JPH039504A - マイクロ・コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概　要］ 基板上に作成する微小機械の要素に関し、半導体の製造
技術を応用して、基板上に横置きのマイクロ・コイルを
作成する方法の提供を目的とし、 基板上に絶縁層を介して導電体膜を堆積し、これをパタ
ーニングして、コイル導線の巻回下部となる並列した複
数の第１導線体を形成する工程と、上記第１導線体を有
する基板上に第１絶縁膜及びコイル芯材膜をその順に堆
積してこの両者をパタニングし、その上に第２絶縁膜を
堆積しこれをパターニングして、各第１導線体の両端部
上面を露出させて第１導線体の並列領域上に横たわり底
面が第１絶縁膜でまた上面及び側面が第２絶縁膜で被覆
されたコイル芯を形成する工程と、上記コイル芯を形成
した基板上に導電体膜を堆積し、第２絶縁膜をエツチン
グストッパにした異方性エツチングによりこの導電体膜
をコイル芯の側面部分をも含めてパターニングして、一
端が第１導線体の一方の端部上面に接合し他端が該第１
導線体に隣接する第１導線体の他方の端部上面に接合し
てなり、コイル導線の巻回上部及び側部となる並列した
複数の第２導線体を形成する工程とを有して、第１及び
第２導線体が交互に連通してコイル芯を巻回してなる横
置きのコイルを基板上に形成するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、基板上に作成する微小機械の要素に係り、特
に、半導体の製造技術を応用して作成する横置きのマイ
クロ・コイルの製造方法に関する。

近年、半導体の製造技術を応用して半導体などの基板上
に数十〜数百μｍ程度の微小な機械を作成することが注
目されている。

この微小機械には、歯車、リンク機構、それらに対する
駆動系、などがあり、その機械的な操作量は高々数十μ
ｍで、用途としては、光情報機器の微小動作光学系、バ
イオテクノロジの細胞操作機構、微量試料を扱う分析機
器、力学量を検出する微小なメカニカルセンサ、などが
考えられている。

本発明に係るマイクロ・コイルは、上記微小機械の中の
駆動系の要素となるものである。

［従来の技術〕 上述した微小機械で提案されている駆動系は、例えばモ
ータの場合、回転子と固定電極との間に働く電気的な引
力や斥力によって回転子を回転させる静電モータである
といったように、電気的な引力や斥力を利用して駆動力
を発生させるものが主流である。

一般の機械において駆動力発生に磁気的な力を利用して
いるにもかかわらず、上記微小機械において静電的な力
に依存するのは、磁気的な力を自由に取り入れ得る状態
に至っていないからである。

即ち、駆動力としての磁気的な力を発生させる！イｌ場
の形成には、通常の場合、導線を巻回したコイルを用い
るが、基板上に形成する微小機械では、駆動力の発生に
都合が良いように磁場の方向を基板面の方向に合わせた
コイル（横置きのマイクロ・コイル）を作成する方法が
実現されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような事情から、本発明は、半導体の製造技術を応
用して、基板上に横置きのマイクロ・コイルを作成する
方法の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的は、基板上に絶縁層を介して導電体膜を堆積し
、これをパターニングして、コイル導線の巻回下部とな
る並列した複数の第１導線体を形成する工程と、 上記第１導線体を有する基板上に第１絶縁膜及びコイル
芯材膜をその順に堆積してこの両者をパターニングし、
その上に第２絶縁膜を堆積しこれをパターニングして、
各第１導線体の両端部上面を露出させて第１導線体の並
列領域上に横たわり底面が第１絶縁膜でまた上面及び側
面が第２絶縁膜で被覆されたコイル芯を形成する工程と
１、上記コイル芯を形成した基板上に導電体膜を堆積し
、第２絶縁膜をエツチングストッパにした異方性エツチ
ングによりこの導電体膜をコイル芯の側面部分をも含め
てパターニングして、一端が第１導線体の一方の端部上
面に接合し他端が該第１導線体に隣接する第１導線体の
他方の端部上面に接合してなり、コイル導線の巻回上部
及び側部となる並列した複数の第２導線体を形成する工
程とを有して、 第１及び第２導線体が交互に連通してコイル芯を巻回し
てなる横置きのコイルを基板上に形成する本発明の製造
方法によって達成される。

〔作　用〕

上記の個々の工程に必要な技術は、全て半導体の製造技
術に含まれるものである。

そして、半導体の製造技術として常用されるプレーナ技
術により、第１配線体、コイル芯、第２配線体、が順次
形成されて上記コイルが作成される。

このことから、半導体の製造技術を応用して、所望する
横置きのマイクロ・コイルを製造することが可能である
。

〔実施例］ 以下本発明の実施例について第１図（１ａ）〜（５Ｃ）
を用いて説明する。　（ｌａ）〜（５Ｃ）における（　
）内の数字は工程の別を表し、英小文字のａは平面図、
ｂ及びＣは（ｌａ）に裁断箇所を示したＢ−Ｂ断面図及
びＣ−Ｃ断面図であることを表す。

第１図において、先ず（ｌａ）　（ｌｂ）　（ｌｃ）を
参照して、Ｓｉ基板１の表面に厚さ１μｍ程度のＳｉｎ
ｇ絶縁層２を形成し、その上に厚さ１μｍのＡｔ膜をス
パッタ堆積し、このＡｔ膜をバターニングして、コイル
導線の巻回下部となる並列した複数のＡＩ第１導線体３
を形成する。第１導線体３の長さは１０ａｍ、幅は２μ
ｍ、ピッチ（並列の周期）は４μｍである。

次いで（２ｂ）　（２ｃ）を参照して、ＳｉｎｇのＣＶ
Ｄ　（化学気相成長）堆積及びエッチハックにより第１
導線体１の周囲を埋めたＳｉＯ□絶縁膜４を形成して、
第１導線体３の上面を露出させた状態で表面を平坦化す
る。

次いで（３ａ）　（３ｃ）を参照して、厚さ０．５７１
ｍのＳｉ３Ｎ、第１絶縁膜５及び厚さ３μｍのＳｉＯ□
コイル芯材膜芯材上６順にＣＶＤ堆積し、この両者を第
１導線体３の並列領域上に残るようにバターニングする
。その際、パターンの幅を７μｍにして、各第１導線体
３の両端部上面をそれぞれ端から１．５μｌだけ露出さ
せる。残されたコイル芯材膜６はコイル芯７となるもの
である。

次いで（４ａ）　（４ｃ）を参照して、厚さ０．５μｍ
の５ｉＪｎ第２絶縁膜８をＣＶＤ堆積し、バターニング
によりＳｉＯ□膜６の上面及び側面部分以外を除去して
、底面が第１絶縁膜５でまた上面及び側面が第２絶縁膜
８で被覆されたコイル芯７を形成する。

その際、コイル芯７の両側には、各第１導線体３の両端
部上面をそれぞれ端から１μｍだけ露出させる。

次いで（５ａ）　（５ｂ）　（５ｃ）を参照して、厚さ
１μｍのＡｔ膜をスパッタ堆積し、第２絶縁膜８をエツ
チングストッパにした異方性エツチングにより、このＡ
ｌｌ！をコイル芯７の側面部分をも含めてバターニング
して、一端が第１導線体３の一方の端部上面に接合し他
端が該第１導線体３に隣接する第１導線体３の他方の端
部上面に接合してなり、コイル導線の巻回上部及び側部
となる並列した複数のＡ１第２導線体９を形成する。第
２導線体９の幅は、第１導線体３に合わせて２μｍであ
る。

二のエツチングでは、エツチング深さが、コイル芯７の
上面部分（及びコイル芯７の外側部分）で１μｍ５コイ
ル芯７の側面部分で５μｍとなるが、反応ガスをＣＣｌ
４にしたｔＥ（反応性イオンエツチング）で行うことに
より、第２絶縁膜８が破れることはない。また、コイル
芯７の外側にある絶縁膜４に目減りが生じても問題ない
。

以上により、第１導線体３及び第２導線体９が交互に連
通してコイル芯７を巻回してなる横置きのマイクロ・コ
イルが基板ｌ上に形成される。

なお、上述したマイクロ・コイルの製造において、各部
の材料や寸法が上記実施例に限定されないことはいうま
でもない。

第２図は、上述のようにして製造したマイクロ・コイル
の使用例を示す平面図である。

同図において、これは微小機械の駆動系となる電磁モー
タであり、１１は回転子、１２はマイクロ・コイルであ
る。

回転子１１は、外周に等間隔に複数の磁極を有して回転
可能であり、微小機械の従来の製造技術により形成され
る。

マイクロ・コイル１２は、その磁極を回転子１１の中心
に向けて回転子】ｌを囲んで複数個配置され、その数は
回転子１１の隣接磁極間に３個あての割合でである。

そして回転子１１の回転は、３個置きのマイクロ・コイ
ル１２を同時に励磁して回転子１１の磁極を吸引し、次
に励磁を同一方向に隣接するマイクロ・コイル１２に切
り換えて回転子１１の磁極吸引をそちらに切り換える、
ことを順次繰り返すことにより行われる。

従ってこのモータは、回転子１１に作用する力が回転子
１１の軸方向成分を持たない状態でその軸に対してバラ
ンスしており、回転子１１が効率良（回転する。

このことは、マイクロ・コイル１２が横置きであること
によって実現できるものである。

［発明の効果〕 以上説明したように本発明の構成によれば、半導体の製
造技術を応用して、基板上に横置きのマイクロ・コイル
を作成する方法が提供されて、近年着目されている°°
基板上に作成する微小機械″。

の発展の促進を可能にさせる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ｌａ）〜（５ｃ）は実施例の工程を説明する平
面図と断面図、 第２図はマイクロ・コイルの使用例を示す平面図、 である。 図において、 １は基板、 ２は絶縁層、 ３は第１配線体、 ４は絶縁膜、 ５は第１絶縁膜、 ６はコイル芯材膜、 ７はコイル芯、 ８は第２絶縁膜、 ９は第２配線体、 ｉｉは回転子、 １２はマイクロ・コイル、 である。 Ａと 第　１　図　（その１） 第 １ 図 （その２） マイクロ・ フィルのイ吏用例を示す平面図 第　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　基板（１）上に絶縁層（２）を介して導電体膜を堆積
   し、これをパターニングして、コイル導線の巻回下部と
   なる並列した複数の第１導線体（３）を形成する工程と
   、 上記第１導線体（３）を有する基板（１）上に第１絶縁
   膜（５）及びコイル芯材膜（６）をその順に堆積してこ
   の両者をパターニングし、その上に第２絶縁膜（８）を
   堆積しこれをパターニングして、各第１導線体（３）の
   両端部上面を露出させて第１導線体（３）の並列領域上
   に横たわり底面が第１絶縁膜（５）でまた上面及び側面
   が第２絶縁膜（８）で被覆されたコイル芯（７）を形成
   する工程と、 上記コイル芯（７）を形成した基板（１）上に導電体膜
   を堆積し、第２絶縁膜（８）をエッチングストッパにし
   た異方性エッチングによりこの導電体膜をコイル芯（７
   ）の側面部分をも含めてパターニングして、一端が第１
   導線体（３）の一方の端部上面に接合し他端が該第１導
   線体（３）に隣接する第１導線体（３）の他方の端部上
   面に接合してなり、コイル導線の巻回上部及び側部とな
   る並列した複数の第２導線体（９）を形成する工程とを
   有して、第１及び第２導線体（３，９）が交互に連通し
   てコイル芯（７）を巻回してなる横置きのコイルを基板
   （１）上に形成することを特徴とするマイクロ・コイル
   の製造方法。