JP2004130449A

JP2004130449A - Mems element and method for manufacturing mems element

Info

Publication number: JP2004130449A
Application number: JP2002297863A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ishii; 石井　仁; Katsuyuki Machida; 町田　克之; Yasuyuki Tanabe; 田辺　泰之; Tomomi Sakata; 阪田　知巳
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-04-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide method for suppressing the adhesion of the mobile portion of a Micro Electro Mechanical System (MEMS) element with a structural body arranged closely to the element due to the surface tension of liquid used in a MEMS manufacturing process using water or other liquid, without requiring expensive processing equipment. <P>SOLUTION: After a base board 101 is dipped in liquid-form Teflon (R) and is withdrawn from the Teflon (R) subsequently, the base board 101 is subject to heat treatment which is first carried out in air at a temperature of 170°C for 5 minutes, and then in a nitric atmosphere at 300°C for 1 hour. Through these treatments, Teflon (R) films 109 (a film composed of fluorocarbon) are formed on surfaces of individual structural bodies. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極などの構造体の表面がフルオロカーボンからなる被膜で覆われたＭＥＭＳ素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＥＭＳ素子におけるシリコンや金属の構造体からなるアクチュエータの駆動は、これに対向して配置した電極の発生する静電力によって行われている。例えば、図３に示すように、絶縁膜３０２が形成されたシリコンからなる基板３０１の上に、支持部３０３により支持されたシリコンからなるアクチュエータ３０４は、例えば、アクチュエータ３０４の先端部下の基板３０１上に設けられた電極３０５の発生する静電気により駆動させるようにしている。
【０００３】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件の出願時までに発見するには至らなかった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１９８８９７号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８９１７８号公報
【非特許文献１】
Ｐａｍｅｌａ　Ｒ．Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ，Ｄｏｏｙｏｕｎｇ　Ｈａｈ，Ｇｕｏ−Ｄｕｎｇ　Ｊ．Ｓｕ，Ｈｉｒｏｓｈｉ　Ｔｏｓｈｉｙｏｓｈｉ，ａｎｄ　Ｍｉｎｇ　Ｃ．Ｗｕ，”ＭＯＥＭＳ　ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴＩＣ　ＳＣＡＮＮＩＮＧ　ＭＩＣＲＯＭＩＲＲＯＲＳ　ＤＥＳＩＧＮ　ＡＮＤ　ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ”　Ｅｌｅｃｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　Ｖｏｌ２００２−４　ｐ３６９−３８０，（２００２）
【非特許文献２】
”ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ　Ｔｅｃｈｎｏｌｉｇｙ，　Ｍｅｇａ　Ｉｍｐａｃｔ”Ｃｉｒｃｕｉｔ　＆　Ｄｅｖｉｃｅ，　ｐ１４−２０（２００１）
【非特許文献３】
「トランジスタ技術」，ＣＱ出版，２００２年５月号，Ｐ２０７〜２１２
【非特許文献４】
島岡敬一，坂田二郎，光嶋康一，「犠牲層エッチングから撥水性コーティングまでのオールドライ処理技術」，社団法人電気学会「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム講演概要集，ｐ７１，（２００２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなＭＥＭＳ素子の製造過程では、アクチュエータ３０４などの３次元構造の作製を、公知のエッチング法により行うようにしている。エッチング法では、ウエットエッチング法，ドライエッチング法のどちらであっても、エッチング液による処理や水洗処理などにより、アクチュエータ３０４が液体中に浸漬される状態となる。
【０００６】
このため、液体を除去する乾燥などの工程において、図４（ａ）に示すように、アクチュエータ３０４とこの周囲の構造体である電極３０５との間に残渣する液体４０１の表面張力により、アクチュエータ３０４の先端部が電極３０５の側に引き寄せられて接触する。この後、残渣していた液体４０１が完全に乾燥除去された後、図４（ｂ）アクチュエータ３０４の先端部と電極３０５とが接触したままの状態となる場合がある。
【０００７】
このような問題を解消するため、例えば二酸化炭素を用い超臨界乾燥方法が提案されている。超臨界乾燥方法では、上述したように残渣する液体を液化二酸化炭素に置換し、しかる後に、液化二酸化炭素を超臨界状態とし、超臨界状態とした二酸化炭素を気化させることで、乾燥を行うようにしている。アクチュエータ３０４と基板３０１との間に超臨界状態の二酸化炭素が残渣しても、これには表面張力が発生しないため、アクチュエータ３０４が電極３０５に引き寄せられて接触することがない。
【０００８】
しかしながら、超臨界状態とするためには、例えば８ＭＰａという高い圧力状態が必要となるため、乾燥装置が非常に高価なものとなる。また、現状では、上述したような高い圧力を保持できる大型の処理容器の実現が困難なため、例えば、直径が６インチ以上と大きなウエハ（基板）を、一度に複数枚バッチ処理できる超臨界乾燥装置が実現されていない。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、水などの液体を用いた製造過程における液体の表面張力によるＭＥＭＳ素子の可動部とこれに近設する構造体との固着を、高価な処理装置を必要とせずに抑制できるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＭＥＭＳ素子は、基板の上に一部が固定されて配置された例えばアクチュエータなどの可動部と、基板の上に可動部に近設された例えば制御電極などの構造体と、少なくとも可動部と構造体との表面に形成されたフルオロカーボンからなる被膜とを備えたものである。
このＭＥＭＳ素子では、可動部と構造体との間にフルオロカーボンの被膜にはじかれる水などの液体が進入しても、液体の表面張力によって可動部と構造体とが引き寄せられることが抑制される。
【００１１】
また、本発明に係るＭＥＭＳ素子の製造方法は、基板の上に一部が固定されて配置された可動部と、基板の上に可動部に近設された構造体とを備えたＭＥＭＳ素子を用意する工程と、少なくとも可動部及び構造体の表面にフルオロカーボンが溶解した液状フルオロカーボンを塗布し、可動部及び構造体の表面にフルオロカーボンからなる被膜を形成する工程とを備えたものである。
この製造方法によれば、可動部と構造体の対向面に撥水性を有する被膜が形成され、可動部と構造体との間に水などの液体が進入しても、液体の表面張力によって可動部と構造体とが引き寄せられることが抑制される。
【００１２】
上記製造方法において、例えば、液状フルオロカーボンの塗布は、ＭＥＭＳ素子を液状フルオロカーボンに浸漬することにより行っても良く、また、スピンコート法により行うようにしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態におけるＭＥＭＳ素子の製造方法の一例を示す工程図である。まず、図１（ａ）に示すように、シリコンからなる基板１０１上に、例えば熱酸化法やＣＶＤ法などにより絶縁膜１０２を形成した後、金及びクロムの膜を順次蒸着法などにより形成し、これらの金属膜を公知のリソグラフィー法とウエットエッチングによって加工し、所望の形状からなる電極１０４と制御電極１０５を形成する。
【００１４】
次いで、電極１０４、制御電極１０５を含む絶縁膜１０２上に、酸化シリコンをＣＶＤ法により堆積して膜を形成し、この膜をパターニングすることで、図１（ｂ）に示すように、電極１０４の一部が露出する開口部１０６ａを備えた犠牲膜１０６を形成する。
つぎに、犠牲膜１０６上にポリシリコンをＣＶＤ法によって堆積して開口部１０６ａ内を充填した状態でポリシリコン膜を形成した後、このポリシリコン膜を公知のリソグラフィー法とエッチング法とにより加工し、図１（ｃ）に示すように、駆動電極を構成する支持部１０７及びアクチュエータ１０８を形成する。
【００１５】
次いで、フッ酸溶液によるウエットエッチングで、酸化シリコンからなる犠牲膜１０６を選択的に除去し、図１（ｄ）に示すように、電極１０４上に支持部１０７により支持され、制御電極１０５の上に延在する延在部分を備えたアクチュエータ１０８（駆動電極）が形成された状態とする。このようなアクチュエータ１０８は、制御電極１０５に電気信号を印加することで、アクチュエータ１０８の延在部分が電界の作用により所定の方向に作動する。
【００１６】
前述したように、フッ酸溶液によるウエットエッチングを施した後、アクチュエータ１０８などを含めた基板１０１を水洗し、水洗した後、直ちに基板１０１をエチルアルコールに浸漬する。このアルコールによる処理により、アクチュエータ１０８，制御電極１０５などを含めた基板１０１の上に形成された構造体の表面に、水ではなくアルコールが付着している状態とする。このアルコール処理の後、エチルアルコールで濡れている状態で、基板１０１を液状テフロン（Ｒ）に浸漬する。
【００１７】
液状テフロン（Ｒ）は、スリーエム社製のフロリナートＦＣ７５にフルオロカーボンであるデュポン社製ＡＦ２４００が、例えば２ｗｔ％溶解しているものである。
基板１０１を液状テフロン（Ｒ）に浸漬して液状テフロン（Ｒ）より基板１０１を引き出した後、基板１０１を加熱処理する。加熱処理の条件は、まず、空気中において、１７０℃の加熱を５分間行い、この後、窒素雰囲気中で、３００℃の加熱を１時間行うものである。
【００１８】
これらの結果、図１（ｅ）に示すように、各構造体の表面にテフロン（Ｒ）被膜（フルオロカーボンからなる被膜）１０９が形成される。この後、基板１０１を水洗，乾燥し、また、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用いたＩＰＡ蒸気乾燥を行っても、アクチュエータ（可動部）１０８と制御電極１０５などの他の構造体との固着が抑制される。
【００１９】
ところで、図１（ｅ）では、各所において同一の膜厚にテフロン（Ｒ）被膜１０９が形成されている状態に示しているが、これは模式的に示したものであり、テフロン（Ｒ）被膜１０９の膜厚は、形成された箇所によって異なる。例えば、絶縁膜１０２やアクチュエータ１０８の表面に形成されたテフロン（Ｒ）被膜１０９の膜厚は、０．５μｍであり、金属からなる制御電極１０５の表面に形成されたテフロン（Ｒ）被膜１０９の膜厚は１０ｎｍ程度である。
【００２０】
テフロン（Ｒ）被膜１０９は、１０ｎｍ程度の膜厚であっても、撥水性が発現されるので、液体の表面張力による固着を防ぐことは可能である。また、制御電極１０５の表面においては、テフロン（Ｒ）被膜１０９が薄く形成されるので、制御電極１０５に図示しない他の電極を導通接続させるためには、他の電極を制御電極１０５に接触させて加熱するなどの簡単な工程で充分である。ただし、これらの間の導通を確実なものとするためには、導通をとる領域にレジスト膜などの保護膜を形成し、この状態で液体テフロン（Ｒ）に基板１０１を浸漬してテフロン（Ｒ）被膜１０９を形成し、係る後に上記保護膜を除去すればよい。このことにより、導通をとる領域には、テフロン（Ｒ）被膜１０９が形成されず、導通を容易にとることができるようになる。
【００２１】
ここで、前述した液体テフロン（Ｒ）を塗布した場合の、ＡＦ２４００の濃度とテフロン被膜の膜厚との関係について簡単に説明する。図２は、ＡＦ２４００をフロリナートＦＣ７５に室温２３．５℃で溶解して液体テフロン（Ｒ）を作製し、これをシリコン基板の上にスピンコーティングした際の、形成されてテフロン（Ｒ）被膜の膜厚とＡＦ２４００濃度との関係を示す相関図である。
【００２２】
なお、スピンコーティングは、回転数１０００ｒｐｍで行う。また、液体テフロン（Ｒ）を塗布した後に、基板を、空気中において１７０℃に５分間加熱し、この後、窒素雰囲気中で３００℃に１時間加熱し、塗布した液体テフロン（Ｒ）より溶媒であるフロリナートＦＣ７５を揮発させる。この加熱処理をした後、シリコン基板の上に形成されたテフロン（Ｒ）被膜の膜厚を、触針式膜厚計で測定し、図２に示すテフロン（Ｒ）被膜の膜厚の測定結果を得る。
【００２３】
図２に示すように、液体テフロン（Ｒ）中のＡＦ２４００の濃度を変化させることで、形成されるテフロン（Ｒ）被膜の膜厚が、容易に変化させることが可能である。図２では、スピンコーティングにおける回転数を１０００ｒｐｍとしたが、５００〜５０００ｒｐｍの条件範囲で、塗布されるテフロン（Ｒ）被膜の膜厚には変化がない。
【００２４】
なお、ＡＦ２４００の濃度と得られるテフロン（Ｒ）被膜の膜厚との関係は、スピンコーティングに限らず、例えばディッピング法などによる塗布膜の形成であっても同様である。また、シリコン酸化膜の上であっても、同様の結果となる。
また、上記テフロン（Ｒ）被膜の撥水性は、公知の接触角測定装置によって確認できる。
【００２５】
なお、上記実施の形態では、一体に形成されたアクチュエータ１０８と制御電極１０５との間の固着防止を例にしたが、これに限るものではない。例えば、アクチュエータ１０８が、櫛形構造に形成されている場合、隣り合う櫛同士が固着しやすい状態となっている。このような場合であっても、前述したように表面にテフロン（Ｒ）被膜を形成しておくことで、ウエット処理後の乾燥における櫛同士の付着を抑制することが可能となる。このように、本実施の形態によれば、ＭＥＭＳ素子におけるμｍオーダで離間して存在している構造体同士が、ウエット処理後の乾燥において固着することを抑制できるようになる。
【００２６】
ところで、上記実施の形態では、ＡＦ２４００を用いたたが、これに限るものではなく、他のフルオロカーボンからなる被膜を、ＭＥＭＳ素子を構成する構造体の表面に形成するようにしてもよい。例えば、旭硝子社製のサイトップなどを用いた、撥水性を発揮するフルオロカーボンからなる被膜を、ＭＥＭＳ素子を構成する構造体の表面に形成するようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、アクチュエータなどの可動部と、この可動部に近設された例えば制御電極などの構造体との表面にフルオロカーボンよりなる撥水性を有する被膜を形成するようにした。従って、本発明によれば、可動部と構造体との間に水などの液体が進入しても、液体の表面張力によって可動部と構造体とが引き寄せられることが抑制されるので、水などの液体を用いた製造過程における液体の表面張力によるＭＥＭＳ素子の可動部とこれに近設する構造体との固着を、高価な処理装置を必要とせずに抑制できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるＭＥＭＳ素子の製造方法を説明する工程図である。
【図２】ＡＦ２４００をフロリナートＦＣ７５に室温２３．５℃で溶解して液体テフロン（Ｒ）を作製し、これをシリコン基板の上にスピンコーティングした際の、形成されてテフロン（Ｒ）被膜の膜後とＡＦ２４００濃度との関係を示す相関図である。
【図３】一般的なＭＥＭＳ素子の構成を示す概略的な断面図である。
【図４】可動部と構造体とが接触する状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１０１…基板、１０２…絶縁膜、１０４…電極、１０５…制御電極、１０６…犠牲膜、１０６ａ…開口部、１０７…支持部、１０８…アクチュエータ、１０９…テフロン（Ｒ）被膜（フルオロカーボンからなる被膜）。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a MEMS element in which the surface of a structure such as an electrode is covered with a film made of fluorocarbon, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Driving of an actuator made of a silicon or metal structure in a MEMS element is performed by an electrostatic force generated by an electrode arranged opposite to the actuator. For example, as shown in FIG. 3, an actuator 304 made of silicon supported by a support portion 303 is placed on a substrate 301 made of silicon on which an insulating film 302 is formed. Is driven by the static electricity generated by the electrode 305 provided in the first and second electrodes.
[0003]
The applicant has not found any prior art documents related to the present invention other than the prior art documents specified by the prior art document information described in this specification by the time of filing the present application.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-198897 A [Patent Document 2]
JP-A-2002-189178 [Non-Patent Document 1]
Pamela R. Patterson, Dooyoung Hah, Guo-Dung J. Su, Hiroshi Toshiyoshi, and Ming C.S. Wu, "MOEMS ELECTROSTATIC SCANNING MICROMIRRORS DESIGN AND FABRICATION" Electrochemical Society Proceedings Vol 2002-4 p369-380, (2002)
[Non-patent document 2]
"MEMS: Micro Technology, Mega Impact" Circuit & Device, p14-20 (2001).
[Non-Patent Document 3]
"Transistor Technology", CQ Publishing, May 2002, P207-212
[Non-patent document 4]
Keiichi Shimaoka, Jiro Sakata, Koichi Mitsushima, "All-dry processing technology from sacrificial layer etching to water-repellent coating", Proceedings of the Institute of Electrical Engineers of Japan "Sensors, Micromachines and Applied Systems" Symposium, p71, (2002)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the manufacturing process of the MEMS element as described above, the three-dimensional structure such as the actuator 304 is manufactured by a known etching method. In the etching method, regardless of the wet etching method or the dry etching method, the actuator 304 is immersed in the liquid by a treatment with an etching solution, a washing process, or the like.
[0006]
For this reason, in a process such as drying for removing the liquid, as shown in FIG. 4A, the surface tension of the liquid 401 remaining between the actuator 304 and the electrode 305, which is a surrounding structure, causes the actuator 304 Are drawn toward the electrode 305 and come into contact therewith. Thereafter, after the remaining liquid 401 is completely dried and removed, there is a case where the tip of the actuator 304 and the electrode 305 remain in contact with each other as shown in FIG.
[0007]
In order to solve such a problem, for example, a supercritical drying method using carbon dioxide has been proposed. In the supercritical drying method, the remaining liquid is replaced with liquefied carbon dioxide as described above, and thereafter, the liquefied carbon dioxide is put into a supercritical state, and the carbon dioxide in the supercritical state is vaporized, so that drying is performed. I have to. Even if carbon dioxide in a supercritical state remains between the actuator 304 and the substrate 301, no surface tension is generated on the carbon dioxide. Therefore, the actuator 304 is not attracted to the electrode 305 and does not come into contact therewith.
[0008]
However, in order to bring the supercritical state, a high pressure state of, for example, 8 MPa is required, so that the drying apparatus becomes very expensive. In addition, at present, it is difficult to realize a large processing container capable of holding a high pressure as described above. For example, a supercritical drying apparatus capable of batch-processing a plurality of wafers (substrates) having a diameter of 6 inches or more at a time is used. The device has not been realized.
[0009]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and has a movable part of a MEMS element due to the surface tension of a liquid in a manufacturing process using a liquid such as water, and a structure near the movable part. It is an object of the present invention to be able to suppress the sticking of the sheet without requiring an expensive processing device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The MEMS element according to the present invention includes a movable portion such as an actuator partially fixed and disposed on a substrate, and a structure such as a control electrode provided near the movable portion on the substrate, at least. It is provided with a coating made of fluorocarbon formed on the surface of the movable part and the structure.
In this MEMS element, even if a liquid such as water repelled by the fluorocarbon film enters between the movable part and the structure, the movable part and the structure are prevented from being attracted by the surface tension of the liquid.
[0011]
Further, the method of manufacturing a MEMS element according to the present invention includes a method of manufacturing a MEMS element including a movable part partially fixed on a substrate and a structure disposed on the substrate and close to the movable part. The method includes a step of preparing, and a step of applying a liquid fluorocarbon in which fluorocarbon is dissolved on at least the surfaces of the movable portion and the structure, and forming a film made of fluorocarbon on the surfaces of the movable portion and the structure.
According to this manufacturing method, a water-repellent coating is formed on the opposing surfaces of the movable part and the structure, and even if a liquid such as water enters between the movable part and the structure, the movable part is moved by the surface tension of the liquid. It is suppressed that the part and the structure are attracted.
[0012]
In the above manufacturing method, for example, the application of the liquid fluorocarbon may be performed by immersing the MEMS element in the liquid fluorocarbon, or may be performed by a spin coating method.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a process chart showing an example of a method for manufacturing a MEMS device according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1A, an insulating film 102 is formed on a substrate 101 made of silicon by, for example, a thermal oxidation method or a CVD method, and then a film of gold and chromium is sequentially formed by an evaporation method or the like. These metal films are processed by a known lithography method and wet etching to form an electrode 104 and a control electrode 105 having desired shapes.
[0014]
Next, on the insulating film 102 including the electrode 104 and the control electrode 105, silicon oxide is deposited by a CVD method to form a film, and this film is patterned to form the electrode 104 as shown in FIG. A sacrificial film 106 having an opening 106a where a part of the film is exposed is formed.
Next, polysilicon is deposited on the sacrificial film 106 by a CVD method to form a polysilicon film in a state in which the opening 106a is filled, and then the polysilicon film is processed by a known lithography method and an etching method. As shown in FIG. 1C, a support portion 107 and an actuator 108 which form a drive electrode are formed.
[0015]
Next, the sacrificial film 106 made of silicon oxide is selectively removed by wet etching using a hydrofluoric acid solution, and is supported on the electrode 104 by the support 107 as shown in FIG. The actuator 108 (drive electrode) having the extending portion extending to the above is formed. In such an actuator 108, when an electric signal is applied to the control electrode 105, the extending portion of the actuator 108 operates in a predetermined direction by the action of an electric field.
[0016]
As described above, after performing the wet etching with the hydrofluoric acid solution, the substrate 101 including the actuator 108 and the like are washed with water, and after the water washing, the substrate 101 is immediately immersed in ethyl alcohol. By the treatment with the alcohol, the alcohol, not the water, is attached to the surface of the structure formed on the substrate 101 including the actuator 108, the control electrode 105, and the like. After the alcohol treatment, the substrate 101 is immersed in liquid Teflon (R) while being wet with ethyl alcohol.
[0017]
The liquid Teflon (R) is obtained by dissolving, for example, 2% by weight of DuPont AF2400, which is a fluorocarbon, in Fluorinert FC75 manufactured by 3M.
After the substrate 101 is immersed in the liquid Teflon (R) and the substrate 101 is drawn out of the liquid Teflon (R), the substrate 101 is subjected to a heat treatment. The conditions for the heat treatment are as follows: first, heating is performed at 170 ° C. in air for 5 minutes, and then heating is performed at 300 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
[0018]
As a result, as shown in FIG. 1E, a Teflon (R) film (film made of fluorocarbon) 109 is formed on the surface of each structure. After that, even if the substrate 101 is washed with water and dried, and IPA vapor drying using IPA (isopropyl alcohol) is performed, adhesion between the actuator (movable part) 108 and another structure such as the control electrode 105 is suppressed. Is done.
[0019]
Incidentally, FIG. 1E shows a state in which the Teflon (R) film 109 is formed at the same film thickness in various places, but this is schematically shown, and the Teflon (R) film 109 is shown. The thickness of the film 109 varies depending on the formed portion. For example, the thickness of the Teflon (R) film 109 formed on the surface of the insulating film 102 and the actuator 108 is 0.5 μm, and the thickness of the Teflon (R) film 109 formed on the surface of the control electrode 105 made of metal is 0.5 μm. The thickness is about 10 nm.
[0020]
Even if the Teflon (R) film 109 has a thickness of about 10 nm, it exhibits water repellency, so that it is possible to prevent the liquid from sticking due to surface tension. Since the Teflon (R) film 109 is formed thin on the surface of the control electrode 105, in order to electrically connect another electrode (not shown) to the control electrode 105, the other electrode is brought into contact with the control electrode 105. Simple steps such as heating with heat are sufficient. However, in order to ensure conduction between them, a protective film such as a resist film is formed in a region where the conduction is established, and in this state, the substrate 101 is immersed in liquid Teflon (R) to make Teflon (R). ) After forming the coating 109, the protective film may be removed after this. As a result, the Teflon (R) film 109 is not formed in the conductive region, so that the conductive state can be easily achieved.
[0021]
Here, the relationship between the concentration of AF2400 and the thickness of the Teflon film when the above-described liquid Teflon (R) is applied will be briefly described. FIG. 2 shows a film of a Teflon (R) film formed when a liquid Teflon (R) was prepared by dissolving AF2400 in Fluorinert FC75 at room temperature of 23.5 ° C. and spin-coated on a silicon substrate. It is a correlation diagram which shows the relationship between thickness and AF2400 density.
[0022]
The spin coating is performed at a rotation speed of 1000 rpm. After the liquid Teflon (R) is applied, the substrate is heated to 170 ° C. for 5 minutes in the air, and then heated to 300 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to remove the solvent from the applied liquid Teflon (R). Is volatilized. After this heat treatment, the thickness of the Teflon (R) film formed on the silicon substrate was measured with a stylus-type film thickness meter, and the measurement result of the film thickness of the Teflon (R) film shown in FIG. 2 was obtained. Get.
[0023]
As shown in FIG. 2, by changing the concentration of AF2400 in the liquid Teflon (R), the thickness of the Teflon (R) film to be formed can be easily changed. In FIG. 2, the number of rotations in the spin coating is 1000 rpm, but the thickness of the applied Teflon (R) film does not change in the condition range of 500 to 5000 rpm.
[0024]
Note that the relationship between the concentration of AF2400 and the thickness of the obtained Teflon (R) film is not limited to spin coating, and is the same even when a coating film is formed by, for example, a dipping method. The same result is obtained even on a silicon oxide film.
The water repellency of the Teflon (R) coating can be confirmed by a known contact angle measuring device.
[0025]
In the above-described embodiment, the prevention of sticking between the integrally formed actuator 108 and the control electrode 105 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, when the actuator 108 is formed in a comb-shaped structure, adjacent combs are easily fixed to each other. Even in such a case, by forming the Teflon (R) film on the surface as described above, it is possible to suppress the adhesion of the combs during drying after the wet processing. As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent the structures of the MEMS element that are spaced apart from each other on the order of μm from sticking together in the drying after the wet processing.
[0026]
By the way, in the above-described embodiment, the AF2400 is used. However, the present invention is not limited to this, and a film made of another fluorocarbon may be formed on the surface of the structure constituting the MEMS element. For example, a coating made of fluorocarbon exhibiting water repellency using CYTOP manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. may be formed on the surface of the structure constituting the MEMS element.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, a water-repellent coating made of fluorocarbon is formed on the surface of a movable part such as an actuator and a structure such as a control electrode provided near the movable part. . Therefore, according to the present invention, even if a liquid such as water enters between the movable part and the structure, the movable part and the structure are prevented from being attracted by the surface tension of the liquid. An excellent effect is obtained that the sticking between the movable part of the MEMS element and the structure near the movable part due to the surface tension of the liquid in the manufacturing process using the liquid can be suppressed without requiring an expensive processing apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process chart illustrating a method for manufacturing a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 AF2400 is dissolved in Fluorinert FC75 at room temperature of 23.5 ° C. to prepare liquid Teflon (R), which is spin-coated on a silicon substrate, and a formed Teflon (R) film is formed. It is a correlation diagram which shows the relationship between a back and AF2400 density.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a general MEMS element.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which a movable part and a structure are in contact with each other.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... board | substrate, 102 ... insulating film, 104 ... electrode, 105 ... control electrode, 106 ... sacrificial film, 106a ... opening part, 107 ... support part, 108 ... actuator, 109 ... Teflon (R) film (film made of fluorocarbon) .

Claims

基板の上に一部が固定されて配置された可動部と、
前記基板の上に前記可動部に近設された構造体と、
少なくとも前記可動部と前記構造体との表面に形成されたフルオロカーボンからなる被膜と
を備えたことを特徴とするＭＥＭＳ素子。A movable part partially fixed and arranged on the substrate,
A structure provided on the substrate and close to the movable portion,
A MEMS device comprising at least a film made of fluorocarbon formed on a surface of the movable part and the structure.

請求項１記載のＭＥＭＳ素子において、
前記可動部はアクチュエータであり、前記構造体は制御電極であることを特徴とするＭＥＭＳ素子。The MEMS device according to claim 1,
The MEMS element, wherein the movable part is an actuator, and the structure is a control electrode.

基板の上に一部が固定されて配置された可動部と、前記基板の上に前記可動部に近設された構造体とを備えたＭＥＭＳ素子を用意する工程と、
少なくとも前記可動部及び前記構造体の表面にフルオロカーボンが溶解した液状フルオロカーボンを塗布し、前記可動部及び前記構造体の表面に前記フルオロカーボンからなる被膜を形成する工程と
を備えたことを特徴とするＭＥＭＳ素子の製造方法。A step of preparing a MEMS element including a movable part partially fixedly arranged on a substrate, and a structure disposed close to the movable part on the substrate;
A step of applying a liquid fluorocarbon in which a fluorocarbon is dissolved on at least the surfaces of the movable portion and the structure, and forming a film made of the fluorocarbon on the surfaces of the movable portion and the structure. Device manufacturing method.

請求項３記載のＭＥＭＳ素子の製造方法において、
前記液状フルオロカーボンの塗布は、前記ＭＥＭＳ素子を前記液状フルオロカーボンに浸漬することにより行う
ことを特徴とするＭＥＭＳ素子の製造方法。The method for manufacturing a MEMS device according to claim 3,
The method of manufacturing a MEMS element, wherein the application of the liquid fluorocarbon is performed by immersing the MEMS element in the liquid fluorocarbon.

請求項３記載のＭＥＭＳ素子の製造方法において、
前記液状フルオロカーボンの塗布は、スピンコート法により行う
ことを特徴とするＭＥＭＳ素子の製造方法。The method for manufacturing a MEMS device according to claim 3,
The method of manufacturing a MEMS device, wherein the application of the liquid fluorocarbon is performed by a spin coating method.