JP5596426B2 - 複合マイクロ機械要素およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも１つの表面の摩擦係数が低い複合マイクロ機械要素、およびその製造方法に関する。
ＥＰ特許第２０６０５３４号は、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ、シリコン・エッチング、およびガルバニック成長から得られる、シリコン−金属複合マイクロ機械要素を製造する方法を開示している。しかし、この方法は、いくつかのレベルにわたって金属部分を実装するのに複雑であり、シリコン由来の減摩特性を改善するために、最後にコーティング・ステップを実行しなければならない。
さらに、このタイプの方法は、細長比が大きいマイクロ機械要素には適しておらず、ニッケル−リンなどの材料、例えばリンが１２％のものは剥がれる傾向がある。このタイプの成分の電気析出物は、析出したニッケル−リンの内部ストレスによって剥離する。
本発明の一目的は、使用する微細機械加工可能な材料よりも良好な減摩特性を持つ材料でその有用な部分が被覆された複合マイクロ機械要素と、こうした要素を製造する、ステップが少ない方法とを提案することによって、前述の欠点の全てまたは一部を克服することである。
したがって、本発明は、複合マイクロ機械要素を製造する方法であって、
ａ）導電性で微細機械加工可能な材料で作成の水平の上層および水平の下層を含み、これらの上層および下層は電気絶縁性で水平の中間層によって互いに固定されて成る基板を設けるステップを備え、
ｂ）中間層まで貫通するように上層に少なくとも１つのパターンをエッチングして、基板に少なくとも１つの空所を形成するステップを備え、当該空所には、複合要素の、微細機械加工可能な材料で作成された少なくとも１つの部分が形成され、
ｃ）前記基板の上側部分を電気絶縁コーティングで被覆するステップを備え、
ｄ）前記コーティングおよび前記中間層に対して、それらが前記上層に形成された外側部分を含む垂直壁としての存在のみに排他的に限定されるように、方向性エッチングを行うステップを備え、
ｅ）複合要素の少なくとも１つの金属部分を形成するために、電極を基板の導電性の下層に接続することによって電解析出を実施するステップを備え、
ｆ）複合要素を基板から解放するステップとを備える、方法に関する。
ａ）導電性で微細機械加工可能な材料で作成の水平の上層および水平の下層を含み、これらの上層および下層は電気絶縁性で水平の中間層によって互いに固定されて成る基板を設けるステップを備え、
ｂ）中間層まで貫通するように上層に少なくとも１つのパターンをエッチングして、基板に少なくとも１つの空所を形成するステップを備え、当該空所には、複合要素の、微細機械加工可能な材料で作成された少なくとも１つの部分が形成され、
ｃ）前記基板の上側部分を電気絶縁コーティングで被覆するステップを備え、
ｄ）前記コーティングおよび前記中間層に対して、それらが前記上層に形成された外側部分を含む垂直壁としての存在のみに排他的に限定されるように、方向性エッチングを行うステップを備え、
ｅ）複合要素の少なくとも１つの金属部分を形成するために、電極を基板の導電性の下層に接続することによって電解析出を実施するステップを備え、
ｆ）複合要素を基板から解放するステップとを備える、方法に関する。
したがって、有利には本発明によれば、微細機械加工可能な材料より減摩に関して良好な層の析出は、全体的にこの製造方法に組み込まれ、前記要素を製造する後には行われない。
本発明の他の有利な特徴によれば、
ステップｄ）の後に、前記少なくとも１つの空所と連絡する少なくとも１つの凹所を形成するように、上層の上方に１つのパーツを取り付けて、前記要素の第２のレベルを形成し、
ステップｅ）の前に、この方法は、後の複合要素に孔を形成するために、前記少なくとも１つの空所にピンを組み付けるステップｇ）を含み、
ステップｂ）が、少なくとも１つの保護マスクを導電性の上層上に構築する段階ｈ）と、前記少なくとも１つの保護マスクによって保護されない部分の前記上層に異方性エッチを行う段階ｉ）と、前記少なくとも１つの保護マスクを取り除く段階ｊ）とを含み、
ステップｅ）の前に、この方法は、後の複合要素に孔を形成するために、前記少なくとも１つの空所にピンを組み付けるステップｇ）を含み、
ステップｆ）の前に、この方法は、前記金属部分まで貫通するように下層にパターンをエッチングして、前記基板に少なくとも第２の空所を形成するステップｂ’）と、前記基板の底部を第２の電気絶縁コーティングで被覆するステップｃ’）と、前記要素の金属部分の形成を終了するために、電極を基板の導電性の下層に接続することによって電解析出を実施するステップｅ’）とを含み、
ステップｃ’）の後に、この方法は、下層の底部が排他的に現れるように、前記第２のコーティングに方向性エッチングを行うステップｄ’）を含み、
ステップｄ’）の後に、前記少なくとも１つの第２の空所と連絡する少なくとも１つの凹所を形成するように、１つのパーツを組み付けて、前記要素に追加の第２の層を設け、
ステップｅ’）の前に、この方法は、後の複合要素中に孔を形成するように、下層の前記少なくとも１つの第２の空所にピンを組み付けるステップｇ’）を含み、
ステップｂ’）が、少なくとも１つの保護マスクを導電性の下層上に構築する段階ｈ’）と、前記下層のうち、前記少なくとも１つの保護マスクによって保護されない部分に異方性エッチを行う段階ｉ’）と、保護マスクを取り除く段階ｊ’）とを含み、
いくつかの複合マイクロ機械要素が、同じ基板上に製造され、
導電層がドープされたシリコン・ベースの材料を含む。
ステップｄ）の後に、前記少なくとも１つの空所と連絡する少なくとも１つの凹所を形成するように、上層の上方に１つのパーツを取り付けて、前記要素の第２のレベルを形成し、
ステップｅ）の前に、この方法は、後の複合要素に孔を形成するために、前記少なくとも１つの空所にピンを組み付けるステップｇ）を含み、
ステップｂ）が、少なくとも１つの保護マスクを導電性の上層上に構築する段階ｈ）と、前記少なくとも１つの保護マスクによって保護されない部分の前記上層に異方性エッチを行う段階ｉ）と、前記少なくとも１つの保護マスクを取り除く段階ｊ）とを含み、
ステップｅ）の前に、この方法は、後の複合要素に孔を形成するために、前記少なくとも１つの空所にピンを組み付けるステップｇ）を含み、
ステップｆ）の前に、この方法は、前記金属部分まで貫通するように下層にパターンをエッチングして、前記基板に少なくとも第２の空所を形成するステップｂ’）と、前記基板の底部を第２の電気絶縁コーティングで被覆するステップｃ’）と、前記要素の金属部分の形成を終了するために、電極を基板の導電性の下層に接続することによって電解析出を実施するステップｅ’）とを含み、
ステップｃ’）の後に、この方法は、下層の底部が排他的に現れるように、前記第２のコーティングに方向性エッチングを行うステップｄ’）を含み、
ステップｄ’）の後に、前記少なくとも１つの第２の空所と連絡する少なくとも１つの凹所を形成するように、１つのパーツを組み付けて、前記要素に追加の第２の層を設け、
ステップｅ’）の前に、この方法は、後の複合要素中に孔を形成するように、下層の前記少なくとも１つの第２の空所にピンを組み付けるステップｇ’）を含み、
ステップｂ’）が、少なくとも１つの保護マスクを導電性の下層上に構築する段階ｈ’）と、前記下層のうち、前記少なくとも１つの保護マスクによって保護されない部分に異方性エッチを行う段階ｉ’）と、保護マスクを取り除く段階ｊ’）とを含み、
いくつかの複合マイクロ機械要素が、同じ基板上に製造され、
導電層がドープされたシリコン・ベースの材料を含む。
本発明は、金属部分を受ける孔を含む水平のシリコン部分を含む複合マイクロ機械要素であって、前記シリコン部分が、ドープされたシリコンによって形成され、前記ドープされたシリコンの減摩の性質を改善するように二酸化ケイ素で被覆された、機械的な力を伝達するための外側部分を含む垂直部分を含むことを特徴とする複合マイクロ機械要素にも関する。有利には、この要素を用いて、例えば金属部分において駆動することによって、シリコン部分で被覆された二酸化ケイ素を介して力を伝達することができる。
本発明の他の有利な特徴によれば、
シリコン部分の上方に独特の金属レベルを形成するように、金属部分が、前記シリコン部分から突出する部分を含み、
前記シリコン部分が、二酸化ケイ素層を介して第２のシリコン部分と協働し、
第２のシリコン部分が、ドープされたシリコンによって形成され、前記ドープされたシリコンの減摩の性質を改善するために垂直の二酸化ケイ素壁を有し、
第２のシリコン部分が、第２の金属部分を受ける少なくとも１つの孔を含み、
第２のシリコン部分の下方に独特の金属レベルを形成するように、前記第２の金属部分が、前記第２のシリコン部分から突出する部分を含み、
各金属部分が、旋回軸に対して前記要素を駆動させるための孔を含む。
シリコン部分の上方に独特の金属レベルを形成するように、金属部分が、前記シリコン部分から突出する部分を含み、
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各金属部分が、旋回軸に対して前記要素を駆動させるための孔を含む。
最後に、本発明は、少なくとも１つのシリコン部分が車または脱進機アンクルを形成する前記変形形態のうち１つによる複合マイクロ機械要素を含む時計にも関する。
添付の図面を参照する、非限定的な表示によって与えられる以下の詳細な説明から他の特徴および利点が明らかになるであろう。
図１４に示すように、本発明は、複合マイクロ機械要素４１、４１’を製造する方法１に関する。方法１は、好ましくは、準備方法３と、その後に続く電気鋳造ステップ５と、それにより形成された複合要素４１、４１’を解放するステップ７とを含む。
準備方法３は、少なくとも部分的に微細機械加工可能な材料、好ましくは、シリコン・ベースの材料などから作られた基板９、９’を準備するための一連のステップを含む。準備方法３は、電気析出ステップ５の受容性および成長を容易にするためのものである。
図１に示すように、方法３の第１のステップ１０は、上層２１および下層２３を含む基板９を取り入れるステップであり、それらの上層２１および下層２３は、導電性の微細機械加工可能な材料から作られ、電気絶縁する中間層２２によって互いに固定されている。
好ましくは、基板９はシリコン・オン・インシュレータ（Ｓ．Ｏ．Ｉ）である。したがって、中間層２２は、好ましくは二酸化ケイ素から作られる。さらに、上層２１および下層２３は、前記層が導電性になるように十分にドープした結晶性シリコンから作られる。
本発明によれば、方法３は第２のステップ１１を含み、その第２のステップ１１は、図１に示すように、導電性の上層２１上に少なくとも１つの保護マスク２４を構築するステップである。やはり図１に示すように、マスク２４は、上層２１を被覆しない少なくとも１つのパターン２６を有する。このマスク２４を、例えば、ポジ型またはネガ型感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィによって得ることができる。
第３のステップ１２では、上層２１は、中間層２２が現れるまでエッチングされる。本発明によれば、エッチング・ステップ１２は、好ましくはＤＲＩＥタイプの異方性ドライ・エッチを含む。異方性エッチは、マスク２４のパターン２６に従って上層２１で行われる。
第４のステップ１４では、マスク２４が取り除かれる。したがって、図２で明らかなように、第４のステップ１４の最後には、上層２１は、少なくとも１つの空所２５を含む厚さ全体にわたってエッチングされており、したがって、少なくとも１つの最終の複合要素４１、４１’のシリコン部分が形成される。
第５のステップ１６では、図３に示すように基板９の上部全体を被覆する電気絶縁コーティング３０が配置される。好ましくは、コーティング３０は、エッチングした上層２１の上部および中間層２２を酸化させることによって得られる。したがって、図３に示すように、上層２１の上部および中間層２２にも、上層２１の外側部分を含む垂直壁５１、５２にも二酸化ケイ素層が得られる。
第６のステップ１８によれば、コーティング３０および中間層２２上に方向性エッチが行われる。ステップ１８は、絶縁層の存在を上層２１に形成された各垂直壁上、すなわち壁５１、５２上に排他的に限定するためのものであり、それらの壁５１、５２はそれぞれ、後の複合要素４１、４１’の外側部分になる。本発明によれば、方向性または異方性エッチ中に、リアクティブ・イオン・タイプのエッチ・リアクタで例えばチャンバの圧力（非常に低圧の動作）を調整することにより、エッチ現象の垂直成分は水平成分に対して好都合である。こうしたエッチングは、例えば、「イオン・ミリング」または「スパッタ・エッチング」でよい。このステップ１８を実行するときに、図４に示すように、空所２５の底部が導電性の下層２３によって形成され、基板９の上部が、やはり導電性の上層２１によって形成されることが明らかである。
後続のステップ５の電気鋳造の付着性を改善するために、各空所２５の底部および／または上層２１の上部上に付着層を設けることができる。その際、付着層をＣｒＡｕ合金などの金属から構成することもできる。
好ましくは、第６のステップ１８では、電気鋳造ステップ５で複合マイクロ機械要素４１、４１’に対して一直線のアーバ孔４２、４２’を形成するように、ピン２９を組み付けることもできる。これは、電気鋳造が終わったときに要素４１、４１’に機械加工が必要ないだけでなく、孔４２、４２’の上部全体にわたって、一様でもそうでなくてもどんな形状の内側部分も作製することもできるという利点を有する。ピン２９は、好ましくは、例えば、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ法によって得られる。
ステップ１８の後で、準備方法３は終了し、複合マイクロ機械要素を製造する方法１は、電気鋳造ステップ５および前記要素を解放するステップ７に続く。
電気鋳造ステップ５は、空所２５に電解析出物３３を成長させるように、析出電極を下層２３に接続することによって行われる。
製造方法１は、上層２１によって形成された要素および空所２５に配置された金属部分が、基板９の残りの部分から、すなわち下層２３およびピン２９から解放される、ステップ７で終わる。この実施形態によれば、得られたマイクロ機械要素が、その厚さ全体にわたって高さが単一であり形状が同一であり、その厚さはアーバ孔を含むことができることが明らかである。
このマイクロ機械要素は、例えば、前記マイクロ機械要素を駆動可能にするアーバ孔に金属部分を含む、ガンギ車、脱進機アンクル、あるいはピニオンとすることもできる。さらに、シリコン部分の外壁は、マイクロメートル程度の形状の精度を実現する、シリコン部分２１より有利な特性を有する二酸化ケイ素層を有する。
図１４に２重線で示す、この実施形態の代替形態によれば、ステップ１８の後で、準備方法３は、図５に示すように、少なくとも金属部分４３、４３’の第２のレベル４５、４５’を形成するための追加のステップ２０を含む。したがって、第２のレベル４５、４５’は、ステップ１２中にエッチングされなかった、上層２１上の電気絶縁壁３２を有するパーツ２７を取り付けることによって作られる。
好ましくは、追加のパーツ２７は、例えば感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ法によってパターン２６に従って取り除かれた部分より断面が大きい、少なくとも１つの凹所２８を形成する。しかし、パーツ２７は、予めエッチングされ次いで導電性の層２１に固定された、シリコン・ベースの材料を含むこともできる。
したがって、上記の実施形態の代替形態によれば、ステップ２０の後に、準備方法３は終了し、複合マイクロ機械要素４１を製造する方法１は、電気鋳造ステップ５、および前記要素を基板９から解放するステップ７に続く。
電気鋳造ステップ５は、図５に示すように、電解析出物を最初に空所２５で成長させ、それから、その次に初めて凹所２８で成長させるように、析出電極を下層２３に接続することによって実行される。
実際に、有利には、本発明によれば、電解析出物が空所２５の上側部分と面一である場合は、上層２１（または、場合によってはその付着層）を電気的に接続し、それにより、凹所２８全体で析出物が均質に水平に成長することが可能になる。したがって、本発明は、上層２１と同じ厚さにわたって第１の金属部分４３および第２の突出した金属部分４５を有する複合要素４１を提供する。
有利には、第２の金属部分４５の縦横比を高くすることができ、すなわち空所２５の断面を凹所２８の断面よりずっと小さくすることができる。実際に、方法１によって、部分４５は、例えばリンを１２％含有するニッケル−リンなどの析出金属でも、剥がれの問題を避けながら製造される。こうした有利な影響は、一部は、導電層２１、２３（および場合によってはそれらの付着層）としてシリコンを用いることによるものであり、それにより境界面での剥離現象が低減される。
上記の実施形態の代替形態によれば、製造方法１は、形成した要素４１が解放され、すなわちパーツ２７およびピン２９が取り除かれ要素４１が基板９の層２２、２３から取り除かれる、ステップ７で終了する。
図６および図７に示すように、得られた複合マイクロ機械要素４１は２つのレベルを有し、それぞれ完全に無関係の厚さにわたって形状が異なり、単一のアーバ孔４２を含むことができることが明らかである。したがって、第１のレベルは上層２１を含み、その上層２１の垂直壁５１、５２は二酸化ケイ素で被覆され、内側の空所２５は電気析出の第１の部分４３を受ける。第２のレベルは、第２の金属部分４５によって排他的に形成され、その第２の金属部分４５は、第１の部分４３の延長部分として延在し、上層２１から突出する。図６および図７に示す例では、第２の部分４５が上層２１と部分的に重なることにも留意されたい。
したがって、図６および図７に示すように、マイクロ機械要素４１は、ステップ２０なしの実施形態によって得られるのと同じ第１のレベルを有することができ、したがって、マイクロメートル程度の形状の精度を有し、理想的な基準、すなわち２つのレベル間での完璧な位置決めも有する。次いで、マイクロ機械要素４１は、例えばガンギ車などの歯車２およびピニオン４を含む車一式を形成することができる。本発明によれば、得られたマイクロ機械要素は車一式に限定されない。変形形態では、二酸化ケイ素で被覆した単一のブロック状のツメ石を有するアンクル（２）を得て、アンクル真（４）を含むことを想定することが全く可能である。
（図１４の２重点線に示す）方法１の第２の実施形態によれば、すでに説明した実施形態の続きが部分的に表されている。したがって、図８から図１３に示すように、少なくとも１つまたは２つの他の追加のレベルを前記マイクロ機械要素に加えるように、方法３を下層２３にも応用することが可能である。図を煩雑にするのを避けるために、上記では一例を詳細に述べたが、代替形態を有しても有しなくても上記で説明した実施形態に従って下層２３を変形できることも明らかである。
第２の実施形態のステップは、ステップ１８または２０に関する限りは上記で説明した方法１と同一または同様である。図８から図１３に示す例では、方法１に関する開始点として、図５に示す代替ステップ２０を有する実施形態の例を挙げる。
好ましくは、この第２の実施形態によれば、下層２３をエッチングして、少なくとも１つの第２の空所３５を形成する。理解できるように、好ましくは図５と図８との間で、第２の電気鋳造の開始層を設けるように、第１の空所２５の一部において析出３３を行った。好ましくは、こうした析出３３は、所定の厚さまでステップ５を開始することによって実行される。しかし、こうした析出３３を他の方法に従って行うことができる。
図１４の２重点線および図８から図１３によって示すように、方法１の第２の実施形態は、上記で説明した方法３の第１の実施形態のステップ１１、１２、１４、１６および１８を下層２３に応用する。
したがって、第２の実施形態によれば、方法３は新規のステップ１１を含み、その新規のステップ１１は、図９に示すように、基板９’の導電性の下層２３上に少なくとも１つのマスク３４を構築するステップである。やはり図９に示すように、マスク３４は、下層２３を被覆しない少なくとも１つのパターン３６および３１を有する。このマスク３４を、例えば、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィによって得ることができる。
次に、新規のステップ１２において、層２３は、導電性の析出物３３および中間層２２が現れるまでパターン３６および３１に従ってエッチングされる。次いで、新規のステップ１４で、保護マスク３４が取り除かれる。したがって、図１０に示すように、ステップ１４の最後には、下層２３は、少なくとも１つの空所３５および３９を含む厚さ全体にわたってエッチングされている。
新規のステップ１６では、電気絶縁コーティング３８が、図１１に示すように、基板９’の底部全体を被覆するように配置される。好ましくは、コーティング３８は、例えば気相成長法を用いて下層２３の底部上に二酸化ケイ素を析出することによって得られる。
好ましくは、図８から図１３の例では、新規のステップ１８が、前記少なくとも１つの空所３５の底部に存在する酸化物層を取り除くためにのみ行われる。しかし、第２のレベルが望まれる場合は、コーティング３８の全ての水平部分上に方向性エッチが行われる。その際、新規のステップ１８は、絶縁層の存在を、下層２３に形成される各垂直壁５３、５４、すなわち後の要素４１’の外壁に排他的に限定するためのものである。
新規のステップ１８では、前に説明したように、電気鋳造ステップ５ですぐにマイクロ機械要素４１’にアーバ孔４２’を形成するようにピン３７を組み付けることができ、これは上記で説明したのと同じ利点を有する。
方法１の第２の実施形態では、ステップ１８の後で、準備方法３は終了し、マイクロ機械要素を製造する方法１は、電気鋳造ステップ５および複合要素４１’を解放するステップ７に続く。好ましくは、ピン２９および３７がそれぞれ空所２５および３５に形成される場合は、それらは位置合わせされる。さらに、ピン３７は、好ましくは、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ方法によって得られる。
新規のステップ１８（または２０）の後で、電気鋳造ステップ５は、空所３５で電解析出物を成長させるように、さらに、図１２に示すように引き続き空所２５でも析出物を成長させ、その次に初めて凹所２８で成長させるように、析出電極を下層２３に接続することによって行われる。したがって、図１２に示す例の場合は、前記電極を接続するには、例えば、上面２３の下方に収容される二酸化ケイ素層３８の一部をエッチングして、上面２３にアクセスすることが可能である。析出物３３を直接接続することを想定することもできる。
第２の実施形態による製造方法１は、要素４１’が解放される、すなわちパーツ２７およびピン２９、３７が取り除かれ要素４１’が基板９’から引き出されるステップ７で終了する。
この第２の実施形態によれば、図１３に示すように、得られた複合マイクロ機械要素４１’は少なくとも３つのレベルを有し、それぞれ完全に無関係の厚さにわたって形状が異なり、単一のアーバ孔４２’を含むことができることが明らかである。したがって、第１のレベルは上層２１を含み、その上層２１の内壁５１、外壁５２は二酸化ケイ素で被覆され、内側の空所２５は電気析出の第１の部分４３’を受ける。第２のレベルは、第２の金属部分４５’によって排他的に形成され、その第２の金属部分４５’は、第１の部分４３’の延長部分として、かつ上層２１から突出する部分として延在する。最後に、第３の層が下層２３によって形成され、その下層２３の垂直壁５３、５４は二酸化ケイ素で被覆され、内側の空所３５は電気析出の第３の部分４７’を受ける。
したがって、マイクロ機械要素４１’は、ステップ２０を含む第１の実施形態によって得られるものと同じ第１の２つのレベルを有することができる。こうしたマイクロ機械要素４１’は、例えば、ピニオン４５’を有する同軸のガンギ車２１〜５２、２３〜５４、または歯２１〜５２、２３〜５４、４５’の３つの層を有する車一式とすることもでき、それらは、マイクロメートル程度の形状の精度を有し、理想的な基準、すなわち前記レベル間での完璧な位置決めも有する。
当然のことながら、本発明は、図示の例に限定されないが、当業者には明らかになる様々な変形形態および修正形態を有することができる。したがって、必ずしも互いに同一である必要はないマイクロ機械要素４１、４１’の大量生産を実現するように、いくつかの複合マイクロ機械要素４１、４１’を、同じ基板９、９’上に製造することができる。同様に、シリコン・ベースの材料を結晶化したアルミナまたは結晶化したシリカもしくは炭化ケイ素に変更することを想定することもできる。本質的に異なりかつ／またはそれぞれ上記で説明したものとは異なる方法によって析出する、絶縁析出物（３０および／または３８）を想定することもできる。
２ 歯車； ４ ピニオン； ９、９’ 基板； ２１ 上層； ２２ ；
２３ 下層； ２４ 保護マスク； ２５ 空所； ２６ パターン； ２７ パーツ；２８ 凹所； ２９ ピン； ３０ 電気絶縁コーティング； ３１ パターン；
３２ 電気絶縁壁； ３３ 電解析出物； ３４ 保護マスク； ３５ 第２の空所； ３６ パターン； ３７ ピン； ３８ 電気絶縁コーティング；３９ 空所；
４１、４１’ 複合マイクロ機械要素； ４２、４２’ アーバ孔；
４３、４３’第１の金属部分； ４５、４５’ 第２の金属部分； ５１、５２ 垂直壁。
２３ 下層； ２４ 保護マスク； ２５ 空所； ２６ パターン； ２７ パーツ；２８ 凹所； ２９ ピン； ３０ 電気絶縁コーティング； ３１ パターン；
３２ 電気絶縁壁； ３３ 電解析出物； ３４ 保護マスク； ３５ 第２の空所； ３６ パターン； ３７ ピン； ３８ 電気絶縁コーティング；３９ 空所；
４１、４１’ 複合マイクロ機械要素； ４２、４２’ アーバ孔；
４３、４３’第１の金属部分； ４５、４５’ 第２の金属部分； ５１、５２ 垂直壁。
Claims (21)
- 複合マイクロ機械要素（４１、４１’）を製造する方法（１）であって、
ａ）導電性で微細機械加工可能な材料で作成の水平の上層（２１）および水平の下層（２３）を含み、これらの上層および下層は電気絶縁性で水平の中間層（２２）によって互いに固定されて成る基板（９、９’）を設けるステップを備え、
ｂ）前記複合マイクロ機械要素の少なくとも１つの部分（２１、２３）を構成する前記基板（９、９’）に、少なくとも１つの空所（２５）を形成するために、少なくとも１つのパターン（２６）に従って前記上層（２１）に中間層（２２）が現れるまでエッチングするステップを備え、
ｃ）前記基板の上側部分を電気絶縁コーティング（３０）で被覆するステップを備え、 ｄ）前記コーティングおよび前記中間層に対して、それらが前記上層（２１）に形成された外側部分を含む垂直壁（５１、５２）としての存在のみに排他的に限定されるように、方向性エッチングを行うステップを備え、
ｅ）複合マイクロ機械要素の少なくとも１つの金属部分（３３、４３、４３’）を形成するために、電極を前記基板（９、９’）の導電性の前記下層（２３）に接続することによって電解析出を実施するステップ（５）を備え、
ｆ）複合マイクロ機械要素（４１、４１’）を基板（９、９’）から解放するステップとを備える、複合マイクロ機械要素を製造する方法。 - ステップｄ）の後に、前記少なくとも１つの空所と連絡する少なくとも１つの凹所（２８）が形成されるように、前記上層（２１）の上方に１つのパーツ（２７）を取り付けて、前記複合マイクロ機械要素の第２のレベル（４５、４５’）を形成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- ステップｅ）の前に、
ｇ）前記後の複合マイクロ機械要素（４１、４１’）に孔（４２、４２’）を形成するために、前記少なくとも１つの空所にピン（２９）を取り付けるステップを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。 - ステップｂ）が、
ｈ）少なくとも１つの保護マスク（２４）を前記導電性の上層（２１）上に構築する段階（１１）と、
ｉ）前記上層のうち、前記少なくとも１つの保護マスクによって被覆されない前記部分（２６）に異方性エッチを行う段階（１２）と、
ｊ）前記少なくとも１つの保護マスクを取り除く段階（１４）とを含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。 - ステップｆ）の前に、
ｂ’）前記金属部分（３３、４３、４３’）まで貫通するように前記下層（２３）にパターン（３６、３１）をエッチングして、前記基板に少なくとも第２の空所（３５）を形成するステップと、
ｃ’）前記基板の前記底部（２３）を第２の電気絶縁コーティング（３８）で被覆するステップと、
ｅ’）前記複合マイクロ機械要素の金属部分（３３、４３’、４５’、４７’）の形成を終了するために、前記電極を前記基板（９’）の前記導電性の下層（２３）に接続することによって電解析出を実施するステップとを含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。 - ステップｃ’）の後に、
ｄ’）前記下層（２３）の底部が排他的に現れるように、前記第２のコーティングに方向性エッチングを行うステップ（１８）を含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。 - ステップｄ’）の後に、前記少なくとも１つの第２の空所と連絡する少なくとも１つの凹所を形成するように、１つのパーツを組み付けて、前記複合マイクロ機械要素に追加の第２のレベルを設けることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
- ステップｅ’）の前に、
ｇ’）前記後の複合マイクロ機械要素（４１’）中に孔（４２’）を形成するように、前記下層（２３）の前記少なくとも１つの第２の空所（３５）にピン（３７）を取り付けるステップを含むことを特徴とする、請求項５から７のいずれかに記載の方法。 - ステップｂ’）が、
ｈ’）少なくとも１つの保護マスク（３４）を前記導電性の下層（２３）上に構築する段階と、
ｉ’）前記下層のうち、前記少なくとも１つの保護マスクによって被覆されない前記部分（３６、３１）に異方性エッチを行う段階と、
ｊ’）前記保護マスク（３４）を取り除く段階とを含むことを特徴とする、請求項５から８のいずれかに記載の方法。 - いくつかの複合マイクロ機械要素（４１、４１’）が、前記同じ基板（９、９’）上に製造されることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
- 前記導電層（２１、２３）がドープされたシリコン・ベースの材料を含むことを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
- 金属部分（４３、４３’）を受ける孔（２５）を含む水平のシリコン部分（２１）含む複合マイクロ機械要素（４１、４１’）であって、
前記シリコン部分（２１）が、ドープされたシリコンによって形成され、外壁を含む垂直部分を含み、前記垂直部分が、機械的な力を伝達するためのものであり、前記ドープされたシリコンの減摩の性質を改善するように二酸化ケイ素で被覆（５１、５２）されることを特徴とする複合マイクロ機械要素。 - 前記シリコン部分（２１）の上方に独特の金属レベルを形成するように、前記金属部分（４３、４３’）が、前記シリコン部分から突出する部分（４５、４５’）を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の複合マイクロ機械要素。
- 前記シリコン部分が、二酸化ケイ素層（２２）を介して第２のシリコン部分（２３）と協働することを特徴とする、請求項１２または１３に記載の複合マイクロ機械要素。
- 前記第２のシリコン部分（２３）が、ドープされたシリコンによって形成され、前記ドープされたシリコンの減摩の性質を改善するために垂直の二酸化ケイ素部分（５３、５４）を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の複合マイクロ機械要素。
- 前記第２のシリコン部分（２３）が、第３の金属部分（４７’）を受ける少なくとも１つの孔（３５）を含むことを特徴とする、請求項１４または１５に記載の複合マイクロ機械要素。
- 前記第２のシリコン部分（２３）の下方に独特の金属レベルを形成するように、前記第２の金属部分が、前記第２のシリコン部分から突出する部分を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の複合マイクロ機械要素。
- 各金属部分（４３、４３’、４５、４５’、４７’）が、旋回軸に対して前記要素を駆動させるのに適した孔（４２、４２’）を有することを特徴とする、請求項１２から１７のいずれかに記載の複合マイクロ機械要素。
- 請求項１２から１８のうちの一項による少なくとも１つの複合マイクロ機械要素を含むことを特徴とする時計。
- 前記複合マイクロ機械要素の少なくとも１つのシリコン部分がガンギ車を形成することを特徴とする、請求項１９に記載の時計。
- 前記複合マイクロ機械要素の少なくとも１つのシリコン部分が脱進機アンクルを形成することを特徴とする、請求項１９に記載の時計。
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