面外角度付構造部を有する構造体の作製方法
【課題】面外角度付構造部を有する構造体の作製において構造部の角度をつける際に、精度良く、所望の角度がつけられる作製方法を提供する。
【解決手段】構造部００３を基板の主面と平行な面Ａ１，Ａ２に対し角度をつけた構造体００１を作成するために第一の工程で、構造部００３の塑性変形を行う被加工部００３に、基板の主面と平行な面に対して交差する方向に突出した突出部００４を設ける。そして第２の工程で、前記構造部の突出部００４に型により力を加えることにより、被加工部００３を塑性変形させ基板の主面Ａ１，Ａ２に対し角度をつける。
【解決手段】構造部００３を基板の主面と平行な面Ａ１，Ａ２に対し角度をつけた構造体００１を作成するために第一の工程で、構造部００３の塑性変形を行う被加工部００３に、基板の主面と平行な面に対して交差する方向に突出した突出部００４を設ける。そして第２の工程で、前記構造部の突出部００４に型により力を加えることにより、被加工部００３を塑性変形させ基板の主面Ａ１，Ａ２に対し角度をつける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＭＥＭＳ技術によって作製されるセンサやアクチュエータなどに用いられる櫛歯構造に代表される梁状構造を有する構造体の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
垂直櫛歯構造体（ＶＣ）とは、櫛歯構造体の１対の櫛歯構造部が互いに噛み合うように配置され、いずれか片方の櫛歯構造部が面外方向に変位可能であるように弾性体によって支持されている構造体である。（ＶＣ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃｏｍｂ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）このような構造体は、ＭＥＭＳと呼ばれる半導体加工を応用した微細加工技術を用いることにより、例えば１本の櫛歯の幅が５μｍ程度であるような非常に微細な構造体として作製されることが可能である。（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）
ＭＥＭＳによって作製された垂直櫛歯構造体は、例えば光路変換用のマイクロミラーや無線通信機器用の可変コンデンサなどにおいて採用されている。具体的な一例としては、微小な振動構造体を静電気力で駆動させる静電櫛歯アクチュエータの電極部として用いることが可能である。
【０００３】
垂直櫛歯構造体を用いた静電櫛歯アクチュエータにおいては、櫛歯構造体を初期位置から変位させるために大きな駆動力を発生させる必要がある。そのために、駆動力を増大させることが可能な櫛歯構造体として、角度付櫛歯構造体（ＡＶＣ）とその作製方法が公開されている（特許文献１、２、３参照）。（ＡＶＣ：Ａｎｇｕｌａｒ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃｏｍｂ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）
ＡＶＣの構造例を、図１４を用いて以下に説明する。
【０００４】
ＡＶＣにおいて、櫛歯構造体３００の１対の櫛歯構造部３０１、３０２は、上面からみると図１４（ａ）のように互いに噛み合うように配置されている。一方、側面から見ると、図１４（ｂ）のようにいずれか一方の櫛歯構造部（ここでは櫛歯構造部３０２）がもう片方の櫛歯構造部（ここでは櫛歯構造部３０１）の存在する平面の外（面外）に傾いた状態で配置されている。櫛歯構造部３０１、３０２の間に電圧を印加すると、傾いた櫛歯構造部３０２は静電気力により櫛歯構造部３０１に引き寄せられ、図１４（ｃ）のようにねじりバネ３０３を中心とした回転方向に変位する。
【０００５】
ＡＶＣの作製方法としては、以下のような作製方法が公開されている。
１．櫛歯構造体の櫛歯構造部に切り欠き部を形成し、切り欠き部に樹脂を充填した後に、型を押し当てて櫛歯構造部を折り曲げ、樹脂を硬化させて折り曲げられた切り欠き部を固定する方法（特許文献１）。
２．室温よりも高温の環境下で櫛歯構造部上に樹脂部を形成した後に室温まで冷却することにより、樹脂と櫛歯構造部の材料との熱収縮差による張力で櫛歯を曲げる方法（特許文献２）
３．高温下において可塑性を示す弾性材料（例えば単結晶シリコンなど）を用いて作製した櫛歯構造体を、高温下で型を押し当てることにより塑性変形させる方法（特許文献３）。
【０００６】
上記１の作製方法の概要を図１５を用いて簡単に説明する。
【０００７】
上記１のＡＶＣは図１５（ａ）のような構成となっている。ＡＶＣ３１０は図１５（ｂ）のように櫛歯構造部３１１の支持基板３１２の一部に切り欠き３１３を有している。
【０００８】
櫛歯構造部３１１を傾斜させる方法を以下に示す。支持基板３１２を、斜面を有する型３１４に押し当て、切り欠き３１３の部分で支持基板３１２を櫛歯構造部３１１と一緒に折り曲げることにより、櫛歯構造部３１１を傾斜させる。切り欠きに３１３には、例えば樹脂などからなる補強部材３１５が詰められており、これにより折り曲げられた部分が補強されている。
【０００９】
上記２の作製方法の概要を図１６を用いて簡単に説明する。
【００１０】
上記２のＡＶＣは図１６（ａ）のような構成となっている。ＡＶＣ３２０は櫛歯構造部３２１がヒンジ３２２を介して支持部３２３に連結された構造を有している。ヒンジ３２２は、加熱によって硬化する樹脂材料からなる。
【００１１】
櫛歯構造部３２１を傾斜させる方法を図１６（ｂ）及び（ｃ）に示す。まず、図１６（ｂ）のように櫛歯構造部３２１と支持部３２３の間に前記の樹脂材料からなるヒンジ３２２を形成する。次にヒンジ３２２を加熱して硬化させると、ヒンジは硬化に伴い収縮し、櫛歯構造部３２１の上面を支持部３２３の方向に引っ張る。このような樹脂材料の収縮硬化により、櫛歯構造部３２１は図１６（ｃ）のように傾斜した状態で固定される。
【００１２】
上記３の作製方法の概要を図１７を用いて簡単に説明する。
【００１３】
上記３のＡＶＣは図１７（ａ）のような構成となっている。ＡＶＣ３３０は、ねじりバネ３３２に軸支され回転方向に振動可能な振動板３３３の片側に櫛歯構造部３３１を有している。また、このねじりバネ３３２は単結晶シリコンなどのような、加熱することにより塑性変形させることが可能な材料からなる。
【００１４】
櫛歯構造部３３１を傾斜させる方法を図１７（ｂ）及び（ｃ）に示す。
【００１５】
図１７（ｂ）のように、ピラー３３４を有する型３３５を、ピラー３３４が振動板３３３の櫛歯構造部３１１を有する側と反対側の上面に接触するように、図中直線矢印の方向に押し当てて加熱する。これにより、振動板３３３は図中曲線矢印方向に回転し、ねじりバネ３３２は振動板３３３の回転角度を保つような形状に塑性変形する。その後冷却して型３３５を外すと、図１７（ｃ）のように振動板３３３は傾いたままとなり、振動板３３３の側面に形成された櫛歯構造部３３１も振動板３３３と一緒に傾斜した状態を保っている。
【特許文献１】日本国特許 特開２００４−２１９８３９号公報
【特許文献２】米国特許 第７０８５１２２号公報
【特許文献３】米国特許 第７０８９６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
基板の主面と平行な面に対して角度を有する構造部を有する構造体においては、角度を有する構造部が設計された角度に対して精度良く一致して傾斜するように作製されることが望ましい。
【００１７】
しかし、特許文献１、２の作製方法では、櫛歯構造部の曲げ角度が、補強部材やヒンジの材料である樹脂材料の密度や量、さらには硬化温度や雰囲気などの環境条件に依存するため曲げ角度の制御が難しい。また、樹脂材料は櫛歯構造部の主材料であるシリコンと比較して熱膨張係数や吸湿量が大きいので、作製後の櫛歯構造部の曲げ角度が温度や湿度等の外部環境によって変化しやすい。
【００１８】
また、特許文献３の作製方法では、ピラーを振動板に当接させる際に、設計した位置とズレが生じる可能性が高く、ズレが生じた場合には所望の角度を得ることが難しい。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、傾斜させたい構造部を任意の角度に曲げることができ、かつ、その曲げ角度も幾何的な条件で決定できる、曲げ角度の制御が容易な構造体の作製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、基板と、該基板の主面と平行な面に対して角度を有する構造部を有する構造の作製方法であって、前記構造部の塑性変形を行う被加工部に、前記基板の主面と平行な面に対して交差する方向に突出した突出部を設ける工程と、前記被加工部の突出部に力を加えることで、前記被加工部を塑性変形させる工程とを含む構造体の作製方法によって上記課題を解決する。
【００２１】
（作用）
本発明によれば、従来技術である特許文献３の方法と比較したときに、被加工部の曲げ角度の制御において次のような利点がある。
【００２２】
特許文献３の方法を用いた場合と本発明を用いた場合の各々における被加工部の曲げ角度の制御に関わる部分の概略を図に示して説明する。
【００２３】
特許文献３の方法を用いた場合における被加工部の曲げ角度の制御に関わる部分の概略図を図１２に示す。点線で描かれた図形は、被加工部４０１が図中曲線矢印方向に曲げ変形を起こす直前における被加工部４０１及びピラー４０２の位置を表す。特許文献３の方法を用いて本願の被加工部４０１を曲げる際に、ピラー４０２を図中直線矢印方向に押し上げる量をｄとする。また、被加工部４０１が曲がる基点Ｐの位置から、被加工部４０１が曲がる前のピラー４０２と被加工部４０１とが接触する点Ｑまでの長さをｓとする。すると図１２より、式（１）のような被加工部４０１の曲げ角度θを決定する式が成立する。
【００２４】
【数１】
【００２５】
ピラー４０２を押し上げる量ｄの精度は、被加工部４０１を有する構造体とピラー４０２を有する型との突き当て部分における形状の加工精度に依存する。一方、基点Ｐから点Ｑまでの距離は、前記の構造体と前記型との間の位置合わせ（アライメント）の精度に依存する。よって、式（１）より、被加工部４０１の曲げ角度θの精度は、前記構造体及び前記型の形状の加工精度と、前記構造体と前記型との間の位置合わせ（アライメント）の精度に依存することがわかる。
【００２６】
一方、本発明の方法を用いた場合における被加工部の曲げ角度の制御に関わる部分の概略図を図１３に示す。点線で描かれた図形は、被加工部４１１が図中曲線矢印方向に曲げ変形を起こす直前における被加工部４１１及び被加工部の突出部４１２の位置を表す。本発明の方法を用いて本願の被加工部４１１を曲げる際に被加工部の突出部４１２を図中直線矢印方向に押し上げる量をｄとする。また、被加工部４１１が曲がる基点Ｐから被加工部の突出部４１２の根元にあたる点Ｒまでの距離をｒとし、被加工部の突出部４１２の長さをＬとする。すると図１３より、式（２）のような被加工部４１１の曲げ角度θとｄ、ｒ、Ｌとの間の関係式が成立する。
【００２７】
【数２】
【００２８】
被加工部の突出部４１２を押し上げる量ｄ及び基点Ｐから点Ｒまでの距離ｒ、被加工部の突出部４１２の長さＬの精度は、被加工部４１１及び被加工部の突出部４１２を有する構造体と型の形状の加工精度に依存する。よって、式（２）より、被加工部４１１の曲げ角度θの精度は、前記構造体及び前記型の形状の加工精度に依存することがわかる。
【００２９】
一般に、圧力を加えて構造体に型を押し当てながら構造体と型との間の位置合わせ（アライメント）を行うと、その位置合わせの精度は構造体や型の加工精度と比較して低くなる。特許文献３の方法を用いた場合には、構造体と型との間の位置合わせの精度が被加工部の曲げ角度θの精度に支配的な影響を及ぼす。一方、本発明の方法を用いた場合には、構造体と型との間の位置合わせの精度は被加工部の曲げ角度θの精度に影響を及ぼさない。
【００３０】
以上のことから、本発明の方法を用いた場合、特許文献３の方法を用いた場合と比較して被加工部の曲げ角度θの精度を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明における、基板の主面と平行な面に対して角度を有する構造部を有する構造体の作製方法では、傾斜させるべき構造部（被加工部）に突出部が設けられている。
【００３２】
そのため、被加工部の所望の位置に力を加えることが可能となる。
【００３３】
また、被加工部を曲げる際に樹脂等を用いていないため、樹脂の密度や量、又は、温度や湿度等の外部環境から受ける影響を少なくすることが可能となる。
【００３４】
以上のことから、曲げ角度を設定する際に、幾何的な条件によって被加工部を所望の角度に精度よく作製することが可能となる。
【００３５】
本発明を実施することにより、被加工部を所望の角度に高精度に形成することが可能となり、例えばＡＶＣなどのような構造体を作製する際に、櫛歯の角度を従来よりも高精度に制御して作製することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明における基板の主面と平行な面に対して角度を有する構造部を有する構造体の作製方法の概要を図１（ａ）及び（ｂ）を用いて以下に説明する。
【００３７】
本発明における基板の主面と平行な面に対して角度を有する構造部を有する構造体の作製方法は、主に以下の（ａ）及び（ｂ）の２つの工程からなる。
【００３８】
（ａ）基板００２を加工し構造体００１を作製する。
【００３９】
この際、基板００２の主面に平行な面（図１中のＡ１−Ａ２の一点鎖線）の外に傾けるべき構造部（以下、被加工部）００３に、基板００２の主面に平行な面と交差する方向に突出した被加工部の突出部００４を設ける。ここで、基板００２の主面とは、基板００２のうち主に加工を施される面のことをさす。
【００４０】
また、被加工部００３を塑性変形させ易いように、塑性変形の基点としたい位置に加工を施してもよい。例えば凹部００５を設ける等して、その部分の強度が周りよりも弱くなるような加工を施しても良い。
【００４１】
（ｂ）被加工部００３に設けられた被加工部の突出部００４に力を加えることにより、被加工部００３を塑性変形させる。
力の加え方は、被加工部００３を基板００２の主面に平行な面（図１中のＡ１−Ａ２の一点鎖線）の外に傾けることができれば、特に制約はない。例えば、被加工部の突出部００４を押し上げるようにしてもよいし、引っ張るようにしてもよい。あるいは、被加工部の突出部００４を押し広げるようにしてもよいし、押し狭めるようにしてもよい。被加工部の突出部００４に力を加え、被加工部００３を塑性変形できれば、前記の方法に限らずどのような方法を用いてもよい。
【００４２】
また、被加工部００３を塑性変形させ易いように、被加工部００３の一部、又は、全体を加熱してもよい。加熱するタイミングは、被加工部００３を変形させる前でもよいし、被加工部００３を変形させている途中でもよい。
【００４３】
本工程において、力を加える手段に型００６を用いて押し上げる場合、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、被加工部の突出部００４を塑性変形の基点からの位置を変えて設けることで被加工部００３の角度を変えることができる。あるいは、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、被加工部の突出部００４の長さを変えても同様に被加工部００３の角度を変えることができる。
【００４４】
上記の例では構造体の可動部００７から張り出した被加工部００３の加工例を示した。
【００４５】
図４（ａ）及び（ｂ）のように、構造体０１１の支持部０１７から張り出した被加工部０１３も、被加工部の突出部０１４を設けることにより、上記の例と同様にして加工することが可能である。
【００４６】
上記の作製方法の具体的な実施例を以下に示す。
【００４７】
（第１の実施例）
本実施例では、基板の主面と平行な平面に対して面外方向に角度を有する傾斜構造部を有する構造体の作製方法の例を説明する。ただし、作製方法はこれに限られるものではない。
【００４８】
本実施例の構造体の作製方法を表す工程図を図５に示す。図５中の番号（ａ）〜（ｉ）は、工程（ａ）〜（ｉ）に対応している。
【００４９】
まず、以下の（ａ）〜（ｉ）の工程により、被加工部１０１、１０２と被加工部の突出部１０３、１０４を形成する。
【００５０】
（ａ）基板１１１のデバイス層１１２の表面にマスク層１１５を形成する。
基板１１１は、２つの層の間に絶縁材料からなる層が挟まれた構造を有しており、本明細書ではこれらの層を上から順にデバイス層、絶縁層、支持層と呼ぶことにする。基板１１１としては、例えば単結晶シリコンからなる２つの層（デバイス層１１２、支持層１１４）の間に二酸化シリコンからなる絶縁層１１３が挟まれた構造を有するＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いることが可能である。
【００５１】
（ｂ）デバイス層１１２に凹部１１６を形成する。
このとき、凹部１１６の深さ方向の長さはデバイス層１１２の厚さよりも小さくなるようにする。
【００５２】
凹部１１６の形成方法としては、例えば反応性イオンエッチングなどの垂直エッチング技術を用いるのが好適である。凹部１１６の深さはエッチング時間の長さで制御することが可能である。
【００５３】
（ｃ）デバイス層１１２の表面に、マスク層１１７を形成する。
【００５４】
（ｄ）デバイス層１１２に貫通口１１８を形成する。
貫通口１１８の形成方法としては、凹部１１６の形成方法と同じく、例えば反応性イオンエッチングなどの垂直エッチング技術を用いるのが好適である。反応性イオンエッチングを用いた場合、エッチングガスとして基板１１１の絶縁層１１３とは反応しにくいガスを用いることにより、貫通口１１８を確実に形成することが可能である。
【００５５】
（ｅ）デバイス層１１２をマスクとして絶縁層１１３に貫通口１１９を形成する。
例えば基板１１１としてＳＯＩ基板を用いた場合、フッ化水素酸や四フッ化炭素ガスなどのような二酸化シリコンを選択的にエッチングすることが可能なエッチャントあるいはエッチングガスを用いることで絶縁層１１３のみをエッチングすることが可能である。
【００５６】
（ｆ）支持層１１４の下面にマスク層１２０を形成する。
【００５７】
（ｇ）支持層１１４に貫通口１２１を形成する。
【００５８】
次に、以下の（ｈ）及び（ｉ）の工程により、別の基板１３１を用いて被加工部１０１、１０２を傾斜させる型１３４を作製する。
【００５９】
型１３４は、基板１１１に押し当てることや加熱することを考えると、基板１１１と同程度あるいはそれ以上の剛性を有し、熱膨張係数が基板１１１のデバイス層１１２の材料に近い材料であれば良いと考えられる。
【００６０】
また、基板１１１がＳＯＩ基板である場合、基板１３１の材料はデバイス層１１２と同じシリコンとするのが良いと考えられる。
【００６１】
（ｈ）基板１３１の上面にマスク層１３２を形成する。
【００６２】
（ｉ）基板１３１の上面に型の凸部１３３を形成する。
型の凸部１３３の形成方法としては、例えば反応性イオンエッチングなどのエッチング技術を用いて、基板１３１の上面のうち、型の凸部１３３の周囲の部分をエッチングすることにより形成することが可能である。
【００６３】
最後に、以下の（ｊ）〜（ｌ）の工程により、被加工部１０１、１０２に仰角をつけ、その後、被加工部の突出部１０３、１０４を除去する。
【００６４】
（ｊ）デバイス層１１２の凹部１１６を加熱し、支持層１１４の下面及び被加工部の突出部１０３、１０４に型１３４を押し当てることにより凹部１１６を塑性変形させる。
加熱する温度は、例えば基板１１１としてＳＯＩ基板を用いた場合にはシリコンを塑性変形させるために必要な６００℃以上に設定するのが好適である。加熱する方法としては、例えば凹部１１６の周辺を通るような電流路に電流を流すことで発生するジュール熱により凹部１１６とその周辺を局所的に加熱する方法を用いることが可能である。電流路としては融点が十分に高い導体薄膜などを適当な絶縁膜を介して蒸着したものを用いる、あるいはデバイス層１１２が導電性を有する場合はデバイス層１１２そのものを電流路として用いることが可能である。
【００６５】
また、基板１１１と型１３４を接合した後に適切な加熱炉を用いて基板１１１及び型１３４の全体を加熱することによりデバイス層１１２の凹部１１６を加熱することも可能である。基板１１１と型１３４を接合する手段としては、例えば基板１１１としてＳＯＩ基板を用いた場合、型１３４の上面に二酸化シリコンの層を形成し、陽極接合により基板１１１の下面と型１３４の上面とを接合することが可能である。
【００６６】
（ｋ）冷却した後、型１３４を外す。
【００６７】
（ｌ）絶縁層１１３のうち、絶縁層１２６以外の部分を除去する。
被加工部の突出部１０３、１０４は絶縁層１１３のみを介して被加工部１０１、１０２に固定されているので、この工程により被加工部の突出部１０３、１０４は絶縁層１１３と共に除去される。
【００６８】
絶縁層１１３を除去する方法としては、例えば基板１１１としてＳＯＩ基板を用いた場合、フッ化水素酸や四フッ化炭素などのような二酸化シリコンを選択的かつ等方的にエッチングすることが可能な、エッチャントあるいはエッチングガスを用いて絶縁層１１３のみをエッチングする方法を用いることが可能である。このとき、エッチングの時間を調節することにより、絶縁層１２６の部分を残し、かつ被加工部の突出部１０３、１０４の近傍の絶縁層１１３を除去することが可能である。
【００６９】
さらに、工程（ｊ）にて基板１１１と型１３４とを二酸化シリコン層を介した陽極接合で接合した場合、工程（ｋ）の型を外す工程と工程（ｌ）の絶縁層１１３を除去する工程は同時に行うことが可能である。
【００７０】
また、被加工部の突出部を押し上げるときに用いる型として、一様に平坦な面を有する基板を用いることも可能である。その作製方法の例を図６に示す。
【００７１】
本作製方法は、以下の工程（ａ１）〜（ｌ１）からなり、図６中の番号（ａ１）〜（ｌ１）は、工程（ａ１）〜（ｌ１）に対応する。
（ａ１）支持層１１４の下面にマスク層１４１を形成する。
（ｂ１）支持層１１４の下面に凹部１４２を形成する。
【００７２】
工程（ｃ１）〜（ｇ１）は、前記の工程（ａ）〜（ｅ）と同一であるので説明は省略する。
（ｈ１）支持層１１４の下面にマスク層１２０を形成する。
（ｉ１）支持層１１４に貫通口１２１を形成する。
【００７３】
工程（ｊ１）〜（ｌ１）は、前記の工程（ｊ）〜（ｌ）と略同一であるので、説明は省略する。
【００７４】
このような作製方法を用いると、被加工部の突出部１０３、１０４が型１４３の上面のどの位置に接触してもよいので、基板１１１に型１４３を押し当てる際に水平方向の位置合わせを不要とすることができる。
【００７５】
本実施例の作製方法によって作製された構造体の例を図７に示す。
【００７６】
図７は基板１１１に水平な基準面に対して上方向に傾斜した複数の可動櫛歯１７１、１７２を有するＡＶＣを用いた振動構造体である。可動櫛歯１７１と固定櫛歯１７３の間に例えばパルスや正弦波などの波形で電圧が変化する電圧信号源１７５を接続することにより振動板１７７を振動させることが可能である。
【００７７】
（第２の実施例）
第１の実施例において、工程の一部分を変えることにより、複数の被加工部を異なる曲げ角度で加工することが可能である。本実施例ではその方法を２通り説明する。
【００７８】
１つ目の方法は、被加工部の突出部１０３、１０４を被加工部１０１、１０２の曲げ加工の基準点からそれぞれ異なる距離の位置に設ける方法である。
【００７９】
実施例１における構造体の作製方法において、工程（ｆ）あるいは（ｈ１）でマスク層１２０を形成する領域を変えることにより、工程（ｇ）あるいは（ｉ１）で貫通口１２１を形成する領域を変えることによって作製可能である。
【００８０】
なお、支持層１１４の下面及び被加工部の突出部１０３、１０４に型１３４を押し当てたときの様子は図２（ｂ）のようになる。
【００８１】
２つ目の方法は、長さの異なる被加工部の突出部１０３、１０４を形成する方法である。その方法を以下に示す。
【００８２】
まず、図８（ａ２）及び（ｂ２）のように、被加工部の突出部１０３、１０４を形成すべき長さと位置に合わせた位置にマスク層１５１を形成し、支持層１１４に凹部１５２を形成する。凹部１５２の深さは、支持層１１４の厚さから形成すべき被加工部の突出部１０３あるいは１０４の長さを差し引いた長さに合わせる。図８（ｂ２）では、被加工部の突出部１０３の長さが支持層１１４の厚さと同じ長さに、被加工部の突出部１０４の長さが支持層１１４の厚さよりも短い長さになるように凹部１５２が形成されている。凹部１５２を形成する方法については第１の実施例の（ｂ）で行ったデバイス層の凹部形成の工程と同様にして形成することが可能である。
【００８３】
次に、デバイス層１１２、絶縁層１１３を加工することにより傾ける前の被加工部１０１、１０２を形成する。デバイス層１１２、絶縁層１１３の加工については第１の実施例の（ａ）〜（ｅ）の工程と同様にして行うことが可能である。
【００８４】
次に、図８（ｃ２）及び（ｄ２）のように、支持層１１４の下面にマスク層１５３を形成し、貫通口１２１を形成する。貫通口１２１を形成する方法については第１の実施例の（ｇ）の工程と同様にして形成することが可能である。
【００８５】
以降の型１３４を作る工程、被加工部１２０、１２１に仰角をつける工程、被加工部の突出部１０３、１０４を除去する工程についてはそれぞれ第１の実施例の（ｈ）〜（ｌ）の工程と同様にして行うことが可能である。なお、支持層１１４の下面及び被加工部の突出部１０３、１０４に型１３４を押し当てたときの様子は図３（ｂ）のようになる。
【００８６】
また、図８（ａ２）〜（ｄ２）に示した工程のかわりに、図９（ａ３）〜（ｄ３）に示すような工程によっても長さの異なる被加工部の突出部１０３、１０４を形成することが可能である。
【００８７】
まず、図９（ａ３）及び（ｂ３）のように、基板１１１にマスク層１６１を形成し、支持層１１４に凹部１６２を形成する。凹部１６２の深さは、支持層１１４の厚さから形成すべき被加工部の突出部１０３あるいは１０４の長さを差し引いた長さに合わせる。
【００８８】
次に、デバイス層１１２、絶縁層１１３を加工することにより傾ける前の被加工部１０１、１０２を形成する。
【００８９】
次に、図９（ｃ３）及び（ｄ３）のように、マスク層１６３を形成し、支持層１１４に貫通口１２１を形成する。
【００９０】
（第３の実施例）
本実施例では、基板の主面と平行な面に対して上下両側の面外方向にわたって各々異なる角度を有する被加工部を有する構造体の作製方法を説明する。
【００９１】
本実施例の構造体の作製方法を表す工程図を図１０（ａ）〜（ｏ）に示す。
【００９２】
図１０中の番号（ａ）〜（ｏ）は、工程（ａ）〜（ｏ）に対応する。
【００９３】
まず、以下の（ａ）〜（ｊ）の工程により、傾ける前の被加工部２０１、２０２と被加工部の突出部２０３、２０４を形成する。
【００９４】
（ａ）基板２１１のデバイス層２１２の表面にマスク層２１５を形成する。
基板２１１は第１の実施例で用いた基板１１１と同じ３層構造（デバイス層２１２、絶縁層２１３、支持層２１４）の基板であり、例えばＳＯＩ基板などを用いることが可能である。
【００９５】
（ｂ）デバイス層２１２に凹部２１６を形成する。
凹部２１６の深さはデバイス層２１２の厚さよりも小さくする。
【００９６】
（ｃ）デバイス層２１２の表面に、絶縁層２１７を形成する。
絶縁層２１７を形成する方法としては、例えば二酸化シリコンなどの絶縁材料を蒸着することにより形成することが可能である。
【００９７】
（ｄ）絶縁層２１７の上面にマスク層２１８を形成する。
【００９８】
（ｅ）絶縁層２１７に貫通口２１９を形成する。
貫通口２１９を形成する方法としては、例えば絶縁層２１７が二酸化シリコンからなる場合、フッ化水素酸や四フッ化炭素などのような二酸化シリコンを選択的にエッチングすることが可能な、エッチャントあるいはエッチングガスを用いて絶縁層２１７のみをエッチングする方法を用いることが可能である。
【００９９】
（ｆ）絶縁層２１７をマスクとしてデバイス層２１２に貫通口２２０を形成する。
【０１００】
（ｇ）基板２１１の絶縁層２１３に貫通口２２１を形成する。
【０１０１】
（ｈ）絶縁層２１７の上面に基板２３１を接合する。
基板２３１は、３層からなる基板２１１の支持層２１４と同じ基板である。例えば、基板２１１としてＳＯＩ基板を用いた場合、基板２３１は単結晶シリコンからなる基板を用いることが可能である。
また、基板２３１として単結晶シリコン基板を用いた場合、接合の方法として陽極接合を用いることが可能である。
【０１０２】
（ｉ）基板２３１の上面にマスク層２３２を、基板２１１の支持層２１４の下面にマスク層２２２を形成する。
【０１０３】
（ｊ）基板２３１に貫通口２３３を、支持層２１４に貫通口２２３を形成する。
【０１０４】
次に、以下の（ｋ）及び（ｌ）の工程により、被加工部２０１、２０２を傾斜させる型２４４、２４５を作製する（すなわち、型は２個作製する）。
【０１０５】
（ｋ）基板２４１にマスク層２４２を形成する。
【０１０６】
（ｌ）基板２４１の上面に突出部２４３を形成する。
【０１０７】
最後に、以下の（ｍ）〜（ｏ）の工程により、被加工部２０１、２０２に角度をつけ、その後被加工部の突出部２０３、２０４を除去する。
【０１０８】
（ｍ）基板２１１のデバイス層２１２の凹部２１６を加熱し、基板２１１の支持層２１４の下面及び被加工部の突出部２０３に型２４４を押し当てる。同時に、基板２３１の上面及び被加工部の突出部２０４にも型２４５を上下逆にして押し当てる。これにより、凹部２１６を塑性変形させる。
【０１０９】
加熱する温度や方法としては、第１の実施例の工程（ｊ）と略同一であるので、説明は省略する。
【０１１０】
尚、本実施例では２個の型を用いて支持層２１４と基板２３１の両方の側から同時に塑性変形させているが、１個の型を用いて片側ずつ塑性変形させることも可能である。
【０１１１】
（ｎ）冷却した後、型２４４、２４５を外す。
【０１１２】
（ｏ）絶縁層２１３、２１７のうち、絶縁層２２４、２３４以外の部分を除去する。
被加工部の突出部２０３、２０４はそれぞれ絶縁層２１３、２１７のみを介して被加工部２０１、２０２に固定されているので、この工程により、被加工部の突出部２０３、２０４は絶縁層２１３、２１７と共に除去される。
【０１１３】
絶縁層２１３、２１７を除去する方法としては、第１の実施例の工程（ｌ）と略同一であるので、説明は省略する。
【０１１４】
上記の作製方法によって作製された構造体の例を図１１に示す（構造を見やすくするために、基板２３１及び絶縁層２１７を破線Ｆ１−Ｆ２を通る鉛直面で切断した図を示す）。
【０１１５】
図１１は、基板２１１の主面に水平な面に対して上下両方の方向に傾斜した複数の櫛歯２５１、２５３を有するＡＶＣである。本発明により、このような複雑な形状の構造体も高精度な位置合わせ技術を要することなく作製することが可能である。
【０１１６】
本実施例で示した作製方法により、前記発明の効果及び第１及び第２の実施例で述べた効果に加えて以下のような効果を得ることが可能となる。
【０１１７】
傾斜構造部を構造体の基板に水平な基準面に対して上下の両方向に傾けることが可能となり、仰角の設計自由度をさらに広げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明における構造体の作製方法の概要を示す工程図
【図２】本発明における構造体の作製方法の概要を示す工程図
【図３】本発明における構造体の作製方法の概要を示す工程図
【図４】本発明における構造体の作製方法の概要を示す工程図
【図５】本発明の第１の実施例における構造体の作製方法を表す工程図
【図６】本発明の第１の実施例における構造体の別の作製方法を示す部分的な工程図
【図７】本発明の第１の実施例における構造体の作製方法によって作製された構造体の一例を示す図
【図８】本発明の第２の実施例における構造体の作製方法を示す部分的な工程図
【図９】本発明の第２の実施例における構造体の別の作製方法を示す部分的な工程図
【図１０】本発明の第３の実施例における構造体の作製方法を示す工程図
【図１１】本発明の第３の実施例における構造体の作製方法によって作製された構造体の一例を示す図
【図１２】従来技術の特許文献３の構造体の作製方法を用いた場合における、被加工部の曲げ角度の制御に関わる部分の概略図
【図１３】本発明の構造体の作製方法を用いた場合における、被加工部の曲げ角度の制御に関わる部分の概略図
【図１４】ＡＶＣの一例を示す図
【図１５】従来技術の特許文献１におけるＡＶＣを示す図
【図１６】従来技術の特許文献２におけるＡＶＣ及び作製方法の概略を示す図
【図１７】従来技術の特許文献３におけるＡＶＣ及び作製方法の概略を示す図
【符号の説明】
【０１１９】
００１、０１１ 構造体
００２、０１２、１１１、１３１、２１１、２３１、２４１ 基板
００３、０１３、１０１、１０２、２０１、２０２ 被加工部
００４、０１４、１０３、１０４、２０３、２０４ 被加工部の突出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＭＥＭＳ技術によって作製されるセンサやアクチュエータなどに用いられる櫛歯構造に代表される梁状構造を有する構造体の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
垂直櫛歯構造体（ＶＣ）とは、櫛歯構造体の１対の櫛歯構造部が互いに噛み合うように配置され、いずれか片方の櫛歯構造部が面外方向に変位可能であるように弾性体によって支持されている構造体である。（ＶＣ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃｏｍｂ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）このような構造体は、ＭＥＭＳと呼ばれる半導体加工を応用した微細加工技術を用いることにより、例えば１本の櫛歯の幅が５μｍ程度であるような非常に微細な構造体として作製されることが可能である。（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）
ＭＥＭＳによって作製された垂直櫛歯構造体は、例えば光路変換用のマイクロミラーや無線通信機器用の可変コンデンサなどにおいて採用されている。具体的な一例としては、微小な振動構造体を静電気力で駆動させる静電櫛歯アクチュエータの電極部として用いることが可能である。
【０００３】
垂直櫛歯構造体を用いた静電櫛歯アクチュエータにおいては、櫛歯構造体を初期位置から変位させるために大きな駆動力を発生させる必要がある。そのために、駆動力を増大させることが可能な櫛歯構造体として、角度付櫛歯構造体（ＡＶＣ）とその作製方法が公開されている（特許文献１、２、３参照）。（ＡＶＣ：Ａｎｇｕｌａｒ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃｏｍｂ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）
ＡＶＣの構造例を、図１４を用いて以下に説明する。
【０００４】
ＡＶＣにおいて、櫛歯構造体３００の１対の櫛歯構造部３０１、３０２は、上面からみると図１４（ａ）のように互いに噛み合うように配置されている。一方、側面から見ると、図１４（ｂ）のようにいずれか一方の櫛歯構造部（ここでは櫛歯構造部３０２）がもう片方の櫛歯構造部（ここでは櫛歯構造部３０１）の存在する平面の外（面外）に傾いた状態で配置されている。櫛歯構造部３０１、３０２の間に電圧を印加すると、傾いた櫛歯構造部３０２は静電気力により櫛歯構造部３０１に引き寄せられ、図１４（ｃ）のようにねじりバネ３０３を中心とした回転方向に変位する。
【０００５】
ＡＶＣの作製方法としては、以下のような作製方法が公開されている。
１．櫛歯構造体の櫛歯構造部に切り欠き部を形成し、切り欠き部に樹脂を充填した後に、型を押し当てて櫛歯構造部を折り曲げ、樹脂を硬化させて折り曲げられた切り欠き部を固定する方法（特許文献１）。
２．室温よりも高温の環境下で櫛歯構造部上に樹脂部を形成した後に室温まで冷却することにより、樹脂と櫛歯構造部の材料との熱収縮差による張力で櫛歯を曲げる方法（特許文献２）
３．高温下において可塑性を示す弾性材料（例えば単結晶シリコンなど）を用いて作製した櫛歯構造体を、高温下で型を押し当てることにより塑性変形させる方法（特許文献３）。
【０００６】
上記１の作製方法の概要を図１５を用いて簡単に説明する。
【０００７】
上記１のＡＶＣは図１５（ａ）のような構成となっている。ＡＶＣ３１０は図１５（ｂ）のように櫛歯構造部３１１の支持基板３１２の一部に切り欠き３１３を有している。
【０００８】
櫛歯構造部３１１を傾斜させる方法を以下に示す。支持基板３１２を、斜面を有する型３１４に押し当て、切り欠き３１３の部分で支持基板３１２を櫛歯構造部３１１と一緒に折り曲げることにより、櫛歯構造部３１１を傾斜させる。切り欠きに３１３には、例えば樹脂などからなる補強部材３１５が詰められており、これにより折り曲げられた部分が補強されている。
【０００９】
上記２の作製方法の概要を図１６を用いて簡単に説明する。
【００１０】
上記２のＡＶＣは図１６（ａ）のような構成となっている。ＡＶＣ３２０は櫛歯構造部３２１がヒンジ３２２を介して支持部３２３に連結された構造を有している。ヒンジ３２２は、加熱によって硬化する樹脂材料からなる。
【００１１】
櫛歯構造部３２１を傾斜させる方法を図１６（ｂ）及び（ｃ）に示す。まず、図１６（ｂ）のように櫛歯構造部３２１と支持部３２３の間に前記の樹脂材料からなるヒンジ３２２を形成する。次にヒンジ３２２を加熱して硬化させると、ヒンジは硬化に伴い収縮し、櫛歯構造部３２１の上面を支持部３２３の方向に引っ張る。このような樹脂材料の収縮硬化により、櫛歯構造部３２１は図１６（ｃ）のように傾斜した状態で固定される。
【００１２】
上記３の作製方法の概要を図１７を用いて簡単に説明する。
【００１３】
上記３のＡＶＣは図１７（ａ）のような構成となっている。ＡＶＣ３３０は、ねじりバネ３３２に軸支され回転方向に振動可能な振動板３３３の片側に櫛歯構造部３３１を有している。また、このねじりバネ３３２は単結晶シリコンなどのような、加熱することにより塑性変形させることが可能な材料からなる。
【００１４】
櫛歯構造部３３１を傾斜させる方法を図１７（ｂ）及び（ｃ）に示す。
【００１５】
図１７（ｂ）のように、ピラー３３４を有する型３３５を、ピラー３３４が振動板３３３の櫛歯構造部３１１を有する側と反対側の上面に接触するように、図中直線矢印の方向に押し当てて加熱する。これにより、振動板３３３は図中曲線矢印方向に回転し、ねじりバネ３３２は振動板３３３の回転角度を保つような形状に塑性変形する。その後冷却して型３３５を外すと、図１７（ｃ）のように振動板３３３は傾いたままとなり、振動板３３３の側面に形成された櫛歯構造部３３１も振動板３３３と一緒に傾斜した状態を保っている。
【特許文献１】日本国特許 特開２００４−２１９８３９号公報
【特許文献２】米国特許 第７０８５１２２号公報
【特許文献３】米国特許 第７０８９６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
基板の主面と平行な面に対して角度を有する構造部を有する構造体においては、角度を有する構造部が設計された角度に対して精度良く一致して傾斜するように作製されることが望ましい。
【００１７】
しかし、特許文献１、２の作製方法では、櫛歯構造部の曲げ角度が、補強部材やヒンジの材料である樹脂材料の密度や量、さらには硬化温度や雰囲気などの環境条件に依存するため曲げ角度の制御が難しい。また、樹脂材料は櫛歯構造部の主材料であるシリコンと比較して熱膨張係数や吸湿量が大きいので、作製後の櫛歯構造部の曲げ角度が温度や湿度等の外部環境によって変化しやすい。
【００１８】
また、特許文献３の作製方法では、ピラーを振動板に当接させる際に、設計した位置とズレが生じる可能性が高く、ズレが生じた場合には所望の角度を得ることが難しい。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、傾斜させたい構造部を任意の角度に曲げることができ、かつ、その曲げ角度も幾何的な条件で決定できる、曲げ角度の制御が容易な構造体の作製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、基板と、該基板の主面と平行な面に対して角度を有する構造部を有する構造の作製方法であって、前記構造部の塑性変形を行う被加工部に、前記基板の主面と平行な面に対して交差する方向に突出した突出部を設ける工程と、前記被加工部の突出部に力を加えることで、前記被加工部を塑性変形させる工程とを含む構造体の作製方法によって上記課題を解決する。
【００２１】
（作用）
本発明によれば、従来技術である特許文献３の方法と比較したときに、被加工部の曲げ角度の制御において次のような利点がある。
【００２２】
特許文献３の方法を用いた場合と本発明を用いた場合の各々における被加工部の曲げ角度の制御に関わる部分の概略を図に示して説明する。
【００２３】
特許文献３の方法を用いた場合における被加工部の曲げ角度の制御に関わる部分の概略図を図１２に示す。点線で描かれた図形は、被加工部４０１が図中曲線矢印方向に曲げ変形を起こす直前における被加工部４０１及びピラー４０２の位置を表す。特許文献３の方法を用いて本願の被加工部４０１を曲げる際に、ピラー４０２を図中直線矢印方向に押し上げる量をｄとする。また、被加工部４０１が曲がる基点Ｐの位置から、被加工部４０１が曲がる前のピラー４０２と被加工部４０１とが接触する点Ｑまでの長さをｓとする。すると図１２より、式（１）のような被加工部４０１の曲げ角度θを決定する式が成立する。
【００２４】
【数１】
【００２５】
ピラー４０２を押し上げる量ｄの精度は、被加工部４０１を有する構造体とピラー４０２を有する型との突き当て部分における形状の加工精度に依存する。一方、基点Ｐから点Ｑまでの距離は、前記の構造体と前記型との間の位置合わせ（アライメント）の精度に依存する。よって、式（１）より、被加工部４０１の曲げ角度θの精度は、前記構造体及び前記型の形状の加工精度と、前記構造体と前記型との間の位置合わせ（アライメント）の精度に依存することがわかる。
【００２６】
一方、本発明の方法を用いた場合における被加工部の曲げ角度の制御に関わる部分の概略図を図１３に示す。点線で描かれた図形は、被加工部４１１が図中曲線矢印方向に曲げ変形を起こす直前における被加工部４１１及び被加工部の突出部４１２の位置を表す。本発明の方法を用いて本願の被加工部４１１を曲げる際に被加工部の突出部４１２を図中直線矢印方向に押し上げる量をｄとする。また、被加工部４１１が曲がる基点Ｐから被加工部の突出部４１２の根元にあたる点Ｒまでの距離をｒとし、被加工部の突出部４１２の長さをＬとする。すると図１３より、式（２）のような被加工部４１１の曲げ角度θとｄ、ｒ、Ｌとの間の関係式が成立する。
【００２７】
【数２】
【００２８】
被加工部の突出部４１２を押し上げる量ｄ及び基点Ｐから点Ｒまでの距離ｒ、被加工部の突出部４１２の長さＬの精度は、被加工部４１１及び被加工部の突出部４１２を有する構造体と型の形状の加工精度に依存する。よって、式（２）より、被加工部４１１の曲げ角度θの精度は、前記構造体及び前記型の形状の加工精度に依存することがわかる。
【００２９】
一般に、圧力を加えて構造体に型を押し当てながら構造体と型との間の位置合わせ（アライメント）を行うと、その位置合わせの精度は構造体や型の加工精度と比較して低くなる。特許文献３の方法を用いた場合には、構造体と型との間の位置合わせの精度が被加工部の曲げ角度θの精度に支配的な影響を及ぼす。一方、本発明の方法を用いた場合には、構造体と型との間の位置合わせの精度は被加工部の曲げ角度θの精度に影響を及ぼさない。
【００３０】
以上のことから、本発明の方法を用いた場合、特許文献３の方法を用いた場合と比較して被加工部の曲げ角度θの精度を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明における、基板の主面と平行な面に対して角度を有する構造部を有する構造体の作製方法では、傾斜させるべき構造部（被加工部）に突出部が設けられている。
【００３２】
そのため、被加工部の所望の位置に力を加えることが可能となる。
【００３３】
また、被加工部を曲げる際に樹脂等を用いていないため、樹脂の密度や量、又は、温度や湿度等の外部環境から受ける影響を少なくすることが可能となる。
【００３４】
以上のことから、曲げ角度を設定する際に、幾何的な条件によって被加工部を所望の角度に精度よく作製することが可能となる。
【００３５】
本発明を実施することにより、被加工部を所望の角度に高精度に形成することが可能となり、例えばＡＶＣなどのような構造体を作製する際に、櫛歯の角度を従来よりも高精度に制御して作製することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明における基板の主面と平行な面に対して角度を有する構造部を有する構造体の作製方法の概要を図１（ａ）及び（ｂ）を用いて以下に説明する。
【００３７】
本発明における基板の主面と平行な面に対して角度を有する構造部を有する構造体の作製方法は、主に以下の（ａ）及び（ｂ）の２つの工程からなる。
【００３８】
（ａ）基板００２を加工し構造体００１を作製する。
【００３９】
この際、基板００２の主面に平行な面（図１中のＡ１−Ａ２の一点鎖線）の外に傾けるべき構造部（以下、被加工部）００３に、基板００２の主面に平行な面と交差する方向に突出した被加工部の突出部００４を設ける。ここで、基板００２の主面とは、基板００２のうち主に加工を施される面のことをさす。
【００４０】
また、被加工部００３を塑性変形させ易いように、塑性変形の基点としたい位置に加工を施してもよい。例えば凹部００５を設ける等して、その部分の強度が周りよりも弱くなるような加工を施しても良い。
【００４１】
（ｂ）被加工部００３に設けられた被加工部の突出部００４に力を加えることにより、被加工部００３を塑性変形させる。
力の加え方は、被加工部００３を基板００２の主面に平行な面（図１中のＡ１−Ａ２の一点鎖線）の外に傾けることができれば、特に制約はない。例えば、被加工部の突出部００４を押し上げるようにしてもよいし、引っ張るようにしてもよい。あるいは、被加工部の突出部００４を押し広げるようにしてもよいし、押し狭めるようにしてもよい。被加工部の突出部００４に力を加え、被加工部００３を塑性変形できれば、前記の方法に限らずどのような方法を用いてもよい。
【００４２】
また、被加工部００３を塑性変形させ易いように、被加工部００３の一部、又は、全体を加熱してもよい。加熱するタイミングは、被加工部００３を変形させる前でもよいし、被加工部００３を変形させている途中でもよい。
【００４３】
本工程において、力を加える手段に型００６を用いて押し上げる場合、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、被加工部の突出部００４を塑性変形の基点からの位置を変えて設けることで被加工部００３の角度を変えることができる。あるいは、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、被加工部の突出部００４の長さを変えても同様に被加工部００３の角度を変えることができる。
【００４４】
上記の例では構造体の可動部００７から張り出した被加工部００３の加工例を示した。
【００４５】
図４（ａ）及び（ｂ）のように、構造体０１１の支持部０１７から張り出した被加工部０１３も、被加工部の突出部０１４を設けることにより、上記の例と同様にして加工することが可能である。
【００４６】
上記の作製方法の具体的な実施例を以下に示す。
【００４７】
（第１の実施例）
本実施例では、基板の主面と平行な平面に対して面外方向に角度を有する傾斜構造部を有する構造体の作製方法の例を説明する。ただし、作製方法はこれに限られるものではない。
【００４８】
本実施例の構造体の作製方法を表す工程図を図５に示す。図５中の番号（ａ）〜（ｉ）は、工程（ａ）〜（ｉ）に対応している。
【００４９】
まず、以下の（ａ）〜（ｉ）の工程により、被加工部１０１、１０２と被加工部の突出部１０３、１０４を形成する。
【００５０】
（ａ）基板１１１のデバイス層１１２の表面にマスク層１１５を形成する。
基板１１１は、２つの層の間に絶縁材料からなる層が挟まれた構造を有しており、本明細書ではこれらの層を上から順にデバイス層、絶縁層、支持層と呼ぶことにする。基板１１１としては、例えば単結晶シリコンからなる２つの層（デバイス層１１２、支持層１１４）の間に二酸化シリコンからなる絶縁層１１３が挟まれた構造を有するＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いることが可能である。
【００５１】
（ｂ）デバイス層１１２に凹部１１６を形成する。
このとき、凹部１１６の深さ方向の長さはデバイス層１１２の厚さよりも小さくなるようにする。
【００５２】
凹部１１６の形成方法としては、例えば反応性イオンエッチングなどの垂直エッチング技術を用いるのが好適である。凹部１１６の深さはエッチング時間の長さで制御することが可能である。
【００５３】
（ｃ）デバイス層１１２の表面に、マスク層１１７を形成する。
【００５４】
（ｄ）デバイス層１１２に貫通口１１８を形成する。
貫通口１１８の形成方法としては、凹部１１６の形成方法と同じく、例えば反応性イオンエッチングなどの垂直エッチング技術を用いるのが好適である。反応性イオンエッチングを用いた場合、エッチングガスとして基板１１１の絶縁層１１３とは反応しにくいガスを用いることにより、貫通口１１８を確実に形成することが可能である。
【００５５】
（ｅ）デバイス層１１２をマスクとして絶縁層１１３に貫通口１１９を形成する。
例えば基板１１１としてＳＯＩ基板を用いた場合、フッ化水素酸や四フッ化炭素ガスなどのような二酸化シリコンを選択的にエッチングすることが可能なエッチャントあるいはエッチングガスを用いることで絶縁層１１３のみをエッチングすることが可能である。
【００５６】
（ｆ）支持層１１４の下面にマスク層１２０を形成する。
【００５７】
（ｇ）支持層１１４に貫通口１２１を形成する。
【００５８】
次に、以下の（ｈ）及び（ｉ）の工程により、別の基板１３１を用いて被加工部１０１、１０２を傾斜させる型１３４を作製する。
【００５９】
型１３４は、基板１１１に押し当てることや加熱することを考えると、基板１１１と同程度あるいはそれ以上の剛性を有し、熱膨張係数が基板１１１のデバイス層１１２の材料に近い材料であれば良いと考えられる。
【００６０】
また、基板１１１がＳＯＩ基板である場合、基板１３１の材料はデバイス層１１２と同じシリコンとするのが良いと考えられる。
【００６１】
（ｈ）基板１３１の上面にマスク層１３２を形成する。
【００６２】
（ｉ）基板１３１の上面に型の凸部１３３を形成する。
型の凸部１３３の形成方法としては、例えば反応性イオンエッチングなどのエッチング技術を用いて、基板１３１の上面のうち、型の凸部１３３の周囲の部分をエッチングすることにより形成することが可能である。
【００６３】
最後に、以下の（ｊ）〜（ｌ）の工程により、被加工部１０１、１０２に仰角をつけ、その後、被加工部の突出部１０３、１０４を除去する。
【００６４】
（ｊ）デバイス層１１２の凹部１１６を加熱し、支持層１１４の下面及び被加工部の突出部１０３、１０４に型１３４を押し当てることにより凹部１１６を塑性変形させる。
加熱する温度は、例えば基板１１１としてＳＯＩ基板を用いた場合にはシリコンを塑性変形させるために必要な６００℃以上に設定するのが好適である。加熱する方法としては、例えば凹部１１６の周辺を通るような電流路に電流を流すことで発生するジュール熱により凹部１１６とその周辺を局所的に加熱する方法を用いることが可能である。電流路としては融点が十分に高い導体薄膜などを適当な絶縁膜を介して蒸着したものを用いる、あるいはデバイス層１１２が導電性を有する場合はデバイス層１１２そのものを電流路として用いることが可能である。
【００６５】
また、基板１１１と型１３４を接合した後に適切な加熱炉を用いて基板１１１及び型１３４の全体を加熱することによりデバイス層１１２の凹部１１６を加熱することも可能である。基板１１１と型１３４を接合する手段としては、例えば基板１１１としてＳＯＩ基板を用いた場合、型１３４の上面に二酸化シリコンの層を形成し、陽極接合により基板１１１の下面と型１３４の上面とを接合することが可能である。
【００６６】
（ｋ）冷却した後、型１３４を外す。
【００６７】
（ｌ）絶縁層１１３のうち、絶縁層１２６以外の部分を除去する。
被加工部の突出部１０３、１０４は絶縁層１１３のみを介して被加工部１０１、１０２に固定されているので、この工程により被加工部の突出部１０３、１０４は絶縁層１１３と共に除去される。
【００６８】
絶縁層１１３を除去する方法としては、例えば基板１１１としてＳＯＩ基板を用いた場合、フッ化水素酸や四フッ化炭素などのような二酸化シリコンを選択的かつ等方的にエッチングすることが可能な、エッチャントあるいはエッチングガスを用いて絶縁層１１３のみをエッチングする方法を用いることが可能である。このとき、エッチングの時間を調節することにより、絶縁層１２６の部分を残し、かつ被加工部の突出部１０３、１０４の近傍の絶縁層１１３を除去することが可能である。
【００６９】
さらに、工程（ｊ）にて基板１１１と型１３４とを二酸化シリコン層を介した陽極接合で接合した場合、工程（ｋ）の型を外す工程と工程（ｌ）の絶縁層１１３を除去する工程は同時に行うことが可能である。
【００７０】
また、被加工部の突出部を押し上げるときに用いる型として、一様に平坦な面を有する基板を用いることも可能である。その作製方法の例を図６に示す。
【００７１】
本作製方法は、以下の工程（ａ１）〜（ｌ１）からなり、図６中の番号（ａ１）〜（ｌ１）は、工程（ａ１）〜（ｌ１）に対応する。
（ａ１）支持層１１４の下面にマスク層１４１を形成する。
（ｂ１）支持層１１４の下面に凹部１４２を形成する。
【００７２】
工程（ｃ１）〜（ｇ１）は、前記の工程（ａ）〜（ｅ）と同一であるので説明は省略する。
（ｈ１）支持層１１４の下面にマスク層１２０を形成する。
（ｉ１）支持層１１４に貫通口１２１を形成する。
【００７３】
工程（ｊ１）〜（ｌ１）は、前記の工程（ｊ）〜（ｌ）と略同一であるので、説明は省略する。
【００７４】
このような作製方法を用いると、被加工部の突出部１０３、１０４が型１４３の上面のどの位置に接触してもよいので、基板１１１に型１４３を押し当てる際に水平方向の位置合わせを不要とすることができる。
【００７５】
本実施例の作製方法によって作製された構造体の例を図７に示す。
【００７６】
図７は基板１１１に水平な基準面に対して上方向に傾斜した複数の可動櫛歯１７１、１７２を有するＡＶＣを用いた振動構造体である。可動櫛歯１７１と固定櫛歯１７３の間に例えばパルスや正弦波などの波形で電圧が変化する電圧信号源１７５を接続することにより振動板１７７を振動させることが可能である。
【００７７】
（第２の実施例）
第１の実施例において、工程の一部分を変えることにより、複数の被加工部を異なる曲げ角度で加工することが可能である。本実施例ではその方法を２通り説明する。
【００７８】
１つ目の方法は、被加工部の突出部１０３、１０４を被加工部１０１、１０２の曲げ加工の基準点からそれぞれ異なる距離の位置に設ける方法である。
【００７９】
実施例１における構造体の作製方法において、工程（ｆ）あるいは（ｈ１）でマスク層１２０を形成する領域を変えることにより、工程（ｇ）あるいは（ｉ１）で貫通口１２１を形成する領域を変えることによって作製可能である。
【００８０】
なお、支持層１１４の下面及び被加工部の突出部１０３、１０４に型１３４を押し当てたときの様子は図２（ｂ）のようになる。
【００８１】
２つ目の方法は、長さの異なる被加工部の突出部１０３、１０４を形成する方法である。その方法を以下に示す。
【００８２】
まず、図８（ａ２）及び（ｂ２）のように、被加工部の突出部１０３、１０４を形成すべき長さと位置に合わせた位置にマスク層１５１を形成し、支持層１１４に凹部１５２を形成する。凹部１５２の深さは、支持層１１４の厚さから形成すべき被加工部の突出部１０３あるいは１０４の長さを差し引いた長さに合わせる。図８（ｂ２）では、被加工部の突出部１０３の長さが支持層１１４の厚さと同じ長さに、被加工部の突出部１０４の長さが支持層１１４の厚さよりも短い長さになるように凹部１５２が形成されている。凹部１５２を形成する方法については第１の実施例の（ｂ）で行ったデバイス層の凹部形成の工程と同様にして形成することが可能である。
【００８３】
次に、デバイス層１１２、絶縁層１１３を加工することにより傾ける前の被加工部１０１、１０２を形成する。デバイス層１１２、絶縁層１１３の加工については第１の実施例の（ａ）〜（ｅ）の工程と同様にして行うことが可能である。
【００８４】
次に、図８（ｃ２）及び（ｄ２）のように、支持層１１４の下面にマスク層１５３を形成し、貫通口１２１を形成する。貫通口１２１を形成する方法については第１の実施例の（ｇ）の工程と同様にして形成することが可能である。
【００８５】
以降の型１３４を作る工程、被加工部１２０、１２１に仰角をつける工程、被加工部の突出部１０３、１０４を除去する工程についてはそれぞれ第１の実施例の（ｈ）〜（ｌ）の工程と同様にして行うことが可能である。なお、支持層１１４の下面及び被加工部の突出部１０３、１０４に型１３４を押し当てたときの様子は図３（ｂ）のようになる。
【００８６】
また、図８（ａ２）〜（ｄ２）に示した工程のかわりに、図９（ａ３）〜（ｄ３）に示すような工程によっても長さの異なる被加工部の突出部１０３、１０４を形成することが可能である。
【００８７】
まず、図９（ａ３）及び（ｂ３）のように、基板１１１にマスク層１６１を形成し、支持層１１４に凹部１６２を形成する。凹部１６２の深さは、支持層１１４の厚さから形成すべき被加工部の突出部１０３あるいは１０４の長さを差し引いた長さに合わせる。
【００８８】
次に、デバイス層１１２、絶縁層１１３を加工することにより傾ける前の被加工部１０１、１０２を形成する。
【００８９】
次に、図９（ｃ３）及び（ｄ３）のように、マスク層１６３を形成し、支持層１１４に貫通口１２１を形成する。
【００９０】
（第３の実施例）
本実施例では、基板の主面と平行な面に対して上下両側の面外方向にわたって各々異なる角度を有する被加工部を有する構造体の作製方法を説明する。
【００９１】
本実施例の構造体の作製方法を表す工程図を図１０（ａ）〜（ｏ）に示す。
【００９２】
図１０中の番号（ａ）〜（ｏ）は、工程（ａ）〜（ｏ）に対応する。
【００９３】
まず、以下の（ａ）〜（ｊ）の工程により、傾ける前の被加工部２０１、２０２と被加工部の突出部２０３、２０４を形成する。
【００９４】
（ａ）基板２１１のデバイス層２１２の表面にマスク層２１５を形成する。
基板２１１は第１の実施例で用いた基板１１１と同じ３層構造（デバイス層２１２、絶縁層２１３、支持層２１４）の基板であり、例えばＳＯＩ基板などを用いることが可能である。
【００９５】
（ｂ）デバイス層２１２に凹部２１６を形成する。
凹部２１６の深さはデバイス層２１２の厚さよりも小さくする。
【００９６】
（ｃ）デバイス層２１２の表面に、絶縁層２１７を形成する。
絶縁層２１７を形成する方法としては、例えば二酸化シリコンなどの絶縁材料を蒸着することにより形成することが可能である。
【００９７】
（ｄ）絶縁層２１７の上面にマスク層２１８を形成する。
【００９８】
（ｅ）絶縁層２１７に貫通口２１９を形成する。
貫通口２１９を形成する方法としては、例えば絶縁層２１７が二酸化シリコンからなる場合、フッ化水素酸や四フッ化炭素などのような二酸化シリコンを選択的にエッチングすることが可能な、エッチャントあるいはエッチングガスを用いて絶縁層２１７のみをエッチングする方法を用いることが可能である。
【００９９】
（ｆ）絶縁層２１７をマスクとしてデバイス層２１２に貫通口２２０を形成する。
【０１００】
（ｇ）基板２１１の絶縁層２１３に貫通口２２１を形成する。
【０１０１】
（ｈ）絶縁層２１７の上面に基板２３１を接合する。
基板２３１は、３層からなる基板２１１の支持層２１４と同じ基板である。例えば、基板２１１としてＳＯＩ基板を用いた場合、基板２３１は単結晶シリコンからなる基板を用いることが可能である。
また、基板２３１として単結晶シリコン基板を用いた場合、接合の方法として陽極接合を用いることが可能である。
【０１０２】
（ｉ）基板２３１の上面にマスク層２３２を、基板２１１の支持層２１４の下面にマスク層２２２を形成する。
【０１０３】
（ｊ）基板２３１に貫通口２３３を、支持層２１４に貫通口２２３を形成する。
【０１０４】
次に、以下の（ｋ）及び（ｌ）の工程により、被加工部２０１、２０２を傾斜させる型２４４、２４５を作製する（すなわち、型は２個作製する）。
【０１０５】
（ｋ）基板２４１にマスク層２４２を形成する。
【０１０６】
（ｌ）基板２４１の上面に突出部２４３を形成する。
【０１０７】
最後に、以下の（ｍ）〜（ｏ）の工程により、被加工部２０１、２０２に角度をつけ、その後被加工部の突出部２０３、２０４を除去する。
【０１０８】
（ｍ）基板２１１のデバイス層２１２の凹部２１６を加熱し、基板２１１の支持層２１４の下面及び被加工部の突出部２０３に型２４４を押し当てる。同時に、基板２３１の上面及び被加工部の突出部２０４にも型２４５を上下逆にして押し当てる。これにより、凹部２１６を塑性変形させる。
【０１０９】
加熱する温度や方法としては、第１の実施例の工程（ｊ）と略同一であるので、説明は省略する。
【０１１０】
尚、本実施例では２個の型を用いて支持層２１４と基板２３１の両方の側から同時に塑性変形させているが、１個の型を用いて片側ずつ塑性変形させることも可能である。
【０１１１】
（ｎ）冷却した後、型２４４、２４５を外す。
【０１１２】
（ｏ）絶縁層２１３、２１７のうち、絶縁層２２４、２３４以外の部分を除去する。
被加工部の突出部２０３、２０４はそれぞれ絶縁層２１３、２１７のみを介して被加工部２０１、２０２に固定されているので、この工程により、被加工部の突出部２０３、２０４は絶縁層２１３、２１７と共に除去される。
【０１１３】
絶縁層２１３、２１７を除去する方法としては、第１の実施例の工程（ｌ）と略同一であるので、説明は省略する。
【０１１４】
上記の作製方法によって作製された構造体の例を図１１に示す（構造を見やすくするために、基板２３１及び絶縁層２１７を破線Ｆ１−Ｆ２を通る鉛直面で切断した図を示す）。
【０１１５】
図１１は、基板２１１の主面に水平な面に対して上下両方の方向に傾斜した複数の櫛歯２５１、２５３を有するＡＶＣである。本発明により、このような複雑な形状の構造体も高精度な位置合わせ技術を要することなく作製することが可能である。
【０１１６】
本実施例で示した作製方法により、前記発明の効果及び第１及び第２の実施例で述べた効果に加えて以下のような効果を得ることが可能となる。
【０１１７】
傾斜構造部を構造体の基板に水平な基準面に対して上下の両方向に傾けることが可能となり、仰角の設計自由度をさらに広げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明における構造体の作製方法の概要を示す工程図
【図２】本発明における構造体の作製方法の概要を示す工程図
【図３】本発明における構造体の作製方法の概要を示す工程図
【図４】本発明における構造体の作製方法の概要を示す工程図
【図５】本発明の第１の実施例における構造体の作製方法を表す工程図
【図６】本発明の第１の実施例における構造体の別の作製方法を示す部分的な工程図
【図７】本発明の第１の実施例における構造体の作製方法によって作製された構造体の一例を示す図
【図８】本発明の第２の実施例における構造体の作製方法を示す部分的な工程図
【図９】本発明の第２の実施例における構造体の別の作製方法を示す部分的な工程図
【図１０】本発明の第３の実施例における構造体の作製方法を示す工程図
【図１１】本発明の第３の実施例における構造体の作製方法によって作製された構造体の一例を示す図
【図１２】従来技術の特許文献３の構造体の作製方法を用いた場合における、被加工部の曲げ角度の制御に関わる部分の概略図
【図１３】本発明の構造体の作製方法を用いた場合における、被加工部の曲げ角度の制御に関わる部分の概略図
【図１４】ＡＶＣの一例を示す図
【図１５】従来技術の特許文献１におけるＡＶＣを示す図
【図１６】従来技術の特許文献２におけるＡＶＣ及び作製方法の概略を示す図
【図１７】従来技術の特許文献３におけるＡＶＣ及び作製方法の概略を示す図
【符号の説明】
【０１１９】
００１、０１１ 構造体
００２、０１２、１１１、１３１、２１１、２３１、２４１ 基板
００３、０１３、１０１、１０２、２０１、２０２ 被加工部
００４、０１４、１０３、１０４、２０３、２０４ 被加工部の突出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の主面と平行な面に対して角度を有する構造部とを有する構造体の作製方法であって、
前記構造部の塑性変形を行う被加工部に、前記基板の主面と平行な面に対して交差する方向に突出した突出部を設ける工程と、
前記被加工部の突出部に力を加えることで、前記被加工部を塑性変形させる工程とを含む
ことを特徴とする構造体の作製方法。
【請求項２】
前記構造体は１つの又は複数の前記被加工部を有しており、
塑性変形すべき前記被加工部に設けられた突出部は、前記基板の主面と平行な面に対して一方向側に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の構造体の作製方法。
【請求項３】
前記構造体は少なくとも２つの前記被加工部を有しており、
前記少なくとも２つの被加工部に設けられた突出部のうち１つは、前記基板の主面と平行な面に対して残りの前記突出部のうち少なくとも１つと反対方向側に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の構造体の作製方法。
【請求項４】
前記被加工部に凹部を設ける工程を含む
ことを特徴とする請求項１から３に記載の構造体の作製方法。
【請求項５】
前記構造体のうち少なくとも前記被加工部の一部を加熱する
工程を含むことを特徴とする請求項１から４に記載の構造体の作製方法。
【請求項６】
前記被加工部を塑性変形させる工程は、型を押し当てることにより前記被加工部の突出部に力を加える工程を含む
ことを特徴とする請求項１から５に記載の構造体の作製方法。
【請求項７】
前記被加工部の突出部は、傾けるべき構造部の角度に対応した位置に設けられる
ことを特徴とする請求項６に記載の構造体の作製方法。
【請求項８】
前記被加工部の突出部は、傾けるべき構造部の角度に対応した長さを有する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の構造体の作製方法。
【請求項１】
基板と、該基板の主面と平行な面に対して角度を有する構造部とを有する構造体の作製方法であって、
前記構造部の塑性変形を行う被加工部に、前記基板の主面と平行な面に対して交差する方向に突出した突出部を設ける工程と、
前記被加工部の突出部に力を加えることで、前記被加工部を塑性変形させる工程とを含む
ことを特徴とする構造体の作製方法。
【請求項２】
前記構造体は１つの又は複数の前記被加工部を有しており、
塑性変形すべき前記被加工部に設けられた突出部は、前記基板の主面と平行な面に対して一方向側に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の構造体の作製方法。
【請求項３】
前記構造体は少なくとも２つの前記被加工部を有しており、
前記少なくとも２つの被加工部に設けられた突出部のうち１つは、前記基板の主面と平行な面に対して残りの前記突出部のうち少なくとも１つと反対方向側に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の構造体の作製方法。
【請求項４】
前記被加工部に凹部を設ける工程を含む
ことを特徴とする請求項１から３に記載の構造体の作製方法。
【請求項５】
前記構造体のうち少なくとも前記被加工部の一部を加熱する
工程を含むことを特徴とする請求項１から４に記載の構造体の作製方法。
【請求項６】
前記被加工部を塑性変形させる工程は、型を押し当てることにより前記被加工部の突出部に力を加える工程を含む
ことを特徴とする請求項１から５に記載の構造体の作製方法。
【請求項７】
前記被加工部の突出部は、傾けるべき構造部の角度に対応した位置に設けられる
ことを特徴とする請求項６に記載の構造体の作製方法。
【請求項８】
前記被加工部の突出部は、傾けるべき構造部の角度に対応した長さを有する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の構造体の作製方法。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００８−２５４１１０（Ｐ２００８−２５４１１０Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９８２９４（Ｐ２００７−９８２９４）
【出願日】平成１９年４月４日（２００７．４．４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月４日（２００７．４．４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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