微细机械装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种微细机械装置及其制造方法。在使用高绝缘性基材的微细机械装置中获得有效的防粘连对策。邻接于第1凸部(105‑1)的周围而形成第2凸部(105‑2)，所述第2凸部(105‑2)具有比该第1凸部(105‑1)的上表面(105a)低的平坦的上表面(105b)。在形成该第2凸部(105‑2)之际的曝光时，在正性光刻胶(30)内产生衍射光发生干涉而相长的区域(SB)，由此在第1凸部(105‑1)的上表面(105a)以及第2凸部(105‑2)的上表面(105b)形成凹部(106)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种配备微细可动部的微细机械装置及其制造方法。
技术介绍
近年来，在开关或传感器中，使用通过机械性动作来发挥功能的微细机械装置的MEMS(MicroElectroMechanicalSystem(微电子机械系统))受到重视。MEMS已作为压力传感器或加速度传感器而加以使用，与LSI一起逐渐成为重要零件。MEMS具有立体结构，所述立体结构通过使用薄膜形成技术、光刻技术及各种蚀刻技术的微细加工而具备微细的可动结构体。例如，在静电电容式压力传感器中，如图8A所示，利用支承部403将由于压力而发生位移的微细的膜片(可动部)401以隔开的方式支承并配置在基板402上。在基板402与膜片401之间存在空隙404，在面向空隙404的各部位相对配置电极(未图示)，形成电容。如图8B所示，被测定介质的压力施加至膜片401的形成电容那一面的相反侧那一面，在该压力施加下，膜片401发生变形。上述电极间的距离对应于该变化而发生变化，电极间的电容对应于该变化而发生变化，成为传感器输出。若空隙404为真空，则该压力传感器可测量绝对压力。这种微细机械装置存在如下情况：变形后的可动部的一部分与基板接合，而可动部没有在由弹性力产生的反弹下复原(参考专利文献1、2、3、4、5、6)。该现象称为粘连或粘着等，在微细机械装置中是一个问题。例如，就像静电电容式隔膜真空计那样测量比大气压小的压力的压力传感器而言，由于在搬送、安装时或维护时会暴露在大气中，因此会频繁发生被施加测量范围以上的过大压力的状况。当如此被施加过大压力时，受压的膜片401会像图8C所示那样超过实际使用范围而较大程度地弯曲，导致膜片401的一部分接触到基板402(触底)。因膜片401的厚度以及变形区域的大小还有膜片401的材料等设计参数的不同，上述触底的状态不一样，但大多数情况下，触底会导致粘连的发生。当发生粘连时，即便去除压力，膜片401也不会复原而给出犹如施加有压力一样的输出，从而导致测定的错误。尤其是在隔膜真空计的情况下，由于基板与可动部之间维持为真空状态，因此存在更容易发生粘连的倾向。此外，我们知道，在膜片触底时，除了上述粘连现象以外，还会发生下述那样的由测量电压所引起的吸合现象。通常，当像静电电容式压力传感器那样对隔着某一距离平行相对的2块电极间施加电压时，会产生与距离的平方成反比的引力(由电压引发的引力)。因此，当在被施加压力时发生了变形的膜片靠近基板到极为接近的距离时，由于膜片与基板之间的距离极窄，因此由电压引发的引力较大，导致膜片被强力吸引而触底(吸合)。此处，刚一触底，电极间就发生短路，因此由电压引发的引力消失，使得膜片脱离基板。不过，刚脱离之后便再次被施加由电压引发的引力，因此膜片被强力吸引而再次触底。在电极间的距离极小的情况下，这种触底与脱离会反复发生。在静电电容式压力传感器的情况下，为了测量电容，必须施加电压，从而受到随之而来的由电压引发的引力的影响而产生吸合现象，结果，反复发生上述触底与脱离，导致传感器的输出与膜片所受到的压力无关地变得不稳定。该吸合现象在小型且电极间的距离较小、进而基材或电极上的接触部表面较为平滑的MEMS传感器中较为明显。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本专利特表平10-512675号公报【专利文献2】日本专利特开平11-340477号公报【专利文献3】日本专利特开2000-040830号公报【专利文献4】日本专利特开2000-196106号公报【专利文献5】日本专利特开2002-299640号公报【专利文献6】日本专利特开2007-078439号公报
技术实现思路
【专利技术要解决的问题】在以往的微细机械装置中，为了防止上述那样的由电压所引起的吸合现象和粘连现象，有在可动部或基板中的至少一方的相对的面上形成突起等微细结构而减少接触面积来抑制接触力。具体而言，使用熟知的半导体装置的制造技术，在构成微细机械装置的硅等半导体或石英等基材上形成微小的突起。例如，通过利用公知的光刻技术及蚀刻技术的图案化，在半导体或石英等基材上形成数μm左右的大小的突起。再者，本说明书中提到的所谓基材，是指对基板及可动部进行统称的构件。然而，在隔膜真空计中，为了使装置应对使用环境而具有耐酸性或耐热性，使用蓝宝石等晶体材料或氧化铝陶瓷等材料。与硅或玻璃等情况相比，这种具有高绝缘性的材料更容易发生粘连。即，初期并未带电的绝缘电阻较大的基板及可动部反复接触会导致接触带电的发生，从而在表面产生静电。基材的绝缘电阻较大，且接触的环境也处于真空中，导致这些静电没有散逸的地方，因此每当反复接触时，静电会被积累，认为在基板与可动部之间会产生静电引力而发生粘连。尤其是当变为膜片较薄的结构时，数μm左右的大小的突起并非有效对策。为了抑制这种接触带电的发生，进一步减少接触面积本身是较为有效的对策。因此，例如考虑形成亚μm以下的尺寸的微小凹凸，但蓝宝石或氧化铝陶瓷等材料在具有高机械强度、高耐蚀性、耐化学药品性的另一方面，比硅或玻璃等材料难加工，而亚μm以下的尺寸的微细加工极为困难。再者，虽然还有利用使表面稳定的表面覆膜来防止粘连的技术，但在该情况下，表面覆膜大多使用有机材料，在高温环境下使用的情况下，或者在将膜片与基板之间的空间设为真空的构成中，有机材料无法使用。此外，形成亚μm以下的凹凸结构的现有技术通常认为有2种。1种是喷砂等以机械方式将表面变得粗糙的方法，但粗糙度难以控制，并且会形成基材的破坏起点，对配备可动部的压力传感器采用这种方法风险较大。另1种是利用半导体制造工艺中所使用的步进式曝光机或电子束描绘曝光装置的方法。但是，根据真空计的使用用途或条件的不同，也有例如像可动部的厚度较厚、要测量的压力的范围较大的传感器等那样不需要数nm～数百nm的凹凸的产品，若考虑到这一点，则可与不需要凹凸的产品通用的工序或装置的比例就会降低，在制造成本或生产管理等方面较为不利。此外，即便利用步进式曝光机或电子束描绘曝光装置在蓝宝石或氧化铝陶瓷等基材上局部性地形成了数nm～数百nm的凹凸，也难以抑制由电压所引起的引力。即，在数nm～数百nm的表面粗糙度下，高度最多也只有数nm～数百nm左右，无法防止吸合现象。出于这种情况，尤其是使用蓝宝石或氧化铝陶瓷等这样的高绝缘性基材的微细机械装置，处于难以采取有效的防粘连对策的状况。本专利技术是为了解决这种问题而成，其目的在于在使用高绝缘性基材的微细机械装置中获得有效的防粘连对策。【解决问题的技术手段】本专利技术的微细机械装置的制造方法为包括可动部的微细机械装置的制造方法，所述可动部通过支承部支承在基板上，在可动区域内与基板隔开配置，且能够在可动区域内朝基板方向位移，该微细机械装置的制造方法的特征在于，包括：第1工序，于在可动区域内相对的基板及可动部中的至少一方的表面形成第1凸部，所述第1凸部具有与基板或可动部中的另一方的表面相对的平坦的上表面；以及第2工序，邻接于第1凸部的周围而形成第2凸部，所述第2凸部具有比该第1凸部的上表面低的平坦的上表面，第2工序是采用接近式曝光掩模实施使用正性光刻胶的光刻及蚀刻来形成第2凸部，并在形成该第2凸部之际的曝光时在正性光刻胶内产生衍射光发生干涉而相长的区域，由此在第1凸部的上表面以及第2凸部的上表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微细机械装置的制造方法，所述微细机械装置包括可动部，所述可动部通过支承部支承在基板上，在可动区域内与所述基板隔开配置，且能够在所述可动区域内朝所述基板方向位移，该微细机械装置的制造方法的特征在于，包括：第1工序，于在所述可动区域内相对的所述基板及所述可动部中的至少一方的表面形成第1凸部，所述第1凸部具有与所述基板或所述可动部中的另一方的表面相对的平坦的上表面；以及第2工序，邻接于所述第1凸部的周围而形成第2凸部，所述第2凸部具有比该第1凸部的上表面低的平坦的上表面，所述第2工序是采用接近式曝光掩模实施使用正性光刻胶的光刻及蚀刻来形成所述第2凸部，并在形成该第2凸部之际的曝光时在所述正性光刻胶内产生衍射光发生干涉而相长的区域，由此在所述第1凸部的上表面以及所述第2凸部的上表面形成凹部。

【技术特征摘要】
2015.09.01 JP 2015-1718601.一种微细机械装置的制造方法，所述微细机械装置包括可动部，所述可动部通过支承部支承在基板上，在可动区域内与所述基板隔开配置，且能够在所述可动区域内朝所述基板方向位移，该微细机械装置的制造方法的特征在于，包括：第1工序，于在所述可动区域内相对的所述基板及所述可动部中的至少一方的表面形成第1凸部，所述第1凸部具有与所述基板或所述可动部中的另一方的表面相对的平坦的上表面；以及第2工序，邻接于所述第1凸部的周围而形成第2凸部，所述第2凸部具有比该第1凸部的上表面低的平坦的上表面，所述第2工序是采用接近式曝光掩模实施使用正性光刻胶的光刻及蚀刻来形成所述第2凸部，并在形成该第2凸部之际的曝光时在所述正性光刻胶内产生衍射光发生干涉而相长的区域，由此在所述第1凸部的上表面以及所述第2凸部的上表面形成凹部。2.根据权利要求1所述的微细机械装置的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：添田将，石原卓也，关根正志，栃木伟伸，
申请(专利权)人：阿自倍尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP