(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に金属からなる下部電極を形成する工程と、
この下部電極周囲に前記下部電極とは絶縁分離されて配置され前記下部電極より高い状態に金属からなる支持部材を形成する工程と、
前記基板上に前記下部電極および前記支持部材を埋め込んだ樹脂からなる犠牲膜を形成する工程と、
この犠牲膜を表面より除去して前記支持部材の上面を露出させる工程と、
前記下部電極の上部に当たる前記犠牲膜の表面に凹部を形成する工程と、
この凹部内に金属からなるパターンを形成する工程と、
前記犠牲膜の上，前記支持部材の露出した上面，および前記パターン上に接して複数の穴を備えた金属からなる板状の上部電極を形成する工程と、
前記上部電極の穴を介して前記犠牲膜をエッチング除去し、前記上部電極の前記下部電極対向面に前記パターンからなる接点部を形成する工程と
を備え、
前記パターンは、クロム膜とこの上に形成された金膜とからなる積層パターンであり、
前記犠牲膜のエッチング除去において、前記積層パターンより前記クロム膜を除去することで前記接点部を形成し、
前記犠牲膜の除去は、前記犠牲膜を加熱すると共にオゾン雰囲気に曝すことで行い、
前記犠牲膜の除去と前記クロム膜の除去は、前記犠牲膜を加熱すると共にオゾン雰囲気に曝すことで同時に行う
ことを特徴とする微細構造の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の微細構造の製造方法において、
前記上部電極は、変形可能な板状の金属から構成されたものであることを特徴とする微細構造の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の微細構造の製造方法において、
前記犠牲膜は、ポリイミドからなる樹脂であることを特徴とする微細構造の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の微細構造の製造方法において、
前記犠牲膜は、ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる樹脂であることを特徴とする微細構造の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項に記載の微細構造の製造方法において、
前記下部電極，支持部材，および上部電極は、金から構成したものであることを特徴とする微細構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの電極構造体の間に空間を有する微細構造およびこの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置やマイクロマシン装置を作製するためには、例えば可動させる電極構造の周囲に空間構造を形成したり、可動させる電極が接触する接点部を形成することが必要となる。この場合、空間構造を形成する技術は、必須の要件である。これまで、マイクロマシンの可動構造は、ポリシリコンや窒化シリコンもしくは酸化シリコンを、フッ酸系のウエットエッチングにより選択的にエッチングすることで形成していた。
【０００３】
しかしながら、これらの材料は、形成温度が高く、電気抵抗が大きく、また、膜厚を厚くすることが容易ではないなど、マイクロマシンを実現する上で大きな障害を有していた。このため、マイクロマシンの可動構造に用いる材料として、金属（金属膜）を用いることが望まれている。例えば、犠牲膜上に金属からなる可動構造を形成し、犠牲膜を除去して可動構造下に可動構造が可動可能な空間を形成することで、マイクロマシンが実現できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、図４に示すように、半導体基板４０１上に、下部電極４０２および金属からなる柱４０３を形成し、柱４０３の間の空間を有機材料であるレジスト４０４で充填し、レジスト４０４上に上部電極４０５を形成する。この後、レジスト４０４を除去すれば、上部電極４０５下に空間が形成され、上部電極４０５と下部電極４０２とからなる微細構造が形成できる。このように空間を形成することで、例えば上部電極４０５を下方に可動させることも可能となり、また、上部電極４０５と下部電極４０２との間が非常に低い誘電率の状態となる。
【０００５】
しかしながら、犠牲膜を選択的にエッチング除去するときに、つぎに示すような問題が発生する。
レジスト４０４の除去では、ＣＦ4と酸素ガスとの混合ガスをエッチングガスとしたドライエッチングにより、上部電極４０５に形成した開口部４０５ａから、レジスト４０４のみを選択的に除去するようにしている。ところが、このようなドライエッチングにおいては、上記混合ガスのプラズマのために重合物が新たに形成される。このため、この重合物が上部電極４０５の下面や下部電極４０２上面に付着するなど、形成した空間にエッチングによる残留物が形成され、所望の空間を実現できないという問題があった。
【０００６】
また、上記ドライエッチングでは、酸素ガスのプラズマを用いているため、上部電極４０５や下部電極４０２を構成している金属が酸化されて変質し、例えば、導電性が低下するなどの問題があった。これは、上部電極下に形成する空間を大きくするために、厚い犠牲膜を用いる場合、酸素プラズマによる処理時間が長くなるため、より顕著な問題となる。
以上説明したように、従来では金属からなる微細な可動構造を得ることが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、金属からなる２つの部材間に空間を有する微細構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の微細構造の製造方法は、基板上に金属からなる下部電極を形成し、この下部電極周囲に下部電極とは絶縁分離されて配置され下部電極より高い状態に金属からなる支持部材を形成し、基板上に下部電極および支持部材を埋め込んだ樹脂からなる犠牲膜を形成し、この犠牲膜を表面より除去して支持部材の上面を露出させ、下部電極の上部に当たる犠牲膜の表面に凹部を形成し、この凹部内に金属からなるパターンを形成し、犠牲膜の上，支持部材の露出した上面，およびパターン上に接して複数の穴を備えた金属からなる板状の上部電極を形成し、上部電極の穴を介して犠牲膜をエッチング除去し、上部電極の下部電極対向面にパターンからなる接点部を形成するものである。
この発明によれば、金属からなる下部電極と上部電極の間には、空間が形成されている。
【００１２】
上記発明において、上部電極は変形可能な材料から構成してもよく、また、パターンは、クロム膜とこの上に形成された金膜とからなる積層パターンであり、犠牲膜のエッチング除去において、積層パターンよりクロム膜を除去することで接点部を形成する。また、犠牲膜は、ポリイミドからなる樹脂、もしくは、ポリベンゾオキサゾール前駆体からなる樹脂である。
また、犠牲膜の除去は、犠牲膜を加熱すると共にオゾン雰囲気に曝すことで行う。また、犠牲膜の除去とクロム膜の除去は、犠牲膜を加熱すると共にオゾン雰囲気に曝す。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１，２は、微細構造の製造方法を説明する工程図である。まず、図１（ａ）に示すように、基板１０１上に蒸着法により膜厚０．１μｍのチタン膜と膜厚０．１μｍの金膜との２層膜からなるシード層１０２を形成する。
【００１４】
つぎに、図１（ｂ）に示すように、シード層１０２上に開口部１０３ａを備えた膜厚５μｍ程度のレジストパターン１０３を形成する。レジストパターン１０３は、公知のフォトリソグラフィ技術により形成する。レジストパターン１０３を形成したら、開口部１０３ａに露出しているシード層１０２上に、電界メッキにより金のメッキ膜からなる金属パターン１０４を、膜厚１μｍ程度に形成する。
【００１５】
つぎに、レジストパターン１０３を除去した後、図１（ｃ）に示すように、新たに開口部１０５ａを備えた膜厚５μｍ程度のレジストパターン１０５を形成する。このとき、レジストパターン１０５により金属パターン１０４を覆うようにする。レジストパターン１０５を形成したら、開口部１０５ａに露出しているシード層１０２上に、電界メッキにより金のメッキ膜からなる金属パターン１０６を、膜厚３μｍ程度に形成する。
【００１６】
つぎに、レジストパターン１０５を除去した後、金属パターン１０４および金属パターン１０６をマスクとして、シード層１０２を選択的にエッチングする。このエッチングでは、まず、ヨウ素，ヨウ化アンモニウム，水，エタノールからなるエッチング液を用い、シード層１０２上層の金を選択的に除去する。次いで、ＨＦ系のエッチング液を用い、シード層１０２下層のチタンを選択的に除去する。なお、金のウエットエッチングでは、エッチング速度が毎分０．０５μｍである。
【００１７】
この結果、図１（ｄ）に示すように、基板１０１上に、上層が金からなる下部電極１０４ａと、この下部電極１０４ａとは絶縁分離された支持部材１０６ａとが形成される。この支持部材１０６ａは、後述する上部電極を支持するものであり、例えば、基板１０１上に格子状に形成され、図１（ｇ）の平面図に示すように、格子状の支持部材１０６ａで囲まれた領域の中心部に複数の下部電極１０４ａが配置されている。なお、支持部材１０６ａの形状は、格子状に限るものではない。例えば、底面が正方形の四角柱に形成された支持部材を、下部電極１０４ａの周辺（例えば４隅の延長線上）に、複数配置しても良い。
【００１８】
つぎに、図１（ｅ）に示すように、下部電極１０４ａおよび支持部材１０６ａを覆うように、基板１０１上に感光性を有する樹脂膜１０７を、回転塗布により形成する。ポリイミド膜１０７は、ポジ型の感光性を有し、例えば、ポリアミド，ポリアミド酸，ポリベンゾオキサゾール（もしくはこの前駆体）などのベース樹脂にポジ型感光剤を付加したものである。ポリベンゾオキサゾールをベース樹脂とするポジ型の感光性を有する樹脂としては、例えば、住友ベークライト株式会社製の「ＣＲＣ８３００」がある。
【００１９】
形成した樹脂膜１０７は、約１２０℃としたホットプレート上に基板１０１を約４分間程度載置することで、加熱処理を行う。
次いで、公知のフォトリソグラフィ技術により、支持部材１０６ａ上部の領域に露光を行い、引き続いて現像処理を行うことで、図１（ｆ）に示すように、樹脂膜１０７の支持部材１０６ａ上部が露出する開口部１０７ａが形成された状態とする。現像処理の後、樹脂膜１０７は、約３１０℃の温度の加熱処理を行い、熱硬化した状態とする。
【００２０】
つぎに、硬化させた樹脂膜１０７を化学的機械的研磨によりエッチバックし、図２（ａ）に示すように、表面が平坦化された犠牲膜１１７を形成する。
つぎに、図２（ｂ）に示すように、平坦化して支持部材１０６ａ上面を露出させた犠牲膜１１７上に、蒸着法により膜厚０．１μｍのチタン膜と膜厚０．１μｍの金膜との２層膜からなるシード層１０８を形成する。
【００２１】
次いで、図２（ｃ）に示すように、メッシュ状の溝を有するレジストパターン１０９を形成し、これら溝底部に露出しているシード層１０８上に、電界メッキ法により金のメッキ膜からなる金属膜１１０を、膜厚０．４μｍ程度に形成する。次いで、レジストパターン１０９を除去した後、メッシュ状のパターンに形成された金属膜１１０をマスクとし、シード層１０８を選択的にエッチング除去する。
【００２２】
このエッチングでは、まず、ヨウ素，ヨウ化アンモニウム，水，エタノールからなるエッチング液を用い、シード層１０８上層の金を選択的に除去する。次いで、ＨＦ系のエッチング液を用い、シード層１０８下層のチタンを選択的に除去する。なお、金のウエットエッチングでは、エッチング速度が毎分０．０５μｍである。この結果、図２（ｄ）に示すように、複数の開口部を備えたメッシュ状の上部電極１１０ａが形成される。
【００２３】
つぎに、上部電極１１０ａまでを形成した基板１０１を、オゾン雰囲気中で例えば２５０〜３００℃に加熱することで、上部電極１１０ａの複数の開口部を介してオゾンを犠牲膜１１７に接触させ、犠牲膜１１７を除去する。この結果、図２（ｅ）に示すように、上部電極１１０ａが支持部材１０６ａに支えられた状態で、上部電極１１０ａ下には空間が形成され、上部電極１１０ａと下部電極１０４ａとが、空間で離間された状態の微細構造が形成される。上部電極１１０ａと下部電極１０４ａとは、空間で離間しているので、これらの間には、例えば空気という非常に低い誘電率の物質が存在していることになる。また、上部電極１１０ａを変形可能なものとすれば、上部電極１１０ａが可動できる状態となる。
【００２４】
このように、上部電極１１０ａ下の犠牲膜を除去するとき、プラズマを用いることがないので、上部電極１１０ａに対する損傷を低く抑えることが可能となる。また、オゾンを用いて樹脂である犠牲膜１１７を灰化させるようにしたので、プラズマを用いる場合のように重合物を生成することが無く、残留物のない状態で犠牲膜１１７を除去できる。
【００２５】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態においても、前述したように、基板１０１上に下部電極１０４ａ，支持部材１０６ａを形成し、また、表面が平坦化された犠牲膜１１７を形成する（図３（ａ））。これは、図１（ａ）〜図１（ｇ）までと同様にすれば形成できる。次いで、本実施の形態では、図３（ｂ）に示すように、犠牲膜１１７の下部電極１０４ａ上の領域に凹部１１７ａを形成する。凹部１１７ａは、公知のフォトリソグラフィ技術と、ＣＦ4および酸素ガスを用いたドライエッチングにより形成すればよい。また、凹部１１７ａは、以降に示すシード層と金属膜との膜厚を合わせた深さとする。
【００２６】
次いで、蒸着法により膜厚０．１μｍのクロム膜と膜厚０．１μｍの金膜との２層膜からなるシード層３０８を形成する。この後、開口部３０９ａを有する膜厚５μｍ程度のレジストパターン３０９を形成し、開口部３０９ａの底面に露出しているシード層３０８上に、金のメッキ膜からなる金属膜３１０を、膜厚０．５μｍ程度に形成する。メッキ膜は、電界メッキ法により形成する。
【００２７】
つぎに、図３（ｃ）に示すように、レジストパターン３０９を除去した後、金属膜３１０をマスクとしてシード層３０８を選択的にエッチング除去する。このエッチングでは、まず、ヨウ素，ヨウ化アンモニウム，水，エタノールからなるエッチング液を用い、シード層３０８上層の金を選択的に除去する。次いで、フェリシアン化カリウム，水酸化ナトリウム，水からなるエッチング液を用い、シード層３０８下層のクロムを選択的に除去する。なお、金のウエットエッチングでは、エッチング速度が毎分０．０５μｍであり、クロムのウエットエッチングでは、エッチング速度が毎分０．１μｍである。
【００２８】
このエッチングの結果、図３（ｃ）に示すように、凹部１１７ａ内にシード層としてのクロム膜と金膜に上記メッキ膜が積層された接点部３１０ａが形成される。
つぎに、新たな樹脂膜を形成し、これを化学的機械的研磨によりエッチバックして平坦化することで、図３（ｄ）に示すように、犠牲膜１１７の凹部１１７ａ内で、接点部３１０ａの周囲が樹脂膜３１１で埋め込まれた状態とする。
【００２９】
次いで、図２（ｂ）〜図２（ｄ）で示したことと同様にしてメッシュ状の上部電極１１０ａを形成する（図３（ｆ））。この後、基板１０１を、オゾン雰囲気中で例えば２５０〜３００℃に加熱することで、上部電極１１０ａの複数の開口部を介してオゾンを犠牲膜１１７および樹脂膜３１１に接触させ、犠牲膜１１７および樹脂膜３１１を除去する。このオゾン処理では、接点部３１０ａを構成しているクロム膜がエッチングされ、接点部３１０ａは、金膜が露出した状態となる。
【００３０】
犠牲膜１１７を除去することで、図３（ｇ）に示すように、上部電極１１０ａが支持部材１０６ａに支えられた状態で、上部電極１１０ａ下には空間が形成され、上部電極１１０ａと下部電極１０４ａとが空間で離間された状態の微細構造が形成される。この実施の形態においても、上部電極１１０ａと下部電極１０４ａとは、空間で離間しているので、これらの間には、例えば空気という非常に低い誘電率の物質が存在していることになる。また、上部電極１１０ａを変形可能なものとすれば、上部電極１１０ａが可動できる状態となる。また、本実施の形態によれば、上部電極１１０ａの、下部電極１０４ａに対向する面に、金からなる接点部３１０ａが形成された状態が得られる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、微細構造を構成する部材に金属を用いることができるようになり、金属からなる２つの部材間に空間を有する微細構造を容易に製造できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  微細構造の製造方法を説明する工程図である。
【図２】  図１に続く、微細構造の製造方法を説明する工程図である。
【図３】  本発明の実施の形態における微細構造の製造方法を説明する工
程図である。
【図４】  従来よりある微細構造の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０１…基板、１０２…シード層、１０３…レジストパターン、１０３ａ…開口部、１０４…金属パターン、１０４ａ…下部電極、１０５…レジストパターン、１０５ａ…開口部、１０６…金属パターン、１０６ａ…支持部材、１０７…樹脂膜、１０７ａ…開口部、１０８…シード層、１０９…レジストパターン、１１０…金属膜、１１０ａ…上部電極、１１７…犠牲膜。
【図１】
0003706310.tif 000002
【図２】
0003706310.tif 000003
【図３】
0003706310.tif 000004
【図４】
0003706310.tif 000005