(57)【要約】【解決手段】１軸の加速度検知及び２軸の角速度検知を与える微細加工マルチセンサである。この微細加工マルチセンサを製造する方法は、犠牲材料又は構造材料の層を基板表面上に堆積する。犠牲又は構造材料の堆積層は、複数の水平及び垂直の空間を有する直線状グリッドを使用して形成された所定のマスクパターンでマスクされる。このマスクパターンは、センサ装置の機能部品を規定する。このマルチセンサが、少なくとも１つの機能部品を有し、その基板上のアラインメントがセンサの最適性能に対して重要である場合、その重要な部品は、その縦軸がマスクの水平又は垂直軸と実質的に平行になるように規定される。このマルチセンサが、少なくとも１つの機能部品を有し、その基板上のアラインメントが最適センサ性能に対して重要でない場合、その重要でない部品は、その縦軸がマスクの水平及び垂直軸と平行にならないように規定される。  【選択図】図９
2007515622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細加工装置を基板上に製造する方法であって、この微細加工装置は、基板上に重要な物理的寸法又はアラインメントを持つ少なくとも１つの第１の部品と、少なくとも１つの重要でない第２の部品とを有し、前記方法は、
少なくとも１つの層を前記基板の表面上に堆積する工程と、
この堆積層を所定のマスクパターンを使用してマスクする工程と、
マスクされた層をエッチングしてその層にマスクパターンを転写する工程とを備え、
前記マスクする工程において、マスクパターンは、それに関連して第１及び第２の相互に直交した軸を有し、マスクパターンは、堆積層の上に前記装置の第１及び第２の部品に対応するそれぞれの領域を規定するように構成され、少なくとも１つの第１の部品に対応するそれぞれの領域は、マスクパターンに関連した第１又は第２の軸に実質的に平行に方位付けされた関連する重要な軸を持ち、また少なくとも１つの第２の部品に対応するそれぞれの領域は、マスクパターンに関連した第１及び第２の軸の外に方位付けされた関連する重要でない軸を持つことを特徴とする方法。
【請求項２】
堆積する工程は、前記層を基板表面上に堆積し、この堆積層は、犠牲又は構造材料の少なくとも１つの層を備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
犠牲材料を除去することによって構造材料の層を離す工程を更に備える請求項２に記載の方法。
【請求項４】
離す工程は、犠牲材料の層をエッチングする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
堆積する工程、マスクする工程、及びエッチングする工程を、第１及び第２の部品の製造が完了されるまで繰り返す工程を更に備える請求項１に記載の方法。
【請求項６】
マスクする工程は、直線状グリッドを使用して所定のマスクパターンを形成する工程を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
マスクする工程は、所定のマスクパターンを使用して堆積層をマスクし、第１の部品に関連した重要な軸は、縦軸である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
マスクする工程は、所定のマスクパターンを使用して堆積層をマスクし、第２の部品に関連した重要でない軸は、縦軸である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
マスクする工程は、所定のマスクパターンを使用して堆積層をマスクし、第１の部品に関連した重要な軸は、マスクパターンに関連した第１又は第２の軸の上に実質的に方位付けされている請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
マスクする工程は、所定のマスクパターンを使用して堆積層をマスクし、マスクパターンに関連した第１及び第２の軸は、マスクパターンの水平及び垂直軸にそれぞれ対応する請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
マスクする工程は、所定のマスクパターンを使用して堆積層をマスクし、マスクパターンの水平及び垂直軸は、マスクパターンに関連した直線状グリッドの水平及び垂直線とそれぞれ実質的に平行である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
マスクする工程は、所定のマスクパターンを使用して堆積層をマスクし、第１及び第２の部品に対応するそれぞれの領域は、マスクパターンによって直線状グリッドに関して規定される請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
この出願は、「軸上及び軸外の方位を有する微細加工装置構造体」なる名称で２００３年４月２８日に出願された米国仮特許出願第６０／４６６，０８２号の優先権を主張する。
連邦補助研究又は開発に関する表明
適用なし
【０００２】
背景技術
本発明は、一般的に集積化された角速度及び加速度センサ（“マルチセンサ”）に関し、特に１軸の加速度検知及び２軸の角速度検知を与えることが可能な微細加工マルチセンサと、そのようなマルチセンサを製造する技術に関する。
【０００３】
微細加工マルチセンサは、単一のセンサ装置で加速度検知及び角速度検知の示度を与えるための少なくとも１つの加速度計を備えるものとして知られている。「微細加工加速度計ジャイロスコープ」なる名称で１９９５年２月２８日に発行された米国特許第５，３９２，６５０号に開示されているような従来の微細加工マルチセンサは、一対の加速度計を備え、各加速度計は、基板に固定された堅固な加速度計フレームと、複数の撓み体によって堅固なフレームから懸架された慣性質量（プルーフマス）とを有する。微細加工マルチセンサは典型的に、それに関連した単一の加速度検知軸と、この加速度軸に垂直な単一の回転検知軸とを有する。更に微細加工マルチセンサは典型的に、複数の慣性質量を加速度及び回転軸に垂直な振動軸に沿って逆相で同時に振動させるように構成されている。
【０００４】
慣性質量が同時に逆相の挙動で振動させられる間に線形及び回転運動を受ける従来の微細加工マルチセンサの場合、線形及びコリオリ加速度の力が発生されて、慣性質量を基板に対して偏向させる。マルチセンサは、それぞれの慣性質量の偏向を検知すると共に、その偏向の大きさに比例する値を有した対応する加速度検知信号を生成するように構成されている。線形加速度に対する振動中の慣性質量の応答は同相であり、またコリオリ加速度に対する慣性質量の応答は逆相であるので、検知信号の線形加速度成分（加速度検知情報を含む）と回転加速度成分（角速度検知情報を含む）は、それらの信号を好適に加算又は減算して回転又は線形成分をキャンセルすることによって分離できる。
【０００５】
上述した従来の微細加工マルチセンサの１つの欠点は、それが典型的には１軸だけの加速度検知と、１軸だけの角速度検知とを与える点である。しかしながら、単一のセンサ装置において、１軸より多い加速度検知及び／又は角速度検知を与えることはしばしば有利である。
【０００６】
２つの回転検知軸に対する回転の速度を測定可能な第２の従来の微細加工センサが、「回転振動型質量を有する微細加工装置」なる名称で１９９９年２月９日に発行された米国特許第５，８６９，７６０号に記載されている。この微細加工センサは、一対の加速度計を備える。各加速度計は、複数の撓み体によって基板上に懸架された円形ビームの形状の質量と、加速度検知電極の隣接する対とを有する。この微細加工センサに関連した２つの回転検知軸は基板の面内にある。更に、この微細加工センサは、円形ビームを逆相の挙動で回転振動させるように、即ち一方の円形ビームを時計方向／反時計方向に交互に回転させる間に、他方の円形ビームを逆方向に実質的に同じ量だけ回転させるように構成されている。
【０００７】
円形ビームが同時に逆相の挙動で振動させられる間に線形及び回転運動を受ける第２の従来の微細加工センサの場合、線形及びコリオリ加速度の力が発生されて、ビームを基板に対して偏向させる。加速度検知電極は、それぞれのビームの偏向を検知すると共に、偏向の大きさと回転検知軸に対する回転の速度に比例した対応する加速度検知信号を生成する。検知信号の回転加速度成分（角速度検知情報を含む）の符号は円形ビームの回転の方向に対応しているので、回転成分は、それらの信号を好適に減算して線形成分をキャンセルすることによって、検知信号の線形加速度成分から分離され得る。しかしながら、この微細加工センサは、１軸より多い角速度検知を与えることが可能であるが、典型的にそれが加速度検知情報を与えないという欠点を有する。
【０００８】
微細加工センサ及びマルチセンサを製造する従来の既知の技術は、製造プロセスで犠牲及び構造材料の層を使用する。１つのそのような製造技術は表面微細加工として知られており、この場合、微細加工装置は実質的に基板の表面上に製造される。従来の表面微細加工技術は、犠牲材料（例えば、二酸化シリコンＳｉＯ２）や構造材料（例えば、ポリシリコン）の層を、基板（例えば、シリコン）の表面上に堆積する。構造材料は、微細加工装置の機能部品の構築に使用され、犠牲材料は、その後に製造プロセスの最終工程で除去される。犠牲又は構造材料の堆積層は、マスクパターンによってマスクされる。このマスクパターンは、典型的にはフォトリソグラフ法を使用して転写される。次に、マスクによって保護されていない下地の材料はエッチングされて、マスクパターンをその特別な材料層に転写する。堆積する工程、マスクする工程、及びエッチングする工程は、微細加工装置の機能部品の構築が完了されるまで繰り返される。最後に、構造材料の１以上の部分が、下地及び／又は周囲の犠牲材料をエッチングするか、そうでなければ除去することによって、離される。従来の表面微細加工技術は、典型的に低コストであり、また一般に電子回路が微細加工装置の機能部品の近くに組み込まれることを可能にする。
【０００９】
しかしながら、従来の表面微細加工技術は、微細加工センサ及びマルチセンサの製造に使用されるときに欠点を有する。例えば、微細加工マルチセンサは、典型的にアラインメント及び／又は幅がセンサ装置の最適性能にとって重要な少なくとも１つの機能部品を有する。センサ装置の機能部品の構築に使用されるマスクパターンは、典型的に直線状グリッドの水平及び垂直の空間に従ってレイアウトされるので、そのような重要な機能センサ部品のアラインメント及び幅を得ることは難しい。
それ故、加速度検知及び角速度検知の双方を与えると共に、上述した従来の微細加工センサ装置の欠点を回避する微細加工マルチセンサ装置を有することが望ましい。
【００１０】
発明の簡単な要約
本発明によれば、１軸の加速度検知及び２軸の角速度検知を与える微細加工マルチセンサが開示される。ここで開示される微細加工マルチセンサは、すくなくとも一対の加速度計を備え、各加速度計は、１以上の検知軸に対する加速度検知及び角速度検知に属する情報を含んだ電気的に独立した検知信号を与える。
【００１１】
第１の実施形態において、微細加工マルチセンサは、一対の加速度計を備え、各加速度計は、複数の撓み体によって基板上に懸架されると共に、そこに固定された質量を有する。このマルチセンサは、基板の面内で相互に直交した２つの関連する回転検知軸と、この２つの回転軸に垂直な１つの関連した加速度検知軸とを有する。更に、各質量は、それに関連した横及び縦の対称軸と、この横及び縦の対称軸に垂直な駆動回転軸とを有する。各加速度計は更に、それぞれの質量の横軸に沿って配設された加速度検知電極構造体の第１の対と、縦軸に沿って配設された加速度検知電極構造体の第２の対とを有する。マルチセンサは更に、フォーク部材を有する。このフォーク部材は、２つの質量を結合して、これら質量の相対的な逆相移動を許容すると共に同相移動には抵抗する。質量を基板に固定する複数の撓み体の構成は、質量が基板に対して回転挙動でのみ移動するように強制するものである。
【００１２】
ここに開示されている実施形態において、微細加工マルチセンサは、駆動電極構造体を有する。この駆動電極構造体は、質量を逆相で回転振動させるように、即ち一方の質量をその回転軸を中心として時計方向／反時計方向に交互に回転させる間に、他方の質量をその回転軸を中心として逆方向に実質的に同じ量だけ回転させるように構成されている。回転振動する質量を有したマルチセンサが線形及び／又は回転運動を受ける場合、加速度検知電極の第１及び第２の対は、電気的に独立した検知信号を、質量に加わる線形及びコリオリ加速度の力に基づいて生成する。マルチセンサは、（１）第１の加速度計の加速度検知電極の第１の対によって検知された加速度の差を、第２の加速度計の加速度検知電極の第１の対によって検知された加速度の差に加算して、マルチセンサの横回転軸に対する角速度検知に属する情報を得るように、また（２）第１の加速度計の加速度検知電極の第２の対によって検知された加速度の差を、第２の加速度計の加速度検知電極の第２の対によって検知された加速度の差に加算して、マルチセンサの縦回転軸に対する角速度検知に属する情報を得るように、更に（３）第１の加速度計の加速度検知電極の第１の対によって検知された加速度の和と、第２の加速度計の加速度検知電極の第１の対によって検知された加速度の和と、第１の加速度計の加速度検知電極の第２の対によって検知された加速度の和と、第２の加速度計の加速度検知電極の第２の対によって検知された加速度の和を合計して、マルチセンサの加速度軸に対する加速度検知に属する情報を得るように構成されている。
【００１３】
第２の実施形態において、微細加工マルチセンサは、四角形を形成するように配置された２対の加速度計を備える。各加速度計は、基板上に懸架されると共に、そこに固定された質量を有する。この微細加工マルチセンサは更に、質量の隣接する対を結合して、隣接する質量の相対的な逆相移動を許容すると共に同相移動には抵抗するそれぞれのフォーク部材を有する。このマルチセンサは、基板の面内で相互に直交した２つの関連する回転検知軸と、この２つの回転検知軸に垂直な１つの関連した加速度検知軸とを有する。各質量は更に、それぞれの質量の横軸に沿って配設された加速度検知電極構造体の第１の対と、縦軸に沿って配設された加速度検知電極構造体の第２の対とを有する。２対の加速度計は、鏡像式にそれぞれの回転軸の逆側に配置されている。微細加工マルチセンサの第２の実施形態の強化された対称性故に、このマルチセンサ装置は、より簡単にダイ上に中心決めされ、これによりダイ表面積歪み及び勾配の有害な影響を低減することができる。
【００１４】
第３の実施形態において、微細加工マルチセンサを製造する方法は、犠牲材料又は構造材料の層を基板表面上に堆積する。構造材料はセンサ装置の機能部品の構築に使用され、また犠牲材料はその後に製造プロセスの最終工程で除去される。犠牲又は構造材料の堆積層は、マスクパターンによってマスクされる。このマスクパターンは、複数の水平及び垂直の空間を持つ直線状グリッドを使用して形成される。マスクパターンは、センサ装置の機能部品を規定することに使用される。微細加工マルチセンサが、少なくとも１つの第１の機能部品を有し、そのアラインメント及び／又は幅がセンサ装置の最適性能に対して重要である場合、その第１の機能部品は、その縦軸がマスクの水平又は垂直軸と実質的に平行になるように、マスクパターンによって規定される。微細加工マルチセンサが、少なくとも１つの第２の機能部品を有し、そのアラインメント及び／又は幅が最適センサ性能に対して重要でない場合、その第２の機能部品は、その縦軸がマスクの水平及び垂直軸と平行にならないように、マスクパターンによって規定される。
【００１５】
上述した微細加工マルチセンサが少なくとも一対の加速度計を含み、各加速度計が質量を有して、この質量の横及び縦の対称軸に沿う電気的に独立した加速度検知信号の２つの対をそれぞれ与えるように構成されると、この加速度検知信号を適切に加算及び／又は減算することによって、１軸の加速度検知と２軸の角速度検知を得ることができる。更に、センサ装置の機能部品を少なくとも１つのマスクで規定して、重要な（臨界的な）アラインメント及び／又は物理的寸法を有する部品はマスクの水平又は垂直軸と実質的に平行に配設され、また重要でない（非臨界的な）部品はマスク軸外に方位付けされることによって、改良されたセンサ性能が達成される。
この発明の他の特徴、機能及び形態は、後続の発明の詳細な説明から明らかになる。
【００１６】
図面の簡単な説明
この発明は、図面に関連してなされる以下の発明の詳細な説明を参照することによって、より十分に理解される。図面において、
図１は、本発明に係る微細加工マルチセンサの単純化されたブロック図、
図２は、図１の微細加工マルチセンサの詳細平面図、
図３は、図１の微細加工マルチセンサ用の加速度検知信号処理回路の模式図、
図４は、図１の微細加工マルチセンサの代替実施形態の単純化されたブロック図、
図５は、図４の微細加工マルチセンサの詳細平面図、
図６は、図２の微細加工マルチセンサを動作させる方法のフロー図、
図７ａ〜７ｄは、図４の微細加工マルチセンサの機能部品の詳細図、
図８ａ〜８ｂは、マルチセンサ装置を製造する方法を示した図４の微細加工マルチセンサの断面図、
図９は、図４の微細加工マルチセンサを製造する方法のフロー図である。
【００１７】
発明の詳細な説明
「軸上及び軸外の方位を有する微細加工装置構造体」なる名称で２００３年４月２８日に出願された米国仮特許出願第６０／４６６，０８２号は、参照によりここに組み込まれる。
【００１８】
単一のセンサ装置に１軸の加速度検知及び２軸の角速度検知を与える微細加工マルチセンサが開示される。ここで開示される微細加工マルチセンサは、ダイ上に対称的に置かれ、これにより歩留まりを改良すると共に、マルチセンサ装置全体の性能を改良する。
【００１９】
図１は、本発明による微細加工マルチセンサ１００の図解的実施形態を示している。この図解的実施形態において、マルチセンサ１００は、一対の加速度計１０２及び１０４を備える。加速度計１０２及び１０４は、それぞれが実質的に円形である質量１０３及び１０５をそれぞれ有する。ここで理解されるべき点は、質量１０３及び１０５はその代わりに、実質的に四角形、六角形、八角形、又は他の好適な幾何学的形状でもよい、ということである。円形質量１０３及び１０５は、複数の撓み体（図示せず）によって基板１０１に固定され、その上に懸架されている。マルチセンサ１００は更に、フォーク部材１０６を有する。このフォーク部材は、２つの円形質量１０３及び１０５を結合して、これら質量の相対的な逆相移動を許容すると共に同相移動には抵抗するように構成されている。円形質量１０３及び１０５を固定しそれらを基板１０１上に懸架する複数の撓み体の構成は、これら質量が基板１０１に対して実質的に回転挙動でのみ移動するように強制するものである。
【００２０】
例えば基板１０１は、シリコン基板や、他の好適なタイプの基板でよい。更に基板１０１は、好適なバルク微細加工プロセス、例えば表面微細加工を経て、マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）のマルチセンサを形成することができる。ここで留意されるべき点は、円形質量１０３及び１０５とＭＥＭＳマルチセンサ１００の結合フォーク１０６は、従来の好適なプロセスによって形成することができる、ということである。
【００２１】
図１に示されるように、マルチセンサ１００は、基板１０１の面内で相互に直交した２つの関連する回転検知軸Ｘ及びＹと、この回転軸Ｘ及びＹに垂直な（即ち、基板１０１に垂直な）１つの関連する加速度検知軸Ｚとを有している。このマルチセンサ１００は、回転軸Ｘ及びＹに対する角速度検知の２つの示度と、加速度軸Ｚに対する加速度検知の１つの示度を与えるように構成されている。更に、円形質量１０３及び１０５の各々は、それに関連して、横及び縦の対称軸（符号なし）と、この横及び縦軸に垂直な回転軸（即ち、それぞれ回転軸１４２及び１４４、図１参照）とを有する。
【００２２】
マルチセンサ１００はまた、それぞれの円形質量１０３及び１０５の縦及び横軸に沿って配設された加速度検知電極構造体１０８〜１１５を有する。具体的に、加速度検知電極構造体１０８〜１０９及び１１２〜１１３は、円形質量１０３のそれぞれ縦及び横軸に沿って互いに正反対に対向し、また加速度検知電極構造体１１０〜１１１及び１１４〜１１５は、円形質量１０５のそれぞれ縦及び横軸に沿って互いに正反対に対向する。加速度検知電極構造体１０８〜１１５の各構造体は、それぞれの円形質量の表面上に配設された第１の電極と、この第１の電極に対向して基板１０１の表面上に配設された第２の電極とを有して、第１及び第２の電極間の距離に基づいて増減する容量値を持つ差動容量を形成する。マルチセンサ１００は、容量値の変化を検知して、電気的に独立した加速度検知信号を与えるように構成された回路を有する。これら加速度検知信号は、それぞれ回転軸Ｘ，Ｙ及び加速度軸Ｚに対する角速度検知及び加速度検知に属する情報を含んでいる。例えば、加速度検知電極構造体１０８〜１１５の第１及び第２の電極の各々は、多結晶シリコン（“ポリシリコン”）、拡散領域、金属、または他の好適な材料によって作ることができる。
【００２３】
図２は、微細加工マルチセンサ１００（図１参照）の詳細平面図２００を示している。図２に示されているように、微細加工マルチセンサ２００は、一対の加速度計２０２及び２０４を有する。加速度計２０２及び２０４は、実質的に円形の質量２０３及び２０５をそれぞれ有する。これら質量は、複数の撓み構造体によって基板２０１例えばシリコン基板に固定され、その上に懸架されている。具体的に、円形質量２０３を固定し懸架する撓み構造体の各々は、アンカー２７０と、応力軽減部材２６０とを有し、また円形質量２０５を固定し懸架する撓み構造体の各々は、アンカー２７２と、応力軽減部材２６２とを有する。この図解的実施形態において、応力軽減部材２６０及び２６２の各々は、応力を軽減するように中心を自由にして半分に折り畳まれている。この構成は、復元力およびモーメントの局部的非対称性を幾分生じさせるので、折り畳まれた部材２６０及び２６２は、対として配置されてバランスを維持する（図２参照）。
【００２４】
マルチセンサ２００は更に、フォーク部材２０６と、加速度検知電極構造体２０８〜２１５とを有する。フォーク部材２０６は、従来既知であるように、２つの円形質量２０３及び２０５を結合して、これら質量の相対的な逆相回転移動を許容すると共に同相回転移動には抵抗するように構成されている。加速度検知電極構造体２０８〜２１５は、それぞれの円形質量２０３及び２０５の縦及び横軸に沿って配設されている。
【００２５】
ここで留意されるべき点は、円形質量２０３及び２０５と、フォーク部材２０６と、加速度検知電極構造体２０８〜２１５は、それぞれマルチセンサ１００の円形質量１０３及び１０５と、フォーク部材１０６と、加速度検知電極構造体１０８〜１１５（図１参照）と実質的に等価である、ということである。更に、図３に示されているように、回転検知軸Ｘ及びＹと加速度検知軸Ｚは、図１を参照して上述された回転検知軸Ｘ及びＹと加速度検知軸Ｚに対応している。
【００２６】
図２に示されているように、マルチセンサ２００は、基板２０１に固定された複数の駆動電極構造体２４０及び２４２を有する。これら駆動電極構造体は、円形質量２０３及び２０５を逆相で回転振動させるように、即ち一方の質量をその回転軸を中心として時計方向／反時計方向に交互に同時に回転させる間に、他方の円形質量をその回転軸を中心として逆方向に実質的に同じ量だけ回転させるように構成されている。具体的に、駆動電極構造体２４０は、円形質量２０３を、回転軸２８２を中心として回転振動させるために使用され、駆動電極構造体２４２は、円形質量２０５を、回転軸２８４を中心として回転振動させるために使用される。ここで開示された実施形態において、駆動電極構造体２４０及び２４２は、円形質量２０３及び２０５の半径軸に沿ってそれぞれ配設されている。駆動電極構造体２４０及び２４２の各々は、円形質量２０３及び２０５の少なくとも１つの半径エッジからそれぞれ延びた対応する複数の指と噛み合わされた複数の電極（“指”）を有する。駆動電極構造体２４０及び２４２は、信号源（図示せず）に結合されている。この信号源は、方向性のある矢印２８０によって示されるように、質量２０３及び２０５を逆相の発振挙動で回転振動させるように動作する駆動信号を発生するためのものである。
【００２７】
マルチセンサ２００は更に、基板２０１に固定されると共に円形質量２０３及び２０５の振動速度をそれぞれ検知するように構成された複数の速度検知電極構造体２５０及び２５２を有する。ここで開示された実施形態において、速度検知電極構造体２５０及び２５２は、円形質量２０３及び２０５の半径軸に沿ってそれぞれ配設されている。更に、速度検知電極構造体２５０及び２５２は、円形質量２０３及び２０５の半径エッジからそれぞれ延びた対応する複数の指と噛み合わされた複数の指を有する。速度検知電極構造体２５０及び２５２の噛み合わされた指は、円形質量２０３及び２０５が時計方向に回転しているか反時計方向に回転しているかに基づいて増減する容量値を持つ差動容量を形成する。マルチセンサ２００は、容量値のこれらの変化を検知すると共に、円形質量２０３及び２０５の振動速度を示す速度検知信号を、変化する容量値に基づいて与えるように構成された回路（図示せず）を有する。
【００２８】
当業者が認めるように、円形質量２０３及び２０５がそれぞれ回転軸２８２及び２８４を中心として振動する間に、マルチセンサ２００が質量２０３及び２０５の半径軸（符号なし）を中心として回転すると、質量２０３及び２０５はそれぞれの回転軸２８２及び２８４に沿ってコリオリ加速度を受ける。更に、円形質量２０３及び２０５は逆相で振動するので、コリオリ加速度はそれぞれの質量に逆方向に加えられる。その結果、見かけ上のコリオリの力は円形質量２０３及び２０５に加えられて、質量２０３及び２０５を基板２０１に対し逆方向に偏向する。
【００２９】
例えば、図２において“＋”及び“−”符号は、加えられたコリオリの力に起因する円形質量２０３及び２０５の偏向の相対方向を示すことに使用されている。図２に示されるように、質量２０３の加速度検知電極構造体２０８〜２０９及び２１２〜２１３には、それぞれ−，＋，−，＋が付されている。また、質量２０５の対応する加速度検知電極構造体２１０〜２１１及び２１４〜２１５には、それぞれ逆の符号＋，−，＋，−が付されている。これは、加えられたコリオリの力が質量２０３及び２０５のこれら対応する領域を基板２０１に対し逆方向に偏向することを示すためである。
【００３０】
ここで留意されるべき点は、円形質量２０３の縦軸に沿った加速度検知電極構造体２０８〜２０９と横軸に沿った加速度検知電極構造体２１２〜２１３には、それぞれ逆の符号−及び＋が付されている、ということである。同様に、円形質量２０５の縦軸に沿った加速度検知電極構造体２０１〜２１１と横軸に沿った加速度検知電極構造体２１４〜２１５には、それぞれ逆の符号＋及び−が付されている。これは、ここで開示されている実施形態では、円形質量２０３及び２０５が、加えられたコリオリの力に応答して基板２０１に対し傾斜するように構成された堅固な構造体だからである。
【００３１】
更に、加えられたコリオリの力は円形質量２０３及び２０５を逆方向に偏向するので、回転軸Ｘ及びＹについてのコリオリ加速度に対する質量２０３及び２０５の応答は逆相となる。これに対し、加速度軸Ｚについての線形加速度に対する円形質量２０３及び２０５の応答は同相となる。従って、加速度検知電極構造体２０８〜２１５を介して与えられた電気的に独立した検知信号は好適に加算及び／又は減算されて、検知信号から線形加速度に対応する情報（即ち、加速度検知情報）を抽出すると共にコリオリ加速度に対応する情報（即ち、角速度検知情報）を抽出することができる。
【００３２】
図３は、加速度検知信号処理回路３００の図解的実施形態を示している。この回路は、加速度検知電極構造体２０８〜２１５（図２参照）によって与えられる加速度検知信号から加速度検知情報及び角速度検知情報を抽出するように構成されている。例えば、信号処理回路３００は、マルチセンサ２００と同じ基板上に実装できる。この図解的実施形態の検知信号処理回路３００は、複数の加算増幅器３０２〜３０６と、複数の差動増幅器３０８〜３０９とを有する。これらは、加速度検知電極構造体２０８〜２１５によって検知された加速度を加減算して、加速度及び角速度検知の情報を抽出する。
【００３３】
具体的に、加速度検知電極構造体２０８〜２０９によって検知された加速度は、加速度軸Ｚに対する線形成分Ａｚと、回転軸Ｙに対する経時変化性の回転成分ａｙ（ｗ）とを含み、また加速度検知電極構造体２１０〜２１１によって検知された加速度は、加速度軸Ｚに対する線形成分Ｂｚと、回転軸Ｙに対する経時変化性の回転成分ｂｙ（ｗ）とを含む。ここで留意されるべき点は、回転成分ａｙ（ｗ）及びｂｙ（ｗ）は角振動周波数ｗで変化するもので、振動速度ベクターに垂直な半径軸を中心とした回転の速度に比例している。質量２０３及び２０５の振動速度は対照的であるので、加速度検知電極構造体２０８〜２０９によって検知された加速度は、それぞれＡｚ＋ａｙ（ｗ）及びＡｚ−ａｙ（ｗ）となり、また加速度検知電極構造体２１０〜２１１によって検知された加速度は、それぞれＢｚ＋ｂｙ（ｗ）及びＢｚ−ｂｙ（ｗ）となる。同様に、加速度検知電極構造体２１２〜２１３によって検知された加速度は、それぞれＡｚ＋ａｘ（ｗ）及びＡｚ−ａｘ（ｗ）となり、また加速度検知電極構造体２１４〜２１５によって検知された加速度は、それぞれＢｚ＋ｂｘ（ｗ）及びＢｚ−ｂｘ（ｗ）となる。
【００３４】
上述したように、回転軸Ｘ及びＹについてのコリオリ加速度に対する円形質量２０３及び２０５（図２参照）の応答は逆相となるのに対し、加速度軸Ｚについての線形加速度に対する円形質量２０３及び２０５の応答は同相となる。従って、回転軸Ｘ及びＹについてのコリオリ加速度に対する円形質量２０３及び２０５の応答は、加速度ａｙ（ｗ）及び−ａｙ（ｗ）と、ｂｙ（ｗ）及び−ｂｙ（ｗ）と、ａｘ（ｗ）及び−ａｘ（ｗ）と、ｂｘ（ｗ）及び−ｂｘ（ｗ）とによって表されるように、逆相となるのに対し、加速度軸Ｚについての線形加速度に対する質量２０３及び２０５の応答は、加速度ＡｚとＢｚとによって表されるように、同相となる。
【００３５】
図３に示されているように、電極構造体２１３〜２１４によってそれぞれ検知された加速度Ａｚ−ａｘ（ｗ）及びＢｚ＋ｂｘ（ｗ）を表す信号は、加算増幅器３０２に供給される。この加算増幅器は、これら加速度を加算して、その結果生ずる和を差動増幅器３０８に与えるように構成されている。同様に、電極構造体２１２及び２１５によってそれぞれ検知された加速度Ａｚ＋ａｘ（ｗ）及びＢｚ−ｂｘ（ｗ）を表す信号は、加算増幅器３０３に供給される。この加算増幅器は、これら加速度を加算して、その結果生ずる和を差動増幅器３０８に与えるように構成されている。この増幅器３０８は、そこに与えられるそれぞれの信号和を減算して、回転軸Ｘに対する角速度検知（“Ｘ−角速度”）を示す信号２ａｘ（ｗ）＋２ｂｘ（ｗ）を発生する。
【００３６】
更に、電極構造体２０８及び２１１によってそれぞれ検知された加速度Ａｚ＋ａｙ（ｗ）及びＢｚ−ｂｙ（ｗ）を表す信号は、加算増幅器３０４に供給される。この加算増幅器は、これら加速度を加算して、その結果生ずる和を差動増幅器３０９に与えるように構成されている。電極構造体２０９〜２１０によって検知された加速度Ａｚ−ａｙ（ｗ）及びＢｚ＋ｂｙ（ｗ）を表す信号は、加算増幅器３０５にそれぞれ供給される。この加算増幅器は、これら加速度を加算して、その結果生ずる和を差動増幅器３０９に与えるように構成されている。この増幅器３０９は、そこに加えられる信号和を減算して、回転軸Ｙに対する角速度検知（“Ｙ−角速度”）を示す信号２ａｙ（ｗ）＋２ｂｙ（ｗ）を発生する。更に、加算増幅器３０２〜３０５は、それらのそれぞれの信号出力を加算増幅器３０６に供給する。この加算増幅器は、加速度軸Ｚに対する加速度検知（“Ｚ−加速度”）を示す信号４Ａｚ＋４Ｂｚを発生する。
【００３７】
図４は、本発明に係る微細加工マルチセンサ４００の第２の図解的実施形態を示している。この図解的実施形態のマルチセンサ４００は、四角形を形成するように配置された２対の加速度計４０２及び４０４と、４０６及び４０８とを備える。この加速度計４０２，４０４，４０６及び４０８は、各々が実質的に四角形状にされた質量４０３，４０５，４０７及び４０９をそれぞれ有する。しかしながら、ここで理解されるべき点は、質量４０３，４０５，４０７及び４０９は、実質的に円形、六角形、八角形、又は他の好適な幾何学的形状でもよい、ということである。
【００３８】
四角形の質量４０３，４０５，４０７及び４０９は、複数の撓み体（図示せず）によって基板４０１上に懸架されて、そこに固定されている。マルチセンサ４００は更に、隣接する質量４０３及び４０５を結合するフォーク部材４１０と、隣接する質量４０３及び４０７を結合するフォーク部材４１２と、隣接する質量４０７及び４０９を結合するフォーク部材４１４と、隣接する質量４０５及び４０９を結合するフォーク部材４１６とを有する。フォーク部材４１０，４１２，４１４及び４１６は、質量４０３，４０５，４０７及び４０９を結合して、回転軸４５２，４５４，４５６及び４５８を中心とした隣接する質量の相対的な逆相回転移動を許容すると共に同相回転移動に抵抗する。
【００３９】
マルチセンサ２００の基板２０１（図２参照）と同様に、マルチセンサ４００の基板４０１（図４参照）は、シリコン基板、または他の好適なタイプの基板で構成される。更に、基板４０１は、好適なバルク微細加工プロセス、例えば表面微細加工を経て、ＭＥＭＳマルチセンサ装置を形成することができる。
【００４０】
図４に示されているように、マルチセンサ４００は、基板４０１の面内で相互に直交した２つの関連する回転検知軸Ｘ及びＹと、この回転軸Ｘ及びＹに垂直な１つの関連する加速度検知軸Ｚとを有している。マルチセンサ２００（図２参照）と同様に、マルチセンサ４００は、回転軸Ｘ及びＹに対する角速度検知の２つの示度と、加速度軸Ｚに対する加速度検知の１つの示度を与える。
【００４１】
マルチセンサ４００はまた、質量４０３，４０５，４０７及び４０９の縦及び横軸に沿ってそれぞれ正反対に配設された加速度検知電極構造体４１８〜４２１，４２６〜４２９及び４２２〜４２５，４３０〜４３３を有する。加速度検知電極構造体４１８〜４３３の各々は、それぞれの質量の表面上に配設された第１の電極と、この第１の電極に対向する基板４０１の表面上に配設された第２の電極とを有して、第１及び第２の電極間の距離に基づいて変化する容量値を持つ差動容量を形成する。そのような容量値は、それぞれ回転軸Ｘ，Ｙ及び加速度軸Ｚに対する角速度検知及び加速度検知に属する情報を含んだ電気的に独立した加速度検知信号を与えることに使用される。
【００４２】
例えば、加速度検知電極構造体４１８〜４１９と、４２０〜４２１と、４２６〜４２７と、４２８〜４２９は、それぞれ加速度の示度Ａｚ＋ａｙ（ｗ）及びＡｚ−ａｙ（ｗ）と、Ｂｚ＋ｂｙ（ｗ）及びＢｚ−ｂｙ（ｗ）と、Ｃｚ＋ｃｙ（ｗ）及びＣｚ−ｃｙ（ｗ）と、Ｄｚ＋ｄｙ（ｗ）及びＤｚ−ｄｙ（ｗ）とを与えることに使用される。ここで、Ａｚ，Ｂｚ，Ｃｚ及びＤｚは、加速度軸Ｚに対する線形加速度成分であり、またａｙ（ｗ），ｂｙ（ｗ），ｃｙ（ｗ）及びｄｙ（ｗ）は、回転軸Ｙに対する経時変化性の回転加速度成分である。更に、加速度検知電極構造体４２２〜４２３と、４３０〜４３１と、４２４〜４２５と、４３２〜４３３は、それぞれ加速度の示度Ａｚ＋ａｘ（ｗ）及びＡｚ−ａｘ（ｗ）と、Ｂｚ＋ｂｘ（ｗ）及びＢｚ−ｂｘ（ｗ）と、Ｃｚ＋ｃｘ（ｗ）及びＣｚ−ｃｘ（ｗ）と、Ｄｚ＋ｄｘ（ｗ）及びＤｚ−ｄｘ（ｗ）を与えることに使用される。ここで、ａｘ（ｗ），ｂｘ（ｗ），ｃｘ（ｗ）及びｄｘ（ｗ）は、回転軸Ｘに対する経時変化性の回転加速度成分である。それぞれの加速度を好適に減算することによって、線形成分をキャンセルして、回転軸Ｘ及びＹに対する角速度検知に属する情報を含んだ回転成分を残すことになる。更に、それぞれの加速度を好適に加算することによって、回転成分をキャンセルして、加速度軸Ｚに対する加速度検知に属する情報を含んだ線形成分を残すことになる。
【００４３】
図５は、微細加工マルチセンサ４００（図４参照）の詳細平面図５００を示している。図５に示されるように、微細加工マルチセンサ５００は、２対の加速度計５０２，５０４及び５０６，５０８を備える。加速度計５０２，５０４，５０６及び５０８は、複数の撓み体によって基板５０１に固定されると共に、その上に懸架された実質的に四角形状の質量５０３，５０５，５０７及び５０９をそれぞれ有する。具体的に、質量５０３を固定及び懸架する撓み構造体の各々は、アンカー５７０と、応力軽減部材５６０とを有する。質量５０５を固定／懸架する各撓み体は、アンカー５７２と、応力軽減部材５６２とを有する。質量５０７を固定／懸架する各撓み体は、アンカー５７４と、応力軽減部材５６４とを有する。質量５０９を固定／懸架する各撓み体は、アンカー５７６と、応力軽減部材５６６とを有する。ここで留意されるべき点は、アンカー／応力軽減部材の対は、それぞれの質量５０３，５０５，５０７及び５０９の縦及び横軸に沿って配設されている、ということである。応力軽減部材２６０及び２６２（図２参照）と同様に、応力軽減部材５６０、５６２，５６４及び５６６の各々は、応力を軽減するように中心を自由にして半分に折り畳まれている。この構成は、復元力およびモーメントの局部的非対称性を幾分生じさせるので、折り畳まれた部材５６０、５６２，５６４及び５６６は、対として配置されてバランスを維持する（図５参照）。マルチセンサ５００は更に、従来既知であるように、隣接する質量を結合して、これら質量の相対的な逆相回転移動は許容し、同相回転移動には抵抗するように構成されたフォーク部材５１０，５１２，５１４及び５１６を備える。
【００４４】
ここで留意されるべき点は、質量５０３，５０５，５０７及び５０９と、フォーク部材５１０，５１２，５１４及び５１６は、マルチセンサ４００（図４参照）の質量４０３，４０５，４０７及び４０９と、フォーク部材４１０，４１２，４１４及び４１６とそれぞれ実質的に等価である、ということである。更に、図５に示されているように、回転検知軸Ｘ及びＹと加速度検知軸Ｚは、図４を参照して上述された回転検知軸Ｘ及びＹと加速度検知軸Ｚに対応する。
【００４５】
マルチセンサ５００（図５参照）は、基板５０１に固定された複数の駆動電極構造体５４０，５４２，５４４及び５４６を有する。これら駆動電極構造体は、質量５０３，５０５，５０７及び５０９をそれぞれ回転振動させて、隣接する質量が逆相で振動するように構成されている。駆動電極構造体５４０，５４２，５４４及び５４６の各々は、質量の半径軸に沿って配設された複数の指を有する。これらの指は、質量の少なくとも１つの半径エッジから延びた対応する複数の指と噛み合わされている。好ましい実施形態では、駆動電極構造体５４０，５４２，５４４及び５４６は、それぞれ質量５０３，５０５，５０７及び５０９上に対角的に配設されている。
【００４６】
マルチセンサ５００はまた、基板５０１に固定されると共に質量５０３，５０５，５０７及び５０９の振動速度をそれぞれ検知するように構成された複数の速度検知電極構造体５５０，５５２，５５４及び５５６を有する。駆動電極構造体５４０，５４２，５４４及び５４６と同様に、速度検知電極構造体５５０，５５２，５５４及び５５６の各々は、質量の半径軸に沿って配設された複数の指を有する。これらの指は、質量の少なくとも１つの半径エッジから延びた対応する複数の指と噛み合わされている。図示の実施形態では、速度検知電極構造体５５０，５５２，５５４及び５５６は、質量５０３，５０５，５０７及び５０９の横軸に沿ってそれぞれ配設されている。ここで留意されるべき点は、図５において“＋”及び“−”符号は、マルチセンサ５００が質量の半径軸（符号なし）を中心として回転するときに、質量に加えられたコリオリの力に起因して振動する質量５０３，５０５，５０７及び５０９の偏向の相対方向を示すことに使用されている、ということである。
【００４７】
ここで認められるべき点は、加速度計５０２，５０４，５０６及び５０８と、フォーク部材５１０，５１２，５１４及び５１６は、マルチセンサ５００の横対称軸の各側に、また縦対称軸の各側に、鏡像式に配置されている、ということである。従って、マルチセンサ５００は、対称的にダイ（図示せず）上で中心決めされて、マルチセンサ５００の性能に対するダイ表面積歪み及び勾配の有害な影響を低減することができる。
【００４８】
ここに開示されたマルチセンサ２００（図２参照）のような微細加工マルチセンサを動作させる方法が、図６を参照することによって説明される。ステップ６０２に示されているように、質量２０３及び２０５は、それぞれ回転軸２８２及び２８４を中心として逆相で回転振動させられる。この間、マルチセンサ２００は線形／回転運動を受ける。ここで理解されるべき点は、回転の軸Ｘ及びＹはセンサ基板２０１の面内にあり、そして線形加速度の軸Ｚは回転軸に垂直である、ということである。次に、ステップ６０４に示されているように、加速度検知電極構造体２０８〜２０９によってそれぞれ発生された加速度検知信号Ａｚ＋ａｙ（ｗ）及びＡｚ−ａｙ（ｗ）は減算され、検知信号の差２ａｙ（ｗ）を生成する。また、ステップ６０４に示されているように、加速度検知電極構造体２１０〜２１１によってそれぞれ発生された加速度検知信号Ｂｚ＋ｂｙ（ｗ）及びＢｚ−ｂｙ（ｗ）は減算され、検知信号の差２ｂｙ（ｗ）を生成する。それから、ステップ６０６に示されているように、信号２ａｙ（ｗ）及び２ｂｙ（ｗ）は加算されて、信号の和２ａｙ（ｗ）＋２ｂｙ（ｗ）を生成する。この和は、回転軸Ｙに対する角速度検知に属する情報（Ｙ−回転）を含んでいる。次に、ステップ６０８に示されているように、加速度検知電極構造体２１２〜２１３によってそれぞれ発生された加速度検知信号Ａｚ＋ａｘ（ｗ）及びＡｚ−ａｘ（ｗ）を減算して検知信号の差２ａｘ（ｗ）を生成する。また、ステップ６０８に示されているように、加速度検知電極構造体２１４〜２１５によってそれぞれ発生されたＢｚ＋ｂｘ（ｗ）及びＢｚ−ｂｘ（ｗ）を減算して検知信号の差２ｂｘ（ｗ）を生成する。それから、ステップ６１０に示されているように、信号２ａｘ（ｗ）及び２ｂｘ（ｗ）は加算されて、信号の和２ａｘ（ｗ）＋２ｂｘ（ｗ）を生成する。この和は、回転軸Ｘに対する角速度検知に属する情報（Ｘ−回転）を含んでいる。最後に、ステップ６１２に示されているように、信号Ａｚ＋ａｙ（ｗ），Ａｚ−ａｙ（ｗ），Ｂｚ＋ｂｙ（ｗ），Ｂｚ−ｂｙ（ｗ），Ａｚ＋ａｘ（ｗ），Ａｚ−ａｘ（ｗ），Ｂｚ＋ｂｘ（ｗ）及びＢｚ−ｂｘ（ｗ）は加算されて、和４Ａｚ＋４Ｂｚを生成する。この和は、加速度軸Ｚに対する加速度検知に属する情報（Ｚ−加速度）を含んでいる。
【００４９】
ここに開示された微細加工マルチセンサを製造する方法が、図７ａ〜７ｄ、図８ａ〜８ｂ、及び図９を参照することによって示されている。図７ａ〜７ｄは、微細加工マルチセンサ５００（図５参照）の機能部品の詳細図を示している。具体的に、図７ａは、アンカー７７４及び応力緩和部材７６４を有した撓み体７００ａを示している。撓み体７００ａは、図５に示されたアンカー５７４及び応力緩和部材５６４を有した撓み体と同様である。更に、図７ｂは、電極部分７４４〜７４５を有した駆動電極構造体７００ｂを示している。駆動電極構造体７００ｂは、図５に示された駆動電極構造体５４４と同様である。図７ａ〜７ｄはまた、センサ装置を製造するための所定マスクパターンの形成に使用され得る直線状グリッド７２０の概念図を示している。図７ａ〜７ｄに示されているように、直線状グリッド７２０は、複数の水平及び垂直の空間を有する。
【００５０】
ここで認められるべき点は、ここに開示された微細加工マルチセンサは、基板表面上のアラインメントがセンサ装置の最適性能にとって重要な多数の機能部品を有する、ということである。例えば、撓み体７００ａ（図７ａ参照）のような特別な撓み体のアラインメントは、一般に最適センサ性能にとって重要である。ここで更に認められるべき点は、微細加工マルチセンサは、基板表面上のアラインメントがセンサ装置の最適性能にとっては重要でない多数の機能部品を有する、ということである。例えば、駆動電極構造体７００ｂ（図７ｂ参照）のアラインメントは、一般に最適センサ性能にとっては重要でない。ここで留意されるべき点は、速度検知電極構造体５５０，５５２，５５４及び５５６（図５参照）のアラインメントもまた、一般に最適センサ性能にとっては重要でない、ということである。
【００５１】
好ましい実施形態において、基板表面上に重要な（臨界的な）アラインメントを有する機能部品は、マスクパターンによって規定され、それに関連したそれぞれの重要な軸、例えば撓み体７００ａの縦軸Ｌａ（図７ａ参照）は、マスクの水平又は垂直軸と実質的に平行になる。換言すれば、臨界的に整列された機能部品は、マスクの水平又は垂直軸と平行に又はその軸上に方位付けされる。例えば、撓み体７００ａは、直線状グリッド７２０を形成する水平線（番号なし）と実質的に平行である。この水平線は、この例ではマスクの水平軸と平行である。ここで留意されるべき点は、この例では、直線状グリッド７２０を形成する垂直線（番号なし）は、マスクの垂直軸と平行である、ということである。更に、基板表面上に重要でない（非臨界的な）アラインメントを有する機能部品は、マスクパターンによって規定され、それに関連したそれぞれの重要でない軸、例えば駆動電極構造体７００ｂの縦軸Ｌｂ（図７ｂ参照）は、マスクの水平及び垂直軸とは平行にならない。即ち、重要でない機能部品は、水平及び垂直マスク軸外に方位付けされる。例えば、駆動電極構造体７００ｂは、直線状グリッド７２０の水平又は垂直線と平行ではない。
【００５２】
この結果、電極部分７４４〜７４５と、この電極部分７４４〜７４５から延びて噛み合わされた指（番号なし）は、電極構造体を規定することに使用された直線状グリッド７２０の水平及び垂直の空間に起因して、階段状の外形を有する。これに対し、撓み体７００ａの外形は階段状ではなく、その代わりに部品の重要な水平及び垂直アラインメントを容易にする実質的な直線によって構成されている。駆動電極構造体７００ｂの外形は階段状の区画によって構成されているので、そのような重要な部品のアラインメントを達成することは困難である。
【００５３】
ここに開示されたマルチセンサ装置用のマスクパターンを形成することに直線状グリッド７２０を使用すると、撓み体の幅を規定する正確さの欠如につながる。具体的に、撓み体の剛性が一般的に変化するのは、撓み体の幅の立方、従ってその幅の比較的小さな誤差が、撓み体の剛性に過大な効果を有するときである。質量を基板上に固定及び懸架している撓み体の剛性が本質的に同一ではない場合、回転している質量の懸架中心は、その慣性中心に対応することはない。この結果、円滑に回転する代わりに、質量は平行移動する傾向を有することになる。即ち、質量は“揺れる”ことになる。このことは、振動の駆動モードを直接検知運動に結合し、比較的大きな干渉信号を生成する。実際のマルチセンサでは、そのような干渉を駆動振動の約１０ｐｐｍ以下に保つことが望ましい。この干渉は、そのように比較的小さなレベルであっても、最大コリオリ信号に匹敵する。
【００５４】
ここで開示されたマルチセンサの各撓み体の幅は約２ミクロンであるので、この幅の精度要件を満足するのは、困難な制約である。マスク作成プロセスは、製作図を、直線状グリッド例えばグリッド７２０（図７ａ〜７ｄ参照）上に移転することを典型的に含む。上述したように、撓み体がグリッドと整列されていない場合、それらそれぞれの外形は、グリッド上の階段状近似に順応させられる。一般には、与えられた角度に対する異なるいくつかの近似があり、またこれら近似を発生するための既存のアルゴリズムは複雑である。この結果、同じ構造体上にある２つの同一の撓み体が直線状グリッドと整列されていない場合に、これら撓み体が同一の幅を有することを保証する容易な方法は現在ない。
【００５５】
図７ｃ〜７ｄは、２つの代表的な同一の撓み体７００ｃ〜７００ｄを示している。これら撓み体は、微細加工マルチセンサ５００（図５参照）に含まれることがある。図７ｃ〜７ｄに示されているように、撓み体７００ｃ〜７００ｄは、マスクパターンによって規定され、それぞれの縦軸Ｌｃ及びＬｄは、水平及び垂直マスク軸外に方位付けされている。更に、撓み体７００ｃ〜７００ｄは、傾斜線部分７０１ｃ〜７０１ｄにそれぞれ対応した互い違いのグリッド点を有する。これらグリッド点は、それぞれの線７０１ｃ〜７０１ｄからほぼ同じ平均偏位を持つ。傾斜線７０１ｃに対応した互い違いのグリッド点は、有効撓み体幅Ｗｃを生じさせ、また傾斜線７０１ｄに対応した互い違いのグリッド点は、有効撓み体幅Ｗｄを生じさせる。しかしながら、撓み体７００ｃ〜７００ｄが同一であっても、撓み体７００ｄの有効幅Ｗｄは、撓み体７００ｃの有効幅Ｗｃよりも大きい。従って、撓み体７００ｃ〜７００ｄがマルチセンサの適正な動作にとって重要である場合、例えば、撓み体７００ｃ〜７００ｄが質量を基板の上に固定／懸架する重要な機能を有している場合、撓み体７００ｃ〜７００ｄは、マスクパターンによって規定され、それぞれの軸Ｌｃ及びＬｄは、撓み体７００ａ（図７ａ参照）と同様に、マスクの水平又は垂直軸と平行に又はその軸上に方位付けされる。
【００５６】
図８ａ〜８ｂは、図解的微細加工マルチセンサの断面図８００ａ〜８００ｂを示している。ここで認められるべき点は、図８ａ〜８ｂの微細加工マルチセンサは、犠牲及び構造材料の複数層を使用する表面微細加工によっても製造される、ということである。この図解的実施形態において、微細加工マルチセンサ８００ａは、シリコン（Ｓｉ）又は他の好適な材料によって形成された基板８０２を有する。基板表面には、犠牲材料（例えば、二酸化シリコンＳｉＯ２）の層の複数部分が堆積されている。この犠牲材料は、製造プロセスの最終工程で除去される。犠牲材料が随意にエッチングされた後に、構造材料（例えば、ポリシリコン）の層８０６が犠牲層８０５上に堆積される。ここで留意されるべき点は、構造層８０６もまたエッチングされる、ということである。更に、電子回路が、センサ装置の構造層８０６に近い１以上の領域８０４に組み込まれることもある。図８ｂに示されているように、その後、犠牲層８０５をエッチングするか、そうでなければ除去して、構造層８０６が少なくとも１つの支柱８０８によって基板８０２に固定される。このようにすることによって、構造材料の層８０６は離される。例えば、図８ｂに示されるように、基板８０２は、約３ｍｍの幅Ａを有し、構造層７０６は、約１ｍｍの全幅Ｂと約４μｍの厚みＣを有し、構造層７０６の離された領域は、基板表面から約２μｍの距離Ｄ離れている。
【００５７】
ここに開示された微細加工マルチセンサを製造する方法は、図９を参照することによって、より良く理解されることになる。ステップ９０２に示されるように、犠牲又は構造材料の層が基板の表面上に堆積される。次に、犠牲又は構造材料の層は、ステップ９０４に示されるように、所定のマスクパターンでマスクされる。上述したように、マスクパターンは、センサ装置の機能部品を規定することに使用される。機能部品が、センサ装置の最適性能にとって重要なアラインメント及び／又は物理的寸法を持つ場合、ステップ９０６に示されるように、その部品はマスクパターンによって規定されて、マスクの水平又は垂直軸に平行に又はその軸上に方位付けされる。部品アラインメントがセンサ性能にとって重要でない場合、ステップ９０８に示されるように、その部品はマスクパターンによって規定されて、マスクの水平及び垂直軸外に方位付けされる。次に、マスクによって保護されていない下地材料は、ステップ９１０に示されるように、好適にエッチングされて、マスクパターンをその特別な材料層に転写する。堆積するステップ、マスクするステップ、エッチングするステップ９０２，９０４及び９１０は、微細加工センサ装置の機能部品の構築が完了されるまで繰り返される。最後に、ステップ９１２に示されるように、構造材料の１以上の部分は、下地及び／又は周囲の犠牲材料をエッチングするかそうでなければ除去することによって離される。
【００５８】
上述した軸上及び軸外の方位を有する微細加工装置構造体に対し、ここで開示された発明的概念を逸脱することなしに、修正や変形がなされ得る点は、当業者によって更に認められるであろう。従って、この発明は、添付の請求の範囲の精神及び範囲による以外には限定されるものではない、とみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る微細加工マルチセンサの単純化されたブロック図
【図２】図１の微細加工マルチセンサの詳細平面図
【図３】図１の微細加工マルチセンサ用の加速度検知信号処理回路の模式図
【図４】図１の微細加工マルチセンサの代替実施形態の単純化されたブロック図
【図５】図４の微細加工マルチセンサの詳細平面図
【図６】図２の微細加工マルチセンサを動作させる方法のフロー図
【図７ａ】図４の微細加工マルチセンサの機能部品の詳細図
【図７ｂ】図４の微細加工マルチセンサの機能部品の詳細図
【図７ｃ】図４の微細加工マルチセンサの機能部品の詳細図
【図７ｄ】図４の微細加工マルチセンサの機能部品の詳細図
【図８ａ】マルチセンサ装置を製造する方法を示した図４の微細加工マルチセンサの断面図
【図８ｂ】マルチセンサ装置を製造する方法を示した図４の微細加工マルチセンサの断面図
【図９】図４の微細加工マルチセンサを製造する方法のフロー図
【符号の説明】
【００６０】
１００                    微細加工マルチセンサ
１０１                    基板
１０２、１０４            加速度計
１０３、１０５            円形質量
１０６                    結合フォーク
１０８〜１１５            加速度検知電極構造体
１４２、１４４            回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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