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JP4359054B2 - Planar electromagnetic actuator and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP4359054B2
JP4359054B2 JP2003054814A JP2003054814A JP4359054B2 JP 4359054 B2 JP4359054 B2 JP 4359054B2 JP 2003054814 A JP2003054814 A JP 2003054814A JP 2003054814 A JP2003054814 A JP 2003054814A JP 4359054 B2 JP4359054 B2 JP 4359054B2
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Citizen Finetech Miyota Co Ltd
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Nippon Signal Co Ltd
Citizen Finetech Miyota Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレーナ型電磁アクチュエータ、及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
代表的なプレーナ型アクチュエータとしては、レーザ光のスキャニングシステム等に使用されるものが挙げられる。現在、プレーナ型電磁アクチュエータを小型化するため、半導体デバイスの製造プロセスを利用して製造する方法が開発されている。(特許文献1参照)
【0003】
その他、駆動方式として静電気力を利用したプレーナ型静電アクチュエータも考案されている。(特許文献2参照)
【0004】
図1は、ミラー部周縁部にコイル部を形成した、従来のプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分の構成を示すもので、(a)は上面図、(b)は下面図、(c)はA−A’断面図である。
【0005】
まず、基板1に可動板2と、該可動板2を基板1に対し揺動可能に軸支するトーションバー3a、3bとが一体形成されている。可動板2の表面中央部にはミラー部4が形成され、その周縁部にはコイル部5が形成されており、該コイル部5に電磁駆動力を発生させ、可動板2を駆動させる。
【0006】
図2は、上述した従来のプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分の製造工程を示す図である。以下、図2を参照し、従来のプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分の製造工程について説明する。
工程(a)酸化膜形成工程:厚さ500μmのシリコン張り合わせ基板6の表裏両面を熱酸化し、シリコン酸化膜7a、7bを形成する。シリコン張り合わせ基板は、通称SOI基板といい、例えば活性層シリコン8(100μm)、中間層シリコン酸化膜9(1μm)、及び支持基板シリコン10(400μm)で構成されている。
工程(b)コイルパターン形成工程:シリコン酸化膜7a表面に、コイル11b、絶縁膜12、コイル11a、及び保護膜13の各パターンをフォトリソグラフィにより順次積層する。
工程(c)酸化膜除去工程1:シリコン酸化膜7aの活性層シリコン8端部と可動板形成部を除いた部分をエッチングにより除去する。
工程(d)活性層除去工程:工程(c)のエッチングにより露出された活性層シリコン8をエッチングにより除去する。
工程(e)中間層除去工程1:工程(d)のエッチングにより露出された中間層シリコン酸化膜9をエッチングにより除去する。
工程(f)酸化膜除去工程2:シリコン酸化膜7bの支持基板シリコン10端部を除いた部分をエッチングにより除去する。
工程(g)支持基板除去工程:工程(f)のエッチングにより露出された支持基板シリコン10をエッチングにより除去する。
工程(h)中間層除去工程2:工程(g)のエッチングにより露出された中間層シリコン酸化膜9、及び支持基板シリコン10端部のシリコン酸化膜7bをエッチングにより除去する。
工程(i)ミラー堆積膜形成工程:シリコン酸化膜7a表面のミラー形成部に金(Au)等から成るミラー堆積膜14を真空蒸着法、又はスパッタリング法により形成する。
以上のような工程で、従来のプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分は製造されるが、通常は半導体素子と同様に大きなウエハに同時多数個形成し、完成後個々に分割される。尚、レジストパターン形成工程等の説明、図示は省略した(以下同様に省略)。
【0007】
ここで、前述の可動部周縁部にコイル部を形成した従来のプレーナ型電磁アクチュエータの問題点として、コイル部に形成されたコイル、絶縁膜、及び保護膜は引張応力を持つため、コイル部全体として表面方向凹型に反り、その影響によりミラー部にも反りが生じてしまうという事があった。
【0008】
これは、SOI基板表面を熱酸化して形成されたシリコン酸化膜は、前記引張応力とは逆の圧縮応力を持つが、コイル等の引張応力の方が強いため、結果的に前記反りを生じてしまうわけである。
【0009】
そこで、前記問題を解決するため、可動板に反りを抑制するための応力膜を形成したプレーナ型電磁アクチュエータが考案されている。(特許文献3参照)
【0010】
また、プレーナ型静電アクチュエータにおいても種々の要因から発生するミラー部の反りが問題となっており、前述のものと同様の手段により、前記問題の解決を試みたプレーナ型静電アクチュエータも考案されている。(特許文献4参照)
【0011】
【特許文献1】
特許特02722314号公報(第3−4頁、第1−2図)
【特許文献2】
特許特03361975号公報(第4−6頁、第5−8図)
【特許文献3】
特開2002−296517号公報(第4−5頁、第5−7図)
【特許文献4】
特開2002−267996号公報(第3−4頁、第1−2図)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記ミラー部の反りを解消しようとした、電磁駆動式を初めとする従来のプレーナ型アクチュエータにおいては、新たに応力膜を形成する工程が必要となる。
【0013】
本発明は、前記問題点に鑑み、可動部周縁部にコイル部を有し、中央部にミラー部を有する構成のプレーナ型電磁アクチュエータにおいて、新たに反りを抑制するための応力膜を形成する事無く、ミラー部に形成するミラー堆積膜自体の膜厚を調整する事により、ミラー部に生じる反りを抑制可能な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事を目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
可動部と該可動部を基板に対し揺動可能に軸支するトーションバーとを備え、前記可動部中央部にミラー部を設け、前記可動部周縁部に駆動用コイル部を設け、前記可動部に駆動力を作用させて駆動させる構成のプレーナ型電磁アクチュエータにおいて、前記ミラー部の表裏両面側ミラー形成部に、ミラー堆積膜が互いに異なる膜厚で形成され、かつ、これらミラー堆積膜は、膜厚が厚いほうのミラー堆積膜の応力によって膜厚が薄いほうのミラー堆積膜の応力及び前記コイル部で発生した応力を相殺するように形成されるプレーナ型電磁アクチュエータとする。
【0015】
シリコン貼り合わせ基板(SOI基板)の表裏両面を熱酸化して、表裏両面側シリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、前記表面側シリコン酸化膜上に、フォトリソグラフィによりコイル、絶縁膜、及び保護膜の各パターンを積層するコイルパターン形成工程と、前記表面側シリコン酸化膜の表面側ミラー形成部分をエッチングにより除去する第1酸化膜除去工程と、前記表面側シリコン酸化膜の可動板形成部と活性層シリコン端部を除いた部分をエッチングにより除去する第2酸化膜除去工程と、前記第2酸化膜除去工程のエッチングにより露出された活性層シリコンをエッチングにより除去する活性層除去工程と、前記活性層除去工程のエッチングにより露出された中間層シリコン酸化膜をエッチングにより除去する第1中間層除去工程と、前記裏面側シリコン酸化膜の支持基板シリコン端部を除いた部分をエッチングにより除去する第3酸化膜除去工程と、前記第3酸化膜除去工程のエッチングにより露出された支持基板シリコンをエッチングにより除去する支持基板除去工程と、前記支持基板除去工程のエッチングにより露出された中間層シリコン酸化膜をエッチングにより除去する第2中間層除去工程と、前記第1酸化膜除去工程及び前記第2中間層除去工程のエッチングにより露出された活性層シリコンの表裏両面側ミラー形成部に、応力を持つミラー堆積膜を互いに異なる膜厚で形成する工程であって、これらミラー堆積膜を、膜厚が厚いほうのミラー堆積膜の応力によって膜厚が薄いほうのミラー堆積膜の応力及び前記各パターンの積層により発生した応力を相殺するように形成するミラー堆積膜形成工程とを有するプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法とする。
【0016】
シリコン(Si)基板の表裏両面を熱酸化して、表裏両面側シリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、前記裏面側シリコン酸化膜のシリコン基板端部を除いた部分をエッチングにより除去する第1酸化膜除去工程と、前記第1酸化膜除去工程のエッチングにより露出されたシリコン基板を、可動板の厚さ分を残し、エッチングにより除去する第1シリコン基板除去工程と、前記表面側シリコン酸化膜上に、フォトリソグラフィによりコイル、絶縁膜、及び保護膜の各パターンを積層するコイルパターン形成工程と、前記表面側シリコン酸化膜の表面側ミラー形成部をエッチングにより除去する第2酸化膜除去工程と、前記表面側シリコン酸化膜の可動板形成部とシリコン基板端部を除いた部分をエッチングにより除去する第3酸化膜除去工程と、前記第3酸化膜除去工程のエッチングにより露出されたシリコン基板を除去する第2シリコン基板除去工程と、シリコン基板の表裏両面側ミラー形成部に、応力を持つミラー堆積膜を互いに異なる膜厚で形成する工程であって、これらミラー堆積膜を、膜厚が厚いほうのミラー堆積膜の応力によって膜厚が薄いほうのミラー堆積膜の応力及び前記各パターンの積層により発生した応力を相殺するように形成するミラー堆積膜形成工程とを有するプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明においては、課題を解決するために薄膜の持つ真応力を利用するのであり、まず、ここで薄膜の応力について説明する。基板上に薄膜を形成する場合、基板が薄いと基板や薄膜がたわんだり、また、基板が厚いと薄膜にクラックや剥離が観測される事がある。これは、薄膜内部に応力が存在するためである。そして、この薄膜の内部応力は、真空蒸着法、スパッタリング法等で形成された薄膜中に必ず存在し、熱応力と真応力に大別される。熱応力とは、薄膜の形成工程において、温度が上昇した基板と薄膜の温度を下げる時に、基板と薄膜の熱膨張率の差により生じるとされる応力である。一方、真応力についてであるが、この発生原因としては、種々の薄膜形成過程に起因する説が提案されており、体積変化によるものや、表面あるいは界面の効果によるもの等がある。
【0018】
このような薄膜と基板間に働く応力は、基板面に垂直な断面を通して引っ張りであるか圧縮であるかによって、それぞれ引張(引っ張り)応力、圧縮応力と呼ばれる。図11は薄膜の応力を示した図であるが、(a)に示すように膜面が凹面になり、薄膜が基板から引っ張られているときが引張応力であり、(b)のように膜面が凸面になり、薄膜が基板から押されているときが圧縮応力である。
【0019】
真空蒸着法においては、薄膜が引張応力を示すか圧縮応力を示すかは、薄膜と基板の物質でほぼ決まっており、よほど特殊な条件下で無い限りそれが変わる事は無い。しかし、スパッタリング法で薄膜を形成した場合、その条件により大きな変化が生じる。例えば、スパッタリングの放電ガス圧が高い時は、ほとんどの金属薄膜で引張応力を示すが、低くなるにつれ引張応力は減少し、最終的には圧縮応力を示すようになる。この理由については、いくつかの推測がなされているが、その詳しい説明は省略する。以上のように、真応力は多くの原因から生じ、同じ材質の薄膜であっても形成条件により性質が大きく異なる。
【0020】
本発明においては、以上説明した内容に従い、引張応力を持つ薄膜と圧縮応力を持つ薄膜を重ね合わせる事により、全体として応力をゼロに近づけるという考えに基づき実施を行う。例えば、基板上に形成した薄膜が引張応力を持っており、全体として反りを生じていたとすれば、それを打ち消すように別の引張応力、又は圧縮応力を持つ薄膜を適当な側の面に形成する事により、互いの応力を打ち消し、反りを抑制する事が出来るわけである。
【0021】
図3は、請求項1記載の本発明第1実施形態であるプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分の断面図である。ただし、本明細書において用いた図は、構造を分かり易くしたもので、比例尺ではない。尚、本発明の第1実施形態、及び後述の第2実施形態においては、コイル部とミラー部の間に、コイル部で発生したミラー部変形要因がミラー部に伝達するのを抑制するための境界部を有する構成のプレーナ型電磁アクチュエータに本発明を適用した例で説明する。以下、図3を参照し、本発明の第1実施形態であるプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分について説明する。
【0022】
可動板である活性層シリコン8の厚さは100μmで、大きさは14×10mmである。本発明の第1実施形態において、ミラー部に形成するミラー堆積膜15、16にはクロム(Cr)等を用い、引張応力を持つ。厚さは、表面側のミラー堆積膜16が0.01μm、裏面側のミラー堆積膜15が0.15μmと、ミラー堆積膜15の方がミラー堆積膜16よりも厚く形成されており、大きさは共に5×6mmである。表面側シリコン酸化膜7aは、厚さ1μmで、コイル11a、11bは、共に巾40μm、厚さ2μm、コイル間隔10μm、ターン数15である。絶縁膜12及び保護膜13は、共に厚さ2μmでポリイミドを用いた。また、コイル部17の幅は、800μm、トーションバー3a、3bの長さは、共に1000μmである。
【0023】
この構成の特徴は、上述のように、引張応力を持つクロム(Cr)等から成るミラー堆積膜15、16をミラー部に形成すると共に、ミラー堆積膜15がミラー堆積膜16よりも厚く形成されている事である。これにより、ミラー部全体としては、ミラー堆積膜15による引張応力が支配する事になり、結果的にそれがコイル部からの応力と打ち消し合ってミラー部の反りを抑制する。ここで、ミラー堆積膜15、16はクロム(Cr)等としたが、引張応力を持ち、他の薄膜の物性等に影響を及ぼさない範囲内のものであれば何を用いても構わず、その物質については特に言及しない。つまり、反射ミラーとしての高い効果を期待するのであれば、反射性に優れた材質のものを選択すればよい。
【0024】
次に、図4を参照し、請求項1記載の本発明第1実施形態であるプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分の製造工程について説明する。
工程(a)酸化膜形成工程:SOI基板6の表裏両面を熱酸化し、シリコン酸化膜7a、7bを形成する。
工程(b)コイルパターン形成工程:シリコン酸化膜7a表面に、コイル11b、絶縁膜12、コイル11a、及び保護膜13の各パターンをフォトリソグラフィにより順次積層する。
工程(c)酸化膜除去工程1:シリコン酸化膜7aの表面側ミラー形成部分をエッチングにより除去する。
工程(d)酸化膜除去工程2:シリコン酸化膜7aの活性層シリコン8端部と可動板形成部を除いた部分をエッチングにより除去する。
工程(e)活性層除去工程:工程(d)のエッチングにより露出された活性層シリコン8をエッチングにより除去する。
工程(f)中間層除去工程1:工程(e)のエッチングにより露出された中間層シリコン酸化膜9をエッチングにより除去する。
工程(g)酸化膜除去工程3:シリコン酸化膜7bの支持基板シリコン10端部を除いた部分をエッチングにより除去する。
工程(h)支持基板除去工程:工程(g)のエッチングにより露出された支持基板シリコン10をエッチングにより除去する。
工程(i)中間層除去工程2:工程(h)のエッチングにより露出された中間層シリコン酸化膜9、及び支持基板シリコン10端部のシリコン酸化膜7bをエッチングにより除去する。
工程(j)ミラー堆積膜形成工程:活性層シリコン8裏面の裏面側ミラー形成部、及び表面の表面側ミラー形成部に、クロム(Cr)等から成るミラー堆積膜15、16を真空蒸着法、又はスパッタリング法によりそれぞれ形成する。ここで、ミラー堆積膜15は、ミラー堆積膜16と同様に引張応力を持つと共に、ミラー堆積膜16よりも厚く堆積される。
尚、工程(c)、工程(d)と段階を踏んでシリコン酸化膜7aを除去するのは、次の活性層シリコン除去工程(e)を行う流れ上都合が良いためであり、同一工程で行ってもよい。
【0025】
図5は、請求項1記載の本発明第2実施形態であるプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分の断面図である。この構成の特徴は、第1実施形態の場合とは逆に、圧縮応力を持つクロム(Cr)等から成るミラー堆積膜17、18をそれぞれ形成した事である。更に、ミラー堆積膜18はミラー堆積膜17よりも厚く形成されているため、ミラー部全体としてはミラー堆積膜18による圧縮応力が支配する事となり、結果的にそれがコイル部からのミラー部変形要因である応力と打ち消し合い、ミラー部の反りが抑制される。ここで、ミラー堆積膜17、18は、圧縮応力を持ち、他の薄膜の物性等に影響を及ぼさない範囲内のものであれば何を用いても構わず、その物質については特に言及しない。
【0026】
次に、図6を参照し、請求項1記載の本発明第2実施形態であるプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分の製造工程について説明する。尚、この場合、基本的な製造工程は、第1実施形態と同様であるため、一部の製造工程についてのみ説明を行う事とする。
工程(a)〜(h):省略
工程(i)中間層除去工程2:工程(h)のエッチングにより露出された中間層シリコン酸化膜9をエッチングにより除去する。
工程(j)ミラー堆積膜形成工程:活性層シリコン8裏面の裏面側ミラー形成部、及び表面の表面側ミラー形成部に、クロム(Cr)等から成るミラー堆積膜17、18を真空蒸着法、又はスパッタリング法によりそれぞれ形成する。ここで、ミラー堆積膜18は、ミラー堆積膜17と同様に圧縮応力を持つと共に、ミラー堆積膜17よりも厚く堆積される。
【0027】
図7は、請求項1記載の本発明第3実施形態であるプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分を示す断面図である。特徴としては、チップ部分を構成する基板に、第1、第2実施形態で用いたようなSOI基板ではなく、シリコン(Si)基板を用いた事である。尚、チップ部分のサイズ、基本的な構成、及び堆積膜による応力作用等については、第1、第2実施形態と同様であるため説明は省略する(以下同様に省略)。
【0028】
図8は、上述のプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分の製造工程を示す図である。以下、図8を参照し、該製造工程について説明する。
工程(a)酸化膜形成工程:シリコン基板19の表裏両面を熱酸化し、シリコン酸化膜20a、20bを形成する。
工程(b)酸化膜除去工程1:シリコン酸化膜20bのシリコン基板19端部を除いた部分をエッチングにより除去する。
工程(c)シリコン基板除去工程1:工程(b)のエッチングにより露出されたシリコン基板19を、可動板の形成に必要な分の厚さを残しエッチングにより除去する。
工程(d)コイルパターン形成工程:シリコン酸化膜20a表面に、コイル11b、絶縁膜12、コイル11a、及び保護膜13の各パターンをフォトリソグラフィにより順次積層する。
工程(e)酸化膜除去工程2:シリコン酸化膜20aの表面側ミラー形成部分をエッチングにより除去する。
工程(f)酸化膜除去工程3:シリコン酸化膜20aのシリコン基板19端部と可動板形成部を除いた部分をエッチングにより除去する。
工程(g)シリコン基板除去工程2:工程(f)のエッチングにより露出されたシリコン基板19をエッチングにより除去する。
工程(h)ミラー堆積膜形成工程:シリコン基板19裏面の裏面側ミラー形成部、及び表面の表面側ミラー形成部に、クロム(Cr)等から成るミラー堆積膜21、22を真空蒸着法、又はスパッタリング法によりそれぞれ形成する。ここで、ミラー堆積膜21は、ミラー堆積膜22と同様に引張応力を持つと共に、ミラー堆積膜22よりも厚く堆積される。
【0029】
図9は、請求項1記載の本発明第4実施形態であるプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分を示す断面図である。特徴としては、第3実施形態と同様にチップ部分を構成する基板にシリコン基板を用いた事である。
【0030】
図10は、請求項1記載の本発明第4実施形態であるプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分の製造工程を示す図である。以下、図10を参照し、該製造工程について説明する。尚、この場合、基本的な製造工程は、第3実施形態と同様であるため、一部の製造工程についてのみ説明を行う事とする。
工程(a)〜(f):省略
工程(g)シリコン基板除去工程2:工程(f)のエッチングにより露出されたシリコン基板19をエッチングにより除去する。
工程(h)ミラー堆積膜形成工程:シリコン基板19裏面の裏面側ミラー形成部、及び表面の表面側ミラー形成部に、クロム(Cr)等から成るミラー堆積膜23、24を真空蒸着法、又はスパッタリング法によりそれぞれ形成する。ここで、ミラー堆積膜24は、ミラー堆積膜23と同様に圧縮応力を持つと共に、ミラー堆積膜23よりも厚く堆積される。
【0031】
図12は、反りの定義を示す図であり、図中dが反り量である。本発明の実施形態と同条件において形成した従来のプレーナ型電磁アクチュエータのミラー部表面には、0.6μm程度の反りが発生していた。一般的にミラー部の平坦度(反り量)は、λ/4以下が望ましいとされているが、本発明の実施形態においては、反りをλ/4(0.17μm)以下にする事が出来た。λはレーザ光の波長で、例えば赤色可視光のレーザ光では670nmである。
【0032】
また、ミラー堆積膜の材質としては、金(Au)やアルミニウム(Al)等を用いる事も考えられるが、アルミニウム(Al)を用いる場合は、侵食(酸化等)の恐れがあるため、表面に保護膜としてシリコン酸化膜等を形成する処置が必要となる。尚、問題となっている反りを抑制できるのであれば、他の薄膜の物性等に影響を及ぼさない範囲内においては、どのような材質を用いても構わず、必要な分の厚さだけミラー堆積膜を形成すればよい。
【0033】
更に、ミラー堆積膜を形成する際、下地である活性層シリコン、又はシリコン基板に対する密着性に優れた材質のものを選ぶ事により、薄膜間の密着性が向上すると共に、可動板全体の反りを緩和する事が出来る。また、可動板表面の堆積物(コイル、絶縁膜、保護膜)が厚く、可動板に及ぼす応力が大きい場合や、可動板が薄く、堆積物の応力の影響を受け易い条件にあっても、それに応じた応力を持つ堆積膜を形成する事により、反りを抑制する事が出来るので設計の自由度が増す。
【0034】
本発明に係る技術は、可動部周縁部にコイル部を有し、中央部にミラー部を有する構成のプレーナ型電磁アクチュエータに関するものであるが、他の構成を有する電磁駆動式、静電駆動式のプレーナ型アクチュエータ等に対しても適用可能である。また、可動板の形状等により制約を受ける技術でない事は言うまでもない。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明によれば、引張応力、又は圧縮応力を持つミラー堆積膜自体の膜厚をミラー部の表裏両面側で互いに異ならせる事により、コイル部で発生した応力を打ち消すような応力をミラー部全体に発生させ、コイル部の応力と相殺させる事によりミラー部の反りを抑制する事が出来る。また、ミラー堆積膜自体に応力膜としての機能を持たせているので、新たに応力膜を形成する必要が無く、その分の工程が削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】可動部周縁部にコイル部、中央部にミラー部を有する従来のプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分を示す図で、(a)上面図、(b)下面図、(c)A−A’断面図である。
【図2】可動部周縁部にコイル部、中央部にミラー部を有する従来のプレーナ型電磁アクチュエータに係るチップ部分の製造工程図
【図3】ミラー部裏面側のミラー堆積膜を厚く形成した本発明第1実施形態のA−A’断面図
【図4】本発明第1実施形態の製造工程図
【図5】ミラー部表面側のミラー堆積膜を厚く形成した本発明第2実施形態のA−A’断面図
【図6】本発明第2実施形態の製造工程図
【図7】ミラー部裏面側のミラー堆積膜を厚く形成した本発明第3実施形態のA−A’断面図
【図8】本発明第3実施形態の製造工程図
【図9】ミラー部表面側のミラー堆積膜を厚く形成した本発明第4実施形態のA−A’断面図
【図10】本発明第4実施形態の製造工程図
【図11】薄膜の応力を示す図
【図12】反りの定義を示す図
【符号の説明】
1 基板
2 可動板
3a トーションバー
3b トーションバー
4 ミラー部
5 コイル部
6 シリコン貼り合わせ基板(SOI基板)
7a シリコン酸化膜
7b シリコン酸化膜
8 活性層シリコン
9 中間層シリコン酸化膜
10 支持基板シリコン
11a コイル
11b コイル
12 絶縁膜
13 保護膜
14 ミラー堆積膜
15 ミラー堆積膜(引張応力)
16 ミラー堆積膜(引張応力)
17 ミラー堆積膜(圧縮応力)
18 ミラー堆積膜(圧縮応力)
19 シリコン基板
20a シリコン酸化膜
20b シリコン酸化膜
21 ミラー堆積膜(引張応力)
22 ミラー堆積膜(引張応力)
23 ミラー堆積膜(圧縮応力)
24 ミラー堆積膜(圧縮応力)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar electromagnetic actuator and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Typical planar actuators include those used in laser beam scanning systems and the like. Currently, in order to reduce the size of the planar electromagnetic actuator, a method of manufacturing using a semiconductor device manufacturing process has been developed. (See Patent Document 1)
[0003]
In addition, a planar electrostatic actuator using electrostatic force has been devised as a driving method. (See Patent Document 2)
[0004]
FIGS. 1A and 1B show the configuration of a tip portion of a conventional planar type electromagnetic actuator in which a coil portion is formed on the periphery of a mirror portion. FIG. 1A is a top view, FIG. 1B is a bottom view, and FIG. It is AA 'sectional drawing.
[0005]
First, a movable plate 2 and torsion bars 3 a and 3 b that pivotally support the movable plate 2 with respect to the substrate 1 are integrally formed on the substrate 1. A mirror portion 4 is formed at the center of the surface of the movable plate 2, and a coil portion 5 is formed at the peripheral portion thereof, and an electromagnetic driving force is generated in the coil portion 5 to drive the movable plate 2.
[0006]
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of a chip portion according to the above-described conventional planar type electromagnetic actuator. Hereinafter, with reference to FIG. 2, a manufacturing process of a chip portion according to a conventional planar electromagnetic actuator will be described.
Step (a) Oxide Film Formation Step: Both front and back surfaces of a 500 μm thick silicon laminated substrate 6 are thermally oxidized to form silicon oxide films 7a and 7b. The silicon bonded substrate is commonly called an SOI substrate, and is composed of, for example, active layer silicon 8 (100 μm), intermediate layer silicon oxide film 9 (1 μm), and support substrate silicon 10 (400 μm).
Step (b) Coil pattern forming step: Each pattern of the coil 11b, the insulating film 12, the coil 11a, and the protective film 13 is sequentially laminated on the surface of the silicon oxide film 7a by photolithography.
Step (c) Oxide Film Removal Step 1: A portion of the silicon oxide film 7a excluding the active layer silicon 8 end and the movable plate forming portion is removed by etching.
Step (d) Active Layer Removal Step: The active layer silicon 8 exposed by the etching in the step (c) is removed by etching.
Step (e) Intermediate layer removal step 1: The intermediate layer silicon oxide film 9 exposed by the etching in the step (d) is removed by etching.
Step (f) Oxide Film Removal Step 2: The portion of the silicon oxide film 7b excluding the end portion of the support substrate silicon 10 is removed by etching.
Step (g) Support substrate removing step: The support substrate silicon 10 exposed by the etching in the step (f) is removed by etching.
Step (h) Intermediate layer removal step 2: The intermediate layer silicon oxide film 9 exposed by the etching in the step (g) and the silicon oxide film 7b at the end of the support substrate silicon 10 are removed by etching.
Step (i) Mirror deposition film formation step: A mirror deposition film 14 made of gold (Au) or the like is formed on the mirror formation portion on the surface of the silicon oxide film 7a by vacuum deposition or sputtering.
Through the above-described processes, chip portions related to the conventional planar type electromagnetic actuator are manufactured. Usually, like a semiconductor element, a large number of chips are simultaneously formed on a large wafer and divided into individual pieces after completion. In addition, description and illustration of the resist pattern forming process and the like are omitted (hereinafter, similarly omitted).
[0007]
Here, as a problem of the conventional planar type electromagnetic actuator in which the coil part is formed on the peripheral part of the movable part described above, the coil, the insulating film, and the protective film formed on the coil part have tensile stress. As a result, the mirror part warps, and the mirror part also warps.
[0008]
This is because a silicon oxide film formed by thermally oxidizing the surface of an SOI substrate has a compressive stress opposite to the tensile stress, but the tensile stress of a coil or the like is stronger, resulting in the warpage. That is why.
[0009]
Therefore, in order to solve the above problem, a planar type electromagnetic actuator has been devised in which a stress film for suppressing warpage is formed on the movable plate. (See Patent Document 3)
[0010]
Also, in the planar electrostatic actuator, the mirror warpage caused by various factors is a problem, and a planar electrostatic actuator that attempts to solve the above problem by the same means as described above has been devised. ing. (See Patent Document 4)
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 0722314 (page 3-4, Fig. 1-2)
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 03361975 (pages 4-6, 5-8)
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-296517 (pages 4-5 and 5-7)
[Patent Document 4]
JP 2002-267996 A (page 3-4, FIG. 1-2)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional planar actuators such as the electromagnetic drive type that attempt to eliminate the warp of the mirror portion require a new step of forming a stress film.
[0013]
In view of the above problems, the present invention provides a planar electromagnetic actuator having a coil part at the peripheral part of the movable part and a mirror part at the center part, and a stress film for suppressing warpage is newly formed. It is another object of the present invention to provide a planar type electromagnetic actuator capable of suppressing warpage occurring in the mirror part by adjusting the film thickness of the mirror deposition film itself formed on the mirror part, and a method for manufacturing the same.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
A movable portion and a torsion bar that pivotally supports the movable portion with respect to the substrate; a mirror portion is provided at a central portion of the movable portion; a driving coil portion is provided at a peripheral portion of the movable portion; In the planar type electromagnetic actuator having a structure in which a driving force is applied to the mirror, the mirror deposition films are formed in different thicknesses on the front and back side mirror formation portions of the mirror portion , and the mirror deposition films The planar electromagnetic actuator is formed so that the stress of the thinner mirror deposition film and the stress generated in the coil portion are canceled by the stress of the thicker mirror deposition film .
[0015]
An oxide film forming step of thermally oxidizing both front and back surfaces of a silicon bonded substrate (SOI substrate) to form front and back double-sided silicon oxide films; a coil, an insulating film, and A coil pattern forming step of laminating each pattern of the protective film; a first oxide film removing step of removing a surface side mirror forming portion of the surface side silicon oxide film by etching; and a movable plate forming portion of the surface side silicon oxide film And a second oxide film removing step for removing the portion excluding the active layer silicon end portion by etching, and an active layer removing step for removing the active layer silicon exposed by the etching in the second oxide film removing step by etching, the first intermediate layer removing for removing the intermediate layer silicon oxide layer exposed by the etching of the active layer removing step by etching Etching and extent, and the third oxide film removal step of removing a portion except for the support substrate silicon end of the back side silicon oxide film by etching, the supporting substrate silicon exposed by the etching of the third oxide film removing step A supporting substrate removing step that is removed by etching, a second intermediate layer removing step that removes the intermediate silicon oxide film exposed by the etching in the supporting substrate removing step by etching, the first oxide film removing step, and the second intermediate layer. Forming a mirror deposition film having a different thickness on the front and back side mirror forming portions of the active layer silicon exposed by the etching in the layer removal process, wherein the mirror deposition films are thick. Due to the stress of the mirror deposition film, the stress of the mirror deposition film with the smaller film thickness and the stress generated by the lamination of each pattern A mirror deposited film forming step of forming as killing, the method of manufacturing a planar type electromagnetic actuator having a.
[0016]
An oxide film forming step of thermally oxidizing both front and back surfaces of a silicon (Si) substrate to form a front and back double-sided silicon oxide film, and a portion of the back-side silicon oxide film excluding a silicon substrate end portion is removed by etching . A first oxide film removing step, a first silicon substrate removing step of removing the silicon substrate exposed by the etching in the first oxide film removing step by etching while leaving the thickness of the movable plate, and the surface side silicon oxide A coil pattern forming step of laminating each pattern of a coil, an insulating film, and a protective film on the film by photolithography, and a second oxide film removing step of removing the surface side mirror forming portion of the surface side silicon oxide film by etching When the third oxide film removal for removing portions other than the movable plate forming portion and the silicon substrate end portion of the front side silicon oxide film by etching Degree and a second silicon substrate removing step of removing the silicon substrate exposed by the etching of the third oxide film removal process, on both sides side mirror forming part of the silicon substrate, different film mirrors deposited film having a stress In the process of forming a thick film, these mirror deposited films are offset by the stress of the thinner mirror deposited film and the stress generated by the lamination of the respective patterns by the stress of the thicker mirror deposited film. a mirror deposited film forming process of forming to, a method of manufacturing a planar type electromagnetic actuator having a.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the true stress of the thin film is used to solve the problem. First, the stress of the thin film will be described. When a thin film is formed on a substrate, the substrate or the thin film may bend if the substrate is thin, and cracks or peeling may be observed on the thin film if the substrate is thick. This is because stress exists inside the thin film. And the internal stress of this thin film necessarily exists in the thin film formed by the vacuum evaporation method, sputtering method, etc., and is divided roughly into a thermal stress and a true stress. The thermal stress is a stress that is generated due to a difference in coefficient of thermal expansion between the substrate and the thin film when the temperature of the substrate and the thin film is lowered in the thin film formation process. On the other hand, as for the true stress, the cause of this occurrence has been proposed by various thin film formation processes, such as those caused by volume changes and those caused by surface or interface effects.
[0018]
Such a stress acting between the thin film and the substrate is called a tensile (tensile) stress or a compressive stress depending on whether it is tensile or compressive through a cross section perpendicular to the substrate surface. FIG. 11 is a diagram showing the stress of the thin film. As shown in FIG. 11A, the film surface is concave as shown in FIG. 11A and the tensile stress is when the thin film is pulled from the substrate. When the surface is convex and the thin film is pressed from the substrate, it is compressive stress.
[0019]
In the vacuum deposition method, whether the thin film exhibits tensile stress or compressive stress is almost determined by the material of the thin film and the substrate, and it does not change unless it is very special. However, when a thin film is formed by sputtering, a large change occurs depending on the conditions. For example, when the discharge gas pressure of sputtering is high, most of the metal thin film exhibits a tensile stress, but as the sputtering gas pressure decreases, the tensile stress decreases and finally exhibits a compressive stress. Several reasons have been made for this reason, but the detailed explanation is omitted. As described above, the true stress is caused by many causes, and the properties greatly differ depending on the formation conditions even if the thin film is the same material.
[0020]
In the present invention, in accordance with the contents described above, the implementation is performed based on the idea that the stress is brought close to zero as a whole by superimposing a thin film having a tensile stress and a thin film having a compressive stress. For example, if the thin film formed on the substrate has a tensile stress and warps as a whole, a thin film having another tensile stress or compressive stress is formed on the appropriate side surface so as to cancel it. By doing so, it is possible to cancel each other's stress and suppress warping.
[0021]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the tip portion of the planar electromagnetic actuator according to the first embodiment of the present invention. However, the drawings used in the present specification make the structure easy to understand and are not to scale. In the first embodiment of the present invention and the second embodiment to be described later, the mirror part deformation factor generated in the coil part is prevented from being transmitted to the mirror part between the coil part and the mirror part. An example in which the present invention is applied to a planar electromagnetic actuator having a configuration having a boundary will be described. Hereinafter, with reference to FIG. 3, a chip portion according to the planar electromagnetic actuator according to the first embodiment of the present invention will be described.
[0022]
The active layer silicon 8 which is a movable plate has a thickness of 100 μm and a size of 14 × 10 mm. In the first embodiment of the present invention, chromium (Cr) or the like is used for the mirror deposition films 15 and 16 formed on the mirror portion and has a tensile stress. The mirror deposition film 16 on the front surface side is 0.01 μm, the mirror deposition film 15 on the back surface side is 0.15 μm, and the mirror deposition film 15 is formed thicker than the mirror deposition film 16. Are both 5 × 6 mm. The surface-side silicon oxide film 7a has a thickness of 1 μm, and the coils 11a and 11b both have a width of 40 μm, a thickness of 2 μm, a coil interval of 10 μm, and a turn number of 15. The insulating film 12 and the protective film 13 are both 2 μm thick and use polyimide. The width of the coil portion 17 is 800 μm, and the lengths of the torsion bars 3a and 3b are both 1000 μm.
[0023]
The feature of this configuration is that, as described above, the mirror deposition films 15 and 16 made of chromium (Cr) having tensile stress are formed in the mirror portion, and the mirror deposition film 15 is formed thicker than the mirror deposition film 16. It is that. As a result, the tensile stress due to the mirror deposition film 15 dominates in the entire mirror part, and as a result, it cancels out the stress from the coil part and suppresses the warp of the mirror part. Here, although the mirror deposition films 15 and 16 are made of chromium (Cr) or the like, any film may be used as long as it has a tensile stress and does not affect the physical properties of other thin films. No particular mention is made of the substance. That is, if a high effect as a reflection mirror is expected, a material having excellent reflectivity may be selected.
[0024]
Next, with reference to FIG. 4, the manufacturing process of the chip | tip part which concerns on the planar type electromagnetic actuator which is 1st Embodiment of this invention of Claim 1 is demonstrated.
Step (a) Oxide Film Formation Step: Both front and back surfaces of the SOI substrate 6 are thermally oxidized to form silicon oxide films 7a and 7b.
Step (b) Coil pattern forming step: Each pattern of the coil 11b, the insulating film 12, the coil 11a, and the protective film 13 is sequentially laminated on the surface of the silicon oxide film 7a by photolithography.
Step (c) Oxide Film Removal Step 1: The surface side mirror forming portion of the silicon oxide film 7a is removed by etching.
Step (d) Oxide Film Removal Step 2: The portion of the silicon oxide film 7a excluding the active layer silicon 8 end and the movable plate forming portion is removed by etching.
Step (e) Active layer removal step: The active layer silicon 8 exposed by the etching in the step (d) is removed by etching.
Step (f) Intermediate Layer Removal Step 1: The intermediate layer silicon oxide film 9 exposed by the etching in the step (e) is removed by etching.
Step (g) Oxide Film Removal Step 3: The portion of the silicon oxide film 7b excluding the end portion of the support substrate silicon 10 is removed by etching.
Step (h) Support Substrate Removal Step: The support substrate silicon 10 exposed by the etching in the step (g) is removed by etching.
Step (i) Intermediate layer removal step 2: The intermediate layer silicon oxide film 9 exposed by the etching in the step (h) and the silicon oxide film 7b at the end of the support substrate silicon 10 are removed by etching.
Step (j) Mirror deposition film forming step: Mirror deposition films 15 and 16 made of chromium (Cr) or the like are vacuum-deposited on the rear surface side mirror formation portion on the back surface of the active layer silicon 8 and the front surface side mirror formation portion. Alternatively, each is formed by a sputtering method. Here, the mirror deposition film 15 has a tensile stress like the mirror deposition film 16 and is deposited thicker than the mirror deposition film 16.
The reason why the silicon oxide film 7a is removed following the steps (c) and (d) is because it is convenient for the next active layer silicon removal step (e). You may go.
[0025]
FIG. 5 is a cross-sectional view of a tip portion of a planar electromagnetic actuator according to a second embodiment of the present invention. The feature of this configuration is that, contrary to the case of the first embodiment, mirror deposition films 17 and 18 made of chromium (Cr) having compressive stress are formed. Furthermore, since the mirror deposition film 18 is formed to be thicker than the mirror deposition film 17, the compressive stress due to the mirror deposition film 18 dominates in the entire mirror section, and as a result, the mirror section deforms from the coil section. The stress, which is a factor, cancels out and warping of the mirror part is suppressed. Here, the mirror deposition films 17 and 18 may be any material as long as they have a compressive stress and do not affect the physical properties of other thin films, and the materials thereof are not particularly mentioned.
[0026]
Next, with reference to FIG. 6, the manufacturing process of the chip | tip part which concerns on the planar type electromagnetic actuator which is 2nd Embodiment of this invention of Claim 1 is demonstrated. In this case, since the basic manufacturing process is the same as that of the first embodiment, only a part of the manufacturing process will be described.
Steps (a) to (h): Omission step (i) Intermediate layer removal step 2: The intermediate layer silicon oxide film 9 exposed by the etching in the step (h) is removed by etching.
Step (j) Mirror deposition film formation step: Mirror deposition films 17 and 18 made of chromium (Cr) or the like are deposited on the back surface side mirror formation portion on the back surface of the active layer silicon 8 and the front surface side mirror formation portion by vacuum evaporation, Alternatively, each is formed by a sputtering method. Here, the mirror deposition film 18 has a compressive stress like the mirror deposition film 17 and is deposited thicker than the mirror deposition film 17.
[0027]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a tip portion of a planar type electromagnetic actuator according to a third embodiment of the present invention. A feature is that a silicon (Si) substrate is used as the substrate constituting the chip portion, instead of the SOI substrate used in the first and second embodiments. Note that the size of the chip portion, the basic configuration, the stress action by the deposited film, and the like are the same as those in the first and second embodiments, and the description thereof will be omitted (hereinafter the same is omitted).
[0028]
FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing process of a chip portion related to the above-described planar type electromagnetic actuator. Hereinafter, the manufacturing process will be described with reference to FIG.
Step (a) Oxide Film Formation Step: The front and back surfaces of the silicon substrate 19 are thermally oxidized to form silicon oxide films 20a and 20b.
Step (b) Oxide Film Removal Step 1: A portion of the silicon oxide film 20b excluding the end of the silicon substrate 19 is removed by etching.
Step (c) Silicon Substrate Removal Step 1: The silicon substrate 19 exposed by the etching in the step (b) is removed by etching while leaving a thickness necessary for forming the movable plate.
Step (d) Coil pattern forming step: Each pattern of the coil 11b, the insulating film 12, the coil 11a, and the protective film 13 is sequentially laminated on the surface of the silicon oxide film 20a by photolithography.
Step (e) Oxide Film Removal Step 2: The surface side mirror forming portion of the silicon oxide film 20a is removed by etching.
Step (f) Oxide Film Removal Step 3: The portion of the silicon oxide film 20a excluding the end portion of the silicon substrate 19 and the movable plate forming portion is removed by etching.
Step (g) Silicon Substrate Removal Step 2: The silicon substrate 19 exposed by the etching in the step (f) is removed by etching.
Step (h) Mirror deposition film forming step: Mirror deposition films 21 and 22 made of chromium (Cr) or the like are deposited on the back side mirror forming part on the back side of the silicon substrate 19 and the front side mirror forming part on the front surface by vacuum evaporation, or Each is formed by sputtering. Here, the mirror deposition film 21 has a tensile stress like the mirror deposition film 22 and is deposited thicker than the mirror deposition film 22.
[0029]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a tip portion of a planar type electromagnetic actuator according to a fourth embodiment of the present invention. As a feature, the silicon substrate is used as the substrate constituting the chip portion as in the third embodiment.
[0030]
FIG. 10 is a diagram showing a manufacturing process of a chip portion according to the planar type electromagnetic actuator according to the fourth embodiment of the present invention. Hereinafter, the manufacturing process will be described with reference to FIG. In this case, since the basic manufacturing process is the same as that of the third embodiment, only a part of the manufacturing process will be described.
Steps (a) to (f): Omission step (g) Silicon substrate removal step 2: The silicon substrate 19 exposed by the etching in the step (f) is removed by etching.
Step (h) Mirror deposition film forming step: Mirror deposition films 23 and 24 made of chromium (Cr) or the like are applied to the rear surface side mirror formation part on the rear surface of the silicon substrate 19 and the front surface side mirror formation part by a vacuum evaporation method, or Each is formed by sputtering. Here, the mirror deposition film 24 has a compressive stress like the mirror deposition film 23 and is deposited thicker than the mirror deposition film 23.
[0031]
FIG. 12 is a diagram showing the definition of warpage, where d is the amount of warpage. Warpage of about 0.6 μm occurred on the surface of the mirror portion of the conventional planar electromagnetic actuator formed under the same conditions as in the embodiment of the present invention. In general, the flatness (warping amount) of the mirror part is desirably λ / 4 or less. However, in the embodiment of the present invention, the warp can be λ / 4 (0.17 μm) or less. It was. λ is the wavelength of the laser beam, for example, 670 nm for red visible laser beam.
[0032]
Also, as the material of the mirror deposition film, it is conceivable to use gold (Au), aluminum (Al) or the like. However, when aluminum (Al) is used, there is a risk of erosion (oxidation, etc.). A treatment for forming a silicon oxide film or the like as a protective film is required. Any material can be used as long as the problem of warping can be suppressed, as long as the physical properties of other thin films are not affected. A deposited film may be formed.
[0033]
Furthermore, when forming the mirror deposition film, by selecting a material having excellent adhesion to the active layer silicon or the silicon substrate as the base, the adhesion between the thin films is improved and the entire movable plate is warped. Can be relaxed. In addition, even if the deposit (coil, insulating film, protective film) on the surface of the movable plate is thick and the stress exerted on the movable plate is large, or the movable plate is thin and subject to the stress of the deposit, By forming a deposited film having a corresponding stress, warpage can be suppressed, and the degree of design freedom increases.
[0034]
The technology according to the present invention relates to a planar type electromagnetic actuator having a coil part at the peripheral part of the movable part and a mirror part at the center part, but has an electromagnetic drive type and electrostatic drive type having other structures. The present invention can also be applied to planar type actuators. Needless to say, the technique is not limited by the shape of the movable plate.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the film thickness of the mirror deposition film itself having tensile stress or compressive stress is generated in the coil portion by making the film thickness different from each other on both the front and back sides of the mirror portion . It is possible to suppress the warpage of the mirror part by generating a stress that cancels the stress in the entire mirror part and canceling it with the stress of the coil part. Further, since the mirror deposited film itself has a function as a stress film, it is not necessary to form a new stress film, and the number of steps can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a tip portion of a conventional planar type electromagnetic actuator having a coil portion at a peripheral portion of a movable portion and a mirror portion at a central portion, wherein FIG. 1A is a top view, FIG. It is -A 'sectional drawing.
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a chip portion of a conventional planar type electromagnetic actuator having a coil portion at a peripheral portion of a movable portion and a mirror portion at a central portion. FIG. 3 shows a book in which a mirror deposition film on the back side of the mirror portion is formed thick. AA ′ cross-sectional view of the first embodiment of the invention FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the first embodiment of the present invention. FIG. FIG. 6 is a manufacturing process diagram of the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a sectional view of the third embodiment of the present invention in which the mirror deposition film on the back surface side of the mirror portion is formed thick. 8 is a manufacturing process diagram of the third embodiment of the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the fourth embodiment of the present invention in which the mirror deposition film on the mirror surface side is formed thick. Manufacturing process diagram of form Fig. 11 Diagram showing stress of thin film Fig. 12 Diagram showing definition of warpage Explanation】
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Movable plate 3a Torsion bar 3b Torsion bar 4 Mirror part 5 Coil part 6 Silicon bonded substrate (SOI substrate)
7a Silicon oxide film 7b Silicon oxide film 8 Active layer silicon 9 Intermediate layer silicon oxide film 10 Support substrate silicon 11a Coil 11b Coil 12 Insulating film 13 Protective film 14 Mirror deposited film 15 Mirror deposited film (tensile stress)
16 Mirror deposited film (tensile stress)
17 Mirror deposited film (compressive stress)
18 Mirror deposited film (compressive stress)
19 Silicon substrate 20a Silicon oxide film 20b Silicon oxide film 21 Mirror deposited film (tensile stress)
22 Mirror deposited film (tensile stress)
23 Mirror deposited film (compressive stress)
24 Mirror deposited film (compressive stress)

Claims (3)

可動部と該可動部を基板に対し揺動可能に軸支するトーションバーとを備え、前記可動部中央部にミラー部を設け、前記可動部周縁部に駆動用コイル部を設け、前記可動部に駆動力を作用させて駆動させる構成のプレーナ型電磁アクチュエータにおいて、
前記ミラー部の表裏両面側ミラー形成部に、ミラー堆積膜が互いに異なる膜厚で形成され、
かつ、これらミラー堆積膜は、膜厚が厚いほうのミラー堆積膜の応力によって膜厚が薄いほうのミラー堆積膜の応力及び前記コイル部で発生した応力を相殺するように形成される事を特徴とするプレーナ型電磁アクチュエータ。
A movable portion and a torsion bar that pivotally supports the movable portion with respect to the substrate; a mirror portion is provided at a central portion of the movable portion; a driving coil portion is provided at a peripheral portion of the movable portion; In the planar type electromagnetic actuator configured to drive by applying a driving force to
Mirror deposition films are formed with different film thicknesses on the front and back side mirror forming parts of the mirror part ,
In addition, these mirror deposition films are formed so that the stress of the mirror deposition film having a smaller thickness and the stress generated in the coil portion are offset by the stress of the mirror deposition film having a larger thickness. Planar type electromagnetic actuator.
シリコン貼り合わせ基板(SOI基板)の表裏両面を熱酸化して、表裏両面側シリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記表面側シリコン酸化膜上に、フォトリソグラフィによりコイル、絶縁膜、及び保護膜の各パターンを積層するコイルパターン形成工程と、
前記表面側シリコン酸化膜の表面側ミラー形成部分をエッチングにより除去する第1酸化膜除去工程と、
前記表面側シリコン酸化膜の可動板形成部と活性層シリコン端部を除いた部分をエッチングにより除去する第2酸化膜除去工程と、
前記第2酸化膜除去工程のエッチングにより露出された活性層シリコンをエッチングにより除去する活性層除去工程と、
前記活性層除去工程のエッチングにより露出された中間層シリコン酸化膜をエッチングにより除去する第1中間層除去工程と、
前記裏面側シリコン酸化膜の支持基板シリコン端部を除いた部分をエッチングにより除去する第3酸化膜除去工程と、
前記第3酸化膜除去工程のエッチングにより露出された支持基板シリコンをエッチングにより除去する支持基板除去工程と、
前記支持基板除去工程のエッチングにより露出された中間層シリコン酸化膜をエッチングにより除去する第2中間層除去工程と、
前記第1酸化膜除去工程及び前記第2中間層除去工程のエッチングにより露出された活性層シリコンの表裏両面側ミラー形成部に、応力を持つミラー堆積膜を互いに異なる膜厚で形成する工程であって、これらミラー堆積膜を、膜厚が厚いほうのミラー堆積膜の応力によって膜厚が薄いほうのミラー堆積膜の応力及び前記各パターンの積層により発生した応力を相殺するように形成するミラー堆積膜形成工程と
を有する事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。
An oxide film forming step of thermally oxidizing both front and back surfaces of a silicon bonded substrate (SOI substrate) to form both front and back side silicon oxide films;
A coil pattern forming step of laminating each pattern of a coil, an insulating film, and a protective film by photolithography on the surface-side silicon oxide film;
A first oxide film removing step of removing a surface side mirror forming portion of the surface side silicon oxide film by etching;
A second oxide film removing step of removing a portion excluding the movable plate forming portion and the active layer silicon end portion of the surface side silicon oxide film by etching;
An active layer removing step of removing the active layer silicon exposed by the etching in the second oxide film removing step by etching;
A first intermediate layer removing step of removing the intermediate silicon oxide film exposed by the etching of the active layer removing step by etching;
A third oxide film removing step of removing a portion of the back side silicon oxide film excluding a support substrate silicon edge by etching;
A supporting substrate removing step of removing the supporting substrate silicon exposed by the etching in the third oxide film removing step by etching;
A second intermediate layer removing step of removing the intermediate layer silicon oxide film exposed by the etching in the supporting substrate removing step by etching;
This is a step of forming mirror deposited films having stresses with different thicknesses on the front and back side mirror forming portions of the active layer silicon exposed by the etching in the first oxide film removing step and the second intermediate layer removing step. Te, mirror deposited to form these mirrors deposited film, so as to cancel the stress and the stress generated by the lamination of the patterns of the mirror deposited film stress by the membrane thickness thinner the mirror deposited film more large thickness A film forming step ;
A planar electromagnetic actuator manufacturing method characterized by comprising:
シリコン(Si)基板の表裏両面を熱酸化して、表裏両面側シリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記裏面側シリコン酸化膜のシリコン基板端部を除いた部分をエッチングにより除去する第1酸化膜除去工程と、
前記第1酸化膜除去工程のエッチングにより露出されたシリコン基板を、可動板の厚さ分を残し、エッチングにより除去する第1シリコン基板除去工程と、
前記表面側シリコン酸化膜上に、フォトリソグラフィによりコイル、絶縁膜、及び保護膜の各パターンを積層するコイルパターン形成工程と、
前記表面側シリコン酸化膜の表面側ミラー形成部をエッチングにより除去する第2酸化膜除去工程と、
前記表面側シリコン酸化膜の可動板形成部とシリコン基板端部を除いた部分をエッチングにより除去する第3酸化膜除去工程と、
前記第3酸化膜除去工程のエッチングにより露出されたシリコン基板を除去する第2シリコン基板除去工程と、
シリコン基板の表裏両面側ミラー形成部に、応力を持つミラー堆積膜を互いに異なる膜厚で形成する工程であって、これらミラー堆積膜を、膜厚が厚いほうのミラー堆積膜の応力によって膜厚が薄いほうのミラー堆積膜の応力及び前記各パターンの積層により発生した応力を相殺するように形成するミラー堆積膜形成工程と
を有する事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。
An oxide film forming step of thermally oxidizing both front and back surfaces of a silicon (Si) substrate to form front and back side silicon oxide films;
A first oxide film removing step of removing a portion of the back side silicon oxide film excluding a silicon substrate end by etching;
A first silicon substrate removing step of removing the silicon substrate exposed by the etching in the first oxide film removing step by etching while leaving the thickness of the movable plate;
A coil pattern forming step of laminating each pattern of a coil, an insulating film, and a protective film by photolithography on the surface-side silicon oxide film;
A second oxide film removing step of removing the surface side mirror forming portion of the surface side silicon oxide film by etching;
A third oxide film removing step of removing a portion excluding the movable plate forming portion and the silicon substrate end portion of the surface side silicon oxide film by etching;
A second silicon substrate removing step of removing the silicon substrate exposed by the etching of the third oxide film removing step ;
A process of forming mirror deposition films having stresses at different film thicknesses on the front and back side mirror forming portions of the silicon substrate, and these mirror deposition films are formed according to the stress of the thicker mirror deposition film. A mirror deposition film forming step of forming the mirror deposition film so as to cancel out the stress of the thinner mirror deposition film and the stress generated by the lamination of each pattern ;
A planar electromagnetic actuator manufacturing method characterized by comprising:
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