プレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法
【課題】駆動コイルと外部接続端子を接続する引出し配線の応力により、トーションバーの動きが阻害されることを防止し、可動部の駆動効率を向上させる。
【解決手段】固定部３、可動部４及びトーションバー３を半導体基板で一体形成し、可動部４に配置した駆動コイル５Ａ、固定部２に配置した外部電極端子７及び駆動コイル５Ａと外部電極端子７間を接続するようトーションバー３上を介して配線する引出し配線５Ｂを含む導電パターン５を、半導体基板表面の絶縁層８上に形成し、駆動コイル５Ａに電流供給することにより、可動部４を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータにおいて、トーションバー３上の引出し配線５Ｂ部分を除いて、絶縁層８と導電パターン５との間に、絶縁層８に対する密着性が導電パターン５より高い密着層９を設け、密着層９のないトーションバー３上の引出し配線５が絶縁層８と接するよう構成した。
【解決手段】固定部３、可動部４及びトーションバー３を半導体基板で一体形成し、可動部４に配置した駆動コイル５Ａ、固定部２に配置した外部電極端子７及び駆動コイル５Ａと外部電極端子７間を接続するようトーションバー３上を介して配線する引出し配線５Ｂを含む導電パターン５を、半導体基板表面の絶縁層８上に形成し、駆動コイル５Ａに電流供給することにより、可動部４を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータにおいて、トーションバー３上の引出し配線５Ｂ部分を除いて、絶縁層８と導電パターン５との間に、絶縁層８に対する密着性が導電パターン５より高い密着層９を設け、密着層９のないトーションバー３上の引出し配線５が絶縁層８と接するよう構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造技術を利用して製造したプレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法に関し、特に、可動部の駆動効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のプレーナ型電磁アクチュエータとしては、例えば特許文献１に記載されたように、半導体基板を異方性エッチングして、枠状の固定部と、可動部と、固定部に可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、可動部に駆動コイルを設け、トーションバーの軸方向と平行な可動部両端縁部の駆動コイル部分に静磁界を作用させる静磁界発生手段（例えば永久磁石）を設け、外部の駆動回路から駆動コイルに電流を供給することにより、駆動コイルに発生する磁界と永久磁石の静磁界との相互作用により発生する駆動力（ローレンツ力）を可動部に作用させて可動部をトーションバーの軸回りに駆動する構成のものがある。かかる構成のプレーナ型電磁アクチュエータでは、回動動作する可動部上の駆動コイルへの電流供給は、トーションバー上を経由して配線した引出し配線により固定部に設けた外部接続端子と駆動コイルとを電気的に接続して行うようにしている。この場合、可動部が揺動動作する際に、引出し配線の応力によりトーションバーの動き（捩れ）が阻害され、駆動効率が低下する虞れがある。
【０００３】
このため、例えば特許文献２に記載されているように、トーションバー上の引出し配線を、犠牲層エッチング手法を用いてトーションバーから浮かせたり、プレーナ型電磁アクチュエータ形成後に可動部を揺動駆動することでトーションバー上の引出し配線をトーションバーから剥離させたりすることが提案されている。これにより、トーションバー上の引出し配線の応力が電磁アクチュエータの駆動効率を低下させるという問題を解消することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７２２３１４号公報
【特許文献２】特開２００９−２１３２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載されているような犠牲層エッチングの手法を用いて引出し配線をトーションバーから浮かす場合、犠牲層形成工程、犠牲層エッチング時の保護膜形成工程が必要である等、製造工程が複雑化し、歩留まりの低下やスループットの低下等の問題がある。また、アクチュエータ形成後に可動部を搖動駆動して引出し配線をトーションバーから剥離させる場合、剥離の程度を制御することは困難であり、設計通りの特性が得られない虞れがあるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、トーションバー上の引出し配線の応力に起因する駆動効率の低下を抑制でき、しかも、製造工程の簡素化、特性の安定化が図れるプレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータは、固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、前記可動部に配置した駆動コイル部、前記固定部に配置した外部電極端子及び前記駆動コイル部と前記外部電極端子とを電気的に接続するよう前記トーションバー上を介して配線する引出し配線を含む導電パターンを、前記半導体基板表面に設けた絶縁層上に形成し、前記駆動コイル部に電流を供給することにより発生する電磁力により前記可動部を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータにおいて、前記導電パターンのトーションバー上を除いた引出し配線部分、駆動コイル部部分及び外部電極端子部部分と絶縁層との間に、前記絶縁層に対する密着性が前記導電パターンより高い密着層を有し、前記導電パターンのトーションバー上の引出し配線部分と絶縁層との間の少なくとも一部に前記密着層のない部分を設け、トーションバー上の密着層のない引出し配線部分を、前記絶縁層と接するよう形成したことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成では、トーションバー上の引出し配線部分の密着層のない部分では、半導体基板上の絶縁層と引出し配線との密着性が低くいため、トーションバーの動き（捩れ）に対する引出し配線の拘束力が弱く、引出し配線の応力がトーションバーに伝達し難くなる。
【０００９】
また、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法は、請求項６のように、固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、前記可動部に配置した駆動コイル部、前記固定部に配置した外部電極端子及び前記駆動コイル部と前記外部電極端子とを電気的に接続するよう前記トーションバー上を介して配線する引出し配線を含む導電パターンを、前記半導体基板表面に設けた絶縁層上に形成し、前記駆動コイル部に電流を供給することにより発生する電磁力により前記可動部を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法において、半導体基板上に形成した前記絶縁層上に、当該絶縁層に対する密着性が前記導電パターンより高い密着層を積層し、前記トーションバー部分の絶縁層上に積層された前記密着層の少なくとも一部を除去処理した後に、前記密着層上及び密着層の除去されたトーションバー部分の絶縁層上に、絶縁層に対する密着性が前記密着層より低い導電層を積層し、前記導電層及び密着層をエッチング処理して前記導電パターンを形成するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のプレーナ電磁アクチュエータの製造方法は、請求項８のように、固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、前記可動部に配置した駆動コイル部、前記固定部に配置した外部電極端子及び前記駆動コイル部と前記外部電極端子とを電気的に接続するよう前記トーションバー上を介して配線する引出し配線を含む導電パターンを、前記半導体基板表面に設けた絶縁層上に形成し、前記駆動コイル部に電流を供給することにより発生する電磁力により前記可動部を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法において、半導体基板上に形成した前記絶縁層上に、当該絶縁層に対する密着性が前記導電パターンより高い密着層を積層し、該密着層上に絶縁層に対する密着性が前記密着層より低い第１の導電層を積層し、前記トーションバー部分の絶縁層上に積層された前記密着層及び前記第１の導電層の少なくとも一部を除去処理した後に、密着層と第１の導電層が除去されたトーションバー部分の絶縁層上及び前記第１の導電層上に、前記第１の導電層と同一材料の第２の導電層を積層し、前記第１及び第２の導電層と密着層とをエッチング処理して前記導電パターンを形成するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプレーナ型電磁アクチュエータによれば、トーションバーに対する引出し配線の密着力を弱くでき、トーションバーの動き（捩れ）に対する引出し配線の拘束力を弱めることができるので、引出し配線の応力がトーションバーに伝達し難くなる。従って、少ない供給電流で従来と同じ可動部の振れ角を得ることができ、プレーナ型電磁アクチュエータの駆動効率を向上できる。また、密着層のない領域を設定することでトーションバーと引出し配線の密着性を制御できるので、設計通りの特性を容易に得られるようになる。
【００１２】
また、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法によれば、各層の積層工程及び所定部分の除去工程を適宜繰返し行うだけなので、従来の犠牲層エッチング手法に比べて製造プロセスが簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るプレーナ型電磁アクチュエータの第１実施形態を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図。
【図３】同上第１実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程の説明図。
【図４】図３に続く製造工程の説明図。
【図５】本発明に係るプレーナ型電磁アクチュエータの第２実施形態の要部の断面図。
【図６】同上第２実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程の説明図。
【図７】図６に続く製造工程の説明図。
【図８】本発明に係るプレーナ型電磁アクチュエータの第３実施形態の要部の断面図。
【図９】同上第３実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程の説明図。
【図１０】図９に続く製造工程の説明図。
【図１１】図１０に続く製造工程の説明図。
【図１２】トーションバー上の引出し配線部分の密着層の除去パターン例を示す図。
【図１３】トーションバー上の引出し配線部分の密着層の別の除去パターン例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るプレーナ型電磁アクチュエータの第１実施形態の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
本実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータ１は、枠状の固定部２に一対のトーションバー３，３を介して揺動可能に軸支される可動部４と、通電により磁界を発生する駆動コイル５Ａと、駆動コイル５Ａに静磁界を作用させる静磁界発生手段として例えば永久磁石６，６とを備え、通電により駆動コイル５Ａに発生する磁界と永久磁石６，６の静磁界との相互作用によりトーションバー３，３の軸方向と平行な可動部４の両端縁部に駆動力（ローレンツ力）を作用させて可動部４を回動させるものである。
【００１５】
前記固定部２、トーションバー３，３及び可動部４は、半導体基板として例えばＳＯＩ基板で一体に形成する。
【００１６】
前記駆動コイル５Ａは、図１に示すように可動部４の周縁に沿って巻回し、トーションバー３，３部分を介して配線した引出し配線５Ｂにより、固定部２側に形成した一対の外部接続端子７，７に電気的に接続する。これら駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部接続端子７，７は、トーションバー３，３部分を除いて、図２に示すようにＳＯＩ基板表面に形成したＳｉＯ2絶縁層８上に密着層９を介在させて設けられ、ＳＯＩ基板と電気的に絶縁されている。前記引出し配線５Ｂは、図２に示すように、そのトーションバー配線部分が、ＳｉＯ2絶縁層８に接した状態で設けられている。これら駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び一対の外部接続端子７，７は、例えばフォトリソグラフィ等の半導体製造技術を用いて形成された導電パターン５となっている。図２中、１０は、光走査用の反射ミラーであるが、言うまでもないが、光走査が不要な用途に利用する電磁アクチュエータの場合は、反射ミラー１０を設ける必要はない。
【００１７】
前記永久磁石６，６は、図示のように可動部４を挟んで互いに反対磁極が対向するようにして固定部２の外側に設けられている。尚、静磁界発生手段として電磁石を用いることも可能である。
【００１８】
本実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの動作を説明する。
可動部４の駆動原理は従来と同様であり、図示しない外部の駆動回路から、外部接続端子７，７、引出し配線５Ｂを介して可動部４上の駆動コイル５Ａに電流を供給すると磁界が発生する。この磁界と永久磁石６，６による静磁界との相互作用により、トーションバー３，３の軸方向と平行な可動部４の両端縁部に互いに逆方向の駆動力（ローレンツ力）が発生し、トーションバー３，３を軸中心として可動部４が回動する。この回動動作に伴ってトーションバー３，３が捩られトーションバー３，３にばね力が発生し、このばね力と発生した駆動力とが釣合う位置まで可動部４は回動する。駆動コイル５Ａに正弦波等の交流電流を流せば可動部４を揺動動作させることができる。これにより、図２のように可動部４に反射ミラー９を設ければ光ビームを偏向走査することが可能となり、駆動コイル５Ａに供給する交流電流の周波数を可動部４の揺動運動の共振周波数に設定すれば、一定周期で連続走査可能な光走査デバイスが実現できる。
【００１９】
そして、第１実施形態では、図２に示すように、導電パターン５のトーションバー上を除いた引出し配線部分、駆動コイル５Ａ部分及び外部電極端子７，７部分とＳＯＩ基板表面に形成したＳｉＯ2絶縁層８との間に、ＳｉＯ2絶縁層８に対する密着性が導電パターン５より高い密着層９を有し、トーションバー３，３上の全域に亘って引出し配線５Ｂ部分とＳｉＯ2絶縁層８との間には、密着層９を設けず、トーションバー３，３上の引出し配線５Ｂ部分がＳｉＯ2絶縁層８と接している。前記密着層９としては、絶縁層８との密着性が高い材料、例えばクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）等を用いるのが望ましい。また、導電パターン５を形成する導電材料としては、密着層９がないトーションバー３，３上の引出し配線５Ｂ部分が絶縁層８と接することになるため、絶縁層８との密着性が低い材料、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）等を用いるのが望ましい。
【００２０】
かかる構成のプレーナ型電磁アクチュエータによれば、トーションバー３，３と引出し配線５Ｂの密着力が弱くなり、引出し配線５Ｂの捩り応力がトーションバー３，３に伝達し難く、引出し配線５Ｂの応力によってトーションバー３，３の動き（捩り）が拘束されることがない。このため、従来と同じ供給電流でも大きな振れ角で可動部４を回動することができる。言い換えれば、可動部４を従来と同じ振れ角で駆動する場合に、少ない供給電流で済むことになり、電磁アクチュエータ１の駆動効率が向上し消費電力の低減を図ることができる。また、密着層９のない領域を適宜設定することで、トーションバー３，３と引出し配線５Ｂの密着力をコントロールすることができ、設計通りのアクチュエータ駆動特性を得ることが容易になる。
【００２１】
次に、図３及び図４を参照して第１実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程について説明する。
本実施形態では、半導体基板として、基板表側と裏側と表側のシリコン層３００Ａ，３００Ｂの間にｂｏｘ層３００Ｃを有するＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板３００を用いた場合について説明する。
【００２２】
工程（ａ）で、ＳＯＩ基板１００表面側のシリコン層１００Ａの表面を熱酸化してＳｉＯ2絶縁層１０１を形成する。
工程（ｂ）で、ＳｉＯ2絶縁層１０１の全面に密着層１０２をスパッタリング等の既知の成膜技術で成膜し、その上にレジストを塗布し、密着層１０２を除去するトーションバー３，３に対応する部分以外のレジストを残してレジストパターンを形成する。これをマスクとして密着層１０２をエッチングし、トーションバー３，３に対応する部分の密着層１０２を除去する。
【００２３】
工程（ｃ）で、密着層１０２上及び密着層１０２の除去されたトーションバー部分のＳｉＯ2絶縁層１０１上に、例えばスパッタリングより密着性の弱い蒸着等の既知の成膜技術で導電層１０３を成膜する。
工程（ｄ）で、導電層１０３上にレジストを塗布し、駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部電極端子部７，７の導電パターン部分のレジストを残してレジストパターンを形成し、これをマスクとして導電層１０３及び密着層１０２をエッチングして、ＳｉＯ2絶縁層８上に駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部接続端子７，７からなる導電パターン５を形成する。尚、導電パターン５と同時に図２の密着層９が形成される。
【００２４】
工程（ｅ）で、絶縁層１０１の固定部２、トーションバー３，３及び可動部４に対応する部分をレジストマスクで覆ってエッチングを行い、シリコン層１００Ａをエッチングする際のマスクとなる絶縁層部分をパターニングする。
工程（ｆ）で、前記絶縁層部分をマスクとしてＳＯＩ基板１００表面側のシリコン層１００Ａをエッチングする。
【００２５】
工程（ｇ）で、ＳＯＩ基板１００裏側のシリコン層１００Ｂの固定部２に対応する部分をレジストマスクで覆い、シリコン層１００Ｂをエッチングする。
工程（ｈ）で、ＳＯＩ基板１００のｂｏｘ層１００Ｃをエッチングする。この工程において、電磁アクチュエータ１の固定部２、トーションバー３，３、可動部４が形成され、図１のような平面形状となる。
工程（ｉ）で、光走査用アクチュエータとして使用する場合の反射ミラー１０を、例えばステンシルマスク等のマスクを用いて例えばアルミニウムの蒸着等により可動部４裏面側に形成する。これにより、図２に示す断面形状のプレーナ型電磁アクチュエータ１が形成される。
【００２６】
この後、ダイシング等によりＳＯＩ基板３００を個片化し、光走査用アクチュエータとして使用するミラーデバイスが完成する。
【００２７】
かかる製造方法によれば、密着層１０２、導電層１０３の積層工程及び所定部分の除去工程を順次行うだけなので、従来の犠牲層エッチング手法に比べて製造プロセスが簡略化でき、歩留まりの低下やスループットの低下を回避できる。
【００２８】
次に、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの第２実施形態について説明する。
第１実施形態の電磁アクチュエータの場合、導電層１０３の成膜時に密着層１０２表面が大気に曝露されると、導電層１０３と密着層１０２の密着性が、大気の暴露による酸化等により低下し、製品完成後の密着層９と導電パターン５が剥がれ易くなる虞れがある。第２実施形態はこの問題を改善したものである。
【００２９】
第２実施形態の平面形状は、図１の第１実施形態と同様であり、図１のＡ−Ａ矢視断面形状が異なる。
図５に、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの第２実施形態の要部断面図を示す。尚、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３０】
第２実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータ２０は、図５に示すように、トーションバー３，３上の引出し配線５Ｂ部分を除いた導電パターン５部分が、第１の導電層２１と第２の導電層２２の積層構造になっていることが第１実施形態と異なるだけで、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３１】
次に、図６及び図７を参照して第２実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程について説明する。
【００３２】
工程（ａ）で、第１実施形態と同様にＳＯＩ基板２００表面側のシリコン層２００Ａの表面を熱酸化してＳｉＯ2絶縁層２０１を形成する。
工程（ｂ）で、第１実施形態と同様にしてＳｉＯ2絶縁層２０１の全面に密着層２０２を成膜し、続いて同一の成膜装置内で真空状態を維持して連続的に第１の導電層２０３を成膜する。こうすることにより、密着層２０２が大気に曝露されることで生じる図５の密着層９と第１の導電層２１の密着性の低下を回避できる。その後、導電層２０３の上にレジストを塗布し、第１の導電層２０３と密着層２０２を除去するトーションバー３，３に対応する部分以外のレジストを残してレジストパターンを形成し、これをマスクとして第１の導電層２０３と密着層２０２をエッチングし、トーションバー３，３に対応する部分の第１の導電層２０３と密着層２０２を除去する。
【００３３】
工程（ｃ）で、第１の導電層２０３上及び第１の導電層２０３と密着層２０２の除去されたトーションバー部分のＳｉＯ2絶縁層２０１上に、例えばスパッタリング等より密着性の弱い蒸着等の既知の成膜技術で第１の導電層２０３と同一材料の第２の導電層２０４を成膜する。
工程（ｄ）で、第２の導電層２０４上にレジストを塗布し、駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部電極端子部７，７の導電パターン部分のレジストを残してレジストパターンを形成し、これをマスクとして第１及び第２の導電層２０３，２０４及び密着層２０２をエッチングして、ＳｉＯ2絶縁層８上に駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部接続端子７，７からなる導電パターン５を形成する。これにより、トーションバー３，３上の引出し配線５Ｂ部分を除いた導電パターン５部分が、第１の導電層２１と第２の導電層２２の積層構造になる。尚、同時に図５の密着層９が形成される。
【００３４】
その後の工程（ｅ）〜（ｉ）は、第１実施形態の工程（ｅ）〜（ｉ）と同様であり説明を省略する。そして、工程（ｉ）の終了後、ダイシング等によりＳＯＩ基板２００を個片化し、ミラーデバイスが完成する。
【００３５】
次に、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの第３実施形態について説明する。尚、第３実施形態の平面形状は、第１及び第２実施形態と同様であり、図１のＡ−Ａ矢視断面形状が異なる。
図８に、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの第３実施形態の要部断面図を示す。尚、第２実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
第３実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータ３０は、図８に示すように、導電パターン５が、第２の導電層２２上に積層形成しためっき層３１を有することが第２実施形態と異なるだけで、その他の構成は第２実施形態と同様である。
【００３７】
次に、図９〜図１１を参照して第３実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程について説明する。
【００３８】
工程（ａ）〜（ｃ）は第２実施形態と同様であり、工程（ａ）で、ＳＯＩ基板３００表面側のシリコン層３００Ａの表面を熱酸化してＳｉＯ2絶縁層３０１を形成し、工程（ｂ）で、ＳｉＯ2絶縁層３０１の全面に密着層３０２を成膜し、同一の成膜装置内で真空状態を維持して連続的に第１の導電層３０３を成膜し、第１の導電層３０３の上にレジストパターンを形成し、これをマスクとして第１の導電層３０３と密着層３０２をエッチングしてトーションバー３，３に対応する部分の第１の導電層３０３と密着層３０２を除去し、工程（ｃ）で、第１の導電層３０３上及び第１の導電層３０３と密着層３０２の除去されたトーションバー部分のＳｉＯ2絶縁層３０１上に、第１の導電層３０３と同一材料の第２の導電層３０４を成膜する。第２実施形態では、導電層２０３，２０４自体が導電パターン５となるため、第２の導電層２０４の膜厚を厚くしたが、第３実施形態では、後述するように更にめっき層３０６を積層することから、第２の導電層３０４の膜厚を第２実施形態の場合より薄く成膜する。第３実施形態では、第２の導電層３０４は一般的な電解めっき工程におけるシード層として機能させるため、比抵抗が低く、めっき材料と親和性の良好な導電材料がよい。このため、めっき材料と同じ導電材料が望ましいが、電解めっきのために必要な比抵抗が得られれば異なる材料でもよい。
【００３９】
工程（ｄ）で、第２の導電層３０４上にレジスト３０５を厚く塗布し、駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部電極端子部７，７の導電パターン部分のレジスト３０５を除去して導電パターン形成用のレジストパターンを形成する。
【００４０】
工程（ｅ）で、第２の導電層３０４に所定の電圧を印加して電解めっきを行う。これにより、めっき層３０６が第２の導電層３０４上に積層形成される。
工程（ｆ）で、レジスト３０５を除去する。
【００４１】
工程（ｇ）で、ＳＯＩ基板３００全面にレジストを塗布し、めっき層３０６部分のレジストを残してレジストパターンを形成し、これをマスクとして第１及び第２の導電層３０３，３０４及び密着層３０２をエッチングして除去する。尚、めっき層３０６が密着層３０２、導電層３０３，３０４のマスクとなる場合、レジストパターンを形成せずに、工程（ｆ）でレジスト３０５を除去した状態から、そのまま第１及び第２の導電層３０３，３０４及び密着層３０２をエッチングしてもよい。これにより、めっき層３０６が第１及び第２の導電層３０３，３０４と密着層３０２によりショートした状態から分離され、配線として機能し、駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部接続端子７，７からなる導電パターン５が形成される。
【００４２】
その後の工程（ｈ）〜（ｌ）は、第２実施形態の工程（ｅ）〜（ｉ）と同様であり説明を省略する。工程（ｌ）の終了後、ダイシング等によりＳＯＩ基板を個片化し、ミラーデバイスが完成する。
【００４３】
尚、第３実施形態では、第１及び第２の導電層２１，２２を積層した後にめっき層３１を積層する構成としたが、第１実施形態のように１層の導電層上にめっき層を積層する構成としてもよい。
【００４４】
図１２及び図１３は、トーションバー上の引出し配線５Ｂ部分の密着性を制御するための密着層９の除去パターンの例を示す図である。尚、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）図のそれぞれＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ矢視断面図である。
【００４５】
図１２は、上述した各実施形態のように、トーションバー３，３上の略全域に亘って密着層９を除去したパターン例である。図１２のようにトーションバー３，３上の略全域に亘って密着層９を除去した場合、製造工程において引出し配線５Ｂの剥離が起こる虞れがある。
【００４６】
図１３は、トーションバー３，３上の密着層９を離散的に残すように、密着層９を部分的に除去したパターン例である。こうすることにより、製造工程における引出し配線５Ｂの剥離を回避でき、製造上の安定性を確保することができ、しかも、引出し配線５Ｂの応力に起因する駆動効率の低下を防止できる。
【００４７】
尚、上述した各実施形態では、半導体基板としてＳＯＩ基板を用いたが、例えばシリコン基板等の半導体基板の時間制御による異方性エッチングを用いて、固定部２、トーションバー３，３及び可動部４を一体に形成してもよい。
【００４８】
また、上述した各実施形態は、１次元駆動型のプレーナ型電磁アクチュエータの例を示したが、トーションバー軸が互いに直交する２対のトーションバーを備える２次元駆動型のプレーナ型電磁アクチュエータにも本発明を適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４９】
１、２０、３０ 電磁アクチュエータ
２ 固定部
３ トーションバー
４ 可動部
５ 導電パターン
５Ａ 駆動コイル
５Ｂ 引出し配線
６ 永久磁石
７ 外部接続端子
８ ＳｉＯ2絶縁層
９、１０２、２０２、３０２ 密着層
２１、２０３ 第１の導電層
２２、２０４ 第２の導電層
３１、３０６ めっき層
１０３ 導電層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造技術を利用して製造したプレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法に関し、特に、可動部の駆動効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のプレーナ型電磁アクチュエータとしては、例えば特許文献１に記載されたように、半導体基板を異方性エッチングして、枠状の固定部と、可動部と、固定部に可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、可動部に駆動コイルを設け、トーションバーの軸方向と平行な可動部両端縁部の駆動コイル部分に静磁界を作用させる静磁界発生手段（例えば永久磁石）を設け、外部の駆動回路から駆動コイルに電流を供給することにより、駆動コイルに発生する磁界と永久磁石の静磁界との相互作用により発生する駆動力（ローレンツ力）を可動部に作用させて可動部をトーションバーの軸回りに駆動する構成のものがある。かかる構成のプレーナ型電磁アクチュエータでは、回動動作する可動部上の駆動コイルへの電流供給は、トーションバー上を経由して配線した引出し配線により固定部に設けた外部接続端子と駆動コイルとを電気的に接続して行うようにしている。この場合、可動部が揺動動作する際に、引出し配線の応力によりトーションバーの動き（捩れ）が阻害され、駆動効率が低下する虞れがある。
【０００３】
このため、例えば特許文献２に記載されているように、トーションバー上の引出し配線を、犠牲層エッチング手法を用いてトーションバーから浮かせたり、プレーナ型電磁アクチュエータ形成後に可動部を揺動駆動することでトーションバー上の引出し配線をトーションバーから剥離させたりすることが提案されている。これにより、トーションバー上の引出し配線の応力が電磁アクチュエータの駆動効率を低下させるという問題を解消することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７２２３１４号公報
【特許文献２】特開２００９−２１３２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載されているような犠牲層エッチングの手法を用いて引出し配線をトーションバーから浮かす場合、犠牲層形成工程、犠牲層エッチング時の保護膜形成工程が必要である等、製造工程が複雑化し、歩留まりの低下やスループットの低下等の問題がある。また、アクチュエータ形成後に可動部を搖動駆動して引出し配線をトーションバーから剥離させる場合、剥離の程度を制御することは困難であり、設計通りの特性が得られない虞れがあるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、トーションバー上の引出し配線の応力に起因する駆動効率の低下を抑制でき、しかも、製造工程の簡素化、特性の安定化が図れるプレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータは、固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、前記可動部に配置した駆動コイル部、前記固定部に配置した外部電極端子及び前記駆動コイル部と前記外部電極端子とを電気的に接続するよう前記トーションバー上を介して配線する引出し配線を含む導電パターンを、前記半導体基板表面に設けた絶縁層上に形成し、前記駆動コイル部に電流を供給することにより発生する電磁力により前記可動部を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータにおいて、前記導電パターンのトーションバー上を除いた引出し配線部分、駆動コイル部部分及び外部電極端子部部分と絶縁層との間に、前記絶縁層に対する密着性が前記導電パターンより高い密着層を有し、前記導電パターンのトーションバー上の引出し配線部分と絶縁層との間の少なくとも一部に前記密着層のない部分を設け、トーションバー上の密着層のない引出し配線部分を、前記絶縁層と接するよう形成したことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成では、トーションバー上の引出し配線部分の密着層のない部分では、半導体基板上の絶縁層と引出し配線との密着性が低くいため、トーションバーの動き（捩れ）に対する引出し配線の拘束力が弱く、引出し配線の応力がトーションバーに伝達し難くなる。
【０００９】
また、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法は、請求項６のように、固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、前記可動部に配置した駆動コイル部、前記固定部に配置した外部電極端子及び前記駆動コイル部と前記外部電極端子とを電気的に接続するよう前記トーションバー上を介して配線する引出し配線を含む導電パターンを、前記半導体基板表面に設けた絶縁層上に形成し、前記駆動コイル部に電流を供給することにより発生する電磁力により前記可動部を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法において、半導体基板上に形成した前記絶縁層上に、当該絶縁層に対する密着性が前記導電パターンより高い密着層を積層し、前記トーションバー部分の絶縁層上に積層された前記密着層の少なくとも一部を除去処理した後に、前記密着層上及び密着層の除去されたトーションバー部分の絶縁層上に、絶縁層に対する密着性が前記密着層より低い導電層を積層し、前記導電層及び密着層をエッチング処理して前記導電パターンを形成するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のプレーナ電磁アクチュエータの製造方法は、請求項８のように、固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、前記可動部に配置した駆動コイル部、前記固定部に配置した外部電極端子及び前記駆動コイル部と前記外部電極端子とを電気的に接続するよう前記トーションバー上を介して配線する引出し配線を含む導電パターンを、前記半導体基板表面に設けた絶縁層上に形成し、前記駆動コイル部に電流を供給することにより発生する電磁力により前記可動部を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法において、半導体基板上に形成した前記絶縁層上に、当該絶縁層に対する密着性が前記導電パターンより高い密着層を積層し、該密着層上に絶縁層に対する密着性が前記密着層より低い第１の導電層を積層し、前記トーションバー部分の絶縁層上に積層された前記密着層及び前記第１の導電層の少なくとも一部を除去処理した後に、密着層と第１の導電層が除去されたトーションバー部分の絶縁層上及び前記第１の導電層上に、前記第１の導電層と同一材料の第２の導電層を積層し、前記第１及び第２の導電層と密着層とをエッチング処理して前記導電パターンを形成するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプレーナ型電磁アクチュエータによれば、トーションバーに対する引出し配線の密着力を弱くでき、トーションバーの動き（捩れ）に対する引出し配線の拘束力を弱めることができるので、引出し配線の応力がトーションバーに伝達し難くなる。従って、少ない供給電流で従来と同じ可動部の振れ角を得ることができ、プレーナ型電磁アクチュエータの駆動効率を向上できる。また、密着層のない領域を設定することでトーションバーと引出し配線の密着性を制御できるので、設計通りの特性を容易に得られるようになる。
【００１２】
また、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法によれば、各層の積層工程及び所定部分の除去工程を適宜繰返し行うだけなので、従来の犠牲層エッチング手法に比べて製造プロセスが簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るプレーナ型電磁アクチュエータの第１実施形態を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図。
【図３】同上第１実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程の説明図。
【図４】図３に続く製造工程の説明図。
【図５】本発明に係るプレーナ型電磁アクチュエータの第２実施形態の要部の断面図。
【図６】同上第２実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程の説明図。
【図７】図６に続く製造工程の説明図。
【図８】本発明に係るプレーナ型電磁アクチュエータの第３実施形態の要部の断面図。
【図９】同上第３実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程の説明図。
【図１０】図９に続く製造工程の説明図。
【図１１】図１０に続く製造工程の説明図。
【図１２】トーションバー上の引出し配線部分の密着層の除去パターン例を示す図。
【図１３】トーションバー上の引出し配線部分の密着層の別の除去パターン例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るプレーナ型電磁アクチュエータの第１実施形態の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
本実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータ１は、枠状の固定部２に一対のトーションバー３，３を介して揺動可能に軸支される可動部４と、通電により磁界を発生する駆動コイル５Ａと、駆動コイル５Ａに静磁界を作用させる静磁界発生手段として例えば永久磁石６，６とを備え、通電により駆動コイル５Ａに発生する磁界と永久磁石６，６の静磁界との相互作用によりトーションバー３，３の軸方向と平行な可動部４の両端縁部に駆動力（ローレンツ力）を作用させて可動部４を回動させるものである。
【００１５】
前記固定部２、トーションバー３，３及び可動部４は、半導体基板として例えばＳＯＩ基板で一体に形成する。
【００１６】
前記駆動コイル５Ａは、図１に示すように可動部４の周縁に沿って巻回し、トーションバー３，３部分を介して配線した引出し配線５Ｂにより、固定部２側に形成した一対の外部接続端子７，７に電気的に接続する。これら駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部接続端子７，７は、トーションバー３，３部分を除いて、図２に示すようにＳＯＩ基板表面に形成したＳｉＯ2絶縁層８上に密着層９を介在させて設けられ、ＳＯＩ基板と電気的に絶縁されている。前記引出し配線５Ｂは、図２に示すように、そのトーションバー配線部分が、ＳｉＯ2絶縁層８に接した状態で設けられている。これら駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び一対の外部接続端子７，７は、例えばフォトリソグラフィ等の半導体製造技術を用いて形成された導電パターン５となっている。図２中、１０は、光走査用の反射ミラーであるが、言うまでもないが、光走査が不要な用途に利用する電磁アクチュエータの場合は、反射ミラー１０を設ける必要はない。
【００１７】
前記永久磁石６，６は、図示のように可動部４を挟んで互いに反対磁極が対向するようにして固定部２の外側に設けられている。尚、静磁界発生手段として電磁石を用いることも可能である。
【００１８】
本実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの動作を説明する。
可動部４の駆動原理は従来と同様であり、図示しない外部の駆動回路から、外部接続端子７，７、引出し配線５Ｂを介して可動部４上の駆動コイル５Ａに電流を供給すると磁界が発生する。この磁界と永久磁石６，６による静磁界との相互作用により、トーションバー３，３の軸方向と平行な可動部４の両端縁部に互いに逆方向の駆動力（ローレンツ力）が発生し、トーションバー３，３を軸中心として可動部４が回動する。この回動動作に伴ってトーションバー３，３が捩られトーションバー３，３にばね力が発生し、このばね力と発生した駆動力とが釣合う位置まで可動部４は回動する。駆動コイル５Ａに正弦波等の交流電流を流せば可動部４を揺動動作させることができる。これにより、図２のように可動部４に反射ミラー９を設ければ光ビームを偏向走査することが可能となり、駆動コイル５Ａに供給する交流電流の周波数を可動部４の揺動運動の共振周波数に設定すれば、一定周期で連続走査可能な光走査デバイスが実現できる。
【００１９】
そして、第１実施形態では、図２に示すように、導電パターン５のトーションバー上を除いた引出し配線部分、駆動コイル５Ａ部分及び外部電極端子７，７部分とＳＯＩ基板表面に形成したＳｉＯ2絶縁層８との間に、ＳｉＯ2絶縁層８に対する密着性が導電パターン５より高い密着層９を有し、トーションバー３，３上の全域に亘って引出し配線５Ｂ部分とＳｉＯ2絶縁層８との間には、密着層９を設けず、トーションバー３，３上の引出し配線５Ｂ部分がＳｉＯ2絶縁層８と接している。前記密着層９としては、絶縁層８との密着性が高い材料、例えばクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）等を用いるのが望ましい。また、導電パターン５を形成する導電材料としては、密着層９がないトーションバー３，３上の引出し配線５Ｂ部分が絶縁層８と接することになるため、絶縁層８との密着性が低い材料、例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）等を用いるのが望ましい。
【００２０】
かかる構成のプレーナ型電磁アクチュエータによれば、トーションバー３，３と引出し配線５Ｂの密着力が弱くなり、引出し配線５Ｂの捩り応力がトーションバー３，３に伝達し難く、引出し配線５Ｂの応力によってトーションバー３，３の動き（捩り）が拘束されることがない。このため、従来と同じ供給電流でも大きな振れ角で可動部４を回動することができる。言い換えれば、可動部４を従来と同じ振れ角で駆動する場合に、少ない供給電流で済むことになり、電磁アクチュエータ１の駆動効率が向上し消費電力の低減を図ることができる。また、密着層９のない領域を適宜設定することで、トーションバー３，３と引出し配線５Ｂの密着力をコントロールすることができ、設計通りのアクチュエータ駆動特性を得ることが容易になる。
【００２１】
次に、図３及び図４を参照して第１実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程について説明する。
本実施形態では、半導体基板として、基板表側と裏側と表側のシリコン層３００Ａ，３００Ｂの間にｂｏｘ層３００Ｃを有するＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板３００を用いた場合について説明する。
【００２２】
工程（ａ）で、ＳＯＩ基板１００表面側のシリコン層１００Ａの表面を熱酸化してＳｉＯ2絶縁層１０１を形成する。
工程（ｂ）で、ＳｉＯ2絶縁層１０１の全面に密着層１０２をスパッタリング等の既知の成膜技術で成膜し、その上にレジストを塗布し、密着層１０２を除去するトーションバー３，３に対応する部分以外のレジストを残してレジストパターンを形成する。これをマスクとして密着層１０２をエッチングし、トーションバー３，３に対応する部分の密着層１０２を除去する。
【００２３】
工程（ｃ）で、密着層１０２上及び密着層１０２の除去されたトーションバー部分のＳｉＯ2絶縁層１０１上に、例えばスパッタリングより密着性の弱い蒸着等の既知の成膜技術で導電層１０３を成膜する。
工程（ｄ）で、導電層１０３上にレジストを塗布し、駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部電極端子部７，７の導電パターン部分のレジストを残してレジストパターンを形成し、これをマスクとして導電層１０３及び密着層１０２をエッチングして、ＳｉＯ2絶縁層８上に駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部接続端子７，７からなる導電パターン５を形成する。尚、導電パターン５と同時に図２の密着層９が形成される。
【００２４】
工程（ｅ）で、絶縁層１０１の固定部２、トーションバー３，３及び可動部４に対応する部分をレジストマスクで覆ってエッチングを行い、シリコン層１００Ａをエッチングする際のマスクとなる絶縁層部分をパターニングする。
工程（ｆ）で、前記絶縁層部分をマスクとしてＳＯＩ基板１００表面側のシリコン層１００Ａをエッチングする。
【００２５】
工程（ｇ）で、ＳＯＩ基板１００裏側のシリコン層１００Ｂの固定部２に対応する部分をレジストマスクで覆い、シリコン層１００Ｂをエッチングする。
工程（ｈ）で、ＳＯＩ基板１００のｂｏｘ層１００Ｃをエッチングする。この工程において、電磁アクチュエータ１の固定部２、トーションバー３，３、可動部４が形成され、図１のような平面形状となる。
工程（ｉ）で、光走査用アクチュエータとして使用する場合の反射ミラー１０を、例えばステンシルマスク等のマスクを用いて例えばアルミニウムの蒸着等により可動部４裏面側に形成する。これにより、図２に示す断面形状のプレーナ型電磁アクチュエータ１が形成される。
【００２６】
この後、ダイシング等によりＳＯＩ基板３００を個片化し、光走査用アクチュエータとして使用するミラーデバイスが完成する。
【００２７】
かかる製造方法によれば、密着層１０２、導電層１０３の積層工程及び所定部分の除去工程を順次行うだけなので、従来の犠牲層エッチング手法に比べて製造プロセスが簡略化でき、歩留まりの低下やスループットの低下を回避できる。
【００２８】
次に、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの第２実施形態について説明する。
第１実施形態の電磁アクチュエータの場合、導電層１０３の成膜時に密着層１０２表面が大気に曝露されると、導電層１０３と密着層１０２の密着性が、大気の暴露による酸化等により低下し、製品完成後の密着層９と導電パターン５が剥がれ易くなる虞れがある。第２実施形態はこの問題を改善したものである。
【００２９】
第２実施形態の平面形状は、図１の第１実施形態と同様であり、図１のＡ−Ａ矢視断面形状が異なる。
図５に、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの第２実施形態の要部断面図を示す。尚、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３０】
第２実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータ２０は、図５に示すように、トーションバー３，３上の引出し配線５Ｂ部分を除いた導電パターン５部分が、第１の導電層２１と第２の導電層２２の積層構造になっていることが第１実施形態と異なるだけで、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３１】
次に、図６及び図７を参照して第２実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程について説明する。
【００３２】
工程（ａ）で、第１実施形態と同様にＳＯＩ基板２００表面側のシリコン層２００Ａの表面を熱酸化してＳｉＯ2絶縁層２０１を形成する。
工程（ｂ）で、第１実施形態と同様にしてＳｉＯ2絶縁層２０１の全面に密着層２０２を成膜し、続いて同一の成膜装置内で真空状態を維持して連続的に第１の導電層２０３を成膜する。こうすることにより、密着層２０２が大気に曝露されることで生じる図５の密着層９と第１の導電層２１の密着性の低下を回避できる。その後、導電層２０３の上にレジストを塗布し、第１の導電層２０３と密着層２０２を除去するトーションバー３，３に対応する部分以外のレジストを残してレジストパターンを形成し、これをマスクとして第１の導電層２０３と密着層２０２をエッチングし、トーションバー３，３に対応する部分の第１の導電層２０３と密着層２０２を除去する。
【００３３】
工程（ｃ）で、第１の導電層２０３上及び第１の導電層２０３と密着層２０２の除去されたトーションバー部分のＳｉＯ2絶縁層２０１上に、例えばスパッタリング等より密着性の弱い蒸着等の既知の成膜技術で第１の導電層２０３と同一材料の第２の導電層２０４を成膜する。
工程（ｄ）で、第２の導電層２０４上にレジストを塗布し、駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部電極端子部７，７の導電パターン部分のレジストを残してレジストパターンを形成し、これをマスクとして第１及び第２の導電層２０３，２０４及び密着層２０２をエッチングして、ＳｉＯ2絶縁層８上に駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部接続端子７，７からなる導電パターン５を形成する。これにより、トーションバー３，３上の引出し配線５Ｂ部分を除いた導電パターン５部分が、第１の導電層２１と第２の導電層２２の積層構造になる。尚、同時に図５の密着層９が形成される。
【００３４】
その後の工程（ｅ）〜（ｉ）は、第１実施形態の工程（ｅ）〜（ｉ）と同様であり説明を省略する。そして、工程（ｉ）の終了後、ダイシング等によりＳＯＩ基板２００を個片化し、ミラーデバイスが完成する。
【００３５】
次に、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの第３実施形態について説明する。尚、第３実施形態の平面形状は、第１及び第２実施形態と同様であり、図１のＡ−Ａ矢視断面形状が異なる。
図８に、本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの第３実施形態の要部断面図を示す。尚、第２実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
第３実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータ３０は、図８に示すように、導電パターン５が、第２の導電層２２上に積層形成しためっき層３１を有することが第２実施形態と異なるだけで、その他の構成は第２実施形態と同様である。
【００３７】
次に、図９〜図１１を参照して第３実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程について説明する。
【００３８】
工程（ａ）〜（ｃ）は第２実施形態と同様であり、工程（ａ）で、ＳＯＩ基板３００表面側のシリコン層３００Ａの表面を熱酸化してＳｉＯ2絶縁層３０１を形成し、工程（ｂ）で、ＳｉＯ2絶縁層３０１の全面に密着層３０２を成膜し、同一の成膜装置内で真空状態を維持して連続的に第１の導電層３０３を成膜し、第１の導電層３０３の上にレジストパターンを形成し、これをマスクとして第１の導電層３０３と密着層３０２をエッチングしてトーションバー３，３に対応する部分の第１の導電層３０３と密着層３０２を除去し、工程（ｃ）で、第１の導電層３０３上及び第１の導電層３０３と密着層３０２の除去されたトーションバー部分のＳｉＯ2絶縁層３０１上に、第１の導電層３０３と同一材料の第２の導電層３０４を成膜する。第２実施形態では、導電層２０３，２０４自体が導電パターン５となるため、第２の導電層２０４の膜厚を厚くしたが、第３実施形態では、後述するように更にめっき層３０６を積層することから、第２の導電層３０４の膜厚を第２実施形態の場合より薄く成膜する。第３実施形態では、第２の導電層３０４は一般的な電解めっき工程におけるシード層として機能させるため、比抵抗が低く、めっき材料と親和性の良好な導電材料がよい。このため、めっき材料と同じ導電材料が望ましいが、電解めっきのために必要な比抵抗が得られれば異なる材料でもよい。
【００３９】
工程（ｄ）で、第２の導電層３０４上にレジスト３０５を厚く塗布し、駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部電極端子部７，７の導電パターン部分のレジスト３０５を除去して導電パターン形成用のレジストパターンを形成する。
【００４０】
工程（ｅ）で、第２の導電層３０４に所定の電圧を印加して電解めっきを行う。これにより、めっき層３０６が第２の導電層３０４上に積層形成される。
工程（ｆ）で、レジスト３０５を除去する。
【００４１】
工程（ｇ）で、ＳＯＩ基板３００全面にレジストを塗布し、めっき層３０６部分のレジストを残してレジストパターンを形成し、これをマスクとして第１及び第２の導電層３０３，３０４及び密着層３０２をエッチングして除去する。尚、めっき層３０６が密着層３０２、導電層３０３，３０４のマスクとなる場合、レジストパターンを形成せずに、工程（ｆ）でレジスト３０５を除去した状態から、そのまま第１及び第２の導電層３０３，３０４及び密着層３０２をエッチングしてもよい。これにより、めっき層３０６が第１及び第２の導電層３０３，３０４と密着層３０２によりショートした状態から分離され、配線として機能し、駆動コイル５Ａ、引出し配線５Ｂ及び外部接続端子７，７からなる導電パターン５が形成される。
【００４２】
その後の工程（ｈ）〜（ｌ）は、第２実施形態の工程（ｅ）〜（ｉ）と同様であり説明を省略する。工程（ｌ）の終了後、ダイシング等によりＳＯＩ基板を個片化し、ミラーデバイスが完成する。
【００４３】
尚、第３実施形態では、第１及び第２の導電層２１，２２を積層した後にめっき層３１を積層する構成としたが、第１実施形態のように１層の導電層上にめっき層を積層する構成としてもよい。
【００４４】
図１２及び図１３は、トーションバー上の引出し配線５Ｂ部分の密着性を制御するための密着層９の除去パターンの例を示す図である。尚、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）図のそれぞれＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ矢視断面図である。
【００４５】
図１２は、上述した各実施形態のように、トーションバー３，３上の略全域に亘って密着層９を除去したパターン例である。図１２のようにトーションバー３，３上の略全域に亘って密着層９を除去した場合、製造工程において引出し配線５Ｂの剥離が起こる虞れがある。
【００４６】
図１３は、トーションバー３，３上の密着層９を離散的に残すように、密着層９を部分的に除去したパターン例である。こうすることにより、製造工程における引出し配線５Ｂの剥離を回避でき、製造上の安定性を確保することができ、しかも、引出し配線５Ｂの応力に起因する駆動効率の低下を防止できる。
【００４７】
尚、上述した各実施形態では、半導体基板としてＳＯＩ基板を用いたが、例えばシリコン基板等の半導体基板の時間制御による異方性エッチングを用いて、固定部２、トーションバー３，３及び可動部４を一体に形成してもよい。
【００４８】
また、上述した各実施形態は、１次元駆動型のプレーナ型電磁アクチュエータの例を示したが、トーションバー軸が互いに直交する２対のトーションバーを備える２次元駆動型のプレーナ型電磁アクチュエータにも本発明を適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４９】
１、２０、３０ 電磁アクチュエータ
２ 固定部
３ トーションバー
４ 可動部
５ 導電パターン
５Ａ 駆動コイル
５Ｂ 引出し配線
６ 永久磁石
７ 外部接続端子
８ ＳｉＯ2絶縁層
９、１０２、２０２、３０２ 密着層
２１、２０３ 第１の導電層
２２、２０４ 第２の導電層
３１、３０６ めっき層
１０３ 導電層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、前記可動部に配置した駆動コイル部、前記固定部に配置した外部電極端子及び前記駆動コイル部と前記外部電極端子とを電気的に接続するよう前記トーションバー上を介して配線する引出し配線を含む導電パターンを、前記半導体基板表面に設けた絶縁層上に形成し、前記駆動コイル部に電流を供給することにより発生する電磁力により前記可動部を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータにおいて、
前記導電パターンのトーションバー上を除いた引出し配線部分、駆動コイル部部分及び外部電極端子部部分と絶縁層との間に、前記絶縁層に対する密着性が前記導電パターンより高い密着層を有し、前記導電パターンのトーションバー上の引出し配線部分と絶縁層との間の少なくとも一部に前記密着層のない部分を設け、トーションバー上の密着層のない引出し配線部分を、前記絶縁層と接するよう形成したことを特徴とするプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記密着層のない部分を、トーションバー全域に亘って設け、トーションバー上の引出し配線部分が前記絶縁層と接するよう形成した請求項１に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記導電パターンは、前記絶縁層に対する密着性が低い導電材料で形成した導電層である請求項１又は２に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記導電パターンは、前記絶縁層に対する密着性が低い導電材料で形成した導電層上に積層形成しためっき層を有する請求項１又は２に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記導電層を形成する前記導電材料として、金、白金及び銅のうちのいずれか１つを用いる請求項３又は４に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項６】
前記密着層を形成する材料として、クロム、チタン及びタングステンのうちのいずれか１つを用いる請求項１〜５のいずれか１つに記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項７】
固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、前記可動部に配置した駆動コイル部、前記固定部に配置した外部電極端子及び前記駆動コイル部と前記外部電極端子とを電気的に接続するよう前記トーションバー上を介して配線する引出し配線を含む導電パターンを、前記半導体基板表面に設けた絶縁層上に形成し、前記駆動コイル部に電流を供給することにより発生する電磁力により前記可動部を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法において、
半導体基板上に形成した前記絶縁層上に、当該絶縁層に対する密着性が前記導電パターンより高い密着層を積層し、前記トーションバー部分の絶縁層上に積層された前記密着層の少なくとも一部を除去処理した後に、前記密着層上及び密着層の除去されたトーションバー部分の絶縁層上に、絶縁層に対する密着性が前記密着層より低い導電層を積層し、前記導電層及び密着層をエッチング処理して前記導電パターンを形成するようにしたことを特徴とするプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
前記トーションバー部分の絶縁層上に積層された前記密着層の全てを除去処理するようにした請求項７に記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
前記導電層の積層後に、前記導電層上に前記導電パターン形状のめっき層を積層形成し、その後に前記導電層及び密着層をエッチング処理して前記導電パターンを形成するようにした請求項７又は８に記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
前記導電層として、金、白金及び銅のうちのいずれか１つを用いる請求項７〜９のいずれか１つに記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項１１】
固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、前記可動部に配置した駆動コイル部、前記固定部に配置した外部電極端子及び前記駆動コイル部と前記外部電極端子とを電気的に接続するよう前記トーションバー上を介して配線する引出し配線を含む導電パターンを、前記半導体基板表面に設けた絶縁層上に形成し、前記駆動コイル部に電流を供給することにより発生する電磁力により前記可動部を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法において、
半導体基板上に形成した前記絶縁層上に、当該絶縁層に対する密着性が前記導電パターンより高い密着層を積層し、該密着層上に絶縁層に対する密着性が前記密着層より低い第１の導電層を積層し、前記トーションバー部分の絶縁層上に積層された前記密着層及び前記第１の導電層の少なくとも一部を除去処理した後に、密着層と第１の導電層が除去されたトーションバー部分の絶縁層上及び前記第１の導電層上に、前記第１の導電層と同一材料の第２の導電層を積層し、前記第１及び第２の導電層と密着層とをエッチング処理して前記導電パターンを形成するようにしたことを特徴とするプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項１２】
前記トーションバー部分の絶縁層上に積層された前記密着層及び前記第１の導電層の全てを除去処理するようにした請求項１１に記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項１３】
前記第２の導電層の積層後に、前記第２の導電層上に前記導電パターン形状のめっき層を積層形成し、その後に前記第１及び第２の導電層と密着層とをエッチング処理して前記導電パターンを形成するようにした請求項１１又は１２に記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２の導電層として、金、白金及び銅のうちのいずれか１つを用いる請求項１１〜１３のいずれか１つに記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項１５】
前記密着層を形成する材料として、クロム、チタン及びタングステンのうちのいずれか１つを用いる請求項７〜１４のいずれか１つに記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項１】
固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、前記可動部に配置した駆動コイル部、前記固定部に配置した外部電極端子及び前記駆動コイル部と前記外部電極端子とを電気的に接続するよう前記トーションバー上を介して配線する引出し配線を含む導電パターンを、前記半導体基板表面に設けた絶縁層上に形成し、前記駆動コイル部に電流を供給することにより発生する電磁力により前記可動部を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータにおいて、
前記導電パターンのトーションバー上を除いた引出し配線部分、駆動コイル部部分及び外部電極端子部部分と絶縁層との間に、前記絶縁層に対する密着性が前記導電パターンより高い密着層を有し、前記導電パターンのトーションバー上の引出し配線部分と絶縁層との間の少なくとも一部に前記密着層のない部分を設け、トーションバー上の密着層のない引出し配線部分を、前記絶縁層と接するよう形成したことを特徴とするプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記密着層のない部分を、トーションバー全域に亘って設け、トーションバー上の引出し配線部分が前記絶縁層と接するよう形成した請求項１に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記導電パターンは、前記絶縁層に対する密着性が低い導電材料で形成した導電層である請求項１又は２に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記導電パターンは、前記絶縁層に対する密着性が低い導電材料で形成した導電層上に積層形成しためっき層を有する請求項１又は２に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記導電層を形成する前記導電材料として、金、白金及び銅のうちのいずれか１つを用いる請求項３又は４に記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項６】
前記密着層を形成する材料として、クロム、チタン及びタングステンのうちのいずれか１つを用いる請求項１〜５のいずれか１つに記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
【請求項７】
固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、前記可動部に配置した駆動コイル部、前記固定部に配置した外部電極端子及び前記駆動コイル部と前記外部電極端子とを電気的に接続するよう前記トーションバー上を介して配線する引出し配線を含む導電パターンを、前記半導体基板表面に設けた絶縁層上に形成し、前記駆動コイル部に電流を供給することにより発生する電磁力により前記可動部を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法において、
半導体基板上に形成した前記絶縁層上に、当該絶縁層に対する密着性が前記導電パターンより高い密着層を積層し、前記トーションバー部分の絶縁層上に積層された前記密着層の少なくとも一部を除去処理した後に、前記密着層上及び密着層の除去されたトーションバー部分の絶縁層上に、絶縁層に対する密着性が前記密着層より低い導電層を積層し、前記導電層及び密着層をエッチング処理して前記導電パターンを形成するようにしたことを特徴とするプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
前記トーションバー部分の絶縁層上に積層された前記密着層の全てを除去処理するようにした請求項７に記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
前記導電層の積層後に、前記導電層上に前記導電パターン形状のめっき層を積層形成し、その後に前記導電層及び密着層をエッチング処理して前記導電パターンを形成するようにした請求項７又は８に記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
前記導電層として、金、白金及び銅のうちのいずれか１つを用いる請求項７〜９のいずれか１つに記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項１１】
固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、前記可動部に配置した駆動コイル部、前記固定部に配置した外部電極端子及び前記駆動コイル部と前記外部電極端子とを電気的に接続するよう前記トーションバー上を介して配線する引出し配線を含む導電パターンを、前記半導体基板表面に設けた絶縁層上に形成し、前記駆動コイル部に電流を供給することにより発生する電磁力により前記可動部を駆動するプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法において、
半導体基板上に形成した前記絶縁層上に、当該絶縁層に対する密着性が前記導電パターンより高い密着層を積層し、該密着層上に絶縁層に対する密着性が前記密着層より低い第１の導電層を積層し、前記トーションバー部分の絶縁層上に積層された前記密着層及び前記第１の導電層の少なくとも一部を除去処理した後に、密着層と第１の導電層が除去されたトーションバー部分の絶縁層上及び前記第１の導電層上に、前記第１の導電層と同一材料の第２の導電層を積層し、前記第１及び第２の導電層と密着層とをエッチング処理して前記導電パターンを形成するようにしたことを特徴とするプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項１２】
前記トーションバー部分の絶縁層上に積層された前記密着層及び前記第１の導電層の全てを除去処理するようにした請求項１１に記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項１３】
前記第２の導電層の積層後に、前記第２の導電層上に前記導電パターン形状のめっき層を積層形成し、その後に前記第１及び第２の導電層と密着層とをエッチング処理して前記導電パターンを形成するようにした請求項１１又は１２に記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２の導電層として、金、白金及び銅のうちのいずれか１つを用いる請求項１１〜１３のいずれか１つに記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【請求項１５】
前記密着層を形成する材料として、クロム、チタン及びタングステンのうちのいずれか１つを用いる請求項７〜１４のいずれか１つに記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２１００５５（Ｐ２０１２−２１００５５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３５９２（Ｐ２０１１−７３５９２）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
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