JPH06224178A - マイクロミニチュア構造及びその組立方法 - Google Patents
マイクロミニチュア構造及びその組立方法Info
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- JPH06224178A JPH06224178A JP5202223A JP20222393A JPH06224178A JP H06224178 A JPH06224178 A JP H06224178A JP 5202223 A JP5202223 A JP 5202223A JP 20222393 A JP20222393 A JP 20222393A JP H06224178 A JPH06224178 A JP H06224178A
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- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
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- B81C99/0085—Manufacture of substrate-free structures using moulds and master templates, e.g. for hot-embossing
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- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自由起立ミニチュア構造の組立方法。
【構成】 基板12の材質を選択し、その材質上に被加
工層58を蒸着し、形状を決定する被加工層58をパタ
ーン化する段階から構成される。フォトレジスト層60
の材質は被加工層58上で蒸着され、コントラスト強調
フォトリソグラフィによりフォトレジスト鋳型を形成す
るためパターン化される。鋳型上に、金属構造74がメ
ッキされる。金属構造74はレジストプロファイルを同
一化し、従来型シリコン高分子マイクロ構造の何倍もの
厚さを有することが可能である。フォトレジスト鋳型
と、被加工層58はその後エッチング液を使用して溶解
され、自由起立金属構造を形成する。
工層58を蒸着し、形状を決定する被加工層58をパタ
ーン化する段階から構成される。フォトレジスト層60
の材質は被加工層58上で蒸着され、コントラスト強調
フォトリソグラフィによりフォトレジスト鋳型を形成す
るためパターン化される。鋳型上に、金属構造74がメ
ッキされる。金属構造74はレジストプロファイルを同
一化し、従来型シリコン高分子マイクロ構造の何倍もの
厚さを有することが可能である。フォトレジスト鋳型
と、被加工層58はその後エッチング液を使用して溶解
され、自由起立金属構造を形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般的にマイクロマシン
作成及びマイクロ組立技術に関し、より詳細には、従来
型薄膜シリコン高分子組立技術では達成不可能な技術に
基づく積層マイクロミニチュアの組立に関する。
作成及びマイクロ組立技術に関し、より詳細には、従来
型薄膜シリコン高分子組立技術では達成不可能な技術に
基づく積層マイクロミニチュアの組立に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロ技術は半導体及び積層回路に適
用可能なプロセスから導かれた多くの積層マイクロ組立
技術を含んでいる。これらの技術は、化学的エッチン
グ、反応性イオンエッチング、酸素エッチング、ドライ
プラズマエッチング,メタライゼーション、金属蒸着、
フォトリソグラフィ、熱拡散、イオンインプランテーシ
ョン及び化学的蒸着を含む。近年、マイクロマシン作成
及びマイクロ組立は、大量・低価格で各種能動・受動的
マイクロ構造を有利に供給するため使用されてきた。多
くの構造の中で、提案済の構造は、アクチュエータとセ
ンサ、マイクロモータ、及び可動ジョイント・レバー・
ギア・すり板・バネといった他の各種デバイスである。
用可能なプロセスから導かれた多くの積層マイクロ組立
技術を含んでいる。これらの技術は、化学的エッチン
グ、反応性イオンエッチング、酸素エッチング、ドライ
プラズマエッチング,メタライゼーション、金属蒸着、
フォトリソグラフィ、熱拡散、イオンインプランテーシ
ョン及び化学的蒸着を含む。近年、マイクロマシン作成
及びマイクロ組立は、大量・低価格で各種能動・受動的
マイクロ構造を有利に供給するため使用されてきた。多
くの構造の中で、提案済の構造は、アクチュエータとセ
ンサ、マイクロモータ、及び可動ジョイント・レバー・
ギア・すり板・バネといった他の各種デバイスである。
【0003】歴史的には、多くの表面マシン化マイクロ
構造はシリコン高分子に基づく構造である。これらの構
造は、1内至2μmのオーダの層構造を生み出すためエ
ッチングされた化学的蒸着ポリクリスタルシリコン膜に
よって、従来組み立てられている。これらの最小の厚さ
は、いくつかの応用では効果を減少させるシリコン高分
子に基づく構造の本質的制約である。例えば、サブマイ
クロニュートンオーダの一定の力とサブマイクロニュー
トンメートルのオーダのトルクを発生可能なシリコン高
分子マイクロアクチュエータが生産されてきた。これら
のデバイスはメガヘルツの周波数で小物体を移動させる
ため使用可能である。一方、サイズ1ミリ立方メートル
あるいはそれ以上の物体を100Gのような高い加速度
割合で移動させることが望まれる。その目的のため、ミ
リニュートンオーダの力が必要である。本レベルでのマ
イクロ構造の組立は、物体移動に使用可能なエネルギー
が最大化されるように、十分な鉛直方向あるいは平面外
の剛性、加速度方向における非常に低いスチフネスを与
える設計を必要とする。
構造はシリコン高分子に基づく構造である。これらの構
造は、1内至2μmのオーダの層構造を生み出すためエ
ッチングされた化学的蒸着ポリクリスタルシリコン膜に
よって、従来組み立てられている。これらの最小の厚さ
は、いくつかの応用では効果を減少させるシリコン高分
子に基づく構造の本質的制約である。例えば、サブマイ
クロニュートンオーダの一定の力とサブマイクロニュー
トンメートルのオーダのトルクを発生可能なシリコン高
分子マイクロアクチュエータが生産されてきた。これら
のデバイスはメガヘルツの周波数で小物体を移動させる
ため使用可能である。一方、サイズ1ミリ立方メートル
あるいはそれ以上の物体を100Gのような高い加速度
割合で移動させることが望まれる。その目的のため、ミ
リニュートンオーダの力が必要である。本レベルでのマ
イクロ構造の組立は、物体移動に使用可能なエネルギー
が最大化されるように、十分な鉛直方向あるいは平面外
の剛性、加速度方向における非常に低いスチフネスを与
える設計を必要とする。
【0004】米国特許No.5、025、346は被加
工システムでシリコン高分子薄膜技術を使用して、側面
誘導型共鳴マイクロアクチュエータ構造の組立を提案し
ている。組立では4つのマスクプロセスに基づき、そこ
では厚さ2μmのシリコン高分子層を燐シリコンガラス
(PSG)の被加工層上へ低温化学蒸着(LPCVD)
する。適切なパターン化に従って、該被加工層を溶解
し、自由起立アクチュエータ構造と支持システムを作成
する。該支持システムは、構造面内での高周波側面運動
に対してアクチュエータを支持するシリコン高分子ビー
ムを複数含んでいる。しかしながら鉛直方向の厚さがわ
ずか2μmの時には、非常に小さな鉛直スチフネスつま
り、望ましい加速度方向に垂直のスチフネスを支持ビー
ムにより提供する。この低い鉛直スチフネスは都合の悪
い大きな鉛直運動を発生させる。幸い、与えられた方向
の厚さを増加させると、機械的なスチフネスは厚さの3
乗の関数で増加する。一方、それと直交方向のスチフネ
スは厚さに比例して増加するのみである。
工システムでシリコン高分子薄膜技術を使用して、側面
誘導型共鳴マイクロアクチュエータ構造の組立を提案し
ている。組立では4つのマスクプロセスに基づき、そこ
では厚さ2μmのシリコン高分子層を燐シリコンガラス
(PSG)の被加工層上へ低温化学蒸着(LPCVD)
する。適切なパターン化に従って、該被加工層を溶解
し、自由起立アクチュエータ構造と支持システムを作成
する。該支持システムは、構造面内での高周波側面運動
に対してアクチュエータを支持するシリコン高分子ビー
ムを複数含んでいる。しかしながら鉛直方向の厚さがわ
ずか2μmの時には、非常に小さな鉛直スチフネスつま
り、望ましい加速度方向に垂直のスチフネスを支持ビー
ムにより提供する。この低い鉛直スチフネスは都合の悪
い大きな鉛直運動を発生させる。幸い、与えられた方向
の厚さを増加させると、機械的なスチフネスは厚さの3
乗の関数で増加する。一方、それと直交方向のスチフネ
スは厚さに比例して増加するのみである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、マイクロ
構造への適用、特に自由起立構造では、鉛直方向の厚さ
を増加させるのが望ましい。このことは、従来型薄膜蒸
着技術の厚さ制限を解決する組立方法を必要とする。こ
れに加えて、加速度方向での構造的な厚さ制限によっ
て、高アスペクト比(即ち、側面方向に対する鉛直方向
の厚さの比)を有する構造の組立を可能にすることが必
要となる。100μmオーダの厚さの構造を作成する各
種X線技術が提案されているが、これらの厚さは必要な
厚さよりはるかに大きい。むしろ、10μmオーダの鉛
直方向の厚さで、アスペクト比約10:1のマイクロ構
造を提供することが望ましい。
構造への適用、特に自由起立構造では、鉛直方向の厚さ
を増加させるのが望ましい。このことは、従来型薄膜蒸
着技術の厚さ制限を解決する組立方法を必要とする。こ
れに加えて、加速度方向での構造的な厚さ制限によっ
て、高アスペクト比(即ち、側面方向に対する鉛直方向
の厚さの比)を有する構造の組立を可能にすることが必
要となる。100μmオーダの厚さの構造を作成する各
種X線技術が提案されているが、これらの厚さは必要な
厚さよりはるかに大きい。むしろ、10μmオーダの鉛
直方向の厚さで、アスペクト比約10:1のマイクロ構
造を提供することが望ましい。
【0006】従って本発明の目的は、例えば鉛直方向の
厚さがオーダ10μm(10内至20μm)、アスペク
ト比約10:1といったような、シリコン高分子薄膜技
術の本質的な厚さ制約を受けない自由起立ミニチュア化
構造の組立を可能にすることにある。
厚さがオーダ10μm(10内至20μm)、アスペク
ト比約10:1といったような、シリコン高分子薄膜技
術の本質的な厚さ制約を受けない自由起立ミニチュア化
構造の組立を可能にすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】該自由起立構造の組立方
法は、反転材料と、厚さ構造のマイクロマシーン化と最
小化された平面内特徴を犠牲にしない厚さ構造の増加を
可能にする先進的なリソグラフィックメッキ技術によっ
て達成される。本発明の都合の良い面では、基板材料を
選択し、基板材料上に被加工層材料を蒸着し、形状を決
定するため被加工層をパターン化する、ステップを含む
被加工システムに基づく方法を使用する。フォトレジス
ト層の材料を被加工層上に蒸着し、コントラストを強調
したフォトリソグラフィによってパターン化し、フォト
レジスト鋳型を形成する。電気的メッキ構造はレジスト
プロファイルを同一化し、シリコン高分子構造の厚さの
何倍もの厚さを持ち得る。該フォトレジスト鋳型と被加
工層をその後エッチング液を使用して溶解し、自由起立
金属構造を形成する。
法は、反転材料と、厚さ構造のマイクロマシーン化と最
小化された平面内特徴を犠牲にしない厚さ構造の増加を
可能にする先進的なリソグラフィックメッキ技術によっ
て達成される。本発明の都合の良い面では、基板材料を
選択し、基板材料上に被加工層材料を蒸着し、形状を決
定するため被加工層をパターン化する、ステップを含む
被加工システムに基づく方法を使用する。フォトレジス
ト層の材料を被加工層上に蒸着し、コントラストを強調
したフォトリソグラフィによってパターン化し、フォト
レジスト鋳型を形成する。電気的メッキ構造はレジスト
プロファイルを同一化し、シリコン高分子構造の厚さの
何倍もの厚さを持ち得る。該フォトレジスト鋳型と被加
工層をその後エッチング液を使用して溶解し、自由起立
金属構造を形成する。
【0008】
【実施例】図1の具体例では、静電気マイクロアクチュ
エータデバイス10としてミニチュア構造を形成する。
該デバイス10は、基板12の縦方向端の反対側に間隔
をおいて配列された一対の金属性アンカ14、16をそ
の上にマウントした該基板12と、該基板12の側面の
反対の端でアンカ14、16間の該基板上で形成された
間隔を有する一対の金属性ステータ18、20を含んで
いる。該アンカ14、16間で自由起立金属性アクチュ
エータ22が支持されており、ここで該アクチュエータ
22は複数の金属性支持メンバ24、26、28及び3
0を通じて該アンカ14及び16にマウントされてい
る。該支持メンバは該アクチュエータ22を該アンカ1
4及び16に結び付け、図1中の矢印で指示したA−A
方向への面内運動を許す、フレキシブルビームである。
該運動を促進するために、図1中で次元”d”で表され
ている該支持メンバの厚さは比較的薄くなっている。こ
のように、アクチュエータ構造の最大次元が約1ミリメ
ートルである一方、厚さ”d”は約1マイクロメートル
である。このことは、指定方向にアクチュエータを移動
させることを可能にする十分な支持フレキシビリティを
保証する。アクチュエータの位置決めに使用される該移
動力は該ステータ18及び20によって提供される。両
ステータはそれぞれ、内向きに広がる複数の電極32、
34を含む。アクチュエータはまた、外向きに広がる複
数のアクチュエータ電極36、38を含む。該アクチュ
エータ電極36、38はそれぞれステータ電極32、3
4により差込まれあるいは組合わされる。ステータ18
と20間に直流電圧ポテンシャルを付加し、アクチュエ
ータ22の下に位置する電導体を適用することで(図1
に指摘なし)、従来知られているように、アクチュエー
タ運動を付加ポテンシャルの極性に依存してA−A方向
に引起こす静電気力を発生させる。
エータデバイス10としてミニチュア構造を形成する。
該デバイス10は、基板12の縦方向端の反対側に間隔
をおいて配列された一対の金属性アンカ14、16をそ
の上にマウントした該基板12と、該基板12の側面の
反対の端でアンカ14、16間の該基板上で形成された
間隔を有する一対の金属性ステータ18、20を含んで
いる。該アンカ14、16間で自由起立金属性アクチュ
エータ22が支持されており、ここで該アクチュエータ
22は複数の金属性支持メンバ24、26、28及び3
0を通じて該アンカ14及び16にマウントされてい
る。該支持メンバは該アクチュエータ22を該アンカ1
4及び16に結び付け、図1中の矢印で指示したA−A
方向への面内運動を許す、フレキシブルビームである。
該運動を促進するために、図1中で次元”d”で表され
ている該支持メンバの厚さは比較的薄くなっている。こ
のように、アクチュエータ構造の最大次元が約1ミリメ
ートルである一方、厚さ”d”は約1マイクロメートル
である。このことは、指定方向にアクチュエータを移動
させることを可能にする十分な支持フレキシビリティを
保証する。アクチュエータの位置決めに使用される該移
動力は該ステータ18及び20によって提供される。両
ステータはそれぞれ、内向きに広がる複数の電極32、
34を含む。アクチュエータはまた、外向きに広がる複
数のアクチュエータ電極36、38を含む。該アクチュ
エータ電極36、38はそれぞれステータ電極32、3
4により差込まれあるいは組合わされる。ステータ18
と20間に直流電圧ポテンシャルを付加し、アクチュエ
ータ22の下に位置する電導体を適用することで(図1
に指摘なし)、従来知られているように、アクチュエー
タ運動を付加ポテンシャルの極性に依存してA−A方向
に引起こす静電気力を発生させる。
【0009】該アクチュエータデバイス10を完成し、
アクチュエータ22により移動させられる要素を接着す
るため、アクチュエータ22の上面上に接着プラットフ
ォーム40を形成する。該アクチュエータ22が複数の
エッチ穴42を含むことをさらに記する。ここで該エッ
チ穴42の目的は最終リリース段階で下にある被加工層
を切取るためエッチング液を通過させることであり、こ
れは以下でより詳細に説明する。
アクチュエータ22により移動させられる要素を接着す
るため、アクチュエータ22の上面上に接着プラットフ
ォーム40を形成する。該アクチュエータ22が複数の
エッチ穴42を含むことをさらに記する。ここで該エッ
チ穴42の目的は最終リリース段階で下にある被加工層
を切取るためエッチング液を通過させることであり、こ
れは以下でより詳細に説明する。
【0010】ここで今図2から14に戻ると、アクチュ
エータデバイス10を組立てるための望ましい方法は、
図2で示されているように、シリコンウエハから従来型
形式で作成可能な絶縁基板12で開始される。該基板1
2は酸化シリコン及び窒化シリコンのコーティング5
0、52でパッシベーションを受ける。該基板12の厚
さは変動が有り得るが、典型的に約100内至500ミ
リメートルである。該酸化シリコンコーティングの厚さ
は約5000オングストローム、該窒化シリコンコーテ
ィングの厚さは約0.5ミリメートルである。窒化シリ
コンコーティングの上面には、厚さ約0.5ミリメート
ルの薄い電導性電導性金属層54を蒸着させる。該電導
性金属層54はp型ポリクリスタルシリコンのようなド
ープされた半導体材料で有り得る。代わりにこの層は、
銅やクロムを含有する典型元素を含み得る選択性金属成
分をスパッタすることで蒸着される。
エータデバイス10を組立てるための望ましい方法は、
図2で示されているように、シリコンウエハから従来型
形式で作成可能な絶縁基板12で開始される。該基板1
2は酸化シリコン及び窒化シリコンのコーティング5
0、52でパッシベーションを受ける。該基板12の厚
さは変動が有り得るが、典型的に約100内至500ミ
リメートルである。該酸化シリコンコーティングの厚さ
は約5000オングストローム、該窒化シリコンコーテ
ィングの厚さは約0.5ミリメートルである。窒化シリ
コンコーティングの上面には、厚さ約0.5ミリメート
ルの薄い電導性電導性金属層54を蒸着させる。該電導
性金属層54はp型ポリクリスタルシリコンのようなド
ープされた半導体材料で有り得る。代わりにこの層は、
銅やクロムを含有する典型元素を含み得る選択性金属成
分をスパッタすることで蒸着される。
【0011】この蒸着法に従えば、該電導性金属層54
はフォトリソグラフィとプラズマエッチングプロセスに
よりパターン化される。図3で示すように、フォトレジ
スト層56を該電導性金属層54上に形成し、第1の光
学マスク57を該フォトレジスト層56上に位置させ
る。該フォトレジスト材料は従来型の材料である。これ
らの材料は、適当な光の露光下で、フォトレジスト材料
を溶解させる後続のフォト成長にそれほどの抵抗を示さ
ないという共通の特徴を有する。該マスクは、クロムあ
るいは水晶といった従来型材料から形成される。フォト
レジスト層56は、該構造面に垂直な軸に沿って下向き
の平行光源を使用して投影される。365ナノメートル
付近の波長を持つ紫外線領域光を含む各種平行光源を使
用して、該フォトレジスト材料を露光する。該露光レジ
ストは約一時間120°Fで成長し、堅焼される。従来
型レジスト溶剤を使用して、露光レジストを溶解し、図
4で示したようなレジストパターンを形成する。典型的
には、フォトレジスト組立ではまた、提供されたレジス
ト材料と互換性のある適切なレジスト溶剤を提供する。
はフォトリソグラフィとプラズマエッチングプロセスに
よりパターン化される。図3で示すように、フォトレジ
スト層56を該電導性金属層54上に形成し、第1の光
学マスク57を該フォトレジスト層56上に位置させ
る。該フォトレジスト材料は従来型の材料である。これ
らの材料は、適当な光の露光下で、フォトレジスト材料
を溶解させる後続のフォト成長にそれほどの抵抗を示さ
ないという共通の特徴を有する。該マスクは、クロムあ
るいは水晶といった従来型材料から形成される。フォト
レジスト層56は、該構造面に垂直な軸に沿って下向き
の平行光源を使用して投影される。365ナノメートル
付近の波長を持つ紫外線領域光を含む各種平行光源を使
用して、該フォトレジスト材料を露光する。該露光レジ
ストは約一時間120°Fで成長し、堅焼される。従来
型レジスト溶剤を使用して、露光レジストを溶解し、図
4で示したようなレジストパターンを形成する。典型的
には、フォトレジスト組立ではまた、提供されたレジス
ト材料と互換性のある適切なレジスト溶剤を提供する。
【0012】該パターン化フォトレジスト層56を、プ
ラズマエッチングによって電導性金属層54をパターン
化するために使用する。カーボンテラクロライド(CC
L4)プラズマエッチングの使用が望ましい。このプロ
セスでは、該フォトレジスト層56により未防護の電導
性金属層54部分を除去する。該プラズマエッチングプ
ロセスに従えば、フォトレジスト層56を溶解し、図5
に示したようにパターン化された電導性金属層54を生
じさせる。
ラズマエッチングによって電導性金属層54をパターン
化するために使用する。カーボンテラクロライド(CC
L4)プラズマエッチングの使用が望ましい。このプロ
セスでは、該フォトレジスト層56により未防護の電導
性金属層54部分を除去する。該プラズマエッチングプ
ロセスに従えば、フォトレジスト層56を溶解し、図5
に示したようにパターン化された電導性金属層54を生
じさせる。
【0013】電導性金属層54及び窒化シリコンコーテ
ィングの上面には、ガラス材料かつ望ましくはシリコン
高分子ガラス(PSG)から作成した被加工層58を蒸
着する。この作成は図6に描写されている。該PSG被
加工層は低温化学蒸着(LPCVD)あるいはプラズマ
強調化学蒸着(PECVD)によって蒸着される。この
蒸着法に従えば、被加工層は、該アンカ14、16と該
ステータ18、20の内部次元を定義するために使用さ
れるプレート形状にパターン化される。図7に示される
ように、被加工層58はフォトレジスト層60で被膜さ
れ、フォトレジストと被加工層上に置かれた第2の光学
マスク61を使用した従来型リソグラフィによってパタ
ーン化され、該構造面に垂直な軸に沿って下向きの平行
光源を使用して引続き該フォトレジストと被加工層を投
影する。この目的のため再度、何らかの従来型フォトレ
ジスト材料と、クロムあるいは水晶といった何らかの従
来型マスク材料が使用可能である。365ナノメートル
付近の波長を持つ紫外線領域光を含む各種平行光源を使
用して、該フォトレジスト材料を露光する。該露光レジ
ストは約一時間120°Fで成長し、堅焼される。露光
PSG層を溶解するために、フッ化水素酸といったフッ
化水素(HF)に基づく溶液を使用する。最後に、残り
のフォトレジストをレジスト溶剤中に溶解し、図8で示
すようなパターン化された被加工層を生じる。
ィングの上面には、ガラス材料かつ望ましくはシリコン
高分子ガラス(PSG)から作成した被加工層58を蒸
着する。この作成は図6に描写されている。該PSG被
加工層は低温化学蒸着(LPCVD)あるいはプラズマ
強調化学蒸着(PECVD)によって蒸着される。この
蒸着法に従えば、被加工層は、該アンカ14、16と該
ステータ18、20の内部次元を定義するために使用さ
れるプレート形状にパターン化される。図7に示される
ように、被加工層58はフォトレジスト層60で被膜さ
れ、フォトレジストと被加工層上に置かれた第2の光学
マスク61を使用した従来型リソグラフィによってパタ
ーン化され、該構造面に垂直な軸に沿って下向きの平行
光源を使用して引続き該フォトレジストと被加工層を投
影する。この目的のため再度、何らかの従来型フォトレ
ジスト材料と、クロムあるいは水晶といった何らかの従
来型マスク材料が使用可能である。365ナノメートル
付近の波長を持つ紫外線領域光を含む各種平行光源を使
用して、該フォトレジスト材料を露光する。該露光レジ
ストは約一時間120°Fで成長し、堅焼される。露光
PSG層を溶解するために、フッ化水素酸といったフッ
化水素(HF)に基づく溶液を使用する。最後に、残り
のフォトレジストをレジスト溶剤中に溶解し、図8で示
すようなパターン化された被加工層を生じる。
【0014】被加工層58と窒化シリコン層52の上面
には、電気的メッキシード層62をスパッタリングで蒸
着する。該メッキシード層62は金属元素の1つから形
成することも可能で、銅、ニッケル、クロムから作るこ
とが望ましい。一度メッキシード層62を蒸着する際、
シード層62は図9で示すように該シード層上に蒸着さ
れる。該シード層62は、その下の中央で蒸着されてい
る被加工層58を有する基板12の痕跡全体にわたって
広がる。シード層62の厚さは、アンカ14と16、ス
テータ18と20、アクチュエータ22を含む金属成分
の厚さを決定する。このように、例えば、シード層62
は厚さ約10ミリメートル、あるいは10内至20の範
囲の厚さのオーダである。シード層62は2ミリメート
ル以下の厚さでないことが望ましい。該シード層62は
ブランド名AZ4000とAZ6000として販売され
ている製品を含む従来型フォトレジスト材料から形成可
能である。
には、電気的メッキシード層62をスパッタリングで蒸
着する。該メッキシード層62は金属元素の1つから形
成することも可能で、銅、ニッケル、クロムから作るこ
とが望ましい。一度メッキシード層62を蒸着する際、
シード層62は図9で示すように該シード層上に蒸着さ
れる。該シード層62は、その下の中央で蒸着されてい
る被加工層58を有する基板12の痕跡全体にわたって
広がる。シード層62の厚さは、アンカ14と16、ス
テータ18と20、アクチュエータ22を含む金属成分
の厚さを決定する。このように、例えば、シード層62
は厚さ約10ミリメートル、あるいは10内至20の範
囲の厚さのオーダである。シード層62は2ミリメート
ル以下の厚さでないことが望ましい。該シード層62は
ブランド名AZ4000とAZ6000として販売され
ている製品を含む従来型フォトレジスト材料から形成可
能である。
【0015】フォトレジスト材料は従来型形式の構造上
で引伸ばされる。その後、図9に示されるように、脂肪
酸アルカリ金属塩材料あるいは類似材料から作成可能な
障害層64をフォトレジスト層上に引伸ばす。コントラ
スト強調層66を該障害層64上に引伸ばす。該コント
ラスト強調層66を使用して、該フォトレジスト層中に
非常に鋭いエッジの直線状側面壁表面を成長させる目的
で、引続きフォトリソグラフィ中の鋭い光学コントラス
トを提供する。このことは、コントラスト強調のリソグ
ラフィ構造の形成となる。該コントラスト強調層66
を、例えばジアリル・ニトロンをその中に含む1つ内至
それ以上の漂白性染料から作成することが望ましい。”
漂白性染料”という表現は、臨界エネルギーレベル以上
のフォトリソグラフィ光源からの輻射に曝された時、該
コントラスト強調層が透明になり、より低エネルギーで
は不透明であり続けるという事実に関連している。該コ
ントラスト強調層は活性化状態では下敷きのフォトレジ
スト材料のフォト成長を可能とする光学スイッチとして
機能する。このことは下敷きのフォトレジスト材料の一
様なフォト成長を促進させ、上部が高露光である一方、
下部が低露光であり続けさせる。推奨するコントラスト
強調材料は、トレードマーク”CEM 388”でGe
neral Electric Corporatio
nより入手可能である。該臨界エネルギーレベルはフォ
トレジストとコントラスト強調層の厚さによって変化す
る。
で引伸ばされる。その後、図9に示されるように、脂肪
酸アルカリ金属塩材料あるいは類似材料から作成可能な
障害層64をフォトレジスト層上に引伸ばす。コントラ
スト強調層66を該障害層64上に引伸ばす。該コント
ラスト強調層66を使用して、該フォトレジスト層中に
非常に鋭いエッジの直線状側面壁表面を成長させる目的
で、引続きフォトリソグラフィ中の鋭い光学コントラス
トを提供する。このことは、コントラスト強調のリソグ
ラフィ構造の形成となる。該コントラスト強調層66
を、例えばジアリル・ニトロンをその中に含む1つ内至
それ以上の漂白性染料から作成することが望ましい。”
漂白性染料”という表現は、臨界エネルギーレベル以上
のフォトリソグラフィ光源からの輻射に曝された時、該
コントラスト強調層が透明になり、より低エネルギーで
は不透明であり続けるという事実に関連している。該コ
ントラスト強調層は活性化状態では下敷きのフォトレジ
スト材料のフォト成長を可能とする光学スイッチとして
機能する。このことは下敷きのフォトレジスト材料の一
様なフォト成長を促進させ、上部が高露光である一方、
下部が低露光であり続けさせる。推奨するコントラスト
強調材料は、トレードマーク”CEM 388”でGe
neral Electric Corporatio
nより入手可能である。該臨界エネルギーレベルはフォ
トレジストとコントラスト強調層の厚さによって変化す
る。
【0016】ここで図10に関連して、第3の光学マス
クを使用してシード層62、障害層64とコントラスト
強調層66をパターン化し、引続き電気的メッキのため
の鋳型を形成する。該第3の光学マスク68は、複合ポ
ジティッブフォトレジスト層として提供されるシード層
62、障害層64、コントラスト強調層66と共に、ク
ロムあるいは水晶から従来より形成可能である。適切な
輻射露光と選択性レジスト硬化によって、複合フォトレ
ジスト層の露光領域が引続くフォト成長と硬化により溶
解される一方、該第3の光学マスク68下のレジスト部
は元のままである。複合フォトレジスト層をパターン化
するため選択する該輻射源は、低い口径(NA)値の投
影システムである。該システムは、該構造面内に実質的
に垂直方向の、紫外線領域望ましくは365ナノメート
ル付近の波長の高精度に平行化された輻射を提供する。
その露光レジストはその後成長しているが堅焼されてい
ない。
クを使用してシード層62、障害層64とコントラスト
強調層66をパターン化し、引続き電気的メッキのため
の鋳型を形成する。該第3の光学マスク68は、複合ポ
ジティッブフォトレジスト層として提供されるシード層
62、障害層64、コントラスト強調層66と共に、ク
ロムあるいは水晶から従来より形成可能である。適切な
輻射露光と選択性レジスト硬化によって、複合フォトレ
ジスト層の露光領域が引続くフォト成長と硬化により溶
解される一方、該第3の光学マスク68下のレジスト部
は元のままである。複合フォトレジスト層をパターン化
するため選択する該輻射源は、低い口径(NA)値の投
影システムである。該システムは、該構造面内に実質的
に垂直方向の、紫外線領域望ましくは365ナノメート
ル付近の波長の高精度に平行化された輻射を提供する。
その露光レジストはその後成長しているが堅焼されてい
ない。
【0017】複合フォトレジスト層のパターン化によっ
て図11に描写されるているように、図1図示の金属性
アンカ14と16、アクチュエータ22、ステータ18
と20の形状と配置を決定する鋳型構造が生じる。さら
に、複数のエッチ穴42を定義する。すでに描写された
フォトリソグラフィパターン化プロセスを使用して、厚
さ20μmまでで9:1から10:1あるいはさらに高
いアスペクト比のフォトレジスト型板あるいは鋳型を容
易に作成可能であり、平面外方向に対しかなり薄い(図
1に比べて)金属構造の成長を可能する一方、差込まれ
た電極の間隔といった、非常に薄い特徴が該構造面内に
形成されることを可能にする。該説明方法で形成された
フォトレジストを使用して、図12で示される金属構造
68を、電気メッキした電極としてメッキシード層を使
用した電気メッキによって蒸着可能である。該メッキ材
料は何らかの金属元素で有り得、被加工層が燐シリコン
ガラスである時、銅、ニッケル、クロムといった遷位元
素であれば望ましい。
て図11に描写されるているように、図1図示の金属性
アンカ14と16、アクチュエータ22、ステータ18
と20の形状と配置を決定する鋳型構造が生じる。さら
に、複数のエッチ穴42を定義する。すでに描写された
フォトリソグラフィパターン化プロセスを使用して、厚
さ20μmまでで9:1から10:1あるいはさらに高
いアスペクト比のフォトレジスト型板あるいは鋳型を容
易に作成可能であり、平面外方向に対しかなり薄い(図
1に比べて)金属構造の成長を可能する一方、差込まれ
た電極の間隔といった、非常に薄い特徴が該構造面内に
形成されることを可能にする。該説明方法で形成された
フォトレジストを使用して、図12で示される金属構造
68を、電気メッキした電極としてメッキシード層を使
用した電気メッキによって蒸着可能である。該メッキ材
料は何らかの金属元素で有り得、被加工層が燐シリコン
ガラスである時、銅、ニッケル、クロムといった遷位元
素であれば望ましい。
【0018】該金属性メッキ段階に従えば、メッキされ
た金属層68上のフォトレジスト層70を蒸着すること
で接着プラットフォーム40を形成する。該フォトレジ
スト層70は従来型レジスト材料から形成される。第4
の光学マスク72をフォトレジスト層70上に置く。再
度、該光学マスクはクロムあるいは水晶といった従来型
材料である。これらの構造は図13に示されている。該
フォトレジスト層70を波長365ナノメートル付近の
紫外線領域の光を提供する平行光源で露光する。この光
は該構造の平面に垂直な軸に沿って下向きである。その
露光レジストはその後成長しているが堅焼されていな
い。該パターン化されたレジストを電気メッキ鋳型とし
て使用し、図14で示すように、金属構造74を形成す
る。この構造は、レジスト層70が溶解される時、接着
プラットフォーム40を形成する。
た金属層68上のフォトレジスト層70を蒸着すること
で接着プラットフォーム40を形成する。該フォトレジ
スト層70は従来型レジスト材料から形成される。第4
の光学マスク72をフォトレジスト層70上に置く。再
度、該光学マスクはクロムあるいは水晶といった従来型
材料である。これらの構造は図13に示されている。該
フォトレジスト層70を波長365ナノメートル付近の
紫外線領域の光を提供する平行光源で露光する。この光
は該構造の平面に垂直な軸に沿って下向きである。その
露光レジストはその後成長しているが堅焼されていな
い。該パターン化されたレジストを電気メッキ鋳型とし
て使用し、図14で示すように、金属構造74を形成す
る。この構造は、レジスト層70が溶解される時、接着
プラットフォーム40を形成する。
【0019】接着プラットフォーム40の形成に従っ
て、層62、64、66、シード層、被加工層58を含
む残りの複合フォトレジスト層を全て溶解し、金属性ア
ンカ14の構造、ステータ18、20の構造、支持メン
バ24−30と差込まれた電極32−38を含む自由起
立アクチュエータ22の構造を形成する。この配置の断
面形状は図15に示されている。被加工層58を溶解す
るため使用するエッチング液は、被加工層が燐シリコン
ガラスから、金属性構造68が銅やクロムから形成され
る時には、フッ化水素酸、あるいは他の何らかのHFに
基づく溶液であることが望ましい。これらの材料は、室
温下の被加工層中で毎分約1マイクロメートル内至それ
以上のエッチレートを有利に提供し、銅あるいはクロム
金属構造では無視可能なエッチレートを提供する。この
ように、フッ化水素に基づくエッチング液はPSG被加
工層58と銅、クロム金属構造68に関して選択的に良
好なエッチングを提供する。
て、層62、64、66、シード層、被加工層58を含
む残りの複合フォトレジスト層を全て溶解し、金属性ア
ンカ14の構造、ステータ18、20の構造、支持メン
バ24−30と差込まれた電極32−38を含む自由起
立アクチュエータ22の構造を形成する。この配置の断
面形状は図15に示されている。被加工層58を溶解す
るため使用するエッチング液は、被加工層が燐シリコン
ガラスから、金属性構造68が銅やクロムから形成され
る時には、フッ化水素酸、あるいは他の何らかのHFに
基づく溶液であることが望ましい。これらの材料は、室
温下の被加工層中で毎分約1マイクロメートル内至それ
以上のエッチレートを有利に提供し、銅あるいはクロム
金属構造では無視可能なエッチレートを提供する。この
ように、フッ化水素に基づくエッチング液はPSG被加
工層58と銅、クロム金属構造68に関して選択的に良
好なエッチングを提供する。
【0020】高アスペクト比を有する構造を該組立方法
を使用して常套的に形成することは認知されると思われ
る。マイクロアクチュエータデバイス10のような高ア
スペクト比構造は、鉛直あるいは平面外偏向を最小化
し、良好な平面内操作力を発生することが望まれる、各
種応用可能な構造であることが期待される。例えば、高
アスペクト比マイクロアクチュエータは磁気的、光学的
記録のサブミクロントラッキングに節約的な使用が可能
である。本適用例は図16と図17に示されている。図
16は本発明に従って組立てた、トラッキングアーム支
持アセンブリ104及び1対の磁気ヘッド108と11
0をその上にマウントしたすり板106間にサンドイッ
チされた、マイクロアクチュエータ102を示すすり板
トラッキングシステム100を描写している。該マイク
ロアクチュエータ102は基板112と、自由起立アク
チュエータ構造114と、すり板116がマウントされ
た接着プラットフォーム116、を含むものとして示さ
れている。図16の該デバイスは、大きな鉛直スチフネ
ス(40kN/m)と1mNの力を持つように作成さ
れ、負荷10ミリグラムで1マイクロメートルのトラッ
キングに対し1.6kHzの帯域幅を与える。
を使用して常套的に形成することは認知されると思われ
る。マイクロアクチュエータデバイス10のような高ア
スペクト比構造は、鉛直あるいは平面外偏向を最小化
し、良好な平面内操作力を発生することが望まれる、各
種応用可能な構造であることが期待される。例えば、高
アスペクト比マイクロアクチュエータは磁気的、光学的
記録のサブミクロントラッキングに節約的な使用が可能
である。本適用例は図16と図17に示されている。図
16は本発明に従って組立てた、トラッキングアーム支
持アセンブリ104及び1対の磁気ヘッド108と11
0をその上にマウントしたすり板106間にサンドイッ
チされた、マイクロアクチュエータ102を示すすり板
トラッキングシステム100を描写している。該マイク
ロアクチュエータ102は基板112と、自由起立アク
チュエータ構造114と、すり板116がマウントされ
た接着プラットフォーム116、を含むものとして示さ
れている。図16の該デバイスは、大きな鉛直スチフネ
ス(40kN/m)と1mNの力を持つように作成さ
れ、負荷10ミリグラムで1マイクロメートルのトラッ
キングに対し1.6kHzの帯域幅を与える。
【0021】ヘッドトラッキングシステム120に対す
る別な組立を図17に描写する。すり板122は、低い
空気軸受表面124を持つように示されている。薄膜ヘ
ッド126を本発明に従って、マイクロアクチュエータ
128を通じて、すり板122にマウントする。再度、
該マイクロアクチュエータ128により、非常に微細な
トラッキング訂正を与える。
る別な組立を図17に描写する。すり板122は、低い
空気軸受表面124を持つように示されている。薄膜ヘ
ッド126を本発明に従って、マイクロアクチュエータ
128を通じて、すり板122にマウントする。再度、
該マイクロアクチュエータ128により、非常に微細な
トラッキング訂正を与える。
【0022】図18と19は平面内操作力、今回の場合
には領域効果型多重電極マイクロアクチュエータ構造1
30を成長させるための望ましいマイクロアクチュエー
タ組立を描写している。この電極の木構造は、それぞれ
多重ブランチ136と138を有する1対のステータ1
32と134を含む。各ブランチは代わって、図19に
より詳細に示されているようなそこから側面外向きに広
がっている複数のフィンガ140と142を有する。該
木構造はさらに図19にまた描写されているようにそこ
から側面に広がっている複数の電極フィンガ148を持
つ、複数のブランチ146を有するアクチュエータ14
4を含む。該アクチュエータ144は複数の支持メンバ
150、152、154と156によって、1対のアン
カ構造158、160にマウントされる。本アプローチ
では各対のフィンガは、全領域にわたる電場エネルギー
を力とトルクに変換し小さな操作範囲内に一定の入出力
関係を維持するエネルギー保存セルを形成する。1平方
ミリメートルの領域平面外の厚さ20マイクロメートル
で、幅6マイクロメートル、空気ギャップ2マイクロメ
ートルの電極、組合せられたフィンガに対し25マイク
ロメートルでその他の部分で5マイクロメートルのブラ
ンチ幅、100ボルトの最大電圧を有するよう図18と
図19の構造を計測するならば、1.1ミリニュートン
の側面力が達成可能である。構造的な完全性のため電極
の木構造130を、全可動アクチュエータ電極を共に保
持するためのトッププレートと共に提供可能である。該
プレートを金属か、あるいはプロセス互換性のある誘電
性材料から形成する。該プレートとステータ電極ブラン
チ間の分離距離を5マイクロメートルとすれば、0.3
ミリニュートンの小さな鉛直力が得られる。シリコン高
分子から作成された比較可能な構造より少なくとも3オ
ーダ異なっている値の鉛直スチフネスは、最小の平面外
偏向でこの負荷を調整可能である。
には領域効果型多重電極マイクロアクチュエータ構造1
30を成長させるための望ましいマイクロアクチュエー
タ組立を描写している。この電極の木構造は、それぞれ
多重ブランチ136と138を有する1対のステータ1
32と134を含む。各ブランチは代わって、図19に
より詳細に示されているようなそこから側面外向きに広
がっている複数のフィンガ140と142を有する。該
木構造はさらに図19にまた描写されているようにそこ
から側面に広がっている複数の電極フィンガ148を持
つ、複数のブランチ146を有するアクチュエータ14
4を含む。該アクチュエータ144は複数の支持メンバ
150、152、154と156によって、1対のアン
カ構造158、160にマウントされる。本アプローチ
では各対のフィンガは、全領域にわたる電場エネルギー
を力とトルクに変換し小さな操作範囲内に一定の入出力
関係を維持するエネルギー保存セルを形成する。1平方
ミリメートルの領域平面外の厚さ20マイクロメートル
で、幅6マイクロメートル、空気ギャップ2マイクロメ
ートルの電極、組合せられたフィンガに対し25マイク
ロメートルでその他の部分で5マイクロメートルのブラ
ンチ幅、100ボルトの最大電圧を有するよう図18と
図19の構造を計測するならば、1.1ミリニュートン
の側面力が達成可能である。構造的な完全性のため電極
の木構造130を、全可動アクチュエータ電極を共に保
持するためのトッププレートと共に提供可能である。該
プレートを金属か、あるいはプロセス互換性のある誘電
性材料から形成する。該プレートとステータ電極ブラン
チ間の分離距離を5マイクロメートルとすれば、0.3
ミリニュートンの小さな鉛直力が得られる。シリコン高
分子から作成された比較可能な構造より少なくとも3オ
ーダ異なっている値の鉛直スチフネスは、最小の平面外
偏向でこの負荷を調整可能である。
【0023】
【発明の効果】それゆえ本発明は、例えば鉛直方向の厚
さがオーダ10μm(10内至20μm)、アスペクト
比約10:1といったような、シリコン高分子薄膜技術
の本質的な厚さ制約を受けない自由起立ミニチュア化構
造の組立を可能にする効果がある。
さがオーダ10μm(10内至20μm)、アスペクト
比約10:1といったような、シリコン高分子薄膜技術
の本質的な厚さ制約を受けない自由起立ミニチュア化構
造の組立を可能にする効果がある。
【図1】図1は本発明によって組立てられたマイクロア
クチュエータ構造の概略設計図を示した図である。
クチュエータ構造の概略設計図を示した図である。
【図2】図2は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、アクチュエータ構造を基板12
から形成する最初の段階を示した図である。
組立の各種段階の中で、アクチュエータ構造を基板12
から形成する最初の段階を示した図である。
【図3】図3は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、フォトレジスト層56と第1の
光学マスクを該電導性金属層54上に形成する段階を示
した図である。
組立の各種段階の中で、フォトレジスト層56と第1の
光学マスクを該電導性金属層54上に形成する段階を示
した図である。
【図4】図4は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、第1の光学マスク57を利用し
てフォトレジスト層56のパターンを形成する段階を示
した図である。
組立の各種段階の中で、第1の光学マスク57を利用し
てフォトレジスト層56のパターンを形成する段階を示
した図である。
【図5】図5は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、フォトレジスト層56のパータ
ンにより電導性金属層54のパターンを形成する段階を
示した図である。
組立の各種段階の中で、フォトレジスト層56のパータ
ンにより電導性金属層54のパターンを形成する段階を
示した図である。
【図6】図6は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、電導性金属層54及び窒化シリ
コンコーティング上面に被加工層58を蒸着する段階を
示した図である。
組立の各種段階の中で、電導性金属層54及び窒化シリ
コンコーティング上面に被加工層58を蒸着する段階を
示した図である。
【図7】図7は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、被加工層58上にフォトレジス
ト層60、第2の光学マスク61を形成する段階を示し
た図である。
組立の各種段階の中で、被加工層58上にフォトレジス
ト層60、第2の光学マスク61を形成する段階を示し
た図である。
【図8】図8は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、第2の光学マスク61を利用し
てパターン化された被加工層58を形成する段階を示し
た図である。
組立の各種段階の中で、第2の光学マスク61を利用し
てパターン化された被加工層58を形成する段階を示し
た図である。
【図9】図9は図1の該マイクロアクチュエータ構造の
組立の各種段階の中で、パターン化された被加工層58
上にシード層62、障害層64とコントラスト強調層6
6を形成する段階を示した図である。
組立の各種段階の中で、パターン化された被加工層58
上にシード層62、障害層64とコントラスト強調層6
6を形成する段階を示した図である。
【図10】図10は図1の該マイクロアクチュエータ構
造の組立の各種段階の中で、第3の光学マスク68を利
用してコントラスト強調層66をパターン化する段階を
示した図である。
造の組立の各種段階の中で、第3の光学マスク68を利
用してコントラスト強調層66をパターン化する段階を
示した図である。
【図11】図11は図1の該マイクロアクチュエータ構
造の組立の各種段階の中で、シード層62、障害層64
とコントラスト強調層66の複合フォトレジスト層をパ
ターン化する段階を示した図である。
造の組立の各種段階の中で、シード層62、障害層64
とコントラスト強調層66の複合フォトレジスト層をパ
ターン化する段階を示した図である。
【図12】図12は図1の該マイクロアクチュエータ構
造の組立の各種段階の中で、図11で示した構造に金属
構造68を電気メッキにより蒸着する段階を示した図で
ある。
造の組立の各種段階の中で、図11で示した構造に金属
構造68を電気メッキにより蒸着する段階を示した図で
ある。
【図13】図13は図1の該マイクロアクチュエータ構
造の組立の各種段階の中で、図11の構造上にフォトレ
ジスト層70と第4の光学マスク72を形成する段階を
示した図である。
造の組立の各種段階の中で、図11の構造上にフォトレ
ジスト層70と第4の光学マスク72を形成する段階を
示した図である。
【図14】図14は図1の該マイクロアクチュエータ構
造の組立の各種段階の中で、第4の光学マスクを使用し
てフォトレジスト構造70をパターン化し、金属構造7
4を形成する段階を示した図である。
造の組立の各種段階の中で、第4の光学マスクを使用し
てフォトレジスト構造70をパターン化し、金属構造7
4を形成する段階を示した図である。
【図15】図15は図1中のライン3−3にそって切取
られた断面図である。
られた断面図である。
【図16】図16は磁気的and/or工学記憶デバイ
スに対してすり板トラッキングシステム概略の末端図で
ある。
スに対してすり板トラッキングシステム概略の末端図で
ある。
【図17】図17は磁気的and/or工学記憶デバイ
スに対してヘッドトラッキングシステムの概略側面図で
ある。
スに対してヘッドトラッキングシステムの概略側面図で
ある。
【図18】図18は本発明に基づいて組立てられた領域
効果型多重電極マイクロアクチュエータシステムの概略
設計図である。
効果型多重電極マイクロアクチュエータシステムの概略
設計図である。
【図19】図19は図18の領域効果型マイクロアクチ
ュエータの一部の詳細図である。
ュエータの一部の詳細図である。
10 静電気マイクロアクチュエータデバイス 12 基板 14、16 アンカ 18、20 ステータ 22 アクチュエータ 24、26、28、30 支持メンバ 32、34 電極 36、38 アクチュエータ電極 40 接着プラットフォーム 42 エッチ穴 50 酸化シリコンコーティング 52 窒化シリコンコーティング 54 電導性金属層 56 フォトレジスト層 57 第1の光学マスク 58 被加工層 60 フォトレジスト層 61 第2の光学マスク 62 シード層 64 障害層 66 コントラスト強調層 68 第3の光学マスク 70 フォトレジスト層 72 第4の光学マスク 74 金属構造 100 トラッキングシステム 102 マイクロアクチュエータ 104 支持アセンブリ 106 すり板 108、110 磁気ヘッド 112 基板 114 アクチュエータ構造 116 すり板 120 ヘッドトラッキングシステム 122 すり板 124 軸受表面 126 薄膜ヘッド 128 マイクロアクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス・ヘルムート・ザッペ アメリカ合衆国95120 カリフォルニア州、 サン・ノゼ、ヒルクレスト・コート 1374
Claims (11)
- 【請求項1】基板材質を選択する段階と、 表面材質上に被加工層の材質を蒸着する段階と、 形状を決定する該被加工層をパターン化する段階と、 該被加工層上に、フォトレジスト層の材質を蒸着する段
階と、 フォトレジスト鋳型を形成するため該フォトレジスト層
をコントラスト強調フォトリソグラフィによりパターン
化する段階と、 該フォトレジスト鋳型上に金属層の材質をメッキする段
階と、 自由起立金属構造を形成するために、エッチング液を使
用して該フォトレジスト鋳型と該被加工層を溶解する段
階と、から構成されることを特徴とするミニチュア構造
組立方法。 - 【請求項2】該被加工層と該金属層と該エッチング液を
選択し実質的に金属層より高いレートで被加工層をエッ
チングする高エッチング選択性を提供する、請求項1記
載の方法。 - 【請求項3】該被加工層をガラス材質から、該金属層を
典型元素から、該エッチング液をHF(フッ化水素)ベ
ースの酸材料から形成する、請求項1記載の方法。 - 【請求項4】該被加工層は燐シリコンガラス(PSG)
であり、該金属層は銅あるいはクロムであり、該エッチ
ング液はフッ化水素酸(HF)である、請求項1記載の
方法。 - 【請求項5】フォトレジスト層を蒸着する段階は、コン
トラスト強調層を該フォトレジスト層上に蒸着する段階
をさらに含む、請求項1記載の方法。 - 【請求項6】フォトレジスト層を蒸着する段階は、該フ
ォトレジスト層上に障害層を蒸着する段階と該障害層上
にコントラスト強調層を蒸着する段階をさらに含む、請
求項1記載の方法。 - 【請求項7】該コントラスト強調層は漂白性染料をその
中に有する成分から形成される、請求項1記載の方法。 - 【請求項8】該フォトレジスト層のパターン化段階は、
フォトレジスト層をマスキングし、波長約365μmで
ある平行輻射源を提供する小さな数値の口径の投影シス
テムを使用してフォトレジスト層の未マスク部分を露光
する、請求項1記載の方法。 - 【請求項9】該フォトレジスト層を約2μm以下ではな
い厚さで形成する、請求項1記載の方法。 - 【請求項10】該フォトレジスト層をパターン化し、少
なくとも9:1の最大アスペクト比を持つ自由起立構造
を提供する、請求項1記載の方法。 - 【請求項11】複数のバネによって基板にマウントされ
た位置決め可能なアクチュエータと、ステータ構造と、 該アクチュエータと該ステータ構造間の複数の静電気的
ドライブ要素とを含み、絶縁基板材料を選択する段階
と、 電導層を絶縁基板材料に固定する段階と、 アース電極を形成するため第1の光学マスクを使用した
フォトリソグラフィにより該電導層をパターン化する段
階と、 該電導層及び絶縁基板材料上に、燐シリコンガラス材料
から形成した被加工層を蒸着する段階と、 形成されたアクチュエータ付近の自由領域を定義するた
め第2の光学マスクを使用したフォトリソグラフィによ
り該被加工層をパターン化する段階と、 銅あるいはクロム材料からなるシード層を、該被加工層
と該電導層と該絶縁基板上にメッキする段階と、 第1のフォトレジスト層を該被加工層上に蒸着する段階
と、 障害層を該第1のフォトレジスト層上に蒸着する段階
と、 コントラスト強調層を該障害層上に蒸着する段階と、 アクチュエータと、基板構造と、該アクチュエータと該
基板構造を接続して該アクチュエータを運動に対し支持
する少なくとも9:1のアスペクト比を持つ複数のバネ
と、を含むアクチュエータ構造を定義し、ステータと、
該アクチュエータと該ステータ間で広がる複数の静電気
ドライブ要素の組合せをさらに定義するための第3の光
学マスクを使用したフォトリソグラフィにより、該第1
のフォトレジスト層と該障害層と該コントラスト強調層
をパターン化する段階と、 銅あるいはクロム層を該パターン化フォトレジスト層上
にメッキする段階と、第2のフォトレジスト層を該銅あ
るいはクロム層上に蒸着する段階と、 該アクチュエータ構造へ構成部分を固定する接着プラッ
トフォームを形成するため、第4の光学マスクを用いた
フォトリソグラフィにより第2のフォトレジスト層をパ
ターン化する段階と、 該複数のバネにより該基板構造へマウントされた自由起
立金属性アクチュエータを形成するため、フッ化水素エ
ッチング液を使用して該被加工層を溶解する段階と、か
らなる、ミニチュア化された静電気式アクチュエータ構
造の組立方法。
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