JP3616055B2 - 粘着防止微細構造物の製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超小型精密機械（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ： ＭＥＭＳ）の構造物の製造方法に係り、特に微細構造物のリリースのためのエッチング処理後に基板または隣接構造物に対する微細構造物の粘着を防止するための製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示したように、微細構造物といわれるＭＥＭＳ構造物は基板１００からその構造物１０６の一部をリリースさせるための湿式エッチング段階により製造される。この湿式エッチングにより微細構造物１０６のリリースされた部位１０４と基板１００との間には空間または間隔１１０を有する”浮上”した微細構造物１０６と基板１００に付着された少なくとも一つ以上のポスト１０２が生成される。
【０００３】
上記リリースされた部位１０４を有する浮上した微細構造物１０６は基板１００の表面に対して実質的に平行になるように浮上する上部及び下部表面を有する梁または板の形よりなる。このように浮上した微細構造物１０６を有する装置としては加速度計、圧力センサー、流動センサー、トランスデューサ及びマイクロアクチュエータなどがある。
【０００４】
本発明の微細構造物はフォトリソグラフィー、薄膜蒸着、バルクマイクロマシニング、表面マイクロマシニング及びエッチングなどを含むＭＥＭＳ製造技術により製造される前述した装置を通称する。
一方、リリースエッチング方法には基板内に空洞を生成する方法（これを”バルクマイクロマシニング”という）及び基板と微細構造物との中間部位の犠牲層を除去する方法（これを”表面マイクロマシニング”という）がある。これら２つのマイクロマシニング工程において微細構造物のリリースされた部位１０４は図１の部位１０８のようにエッチング後洗浄及び乾燥段階で基板または隣接構造物に永久的に粘着される場合がたびたび発生する。
【０００５】
これをより詳細に説明すれば、微細構造物のリリースされた部位１０４を生成するための表面マイクロマシニング技術の場合において、犠牲層は通常湿式エッチング工程により除去される。この時、基板は微細構造物となる物質には影響を及ぼさずに犠牲層だけを分解する化学エッチング溶液に露出される。そして、基板は洗浄溶液で洗浄される。このような洗浄溶液が除去される時、溶液の表面張力が浮上した微細構造物のリリース部位１０４に作用することによって、微細構造物のリリース部位が図１の”１０８”のように沈没してその下部表面が基板あるいはそれに隣接した他の構造物にくっつくようになる。このような現象を”粘着”という。
【０００６】
このような粘着現象はセンサーの感度を低下させる。さらに、粘着現象が激しい場合には素子製造が失敗して結局マイクロマシニング工程の収率を減少させる要因となる。
粘着を除去するための多様な技術が知られている。そのうち一つは微細構造物のリリース部位と基板との接触面積を最小化する方法である。もう一つは、微細構造物のリリース部位と基板との間の表面張力の要因となるエッチング洗浄溶液を凝固させた後昇華させる方法である。これと類似するが、Ｇ．Ｔ．Ｍｕｌｈｅｒｎ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ ＆ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ’９３），Ｙｏｋｏｈａｍａ，１９９３（ＩＥＥＪ，Ｔｏｋｙｏ，１９９３）ｐ．２９６に開示されたように、圧力及び温度制御されるチャンバを利用して洗浄溶液を超臨界状態として昇華させる方法がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
粘着現象を防止するための前述した方法は収率が低下し、製造段階が追加され、高コストの装備が要求される問題があった。
また、表面張力による上記粘着問題は乾式エッチングにより基本的に除去できるが、乾式エッチング工程は多結晶シリコンなどの浮上した微細構造物の物質を損傷する可能性があり、さらに表面張力以外の弾性力により発生する粘着は除去できないために実用的でない。
【０００８】
したがって、本発明の目的は微細構造物の製造時に微細構造物が変形して基板にくっつく粘着現象を簡単に防止するための微細構造物の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明によれば、基板から浮上する微細構造物を製造するために犠牲層を利用する微細構造物の製造方法において、上記犠牲層の積層前後に乾式エッチングにより除去可能な粘着防止膜を積層する段階を含む微細構造物の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明によれば、基板上に乾式エッチングにより除去可能な重合体または多結晶シリコンのうちいずれか一つよりなる粘着防止膜を形成する。しかし、これに限らず、上記粘着防止膜は犠牲層を積層した後に形成してもよい。
基板に粘着防止膜を犠牲層の積層前に形成する場合、粘着防止膜上に犠牲層及び微細構造物を順に形成する。上記犠牲層を湿式エッチングで除去する。この場合、粘着防止膜は乾式エッチングで除去され、微細構造物が粘着なしに提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。
図２Ａないし図２Ｅは、本発明の一実施例に係る粘着防止微細構造物の製造方法を順に示すものである。
【００１２】
まず、図２Ａのように、例えばシリコンなどの物質で構成された所定形の基板１００が用意される。次いで、基板１００に重合体または多結晶シリコンなどの乾式エッチング可能な物質で約３（ｍ程度の粘着防止膜を蒸着する。例えば、粘着防止膜としてＳＯＰ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ）、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、フォトレジスト、Ｍｅｔｈｙｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ（ＭｅＳｉＯ１６）などを用いて製造することが望ましい。本発明の実施例では乾式エッチング可能な物質としてフォトレジスト１０１を使用した。
【００１３】
次いで、図２Ｂのようにフォトレジスト１０１上に犠牲層１０３としてＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｇｌａｓｓ）、酸化ケイ素、低温酸化物、銅、鉄、モリブデン、ニッケル、クロム、またはテトラエチルオルトシリケートガラスなどを蒸着する。
基板１００に積層されたフォトレジスト１０１及び犠牲層１０３に対して、図２Ｃのようにアルミニウムをマスク１０５としてポスト用ホール１０７を形成する。
【００１４】
そして、図２Ｄのように、マスク１０５を除去した図２Ｃの結果物の全面に微細構造物となる例えばポリシリコンを蒸着する。
図２Ｅのように浮上した微細構造物１０９のリリース部位を形成するために犠牲層１０３をＨＦのようなエッチング溶液で除去する。このような状況で基板１００上に蒸着されたフォトレジスト１０１を等方性乾式エッチングで除去すれば基板に対して粘着のないリリース部位を有する浮上した微細構造物を製造できる。
【００１５】
以上、本発明の望ましい実施形態について説明したが、特許請求の範囲により定義される本発明の範囲を離脱せずに多様な修正及び変形が可能である。
例えば、粘着現象は微細構造物に対して基板または任意の隣接した他の構造物の間で発生するが、本発明の実施例では微細構造物と基板上で発生する粘着現象に限って説明した。この技術分野の通常の知識を有する者であれば、本発明は微細構造物と基板でない隣接した他の微細構造物との間で発生しうる粘着現象に対しでも適用可能であることを理解できる。
【００１６】
また、本発明の実施例では基板上に粘着防止膜を蒸着し、この粘着防止膜上に犠牲層を蒸着する方法が開示されているが、基板上に犠牲層を蒸着し、上記犠牲層上に粘着防止膜を蒸着してリリースされた浮上微細構造物を製造することもできる。
【００１７】
【発明の効果】
前記のように本発明によれば、湿式エッチングで犠牲層を除去する時に発生する粘着現象を防止できる。さらに、乾式エッチングにより粘着防止膜を除去し、犠牲層除去時には安価な湿式エッチング工程をそのまま利用できるので低廉に微細構造物を製造できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】微細構造物の粘着現象を示す図。
【図２Ａ】基板に粘着防止層であるフォトレジストが蒸着された状態を示す図。
【図２Ｂ】基板にフォトレジスト及び犠牲層が積層された状態を示す図。
【図２Ｃ】アルミニウムをマスクとしてポスト用ホールが形成された状態を示す図。
【図２Ｄ】マスクを除去した結果物の全面にポリシリコンが蒸着された状態を示す図。
【図２Ｅ】エッチングにより犠牲層及びフォトレジストを除去して得られた微細構造物を示す図。
【符号の説明】
１００：基板
１０１：フォトレジスト
１０３：犠牲層
１０９：微細構造物

Claims (4)

  1. 基板を提供する段階と、
    上記基板上に犠牲層を提供する段階と、
    上記犠牲層上に粘着防止膜を提供する段階と、
    上記粘着防止膜上に少なくとも一つの微細構造物を形成するための少なくとも一つの構造物層を提供し、上記少なくとも一つの構造物層をリリースさせるために湿式エッチングにより上記犠牲層を除去し、上記粘着防止膜を乾式エッチングにより除去する段階と、
    を含むことを特徴とする微細構造物の製造方法。
  2. 上記粘着防止膜は重合体または多結晶シリコンのうちいずれか一つよりなることを特徴とする請求項１に記載の微細構造物の製造方法。
  3. 上記粘着防止膜はフォトレジスト膜であることを特徴とする請求項１に記載の微細構造物の製造方法。
  4. 上記犠牲層はPSG(Phosphosilicaglass)、酸化ケイ素、低温酸化物、銅、鉄、モリブデン、ニッケル、クロム、またはテトラエチルオルトシリケートガラスであることを特徴とする請求項１に記載の微細構造物の製造方法。
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