JPH1161436A

JPH1161436A - 微小構造体の製造方法

Info

Publication number: JPH1161436A
Application number: JP9223703A
Authority: JP
Inventors: Mutsuya Takahashi; 睦也高橋; Takayuki Yamada; 高幸山田; Masanari Nagata; 真生永田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: JP3509487B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】歩留りの向上を図りながら強度および精度が
高い微小構造体の製造方法を提供する。【解決手段】基板４００上に所定の２次元パターンを
有する複数の第１の薄膜４Ａを形成し、その上に、それ
とは異なる材質で、それを被覆する厚さが均一な被覆層
４０３を形成し、被覆層４０３を気体エッチングで薄膜
化し、発生するガスの成分の変化に基づいて気体エッチ
ングを停止することにより複数の第１の薄膜４Ａと同じ
膜厚の第２の薄膜４０３Ａを形成し、それに溝４０５を
形成して複数の第１の薄膜４Ａを分離した後、第１の薄
膜４Ａおよび第２の薄膜４０３Ａよりなる複合薄膜４Ｂ
を順次積層するようにした、微小構造体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層造形方法によ
って微小ギアや微細光学部品、或いはこれらを成形する
金型等の微小構造体を製造する微小構造体の製造方法に
関し、特に、金属あるいは絶縁体からなる薄膜を微小構
造体の断面形状にパターニングし、これらを積層するこ
とによって微小構造体を製造する微小構造体の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層造形方法は、コンピュータで設計さ
れた複雑な形状の３次元物体を短納期で造形する方法と
して近年急速に普及している。積層造形方法で作製され
た３次元物体は、種々の装置の部品のモデル（プロトタ
イプ）として、部品の動作や形状の良否を調べるために
利用される。この方法が適用される部品のサイズは、数
ｃｍ以上の比較的大きな部品が多かったが、近年、精密
に加工して形成される微小部品、例えば、微小ギアや微
細光学部品にもこの方法を適用したいというニーズがあ
る。このようなニーズに対応するものとして、従来より
以下の積層造形方法が知られている。 (1) 光造形法 (2) 粉末法 (3) シート積層法 (4) 薄膜を出発材料として用いる方法

【０００３】図１２は光造形法を示す。この光造形法
は、紫外線等の光照射によって硬化する光硬化性樹脂１
００を満たした槽１０１に、上面よりレーザ光１０２を
３次元物体の断面形状データに応じて２次元走査を行
い、樹脂層１００Ａを硬化させ、ステージ１０３を１層
分下げ、この工程を繰り返すことにより複数の樹脂層１
００Ａからなる３次元物体を造形するものである。この
光造形法として、名古屋大学の生田らによって文献「Ｏ
ＰＴＲＯＮＩＣＳ（１９９６）Ｎｏ．４、ｐ１０３」に
示されるものがある。この光造形法によれば、露光条件
の最適化や樹脂特性の最適化等の工夫により平面形状精
度５μｍ、積層方向の解像度３μｍを達成することがで
きる。また、大阪大のＫａｗａｔａらによって文献「Ｐ
ｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＭＥＭＳ９７，ｐ１
６９」に示されるものがある。この光造形法によれば、
２光子吸収現象という原理を用いることによって平面形
状精度０．６２μｍ、積層方向の解像度２．２μｍを達
成することができる。

【０００４】図１３は粉末法を示す。この粉末法は、槽
１０１内に粉体１０４を薄く敷き詰め、この薄い層（粉
体層）１０４Ａにレーザ光１０２を照射することにより
粉体層１０４Ａを所望の形状の薄層に焼結させ、この工
程を繰り返すことにより複数の粉体層１０４Ａからなる
焼結体の３次元物体を造形するものである。この粉末法
によれば、３次元物体として樹脂だけでなく、セラミッ
クスや金属等の造形が可能である。

【０００５】図１４はシート積層法に係る製造装置を示
し、特開平６−１９０９２９号公報に示されているもの
である。この製造装置において、フィルム供給部１１０
からプラスチックフィルム１１１を供給すると、そのプ
ラスチックフィルム１１１は、接着剤塗布部１２０によ
って下面に光硬化型接着剤１２１が一様に塗布されて接
着層が形成され、ネガパターン露光部１３０によって接
着層のうち微小構造体の断面形状に対応する領域以外の
領域が露光され、硬化部と未硬化部が形成され、光硬化
接合部１４０の押えローラ１４１によって下方に押さえ
られ、線光源１４２からの光線によって未硬化部が硬化
し、下側のプラスチックフィルム１１１に接合する。レ
ーザ切断部１５０は、炭酸ガスレーザ源１５１からのレ
ーザによってプラスチックフィルム１１１の後端を切断
すると共に、レーザによって最上層のプラスチックフィ
ルム１１１の不要領域の輪郭を除去する。この工程を繰
り返して微小構造体が製造される。なお、同図におい
て、１６０は本装置を制御するワークステーションであ
る。このシート積層法によれば、プラスチックシートか
らなる微小構造体が得られる。

【０００６】図１５は薄膜を出発材料として用いる製造
方法を示し、特開平８−１２７０７３号公報に示されて
いるものである。この製造方法は、同図(a) に示すよう
に、基材１７０に感光性樹脂膜１７１を形成し、同図
(b) に示すように、所望のパターンに露光して露光部１
７１Ａを形成する工程と、同図(c) に示すように、樹脂
膜１７１の混合を防止し、下層への露光を妨げる中間膜
１７２を形成する工程を繰り返し、同図(d) に示すよう
に、樹脂膜１７１と中間膜１７２からなる多層構造物を
形成した後、樹脂の現像液に浸漬して同図(b) ，(c) に
示す露光部１７１Ａを選択除去して同図(d) に示すよう
に、立体形状の微小構造体を得る方法である。この製造
方法を用いれば、樹脂膜１７１と中間膜１７２はスピン
コート法等が適用できるため、積層方向の解像度をμｍ
オーダーにできる。

【０００７】しかし、上記光造形法によれば、微小ギア
や微細光学部品の製造に必要な積層方向の解像度１μｍ
以下、薄膜精度０．１μｍ以下を達成できないという欠
点がある。すなわち、出発材料（光硬化樹脂）を硬化さ
せるために、層に垂直に入射する光を用いているため、
垂直入射した光は表面から吸収され、その強度を弱めな
がら深く進入していき、やがて硬化に必要な閾値レベル
以下になる。そこまでの層の厚みが１層の厚みである
が、これは入射光の強度のばらつき，経時変化，出発材
料の吸収係数のばらつき等により変化するため、高解像
度化は難しい。

【０００８】また、光硬化樹脂を用いるため、造形後に
行われる完全硬化させるためのフルキュア工程で全体が
１〜数％収縮するという欠点があり、この工程で大幅に
精度を落とすことになる。

【０００９】更に、作製できる微小構造体は比較的柔ら
かな光硬化樹脂に限られるため、金属等の固い材料で目
的とする微小構造体を製造する場合は、この樹脂を型と
して電鋳法や射出成形法等により転写するしかなく、転
写工程が必要になるという欠点がある。

【００１０】また、粉末法によれば、光造形法と同様
に、層に垂直に入射する光を用いているため、積層方向
の解像度が悪い。

【００１１】また、シート積層法によれば、積層方向の
解像度はシートの厚さで決まり、その下限はシートの取
り扱いを考慮すると数十μｍ程度であり、やはり積層方
向の解像度１μｍ以下は不可能である。

【００１２】また、薄膜を出発材料として用いる製造方
法によれば、露光の工程でほぼ垂直に入射する光を用い
るため、下層への露光を防ぐために中間膜（例えは、Ａ
ｌ）が必要となり、１層当たりの解像度の点で不利にな
る。また、中間膜を省略するため、感光波長と溶媒の異
なる２種類の感光性樹脂を交互に積層し、それぞれを露
光し、最後に現像して３次元形状を形成する方法も当該
公報に示されているが、溶媒が異なる樹脂同士の密着性
に難があり、完成した部品の強度が低いこと、および最
後の現像工程で感光性樹脂が膨潤し、寸法精度が悪くな
るという欠点がある。更に、感光性樹脂を用いているた
め、上記の光造形法と同様に金属や絶縁体等の材料には
直接適用することは不可能で、転写工程が必要になると
いう欠点がある。

【００１３】そこで、本出願人はこのような問題を解決
する、微小構造体の製造方法として、特願平９−１１４
０７１号を提案している。この微小構造体の製造方法
は、基板上に複数の薄膜パターンを形成し、複数の薄膜
パターンを対向するステージの表面に薄膜パターンを所
定の荷重で押し付けて接合させ、更に基板をステージか
ら離して基板から薄膜パターンを剥離させてステージ側
に転写するといった各工程を繰り返し行って、ステージ
上に複数の薄膜パターンを積層することにより微小構造
体を形成するもので、具体的には以下の工程を有してい
る。

【００１４】(1) 着膜工程Ｓｉウェハ等の基板上に金属、或いは絶縁体の第１の薄
膜を所定の厚さで着膜する。 (2) パターニング工程基板上の薄膜を微小構造体を構成する複数の断面形状に
パターニングする（複数の薄膜パターンの形成）。 (3) 被覆層形成工程基板上に複数の薄膜パターンを被覆する被覆層（犠牲
層）を所定の厚さで形成する。なお、被覆層は第１の薄
膜と異なる材質を用いる。 (4) 研磨工程化学機械研磨法（ＣＭＰ：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈ
ａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）により薄膜パター
ンと同一の膜厚になるまで被覆層を研磨して薄膜化して
第２の薄膜を形成する。すなわち、研磨時間を管理しな
がら被覆層の研磨を行い、被覆層が薄膜パターンと同一
の膜厚になるように予め求められた研磨時間に達したと
き研磨を終了する。 (5) 分離工程第２の薄膜パターンの複数の薄膜パターン間に分離溝を
形成して、薄膜パターン，および第２の薄膜より成る複
数の断面要素を形成する。図１６は基板４００の平面を
示し、第２の薄膜４０３Ａの各薄膜パターン４Ａ間に分
離溝４０５が形成されることにより縦横に正しく配列さ
れた複数の断面要素４Ｂが形成されている。 (6) 積層工程図１６における基板４００を図示しない積層装置のステ
ージと対向させた後、ステージの表面に断面要素４Ｂの
１つを所定の荷重で押し付けて接合させ、更に基板４０
０をステージから離して基板４００から断面要素４Ｂを
剥離させてステージ側に転写し、この接合・転写を繰り
返し行ってステージ上に複数の断面要素４Ｂを積層す
る。 (7) エッチング工程複数の断面要素４Ｂを積層した積層体をエッチャントに
浸漬して、犠牲層である第２の薄膜４０３Ａのみを除去
し、微小構造体を形成する。

【００１５】この製造方法によると、複数の構造体要素
が組み立られた状態で一括して造形することができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、提案されてい
る微小構造体の製造方法によると、第２の薄膜を薄膜パ
ターンと同一の膜厚にするのに、化学機械研磨を行い、
予め求められた研磨時間になったとき、研磨を停止する
ようにしている、つまり、研磨時間を管理するといった
間欠的な手段で研磨進行状況を検出しているため、研磨
パッドの状態の変化した場合、研磨量が変化し、薄膜パ
ターンと同じ膜厚の第２の薄膜を再現性良く形成するこ
とができなくなる。このため、薄膜パターンが露出しな
い場合を避けるために、図１７に示すように、第２の薄
膜４０３Ａを多めに研磨することが必要になり、薄膜パ
ターン４Ａと第２の薄膜４０３Ａの間に８０〜１００ｎ
ｍ程度の段差Ｓが生じる。このような断面要素４Ｂをス
テージ上で積層すると、次のような問題が生じる。 (1) 接合不良による転写性の低下一般に、どのような接合方法でも、接合物に荷重を印加
することにより行うが、図１８の(a) に示すように、第
２の薄膜４０３Ａより膜厚が厚い薄膜パターン４Ａを有
した断面要素４Ｂをステージ３０２上で積層した場合、
薄膜パターン４Ａのみに荷重が印加され、その部分だけ
が接合される。具体的には、図中Ｂの領域の薄膜パター
ン４Ａ同士は荷重が印加されるので強固に接合される
が、領域Ａの部分の薄膜パターン４Ａ同士にはほとんど
荷重がかからないので、接合力としては全く弱いものと
なり、その部分の強度が大きく低下する。また、断面要
素４Ｂ同士が部分接触なのでステージ３０２側への転写
時にステージ３０２と断面要素４Ｂ、或いは断面要素４
Ｂ同士の接合力が低下し、転写が困難になったり、或い
は不可能になってしまう。このため、歩留りを低下させ
てしまう。 (2) 微小構造体の精度低下および製造歩留りの低下図１８の(b) に示すように、ステージ３０２側に接触し
ている部分の面積に対し、非接触部分が大きくなると、
非接触部分の断面要素４Ｂは剛性がないので型がくずれ
て、折れ曲がり部４０３Ｂが形成され、次に接合させる
断面要素４Ｂとの間に入ってしまい、製造される微小構
造体の精度を低下させる。折れ曲がり部４０３Ｂが犠牲
層である場合には後工程で除去されるため、部品が分断
されて製品化できなくなる。このため、歩留りを低下さ
せてしまう。

【００１７】従って、本発明の目的は微小構造体を構成
する薄膜と犠牲層となる薄膜の膜厚を同じにして、歩留
りの向上を図りながら強度および精度が高い微小構造体
を製造することができる微小構造体の製造方法を提供す
ることである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、第１の方法として基板上に所定の第１の２
次元パターンを有する複数の第１の薄膜を形成し、基板
上に複数の第１の薄膜とは異なる材質からなり、かつ、
複数の第１の薄膜を被覆する厚さの均一な被覆層を形成
し、被覆層をドライエッチング法によりエッチバックす
ることにより複数の第１の薄膜と同じ膜厚の第２の薄膜
を形成して、複合薄膜を形成し、複合薄膜を所定の第２
の２次元パターンに分離する溝を形成して、複数の複合
薄膜パターンを形成し、複数の複合薄膜パターンを基板
上から順々に剥離してステージ上に重ねて転写すること
により、ステージ上に複数の複合薄膜パターンを積層し
て接合させた微小構造体を含む積層体を形成し、積層体
のうち第１の薄膜あるいは第２の薄膜を選択的に除去し
て微小構造体を得るようにした微小構造体の製造方法を
提供するものである。

【００１９】すなわち、上記第１の方法は、以下の工程
を有している。 (1) 着膜工程基板上に第１の薄膜を形成する工程である。基板として
は、ガラス，Ｓｉウェハなどの金属，セラミックス等が
用いられる。また、第１の薄膜は、電子ビーム蒸着法，
スパッタ法，ＣＶＤ法などの真空蒸着法やスピンコート
法などにより形成され、０．１〜１０μｍ程度の目標膜
厚とその１／１０以下の膜厚精度を容易に得ることがで
きる。第１の薄膜の材料としては、Ａｌ，Ｓｉ，Ｔａな
どの金属，Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄，Ｔａ₂
Ｏ₅などの酸化物が用いられ、目的に応じて選択され
る。なお、必要に応じて基板上に第１の薄膜を形成する
前に離型層を形成しても良い。このようにすると、第１
の薄膜との密着性が低下し、各薄膜パターンをステージ
側に転写する際に基板からの剥離性が向上する。離型層
としては、フッ素あるいは有機物含有材料などが好適で
あり、これらはスピンコート法によって成膜する。ま
た、ＳｉＯＦなどのフッ素含有無機材料を用いても良
い。離型層と基板には高密着性が要求されるので、離型
層形成前にカップリング剤を塗布するのが好ましい。離
型性向上の他の方法として、基板の表面をフッ素原子を
有するガスの放電に晒し、表面をフッ化する方法があ
る。 (2) パターニング工程基板上の第１の薄膜を所定の２次元パターンを有する複
数の第１の薄膜にパターニングする工程である。この工
程は第１の薄膜を、例えば、フォトリソグラフィー法を
用いてパターニングし、所望の微小構造体の各断面形状
を有する複数の薄膜を得る。このとき、パターンの平面
内寸法精度は０．１μｍ以下となる。これ以外の方法と
して、ステンレスなどからなるマスクを基板上に重ねて
着膜と同時にパターン形成を行う方法、選択ＣＶＤ法を
用いて直接複数の第１の薄膜を基板上に形成する方法、
収束イオンビームもしくは電子ビームを基板上に照射
し、断面形状の境界線または不要部分を除去する方法な
どがある。 (3) 被覆層形成工程基板上に複数の第１の薄膜を被覆する表面が平坦な被覆
層を犠牲層として形成する工程である。被覆層は、第１
の薄膜と同様、電子ビーム蒸着法，スパッタ法，ＣＶＤ
法などの真空蒸着法やスピンコート法などにより形成さ
れる。特に、粘性，表面張力の低い塗布液を用いてスピ
ンコート法により形成されるポリイミドやレジスト，Ｓ
ＯＧ（ＳｐｉｎＯｎＧｌａｓｓ）などの層は、簡単
に平坦化できる。更に、２層，３層と重ね塗りしても良
い。この他、平坦な被覆層を形成する方法としては、Ｔ
ＥＯＳ系の液体金属ソースを用いてＣＶＤ法によりＳｉ
Ｏ ₂膜を形成し、この後凹凸をなくすためにリフローを
行ったり、複数の第１の薄膜が現れないところまで化学
機械研磨（ＣＭＰ）法により研磨する方法、更にははこ
れらを組み合わせた方法がある。また、複数の第１の薄
膜の間隔を広く取ると、被覆層を平坦化しやすくなる。
更に、第１の薄膜が金属や酸化物などの無機膜の場合、
被覆層をポリイミドにすると、選択的なエッチングを行
いやすくなる。また、金属や酸化物などの無機膜とポリ
イミドは常温接合されるので転写性にも優れている。 (4) エッチバック工程被覆層をドライエッチングによって薄膜化し、複数の第
１の薄膜と同じ膜厚の第２の薄膜を形成する工程であ
る。ドライエッチングは、通常の平行平板型プラズマＣ
ＶＤ層などにより行われ、フロン系，塩素系ガスなどの
エッチングガスが被覆層の材質により適宜選択される。
また、ドライエッチングでは、被覆層をエッチングして
ゆき、複数の第１の薄膜が現れ始めると、ガス成分量が
変化するので、プラズマから放出される発光スペクトル
の強度が変化する。従って、これをモニターすることに
より終点検出を直接的に知ることができ、複数の第１の
薄膜と同じ膜厚の第２の薄膜を再現性良く形成すること
ができる。 (5) 分離工程第２の薄膜に複数の第１の薄膜間を分離する溝を形成し
て複数の第２の薄膜を形成することにより、第１の薄膜
および第２の薄膜からなる複数の複合薄膜を形成する工
程である。この工程はフォトリソグラフィー法，ダイシ
ング，集束イオンビーム，もしくは電子ビームを基板上
に照射して分離するなどの方法が用いられる。 (6) 積層工程複数の複合薄膜を前記基板上から剥離し、ステージ上に
複数の複合薄膜を積層して接合させて微小構造体を含む
積層体を形成する工程である。すなわち、基板に対向す
る位置にステージを準備し、第１層の複合薄膜とステー
ジを接合する。接合には、接着剤，加熱による拡散接
合，常温接合法など公知の接合方法が用いられ、特に、
常温接合法が薄膜の積層に好適である。常温接合法と
は、真空チャンバー中に接合物を入れ、接合面にイオン
やアトムを照射して表面の汚染を除去した後、再汚染す
ることなく常温で接合する方法である。この方法によれ
ば、接着剤などの余計な物質を接合面間に介挿する必要
がなく、また、圧接荷重も低くすむことから積層方向に
対して高精度化が図れ、また、加熱を必要としないこと
から残留歪みもないので強固に接合できる。ステージへ
の第１の層の複合薄膜の接合が終了すると、ステージを
基板から離して複合薄膜をステージ側に転写する。この
とき、複合薄膜とステージの接合力は基板と複合薄膜の
密着力よりも大になっている必要がある。このため、基
板と複合薄膜の密着力を低下させるために、着膜工程で
前述した離型層を用いるのが良い。この後、次に接合す
べき複合薄膜の位置にステージ、あるいは基板を移動さ
せ、上記の接合・転写工程を行って複合薄膜を積層す
る。ここでも、複合薄膜を積層してゆくためには、複合
薄膜同士の接合力が基板と複合薄膜の密着力より大にな
っている必要がある。また、接合の位置合わせを正確に
行うために、ステージ側あるいは基板側にアライメント
機構を設けることが望ましい。具体的には、パターン成
形時にアライメントマークを基板上に形成し、ステージ
上にアライメントマークを検出してステージと基板の相
対位置関係を測定する顕微鏡などのマーク検出部を設
け、更に、ステージ、および基板を保持するホルダーの
各動作軸にレーザー干渉計やガラススケールなどによる
位置検出部を設けることが好ましい。このようにして複
数の複合薄膜をステージ上に積層して微小構造体を含む
積層体を形成する。 (7) エッチング工程積層工程によって得た積層体のうち第２の薄膜を除去し
て微小構造体を得る工程である。この工程では、まず、
積層体をステージから取り外す。ステージ側から積層体
を取り外すためには、複合薄膜同士の接合力が複合薄膜
とステージの接合力よりも大になっている必要がある。
すなわち、ステージ上に複合薄膜を積層して、ステージ
から積層体を取り外すためには、複合薄膜同士の接合力
＞複合薄膜とステージの接合力＞基板と複合薄膜の密着
力の関係が必要となる。この関係を満足できるならば、
必要に応じてステージ上に離型層を形成しても良い。ま
た、ステージ上に犠牲層を形成し、積層終了後、その犠
牲層のみをエッチングすることにより積層体をステージ
から取り外しても良い。積層体をステージから取り外す
と、犠牲層である第２の薄膜のみを選択的にエッチング
するエッチャントに浸漬して、微小構造体を得る。

【００２０】また、本発明は上記の目的を達成するた
め、第２の方法として基板上に所定の厚さの薄膜を形成
し、薄膜に所定の第１の２次元パターンで不純物を注入
して、不純物注入領域と不純物非注入領域からなる複合
薄膜を形成し、複合薄膜を所定の第２の２次元パターン
に分離する溝を形成して、複数の複合薄膜パターンを形
成し、複数の複合薄膜パターンを基板上から順々に剥離
してステージ上に重ねて転写することにより、ステージ
上に複数の複合薄膜パターンを積層して接合させた微小
構造体を含む積層体を形成し、積層体のうち不純物注入
領域あるいは不純物非注入領域を選択的に除去して微小
構造体を得るようにした微小構造体の製造方法を提供す
るものである。

【００２１】すなわち、上記第２の方法は、以下の工程
を有している。 (1) 着膜工程この工程は第１の方法の着膜工程と全く同一である。 (2) 不純物注入工程基板上の薄膜に所定の２次元パターンで不純物を注入し
て、複数の不純物注入薄膜と不純物非注入薄膜を形成す
る工程である。薄膜に選択的に不純物を注入するために
は、まずマスク成形工程が必要になる。これは、例え
ば、レジストやＭｏ，Ｔａ，Ｃｒなどの金属マスクを用
い、これらを公知のフォトリソグラフィー法などを用い
てパターニングして行う。この方法ではマスクパターン
の平面内寸法精度は０．１μｍ以下とすることができ
る。これ以外の方法として、ステンレスなどからなるマ
スクを基板上に重ねて薄膜の着膜と同時にパターン形成
を行う方法や、選択ＣＶＤ法を用いて直接薄膜パターン
を基板上に形成する方法、集束イオンビームもしくは電
子ビームを基板上に照射し、断面形状の境界線または不
要部分を除去する方法などがある。このようにマスク成
形が終了した後、不純物を注入する。不純物の注入方法
としては、質量分離型イオン注入法，非質量分離型イオ
ン注入法，熱拡散法などがある。中でも比較的低温で不
純物を注入可能な質量分離型イオン注入法，非質量分離
型イオン注入法が好ましく、更に大面積基板に一括に不
純物を注入可能な非質量分離型イオン注入法はスループ
ットの点で特に好ましい。不純物としてはリン，ボロ
ン，ヒ素などが用いられ、１Ｅ２０〜１Ｅ２０ｃｍ^-3程
度注入する。このように基板上の薄膜に対して、構造体
となる部分に選択的に不純物を注入することにより構造
体パターンと犠牲層を有する断面形状を作製しているた
め、構造体パターンと犠牲層部分とは原理的に同一面と
なり段差は見られない。このようにして不純物の注入が
終了すると、最後にマスクを除去する。 (3) 分離工程第１の方法の分離工程と全く同一である。 (4) 積層工程第１の方法の分離工程と全く同一である。 (5) エッチング工程第１の方法のエッチング工程と同様にステージから積層
体を取外した後、犠牲層である不純物非注入薄膜のみを
選択的にエッチングするエッチャントに浸漬して、微小
構造体を得る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の微小構造体の製造
方法について添付図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２３】本発明の第１の実施の形態に係る微小構造
体の製造方法は、着膜工程，パターニング工程，被覆層
形成工程，エッチバック工程，分離工程，および積層工
程から成る。

【００２４】図１の(a) 〜(e) は本発明の第１の実施の
形態に係る着膜工程，パターニング工程，被覆層形成工
程，エッチバック工程，および分離工程を示す。まず、
第１の着膜工程として、図１の(a) に示すように、基板
４００としてＳｉウェハを準備し、その表面にカップラ
ー剤を塗布した後、フッ素化ポリイミド（日立化成社
製）をスピンコート法により約５μｍ塗布し、最高温度
３５０℃でベイクして離型層４０１を形成する。次に、
離型層４０１上にスパッタリング法によってＡｌの第１
の薄膜４０２を０．５μｍ着膜する。ターゲットにはＡ
ｌを主成分とするＡｌ合金を使用し、スパッタ圧力は
０．５Ｐａ、基板４００の温度は室温とする。着膜中は
水晶振動子式膜厚計で常時、膜厚をモニターし、膜厚が
０．５μｍに達したところで着膜を終了する。この方法
で着膜を行うと、第１の薄膜４０２の膜厚分布は、０．
５±０．０２μｍ以下が得られる。なお、この膜厚が最
終的に得られる微小構造体の積層方向の分解能を決める
ため、膜厚および膜厚分布には十分な配慮が必要とな
る。

【００２５】次に、パターニング工程として、図１の
(b) に示すように、通常のフォトリソグラフィー法によ
り微小構造体の各断面形状に対応した複数の薄膜パター
ン４Ａを形成する。すなわち、基板４００上に形成した
第１の薄膜４０２の表面にポジ型のフォトレジスト（図
示せず）を塗布し、図示しないフォトマスクを用いてフ
ォトレジストを露光し、露光したフォトレジストの部分
を溶剤によって取り去り、露出した第１の薄膜４０２の
部分をエッチングする。そして、未露光のフォトレジス
トを剥離液にて除去し、複数の薄膜パターン４Ａを露出
させる。ここで、基板４００上の薄膜パターン４Ａは１
ｍｍずつ間隔をあけて形成され、それぞれ解像度１μｍ
以下、精度０．１μｍ以下が実現されている。

【００２６】この後、被覆層形成工程として、図１の
(c) に示すように、犠牲層となるポリイミドをスピンコ
ート法により約５μｍ塗布し、最高温度３７０℃でベイ
クして平坦化することにより被覆層４０３を形成する。
この状態では、薄膜パターン４Ａは被覆層４０３で完全
に覆われている。

【００２７】次に、エッチバック工程として、図１の
(d) に示すように、薄膜パターン４Ａが現れるまでドラ
イエッチング法により被覆層４０３をエッチバックす
る。すなわち、通常の平行平板型プラズマＣＶＤ装置を
用い、ＣＦ₄を１０ｓｃｃｍ，Ｏ ₂を９０ｓｃｃｍ，Ｒ
Ｆを５００Ｗ，圧力を１Ｐａとしてエッチバッグする。
このとき、プラズマ中の発光スペクトルを分光器にかけ
て、Ｆなどのエッチングガスの分解生成物からの発光ピ
ークをモニタリングし、発光スペクトルの強度が変化し
たところでエッチバックを終了する。薄膜パターン４Ａ
が現れ始めると、ガス成分量が変化し、プラズマから放
出される発光スペクトルの強度が変化するため、この強
度変化を検出した時点でエッチバックを終了すると、被
覆層４０３は薄膜パターン４Ａと同一の膜厚（０．５μ
ｍ）の第２の薄膜（犠牲層）４０３Ａになる。

【００２８】図２は図１の(d) に対応する平面を示し、
微小構造体（微小プーリ）を構成する２０個の薄膜パタ
ーン４Ａと第２の薄膜４０３Ａが同一膜厚で形成されて
いる。また、この工程中に位置決めのための複数（例え
ば、３つ）のアライメントマーク４０４も形成してお
く。

【００２９】この後、分離工程として、図１の(e) に示
すように、通常のフォトリソグラフィー法により第２の
薄膜パターン４０３Ａの各薄膜パターン４Ａ間に分離溝
４０５を形成して、これによって薄膜パターン４Ａ、お
よび第２の薄膜パターン４０３Ａより成る複数の断面要
素４Ｂを形成する。

【００３０】図３は図１の(e) に対応する平面を示し、
各薄膜パターン４Ａ間を分離溝４０５で分離することに
より微小構造体を構成する２０個の断面要素４Ｂが縦横
に正しく配列されている。

【００３１】このようにして着膜工程，パターニング工
程，被覆層形成工程，エッチバック工程，および分離工
程が終了すると、次に積層工程を行う。

【００３２】ここで、積層工程を説明する前に積層工程
に用いる積層装置の構成について説明する。

【００３３】図４は積層装置３を示し、積層工程が行わ
れる真空槽３００を有し、この真空槽３００の内部に基
板４００が載置される基板ホルダ３０１と、基板４００
上に形成された薄膜パターン４Ａが転写されるステージ
３０２と、このステージ３０２に取り付けられ、ステー
ジ３０２側をＦＡＢ（ＦａｓｔＡｔｏｍＢｏｍｂａ
ｒｄｍｅｎｔ）処理する第１のＦＡＢ源３０３Ａ、およ
び基板４００側をＦＡＢ処理する第２のＦＡＢ源３０３
Ｂと、ＦＡＢ処理後にアーム３０４Ａ，３０４Ｂを約９
０°回転させて第１および第２のＦＡＢ源３０３Ａ，３
０３Ｂを退避させる第１および第２の退避モータ３０５
Ａ，３０５Ｂと、ステージ３０２に取り付けられ、基板
４００上のアライメントマーク４０４を検出する顕微鏡
の如きマーク検出部３０６と、真空槽３００内の真空度
を検出する真空計３０７と、テスージ３０２を図示しな
いＸ軸モータによってＸ軸方向に移動させるとともに、
図示しないＸ軸位置検出部によってステージ３０２のＸ
軸上の位置を検出するＸ軸テーブル３１０と、ステージ
３０２を図示しないＹ軸モータによってＹ軸方向に移動
させるとともに、図示しないＹ軸位置検出部によってス
テージ３０２のＹ軸上の位置を検出するＹ軸テーブル３
２０とが配設されている。なお、「ＦＡＢ処理」とは、
粒子ビームとして、例えば、アルゴンガスを１ｋＶ程度
の電圧で加速して材料の表面に照射し、材料表面の酸化
膜，不純物等を除去して清浄な表面を形成する処理をい
う。

【００３４】ステージ３０２は、例えば、ステンレス，
アルミニウム合金等の金属からなり、ステージ３０２上
に積層された複数の薄膜からなる微小構造体をステージ
３０２から容易に取り出せるようにするため、予め表面
に犠牲層３７０（図５参照）が形成される。犠牲層の材
料は、微小構造体の材料に応じて適宜選択される。すな
わち、微小構造体をアルミニウム等の金属で形成する場
合、犠牲層の材料として銅あるいはニッケルを選択し、
ステージ３０２の表面に銅あるいせニッケルをめっき法
により、例えば、約５μｍ着膜する。微小構造体をアル
ミナ，炭化けい素，シリコン窒化膜等の絶縁体であるセ
ラミックスで形成する場合、犠牲層の材料としてアルミ
ニウムを選択し、ステージ３０２の表面にアルミニウム
を真空蒸着法等により形成する。薄膜の積層終了後、犠
牲層のみをエッチング除去することにより、微小構造体
に外力を加えることなく、微小構造体のみをステージ３
０２から容易に分離することができる。

【００３５】真空層３００の外部には、基板ホルダ３０
１を図示しないＺ軸モータによってＺ軸方向に移動さ
せ、薄膜をステージ２０２側に荷重５ｋｇｆ／ｃｍ²以
上で１〜１０分間圧着させるとともに、図示しないＺ軸
位置検出部によって基板ホルダ３０１のＺ軸上の位置を
検出するＺ軸テーブル３３０と、アライメント調整の際
に図示しないθモータによって基板ホルダ３０１をＺ軸
回りに回転させるとともに、図示しないθ位置検出部に
よって基板ホルダ３０１のθ方向の角度位置を検出する
θテーブル３４０と、真空槽３００内を真空に排気する
真空ポンプ３５０と、アルゴンガスが充填されたアルゴ
ンガスボンベ３５１と、アルゴンガスボンベ３５１から
供給されるアルゴンガスの流量を制御して第１および第
２の電磁弁３５２Ａ，３５２Ｂを介して対応する第１お
よび第２のＦＡＢ源３０３Ａ，３０３Ｂにアルゴンガス
を供給する第１および第２の流量コントローラ（ＭＦ
Ｃ）３５３Ａ，３５３Ｂが設けられている。

【００３６】以上の構成において、以下のようにして積
層工程を行う。図５の(a) 〜(c) および図６の(a) 〜
(c) は以下に説明する積層工程を示す。

【００３７】(1) 基板４００の真空槽３００内への導入複数の断面要素４Ｂが形成された基板４００を積層装置
３の真空槽３００内の基板ホルダ３０１上に載置する。

【００３８】(2) 真空槽２００内の排気オペレータが積層装置３の図示しない起動スイッチを押
下すると、図示しない制御部は、真空計３０７の検出値
に基づいて真空ポンプ３５０を制御して真空槽３００内
を１０^-6Ｐａ台まで排気し、真空槽３００内を高真空状
態あるいは超高真空状態にする。

【００３９】(3) アライメント調整排気が終了すると、制御部はステージ３０２と基板４０
０（アライメントマーク４０４）とのアライメント調整
を行う。すなわち、制御部はＸ軸モータおよびＹ軸モー
タを制御してステージ３０２をＸ軸方向およびＹ軸方向
に移動させてマーク検出部３０６からのマーク検出信号
を取り込み、このマーク検出信号に基づいて基板４００
と基板ホルダ３０１との相対的位置関係を測定し、この
相対的位置関係の測定結果に基づいてステージ３０２お
よびアライメントマーク４０４が原点位置に達するよう
にＸ軸モータ，Ｙ軸モータ，およびθモータを制御す
る。ステージ３０２は、Ｘ軸テーブル３１０およびＹ軸
テーブル３２０によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動
し、基板ホルダ３０１はθテーブル３４０によって回転
し、ステージ３０２およびアライメントマーク４０４が
原点位置に達する。これにより、基板４００を載置する
位置にずれがあっても、ステージ３０２とアライメント
マーク４０４の相対的な位置出しが正確に行われる。

【００４０】(4) 第１層の断面要素４Ｂを接合する面の
汚染層の除去アライメント調整が終了すると、制御部は、図５の(a)
に示すように、Ｘ軸位置検出部およびＹ軸位置検出部の
検出信号に基づいてＸ軸モータおよびＹ軸モータを駆動
して、ステージ３０２を原点位置からＸ軸方向およびＹ
軸方向に移動させて、第１層の断面要素４Ｂ上に位置さ
せる。次に制御部は、第１層の断面要素４Ｂを接合する
面（ステージ３０２の表面と第１層の断面要素４Ｂの表
面）にアルゴン原子ビーム３５１ＡでＦＡＢ処理を施
す。すなわち、ステージ３０２の表面、および第１層の
断面要素４Ｂの表面に所定量のアルゴン原子ビーム３５
１Ａを１分間照射するように、第１および第２のＦＡＢ
源３０３Ａ，３０３Ｂの各駆動部（図示せず）に対する
駆動制御，第１および第２の電磁弁３５２Ａ，３５２Ｂ
に対する開閉制御，および第１および第２のＭＦＣ３５
３Ａ，３５３Ｂに対する流量制御を行う。第１および第
２のＦＡＢ源３０３Ａ，３０３Ｂの各駆動部は、制御部
の制御により１．５ｋＶの加速電圧を第１および第２の
ＦＡＢ源３０３Ａ，３０３Ｂに付与する。アルゴンガス
ボンベ３５１から圧送されるアルゴンガスは、第１およ
び第２のＭＦＣ３５３Ａ，３５３Ｂによって流量が調整
され、第１および第２の電磁弁３５２Ａ，３５２Ｂを介
して第１および第２のＦＡＢ源３０３Ａ，３０３Ｂに供
給される。第１のＦＡＢ源３０３Ａは、斜め約４５°上
方のステージ３０２の表面に向けてアルゴン原子ビーム
３５１Ａを１分間照射する。第２のＦＡＢ源３０３Ｂ
は、斜め約４５°下方の第１層の断面要素４Ｂの表面に
向けてアルゴン原子ビーム３５１Ａを１分間照射する。
これにより、ステージ３０２および第１層の断面要素４
Ｂの表面の約１０ｎｍの汚染層が除去される。なお、こ
の程度の膜減り量なら本発明が目的とする膜厚精度０．
１μｍに比べ１桁小さいので無視できる。

【００４１】(5) 第１層の断面要素４Ｂの接合第１層の断面要素４Ｂを接合する面の汚染層を除去する
と、次に制御部は、図５の(b) に示すように、第１およ
び第２の退避モータ３０５Ａ，３０５Ｂを駆動してアー
ム３０４Ａ，３０４Ｂを水平方向に回動させ、第１およ
び第２のＦＡＢ源３０３Ａ，３０３Ｂを退避させる。こ
の後、制御部はＺ軸位置検出部の検出信号に基づいてＺ
軸モータを制御して基板ホルダ３０１を上昇させ、ステ
ージ３０２の表面に第１層の断面要素４Ｂの表面を接触
させ、更に５０ｋｇｆ／ｃｍ²の荷重で５分間押し付け
る。これによりステージ３０２の表面（犠牲層）に第１
層の断面要素４Ｂの表面が強固に接合される。断面要素
４Ｂとステージ３０２との接合力を引っ張り試験により
評価したところ、５０〜１００ＭＰａが得られている。
なお、大きい接合力を得るために、断面要素４Ｂとステ
ージ３０２の表面粗さは各々１０ｎｍ以下とした。

【００４２】(6) 第１層の断面要素４Ｂの転写第１層の断面要素４Ｂの接合が終了すると、次に制御部
は、図５の(c) に示すように、Ｚ軸位置検出部の検出信
号に基づいてＺ軸モータを駆動して基板ホルダ３０１を
図５の(a) に示す元の位置まで下降させ、第１および第
２の退避モータ３０５Ａ，３０５Ｂを駆動して第１およ
び第２のＦＡＢ源３０３Ａ，３０３Ｂを元の位置に復帰
させる。基板ホルダ３０１を下降させると、断面要素４
Ｂとステージ３０２の犠牲層との接合力の方が断面要素
４Ｂと基板４００との接合力よりも大きいため、断面要
素４Ｂは基板４００側から剥離し、ステージ３０２側へ
転写される。

【００４３】(7) 第２層の断面要素４Ｂを接合する面の
汚染層の除去第１層の断面要素４Ｂの転写が終了すると、次に制御部
は、図６の(a) に示すように、Ｘ軸位置検出部およびＹ
軸位置検出部の検出信号に基づいてＸ軸モータおよびＹ
軸モータを駆動して、ステージ３０２を原点位置からＸ
軸方向およびＹ軸方向に移動させて、第２層の断面要素
４Ｂ上に位置させ、図５の(a) で説明したようにＦＡＢ
を照射する。ステージ３０２の移動量は各断面要素４Ｂ
ピッチに相当する距離である。最初のＦＡＢ照射との違
いはステージ３０２の表面にＦＡＢを照射するのではな
く、第１層の断面要素４Ｂの裏面（それまで基板４００
に接触していた面）に照射し、そこを清浄化することで
ある。

【００４４】(8) 第２層の断面要素４Ｂの接合第２層の断面要素４Ｂを接合する面の汚染層の除去が終
了すると、次に制御部は、図６の(b) に示すように、第
１および第２のＦＡＢ源３０３Ａ，３０３Ｂを退避さ
せ、基板ホルダ３０１を上昇させ、第１層の断面要素４
Ｂの裏面に第２層の断面要素４Ｂを接合する。

【００４５】(9) 第２層の断面要素４Ｂの転写第２層の断面要素４Ｂの接合が終了すると、次に制御部
は、図６の(c) に示すように、Ｚ軸位置検出部の検出信
号に基づいてＺ軸モータを駆動して基板ホルダ３０１を
下降させ、第１および第２の退避モータ３０５Ａ，３０
５Ｂを駆動して第１および第２のＦＡＢ源３０３Ａ，３
０３Ｂを元の位置に復帰させる。基板ホルダ３０１を下
降させると、断面要素４Ｂ同士の接合力の方が第２層の
断面要素４Ｂと基板４００との接合力よりも大きいた
め、第２層の断面要素４Ｂは基板４００側から剥離し、
第１層の断面要素４Ｂの上に転写される。

【００４６】(10)犠牲層の除去図７は第１層〜第２０層の断面要素４Ｂが積層された状
態を示す。上記の工程を繰り返すことにより、図７に示
すように、第１層〜第２０層の断面要素４Ｂが犠牲層３
７０を介してステージ３０２上に積層される。積層が完
了した時点では、外見は直方体の姿をしており、内部に
微小構造体４が埋め込まれた状態になっている。最後
に、これをエタノールアミンなどの有機アルカリに浸漬
して犠牲層である第２の薄膜（ポリイミド）４０３Ａの
みを除去し、更に犠牲層３７０をエッチング除去して微
小構造体（微小プーリ）４をステージ３０２から分離す
る。

【００４７】図８の(a),(b) は上記のようにして製造さ
れた微小プーリを示し、同図(a) は分解斜視図、同図
(b) は縦断面図である。同図に示す微小構造体４は、各
断面形状に対応した第１層〜第２０層の薄膜パターン４
Ａからなり、両側にフランジ４０を備えた軸４１を、両
側に鍔４２を備えたプーリ４３の開口部４３Ａ内に組み
込んだ構造を有している。

【００４８】図９は以上述べた第１の実施の形態のフロ
ーチャートを示す。

【００４９】この実施の形態によると、プラズマエッチ
ングにより第２の薄膜４０３をエッチバックし、このと
きのプラズマ中の発光スペクトルを分光器にかけて、発
光スペクトルの強度変化の検出によってエッチバックの
終了を検出しているため、エッチバック終了の検出を直
接的に行うことができ、犠牲層となる第２の薄膜４０３
の膜厚と微小構造体を構成する薄膜パターン４Ａの膜厚
を高い精度で同一にすることができる。その結果、歩留
りを向上させると共に強度と精度が高い微小構造体を製
造することができる。

【００５０】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。本発明の第２の実施の形態に係る微小構造体
の製造方法は、着膜工程，不純物注入工程，分離工程，
および積層工程から成る。

【００５１】図１０の(a) 〜(e) は着膜工程，不純物注
入工程，および分離工程を示す。まず、着膜工程とし
て、図１の(a) に示すように、基板４００としてＳｉウ
ェハを準備し、通常の平行平板型プラズマエッチング装
置を用い、ＳｉＨ₄＝３０ｓｃｃｍ，Ｏ₂＝５０ｓｃｃ
ｍ，Ａｒ＝５０ｓｃｃｍ，ＳｉＦ₄＝３０ｓｃｃｍ，Ｒ
Ｆ＝４００Ｗ，圧力＝０．５Ｐａ，基板温度＝４００℃
の条件で基板４００の表面にＳｉＯＦよりなる離型層４
０１を形成する。次に、離型層４０１の上に減圧気相堆
積（ＬＰＣＶＤ）法を用い、Ｓｉ₂Ｈ₆＝５０ｓｃｃ
ｍ，圧力＝４０Ｐａ，基板温度＝４５０℃の条件でｐｏ
ｌｙ−Ｓｉの薄膜４０２を厚さ０．２μｍ形成する。着
膜中は水晶振動子式膜圧計で常時膜圧をモニターし、膜
厚が０．２μｍに達したところで着膜を終了する。この
方法で着膜を行うと、薄膜４０２の膜厚分布は、０．２
±０．０２μｍ以下が得られる。なお、この膜厚が最終
的に得られる微小構造体の積層方向の分解能を決めるた
め、膜厚および膜厚分布には十分な配慮が必要となる。

【００５２】次に、不純物注入工程として、図１０の
(b) に示すように、薄膜４０２上にＭｏを０．５μｍ着
膜した後、フォトレジストを塗布し、通常のフォトリソ
グラフィー法によりＭｏをエッチングし、不純物注入マ
スク４０６を形成する。フォトレジストにはホジ型を用
い、あらかじめ用意した第１の断面形状を有するフォト
マスク（図示せず）を用いて露光する。続いて、図１０
の(c) に示すように、非質量分離型イオン注入装置で、
５％ＰＨ₃ガスを用いて加速電圧１００ｋｅＶ，ドーズ
量２Ｅ２０ｃｍ^-2の条件で基板４００上の全面にリン５
００を注入して、薄膜４０２に微小構造体（微小プー
リ）の各断面形状に対応した複数の不純物注入領域４０
７Ａと不純物非注入領域４０７Ｂを形成する。この後、
図１０の(d)に示すように、硝酸系エッチャントにより
不純物注入マスク４０６を除去する。このとき、不純物
注入領域４０７Ａと不純物非注入領域４０７Ｂとの間に
段差が生じることがなく、図中(a) で着膜したｐｏｌｙ
−Ｓｉの第１の薄膜４０２の表面粗さ（最大高さＲｙ＝
５ｎｍ）と変わりない。

【００５３】この後、分離工程として、図１０の(e) に
示すように、通常のフォトリソグラフィー法により各不
純物非注入領域４０７Ａ間に分離溝４０５を形成し、こ
れによって不純物注入領域４０７Ａ，および不純物非注
入領域４０７Ｂより成る複数の断面要素４Ｂを形成す
る。

【００５４】このようにして着膜工程，不純物注入工
程，および分離工程が終了すると、次に、第１の実施の
形態と同様に、複数の断面要素４Ｂが形成された基板４
００を積層装置の真空槽内に導入し、真空槽内の排気，
アライメント調整，汚染層の除去，断面要素４Ｂの接合
・転写の各工程を行う。そして、これをＥＤＰ（エチレ
ンジアミンピロカテコール）に浸漬して、不純物非注入
領域４０７Ｂのみを除去して、図８の(a),(b) に示すよ
うに、微小プーリが軸に組み上がった微小構造体を製造
する。

【００５５】図１１は以上述べた第２の実施の形態のフ
ローチャートを示す。

【００５６】この実施の形態によると、薄膜４０２に選
択的にリンを注入して、薄膜４０２に微小構造体を構成
する複数の不純物注入領域４０７Ａと犠牲層となる不純
物非注入領域４０７Ｂを形成するようにしたため、複数
の不純物注入領域４０７Ａと不純物非注入領域４０７Ｂ
の膜厚が全く同一になり、歩留りを向上させると共に強
度と精度が高い微小構造体を製造することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の微細構造
体の製造方法によると、基板上に所定の２次元パターン
を有する複数の第１の薄膜を形成し、基板上に複数の第
１の薄膜とは異なる材質からなり、かつ、複数の第１の
薄膜を被覆する厚さが均一な被覆層を形成し、被覆層を
気体エッチングによって薄膜化し、発生するガスの成分
の変化に基づいて気体エッチングを停止することにより
複数の第１の薄膜と同じ膜厚の第２の薄膜を形成し、第
２の薄膜に溝を形成して複数の第１の薄膜を分離した
後、第１の薄膜および第２の薄膜よりなる複合薄膜を順
次積層するようにしたため、歩留りの向上を図りながら
強度および精度が高い微小構造体を製造することができ
る。

【００５８】また、基板上に所定の厚さの薄膜を形成
し、薄膜に所定の２次元パターンで不純物を注入して、
複数の不純物注入薄膜と不純物非注入薄膜を形成し、不
純物注入薄膜に溝を形成して複数の不純物注入薄膜を分
離した後、複数の不純物注入薄膜と分離された複数の不
純物非注入薄膜よりなる複合薄膜を順次積層するように
したため、歩留りの向上を図りながら強度および精度が
高い微小構造体を製造することができる。

【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着膜工程，パ
ターニング工程，被覆層形成工程，エッチバック工程，
および分離工程を示す断面図。

【図２】図１の(d) の平面を示す平面図。

【図３】図１の(e) の平面を示す平面図。

【図４】第１の実施の形態に係る積層装置を示す説明
図。

【図５】第１の実施の形態に係る積層工程を示す説明
図。

【図６】第１の実施の形態に係る積層工程を示す説明
図。

【図７】第１の実施の形態に係る積層工程の終了時を示
す断面図。

【図８】第１の実施の形態に係る微小構造体を示す説明
図。

【図９】第１の実施の形態に係る製造工程を示すフロー
チャート。

【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る着膜工程，
不純物注入工程，および分離工程を示す断面図。

【図１１】第２の実施の形態に係る製造工程を示すフロ
ーチャート。

【図１２】従来の光造形法を示す説明図。

【図１３】従来の粉末法を示す説明図。

【図１４】従来のシート積層法に係る製造装置を示す説
明図。

【図１５】従来の薄膜を出発材料として用いる積層方法
を示す説明図。

【図１６】提案されている微小構造体の製造方法におけ
る積層工程前の基板の平面を示す平面図。

【図１７】提案されている微小構造体の製造方法におけ
る課題を示す説明図。

【図１８】提案されている微小構造体の製造方法におけ
る課題を示す説明図。

【符号の説明】

３積層装置４微小構造体４Ａ第１の薄膜パターン４Ｂ断面要素４０フランジ４１軸４２鍔４３プーリ４３Ａ開口部３００真空槽３０１基板ホルダ３０２ステージ３０３Ａ第１のＦＡＢ源３０３Ｂ第２のＦＡＢ源３０４Ａ，３０４Ｂアーム３０５Ａ第１の退避モータ３０５Ｂ第２の退避モータ３０６マーク検出部３０７真空計３１０Ｘ軸テーブル３２０Ｙ軸テーブル３３０Ｚ軸テーブル３４０ θテーブル３５０真空ポンプ３５１アルゴンガスボンベ３５１Ａアルゴン原子ビーム３５２Ａ第１の電磁弁３５２Ｂ第２の電磁弁３５３Ａ第１の流量コントローラ（ＭＦＣ）３５３Ｂ第２の流量コントローラ（ＭＦＣ）３７０犠牲層４００基板４０１離型層４０２第１の薄膜（薄膜）４０３被覆層４０３Ａ第２の薄膜４０３Ｂ折れ曲がり部４０４アライメントマーク４０５分離溝４０６不純物注入マスク４０７Ａ不純物注入領域４０７Ｂ不純物非注入領域５００リンＳ段差

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に所定の第１の２次元パターンを
有する複数の第１の薄膜を形成し、前記基板上に前記複数の第１の薄膜とは異なる材質から
なり、かつ、前記複数の第１の薄膜を被覆する厚さの均
一な被覆層を形成し、前記被覆層をドライエッチング法によりエッチバックす
ることにより前記複数の第１の薄膜と同じ膜厚の第２の
薄膜を形成して、複合薄膜を形成し、前記複合薄膜を所定の第２の２次元パターンに分離する
溝を形成して、複数の複合薄膜パターンを形成し、前記複数の複合薄膜パターンを前記基板上から順々に剥
離してステージ上に重ねて転写することにより、前記ス
テージ上に前記複数の複合薄膜パターンを積層して接合
させた微小構造体を含む積層体を形成し、前記積層体のうち前記第１の薄膜あるいは前記第２の薄
膜を選択的に除去して前記微小構造体を得ることを特徴
とする微小構造体の製造方法。
【請求項２】前記被覆層の形成は、スピンコート法に
よって行う請求項１記載の微小構造体の製造方法。
【請求項３】前記第１の薄膜あるいは前記第２の薄膜
は、主成分がポリイミドである構成の請求項１記載の微
小構造体の製造方法。
【請求項４】基板上に所定の厚さの薄膜を形成し、前記薄膜に所定の第１の２次元パターンで不純物を注入
して、不純物注入領域と不純物非注入領域からなる複合
薄膜を形成し、前記複合薄膜を所定の第２の２次元パターンに分離する
溝を形成して、複数の複合薄膜パターンを形成し、前記複数の複合薄膜パターンを前記基板上から順々に剥
離してステージ上に重ねて転写することにより、前記ス
テージ上に前記複数の複合薄膜パターンを積層して接合
させた微小構造体を含む積層体を形成し、前記積層体のうち前記不純物注入領域あるいは前記不純
物非注入領域を選択的に除去して前記微小構造体を得る
ことを特徴とする微小構造体の製造方法。
【請求項５】前記複数の不純物注入薄膜と不純物非注
入薄膜の形成は、非質量分離型イオン注入法によって行
う請求項４記載の微小構造体の製造方法。