JPH10173306A - 形状記憶合金薄膜アクチュエータの製造方法 - Google Patents

形状記憶合金薄膜アクチュエータの製造方法

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JPH10173306A
JPH10173306A JP32709496A JP32709496A JPH10173306A JP H10173306 A JPH10173306 A JP H10173306A JP 32709496 A JP32709496 A JP 32709496A JP 32709496 A JP32709496 A JP 32709496A JP H10173306 A JPH10173306 A JP H10173306A
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shape memory
film
sma
stress
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JP32709496A
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Yoshinori Ota
好紀 太田
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体製造プロセスによって、所望形状のＳＭ
Ａ薄膜を有するアクチュエータを効率良く且つ低コスト
で一貫製造することが可能な形状記憶合金薄膜アクチュ
エータの製造方法を提供する。 【解決手段】シリコン基板２の両面に絶縁膜４，６を形
成する工程と、ＴｉＮｉ合金から成り且つ所定の内部応
力を有する下層薄膜１０及び上層薄膜１２から成る形状
記憶合金薄膜（ＳＭＡ薄膜）をシリコン基板の表面に形
成された絶縁膜４上に成膜する工程と、ＳＭＡ薄膜を結
晶化させるための結晶化熱処理工程と、ＳＭＡ薄膜に平
坦状の形状を記憶させるための形状記憶処理工程と、フ
ォトリソグラフィーによってＳＭＡ薄膜を所定形状にパ
ターニングする工程と、シリコン基板の裏面に形成され
た絶縁膜６の一部をエッチング除去する工程と、残留し
ている絶縁膜を介してシリコン基板に異方性エッチング
を施す工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、形状記憶効果を有
する形状記憶合金薄膜アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特公昭６２−１４６１９号
公報（以下、第１の従来技術という）及び特開平６−３
４０９６３号公報（以下、第２の従来技術という）に開
示されているように、形状記憶処理を施された形状記憶
合金薄膜（以下、ＳＭＡ(shapememory alloy)薄膜とい
う）を用いたアクチュエータが知られている。
【０００３】第１の従来技術のＳＭＡ薄膜は、溶解形成
した所定原子％のＴｉＮｉ合金に熱処理を施した後、機
械的に拘束した状態で時効処理を施すことによって製造
されている。
【０００４】第２の従来技術のＳＭＡ薄膜は、形状記憶
合金から成る膜をフレキシブル基材に密着形成すること
によって製造されており、膜の形状記憶効果に基づいて
当該膜と基材とが一体的に変形するように構成されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】第１及び第２の従来技
術において、ＳＭＡ薄膜は、他のアクチュエータ構成品
とは別途独立して製造されており、特に、所定の屈曲形
状を記憶するためには、所定形状の型治具に機械的に拘
束しながら数時間〜数十時間の熱処理（形状記憶処理）
を施す必要がある。
【０００６】このような形状記憶処理は、複雑な処理プ
ロセスが必要となるだけで無く、その処理作業にはある
程度の熟練を要する。このため、製造プロセスの効率化
や製品の低コスト化を実現することは困難である。
【０００７】また、従来のような機械的処理に基づく形
状記憶処理によれば、使用目的に対応したアクチュエー
タの高精密な小型化には限界があると共に、微小形状の
ＳＭＡ薄膜に対する形状記憶処理は極めて困難となる。
【０００８】更に、かかる機械的処理に基づく形状記憶
処理では、熱処理条件の最適化を確保しつつ製品の再現
性を一定レベルに維持させることは極めて困難である。
この場合、例えば半導体製造プロセス（具体的には、プ
レーナープロセス）を用いれば、微小形状のＳＭＡ薄膜
を有するアクチュエータを効率良く且つ低コストで一貫
製造することは技術的に可能であると考えられる。しか
しながら、このような技術は現在提案されていない。
【０００９】そこで、本発明の目的は、半導体製造プロ
セスによって、所望形状のＳＭＡ薄膜を有するアクチュ
エータを効率良く且つ低コストで一貫製造することが可
能な形状記憶合金薄膜アクチュエータの製造方法を提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の形状記憶合金薄膜アクチュエータの
製造方法は、基板の両面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成
工程と、所定の合金材料から成り且つ所定の内部応力を
有する形状記憶合金薄膜を前記基板の表面に形成された
前記絶縁膜上に成膜する成膜工程と、前記形状記憶合金
薄膜を結晶化させるための結晶化熱処理工程と、前記形
状記憶合金薄膜に形状記憶処理を施す形状記憶処理工程
と、前記形状記憶合金薄膜を所定形状にパターニングす
るパターニング工程と、前記基板の裏面に形成された前
記絶縁膜の一部をエッチング除去する工程と、前記基板
の裏面に残留した前記絶縁膜を介して前記基板をエッチ
ングする工程とを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
に係る形状記憶合金薄膜アクチュエータについて、図１
〜図５を参照して説明する。図１には、本実施の形態の
形状記憶合金薄膜アクチュエータを適用した片持ち梁型
アクチュエータの構成が示されている。
【００１２】図１に示すように、本実施の形態に適用し
た片持ち梁型アクチュエータは、支持部１４と、この支
持部１４から延出した形状記憶合金薄膜（以下、ＳＭＡ
薄膜という）から成る略Ｕ字状の片持ち梁８とを備えて
いる。なお、ＳＭＡ薄膜としては、例えばＣｕ系合金や
ＴｉＮｉ合金を選択することができるが、本実施の形態
では、その一例として、ＴｉＮｉ合金から成るＳＭＡ薄
膜を適用する。
【００１３】片持ち梁８は、支持部１４から延出し且つ
先端部８ａで一体化した２本のビーム８ｂを備えてお
り、所定方向に可逆的に形状変化するように、二方向の
形状記憶効果を有している。この場合、可逆的動作特性
の一例として、本実施の形態に適用した片持ち梁８は、
室温まで冷却することによって下方又は上方に湾曲し
（図１（ａ），（ｂ）参照）、室温以上に加熱すること
によって形状記憶した平坦状に回復する（図１（ｃ）参
照）。
【００１４】図２には、上述したような可逆的動作特性
を有する形状記憶合金薄膜アクチュエータの製造プロセ
スが示されている。なお、この製造プロセスを介して製
造される片持ち梁８は、その一例として、互いに所定の
内部応力（例えば、圧縮応力又は引張応力）を有する上
層薄膜１２及び下層薄膜１０から成る２層構造のＳＭＡ
薄膜となっているものとする。この場合、ＳＭＡ薄膜を
構成する上層薄膜１２及び下層薄膜１０の内部応力の種
類や大きさ等は、適宜選択的に設定することが可能であ
る。また、室温状態において片持ち梁８を予め設定した
湾曲状態（図１（ａ），（ｂ）参照）に変形させること
ができるように、上層薄膜１２及び下層薄膜１０は、相
互にバイアスバネとしての機能を有している。また、こ
の製造プロセスでは、その一例として、上層薄膜１２及
び下層薄膜１０は、共に、ＴｉＮｉ合金によって形成す
ることとする。
【００１５】以下に、形状記憶合金薄膜アクチュエータ
の製造プロセスを説明するが、この製造方法によって発
明の内容が特定されるものではなく、片持ち梁８の構成
として、上層薄膜１２及び下層薄膜１０のいずれか一方
の薄膜を内部応力を有する金属薄膜や絶縁薄膜等で形成
しても後述するような効果を奏する。従って、本発明に
適用した形状記憶合金薄膜は、ＳＭＡ薄膜と他の材料か
ら成る薄膜とから成る場合も含めた概念を意味してい
る。
【００１６】まず、図２（ａ）に示すように、（１０
０）の結晶面を有し且つ厚さ３００〜５００μｍ程度の
シリコン基板２の両面に厚さ０．４μｍ程度の絶縁膜
４，６を形成する（絶縁膜形成工程）。
【００１７】なお、これら絶縁膜４，６のうち、片持ち
梁８を形成する側の絶縁膜４として、例えば、熱酸化膜
又は低応力窒化シリコン膜（低応力ＳｉＮ膜）や双方の
複合膜を適用することが可能であるが、本実施の形態で
は、その一例として、柔軟性を有する低応力ＳｉＮ膜４
を適用する。また、他方の絶縁膜６は、後述する異方性
エッチング時のマスクとして用いるため、以下の説明で
は、この他方の絶縁膜を単にマスク６と称する。
【００１８】絶縁膜形成工程終了後、図２（ｂ）に示す
ように、例えばスパッタリングによって、絶縁膜（低応
力ＳｉＮ膜）４上にＴｉＮｉ合金から成る下層薄膜１０
を厚さ５μｍ程度成膜した後、この下層薄膜１０上にＴ
ｉＮｉ合金から成る上層薄膜１２を厚さ２μｍ程度成膜
する（成膜工程）。
【００１９】この成膜工程では、上層薄膜１２及び下層
薄膜１０の内部応力（例えば、圧縮応力又は引張応力）
や組成を任意に設定することが可能である。例えば、上
層薄膜１２及び下層薄膜１０の内部応力を変化させる方
法としては、図３（ａ）に示すように、成膜時のアルゴ
ンガス圧（以下、Ａｒ圧力という）を変化させる方法が
知られている。この場合、Ａｒ圧力を１．０〜８．０mt
orrまで変化させると、４．５mtorr を境にして、高圧
力側で引張応力、低圧力側で圧縮応力が与えられる。な
お、図３（ａ）には、室温状態、供給電力を０．２５ｋ
Ｗ、ＴｉＮｉ合金ターゲットと上層薄膜１２（又は下層
薄膜１０）との間の距離を５０ｍｍに夫々設定した場合
において、Ａｒ圧力と内部応力との関係が示されてい
る。
【００２０】このような現象は、アトミックピーニング
効果(atomic peening effect) と呼ばれる現象が反映さ
れたものと言える。アトミックピーニング効果とは、成
膜中にＴｉＮｉ合金ターゲットを叩いたアルゴンガス中
のアルゴン原子が、一部中性化して、成膜中の上層薄膜
１２（又は下層薄膜１０）の表面を叩く現象である。
【００２１】具体的には、４．５mtorr よりも高いＡｒ
圧力の場合、ＴｉＮｉ合金ターゲットから反射したアル
ゴン原子は、上層薄膜１２（又は下層薄膜１０）の表面
に到達するまでに散乱する確率が高くなる関係上、低い
エネルギのアルゴン原子が成膜中の上層薄膜１２（又は
下層薄膜１０）の表面を叩く。この場合、アルゴン原子
によって上層薄膜１２（又は下層薄膜１０）の表面の原
子に与える影響が少なくなるため、内部応力は引張応力
となる。これに対して、低いＡｒ圧力の場合、ＴｉＮｉ
合金ターゲットから反射したアルゴン原子は、上層薄膜
１２（又は下層薄膜１０）の表面に到達するまでに散乱
する確率が低くなる関係上、高いエネルギを維持した状
態で成膜中の上層薄膜１２（又は下層薄膜１０）の表面
を叩く。この場合、アルゴン原子が上層薄膜１２（又は
下層薄膜１０）の内部に入り込むと同時に、アルゴン原
子によって上層薄膜１２（又は下層薄膜１０）の表面の
原子が膜内部に押し込まれる。このため、上層薄膜１２
（又は下層薄膜１０）は緻密な膜となり、その内部応力
は圧縮応力となる。
【００２２】また、内部応力を変化させる他の方法とし
て、例えば、ＴｉＮｉ合金ターゲットと上層薄膜１２
（又は下層薄膜１０）との間の距離を変化させても良
い。この場合、距離を長くすると、アルゴン原子が上層
薄膜１２（又は下層薄膜１０）の表面に到達するまでに
散乱する確率が高くなるため、内部応力は引張応力とな
り得る。一方、距離を短くすると、アルゴン原子が上層
薄膜１２（又は下層薄膜１０）の表面に到達するまでに
散乱する確率が低くなるため、内部応力は圧縮応力とな
り得る。
【００２３】このような成膜工程において、本実施の形
態では、その一例として、上層薄膜１２の内部応力が圧
縮応力となり且つ下層薄膜１０の内部応力が引張応力と
なり、上層薄膜１２及び下層薄膜１０が同一組成となっ
た場合を想定する。
【００２４】この場合、上記内部応力の変化方法によっ
て圧縮応力を引張応力よりも所望量だけ大きく設定する
と、圧縮応力と引張応力との間の相互作用に基づいて、
アクチュエータ完成時に室温状態において、片持ち梁８
は、図１（ａ）で示すように、所望量の下向き湾曲形状
となり得る。これに対して、圧縮応力を引張応力よりも
所望量だけ小さく設定すると、圧縮応力と引張応力との
間の相互作用に基づいて、アクチュエータ完成時に室温
状態において、片持ち梁８は、図１（ｂ）で示すよう
に、所望量の上向き湾曲形状となり得る。
【００２５】以下の製造プロセスでは、その一例とし
て、アクチュエータ完成時に片持ち梁８が、室温状態に
おいて、図１（ａ）で示すような下向き湾曲形状となる
場合について説明を加える。
【００２６】成膜工程終了後、上層薄膜１２及び下層薄
膜１０には、結晶化させるための熱処理（結晶化熱処
理）及び平坦状の形状を記憶させるための熱処理（形状
記憶処理）が施される（熱処理工程）。
【００２７】この熱処理工程は、通常、上層薄膜１２及
び下層薄膜１０の成膜が終了した後に一括して行われる
ことになる。しかしながら、特に結晶化熱処理は、上記
の成膜工程中において、上層薄膜１２の成膜前に、下層
薄膜１０に対して行うことが好ましい。通常、ＴｉＮｉ
合金薄膜に対する結晶化熱処理は、４８０℃以上の高温
で行われる。このため、上層薄膜１２及び下層薄膜１０
に一括して結晶化熱処理を施すと、上層薄膜１２の内部
応力が緩和されてしまう場合があり、この場合、有効に
バイアスバネとしての機能を発揮できなくなるおそれが
あるからである。従って、高温の熱処理となる結晶化熱
処理終了後に上層薄膜１２を成膜することが有効な方法
と考えられる。
【００２８】また、上記同様の理由によって、上記熱処
理工程（結晶化熱処理及び形状記憶処理）は、上記の成
膜工程中において、上層薄膜１２の成膜前に、下層薄膜
１０に対して行うことが好ましい。通常、ＴｉＮｉ合金
薄膜に対する形状記憶処理は、４００〜５００℃の温度
で数時間〜数十時間に亘って行われるため、上層薄膜１
２及び下層薄膜１０に一括して上記熱処理を施すと、上
層薄膜１２の内部応力が緩和されてしまう場合があるか
らである。
【００２９】熱処理工程終了後、図２（ｃ）に示すよう
に、フォトリソグラフィーによって上層薄膜１２及び下
層薄膜１０を略Ｕ字状の片持ち梁形状（図１参照）にパ
ターニングすると共に、マスク６の一部を除去してシリ
コン基板２を露出させる（フォトリソグラフィー工
程）。なお、このフォトリソグラフィー処理は、面方向
〈１１０〉に沿って行われる。
【００３０】続いて、図２（ｄ）に示すように、残留し
ているマスク６を介してシリコン基板２に異方性エッチ
ング処理を施す。この場合、絶縁膜（低応力ＳｉＮ膜）
４は、異方性エッチング溶液にほとんど溶解しないた
め、絶縁膜（低応力ＳｉＮ膜）４が露出した時点でシリ
コン基板２に対する異方性エッチング処理は自動的に停
止する。
【００３１】最後に、図２（ｅ）に示すように、ドライ
エッチング（例えば、反応性イオンエッチング等）によ
って絶縁膜（低応力ＳｉＮ膜）４の一部及びマスク６を
除去する。この結果、上層薄膜１２及び下層薄膜１０か
ら成るＳＭＡ薄膜製の片持ち梁８と、この片持ち梁８を
支持する支持部１４とから成る形状記憶合金薄膜アクチ
ュエータが完成する。
【００３２】このような製造プロセスによれば、上層薄
膜１２の圧縮応力が下層膜膜１０の引張応力よりも所望
量だけ大きく設定されているため、アクチュエータ完成
時に室温状態において、片持ち梁８は、図１（ａ）で示
すような下向き湾曲形状を成す。即ち、上層薄膜１２及
び下層薄膜１０から成るＴｉＮｉ合金製ＳＭＡ薄膜は、
室温状態においてマルテンサイト相（低温相）、或い
は、ロンボーヘドラル(Rhombohedral)結晶構造となる。
この結果、片持ち梁８は、図１（ａ）で示すような下向
き湾曲形状を成す。
【００３３】この状態において、片持ち梁８の基端に形
成された一対の電極パッド１６（図１参照）に所定の電
圧を印加して一対のビーム８ｂを加熱すると、ＴｉＮｉ
合金製ＳＭＡ薄膜が加熱されることによって、このＴｉ
Ｎｉ合金製ＳＭＡ薄膜は、オーステナイト相（高温相）
に変態する。この結果、ＴｉＮｉ合金製ＳＭＡ薄膜の形
状記憶効果に基づいて、片持ち梁８は、図１（ｃ）に示
すような平坦形状に回復する。
【００３４】従って、本実施の形態の形状記憶合金薄膜
アクチュエータによれば、所定周期で電圧印加を繰り返
すことによって、片持ち梁８を周期的に揺動させること
が可能となる。なお、片持ち梁８の先端部８ａを反射ミ
ラーとして兼用することによって、本実施の形態の形状
記憶合金薄膜アクチュエータを光偏向器として用いるこ
とが可能である。ＴｉＮｉ合金薄膜は、波長６３３ｎｍ
の光に対する反射率が約５０％であるため、高い光反射
率を確保する場合には、ＴｉＮｉ合金薄膜上にＣｒ製接
着層を介してＡｕ層を堆積させることが好ましい。
【００３５】このように本実施の形態によれば、所望形
状のＳＭＡ薄膜を有するアクチュエータを効率良く且つ
低コストで一貫製造することが可能な形状記憶合金薄膜
アクチュエータの製造方法を提供することが可能とな
る。
【００３６】上述した例では、上層薄膜１２の内部応力
が圧縮応力となり且つ下層薄膜１０の内部応力が引張応
力となった場合について説明したが、上記成膜工程時の
内部応力の変化方法によって、例えば、上層薄膜１２の
内部応力を引張応力とし且つ下層薄膜１０の内部応力を
圧縮応力としても上記同様の作用効果を奏する。ただ
し、この場合には、片持ち梁８は、室温状態において図
１（ｂ）に示すような上向き湾曲形状を成し、加熱状態
において図１（ｃ）に示すような平坦形状に回復するこ
とになる。
【００３７】このように上層薄膜１２と下層薄膜１０の
内部応力の組み合わせは、任意に選択することが可能で
ある。例えば、上層薄膜１２の内部応力を無応力とし且
つ下層薄膜１０の内部応力を圧縮応力又は引張応力とし
ても良い。反対に、上層薄膜１２の内部応力を圧縮応力
又は引張応力とし且つ下層薄膜１０の内部応力を無応力
としても良い。また、上層薄膜１２の内部応力を圧縮応
力又は引張応力とし且つ下層薄膜１０の内部応力を圧縮
応力又は引張応力としても良い。
【００３８】特に、上層薄膜１２の内部応力を圧縮応力
とし且つ下層薄膜１０の内部応力を引張応力とする場
合、逆に、上層薄膜１２の内部応力を引張応力とし且つ
下層薄膜１０の内部応力を圧縮応力とする場合、室温状
態での片持ち梁８の湾曲量を大きくすることができる。
このため、形状記憶合金薄膜アクチュエータの偏向角を
大きくすることが可能となる。
【００３９】このような内部応力と片持ち梁８の湾曲量
即ちたわみ量との間の関係は、以下のストーニ・ホフマ
ン(Stoney-Hoffman)の関係式によって表される。なお、
この関係式は、その一例として、下層薄膜１０を基板と
し、上層薄膜１２を薄膜として定義されている。
【００４０】 σ＝［Ｅｂ2 ／｛３（１−ν）Ｌ2 ・ｄ｝］・δ σ；薄膜の内部応力 Ｅ；基板のヤング率 ｂ；基板の厚さ ν；基板のポアソン比 Ｌ；基板の長さ ｄ；薄膜の厚さ δ；片持ち梁の先端部のたわみ量 具体例として、無応力の基板即ち下層薄膜１０上に、圧
縮応力又は引張応力を有する上層薄膜１２を成膜して成
る片持ち梁８において、Ｅ＝４２ＧＰａ、ｂ＝５μｍ、
ν＝０．３、Ｌ＝５ｍｍ、ｄ＝０．５μｍ、δ＝３ｍｍ
とすると、上層薄膜１２の内部応力σは、σ＝１２０Ｍ
Ｐａと算出される。この場合、約３０°の偏向角に対応
する。
【００４１】また、上記実施の形態では、上層薄膜１２
及び下層薄膜１０を共にＴｉＮｉ合金で形成したが、例
えば、上層薄膜１２及び下層薄膜１０のいずれか一方の
薄膜をＴｉＮｉ合金以外の金属で形成しても良い。
【００４２】図３（ｂ）には、クロム（Ｃｒ），ステン
レススチール（ＳＳ），モリブデン（Ｍｏ），タンタル
（Ｔａ）等の種々の金属薄膜の成膜時のアルゴンガス圧
と内部応力との関係が示されている。なお、この関係
は、ホフマン(D.W.Hoffman) が提唱した文献「Effects
of substrate orientation and rotation on internals
tresses in sputtered metal films, J.Vac.Sci.Techno
l.,16(2),1979,pp.134-137.」に記載されている。
【００４３】この文献には、ＴｉＮｉ合金のデータは記
載されていないが、出願人の実験によれば（図３（ａ）
参照）、ＴｉＮｉ合金薄膜の圧縮応力は、その最大値が
−１２０ＭＰａであった。なお、成膜の内部応力は、ス
パッタ条件やスパッタ機種によって相違し、他の機種で
成膜したＴｉＮｉ合金薄膜の最大圧縮応力は、−２４０
ＭＰａであった。
【００４４】しかしながら、大きな力量のＳＭＡ薄膜が
要求される場合、例えば、下層薄膜１０の厚さを大きく
する必要上、上層薄膜１２の厚さを大きくしなければな
らない。
【００４５】これに対して、図３（ｂ）に示されている
ように、圧縮圧力が−１ＧＰａを越える金属材料が知ら
れており、特に、モリブデン（Ｍｏ）の圧縮応力は、−
２ＧＰａを越える。
【００４６】従って、膜厚を増加させること無くバイア
スバネとして大きな力を発揮させるためには、モリブデ
ン（Ｍｏ）等のＴｉＮｉ合金以外の金属を用いることが
有効であることが分かる。
【００４７】実際、成膜時のアルゴンガス圧を２．０mt
orr に設定し且つモリブデンターゲットを用いて成膜し
たＭｏ薄膜の内部応力を測定すると、−６４０ＭＰａの
大きな圧縮応力を与えることができた。また、タングス
テン（Ｗ）ターゲットを用いて同様の実験を行ったとこ
ろ、Ｗ薄膜に−１．５ＧＰａの大きな圧縮応力を与える
ことができた。
【００４８】また、上記実施の形態では、上層薄膜１２
及び下層薄膜１０を共にＴｉＮｉ合金で形成したが、例
えば、上層薄膜１２及び下層薄膜１０のいずれか一方の
薄膜を絶縁材料で形成しても良い。
【００４９】例えば、ＴｉＮｉ合金製下層薄膜１０上に
所定の引張応力を有する金属製上層薄膜１２を成膜する
場合、図３（ａ），（ｂ）から明らかなように、成膜時
のアルゴンガス圧（Ａｒ圧力）を高める必要がある。こ
の場合、上記アトミックピーニング効果によって、成膜
中の上層薄膜１２に入射するアルゴン原子のエネルギが
小さくなる。このため、成膜後の上層薄膜１２は、疎な
膜即ち脆い膜となる。しかしながら、ＳＭＡ薄膜は、ア
クチュエータとしての機械的運動を伴うため、上層薄膜
１２には、高い靭性が要求される。
【００５０】これを満足する材料としては、例えば、Ｌ
Ｐ−ＣＶＤ法（減圧化学気相堆積法）によって形成した
シリコンナイトライドが好ましい。シリコンナイトライ
ドから成る薄膜（上層薄膜１２）を成膜する場合、原料
ガスとしては、ジクロールシラン（ＳｉＣｌ2 Ｈ2 ）と
アンモニア（ＮＨ3 ）が用いられる。特に、通常の組成
のＳｉ3 Ｎ4 を得るためには、流量比がＮＨ3 ／ＳｉＣ
ｌ2 Ｈ2 ＝５程度のＮＨ3 過剰の条件で成膜処理が行わ
れる。
【００５１】また、ＳｉＣｌ2 Ｈ2 ＝３０sccm、ＮＨ3
＝１５０sccmという条件で成膜したＳｉ3 Ｎ4 の内部応
力は、１ＧＰａを越える引張応力となることが知られて
いる（田畑氏等の文献「薄膜ダイヤフラムを有するマイ
クロ圧力センサの感度解析、電学論Ｅ，１１６巻４号，
平成８年、pp.149-155．」或いは「MechanicalProperty
Measurements of Thin Films Using Load-Deflection
of CompositeRectangular Membranes, Sensors and Act
uators, 20（1989）, pp.135-141．」参照）。
【００５２】また、シリコンナイトライドから成る薄膜
の内部応力を低減する方法としては、ＮＨ3 ／ＳｉＣｌ
2 Ｈ2 の流量比を小さく設定することが効果的であるこ
とが知られている（ベック(P.A.Beck)等の文献「LOW ST
RESS SILICON NITRIDE ANDPOLYSILICON FILMS FOR MICR
OMACHINING APPLICATIONS, Stanford University.」参
照）。このようにＮＨ3 ／ＳｉＣｌ2 Ｈ2 の流量比を小
さく設定すると、シリコンナイトライドの組成がＳｉ r
ich 側に変化するため、薄膜の内部応力を低減させるこ
とができる。この場合、ポリシリコン（多結晶シリコ
ン）薄膜は、−１６０〜−１８０ＭＰａの圧縮応力を有
するため（上記田畑等の文献参照）、シリコンナイトラ
イドのシリコン含有量を増加させることによって、１Ｇ
Ｐａレベルの強い引張応力を緩和させることが可能とな
る。
【００５３】図３（ｃ）には、温度７９０℃、圧力０．
３torr、ＳｉＣｌ2 Ｈ2 ＝３０sccmに固定した状態にお
いて、アンモニアガスの流量を１５０sccmから３sccmま
で変化させた際のＳｉＮの内部応力の実測値が示されて
いる。図３（ｃ）から明らかなように、流量比が（ＮＨ
3 ／ＳｉＣｌ2 Ｈ2 ）＜１の領域では、ＳｉＮの引張応
力が急速に減少することが分かる。従って、引張応力の
制御性が良い点及びＳｉＮから成る薄膜がガラス質であ
るため機械的柔軟性に富んでいる点を考慮すると、上層
薄膜１２の材料としては、ＳｉＮが適していると判断さ
れる。
【００５４】また、上記実施の形態では、上層薄膜１２
及び下層薄膜１０が同一組成となった場合について説明
したが、相互に異なる組成で形成しても良い。なお、こ
の場合、上層薄膜１２及び下層薄膜１０は、共に、Ｔｉ
Ｎｉ合金から成るＳＭＡ薄膜であるものとする。
【００５５】具体例として、上層薄膜１２は、Ti-55at.
％NiからTi-50at.％Niの範囲の組成を有するNi rich な
ＳＭＡ薄膜となることが好ましく、この場合、下層薄膜
１０は、Ti-45at.％NiからTi-50at.％Niの範囲の組成を
有するTi rich なＳＭＡ薄膜となることが好ましい。ま
た、上層薄膜１２が、Ti-45at.％NiからTi-50at.％Niの
範囲の組成を有するTi rich なＳＭＡ薄膜となる場合に
は、下層薄膜１０は、Ti-55at.％NiからTi-50at.％Niの
範囲の組成を有するNi rich なＳＭＡ薄膜となることが
好ましい。
【００５６】図４には、Ni rich なＳＭＡ薄膜（同図
（ａ）参照）及びTi rich なＳＭＡ薄膜（同図（ｂ）参
照）の内部応力に起因するたわみ量が夫々示されてい
る。この場合、ＳＭＡ薄膜は、共に、厚さ０．４μｍの
低応力ＳｉＮで絶縁されたＳｉ基板（厚さ３００μｍ、
直径４インチ）上に成膜されているものとする。なお、
同図（ａ）に示された薄膜の成膜条件は、Ａｒ圧力が
２．２mtorr 、印加電圧が０．３３ｋＶ、印加電流が
０．８５Ａであり、一方、同図（ｂ）に示された薄膜の
成膜条件は、Ａｒ圧力が２．５mtorr 、印加電圧が０．
３５ｋＶ、印加電流が０．８５Ａである。
【００５７】また、図４（ａ），（ｂ）において、符号
１８で示す特性曲線は、成膜前のＳｉ基板自体の初期の
たわみ量（“初期たわみ量”という）の変化を示し、符
号２０で示す特性曲線は、成膜後のＳｉ基板自体のたわ
み量（“後期たわみ量”という）の変化を示し、符号２
２で示す特性曲線は、後期たわみ量から初期たわみ量を
差し引いた量即ち成膜したＳＭＡ薄膜の内部応力に起因
したＳｉ基板の正味のたわみ量（“正味たわみ量”とい
う）を示している。
【００５８】この正味たわみ量２２に基づいてＳＭＡ薄
膜の内部応力を計算する場合、以下のストーニィ(Stone
y)の式が用いられる。 σ＝｛Ｅ／（１−ν）ｈ2 ｝／６Ｒｔ σ；薄膜の内部応力 Ｅ；Ｓｉ基板のヤング率 ν；Ｓｉ基板のポアソン比 ｈ；Ｓｉ基板の厚さ Ｒ；Ｓｉ基板の曲率半径 ｔ；膜厚 図４（ａ）に示された正味たわみ量２２が上に凸状とな
っていることから、成膜されたＳＭＡ薄膜の内部応力
は、圧縮応力となり、その値σは、上記ストーニィの式
からσ＝−５０．２ＭＰａとなる。
【００５９】これに対して、図４（ｂ）に示された正味
たわみ量２２が上に凹状となっていることから、成膜さ
れたＳＭＡ薄膜の内部応力は、引張応力となり、その値
σは、上記ストーニィの式からσ＝１４３．８ＭＰａと
なる。
【００６０】このように組成の異なる薄膜を積層するこ
とによっても、ＳＭＡ薄膜に圧縮応力又は引張応力を与
えることができる。この結果、上記実施の形態と同様
に、室温状態で上方又は下方に湾曲（図１（ａ），
（ｂ）参照）させ、室温以上に加熱することによって形
状記憶した平坦状に回復（図１（ｃ）参照）させること
が可能な二方向の形状記憶効果を有する形状記憶合金薄
膜アクチュエータを実現することができる。
【００６１】また、上記実施の形態では、上層薄膜１２
及び下層薄膜１０から成る２層構造のＳＭＡ薄膜を有す
る片持ち梁８を適用しているが、図５に示すように、単
一の層から成り且つその厚さＴ方向に応力分布を与えた
ＳＭＡ薄膜を用いても良い。
【００６２】なお、同図（ａ），（ｆ）には、夫々、Ｓ
ＭＡ薄膜の断面が示されており、同図（ｂ），（ｃ），
（ｄ），（ｅ）には、夫々、ＳＭＡ薄膜の厚さＴ方向に
沿って段階的に内部応力を変化させた状態が示されてお
り、同図（ｇ），（ｈ），（ｉ），（ｊ）には、夫々、
ＳＭＡ薄膜の厚さＴ方向に沿って連続的に内部応力を変
化させた状態が示されている。
【００６３】図５（ｂ），（ｇ）に示すように、単一の
ＳＭＡ薄膜から成る片持ち梁８の上側から下側に向かっ
て圧縮応力を段階的（同図（ｂ）参照）又は連続的（同
図（ｇ）参照）に減少させた場合、シリコン基板２上に
絶縁膜４を介して形成した片持ち梁８は、室温状態で下
向き湾曲形状を成す（同図（ｋ）参照）。
【００６４】図５（ｃ），（ｈ）に示すように、ＳＭＡ
薄膜の上側から下側に向かって引張応力を段階的（同図
（ｃ）参照）又は連続的（同図（ｈ）参照）に減少させ
た場合、片持ち梁８は、室温状態で上向き湾曲形状を成
す（同図（ｌ）参照）。
【００６５】図５（ｄ），（ｉ）に示すように、ＳＭＡ
薄膜の上側から下側に向かって引張応力を段階的（同図
（ｄ）参照）又は連続的（同図（ｉ）参照）に増加させ
た場合、片持ち梁８は、室温状態で下向き湾曲形状を成
す（同図（ｍ）参照）。
【００６６】図５（ｅ），（ｊ）に示すように、ＳＭＡ
薄膜の上側から下側に向かって圧縮応力を段階的（同図
（ｄ）参照）又は連続的（同図（ｉ）参照）に増加させ
た場合、片持ち梁８は、室温状態で上向き湾曲形状を成
す（同図（ｎ）参照）。
【００６７】このようにＳＭＡ薄膜自体に応力分布を与
えることによって、積層膜相互の内部応力作用（上記実
施の形態参照）を用いること無く、室温状態でＳＭＡ薄
膜を湾曲させ、加熱することによってＳＭＡ薄膜を形状
記憶された平坦状に回復させることができる。
【００６８】次に、本発明の第２の実施の形態に係る形
状記憶合金薄膜アクチュエータについて、図６を参照し
て説明する。図６には、本実施の形態の形状記憶合金薄
膜アクチュエータを適用した両持ち梁型アクチュエータ
の構成が示されている。
【００６９】図６に示すように、本実施の形態に適用し
た両持ち梁型アクチュエータは、支持部２４と、その両
端が支持部２４に支持された二方向性ＳＭＡ薄膜から成
る略長方形状の両持ち梁２６とを備えている。なお、Ｓ
ＭＡ薄膜としては、本実施の形態では、その一例とし
て、ＴｉＮｉ合金から成るＳＭＡ薄膜を適用する。
【００７０】支持部２４は、第１の実施の形態と同様
に、シリコン基板２８上に絶縁膜３０を成膜して構成さ
れており、その中央部分には、シリコン基板２８から絶
縁膜３０を貫通して形成された矩形状の開口３２が設け
られている。なお、絶縁膜３０としては、例えば、熱酸
化膜又は低応力窒化シリコン膜（低応力ＳｉＮ膜）や双
方の複合膜を適用することが可能であるが、本実施の形
態では、その一例として、柔軟性を有する低応力ＳｉＮ
膜３０を適用する。
【００７１】両持ち梁２６は、支持部２４の開口３２を
横断して設けられており、その両端は、絶縁膜（低応力
ＳｉＮ膜）３０上に支持されている。このような構成を
有する両持ち梁型アクチュエータは、第１の実施の形態
と略同様の製造プロセスによって製造される。
【００７２】具体的には、シリコン基板２８上に絶縁膜
（低応力ＳｉＮ膜）３０を成膜した後、ＳＭＡ薄膜を成
膜する際に所定の内部応力（例えば、圧縮応力又は引張
応力）が設定される。なお、本実施の形態では、ＳＭＡ
薄膜から成る両持ち梁２６に圧縮応力が与えられた場合
について説明する。この後、ＳＭＡ薄膜には、結晶化さ
せるための熱処理（結晶化熱処理）及び平坦状に形状記
憶するための熱処理（形状記憶処理）が施される。次
に、フォトリソグラフィーによってＳＭＡ薄膜を略長方
形の両持ち梁形状にパターニングする。続いて、図示し
ないマスクを介してシリコン基板２８に異方性エッチン
グを施した後、絶縁膜（低応力ＳｉＮ膜）３０にドライ
エッチング (例えば、反応性イオンエッチング(RIE))を
施す。この結果、支持部２４の中央部分に矩形状の開口
３２が形成され、同時に、この開口３２を横断して支持
された両持ち梁２６を備えたアクチュエータが完成す
る。
【００７３】このような製造プロセスによれば、ＳＭＡ
薄膜に圧縮応力が設定されているため、アクチュエータ
完成時に室温状態において、両持ち梁２６は、図６
（ａ）に示すように、上向きアーチ形状を成す。
【００７４】この状態において、両持ち梁２６の両端に
形成された一対の電極パッド３４に所定の電圧を印加し
てＳＭＡ薄膜を加熱すると、このＴｉＮｉ合金製ＳＭＡ
薄膜は、オーステナイト相（高温相）に変態する。この
結果、ＴｉＮｉ合金製ＳＭＡ薄膜の形状記憶効果に基づ
いて、両持ち梁２６は、図６（ｂ）に示すような平坦形
状に回復する。
【００７５】従って、本実施の形態の形状記憶合金薄膜
アクチュエータによれば、所定周期で電圧印加を繰り返
すことによって、両持ち梁２６を周期的に変形させるこ
とが可能となる。なお、両持ち梁２６の略中央部分を反
射ミラーとして兼用することによって、本実施の形態の
形状記憶合金薄膜アクチュエータを光偏向器として用い
ることが可能である。具体的には、図６（ｃ）に示すよ
うに、半導体レーザ３６からの照射位置を変化させるこ
とによって、入射光と反射光の成す角即ち偏向角をθ１
又はθ２（θ１＜θ２）に変化させることができる。な
お、ＴｉＮｉ合金製ＳＭＡ薄膜は、波長６３３ｎｍの光
に対する反射率が約５０％であるため、高い光反射率を
確保する場合には、ＳＭＡ薄膜上にＣｒ製接着層を介し
てＡｕ層を堆積させることが好ましい。
【００７６】次に、本発明の第３の実施の形態に係る形
状記憶合金薄膜アクチュエータについて、図７及び図８
を参照して説明する。図７及び図８には、本実施の形態
の形状記憶合金薄膜アクチュエータを適用したダイヤフ
ラム型アクチュエータの構成が示されている。
【００７７】図７及び図８に示すように、本実施の形態
に適用したダイヤフラム型アクチュエータは、支持部３
８と、その周縁部が支持部３８に支持された二方向性Ｓ
ＭＡ薄膜から成る矩形状のダイヤフラム４０とを備えて
いる。なお、ＳＭＡ薄膜としては、本実施の形態では、
その一例として、ＴｉＮｉ合金から成るＳＭＡ薄膜を適
用する。
【００７８】支持部３８は、第１の実施の形態と同様
に、シリコン基板４２上に絶縁膜４４を成膜して構成さ
れており、その中央部分には、シリコン基板４２から絶
縁膜４４を貫通して形成された円筒形状の開口４６が設
けられている。なお、絶縁膜４４としては、例えば、熱
酸化膜又は低応力窒化シリコン膜（低応力ＳｉＮ膜）や
双方の複合膜を適用することが可能であるが、本実施の
形態では、その一例として、柔軟性を有する低応力Ｓｉ
Ｎ膜を適用する。
【００７９】ダイヤフラム４０は、支持部３８の開口４
６を覆うように配設されており、その周縁部は、絶縁膜
（低応力ＳｉＮ膜）４４上に支持されている。このよう
な構成を有する両持ち梁型アクチュエータは、第１の実
施の形態と略同様の製造プロセスによって製造される。
【００８０】具体的には、シリコン基板４２上に絶縁膜
（低応力ＳｉＮ膜）４４を成膜した後、ＳＭＡ薄膜を成
膜する際に所定の内部応力（例えば、圧縮応力又は引張
応力）が設定される。なお、本実施の形態では、ＳＭＡ
薄膜から成るダイヤフラム４０に圧縮応力が与えられた
場合について説明する。この後、ＳＭＡ薄膜には、結晶
化させるための熱処理（結晶化熱処理）及び平坦状に形
状記憶するための熱処理（形状記憶処理）が施される。
次に、フォトリソグラフィーによってＳＭＡ薄膜を矩形
状のダイヤフラム形状にパターニングする。続いて、図
示しないマスクを介してシリコン基板４２に誘導結合型
プラズマ（ＩＣＰ）エッチングを施した後、絶縁膜（低
応力ＳｉＮ膜）４４にドライエッチング (例えば、反応
性イオンエッチング(RIE))を施す。なお、ＩＣＰエッチ
ング法では、絶縁膜（低応力ＳｉＮ膜）４４のエッチン
グ速度に比べて、シリコン基板４２のエッチング速度が
約１００倍大きくなるため、例えば厚さ２００μｍのシ
リコン基板４２上に厚さ２μｍの絶縁膜（低応力ＳｉＮ
膜）４４を積層しておけば、シリコン基板４２から絶縁
膜（低応力ＳｉＮ膜）４４を貫通して円筒形状の開口４
６が形成されることになる。この結果、支持部３８の中
央部分に円筒形状の開口４６が形成され、同時に、この
開口４６を覆うように支持されたダイヤフラム４０を備
えたアクチュエータが完成する。
【００８１】このような製造プロセスによれば、ＳＭＡ
薄膜に圧縮応力が設定されているため、アクチュエータ
完成時に室温状態において、ダイヤフラム４０は、上向
きドーム形状を成す（図７（ａ），（ｂ）参照）。
【００８２】この状態において、ダイヤフラムに形成さ
れた電極パッド部（図示しない）に所定の電圧を印加し
てＳＭＡ薄膜を加熱すると、このＴｉＮｉ合金製ＳＭＡ
薄膜は、オーステナイト相（高温相）に変態する。この
結果、ＴｉＮｉ合金製ＳＭＡ薄膜の形状記憶効果に基づ
いて、ダイヤフラム４０は、図７（ｃ），（ｄ）に示す
ような平坦形状に回復する。
【００８３】従って、本実施の形態の形状記憶合金薄膜
アクチュエータによれば、所定周期で電圧印加を繰り返
すことによって、ダイヤフラム４０を周期的に変形させ
ることが可能となる。
【００８４】なお、ダイヤフラム４０のドーム表面を反
射ミラーとして兼用することによって、本実施の形態の
形状記憶合金薄膜アクチュエータを光偏向器として用い
ることが可能である。具体的には、図８（ａ）に示すよ
うに、半導体レーザ４８からの照射位置を変化させるこ
とによって、入射光と反射光の成す角即ち偏向角をに変
化させることができる。この場合、半導体レーザ４８か
らのレーザー光をダイヤフラム４０のドーム頂上位置に
照射した場合には、ダイヤフラム４０を変形させても光
偏向は生じない。これに対して、レーザー光をドーム傾
斜位置に照射すれば、偏向角θを有する光偏向が生じる
（図８（ａ）参照）。また、この状態において、同図
（ａ）に示すように、半導体レーザ４８を矢印方向に円
状に移動してレーザー光の照射位置を変化させると、ダ
イヤフラム４０からの反射光は、矢印Ｓで示す軌跡を描
くように二次元光偏向される。
【００８５】また、図７（ｂ）に示すように、ダイヤフ
ラム４０のドーム裏面を可焦点ミラーとして兼用するこ
とも可能である。この場合、ドーム裏面に平行光束を照
射した際にドーム裏面から反射した反射光の焦点位置Ｐ
は、ドーム形状の曲率半径によって決定される。従っ
て、ＳＭＡ薄膜の加熱温度を変化することによって、焦
点位置Ｐを任意に設定することが可能となる。
【００８６】なお、図７（ａ），（ｂ）の場合におい
て、ＴｉＮｉ合金製ＳＭＡ薄膜は、波長６３３ｎｍの光
に対する反射率が約５０％であるため、高い光反射率を
確保する場合には、ＳＭＡ薄膜上にＣｒ製接着層を介し
てＡｕ層を堆積させることが好ましい。
【００８７】次に、本発明の第４の実施の形態に係る形
状記憶合金薄膜アクチュエータについて、図９及び図１
０を参照して説明する。図９及び図１０には、本実施の
形態の形状記憶合金薄膜アクチュエータを適用したマイ
クロポンプの構成が示されている。
【００８８】図９及び図１０に示すように、本実施の形
態に適用したマクロポンプは、その長手軸方向に沿って
一定間隔で複数の開口５０が形成された支持部５２と、
複数の開口５０を覆うように設けられ且つその周縁部が
支持部５２に支持された二方向性ＳＭＡ薄膜から成る矩
形状の複数のダイヤフラム５４ａ，５４ｂ，５４ｃと、
支持部５２から一定距離だけ離間し且つダイヤフラム５
４ａ，５４ｂ，５４ｃに対向して配置された上板５６と
を備えている。
【００８９】このような構成を有するマイクロポンプに
よれば、支持部５２と上板５６との間には、流体５８が
通過可能な流路６０が形成され、ダイヤフラム５４ａ，
５４ｂ，５４ｃを所定タイミングで変形させることによ
って、流路６０に沿って流体５８を送り出すことができ
る。
【００９０】なお、ＳＭＡ薄膜としては、本実施の形態
では、その一例として、ＴｉＮｉ合金から成るＳＭＡ薄
膜を適用する。また、本実施の形態では、その一例とし
て、３つの開口５０上に夫々設けられた３つのダイヤフ
ラム５４ａ，５４ｂ，５４ｃを備えたマイクロポンプに
ついて説明する。従って、以下の説明において、これら
３つのダイヤフラムを第１のダイヤフラム５４ａ、第２
のダイヤフラム５４ｂ、第３のダイヤフラム５４ｃと称
することとする。また、図面上、流体５８は、斜めハッ
チングによって示されている。
【００９１】支持部５２は、第１の実施の形態と同様
に、シリコン基板６２上に絶縁膜６４を成膜して構成さ
れており、その中央部分には、シリコン基板６２から絶
縁膜６４を貫通して形成された所定形状の開口５０が長
手軸方向に沿って一定間隔で設けられている。なお、こ
れら開口５０の形状としては、例えば円形や矩形等の種
々の形状が可能であるが、本実施の形態では、その一例
として、円形の開口５０を適用する（図１０（ａ）参
照）。また、絶縁膜６４としては、例えば、熱酸化膜又
は低応力窒化シリコン膜（低応力ＳｉＮ膜）や双方の複
合膜を適用することが可能であるが、本実施の形態で
は、その一例として、柔軟性を有する低応力ＳｉＮ膜６
４を適用する。
【００９２】第１〜第３のダイヤフラム５４ａ，５４
ｂ，５４ｃは、夫々、円形の開口５０を覆うように配設
されており、その周縁部は、絶縁膜（低応力ＳｉＮ膜）
６４上に支持されている。
【００９３】このような構成を有するマイクロポンプに
適用された形状記憶合金薄膜アクチュエータは、第１の
実施の形態と略同様の製造プロセスによって製造され
る。従って、相違する製造プロセスについてのみ説明を
加える。即ち、第１〜第３のダイヤフラム５４ａ，５４
ｂ，５４ｃの製造プロセスは、ＳＭＡ薄膜６６上に柔軟
性絶縁薄膜（図示しない）を成膜した後、この絶縁薄膜
上に金属製薄膜ヒータ６８を一体的にパターニングする
（図１０（ｂ）参照）。本実施の形態では、ＳＭＡ薄膜
６６から成る第１〜第３のダイヤフラム５４ａ，５４
ｂ，５４ｃに圧縮応力が与えられた場合について説明す
る。なお、ＳＭＡ薄膜６６上に圧縮応力を有する柔軟性
薄膜（図示しない）を積層しても良い。
【００９４】このような製造プロセスによれば、ＳＭＡ
薄膜６６に圧縮応力が設定されているため、マイクロポ
ンプ完成時に室温状態において、第１〜第３のダイヤフ
ラム５４ａ，５４ｂ，５４ｃは、流路６０を閉塞するよ
うに上向きドーム形状を成す（図９（ａ）参照）。
【００９５】この状態において、第１〜第３のダイヤフ
ラム５４ａ，５４ｂ，５４ｃに夫々形成された電極パッ
ド部７０（図１０（ｂ）参照）に所定の電圧を印加して
ＳＭＡ薄膜６６を間接的に加熱すると、ＴｉＮｉ合金製
のＳＭＡ薄膜６６は、オーステナイト相（高温相）に変
態する。この結果、ＳＭＡ薄膜６６の形状記憶効果に基
づいて、第１〜第３のダイヤフラム５４ａ，５４ｂ，５
４ｃは、流路６０を開放するように平坦形状に回復する
（図９（ｂ）〜（ｆ）参照）。
【００９６】従って、本実施の形態に適用したマイクロ
ポンプによれば、対応する電極パッド部７０に電圧印加
を繰り返すことによって、第１〜第３のダイヤフラム５
４ａ，５４ｂ，５４ｃを周期的且つ選択的に変形させる
ことが可能となる。
【００９７】以下、本実施の形態の形状記憶合金薄膜ア
クチュエータが適用されたマイクロポンプの動作につい
て説明する。室温状態において、第１〜第３のダイヤフ
ラム５４ａ，５４ｂ，５４ｃは、上向きドーム形状を成
し、流路６０を閉塞する。この場合、所定の圧力で送り
出された流体５８は、第１のダイヤフラム５４ａの部分
まで充填される（図９（ａ）参照）。
【００９８】このとき、第１のダイヤフラム５４ａのＳ
ＭＡ薄膜６６（図１０（ａ）参照）を加熱すると、第１
のダイヤフラ５４ａは，その形状記憶効果に基づいて平
坦形状に回復する。この結果、流体５８は、流路６０に
沿って、第２のダイヤフラム５４ｂまで送り出される
（図９（ｂ）参照）。
【００９９】続いて、第１のダイヤフラム５４ａを平坦
形状に維持させた状態において、第２のダイヤフラム５
４ｂのＳＭＡ薄膜６６を加熱すると、第２のダイヤフラ
５４ｂは，その形状記憶効果に基づいて平坦形状に回復
する。この結果、流体５８は、流路６０に沿って、第３
のダイヤフラム５４ｃまで送り出される（図９（ｃ）参
照）。
【０１００】次に、第２のダイヤフラム５４ｂを平坦形
状に維持させた状態において、第１のダイヤフラム５４
ａのＳＭＡ薄膜６６に対する加熱を停止して、第１のダ
イヤフラム５４ａを空冷する。この場合、室温状態まで
空冷された第１のダイヤフラム５４ａは、上向きドーム
形状を成し、流路６０を閉塞する。この結果、流体５８
は、第１及び第３のダイヤフラム５４ａ，５４ｃの間の
流路６０内に充填された状態に維持される（図９（ｄ）
参照）。
【０１０１】この後、第１のダイヤフラム５４ａをドー
ム形状に、且つ、第２のダイヤフラム５４ｂを平坦形状
に維持させた状態において、第３のダイヤフラム５４ｃ
のＳＭＡ薄膜６６を加熱すると、第３のダイヤフラム５
４ｃは、その形状記憶効果に基づいて平坦形状に回復す
る。この結果、流体５８は、流路６０に沿って、第３の
ダイヤフラム５４ｃを越えて送り出される（図９（ｅ）
参照）。
【０１０２】次に、第３のダイヤフラム５４ｃを平坦形
状に維持させた状態において、第２のダイヤフラム５４
ｂのＳＭＡ薄膜６６に対する加熱を停止して、第２のダ
イヤフラム５４ｂを空冷する。この場合、室温状態まで
空冷された第２のダイヤフラム５４ｂは、上向きドーム
形状を成し、流路６０を閉塞する。この結果、流体５８
は、流路６０から外方へ所定圧力で送り出される（図９
（ｆ）参照）。
【０１０３】続いて、第３のダイヤフラム５４ｃのＳＭ
Ａ薄膜６６に対する加熱を停止して、第３のダイヤフラ
ム５４ｃを空冷する。この場合、室温状態まで空冷され
た第３のダイヤフラム５４ｃは、上向きドーム形状を成
し、流路６０を閉塞する。この結果、流体５８は、流路
６０から外方へ所定圧力で更に送り出される（図９
（ｇ）参照）。
【０１０４】このように、第１〜第３のダイヤフラム５
４ａ，５４ｂ，５４ｃに一体形成された薄膜ヒータ６８
（図１０（ｂ）参照）を選択的に駆動することによっ
て、流路６０に沿って流体５８を所望の方向へ送り出す
ことができる。
【０１０５】ところで、ＳＭＡ薄膜から成るアクチュエ
ータを駆動する場合、通常、ＳＭＡ薄膜に直接通電し
て、ＳＭＡ薄膜６６から発生するジュール熱によって、
ＳＭＡ薄膜の温度を上昇させる方法が一般的に用いられ
ている。
【０１０６】しかしながら、ＳＭＡ薄膜は、金属材料か
ら形成されているため、ＳＭＡ薄膜中の電気抵抗は、極
めて小さい。このため、形状記憶効果に基づいてＳＭＡ
薄膜を形状回復させる温度まで加熱するためには、ＳＭ
Ａ薄膜に大きな電流を流す必要があり、現実的では無
い。
【０１０７】そこで、本実施の形態のように、柔軟性絶
縁薄膜（図示しない）を介してＳＭＡ薄膜６６上に金属
製薄膜ヒータ６８をパターニングすることが好ましい。
アクチュエータとして機能させることが可能なＳＭＡ薄
膜６６は、その用途にも依るが、数μｍ〜数十μｍ程度
の膜厚が必要である。これに対して、薄膜ヒータ６８の
膜厚は、ＳＭＡ薄膜６６の膜厚とは無関係に任意に選択
できるため、簡単に高抵抗化させることが可能となる。
例えば、膜厚０．２μｍのＴｉ薄膜を用いた場合、幅１
２０μｍで長さ５ｍｍの薄膜ヒータ６８の電気抵抗は、
約２００オームであった。従って、本実施の形態のよう
に、柔軟性絶縁薄膜を介してＳＭＡ薄膜６６を間接的に
加熱すれば、低電流でＳＭＡ薄膜６６を形状回復する温
度まで簡単に加熱することが可能となる。
【０１０８】次に、本発明の第５の実施の形態に係る形
状記憶合金薄膜アクチュエータについて、図１１及び図
１２を参照して説明する。図１１には、本実施の形態の
形状記憶合金薄膜アクチュエータを適用した片持ち梁型
二次元光偏向器の構成が示されている。
【０１０９】図１１に示すように、本実施の形態に適用
した二次元光偏向器は、支持部７２と、この支持部７２
から延出したＳＭＡ薄膜から成る略Ｕ字状の片持ち梁７
４とを備えており、片持ち梁７４には、この片持ち梁７
４に捩じれモーメントを与えるためのモーメント部材７
６が一体的に設けられている。なお、ＳＭＡ薄膜として
は、本実施の形態では、その一例として、ＴｉＮｉ合金
から成るＳＭＡ薄膜を適用する。
【０１１０】片持ち梁７４は、支持部７２から延出し且
つ先端部７４ａで一体化した２本のビーム７４ｂを備え
ており、所定方向に可逆的に形状変化するように二方向
の形状記憶効果を有している。この場合、可逆的動作特
性の一例として、本実施の形態に適用した片持ち梁７４
は、室温まで冷却することによって図中Ｘ方向に湾曲し
（図１１（ｂ）参照）、室温以上に加熱することによっ
て形状記憶した平坦状に回復する（図１１（ｃ）参
照）。なお、片持ち梁７４の先端部７４ａは、二次元光
偏向器の反射ミラー部として兼用される。
【０１１１】モーメント部材７６は、片持ち梁７４と同
一のＳＭＡ薄膜によって一体形成されており、図中Ｙ方
向の捩じれモーメントを片持ち梁７４に与えるように、
モーメント部材７６と片持ち梁７４とを接続する接続部
７８は、片持ち梁７４の中心線Ｄ（図１１（ａ）参照）
からずらして配置されている。
【０１１２】このような二次元光偏向器の製造プロセス
は、フォトリソグラフィーによってモーメント部材７６
及び接続部７８をパターニングする工程が加えられる点
を除いて、第１の実施の形態と略同様であるため、その
説明は省略する。なお、モーメント部材７６は、片持ち
梁７４の完成後に別途加工プロセスを施すことによっ
て、片持ち梁７４に取り付けても良い。
【０１１３】このような製造プロセスでは、ＳＭＡ薄膜
に引張応力が設定されている状態を想定している。この
ため、二次元光偏向器の完成時に室温状態において、片
持ち梁７４は、モーメント部材７６のモーメント力が作
用することによって、先端部７４ａが捩じれた上向き湾
曲形状に変形する（図１１（ｂ）参照）。
【０１１４】この状態において、片持ち梁７４の両端に
形成された一対の電極パッド８０に所定の電圧を印加し
てＳＭＡ薄膜を加熱すると、このＳＭＡ薄膜は、オース
テナイト相（高温相）に変態する。この結果、ＳＭＡ薄
膜の形状記憶効果に基づいて、片持ち梁７４は、図１１
（ｃ）に示すような平坦形状に回復する。
【０１１５】従って、本実施の形態を適用した二次元光
偏向器によれば、所定周期で電圧印加を繰り返すことに
よって、片持ち梁７４を周期的に変形させることが可能
となる。
【０１１６】具体的には、所定の周期で電圧を印加し
て、片持ち梁７４の共振周波数に基づいて片持ち梁７４
を振動させることによって、片持ち梁７４の先端部７４
ａ即ち反射ミラー部７４ａは、Ｘ方向に振動すると同時
に、この反射ミラー部７４ａには、モーメント部材７６
のＹ方向のモーメント力が加えられる。この場合、反射
ミラー部７４ａは、Ｘ方向及びＹ方向の２つの振動モー
ドが加算されたモードで振動する。従って、捩じれ振動
している反射ミラー部７４ａに光を入射させた場合、反
射ミラー部７４ａから反射した反射光は、二次元方向に
偏向することになる。なお、ＴｉＮｉ合金製ＳＭＡ薄膜
は、波長６３３ｎｍの光に対する反射率が約５０％であ
るため、高い光反射率を確保する場合には、ＳＭＡ薄膜
上にＣｒ製接着層を介してＡｕ層を堆積させることが好
ましい。
【０１１７】また、図１２に示すように、片持ち梁７４
を駆動制御するための駆動回路８２及び制御回路８４を
片持ち梁７４と共に支持部７２上に一体的に形成するこ
とも好ましい。この場合、駆動回路８２と片持ち梁７４
の一対の電極パッド８０とは、接続ワイヤ８６によって
電気的に接続されている。このような構成によれば、上
記実施の形態と同様の作用効果を奏すると共に、支持部
７２上に駆動回路８２及び制御回路８４を一体形成する
ことができるため、極めてコンパクトな二次元偏光器を
実現することが可能となる。
【０１１８】次に、本発明の第６の実施の形態に係る形
状記憶合金薄膜アクチュエータについて、図１３を参照
して説明する。図１３には、本実施の形態の形状記憶合
金薄膜アクチュエータを適用した片持ち梁型光偏向器の
構成が示されている。
【０１１９】図１３に示すように、本実施の形態に適用
した光偏向器は、支持部８８と、この支持部８８から延
出したＳＭＡ薄膜から成る略Ｕ字状の片持ち梁９０とを
備えている。なお、ＳＭＡ薄膜としては、本実施の形態
では、その一例として、ＴｉＮｉ合金から成るＳＭＡ薄
膜を適用し、このＳＭＡ薄膜には、第１の実施の形態と
同様の製造プロセスを用いて、平坦形状に形状記憶処理
が施されている。
【０１２０】本実施の形態では、支持部８８として、誘
電体結晶から成るＺカット水晶基板が用いられている。
片持ち梁９０は、支持部（Ｚカット水晶基板）８８から
延出し且つ先端部９０ａで一体化した２本のビーム９０
ｂを有しており、これらビーム９０ｂ上に所定の内部応
力を有するポリシリコン薄膜９２が夫々積層されてい
る。なお、このような構成において、支持部（Ｚカット
水晶基板）８８は誘電体であるため、この支持部（Ｚカ
ット水晶基板）８８とＴｉＮｉ合金製片持ち梁９０と
は、電気的に絶縁された状態になってる。また、片持ち
梁９０の先端部９０ａは、光偏向器の反射部として兼用
される。
【０１２１】次に、このような光偏向器の製造プロセス
を簡単に説明する。Ｚカット水晶基板８８上にスパッタ
法でＴｉＮｉ合金からなるＳＭＡ薄膜を堆積した後、フ
ォトリソグラフィーによってＳＭＡ薄膜を片持ち梁形状
にパターニングする。続いて、このＳＭＡ薄膜に対して
平坦形状の形状記憶処理を施す。この後、片持ち梁９０
の２つのビーム９０ｂ上に所定の内部応力を有するポリ
シリコン薄膜９２を積層する。次に、Ｚカット水晶基板
８８にＣｒ製接着層（図示しない）を介して積層された
Ａｕ製マスク９４を用いて、Ｚカット水晶基板８８に異
方性エッチングを施す。この結果、支持部（Ｚカット水
晶基板）８８に支持された片持ち梁９０を有する光偏向
器が完成する。
【０１２２】このような製造プロセスに用いたポリシリ
コン薄膜９２は、−１６０ＭＰａの圧縮応力を有するこ
とが知られている（上記田畑修他の文献参照）。従っ
て、Ｚカット水晶基板８８に異方性エッチングが施され
た後、室温状態において、片持ち梁９０は、図１３
（ｂ）に示すように、ポリシリコン薄膜９２の圧縮応力
によって、下向き湾曲形状を成す。なお、温度８２℃の
ＮＨ4 −ＨＦ2 混合液中において、Ｚカット水晶基板８
８には、容易に且つ精度良く垂直方向に異方性エッチン
グが可能であることは既に知られている (Naoki Sugiya
ma, et al.,A QUARTZGALVANOMETER FOR OPTICAL SCANNI
NG IN A LASER PRINTING APPLICATION,Tech.digest.6th
International Conference on Solid-State Sensors a
nd Actuators(Transducer'91),1991,pp.734-737.)。
【０１２３】この状態において、片持ち梁９０の基端に
形成された一対の電極パッド９６に所定の電圧を印加し
てＳＭＡ薄膜を加熱すると、このＳＭＡ薄膜は、オース
テナイト相（高温相）に変態する。この結果、ＳＭＡ薄
膜の形状記憶効果に基づいて、片持ち梁９０は、図１３
（ｃ）に示すような平坦形状に回復する。
【０１２４】従って、本実施の形態を適用した光偏向器
によれば、所定周期で電圧印加を繰り返すことによって
片持ち梁９０を周期的に変形させることが可能となる。
この場合、先端部（反射部）９０ａにレーザー光を照射
することによって、この反射部９０ａからの反射光を片
持ち梁９０の撓み角に基づいて垂直平面内に走査させる
ことができる。なお、ＴｉＮｉ合金製ＳＭＡ薄膜は、波
長６３３ｎｍの光に対する反射率が約５０％であるた
め、高い光反射率を確保する場合には、ＳＭＡ薄膜上に
Ｃｒ製接着層を介してＡｕ層を堆積させることが好まし
い。
【０１２５】次に、本発明の第７の実施の形態に係る形
状記憶合金薄膜アクチュエータについて、図１４を参照
して説明する。図１４には、本実施の形態の形状記憶合
金薄膜アクチュエータを適用したダイヤフラム型点字表
示素子の構成が示されている。
【０１２６】図１４に示すように、本実施の形態に適用
したダイヤフラム型点字表示素子は、シリコン基板９８
から成る支持部１００を備えており、この支持部１００
上には、絶縁膜１０２を介して二方向性ＳＭＡ薄膜１０
４及び圧縮応力を有する応力薄膜１０６が順に成膜され
ている。なお、ＳＭＡ薄膜１０４としては、本実施の形
態では、その一例として、ＴｉＮｉ合金から成るＳＭＡ
薄膜１０４を適用し、第１の実施の形態と同様の製造プ
ロセスによって平坦状に形状記憶処理が施されている。
【０１２７】支持部１００を構成するシリコン基板９８
には、縦横方向に沿って所定間隔で形成された所定寸法
を有する複数の開口１０８が設けられており、これら開
口１０８は、夫々、絶縁膜１０２が露出するまでシリコ
ン基板９８にエッチング（例えば、異方性エッチング又
はドライエッチング）を施して形成されている。なお、
絶縁膜１０２としては、例えば、熱酸化膜又は低応力窒
化シリコン膜（低応力ＳｉＮ膜）や双方の複合膜を適用
することが可能であるが、本実施の形態では、その一例
として、柔軟性を有する低応力ＳｉＮ膜を適用する。
【０１２８】絶縁膜（低応力ＳｉＮ膜）１０２、ＳＭＡ
薄膜１０４及び応力薄膜１０６は、共に、複数の開口１
０８を覆うように支持部１００上に支持されており、Ｓ
ＭＡ薄膜１０４には、このＳＭＡ薄膜１０４を加熱及び
冷却するための薄膜ヒータ（図示しない）が一体的にパ
ターニングされている。
【０１２９】このように構成されたダイヤフラム型点字
表示素子には、その縦横方向に沿って所定間隔で形成さ
れた複数のダイヤフラム１１０が形成される。具体的
に、１つのダイヤフラム１１０を例にとって説明すると
（図１４（ａ），（ｂ）参照）、開口１０８上に形成さ
れたダイヤフラム１１０は、室温状態において、応力薄
膜１０６の作用によって上向きドーム形状を成す（同図
（ｂ）参照）。そして、ＳＭＡ薄膜１０４に一体形成さ
れた薄膜ヒータによってＳＭＡ薄膜１０４を加熱する
と、このＴｉＮｉ合金製ＳＭＡ薄膜１０４は、オーステ
ナイト相（高温相）に変態する。この結果、ＴｉＮｉ合
金製ＳＭＡ薄膜１０４の形状記憶効果に基づいて、ダイ
ヤフラム１１０は、同図（ａ）に示すような平坦形状に
回復する。
【０１３０】本実施の形態に適用したダイヤフラム型点
字表示素子によれば、複数のダイヤフラム１１０に対し
て選択的に電圧印加を繰り返すことによって、図１４
（ｃ），（ｄ）に示すように、複数のダイヤフラム１１
０を点字パターンに対応して変形させることが可能とな
る。従って、点字パターンを文字や文章に従って変化さ
せることによって、ダイヤフラム型点字表示素子の上に
指等を軽く乗せるだけで且つ指等を移動させること無
く、指等を介して点字パターンに対応した文字や文章を
認識することが可能となる。
【０１３１】なお、本明細書中には、以下の発明が含ま
れる。 (1) 基板の両面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程
と、所定の合金材料から成り且つ所定の内部応力を有す
る形状記憶合金薄膜を前記基板の表面に形成された前記
絶縁膜上に成膜する成膜工程と、前記形状記憶合金薄膜
を結晶化させるための結晶化熱処理工程と、前記形状記
憶合金薄膜に形状記憶処理を施す形状記憶処理工程と、
前記形状記憶合金薄膜を所定形状にパターニングするパ
ターニング工程と、前記基板の裏面に形成された前記絶
縁膜の一部をエッチング除去する工程と、前記基板の裏
面に残留した前記絶縁膜を介して前記基板をエッチング
する工程とを有することを特徴とする形状記憶合金薄膜
アクチュエータの製造方法。 (2) 前記形状記憶処理工程において、前記形状記憶合
金薄膜には、平坦状の形状を記憶させることを特徴とす
る上記（１）に記載の製造方法。 (3) 前記パターニング工程において、前記形状記憶合
金薄膜は、フォトリソグラフィーによって、所定形状に
パターニングされることを特徴とする上記（１）に記載
の製造方法。 （構成）（１）〜（３）の発明は、全ての実施の形態に
適用され得る。 （作用効果）この発明によれば、半導体製造プロセスに
よって、所望形状のＳＭＡ薄膜を有するアクチュエータ
を効率良く且つ低コストで一貫製造することが可能な形
状記憶合金薄膜アクチュエータの製造方法を提供するこ
とができる。 (4) 前記形状記憶合金薄膜は、所定の組成を有する上
層薄膜及び下層薄膜から成り、前記成膜工程において、
任意の内部応力を有する前記上層薄膜及び前記下層薄膜
が前記絶縁膜上に成膜されることを特徴とする上記
（１）に記載の製造方法。 （構成）この発明は、全ての実施の形態に適用可能であ
るが、明細書中では、第１の実施の形態（図１及び図２
参照）に具体的な構成が示されている。 （作用効果）この発明によれば、互いに所定の内部応力
（例えば、圧縮応力又は引張応力）を有する上層薄膜及
び下層薄膜から成る２層構造の形状記憶合金薄膜（以
下、ＳＭＡ薄膜）となり、これら上層薄膜及び下層薄膜
は、室温状態においてＳＭＡ薄膜を予め設定した湾曲状
態（図１（ａ），（ｂ）参照）に変形させるためのバイ
アスバネとして相互に機能する。 (5) 前記成膜工程において、前記上層薄膜及び前記下
層薄膜には、圧縮応力及び引張応力が選択的に設定され
ることを特徴とする上記（４）に記載の製造方法。 （構成）この発明は、全ての実施の形態に適用可能であ
るが、明細書中では、第１の実施の形態（図１及び図２
参照）に具体的な構成が示されている。 （作用効果）この発明によれば、圧縮応力又は引張応力
が選択的に設定された上層薄膜及び下層薄膜から成る２
層構造の形状記憶合金薄膜（以下、ＳＭＡ薄膜）とな
り、このＳＭＡ薄膜は、圧縮応力と引張応力との間の相
互作用に基づいて、室温状態において、予め設定した湾
曲状態（図１（ａ），（ｂ）参照）と成り得る。 (6) 前記結晶化熱処理工程は、前記成膜工程中におい
て、前記上層薄膜の成膜前に、前記下層薄膜に対して行
うことを特徴とする上記（４）に記載の製造方法。 （構成）この発明は、全ての実施の形態に適用可能であ
るが、明細書中では、第１の実施の形態（図１及び図２
参照）に具体的な構成が示されている。 （作用効果）通常、ＴｉＮｉ合金薄膜に対する結晶化熱
処理は、４８０℃以上の高温で行われる。このため、上
層薄膜及び下層薄膜に一括して結晶化熱処理を施すと、
上層薄膜の内部応力が緩和されてしまう場合があり、こ
の場合、有効にバイアスバネとしての機能を発揮できな
くなるおそれがあるからである。従って、高温の熱処理
となる結晶化熱処理終了後に上層薄膜を成膜することが
有効な方法と考えられる。 (7) 前記結晶化熱処理工程及び前記形状記憶処理工程
は、前記成膜工程中において、前記上層薄膜の成膜前
に、前記下層薄膜に対して行うことを特徴とする上記
（４）に記載の製造方法。 （構成）この発明は、全ての実施の形態に適用可能であ
るが、明細書中では、第１の実施の形態（図１及び図２
参照）に具体的な構成が示されている。 （作用効果）通常、ＴｉＮｉ合金薄膜に対する形状記憶
処理は、４００〜５００℃の温度で数時間〜数十時間に
亘って行われるため、上層薄膜１２及び下層薄膜１０に
一括して上記熱処理を施すと、上層薄膜１２の内部応力
が緩和されてしまう場合がある。従って、高温の熱処理
となる結晶化熱処理及形状記憶処理び終了後に上層薄膜
１２を成膜することが有効な方法と考えられる。 (8) 前記上層薄膜及び前記下層薄膜のいずれか一方の
薄膜を形状記憶合金（ＴｉＮｉ合金又はＣｕ合金）で成
膜し、他方の薄膜を内部応力を有する形状記憶合金以外
の合金材料で成膜することを特徴とする上記（４）に記
載の製造方法。（構成）この発明は、全ての実施の形態
に適用可能である。 （作用効果）内部応力を有する形状記憶合金以外の合金
材料としては、使用目的に応じてクロム（Ｃｒ），ステ
ンレススチール（ＳＳ），モリブデン（Ｍｏ），タンタ
ル（Ｔａ）等の種々の金属（図３（ｂ）参照）を適用す
ることが可能である。 (9) 前記上層薄膜及び前記下層薄膜のいずれか一方の
薄膜を形状記憶合金（ＴｉＮｉ合金又はＣｕ合金）で成
膜し、他方の薄膜を内部応力を有する絶縁材料で成膜す
ることを特徴とする上記（４）に記載の製造方法。 （構成）この発明は、全ての実施の形態に適用可能であ
る。 （作用効果）絶縁材料としては、例えば、シリコンナイ
トライドを適用することが可能である。 (10) 前記上層薄膜は、Ti-55at.％NiからTi-50at.％Ni
の範囲のNi rich な組成を有し、前記下層薄膜は、Ti-4
5at.％NiからTi-50at.％Niの範囲のTi richな組成を有
することを特徴とする上記（４）に記載の製造方法。 (11) 前記上層薄膜は、Ti-45at.％NiからTi-50at.％Ni
の範囲のTi rich な組成を有し、前記下層薄膜は、Ti-5
5at.％NiからTi-50at.％Niの範囲のNi richな組成を有
することを特徴とする上記（４）に記載の製造方法。 （構成）（１０），（１１）の発明は、全ての実施の形
態に適用可能であるが、明細書中では、第１の実施の形
態（図４参照）に具体例が示されている。 （作用効果）このように組成の異なる薄膜を積層するこ
とによっても、ＳＭＡ薄膜に圧縮応力又は引張応力を与
えることができる（図４参照）。この結果、上記実施の
形態と同様に、室温状態で上方又は下方に湾曲（図１
（ａ），（ｂ）参照）させ、室温以上に加熱することに
よって形状記憶した平坦状に回復（図１（ｃ）参照）さ
せることが可能な二方向形状記憶合金薄膜アクチュエー
タを実現することができる。 (12) 前記成膜工程において、成膜時のアルゴンガス圧
を変化させることによって、前記形状記憶合金薄膜の内
部応力が設定されることを特徴とする上記（１）に記載
の製造方法。 （構成）この発明は、全ての実施の形態に適用可能であ
るが、明細書中では、第１の実施の形態（図３（ａ）参
照）に具体例が示されている。 （作用効果）内部応力を変化させる方法としては、図３
（ａ）に示すように、成膜時のアルゴンガス圧（以下、
Ａｒ圧力という）を変化させる方法が知られている。こ
の場合、Ａｒ圧力を１．０〜８．０mtorr まで変化させ
ると、４．５mtorr を境にして、高圧力側で引張応力、
低圧力側で圧縮応力が与えられる。 (13) 前記成膜工程において、成膜時のアルゴンガス圧
を変化させることによって、前記形状記憶合金薄膜の厚
さ方向に内部応力を分布させることを特徴とする上記
（１）に記載の製造方法。 （構成）この発明は、全ての実施の形態に適用可能であ
るが、明細書中では、第１の実施の形態（図５参照）に
具体例が示されている。 （作用効果）ＳＭＡ薄膜自体に応力分布を与えることに
よって、積層膜相互の内部応力作用を用いること無く、
室温状態でＳＭＡ薄膜を湾曲させ、加熱することによっ
てＳＭＡ薄膜を形状記憶された平坦状に回復させること
ができる。
【０１３２】
【発明の効果】本発明によれば、半導体製造プロセスに
よって、所望形状のＳＭＡ薄膜を有するアクチュエータ
を効率良く且つ低コストで一貫製造することが可能な形
状記憶合金薄膜アクチュエータの製造方法を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る形状記憶合金
薄膜アクチュエータを適用した片持ち梁型アクチュエー
タの構成を示す斜視図であって、（ａ）及び（ｂ）は、
室温状態において片持ち梁が下向き及び上向き湾曲形状
を成した状態を示す図、（ｃ）は、加熱状態において片
持ち梁が平坦形状に回復した状態を示す図。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１の実施の形態
に係る形状記憶合金薄膜アクチュエータの製造プロセス
を示す図。
【図３】（ａ）は、ＴｉＮｉ合金から成るＳＭＡ薄膜の
内部応力を変化させる方法を説明するための図であっ
て、成膜時のアルゴンガス圧と内部応力との関係を示す
図、（ｂ）は、ＴｉＮｉ合金以外の金属から成るＳＭＡ
薄膜の内部応力を変化させる方法を説明するための図で
あって、成膜時のアルゴンガス圧と内部応力との関係を
示す図、（ｃ）は、シリコンナイトライドから成る薄膜
の内部応力を低減する方法を説明するための図であっ
て、アンモニアガスの流量を１５０sccmから３sccmまで
変化させた際のＳｉＮの内部応力の実測値を示す図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、夫々、ＳＭＡ薄膜の内部
応力を計算する場合において、成膜したＳＭＡ薄膜の内
部応力に起因したシリコン基板の正味のたわみ量の実測
値を示す図。
【図５】（ａ）〜（ｎ）は、ＳＭＡ薄膜の厚さ方向に応
力分布を与えた場合に生じる片持ち梁の湾曲状態を示す
図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る形状記憶合金
薄膜アクチュエータを適用した両持ち梁型アクチュエー
タの構成を示す斜視図であって、（ａ）は、室温状態に
おいて両持ち梁が上向きアーチ形状を成した状態を示す
図、（ｂ）は、加熱状態において両持ち梁が平坦形状に
回復した状態を示す図，（ｃ）は、本実施の形態の形状
記憶合金薄膜アクチュエータを光偏向器として用いた際
の光の偏向状態を示す図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る形状記憶合金
薄膜アクチュエータを適用したダイヤフラム型アクチュ
エータの構成を示す図であって、（ａ）及び（ｂ）は、
室温状態においてダイヤフラムが上向きドーム形状を成
した状態を示す図、（ｃ）及び（ｄ）は、加熱状態にお
いてダイヤフラムが平坦形状に回復した状態を示す図。
【図８】（ａ）は、第３の実施の形態に係る形状記憶合
金薄膜アクチュエータを光偏向器として用いた際の光の
偏向状態を示す図、（ｂ）は、第３の実施の形態に係る
形状記憶合金薄膜アクチュエータを可焦点ミラーとして
用いた際の集光状態を示す図。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る形状記憶合金
薄膜アクチュエータを適用したマイクロポンプの構成を
示す図であって、（ａ）〜（ｇ）は、マイクロポンプの
動作説明図。
【図１０】（ａ）は、図９に示されたマイクロポンプの
斜視図、（ｂ）は、マイクロポンプのダイヤフラムに一
体的にパターニングされた金属製薄膜ヒータの構成を示
す図。
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係る形状記憶合
金薄膜アクチュエータを適用した片持ち梁型二次元光偏
向器の構成を示す図であって、（ａ）は、その平面図、
（ｂ）は、室温状態において片持ち梁が捩じれた上向き
湾曲形状を成した状態を示す図、（ｃ）は、加熱状態に
おいて片持ち梁が平坦形状に回復した状態を示す図。
【図１２】図１１に示された形状記憶合金薄膜アクチュ
エータの変形例であって、片持ち梁を駆動制御するため
の駆動回路及び制御回路が一体形成された片持ち梁型二
次元光偏向器の構成を示す図であって、（ａ）は、その
平面図、（ｂ）は、室温状態において片持ち梁が捩じれ
た上向き湾曲形状を成した状態を示す図、（ｃ）は、加
熱状態において片持ち梁が平坦形状に回復した状態を示
す図。
【図１３】本発明の第６の実施の形態に係る形状記憶合
金薄膜アクチュエータを適用した片持ち梁型光偏向器の
構成を示す図であって、（ａ）は、その側面図、（ｂ）
は、室温状態において片持ち梁が下向き湾曲形状を成し
た状態を示す図、（ｃ）は、加熱状態において片持ち梁
が平坦形状に回復した状態を示す図。
【図１４】本発明の第７の実施の形態に係る形状記憶合
金薄膜アクチュエータを適用したダイヤフラム型点字表
示素子の構成を示す図であって、（ａ）は、加熱状態に
おいてダイヤフラムが平坦形状に回復した状態を示す
図、（ｂ）は、室温状態においてダイヤフラムが上向き
ドーム形状を成した状態を示す図、（ｃ）及び（ｄ）
は、ダイヤフラム型点字表示素子の複数のダイヤフラム
を点字パターンに対応して変形させた状態を示す斜視
図。
【符号の説明】 ２ シリコン基板 ４ シリコン基板の表面に形成された絶縁膜 ６ シリコン基板の裏面に形成された絶縁膜 １０ 下層薄膜 １２ 上層薄膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板の両面に絶縁膜を形成する絶縁膜形
    成工程と、 所定の合金材料から成り且つ所定の内部応力を有する形
    状記憶合金薄膜を前記基板の表面に形成された前記絶縁
    膜上に成膜する成膜工程と、 前記形状記憶合金薄膜を結晶化させるための結晶化熱処
    理工程と、 前記形状記憶合金薄膜に形状記憶処理を施す形状記憶処
    理工程と、 前記形状記憶合金薄膜を所定形状にパターニングするパ
    ターニング工程と、 前記基板の裏面に形成された前記絶縁膜の一部をエッチ
    ング除去する工程と、 前記基板の裏面に残留した前記絶縁膜を介して前記基板
    をエッチングする工程とを有することを特徴とする形状
    記憶合金薄膜アクチュエータの製造方法。
  2. 【請求項２】 前記形状記憶処理工程において、前記形
    状記憶合金薄膜には、平坦状の形状を記憶させることを
    特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記パターニング工程において、前記形
    状記憶合金薄膜は、フォトリソグラフィーによって、所
    定形状にパターニングされることを特徴とする請求項１
    に記載の製造方法。
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