(57)【要約】      （修正有）【課題】基板から遊離して空中に浮き上がった状態で配置される遊離部を有するカンチレバー等の機能層を備えたデバイスを精密にかつ容易に製造することができるデバイスの製造方法を提供する。【解決手段】光透過性を有するダミー基板１上に光分解性樹脂層２を形成する光分解性樹脂層形成工程と、前記光分解性樹脂層上に前記機能層５を形成する機能層形成工程と、前記機能層５および本基板７の少なくともいずれか一方に前記接着層６を形成する接着層形成工程と、前記機能層５と本基板７とを前記接着層６を介して接着する本基板接着工程と、本基板接着後、前記光分解性樹脂層２に対して光分解性樹脂層２を分解可能な光線８をダミー基板１越しに照射して光分解性樹脂を分解し、前記ダミー基板１を剥離するダミー基板除去工程とを備えることを特徴としている。【選択図】図２
2006263888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着層を介して基板上に接着される機能層本体と、この機能層本体から突出した、前記基板とは非接着状態の遊離部とを有する機能層を備えるデバイスの製造方法であって、
光透過性を有するダミー基板上に光分解性樹脂層を形成する光分解性樹脂層形成工程と、
前記光分解性樹脂層上に前記機能層を形成する機能層形成工程と、
前記機能層および本基板の少なくともいずれか一方に前記接着層を形成する接着層形成工程と、
前記機能層と本基板とを前記接着層を介して接着する本基板接着工程と、
本基板接着後、前記光分解性樹脂層に対して光分解性樹脂層を分解可能な光線をダミー基板越しに照射して光分解性樹脂を分解し、前記ダミー基板を剥離するダミー基板除去工程とを備えることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項２】
接着層を介して基板上に接着される機能層本体と、この機能層本体から突出した、前記基板とは非接着状態の遊離部とを有する機能層を備えるデバイスの製造方法であって、
光透過性を有するダミー基板上に光分解性樹脂層を形成する光分解性樹脂層形成工程と、
前記光分解性樹脂層上に前記機能層を形成する機能層形成工程と、
前記機能層および本基板の少なくともいずれか一方に前記接着層を形成する接着層形成工程と、
前記機能層と本基板とを前記接着層を介して接着する本基板接着工程と、
本基板接着後、前記光分解性樹脂層に対して光分解性樹脂層を分解可能な光線をダミー基板越しに照射して光分解性樹脂を分解し、前記ダミー基板を剥離するダミー基板除去工程とを経て、基板と非接着状態の遊離部を有する下層機能層を本基板上に形成したのち、
前記光分解性樹脂層形成工程および機能層形成工程を経て得られた別のダミー基板に設けられた別の遊離部を有する別の機能層および前記下層機能層の少なくともいずれか一方の別の接着層を形成し、この別の接着層を介して別の機能層および前記下層機能層の機能層を各遊離部が非接着状態となるように接着した状態で、前記光分解性樹脂層に対して光分解性樹脂層を分解可能な光線を別のダミー基板越しに照射して光分解性樹脂を分解し、前記別のダミー基板を剥離する機能層複層積層工程とを備えているデバイスの製造方法。
【請求項３】
接着層がフォトレジストで形成される請求項１または請求項２に記載のデバイスの製造方法。
【請求項４】
光分解性樹脂層がＰＭＭＡ樹脂にＴｉＯ2粒子を分散した樹脂組成物で形成される請求項１〜請求項３のいずれかに記載のデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板から遊離して空中に浮き上がった状態で配置される遊離部を有するカンチレバー等のデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カンチレバー（片持ち梁）などのように、機能層が、可動部等の基板から遊離して空中に浮き上がった状態で配置される遊離部を備えたマイクロデバイスは、まず、機能層を犠牲層（分離層とも言う）上に形成した状態で、犠牲層とともに、基板等の機能層装着部材に積層し、その後犠牲層をエッチングする方法で作製されている（非特許文献１）。
しかし、上記従来の製造方法では、犠牲層をエッチングする場合、機能層の構造、特に遊離部の構造によっては、エッチングのために用いる溶剤の表面張力によって遊離部が機能層装着部材に密着するスティッキングを起こしたり、変形してしまったりして歩留りが悪くなるという問題がある。
【０００３】
【非特許文献１】「マイクロマシーニングとマイクロメカトロニクス（江刺正喜，藤田博之，五十嵐伊勢美，杉山進  共著，１９９２年  倍風館），ｐ119-p121」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みて、基板から遊離して空中に浮き上がった状態で配置される遊離部を有するカンチレバー等の機能層を備えたデバイスを精密にかつ容易に製造することができるデバイスの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のデバイスの製造方法（以下、「請求項１の製造方法」と記す）接着層を介して基板上に接着される機能層本体と、この機能層本体から突出した、前記基板とは非接着状態の遊離部とを有する機能層を備えるデバイスの製造方法であって、光透過性を有するダミー基板上に光分解性樹脂層を形成する光分解性樹脂層形成工程と、前記光分解性樹脂層上に前記機能層を形成する機能層形成工程と、前記機能層および本基板の少なくともいずれか一方に前記接着層を形成する接着層形成工程と、前記機能層と本基板とを前記接着層を介して接着する本基板接着工程と、本基板接着後、前記光分解性樹脂層に対して光分解性樹脂層を分解可能な光線をダミー基板越しに照射して光分解性樹脂を分解し、前記ダミー基板を剥離するダミー基板除去工程とを備えることを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載のデバイスの製造方法（以下、「請求項２の製造方法」と記す）は、接着層を介して基板上に接着される機能層本体と、この機能層本体から突出した、前記基板とは非接着状態の遊離部とを有する機能層を備えるデバイスの製造方法であって、光透過性を有するダミー基板上に光分解性樹脂層を形成する光分解性樹脂層形成工程と、前記光分解性樹脂層上に前記機能層を形成する機能層形成工程と、前記機能層および本基板の少なくともいずれか一方に前記接着層を形成する接着層形成工程と、前記機能層と本基板とを前記接着層を介して接着する本基板接着工程と、本基板接着後、前記光分解性樹脂層に対して光分解性樹脂層を分解可能な光線をダミー基板越しに照射して光分解性樹脂を分解し、前記ダミー基板を剥離するダミー基板除去工程とを経て、基板と非接着状態の遊離部を有する下層機能層を本基板上に形成したのち、前記光分解性樹脂層形成工程および機能層形成工程を経て得られた別のダミー基板に設けられた別の遊離部を有する別の機能層および前記下層機能層の少なくともいずれか一方の別の接着層を形成し、この別の接着層を介して別の機能層および前記下層機能層の機能層を各遊離部が非接着状態となるように接着した状態で、前記光分解性樹脂層に対して光分解性樹脂層を分解可能な光線を別のダミー基板越しに照射して光分解性樹脂を分解し、前記別のダミー基板を剥離する機能層複層積層工程とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載のデバイスの製造方法（以下、「請求項３の製造方法」と記す）は、請求項１または請求項２の製造方法において、接着層がフォトレジストで形成されることを特徴としている。
請求項４に記載のデバイスの製造方法（以下、「請求項４の製造方法」と記す）は、請求項１〜請求項３のいずれかの製造方法において、光分解性樹脂層がＰＭＭＡ樹脂にＴｉＯ2粒子を分散した樹脂組成物で形成されることを特徴としている。
【０００８】
本発明において、ダミー基板の材質としては、光分解性樹脂層を分解可能な光線が透過可能であれば、特に限定されないが、たとえば、石英板、ガラス板などが挙げられる。
【０００９】
光分解性樹脂層としては、光線、特に紫外線を照射することによって分解され、分解前には、ダミー基板および機能層に対して接着性を備えていれば特に限定されないが、たとえば、光触媒としての酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）等の金属酸化物微粒子がこれらの金属酸化物微粒子の光触媒作用によって分解する樹脂中に分散あるいは埋め込まれた状態の樹脂層が挙げられる。
上記のような金属酸化物微粒子が樹脂中に分散あるいは埋め込まれた状態の樹脂層の作製方法としては、特に限定されないが、たとえば、金属酸化物微粒子を予め樹脂溶液に分散させた状態でこの分散樹脂溶液をダミー基板に所望の厚さに塗布したのち、溶媒を揮発させる方法、まず、光触媒コーティング液を噴霧したのち、ベーキングして金属酸化物でダミー基板表面をコートしたのち、このコート層の上に樹脂溶液を塗布し、その後ベークするなどして溶媒を揮発させる方法等が挙げられる。
【００１０】
光分解性樹脂層を構成する樹脂としては、光分解可能であれば特に限定されないが、分解性を考慮すると、たとえば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリグリシジルメタクリレート（ＰＧＭＡ）等が挙げられる。
光分解性樹脂層の厚さは、特に限定されないが、あまり薄いと、接着層を形成する際に接着剤中に含まれる溶剤によって本基板を接着する前に光分解性樹脂層が侵されて剥離が生じる恐れがある。因みに、樹脂としてＰＭＭＡを用いた場合、０．５μｍ以上の厚さにすることが好ましく、２μｍ前後が最も好ましい。
【００１１】
機能層の材質は、特に限定されないが、たとえば、金属、酸化物、窒化物、ガラス、有機物が挙げられる。
機能層の形成方法としては、特に限定されないが、たとえば、機能層の材質によって適宜選択でき、蒸着、スパッタリング、プラズマＣＶＤ等の気相法、化学めっき、電気めっき、スピンコートおよびこれらの組み合わせなど、通常使われる薄膜形成の方法が採用できる。因みに、スパッタリングにより各種金属，酸化物，窒化物，ガラスの薄膜が形成でき、プラズマＣＶＤによりダイアモンド状薄膜が形成でき，スピンコートにより有機薄膜が形成できる。
【００１２】
具体的には、たとえば、銅等の導電性のよい金属からなる金属薄膜層を気相法や化学めっき等を用いて光分解性樹脂層上に作製し、その後この金属薄膜層の上に電気メッキによって厚膜の機能層を作製する方法が挙げられる。この方法の場合、金属薄膜層の厚さは、あまり薄いと抵抗が大きくなるので、後に行うエッチングによって除去可能であれば、厚くすることが好ましい。因みに、金属薄膜層を銅で形成する場合、その厚さは０．１μｍ以上が好ましい。
【００１３】
接着層を形成する接着剤としては、機能層および本基板への接着が確保できれば特に限定されないが、機能層の所望位置に接着層を積層しやすいことからフォトレジストを用いることが好ましい。
このようなフォトレジストとしては、ネガ型でもポジ型でも構わないが、たとえば、市販の化薬マイクロケム社製の商品名超厚膜レジスト「ＳＵ−８」等のエポキシ樹脂を含んだネガ型フォトレジストが接着層の厚さを１μm〜１００μｍの範囲でコントロールできるので好適に用いられる。
【００１４】
また、接着層は、機能層および本基板のいずれの方に先に積層しても構わないし、機能層および本基板の両側に薄い接着層を積層し、この薄い接着層同士を貼り合わせるようにしても構わない。
【００１５】
本基板としては、特に限定されないが、たとえば、石英板、ガラス板、シリコン板、樹脂板、金属板などが挙げられる。
本基板は、プレスによって接着層に接着されるが、プレス圧は、特に限定されず、接着剤の種類、ダミー基板および本基板の強度等により適宜選択される。また、特に限定されないが、プレスは、通常、加熱状態で行われる。
【００１６】
また、本発明において、ダミー基板を剥離後、機能層表面に光分解性樹脂層の一部が残っている場合、表面プラズマ処理等により機能層表面から光分解性樹脂層の残部を取り除くことが好ましい。すなわち、溶剤等を用いてエッチングすると、接着層が溶解し、機能層の接着が不備になる恐れがある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかるデバイスの製造方法は、以上のように、光透過性を有するダミー基板上に光分解性樹脂層を形成する光分解性樹脂層形成工程と、前記光分解性樹脂層上に前記機能層を形成する機能層形成工程と、前記機能層および本基板の少なくともいずれか一方に前記接着層を形成する接着層形成工程と、前記機能層と本基板とを前記接着層を介して接着する本基板接着工程と、本基板接着後、前記光分解性樹脂層に対して光分解性樹脂層を分解可能な光線をダミー基板越しに照射して光分解性樹脂を分解し、前記ダミー基板を剥離するダミー基板除去工程とを備えるので、従来のように犠牲層を溶剤を用いて除去する必要がなくなり、エッチングのために用いる溶剤の表面張力によって遊離部が機能層装着部材に密着するスティッキングを起こしたり、変形してしまったりする問題がなくなる。
したがって、カンチレバー等のマイクロデバイスを始めとしていろいろなデバイスを精密にかつ容易に製造することができる。
【００１８】
さらに、請求項２の製造方法のように、機能層複層積層工程とを備えた構成とすれば、複層の遊離部を備えたデバイスを容易に製造することができる。しかも、その遊離部が交差していた構造や、接着層の厚みを変えることによって、上下の遊離部の間隔が異なる構造も自由に製造することができる。また、機能層複層積層工程を繰り返せば多層構造にもすることができる。したがって、交差した中空配線も可能となる。
【００１９】
さらに、請求項３の製造方法は、接着層がフォトレジストで形成されるので、所定の位置のみに精密に接着層を形成することができる。したがって、接着層によって無用な接着が起こらず、より歩留りよくマイクロデバイスを製造することができる。すなわち、うまく所定の部位に接着層を設けることができれば、通常のエポキシ樹脂接着剤でも構わないが、通常のエポキシ樹脂接着剤の場合、本基板とダミー基板とを接着してしまう恐れがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１および図２は、本発明にかかるデバイスの製造方法の１つの実施の形態を製造工程順にあらわしている。
【００２１】
すなわち、この製造方法では、以下のようにしてマイクロデバイスを製造するようになっている。
（１）図１（ａ）に示すように、光透過性材料からなるダミー基板１上に酸化チタン溶液２１を塗布したのち、ベークするなどして酸化チタンをコートする。
（２）図１（ｂ）に示すように、酸化チタンの光触媒効果によって分解しやすいＰＭＭＡ等の樹脂溶液をスピンコートなどの方法を用いて塗布し、塗布後、ベークするなどして溶媒を揮発させ、酸化チタンを含むＰＭＭＡからなる光分解性樹脂層２を形成する。
【００２２】
（３）図１（ｃ）に示すように、蒸着によって０．１μｍ以上の厚さの銅薄膜層３を光分解性樹脂層２上に形成する。
（４）図１（ｄ）に示すように、フォトレジストを用いて銅薄膜層３の機能層形成部位以外にマスキング層４を形成した状態で、ニッケルめっき槽（図示せず）内で銅薄膜層３に通電して銅薄膜層３の露出部位にニッケルめっきを施し、機能層５を形成する。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、マスキング層４および銅薄膜層３のマスキング層４にマスクされていた部分をエッチングしたのち、図２（ｂ）に示すように、エポキシ樹脂を含むネガ型フォトレジストを用いて機能層５の遊離部５１以外の部分に接着層６を積層する。
図２（ｃ）に示すように、本基板７を接着層６に押し当てた状態でプレスして本基板７を接着一体化したのち、ダミー基板１越しに紫外線等の光線８を照射して光分解性樹脂層２を分解させる。
【００２４】
図２（ｄ）に示すように、ダミー基板１を機能層５から剥離して、機能層５が遊離部５１を備えたマイクロデバイスＡを得る。
必要に応じて機能層５の表面に光分解性樹脂層の残部を表面プラズマ処理して除去する。
【００２５】
以下に、本発明の具体的な実施例を説明する。
【００２６】
（実施例１）
紫外線等透過性ダミー基板としての厚さ１ｍｍで１インチ角の石英板を、９０℃の水と過酸化水素水とアンモニア水を１０：１：１で混合した水溶液中で約５分間洗浄したのち、市販の中性酸化チタン水溶液（ネッツ社製  商品名ネッツ消臭スプレー）を、石英板表面にスプレーで石英板の上方、約２０ｃｍ程度離したところから５秒程度噴霧した。
スプレー後、石英板をホットプレート上に載せ、８０℃で１０分間乾燥させて、石英板表面に酸化チタンをコートした。
【００２７】
次に、クロロベンゼンに溶解させたＰＭＭＡ（アルドリッチ社製  数平均分子量３０万のＰＭＭＡ）溶液を石英板の酸化チタンコート面にスピンコートし、スピンコート後１００℃で４分間ホットプレートでベーキングして、酸化チタンを含む厚さ０．５μｍのＰＭＭＡ層を光分解性樹脂層として形成した。
真空蒸着装置の内に石英基板をセットし、ＰＭＭＡ層の表面に真空蒸着によって０．２μｍの厚さの銅薄膜層を形成した。
【００２８】
フォトレジスト（東京応化社製、商品名ＯＦＰＲ８００、粘度２００ｃＰ）を用いて銅薄膜層上に機能層形成部位を除いてマスキング層を形成したのち、ニッケルめっき槽中で銅薄膜層の露出部に通電して機能層となる図３に示すように本体部９１から寸法の異なる１０個のビーム９２を遊離部として備えた機能層であるカンチレバーとなる２μｍの厚さの９つのニッケルめっき層９を形成した。なお、ニッケめっき層の各部の寸法は、本体部９１が５ｍｍ×５ｍｍの矩形をしていて、各ビームはその長さが最長のものが１０００μｍで、最短のものに向かって１００μｍずつ徐々に短くなり、最短のものが１００μｍ、各ビームの幅およびビーム間の間隔がそれぞれ１００μｍであった。
マスキング層を全面露光し、現像液（東京応化社製、商品名ＮＭＤ３）で除去した。銅薄膜層のマスキング層にマスクされていた部分を５％の過硫酸アンモニウムとアンモニア水を５：１で混合した水溶液を用いてエッチングした。その後、エポキシ樹脂を含んだネガ型フォトレジスト（化薬マイクロケム社製の商品名超厚膜レジスト「ＳＵ−８」）を用いて、ニッケルめっき層のビームを除いた部分に約４μｍの厚さの接着層を形成した。
【００２９】
本基板としての厚さ１ｍｍで１インチ角の石英板を９０℃の水と過酸化水素水とアンモニア水を１０：１：１で混合した水溶液中で約５分間洗浄したのち、１９０℃、１ｋＮでプレスして接着層に接着し、冷却後プレスを解除してダミー基板、光分解性樹脂層、機能層としてのカンチレバー、接着層および本基板とからなる積層体を得た。
つぎに、この積層体を紫外線照射装置（セン特殊光源社製卓上型表面処理装置、１１０Ｗ，低圧水銀灯）内に入れ、紫外線ランプからダミー基板までの距離約２５ｃｍで８時間ダミー基板越しに光分解性樹脂層に紫外線を照射し、光分解性樹脂層を照射したのち、紫外線照射装置から積層体を取り出したところ、ダミー基板は、引っ張り荷重をかけることなく、剥離でき、本基板側にうまくカンチレバーが移植され、遊離部としての各ビームが空中に遊離した状態でかつ曲がりもなく精密に形成されていた。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のデバイスの製造方法は、特に限定されないが、たとえば、マイクロマシンの作製、リフトオフやエッチングを用いない簡単な金属パターン作製、多層中空配線（Ｌｏｗ  κ配線）、金属グレーティングを応用した新しい光学素子の作製などに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明にかかるデバイスの製造方法の１つの実施の形態を製造工程順にあらわす概略説明図である。
【図２】図１の後工程をあらわす概略説明図である。
【図３】実施例で製造したニッケルめっき層の平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ダミー基板
２  光分解性樹脂層
３  金属薄膜層
４  マスキング層
５  機能層
５１  遊離部
６  接着層
７  本基板
８  光線
Ａ  マイクロデバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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