JPH062165A - マイクロストラクチャの作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造物の下層にエッチングを施す場合、エッ
チャントの種類に限定されることなく構造物を形成する
物質の選択を可能にする。 【構成】 本発明のマイクロストラクチャの作製方法の
場合、図１（ｂ）に示すように、基板としてシリコン基
板３、保護層としての第１ガラス層５および保護層上に
設けられた構造物としてのポリイミド７ａを備えた多層
体１に対し、まず最初に、ポリイミド７ａの側壁および
上層を覆うように保護膜としての保護ガラス膜１１を形
成する。次に、シリコン基板３を覆っている保護ガラス
膜１１をシリコン基板３に達するまでエッチングする。
次に、アルカリ溶液等でシリコン基板３に異方性エッチ
ング処理を行なうことによりポリイミド７ａが保護ガラ
ス膜１１および第１ガラス層５に覆われている状態を維
持したままでシリコン基板３をエッチングする。最後に
保護ガラス膜１１および第１ガラス層５を取り除く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロメカニカル・デ
バイスの加工技術としてブリッジの下に空間を持つよう
な３次元構造を作製するマイクロストラクチャの作製方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロストラクチャとして、ブ
リッジの下に空間を持つような３次元構造を作製しよう
とするとき、例えば図３に示す方法が用いられた。図３
は、シリコン基板の上に構造物としてガラス（二酸化ケ
イ素；Ｓi０2）の３次元構造を作製する場合についての
説明図である。

【０００３】まず最初に、図３（ａ）に示すように、シ
リコン基板１０１の上層に、構造層としてガラス層１０
３をスパッタリングで堆積させる。次に、構造層として
のガラス層１０３をパターニングすることで構造物１０
３ａを形成する。パターニングの方法としては、例えば
（ドライ・プロセスによる）ＲＩＥ（反応性イオン・エ
ッチング）を用いることができる。図３（ｂ）は、パタ
ーニングを行い、構造物１０３ａを形成した状態を示し
ている。

【０００４】最後に、シリコン基板１０１に対するエッ
チャントとして、例えば水酸化カリウム溶液等のアルカ
リ溶液を用い、シリコン基板１０１の異方性エッチング
を行う。図３（ｃ）は、この異方性エッチングを施した
後の状態を示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、シリコン基板１０１の異方性エッチングを行う場
合、構造物１０３ａとして例えばポリイミド等のアルカ
リ溶液に溶解する物質を用いることができなかった。即
ち、シリコン基板１０１に異方性エッチングを施すため
にエッチャントとして水酸化カリウム溶液等のアルカリ
溶液を用いるが、構造物１０３ａを形成している物質が
ポリイミドの場合、ポリイミドはアルカリ溶液に可溶で
あるため、構造物１０３ａの下層にあるシリコン基板１
０１のみに異方性エッチングを施すことが非常に難しく
なる。

【０００６】つまり、構造物の下層をエッチングするエ
ッチャントの種類により、構造物を形成する物質の種類
が限られてしまうことになる。そのため、複雑なマイク
ロストラクチャを作製するために構造物の下層に対して
所望のエッチングを施したいような場合、エッチャント
の種類、基板の物質、構造物の物質の組み合せが非常に
限られてしまうことになる。場合によっては、上記の例
のように所望の条件を満たす組み合せが存在しないこと
も起きていた。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するものとし、
構造物を溶解するエッチャントを用いても構造物の下層
にある物質のエッチングを可能とすることで、構造物の
下層にエッチングを施す場合、エッチャントの種類に限
定されることなく構造物を形成する物質の選択を可能に
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では次のような構成をしている。即ち、基
板、該基板上の所定の領域に設けられた保護層および該
保護層上の所定の領域に設けられた構造物を備えた多層
体に対し、上記構造物を覆うように該構造物側から該構
造物の側壁および上層に保護膜を形成し、次に、上記保
護層および上記保護膜の内、上記基板を覆う部分を上記
基板に達するまでエッチングし、次に、上記保護層およ
び上記保護膜に対して殆ど作用せず、上記基板に対して
作用するエッチング処理を行なうことにより上記構造物
が上記保護層および上記保護膜に覆われている状態を維
持したままで上記基板をエッチングし、次に、上記保護
層および上記保護膜を取り除くエッチング処理を行なう
ことを特徴とするマイクロストラクチャの作製方法を要
旨とする。

【０００９】

【作用】本発明のマイクロストラクチャの作製方法によ
れば、基板に対して所望のエッチングを施す前に、基板
上に形成されている構造物の上下および側壁を保護膜お
よび保護層で覆う。その際、基板エッチングのエッチャ
ントに対して殆ど作用しない物質を保護層および保護膜
として用いるため、基板エッチングにより構造物が溶解
されることはない。つまり、構造物を溶解するエッチャ
ントを用いても構造物の下層にある物質のエッチングが
可能となり、構造物の下層にエッチングを施す場合、エ
ッチャントの種類に限定されることなく構造物を形成す
る物質を選択できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は、本発明一実施例としてのマイクロス
トラクチャの作製方法の手順を示す説明図である。

【００１１】図１（ａ）に示すように、マイクロストラ
クチャを作製するために多層体１は、シリコン基板３上
に下層から、第１ガラス（二酸化ケイ素；Ｓi０2）層
５、ポリイミド層７および第２ガラス層９が、それぞれ
スパッタリングとスピンコーディングで堆積されてい
る。この多層体１に対し、以下に述べる処理を施すこと
により、３次元構造としてのマイクロストラクチャが作
製される。

【００１２】まず最初に、図１（ａ）に示す多層体１に
対し、ＲＩＥ（反応性イオン・エッチング）等で第２ガ
ラス層９、ポリイミド層７、第１ガラス層５のパターニ
ングを行う。このパターニングは周知の技術であるの
で、詳細な説明は省略する。パターニングにより、構造
層としてのポリイミド層７は、構造物としてのポリイミ
ド７ａに形成される。図１（ｂ）は、このパターニング
を行った後の状態を示している。

【００１３】次に保護膜物質としての保護ガラス膜１１
をスパッタリングにより形成する。スパッタリングによ
り、構造物のポリイミド７ａは、外部に露出していた断
面を含む周囲全てが、保護膜としての保護ガラス膜１１
で覆われる。このスパッタリングを施した後の状態を図
１（ｃ）に示す。

【００１４】次に、再びＲＩＥにより、シリコン基板３
上に形成した（保護膜としての）ガラス１１ａを取り除
く。図１（ｄ）は、このパターニングを施した後の状態
を示している。このパターニング処理によりガラス１１
ａの部分が取り除かれて、シリコン基板３は保護ガラス
膜１１の隙間から外部に露出している。この際、保護膜
である保護ガラス膜１１もエッチングされるが、ガラス
１１ａの膜厚に比べ保護ガラス膜１１の方が厚いため、
完全に除去されない。

【００１５】次に、シリコン基板３に対するエッチャン
トとしてのアルカリ溶液、例えば水酸化カリウム溶液を
用い、シリコン基板３の異方性エッチングを行う。図１
（ｅ）は、この異方性エッチングを施した後の状態を示
している。最後に、保護ガラス膜１１を溶解可能でポリ
イミド７ａを溶解不可能なエッチャントとして酸性溶液
等を用いて、保護膜としての保護ガラス膜１１および保
護層としての第１ガラス層５を取り除く。

【００１６】このことにより、マイクロストラクチャと
してブリッジの下に空間を持つ３次元構造が作製され
る。上記実施例では、構造物をポリイミド７ａを一体成
形されているものであるとしたが、図２に示すように、
構造物としてのポリイミド７ａの上層に電極板１３等を
設けた複数層から成る構造物とし、この複数層構造物全
体に、上述したような保護膜を形成し、所望のエッチン
グ処理を行うことも可能である。これにより、多層構造
からなるより複雑なマイクロストラクチャの作製が可能
となる。

【００１７】以上説明したように、本実施例のマイクロ
ストラクチャの作製方法により、シリコン基板３を異方
性エッチングするためにエッチャントとして水酸化カリ
ウム溶液を用いる場合、構造物の物質としてアルカリ溶
液に可溶であるポリイミド７ａの選択が可能となった。
つまり、基板エッチングに際して、エッチャントの種類
に限定されることなく構造物を形成する物質の選択が可
能となった。

【００１８】このことで、構造物の下層にある物質に対
し、目的に応じた所望のエッチングを施すことが可能と
なり、複雑なマイクロストラクチャの作製が可能となっ
た。また、本実施例では、構造物としてポリイミド、基
板のエッチングを行うためにアルカリ溶液を用いた例を
挙げたが、本発明の方法によれは、例えばシリコン基板
を等方性エッチングするためにフッ酸等の酸性溶液を用
いる場合でも、例えば構造物としてガラス、保護膜およ
び保護層としてシリコン窒化膜を用いることができる。
このように、物質が基板のエッチングに用いるエッチャ
ントに殆ど作用しないものである限り、構造物を形成す
る物質の選択が制約を受けることはなくなった。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のマイクロ
ストラクチャの作製方法により、構造物を溶解するエッ
チャントを用いても構造物の下層にある物質のエッチン
グを可能とすることで、構造物の下層にエッチングを施
す場合、エッチャントの種類に限定されることなく構造
物を形成する物質の選択が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例としてのマイクロストラ
クチャの作製方法の処理手順を示す説明図である。

【図２】 構造物を多層にした状態を示す説明図であ
る。

【図３】 従来例としてのマイクロストラクチャの作
製方法の処理手順を示す説明図である。

【符号の説明】

１・・・多層体、３・・・シリコン基板、５・・・第１
ガラス層、７・・・ポリイミド層、７ａ・・・ポリイミ
ド、９・・・第２ガラス層、１１・・・保護ガラス膜、
１１ａ・・・ガラス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福島 弘史 愛知県名古屋市中区栄２丁目３番１号 株 式会社メイテック内 (72)発明者 松井 照幸 愛知県名古屋市中区栄２丁目３番１号 株 式会社メイテック内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板、該基板上の所定の領域に設けられ
   た保護層および該保護層上の所定の領域に設けられた構
   造物を備えた多層体に対し、 上記構造物を覆うように該構造物側から該構造物の側壁
   および上層に保護膜を形成し、 次に、上記保護層および上記保護膜の内、上記基板を覆
   う部分を上記基板に達するまでエッチングし、 次に、上記保護層および上記保護膜に対して殆ど作用せ
   ず、上記基板に対して作用するエッチング処理を行なう
   ことにより上記構造物が上記保護層および上記保護膜に
   覆われている状態を維持したままで上記基板をエッチン
   グし、 次に、上記保護層および上記保護膜を取り除くエッチン
   グ処理を行なうことを特徴とするマイクロストラクチャ
   の作製方法。
2. 【請求項２】 上記保護層および上記保護膜により上記
   構造物全体を被覆することを特徴とする請求項１記載の
   マイクロストラクチャの作製方法。
3. 【請求項３】 上記構造物が材質の異なる複合構造から
   成ることを特徴とする請求項１または２記載のマイクロ
   ストラクチャの作製方法。