JPH09229945A - マイクロ構造体を支持するエアブリッジ型構造体の製造方法とその雌型基板、並びに、エアブリッジ型構造体とそれを用いたマイクロ構造体およびトンネル電流または微小力検出用のプローブ - Google Patents
マイクロ構造体を支持するエアブリッジ型構造体の製造方法とその雌型基板、並びに、エアブリッジ型構造体とそれを用いたマイクロ構造体およびトンネル電流または微小力検出用のプローブInfo
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- B81C1/00134—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems comprising flexible or deformable structures
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- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/764—Air gaps
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- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0161—Controlling physical properties of the material
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- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0174—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
- B81C2201/0191—Transfer of a layer from a carrier wafer to a device wafer
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】構造体間、又は構造体及び基板間の電気的接続
を可能とし、エアブリッジ型構造体を形成する際に発生
する応力を回避し、生産性の向上と同時に、製造コスト
を低減する。 【解決手段】本エアブリッジ型構造体の製造方法は、第
１基板１０上にエアブリッジ型構造体１６を形成し、第
２基板上、または／及び第２基板上に形成したマイクロ
構造体上に前記エアブリッジ型構造体１６を接合し転写
する。またその雌型基板は、該雌型基板の表面に形成し
た雌型となる凹部１３に、エアブリッジ材料層１５を剥
離する為の剥離層１４を有する。さらにそのエアブリッ
ジ型構造体１６は、第１の基板で形成された支持部を有
し、該支持部によって第２の基板上、または／及び第２
の基板上に形成したマイクロ構造体上と接合層を介して
接合するように構成される。
を可能とし、エアブリッジ型構造体を形成する際に発生
する応力を回避し、生産性の向上と同時に、製造コスト
を低減する。 【解決手段】本エアブリッジ型構造体の製造方法は、第
１基板１０上にエアブリッジ型構造体１６を形成し、第
２基板上、または／及び第２基板上に形成したマイクロ
構造体上に前記エアブリッジ型構造体１６を接合し転写
する。またその雌型基板は、該雌型基板の表面に形成し
た雌型となる凹部１３に、エアブリッジ材料層１５を剥
離する為の剥離層１４を有する。さらにそのエアブリッ
ジ型構造体１６は、第１の基板で形成された支持部を有
し、該支持部によって第２の基板上、または／及び第２
の基板上に形成したマイクロ構造体上と接合層を介して
接合するように構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロメカニク
スを用いて作製するマイクロ構造体を支持するエアブリ
ッジ構造体の製造方法とその雌型基板、並びに、エアブ
リッジ型構造体とそれを用いたマイクロ構造体およびト
ンネル電流または微小力検出用のプローブに関する。
スを用いて作製するマイクロ構造体を支持するエアブリ
ッジ構造体の製造方法とその雌型基板、並びに、エアブ
リッジ型構造体とそれを用いたマイクロ構造体およびト
ンネル電流または微小力検出用のプローブに関する。
【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、かつ小型化により従来の機械
式構造体に比べて高速応答性が期待できる。半導体フォ
トリソグラフィプロセスを用いるマイクロメカニクス技
術の中で、犠牲層を用いる表面マイクロマシーニング
（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｉｃｒｏ−Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）
は、ワブルマイクロモーターやリニアマイクロアクチュ
エータ等の可動機構を有するマイクロ構造体を作製する
ことが可能な方法であり、このプロセスを用いた様々な
デバイス開発がなされている。
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、かつ小型化により従来の機械
式構造体に比べて高速応答性が期待できる。半導体フォ
トリソグラフィプロセスを用いるマイクロメカニクス技
術の中で、犠牲層を用いる表面マイクロマシーニング
（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｉｃｒｏ−Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）
は、ワブルマイクロモーターやリニアマイクロアクチュ
エータ等の可動機構を有するマイクロ構造体を作製する
ことが可能な方法であり、このプロセスを用いた様々な
デバイス開発がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】犠牲層を用いる表面マ
イクロマシーニングの典型的な方法としては以下の４つ
がある。第１の方法としては、シリコン基板上の二酸化
シリコン膜を介して薄膜形成されたマイクロ構造体とな
るポリシリコン膜あるいはＳＯＩ（Ｓｉ ｏｎ Ｉｎｓ
ｕｌａｔｏｒ）膜等を、所望の形状にパターニングした
後にフッ酸水溶液にて二酸化シリコン酸化膜を除去する
方法であり、トンネリングティップを有するリニアアク
チュエータ（Ｄ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，
¨Ａｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｌｔｅｒａｌ Ｔｕｎ
ｎｅｌｉｎｇ Ｕｎｉｔ¨，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎ
ｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ １９９
２，ｐ２１４−２１９）等を作製することが可能であ
る。図１１にこの方法のプロセスの概略を示す。まず、
基板５１２に犠牲層となる二酸化シリコン膜５１１、構
造体層となるポリシリコン膜５１３、ニッケルマスク層
５１４を順次形成し（図１１（ａ））、ニッケルマスク
層５１４をマスクにポリシリコン膜５１３をエッチング
し、ポリシリコン膜のマイクロ構造体を形成し（図１１
（ｂ））、ニッケルマスク層５１４を除去し（図１１
（ｃ））、次に二酸化シリコン膜５１１をフッ酸水溶液
にてエッチングし、構造体の下部の二酸化シリコン膜の
サイドエッチングを利用して、空隙を持つマイクロ構造
体Ｂを形成し（図１１（ｄ））、構造体表面にＣｒとＡ
ｕを順次積層した金属膜５１５を蒸着し（図１１
（ｅ））電気的導電性を持たせたマイクロ構造体を作製
するものである。図１１（ｄ）のマイクロ構造体Ａ、Ｃ
の下部は構造体を支える二酸化シリコン膜がエッチバッ
クされ構造体が基板に対してオーバーハング形状（梁形
状）となる。このため、図１１（ｅ）に示す様に金属膜
５１５を蒸着した後でも構造体と基板、又は構造体同士
は電気的に接続できていない。すなはち、基板上の配線
数を簡略化する多層配線が困難であり、素子の小型化が
困難となる。第２の方法としては、シリコン基板上にマ
イクロ構造体層を形成し、マイクロ構造体下部のＳｉ基
板をエッチングすることで出来るアンダーカットを利用
してマイクロ構造体を基板上から切り離す方法であり、
マイクロモーター（Ｔ．Ｈｉｒａｎｏ ｅｔ ａｌ．，
¨Ｄｒｙ Ｒｅｌｅａｓｉｎｇ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｐｌａｔｅｄ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｏｖｅ
ｒｈａｎｇｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ¨，Ｐｒｏｃ
ｅｅｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｏｒｋ
ｓｈｏｐ １９９３，ｐ２７８−２８３）等を作製する
ことが可能であり、シリコン基板を犠牲層として用いて
いる。この方法では、マイクロ構造体を支えるシリコン
基板がエッチバックされ、第１の方法と同様に、構造体
がオーバーハング形状（梁形状）となり基板と構造体、
あるいは構造体同士の電気的接続が困難である。第３の
方法としては、シリコン酸化膜の犠牲層とマイクロ構造
体層となるポリシリコン膜を順次積層形成し、ポリシリ
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
液にてシリコン酸化膜を除去する犠牲層を用いたプロセ
スである。この作製方法により、ワブルマイクロモータ
ー（Ｍ．Ｍｅｈｒｅｇａｎｙ ｅｔａｌ．，¨Ｏｐｅｒ
ａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ
ｈａｒｍｏｎｉｃ ａｎｄ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｓｉｄ
ｅ−ｄｒｉｖｅｍｏｔｏｒｓ¨，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
ｓ ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈ
ａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ １
９９０，ｐ１−８）、やマイクロミラー（Ｎ．Ｃ．Ｔｉ
ｅｎ ｅｔ ａｌ．，¨Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｍｉｃｒｏｍ
ａｃｈｉｎｅｄ Ｍｉｒｒｏｒｓ ｆｏｒ Ｌａｓｅｒ
−Ｂｅａｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ¨，Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ８ｔｈＩｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏ
ｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ
Ａｃｔｕａｔｏｒｓ，１９９５，ｐｐ３５２−３５
５）、マイクロ光学ベンチ（Ｌ．Ｙ．Ｌｉｎ ｅｔ ａ
ｌ．，¨Ｍｉｃｒｏｍｃｈｉｎｅｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔ
ｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ｆｏｒ Ｆｒｅｅ−Ｓｐａｃｅ
Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ¨，Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｏｒｋｓｈｏ
ｐ １９９５，ｐ７７−８２）等を形成することができ
る。一例として、マイクロミラーのヒンジ部の作製方法
を図１２に示す。まず、基板上６１０上のシリコン窒化
膜６１１上に、第１犠牲層６１２、第１構造体層６１
３、第２犠牲層６２２、第２構造体層６２３を成膜しパ
ターニングする工程を順次行う（図１２（ａ））。次
に、第３犠牲層６３２をシリコン酸化膜を成膜し（図１
２（ｂ））パターニングし第３犠牲層６３２を形成する
（図１２（ｃ））。次にポリシリコン膜を成膜し（図１
２（ｄ））パターニングすることにより第３構造体層６
３３を形成する（図１２（ｅ））。次に、第１、２、３
犠牲層をエッチング除去することによりスライダー６３
０に接続されたミラー６４０を空隙を介して保持するエ
アブリッジ型のヒンジ６５０を形成する（図１２
（ｆ））。最後に、ミラーの反射膜となる金属膜を形成
する。上記基板または構造体同士を機械的に固定するヒ
ンジ等のエアブリッジ型の構造体の作製法においては、
犠牲層及び構造体層をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜するこ
とで、トレンチ形状の側壁への膜形成が可能であり、基
板と構造体、あるいは構造体同士の機械的または電気的
接続が可能である。しかしながら、図１１に示すオーバ
ーハング形状の構造体に犠牲層及び構造体層を形成する
場合、構造体Ａ、Ｃの梁の裏面にも犠牲層及び構造体層
が形成されてしまい、梁裏面の構造体層を除去すること
ができない。このため、構造体層下部がアンダーカット
されない様にデバイス設計をする必要がある。また、図
１２において、第１、２構造体層には、第３犠牲層及び
第３構造体層の成膜に伴う熱処理が施される。これによ
り、第１、２構造体層の膜応力が変化し犠牲層除去後に
構造体層が反る可能性があり、膜応力のモニタリングと
それに伴う膜応力制御が重要となる。第４の方法として
は、犠牲層を有する基板上にＸ線リソグラフィプロセス
と鍍金成膜法を用いて形成する方法であり、マイクロモ
ーター（Ｔ．Ｇｕｃｋｅｌ ｅｔ ａｌ．，¨Ａ Ｆｉ
ｒｓｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｅｘ
ｉｔｅｄ Ｐｌａｎａｒ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｍａ
ｇｎｅｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｍｏｔｏｒ¨，Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｏｒｋｓｈ
ｏｐ １９９３，ｐ７−１１）、やリニアアクチュエー
タ（Ｔ．Ｇｕｃｋｅｌ ｅｔ ａｌ．，¨Ｍｉｃｒｏ
Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｅｅｐ Ｘ−ｒａｙ Ｌｉｔｈ
ｏｇｒａｐｈｙ¨，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔ
ｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕ
ｍｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｔｅｌｌｉｇ
ｅｎｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｒｏｂｏｔｓ
１９９５，Ｓｅｎｄａｉ，Ｊａｐａｎ，ｐ２１−２４）
等の電磁力駆動に好適なマイクロアクチュエータの作製
方法である。この方法により形成されるマイクロ構造体
は前記３つの方法に比べて高精度且つ高アクペクト比を
持つことが可能である。しかしながらこの方法では、構
造体側壁への電極形成、及び構造体間への電極配線とな
る多層配線が困難であり、電磁コイルを形成する場合に
は構造体間の電気的接続にワイヤボンディングを用い
る、又は予めコイルを巻いた後にアセンブルする方法を
用いていた。その為、配線の高密度化が困難であり、さ
らに、生産性も低い。
イクロマシーニングの典型的な方法としては以下の４つ
がある。第１の方法としては、シリコン基板上の二酸化
シリコン膜を介して薄膜形成されたマイクロ構造体とな
るポリシリコン膜あるいはＳＯＩ（Ｓｉ ｏｎ Ｉｎｓ
ｕｌａｔｏｒ）膜等を、所望の形状にパターニングした
後にフッ酸水溶液にて二酸化シリコン酸化膜を除去する
方法であり、トンネリングティップを有するリニアアク
チュエータ（Ｄ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，
¨Ａｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｌｔｅｒａｌ Ｔｕｎ
ｎｅｌｉｎｇ Ｕｎｉｔ¨，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎ
ｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ １９９
２，ｐ２１４−２１９）等を作製することが可能であ
る。図１１にこの方法のプロセスの概略を示す。まず、
基板５１２に犠牲層となる二酸化シリコン膜５１１、構
造体層となるポリシリコン膜５１３、ニッケルマスク層
５１４を順次形成し（図１１（ａ））、ニッケルマスク
層５１４をマスクにポリシリコン膜５１３をエッチング
し、ポリシリコン膜のマイクロ構造体を形成し（図１１
（ｂ））、ニッケルマスク層５１４を除去し（図１１
（ｃ））、次に二酸化シリコン膜５１１をフッ酸水溶液
にてエッチングし、構造体の下部の二酸化シリコン膜の
サイドエッチングを利用して、空隙を持つマイクロ構造
体Ｂを形成し（図１１（ｄ））、構造体表面にＣｒとＡ
ｕを順次積層した金属膜５１５を蒸着し（図１１
（ｅ））電気的導電性を持たせたマイクロ構造体を作製
するものである。図１１（ｄ）のマイクロ構造体Ａ、Ｃ
の下部は構造体を支える二酸化シリコン膜がエッチバッ
クされ構造体が基板に対してオーバーハング形状（梁形
状）となる。このため、図１１（ｅ）に示す様に金属膜
５１５を蒸着した後でも構造体と基板、又は構造体同士
は電気的に接続できていない。すなはち、基板上の配線
数を簡略化する多層配線が困難であり、素子の小型化が
困難となる。第２の方法としては、シリコン基板上にマ
イクロ構造体層を形成し、マイクロ構造体下部のＳｉ基
板をエッチングすることで出来るアンダーカットを利用
してマイクロ構造体を基板上から切り離す方法であり、
マイクロモーター（Ｔ．Ｈｉｒａｎｏ ｅｔ ａｌ．，
¨Ｄｒｙ Ｒｅｌｅａｓｉｎｇ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｐｌａｔｅｄ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｏｖｅ
ｒｈａｎｇｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ¨，Ｐｒｏｃ
ｅｅｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｏｒｋ
ｓｈｏｐ １９９３，ｐ２７８−２８３）等を作製する
ことが可能であり、シリコン基板を犠牲層として用いて
いる。この方法では、マイクロ構造体を支えるシリコン
基板がエッチバックされ、第１の方法と同様に、構造体
がオーバーハング形状（梁形状）となり基板と構造体、
あるいは構造体同士の電気的接続が困難である。第３の
方法としては、シリコン酸化膜の犠牲層とマイクロ構造
体層となるポリシリコン膜を順次積層形成し、ポリシリ
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
液にてシリコン酸化膜を除去する犠牲層を用いたプロセ
スである。この作製方法により、ワブルマイクロモータ
ー（Ｍ．Ｍｅｈｒｅｇａｎｙ ｅｔａｌ．，¨Ｏｐｅｒ
ａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ
ｈａｒｍｏｎｉｃ ａｎｄ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｓｉｄ
ｅ−ｄｒｉｖｅｍｏｔｏｒｓ¨，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
ｓ ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈ
ａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ １
９９０，ｐ１−８）、やマイクロミラー（Ｎ．Ｃ．Ｔｉ
ｅｎ ｅｔ ａｌ．，¨Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｍｉｃｒｏｍ
ａｃｈｉｎｅｄ Ｍｉｒｒｏｒｓ ｆｏｒ Ｌａｓｅｒ
−Ｂｅａｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ¨，Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ８ｔｈＩｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏ
ｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ
Ａｃｔｕａｔｏｒｓ，１９９５，ｐｐ３５２−３５
５）、マイクロ光学ベンチ（Ｌ．Ｙ．Ｌｉｎ ｅｔ ａ
ｌ．，¨Ｍｉｃｒｏｍｃｈｉｎｅｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔ
ｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ ｆｏｒ Ｆｒｅｅ−Ｓｐａｃｅ
Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ¨，Ｐｒｏｃｅｅｄ
ｉｎｇｓ ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｏｒｋｓｈｏ
ｐ １９９５，ｐ７７−８２）等を形成することができ
る。一例として、マイクロミラーのヒンジ部の作製方法
を図１２に示す。まず、基板上６１０上のシリコン窒化
膜６１１上に、第１犠牲層６１２、第１構造体層６１
３、第２犠牲層６２２、第２構造体層６２３を成膜しパ
ターニングする工程を順次行う（図１２（ａ））。次
に、第３犠牲層６３２をシリコン酸化膜を成膜し（図１
２（ｂ））パターニングし第３犠牲層６３２を形成する
（図１２（ｃ））。次にポリシリコン膜を成膜し（図１
２（ｄ））パターニングすることにより第３構造体層６
３３を形成する（図１２（ｅ））。次に、第１、２、３
犠牲層をエッチング除去することによりスライダー６３
０に接続されたミラー６４０を空隙を介して保持するエ
アブリッジ型のヒンジ６５０を形成する（図１２
（ｆ））。最後に、ミラーの反射膜となる金属膜を形成
する。上記基板または構造体同士を機械的に固定するヒ
ンジ等のエアブリッジ型の構造体の作製法においては、
犠牲層及び構造体層をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜するこ
とで、トレンチ形状の側壁への膜形成が可能であり、基
板と構造体、あるいは構造体同士の機械的または電気的
接続が可能である。しかしながら、図１１に示すオーバ
ーハング形状の構造体に犠牲層及び構造体層を形成する
場合、構造体Ａ、Ｃの梁の裏面にも犠牲層及び構造体層
が形成されてしまい、梁裏面の構造体層を除去すること
ができない。このため、構造体層下部がアンダーカット
されない様にデバイス設計をする必要がある。また、図
１２において、第１、２構造体層には、第３犠牲層及び
第３構造体層の成膜に伴う熱処理が施される。これによ
り、第１、２構造体層の膜応力が変化し犠牲層除去後に
構造体層が反る可能性があり、膜応力のモニタリングと
それに伴う膜応力制御が重要となる。第４の方法として
は、犠牲層を有する基板上にＸ線リソグラフィプロセス
と鍍金成膜法を用いて形成する方法であり、マイクロモ
ーター（Ｔ．Ｇｕｃｋｅｌ ｅｔ ａｌ．，¨Ａ Ｆｉ
ｒｓｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｅｘ
ｉｔｅｄ Ｐｌａｎａｒ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｍａ
ｇｎｅｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｍｏｔｏｒ¨，Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｏｒｋｓｈ
ｏｐ １９９３，ｐ７−１１）、やリニアアクチュエー
タ（Ｔ．Ｇｕｃｋｅｌ ｅｔ ａｌ．，¨Ｍｉｃｒｏ
Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｅｅｐ Ｘ−ｒａｙ Ｌｉｔｈ
ｏｇｒａｐｈｙ¨，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔ
ｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕ
ｍｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｔｅｌｌｉｇ
ｅｎｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｒｏｂｏｔｓ
１９９５，Ｓｅｎｄａｉ，Ｊａｐａｎ，ｐ２１−２４）
等の電磁力駆動に好適なマイクロアクチュエータの作製
方法である。この方法により形成されるマイクロ構造体
は前記３つの方法に比べて高精度且つ高アクペクト比を
持つことが可能である。しかしながらこの方法では、構
造体側壁への電極形成、及び構造体間への電極配線とな
る多層配線が困難であり、電磁コイルを形成する場合に
は構造体間の電気的接続にワイヤボンディングを用い
る、又は予めコイルを巻いた後にアセンブルする方法を
用いていた。その為、配線の高密度化が困難であり、さ
らに、生産性も低い。
【０００４】そこで、本発明は、上記従来技術における
課題を解決するため、構造体間、又は構造体及び基板間
の電気的接続が可能であり、構造体下部にアンダーカッ
トを有する構造体においても同様に電気的接続が可能で
あり、エアブリッジ型構造体を形成する際に発生する応
力を回避でき、生産性を向上すると同時に、製造コスト
を低減することのできる、マイクロ構造体を支持するエ
アブリッジ型構造体の製造方法とその雌型基板、並び
に、エアブリッジ型構造体とそれを用いたマイクロ構造
体およびトンネル電流または微小力検出用のプローブを
提供することを目的とするものである。
課題を解決するため、構造体間、又は構造体及び基板間
の電気的接続が可能であり、構造体下部にアンダーカッ
トを有する構造体においても同様に電気的接続が可能で
あり、エアブリッジ型構造体を形成する際に発生する応
力を回避でき、生産性を向上すると同時に、製造コスト
を低減することのできる、マイクロ構造体を支持するエ
アブリッジ型構造体の製造方法とその雌型基板、並び
に、エアブリッジ型構造体とそれを用いたマイクロ構造
体およびトンネル電流または微小力検出用のプローブを
提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、マイクロ構造体を支持するエアブリッジ型
構造体の製造方法とその雌型基板、並びに、エアブリッ
ジ型構造体とそれを用いたマイクロ構造体およびトンネ
ル電流または微小力検出用のプローブにつき、つぎのよ
うに構成したものである。すなわち、本発明のエアブリ
ッジ型構造体の製造方法は、基板もしくはマイクロ構造
体と接合するブリッジ形状のエアブリッジ型構造体の製
造方法において、第１基板上にエアブリッジ型構造体を
形成し、第２基板上、または／及び第２基板上に形成し
たマイクロ構造体上に前記エアブリッジ型構造体を接合
し転写することを特徴としている。そして、上記した本
発明の製造方法は、少なくとも、第１基板の表面に凹部
を形成する工程と、前記第１基板の凹部を含む基板上に
剥離層を形成する工程と、前記第１基板の剥離層上にエ
アブリッジ材料層を被覆する工程と、前記エアブリッジ
材料層をブリッジ形状にパターニングしエアブリッジ型
構造体を形成する工程と、第２基板上、または／及び第
２基板上に形成したマイクロ構造体上に接合層を形成す
る工程と、前記第１基板における凹部を含む剥離層上の
エアブリッジ型構造体を、前記第２基板上における接合
層に接合する工程と、前記第１基板における剥離層とエ
アブリッジ型構造体の界面で剥離を行い、前記第２基板
における接合層にエアブリッジ型構造体を転写する工程
と、により構成することができる。また、本発明におい
ては、前記マイクロ構造体が、オーバーハング形状を有
するものであっても有効である。また、本発明の製造方
法においては、前記剥離層が、二酸化シリコンであるこ
とが特に好ましい。また、本発明の製造方法において
は、前記第１基板が、単結晶シリコン基板で形成するこ
とにより、前記凹部を形成する工程において、シリコン
結晶軸異方性エッチングにより凹部を形成することがて
きる。また、本発明の製造方法においては、前記接合層
を、金属材料で形成し、また、前記エアブリッジ材料層
を、金属材料で形成することにより、それらの接合を金
属材料間の圧着により行うようにすることができる。そ
の際、前記金属材料が、貴金属または貴金属合金である
ことが好ましい。また、本発明の製造方法に用いる雌型
基板は、該雌型基板の表面に形成した雌型となる凹部
に、エアブリッジ材料層を剥離する為の剥離層を有する
ことを特徴としている。そして、この剥離層としては、
二酸化シリコンで形成することが好ましい。また、本発
明のエアブリッジ型構造体は、上記した本発明のエアブ
リッジ型構造体の製造方法によって形成することがで
き、このエアブリッジ型構造体は第１の基板で形成され
た支持部を有し、該支持部によって第２の基板上、また
は／及び第２の基板上に形成したマイクロ構造体上と接
合層を介して接合するように構成されていることを特徴
としている。また、本発明のエアブリッジ型構造体は、
前記したエアブリッジ型構造体の支持部によって、前記
ビームを基板上に空隙を介して支持して構成することが
できる。また、本発明のトンネル電流または微小力検出
用のプローブは、前記したエアブリッジ型構造体の支持
部によって、薄膜カンチレバーを基板に対して空隙を介
して支持して構成することができる。
決するため、マイクロ構造体を支持するエアブリッジ型
構造体の製造方法とその雌型基板、並びに、エアブリッ
ジ型構造体とそれを用いたマイクロ構造体およびトンネ
ル電流または微小力検出用のプローブにつき、つぎのよ
うに構成したものである。すなわち、本発明のエアブリ
ッジ型構造体の製造方法は、基板もしくはマイクロ構造
体と接合するブリッジ形状のエアブリッジ型構造体の製
造方法において、第１基板上にエアブリッジ型構造体を
形成し、第２基板上、または／及び第２基板上に形成し
たマイクロ構造体上に前記エアブリッジ型構造体を接合
し転写することを特徴としている。そして、上記した本
発明の製造方法は、少なくとも、第１基板の表面に凹部
を形成する工程と、前記第１基板の凹部を含む基板上に
剥離層を形成する工程と、前記第１基板の剥離層上にエ
アブリッジ材料層を被覆する工程と、前記エアブリッジ
材料層をブリッジ形状にパターニングしエアブリッジ型
構造体を形成する工程と、第２基板上、または／及び第
２基板上に形成したマイクロ構造体上に接合層を形成す
る工程と、前記第１基板における凹部を含む剥離層上の
エアブリッジ型構造体を、前記第２基板上における接合
層に接合する工程と、前記第１基板における剥離層とエ
アブリッジ型構造体の界面で剥離を行い、前記第２基板
における接合層にエアブリッジ型構造体を転写する工程
と、により構成することができる。また、本発明におい
ては、前記マイクロ構造体が、オーバーハング形状を有
するものであっても有効である。また、本発明の製造方
法においては、前記剥離層が、二酸化シリコンであるこ
とが特に好ましい。また、本発明の製造方法において
は、前記第１基板が、単結晶シリコン基板で形成するこ
とにより、前記凹部を形成する工程において、シリコン
結晶軸異方性エッチングにより凹部を形成することがて
きる。また、本発明の製造方法においては、前記接合層
を、金属材料で形成し、また、前記エアブリッジ材料層
を、金属材料で形成することにより、それらの接合を金
属材料間の圧着により行うようにすることができる。そ
の際、前記金属材料が、貴金属または貴金属合金である
ことが好ましい。また、本発明の製造方法に用いる雌型
基板は、該雌型基板の表面に形成した雌型となる凹部
に、エアブリッジ材料層を剥離する為の剥離層を有する
ことを特徴としている。そして、この剥離層としては、
二酸化シリコンで形成することが好ましい。また、本発
明のエアブリッジ型構造体は、上記した本発明のエアブ
リッジ型構造体の製造方法によって形成することがで
き、このエアブリッジ型構造体は第１の基板で形成され
た支持部を有し、該支持部によって第２の基板上、また
は／及び第２の基板上に形成したマイクロ構造体上と接
合層を介して接合するように構成されていることを特徴
としている。また、本発明のエアブリッジ型構造体は、
前記したエアブリッジ型構造体の支持部によって、前記
ビームを基板上に空隙を介して支持して構成することが
できる。また、本発明のトンネル電流または微小力検出
用のプローブは、前記したエアブリッジ型構造体の支持
部によって、薄膜カンチレバーを基板に対して空隙を介
して支持して構成することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、上記したように第１の
基板上に形成されたエアブリッジ型構造体を第２基板
上、または／及び第２基板上に形成したマイクロ構造体
上の接合層へ転写することにより、犠牲層を形成するこ
となく、上記接合及び転写工程で、極めて容易に、かつ
正確にエアブリッジ型構造体を形成できるので、生産性
を向上させることができる。また、転写工程の後の第１
基板は繰り返し使用できるため、製造コストの低減がは
かれる。エアブリッジの空隙間隔は第１基板に形成した
凹部の深さで決定される。このため、凹部の深さを精度
良く形成でき、細線パターン形成が容易な、作製再現性
の高い安価な材料である単結晶基板シリコン基板が好適
である。また、エアブリッジ型構造体を第１基板上の凹
部に形成し第２基板に転写することにより形成する為、
エアブリッジ型構造体は天板を支持板にて両端で支持し
た逆凹形状となる。第１基板に単結晶シリコン基板を用
い、結晶軸による異方性エッチングにより（１１１）の
結晶面からなる凹部の側面を形成することで、同一基板
上に複数形成した場合に形状の揃ったエアブリッジ型構
造体を再現性良く形成できる。このため、凹部を形成す
る工程としては、好ましくは、結晶軸による異方性エッ
チングにより（１１１）の結晶面からなる凹部の側壁を
形成する方法である。
基板上に形成されたエアブリッジ型構造体を第２基板
上、または／及び第２基板上に形成したマイクロ構造体
上の接合層へ転写することにより、犠牲層を形成するこ
となく、上記接合及び転写工程で、極めて容易に、かつ
正確にエアブリッジ型構造体を形成できるので、生産性
を向上させることができる。また、転写工程の後の第１
基板は繰り返し使用できるため、製造コストの低減がは
かれる。エアブリッジの空隙間隔は第１基板に形成した
凹部の深さで決定される。このため、凹部の深さを精度
良く形成でき、細線パターン形成が容易な、作製再現性
の高い安価な材料である単結晶基板シリコン基板が好適
である。また、エアブリッジ型構造体を第１基板上の凹
部に形成し第２基板に転写することにより形成する為、
エアブリッジ型構造体は天板を支持板にて両端で支持し
た逆凹形状となる。第１基板に単結晶シリコン基板を用
い、結晶軸による異方性エッチングにより（１１１）の
結晶面からなる凹部の側面を形成することで、同一基板
上に複数形成した場合に形状の揃ったエアブリッジ型構
造体を再現性良く形成できる。このため、凹部を形成す
る工程としては、好ましくは、結晶軸による異方性エッ
チングにより（１１１）の結晶面からなる凹部の側壁を
形成する方法である。
【０００７】さらに、本発明においては、エアブリッジ
材料層を金属で形成することができ、これにより、構造
体と基板、もしくは構造体同士を機械的に連結すると共
に電気的にも接続することができる。犠牲層を二酸化シ
リコン膜を犠牲層として用いる場合、フッ酸水溶液に対
して腐食されない材料を用いる必要がある。特に、エア
ブリッジ材料層としては、耐蝕性を有し、且つ導電性の
高い金属材料である貴金属または貴金属合金がより好ま
しい。凹部を含む第一基板上に剥離層を形成し、該剥離
層上にエアブリッジ材料層を成膜しパターニングしエア
ブリッジ型構造体を形成した後、エアブリッジ型構造体
を剥離層から剥離するためエアブリッジ材料が剥離しや
すい剥離層材料を選択する必要がある。すなわち、剥離
層の材料はエアブリッジ材料との反応性・密着性が小さ
いことが必要である。このような材料としては、エアブ
リッジ材料との組み合わせにより好適な材料を選択すれ
ばよく、金属、半金属、半導体、絶縁体、有機物等の様
々な材料が選択される。たとえば、エアブリッジ材料層
として貴金属または貴金属合金を用いる場合、剥離層と
しては反応性・密着性が小さい酸化物あるいは窒化物あ
るいは炭化物等が好ましく、ＢＮ、ＢＣ4、ＡｌＮ、Ａ
ｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、ＴｉＣ、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＯ2、ＶＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、
ＷＯ3等が使用できる。剥離層は、第１基板上の凹部に
形成する際に、剥離層の厚みにより凹部の形状が著しく
変化しないように、薄膜形成方法を用いて形成される。
材料層を金属で形成することができ、これにより、構造
体と基板、もしくは構造体同士を機械的に連結すると共
に電気的にも接続することができる。犠牲層を二酸化シ
リコン膜を犠牲層として用いる場合、フッ酸水溶液に対
して腐食されない材料を用いる必要がある。特に、エア
ブリッジ材料層としては、耐蝕性を有し、且つ導電性の
高い金属材料である貴金属または貴金属合金がより好ま
しい。凹部を含む第一基板上に剥離層を形成し、該剥離
層上にエアブリッジ材料層を成膜しパターニングしエア
ブリッジ型構造体を形成した後、エアブリッジ型構造体
を剥離層から剥離するためエアブリッジ材料が剥離しや
すい剥離層材料を選択する必要がある。すなわち、剥離
層の材料はエアブリッジ材料との反応性・密着性が小さ
いことが必要である。このような材料としては、エアブ
リッジ材料との組み合わせにより好適な材料を選択すれ
ばよく、金属、半金属、半導体、絶縁体、有機物等の様
々な材料が選択される。たとえば、エアブリッジ材料層
として貴金属または貴金属合金を用いる場合、剥離層と
しては反応性・密着性が小さい酸化物あるいは窒化物あ
るいは炭化物等が好ましく、ＢＮ、ＢＣ4、ＡｌＮ、Ａ
ｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、ＴｉＣ、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＯ2、ＶＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、
ＷＯ3等が使用できる。剥離層は、第１基板上の凹部に
形成する際に、剥離層の厚みにより凹部の形状が著しく
変化しないように、薄膜形成方法を用いて形成される。
【０００８】薄膜形成方法としては、膜厚再現性の高い
抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、ＣＶＤ法、スパッ
タリング法等の真空蒸着法を用いるとよい。第一基板に
シリコンを用いる場合は基板表面を酸化することにより
容易に二酸化シリコン（ＳｉＯ2）を得ることができる
ため、二酸化シリコン膜が剥離層としては好適であり、
その作製法としては熱酸化炉をもちいてシリコン表面を
熱酸化する方法が再現性・制御性・成膜速度の点で特に
好ましい。また、上記のようにエアブリッジ型構造体を
形成するため、第２基板への転写により行うので、オー
バーハング形状の構造体と第２基板、又は構造体同士に
おける機械的且つ電気的な接合することが可能である。
また、犠牲層を用いずにエアブリッジ型構造体を形成で
きることにより、図１２に示したヒンジであるエアブリ
ッジ型構造体を形成する、第３犠牲層及び第３構造体層
の成膜に伴う、第１、２構造体の膜応力を変化し回避で
きる。接合層は、基板またはマイクロ構造体上に形成さ
れるが、基板またはマイクロ構造体の接合する面をエア
ブリッジ型構造体を接合する接合層として用いてもかま
わない。エアブリッジ型構造体の第２基板上の接合層へ
の転写は、金属材料間の圧着、もしくは金属材料間の合
金化による結合により達成される。接合層をシリコン材
料にて行う場合には、シリサイドを形成可能な材料によ
りエアブリッジ型構造体の接合面が形成される。なお、
エアブリッジ材料層、接合層の形成方法としては、従来
公知の技術たとえば抵抗加熱蒸着法やスパッタ法、化学
気相成長法、鍍金法等の薄膜作製技術を用い、さらにフ
ォトリソグラフィプロセス、及びエッチングを適用する
ことで所望の形状にパターニングする。
抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、ＣＶＤ法、スパッ
タリング法等の真空蒸着法を用いるとよい。第一基板に
シリコンを用いる場合は基板表面を酸化することにより
容易に二酸化シリコン（ＳｉＯ2）を得ることができる
ため、二酸化シリコン膜が剥離層としては好適であり、
その作製法としては熱酸化炉をもちいてシリコン表面を
熱酸化する方法が再現性・制御性・成膜速度の点で特に
好ましい。また、上記のようにエアブリッジ型構造体を
形成するため、第２基板への転写により行うので、オー
バーハング形状の構造体と第２基板、又は構造体同士に
おける機械的且つ電気的な接合することが可能である。
また、犠牲層を用いずにエアブリッジ型構造体を形成で
きることにより、図１２に示したヒンジであるエアブリ
ッジ型構造体を形成する、第３犠牲層及び第３構造体層
の成膜に伴う、第１、２構造体の膜応力を変化し回避で
きる。接合層は、基板またはマイクロ構造体上に形成さ
れるが、基板またはマイクロ構造体の接合する面をエア
ブリッジ型構造体を接合する接合層として用いてもかま
わない。エアブリッジ型構造体の第２基板上の接合層へ
の転写は、金属材料間の圧着、もしくは金属材料間の合
金化による結合により達成される。接合層をシリコン材
料にて行う場合には、シリサイドを形成可能な材料によ
りエアブリッジ型構造体の接合面が形成される。なお、
エアブリッジ材料層、接合層の形成方法としては、従来
公知の技術たとえば抵抗加熱蒸着法やスパッタ法、化学
気相成長法、鍍金法等の薄膜作製技術を用い、さらにフ
ォトリソグラフィプロセス、及びエッチングを適用する
ことで所望の形状にパターニングする。
【０００９】
【実施例】以下本発明のエアブリッジ型構造体、および
その製造方法を図１乃至図１０の図面で示す実施例を用
いて詳細に説明する。 ［実施例１］図１、２は本発明の第１のエアブリッジ型
構造体の製造方法の工程を示す断面図であり、図３は斜
視図である。図３より、エアブリッジ型構造体１６は、
配線電極２１、２２、２３が形成された基板２０上の、
接合層として用いた電極配線２１、２３に転写接合する
ことにより形成され、ブリッジ下部に空隙１４を有した
形状となる。以下図１、２を用いて図３のエアブリッジ
型構造体の製造方法を説明する。図１（ａ）において、
酸化ガスにより熱酸化して形成した二酸化シリコン膜を
パターニングしたマスク層１１が形成された結晶方位面
が＜１００＞のシリコンウエハを第１基板１０として用
意する。フォトリソグラフィプロセスにより形成したフ
ォトレジストをマスクとして、該マスク層１１の所望の
箇所をＨＦ水溶液によりエッチングし、シリコン基板表
面の一部を露出させた。マスク層１１は第１基板１０を
結晶軸異方性エッチングし、エアブリッジ型構造体の雌
型基板となる凹部を形成する時のマスクであり、結晶軸
異方性エッチング液に対してエッチング耐性を持つ。フ
ォトレジストを剥離した後に第１基板を濃度２７％の水
酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液にて液温度８０℃で結晶
軸異方性エッチングし、深さ５μｍの（１１１）の結晶
面と（１００）の結晶面を底面とする凹部１３を形成し
た。
その製造方法を図１乃至図１０の図面で示す実施例を用
いて詳細に説明する。 ［実施例１］図１、２は本発明の第１のエアブリッジ型
構造体の製造方法の工程を示す断面図であり、図３は斜
視図である。図３より、エアブリッジ型構造体１６は、
配線電極２１、２２、２３が形成された基板２０上の、
接合層として用いた電極配線２１、２３に転写接合する
ことにより形成され、ブリッジ下部に空隙１４を有した
形状となる。以下図１、２を用いて図３のエアブリッジ
型構造体の製造方法を説明する。図１（ａ）において、
酸化ガスにより熱酸化して形成した二酸化シリコン膜を
パターニングしたマスク層１１が形成された結晶方位面
が＜１００＞のシリコンウエハを第１基板１０として用
意する。フォトリソグラフィプロセスにより形成したフ
ォトレジストをマスクとして、該マスク層１１の所望の
箇所をＨＦ水溶液によりエッチングし、シリコン基板表
面の一部を露出させた。マスク層１１は第１基板１０を
結晶軸異方性エッチングし、エアブリッジ型構造体の雌
型基板となる凹部を形成する時のマスクであり、結晶軸
異方性エッチング液に対してエッチング耐性を持つ。フ
ォトレジストを剥離した後に第１基板を濃度２７％の水
酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液にて液温度８０℃で結晶
軸異方性エッチングし、深さ５μｍの（１１１）の結晶
面と（１００）の結晶面を底面とする凹部１３を形成し
た。
【００１０】次にマスク層１１をＨＦ水溶液によりエッ
チング除去した後に、第１基板１０を酸化ガスを用いて
再度、熱酸化し、凹部３を合む第１基板上に剥離層１４
である二酸化シリコン膜を１０００Å形成した（図１
（ｂ））。次に図１（ｃ）に示すように、エアブリッジ
型構造体の材料となるＡｕを真空蒸着法により、全面に
１μｍ成膜しエアブリッジ材料層１５を形成し、フォト
リソグラフィプロセスとエッチングによりブリッジ形状
にパターニングし、エアブリッジ型構造体１６を形成し
た（図１（ｄ））。次に第２基板２０としてガラス基板
を用意し、この表面に電極配線を形成する。まず、Ｃｒ
５０ÅとＡｕ１０００Åを真空蒸着法により順次連続し
で薄膜堆積し、該薄膜をフォトリソグラフィプロセスと
エッチングによりパターニングし、電極配線２１、２
２、２３を形成した（図１（ｅ））。
チング除去した後に、第１基板１０を酸化ガスを用いて
再度、熱酸化し、凹部３を合む第１基板上に剥離層１４
である二酸化シリコン膜を１０００Å形成した（図１
（ｂ））。次に図１（ｃ）に示すように、エアブリッジ
型構造体の材料となるＡｕを真空蒸着法により、全面に
１μｍ成膜しエアブリッジ材料層１５を形成し、フォト
リソグラフィプロセスとエッチングによりブリッジ形状
にパターニングし、エアブリッジ型構造体１６を形成し
た（図１（ｄ））。次に第２基板２０としてガラス基板
を用意し、この表面に電極配線を形成する。まず、Ｃｒ
５０ÅとＡｕ１０００Åを真空蒸着法により順次連続し
で薄膜堆積し、該薄膜をフォトリソグラフィプロセスと
エッチングによりパターニングし、電極配線２１、２
２、２３を形成した（図１（ｅ））。
【００１１】本実施例では、電極配線２１、及び２３を
接合層として用いた。続いて、図１（ｄ）の第１基板１
０上のエアブリッジ型構造体１６と第２基板上の電極配
線２１、２３とを位置合わせし当接した。当接の際に、
第１基板と第２基板の裏面に圧力を加えて圧着する方法
により探針材料層であるＡｕと接合層である電極配線の
Ａｕとが金属結合し接合した（図１（ｆ））。この後、
剥離層１５とエアブリッジ型構造体１６との界面から引
き剥がし（図２（ｇ））電極配線２１、２３上に転写
し、図１（ｈ）に示すエアブリッジ型構造体１６からな
るエアブリッジ型電極を製造できた。上述した方法によ
り作製したエアブリッジ型構造体１６をＳＥＭ（走査型
電子顕微鏡）で観察したところ、シリコンの結晶軸異方
性エッチングにてできた凹部形状を写された形状（ｒｅ
ｐｌｉｃａｔｅｄ ｓｈａｐｅ）を有し、且つ剥離層と
エアブリッジ型構造体の界面にて剥がれたことを確認し
た。転写工程後の第１基板上に、再度、Ａｕを１μｍ真
空蒸着法により成膜しエアブリッジ型構造体を形成し、
実施例１の図１（ｆ）と同様の工程により、第１基板の
剥離層上のエアブリッジ型構造体を第２基板上の電極配
線に転写することができた。これにより、エアブリッジ
型構造体の雌型となる第１基板が再利用可能であること
が分かった。このエアブリッジ型構造体をＳＥＭにて観
察したところ、再利用前に形成したエアブリッジ型構造
体と同様の形状であった。本発明のエアブリッジ型構造
体を金属材料にて作製したことにより、電極配線２１と
電極配線２３を電気的に接続する配線として用いること
ができる。空隙を介して形成したことにより、従来絶縁
層を介して多層配線を行う際に問題となった配線の交差
部分の配線間同士の寄生容量を、空隙により形成できた
ことにより、低減することができた。
接合層として用いた。続いて、図１（ｄ）の第１基板１
０上のエアブリッジ型構造体１６と第２基板上の電極配
線２１、２３とを位置合わせし当接した。当接の際に、
第１基板と第２基板の裏面に圧力を加えて圧着する方法
により探針材料層であるＡｕと接合層である電極配線の
Ａｕとが金属結合し接合した（図１（ｆ））。この後、
剥離層１５とエアブリッジ型構造体１６との界面から引
き剥がし（図２（ｇ））電極配線２１、２３上に転写
し、図１（ｈ）に示すエアブリッジ型構造体１６からな
るエアブリッジ型電極を製造できた。上述した方法によ
り作製したエアブリッジ型構造体１６をＳＥＭ（走査型
電子顕微鏡）で観察したところ、シリコンの結晶軸異方
性エッチングにてできた凹部形状を写された形状（ｒｅ
ｐｌｉｃａｔｅｄ ｓｈａｐｅ）を有し、且つ剥離層と
エアブリッジ型構造体の界面にて剥がれたことを確認し
た。転写工程後の第１基板上に、再度、Ａｕを１μｍ真
空蒸着法により成膜しエアブリッジ型構造体を形成し、
実施例１の図１（ｆ）と同様の工程により、第１基板の
剥離層上のエアブリッジ型構造体を第２基板上の電極配
線に転写することができた。これにより、エアブリッジ
型構造体の雌型となる第１基板が再利用可能であること
が分かった。このエアブリッジ型構造体をＳＥＭにて観
察したところ、再利用前に形成したエアブリッジ型構造
体と同様の形状であった。本発明のエアブリッジ型構造
体を金属材料にて作製したことにより、電極配線２１と
電極配線２３を電気的に接続する配線として用いること
ができる。空隙を介して形成したことにより、従来絶縁
層を介して多層配線を行う際に問題となった配線の交差
部分の配線間同士の寄生容量を、空隙により形成できた
ことにより、低減することができた。
【００１２】［実施例２］本発明のエアブリッジ型構造
体の製造方法の実施例２を以下に示す。本施例の第１基
板として、実施例１の図１（ａ）から図１（ｄ）のエア
ブリッジ型構造体を形成する工程にて形成した図１
（ｄ）に示した第１基板を用いた。第２基板としてシリ
コンウエハを用意し、この表面にＡｌを１０００Å真空
蒸着法により薄膜堆積し、該薄膜をフォトリソグラフィ
プロセスとエッチングによりパターニングし、図１
（ｅ）と同様の接合層として用いる電極配線を形成し
た。次に第１基板上のＡｕエアブリッジ型構造体と第２
基板上のＡｌ電極配線とを位置合わせし当接した。当接
の際に、Ｎ2雰囲気中で温度３００℃で１時間放置し
た。これによりＡｌ−Ａｕ合金が電極配線とエアブリッ
ジ型構造体との界面に形成され、エアブリッジ型構造体
と電極配線がＡｌ−Ａｕ合金結合により接合した。この
後、剥離層とエアブリッジ型構造体との界面から引き剥
がすことにより電極配線上にエアブリッジ型構造体をＡ
ｌの接合層上に転写し、エアブリッジ型電極が製造でき
た。
体の製造方法の実施例２を以下に示す。本施例の第１基
板として、実施例１の図１（ａ）から図１（ｄ）のエア
ブリッジ型構造体を形成する工程にて形成した図１
（ｄ）に示した第１基板を用いた。第２基板としてシリ
コンウエハを用意し、この表面にＡｌを１０００Å真空
蒸着法により薄膜堆積し、該薄膜をフォトリソグラフィ
プロセスとエッチングによりパターニングし、図１
（ｅ）と同様の接合層として用いる電極配線を形成し
た。次に第１基板上のＡｕエアブリッジ型構造体と第２
基板上のＡｌ電極配線とを位置合わせし当接した。当接
の際に、Ｎ2雰囲気中で温度３００℃で１時間放置し
た。これによりＡｌ−Ａｕ合金が電極配線とエアブリッ
ジ型構造体との界面に形成され、エアブリッジ型構造体
と電極配線がＡｌ−Ａｕ合金結合により接合した。この
後、剥離層とエアブリッジ型構造体との界面から引き剥
がすことにより電極配線上にエアブリッジ型構造体をＡ
ｌの接合層上に転写し、エアブリッジ型電極が製造でき
た。
【００１３】［実施例３］本実施例ではエアブリッジ型
構造体を図１１（ｄ）及び（ｅ）に示したマイクロ構造
体Ｃと基板のＤ面に接合形成した例について以下に説明
する。図４、５は本発明の第２のエアブリッジ型構造体
の製造方法の工程を示す断面図である。図４（ａ）にお
いて、酸化ガスにより熱酸化して形成した二酸化シリコ
ン膜をパターニングした第１マスク層３１が形成された
結晶方位面が＜１００＞のシリコンウエハを第１基板３
０として用意する。フォトリソグラフィプロセスにより
形成したフォトレジストをマスクとして、該マスク層３
１の所望の箇所をＨＦ水溶液によりエッチングし、シリ
コン基板表面の一部を露出させた（図４（ａ））。次
に、フォトレジストを剥離した後に第１基板を濃度２７
％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液にて液温度８０℃
で結晶軸異方性エッチングし、（１１１）の結晶面と
（１００）の結晶面を底面とする第１凹部３２を形成し
た。第１凹部３２の深さδｌ（図中記載）は、図１１
（Ｅ）の構造体Ｃと基板上のＤ面との段差と一致させ
た。マスク層３１をＨＦ水溶液によりエッチング除去し
た後に、第１基板３０を酸化ガスを用いて再度、熱酸化
し、凹部３１を含む第１基板上に二酸化シリコン膜を形
成し、フォトリソグラフィプロセスとエッチングにより
マスク層３１’を形成し、シリコン基板表面の一部を露
出させた（図４（ｂ））。
構造体を図１１（ｄ）及び（ｅ）に示したマイクロ構造
体Ｃと基板のＤ面に接合形成した例について以下に説明
する。図４、５は本発明の第２のエアブリッジ型構造体
の製造方法の工程を示す断面図である。図４（ａ）にお
いて、酸化ガスにより熱酸化して形成した二酸化シリコ
ン膜をパターニングした第１マスク層３１が形成された
結晶方位面が＜１００＞のシリコンウエハを第１基板３
０として用意する。フォトリソグラフィプロセスにより
形成したフォトレジストをマスクとして、該マスク層３
１の所望の箇所をＨＦ水溶液によりエッチングし、シリ
コン基板表面の一部を露出させた（図４（ａ））。次
に、フォトレジストを剥離した後に第１基板を濃度２７
％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液にて液温度８０℃
で結晶軸異方性エッチングし、（１１１）の結晶面と
（１００）の結晶面を底面とする第１凹部３２を形成し
た。第１凹部３２の深さδｌ（図中記載）は、図１１
（Ｅ）の構造体Ｃと基板上のＤ面との段差と一致させ
た。マスク層３１をＨＦ水溶液によりエッチング除去し
た後に、第１基板３０を酸化ガスを用いて再度、熱酸化
し、凹部３１を含む第１基板上に二酸化シリコン膜を形
成し、フォトリソグラフィプロセスとエッチングにより
マスク層３１’を形成し、シリコン基板表面の一部を露
出させた（図４（ｂ））。
【００１４】次に、フォトレジストを剥離した後に第１
基板３０を濃度２７％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶
液にて液温度８０℃で結晶軸異方性エッチングし、（１
１１）の結晶面と（１００）の結晶面を底面とする第２
凹部３３を形成した。第２凹部３３の深さδ２（図中記
載）は、第２基板に第１基板上の構造体Ｂを接合する際
に、基板同士が接触しないようにするために形成した凹
部である。この後、マスク層３１’をＨＦ水溶液により
エッチング除去した後に、第１基板３０上に剥離層３４
として、Ｃｒを真空蒸着法により全面に９００Å成膜し
た（図４（ｃ））。次に図４（ｄ）に示すように、エア
ブリッジ型構造体の材料となるＡｕを真空蒸着法によ
り、全面に１μｍ成膜しエアブリッジ材料層３５を形成
し、フォトリソグラフィプロセスとエッチングによりパ
ターニングし、エアブリッジ型構造体３６を形成した
（図４（ｅ））。次に図５（ｆ）の構造体が形成された
第２基板４０を用意し（図５（ｆ）は図１１（ｅ）の左
部の拡大図である）、図５（ｅ）の第１基板３０上のエ
アブリッジ型構造体３６と、第２基板上の構造体Ｃ及び
第２基板上のＤ面とを位置合わせし当接した。さらに当
接したまま、温度１００℃で１時間放置した。第１基板
と第２基板を加熱しつつ、圧力を加えて圧着することに
より、Ａｕエアブリッジ型構造体３６と構造体Ｃ上のＡ
ｕ金属膜が金属結合し、Ａｕエアブリッジ型構造体３６
とシリコンからなる第２基板４０のＤ面がシリサイドを
形成し接合した（図５（ｇ））。この後、剥離層３４と
エアブリッジ型構造体３６との界面から引き剥がし図５
（ｈ）に示すエアブリッジ型構造体３６を製造できた。
以上より、構造体の下部の二酸化シリコン膜がエッチバ
ックされ構造体が基板に対してオーバーハング形状（梁
形状）となった構造体Ｃと基板を本発明のエアブリッジ
型構造体３６により電気的に接続することができた。こ
れにより基板上の配線数を簡略化する多層配線が可能と
なり、素子の小型化ができるようになった。
基板３０を濃度２７％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶
液にて液温度８０℃で結晶軸異方性エッチングし、（１
１１）の結晶面と（１００）の結晶面を底面とする第２
凹部３３を形成した。第２凹部３３の深さδ２（図中記
載）は、第２基板に第１基板上の構造体Ｂを接合する際
に、基板同士が接触しないようにするために形成した凹
部である。この後、マスク層３１’をＨＦ水溶液により
エッチング除去した後に、第１基板３０上に剥離層３４
として、Ｃｒを真空蒸着法により全面に９００Å成膜し
た（図４（ｃ））。次に図４（ｄ）に示すように、エア
ブリッジ型構造体の材料となるＡｕを真空蒸着法によ
り、全面に１μｍ成膜しエアブリッジ材料層３５を形成
し、フォトリソグラフィプロセスとエッチングによりパ
ターニングし、エアブリッジ型構造体３６を形成した
（図４（ｅ））。次に図５（ｆ）の構造体が形成された
第２基板４０を用意し（図５（ｆ）は図１１（ｅ）の左
部の拡大図である）、図５（ｅ）の第１基板３０上のエ
アブリッジ型構造体３６と、第２基板上の構造体Ｃ及び
第２基板上のＤ面とを位置合わせし当接した。さらに当
接したまま、温度１００℃で１時間放置した。第１基板
と第２基板を加熱しつつ、圧力を加えて圧着することに
より、Ａｕエアブリッジ型構造体３６と構造体Ｃ上のＡ
ｕ金属膜が金属結合し、Ａｕエアブリッジ型構造体３６
とシリコンからなる第２基板４０のＤ面がシリサイドを
形成し接合した（図５（ｇ））。この後、剥離層３４と
エアブリッジ型構造体３６との界面から引き剥がし図５
（ｈ）に示すエアブリッジ型構造体３６を製造できた。
以上より、構造体の下部の二酸化シリコン膜がエッチバ
ックされ構造体が基板に対してオーバーハング形状（梁
形状）となった構造体Ｃと基板を本発明のエアブリッジ
型構造体３６により電気的に接続することができた。こ
れにより基板上の配線数を簡略化する多層配線が可能と
なり、素子の小型化ができるようになった。
【００１５】本実施例では、基板と構造体の接続にエア
ブリッジ型構造体を用いたが、構造体同士、例えば、図
１１（ｄ）、（ｅ）の構造体Ｃと構造体Ａとの電気的接
続が可能なことは言うまでもない。また、第２基板とし
て従来技術として説明した第４の方法で作製したマイク
ロモーターの電磁コイルのワイヤボンディングによる配
線の代わりに、本発明のＡｕエアブリッジ型構造体を用
いることで、アセンブルによる方法を用いなくても、エ
アブリッジ型配線の高密度実装が可能となる。上述した
方法により作製したエアブリッジ型構造体３６をＳＥＭ
（走査型電子顕微鏡）で観察したところ、シリコンの結
晶軸異方性エッチングにてできた凹部形状を写された形
状（ｒｅｐｌｉｃａｔｅｄ ｓｈａｐｅ）を有し、且つ
剥離層とエアブリッジ型構造体の界面にて剥がれたこと
を確認した。
ブリッジ型構造体を用いたが、構造体同士、例えば、図
１１（ｄ）、（ｅ）の構造体Ｃと構造体Ａとの電気的接
続が可能なことは言うまでもない。また、第２基板とし
て従来技術として説明した第４の方法で作製したマイク
ロモーターの電磁コイルのワイヤボンディングによる配
線の代わりに、本発明のＡｕエアブリッジ型構造体を用
いることで、アセンブルによる方法を用いなくても、エ
アブリッジ型配線の高密度実装が可能となる。上述した
方法により作製したエアブリッジ型構造体３６をＳＥＭ
（走査型電子顕微鏡）で観察したところ、シリコンの結
晶軸異方性エッチングにてできた凹部形状を写された形
状（ｒｅｐｌｉｃａｔｅｄ ｓｈａｐｅ）を有し、且つ
剥離層とエアブリッジ型構造体の界面にて剥がれたこと
を確認した。
【００１６】［実施例４］本実施例では図１２（ｆ）に
示したマイクロ構造体のヒンジを本発明のエアブリッジ
型構造体の製造方法を用いて形成した例について以下に
説明する。図６は本発明の第２のエアブリッジ型構造体
の製造方法の工程を示す断面図である。図６（ａ）は、
図１２（ａ）と同様の第１、２構造体層を形成した第２
基板である。まず、第２犠牲層をＨＦ水溶液にてエッチ
ングし、ヒンジを形成する第１基板の表面層を露出させ
る（図６（ｂ））。この時、第１犠牲層も同様にエッチ
ングされるが、第１、２構造体層の下部の第１、２犠牲
層がオーバーエッチングされて、構造体層がオーバーハ
ング形状となっても構わない。
示したマイクロ構造体のヒンジを本発明のエアブリッジ
型構造体の製造方法を用いて形成した例について以下に
説明する。図６は本発明の第２のエアブリッジ型構造体
の製造方法の工程を示す断面図である。図６（ａ）は、
図１２（ａ）と同様の第１、２構造体層を形成した第２
基板である。まず、第２犠牲層をＨＦ水溶液にてエッチ
ングし、ヒンジを形成する第１基板の表面層を露出させ
る（図６（ｂ））。この時、第１犠牲層も同様にエッチ
ングされるが、第１、２構造体層の下部の第１、２犠牲
層がオーバーエッチングされて、構造体層がオーバーハ
ング形状となっても構わない。
【００１７】本実施例の第１基板として、実施例１の図
１（ａ）から図１（ｄ）のエアブリッジ型構造体を形成
する工程にて形成した図１（ｄ）に示した第１基板を用
いた。第１構造体層を接合層として用い、図１（ｄ）の
第１基板上のエアブリッジ型構造体と図６（ｂ）の第２
基板上の第１構造体層を位置合わせし当接した。さら
に、当接したまま、温度１００℃で１時間放置した。第
１基板と第２基板を加熱しつつ、圧力を加えて圧着する
ことにより、Ａｕエアブリッジ型構造体とポリシリコン
からなる第１構造体層の界面でシリサイドが形成され接
合し、剥離層とエアブリッジ型構造体との界面から引き
剥がし図６（ｃ）に示すヒンジとなるエアブリッジ型構
造体４６を形成した。第１、２犠牲層をエッチング除去
することによりスライダー６３０に接続されたミラー６
４０を空隙を介して保持するエアブリッジ型のヒンジを
形成することができた。本実施例のエアブリッジ型構造
体は真空蒸着法により形成したＡｕからなり、機械的に
ミラーを保持すると同時に、電気的接続に対しても優れ
た特性を有している。
１（ａ）から図１（ｄ）のエアブリッジ型構造体を形成
する工程にて形成した図１（ｄ）に示した第１基板を用
いた。第１構造体層を接合層として用い、図１（ｄ）の
第１基板上のエアブリッジ型構造体と図６（ｂ）の第２
基板上の第１構造体層を位置合わせし当接した。さら
に、当接したまま、温度１００℃で１時間放置した。第
１基板と第２基板を加熱しつつ、圧力を加えて圧着する
ことにより、Ａｕエアブリッジ型構造体とポリシリコン
からなる第１構造体層の界面でシリサイドが形成され接
合し、剥離層とエアブリッジ型構造体との界面から引き
剥がし図６（ｃ）に示すヒンジとなるエアブリッジ型構
造体４６を形成した。第１、２犠牲層をエッチング除去
することによりスライダー６３０に接続されたミラー６
４０を空隙を介して保持するエアブリッジ型のヒンジを
形成することができた。本実施例のエアブリッジ型構造
体は真空蒸着法により形成したＡｕからなり、機械的に
ミラーを保持すると同時に、電気的接続に対しても優れ
た特性を有している。
【００１８】上記したように、本発明のエアブリッジ型
構造体は、真空蒸着方法により形成することが可能であ
り、従来重要であったトレンチ形状の側壁への膜形成方
法への制限がなく、この為、構造体層下部がアンダーカ
ットされない様にデバイスを設計をする必要がなく、デ
バイス設計の自由度が増した。また、図１２に示した従
来の方法においては、第１、２構造体層には、第３犠牲
層及び第３構造体層の成膜に伴う熱処理が施されるが、
本発明では、全面に膜形成することなく、且つ極めて低
温でヒンジを形成でき、ヒンジを形成したことにより第
１、２構造体層の膜応力が変化することはない。また、
図１２（ｆ）の空隙間隔は第２、３犠牲層の膜厚によっ
て決定され、ヒンジを形成する上で、犠牲層の膜厚制御
が重要となるが、本発明においては、マイクロ構造体を
作製する際の空隙間隔の形成を、第１基板の凹部の深さ
により決定できるため空隙の作製が容易となった。
構造体は、真空蒸着方法により形成することが可能であ
り、従来重要であったトレンチ形状の側壁への膜形成方
法への制限がなく、この為、構造体層下部がアンダーカ
ットされない様にデバイスを設計をする必要がなく、デ
バイス設計の自由度が増した。また、図１２に示した従
来の方法においては、第１、２構造体層には、第３犠牲
層及び第３構造体層の成膜に伴う熱処理が施されるが、
本発明では、全面に膜形成することなく、且つ極めて低
温でヒンジを形成でき、ヒンジを形成したことにより第
１、２構造体層の膜応力が変化することはない。また、
図１２（ｆ）の空隙間隔は第２、３犠牲層の膜厚によっ
て決定され、ヒンジを形成する上で、犠牲層の膜厚制御
が重要となるが、本発明においては、マイクロ構造体を
作製する際の空隙間隔の形成を、第１基板の凹部の深さ
により決定できるため空隙の作製が容易となった。
【００１９】［実施例５］本実施例にて、本発明のエア
ブリッジ型構造体を用いてポリシリコン膜からなる薄膜
カンチレバー上と該薄膜カンチレバー上に設けた微小探
針からなる走査型トンネル顕微鏡（以下、「ＳＴＭ」と
いう）または原子間力顕微鏡（以下、「ＡＦＭ」とい
う）用のプローブを作製した。作製したプローブの斜視
図を図９に示す。７１は薄膜カンチレバーであり、５６
はエアブリッジ型構造体、７４は微小探針、７２及び７
３は薄膜カンチレバー上及び第２基板からなるシリコン
ブロック７５のシリコン窒化膜６１上に形成した第１及
び第２接合層である。６２はシリコンウエハを裏面から
エッチングする際にマスクとして用いた窒化シリコン膜
６２である。本発明のプローブは、微小探針７４を自由
端上に有する薄膜カンチレバー７４とシリコンブロック
７５を第１及び第２接合層７２、７３を介してエアブリ
ッジ型構造体５６が機械的に固定している構造となって
いる。
ブリッジ型構造体を用いてポリシリコン膜からなる薄膜
カンチレバー上と該薄膜カンチレバー上に設けた微小探
針からなる走査型トンネル顕微鏡（以下、「ＳＴＭ」と
いう）または原子間力顕微鏡（以下、「ＡＦＭ」とい
う）用のプローブを作製した。作製したプローブの斜視
図を図９に示す。７１は薄膜カンチレバーであり、５６
はエアブリッジ型構造体、７４は微小探針、７２及び７
３は薄膜カンチレバー上及び第２基板からなるシリコン
ブロック７５のシリコン窒化膜６１上に形成した第１及
び第２接合層である。６２はシリコンウエハを裏面から
エッチングする際にマスクとして用いた窒化シリコン膜
６２である。本発明のプローブは、微小探針７４を自由
端上に有する薄膜カンチレバー７４とシリコンブロック
７５を第１及び第２接合層７２、７３を介してエアブリ
ッジ型構造体５６が機械的に固定している構造となって
いる。
【００２０】以下、プローブの製造工程を図７、８を用
いて説明する。図７（ａ）から図７（ｃ）に第１基板上
５０に剥離層５４を介してエアブリッジ型構造体５６を
形成するまでの工程図を示す。図７（ａ）において、酸
化ガスにより熱酸化して形成した二酸化シリコン膜をパ
ターニングしたマスク層５１が形成された結晶方位面が
＜１００＞のシリコンウエハを第１基板５０として用意
する。フォトリソグラフィプロセスにより形成したフォ
トレジストをマスクとして、該マスク層１１の所望の箇
所をＨＦ水溶液によりエッチングし、シリコン基板表面
の一部を露出させた。マスク層１１は第１基板１０を結
晶軸異方性エッチングし、エアブリッジ型構造体の雌型
基板となる凹部を形成する時のマスクであり、結晶軸異
方性エッチング液に対してエッチング耐性を持つ。フォ
トレジストを剥離した後に第１基板を濃度２７％の水酸
化カリウム（ＫＯＨ）水溶液にて液温度８０℃で結晶軸
異方性エッチングし、深さ５μｍの（１１１）の結晶面
と（１００）の結晶面を底面とする凹部５３を形成し
た。
いて説明する。図７（ａ）から図７（ｃ）に第１基板上
５０に剥離層５４を介してエアブリッジ型構造体５６を
形成するまでの工程図を示す。図７（ａ）において、酸
化ガスにより熱酸化して形成した二酸化シリコン膜をパ
ターニングしたマスク層５１が形成された結晶方位面が
＜１００＞のシリコンウエハを第１基板５０として用意
する。フォトリソグラフィプロセスにより形成したフォ
トレジストをマスクとして、該マスク層１１の所望の箇
所をＨＦ水溶液によりエッチングし、シリコン基板表面
の一部を露出させた。マスク層１１は第１基板１０を結
晶軸異方性エッチングし、エアブリッジ型構造体の雌型
基板となる凹部を形成する時のマスクであり、結晶軸異
方性エッチング液に対してエッチング耐性を持つ。フォ
トレジストを剥離した後に第１基板を濃度２７％の水酸
化カリウム（ＫＯＨ）水溶液にて液温度８０℃で結晶軸
異方性エッチングし、深さ５μｍの（１１１）の結晶面
と（１００）の結晶面を底面とする凹部５３を形成し
た。
【００２１】次にマスク層５１をＨＦ水溶液によりエッ
チング除去し、凹部５３を含む第１基板５０上に剥離層
５４として、Ａｇを真空蒸着法により全面に７００Å成
膜した。次にエアブリッジ材料層５５としてＰｔ１μ
ｍ、Ａｕ０．３μｍを電子ビーム蒸着法により、連続し
て全面に成膜した（図７（ｂ））。この後フォトリソグ
ラフィプロセスとエッチングを用いて、エアブリッジ構
造体層５５及び剥離層５４をブリッジ形状にパターニン
グし、図７（ｃ）に示すエアブリッジ型構造体５６を第
１基板上に形成した。次に第２基板６０としてシリコン
ウエハを用意し、薄膜カンチレバー７１及び後工程にて
第２基板６０を裏面から結晶軸異方性エッチングする際
のマスクとなる窒化シリコン膜６１、６２を低圧ＣＶＤ
（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）にて０．５μｍ形成
した。さらに、窒化シリコン膜６１上にスパッタ法を用
いて二酸化シリコンターゲットをアルゴンイオンにより
スパッタし犠牲層となるシリコン酸化膜６３を３μｍ成
膜した。次に、低圧ＣＶＤによりポリシリコン膜を１μ
ｍ成膜し、該ポリシリコン膜にりんをイオン注入し、熱
拡散によりりんを拡散して導電性を持たせ（抵抗率０．
００１Ω／□）、フォトリソグラフィとＣＦ4を用いた
反応性イオンエッチングによりパターニングし薄膜カン
チレバー７１を形成した。前薄膜カンチレバー７１が形
成された場所の裏面の窒化シリコン膜６２の一部をフォ
トリソグラフィプロセスと反応性イオンエッチングによ
り図７（ｄ）に示すようにパターニングした。
チング除去し、凹部５３を含む第１基板５０上に剥離層
５４として、Ａｇを真空蒸着法により全面に７００Å成
膜した。次にエアブリッジ材料層５５としてＰｔ１μ
ｍ、Ａｕ０．３μｍを電子ビーム蒸着法により、連続し
て全面に成膜した（図７（ｂ））。この後フォトリソグ
ラフィプロセスとエッチングを用いて、エアブリッジ構
造体層５５及び剥離層５４をブリッジ形状にパターニン
グし、図７（ｃ）に示すエアブリッジ型構造体５６を第
１基板上に形成した。次に第２基板６０としてシリコン
ウエハを用意し、薄膜カンチレバー７１及び後工程にて
第２基板６０を裏面から結晶軸異方性エッチングする際
のマスクとなる窒化シリコン膜６１、６２を低圧ＣＶＤ
（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）にて０．５μｍ形成
した。さらに、窒化シリコン膜６１上にスパッタ法を用
いて二酸化シリコンターゲットをアルゴンイオンにより
スパッタし犠牲層となるシリコン酸化膜６３を３μｍ成
膜した。次に、低圧ＣＶＤによりポリシリコン膜を１μ
ｍ成膜し、該ポリシリコン膜にりんをイオン注入し、熱
拡散によりりんを拡散して導電性を持たせ（抵抗率０．
００１Ω／□）、フォトリソグラフィとＣＦ4を用いた
反応性イオンエッチングによりパターニングし薄膜カン
チレバー７１を形成した。前薄膜カンチレバー７１が形
成された場所の裏面の窒化シリコン膜６２の一部をフォ
トリソグラフィプロセスと反応性イオンエッチングによ
り図７（ｄ）に示すようにパターニングした。
【００２２】薄膜カンチレバーをマスクとして、シリコ
ン酸化膜６３をＨＦ水溶液によりてエッチングし、シリ
コン窒化膜６１を露出させた（図７（ｅ））。この時、
薄膜カンチレバー下部のシリコン酸化膜はアンダーカッ
ト６４され薄膜カンチレバー７１の一部が梁形状とな
る。このようにして形成した第２基板上の全面にＴｉ５
０ÅとＡｕ１０００Åを真空蒸着法により順次連続して
薄膜堆積し、該薄膜をフォトリソグラフィプロセスとエ
ッチングによりパターニングし、第１接合層７２及び第
２接合層７３を形成した（図７（ｆ））。続いて第１基
板５０上のエアブリッジ型構造体５６と第２基板６０上
の第１及び第２接合層７２、７３とを位置合わせし、接
合を行った（図８（ｇ））。接合は第１基板と第２基板
の裏面に圧力を加えて圧着する方法を用いている。これ
によりエアブリッジ型構造体のＡｕと接合層のＡｕとの
間で金属結合が形成され、接合した。つづいて、第１基
板と第２基板を当接後に剥離した。この時、剥離層５４
と第１基板５０との界面で剥離した。次にエアブリッジ
型構造体５６上の剥離層そあるＡｇを硝酸水溶液を用い
て除去し、Ｐｔ、Ａｕからなるエアブリッジ型構造体を
接合層上に転写できた（図８（ｈ））。
ン酸化膜６３をＨＦ水溶液によりてエッチングし、シリ
コン窒化膜６１を露出させた（図７（ｅ））。この時、
薄膜カンチレバー下部のシリコン酸化膜はアンダーカッ
ト６４され薄膜カンチレバー７１の一部が梁形状とな
る。このようにして形成した第２基板上の全面にＴｉ５
０ÅとＡｕ１０００Åを真空蒸着法により順次連続して
薄膜堆積し、該薄膜をフォトリソグラフィプロセスとエ
ッチングによりパターニングし、第１接合層７２及び第
２接合層７３を形成した（図７（ｆ））。続いて第１基
板５０上のエアブリッジ型構造体５６と第２基板６０上
の第１及び第２接合層７２、７３とを位置合わせし、接
合を行った（図８（ｇ））。接合は第１基板と第２基板
の裏面に圧力を加えて圧着する方法を用いている。これ
によりエアブリッジ型構造体のＡｕと接合層のＡｕとの
間で金属結合が形成され、接合した。つづいて、第１基
板と第２基板を当接後に剥離した。この時、剥離層５４
と第１基板５０との界面で剥離した。次にエアブリッジ
型構造体５６上の剥離層そあるＡｇを硝酸水溶液を用い
て除去し、Ｐｔ、Ａｕからなるエアブリッジ型構造体を
接合層上に転写できた（図８（ｈ））。
【００２３】次に、薄膜カンチレバー７１上に導電性材
料からなる微小探針を形成した。微小探針の形成法とし
ては、Ａｌｂｒｅｃｈｔ等により提案された微小探針の
形成方法（Ｔ．Ｒ．Ａｌｂｒｅｃｈｔ，ｅｔ ａｌ．，
¨Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｎｔ
ｉｌｅｖｅｒ ｓｔｙｌｉ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｔｏｍ
ｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ¨，Ｊ．Ｖａ
ｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ａ８（４），１９９
０，ｐｐ３３８６−３３９６）の一つであるオリフィス
を通じて真空蒸着法により形成する三角錐状探針の形成
法を用いた。微小探針材料としてＰｔを用いた以外は同
様の作製工程を用いて微小探針を作製し、図８（ｈ）に
示す微小探針７４を形成した。微小探針の形成法として
は、例えば、Ｆｏｃｕｓｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅ
ｅｍ法（Ｋ．Ｌ．Ｌｅｅ，ｅｔ ａｌ．，¨Ｓｕｂｍｉ
ｃｒｏｎ Ｓｉ ｔｒｅｎｃｈ ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ
ｗｉｔｈ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍｆａｂｒ
ｉｃａｔｅｄ ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ ｔｉｐ¨，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ
ｎｏｌ．，Ｂ９（６），１９９１，ｐｐ３５６２−３５
６８）を用いて作製しても良く、薄膜カンチレバー上に
形成可能な方法であればどのような方法を用いてもよ
い。次に塗布法により第２基板の上面全面にポリイミド
膜６５を塗布し、図８（ｉ）に示すように被覆した。続
いて、エチレンジアミン、ピロカテコール及び水からな
るアルカリ水溶液を用いた結晶軸異方性エッチングによ
り第２基板の裏面側からシリコンをエッチングし、シリ
コンブロック７５を形成した（図８（ｊ））。この後、
裏面側からシリコン窒化膜をＣＦ4による反応性イオン
エッチングにより除去し、薄膜カンチレバー下部の二酸
化シリコン膜をＨＦ水溶液にて除去し、最後に酸素ガス
によるプラズマエッチングによりポリイミド膜６５を除
去することにより図８（ｋ）に示すプローブを作製する
ことができた。
料からなる微小探針を形成した。微小探針の形成法とし
ては、Ａｌｂｒｅｃｈｔ等により提案された微小探針の
形成方法（Ｔ．Ｒ．Ａｌｂｒｅｃｈｔ，ｅｔ ａｌ．，
¨Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｎｔ
ｉｌｅｖｅｒ ｓｔｙｌｉ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｔｏｍ
ｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ¨，Ｊ．Ｖａ
ｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ａ８（４），１９９
０，ｐｐ３３８６−３３９６）の一つであるオリフィス
を通じて真空蒸着法により形成する三角錐状探針の形成
法を用いた。微小探針材料としてＰｔを用いた以外は同
様の作製工程を用いて微小探針を作製し、図８（ｈ）に
示す微小探針７４を形成した。微小探針の形成法として
は、例えば、Ｆｏｃｕｓｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅ
ｅｍ法（Ｋ．Ｌ．Ｌｅｅ，ｅｔ ａｌ．，¨Ｓｕｂｍｉ
ｃｒｏｎ Ｓｉ ｔｒｅｎｃｈ ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ
ｗｉｔｈ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍｆａｂｒ
ｉｃａｔｅｄ ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ ｔｉｐ¨，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ
ｎｏｌ．，Ｂ９（６），１９９１，ｐｐ３５６２−３５
６８）を用いて作製しても良く、薄膜カンチレバー上に
形成可能な方法であればどのような方法を用いてもよ
い。次に塗布法により第２基板の上面全面にポリイミド
膜６５を塗布し、図８（ｉ）に示すように被覆した。続
いて、エチレンジアミン、ピロカテコール及び水からな
るアルカリ水溶液を用いた結晶軸異方性エッチングによ
り第２基板の裏面側からシリコンをエッチングし、シリ
コンブロック７５を形成した（図８（ｊ））。この後、
裏面側からシリコン窒化膜をＣＦ4による反応性イオン
エッチングにより除去し、薄膜カンチレバー下部の二酸
化シリコン膜をＨＦ水溶液にて除去し、最後に酸素ガス
によるプラズマエッチングによりポリイミド膜６５を除
去することにより図８（ｋ）に示すプローブを作製する
ことができた。
【００２４】以上より、薄膜カンチレバーの下部の二酸
化シリコン膜がエッチバックされ薄膜カンチレバーが基
板に対してオーバーハング形状（梁形状）となった構造
体と基板を本発明のエアブリッジ型構造体５６により機
械的に接続することができた。本発明の薄膜カンチレバ
ーはエアブリッジ型構造体５６により、接合層を介して
上面より吊り下げられた構造で固定されている。これに
より、エアブリッジ型構造体により支持された位置によ
り、薄膜カンチレバーの長さが決定でき、本発明の方法
により、所望のばね定数及び共振周波数を有する薄膜カ
ンチレバーを精度よく作製することが可能である。これ
により、本実施例により、ばね定数、共振周波数等の機
械的特性の揃った作製再現性が高いプローブを作製する
ことが可能となる。
化シリコン膜がエッチバックされ薄膜カンチレバーが基
板に対してオーバーハング形状（梁形状）となった構造
体と基板を本発明のエアブリッジ型構造体５６により機
械的に接続することができた。本発明の薄膜カンチレバ
ーはエアブリッジ型構造体５６により、接合層を介して
上面より吊り下げられた構造で固定されている。これに
より、エアブリッジ型構造体により支持された位置によ
り、薄膜カンチレバーの長さが決定でき、本発明の方法
により、所望のばね定数及び共振周波数を有する薄膜カ
ンチレバーを精度よく作製することが可能である。これ
により、本実施例により、ばね定数、共振周波数等の機
械的特性の揃った作製再現性が高いプローブを作製する
ことが可能となる。
【００２５】上記、本実施例のプローブを用いた光てこ
方式のＡＦＭ装置を作製した。本装置のブロック図を図
１０に示す。ＡＦＭ装置は図９に示すプローブと、レー
ザー光８１と、薄膜カンチレバー自由端の裏面にレーザ
ー光を集光するためのレンズ８２と、薄膜カンチレバー
のたわみ変位による光の反射角の変化を検出するポジシ
ョンセンサ８３と、ポジションセンサからの信号により
変位検出を行う変位検出回路８６と、ＸＹＺ軸駆動ピエ
ゾ素子８５と、ＸＹＺ軸駆動ピエゾ素子をＸＹＺ方向に
駆動するためＸＹＺ駆動用ドライバー８７とからなる。
このＡＦＭ装置を用い、マイカからなる試料８４にプロ
ーブを接近させた後に、ＸＹＺ軸駆動ピエゾ素子のＸＹ
方向を駆動することにより試料表面のＡＦＭ像を観察し
たところ、マイカ表面のステップ像を観察することがで
きた。本発明のエアブリッジ型構造体５６は導電性材料
により作製されており、微小探針と第２接合層７３の間
の電気的接続を可能にするエアブリッジ型配線の役割も
担っている。これにより、本発明のプローブをＳＴＭに
用いることが可能となった。
方式のＡＦＭ装置を作製した。本装置のブロック図を図
１０に示す。ＡＦＭ装置は図９に示すプローブと、レー
ザー光８１と、薄膜カンチレバー自由端の裏面にレーザ
ー光を集光するためのレンズ８２と、薄膜カンチレバー
のたわみ変位による光の反射角の変化を検出するポジシ
ョンセンサ８３と、ポジションセンサからの信号により
変位検出を行う変位検出回路８６と、ＸＹＺ軸駆動ピエ
ゾ素子８５と、ＸＹＺ軸駆動ピエゾ素子をＸＹＺ方向に
駆動するためＸＹＺ駆動用ドライバー８７とからなる。
このＡＦＭ装置を用い、マイカからなる試料８４にプロ
ーブを接近させた後に、ＸＹＺ軸駆動ピエゾ素子のＸＹ
方向を駆動することにより試料表面のＡＦＭ像を観察し
たところ、マイカ表面のステップ像を観察することがで
きた。本発明のエアブリッジ型構造体５６は導電性材料
により作製されており、微小探針と第２接合層７３の間
の電気的接続を可能にするエアブリッジ型配線の役割も
担っている。これにより、本発明のプローブをＳＴＭに
用いることが可能となった。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、以上のように雌型となる第１
の基板上に形成されたエアブリッジ型構造体を第２基板
上、または／及び第２基板上に接合転写することで、犠
牲層を形成することなく、極めて容易に、かつ正確にエ
アブリッジ型構造体を製造することが可能となる。本発
明のエアブリッジ型構造体は、剥離層を形成した雌型基
板の凹部形状そのものを写した形状（ｒｅｐｌｉＣａｔ
ｅｄ ｓｈａｐｅ）を有しており、エアブリッジ型構造
体の形状再現性が高く、転写工程後のエアブリッジ型構
造体の雌型となる第１基板は繰り返し使用できるため、
製造コストの低減が図れ、著しく生産性を向上させるこ
とができる。また、本発明のエアブリッジ型構造体によ
ると、基板に対してオーバーハング形状（梁形状）とな
ったマイクロ構造体においても、マイクロ構造体下部の
犠牲層がエッチバックされ、マイクロ構造体間又はマイ
クロ構造体と基板との間を機械的に接続することが可能
となる。さらに、本発明のエアブリッジ型構造体は、金
属材料により作製することができるため、マイクロ構造
体間またはマイクロ構造体と基板との間のエアブリッジ
型配線の高密度実装が可能となる。また、本発明のエア
ブリッジ型構造体は、真空蒸着方法により形成すること
が可能であり、トレンチ形状の側壁への膜形成方法への
制限がなく、この為、デバイス設計の自由度を増すこと
ができる。また、本発明のエアブリッジ型構造体の製造
方法では、従来技術において第１の構造体層上に、ヒン
ジ等の第２の構造体を形成する際に必要とした犠牲層の
成膜及びそれに伴う熱処理を必要とせず、第２の構造体
を形成することができるため、第１の構造体層の膜応力
が変化することはなく、この膜応力の変化により構造体
層が反るという弊害を防止することができる。また、本
発明においては、マイクロ構造体を作製する際の空隙間
隔の形成を、第１基板の凹部の深さにより決定できるた
め空隙の作製が著しく容易となる。また、本発明のエア
ブリッジ型構造体により支持された薄膜カンチレバーは
接合層を介して上面より吊り下げられた構造で固定され
ており、ばね定数、共振周波数等の機械的特性の揃った
作製再現性が高いプローブを作製することが可能とな
る。
の基板上に形成されたエアブリッジ型構造体を第２基板
上、または／及び第２基板上に接合転写することで、犠
牲層を形成することなく、極めて容易に、かつ正確にエ
アブリッジ型構造体を製造することが可能となる。本発
明のエアブリッジ型構造体は、剥離層を形成した雌型基
板の凹部形状そのものを写した形状（ｒｅｐｌｉＣａｔ
ｅｄ ｓｈａｐｅ）を有しており、エアブリッジ型構造
体の形状再現性が高く、転写工程後のエアブリッジ型構
造体の雌型となる第１基板は繰り返し使用できるため、
製造コストの低減が図れ、著しく生産性を向上させるこ
とができる。また、本発明のエアブリッジ型構造体によ
ると、基板に対してオーバーハング形状（梁形状）とな
ったマイクロ構造体においても、マイクロ構造体下部の
犠牲層がエッチバックされ、マイクロ構造体間又はマイ
クロ構造体と基板との間を機械的に接続することが可能
となる。さらに、本発明のエアブリッジ型構造体は、金
属材料により作製することができるため、マイクロ構造
体間またはマイクロ構造体と基板との間のエアブリッジ
型配線の高密度実装が可能となる。また、本発明のエア
ブリッジ型構造体は、真空蒸着方法により形成すること
が可能であり、トレンチ形状の側壁への膜形成方法への
制限がなく、この為、デバイス設計の自由度を増すこと
ができる。また、本発明のエアブリッジ型構造体の製造
方法では、従来技術において第１の構造体層上に、ヒン
ジ等の第２の構造体を形成する際に必要とした犠牲層の
成膜及びそれに伴う熱処理を必要とせず、第２の構造体
を形成することができるため、第１の構造体層の膜応力
が変化することはなく、この膜応力の変化により構造体
層が反るという弊害を防止することができる。また、本
発明においては、マイクロ構造体を作製する際の空隙間
隔の形成を、第１基板の凹部の深さにより決定できるた
め空隙の作製が著しく容易となる。また、本発明のエア
ブリッジ型構造体により支持された薄膜カンチレバーは
接合層を介して上面より吊り下げられた構造で固定され
ており、ばね定数、共振周波数等の機械的特性の揃った
作製再現性が高いプローブを作製することが可能とな
る。
【図１】本発明第１のエアブリッジ型構造体の製造方法
の実施例１の作製工程を示す図である。
の実施例１の作製工程を示す図である。
【図２】本発明第１のエアブリッジ型構造体の製造方法
の実施例１の作製工程を示す図である。
の実施例１の作製工程を示す図である。
【図３】本発明第１のエアブリッジ型構造体を説明する
斜視図である。
斜視図である。
【図４】本発明第２のエアブリッジ型構造体の製造方法
の実施例３の作製工程を示す図である。
の実施例３の作製工程を示す図である。
【図５】本発明第２のエアブリッジ型構造体の製造方法
の実施例３の作製工程を示す図である。
の実施例３の作製工程を示す図である。
【図６】本発明第３のエアブリッジ型構造体の製造方法
の実施例４の作製工程を示す図である。
の実施例４の作製工程を示す図である。
【図７】本発明の実施例５のプローブの製造方法の作製
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例５のプローブの製造方法の作製
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例５で示したプローブを説明する
斜視図である。
斜視図である。
【図１０】本発明の実施例５で示したプローブを用いた
ＡＦＭ装置のブロック図である。
ＡＦＭ装置のブロック図である。
【図１１】従来例の微小探針の製造工程断面図である。
【図１２】従来例のマイクロ構造体の製造方法の主要工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【図１３】従来例のマイクロ構造体の製造方法の主要工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
１０、３０、５０：第１基板 １１、３１、３１’、５１：マスク層 １３、５３：凹部 １４、３４、５４：剥離層 １５、３５、５５：エアブリッジ材料層 １６、３６、４６、５６：エアブリッジ型構造体 ２０、６０：第２基板 ２１、２２、２３：電極配線 ２４：空隙 ３２：第１凹部 ３３：第２凹部 ６１、６２：シリコン窒化膜 ６３：シリコン酸化膜 ６４：アンダーカット領域 ６５：ポリイミド膜 ７１：薄膜カンチレバー ７２：第１接合層 ７３：第２接合層 ７４：微小探針 ７５：シリコンブロック ８１：レーザー光 ８２：レンズ ８３：ポジションセンサ ８４：試料 ８５：ＸＹＺ軸駆動ピエゾ素子 ８６：変位検出回路 ８７：ＸＹＺ駆動用ドライバー ５１１：二酸化シリコン膜 ５１２：基板 ５１３：ポリシリコン膜 ５１４：ニッケルマスク層 ５１５：金属膜 ６１０：基板 ６１１：シリコン窒化膜 ６１２：第１犠牲層 ６１３：第１構造体層 ６２２：第２犠牲層 ６２３：第２構造体層 ６３０：スライダー ６３２：第３犠牲層 ６３３：第３構造体層 ６４０：ミラー ６５０：ヒンジ ６６０：空隙
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年５月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１のエアブリッジ型構造体の製造方法
の実施例１の作製工程を示す図である。
の実施例１の作製工程を示す図である。
【図２】本発明第１のエアブリッジ型構造体の製造方法
の実施例１の作製工程を示す図である。
の実施例１の作製工程を示す図である。
【図３】本発明第１のエアブリッジ型構造体を説明する
斜視図である。
斜視図である。
【図４】本発明第２のエアブリッジ型構造体の製造方法
の実施例３の作製工程を示す図である。
の実施例３の作製工程を示す図である。
【図５】本発明第２のエアブリッジ型構造体の製造方法
の実施例３の作製工程を示す図である。
の実施例３の作製工程を示す図である。
【図６】本発明第３のエアブリッジ型構造体の製造方法
の実施例４の作製工程を示す図である。
の実施例４の作製工程を示す図である。
【図７】本発明の実施例５のプローブの製造方法の作製
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例５のプローブの製造方法の作製
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例５で示したプローブを説明する
斜視図である。
斜視図である。
【図１０】本発明の実施例５で示したプローブを用いた
ＡＦＭ装置のブロック図である。
ＡＦＭ装置のブロック図である。
【図１１】従来例の微小探針の製造工程断面図である。
【図１２】従来例のマイクロ構造体の製造方法の主要工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【符号の説明】 １０、３０、５０：第１基板 １１、３１、３１’、５１：マスク層 １３、５３：凹部 １４、３４、５４：剥離層 １５、３５、５５：エアブリッジ材料層 １６、３６、４６、５６：エアブリッジ型構造体 ２０、６０：第２基板 ２１、２２、２３：電極配線 ２４：空隙 ３２：第１凹部 ３３：第２凹部 ６１、６２：シリコン窒化膜 ６３：シリコン酸化膜 ６４：アンダーカット領域 ６５：ポリイミド膜 ７１：薄膜カンチレバー ７２：第１接合層 ７３：第２接合層 ７４：微小探針 ７５：シリコンブロック ８１：レーザー光 ８２：レンズ ８３：ポジションセンサ ８４：試料 ８５：ＸＹＺ軸駆動ピエゾ素子 ８６：変位検出回路 ８７：ＸＹＺ駆動用ドライバー ５１１：二酸化シリコン膜 ５１２：基板 ５１３：ポリシリコン膜 ５１４：ニッケルマスク層 ５１５：金属膜 ６１０：基板 ６１１：シリコン窒化膜 ６１２：第１犠牲層 ６１３：第１構造体層 ６２２：第２犠牲層 ６２３：第２構造体層 ６３０：スライダー ６３２：第３犠牲層 ６３３：第３構造体層 ６４０：ミラー ６５０：ヒンジ ６６０：空隙
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１１Ｂ 9/00 9075−5Ｄ Ｇ１１Ｂ 9/00 Ｈ０１Ｌ 29/84 Ｈ０１Ｌ 29/84 Ａ
Claims (17)
- 【請求項１】基板もしくはマイクロ構造体と接合するブ
リッジ形状のエアブリッジ型構造体の製造方法におい
て、第１基板上にエアブリッジ型構造体を形成し、第２
基板上、または／及び第２基板上に形成したマイクロ構
造体上に前記エアブリッジ型構造体を接合し転写するこ
とを特徴とするエアブリッジ型構造体の製造方法。 - 【請求項２】前記製造方法は、 第１基板の表面に凹部を形成する工程と、 前記第１基板の凹部を含む基板上に剥離層を形成する工
程と、 前記第１基板の剥離層上にエアブリッジ材料層を被覆す
る工程と、 前記エアブリッジ材料層をブリッジ形状にパターニング
しエアブリッジ型構造体を形成する工程と、 第２基板上、または／及び第２基板上に形成したマイク
ロ構造体上に接合層を形成する工程と、 前記第１基板における凹部を含む剥離層上のエアブリッ
ジ型構造体を、前記第２基板上における接合層に接合す
る工程と、 前記第１基板における剥離層とエアブリッジ型構造体の
界面で剥離を行い、前記第２基板における接合層にエア
ブリッジ型構造体を転写する工程と、 を少なくとも有することを特徴とする請求項１に記載の
エアブリッジ型構造体の製造方法。 - 【請求項３】前記マイクロ構造体が、オーバーハング形
状を有することを特徴とする請求項２に記載のエアブリ
ッジ型構造体の製造方法。 - 【請求項４】前記第１基板が、単結晶シリコン基板から
なることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１
項に記載のエアブリッジ型構造体の製造方法。 - 【請求項５】前記剥離層が、二酸化シリコンであること
を特徴とする請求項２または請求項４に記載のエアブリ
ッジ型構造体の製造方法。 - 【請求項６】前記凹部を形成する工程が、前記第１基板
の表面にシリコン結晶軸異方性エッチングにより凹部を
形成することにより行われることを特徴とする請求項４
に記載のエアブリッジ型構造体の製造方法。 - 【請求項７】前記接合層が、金属材料からなることを特
徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載のエ
アブリッジ型構造体の製造方法。 - 【請求項８】前記エアブリッジ材料層が、金属材料から
なることを特徴とする請求項２〜請求項７のいずれか１
項に記載のエアブリッジ型構造体の製造方法。 - 【請求項９】前記金属材料が、貴金属または貴金属合金
であることを特徴とする請求項８に記載のエアブリッジ
型構造体の製造方法。 - 【請求項１０】前記接合層に接合する工程が、金属材料
間の圧着による結合により達成されることを特徴とする
請求項８または請求項９に記載のエアブリッジ型構造体
の製造方法。 - 【請求項１１】エアブリッジ型構造体の形成に用いる雌
型基板であって、該雌型基板の表面に形成した雌型とな
る凹部に、エアブリッジ材料層を剥離する為の剥離層を
有することを特徴とする雌型基板。 - 【請求項１２】前記剥離層が、二酸化シリコンであるこ
とを特徴とする請求項１１に記載の雌型基板。 - 【請求項１３】基板もしくはマイクロ構造体と接合する
エアブリッジ型構造体であって、前記エアブリッジ型構
造体は第１の基板で形成された支持部を有し、該支持部
によって第２の基板上、または／及び第２の基板上に形
成したマイクロ構造体上と接合層を介して接合するよう
に構成されていることを特徴とするエアブリッジ型構造
体。 - 【請求項１４】前記エアブリッジ型構造体は、金属材料
により形成されていることを特徴とする請求項１３に記
載のエアブリッジ型構造体。 - 【請求項１５】前記金属材料は、貴金属または貴金属合
金であることを特徴とする請求項１４に記載のエアブリ
ッジ型構造体。 - 【請求項１６】基板上にビームを有するマイクロ構造体
において、請求項１３〜請求項１５のいずれか１項に記
載のエアブリッジ型構造体の支持部によって、前記ビー
ムを基板上に空隙を介して支持したことを特徴とするマ
イクロ構造体。 - 【請求項１７】薄膜カンチレバーの自由端に微小探針を
有するトンネル電流または微小力検出用のプローブにお
いて、請求項１３〜請求項１５のいずれか１項に記載の
エアブリッジ型構造体の支持部によって、薄膜カンチレ
バーを基板に対して空隙を介して支持したことを特徴と
するトンネル電流または微小力検出に用いるプローブ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8061874A JPH09229945A (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | マイクロ構造体を支持するエアブリッジ型構造体の製造方法とその雌型基板、並びに、エアブリッジ型構造体とそれを用いたマイクロ構造体およびトンネル電流または微小力検出用のプローブ |
| US08/804,407 US6013573A (en) | 1996-02-23 | 1997-02-21 | Method of manufacturing an air bridge type structure for supporting a micro-structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8061874A JPH09229945A (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | マイクロ構造体を支持するエアブリッジ型構造体の製造方法とその雌型基板、並びに、エアブリッジ型構造体とそれを用いたマイクロ構造体およびトンネル電流または微小力検出用のプローブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09229945A true JPH09229945A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=13183724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8061874A Withdrawn JPH09229945A (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | マイクロ構造体を支持するエアブリッジ型構造体の製造方法とその雌型基板、並びに、エアブリッジ型構造体とそれを用いたマイクロ構造体およびトンネル電流または微小力検出用のプローブ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6013573A (ja) |
| JP (1) | JPH09229945A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102353459A (zh) * | 2011-07-05 | 2012-02-15 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 探测器及其制造方法 |
| JP2018069440A (ja) * | 2016-10-27 | 2018-05-10 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 中空構造体の製造方法 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6492705B1 (en) * | 1996-06-04 | 2002-12-10 | Intersil Corporation | Integrated circuit air bridge structures and methods of fabricating same |
| JPH11237559A (ja) * | 1998-02-23 | 1999-08-31 | Olympus Optical Co Ltd | マイクロマニピュレータ |
| SE514042C2 (sv) * | 1998-05-08 | 2000-12-18 | Nordic Sensor Technologies Ab | Sensoranordning |
| US6429034B1 (en) * | 1999-12-16 | 2002-08-06 | Corning Incorporated | Method of making high aspect ratio features during surface micromachining |
| JP2001188187A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Sony Corp | マイクロミラー装置及びこれを用いた光ディスク装置並びにマイクロミラー装置の製造方法 |
| US6729023B2 (en) * | 2000-05-26 | 2004-05-04 | Visteon Global Technologies, Inc. | Method for making a multi-layer circuit board assembly having air bridges supported by polymeric material |
| DE10104258A1 (de) * | 2001-01-31 | 2002-08-22 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Aufbringen einer strukturierten Schicht auf ein Trägersubstrat |
| US6724067B2 (en) | 2001-04-13 | 2004-04-20 | Anadigics, Inc. | Low stress thermal and electrical interconnects for heterojunction bipolar transistors |
| WO2003017653A2 (en) * | 2001-08-17 | 2003-02-27 | Cae Inc. | Video projector and optical light valve therefor |
| US6725526B2 (en) * | 2002-01-14 | 2004-04-27 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method of forming microsuspension assemblies for direct access storage devices |
| KR100419233B1 (ko) * | 2002-03-11 | 2004-02-21 | 삼성전자주식회사 | 멤스소자 및 그의 제작방법 |
| JP2004058267A (ja) * | 2002-06-03 | 2004-02-26 | Japan Science & Technology Corp | シリコン微小細線からなる３次元構造体、その製造方法及びそれを利用した装置 |
| US20050011673A1 (en) * | 2003-07-15 | 2005-01-20 | Wong Marvin Glenn | Methods for producing air bridges |
| US6915054B2 (en) * | 2003-07-15 | 2005-07-05 | Agilent Technologies, Inc. | Methods for producing waveguides |
| US20090038382A1 (en) * | 2005-10-06 | 2009-02-12 | Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha | Probe and cantilever |
| FR2953329B1 (fr) * | 2009-12-02 | 2012-06-01 | Kfm Technology | Procede et dispositif de fabrication d'une microstructure par transfert. |
| KR102082778B1 (ko) * | 2012-08-27 | 2020-03-02 | 삼성디스플레이 주식회사 | Ｆｐｃｂ 조립체 및 그것을 채용한 평판 표시 장치 |
| US11953567B2 (en) | 2020-09-08 | 2024-04-09 | Analog Devices International Unlimited Company | Magnetic multi-turn sensor and method of manufacture |
| CN112362925B (zh) * | 2020-10-27 | 2022-05-17 | 上海泽丰半导体科技有限公司 | 一种微机电探针及制作方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4289846A (en) * | 1979-12-28 | 1981-09-15 | General Electric Company | Process for forming low-reactance interconnections on semiconductors |
| US4671852A (en) * | 1986-05-07 | 1987-06-09 | The Standard Oil Company | Method of forming suspended gate, chemically sensitive field-effect transistor |
| US5323035A (en) * | 1992-10-13 | 1994-06-21 | Glenn Leedy | Interconnection structure for integrated circuits and method for making same |
| US4808549A (en) * | 1988-05-27 | 1989-02-28 | Ford Motor Company | Method for fabricating a silicon force transducer |
| JP2741629B2 (ja) * | 1990-10-09 | 1998-04-22 | キヤノン株式会社 | カンチレバー型プローブ、それを用いた走査型トンネル顕微鏡及び情報処理装置 |
| US5219713A (en) * | 1990-12-17 | 1993-06-15 | Rockwell International Corporation | Multi-layer photoresist air bridge fabrication method |
| US5198385A (en) * | 1991-01-11 | 1993-03-30 | Harris Corporation | Photolithographic formation of die-to-package airbridge in a semiconductor device |
| US5181874A (en) * | 1991-03-26 | 1993-01-26 | Hughes Aircraft Company | Method of making microelectronic field emission device with air bridge anode |
| US5408742A (en) * | 1991-10-28 | 1995-04-25 | Martin Marietta Corporation | Process for making air bridges for integrated circuits |
| US5324683A (en) * | 1993-06-02 | 1994-06-28 | Motorola, Inc. | Method of forming a semiconductor structure having an air region |
| KR950012094A (ko) * | 1993-10-04 | 1995-05-16 | 가나이 쯔또무 | 미소부 물성정보 측정장치 |
| US5658698A (en) * | 1994-01-31 | 1997-08-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Microstructure, process for manufacturing thereof and devices incorporating the same |
-
1996
- 1996-02-23 JP JP8061874A patent/JPH09229945A/ja not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-02-21 US US08/804,407 patent/US6013573A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102353459A (zh) * | 2011-07-05 | 2012-02-15 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 探测器及其制造方法 |
| JP2018069440A (ja) * | 2016-10-27 | 2018-05-10 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 中空構造体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6013573A (en) | 2000-01-11 |
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