JP3283066B2 - 螺旋状部材の製造方法 - Google Patents
螺旋状部材の製造方法Info
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Description
に関し、特に、微小機械の構成要素として用いられる微
小コイルおよびマイクロバネなどを数十〜数百μmオー
ダで製造する螺旋状部材の製造方法に関する。
mオーダの機械部品や数十〜数百μm程度の微小機械を
製造する技術(マイクロメカトロニクス技術)が開発さ
れ、バイオメディカル、微小光学系、流体制御および極
限プロービングなどに応用され始めている。このような
機械部品や微小機械としては、たとえば、歯車、リンク
機構、マイクロメータ、カンチレバーおよび加速度セン
サなどが報告されている(藤田、「マイクロメカトロニ
クスの現状と将来」,KAST。Report,Vo
l.2,No.4,1991)。
を持たせることが従来行なわれている。例えば回折格子
は、光エレクトロニクスの分野において、フィルタ、光
結合器、分布帰還型(DFB)レーザ、分布ブラッグ反
射型(DBR)レーザなどの種々の光回路素子に用いら
れている。特に、DFBレーザ、DBRレーザに代表さ
れる波長制御用ないし波長可変半導体レーザ素子に形成
された回折格子は、レーザの共振器として用いられるた
め、この回折格子の周期、形状、深さはレーザ特性(発
振閾値、結合係数など)を決定する重要な要因となり、
高精度の回折格子をこれらレーザ素子中に制御性よく作
成することは重要な課題となっている。従来、こうした
回折回路は、格子状フォトレジストマスクの作成とエッ
チングとの2段階の過程を経て作成されている。光エレ
クトロニクスの分野で使用される回折格子の周期は0.
1〜1.0μm程度と微細であるから、フォトレジスト
マスクの作成に従来の光リソグラフィ技術を適用するこ
とはできない。このため、ホログラフィックな露光法が
一般に用いられてきた。これはレーザ光の干渉を用いた
露光法であり、その工程が図11(a)〜(d)に示さ
れている。この方法では、予め表面にフォトレジスト1
12を塗布した基板111を用い、まず図11(a)に
示すように、それぞれ十分に平行光線とした2本のレー
ザビーム113,114を2方向(図11(a)の例で
は、基板111表面への垂直に関しそれぞれ角度θを有
する2方向)から加工対象の基板111に表面に照射
し、表面に干渉縞を形成してフォトレジスト112を周
期的に露光させる。そののち、現像、加熱処理を行なう
ことによって図11(b)に示すような周期Λの格子状
のフォトレジスト115を形成し、この格子状のフォト
レジスト115をエッチングマスクとして湿式エッチン
グあるいはドライエッチングを行ない[図11
(c)]、最後にこの格子状のフォトレジスト115を
除去して図11(d)に示すような周期構造116すな
わち回折格子を得るようになっていた。
料あるいは染料を含有した感光性材料を光透過性基板上
にモザイクパターン状に形成する方法により製造されて
いる。図13で従来例を説明する。まず透過性基板61
0上に遮光層620をパターニングする(図13
(a))。次に顔料あるいは染料を含有した第1の感光
性材料層630を基板の一面に形成する(図13
(b))。この層を露光して現像を行ないモザイクパタ
ーン状の第1の光選択的吸収層640とする(図13
(c))。この工程をもう2回繰返して第2の吸収層6
50、第3の吸収層660を形成し、カラーフィルター
670とする(図13(d))。
である。従来、大型の機械装置はもちろん精密小型機械
装置においても、バネは所定の材料を、所定の形状に機
械加工して作成されたのち、該機械装置に組み込まれて
使用されている。
機械加工によるバネの作成もしくは、作成したバネの組
み込みが困難もしくは不可能になる。このような機械装
置においては、半導体プロセス技術を応用して、機械部
品を組み上げた形態で作成する方法が知られている。こ
のような方法におけるバネ要素の作成方法としては、基
板上に所定のバネ要素の薄膜パターンを形成し、然る後
に該薄膜下の基板を除去するか、もしくは、基板上に犠
牲層とよばれる除去するに容易な層を形成し、犠牲層上
にバネとして用いる薄膜パターンを作成した後、化学的
手法により犠牲層を除去しバネ要素を作成する方法が知
られている。
応用した従来のバネ作成方法においては、基板、もしく
は犠牲層を化学的手法などにより除去する必要があり、
このことからバネ材料もしくは基板材料に制約がある。
要素の一つである微小コイルおよびマイクロバネなどの
螺旋状部材を数十〜数百μmオーダの大きさで製造する
方法については、従来の微小機械が比較的単純な構成の
ものであるため螺旋状部材を必要としないことから、未
だ報告されていない。
圧を必要とする静電力マイクロアクチュエータに比べて
低電圧で駆動可能な磁気力マイクロアクチュエータを構
成するために、および微小機械の高機能化を図るため
に、微小コイルやマイクロバネなどの螺旋状部材を数十
〜数百μmオーダの大きさで製造する方法が求められて
いる。
μmオーダの大きさで製造することができる螺旋状部材
の製造方法を提供することにある。
る、微細な構造を形成するための従来のエッチング方法
では、各被加工物に必ずフォトレジストを塗布して干渉
性の露光を行ない、さらに現像を行なう必要があるの
で、工程が複雑になり、再現性や歩留り、スループット
が悪化するという問題点がある。さらに、最終的にはフ
ォトレジストを剥離・除去する必要があり、このときに
レジストの残渣やコンタミネーションが発生しやすく、
以後の工程での歩留りや信頼性低下の原因になるという
問題点がある。
トレジストを塗布することなくその被加工物の表面に微
細な構造を設けることができ、かつ工程が容易であっ
て、再現性、信頼性に富んだエッチング方法と、この方
法によるエッチング装置が示される。
CDなどの撮像素子あるいは受光素子やカラディスプレ
イなどの高解像力化に対応できず、以下のような問題点
が発生している。即ち、顔料あるいは染料を含有した感
光性材料は比較的解像度が悪く、従来法で形成するとパ
ターンに肩だれが生じる。このだれは、パターン寸法が
従来のように10〜20μm程度と広い場合は図14
(a)に示すように第1の光選択的吸収層640と第2
の吸収層650とが重なることがなく、特に問題無い
が、数μm以下あるいはサブミクロン以下の解像度を必
要とする場合には、図14(b)に示すように第2の光
選択的吸収層650の一部が第3の光選択的吸収層66
0の領域に侵入したり、肩だれが光の透過部分にまで及
び、このため、異なる波長の光が検出されたり、画像の
解像度が低下する問題を生じている。また、光フィルタ
ーの製造方法の煩雑さが問題であった。従来例に示した
ようにレジストを用いてパターニングを繰返すため、製
造工程は長く、煩雑であり、それはコストアップ及び歩
留り低下をもたらしていた。
るパターンの肩だれ防止した高精細な光フィルターを、
より低コスト、高歩留りに製造する方法が示される。
プロセス技術を応用することにより、広範囲のバネ材料
が利用できると共に、微小機械装置用機械要素として重
要なマイクロバネの作成方法が示される。
造方法は、芯材の外周に絶縁膜を堆積する絶縁膜堆積工
程と、該絶縁膜堆積工程で堆積された絶縁膜の外周に導
電膜を堆積する導電膜堆積工程と、該導電膜堆積工程で
堆積された前記導電膜を螺旋状にエッチングして螺旋状
導線を形成するエッチング工程とを含む螺旋状部材の製
造方法である。
膜上にレジスト膜を塗布する工程と、塗布されたレジス
ト膜に2本の光線または2本の電子線によって螺旋状の
パターンを露光する工程と、露光されたレジスト膜を現
像して導電膜を螺旋状に露出させる工程と、導電膜の露
出部分をエッチングする工程と、エッチングの後、残っ
たレジスト膜を除去する工程とから成っていてもよい。
の外周に第2の絶縁膜を堆積する第2の絶縁膜堆積工程
と、該第2の絶縁膜堆積工程で堆積された前記第2の絶
縁膜の片方の端部を除去して前記螺旋状導線の片方の端
部を露出させる絶縁膜除去工程と、該絶縁膜除去工程で
露出された前記螺旋状導線の片方の端部と前記第2の絶
縁膜との外周に第2の導電膜を堆積する第2の導電膜堆
積工程と、該第2の導 電膜堆積工程で堆積された前記第
2の導電膜を螺旋状にエッチングして第2の螺旋状導線
を形成する第2のエッチング工程とを含んでいてもよ
い。
前記第2の導電膜上に第2のレジスト膜を塗布する工程
と、塗布された第2のレジスト膜に2本の光線または2
本の電子線によって螺旋状のパターンを露光する工程
と、露光された第2のレジスト膜を現像して第2の導電
膜を螺旋状に露出させる工程と、第2の導電膜の露出部
分をエッチングする工程と、エッチングの後、残った第
2のレジスト膜を除去する工程とから成っていてもよ
い。
旋状導線の外周に第3の絶縁膜を堆積する第3の絶縁膜
堆積工程と、該第3の絶縁膜堆積工程で堆積された前記
第3の絶縁膜の他方の端部を除去して前記第2の螺旋状
導線の他方の端部を露出させる第2の絶縁膜除去工程
と、該第2の絶縁膜除去工程で露出された前記第2の螺
旋状導線の他方の端部と前記第3の絶縁膜との外周に第
3の導電膜を堆積する第3の導電膜堆積工程と、該第3
の導電膜堆積工程で堆積された前記第3の導電膜を螺旋
状にエッチングして第3の螺旋状導線を形成する第3の
エッチング工程とを含んでもよい。
前記第3の導電膜上に第3のレジスト膜を塗布する工程
と、塗布された第3のレジスト膜に2本の光線または2
本の電子線によって螺旋状のパターンを露光する工程
と、露光された第3のレジスト膜を現像して第3の導電
膜を螺旋状に露出させる工程と、第3の導電膜の露出部
分をエッチングする工程と、エッチングの後、残った第
3のレジスト膜を除去する工程とから成っていてもよ
い。
の細線の外周に光線または電子線によるレジスト描画プ
ロセスを用いて螺旋状部材を形成する螺旋状部材形成工
程と、該螺旋状部材形成工程で前記螺旋状部材が形成さ
れた前記細線を除去する細線除去工程とを含む螺旋状部
材の製造方法も示される。
外周に絶縁膜を堆積する絶縁膜堆積工程と、該絶縁膜堆
積工程で堆積された絶縁膜の外周に導電膜を堆積する導
電膜堆積工程と、該導電膜堆積工程で堆積された前記導
電膜を螺旋状にエッチングして螺旋状導線を形成するエ
ッチング工程とを含むことにより、半導体プロセスを応
用して螺旋状部材を製造することができるため、エッチ
ング工程においてμmオーダの加工を行なうことができ
る。
電子線によるレジスト描画プロセスを用いて螺旋状部材
を形成する螺旋状部材形成工程と、螺旋状部材形成工程
で螺旋状部材が形成された細線を除去する細線除去工程
とを含む参考技術は、半導体プロセスを応用して中空の
数十〜数百μmオーダの螺旋状部材を製造することがで
きる。 (参考技術…エッチング方法):参考として のエッチング方法は以下の2つの方法からな
る。
に微細なエッチングを行なうエッチング方法であって、
前記被加工物の表面と微細な導管の一端とを微小距離間
隔で対向配置し、前記導管にエッチング液を供給し、突
出しているときには前記エッチング液の先端が前記表面
に接触し、突出していないときには前記先端が前記表面
に接触せず、かつ前記一端から前記エッチング液が実質
的に流出しないようにして、前記エッチング液に周期的
に力を加え前記エッチング液の先端を前記一端から周期
的に突出させる。
に微細なエッチングを行なうエッチング方法であって、
前記被加工物の表面と微細な導管の一端とを微小距離間
隔で対向配置し、前記導管にエッチング液を供給して表
面張力と毛管力とにより前記エッチング液の先端を前記
導管のいずれかの部位に保持し、前記先端が保持された
状態を維持しながら前記エッチング液に周期的に圧力を
加え、周期的に前記先端を前記一端から突出させて前記
表面に接触させる。
の表面に微細なエッチングを行なう時に用いられるエッ
チング装置であって、エッチング液を溜める凹部と、一
端が前記被加工物の表面に対向し得るよう形成され他端
が前記凹部に接続された微細な導管と、前記凹部に溜め
られたエッチング液に対して周期的に作用力を印加する
突出手段とを有し、前記突出手段を駆動することによ
り、前記一端から実質的に流出させることなしに前記エ
ッチング液の先端を前記一端から周期的に突出させるよ
うにしたものである。
導管の一端からエッチング液の先端を周期的に突出さ
せ、突出時に被加工物の表面にエッチング液の先端を接
触させるので、微細な導管の断面形状に応じて被加工物
がエッチングされることになる。この場合、エッチング
液が導管の一端から実質的に流出しないようにすること
により、エッチングされては困る部分のエッチングを防
ぐことができる。
管の一端と被加工物との間隔は微小なものとなるが、エ
ッチング液の突出時の条件を安定なものとするため、エ
ッチング液の組成と導管の材質の選択に注意を払い、静
置状態において、エッチング液の先端が表面張力と毛管
力とによってメニスカスを形成し導管の所定の部位に保
持されるようにすることが望ましい。このようにすれ
ば、エッチング液の量が多少変化したとしても、静置状
態におけるエッチング液の先端の位置はほとんど変化せ
ず、安定してエッチングを行なうことができる。
は、エッチング液を導管に連通するエッチング液溜めに
溜めておき、このエッチング液溜め内のエッチング液の
体積を直接変化させることも考えられるが、このような
方法は、エッチング液全体の量によっては突出が十分に
おこなわれなかったり、導管の一端からのエッチング液
の流出をもたらす恐れがあるのであまり好ましくない。
一方、エッチング液の先端が表面張力および毛管力とに
よってメニスカスを形成して導管の所定の部位に保持さ
れるようにし、エッチング液に加わる圧力を変化させる
ようにする場合には、突出量が表面張力、毛管力、加え
た圧力のみによって決まるので、エッチング液の量の多
少の変化があったとしても、安定してエッチングを行な
うことができる。
接続されている場合、突出していないときにエッチング
液の先端が導管の他端近傍まで後退するようにすると、
この先端付近のエッチング液がエッチング液溜め内の新
鮮なエッチング液と置換され、次に突出するときに被加
工物と接触するのが新鮮なエッチング液となり、エッチ
ングの効率が向上するので好都合である。
グ液を溜める凹部と、一端が被加工物の表面に対向し得
るよう形成され他端が凹部に接続された微細な導管と、
凹部に溜められたエッチング液に対して周期的に作用力
を印加する突出手段とを有するので、突出手段を駆動す
ることにより導管の一端から周期的にエッチング液の先
端が突出することになり、導管の一端に被加工物を微小
距離において配置しておけば、この被加工物の表面が導
管の形状に応じてエッチングされることになる。
ンチレバーを変位させる手段からなるものを用いると良
く、カンチレバーを変位させる手段としては、圧電体薄
膜とこの圧電体薄膜に電圧を印加する一対の電極からな
るものを用いると良い。また、微小な形状のエッチング
を行なう場合、このエッチング装置自体も小さく形成す
ることが望ましく、凹部と導管と突出手段とを基板に一
体形成するようにしてこのエッチング装置を構成すると
良い。また、エッチング方法のところで述べたのと同様
の理由により、エッチング液の先端が表面張力と毛管力
とによってメニスカスを形成し導管の所定の部位に保持
されることが望ましいから、微細な導管を凹部の下方に
設け、重力によって自然にエッチング液が導管に供給さ
れ保持されるようにすると良い。 (参考技術…光フィルターの製造方法):参考として 、光透過性基板上にモザイク状に所定種類の
光選択的吸収層を繰返し配列してなる光フィルターの製
造方法において、 (1)表面に電極層を形成した光透過性基板上にX線又
は紫外線に感応するレジストを用いて遮光層に相当する
レジスト部分を除去したレジストパターンをリソグラフ
ィーにより形成する工程と、 (2)レジストパターンを形成した上記基板の電極層を
電極としてめっきを行なうことにより、電極層上にめっ
き金属による遮光層を形成し、次いで基板上のレジスト
パターン及びレジストパターン下部の電極層を除去する
ことにより遮光層を有する基板を形成する工程、 (3)一の種類の光選択的吸収層配列に対応した穴あき
マスクの穴を基板の一の種類の光選択的吸収層形成予定
部に重ねて一の種類の染料又は顔料を蒸着し、次いで前
記マスクを移動してマスクの穴を他の種類の光選択的吸
収層形成予定部に重ねて他の種類の染料又は顔料を蒸着
することを所定回数繰返す工程、 上記(1),(2),(3)の工程からなるように構成
するもので、遮光層が金めっき膜で形成されたものであ
ることを含む方法が示される。
して説明する。図12(a)から図12(g)の概略断
面図は光フィルターの製造方法の1実施例を示すもので
ある。
で、その上面に電気めっき用の電極層512を形成す
る。
ましく、例示すれば石英ガラス、窒化シリコン等が望ま
しい。
Cu/Cr、Cu/Ti等が好ましく、形成方法として
は、EB蒸着、抵抗加熱装置、スパッタリング蒸着等が
例示できる。
図12(b)に示すようにレジスト層513を形成す
る。このレジストはX線又は紫外線に感応するレジスト
で、これら以外は解像度の点から採用し得ない。これら
レジストとしてはノボラック樹脂系あるいはアクリル樹
脂系レジスト等が使用できる。商品名でいえばノボラッ
ク樹脂系(AZ−PN100:ヘキスト社、TSMR−
V3:東京応化社など)、アクリル樹脂系(OEBR−
1000:東京応化社)等が好ましい。
光層に相当するパターンを露光する。この遮光層のパタ
ーンは形成する光選択的吸収層の形状、大きさ等を考慮
して所望の色彩数のモザイク形状の繰返し配列で形成さ
れる。露光方法は公知の方法が採用できる。その後、レ
ジスト層513を現像し、電極層512の遮光層に相当
する部分の上部のレジスト層を溶解除去する。これらの
手法は公知のリソグラフィーによるものである。
きを行なうことにより、図12(c)に示すように溶解
除去したレジスト部分を埋めて、めっき金属による遮光
層514が形成される。つまり、レジストパターンをス
テンシルとして電解めっきを行ない遮光層514を形成
するものである。めっき金属としてはAu,Ni,C
r,Cu等が好ましい。
さ)は目的によって種々選択されるが、一般に幅は0.
2〜10μm、高さ1〜50μmとすることが好まし
い。
ストを溶解除去する。レジストの溶解除去は公知の方法
による(図12(d))。
現われたレジストパターン下部のめっき用電極層512
(図12(a))を除去することにより図12(e)に
示すような所定の高さを有する遮光層514を表面に形
成した基板511を得る。電極層512の除去方法とし
ては、Ar,O2,N2,Cl2などのガスを用いたドラ
イエッチング、あるいは電極層512を溶解できるエッ
チング液を用いたウェットエッチングがある。
種類(本例においては3種類)の光選択吸収層のうち、
後述する一の種類の光選択的吸収層515の配列に対応
した穴516の配列を形成した穴あきマスク517を基
板511に重ねる。この場合、穴516と形成する光選
的択吸収層の位置とは一致していなければならない。こ
の状態で顔料、又は染料を真空装置内で加熱して穴あき
マスを通して光フィルターの所定の位置に蒸着する。図
12(f)はこの状態を示しており、蒸着により、前述
した一の種類の光選択的吸収層515が遮光層514で
区分された所定の場所に確実かつ均一に形成できる。
着可能な昇華性色素であることが好ましく、具体的にい
えば、アセトアセチックアニリド系、ナフトール類のモ
ノアゾ系、ポリサイクリック系、分散系、油溶性系、イ
ンダスレン系、フタロシアニン系等の種々の色素が使用
できる。好ましくはペリレン系、イソインドリノン系、
アントラキノン系、キナクリドン系の色素である。
き他の種類の光選択的吸収層518の配列にマスク51
7の穴516の位置を合わせ、以下同様にして蒸着を行
なう。これにより、他の種類の光選択的吸収層518が
形成され、同様にして所定回数蒸着を繰り返すことによ
り、参考としての製造方法に係る光フィルターが製造さ
れる。
り、更に他の種類の光選択的吸収層519を形成し、図
12(g)に示す光フィルター520を得ることができ
るものである。
き説明する。穴あきマスクは、例えば図15(a)に示
すようにSiウェハー521の全面にチッ化シリコン膜
522を成膜し、図15(b)のように裏面にドライエ
ッチングで窓開けを行なって窓523を形成する。その
後、水酸化カリウム水溶液などでSiをエッチング除去
する(図15(c))。次にチッ化シリコン膜522表
面にレジスト層を形成した後、図15(d)に示すよう
に所望のパターン524を形成し、これをマスクとして
ドライエッチングを行ない、図15(e)に示す穴あき
マスク525とする。526は形成された穴である。 (参考技術…マイクロバネの作成方法):参考として、 マイクロバネの作成方法において、基板上
に引張応力を有する薄膜を形成後、前記薄膜に開いた帯
状切れ込みパターン部を形成し、次いで少なくとも前記
切れ込みパターン部を加熱又は冷却することにより前記
切れ込みパターン部を基板から剥離して開いた部分で基
板と切れ込みパターン部とが連結したバネを形成するよ
うに構成するものである。また、薄膜の引張応力が10
9〜5×1010dyne/cm2であること、及び切れ込
みパターン部の形成が収束イオンビーム法により薄膜を
切込むことにより形成することを含む方法が示される。
薄膜を積層し、該薄膜は使用温度において引張応力を有
しており、該薄膜の一部を剥離することにより基板と一
体のバネ形状とするものである。
る。
すように、まず基板710に引張応力を有する薄膜72
0を形成する。
れば特に制限なく用いることができるが、例えば金属、
半金属、セラミックス、ガラス、プラスチックなどが用
いられる。特に単結晶シリコンまたは石英ガラスなどが
好ましい。一方、基板上に積層する薄膜としては、金
属、半金属、セラミックス、ガラス、プラスチックなど
が用いられる。薄膜の厚みは、0.1μm以上、100
μm以下、好ましくは1μm以上、10μm以下が用い
られる。0.1μm以下では十分なバネ定数が得られ
ず、100μm以上では内部応力により、安定な膜が得
られない。薄膜の作成方法としては、真空蒸着、メッ
キ、塗布などの方法が用いられる。基板と薄膜との組み
合わせは、使用温度において薄膜に109dyne/c
m2ないし1010dyne/cm2程度の引張応力が生
じ、かつ基板と薄膜との密着力が1010dyne/cm
2程度である組み合わせが好ましい。密着力もしくは応
力を制御する目的で基板と該薄膜とのあいだに、図17
に示すように別の薄膜730を設けることも許容され
る。なお、別の薄膜は一層に限らず、複数層を設けても
よい。
た薄膜720には、次いで図16(b)に示すように所
定の切れ込み740を入れることにより、帯状切れ込み
パターン部750を形成し、これによりバネ形状が決定
される。上記切れ込み740は薄膜720上で交差する
ことなく帯状に形成し、必ず切れ込み始めpと切れ込み
終りqとが重ならないように開いた部分rを形成する。
なお、切れ込みパターン部750の形状は長方形に限ら
れず、図19に示すうず巻状その他各種の形状にするこ
とができる。
フォトリソグラフィーを応用する方法もしくは、収束イ
オンビームを用いる方法などがある。
部は基板から剥離するが、バネの大きさ、形状に依存し
て剥離しない場合は、バネ形状部を基板から剥離するた
めに、基板全体に、少なくとも切れ込みパターン部75
0に加熱、冷却、必要によりこれらのサイクルを与え
る。もしくはバネ部近傍のみをレーザーもしくは電子ビ
ームなどにより加熱しても良く、必要により超音波照射
する方法も併用される。上記方法により、図16(c)
に示すように基板710と切れ込みパターン部750と
が開いた部分rで結合したバネを形成できる。
て説明する。 <実施例1> 図1(A)〜(J)はそれぞれ、本発明の螺旋状部材の
製造方法の第1の実施例を示す図である。
コイルを製造するものであり、微小コイルの芯として、
同図(A)に示す直径100μmの円柱状の中実ステン
レス棒からなるコイル芯材11を用いている。
3との電気的絶縁をとるために、同図(B)に示すよう
に、コイル芯材11の外周に絶縁膜12を堆積する(絶
縁膜堆積工程)。ここで、絶縁膜12は、たとえば、公
知のラングミュア・プロジェット法(LB法)により、
有機材料の薄膜であるポリイミド膜を48層積層して形
成する。続いて、同図(C)に示すように、絶縁膜12
の外周に導電膜13を堆積する(導電膜堆積工程)。こ
こで、導電膜13は、たとえば、絶縁膜12が堆積され
たコイル芯材11を室温以下の温度に保持するとともに
軸を中心として回転させながら、公知の真空蒸着法によ
りアルミニウムを膜厚1.5μmほど堆積させて形成す
る。なお、導電膜13の軸方向の長さは、たとえば50
0μm程度である。
13の外周にレジスト膜14を塗布する。ここで、レジ
スト膜14は、たとえばポジ型レジスト材料を膜厚1.
2μm程度塗布したものである。その後、同図(E)に
示すように、コイル芯材11を回転させながら光線L
(光線Lの代わりに電子線でもよい。)を図示矢印方向
に移動させてレジスト膜14を露光したのち、レジスト
膜14を現像およびポストベークする。その結果、同図
(F)に示すように、レジスト膜14に螺旋状の溝15
が形成され、溝15の底部の導電膜13が露出される。
その後、コイル芯材11をエッチング溶液に浸して、同
図(G)に示すように、導電膜13の露出部分をエッチ
ングする。ここで、エッチング溶液としては、導電膜1
3がアルミニウムからなる場合には、たとえば、H3P
O4:HNO3:CH3COOH:H2O=16:1:2:
1の比率を有するエッチング溶液が使用できる。その
後、同図(H)に示すように、レジスト膜14を除去す
ることにより、導電膜13が螺旋状にエッチングされて
形成された微小コイル16を得る(以上、エッチング工
程)。ここで、レジスト膜14の除去は、コイル芯材1
1を専用のレジスト剥離液に浸すことにより行なう。
絶縁性を有する保護膜17を微小コイル16の外周に堆
積したのち、同図(J)に示すように、微小コイル16
の量端部(片方の端部のみ図示)の保護膜17を除去し
て導電膜13を露出させることにより、外部との電気的
接続部を形成する。
長さ500μm程度の微小コイル16を製造することが
できる。 <実施例2> 図2は、本発明の螺旋状部材の製造方法の第2の実施例
を示す図である。
によるレジスト描画プロセスを有し、数十〜数百μmオ
ーダの微小二重コイルを製造する点が図1に示した第1
の実施例と異なる。すなわち、本実施例では、エッチン
グ工程において、第1の光線L1と第2の光線L2とを用
いてレジスト膜24を露光することにより、レジスト膜
24を第1のコイル領域281と第2のコイル領域282
とに分割して数十〜数百μmオーダの微小二重コイルを
製造するものである。
の光線L2)によるレジスト描画プロセスの代わりに、
2本の電子線によるレジスト描画プロセスを有していて
もよい。 <実施例3> 図3(A)〜(C)はそれぞれ、本発明の螺旋状部材の
製造方法の第3の実施例を示す断面図である。
層を2層重ね合わせることにより数十〜数百μmオーダ
の2段の微小コイルを製造するものであり、図1(A)
〜(H)に示した絶縁膜堆積工程、導電膜堆積工程およ
びエッチング工程のほか、以下に示す各工程を有するも
のである。
縁性を有する第2の絶縁膜31を堆積する工程である。
ここで、第2の絶縁膜31は、たとえば、公知のラング
ミュア・プロジェット法(LB法)により、有機材料の
薄膜であるポリイミド膜を48層積層して形成する。
された第2の絶縁膜31の片方の端部を除去して、微小
コイル16の片方の端部を露出させる工程である。
微小コイル16の片方の端部と第2の絶縁膜31との外
周に第2の導電膜32を堆積する工程である。このと
き、絶縁膜除去工程で露出された微小コイル16の片方
の端部において、微小コイル16と第2の導電膜32と
が電気的に接続される。ここで、第2の導電膜32は、
たとえば、第2の絶縁膜31が堆積されたコイル芯材1
1を室温以下の温度に保持するとともに軸を中心として
回転させながら、公知の真空蒸着法によりアルミニウム
を膜厚1.5μmほど堆積させて形成する。
螺旋状にエッチングして、図3(C)に示す2段目の第
2の微小コイル33を形成する工程である。ここで、第
2のエッチング工程は、図1(D)〜(H)に示したエ
ッチング工程と同様にして行なう。
小コイルは、1段目の微小コイル16と2段目の第2の
微小コイル33とは、図3(C)に示すように、同じ傾
きの溝と同じ位置に有するものであるが、1段目の微小
コイル16と2段目の第2の微小コイル33とで溝の位
置を異ならせてもよいし、また、1段目の微小コイル1
6と2段目の第2の微小コイル33とで溝の傾きを異な
らせてもよい。 <実施例4> 次に、本発明の螺旋状部材の製造方法の第4の実施例に
ついて説明する。
層を複数層重ね合わせることにより、数十〜数百μmオ
ーダの複数段の微小コイルを製造するものであり、図1
(A)〜(H)に示した絶縁膜堆積工程、導電膜堆積工
程およびエッチング工程と、前述した第2の絶縁膜堆積
工程、絶縁膜除去工程、第2の導電膜堆積工程および第
2のエッチング工程とのほかに、以下に示す各工程を有
するものである。
気的絶縁性を有する第3の絶縁膜を堆積する工程であ
る。ここで、第3の絶縁膜は、たとえば、公知のラング
ミュア・プロジェット法(LB法)により、有機材料の
薄膜であるポリイミド膜を48層積層して形成する。
の端部を除去して、第2の微小コイル33の他方の端部
を露出させる工程である。
3の他方の端部と第3の絶縁膜との外周に第3の導電膜
を堆積する工程である。このとき、第2の絶縁膜除去工
程で露出された第2の微小コイル33の他方の端部にお
いて、第2の微小コイル33と第3の導電膜とが電気的
に接続される。ここで、第3の電導膜は、たとえば、第
3の絶縁膜が堆積されたコイル芯材11を室温以下の温
度に保持するとともに軸を中心として回転させながら、
公知の真空蒸着法によりアルミニウムを膜厚1.5μm
ほど堆積させて形成する。
状にエッチングして、3段目の第3の微小コイルを形成
する工程である。ここで、第3のエッチング工程は、図
1(D)〜(H)に示したエッチング工程と同様にして
行なう。
(4)までの各工程を繰り返すことにより、数十〜数百
μmオーダの複数段の微小コイルを製造することができ
る。なお、各導電層の接続を一方の端部で行わずに両端
部で交互に行うことにより、バランスよく複数段の微小
コイルを製造することができる。
の第1乃至第4の実施例においては、各部材の材料およ
び寸法の一例を示して説明したが、各部材の材料および
寸法はこれらに限定されるものではない。たとえば、コ
イル芯材11の材質としては、中実ステンレス棒のほか
に、他の金属やガラス、プラスチックなども使用でき
る。なお、コイル芯材11の材質としてガラス、プラス
チックなどを用いた場合には、図1(B)に示した絶縁
膜堆積工程は不要となる。また、コイル芯材11の形状
としては、円柱のほかに、円筒,角柱または角筒であっ
てもよい。導電膜13の材質としては、アルミニウム以
外の金属や合金などであってもよい。また、導電膜13
の堆積方法としては、真空蒸着法のほか、スパッタリン
グ法またはメッキ法などでもよい。導電膜13のパター
ニングとしては、光線または電子線によるレジスト描画
プロセスのほか、化学エッチング,カッターを用いた切
削加工またはエネルギービーム(レーザビームや電子ビ
ームなど)により導電膜13をパターニングしてもよ
く、または、導電膜13を選択的に堆積してもよい。 <実施例5(参考)> 図4(A)〜(F)はそれぞれ、参考としての螺旋状部
材の製造方法の実施例(参考)を示す図である。
バネを製造するものであり、中心軸として、同図(A)
に示す直径1mm以下(代表的には500μm以下)の
細線51を用いている。細線51の材質としては、F
e,Co,Ni,Cr,W,Ta,Mo,V,Alなど
の金属およびこれらの合金のほか、炭化物,窒化物,ホ
ウ化物,シリコン,石英および種々の繊維などを用いる
ことができる。
の外周に感光性レジストまたは電子線レジスト(以下、
「レジスト52」と称する。)を塗布したのち、軸を中
心に細線51を回転させながら軸方向に移動させて光線
または電子線による螺旋状のレジスト描画を行う。その
後、細線51を適当な現像液に浸してレジスト52の非
露光部を除去することにより、同図(C)に示すよう
に、細線51上に螺旋状のレジスト52を形成する。続
いて、螺旋状のレジスト52が形成された細線51の外
周に、同図(D)に示すように、バネ材53を堆積す
る。バネ材53の材質としては、Fe,Co,Ni,C
r,W,Ta,Mo,V,Alなどの金属およびこれら
の合金のほか、炭化物,窒化物,ホウ化物,シリコン,
石英および種々のプラスチックなどを用いることができ
る。また、バネ材53を堆積する方法としては、真空蒸
着法、化学的気相法(CVD法)、スパッタ法、イオン
プレーティング法、電気メッキ法および無電解メッキ法
などを用いることができる。続いて、螺旋状のレジスト
52を除去することにより、同図(E)に示すように、
細線51の外周に螺旋状のバネ材53のみが残る(以
上、螺旋状部材形成工程)。
同図(F)に示すように、直径1mm以下のマイクロバ
ネ54が製造される(細線除去工程)。ここで、細線5
1の除去方法は細線51の材質により異なり、たとえ
ば、細線51がFe,Co,Ni,Cr,Alなどの金
属からなる場合には、塩酸、硫酸などの酸溶液に細線5
1を浸す方法が用いられ、また、細線51がSiO2か
らなる場合には、フッ酸溶液に細線51を浸ける方法が
用いられ、さらに、細線51が繊維からなる場合には、
空気中または酸素中で細線51を200℃以上に加熱す
る方法が用いられる。
により数十〜数百μmオーダのマイクロバネを試作した
例について説明する。
光性レジストを塗布した。続いて、感光性レジストが塗
布された石英細線を回転させるとともに軸方向に移動さ
せながら、Arレーザからのレーザ光(波長488n
m)により感光性レジストを螺旋状に露光した。このと
き、レーザ光のビーム径を約5μmに絞って露光を行っ
た。続いて、感光性レジストの非露光部を現像液で除去
したのち、プラズマCVD法(気相蒸着法)により石英
細線の外周にシリコンを蒸着した。続いて、レジスト除
去液で感光性レジストを除去したのち、フッ酸溶液で石
英細線を溶解して、シリコン製の数十〜数百μmオーダ
のマイクロバネを得た。
ジストを塗布した。続いて、電子線描画用レジストが塗
布されたアルミ細線を回転させるとともに軸方向に移動
させながら、電子線により電子線描画用レジストを線幅
1μm,ピッチ5μmで螺旋状に露光した。電子線描画
用レジストの非露光部を現像液で除去したのち、アルミ
細線を金の電解メッキ液へ浸して、アルミ細線の外周に
金メッキを形成した。続いて、レジスト除去液で電子線
描画用レジストを除去したのち、塩酸水溶液でアルミ細
線を溶解して、金製の数十〜数百μmオーダのマイクロ
バネを得た。 <実施例6(参考)> 図5(A)〜(G)はそれぞれ、参考としての螺旋状部
材の製造方法の実施例(参考)を示す図である。
同様に数十〜数百μmオーダのマイクロバネを製造する
ものである。本例では、中心軸として用いる細線61
(図5(A)参照)の外周に、同図(B)に示すよう
に、バネ材62を堆積する。続いて、同図(C)に示す
ように、バネ材62の外周に、感光性レジストまたは電
子線レジスト(以下、「レジスト63」と称する。)を
塗布したのち、軸を中心に細線61を回転させるととも
に軸方向に移動させながら光線または電子線による螺旋
状のレジスト描画を行う。その後、細線61を適当な現
像液に浸すことにより、同図(D)に示すように、バネ
材62上に螺旋状のレジスト63を形成する。続いて、
バネ材62が露出している部分をエッチングすることに
より、同図(E)に示すように、細線61の外周に螺旋
状のバネ材62とレジスト63を残す。続いて、細線6
1をレジスト剥離液に浸すことにより、同図(F)に示
すように、細線61の外周に螺旋状のバネ材62のみを
残す(以上、螺旋状部材形成工程)。最後に、細線61
を除去することにより、同図(G)に示すように、数十
〜数百μmオーダのマイクロバネ64を得る(細線除去
工程)。
によりマイクロバネを試作した例について説明する。
法によりバネ材としてSiO2膜を形成した。続いて、
SiO2膜の外周に感光性レジストを塗布したのち、ア
ルミ細線を回転させるとともに軸方向に移動させなが
ら、Arレーザからのレーザ光(波長488nm)によ
り感光性レジストを螺旋状に露光した。このとき、レー
ザ光のビーム径を約5μmに絞って露光を行った。続い
て、感光性レジストの非露光部を現像液で除去したの
ち、反応性イオンエッチング法(CF4ガス使用)によ
り露光しているSiO2膜をエッチングした。続いて、
レジスト剥離液で残っている感光性レジストを除去した
のち、硫酸でアルミ細線を溶解して、SiO2製の数十
〜数百μmオーダのマイクロバネを得た。 (参考技術…エッチング方法):<実施例7(参考)> 図6(a),(b)はそれぞれ参考例のエッチング装置
の上面図とA−A'線断面図、図7(a),(b)はこ
のエッチング装置の動作を説明するA−A'線における
概略断面図である。
チング方法によって被加工物の表面に微細な構造を形成
するためのものであり、シリコンウェハなどからなる基
板110の上面に略四角形の凹所120が設けられ、こ
の凹所120の中央部に基板110の下面にまで貫通す
る微細な貫通孔130が設けられている。凹所120を
半ば以上に覆うように、シリコンや酸化シリコンからな
るカンチレバー140が設けられ、このカンチレバー1
40の一端は基板110の上面に固定されている。貫通
孔130は断面が円形であって導管に相当するものであ
る。また、カンチレバー140の上面には、白金(P
t)などからなる下部電極膜150、チタン酸鉛(Pb
TiO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、酸化亜
鉛(ZnO)などからなる圧電素子膜160、白金など
からなる上部電極膜170が順次積層されている。カン
チレバー140、各電極膜150,170、圧電素子膜
160とは圧電振動子180を構成し、下部電極膜15
0と上部電極膜170とは相互に絶縁され、これら両電
極膜150,170間に電圧を印加することにより、圧
電振動子180の自由端(基板110に固定されていな
い方の端)が図示上下方向に変位するようになってい
る。
の微細加工技術(シリコンウェハのマイクロマシニング
技術など)によって、基板110に形成することができ
る。また、圧電素子膜160は、スパッタリング法、C
VD法などの薄膜形成技術によって形成でき、その膜厚
は1〜3μm程度が好適である。
て、図7(a),(b)により説明する。
3程度までエッチング液200を注ぐ。このとき、圧電
振動子180が最大限下方に変位したとしても、圧電振
動子180がエッチング液200に接触しないようにし
ておく。貫通孔130が微細であることにより、エッチ
ング液200の先端は毛管力と表面張力の作用によって
貫通孔130の下端部にメニスカスを形成して保持さ
れ、エッチング液200が貫通孔130から流出するこ
とはない。そして、被加工物210を基板110の下面
に微小距離をあけて配置する。この状態で各電極膜15
0,170間に交流電圧を印加する。その結果、圧電振
動子180の自由端は上下に振動し、この振動は圧電振
動子180とエッチング液200との間の空気を介して
圧力振動としてエッチング液200に伝わる。
ているとき[図7(a)]、この変位によってエッチン
グ液200には正の圧力が印加されていることになり、
エッチング液200の先端は、貫通孔130の下端から
突出し、被加工物210の表面に接触する。エッチング
液200が接触したことにより、被加工物の表面が少し
エッチングされる。ただし、表面張力などの作用によ
り、エッチング液200が貫通孔130から流れ出るこ
とはない。
ているとき[図7(b)]、この変位によってエッチン
グ液200には負の圧力が印加されていることになり、
エッチング液200の先端は貫通孔130の上端付近ま
で後退する。したがって、エッチング液200の先端部
であって被加工物210に接触した部分はほとんど凹所
120内に引き戻され、次にエッチング液200が貫通
孔130に進入するとき、貫通孔130に進入するエッ
チング液200は凹所120に溜まっていた新鮮なもの
となる。
作は繰り返され、貫通孔130の断面形状に対応した凹
部が被加工物210の表面に形成される。エッチング深
さは、圧電振動子180の振動回数や振動周波数で制御
することができる。 <実施例8(参考)> 次に、参考としてのエッチング方法に係る別の例につい
て説明する。この例は、リッジ型DFB半導体レーザに
使用される回折格子面を参考技術の方法で作成した例で
ある。図8はこの例で使用されるエッチング装置の上面
図、図9(a),(b)はそれぞれ本例での半導体レー
ザの製造工程を説明する図、図10は作成される半導体
レーザの構成を説明する斜視図である。
おいて導管として円形断面の貫通孔を用いていたのに対
し、図8に示す本例のエッチング装置では、細長い溝孔
190を凹所120の底部に等間隔で複数個平行に配置
したものを導管とする構成となっている。溝孔190は
凹所120の底部と基板110の下面とを貫通してい
る。また、溝孔190の中心線の間隔(溝孔190の周
期)が形成される回折格子の周期と等しくなる。ここで
は、半導体レーザの作成のため、溝孔190の周期を
0.24μmとした。このような微小な間隔で溝孔19
0を形成する方法としては、従来の技術で述べたような
ホログラフィックな方法を用いることができる。この場
合、溝孔190の形成精度が回折格子の精度を決めるた
め、溝孔190は注意深く形成されなければならない
が、いったんこのエッチング装置が完成すれば、1台の
エッチング装置で多数の回折格子を作成することができ
るので、全体としてみると工程は簡素化され、生産性は
大幅に向上し、得られる回折格子の精度も向上する。
ーザの構成について図10により説明する。この半導体
レーザは公知の構成のものであって、n型GaAs基板
310の上に、n型GaAsバッファ層320、n型A
lGaAsクラッド層330、AlGaAs多重量子井
戸やパルクのAlGaAs,GaAsなどからなる活性
層340、p型AlGaAsバリア層350、p型Al
GaAs光ガイド層360を順次積層し、このp型Al
GaAs光ガイド層360の上にリッジ状にp型AlG
aAsクラッド層380とp型GaAsギャップ層39
0を積層し、p型GaAsギャップ層390上を除いて
上面の露出している部分を窒化シリコン層400で覆
い、n型GaAs基板310の下面にn型用オーミック
電極410を設け、さらに上面全体にp型用オーミック
電極420を設けた構成となっている。そしてp型Al
GaAs光ガイド層360の上面は位相シフトのための
周期が0.24μmの回折格子面370となっている。
この回折格子面370は、図8に示したエッチング装置
で形成されている。
本例の動作を説明する。
n型GaAs基板310の上に、厚さ0.5μmのn型
GaAsバッファ層320、厚さ1.5μmのn型Al
GaAsクラッド層330、厚さ0.1μmの活性層3
40、厚さ0.1μmのp型AlGaAsバリア層35
0、厚さ0.2μmのp型AlGaAs光ガイド層36
0を順次、エピタキシャル成長させた。
と本例のエッチング装置の基板110とを微小の間隔で
対向配置させ、凹所120にエッチング液200を注
ぎ、GaAs基板310とこのエッチング装置との位置
合わせを行なった。エッチング液200としては、硫酸
+過酸化水素+水よりなるものを使用した。この状態に
おける断面配置の概略が図9(a)に示され、エッチン
グ液200の先端が溝孔190の下端部にメニスカスを
形成して保持されていることがわかる。続いて、上述の
例と同様に圧電振動子180を振動させ、p型AlGa
As光ガイド層360の表面のエッチングを行なう。圧
電振動子180が下方に変位した状態のときの様子を図
9(b)に示され、各溝孔190からエッチング液20
0の先端が突出してp型AlGaAs光ガイド層360
がエッチングされていることがわかる。複数の溝孔19
0が平行に設けられていることにより、p型AlGaA
s光ガイド層360の表面はストライブ状にエッチング
され、回折格子面370が形成されることになる。
層360をストライブ状にエッチングしたら、エッチン
グを終了させ、液相成長法により、p型AlGaAs光
ガイド層360上に、厚さ1.5μmのp型AlGaA
sクラッド層380、厚さ0.3μmのp型GaAsギ
ャップ層390をエピタキシャル成長させる。このと
き、p型AlGaAs光ガイド層360とp型AlGa
Asクラッド層380の界面は回折格子面370になっ
ている。次に、フォトリソグラフィにより、リッジ部の
パターニングを行なってエッチングを行ない、プラズマ
CVD法により窒化シリコン膜400を形成し、リッジ
の頂部の窒化シリコン膜400のみをエッチング除去し
て注入域とした。リッジ幅、すなわち注入域の幅は3.
0μmとした。そののち、窒化シリコン膜400および
注入域の上に、Cr−Auからなるp型用オーミック電
極420を真空蒸着で形成し、また、n型GaAs基板
310の裏面をラッピングで100μmの厚さ削り落し
てAuGe−Auからなるn型用オーミック電極410
を蒸着した。そして、各電極410,420がオーミッ
ク接合を形成するように熱処理を行ない、共振面をへき
開で形成し、リッジ型DFB半導体レーザ素子を完成さ
せた。
例のエッチング装置を用い、再び別の半導体レーザ素子
を作成したところ、再現性よく回折格子が作成でき、同
一性能を持った半導体レーザ素子を作成することができ
た。 (参考技術…光フィルターの製造方法): <実施例9(参考)> 厚さ0.5mmの石英ガラス上に抵抗加熱蒸着法により
Cr/Auをそれぞれ50Å/300Åとなるように連
続蒸着し、めっき用電極とした。この電極上に、X線レ
ジスト(AZ−PN101:ヘキスト社製)を3μm厚
に形成した。このX線レジストにX線マスクを介してシ
ンクロトロン放射光(X線)を照射した。光選択的吸収
層のパターンは6角形の亀の子状とし、寸法は辺−辺距
離で3μmとした。これを現像後、亜硫酸金めっき液
(Newtronex 309:日本エレクトロプレー
ティングエンジニヤーズ社製)を用いて金めっきを2.
5μm厚になるように行ない、遮光層とした。遮光層幅
は0.5μmとした。溶剤でX線レジストを除去した
後、ドライエッチングで露出した電極層を剥離した。次
に、ここで形成した基板と穴開きマスクとを真空装置内
で所定の位置に位置合わせを行なった後、抵抗加熱によ
り青色顔料である銅フタロシアニンを蒸着した。この
時、基板と穴開きマスクのギャップ量は約10μmであ
った。続いてマスクの位置を変えて緑色顔料の鉛フタロ
シアニン、さらに赤色顔料のイルガジンレッドを蒸着
し、光フィルターを完成した。
着状態を走査型電子顕微鏡観察及びEPMA分析したと
ころ、それぞれの顔料が所定の位置(6角形)にのみ分
布し、しかもエリア(6角形)内に均一に存在している
ことが確認できた。即ち、十分に高精細な光フィルター
を形成できた。また、製造工程も従来例に比べ大幅に簡
略化できた。さらに、フォトリソン工程が従来4回必要
であったものが1回になったため、ゴミなどによる欠陥
量も低減できた。 <実施例10(参考)> 厚さ0.5mmの石英ガラス上にEB蒸着法によりCr
/Cuをそれぞれ50Å/200Åとなるように連続蒸
着し、めっき用電極とした。この電極上に、紫外線レジ
スト(OEBR−1000:東京応化社製)を3μm厚
に形成した。この紫外線レジストにマスクを介して紫外
線を照射した。光選択的吸収層のパターンは6角形の亀
の子状とし、寸法は辺−辺距離で4μmとした。これを
現像後、亜硫酸金めっき液(Newtronex 30
9:日本エレクトロプレーティングエンジニヤーズ社
製)を用いて金めっきを2.5μm厚になるように行な
い、遮光層とした。遮光層幅は1.0μmとした。溶剤
(メチルエチルケトン)でX線レジストを除去した後、
ドライエッチング(反応ガスArガス)で露出した電極
層を剥離した。次に、ここで形成した基板と穴開きマス
クとを真空装置内で所定の位置に位置合わせを行なった
後、抵抗加熱により青色顔料である銅フタロシアニンを
蒸着した。この時、基板と穴開きマスクのギャップ量は
約10μmであった。続いてマスクの位置を変えて緑色
顔料の鉛フタロシアニン、さらに赤色顔料のイルガジン
レッドを蒸着し、光フィルターを完成した。
着状態を走査型電子顕微鏡観察及びEPMA分析したと
ころ、それぞれの顔料が所定の位置(6角形)にのみ分
布し、しかもエリア(6角形)内に均一に存在している
ことが確認できた。即ち、十分に高精細な光フィルター
を形成できた。また、製造工程も従来例に比べ大幅に簡
略化できた。さらに、フォトリソン工程が従来4回必要
であったものが1回になったため、ゴミなどによる欠陥
量も低減できた。 (参考技術…マイクロバネの作成方法): <実施例11(参考)> 図17に示すように厚さ0.5mmの単結晶Si基板7
10上に別の薄膜730としてTiを50Å蒸着し、そ
の上にスパッタ装置により薄膜720としてSiO2を
2μm成膜した。成膜条件は2kW、圧力4mmTor
r、スパッタガスAr、基板温度260℃である。基板
の変形から応力を測定する装置により、このSiO2膜
の応力は5×109dyne/cm2と測定された。収束
イオンビーム装置を用いて、このSiO2膜から2μm
の深さまで、Gaイオンを用いて横300μm縦50μ
mの『コ』の字型に切れ込みを入れた。この基板を30
0℃まで加温し、室温にまで冷却したところ、図18に
示すように『コ』の字の右辺が基板から剥離し数十μm
浮き上がっていることが確認された。光学顕微鏡下で針
先で押してみることにより、バネとしての機能があるこ
とが確認された。<実施例12(参考)> 実施例11と同様の条件で作成したSiO2膜に対し、
図19に示すように収束イオンビーム装置により間隔5
0μmのうず巻状の切れ込みを入れた。本試料も、バネ
としての機能が同様に確認された。
外周に絶縁膜を堆積する絶縁膜堆積工程と、該絶縁膜堆
積工程で堆積された絶縁膜の外周に導電膜を堆積する導
電膜堆積工程と、該導電膜堆積工程で堆積された前記導
電膜を螺旋状にエッチングして螺旋状導線を形成するエ
ッチング工程とを含むことにより、半導体プロセスを応
用して数十〜数百μmオーダの螺旋状部材を製造するこ
とができるため、たとえば、数十〜数百μmオーダの微
小コイルを製造することができる。
は、直径1mm以下の細線の外周に光線または電子線に
よるレジスト描画プロセスを用いて螺旋状部材を形成す
る螺旋状部材形成工程と、螺旋状部材形成工程で螺旋状
部材が形成された細線を除去する細線除去工程とを含む
ことにより、半導体プロセスを応用して中空の数十〜数
百μmオーダの螺旋状部材を製造することができるた
め、たとえば、数十〜数百μmオーダのマイクロバネを
製造することができる。
管の一端からエッチング液の先端を周期的に突出させ、
突出時に被加工物の表面にエッチング液の先端を接触さ
せることにより、フォトレジストを被加工物に塗布する
ことなく微細な導管の断面形状に応じて被加工物がエッ
チングされ、容易かつ再現性良く微細な構造を被加工物
の表面に形成できるという効果がある。
ッチング液を溜める凹部と、一端が被加工物の表面に対
向し得るように形成され他端が凹部に接続された微細な
導管と、凹部に溜められたエッチング液に対して周期的
に作用力を印加する突出手段とを有するようにすること
により、導管の一端に被加工物を微小距離をおいて配置
し突出手段を駆動して周期的にエッチング液を導管の一
端から突出させることによって被加工物の表面が導管の
形状に応じてエッチングされるので、フォトレジストを
被加工物に塗布することなく容易かつ再現性良く微細な
構造を被加工物の表面に形成できるという効果がある。
製造において、光選択的吸収層の形成を穴あきマスクで
行なった。これにより、製造工程を従来例に比べ大幅に
簡略化できた。さらにフォトリソ工程が従来4回必要で
あったものが1回となったため、ゴミなどによる欠陥量
も低減できた。また、穴あきマスクの使用を可能にした
のは、X線リソグラフィー及び電解めっき法による高ア
スペクト比の遮光パターンの形成であり、高アスペクト
比のため顔料等が他のエリアにまぎれ込むことがなく、
従って画像の解像度が高いものである。これらを光フィ
ルターの製造に使用することによって、従来法では不可
能であった高精細な光フィルターの提供を可能にした。
る方式の場合、レジスト材料自体の光吸収による光特性
の悪化があるが、参考技術によれば光選択的吸収層には
レジストは含まれていないので上記問題はない。
法では、微小機械装置に用いる機械要素としてのバネ
を、材料を限定することなく、半導体プロセスを応用し
て容易に作成できる。
を説明する概略図であり、(A)〜(J)はそれぞれ各
工程を示す図である。
を説明する概略図である。
を説明する断面図であり、(A)は絶縁膜除去工程を説
明するための断面図、(B)は第2の導電膜堆積工程を
説明するための断面図、(C)は第2のエッチング工程
を説明するための断面図である。
(参考)を説明する断面図であり、(A)〜(E)は螺
旋状部材形成工程を説明するための断面図、(F)は細
線除去工程を説明するための概略図である。
(参考)を説明する図であり、(A)〜(F)は螺旋状
部材形成工程を説明するための断面図、(G)は細線除
去工程を説明するための概略図である。
る。(a)は参考技術の一例のエッチング装置を説明す
る上面図、(b)は(a)のA−A'線断面図である。
A'線における概略断面図である。(a)は圧電振動子
の自由端が下方に変位しているときの動作を説明する概
略断面図である。(b)は圧電振動子の自由端が上方に
変位しているときの動作を説明する概略断面図である。
を説明する上面図である。
を製造する工程を説明する概略断面図である。(a),
(b)はそれぞれ図8の装置を用いてリッジ型DFB半
導体レーザーの製造するときの工程を説明する概略断面
図である。
する斜視図である。
る。(a)〜(d)は従来の回折格子の作成方法の各工
程を説明する図である。
説明する概略断面図である。(a)〜(g)は製造法の
各工程を示す図である。
図である。(a)〜(d)は製造の各工程を示す図であ
る。
造例を説明する部分拡大側面断面図である。(a)は解
像度が10〜20μの場合、(b)は解像度が数μ以下
の場合を示す。
方法を説明する概略断面図である。(a)〜(e)は製
造法の各工程を示す図である。
概略図である。(a)〜(c)は作成法の各工程を示す
図である。
明する断面図である。
説明する側面図である。
を説明する平面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 芯材の外周に絶縁膜を堆積する絶縁膜堆
積工程と、該絶縁膜堆積工程で堆積された絶縁膜の外周
に導電膜を堆積する導電膜堆積工程と、該導電膜堆積工
程で堆積された前記導電膜を螺旋状にエッチングして螺
旋状導線を形成するエッチング工程とを含む螺旋状部材
の製造方法。 - 【請求項2】 前記エッチング工程が、前記導電膜上に
レジスト膜を塗布する工程と、塗布されたレジスト膜に
2本の光線または2本の電子線によって螺旋状のパター
ンを露光する工程と、露光されたレジスト膜を現像して
導電膜を螺旋状に露出させる工程と、導電膜の露出部分
をエッチングする工程と、エッチングの後、残ったレジ
スト膜を除去する工程とから成る請求項1記載の螺旋状
部材の製造方法。 - 【請求項3】 更に、前記螺旋状導線の外周に第2の絶
縁膜を堆積する第2の絶縁膜堆積工程と、該第2の絶縁
膜堆積工程で堆積された前記第2の絶縁膜の片方の端部
を除去して前記螺旋状導線の片方の端部を露出させる絶
縁膜除去工程と、該絶縁膜除去工程で露出された前記螺
旋状導線の片方の端部と前記第2の絶縁膜との外周に第
2の導電膜を堆積する第2の導電膜堆積工程と、該第2
の導電膜堆積工程で堆積された前記第2の導電膜を螺旋
状にエッチングして第2の螺旋状導線を形成する第2の
エッチング工程とを含む請求項1または2記載の螺旋状
部材の製造方法。 - 【請求項4】 前記第2のエッチング工程が、前記第2
の導電膜上に第2のレジスト膜を塗布する工程と、塗布
された第2のレジスト膜に2本の光線または2本の電子
線によって螺旋状のパターンを露光する工程と、露光さ
れた第2のレジスト膜を現像して第2の導電膜を螺旋状
に露出させる工程と、第2の導電膜の露出部分をエッチ
ングする工程と、エッチングの後、残った第2のレジス
ト膜を除去する工程とから成る請求項3記載の螺旋状部
材の製造方法。 - 【請求項5】 更に、前記第2の螺旋状導線の外周に第
3の絶縁膜を堆積する第3の絶縁膜堆積工程と、該第3
の絶縁膜堆積工程で堆積された前記第3の絶 縁膜の他方
の端部を除去して前記第2の螺旋状導線の他方の端部を
露出させる第2の絶縁膜除去工程と、該第2の絶縁膜除
去工程で露出された前記第2の螺旋状導線の他方の端部
と前記第3の絶縁膜との外周に第3の導電膜を堆積する
第3の導電膜堆積工程と、該第3の導電膜堆積工程で堆
積された前記第3の導電膜を螺旋状にエッチングして第
3の螺旋状導線を形成する第3のエッチング工程とを含
む請求項3または4記載の螺旋状部材の製造方法。 - 【請求項6】 前記第3のエッチング工程が、前記第3
の導電膜上に第3のレジスト膜を塗布する工程と、塗布
された第3のレジスト膜に2本の光線または2本の電子
線によって螺旋状のパターンを露光する工程と、露光さ
れた第3のレジスト膜を現像して第3の導電膜を螺旋状
に露出させる工程と、第3の導電膜の露出部分をエッチ
ングする工程と、エッチングの後、残った第3のレジス
ト膜を除去する工程とから成る請求項5記載の螺旋状部
材の製造方法。
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