JPH0884484A - Formation of microstructure - Google Patents

Formation of microstructure

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JPH0884484A
JPH0884484A JP21586194A JP21586194A JPH0884484A JP H0884484 A JPH0884484 A JP H0884484A JP 21586194 A JP21586194 A JP 21586194A JP 21586194 A JP21586194 A JP 21586194A JP H0884484 A JPH0884484 A JP H0884484A
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Abstract

PURPOSE: To realize electrical connection with a substrate by bonding a sacrifice layer of resin film and an adhesive layer formed on a first substrate to a structure body layer formed on a second substrate, removing the second substrate, connecting the first substrate and the structure body layer mechanically through a supporting layer, and then removing the sacrifice layer and the adhesive layer. CONSTITUTION: A photoresist (PL) 101 is patterned on a second Si substrate 4 and then it is etched to form a beam pattern 5. An adhesive layer 7 is then formed on the first glass substrate 1. The second substrate is then pressure bonded to the first substrate on which a sacrifice layer 6 and the adhesive layer 7 are formed. The second substrate is further etched to form an Si beam 2 on which a supporting layer, i.e., a thin Al film 8, is formed followed by formation of a PL 102. Subsequently, the thin Al film 8 is patterned to form a pattern of supporting part 3. Finally, the resin film is removed from the PL 102 and the lower part of the beam 2 by plasma etching thus forming an air gap 9.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロメカニクス技
術を用いて作製するマイクロ構造体、特に犠牲層を用い
て形成されるマイクロ構造体の形成法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microstructure manufactured by using micromechanics technology, and more particularly to a method for forming a microstructure formed by using a sacrificial layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、小型の可動機構を有する微小機械
がマイクロメカニクス技術により検討されている。特
に、半導体集積回路形成技術(半導体フォトリソグラフ
ィプロセス)を用いて形成するマイクロ構造体は、基板
上に複数の小型で作製再現性の高い微小な機械部品を作
製することが可能である。このため、アレイ化、低コス
ト化が比較的容易となり、且つ小型化により従来の機械
式構造体に比べて優れた高速応答性を期待することがで
きる。
2. Description of the Related Art In recent years, micromachines having a small movable mechanism have been studied by micromechanics technology. In particular, a microstructure formed by using a semiconductor integrated circuit formation technique (semiconductor photolithography process) can form a plurality of small mechanical parts with high production reproducibility on a substrate. For this reason, it is relatively easy to form an array and reduce the cost, and due to the miniaturization, excellent high-speed response can be expected as compared with the conventional mechanical structure.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】基板上にマイクロ構造
体を作製する典型的な方法としては以下に示す4例があ
る。第1の方法としては、ポリシリコン膜より成るワブ
ルマイクロモーター(M.Mehregany et al., "Operation
of microfabiricated harmonic and ordinary side-d
rive motors", Proceedings IEEE Micro Electro Mecha
nical Systems Workshop 1990,pp.1-8)、並びにリニア
マイクロアクチュエータ(P. Cheung et al.,"Modeling
and position-detection of a polysilicon linear mi
croactuator",Micromechanical Sensors, Actuators, a
nd Systems ASME 1991, DSC-Vol. 32,pp.269-278)等を
形成する作製方法であり、これはSi基板上の犠牲層と
なるシリコン酸化膜と薄膜形成したマイクロ構造体とな
るポリシリコン、SOI(Si onInsulator) 又はSIM
OX(Separatin by ion implantation of oxygen, B.D
iem et al.,"SOI(SIMOX) as a Substrate for Surface
Micromachining of Single Crystalline Silicon and A
ctuators", The 7th International Conferenceon Soli
d-State Sensors and Actuators, Transducers '93, Ju
ne 7-10, 1993,pp.233-236) のシリコン膜を、所望の形
状にパターニングした後にフッ酸水溶液によりシリコン
酸化膜を除去するシリコン酸化膜を犠牲層として用いる
方法がある。
There are the following four examples as typical methods for producing a microstructure on a substrate. The first method is to use a wobbled micromotor (M. Mehregany et al., "Operation
of microfabiricated harmonic and ordinary side-d
rive motors ", Proceedings IEEE Micro Electro Mecha
nical Systems Workshop 1990, pp.1-8), and linear microactuator (P. Cheung et al., "Modeling
and position-detection of a polysilicon linear mi
croactuator ", Micromechanical Sensors, Actuators, a
nd Systems ASME 1991, DSC-Vol. 32, pp.269-278), etc., which is a fabrication method for forming a sacrificial layer on a Si substrate and a polysilicon thin film forming a microstructure. , SOI (Si on Insulator) or SIM
OX (Separatin by ion implantation of oxygen, BD
iem et al., "SOI (SIMOX) as a Substrate for Surface
Micromachining of Single Crystalline Silicon and A
ctuators ", The 7th International Conferenceon Soli
d-State Sensors and Actuators, Transducers '93, Ju
ne 7-10, 1993, pp.233-236), a silicon oxide film is removed as a sacrificial layer by patterning the silicon film into a desired shape and then removing the silicon oxide film with an aqueous hydrofluoric acid solution.

【0004】然しながら第1の方法では、シリコン酸化
膜をフッ酸水溶液によりエッチング除去するために、構
造体としてはフッ酸に食刻されないてフッ酸腐食耐性材
料を用いる必要があり、マイクロ構造体上にアルミニウ
ム電極等の電極を配線することができない。更に、ポリ
シリコンをマイクロ構造体として用いる場合には、膜応
力による反りが生じないようにポリシリコンの膜応力を
制御する必要がある。SOI基板を用いる場合、バルク
Si薄膜の下のシリコン酸化膜を除去してしまうため
に、構造体を支えるシリコン酸化膜がエッチバックさ
れ、構造体が梁形状となり基板と構造体との電気的接続
が困難となる。
However, in the first method, since the silicon oxide film is removed by etching with an aqueous solution of hydrofluoric acid, it is necessary to use a hydrofluoric acid corrosion resistant material as a structural body without being etched by hydrofluoric acid. It is not possible to wire electrodes such as aluminum electrodes. Furthermore, when polysilicon is used as a microstructure, it is necessary to control the film stress of polysilicon so that warpage due to film stress does not occur. When an SOI substrate is used, the silicon oxide film under the bulk Si thin film is removed, so that the silicon oxide film supporting the structure is etched back, and the structure becomes a beam shape and electrical connection between the substrate and the structure. Will be difficult.

【0005】第2の方法は、アルミニウム(Al)薄膜
のマイクロミラーより成る空間光変調器(L.J. Hornbec
k:特開平2−8812号)を形成する作製方法であり、
基板上に犠牲層となるフォトレジストを塗布し、Al薄
膜を薄膜形成し所望の形状にパターニングした後に、酸
素プラズマを用いたドライエッチングによりフォトレジ
ストを除去し、Al薄膜から成るマイクロ構造体を形成
する方法である。
The second method is a spatial light modulator (LJ Hornbec) comprising a micromirror of an aluminum (Al) thin film.
k: JP-A-2-8812),
After coating a photoresist to be a sacrificial layer on the substrate, forming an Al thin film and patterning it into a desired shape, the photoresist is removed by dry etching using oxygen plasma to form a microstructure composed of the Al thin film. Is the way to do it.

【0006】この第2の方法では、フォトレジストを犠
牲層として用いることにより基板の表面粗さに依存する
ことなく、多様な種類の基板上にマイクロ構造体を形成
することが可能である。これにより、酸素プラズマによ
るドライエッチングにより犠牲層の除去が可能であり、
ウエットエッチングにより犠牲層を除去する際に生じる
マイクロ構造体と基板との貼り付き(Sticking) を回避
することができる。
In the second method, by using the photoresist as the sacrificial layer, it is possible to form microstructures on various kinds of substrates without depending on the surface roughness of the substrate. This allows the sacrificial layer to be removed by dry etching with oxygen plasma,
Sticking between the microstructure and the substrate that occurs when removing the sacrificial layer by wet etching can be avoided.

【0007】然しながら、作製工程中でフォトレジスト
が熱的損傷を起こさない程度の低温で構造体薄膜形成を
行う必要があり、構造体材料の制約の効果が大きい。更
に、マイクロ構造体を真空蒸着、スパッタリング等の薄
膜形成プロセスにより形成するために、作製したマイク
ロ構造体が膜応力による反りを生じないよう膜の応力制
御をする必要がある。
However, it is necessary to form the structure thin film at a low temperature at which the photoresist is not thermally damaged during the manufacturing process, and the effect of the restriction of the structure material is great. Further, in order to form the microstructure by a thin film forming process such as vacuum deposition or sputtering, it is necessary to control the stress of the film so that the manufactured microstructure does not warp due to the film stress.

【0008】第3の方法は、バルクであるSi基板上に
マイクロ構造体のパターンを形成した後に、ガラス基板
に前記パターンの一部を陽極接合法により接合し、接合
したSi基板を裏面よりエッチングし、マイクロ構造体
のみをガラス基板上に残すことにより形成する方法であ
る。この第3の方法を用い、Si基板を薄膜化したバル
クSi薄膜から成るリニアアクチュエータ(Y. Giancha
ndani et al., "Micron-Size, High Aspect Ratio Bulk
Silicon micromechanical Devices", Proceedings IEE
E Micro Electro Mechanical Systems Workshop, 1992,
pp.208-213) 及びシリコン窒化膜より成るAFM(Atom
ic Force Microscope)用のカンチレバー(T.A. Albrech
t et al., USP5,221,415)等を形成することができる。
The third method is to form a pattern of a microstructure on a bulk Si substrate, then bond a part of the pattern to a glass substrate by anodic bonding, and etch the bonded Si substrate from the back surface. Then, the microstructure is formed by leaving only the microstructure on the glass substrate. Using this third method, a linear actuator (Y. Giancha
ndani et al., "Micron-Size, High Aspect Ratio Bulk
Silicon micromechanical Devices ", Proceedings IEE
E Micro Electro Mechanical Systems Workshop, 1992,
pp.208-213) and silicon nitride film AFM (Atom
ic force microscope) cantilever (TA Albrech
t et al., USP 5,221,415) and the like.

【0009】この第3の方法では、犠牲層を用いる必要
がなく、フッ酸耐性のない材料によりマイクロ構造体を
形成することが可能である。然しながら、ガラスと陽極
接合を行う必要から、材料としては酸化物を形成する導
電性のSi及びAl,Ti,Ni等の金属、又はSi基
板上に形成した薄膜においてのみ陽極接合可能なシリコ
ン窒化膜、及びシリコン酸化膜に限定される。また、陽
極接合の接合温度が300℃以上であり、熱応力の歪み
による接合時の基板の損傷を回避するには、ガラスはS
i基板とほぼ等しい熱膨張係数を有することが必要であ
る。
In the third method, it is not necessary to use a sacrificial layer, and it is possible to form a microstructure with a material having no hydrofluoric acid resistance. However, since it is necessary to perform anodic bonding with glass, as a material, conductive metals forming oxides such as Si and Al, Ti, Ni, etc., or a silicon nitride film capable of anodic bonding only in a thin film formed on a Si substrate are used. , And silicon oxide film. Further, the bonding temperature of the anodic bonding is 300 ° C. or higher, and in order to avoid the damage of the substrate at the time of bonding due to the distortion of thermal stress, the glass is S
It is necessary to have a coefficient of thermal expansion approximately equal to that of the i substrate.

【0010】このために使用できるガラスはパイレック
スガラス(商品名、#7740,Corning 社)等のガラ
スに限定される。更に、接合面に予め空隙を形成してお
くため、接合後に電極等をマイクロ構造体上に形成する
ことができない。また、基板としては可動イオンを含む
ガラスを用いる必要から、基板上に回路を集積化するこ
とができない。更に、陽極接合によりガラスと導電性材
料を接合する場合、ガラス及び導電性材料の表面粗さが
50nm以下に抑える必要があり、段差の大きな配線上
に接合することができない。
The glass usable for this purpose is limited to glass such as Pyrex glass (trade name, # 7740, Corning). Furthermore, since the voids are formed in advance on the bonding surface, the electrodes and the like cannot be formed on the microstructure after bonding. Further, since it is necessary to use glass containing mobile ions as the substrate, it is not possible to integrate circuits on the substrate. Further, when the glass and the conductive material are bonded by anodic bonding, the surface roughness of the glass and the conductive material needs to be suppressed to 50 nm or less, and the bonding cannot be performed on the wiring having a large step.

【0011】本発明は、上記に鑑み、下記のような優れ
たマイクロ構造体の形成法の提供を目的とする。即ち、
該方法は、(1)マイクロ構造体及び基板の材料が制限
されないこと、(2)マイクロ構造体上に電極パターン
を形成し、基板との電気的接続が可能なこと、等の利点
を有するものである。
In view of the above, the present invention aims to provide the following excellent method for forming a microstructure. That is,
The method has advantages that (1) the materials of the microstructure and the substrate are not limited, and (2) that an electrode pattern is formed on the microstructure and can be electrically connected to the substrate. Is.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的は、以下に示
す本発明によって達成される。即ち、マイクロ構造体を
形成する方法において、該方法が、(1)第1基板上に
樹脂膜より成る犠牲層及び接着層を形成する工程、
(2)第2基板上に構造体層を形成する工程、(3)前
記接着層を介して第1基板と構造体層を接着する工程、
(4)前記第2基板を除去する工程、(5)前記構造体
層と第1基板とを接続するための支持層を形成する工
程、(6)前記犠牲層及び接着層を除去する工程、から
成る各工程を有することを特徴とするマイクロ構造体の
形成法、を開示するものである。
The above object can be achieved by the present invention described below. That is, in the method for forming a microstructure, the method comprises the steps of (1) forming a sacrificial layer and an adhesive layer made of a resin film on the first substrate;
(2) a step of forming a structure layer on the second substrate, (3) a step of adhering the first substrate and the structure layer via the adhesive layer,
(4) removing the second substrate, (5) forming a support layer for connecting the structure layer and the first substrate, (6) removing the sacrificial layer and the adhesive layer, Disclosed is a method for forming a microstructure, which comprises the steps of

【0013】以下、本発明を更に詳細に説明する。犠牲
層及び接着層を形成する方法としては、通常の形成方法
を使用することができ、例えば、樹脂分子を有機溶媒に
より希釈した液をスピンナー法、ディッピング法、スプ
レー法等により塗布する方法等の樹脂膜形成法を用いて
行う。塗布方法では樹脂膜は基板上の表面凹凸が存在し
ても、平坦性よく塗布することが可能であり、これによ
り第2基板と接着する工程において基板表面粗さに依存
せずに良好な面接着が可能となる。樹脂材料としては、
回路を集積化したSi基板上に樹脂膜を形成する場合、
ナトリウムイオン等の不純物の少ないフォトレジストが
好ましい。更に、密着力及び機械的な強度に優れたゴム
を有するゴム系フォトレジストがより好ましい。
The present invention will be described in more detail below. As a method for forming the sacrificial layer and the adhesive layer, a usual forming method can be used, for example, a method in which a liquid obtained by diluting a resin molecule with an organic solvent is applied by a spinner method, a dipping method, a spray method, or the like. It is performed using a resin film forming method. With the coating method, the resin film can be coated with good flatness even if there are surface irregularities on the substrate, which allows a good surface contact without depending on the substrate surface roughness in the step of adhering to the second substrate. Wearing is possible. As a resin material,
When forming a resin film on a Si substrate with integrated circuits,
A photoresist containing few impurities such as sodium ions is preferred. Further, a rubber-based photoresist having a rubber excellent in adhesion and mechanical strength is more preferable.

【0014】本発明で使用可能なゴム系フォトレジスト
としては、例えば「微細加工とレジスト」(野々垣三郎
著、高分子学会編集、共立出版発行、1990年)11
頁第3行に記載のゴムが好ましく、また東京応化工業
(株)製の高解像度ネガ型フォトレジストとしてOMR
−83等のゴムを含有するフォトレジストが好ましく使
用することができる。
Examples of the rubber-based photoresist usable in the present invention include “Microfabrication and Resist” (Saburo Nonogaki, edited by The Society of Polymer Science, published by Kyoritsu Shuppan, 1990).
The rubber described on page 3, line 3 is preferred, and OMR is used as a high-resolution negative photoresist made by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
A photoresist containing a rubber such as -83 can be preferably used.

【0015】接着層を形成する際に犠牲層が溶解されな
いよう犠牲層を形成した後に硬化処理を施す。硬化処理
の方法としては、樹脂膜を硬化する通常の方法を使用す
ることができ、例えば加熱、光照射等の硬化処理法が用
いられる。犠牲層としてフォトレジストを用いる場合、
加熱硬化処理の温度は、フォトレジスト中の高分子が架
橋し不溶化する温度となる。ネガ型のフォトレジストで
は光照射により架橋させることにより強く不溶化する。
After forming the sacrificial layer so that the sacrificial layer is not dissolved when the adhesive layer is formed, a hardening treatment is performed. As a method for curing treatment, a usual method for curing a resin film can be used, and for example, a curing treatment method such as heating or light irradiation is used. When using photoresist as the sacrificial layer,
The temperature of the heat curing treatment is a temperature at which the polymer in the photoresist is crosslinked and insolubilized. A negative photoresist is strongly insolubilized by being crosslinked by light irradiation.

【0016】構造体層が形成された第2基板としては、
半導体フォトリソグラフィプロセス及びエッチングによ
り構造体のパターンを形成した基板、第2基板上に構造
体層を薄膜形成した基板、転写用犠牲層を介して構造体
層を形成した第2基板等を用いることが可能である。
As the second substrate on which the structure layer is formed,
Use of a substrate on which a structure pattern is formed by a semiconductor photolithography process and etching, a substrate on which a structure layer is formed as a thin film on a second substrate, a second substrate on which a structure layer is formed via a transfer sacrificial layer, and the like. Is possible.

【0017】半導体フォトリソグラフィプロセス及びエ
ッチングにより構造体のパターンを形成した基板、及び
第2基板上に構造体層を薄膜形成した基板では、第2基
板を除去する工程において、基板材料に適したエッチン
グ液を用いたウエットエッチング、反応性ガスを用いた
ドライエッチング、又は研磨砥粒を用いてラッピングす
る方法を用いて、裏面を研削して構造体層のみを残すこ
ととなる。例えば、第2基板としてSiを用いる場合、
エッチング液としては水酸化カリウム溶液(KOH)、
4−メチルアンモニウム水溶液(tetramethyl ammoniumh
ydoxide)等のアルカリ水溶液、又はフッ酸及び硝酸の混
合水溶液等を用い、また反応性ガスとしてはCF4 ,S
6 ,NF3 等のプラズマガスを用いて行う。エッチン
グにより構造体のパターンを形成したSi等のバルクを
第2基板として用いれば、マイクロ構造体は反ることが
なく、犠牲層上に薄膜形成してマイクロ構造体を作製す
る際に問題となった膜応力による反りの問題を回避する
ことができる。
For a substrate on which a structure pattern is formed by a semiconductor photolithography process and etching, and a substrate on which a structure layer is formed as a thin film on a second substrate, an etching suitable for the substrate material is performed in the step of removing the second substrate. The back surface is ground to leave only the structure layer by a wet etching method using a liquid, a dry etching method using a reactive gas, or a lapping method using abrasive grains. For example, when Si is used as the second substrate,
As an etching solution, potassium hydroxide solution (KOH),
4-methyl ammonium aqueous solution
Alkaline aqueous solution such as yd oxide) or a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and nitric acid, and the reactive gas is CF 4 , S
This is performed using a plasma gas such as F 6 and NF 3 . If a bulk of Si or the like on which a pattern of a structure is formed by etching is used as the second substrate, the microstructure does not warp, which causes a problem when forming a thin film on the sacrificial layer to manufacture the microstructure. The problem of warpage due to the film stress can be avoided.

【0018】転写用犠牲層を介して構造体層を形成した
基板としては、例えば、第2基板をガラス基板として構
造体層に転写用犠牲層となる金属膜を薄膜形成した後、
該金属膜とガラス基板に電圧を印加し、陽極接合法によ
り形成した接合体から成る基板、シリコン酸化膜を転写
用犠牲層とし、シリコン膜を構造体層とするSOI基
板、又はSIMOX基板等の中間層を有する基板、第2
基板上に転写用犠牲層及び構造体層を薄膜形成した基板
等を用いることができる。転写用犠牲層の材料として
は、転写用犠牲層を除去するエッチャントにより少なく
とも接着層及び構造体層が腐食されない材料より選択さ
れる。薄膜形成法としては真空蒸着法、CVD(Chemic
al Vapor Deposition)法等の薄膜堆積法を用いる。陽極
接合による場合、第2基板はアルカリ金属の可動イオン
(例えばナトリウム等)を含むガラス基板であり、金属
膜としてはSi,Al,Ti,Ni等の陽極接合可能な
金属膜、又は、これら元素を含有する合金より成る金属
膜を用いればよい。これら金属膜を構造体層に薄膜形成
することにより、構造体層の材料として絶縁体、半導
体、金属等種々の材料をガラス基板に陽極接合すること
が可能である。
As the substrate on which the structure layer is formed via the transfer sacrificial layer, for example, a second substrate is a glass substrate, and a thin metal film to be a transfer sacrificial layer is formed on the structure layer.
A voltage is applied to the metal film and the glass substrate to form a substrate made of a bonded body formed by an anodic bonding method, an SOI substrate having a silicon oxide film as a transfer sacrifice layer and a silicon film as a structure layer, a SIMOX substrate, or the like. A substrate having an intermediate layer, second
A substrate in which a sacrificial layer for transfer and a structure layer are formed into a thin film on the substrate can be used. The material for the transfer sacrificial layer is selected from materials in which at least the adhesive layer and the structure layer are not corroded by an etchant for removing the transfer sacrificial layer. As a thin film forming method, a vacuum deposition method, a CVD (Chemic
thin film deposition method such as al Vapor Deposition) method is used. In the case of anodic bonding, the second substrate is a glass substrate containing alkali metal mobile ions (for example, sodium), and the metal film is a metal film capable of anodic bonding such as Si, Al, Ti, or Ni, or these elements. A metal film made of an alloy containing is used. By forming a thin film of these metal films on the structure layer, various materials such as insulators, semiconductors, and metals can be anodically bonded to the glass substrate as the material of the structure layer.

【0019】第2基板に構造体層を接合する際に、構造
体層の厚みが数十μm以下の場合には、ハンドリングが
困難である。このため、接合後に薄膜化し構造体層とな
る、或いは構造体層が予め形成された基板の該基板が除
去されることにより、構造体層を形成する等の基板を用
いることも可能である。該基板の薄膜化、或いは除去に
おいては、基板材料に適したエッチング液を用いるウエ
ットエッチング、反応性ガスを用いるドライエッチン
グ、又は研磨砥粒を用いるラッピング、ポリッシングす
る方法を用いて裏面から研削を行えば、所望の厚みの構
造体層を第2基板上に接合することができ、構造体材料
としてSi,GaAs等のバルクの基板を用いれば、薄
膜化したバルクから成るマイクロ構造体は反ることがな
く、犠牲層上に薄膜形成してマイクロ構造体を作製する
際に問題となった膜応力による反りの問題を回避するこ
とができる。また、薄膜化により接合体層の膜厚を任意
に調整することが可能である。
When the structure layer is bonded to the second substrate, the handling is difficult when the thickness of the structure layer is several tens of μm or less. For this reason, it is also possible to use a substrate such that a structure layer is formed by thinning the film after bonding to form a structure layer, or by removing the substrate on which the structure layer is previously formed. For thinning or removing the substrate, wet etching using an etching solution suitable for the substrate material, dry etching using a reactive gas, or lapping using polishing abrasive grains, polishing from the back surface using a polishing method is performed. For example, a structure layer having a desired thickness can be bonded onto the second substrate, and if a bulk substrate of Si, GaAs or the like is used as the structure material, the microstructure composed of the thinned bulk is warped. Therefore, it is possible to avoid the problem of warpage due to film stress, which is a problem when a thin film is formed on the sacrificial layer to manufacture a microstructure. In addition, it is possible to arbitrarily adjust the thickness of the bonded body layer by reducing the thickness.

【0020】第1基板と構造体層を接着する工程として
は、第1基板と第2基板を裏面より圧力をかけて押し当
てた後に、加熱処理することにより接着層である樹脂膜
中に含まれる有機溶媒を蒸発させ、樹脂を硬化させると
ともに各基板との接着力を強くすることにより行う。第
1基板及び第2基板が導電体であるならば、各々に電圧
を印加し発生する静電力を用いて圧力を加え接着するこ
とも可能である。
In the step of adhering the first substrate and the structure layer, the first substrate and the second substrate are pressed against each other from the back side by pressure and then heat-treated to be included in the resin film which is the adhesive layer. This is performed by evaporating the organic solvent generated, curing the resin, and strengthening the adhesive force with each substrate. If the first substrate and the second substrate are conductors, it is also possible to apply a voltage to each to apply a pressure using the generated electrostatic force to bond them.

【0021】第1基板と第2基板が反っている場合、又
は圧力が接着する基板面に均一に印加されない場合、本
発明の形成工程の犠牲層を省くと接着層は未硬化であ
り、部分的に構造体層が接着層に埋込まれ接着層の厚み
を均一に保持することが困難となり、構造体層と第1基
板の間隔が面内で異なることとなる。これにより、基板
面上の複数のマイクロ構造体と基板との空隙間隔が各々
異なってしまうことになる。予め樹脂膜より成る犠牲層
を形成し十分に硬化することにより、たとえ構造体層が
接着層に埋込まれても犠牲層に埋込まれることはない。
これにより、例え基板の反りや接着時の圧力が不均一に
印加されても、構造体層と第1基板との間隔を基板面内
で再現性よく制御することが可能となる。犠牲層を構造
体層と第1基板との間隔制御を行う層として用いるの
で、接着層は犠牲層に比べて薄く形成することが好まし
い。
When the first substrate and the second substrate are warped or when the pressure is not uniformly applied to the surfaces of the substrates to be adhered, the adhesive layer is uncured when the sacrifice layer in the forming process of the present invention is omitted, The structure layer is embedded in the adhesive layer, making it difficult to keep the thickness of the adhesive layer uniform, and the distance between the structure layer and the first substrate is different in the plane. As a result, the gaps between the plurality of microstructures on the substrate surface and the substrate are different from each other. By forming a sacrificial layer made of a resin film in advance and curing it sufficiently, even if the structure layer is buried in the adhesive layer, it is not buried in the sacrificial layer.
This makes it possible to control the distance between the structure layer and the first substrate with good reproducibility in the plane of the substrate even if the substrate warps or the pressure at the time of adhesion is applied nonuniformly. Since the sacrificial layer is used as a layer for controlling the gap between the structure layer and the first substrate, the adhesive layer is preferably formed thinner than the sacrificial layer.

【0022】第1基板及び/又は構造体層に溝を形成す
ることにより接着層を加熱処理する際に発生する有機溶
媒の蒸気を前記溝を通して逃がすことができる。溝とし
て、半導体フォトリソグラフィプロセスによりパターニ
ングした構造体層のパターンの段差部分を前記溝として
用いることが可能である。
By forming a groove in the first substrate and / or the structure layer, the vapor of the organic solvent generated when the adhesive layer is heat-treated can be released through the groove. As the groove, it is possible to use the stepped portion of the pattern of the structure layer patterned by the semiconductor photolithography process as the groove.

【0023】接着層である樹脂膜を硬化するには、比較
的低温において行うことが可能であり、第1基板と第2
基板の熱膨張係数の違いによる接着時の基板損傷を回避
することができ、熱膨張係数差に伴う第1基板材料の制
限がない。
The resin film as the adhesive layer can be cured at a relatively low temperature, and the first substrate and the second substrate can be cured.
It is possible to avoid substrate damage at the time of bonding due to the difference in the thermal expansion coefficient of the substrates, and there is no limitation on the material of the first substrate due to the difference in the thermal expansion coefficient.

【0024】第2基板を除去する工程において、転写用
犠牲層を有する第2基板では転写用犠牲層を除去する工
程により、第1基板上の接着層と構造体層が接着された
まま第2基板と構造体層は分離されることとなる。即
ち、本工程により第2基板上の構造体が第1基板の接着
層上に転写される。
In the step of removing the second substrate, the second substrate having the transfer sacrificial layer is subjected to the step of removing the transfer sacrificial layer, so that the second adhesive layer and the structure layer on the first substrate are adhered to each other. The substrate and the structure layer will be separated. That is, the structure on the second substrate is transferred onto the adhesive layer of the first substrate by this step.

【0025】支持層は第1基板と構造体層を機械的に接
続するものであり、犠牲層及び接着層を除去する前に形
成することにより転写された構造体層の上面と第1基板
面上に形成してあり、構造体層を上から釣り上げる構造
となっている。支持層として金属薄膜(Al等)を用い
ることにより、電気的に構造体層と第1基板を接続する
ことができる。
The support layer mechanically connects the first substrate and the structure layer, and is formed before the sacrifice layer and the adhesive layer are removed to transfer the upper surface of the structure layer and the first substrate surface. It is formed on the top and has a structure in which the structure layer is caught from above. By using the metal thin film (Al or the like) as the support layer, the structure layer and the first substrate can be electrically connected.

【0026】樹脂膜から成る犠牲層及び接着層を除去す
る工程では、樹脂膜を溶解する溶液に浸すことによりウ
エットエッチング除去する方法、酸素プラズマを用いる
アッシングによりドライエッチングする方法により行
う。犠牲層及び接着層が樹脂から成ることにより、ドラ
イエッチングすることが可能であり、従来ウエットエッ
チングによる犠牲層除去の際に問題となるStickingを回
避することができる。
The step of removing the sacrificial layer and the adhesive layer made of the resin film is performed by a method of removing the resin film by wet etching by immersing it in a solution that dissolves the resin film, or a method of dry etching by ashing using oxygen plasma. Since the sacrificial layer and the adhesive layer are made of resin, dry etching can be performed, and sticking, which is a problem when removing the sacrificial layer by wet etching, can be avoided.

【0027】上記形成法により作製されたマイクロ構造
体は、第1基板と、支持層から成る支持部と、支持部に
より第1基板と空隙を介して支持されパターニングされ
た構造体層とからなり、構造体層を空隙を介して支持す
るに際して、支持部が第1基板と構造体層の上面を接続
して支持する特徴を有している。第1基板に固定電極及
び駆動電極を形成し、構造体層をビーム形状にパターニ
ングし、ビーム上に可動電極を設けることにより、支持
部が可動電極と固定電極を電気的に接続すると共に機械
的にビームを該ビーム上面より支持し、駆動電極と可動
電極に電圧を印加することによりビームが変位すること
を特徴とする静電アクチュエータを作製することができ
る。本発明の方法で製造することができるマイクロ構造
体としては、例えば静電アクチュエータ、AFM、ST
M(Scanning Tunneling Microscope)等のトンネル電
流、ファンデルワールス力、磁力、静電力等を検出する
マイクロスコープシステムに用いるカンチレバー、エア
ブリッジ構造型の配線等を精度よく製造することが可能
となる。
The microstructure manufactured by the above-mentioned forming method comprises a first substrate, a support portion composed of a support layer, and a structure layer which is supported and patterned by the support portion with the first substrate through a gap. When the structure layer is supported through the gap, the supporting portion has a feature of connecting and supporting the first substrate and the upper surface of the structure layer. The fixed electrode and the drive electrode are formed on the first substrate, the structure layer is patterned into a beam shape, and the movable electrode is provided on the beam, so that the support portion electrically connects the movable electrode and the fixed electrode and mechanically. It is possible to manufacture an electrostatic actuator characterized in that the beam is displaced from the upper surface of the beam by applying a voltage to the driving electrode and the movable electrode. Microstructures that can be produced by the method of the present invention include, for example, electrostatic actuators, AFMs, STs.
It is possible to accurately manufacture a cantilever used in a microscope system for detecting tunnel current such as M (Scanning Tunneling Microscope), van der Waals force, magnetic force, electrostatic force, and wiring of an air bridge structure.

【0028】上記のように構成された本発明のマイクロ
構造体の形成法においては、第1基板上に形成した樹脂
膜より成る犠牲層及び接着層と、第2基板上に形成した
構造体層を接着した後に、第2基板を除去し、支持層に
より第1基板と構造体層を機械的に接続し、前記犠牲層
及び接着層を除去することにより行う。樹脂膜により接
着することにより、第1基板、第2基板、及び第2基板
上に形成した構造体層の材料が制限されることなく、ま
た樹脂膜を除去する前工程により構造体層上に電極を形
成することができる。前記犠牲層及び接着層は、樹脂膜
より成ることにより溶媒、アッシング等により除去する
ことができ、電極をエッチングすることがない。そし
て、樹脂膜より成る犠牲層及び接着層をドライエッチン
グにより除去することにより、従来の犠牲層除去の際に
問題となるStickingを回避することができる。また、予
め樹脂膜から成る犠牲層を形成し十分に硬化することに
より、構造体層と第1基板との間隔を、基板面内で再現
性よく制御することが可能となる。
In the method for forming a microstructure of the present invention configured as described above, the sacrifice layer and the adhesive layer made of the resin film formed on the first substrate and the structure layer formed on the second substrate. After the bonding, the second substrate is removed, the supporting layer mechanically connects the first substrate and the structure layer, and the sacrificial layer and the adhesive layer are removed. By adhering with the resin film, the material of the structure layer formed on the first substrate, the second substrate, and the second substrate is not limited, and the structure layer is formed on the structure layer by the previous step of removing the resin film. Electrodes can be formed. Since the sacrificial layer and the adhesive layer are made of a resin film, they can be removed by a solvent, ashing, etc., and the electrodes are not etched. Then, by removing the sacrifice layer and the adhesive layer made of the resin film by dry etching, it is possible to avoid sticking, which is a problem when the conventional sacrifice layer is removed. Further, by forming a sacrificial layer made of a resin film in advance and sufficiently curing it, it becomes possible to control the distance between the structural body layer and the first substrate with good reproducibility in the plane of the substrate.

【0029】[0029]

【実施例】以下に本発明に係るマイクロ構造体の形成法
の実施例について、図1〜7の図面を参照して詳細に説
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。
EXAMPLES Examples of the method for forming a microstructure according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings of FIGS. 1 to 7, but the present invention is not limited thereto.

【0030】実施例1 図1,2は、本発明のマイクロ構造体の形成法の第1の
実施例を示す作製工程説明図であり、図3はそれを用い
て作製したマイクロ構造体の模式的斜視図である。本発
明のマイクロ構造体は図3より以下の構造を有する。1
は第1基板となるガラス基板、2はSiから成る第2基
板を薄膜化して形成した構造体層から成るビームであ
り、3は支持層であるAl薄膜の支持部となっている。
ビーム2は空隙9を介して支持部3により前記ビーム上
面より釣り下げられた構造となり、支持部3がビーム2
と基板1とをエアブリッジ(Air Bridge) 構造により機
械的に接続している。
Example 1 FIGS. 1 and 2 are explanatory views of a manufacturing process showing a first example of a method for forming a microstructure according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram of a microstructure manufactured using the same. FIG. The microstructure of the present invention has the following structure from FIG. 1
Is a glass substrate serving as a first substrate, 2 is a beam composed of a structure layer formed by thinning a second substrate composed of Si, and 3 is a supporting portion of an Al thin film which is a supporting layer.
The beam 2 has a structure in which it is suspended from the upper surface of the beam by a supporting portion 3 through a gap 9, and the supporting portion 3 is
The substrate 1 and the substrate 1 are mechanically connected by an air bridge structure.

【0031】図1,2を用いて、図3に示すマイクロ構
造体のA−A断面における本発明の形成法について説明
する。第2基板として、バルクSiから成るSi基板4
を用いて、前記基板上にフォトレジスト101を塗布し
露光、現像を行うフォトリソグラフィプロセスを用い
て、フォトレジストのパターニングを施す(図1(A)
参照)。フォトレジストをマスクとしてSi基板4を、
SF6 とCCl22 の混合ガスを用いて反応性イオン
エッチング(RIE)によりエッチングし、Si基板4
上にビームパターン5を形成する。フォトレジスト10
1をレジスト剥離液を用いて剥離し、第2基板を作製す
る(図1(B)参照)。ビームパターン5の段差は5μ
mとした。
A method for forming the microstructure shown in FIG. 3 according to the present invention in the AA cross section will be described with reference to FIGS. Si substrate 4 made of bulk Si as the second substrate
Photoresist patterning is performed by using a photolithography process in which a photoresist 101 is applied onto the substrate, exposed and developed by using (FIG. 1A).
reference). The Si substrate 4 using the photoresist as a mask,
The Si substrate 4 was etched by reactive ion etching (RIE) using a mixed gas of SF 6 and CCl 2 F 2.
A beam pattern 5 is formed on top. Photoresist 10
1 is peeled off using a resist peeling liquid to manufacture a second substrate (see FIG. 1B). The step of the beam pattern 5 is 5μ
m.

【0032】次に、第1基板であるガラス基板1(商品
名、#7059,Corning 社)に、ポリイミド前駆体を
溶解した溶液を樹脂膜形成法の1種であるスピナー法に
より塗布して250℃の温度で加熱硬化し、ポリイミド
樹脂膜から成る2μm厚の犠牲層6を形成する。次い
で、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)をメチルエチ
ルケトン(MEK)に溶解した溶液をスピナー法により
塗布して、硬化処理を施していないPMMAから成る
0.5μm厚の接着層7を形成する(図1(C)参
照)。
Next, a glass substrate 1 (trade name, # 7059, Corning Co., Ltd.), which is the first substrate, is coated with a solution in which a polyimide precursor is dissolved by a spinner method which is one of the resin film forming methods. It is heat-cured at a temperature of ° C to form a 2 µm thick sacrificial layer 6 made of a polyimide resin film. Then, a solution of polymethyl methacrylate (PMMA) dissolved in methyl ethyl ketone (MEK) is applied by a spinner method to form a 0.5 μm thick adhesive layer 7 made of PMMA that has not been cured (see FIG. See C)).

【0033】前記ガラス基板はSiに比べて熱膨張係数
が1.4倍ほど大きい。図1(B)の第2基板と図1
(C)の犠牲層6及び接着層7を形成した第1基板を、
各基板の裏面より圧力を加えて接着する(図1(D)参
照)。
The glass substrate has a thermal expansion coefficient about 1.4 times larger than that of Si. The second substrate of FIG. 1B and FIG.
The first substrate on which the sacrificial layer 6 and the adhesive layer 7 of (C) are formed,
Pressure is applied from the back surface of each substrate to bond them (see FIG. 1D).

【0034】図に示すようにビームパターン5は接着層
7’に埋込まれても犠牲層6に埋込まれることはない。
犠牲層が構造体層と第1基板との間隔制御を行う層とな
り、基板に反りがあっても、また、接着時の圧力が不均
一に印加されても、構造体層と第1基板との間隔を基板
面内で再現性よく制御することが可能となった。第1基
板と第2基板を接着層を介して接着した後に、150℃
に加熱し接着層を硬化した。
As shown in the figure, the beam pattern 5 is not embedded in the sacrificial layer 6 even if it is embedded in the adhesive layer 7 '.
The sacrificial layer serves as a layer for controlling the gap between the structure layer and the first substrate, and the structure layer and the first substrate are not affected even if the substrate is warped or the pressure during bonding is unevenly applied. It has become possible to control the interval of with good reproducibility within the plane of the substrate. After adhering the first substrate and the second substrate via the adhesive layer, 150 ° C.
The adhesive layer was cured by heating to.

【0035】この後、Si基板4を100℃に加熱した
KOH30wt%水溶液によりウエットエッチングし、
第2基板を薄膜化した(図1(E)参照)。次に、SF
6 ガスによるRIEにより第2基板を更にエッチングし
て膜厚1μmのSiのビーム2を形成した(図1(F)
参照)。続いて、酸素ガスによるRIEによりPMMA
とポリイミドを、ビームと同一のパターンでエッチング
した(図1(G)参照)。
Thereafter, the Si substrate 4 is wet-etched with a 30 wt% KOH aqueous solution heated to 100 ° C.,
The second substrate was thinned (see FIG. 1E). Next, SF
The second substrate was further etched by RIE using 6 gas to form a Si beam 2 having a film thickness of 1 μm (FIG. 1 (F)).
reference). Then, PMMA is performed by RIE using oxygen gas.
And polyimide were etched in the same pattern as the beam (see FIG. 1G).

【0036】以上のようにして形成したSiビーム上
に、支持層となるAl薄膜8を真空蒸着法の1種である
Alターゲットを用いたスパッタリング法により1μm
成膜した。前記Al膜上にフォトリソグラフィプロセス
によりフォトレジスト102を塗布、露光、現像した
(図2(I)参照)。次いで、Al膜8をりん酸、硝酸
及び酢酸から成るAlエッチントを用いてパターニング
し支持部3のパターンを形成した(図2(J)参照)。
On the Si beam formed as described above, an Al thin film 8 serving as a support layer is formed to a thickness of 1 μm by a sputtering method using an Al target, which is one of the vacuum deposition methods.
A film was formed. A photoresist 102 was applied, exposed, and developed on the Al film by a photolithography process (see FIG. 2 (I)). Next, the Al film 8 was patterned using an Al etchant composed of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid to form the pattern of the supporting portion 3 (see FIG. 2 (J)).

【0037】最後に、酸素プラズマによりフォトレジス
ト102及びビーム2下部の樹脂膜をエッチング除去し
空隙9を形成した。以上の形成法を用いて空隙9を有す
る1μmの膜厚のSiのビーム2を、Al膜で支持した
図3に示すマイクロ構造体を形成した(図2(K)参
照)。酸素プラズマによるエッチングにより各電極がエ
ッチングされることなく、且つ従来のウエットエチング
による犠牲層除去の際に問題となるStickingを回避する
ことができた。
Finally, the photoresist 102 and the resin film under the beam 2 were removed by etching with oxygen plasma to form the void 9. The microstructure shown in FIG. 3 in which the Si beam 2 having a film thickness of 1 μm and having the void 9 was supported by the Al film was formed by using the above forming method (see FIG. 2K). It was possible to avoid sticking, which is a problem when removing the sacrificial layer by conventional wet etching, without etching each electrode by etching with oxygen plasma.

【0038】本発明の形成法においては、図1(B)に
示したように、バルクのSi基板4に初めにビーム形状
の構造体層のパターンを形成した。バルクSiを薄膜化
して作製したことにより、本質的に内部応力を有しない
反りのないビームを作製することができた。また、ビー
ムのパターンにより、Si基板4上に溝が形成され、図
1(D)での工程により、PMMAから成る接着層を加
熱硬化処理する際に発生する溶媒の蒸気を前記溝を通じ
て逃がすことができる。構造体層の面積が大きい場合に
は、塗布する際の樹脂を溶解した溶液中に含まれる溶媒
の含有量を調節しないと、加熱処理の際の溶媒蒸気によ
り接着層と第2基板との間に気泡が残る場合がある。こ
のような場合には硬化しない程度の低温において前処理
加熱を施し、樹脂膜中に含まれる溶媒の含有量を調節す
ることにより界面に気泡が残ることを防止することがで
きる。PMMAにおいては、50℃における10分間の
前処理により気泡の発生を抑えることが可能であった。
In the forming method of the present invention, as shown in FIG. 1B, a beam-shaped structure layer pattern was first formed on the bulk Si substrate 4. Since the bulk Si was formed into a thin film, it was possible to form a warp-free beam having essentially no internal stress. In addition, a groove is formed on the Si substrate 4 by the pattern of the beam, and the solvent vapor generated when the adhesive layer made of PMMA is heat-cured by the process of FIG. 1D is allowed to escape through the groove. You can In the case where the structure layer has a large area, unless the content of the solvent contained in the resin-dissolved solution at the time of application is adjusted, the solvent vapor during the heat treatment may cause a gap between the adhesive layer and the second substrate. Bubbles may remain in the. In such a case, it is possible to prevent bubbles from remaining at the interface by performing pretreatment heating at a low temperature at which the resin does not harden and adjusting the content of the solvent contained in the resin film. In PMMA, it was possible to suppress the generation of bubbles by pretreatment at 50 ° C. for 10 minutes.

【0039】また、樹脂膜を接着層として用いることに
より、150℃の低温で接着することができ、第1基板
に第2基板と熱膨張の異なる基板を用いることが可能と
なった。本実施例で示したように樹脂膜は第1基板と第
2基板を接着する接着層であると共にマイクロ構造体を
形成するための犠牲層の役割を担っている。
Further, by using the resin film as the adhesive layer, it is possible to bond at a low temperature of 150 ° C., and it becomes possible to use a substrate having a different thermal expansion from the second substrate as the first substrate. As shown in this embodiment, the resin film serves as an adhesive layer for adhering the first substrate and the second substrate together with a role of a sacrificial layer for forming a microstructure.

【0040】支持部にAl薄膜より成る金属薄膜を用い
たが、真空蒸着法を用いて樹脂膜より成る犠牲層及び接
着層が熱損傷しない温度において形成したシリコン酸化
膜等の絶縁膜を用いれば、同様の工程により電気的に絶
縁のあるマイクロ構造体を基板上に形成することも可能
であることは言う迄もない。第1基板として、ガラス基
板を用いたが、同様の形成工程により石英、Al2
3 ,MgO,ZrO2 等の他の絶縁体、Si,GaA
s,InP等の半導体、金属等種々の基板を用いること
ができることは言う迄もない。また、犠牲層としてポリ
イミドを用い、接着層としてPMMAを用い、各々が異
なる樹脂膜としたが接着層を塗布した際に、犠牲層が溶
解しないように十分に犠牲層を架橋させることにより、
同一の有機樹脂膜の部材を用いることも可能である。
Although a metal thin film made of an Al thin film is used for the supporting portion, if an insulating film such as a silicon oxide film formed by vacuum vapor deposition at a temperature at which the sacrificial layer made of a resin film and the adhesive layer are not damaged by heat is used. Needless to say, it is possible to form an electrically insulating microstructure on the substrate by the same process. A glass substrate was used as the first substrate, but quartz and Al 2 O were formed by the same forming process.
Other insulators such as 3 , MgO, ZrO 2 , Si, GaA
It goes without saying that various substrates such as semiconductors such as s and InP and metals can be used. Further, polyimide was used as the sacrificial layer, PMMA was used as the adhesive layer, and different resin films were used, but the sacrificial layer was sufficiently cross-linked so that the sacrificial layer did not dissolve when the adhesive layer was applied.
It is also possible to use the same organic resin film member.

【0041】構造体層と第1基板との間隔制御の再現性
の評価として、第1基板の接着面側にCrを200nm
形成し、膜応力による基板の反りを有するようにした径
2インチφのガラス基板と、2インチφSiウエハから
成る第2基板を用い、第2基板上に100μm幅、20
mm長さの4本のビームパターンを各々10mm間隔で
図1(B)と同様に形成し、続いて図1(C)から図1
(F)の工程によりガラス基板上の犠牲層及び接着層上
に4本のSiビームを形成した。
As an evaluation of the reproducibility of the control of the distance between the structure layer and the first substrate, 200 nm of Cr was applied to the adhesive surface side of the first substrate.
A glass substrate having a diameter of 2 inches φ, which is formed so as to have a warp of the substrate due to film stress, and a second substrate made of a 2 inch φ Si wafer are used.
Four beam patterns each having a length of 10 mm are formed at intervals of 10 mm in the same manner as in FIG. 1B, and subsequently, FIGS.
By the step (F), four Si beams were formed on the sacrificial layer and the adhesive layer on the glass substrate.

【0042】図1(G)の工程によりビームを樹脂膜上
に形成した後に該ビームをエッチング除去し樹脂膜の膜
厚を測定したところ、樹脂膜の膜厚は2.0〜2.2μ
mの範囲に収まっていた。これに対し、図1(C)の工
程により犠牲層を形成する工程を除いて接着層が2.5
μmとなるように塗布し、上記と同様にビームを形成し
た後に除去し、樹脂膜の膜厚を測定したところ、樹脂膜
の膜厚は1.5〜2.4μmの範囲であった。犠牲層が
構造体層と第1基板との間隔制御を行う層となり、基板
に反りがあっても、また接着時の圧力が不均一に印加さ
れても、構造体層が樹脂膜より成る犠牲層に埋込まれる
ことなく第1基板との間隔を基板面内で再現性よく制御
することが可能であった。
After the beam was formed on the resin film by the process of FIG. 1G, the beam was removed by etching and the film thickness of the resin film was measured. The film thickness of the resin film was 2.0 to 2.2 μm.
It was within the range of m. On the other hand, except for the step of forming the sacrificial layer by the step of FIG.
The coating was applied to a thickness of μm, a beam was formed in the same manner as above, and then the beam was removed, and the film thickness of the resin film was measured. The sacrificial layer serves as a layer for controlling the distance between the structure layer and the first substrate, and the structure layer is a sacrificial layer made of a resin film even if the substrate is warped or the pressure during bonding is unevenly applied. It was possible to control the distance from the first substrate within the plane of the substrate with good reproducibility without being embedded in the layer.

【0043】実施例2 図4,5は、本発明のマイクロ構造体の形成法の第2の
実施例を示す作製工程説明図であり、図6はそれを用い
て作製したマイクロ構造体の模式的斜視図である。本発
明のマイクロ構造体は図6より以下の構造を有する。1
0は第1基板であるSi基板、14はシリコン酸化膜よ
り成る絶縁層、15及び16は絶縁層14上に薄膜形成
した駆動電極及び固定電極、ビーム12はパターニング
したSi構造体層からなり、トーションバー11を有し
空隙を介して支持部13,13’によりビーム上面より
支持され、更にビーム12上には可動電極17が形成し
てある。支持部13,13’は電気導電体よりなり可動
電極17と固定電極16を電気的に接続している。本実
施例のマイクロ構造体は、駆動電極15とビーム12上
の可動電極17と電気的に接続した固定電極16に電圧
を印加することにより静電アクチュエータとして変位す
ることが可能である。
Example 2 FIGS. 4 and 5 are explanatory views of a production process showing a second example of the method for forming a microstructure of the present invention, and FIG. 6 is a schematic diagram of a microstructure produced by using the same. FIG. The microstructure of the present invention has the following structure from FIG. 1
Reference numeral 0 is a Si substrate as a first substrate, 14 is an insulating layer made of a silicon oxide film, 15 and 16 are drive electrodes and fixed electrodes formed in a thin film on the insulating layer 14, and beam 12 is a patterned Si structure layer, It has a torsion bar 11 and is supported from the upper surface of the beam by supporting portions 13 and 13 ′ through a gap, and a movable electrode 17 is formed on the beam 12. The supporting portions 13 and 13 ′ are made of an electric conductor and electrically connect the movable electrode 17 and the fixed electrode 16. The microstructure of this embodiment can be displaced as an electrostatic actuator by applying a voltage to the fixed electrode 16 electrically connected to the drive electrode 15 and the movable electrode 17 on the beam 12.

【0044】これにより静電アクチュエータは、ビーム
12が空隙を介して支持部13,13’により前記ビー
ム上面より釣り下げる構造となり、支持部13,13’
はビーム12と絶縁層14、及び固定電極16とをエア
ブリッジ(Air Bridge) 構造により機械的、且つ電気的
に接続する構造となる。駆動電極15と可動電極17に
電圧を印加することによりトーションバー11が捩じり
回転しビームが変位する。
As a result, the electrostatic actuator has a structure in which the beam 12 is suspended from the upper surface of the beam by the supporting portions 13 and 13 'through the gap, and the supporting portions 13 and 13' are provided.
Has a structure in which the beam 12, the insulating layer 14, and the fixed electrode 16 are mechanically and electrically connected to each other by an air bridge structure. By applying a voltage to the drive electrode 15 and the movable electrode 17, the torsion bar 11 is twisted and rotated, and the beam is displaced.

【0045】図4,5を用いて図6に示すマイクロ構造
体のB−B断面における本発明の形成法を説明する。ビ
ーム厚みが2μmのマイクロ構造体を形成するに際し、
ビームとなる構造体層を第2基板に接合する。然しなが
ら、第2基板に転写用犠牲層を介して2μm厚の構造体
層を接合することはハンドリング上困難であり、このた
め、接合後に薄膜化し構造体層となるSi基板20を用
いる。Si基板20にAl膜より成る転写用犠牲層21
を薄膜体積法の1種である電子ビーム蒸着法により20
0nm厚に成膜する(図4(A)参照)。ガラス基板
(商品名、#7740,Corning 社)より成る第2基板
22と転写用犠牲層21を陽極接合法により接合する
(図4(B)参照)。
The forming method of the present invention in the BB cross section of the microstructure shown in FIG. 6 will be described with reference to FIGS. When forming a microstructure with a beam thickness of 2 μm,
The structure layer to be the beam is bonded to the second substrate. However, it is difficult in terms of handling to bond the structure layer having a thickness of 2 μm to the second substrate via the transfer sacrificial layer. For this reason, the Si substrate 20 which is thinned after the bonding and becomes the structure layer is used. Transfer sacrificial layer 21 made of Al film on Si substrate 20
By the electron beam evaporation method which is one of the thin film volume methods.
A film having a thickness of 0 nm is formed (see FIG. 4A). A second substrate 22 made of a glass substrate (trade name, # 7740, Corning Co.) and the sacrificial layer 21 for transfer are joined by an anodic joining method (see FIG. 4B).

【0046】図7を用いて陽極接合する工程を説明す
る。同図において、33はSi基板20に成膜した転写
用犠牲層(Al膜)21と第2基板22であるガラス基
板との間に電圧を印加するための電源であり、リード線
32,34により、針状電極31,35と電気的に接続
してある。30は導電性でありヒーターを有するプラテ
ンである。転写用犠牲層(Al膜)21を接合面として
第2基板22を重ね合わせる。プラテンの温度を300
℃に保持した状態で電源33によって第2基板と転写用
犠牲層との間に500Vの電圧を20分間印加し、第2
基板と転写用犠牲層を陽極接合法により接合した。次
に、Si基板20を研磨砥粒を用いて構造体層の厚みが
2μmとなる迄ラッピング及びポリッシングした(図4
(C参照))。
The anodic bonding process will be described with reference to FIG. In the figure, 33 is a power supply for applying a voltage between the sacrificial layer (Al film) 21 for transfer formed on the Si substrate 20 and the glass substrate which is the second substrate 22, and the lead wires 32, 34. Are electrically connected to the needle electrodes 31 and 35. A platen 30 is electrically conductive and has a heater. The second substrate 22 is overlapped with the transfer sacrificial layer (Al film) 21 as a bonding surface. Platen temperature 300
While maintaining the temperature at 0 ° C., a voltage of 500 V was applied between the second substrate and the sacrifice layer for transfer for 20 minutes by the power supply 33,
The substrate and the sacrificial layer for transfer were bonded by the anodic bonding method. Next, the Si substrate 20 was lapped and polished by using abrasive grains until the thickness of the structure layer became 2 μm (FIG. 4).
(See C)).

【0047】次いで、図には示していないがフォトレジ
ストを構造体層23に塗布したフォトリソグラフィプロ
セスによりパターニングし、該フォトレジストをマスク
として構造体層をCF4 ガスによる反応性イオンエッチ
ング(RIE)によりエッチングし、その後エッチング
ガスをBCl3 とCl2 との混合エッチングガスに変え
て転写用犠牲層21をエッチングし、フォトレジストを
剥離しビームパターン24を形成した(図4(D)参
照)。
Next, although not shown in the drawing, a photoresist is applied to the structure layer 23 to perform patterning by a photolithography process, and the structure layer is subjected to reactive ion etching (RIE) with CF 4 gas using the photoresist as a mask. Etching was performed, and then the etching gas was changed to a mixed etching gas of BCl 3 and Cl 2 to etch the transfer sacrificial layer 21, the photoresist was peeled off, and a beam pattern 24 was formed (see FIG. 4D).

【0048】接着する第1基板には、絶縁層14と駆動
電極15及び固定電極16を有するSi基板10を用い
た。絶縁層14は酸化ガスを用いてSi基板10を熱酸
化した1μmの厚みのシリコン酸化膜である。駆動電極
15、固定電極16は前記絶縁層上に電子ビーム蒸着法
によりCrを5nm,Auを200nm連続して成膜
し、フォトリソグラフィプロセスによりフォトレジスト
を塗布、露光、パターニングし、該フォトレジストをマ
スクとしてAu,Crをヨウ素とヨウ化カリウムの水溶
液から成るAuエッチャント及び硝酸セリウムアンモニ
ウム及び過塩素酸の水溶液から成るCrエッチャントに
より図6に示す電極パターンにパターニングしたもので
ある、前記第1基板上に犠牲層25となる樹脂膜をスピ
ナー法により塗布する。樹脂膜として東京応化(株)製
のゴム系レジストOMR−83(商品名)を用いた。ゴ
ム系レジストを塗布した後に80℃にて20分間の熱処
理を施しゴム系レジスト中に含まれる溶媒を蒸発させ、
その後に紫外線を照射し架橋させる光硬化処理を施し、
最後に150℃にて1時間の加熱硬化処理を行った。犠
牲層の膜厚が2μmとなるよう塗布条件を設定した。次
に、犠牲層と同様に東京応化(株)製のゴム系レジスト
OMR−83(商品名)をスピナー法により塗布し硬化
処理を施していない0.4μm厚の接着層26を形成し
た(図4(E)参照)。
As the first substrate to be adhered, the Si substrate 10 having the insulating layer 14, the driving electrode 15 and the fixed electrode 16 was used. The insulating layer 14 is a silicon oxide film having a thickness of 1 μm obtained by thermally oxidizing the Si substrate 10 using an oxidizing gas. The drive electrode 15 and the fixed electrode 16 are formed by continuously depositing Cr with a thickness of 5 nm and Au with a thickness of 200 nm on the insulating layer by an electron beam evaporation method, applying a photoresist by a photolithography process, exposing the photoresist, and patterning the photoresist. On the first substrate, the electrode pattern shown in FIG. 6 is obtained by patterning Au and Cr as a mask with an Au etchant composed of an aqueous solution of iodine and potassium iodide and a Cr etchant composed of an aqueous solution of cerium ammonium nitrate and perchloric acid. Then, a resin film to be the sacrificial layer 25 is applied by a spinner method. A rubber resist OMR-83 (trade name) manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. was used as the resin film. After applying the rubber-based resist, heat treatment is performed at 80 ° C. for 20 minutes to evaporate the solvent contained in the rubber-based resist,
After that, a photo-curing treatment is applied to crosslink by irradiating ultraviolet rays,
Finally, heat curing treatment was performed at 150 ° C. for 1 hour. The coating conditions were set so that the thickness of the sacrificial layer was 2 μm. Next, similarly to the sacrifice layer, a rubber resist OMR-83 (trade name) manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. was applied by a spinner method to form an adhesive layer 26 of 0.4 μm thickness which was not cured (FIG. 4 (E)).

【0049】接着層となる樹脂膜には、犠牲層と同様の
ゴム系レジストを用いたが、犠牲層に硬化処理を施した
ことにより接着層を塗布しても犠牲層が溶解されること
はなかった。図に示すように、ビームパターン24は接
着層26’に埋込まれても犠牲層25に埋込まれること
はない。犠牲層が構造体層と第1基板との間隔制御を行
う層となり、基板に反りがあっても、また接着時の圧力
が不均一に印加されても、構造体層と第1基板との間隔
を基板面内で再現性よく制御することが可能となった。
The same rubber-based resist as that used for the sacrificial layer was used for the resin film serving as the adhesive layer. However, even if the adhesive layer is applied, the sacrificial layer is not dissolved because the sacrificial layer is cured. There wasn't. As shown, the beam pattern 24 is not embedded in the sacrificial layer 25 even if it is embedded in the adhesive layer 26 ′. The sacrificial layer serves as a layer for controlling the distance between the structure layer and the first substrate, and the structure layer and the first substrate are separated from each other even if the substrate is warped or the pressure during bonding is unevenly applied. It has become possible to control the spacing within the plane of the substrate with good reproducibility.

【0050】接着層26を塗布した後に、図4(D)の
第2基板と図4(E)の第1基板を裏面より圧力をかけ
て押し当てた後、150℃に加熱処理することにより接
着層である樹脂膜中に含まれる有機溶媒を蒸発させると
共に硬化させて接着した(図4(F)参照)。本実施例
の形成法では、ガラス基板を第2基板として用いること
により、接着時に目視により観察しながら接着すること
ができ、接着時の駆動電極とビームのアライメントが容
易となった。
After applying the adhesive layer 26, the second substrate of FIG. 4 (D) and the first substrate of FIG. 4 (E) are pressed against each other from the back surface, and then heat-treated at 150 ° C. The organic solvent contained in the resin film, which is the adhesive layer, was evaporated and cured to adhere (see FIG. 4 (F)). In the forming method of the present embodiment, by using the glass substrate as the second substrate, it is possible to perform the bonding while visually observing the bonding, and the alignment of the drive electrode and the beam at the bonding becomes easy.

【0051】次に、パターニングした転写用犠牲層21
を80℃に加熱したりん酸、硝酸及び酢酸から成るAl
エッチャントを用いて除去し、第2基板をリリースする
ことにより、第2基板上の構造体層が第1基板の接着層
上に転写された(図4(G)参照)。Alエッチャント
により樹脂膜であるフォトレジスト及びSi構造体層が
腐食されることはない。
Then, the patterned transfer sacrificial layer 21.
Al consisting of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid heated to 80 ° C
By removing with an etchant and releasing the second substrate, the structure layer on the second substrate was transferred onto the adhesive layer of the first substrate (see FIG. 4G). The Al etchant does not corrode the photoresist and Si structure layer that are the resin film.

【0052】続いて、駆動電極15及び固定電極16を
形成したと同様にCrとAuの金属膜100を成膜し、
フォトレジスト103を塗布しフォトリソグラフィプロ
セスによりパターンニングした(図5(H)参照)。フ
ォトレジスト103をマスクとしてAuエッチャント及
びCrエッチャントにより金属膜100をエッチングし
可動電極17を形成した。
Subsequently, a metal film 100 of Cr and Au is formed in the same manner as the drive electrode 15 and the fixed electrode 16 are formed,
Photoresist 103 was applied and patterned by a photolithography process (see FIG. 5H). The metal film 100 was etched with the Au etchant and the Cr etchant using the photoresist 103 as a mask to form the movable electrode 17.

【0053】次に、ビームパターン24をマスクとして
酸素ガスによるRIEにより樹脂膜より成る犠牲層及び
接着層をビームパターンと同様の形状にパターニングし
た(図5(I)参照)。以上のようにして形成したSi
のビームと可動電極17上に支持層となるAl膜27を
2μm厚さに成膜した。前記Al膜上にフォトリソグラ
フィプロセスによりフォトレジスト104を塗布、露
光、現像した(図5(K)参照)。次いでAl膜27を
BCl3 とCl2 との混合エッチングガスによりRIE
によりパターニングし、支持部13,13’を形成した
(図5(L)参照、支持部13は不図示)。
Next, the sacrificial layer and the adhesive layer made of a resin film were patterned into the same shape as the beam pattern by RIE with oxygen gas using the beam pattern 24 as a mask (see FIG. 5 (I)). Si formed as described above
An Al film 27 serving as a support layer was formed to a thickness of 2 μm on the beam and the movable electrode 17. A photoresist 104 was applied, exposed, and developed on the Al film by a photolithography process (see FIG. 5K). Then, the Al film 27 is subjected to RIE with a mixed etching gas of BCl 3 and Cl 2.
Patterning was performed to form support portions 13 and 13 '(see FIG. 5L, the support portion 13 is not shown).

【0054】最後に、酸素プラズマによりフォトレジス
ト104及びビームパターン24下部の樹脂膜より成る
犠牲層及び接着層をエッチング除去し空隙29を形成し
た(図5(M)参照)。
Finally, the sacrificial layer and the adhesive layer made of the resin film under the beam pattern 24 were removed by etching with oxygen plasma to form the void 29 (see FIG. 5M).

【0055】以上の形成法を用いて空隙29を有する2
μmの膜厚のSiのビーム12をAl膜で支持した図6
に示すマイクロ構造体を形成した。酸素プラズマによる
エッチングにより各電極がエッチングされることなく、
且つウエットエッチングによる従来の犠牲層除去の際に
問題となるStickingを回避することができた。
2 having a void 29 by using the above forming method
FIG. 6 in which the Si beam 12 having a thickness of μm is supported by the Al film.
The microstructure shown in was formed. Without etching each electrode by etching with oxygen plasma,
Moreover, sticking, which is a problem when removing the conventional sacrificial layer by wet etching, can be avoided.

【0056】本実施例の形成法により、バルクのSi基
板20を薄膜化し、ビームを形成することが可能となっ
た。更に、ビーム上に駆動電極を形成することができ、
且つ第1基板上に形成した固定電極と支持部を通じて、
電気的に接続することができた。また、可動電極と駆動
電極の間に電圧を印加することによりビームの自由端は
第1基板方向にトーションバーの捩じり回転に応じて変
位した。
By the forming method of this embodiment, the bulk Si substrate 20 can be thinned to form a beam. In addition, drive electrodes can be formed on the beam,
And, through the fixed electrode and the supporting portion formed on the first substrate,
It could be electrically connected. Further, by applying a voltage between the movable electrode and the driving electrode, the free end of the beam was displaced in the direction of the first substrate in accordance with the torsional rotation of the torsion bar.

【0057】樹脂膜を第1基板上に塗布することによ
り、駆動電極及び固定電極等により生じる基板上の凹凸
に対して平滑に塗布することが可能であり、接着面の平
坦性を保持すると共に良好な基板同士の接着が可能とな
った。更に、樹脂層としてフォトレジストを用いたこと
により、第1基板であるSi基板10上に集積回路を形
成した基板を用いても同様にマイクロ構造体を形成する
ことができることは言う迄もない。フォトレジストは可
動イオンの含有量が極めて少なく、MOSトランジスタ
等の電子デバイスへの可動イオンの侵入による動作不良
を起こすことがない。また、基板としてSiを用いたが
ガラス、GaAs、金属、金属膜が形成されたガラス基
板等の他の基板を用いても可能であることは言う迄もな
い。
By applying the resin film on the first substrate, it is possible to apply it evenly to the irregularities on the substrate caused by the drive electrodes, the fixed electrodes, etc., while maintaining the flatness of the adhesive surface. It became possible to bond the substrates to each other satisfactorily. Further, by using the photoresist as the resin layer, it goes without saying that the microstructure can be similarly formed even if the substrate in which the integrated circuit is formed on the Si substrate 10 which is the first substrate is used. Since the photoresist has a very low content of mobile ions, it does not cause a malfunction due to the mobile ions penetrating into electronic devices such as MOS transistors. Although Si is used as the substrate, it goes without saying that other substrates such as glass, GaAs, metal, and a glass substrate on which a metal film is formed can be used.

【0058】図4(D)において転写用犠牲層21をビ
ームパターン状に除去せずに残し、構造体層と第1基板
を接着層を介して接着する工程において各基板の裏面よ
り圧力をかけて押し当てる代わりに、転写用犠牲層であ
るAlと第1基板であるSi基板に100Vの電圧を印
加し、発生する静電力により押し当てることにより同様
に接着することが可能であった。
In FIG. 4D, the transfer sacrificial layer 21 is left without being removed in a beam pattern, and pressure is applied from the back surface of each substrate in the step of adhering the structure layer and the first substrate via the adhesive layer. Instead of pressing by pressing, a voltage of 100 V was applied to Al that is the sacrificial layer for transfer and the Si substrate that was the first substrate, and pressing was performed by the generated electrostatic force, so that it was possible to perform similar bonding.

【0059】本実施例の形成法においては、バルクSi
を研磨砥粒により薄膜化してSiビームを作製したが、
その他の薄膜化の方法として、Si基板20の代わりに
シリコン基板上にシリコン酸化膜を介して、直接接合さ
れた2μm厚みのシリコン膜から成るSOI基板を用い
て同様のマイクロ構造体を作製した。その工程として
は、Al膜をシリコン膜上に成膜後、上記と同様に第2
基板に陽極接合し、SOI基板の裏面より100℃に加
熱したKOH30wt%水溶液によりエウットエッチン
グしSOIのSi基板を除去する。シリコン酸化膜がエ
ッチングを阻止するエッチストップ層となりKOHによ
るエッチングが停止する。その後フッ酸水溶液によりシ
リコン酸化膜をエッチングすることにより、図4(C)
に示すと同様の、第2基板に転写用犠牲層を介して2μ
mの膜厚のSi構造体層を形成することができた。SO
I基板を用いることにより、構造体層の厚みを高精度に
保証することができ、且つ任意の厚みの構造体層を得る
ことが可能となった。Si構造体層を形成する上記以外
の方法として、図4(C)に示す構造体層、転写用犠牲
層を有する第2基板としてSOI基板を用いることが可
能である。この場合には第2基板としてSOIのSi基
板、転写用犠牲層としてシリコン酸化膜を用い、図4
(D)に示す工程と同様にSi膜にビームパターンを形
成し、図4(E)に示す第1基板と接着する。フッ酸水
溶液により転写用犠牲層であるシリコン酸化膜をエッチ
ング除去することにより図4(G)と同様の接着層上へ
の構造体層の転写が可能である。
In the forming method of this embodiment, bulk Si is used.
Was thinned with abrasive grains to produce a Si beam.
As another thinning method, a similar microstructure was manufactured by using an SOI substrate made of a silicon film having a thickness of 2 μm, which was directly bonded via a silicon oxide film on the silicon substrate instead of the Si substrate 20. As the process, after the Al film is formed on the silicon film, the second film is formed in the same manner as above.
The substrate is anodically bonded to the substrate, and the rear surface of the SOI substrate is subjected to Eut etching with a 30 wt% KOH aqueous solution heated to 100 ° C. to remove the SOI Si substrate. The silicon oxide film serves as an etch stop layer that blocks etching, and etching by KOH is stopped. After that, by etching the silicon oxide film with a hydrofluoric acid aqueous solution, as shown in FIG.
2μ through the sacrificial layer for transfer on the second substrate as shown in
It was possible to form a Si structure layer having a thickness of m. SO
By using the I substrate, the thickness of the structure layer can be ensured with high accuracy, and a structure layer having an arbitrary thickness can be obtained. As a method other than the above method for forming the Si structure layer, an SOI substrate can be used as the second substrate including the structure layer and the transfer sacrifice layer illustrated in FIG. 4C. In this case, an SOI Si substrate is used as the second substrate, and a silicon oxide film is used as the sacrifice layer for transfer.
A beam pattern is formed on the Si film in the same manner as in the step shown in (D), and is bonded to the first substrate shown in FIG. 4 (E). By etching away the silicon oxide film, which is the sacrificial layer for transfer, with an aqueous solution of hydrofluoric acid, the structure layer can be transferred onto the adhesive layer as in FIG. 4G.

【0060】転写用犠牲層の材料としてAl膜を用いた
が、Ti,Ni等の陽極接合可能な他の金属材料を用
い、樹脂膜及び構造体層を腐食することがないエッチャ
ントを選ぶことにより同様の構造体を形成することが可
能である。
Although the Al film was used as the material of the transfer sacrificial layer, another metal material capable of anodic bonding such as Ti or Ni was used, and an etchant that does not corrode the resin film and the structure layer was selected. It is possible to form similar structures.

【0061】また、図4(D)のビームパターンによ
り、構造体層23に溝が形成されたこととなり、図4
(E)での工程により樹脂膜を加熱処理し硬化する際に
発生する溶媒の蒸気を前記溝を通じて逃がすことができ
る。溝のない場合には、塗布する際の樹脂を溶解した溶
液中に含まれる溶媒の含有量を調節しないと、加熱処理
の際の溶媒蒸気により接着層と構造体層との間に気泡が
残る場合がある。溝を形成することにより気泡の発生を
防止する効果が得られる。
Further, a groove was formed in the structure layer 23 by the beam pattern shown in FIG.
In the step (E), the solvent vapor generated when the resin film is heat-treated and cured can escape through the groove. If there is no groove, if the content of the solvent contained in the solution in which the resin is dissolved during application is not adjusted, bubbles will remain between the adhesive layer and the structure layer due to the solvent vapor during the heat treatment. There are cases. By forming the groove, the effect of preventing the generation of bubbles can be obtained.

【0062】また、本実施例において示したように樹脂
膜は、第1基板と構造体を接着する接着層であると共
に、マイクロ構造体を形成するための犠牲層の役割を担
っている。
Further, as shown in this embodiment, the resin film is an adhesive layer for adhering the first substrate and the structure, and also serves as a sacrificial layer for forming the microstructure.

【0063】本実施例では、酸素プラズマを用いたドラ
イエッチングにより樹脂膜より成る犠牲層及び接着層を
除去したが、OMR−83から成る犠牲層及び接着層を
東京応用化学工業(株)のOMR用剥離液−502(商
品名)に浸漬することにより除去することができる。前
記剥離液は有機溶液よりなりAl電極がエッチングされ
ることはない。本実施例の方法によりウエットエッチン
グにより犠牲層及び接着層を除去することが可能である
ことは言う迄もない。
In this example, the sacrificial layer and the adhesive layer made of the resin film were removed by dry etching using oxygen plasma. However, the sacrificial layer and the adhesive layer made of OMR-83 were removed by OMR of Tokyo Applied Chemical Industry Co., Ltd. It can be removed by immersing it in the stripping solution-502 (trade name). The stripper is an organic solution and does not etch the Al electrode. It goes without saying that the sacrifice layer and the adhesive layer can be removed by wet etching according to the method of this embodiment.

【0064】また、犠牲層と接着層として同一の有機樹
脂膜の材料を用いたが、各々が異なる樹脂膜の材料を用
いることも可能であることは言う迄もない。
Although the same organic resin film material is used for the sacrificial layer and the adhesive layer, it goes without saying that different resin film materials can be used for each.

【0065】[0065]

【発明の効果】上記のように、本発明のマイクロ構造体
の形成法によって、第1基板上に形成した樹脂膜より成
る犠牲層と接着層と、第2基板上に形成した構造体層を
前記接着層を介して接着した後に、第2基板を除去し、
支持層により第1基板と構造体層を機械的に接続し、前
記犠牲層及び接着層を除去することにより、絶縁体、金
属、半導体等の種々の材料から成るマイクロ構造体を形
成することができ、マイクロ構造体上に電極パターンを
形成し、基板との電気的接続が可能なマイクロ構造体を
形成することができる。
As described above, according to the method of forming a microstructure of the present invention, a sacrificial layer made of a resin film formed on a first substrate, an adhesive layer, and a structure layer formed on a second substrate are formed. After adhering via the adhesive layer, the second substrate is removed,
By mechanically connecting the first substrate and the structure layer with the support layer and removing the sacrifice layer and the adhesive layer, a microstructure made of various materials such as an insulator, a metal, and a semiconductor can be formed. It is possible to form an electrode pattern on the microstructure and form a microstructure that can be electrically connected to the substrate.

【0066】また、構造体層を第1基板とは別の工程に
より作製するために、第1基板と構造体層の材料が制限
されることがない。更に、ビームとしてバルク材料を用
いることが可能であり、反りのないビームを形成するこ
とができる。
Further, since the structure layer is manufactured by a process different from that of the first substrate, the materials for the first substrate and the structure layer are not limited. Further, a bulk material can be used as the beam, and a beam without warpage can be formed.

【0067】また、樹脂膜は第1基板と第2基板を接着
する接着層であると共にマイクロ構造体を形成するため
の犠牲層の役割を担っていることから、樹脂膜を除去す
る方法として酸素ガスによるドライエッチングを用いる
ことが可能となり、従来の犠牲層除去の際に問題となる
Stickingを回避することができる。
Further, since the resin film is an adhesive layer for adhering the first substrate and the second substrate and plays a role of a sacrifice layer for forming the microstructure, oxygen is used as a method for removing the resin film. Gas dry etching can be used, which is a problem when removing conventional sacrificial layers
Sticking can be avoided.

【0068】また、樹脂膜は基板上に形成した電極パタ
ーン等による凹凸に左右されずに平坦面を形成すること
ができ、基板の表面粗さに依存せず、良好な接着が可能
となる。更に、本発明の方法により、比較的低温プロセ
スによってマイクロ構造体を形成することができ、熱膨
張係数の異なる基板を用いてもマイクロ構造体を形成す
ることが可能である。
Further, the resin film can form a flat surface without being affected by the unevenness due to the electrode pattern or the like formed on the substrate, and good adhesion can be achieved without depending on the surface roughness of the substrate. Further, according to the method of the present invention, it is possible to form a microstructure by a relatively low temperature process, and it is possible to form a microstructure even using a substrate having a different coefficient of thermal expansion.

【0069】また、予め犠牲層を形成し十分に硬化する
ことにより、構造体層と第1基板との間隔を基板面内で
再現性よく制御することも可能である。
Further, by forming the sacrificial layer in advance and sufficiently curing it, it is possible to control the distance between the structural body layer and the first substrate with good reproducibility within the plane of the substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のマイクロ構造体の形成法の第1の実施
例の作製工程を示す説明図。
FIG. 1 is an explanatory view showing a manufacturing process of a first embodiment of a method for forming a microstructure of the present invention.

【図2】本発明のマイクロ構造体の形成法の第1の実施
例の作製工程を示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory view showing a manufacturing process of the first embodiment of the method for forming a microstructure of the present invention.

【図3】実施例1のマイクロ構造体の形成法を用いて作
製したマイクロ構造体を示す模式的斜視図。
3 is a schematic perspective view showing a microstructure manufactured by using the method for forming a microstructure of Example 1. FIG.

【図4】本発明のマイクロ構造体の形成法の第2の実施
例の作製工程を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory view showing a manufacturing process of a second embodiment of the method for forming a microstructure of the present invention.

【図5】本発明のマイクロ構造体の形成法の第2の実施
例の作製工程を示す説明図。
FIG. 5 is an explanatory view showing a manufacturing process of a second embodiment of the method for forming a microstructure of the present invention.

【図6】実施例2のマイクロ構造体の形成法を用いて作
製したマイクロ構造体である静電アクチュエータを示す
模式的斜視図。
FIG. 6 is a schematic perspective view showing an electrostatic actuator that is a microstructure manufactured by using the method for forming a microstructure of Example 2.

【図7】本発明のマイクロ構造体の形成方法の実施例2
の陽極接合法により第2基板上に転写用犠牲層を介して
構造体層となるSi基板を形成する工程を示す説明図。
FIG. 7 is a second embodiment of the method for forming a microstructure of the present invention.
Explanatory diagram showing a step of forming a Si substrate to be a structure layer on the second substrate via the transfer sacrificial layer by the anodic bonding method of.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2,12 ビーム 3,13,13’ 支持部 4,10,20 Si基板 5,24 ビームパターン 6,25 犠牲層 7,7’,26,26’ 接着層 8,27 Al薄膜 9,29 空隙 11 トーションバー 14 絶縁層 15 駆動電極 16 固定電極 17 可動電極 21 転写用犠牲層 22 第2基板 23 構造体層 30 プラテン 31,35 針状電極 32,34 リード線 33 電源 100 金属膜 101,102,103,104 フォトレジスト 1 glass substrate 2,12 beam 3,13,13 'support part 4,10,20 Si substrate 5,24 beam pattern 6,25 sacrificial layer 7,7', 26,26 'adhesive layer 8,27 Al thin film 9, 29 Air gap 11 Torsion bar 14 Insulating layer 15 Driving electrode 16 Fixed electrode 17 Movable electrode 21 Transfer sacrifice layer 22 Second substrate 23 Structure layer 30 Platen 31, 35 Needle electrode 32, 34 Lead wire 33 Power supply 100 Metal film 101, 102, 103, 104 photoresist

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マイクロ構造体を形成する方法におい
て、該方法が、(1)第1基板上に樹脂膜より成る犠牲
層及び接着層を形成する工程、(2)第2基板上に構造
体層を形成する工程、(3)前記接着層を介して第1基
板と構造体層を接着する工程、(4)前記第2基板を除
去する工程、(5)前記構造体層と第1基板とを接続す
るための支持層を形成する工程、(6)前記犠牲層及び
接着層を除去する工程、から成る各工程を有することを
特徴とするマイクロ構造体の形成法。
1. A method of forming a microstructure, the method comprising: (1) forming a sacrificial layer and an adhesive layer made of a resin film on a first substrate; and (2) a structure on a second substrate. A step of forming a layer, (3) a step of adhering the first substrate and the structure layer via the adhesive layer, (4) a step of removing the second substrate, (5) the structure layer and the first substrate 7. A method for forming a microstructure, comprising: a step of forming a support layer for connecting with a substrate; and (6) a step of removing the sacrificial layer and the adhesive layer.
【請求項2】 前記犠牲層及び接着層を形成する工程
が、犠牲層となる樹脂膜を硬化処理した後に接着層を形
成するものであることを特徴とする請求項1記載のマイ
クロ構造体の形成法。
2. The microstructure according to claim 1, wherein the step of forming the sacrificial layer and the adhesive layer is a step of forming the adhesive layer after curing the resin film to be the sacrificial layer. Forming method.
【請求項3】 前記犠牲層及び接着層を形成する工程
が、樹脂分子を溶媒により希釈した溶液を薄膜塗布する
ことにより行うものであることを特徴とする請求項2記
載のマイクロ構造体の形成法。
3. The formation of the microstructure according to claim 2, wherein the step of forming the sacrificial layer and the adhesive layer is performed by applying a thin film of a solution in which resin molecules are diluted with a solvent. Law.
【請求項4】 前記樹脂膜が、フォトレジストから成る
ことを特徴とする請求項1記載のマイクロ構造体の形成
法。
4. The method of forming a microstructure according to claim 1, wherein the resin film is made of photoresist.
【請求項5】 前記フォトレジストが、環化ゴムを含有
することを特徴とする請求項4記載のマイクロ構造体の
形成法。
5. The method of forming a microstructure according to claim 4, wherein the photoresist contains a cyclized rubber.
【請求項6】 前記第1基板及び/又は第2基板上に、
溝を形成して成ることを特徴とする請求項1記載のマイ
クロ構造体の形成法。
6. The first substrate and / or the second substrate,
The method for forming a microstructure according to claim 1, wherein the microstructure is formed by forming a groove.
【請求項7】 前記接着する工程が、第1及び第2基板
に圧力を加える工程を有するものであることを特徴とす
る請求項1記載のマイクロ構造体の形成法。
7. The method for forming a microstructure according to claim 1, wherein the adhering step includes a step of applying pressure to the first and second substrates.
【請求項8】 前記圧力を加える工程が、第1基板と第
2基板に、電圧を印加することにより行うものであるこ
とを特徴とする請求項7記載のマイクロ構造体の形成
法。
8. The method for forming a microstructure according to claim 7, wherein the step of applying the pressure is performed by applying a voltage to the first substrate and the second substrate.
【請求項9】 前記支持層が、金属薄膜より成ることを
特徴とする請求項1記載のマイクロ構造体の形成法。
9. The method for forming a microstructure according to claim 1, wherein the support layer is made of a metal thin film.
【請求項10】 前記犠牲層及び接着層を除去する工程
が、酸素を用いたドライエッチングにより行うものであ
ることを特徴とする請求項1記載のマイクロ構造体の形
成法。
10. The method for forming a microstructure according to claim 1, wherein the step of removing the sacrificial layer and the adhesive layer is performed by dry etching using oxygen.
【請求項11】 前記ドライエッチングを、プラズマエ
ッチングにより行うことを特徴とする、請求項10記載
のマイクロ構造体の形成法。
11. The method for forming a microstructure according to claim 10, wherein the dry etching is performed by plasma etching.
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