(57)【要約】【課題】汎用の溶液塗布装置を用いて、領域が重なり合わない２つ以上の機能性薄膜を、使用目的に応じた所定の形状・パターンで、３次元マイクロ構造の可動構造部の表面に作製可能とすることを目的とする。【解決手段】３次元マイクロ構造１０の可動構造部を含む表面に対して、薄膜を形成したい微小領域１２の少なくとも一部を囲む溝構造パターン１１を、予め作製しておく。３次元マイクロ構造１０の外縁および溝構造パターン１１に囲まれた各微小領域１２の内側に対して、薄膜となる材料を含む溶液を塗布・展開し、さらに、その溶媒を蒸発させることで、ガス感応膜などの機能性薄膜１３を微小領域１２の内部のみに作製可能とする。これは、塗布した溶液の液滴の外縁が溝構造１１のエッジ部において平面上よりも溝の屈曲角の分だけ大きな接触角まで取り得ることで、その溶液が広がる領域が、前記の微小領域１２の内側に律せられる機構を利用するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
領域が重なり合わない２つ以上の機能性薄膜を使用目的に応じた所定の形状・パターンで表面に形成した３次元のマイクロ構造であって、その薄膜の形成領域が、前記のマイクロ構造の可動構造部の表面であり、かつ、その成膜領域の縁の近傍に、前記の薄膜の形成領域を律する溝構造を有することを特徴とする３次元マイクロ機械素子。
【請求項２】
請求項１に記載の溝構造により、少なくともその一部が囲まれた微小領域の各表面において、薄膜となる膜材料を１種類以上含む溶液を、その縁が、前記の溝構造を形成した領域まで到達するように塗布・展開する塗布工程と、その後の塗布溶液の溶媒の蒸発に伴う薄膜の形成を含む工程と、により、異種、あるいは、同種のマイクロサイズの機能性薄膜を各々、前記の溝構造に囲まれた所定の微小領域の内側に形成していることを特徴とする３次元マイクロ機械素子。  
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の３次元マイクロ機械素子において、その膜の形成領域を律する溝構造は、請求項２に記載の塗布工程に先立ち、そのマイクロ構造の表面に作製されているものであって、その溝幅が２００
ｎｍ以上かつ５
μｍ以下で、その溝の深さは１ μｍ以上かつ前記のマイクロ構造の可動構造部の厚みの１／２以下であり、かつ、その溝枠が１重あるいは多重であることを特徴とする３次元マイクロ機械素子。
【請求項４】
請求項１から３に記載の３次元マイクロ機械素子において、請求項１から３に記載の溝構造を利用して、インクジェットヘッドやマイクロディスペンサなどの汎用の成膜装置を用いて、その可動構造部の外縁および前記の溝構造により囲まれた微小領域へ膜材を含む１種類以上の溶液を吐出させて、薄膜の形成を行うことを特徴とする膜形成方法。
【請求項５】
請求項４に記載の膜形成方法において、請求項１から３までで記載した溝構造のパターンの存在領域で、液滴の外縁が、その溝構造のエッジ部において、平面上で示す通常の表面接触角よりも溝の屈曲角の分だけ大きな値まで取り得ることで、その塗布・展開した溶液の広がりが、前記のエッジ部より液の吐出位置側に限定される機構、あるいは、前記の溝構造内への空気の保持による撥液作用の発現により、その溶液が広がる領域を前記の枠溝パターンで囲まれた領域内に限定し、その結果として、薄膜を形成する領域を律することを特徴とする膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外縁が溝構造で律せられた機能性薄膜を有する３次元マイクロ機械素子およびその膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元構造の表面に薄膜を形成する際に従来より使用されている手法としては、スパッタ・蒸着などのように真空環境下で成膜を行う真空成膜法、および、薄膜となる膜材料を含む溶液を被着させて非真空環境下で成膜する液相成膜法が挙げられる。そのうち液相成膜法は、真空成膜法のように大規模な装置や真空環境を必要とせず、また、成膜速度が大きく、膜材の変更も容易であるため、生産性やコストの面より有利である。
【０００３】
一方、３次元構造の可動構造部を含む表面の所定領域に成膜する場合、その可動構造部の機械的損傷を防ぐためには成膜表面に大きな力学的負荷をかけないことも求められる。そのため実際には、液体定量吐出装置（ディスペンサ）やインクジェットプリンターヘッド、スプレーガンなどを用いて、その成膜表面に非接触あるいは半接触状態で、溶液を吐出・展開することで薄膜の形成は行われている。
【０００４】
上記の液相成膜では、同一の３次元構造体の表面に対しては成膜の範囲を常に同様に制御し得ることが非常に重要であり、その要求は通常、成膜時の溶液吐出部の位置・移動経路や溶液の吐出液量・速度などの塗布装置の操作条件を精密に制御することで実現されている。しかし、その成膜領域が微小になるほど、成膜領域の制御のために要求される液量や位置などの精度は高くなり、僅かな液量の違いや吐出位置のずれ等により、成膜領域の制御精度は大きく低下してしまう。また、成膜対象の可動構造部表面の振動や傾斜により、厳密な位置合わせを行うことが困難な場合も多く存在する。そのため、３次元マイクロ構造の表面の微小領域への成膜では、液の量や吐出位置等の制御のみによらずに成膜領域を精密制御する新たな手法の導入が求められている。
【０００５】
前記の要求を実現するための手法の一つに、構造体の表面に形成した凹形状の溝構造を利用する手法が挙げられる。たとえば、下記特許文献１には、膜を形成したい円形領域の外周外側に数百マイクロメートル幅の凹形状の溝部を予め形成しておき、その成膜したい領域の表面に対して、成膜材料を含む溶液を過剰量塗布した状態で圧力を負荷することで、前記の凹形状の溝部の空間を、圧力を加えた際に成膜領域よりはみ出た過剰な溶液の液だめとして利用する薄膜の形成方法が記載されている。
【０００６】
その方法により、吐出・展開する溶液量を細かく制御することなく、溝構造に囲まれている成膜領域の内部のみに、薄膜の形成領域を制御することを提案している。また、下記特許文献２には、基板における成膜領域の外側に凹形状の環状溝を作製しておき、スピンコート法による塗布成膜時に成膜領域の外縁領域の塗布溶液の液だめとすることで、環状溝より回転中心側の成膜領域に、膜厚が厚くなる領域が生ずることなく、均一な厚さの膜を形成する方法が記載されている。
【０００７】
一方で近年、半導体製造プロセスなどを利用したマイクロ３次元構造の製造技術が大きな進歩を見せており、従来よりもはるかに寸法の小さなマイクロサイズの３次元構造体のセンサデバイス等としての利用も広がりを見せている。それに伴い、その３次元マイクロ構造の表面に薄膜を形成する技術の必要性も増大している。例えば、水晶あるいはガラス製のマイクロ振動子デバイスの表面に特定のガスを吸着する高分子薄膜を塗布成膜することで、そのガス分子の吸着による振動子の総質量の変化により、その検出対象のガスの濃度を検出可能である。下記非特許文献１には、シリコン製のマイクロ片持ち梁振動子（マイクロカンチレバー）の表面に高分子溶液を塗布することでガス感応膜を作製した例が報告されている。その例では、ガス感応膜への検出対象ガスの吸着に伴うカンチレバーの共振周波数のシフト幅により、その検出対象ガスの濃度を検出できることが示されている。
【０００８】
このようなマイクロサイズの構造表面への薄膜の形成を液相成膜法で行う場合、より寸法の大きな構造表面へ成膜する場合と比較して、その気-液-固界面での界面張力の効果が重力による効果に対して相対的に大きくなる。一方、３次元のマイクロ構造体の外枠あるいは表面の溝構造により囲まれた領域内部に塗布された溶液の微小液滴は、下記非特許文献２および図２(a)で示されているように、表面接触角θfに外枠もしくはエッジ部の屈曲角αを足した臨海接触角(θf + α)を示す状態までは、その凹形状の溝構造に囲まれた領域表面に膨らんだ拡張状態の液滴として保持され得、そのエッジ部よりも外側まで広がらないことが示されている。この効果を利用することで、塗布する溶液量や液の吐出位置・経路の精密な制御のみに依存することなく、３次元マイクロ構造表面の所定の微小領域の内部のみへ、成膜の範囲を律することがより容易となる。つまり、凹形状の溝構造なしの平面上に薄膜の液相成膜を行う場合には、溶液の吐出位置を中心とする円状領域、あるいは、その吐出時の経路線を中心線とする線状領域に薄膜は形成され、その成膜領域の縁の位置は、塗布溶液の吐出圧力・成膜表面への衝突速度・成膜表面の濡れ性や成膜時の周囲環境など多数の因子により複雑かつ受動的に変化し、その溶液の吐出量の増加と共により連続的に変化するものであった。
【０００９】
一方で、３次元構造の縁あるいは凹形状の溝構造パターンにより成膜領域が囲まれている場合には、塗布溶液が成膜したい領域をちょうど被覆する液量（被覆液量）を超して吐出された場合にも、その溶液の液滴の外縁での接触角が臨界接触角を超えるまでは、溶液の広がりを成膜領域内に限定することが可能となる。つまり、吐出液量が被覆液量を超過した場合にも、その超過量が、液滴が臨界接触角を示す状態に対応する限度の範囲内であれば、成膜領域を所定の成膜領域内に限定可能である。
【００１０】
そこで、発明者らの研究グループは、下記非特許文献３において、可動構造部であるマイクロカンチレバー表面の外縁より１０
μｍだけ内側に位置する溝構造を３辺とする長方形の枠形状の溝に囲まれた領域を成膜領域と規定し、その微小領域の内部に溶液を塗布した際に、上記のエッジ部における液滴の広がりを制限する効果により、そのマイクロカンチレバーの表面に、その外縁が溝構造で限定された１つの成膜領域を形成し得ることを示して
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２４０５７２号公報
【特許文献２】特開１９９３−３２５２５４号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｍ．Ｍａｕｔｅ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｖｏｌａｔｉｌｅ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ（ＶＯＣｓ）  ｗｉｔｈ  ｐｏｌｙｍｅｒ−ｃｏａｔｅｄ  ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｓ”１９９９年  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ｂ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ５８，ｐｐ５０５−５１１
【非特許文献２】Ｊ．Ｆ．Ｏｌｉｖｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｔｏ  ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ｏｆ  ｌｉｑｕｉｄｓ  ｂｙ  ｓｈａｒｐ  ｅｄｇｅｓ”１９７７年Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｏｌｌｏｉｄ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ５９，ｐｐ．５６８−５８１
【非特許文献３】村上ら、２０１１年「共振型マイクロ化学センサへの感応膜塗布特性の制御のための表面微細パターンの利用」電気学会論文誌Ｅ１３１，ｐｐ．２９６−３０１（２０１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、非特許文献３に記載の方法では、その構造体の上面側から見て枠形状となる溝構造を３次元マイクロ構造の可動構造部を含む表面の1ヶ所のみに作製することでその微小領域内に成膜領域を限定することのみを考えており、ひとつの３次元マイクロ構造あたりに１ヶ所しか機能性薄膜を形成できない。そのため、作製した機能性薄膜付きの３次元マイクロデバイスの使用の用途や機能は限定されてしまう問題点があった。具体的には、機能性薄膜を形成した３次元マイクロ構造をセンサなどのデバイスとして使用するには、成膜領域が１ヶ所では不十分である。例えば、ガス感応膜付のマイクロ振動子を用いてガス検出する場合には、検出ガスに応じた感応膜を形成した振動子を用いて複数種のガスを並列で検出したり、同一感応膜を形成した複数個の振動子で単一種のガスの同時検出を行って検出の確実性やデータ精度を高めたりすることが重要で、単一のデバイス基板表面の複数の所定領域に、同種あるいは異種の膜材よりなる感応膜を作製することが必要である。
【００１４】
さらに、ひとつの３次元マイクロ構造あたりに２ヶ所以上の機能性薄膜を形成できると、従来の方法では複数のデバイス基板が必要であったものを１枚の基板にまとめたり、複数種の薄膜を組み合わせることで初めて実現できる機能を実現したりすることも可能となる。それらの結果、機能性薄膜を付与した３次元マイクロデバイスの利用範囲や、それらにより実現できる機能の範囲が大きく拡大し、それらのデバイスの産業化・実用化においても、格段の進歩をもたらすこととなる。
【００１５】
本発明は上記の問題点や制約に鑑みてなされたものであり、
本発明により、領域が重なり合わない２つ以上の機能性薄膜を、使用目的に応じた所定の形状・パターンで、その可動構造部を含む構造体表面に形成した３次元のマイクロ機械素子の作製および利用を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載したように、領域が重なり合わない２つ以上の機能性薄膜を使用目的に応じた所定の形状・パターンで表面に形成した３次元のマイクロ構造であり、かつ、その薄膜の形成領域が、前記のマイクロ構造の可動構造部の表面であり、かつ、その成膜領域の縁の近傍に、前記の薄膜の形成領域を律する溝構造を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、請求項２に記載したように、請求項１に記載の溝構造により、少なくともその一部が囲まれた微小領域の各表面において、薄膜となる膜材料を１種類以上含む溶液を、その縁が、前記の溝構造を形成した領域まで到達するように塗布・展開する塗布工程と、その後の塗布溶液の溶媒の蒸発に伴う薄膜の形成を含む工程と、により、前記の溝構造に囲まれた各微小領域の内側に、異種、あるいは、同種のマイクロサイズの機能性薄膜を各々、前記の溝構造に囲まれた所定の微小領域の内側に形成していることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、請求項３に記載したように、請求項１または請求項２に記載の３次元マイクロ機械素子において、その膜の形成領域を律する溝構造は、請求項２に記載の塗布工程に先立ち、そのマイクロ構造の表面に作製されているものであって、その溝幅が２００ｎｍ以上かつ５μｍ以下で、その溝の深さは１μｍ以上かつ前記のマイクロ構造の可動構造部の厚みの１／２以下であり、かつ、その溝枠が１重あるいは多重であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、請求項４に記載したように、請求項１から３に記載の３次元マイクロ機械素子において、請求項１から３に記載の溝構造を利用して、インクジェットヘッドやマイクロディスペンサなどの汎用の成膜装置を用いて、その可動構造部の外縁および前記の溝構造により囲まれた  微小領域へ膜材を含む１種類以上の溶液を吐出させて、薄膜の形成を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、請求項５に記載したように、請求項４に記載の膜形成方法において、請求項１から３までで記載した溝構造のパターンの存在領域で、液滴の外縁が、その溝構造のエッジ部において、平面上で示す通常の表面接触角よりも溝の屈曲角の分だけ大きな値まで取り得ることで、その塗布・展開した溶液の広がりが、前記のエッジ部より液の吐出位置側に限定される機構、あるいは、前記の溝構造内への空気の保持による撥液作用の発現により、その溶液が広がる領域を前記の枠構造のパターンで囲まれた領域内に限定し、その結果として、薄膜を形成する領域を律することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の実施により、領域が重なり合わない２つ以上の機能性薄膜を、使用目的に応じた所定の形状・パターンで、その可動構造部を含む構造体表面に形成した３次元のマイクロ機械素子の作製および利用が可能となる。成膜範囲などの薄膜の特性の制御精度が向上する結果、それらの３次元マイクロ機械素子のデバイスとしての特性や性能のばらつきなどが改善され、それらのセンサなどとしての実利用において、大きな進歩をもたらすと期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図２（ａ）は、成膜したい表面への溶液塗布時に、液滴の外縁の広がりが溝構造により限定される機構によって、膜材を含む溶液による成膜領域が、それらの溝構造に囲まれた領域内に限定される原理を説明した図である（非特許文献２も参照）。本発明では、溝構造のエッジ部で液滴の広がりが制約される本原理により、３次元マイクロ構造体の表面で、重なり合わない２つ以上の成膜領域を実現している。
【００２３】
まずθｆは、成膜を行う表面に溝構造がなく平坦な場合に、塗布溶液の液滴が示す静的な表面接触角である。このθｆは、塗布溶液、成膜したい固体表面の種類や物理・化学的な状態、および、それらの固体と液体の組み合わせに依存して変化する。一方で、固体表面の凹形状の溝構造のエッジ部では、前記のように、液滴が取り得る接触角の最大値がθｆよりも増大することが知られている。
【００２４】
具体的には、溝構造１１のエッジ部における屈曲角（凹形状の溝では側壁角度と同一）がα度の場合、エッジ部まで広がった液滴の接触角がθｆとαの和である臨界接触角よりも小さな条件範囲では、その液滴は溝構造よりも溶液を供給した位置側（以後、内側と表現）の領域に保持され得る。つまり、薄膜を形成したい微小領域１２を取り囲む形状の微細な溝構造１１のパターンが存在すれば、塗布溶液の液滴が溝の内側よりエッジ部まで広がった場合には、本来の表面接触角θｆよりも屈曲角αだけ大きな臨界接触角を液滴が示す塗布液量までは、拡張した状態の液滴として溝構造１１の内側の領域に溶液を保持でき、成膜領域も前記のその領域に限定し得る。
【００２５】
ただし、本発明の実施においては、成膜領域の外縁に周囲側壁ではなく凹形状の溝構造が存在する場合の液滴の挙動を考える必要がある。つまり、θｆより大きな接触角を示す状態の液滴における、溶液量の増大に伴う外縁の広がりと輪郭形状の変化、および、それらの結果生じる液滴と溝構造周囲の表面との相互干渉についての考慮も必要がある。
【００２６】
前記・図２（ａ）の状態の液滴に対して、マイクロキャピラリー等を用いて溶液量を少しずつ増大させる場合、図２（ｂ）中の液滴１５の実線の輪郭線で示すように、液滴の外縁線は溝構造の手前側の側壁表面を前進すると共に、液滴の輪郭形状は上および右方向にも拡張する（同図２（ｂ）の液滴１５の点線輪郭線が図２（ａ）の液滴１５の輪郭形状に相当）。本図２（ｂ）の状態でも溶媒除去後の成膜領域は図２（ａ）の場合と同様に限定されるが、図２（ｃ）のように、拡張した液滴の輪郭が溝構造より外側の固体表面に近づいた場合には、液滴が溝構造１１を容易に乗り越えて広がってしまい、もはや成膜領域の限定は実現されない。このように、本発明の液滴の広がりを限定する効果は、成膜表面の静的接触角θｆや溝構造の寸法・形状などによっても大きな影響を受けるが、溝構造の幅の増大や多重化により、成膜範囲の限定の成功率は向上する。発明者らはこれまでに、幅が２００ｎｍ、５００ｎｍ、２μｍ、５μｍのいずれかで深さは1 μｍ以上の溝構造パターンを有するサンプルを用いて、成膜表面の溝構造が溶液塗布による成膜領域の限定に有効なことを、実験的に示している。その結果、塗布溶液の溶媒の成膜表面における静的接触角θｆ＝１０〜４０度程度の条件範囲では、塗布液量が成膜表面積に対して過剰過ぎない範囲であれば、溝構造に囲まれた微小領域内に成膜領域を限定できることを示している。一方、θｆ＞
５０度の場合には、θｆ＝１０〜４０度程度の成膜表面よりも塗布溶液が広がり難く、成膜範囲の限定はより困難であった。
【００２７】
上記で説明した溝構造を有する３次元マイクロ構造体の表面における、２つ以上の微小領域内への成膜領域の制御する例として、以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。ただし、本発明はこの実施形態によって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施例である、２つの機能性薄膜を表面に有する３次元マイクロ構造およびその成膜工程を説明する図である。図において、３次元マイクロ構造（マイクロ振動子）１０の可動構造部を含む表面の、薄膜を形成したい２つの重なり合わない微小領域１２を囲むように作製した２組の枠形状の溝構造パターン１１のそれぞれの内部に対して、薄膜となる材料を含む溶液を塗布し、溝構造１１のエッジ部まで液滴を塗布・展開し、さらに、その溶媒を蒸発させることで、ガスセンサの感応膜などとして利用できる機能性薄膜１３を形成することができる。マイクロ構造表面の機能性薄膜（ガス感応膜）１３の位置・形状および数は、溝構造パターン１１の位置・形状および配置などにより、変えることができる。また、本実施例では、塗布溶液が３次元マイクロ構造の外縁まで広がることを前記の溝構造により防ぐと共に、その構造体の側面への成膜を防ぐことで、振動子側面への成膜による振動子の質量の偏りや振動時の空気抵抗の増大などによる振動特性の劣化を防ぐことも可能となる。
【００２９】
この溶液の塗布は、汎用のインクジェットヘッドあるいは図２(a)に原理図を示すマイクロディスペンサに接続した先端径が数十μｍのガラスキャピラリー先端１６より、薄膜を形成したい前記の微小領域１２の表面へ吐出することで行う。成膜を行う３次元マイクロ構造の一例としては、幅１００μｍ、長さ５００μｍのマイクロ振動子が挙げられる。吐出する液の一例としては、ｎ-ドデカンやテトラリンのような室温下での揮発性の低い有機溶媒を溶媒とする１〜５％程度の濃度のポリブタジエン溶液が挙げられる。しかし、それ以外でも、上記のインクジェットヘッドやガラスキャピラリー先端より吐出可能で、かつ、膜材あるいはその前駆物質を含む溶液であれば、同様に塗布溶液として使用可能である。ただし、その溶液および成膜表面の特性により、前記の溝構造１１より外側の領域へはみだすことなく、成膜をしたい微小領域１２のみに成膜できる確実性は影響を受けるので、成膜に際しては、溶媒や膜材の濃度に伴う塗布溶液の粘度や界面張力の調整が必要となる。特に成膜表面の静的接触角に関しては、溶液の溝構造の乗り越えを防ぐには静的接触角θｆ＝１０〜４０度程度の条件範囲が好ましい。また、前記した汎用成膜装置で容易に吐出可能な範囲内では、溶液の粘度が高い方が上記の微小領域１２内部のみへの成膜領域の限定が容易となる。
【００３０】
溝構造１１の寸法に関しては、前記した実験の実績より幅２００ｎｍ以上５μｍ以下、深さは１μｍ以上が好ましい。溝幅が５μｍ以上、深さがマイクロ構造の可動構造の厚みの１／２以上の場合にも、成膜領域の限定には問題ないが、元の３次元マイクロ構造の特性に及ぼす影響が大きくなるため、不都合である。
さらに、成膜したい領域１２を取り囲む溝構造１１を一重より多重にした場合、液の広がりを限定するエッジ部が、塗布溶液が広がる方向に沿って複数存在することとなるため、その溝構造１１が存在する領域よりも外側まで塗布溶液が広がる可能性もより小さくすることができる。
【実施例２】
【００３１】
図３は、本発明の第２の実施例である機能薄膜付の３次元マイクロ構造体を説明する図である。図において、１１Ａは図１における溝構造１１と同様に成膜領域を限定する溝構造のパターンであるが、図１の場合と異なり、成膜領域１２の周囲全てを囲む代わりに、その一部のみを囲む形状となっている。そのような場合にも、３次元マイクロ構造１０Ａの外縁と溝構造パターン１１Ａに囲まれた領域１３Ａに成膜領域を限定することが可能である。本実施例では、実施例１よりも加工する溝構造１１を減らすことで、加工の手間やコストなどの低減も期待できる。
【実施例３】
【００３２】
図４は、本発明の第３の実施例である機能薄膜付の３次元マイクロ構造体を説明する図である。図において、１０Ｂの３次元マイクロ構造（マイクロ振動子）形状が図1および図３とは異なり円形状である。このように３次元マイクロ構造の可動構造の形状が長方形以外の場合にも、成膜領域を囲む枠溝パターン１１Ｂにより、機能性薄膜１３Ｂの成膜領域を使用目的に応じた所定の形状・パターンに限定することが可能となる。
【実施例４】
【００３３】
図５は、本発明の実施例として、複数種の薄膜機能素子を表面に有する3次元マイクロ構造体を説明する図である。図１、３、４とは異なり、機能や用途の異なる複数の機能性薄膜を単一の３次元マイクロ構造（マイクロ振動子）１０Ｃ上に組み合わせることで初めて実現できる複合デバイスの構築を目指している。
本発明の手法では、成膜前の３次元マイクロ構造体の表面を電気的に絶縁体であるシリコン酸化膜などに予めしておくことで、その表面の溝構造１１Ｃに囲まれた各微小領域に作製した薄膜を、構造表面の絶縁体および溝構造内の空気（エアギャップ）により容易に電気的に絶縁可能である。そのため、近年大きな進歩を遂げている有機エレクトロニクス分野の薄膜素子を、導電性あるいは半導体性の有機材料の溶液塗布により作製することも可能である。
【００３４】
本実施例では、成膜領域１３Ｃに形成した機能性薄膜とは機能や目的が全く異なる薄膜素子を成膜領域１３ａおよび１３ｂに対してそれぞれ作製している。領域１３ａに対して作製した薄膜は、他の素子とは独立に機能する電気的配線が不要な薄膜素子の一例で、例えば、領域１３Ｃへの成膜時とは全く異なる膜材として金属微粒子を含む懸濁液の塗布成膜および加熱処理より成膜した光学ミラー素子などが挙げられる。また、領域１３ｂに対して作製した薄膜は、やはり他の薄膜素子とは独立に機能するが、電気的配線が必要な薄膜素子の一例で構造表面の絶縁層および溝構造により周囲より電気的に絶縁されている。例えば、溶液の塗布成膜で作製した圧電性薄膜パターン１３ｂ（振動および歪みを検出する部位）と振動子の根元の電極パッド領域１４ｂを導電性材料の溶液塗布プロセスで作製した配線パターン１４ａで接続した構造により、マイクロ振動子の振動や歪みなどを検出する機能をマイクロ振動子の表面に組み込むことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１として、３次元マイクロ構造であるマイクロ振動子の表面への２つ以上の機能性薄膜の形成について説明する図である。
【図２】本発明において、枠形状の溝構造により成膜領域が限定される原理を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施例２を説明する図である。
【図４】本発明の実施例３を説明する図である。
【図５】本発明の実施例４を説明する図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ・・・３次元マイクロ構造（マイクロ振動子など）
１１  ・・・成膜領域を制約するための溝構造パターン
１２  ・・・薄膜の形成領域
１３  ・・・機能性薄膜（ガス感応膜など）
１３ａ・・・振動子の振動および歪みを検出する機能性薄膜
１３ｂ・・・振動子の振動および歪みを検出する機能性薄膜
１４ａ・・・溶液の塗布成膜で作製された配線パターン
１４ｂ・・・電極パッド
１５  ・・・塗布溶液
１６
・・・溶液供給のためのマイクロディスペンサに接続したガラスキャピラリー
【図１】
2014136262.tif 000003
【図２】
2014136262.tif 000004
【図３】
2014136262.tif 000005
【図４】
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【図５】
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