JP2001001300A - 微細梁構造およびその製造方法 - Google Patents
微細梁構造およびその製造方法Info
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- JP2001001300A JP2001001300A JP11175359A JP17535999A JP2001001300A JP 2001001300 A JP2001001300 A JP 2001001300A JP 11175359 A JP11175359 A JP 11175359A JP 17535999 A JP17535999 A JP 17535999A JP 2001001300 A JP2001001300 A JP 2001001300A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 繰り返しの捩じれに強く、耐久性に優れた微
細梁構造およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 マイクロミラー１を支えるビーム２の断
面構造をＴｉ芯材３の周囲をＳｉ層４で被覆した２重構
造とする。Ｓｉ芯材の周囲をＴｉ層で被覆した２重構造
としてもよい。また、Ｔｉの代わりにＷ、Ｍｏなど、Ｓ
ｉの代わりにＳｉＯ2 、ＳｉＮx などを用いてもよい。
芯材と被覆層との界面に密着層として金属シリサイド層
あるいは金属酸化物層を形成してもよい。
細梁構造およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 マイクロミラー１を支えるビーム２の断
面構造をＴｉ芯材３の周囲をＳｉ層４で被覆した２重構
造とする。Ｓｉ芯材の周囲をＴｉ層で被覆した２重構造
としてもよい。また、Ｔｉの代わりにＷ、Ｍｏなど、Ｓ
ｉの代わりにＳｉＯ2 、ＳｉＮx などを用いてもよい。
芯材と被覆層との界面に密着層として金属シリサイド層
あるいは金属酸化物層を形成してもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、微細梁構造およ
びその製造方法に関し、特に、ＭＥＭＳ（Microelectro
mechanical Systems）分野における微細梁構造、例えば
微細な鏡（マイクロミラー）を支える微細梁構造に適用
して好適なものである。
びその製造方法に関し、特に、ＭＥＭＳ（Microelectro
mechanical Systems）分野における微細梁構造、例えば
微細な鏡（マイクロミラー）を支える微細梁構造に適用
して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＭＥＭＳ分野における一般的なマ
イクロミラーとして、金属製の梁（ビーム）でミラー部
分を支えた構造（例えば、特開平９−２８１４１７号公
報）とＳｉ製のビームでミラー部分を支えた構造（例え
ば、映像情報メディア学会誌Vol.52,No.10,pp.1507-151
2(1988))とが知られている。
イクロミラーとして、金属製の梁（ビーム）でミラー部
分を支えた構造（例えば、特開平９−２８１４１７号公
報）とＳｉ製のビームでミラー部分を支えた構造（例え
ば、映像情報メディア学会誌Vol.52,No.10,pp.1507-151
2(1988))とが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
金属製のビームでミラーを支えた構造では、ミラーを高
速に振動させるためにビームを捩じることを繰り返す
と、金属疲労によりビーム部分が破損する欠点があっ
た。
金属製のビームでミラーを支えた構造では、ミラーを高
速に振動させるためにビームを捩じることを繰り返す
と、金属疲労によりビーム部分が破損する欠点があっ
た。
【０００４】また、従来のＳｉ製のビームでミラー部分
を支えた構造では、以下のような問題がある。まず、ミ
ラーの主共振周波数ωはω＝（Ｋ／Ｉ）1/2 （ここで、
Ｋは捩じり剛性、Ｉは慣性モーメント）と表されるが、
Ｋがヤング率Ｅに比例する。Ｓｉのヤング率は（１．３
〜１．９）×１０11（Ｎ・ｍ-2）であり、Ｔｉのヤング
率１．１６×１０11（Ｎ・ｍ-2）やＡｕのヤング率７．
８０×１０10（Ｎ・ｍ-2）に比べるとかなり大きいた
め、同じ寸法の金属製ビームより主共振周波数が大きく
なり、実際のサーボ帯域として使いたい主共振周波数と
２次の共振周波数との間隔（帯域）が狭くなるという欠
点があった。また、Ｓｉは単結晶での降伏強度はかなり
高いが、劈開性が顕著であるために、プロセス中に発生
した傷や欠陥によって容易に破断してしまうという欠点
もある。
を支えた構造では、以下のような問題がある。まず、ミ
ラーの主共振周波数ωはω＝（Ｋ／Ｉ）1/2 （ここで、
Ｋは捩じり剛性、Ｉは慣性モーメント）と表されるが、
Ｋがヤング率Ｅに比例する。Ｓｉのヤング率は（１．３
〜１．９）×１０11（Ｎ・ｍ-2）であり、Ｔｉのヤング
率１．１６×１０11（Ｎ・ｍ-2）やＡｕのヤング率７．
８０×１０10（Ｎ・ｍ-2）に比べるとかなり大きいた
め、同じ寸法の金属製ビームより主共振周波数が大きく
なり、実際のサーボ帯域として使いたい主共振周波数と
２次の共振周波数との間隔（帯域）が狭くなるという欠
点があった。また、Ｓｉは単結晶での降伏強度はかなり
高いが、劈開性が顕著であるために、プロセス中に発生
した傷や欠陥によって容易に破断してしまうという欠点
もある。
【０００５】したがって、この発明の目的は、繰り返し
の捩じれに強く、耐久性に優れた微細梁構造およびその
製造方法を提供することにある。
の捩じれに強く、耐久性に優れた微細梁構造およびその
製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の第１の発明は、第１の部分とこの第１の
部分の周囲の少なくとも一部に設けられた第２の部分と
を含む断面構造を有し、第１の部分と第２の部分とが互
いに機械的性質が異なる材料で構成されていることを特
徴とする微細梁構造である。
に、この発明の第１の発明は、第１の部分とこの第１の
部分の周囲の少なくとも一部に設けられた第２の部分と
を含む断面構造を有し、第１の部分と第２の部分とが互
いに機械的性質が異なる材料で構成されていることを特
徴とする微細梁構造である。
【０００７】この発明の第１の発明において、第２の部
分は、第１の部分の周囲の少なくとも一部に設けられる
が、一般には、第１の部分の外周面全面にわたって設け
られるか。この第２の部分は、第１の部分の外周面全面
に周方向に互いに分離して複数個設けてもよい。典型的
な一つの例では、第１の部分は梁の芯部を構成し、第２
の部分は第１の部分の周囲を被覆するように設けられ
る。また、第１の部分を構成する材料と第２の部分を構
成する材料とは互いに機械的性質が異なるが、これらの
材料の選択は、微細梁構造に要求される特性に応じて行
うことができる。例えば、マイクロミラーを支えるビー
ムのような繰り返し捩じれを受けるような用途の微細梁
構造では、第１の部分を構成する材料と第２の部分を構
成する材料とは降伏強度および破損しにくさのうちの少
なくとも一つが互いに異なる。具体的には、例えば、第
２の部分を構成する材料の降伏強度は第１の部分を構成
する材料の降伏強度よりも優れており、かつ、第１の部
分を構成する材料の破損しにくさは第２の部分を構成す
る材料の破損しにくさよりも優れている。あるいは、こ
れと逆に、第１の部分を構成する材料の降伏強度は第２
の部分を構成する材料の降伏強度よりも優れており、か
つ、第２の部分を構成する材料の破損しにくさは第１の
部分を構成する材料の破損しにくさよりも優れている。
これらの機械的性質に加えて、微細梁構造を互いに異な
る材料からなる第１の部分と第２の部分とにより構成す
ることで機械的強度の向上を図る観点からは、微細梁構
造に捩じれなどが生じた場合に第１の部分と第２の部分
との間で相対的なずれが生じないようにすることが重要
であり、このためにはこれらの第１の部分と第２の部分
との密着性を確保することが重要であることから、第１
の部分を構成する材料と第２の部分を構成する材料とし
ては、良好な密着性を得ることができるような材料を選
択すること、あるいは、第１の部分と第２の部分との界
面に密着層を形成することが重要である。典型的な一つ
の例では、第１の部分と第２の部分との一方は金属から
なり、他方はシリコンまたはシリコン化合物からなる。
ここで、金属としては、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏな
どを用いることができ、電流を流す用途のような場合に
はＡｌなどを用いることもできる。また、シリコン化合
物は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）または窒化シリ
コン（ＳｉＮx ）であり、場合によっては窒化酸化シリ
コン（ＳｉＯＮ）であってもよい。
分は、第１の部分の周囲の少なくとも一部に設けられる
が、一般には、第１の部分の外周面全面にわたって設け
られるか。この第２の部分は、第１の部分の外周面全面
に周方向に互いに分離して複数個設けてもよい。典型的
な一つの例では、第１の部分は梁の芯部を構成し、第２
の部分は第１の部分の周囲を被覆するように設けられ
る。また、第１の部分を構成する材料と第２の部分を構
成する材料とは互いに機械的性質が異なるが、これらの
材料の選択は、微細梁構造に要求される特性に応じて行
うことができる。例えば、マイクロミラーを支えるビー
ムのような繰り返し捩じれを受けるような用途の微細梁
構造では、第１の部分を構成する材料と第２の部分を構
成する材料とは降伏強度および破損しにくさのうちの少
なくとも一つが互いに異なる。具体的には、例えば、第
２の部分を構成する材料の降伏強度は第１の部分を構成
する材料の降伏強度よりも優れており、かつ、第１の部
分を構成する材料の破損しにくさは第２の部分を構成す
る材料の破損しにくさよりも優れている。あるいは、こ
れと逆に、第１の部分を構成する材料の降伏強度は第２
の部分を構成する材料の降伏強度よりも優れており、か
つ、第２の部分を構成する材料の破損しにくさは第１の
部分を構成する材料の破損しにくさよりも優れている。
これらの機械的性質に加えて、微細梁構造を互いに異な
る材料からなる第１の部分と第２の部分とにより構成す
ることで機械的強度の向上を図る観点からは、微細梁構
造に捩じれなどが生じた場合に第１の部分と第２の部分
との間で相対的なずれが生じないようにすることが重要
であり、このためにはこれらの第１の部分と第２の部分
との密着性を確保することが重要であることから、第１
の部分を構成する材料と第２の部分を構成する材料とし
ては、良好な密着性を得ることができるような材料を選
択すること、あるいは、第１の部分と第２の部分との界
面に密着層を形成することが重要である。典型的な一つ
の例では、第１の部分と第２の部分との一方は金属から
なり、他方はシリコンまたはシリコン化合物からなる。
ここで、金属としては、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏな
どを用いることができ、電流を流す用途のような場合に
はＡｌなどを用いることもできる。また、シリコン化合
物は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）または窒化シリ
コン（ＳｉＮx ）であり、場合によっては窒化酸化シリ
コン（ＳｉＯＮ）であってもよい。
【０００８】この発明の第２の発明は、第１の部分とこ
の第１の部分の周囲の少なくとも一部に設けられた第２
の部分とを含む断面構造を有し、第１の部分と第２の部
分とが互いに機械的性質が異なる材料で構成されている
微細梁構造の製造方法であって、第１の材料からなる層
に溝を形成する工程と、第１の材料からなる層上に第１
の材料と異なる第２の材料からなる層を溝を埋めるよう
に形成する工程と、第２の材料からなる層のうちの溝の
内部に埋め込まれた部分以外の部分を除去する工程と、
第１の材料からなる層上に第２の材料と異なる第３の材
料からなる層を形成する工程と、溝の内部に埋め込まれ
た第２の材料からなる層が含まれる所定形状に第１の材
料からなる層および第３の材料からなる層をパターニン
グする工程とを有することを特徴とするものである。
の第１の部分の周囲の少なくとも一部に設けられた第２
の部分とを含む断面構造を有し、第１の部分と第２の部
分とが互いに機械的性質が異なる材料で構成されている
微細梁構造の製造方法であって、第１の材料からなる層
に溝を形成する工程と、第１の材料からなる層上に第１
の材料と異なる第２の材料からなる層を溝を埋めるよう
に形成する工程と、第２の材料からなる層のうちの溝の
内部に埋め込まれた部分以外の部分を除去する工程と、
第１の材料からなる層上に第２の材料と異なる第３の材
料からなる層を形成する工程と、溝の内部に埋め込まれ
た第２の材料からなる層が含まれる所定形状に第１の材
料からなる層および第３の材料からなる層をパターニン
グする工程とを有することを特徴とするものである。
【０００９】この発明の第３の発明は、第１の部分とこ
の第１の部分の周囲の少なくとも一部に設けられた第２
の部分とを含む断面構造を有し、第１の部分と第２の部
分とが互いに機械的性質が異なる材料で構成されている
微細梁構造の製造方法であって、第１の材料からなる層
上に第２の材料からなる線状のパターンを形成する工程
と、第１の材料からなる層上にパターンを覆うように第
２の材料と異なる第３の材料からなる層を形成する工程
と、パターンが含まれる所定形状に第１の材料からなる
層および第３の材料からなる層をパターニングする工程
とを有することを特徴とするものである。
の第１の部分の周囲の少なくとも一部に設けられた第２
の部分とを含む断面構造を有し、第１の部分と第２の部
分とが互いに機械的性質が異なる材料で構成されている
微細梁構造の製造方法であって、第１の材料からなる層
上に第２の材料からなる線状のパターンを形成する工程
と、第１の材料からなる層上にパターンを覆うように第
２の材料と異なる第３の材料からなる層を形成する工程
と、パターンが含まれる所定形状に第１の材料からなる
層および第３の材料からなる層をパターニングする工程
とを有することを特徴とするものである。
【００１０】この発明の第４の発明は、第１の部分とこ
の第１の部分の周囲の少なくとも一部に設けられた第２
の部分とを含む断面構造を有し、第１の部分と第２の部
分とが互いに機械的性質が異なる材料で構成されている
微細梁構造の製造方法であって、第１の材料からなる線
状のパターンを形成する工程と、パターンをその軸の周
りに回転させながらその周囲に第２の材料からなる層を
形成する工程とを有することを特徴とするものである。
の第１の部分の周囲の少なくとも一部に設けられた第２
の部分とを含む断面構造を有し、第１の部分と第２の部
分とが互いに機械的性質が異なる材料で構成されている
微細梁構造の製造方法であって、第１の材料からなる線
状のパターンを形成する工程と、パターンをその軸の周
りに回転させながらその周囲に第２の材料からなる層を
形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１１】この発明の第２および第３の発明におい
て、典型的には、第１の材料および第３の材料と第２の
材料との一方はシリコンまたはシリコン化合物であり、
他方は金属である。また、微細梁構造における第１の部
分と第２の部分との密着性の向上を図る観点からは、第
１の部分と第２の部分との界面に密着性を高めるような
中間層、すなわち密着層を形成するのが望ましい。具体
的には、例えば、第１の材料および第３の材料と第２の
材料との一方がシリコンであり、他方が金属である場
合、少なくとも第３の材料からなる層を形成した後に熱
処理を行うことにより第１の材料からなる層および第３
の材料からなる層と第２の材料からなる層あるいは線状
のパターンとの界面に金属シリサイド層を形成する。あ
るいは、第１の材料および第３の材料と第２の材料との
一方が酸化シリコンであり、他方が金属である場合、少
なくとも第３の材料からなる層を形成した後に熱処理を
行うことにより第１の材料からなる層および第３の材料
からなる層と第２の材料からなる層あるいは線状のパタ
ーンとの界面に金属酸化物層を形成する。これらの金属
シリサイド層または金属酸化物層により、第１の部分と
第２の部分との密着力を大幅に向上させることができ
る。
て、典型的には、第１の材料および第３の材料と第２の
材料との一方はシリコンまたはシリコン化合物であり、
他方は金属である。また、微細梁構造における第１の部
分と第２の部分との密着性の向上を図る観点からは、第
１の部分と第２の部分との界面に密着性を高めるような
中間層、すなわち密着層を形成するのが望ましい。具体
的には、例えば、第１の材料および第３の材料と第２の
材料との一方がシリコンであり、他方が金属である場
合、少なくとも第３の材料からなる層を形成した後に熱
処理を行うことにより第１の材料からなる層および第３
の材料からなる層と第２の材料からなる層あるいは線状
のパターンとの界面に金属シリサイド層を形成する。あ
るいは、第１の材料および第３の材料と第２の材料との
一方が酸化シリコンであり、他方が金属である場合、少
なくとも第３の材料からなる層を形成した後に熱処理を
行うことにより第１の材料からなる層および第３の材料
からなる層と第２の材料からなる層あるいは線状のパタ
ーンとの界面に金属酸化物層を形成する。これらの金属
シリサイド層または金属酸化物層により、第１の部分と
第２の部分との密着力を大幅に向上させることができ
る。
【００１２】同様に、この発明の第４の発明において、
典型的には、第１の材料と第２の材料との一方はシリコ
ンまたはシリコン化合物であり、他方は金属である。ま
た、微細梁構造における第１の部分と第２の部分との密
着性の向上を図る観点からは、第１の部分と第２の部分
との界面に密着層を形成するのが望ましい。具体的に
は、例えば、第１の材料と第２の材料との一方がシリコ
ンであり、他方が金属である場合、第２の材料からなる
層を形成した後に熱処理を行うことにより第１の材料か
らなる線状のパターンと第２の材料からなる層との界面
に金属シリサイド層を形成する。あるいは、第１の材料
と第２の材料との一方が酸化シリコンであり、他方が金
属である場合、第２の材料からなる層を形成した後に熱
処理を行うことにより第１の材料からなる線状のパター
ンと第２の材料からなる層との界面に金属酸化物層を形
成する。これらの金属シリサイド層または金属酸化物層
により、第１の部分と第２の部分との密着力を大幅に向
上させることができる。
典型的には、第１の材料と第２の材料との一方はシリコ
ンまたはシリコン化合物であり、他方は金属である。ま
た、微細梁構造における第１の部分と第２の部分との密
着性の向上を図る観点からは、第１の部分と第２の部分
との界面に密着層を形成するのが望ましい。具体的に
は、例えば、第１の材料と第２の材料との一方がシリコ
ンであり、他方が金属である場合、第２の材料からなる
層を形成した後に熱処理を行うことにより第１の材料か
らなる線状のパターンと第２の材料からなる層との界面
に金属シリサイド層を形成する。あるいは、第１の材料
と第２の材料との一方が酸化シリコンであり、他方が金
属である場合、第２の材料からなる層を形成した後に熱
処理を行うことにより第１の材料からなる線状のパター
ンと第２の材料からなる層との界面に金属酸化物層を形
成する。これらの金属シリサイド層または金属酸化物層
により、第１の部分と第２の部分との密着力を大幅に向
上させることができる。
【００１３】この発明の第２、第３および第４の発明に
おいて、成膜方法としては、成膜する材料などに応じ
て、ＣＶＤ法、スパッタリング法、真空蒸着法、めっき
法などの各種の方法を用いることができる。また、溝の
埋め込みには、埋め込み材料となる層を形成した後、こ
れを化学機械研磨（ＣＭＰ）やエッチバックなどにより
平坦化する方法を用いることができる。また、溝の形成
やパターニングには、例えば、ドライエッチング法を用
いることができる。
おいて、成膜方法としては、成膜する材料などに応じ
て、ＣＶＤ法、スパッタリング法、真空蒸着法、めっき
法などの各種の方法を用いることができる。また、溝の
埋め込みには、埋め込み材料となる層を形成した後、こ
れを化学機械研磨（ＣＭＰ）やエッチバックなどにより
平坦化する方法を用いることができる。また、溝の形成
やパターニングには、例えば、ドライエッチング法を用
いることができる。
【００１４】この発明による微細梁構造の断面形状はこ
の微細梁構造の用途などに応じて選ばれるが、具体的に
は、例えば、正方形、長方形、円形、楕円形などであ
る。また、この微細梁構造の径は必要に応じて設計され
るものであるが、一般的には、例えば１ｍｍ以下であ
り、典型的には１００μｍ以下、より典型的には５０μ
ｍ以下である。また、この微細梁構造は、基本的にはど
のような被支持体の支持に用いてもよいが、具体的に
は、例えばマイクロミラーを支持するビームとして用い
られる。
の微細梁構造の用途などに応じて選ばれるが、具体的に
は、例えば、正方形、長方形、円形、楕円形などであ
る。また、この微細梁構造の径は必要に応じて設計され
るものであるが、一般的には、例えば１ｍｍ以下であ
り、典型的には１００μｍ以下、より典型的には５０μ
ｍ以下である。また、この微細梁構造は、基本的にはど
のような被支持体の支持に用いてもよいが、具体的に
は、例えばマイクロミラーを支持するビームとして用い
られる。
【００１５】上述のように構成されたこの発明の第１の
発明によれば、第１の部分とこの第１の部分の周囲の少
なくとも一部に設けられた第２の部分とを含む断面構造
を有し、第１の部分と第２の部分とが互いに機械的性質
が異なる材料で構成されていることにより、例えば、第
１の部分と第２の部分との一方を構成する材料に降伏強
度が優れたものを用い、他方を構成する材料に破損しに
くさが優れたものを用いることにより、微細梁構造全体
として降伏強度および破損しにくさに優れたものとする
ことができ、繰り返しの捩じれなどに強く、優れた耐久
性を得ることができる。
発明によれば、第１の部分とこの第１の部分の周囲の少
なくとも一部に設けられた第２の部分とを含む断面構造
を有し、第１の部分と第２の部分とが互いに機械的性質
が異なる材料で構成されていることにより、例えば、第
１の部分と第２の部分との一方を構成する材料に降伏強
度が優れたものを用い、他方を構成する材料に破損しに
くさが優れたものを用いることにより、微細梁構造全体
として降伏強度および破損しにくさに優れたものとする
ことができ、繰り返しの捩じれなどに強く、優れた耐久
性を得ることができる。
【００１６】また、上述のように構成されたこの発明の
第２、第３および第４の発明によれば、成膜技術、パタ
ーニング技術などの確立した技術を用いて、容易にしか
も高精度に微細梁構造を製造することができる。
第２、第３および第４の発明によれば、成膜技術、パタ
ーニング技術などの確立した技術を用いて、容易にしか
も高精度に微細梁構造を製造することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
【００１８】図１はこの発明の第１の実施形態によるマ
イクロミラービーム構造を示し、図１Ａは平面図（上面
図）、図１Ｂは図１ＡのＢ−Ｂ´線に沿っての拡大断面
図でビームの軸に垂直な拡大断面図である。
イクロミラービーム構造を示し、図１Ａは平面図（上面
図）、図１Ｂは図１ＡのＢ−Ｂ´線に沿っての拡大断面
図でビームの軸に垂直な拡大断面図である。
【００１９】図１Ａに示すように、このマイクロミラー
ビーム構造においては、正方形の平面形状を有するＳｉ
製のマイクロミラー１の一つの対角線方向の両端部が、
その対角線方向に延びる細いビーム２によって支えられ
ている。このビーム２は、図示されていない外枠に固定
されており、マイクロミラー１を浮かす構造になってい
る。このマイクロミラー１は、静電力等の駆動力を用い
てビーム２を捩じることによりビーム２を軸として振動
するようになっている。
ビーム構造においては、正方形の平面形状を有するＳｉ
製のマイクロミラー１の一つの対角線方向の両端部が、
その対角線方向に延びる細いビーム２によって支えられ
ている。このビーム２は、図示されていない外枠に固定
されており、マイクロミラー１を浮かす構造になってい
る。このマイクロミラー１は、静電力等の駆動力を用い
てビーム２を捩じることによりビーム２を軸として振動
するようになっている。
【００２０】図１Ｂに示すように、ビーム２は、Ｔｉ芯
材３の周囲がＳｉ層４で被覆された断面構造を有してい
る。Ｓｉ層４は単結晶、多結晶、アモルファスのいずれ
であってもよい。ここで、Ｓｉ層４はＴｉ芯材３に比べ
て降伏強度に優れており、Ｔｉ層３はＳｉ層４に比べて
破損しにくさの点で優れている。ビーム２がこのような
断面構造を有することにより、Ｔｉなどの金属だけでビ
ームを構成した場合よりもビームの強度の向上を図るこ
とができるため、金属疲労によりビームが破断する現象
を大幅に減少させることができる。また、Ｓｉだけでビ
ームを構成した場合に比べて、主共振周波数を減少させ
ることができ、サーボ帯域として使いたい主共振周波数
と２次の共振周波数との間隔（帯域）を広くすることが
できるとともに、プロセス中の損傷を低減することがで
きる。
材３の周囲がＳｉ層４で被覆された断面構造を有してい
る。Ｓｉ層４は単結晶、多結晶、アモルファスのいずれ
であってもよい。ここで、Ｓｉ層４はＴｉ芯材３に比べ
て降伏強度に優れており、Ｔｉ層３はＳｉ層４に比べて
破損しにくさの点で優れている。ビーム２がこのような
断面構造を有することにより、Ｔｉなどの金属だけでビ
ームを構成した場合よりもビームの強度の向上を図るこ
とができるため、金属疲労によりビームが破断する現象
を大幅に減少させることができる。また、Ｓｉだけでビ
ームを構成した場合に比べて、主共振周波数を減少させ
ることができ、サーボ帯域として使いたい主共振周波数
と２次の共振周波数との間隔（帯域）を広くすることが
できるとともに、プロセス中の損傷を低減することがで
きる。
【００２１】このように、この第１の実施形態によれ
ば、マイクロミラー１を支えるビーム２が、Ｔｉ芯材３
の周囲がＳｉ層４で被覆された断面構造を有しているこ
とにより、ビーム２は、振動特性に優れているのみなら
ず、繰り返しの捩じれに強く、破断しにくく、耐久性に
優れており、長寿命化を図ることができる。
ば、マイクロミラー１を支えるビーム２が、Ｔｉ芯材３
の周囲がＳｉ層４で被覆された断面構造を有しているこ
とにより、ビーム２は、振動特性に優れているのみなら
ず、繰り返しの捩じれに強く、破断しにくく、耐久性に
優れており、長寿命化を図ることができる。
【００２２】図２はこの発明の第２の実施形態を示し、
第１の実施形態によるマイクロミラービーム構造の製造
方法を示す。この製造方法はダマシン（像嵌）法を利用
したものである。
第１の実施形態によるマイクロミラービーム構造の製造
方法を示す。この製造方法はダマシン（像嵌）法を利用
したものである。
【００２３】この製造方法では、図２Ａに示すように、
図示されていない犠牲層上に形成されたＳｉ層１１の表
面の所定部分をドライエッチング法でエッチングするこ
とにより溝１２を形成する。この溝１２の断面形状は、
形成すべきビームのＴｉ芯部と同一の断面形状を有す
る。
図示されていない犠牲層上に形成されたＳｉ層１１の表
面の所定部分をドライエッチング法でエッチングするこ
とにより溝１２を形成する。この溝１２の断面形状は、
形成すべきビームのＴｉ芯部と同一の断面形状を有す
る。
【００２４】次に、図２Ｂに示すように、例えばＣＶＤ
法によりＳｉ層１１の全面にＴｉ層１３を形成して溝１
２をこのＴｉ層１３で埋め込む。
法によりＳｉ層１１の全面にＴｉ層１３を形成して溝１
２をこのＴｉ層１３で埋め込む。
【００２５】次に、図２Ｃに示すように、例えばＣＭＰ
（Chemical Mechanical Polishing)法により下地のＳｉ
層１１の表面が露出するまでＴｉ層１３の研磨を行い、
溝１２を埋めたＴｉ層１３の表面がＳｉ層１１の表面と
同じ高さになるまで余分なＴｉ層１３を除去する。
（Chemical Mechanical Polishing)法により下地のＳｉ
層１１の表面が露出するまでＴｉ層１３の研磨を行い、
溝１２を埋めたＴｉ層１３の表面がＳｉ層１１の表面と
同じ高さになるまで余分なＴｉ層１３を除去する。
【００２６】次に、図２Ｄに示すように、例えばＣＶＤ
法によりアモルファスのＳｉ層１４を全面に均一に成膜
する。次に、フォトリソグラフィー法により、Ｓｉ層１
４上に、所望のビーム形状およびマイクロミラー形状を
合わせた平面形状を有するレジストパターン１５を形成
した後、このレジストパターン１５をマスクとして例え
ばドライエッチング法でＳｉ層１４およびＳｉ層１１を
エッチングすることによりビーム部分および、図示され
ていないがＳｉ製のマイクロミラー部分を形成する。
法によりアモルファスのＳｉ層１４を全面に均一に成膜
する。次に、フォトリソグラフィー法により、Ｓｉ層１
４上に、所望のビーム形状およびマイクロミラー形状を
合わせた平面形状を有するレジストパターン１５を形成
した後、このレジストパターン１５をマスクとして例え
ばドライエッチング法でＳｉ層１４およびＳｉ層１１を
エッチングすることによりビーム部分および、図示され
ていないがＳｉ製のマイクロミラー部分を形成する。
【００２７】この後、Ｓｉ層１１の下にある犠牲層をエ
ッチング除去する。これによって、図２Ｅに示すよう
に、図示されていない浮いているマイクロミラー部分を
支える二重構造の断面形状を有するビーム２が製造され
るる。ただし、図２Ｅにおいては、芯部を構成するＴｉ
層１３をＴｉ芯材３と、Ｔｉ層１３の周囲を被覆するＳ
ｉ層１１、１４をＳｉ層４と、それぞれ書き直してい
る。
ッチング除去する。これによって、図２Ｅに示すよう
に、図示されていない浮いているマイクロミラー部分を
支える二重構造の断面形状を有するビーム２が製造され
るる。ただし、図２Ｅにおいては、芯部を構成するＴｉ
層１３をＴｉ芯材３と、Ｔｉ層１３の周囲を被覆するＳ
ｉ層１１、１４をＳｉ層４と、それぞれ書き直してい
る。
【００２８】以上のように、この第２の実施形態によれ
ば、確立した技術である成膜技術やパターニング技術な
どを用いて、第１の実施形態によるマイクロビーム構造
を容易にしかも高精度に製造することができる。
ば、確立した技術である成膜技術やパターニング技術な
どを用いて、第１の実施形態によるマイクロビーム構造
を容易にしかも高精度に製造することができる。
【００２９】図３はこの発明の第３の実施形態を示し、
第１の実施形態によるマイクロミラービーム構造の他の
製造方法を示す。
第１の実施形態によるマイクロミラービーム構造の他の
製造方法を示す。
【００３０】この製造方法では、図３Ａに示すように、
図示されていない犠牲層上に形成されたＳｉ層２１上
に、例えばスパッタリング法によりＴｉ層を形成した
後、このＴｉ層を例えばドライエッチング法により線状
にパターニングしてＴｉ芯材２２を形成する。
図示されていない犠牲層上に形成されたＳｉ層２１上
に、例えばスパッタリング法によりＴｉ層を形成した
後、このＴｉ層を例えばドライエッチング法により線状
にパターニングしてＴｉ芯材２２を形成する。
【００３１】次に、図３Ｂに示すように、例えばＣＶＤ
法によりＳｉ層２１の全面にＴｉ芯材２２を覆うように
Ｓｉ層２３を形成する。
法によりＳｉ層２１の全面にＴｉ芯材２２を覆うように
Ｓｉ層２３を形成する。
【００３２】次に、図３Ｃに示すように、例えばＣＭＰ
法によりＳｉ層２３の表面を平坦化した後、このＳｉ層
２３上に、フォトリソグラフィー法により、所望のビー
ム形状およびマイクロミラー形状を合わせた平面形状を
有するレジストパターン２４を形成する。
法によりＳｉ層２３の表面を平坦化した後、このＳｉ層
２３上に、フォトリソグラフィー法により、所望のビー
ム形状およびマイクロミラー形状を合わせた平面形状を
有するレジストパターン２４を形成する。
【００３３】次に、このレジストパターン２４をマスク
として例えばドライエッチング法でＳｉ層２３およびＳ
ｉ層２１をエッチングすることによりビーム部分およ
び、図示されていないがＳｉ製のマイクロミラー部分を
形成する。
として例えばドライエッチング法でＳｉ層２３およびＳ
ｉ層２１をエッチングすることによりビーム部分およ
び、図示されていないがＳｉ製のマイクロミラー部分を
形成する。
【００３４】この後、Ｓｉ層２１の下にある犠牲層をエ
ッチング除去する。これによって、図３Ｄに示すよう
に、図示されていない浮いているマイクロミラー部分を
支える二重構造の断面形状を有するビーム２が製造され
る作製する。ただし、図３Ｄにおいては、Ｔｉ芯材２２
をＴｉ芯材３と、Ｔｉ芯材２２の周囲を被覆するＳｉ層
２１、２３をＳｉ層４と、それぞれ書き直している。
ッチング除去する。これによって、図３Ｄに示すよう
に、図示されていない浮いているマイクロミラー部分を
支える二重構造の断面形状を有するビーム２が製造され
る作製する。ただし、図３Ｄにおいては、Ｔｉ芯材２２
をＴｉ芯材３と、Ｔｉ芯材２２の周囲を被覆するＳｉ層
２１、２３をＳｉ層４と、それぞれ書き直している。
【００３５】この第３の実施形態によれば、第２の実施
形態と同様に、第１の実施形態によるマイクロビーム構
造を容易にしかも高精度に製造することができる。
形態と同様に、第１の実施形態によるマイクロビーム構
造を容易にしかも高精度に製造することができる。
【００３６】図４はこの発明の第４の実施形態を示し、
マイクロミラービーム構造の製造方法を示す。このマイ
クロミラービーム構造は、芯部をＳｉで構成し、その周
囲をＴｉ層で被覆したものである。
マイクロミラービーム構造の製造方法を示す。このマイ
クロミラービーム構造は、芯部をＳｉで構成し、その周
囲をＴｉ層で被覆したものである。
【００３７】この製造方法では、図４Ａに示すように、
まず、マイクロミラービームの芯部となる正方形または
長方形の断面形状を有するＳｉ芯材３１を形成する。こ
のＳｉ芯材３１は、図示されていないマイクロミラーの
両端に１本ずつ接続されている。これらのＳｉ芯材３１
およびマイクロミラーは図示されていないＳｉウェーハ
上に作り込まれており、それらの裏面は、Ｓｉウェーハ
裏面からのディープエッチングによりＳｉウェーハ裏面
側から見ることができる状態になっている。
まず、マイクロミラービームの芯部となる正方形または
長方形の断面形状を有するＳｉ芯材３１を形成する。こ
のＳｉ芯材３１は、図示されていないマイクロミラーの
両端に１本ずつ接続されている。これらのＳｉ芯材３１
およびマイクロミラーは図示されていないＳｉウェーハ
上に作り込まれており、それらの裏面は、Ｓｉウェーハ
裏面からのディープエッチングによりＳｉウェーハ裏面
側から見ることができる状態になっている。
【００３８】次に、図４Ｂに示すように、例えばスパッ
タリング装置を利用してＴｉ粒子３２を飛ばし、Ｓｉ芯
材３１上にＴｉ層３３を形成する。このとき、Ｓｉウェ
ーハを、Ｓｉ芯材３１の他の側面もＴｉ粒子３２が飛来
する方向に向くように回転させることにより、図４Ｃに
示すように、Ｓｉ芯材３１の周囲の全面にＴｉ層３３が
形成されし、その結果、Ｓｉ芯材３１をＴｉ層３３で被
覆した構造のビーム２を製造することができる。
タリング装置を利用してＴｉ粒子３２を飛ばし、Ｓｉ芯
材３１上にＴｉ層３３を形成する。このとき、Ｓｉウェ
ーハを、Ｓｉ芯材３１の他の側面もＴｉ粒子３２が飛来
する方向に向くように回転させることにより、図４Ｃに
示すように、Ｓｉ芯材３１の周囲の全面にＴｉ層３３が
形成されし、その結果、Ｓｉ芯材３１をＴｉ層３３で被
覆した構造のビーム２を製造することができる。
【００３９】この第４の実施形態によれば、Ｓｉ芯材３
１の周囲がＴｉ層４で被覆された断面構造を有するビー
ム２を容易にしかも高精度に製造することができる。こ
のような構造を有するビーム２によれば、Ｔｉなどの金
属だけでビームを構成した場合よりもビームの強度の向
上を図ることができるため、金属疲労によりビームが破
断する現象を大幅に減少させることができる。また、Ｓ
ｉだけでビームを構成した場合に比べて、主共振周波数
を減少させることができ、サーボ帯域として使いたい主
共振周波数と２次の共振周波数との間隔（帯域）を広く
することができるとともに、プロセス中の損傷を大幅に
低減することができる。
１の周囲がＴｉ層４で被覆された断面構造を有するビー
ム２を容易にしかも高精度に製造することができる。こ
のような構造を有するビーム２によれば、Ｔｉなどの金
属だけでビームを構成した場合よりもビームの強度の向
上を図ることができるため、金属疲労によりビームが破
断する現象を大幅に減少させることができる。また、Ｓ
ｉだけでビームを構成した場合に比べて、主共振周波数
を減少させることができ、サーボ帯域として使いたい主
共振周波数と２次の共振周波数との間隔（帯域）を広く
することができるとともに、プロセス中の損傷を大幅に
低減することができる。
【００４０】図５はこの発明の第５の実施形態を示す。
この第５の実施形態においては、第１の実施形態による
マイクローミラービーム構造のビーム２の強度をさらに
向上させる。すなわち、図１に示すマイクロミラービー
ム構造は、通常の使用には問題のない強固な構造である
が、さらに強い力でマイクロミラー１を振動させる場合
にも使用することができるマイクロミラービーム構造を
形成する。
この第５の実施形態においては、第１の実施形態による
マイクローミラービーム構造のビーム２の強度をさらに
向上させる。すなわち、図１に示すマイクロミラービー
ム構造は、通常の使用には問題のない強固な構造である
が、さらに強い力でマイクロミラー１を振動させる場合
にも使用することができるマイクロミラービーム構造を
形成する。
【００４１】この第５の実施形態においては、まず、図
５Ａに示すように、第１の実施形態と同様な構造、すな
わちＴｉ芯材３の周囲をＳｉ層４で被覆した構造のビー
ム２を製造する。すでに述べた通り、このビーム２は図
示されていないＳｉ製のマイクロミラーの両端に接続さ
れている。
５Ａに示すように、第１の実施形態と同様な構造、すな
わちＴｉ芯材３の周囲をＳｉ層４で被覆した構造のビー
ム２を製造する。すでに述べた通り、このビーム２は図
示されていないＳｉ製のマイクロミラーの両端に接続さ
れている。
【００４２】次に、図５Ｂに示すように、ＲＴＰ（Rapi
d Thermal Process)装置４１内に図５Ａに示すマイクロ
ミラービーム構造体を入れ、例えば窒素雰囲気で例えば
２段階のアニール処理を行う。このアニール処理によ
り、図５Ｃに示すように、Ｔｉ芯材３とＳｉ層４との界
面にはそれらの反応によりＴｉシリサイド層４２が形成
される。このＴｉシリサイド層４２により、Ｔｉ芯材３
とＳｉ層４とが強固に密着した構造となる。
d Thermal Process)装置４１内に図５Ａに示すマイクロ
ミラービーム構造体を入れ、例えば窒素雰囲気で例えば
２段階のアニール処理を行う。このアニール処理によ
り、図５Ｃに示すように、Ｔｉ芯材３とＳｉ層４との界
面にはそれらの反応によりＴｉシリサイド層４２が形成
される。このＴｉシリサイド層４２により、Ｔｉ芯材３
とＳｉ層４とが強固に密着した構造となる。
【００４３】以上のように、この第５の実施形態によれ
ば、Ｔｉ芯材３とＳｉ層４との界面にＴｉシリサイド層
４２を形成しているので、Ｔｉ芯材３とＳｉ層４との密
着力が向上し、その結果、マイクロミラー１をより強い
力で駆動することができ、繰り返しの振動にも強くする
ことができる。
ば、Ｔｉ芯材３とＳｉ層４との界面にＴｉシリサイド層
４２を形成しているので、Ｔｉ芯材３とＳｉ層４との密
着力が向上し、その結果、マイクロミラー１をより強い
力で駆動することができ、繰り返しの振動にも強くする
ことができる。
【００４４】次に、この発明の第１、第２、第３、第４
および第５の実施形態の実施例について説明する。
および第５の実施形態の実施例について説明する。
【００４５】実施例１ 第１の実施形態の実施例 図１Ａに示すマイクロミラー１は、縦３００μｍ、横３
００μｍ、厚さ５０μｍのＳｉ製である。図示されてい
ないが、マイクロミラー１のミラー面にはＡｕが蒸着さ
れている。このマイクロミラー１の両端に、長さ５０μ
ｍ、幅１５μｍ、厚さ１５μｍのビーム２が取り付けら
れている。このビーム２は図示されていない外枠に固定
されており、マイクロミラー１はビーム２によって支え
られて浮いている構造になっている。マイクロミラー１
の振動は、このマイクロミラー１の裏面と５μｍのエア
ーギャップを介して対向する、図示されていない２分割
されている電極との間の静電力を駆動力としてビーム２
を捩じるモードで行う。
００μｍ、厚さ５０μｍのＳｉ製である。図示されてい
ないが、マイクロミラー１のミラー面にはＡｕが蒸着さ
れている。このマイクロミラー１の両端に、長さ５０μ
ｍ、幅１５μｍ、厚さ１５μｍのビーム２が取り付けら
れている。このビーム２は図示されていない外枠に固定
されており、マイクロミラー１はビーム２によって支え
られて浮いている構造になっている。マイクロミラー１
の振動は、このマイクロミラー１の裏面と５μｍのエア
ーギャップを介して対向する、図示されていない２分割
されている電極との間の静電力を駆動力としてビーム２
を捩じるモードで行う。
【００４６】図１Ｂに示すビーム２の断面において、Ｔ
ｉ芯材３は縦８μｍ、横８μｍであり、Ｔｉ芯材３の周
囲のＳｉ層４の厚さは３．５μｍである。
ｉ芯材３は縦８μｍ、横８μｍであり、Ｔｉ芯材３の周
囲のＳｉ層４の厚さは３．５μｍである。
【００４７】このマイクロミラービーム構造を採用する
ことにより、強靭なＴｉの特性を生かしながら、しかも
金属疲労に強い実用的なマイクロミラーを実現すること
ができた。
ことにより、強靭なＴｉの特性を生かしながら、しかも
金属疲労に強い実用的なマイクロミラーを実現すること
ができた。
【００４８】実施例２ 第２の実施形態の実施例 図示されていない犠牲層としての厚さ１０μｍのＳｉＯ
2 膜上に厚さ１３μｍのＳｉ層１１を形成した。このＳ
ｉ層１１にドライエッチング法で幅１２μｍ、深さ８μ
ｍ、奥行き６０μｍの溝１２を形成した。続いて、ＣＶ
Ｄ法でＴｉ層１３を厚さ１４μｍ成膜し、溝１２を埋め
込んだ。実際には、溝１２上の部分のＴｉ層１３には少
し窪みができている。なお、犠牲層の下にある図示され
ていないＳｉウェーハ上には既にミラー駆動用の電極構
造を作製してある。
2 膜上に厚さ１３μｍのＳｉ層１１を形成した。このＳ
ｉ層１１にドライエッチング法で幅１２μｍ、深さ８μ
ｍ、奥行き６０μｍの溝１２を形成した。続いて、ＣＶ
Ｄ法でＴｉ層１３を厚さ１４μｍ成膜し、溝１２を埋め
込んだ。実際には、溝１２上の部分のＴｉ層１３には少
し窪みができている。なお、犠牲層の下にある図示され
ていないＳｉウェーハ上には既にミラー駆動用の電極構
造を作製してある。
【００４９】次に、ＣＭＰ法により下地のＳｉ層１１の
表面が露出するまで余分なＴｉ層１３の除去を行った。
これにより、溝１２を埋めたＴｉ層１３の表面がＳｉ層
１１の表面と同じ高さの状態になった。この状態で、Ｃ
ＶＤ法を用いてアモルファスのＳｉ層１４を厚さ５μｍ
全面に均一に成膜した。
表面が露出するまで余分なＴｉ層１３の除去を行った。
これにより、溝１２を埋めたＴｉ層１３の表面がＳｉ層
１１の表面と同じ高さの状態になった。この状態で、Ｃ
ＶＤ法を用いてアモルファスのＳｉ層１４を厚さ５μｍ
全面に均一に成膜した。
【００５０】次に、Ｓｉ層１４上に、フォトリソグラフ
ィー法により、マイクロミラーの形状およびビームの形
状を合わせた形状のレジストパターン１５を形成し、こ
のレジストパターン１５をマスクとしてドライエッチン
グ法でＳｉ層１４およびＳｉ層１１のパターニングを行
った。このとき、図示されていない下地の犠牲層ＳｉＯ
2 膜はストッパーとして働く。形成されるビーム２の断
面の寸法は、縦１８μｍ、横２２μｍであり、奥行き
（ビーム２の長さ）は６０μｍであった。このドライエ
ッチングにより、同時にＳｉ製のマイクロミラー部分も
形成される。
ィー法により、マイクロミラーの形状およびビームの形
状を合わせた形状のレジストパターン１５を形成し、こ
のレジストパターン１５をマスクとしてドライエッチン
グ法でＳｉ層１４およびＳｉ層１１のパターニングを行
った。このとき、図示されていない下地の犠牲層ＳｉＯ
2 膜はストッパーとして働く。形成されるビーム２の断
面の寸法は、縦１８μｍ、横２２μｍであり、奥行き
（ビーム２の長さ）は６０μｍであった。このドライエ
ッチングにより、同時にＳｉ製のマイクロミラー部分も
形成される。
【００５１】次に、Ｓｉ層１１の下にある犠牲層のＳｉ
Ｏ2 膜をＨＦによるウエットエッチングで除去すること
により、図示されていない浮いているマイクロミラー部
分を支える２重構造のビーム２を製造することができ
た。
Ｏ2 膜をＨＦによるウエットエッチングで除去すること
により、図示されていない浮いているマイクロミラー部
分を支える２重構造のビーム２を製造することができ
た。
【００５２】実施例３ 第３の実施形態の実施例 図示されていない犠牲層としての厚さ１０μｍのＳｉＯ
2 膜上に厚さ５μｍのアモルファスのＳｉ層２１を形成
する。このＳｉ層２１上にスパッタリング法により厚さ
８μｍのＴｉ層を成膜する。このＴｉ層をフォトリソグ
ラフィー法を利用したドライエッチング法でパターニン
グし、断面寸法が縦８μｍ、横１２μｍ、奥行き（長
さ）６０μｍのＴｉ芯材２２を形成した。なお、犠牲層
の下にある図示されていないＳｉウェーハ上には既にミ
ラー駆動用の電極構造を作製してある。
2 膜上に厚さ５μｍのアモルファスのＳｉ層２１を形成
する。このＳｉ層２１上にスパッタリング法により厚さ
８μｍのＴｉ層を成膜する。このＴｉ層をフォトリソグ
ラフィー法を利用したドライエッチング法でパターニン
グし、断面寸法が縦８μｍ、横１２μｍ、奥行き（長
さ）６０μｍのＴｉ芯材２２を形成した。なお、犠牲層
の下にある図示されていないＳｉウェーハ上には既にミ
ラー駆動用の電極構造を作製してある。
【００５３】次に、ＣＶＤ法でアモルファスのＳｉ層２
３を厚さ２０μｍ成膜し、Ｔｉ芯材２２を完全に埋め込
んだ。この状態では、Ｔｉ芯材２２上の部分のＳｉ層２
３には突起がある。
３を厚さ２０μｍ成膜し、Ｔｉ芯材２２を完全に埋め込
んだ。この状態では、Ｔｉ芯材２２上の部分のＳｉ層２
３には突起がある。
【００５４】続いて、ＣＭＰ法を用いてＳｉ層２３を研
磨し、Ｔｉ芯材２２上の突起を除去してＳｉ層２３の表
面が平坦な状態になるまで余分なＳｉ層２３を除去し
た。このときのＴｉ芯材２２上のＳｉ層２３の厚さは５
μｍであった。
磨し、Ｔｉ芯材２２上の突起を除去してＳｉ層２３の表
面が平坦な状態になるまで余分なＳｉ層２３を除去し
た。このときのＴｉ芯材２２上のＳｉ層２３の厚さは５
μｍであった。
【００５５】次に、Ｓｉ層２３上に、フォトリソグラフ
ィー法により、マイクロミラーの形状およびビームの形
状を合わせた形状のレジストパターン２４を形成し、こ
のレジストパターン２４をマスクとしてドライエッチン
グ法でＳｉ層２３およびＳｉ層２１のパターニングを行
った。このとき、図示されていない下地の犠牲層ＳｉＯ
2 膜はストッパーとして働く。形成されるビーム２の断
面の寸法は、縦１８μｍ、横２２μｍであり、奥行き
（ビーム２の長さ）は６０μｍであった。このドライエ
ッチングにより、同時にＳｉ製のマイクロミラー部分も
形成される。
ィー法により、マイクロミラーの形状およびビームの形
状を合わせた形状のレジストパターン２４を形成し、こ
のレジストパターン２４をマスクとしてドライエッチン
グ法でＳｉ層２３およびＳｉ層２１のパターニングを行
った。このとき、図示されていない下地の犠牲層ＳｉＯ
2 膜はストッパーとして働く。形成されるビーム２の断
面の寸法は、縦１８μｍ、横２２μｍであり、奥行き
（ビーム２の長さ）は６０μｍであった。このドライエ
ッチングにより、同時にＳｉ製のマイクロミラー部分も
形成される。
【００５６】次に、Ｓｉ層２１の下にある犠牲層のＳｉ
Ｏ2 膜をＨＦによるウエットエッチングで除去すること
により、図示されていない浮いているマイクロミラー部
分を支える２重構造のビーム２を形成することができ
た。
Ｏ2 膜をＨＦによるウエットエッチングで除去すること
により、図示されていない浮いているマイクロミラー部
分を支える２重構造のビーム２を形成することができ
た。
【００５７】実施例４ 第４の実施形態の実施例 図４Ａは、図示されていないＳｉウェーハ上に作製され
たマイクロミラーの芯部となるＳｉ芯材３１の断面であ
る。Ｓｉ芯材３１の断面寸法は、縦８μｍ、横１２μ
ｍ、奥行き（長さ）５０μｍであった。このＳｉ芯材３
１は、図示されていないマイクロミラーの両端に１本ず
つ接続されている。マイクロミラーとＳｉ芯材３１との
裏側は、Ｓｉウェーハ裏面からのディープエッチングに
よりＳｉウェーハ裏面から見えるようになっている。
たマイクロミラーの芯部となるＳｉ芯材３１の断面であ
る。Ｓｉ芯材３１の断面寸法は、縦８μｍ、横１２μ
ｍ、奥行き（長さ）５０μｍであった。このＳｉ芯材３
１は、図示されていないマイクロミラーの両端に１本ず
つ接続されている。マイクロミラーとＳｉ芯材３１との
裏側は、Ｓｉウェーハ裏面からのディープエッチングに
よりＳｉウェーハ裏面から見えるようになっている。
【００５８】次に、図示されていないスパッタリング装
置内にＳｉウェーハを入れ、２００ｍＴｏｒｒの圧力の
下でＴｉ層を成膜した。このとき、Ｔｉ粒子３２が飛来
する方向に向いたＳｉ芯材３１の表面にはＴｉ層３３が
成膜される。そこで、Ｓｉ芯材３１を連続的にその軸を
中心にして図５Ｂ中矢印方向に回転させた。Ｓｉ芯材３
１の裏面はＳｉウェーハの裏面から見えるようになって
いるので、Ｓｉ芯材３１の裏側にもＴｉ層３３は成膜さ
れた。なお、Ｔｉ層３３を成膜したくない場所にはフォ
トレジストをコーティングしておき、Ｔｉ層３３の付着
を防止した。
置内にＳｉウェーハを入れ、２００ｍＴｏｒｒの圧力の
下でＴｉ層を成膜した。このとき、Ｔｉ粒子３２が飛来
する方向に向いたＳｉ芯材３１の表面にはＴｉ層３３が
成膜される。そこで、Ｓｉ芯材３１を連続的にその軸を
中心にして図５Ｂ中矢印方向に回転させた。Ｓｉ芯材３
１の裏面はＳｉウェーハの裏面から見えるようになって
いるので、Ｓｉ芯材３１の裏側にもＴｉ層３３は成膜さ
れた。なお、Ｔｉ層３３を成膜したくない場所にはフォ
トレジストをコーティングしておき、Ｔｉ層３３の付着
を防止した。
【００５９】上記回転を続けることにより、Ｓｉ芯材３
１の周囲に厚さ約４μｍのＴｉ層３３が成膜された。こ
のようにして、Ｓｉ芯材３１をＴｉ層３３で被覆した２
重構造のマイクロミラービーム構造を得ることができ
た。
１の周囲に厚さ約４μｍのＴｉ層３３が成膜された。こ
のようにして、Ｓｉ芯材３１をＴｉ層３３で被覆した２
重構造のマイクロミラービーム構造を得ることができ
た。
【００６０】実施例５ 第５の実施形態の実施例 図５Ａはマイクロミラービーム構造の断面を示す。この
ビーム２は長さ５０μｍ、幅１５μｍ、厚さ１５μｍで
ある。このビーム２の断面構造におけるＴｉ芯材３は縦
８μｍ、横８μｍでその周囲を厚さ３．５μｍのＳｉ層
４で被覆した構造となっている。この状態ではマイクロ
ミラーのミラー面にはまだＡｕが蒸着されていないが、
それ以外は図１に示すマイクロミラービーム構造と同様
である。
ビーム２は長さ５０μｍ、幅１５μｍ、厚さ１５μｍで
ある。このビーム２の断面構造におけるＴｉ芯材３は縦
８μｍ、横８μｍでその周囲を厚さ３．５μｍのＳｉ層
４で被覆した構造となっている。この状態ではマイクロ
ミラーのミラー面にはまだＡｕが蒸着されていないが、
それ以外は図１に示すマイクロミラービーム構造と同様
である。
【００６１】まず、ＲＴＰ装置４１内にマイクロミラー
ビーム構造体を入れ、窒素雰囲気に置換した。そして、
第１段のアニールを５００℃、２分間のランプアニール
で行い、第２段のアニールを７５０℃、２分間のランプ
アニールで行った。この２段階のアニール処理により、
Ｔｉ芯材３とそれを被覆するＳｉ層４との界面にはＴｉ
シリサイド（ＴｉＳｉ2 ）層４２が形成され、Ｔｉ芯材
３とＳｉ層４との密着がさらに強固になった。
ビーム構造体を入れ、窒素雰囲気に置換した。そして、
第１段のアニールを５００℃、２分間のランプアニール
で行い、第２段のアニールを７５０℃、２分間のランプ
アニールで行った。この２段階のアニール処理により、
Ｔｉ芯材３とそれを被覆するＳｉ層４との界面にはＴｉ
シリサイド（ＴｉＳｉ2 ）層４２が形成され、Ｔｉ芯材
３とＳｉ層４との密着がさらに強固になった。
【００６２】続いて、図示されていないマイクロミラー
部分のミラー面にＡｕを蒸着して、マイクロミラーが完
成した。
部分のミラー面にＡｕを蒸着して、マイクロミラーが完
成した。
【００６３】
【００６８】こ以上、この発明の実施形態について説明
したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるもの
ではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。
したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるもの
ではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。
【００６４】すなわち、上述の第１、第２、第３、第４
および第５の実施形態において挙げた数値、構造、形
状、材料、成膜方法、プロセス等はあくまでも例に過ぎ
ず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、形状、
材料、成膜方法、プロセス等を用いることも可能であ
る。
および第５の実施形態において挙げた数値、構造、形
状、材料、成膜方法、プロセス等はあくまでも例に過ぎ
ず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、形状、
材料、成膜方法、プロセス等を用いることも可能であ
る。
【００６５】例えば、上述の第１の実施形態において、
Ｔｉ芯材３の代わりにＷ芯材を用いたり、Ｓｉ層４の代
わりにＳｉＯ2 層やＳｉＮx 層を用いたりすることが可
能である。
Ｔｉ芯材３の代わりにＷ芯材を用いたり、Ｓｉ層４の代
わりにＳｉＯ2 層やＳｉＮx 層を用いたりすることが可
能である。
【００６６】また、上述の第２の実施形態においては、
Ｓｉ層１１の溝１２にＴｉ層１３を埋め込んだ後にアモ
ルファスのＳｉ層１４を形成しているが、このＳｉ層１
４を形成する代わりに、単結晶Ｓｉ基板を陽極接合を用
いて張り合わせる方法をとることも可能である。
Ｓｉ層１１の溝１２にＴｉ層１３を埋め込んだ後にアモ
ルファスのＳｉ層１４を形成しているが、このＳｉ層１
４を形成する代わりに、単結晶Ｓｉ基板を陽極接合を用
いて張り合わせる方法をとることも可能である。
【００６７】また、上述の第５の実施形態においては、
Ｔｉ芯材３とＳｉ層４との密着力向上のためにそれらの
界面にＴｉシリサイド層４２を形成したが、例えば、被
覆材としてＳｉＯ2 層を使用する場合には、芯材の金属
として比較的酸化されやすいＣｒ、Ｗ、Ｍｏなどを使用
すると、熱処理によりＳｉＯ2 層と金属の芯材との界面
に金属酸化物が生成されるため、同様に芯材と被覆材と
の密着力の向上を図ることができる。
Ｔｉ芯材３とＳｉ層４との密着力向上のためにそれらの
界面にＴｉシリサイド層４２を形成したが、例えば、被
覆材としてＳｉＯ2 層を使用する場合には、芯材の金属
として比較的酸化されやすいＣｒ、Ｗ、Ｍｏなどを使用
すると、熱処理によりＳｉＯ2 層と金属の芯材との界面
に金属酸化物が生成されるため、同様に芯材と被覆材と
の密着力の向上を図ることができる。
【００６８】さらに、上述の第１、第２、第３、第４お
よび第５の実施形態においては、２重構造のビーム２に
ついて説明したが、ビームは必要に応じて３重以上の多
重構造としてもよい。
よび第５の実施形態においては、２重構造のビーム２に
ついて説明したが、ビームは必要に応じて３重以上の多
重構造としてもよい。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による微
細梁構造によれば、第１の部分とこの第１の部分の周囲
の少なくとも一部に設けられた第２の部分とを含む断面
構造を有し、第１の部分と第２の部分とが互いに機械的
性質が異なる材料で構成されていることにより、繰り返
しの捩じれに強く、耐久性に優れた微細梁構造を得るこ
とができる。
細梁構造によれば、第１の部分とこの第１の部分の周囲
の少なくとも一部に設けられた第２の部分とを含む断面
構造を有し、第１の部分と第２の部分とが互いに機械的
性質が異なる材料で構成されていることにより、繰り返
しの捩じれに強く、耐久性に優れた微細梁構造を得るこ
とができる。
【００７０】また、この発明による微細梁構造の製造方
法によれば、そのような微細梁構造を容易にしかも高精
度に製造することができる。
法によれば、そのような微細梁構造を容易にしかも高精
度に製造することができる。
【図１】この発明の第１の実施形態によるマイクロミラ
ービーム構造を示す平面図および拡大断面図である。
ービーム構造を示す平面図および拡大断面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態によるマイクロミラ
ービーム構造の製造方法を説明するための断面図であ
る。
ービーム構造の製造方法を説明するための断面図であ
る。
【図３】この発明の第３の実施形態によるマイクロミラ
ービーム構造の製造方法を説明するための断面図であ
る。
ービーム構造の製造方法を説明するための断面図であ
る。
【図４】この発明の第４の実施形態によるマイクロミラ
ービーム構造の製造方法を説明するための断面図であ
る。
ービーム構造の製造方法を説明するための断面図であ
る。
【図５】この発明の第５の実施形態によるマイクロミラ
ービーム構造の製造方法を説明するための断面図であ
る。
ービーム構造の製造方法を説明するための断面図であ
る。
１・・・マイクロミラー、２・・・ビーム、３、２２・
・・Ｔｉ芯材、４、１１、１４、２１、２３・・・Ｓｉ
層、１２・・・溝、３１・・・Ｓｉ芯材、３２・・・Ｔ
ｉ粒子、３３・・・Ｔｉ層
・・Ｔｉ芯材、４、１１、１４、２１、２３・・・Ｓｉ
層、１２・・・溝、３１・・・Ｓｉ芯材、３２・・・Ｔ
ｉ粒子、３３・・・Ｔｉ層
Claims (20)
- 【請求項１】 第１の部分とこの第１の部分の周囲の少
なくとも一部に設けられた第２の部分とを含む断面構造
を有し、 上記第１の部分と上記第２の部分とが互いに機械的性質
が異なる材料で構成されていることを特徴とする微細梁
構造。 - 【請求項２】 上記第１の部分は梁の芯部を構成し、上
記第２の部分は上記第１の部分の周囲を被覆するように
設けられていることを特徴とする請求項１記載の微細梁
構造。 - 【請求項３】 上記第１の部分を構成する材料と上記第
２の部分を構成する材料とは降伏強度および破損しにく
さのうちの少なくとも一つが互いに異なることを特徴と
する請求項１記載の微細梁構造。 - 【請求項４】 上記第２の部分を構成する材料の降伏強
度は上記第１の部分を構成する材料の降伏強度よりも優
れており、かつ、上記第１の部分を構成する材料の破損
しにくさは上記第２の部分を構成する材料の破損しにく
さよりも優れていることを特徴とする請求項１記載の微
細梁構造。 - 【請求項５】 上記第１の部分を構成する材料の降伏強
度は上記第２の部分を構成する材料の降伏強度よりも優
れており、かつ、上記第２の部分を構成する材料の破損
しにくさは上記第１の部分を構成する材料の破損しにく
さよりも優れていることを特徴とする請求項１記載の微
細梁構造。 - 【請求項６】 上記第１の部分と上記第２の部分との一
方は金属からなり、他方はシリコンまたはシリコン化合
物からなることを特徴とする請求項１記載の微細梁構
造。 - 【請求項７】 上記シリコン化合物は酸化シリコンまた
は窒化シリコンであることを特徴とする請求項６記載の
微細梁構造。 - 【請求項８】 上記微細梁構造はマイクロミラーを支持
するためのものであることを特徴とする請求項１記載の
微細梁構造。 - 【請求項９】 第１の部分とこの第１の部分の周囲の少
なくとも一部に設けられた第２の部分とを含む断面構造
を有し、 上記第１の部分と上記第２の部分とが互いに機械的性質
が異なる材料で構成されている微細梁構造の製造方法で
あって、 第１の材料からなる層に溝を形成する工程と、 上記第１の材料からなる層上に上記第１の材料と異なる
第２の材料からなる層を上記溝を埋めるように形成する
工程と、 上記第２の材料からなる層のうちの上記溝の内部に埋め
込まれた部分以外の部分を除去する工程と、 上記第１の材料からなる層上に上記第２の材料と異なる
第３の材料からなる層を形成する工程と、 上記溝の内部に埋め込まれた上記第２の材料からなる層
が含まれる所定形状に上記第１の材料からなる層および
上記第３の材料からなる層をパターニングする工程とを
有することを特徴とする微細梁構造の製造方法。 - 【請求項１０】 上記第１の材料および上記第３の材料
と上記第２の材料との一方はシリコンまたはシリコン化
合物であり、他方は金属であることを特徴とする請求項
９記載の微細梁構造の製造方法。 - 【請求項１１】 上記第１の材料および上記第３の材料
と上記第２の材料との一方はシリコンであり、他方は金
属であり、少なくとも上記第３の材料からなる層を形成
した後に熱処理を行うことにより上記第１の材料からな
る層および上記第３の材料からなる層と上記第２の材料
からなる層との界面に金属シリサイド層を形成するよう
にしたことを特徴とする請求項９記載の微細梁構造の製
造方法。 - 【請求項１２】 上記第１の材料および上記第３の材料
と上記第２の材料との一方は酸化シリコンであり、他方
は金属であり、少なくとも上記第３の材料からなる層を
形成した後に熱処理を行うことにより上記第１の材料か
らなる層および上記第３の材料からなる層と上記第２の
材料からなる層との界面に金属酸化物層を形成するよう
にしたことを特徴とする請求項９記載の微細梁構造の製
造方法。 - 【請求項１３】 第１の部分とこの第１の部分の周囲の
少なくとも一部に設けられた第２の部分とを含む断面構
造を有し、 上記第１の部分と上記第２の部分とが互いに機械的性質
が異なる材料で構成されている微細梁構造の製造方法で
あって、 第１の材料からなる層上に第２の材料からなる線状のパ
ターンを形成する工程と、 上記第１の材料からなる層上に上記パターンを覆うよう
に上記第２の材料と異なる第３の材料からなる層を形成
する工程と、 上記パターンが含まれる所定形状に上記第１の材料から
なる層および上記第３の材料からなる層をパターニング
する工程とを有することを特徴とする微細梁構造の製造
方法。 - 【請求項１４】 上記第１の材料および上記第３の材料
と上記第２の材料との一方はシリコンまたはシリコン化
合物であり、他方は金属であることを特徴とする請求項
１３記載の微細梁構造の製造方法。 - 【請求項１５】 上記第１の材料および上記第３の材料
と上記第２の材料との一方はシリコンであり、他方は金
属であり、少なくとも上記第３の材料からなる層を形成
した後に熱処理を行うことにより上記第１の材料からな
る層および上記第３の材料からなる層と上記パターンと
の界面に金属シリサイド層を形成するようにしたことを
特徴とする請求項１３記載の微細梁構造の製造方法。 - 【請求項１６】 上記第１の材料および上記第３の材料
と上記第２の材料との一方は酸化シリコンであり、他方
は金属であり、少なくとも上記第３の材料からなる層を
形成した後に熱処理を行うことにより上記第１の材料か
らなる層および上記第３の材料からなる層と上記パター
ンとの界面に金属酸化物層を形成するようにしたことを
特徴とする請求項１３記載の微細梁構造の製造方法。 - 【請求項１７】 第１の部分とこの第１の部分の周囲の
少なくとも一部に設けられた第２の部分とを含む断面構
造を有し、 上記第１の部分と上記第２の部分とが互いに機械的性質
が異なる材料で構成されている微細梁構造の製造方法で
あって、 第１の材料からなる線状のパターンを形成する工程と、 上記パターンをその軸の周りに回転させながらその周囲
に第２の材料からなる層を形成する工程とを有すること
を特徴とする微細梁構造の製造方法。 - 【請求項１８】 上記第１の材料と上記第２の材料との
一方はシリコンまたはシリコン化合物であり、他方は金
属であることを特徴とする請求項１７記載の微細梁構造
の製造方法。 - 【請求項１９】 上記第１の材料と上記第２の材料との
一方はシリコンであり、他方は金属であり、上記第２の
材料からなる層を形成した後に熱処理を行うことにより
上記パターンと上記第２の材料からなる層との界面に金
属シリサイド層を形成するようにしたことを特徴とする
請求項１７記載の微細梁構造の製造方法。 - 【請求項２０】 上記第１の材料と上記第２の材料との
一方は酸化シリコンであり、他方は金属であり、上記第
２の材料からなる層を形成した後に熱処理を行うことに
より上記パターンと上記第２の材料からなる層との界面
に金属酸化物層を形成するようにしたことを特徴とする
請求項１７記載の微細梁構造の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11175359A JP2001001300A (ja) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | 微細梁構造およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11175359A JP2001001300A (ja) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | 微細梁構造およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001001300A true JP2001001300A (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=15994707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11175359A Pending JP2001001300A (ja) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | 微細梁構造およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001001300A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002228965A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-14 | Miyota Kk | ガルバノ装置の製造方法 |
| JP2005518657A (ja) * | 2001-09-27 | 2005-06-23 | シーゲイト テクノロジー エルエルシー | 外装コーテッドｍｅｍｓ素子 |
| US7706044B2 (en) | 2003-05-26 | 2010-04-27 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Optical interference display cell and method of making the same |
| WO2011161943A1 (ja) * | 2010-06-24 | 2011-12-29 | パナソニック株式会社 | 光学反射素子 |
| WO2013111265A1 (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-01 | パイオニア株式会社 | アクチュエータ |
| WO2013111266A1 (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-01 | パイオニア株式会社 | アクチュエータ |
-
1999
- 1999-06-22 JP JP11175359A patent/JP2001001300A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPWO2011161943A1 (ja) * | 2010-06-24 | 2013-08-19 | パナソニック株式会社 | 光学反射素子 |
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| WO2013111265A1 (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-01 | パイオニア株式会社 | アクチュエータ |
| WO2013111266A1 (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-01 | パイオニア株式会社 | アクチュエータ |
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| US10730742B2 (en) | 2012-01-24 | 2020-08-04 | Pioneer Corporation | Actuator with plurality of torsion bars having varying spring constant |
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|---|---|---|---|
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|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
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