(57)【要約】【課題】製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばね、微小構造体およびばねの製造方法を提供する。【解決手段】ばね２は、一端が枠部材１に、他端が振動子３にそれぞれ接続されることにより、振動子３を振動可能に支持するばね部材である。このようなばね２は、導電材料からなるばね本体２１と、このばね本体２１の表面に形成され、導電材料からなる導電層２２とから構成されている。【選択図】  図１
2015016521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性材料からなるばね本体と、
このばね本体の表面に形成され、導電材料からなる導電層と
から構成されることを特徴とするばね。
【請求項２】
前記導電材料は、前記弾性材料よりもヤング率が低い
ことを特徴とする請求項１記載のばね。
【請求項３】
振動子と、
この振動子に一端が接続されたばねと、
このばねの他端が接続された支持部と
を備えた微小構造体であって、
前記ばねは、請求項１または２記載のばねからなる
ことを特徴とする微小構造体。
【請求項４】
弾性材料からなるばね本体を形成するステップと、
前記ばね本体の表面に導電層を形成するステップと
を有することを特徴とするばねの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ばね、微小構造体およびばねの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術により、微小な装置の開発が盛んに行われている。ＭＥＭＳ技術は、半導体基板などのウエハ上に薄膜を形成し、この薄膜を加工する半導体集積回路の製造技術を基本としている。ＭＥＭＳ技術により作製されたＭＥＭＳ素子には、例えば微小振動素子など可動構造を備えたものがある。
【０００３】
微小振動素子は、ばねにより移動可能に支持された振動子を備えている。この微小振動素子は、他の半導体デバイスとの集積化が可能であり、振動子の専有面積が小さいという特徴がある。このため、環境中の振動エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギーハーベスタとしての利用が検討されており、例えば、エレクトレット微小発電素子のような微小電力を発電する発電素子が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。この発電素子は、振動子に形成された可動電極と、振動子を支持するばねを介して可動電極と電気的に接続された固定電極と、電荷を保持するエレクトレットとを備え、振動子が振動することにより可動電極とエレクトレットとの近接および離反を繰り返し行い、可動電極と固定電極との間で電荷を移動させることによって電流を発生させるものである。
【０００４】
発電素子が振動エネルギーを電気エネルギーに変換する際には、振動子が環境中に存在する振動と共振しなければならないが、環境中の振動の大多数は数〜数１０［ｋＨｚ］という低い周波数なので、振動子も低い周波数で共振することが望ましい。このため、振動子を支持するばねは、ばね定数が可能な限り小さいことが求められる（例えば、非特許文献１，２参照。）。そこで、ばねのばね定数を低減するために、ＭＥＭＳ技術により高アスペクト比のばねを作製することが提案されている（例えば、非特許文献３参照。）。このばねでは、パレリン（登録商標）樹脂（ヤング率：〜４［ＧＰａ］）を材料として用いることにより、従来のシリコン（ヤング率：１３０［ＧＰａ］）よりもばね定数を低減することができ、数〜数１０［ｋＨｚ］といった低周波数で振動子を共振させることを可能としている。
【０００５】
ところが、パレリン樹脂は非導電性の材料である。このため、パレリン樹脂のようにヤング率が低い非導電性の材料からなるばねを発電素子に用いる場合には、可動電極と固定電極とを電気的に接続するための構成をばねに設けなければならない。そこで、従来では、中空構造のばねの内部に、毛細管現象を利用して導電性のナノメタルインクを封入することが提案されている（例えば、非特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】C. Marboutin, Y. Suzuki and N. Kasagi、"Optimal Design of Micro Electret Generator for Energy Harvesting"、7th Int. Workshop on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (PowerMEMS 2007), Freiburg, Nov. 28-29, 2007, pp. 141-144.
【非特許文献２】K. Najafi, T. Galchev, E.E. Aktakka, R.L. Peterson, and J. McCullagh、“MICROSYSTEMS FOR ENERGY HARVESTING”、Digest Tech. Papers, TRANSDUCERS2011, p. 1845, Beijing, China, June 2011.
【非特許文献３】Y. Suzuki and Y.-C. Tai、"Micromachined High-Aspect-Ratio Parylene Spring and Its Application to Low-frequency Accelerometers"、J. Microelectromech. Syst., Vol. 15, No. 5, pp. 1364-1370 (2006).
【非特許文献４】T. Tsutsumino, Y. Suzuki, N. Sakurai, N. Kasagi and Y. Sakane、"Nano-metal Ink Based Electrode Embedded in Parylene Structures with the Aid of the Capillary Effect"、20th IEEE Int. Conf. Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2007), Kobe, 2007, pp. 313-316.
【非特許文献５】K. Machida et. Al.、“Novel global planarization technology dielectrics using spin on glass film transfer and hot pressing”、J. Vac. Sci. Technol. B, Vol. 16, No.3, pp. 1093-1097, 1998
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ばねの内部にナノメタルインクを封入する構成は、製造工程が複雑であるとともに、毛細管現象を利用しているために中空構造の製造誤差によってナノメタルインクが中空構造内に入るときと入らないときがあるなど、歩留まりが悪かった。
【０００８】
そこで、本発明は、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばねおよびばねの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述したような課題を解決するために、本発明にかかるばねは、弾性材料からなるばね本体と、このばね本体の表面に形成され、導電材料からなる導電層とから構成されることを特徴とするものである。
【００１０】
上記ばねにおいて、導電材料は、弾性材料よりもヤング率が低いようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る微小構造体は、振動子と、この振動子に一端が接続されたばねと、このばねの他端が接続された支持部とを備えた微小構造体であって、ばねは上述したばねからなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係るばねの製造方法は、弾性材料からなるばね本体を形成するステップと、ばね本体の表面に導電材料からなる導電層を形成するステップとを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、本体の表面に導電層を形成することにより、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばねを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施の形態に係るばねを備えた微小構造体の構成を示す平面図である。
【図２】図２は、本実施の形態に係るばねの要部断面図である。
【図３】図３は、図１のI-I線断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の第１の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の第１の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の第１の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の第１の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の第１の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１４】図１４は、本発明の第１の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１５】図１５は、本発明の第１の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１６】図１６は、本発明の第２の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１７】図１７は、本発明の第２の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１８】図１８は、本発明の第２の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図１９】図１９は、本発明の第２の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図２０】図２０は、本発明の第２の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図２１】図２１は、本発明の第２の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図２２】図２２は、本発明の第２の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図２３】図２３は、本発明の第３の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図２４】図２４は、本発明の第３の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図２５】図２５は、本発明の第３の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【図２６】図２６は、本発明の第４の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下においては、本実施の形態に係るばねを微小構造体に適用した場合を例に説明を行う。
【００１６】
＜微小構造体の構成＞
図１〜図３に示す微小構造体は、中央部に平面視略矩形の開口１ａが形成された平面視略矩形の枠部材１と、一端が開口１ａの１組の対辺にそれぞれ接続された一対のばね２と、平面視略矩形に形成され、ばね２の他端が１組の対辺にそれぞれ接続され、開口１ａ内で移動可能に支持された振動子３とを備えている。
【００１７】
枠部材１は、ばね２を介して振動子３を支持する板状の部材である。このような枠部材１は、図１，図２に示すように、環状の基部１１と、この基部１１の表面を覆う導電層１２とから構成されている。
ここで、基部１１の材料としては、例えば、シリコン、ポリイミド、ガラスエポキシ、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、ガラス、アクリル樹脂などが用いられる。また、導電層１２としては、水分散ポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどが用いられる。
なお、枠部材１には、ばね２を介して電気的に接続された振動子３と各種信号をやりとりするための電気回路を備えるようにしてもよい。
【００１８】
ばね２は、一端が枠部材１に、他端が振動子３にそれぞれ接続されることにより、振動子３を振動可能に支持するばね部材である。このようなばね２は、弾性材料からなるばね本体２１と、このばね本体２１の表面に形成され、導電材料からなる導電層２２とから構成されている。
【００１９】
ばね本体２１の材料としては、ばね２のばね定数を低減するために、ヤング率が低い材料を用いる。例えば、パレリン（登録商標）樹脂（ヤング率：〜４［ＧＰａ］）といったパラキシリレン系ポリマーなどを用いることができる。このような材料を用いることにより、ばね２の形状が同一の場合、ヤング率が高い材料を用いた場合よりもばね２のばね定数を低減させることができる。
また、ばね本体２１は、図２に示すように、平面視矩形の環状の枠部２１ａと、一端が枠部２１ａの一方の長辺の両端近傍に接続され、他端が枠部材１に接続された棒状の一対の枠部材側梁部２１ｂと、一端が枠部２１ａの他方の長辺の両端近傍に接続され、他端が振動子３に接続された棒状の一対の振動子側梁部２１ｃとから構成されている。
【００２０】
一方、導電層２２の材料としては、導電性を有し、かつ、ばね本体２１よりもヤング率が低い材料を用いる。例えば、水分散ポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどを用いることができる。これにより、導電層２２がばね２のばね定数に与える影響を無視することができる。すなわち、ばね２のばね定数は主にばね本体２の特性に依存することになるので、上述したようにばね本体２１の材料にヤング率が低い材料を用いることにより、ばね定数が低いばね２を実現することができる。
【００２１】
振動子３は、微小構造体が振動するなど微小構造体が外部環境から受けた振動エネルギーに基づいて固有振動を起こす部材である。このような振動子３は、平面視略矩形の基部３１と、この基部３１の表面を覆う導電層３２とから構成されている。
ここで、基部３１の材料としては、例えば、シリコン、ポリイミド、ガラスエポキシ、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、ガラス、アクリル樹脂などが用いられる。また、導電層１２としては、水分散ポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどを用いることができる。
一方、導電層３２の材料としては、水分散ポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどを用いることができる。
【００２２】
このような微小構造体は、例えば微小構造体を備えた装置をユーザが振るなどによって外部環境から振動エネルギーを受けると、振動子３が共振して、振動子３が枠部材１に対して相対的に移動する。ここで、振動子３は、ばね２を介して枠部材１と電気的に接続されている。これにより、例えば、枠部材１に固定電極、振動子３にばね２の導電層２２を介して固定電極と電気的に接続された可動電極をそれぞれ形成するとともに、振動子３の移動経路の近傍に電荷を保持するエレクトレットを設け、その電荷を静電誘導する電極を設けることにより、微小構造体を発電素子として機能させることが可能となる。この場合、振動子３が振動することにより可動電極とエレクトレットとの近接および離反が繰り返し行われるので、可動電極と固定電極との間で電荷の移動が繰り返し行われ、結果として、交流電流が発生することとなる。
【００２３】
＜微小構造体の製造方法＞
次に、図４〜図１５を参照して本実施の形態にかかるばね２を備えた微小構造体の製造方法について説明する。
【００２４】
まず、図４に示すように、第１の酸化膜１０１，１０２が上面および下面に形成された、基板１００を用意する。本実施の形態において、基板１００は厚さ６００［μｍ］のシリコン基板からなり、このシリコン基板を熱酸化することにより厚さ２［μｍ］の酸化シリコンからなる第１の酸化膜１０１，１０２を形成する。
そして、基板１００上面の第１の酸化膜１０１上にレジスト材料を塗布し、このレジスト材料に対して所望のパターンを有するマスクを用いて露光することにより、第１の酸化膜１０１上の所望の位置に開口部が形成されたレジストパターン１０３を形成する。
【００２５】
レジストパターン１０３を形成した後、このレジストパターン１０３をマスクとして第１の酸化膜１０１をエッチングにより選択的に除去し、図５に示すように、レジストパターン１０３の開口部から基板１００を露出させる。ここで、第１の酸化膜１０１は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。
【００２６】
第１の酸化膜１０１の一部を除去した後、この第１の酸化膜１０１をマスクとして基板１００をエッチングし、図６に示すように、この基板１００に溝１０４を形成する。この溝１０４は、ばね２の型となる。
ここで、基板１００のエッチングは、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ（ＩＣＰ：Inductive Coupled Plasma、ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）など公知のＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）により行うことができる。本実施の形態においては、第１の酸化膜１０１の開口部から露出した基板１００に深さ４５０［μｍ］の溝１０４を形成した。このとき、レジストパターン１０３は、基板１００のエッチング中にアッシングされて消滅する。
【００２７】
溝１０４を形成した後、図７に示すように、第１の酸化膜１０１，１０２をエッチングにより除去する。ここで、第１の酸化膜１０１，１０２は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。
【００２８】
第１の酸化膜１０１，１０２を除去した後、図８に示すように、溝１０４内部を含む基板１００の上面および基板１００の下面に第２の酸化膜１０５，１０６を形成する。本実施の形態では、基板１００を熱酸化することにより、厚さ２［μｍ］の第２の酸化膜１０５，１０６を形成する。
【００２９】
第２の酸化膜１０５，１０６を形成した後、図９に示すように、基板１００上面の第２の酸化膜１０５上に溝１０４内部が埋まるまで樹脂１０７を堆積する。本実施の形態においては、公知のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition)法により、樹脂１０７としてパリレン（登録商標）を堆積する。
【００３０】
樹脂１０７を堆積した後、図１０に示すように、基板１００上面に堆積した樹脂１０７のみを選択的に除去する。ここで、樹脂１０７は、例えば、公知の酸素プラズマを用いたエッチバック法により除去することができる。
【００３１】
基板１００上面の樹脂１０７を除去した後、基板１００の下面側の第２の酸化膜１０６上にレジスト材料を塗布し、このレジスト材料に対して所望のパターンを有するマスクを用いて露光することにより、図１１に示すように、第２の酸化膜１０６上の所望の位置に開口部が形成されたレジストパターン１０８を形成する。
【００３２】
レジストパターン１０８を形成した後、図１２に示すように、レジストパターン１０８をマスクとして第２の酸化膜１０６をエッチングにより除去する。この後、保持基板１０９を用意し、この保持基板１０９の上面に基板１００の上面を接着し、基板１００を保持基板１０９上に固定する。
ここで、第２の酸化膜１０６は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。保持基板１０９としては、例えばシリコン基板を用いることができる。また、保持基板１０９の接着は、例えば接着剤を用いることにより実現することができる。
【００３３】
基板１００を保持基板１０９に固定した後、図１３に示すように、第２の酸化膜１０６をマスクとして基板１００を下面側からエッチング（オーバーエッチング）する。このエッチングは、例えばＩＣＰ−ＲＩＥなど公知のＤＲＩＥにより行うことができる。本実施の形態においては、ＩＣＰ−ＲＩＥにより基板１００を６００［μｍ］程度エッチングする。このとき、第２の酸化膜１０５がストップ層となるので、基板１００の上面側に形成された樹脂１０７はエッチングされない。
【００３４】
基板１００をエッチングした後、図１４に示すように、保持基板１０９から基板１００を取り外した後、第２の酸化膜１０５，１０６をエッチングにより選択的に除去する。ここで、第２の酸化膜１０５，１０６は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。
【００３５】
第２の酸化膜１０５，１０６を除去した後、図１５に示すように、基板１００の表面に導電層１１０を形成する。本実施の形態においては、基板１００をＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ溶液（ドイツ国ヘレウス社製）に浸し、引き上げた後、オーブンにより１２０［℃］で３０分間加熱することにより、基板１００の表面に導電層１１０を形成する。
これにより、ばね本体２１の表面に導電層２２が形成されたばね２を備えた微小構造体が作製されることとなる。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ばね２のばね本体２１の表面に導電層２２を形成することにより、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばねを実現することができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、浸漬することによりばね本体２１の表面に導電層２２を形成できるので、より容易にばねに導電性をもたせることができる。
【００３８】
［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第１の実施の形態とばね２となる樹脂１０７および導電層１１０に対応する構成をＳＴＰ（Spin-coating film Transfer and hot-Pressing technology）法により製造するものである。したがって、本実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３９】
＜微小構造体の製造方法＞
まず、図８に示したように、溝１０４内部を含む基板１００の上面および基板１００の下面に第２の酸化膜１０５，１０６を形成した基板１００を用意する。
【００４０】
次に、図１６に示すように、ベースフィルム２００上に液状の非導電性の樹脂をスピン塗布して仮硬化させることにより、ベースフィルム２００上に非導電性樹脂層２０１を形成する。
本実施の形態において、非導電性樹脂層２０１としては、液状のパリレン（登録商標）樹脂を塗布する。また、ベースフィルム２００としては、ＮＴＴ−ＡＴ社製の転写フィルム（厚さ５０［μｍ］）を用いる。また、後の工程でベースフィルム２００からのパリレン（登録商標）樹脂の剥離を容易にするために、ベースフィルム２００上面に表面処理剤（ＮＴＴ−ＡＴ社製フィルムコンディショナーＳ−１０１）を予め塗布するようにしてもよい。
【００４１】
非導電性樹脂層２０１を形成した後、この非導電性樹脂層２０１上に液状の導電性の樹脂をスピン塗布することにより、導電性樹脂層２０２を形成する。本実施の形態においては、非導電性樹脂層２０１上にＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ溶液（ドイツ国ヘレウス社製）スピン塗布することにより導電性樹脂層２０２を形成する。
【００４２】
導電性樹脂層２０２を形成した後、図１８に示すように、図８に示した基板１００の第２の酸化膜１０５上に、導電性樹脂層２０２側の面からベースフィルム２００を熱圧着する。この熱圧着は、例えば、気圧を２０［Ｐａ］に減圧し温度を１２０［℃］とした処理室内で、１０［ｋｇｆ］の荷重を１分間加えることにより行うことができる。このように真空を保持した状態で熱圧着を行うと、ベースフィルム２００上の導電性樹脂層２０２および非導電性樹脂層２０１が、図１９に示すように、表面に第２の酸化膜１０５が形成された溝１０４内に埋め込まれる。これにより、第２の酸化膜１０５上に導電性樹脂層２０２’が形成され、この導電性樹脂層２０２’上に非導電性樹脂層２０１’が形成された状態となる。
【００４３】
熱圧着を行った後、図２０に示すように、基板１００からベースフィルム２００を剥離する。続いて、非導電性樹脂層２０１’および導電性樹脂層２０２’に対して、１２０［℃］で１時間加熱する。すると、図２１に示すように、非導電性樹脂層２０１’および導電性樹脂層２０２’が、表面に第２の酸化膜１０５が形成された溝１０４に貼り付けられた状態となる。
【００４４】
続いて、図２２に示すように、基板１００上面の非導電性樹脂層２０１’および導電性樹脂層２０２’を選択的に除去し、第２の酸化膜１０５を露出させる。非導電性樹脂層２０１’および導電性樹脂層２０２’の選択的な除去は、例えば、公知の酸素プラズマを用いたエッチバック法により行うことができる。
非導電性樹脂層２０１’および導電性樹脂層２０２’を選択的に除去した後の工程は、上述した第１の実施の形態で説明した図１１以降の工程と同等である。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＳＴＰ法によりばね２のばね本体２１の表面に導電層２２を形成することにより、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばねを実現することができる。
【００４６】
アスペクト比が高いばねを作製する場合、一般的なスピン塗布では、気泡（ボイド）が入るため、溝への材料の充填が困難であった。また、ＣＶＤを用いた方法では、ターゲット材料がウエハ以外への領域にも飛散するため、材料コストが高くなったり、作製に時間がかかったりしていた。これに対して、本実施の形態では、ＳＴＰ法によりばね本体２１の表面に導電層２２を有するばね２を作製することにより、より容易にばね２を作製することができる。
【００４７】
［第３の実施の形態］
次に、本発明に係る第３の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第１の実施の形態における基板１００としてＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いるものである。したがって、本実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する
【００４８】
＜微小構造体の製造方法＞
まず、ＳＯＩ基板３００を用意する。このＳＯＩ基板３００は、シリコン基部３０１の上に、埋め込み絶縁層３０２を介して表面シリコン層３０３が形成された基板である。本実施の形態におけるＳＯＩ基板３００の各層の厚さは、シリコン基部３０１が４００［μｍ］、埋め込み絶縁層３０２が２［μｍ］、表面シリコン層３０３が２５［μｍ］となっている。
【００４９】
そして、ＳＯＩ基板３００を熱酸化することにより、ＳＯＩ基板３００の上面および下面に第１の酸化膜３１１，３１２を形成した後、図４を参照して説明した方法と同等の方法により、第１の酸化膜３１１上の所望の位置に開口部が形成されたレジストパターンを形成する。続いて、図５を参照して説明した方法と同等の方法により、そのレジストパターンをマスクとして第１の酸化膜３１１をエッチングにより選択的に除去し、レジストパターンの開口部からＳＯＩ基板３００のシリコン基部３０１を露出させる。
【００５０】
シリコン基部３０１を露出させた後、第１の酸化膜３１１をマスク、埋め込み絶縁層３０２をエッチストップ層としてシリコン基部３０１をエッチングし、図２３に示すように、シリコン基部３０１に溝１０４を形成する。
シリコン基部３０１の除去は、例えばＩＣＰ−ＲＩＥなど公知のＤＲＩＥにより行うことができる。
【００５１】
シリコン基部３０１をエッチングした後、図２４に示すように、第１の酸化膜３１１，３１２をエッチングにより除去する。ここで、第１の酸化膜３１１，３１２は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。
【００５２】
第１の酸化膜３１１，３１２を除去した後、図２５に示すように、溝１０４内部を含むＳＯＩ基板３００の上面および下面に第２の酸化膜３１４，３１５を形成する。本実施の形態では、ＳＯＩ基板３００を熱酸化することにより、厚さ２［μｍ］の第２の酸化膜３１４，３１５を形成する。
第２の酸化膜３１４，３１５形成した後の工程は、上述した第１の実施の形態で説明した図９以降の工程と同等である。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、基板１００としてＳＯＩ基板を用いてばね２のばね本体２１の表面に導電層２２を形成することにより、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばねを実現することができる。
【００５４】
シリコン基板を用いて溝を形成する場合、ＤＲＩＥのウエハ面内依存性が発生し、ウエハ内に微細構造を複数作製すると、マイクロローディング効果などの影響でウエハ内の位置により溝の深さが異なってしまう。これに対して、本実施の形態では、ＳＯＩ基板３００内の埋め込み絶縁層３０２をエッチストップ層とすることで、所望する深さの溝をより容易に形成できる。これにより、歩留まりを向上させることもできる。
【００５５】
［第４の実施の形態］
次に、本発明に係る第４の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第２の実施の形態において、上述した第３の実施の形態で説明した第２の酸化膜３１４，３１５が形成されたＳＯＩ基板３００を用いるものである。したがって、本実施の形態において、第１〜第３の実施の形態と同等の構成については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５６】
＜微小構造体の製造方法＞
まず、図２５を参照して説明した第２の酸化膜３１４，３１５が形成されたＳＯＩ基板３００に対して、図１６，図１７を参照して説明した非導電性樹脂層２０１および導電性樹脂層２０２が形成されたベースフィルム２００を、図１８，図１９を参照して説明した方法と同等の方法により熱圧着した後、図２６に示すように、ベースフィルム２００を剥離する。
ベースフィルム２００を剥離した後の工程は、上述した第２の実施の形態で説明した図２１以降の工程と同等である。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＳＯＩ基板を用いてＳＴＰ法でばね２のばね本体２１の表面に導電層２２を形成することにより、製造工程が容易で、歩留まりが高いばねを実現することができる。
【００５８】
特に、ＳＯＩ基板を用いることにより、ばね２を高歩留まりで作製することができる。また、ＳＴＰ法を用いることにより、より容易に導電性を有するばね２を作製することができる。
【００５９】
なお、第１〜第４の実施の形態において、ばね２のばね本体２１が平面視矩形の環状の枠部２１ａと、この枠部２１ａに接続された一対の枠部材側梁部２１ｂおよび一対の振動子側梁部２１ｃとから構成される場合を例に説明したが、ばね本体２１の形状はこれに限定されず適宜自由に設定できることは言うまでもない。
【００６０】
なお、第１〜第４の実施の形態では、微小構造体を発電素子の振動構造に適用する場合を例に説明したが、導電性を有するばね２を用いる微小構造体であれば各種装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、例えば発電素子など導電性を有するばねを用いた各種装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…枠部材、２…ばね、３…振動子、２１…ばね本体、２１ａ…枠部、１ｂ…枠部材側梁部、２１ｃ…振動子側梁部、２２…導電層、１００…基板、１０１，１０２…第２の酸化膜、１０３…レジストパターン、１０４…溝、１０５，１０６…第２の酸化膜、１０７…樹脂、１０８…レジストパターン、１０９…保持基板、１１０…導電層、２００…ベースフィルム、２０１，２０１’…非導電性樹脂層、２０２，２０２’…導電性樹脂層、３００…ＳＯＩ基板、３０１…シリコン基部、３０２…埋め込み絶縁層、３０３…表面シリコン層、３１１，３１２…第２の酸化膜、３１４，３１５…第２の酸化膜。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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