす角をθ０、点Ｏにおける加工前の被加工部４０１の垂線Ｃ１−Ｃ２と直線Ａ１−Ａ２とのなす角をφとした。

角θ０及び角φのとりうる範囲は、図中の時計回り方向（曲線矢印ＷＣの方向）を正の方向として−π／２から＋π／２とする。

図１４の場合、型４０３の押し当て面ＦＣ１と被加工部の突出部４０２の下面ＦＣ２とがともに平面で且つ互いに平行であるので、直線Ｂ１−Ｂ２と直線Ｃ１−Ｃ２は一致しており、θ０とφは同じ角度となる。

数１及び数２から、φが小さくなるほど、すなわち、被加工部の突出部４０２の位置が点Ｐに近いほど、被加工部４０１を並進方向に押す力Ｆ０ｐは増大し、被加工部４０１を回転方向に押す力Ｆ０ｑは逆に減少することがわかる。

次に、傾斜面ＦＣ３を有する型を用いて被加工部４０１を変形させる直前の様子を図１５に示す。

型４０４に力ＦＦを加えて、型４０４を図１５の上方向に押し上げることにより、被加工部の突出部４０２の先端にある点Ｏには外力Ｆ１が加わる。
この外力Ｆ１は、前述の場合と同様に、被加工部４０１が屈曲する点Ｐを並進方向に押す分力Ｆ１ｐ、点Ｐを中心として被加工部４０１を反時計回り方向に回転させようとする分力Ｆ１ｑに分解することが可能である。
それぞれの分力Ｆ１ｐ、Ｆ１ｑの大きさは以下の数３及び数４のように表される。

（数３）

（数４）

但し、点Ｏにおける型４０４の接平面ＦＣ３への垂線Ｂ１−Ｂ２と直線Ａ１−Ａ２とのなす角をθ１、点Ｏか下ろした加工前の被加工部４０１への垂線Ｃ１−Ｃ２と直線Ａ１−Ａ２とのなす角をφとした。

また、δは点Ｏにおける型４０４の接平面と基準面ＦＣ４とのなす角であり、δ＝θ１−φが成立する。

上記２つの場合のそれぞれにおいて、被加工部４０１を傾斜させる効率を比較する。

被加工部４０１を傾斜させる効率を以下のように定義する。

被加工部４０１を傾斜させる効率は、被加工部４０１を反時計回りに回転させようとする力の大きさを、被加工部４０１を並進方向に押す力の大きさで割った値とする。

被加工部４０１を時計回りに或いは反時計回りに回転させようとする分力を大きく、それ以外の分力を小さくすることにより、被加工部４０１を変形させる効率が向上するからである。

この効率は、外力Ｆ１が変形のため分力Ｆ１ｑとなる伝達効率とも相関をもつ。

平坦な押し当て面ＦＣ１をもつ型４０３を用いた場合の効率η０は以下の数５のようになる。

（数５）

また、傾斜面ＦＣ３を有する型４０４を用いた場合の効率η１は以下の数６のようになる。

（数６）

数５及び数６より、φ＜θ１であればη０＜η１となることがわかる。

さらにθ１＝φ＋δであることから、δ＞０であればη０＜η１となることが分かる。

δ＞０という条件は、被加工部の突出部４０２と型４０４とが接触する点において、型４０４の表面ＦＣ３が基準面ＦＣ４に対して被加工部４０１を変形させる向きと反対の向きに傾いていることを表している。換言すれば、図１５に示す押し当て面ＦＣ３は、基準面ＦＣ４に対して図中時計回りに角度δ（＞０）だけ回転した面をもち、被加工部４０１が点Ｐを中心に受ける力のモーメントは反時計回りとなり、互いに回転方向が逆となっている。

このように、被加工部４０１を曲げる工程において、型４０４に加えられる力（ＦＦ）の向きが、傾斜した押し当て面ＦＣ３により突出部４０２を押す力（Ｆ１）の向きと、角度（δ＝θ１―φ＞０）をもって交差する。

以上のことから、傾斜した押し当て面ＦＣ３を有する型４０４を用いることにより、平坦な押し当て面ＦＣ１を有する型４０３を用いた場合と比較して、被加工部４０１を傾斜させるべく変形させる効率を向上させることが可能となる。

本工程において、図３あるいは図４に示すように、被加工部の突出部４と型６とが接触する位置を変えることによって被加工部３、すなわち傾斜部の傾斜角度を変えることができる。尚、上記接触する位置とは、突出部４と型６とを近づけた場合に最初に接触する位置であって、接触後にさらに型６を突出部４に押し当てることによって当該位置は変位する。

被加工部の突出部４と型６とが接触する位置を変える方法としては、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、被加工部の突出部４を塑性変形の基点からの距離を変えて設ける方法を用いることができる。

また、被加工部の突出部４を塑性変形の基点からの距離が同じであっても、被加工部の突出部４と型６とが接触する位置を変えることが可能である。

例えば、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、型６の傾斜面を図４の左右方向にずらして形成することにより、被加工部の突出部４と型６とが接触する位置を変えることが可能である。

さらに、被加工部３、すなわち傾斜部の傾斜角度を変える別の方法として、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、被加工部の一対の突出部４の長さを互いに異ならしめる方法を用いても良い。

上記の例では構造体の可動部７から張り出した被加工部３の加工例を示す。

図６（ａ）及び（ｂ）のように、構造体１１の支持部１８から張り出した被加工部１３も、被加工部の突出部１４を設けることにより、上記の例と同様にして加工することが可能である。

本実施形態において突出部の形状は、矩形の形状としているが、本発明の突出部の形状は、当該形状に限定されるものではなく、面取り加工を施した多角形状、あるいは曲面形状とすることもできる。このように突出部の形状を調整することにより塑性変形加工時に引っかかり等を抑制することができる。

以下実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
本実施例では、基板の主面（該主面と平行な平面も含む）に対して面外方向の一方向側に角度を有する傾斜部を有する構造体の作製方法の一例を説明する。

本実施例の構造体の作製方法を表す工程図を図７に示す。
図７中の番号（ａ）〜（ｉ）は、工程（ａ）〜（ｉ）に対応している。

まず、以下の工程（ａ）〜（ｇ）により、被加工部１０１、１０２と被加工部の突出部１０３、１０４を形成する。

（ａ）基板１１１の半導体層１１２の表面にマスク層１１５を形成する。
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半導体層、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（半導体層１１２、支持層１１４）の間に二酸化シリコンからなる絶縁層１１３が挟まれた多層構造を有するＳＯＩ基板を用いることが可能である。

（ｂ）半導体層１１２に凹部１１６を形成する。
このとき、凹部１１６の深さは半導体層１１２の厚さよりも小さくなるようにする。
凹部１１６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るのが好適である。
凹部１１６の深さはエッチング時間の長さで制御することが可能である。

（ｃ）半導体層１１２の表面に、マスク層１１７を形成する。

（ｄ）半導体層１１２に貫通口１１８を形成する。
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、所定の深さをもった貫通口１１８を確実に形成することが可能である。

（ｅ）半導体層１１２をマスクとして絶縁層１１３に貫通口１１９を形成する。
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。

（ｆ）支持層１１４の下面にマスク層１２０を形成する。

（ｇ）支持層１１４に貫通口１２１を形成する。

次に、以下の工程（ｈ）、（ｉ）により、別の基板１３１を用いて被加工部１０１、１０２を傾斜させるための型１３４を作製する。

型１３４用の基板１３１の材料は、後に型１３４を基板１１１に押し当てて加熱することを考えると、基板１１１と同程度あるいはそれ以上の剛性を有し、熱膨張係数が基板１１１の半導体層１１２の材料に近い材料であることが望ましい。
例えば、基板１１１がＳＯＩ基板である場合、基板１３１は半導体層１１２と同じ単結晶シリコン（単結晶半導体材料）からなる基板を選択するのがよい。

（ｈ）基板１３１にマスク層１３２を形成する。

（ｉ）基板１３１の上面に傾斜面１３３を形成する。
傾斜面１３３の形成方法の一つとしては、エッチングレートが結晶方位に依存する異方性エッチング技術などを用いて基板１３１の上面に傾斜面を形成することが可能である。
基板１３１としてその主面が結晶方位＜１１１＞に垂直である（１００）単結晶シリコンウエハを用いた場合、水酸化カリウム水溶液を用いた異方性エッチングを行うことで、マスク層１３２の端部近傍から始まる傾斜面が形成される。
このとき、傾斜面は基板の主面に対して約５５度傾いた状態で形成される。

最後に、以下の工程（ｊ）〜（ｌ）により、被加工部１０１、１０２に仰角をつけ、その後、被加工部の突出部１０３、１０４を除去する。

（ｊ）半導体層１１２の凹部１１６を加熱し、支持層１１４の下面及び被加工部の突出部１０３、１０４に型１３４の傾斜面１３３を押し当てることにより凹部１１６を曲げて塑性変形させる。

凹部の加熱温度は、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、あるいは半導体層１１２が導電性を有する場合は半導体層１１２そのものを電流路として用いることが可能である。

また、型１３４を基板１１１に押し付けた状態を維持したまま適切な加熱炉を用いて基板１１１及び型１３４の全体を加熱することにより半導体層１１２の凹部１１６を加熱することも可能である。
型１３４を基板１１１に押し付けた状態を維持する方法としては、クランプやピンチなどを用いて外部から型１３４と基板１１１を挟んでもよいし、接着剤や他の接合手段を用いて型１３４と基板１１１を接合してもよい。

特に基板１１１としてＳＯＩ基板を用いた場合、型１３４の上面に二酸化シリコンの層を形成しておくことで、陽極接合を用いて基板１１１の下面と型１３４の上面とを接合することが可能である。

（ｋ）基板１１１を、例えば室温まで冷却した後、型１３４を外す。

（ｌ）絶縁層１１３のうち、絶縁層１２６以外の部分を除去する。
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。
絶縁層１１３を除去する方法としては、例えば基板１１１としてＳＯＩ基板を用いた場合、フッ化水素酸のようなエッチング液や四フッ化炭素のエッチングガスなどのエッチャントを用いた二酸化シリコンの等方性エッチングが適用可能である。
このとき、エッチングの時間を調節することにより、絶縁層１２６の部分を残し、かつ被加工部の突出部１０３、１０４の近傍の絶縁層１１３を除去することが可能である。

さらに、工程（ｊ）にて基板１１１と型１３４とを二酸化シリコン層を介した陽極接合で接合した場合は、工程（ｋ）の型を外す工程と工程（ｌ）の絶縁層１１３を除去する工程は同時に行うことが可能である。

上記の例では、押し当て面として、傾斜面１３３を有する型１３４を用いる作製方法の例を示したが、傾斜面以外の表面形状を有する型、例えば図２（ｂ）のような曲面からなる押し当て面を有する型を用いることも可能である。

曲面を有する型の作製方法を、図８を用いて以下に説明する。
図８中の番号（ａ１）、（ｂ１）は、工程（ａ１）、（ｂ１）に対応している。
（ａ１）基板１４１にマスク層１４２を形成する。
（ｂ１）基板１４１の上面に曲面１４３を形成する。
曲面１４３の形成方法の一つとしては、等方性エッチング技術などを用いて基板１４１の上面を曲面状に切削することにより形成することが可能である。
例えば、基板１３１として単結晶シリコン基板を用いた場合、六フッ化硫黄やフッ化キセノンなどを用いた等方性エッチングを行うことにより、マスク層１４２の端部近傍から始まる曲面１４３を形成することが可能である。
また、単結晶シリコン基板の等方性エッチングに用いるエッチャントとしては、上記のようなガスに限らず、フッ化水素酸と硝酸の混合液などの液体を用いることも可能である。

本実施例の作製方法によって作製された構造体の例を図９に示す。
図９は基板１１１に水平な基準面に対して上方向に傾斜した複数の可動櫛歯１７１、１７２を有するＡＶＣを用いた振動構造体である。

可動櫛歯１７１と固定櫛歯１７３の間に例えばパルスや正弦波などの波形で電圧が変化する電圧信号源１７５を接続することにより振動板１７７を振動させることが可能である。

（実施例２）
実施例１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３通り説明する。また本実施例では、実施例１と同様に基板の主面と平行な面に対して一方向側に曲げ加工する場合で説明する。

１つ目の方法は、被加工部の突出部１０３、１０４を被加工部１０１、１０２の曲げ加工の基準点からそれぞれ異なる距離の位置に設ける方法である。

このような被加工部の突出部１０３，１０４は、例えば実施例１の工程（ｆ）でマスク層１２０を形成する領域を変えて工程（ｇ）で貫通口１２１を形成する領域を変えることによって作製可能である。

なお、支持層１１４の下面及び被加工部の突出部１０３、１０４に型１３４を押し当てたときの様子は図３（ｂ）のようになる。

２つ目の方法は、被加工部の突出部１０３、１０４と型とが初めて接触する位置における型の基準面からの高さが各々異なるような表面形状を有する型１３５を用いる方法である。

このような型１３５は、実施例１の工程（ｈ）でマスク層１３２を形成する領域を変えて傾斜面１３３を形成する領域を変えることによって作製可能である。

３つ目の方法は、長さの異なる被加工部の突出部１０３、１０４を形成する方法である。

長さの異なる被加工部の突出部１０３、１０４を形成する方法を、図１０を用いて以下に示す。

まず、図１０（ａ２）及び（ｂ２）のように、被加工部の突出部１０３、１０４を形成すべき長さと位置に合わせた位置にマスク層１５１を形成し、支持層１１４に凹部１５２を形成する。

凹部１５２の深さは、支持層１１４の厚さから形成すべき被加工部の突出部１０３あるいは１０４の長さを差し引いた長さに合わせる。

図１０（ｂ２）では、被加工部の突出部１０３の長さが支持層１１４の厚さと同じ長さに、被加工部の突出部１０４の長さが支持層１１４の厚さよりも短い長さになるように凹部１５２が形成されている。

凹部１５２を形成する方法については実施例１の工程（ｂ）で行った半導体層の凹部形成の工程と同様にして形成することが可能である。

次に、半導体層１１２、絶縁層１１３を加工することにより傾ける前の被加工部１０１、１０２を形成する。

半導体層１１２、絶縁層１１３の加工については実施例１の工程（ａ）〜（ｅ）と同様にして行うことが可能である。

次に、図１０（ｃ２）及び（ｄ２）のように、支持層１１４の下面にマスク層１５３を形成し、貫通口１２１を形成する。

貫通口１２１を形成する方法については実施例１の工程（ｇ）と同様にして形成することが可能である。

以降の型１３４を作る工程、被加工部１２０、１２１に仰角をつける工程、被加工部の突出部１０３、１０４を除去する工程についてはそれぞれ実施例１の工程（ｈ）〜（ｌ）と同様にして行うことが可能である。

なお、支持層１１４の下面及び被加工部の突出部１０３、１０４に型１３４を押し当てたときの様子は図３（ｂ）のようになる。

また、図１０に示した工程のかわりに、図１１に示すような工程によっても長さの異なる被加工部の突出部１０３、１０４を形成することが可能である。

まず、図１１（ａ３）及び（ｂ３）のように、基板１１１にマスク層１６１を形成し、支持層１１４に凹部１６２を形成する。

凹部１６２の深さは、支持層１１４の厚さから形成すべき被加工部の突出部１０３あるいは１０４の長さを差し引いた長さに合わせる。

次に、半導体層１１２、絶縁層１１３を加工することにより傾ける前の被加工部１０１、１０２を形成する。

次に、図１１（ｃ３）及び（ｄ３）のように、マスク層１６３を形成し、支持層１１４に貫通口１２１を形成する。

（実施例３）
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傾斜部としての被加工部を有する構造体の作製方法を説明する。

本実施例の構造体の作製方法を表す工程図を図１２（ａ）〜（ｏ）に示す。
図１２中の番号（ａ）〜（ｏ）は、工程（ａ）〜（ｏ）に対応する。

まず、以下の工程（ａ）〜（ｊ）により、傾ける前の被加工部２０１、２０２と被加工部の突出部２０３、２０４を形成する。

（ａ）基板２１１の半導体層２１２の表面にマスク層２１５を形成する。
基板２１１は実施例１で用いた基板１１１と同じ３層構造（半導体層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。

（ｂ）半導体層２１２に凹部２１６を形成する。
凹部２１６を形成する方法としては、実施例１の工程（ｂ）で用いた方法と同様の方法を用いることが可能である。
凹部２１６の深さは半導体層２１２の厚さよりも小さくする。

（ｃ）半導体層２１２の表面に、絶縁層２１７を形成する。
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。

（ｄ）絶縁層２１７の上面にマスク層２１８を形成する。

（ｅ）絶縁層２１７に貫通口２１９を形成する。
貫通口２１９を形成する方法としては、実施例１の工程（ｅ）で用いた方法と同様の方法を用いることが可能である。

（ｆ）絶縁層２１７をマスクとして半導体層２１２に貫通口２２０を形成する。
貫通口２２０を形成する方法としては、実施例１の工程（ｄ）で用いた方法と同様の方法を用いることが可能である。

（ｇ）基板２１１の絶縁層２１３に貫通口２２１を形成する。

（ｈ）絶縁層２１７の上面に基板２３１を接合する。
基板２３１としては、３層からなる基板２１１の支持層２１４と同じ基板を用いるのが好適である。
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のが好適である。
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。

（ｉ）基板２３１の上面にマスク層２３２を、基板２１１の支持層２１４の下面にマスク層２２２を形成する。

（ｊ）基板２３１に貫通口２３３を、支持層２１４に貫通口２２３を形成する。

次に、以下の工程（ｋ）、（ｌ）により、被加工部２０１、２０２を傾斜させる型２４４、２４５を作製する（すなわち、型は２個作製する）。

（ｋ）基板２４１にマスク層２４２を形成する。

（ｌ）基板２４１の上面に傾斜面２４３を形成する。
傾斜面の形成方法としては、実施例１の工程（ｌ）で用いた方法と同様の方法を用いることが可能である。

最後に、以下の工程（ｍ）〜（ｏ）により、被加工部２０１、２０２に角度をつけ、その後被加工部の突出部２０３、２０４を除去する。

（ｍ）基板２１１の半導体層２１２の凹部２１６を加熱し、基板２１１の支持層２１４の下面及び被加工部の突出部２０３に型２４４を押し当てる。
同時に、基板２３１の上面及び被加工部の突出部２０４にも型２４５を上下逆にして押し当てる。
これにより、凹部２１６を塑性変形させる。

加熱する温度や方法は、実施例１の工程（ｊ）と略同一であるので、説明は省略する。
尚、本実施例では２個の型を用いて支持層２１４と基板２３１の両方の側から同時に塑性変形させているが、１個の型を用いて片側ずつ塑性変形させることも可能である。

（ｎ）基板２１１を、例えば室温まで冷却した後、型２４４、２４５を外す。

（ｏ）絶縁層２１３、２１７のうち、絶縁層２２４、２３４以外の部分を除去する。
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。
絶縁層２１３、２１７を除去する方法としては、実施例１の工程（ｌ）と略同一であるので、説明は省略する。

上記の作製方法によって作製された構造体の例を図１３に示す（構造を見やすくするために、基板２３１及び絶縁層２１７を破線Ｆ１−Ｆ２を通る鉛直面で切断した図を示す）。

図１３は、基板２１１の主面に水平な面に対して上下両方の方向に傾斜した複数の櫛歯２５１、２５３を有するＡＶＣである。

本発明の作製方法を用いることにより、このような複雑な構造体を作製することが可能である。

本発明における構造体の作製方法の、第一の例の概要を示す工程図 本発明における構造体の作製方法の、第二の例の概要を示す工程図 本発明における構造体の作製方法の、第三の例の概要を示す工程図 本発明における構造体の作製方法の、第四の例の概要を示す工程図 本発明における構造体の作製方法の、第五の例の概要を示す工程図 本発明における構造体の作製方法の、第六の例の概要を示す工程図 本発明の第１の実施例における構造体の作製方法を表す工程図 本発明の第１の実施例における構造体の別の作製方法を示す部分的な工程図 本発明の第１の実施例における構造体の作製方法によって作製された構造体の一例を示す図 本発明の第２の実施例における構造体の作製方法を示す部分的な工程図 本発明の第２の実施例における構造体の別の作製方法を示す部分的な工程図 本発明の第３の実施例における構造体の作製方法を示す工程図 本発明の第３の実施例における構造体の作製方法によって作製された構造体の一例を示す図 平坦な型を用いた場合における、被加工部に印加される外力の分力の様子を示す概略図 傾斜面を有する型を用いた場合における、被加工部に印加される外力の分力の様子を示す概略図 特許文献１に記載のＡＶＣ及びその作製方法の概略を示す図 特許文献１に記載のＡＶＣにおける、被加工部に印加される外力の分力の様子を示す概略図

符号の説明

１、１１ 構造体
２、１２、１１１、１３１、１４１、２１１、２３１、２４１ 基板
３、１３、１０１、１０２、２０１、２０２、４０１ 被加工部
４、１４、１０３、１０４、２０３、２０４、４０２ 被加工部の突出部
６、１６、１３４、１４４、２４４、２４５、３３５、４０３、４０４ 型
７ 可動部
８、１８ 支持部
３３７ 上面
３３８、３３９、ＷＣ 矢印
Ｆ１ 外力
９、ＦＣ１、ＦＣ３ 押し当て面
Ｆｉｑ 分力
ＦＣ４ 基準面

Claims (13)

1. 基板の被加工部を塑性変形させて、該基板の主面に対して傾斜した傾斜部を有する構造体を作製する、構造体の作製方法であって、
   前記被加工部に前記基板の主面に対して突出する突出部を設ける工程と、
   前記突出部に傾斜した押し当て面を有する型を押し当てて力を加えることによって前記被加工部を塑性変形させ、前記突出部が設けられた面と反対の面側に前記被加工部を曲げる工程と、
   を含み、
   前記被加工部を曲げる工程において、前記型に加えられる力（ＦＦ）の向きが、前記傾斜した押し当て面により前記突出部を押す力（Ｆ１）の向きと、交差することを特徴とする構造体の作製方法。
2. 前記型の前記突出部に押し当てる傾斜面は前記基板の主面に平行な面に対して前記被加工部を塑性変形させる向きと反対の向きの角度を有する平面から構成される傾斜面であ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。
3. 前記型の前記突出部に押し当てる傾斜面は、前記型の前記突出部と接触する部分における面が常に前記基板の主面に平行な面に対して前記被加工部を塑性変形させる向きと反対の向きの角度を有する曲面であ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。
4. 前記構造体が、複数の前記被加工部を有し、
   該複数の被加工部に設けられた前記突出部が、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ていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の構造体の作製方法。
5. 前記構造体が、複数の前記被加工部を有し、
   該複数の被加工部に設けられた前記突出部の少なくとも１つが、他の前記突出部と前記基板の主面と平行な面に対して互いに反対の向きに設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の構造体の作製方法。
6. 前記複数の被加工部に設けられた前記突出部の長さが互いに異なることを特徴とする請求項４乃至５のいずれかに記載の構造体の作製方法。
7. 前記複数の被加工部に設けられた互いに異なる前記突出部と、前記型と、がそれぞれ接触する位置から前記基板の主面に平行な基準面に引いた垂線の長さが各々の前記被加工部を塑性変形させる角度に対応した長さとなる表面形状を有していることを特徴とする請求項６に記載の構造体の作製方法。
8. 前記被加工部に設けられた前記互いに異なる突出部の各々が、前記被加工部を塑性変形させる基点となる位置からの距離が各々の前記被加工部を塑性変形させる角度に対応した距離となる位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の構造体の作製方法。
9. 前記複数の被加工部に設けられた前記突出部の各々が、塑性変形する各々の被加工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４乃至５のいずれかに記載の構造体の作製方法。
10. 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乃至９のいずれかに記載の構造体の作製方法。
11. 前記被加工部の少なくとも一部を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の構造体の作製方法。
12. 前記基板が、少なくとも２つの半導体層を含み、
    かつ、前記半導体層の間に少なくとも１つの絶縁材料からなる絶縁層を有する多層構造を有する基板であることを特徴とする
    請求項１乃至１１のいずれかに記載の構造体の作製方法。
13. 前記型が単結晶半導体材料からなることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の構造体の作製方法。

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