(57)【要約】【課題】基板の端部上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、犠牲層上にてその一端部が支持されており、曲げ変形可能な変形層と、変形層上に設けてあり、内部応力を有している応力層とを備える片持ち梁及び力センサにおいて、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く破壊し難い応力層を形成することができ、また変形層に検出部を設けるときには、検出部と応力層との絶縁を考慮する必要のない片持ち梁及び力センサの製造方法を提供する。【解決手段】基板１、犠牲層２及び変形層３を順次積層してなる基礎部１０上にピエゾ抵抗素子４を設ける工程と、基礎部１０上に有機物を含む溶液を塗布し乾燥させて応力層５を設ける工程と、応力層５及び変形層３に、犠牲層２に至っておりエッチャントを流入させる流入凹部６を設ける工程と、流入凹部６に前記エッチャントを流入させて、犠牲層２の一部を除去する工程とを備えるようにした。【選択図】図１
2008203102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の端部上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上にてその一端部が支持されており、曲げ変形可能な変形層と、該変形層上に設けてあり、内部応力を有している応力層とを備え、
前記内部応力により前記変形層の他端部を前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成してある片持ち梁の製造方法において、
前記基板、犠牲層及び変形層を順次積層してなる基礎部上に、有機物を含む溶液を塗布し乾燥させて応力層を設ける工程と、
前記応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設ける工程と、
該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の一部を除去する工程と
を備えることを特徴とする片持ち梁の製造方法。
【請求項２】
基板の端部上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上にてその一端部が支持されており、曲げ変形可能な変形層と、前記変形層上に設けてあり、内部応力を有している応力層とを備え、
前記内部応力により前記変形層の他端部を前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成してある片持ち梁の製造方法において、
前記基板上に前記犠牲層及び変形層を順次設ける工程と、
該変形層上に、有機物を含む溶液を塗布し乾燥させて応力層を設ける工程と、
前記応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設ける工程と、
該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の一部を除去する工程と
を備えることを特徴とする片持ち梁の製造方法。
【請求項３】
基板上に設けてある曲げ変形可能な変形層と、該変形層上に設けてあり、内部応力を有している応力層とを備え、
前記変形層は、一端部と他端部との途中に前記基板から立ち上がった部分を有しており、前記一端部は前記基板上に支持され、他端部は前記基板との間に空隙を有し、
前記内部応力により前記他端部を前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成してある片持ち梁の製造方法において、
前記基板の中央部上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設ける工程と、
該犠牲層を覆うように該犠牲層及び基板上に前記変形層を設ける工程と、
前記変形層上に、有機物を含む溶液を塗布し乾燥させて応力層を設ける工程と、
前記応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設ける工程と、
該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の少なくとも一部を除去する工程と
を備えることを特徴とする片持ち梁の製造方法。
【請求項４】
前記有機物は、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂又はパラキシリレン系樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の片持ち梁の製造方法。
【請求項５】
基板の端部上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上にてその一端部が支持されており、曲げ変形可能な変形層と、該変形層に設けてあり、力を検出する検出部と、前記変形層上に設けてあり、内部応力を有している応力層とを備え、
前記内部応力により前記変形層の他端部を前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成してある力センサの製造方法において、
前記基板、犠牲層及び変形層を順次積層してなる基礎部の変形層に前記検出部を設ける工程と、
前記検出部及び基礎部の上側に、有機物を含む溶液を塗布し乾燥させて応力層を設ける工程と、
前記応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設ける工程と、
該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の一部を除去する工程と
を備えることを特徴とする力センサの製造方法。
【請求項６】
基板の端部上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上にてその一端部が支持されており、曲げ変形可能な変形層と、該変形層上に設けてあり、力を検出する検出部と、前記変形層上に設けてあり、内部応力を有している応力層とを備え、
前記内部応力により前記変形層の他端部を前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成してある力センサの製造方法において、
前記基板上に前記犠牲層及び変形層を順次設ける工程と、
前記変形層に前記検出部を設ける工程と、
前記検出部及び変形層の上側に、有機物を含む溶液を塗布し乾燥させて応力層を設ける工程と、
前記応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設ける工程と、
該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の一部を除去する工程と
を備えることを特徴とする力センサの製造方法。
【請求項７】
基板上に設けてある曲げ変形可能な変形層と、該変形層に設けてあり、外力を検出する検出部と、前記変形層上に設けてあり、内部応力を有している応力層とを備え、
前記変形層は、一端部と他端部との途中に前記基板から立ち上がった部分を有しており、前記一端部は前記基板上に支持され、他端部は前記基板との間に空隙を有し、
前記内部応力により前記他端部を前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成してある力センサの製造方法において、
前記基板の中央部上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設ける工程と、
該犠牲層を覆うように該犠牲層及び基板上に前記変形層を設ける工程と、
該変形層に前記検出部を設ける工程と、
前記検出部及び変形層の上側に、有機物を含む溶液を塗布し乾燥させて応力層を設ける工程と、
前記応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設ける工程と、
該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の少なくとも一部を除去する工程と
を備えることを特徴とする力センサの製造方法。
【請求項８】
前記有機物は、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂又はパラキシリレン系樹脂であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一つに記載の力センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は力センサに用いることができる片持ち梁の製造方法、及び該片持ち梁を用いた力センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小な力センサを製造するときには、機械要素として片持ち梁が使用される。これは外力が働いたときの片持ち梁の撓み量に基づいて外力を算出することができるからである。
【０００３】
従来にあっては、基板上に薄膜を形成し、該薄膜の下側にある基板の一部をエッチングにより除去して片持ち梁を製造する片持ち梁の製造方法が提案されている。該片持ち梁の製造方法にあっては、まず基板上に過冷却液体域を有する非晶質材料、例えば酸化ボロンからなる薄膜を形成し、該薄膜の下側にある基板の一部をエッチングにより除去し、基板に対し平行な片持ち梁を形成する。次に該薄膜を２００℃以上の過冷却液体域まで加熱し、硝子転移現象を生じさせ、半固体状（過冷却液体）にして流動性を有する状態にし、基板上に形成したときに生じた薄膜の内部応力を緩和させる。そして室温まで冷却し固体化させる。
【０００４】
該片持ち梁に外力を検出する検出部を設けることにより、力センサを製造できるようにしてあり、該力センサにあっては、前記基板に垂直な方向であって薄膜側から外力が働いたときに片持ち梁は基板側へ撓み、該撓みに基づいて外力の大きさ及び方向が検出される。また薄膜の内部応力を緩和してあるので、時間の経過と共に、薄膜の内部応力により前記片持ち梁が屈折して破壊される虞はなく、基板に対し平行な片持ち梁の再現性が担保される（特許文献１参照）。
【０００５】
これに対し、基板上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設け、該犠牲層上に曲げ変形可能な変形層を設け、該変形層上にＣＶＤ法又は真空蒸着により窒化シリコン膜等の誘電体膜、又はクロム、チタン等の金属膜を密着させて冷却し、該誘電体膜又は金属膜を、前記冷却による収縮を密着により妨げて内部応力を発生させてある応力層とし、前記犠牲層の一部をエッチングにより除去して、前記内部応力により前記変形層及び応力層を、前記応力層側に反らしてなる片持ち梁が提案されている。該片持ち梁の前記変形層の表面に、外力を検出する検出部を設けることにより、力センサが製造されるようにしてあり、この力センサにあっては、前記片持ち梁を前記応力層側に反らすことにより、前記変形層に歪みが生じる。
【０００６】
前記片持ち梁を二つ用いた力センサである２軸触覚センサを製造した場合には、互いの先端を対向させて二つの片持ち梁を配置してあり、前記基板に垂直な方向であって、応力層側から外力が働いたときに、二つの片持ち梁は共に基板側に撓んで歪みは減少し、応力層側から外力が働いたことが検出される。前記基板に平行な方向であって一方の片持ち梁側から外力が働いたときには、一方の片持ち梁は基板側に撓んで歪みが減少し、他方の片持ち梁は応力層側に撓んで歪みが増加し、前記基板に平行な外力が一方の片持ち梁側から働いたことが検出され、基板に垂直な外力の大きさ及び方向のみならず、基板に平行な外力の大きさ及び方向を検出することができる（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３１２５０４８号公報
【非特許文献１】寒川  雅之（Ｍ．Ｓｏｈｇａｗａ）、外６名、「ＳＯＩ基板表面マイクロマシンプロセスによるバイレイヤーカンチレバー構造の反り量制御の検討（Ｓｔｕｄｉｅｓ  ｏｎ  Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｂｉｌａｙｅｒ  Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ  Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｂｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｏｎ  ＳＯＩ  Ｗａｆｅｒ）」、平成１８年１０月５日、第２３回電気学会センサシンポジウム予稿集  ｐ．１６５―１６８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の片持ち梁を用いた力センサにあっては、基板に垂直な方向であって、薄膜側から働いた外力の大きさ及び方向を検出することはできるが、片持ち梁は基板に平行となっており、基板に平行な方向であって片持ち梁の先端側から外力が働いたときに片持ち梁は撓み難く、基板に平行な外力の大きさ及び方向を検出することは困難である。また薄膜を過冷却液体域まで加熱する大掛りな装置が必要であり、片持ち梁を形成するための費用が嵩むという問題点があった。
【０００８】
非特許文献１に記載の片持ち梁を二つ用いた２軸触覚センサにあっては、基板に平行な外力の大きさ及び方向を検出することができるが、応力層が窒化シリコン膜等の誘電体膜、又はクロム、チタン等の金属膜により構成されており、前記応力層が誘電体膜であるときには、前記誘電体膜は内部応力に比して靱性が低く、破壊し易いという問題点があり、前記応力層が金属膜であるときには、応力層と検出部とを絶縁するための複雑な構造が必要になるという問題点があった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、基板と、該基板上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上に設けてあり、曲げ変形可能な変形層とを有する基礎部上に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて内部応力を有する応力層を設け、前記犠牲層の一部をエッチャントで除去することにより、前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成して、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く破壊し難い応力層を形成することができ、また前記変形層に検出部を設けるときには、検出部と応力層との絶縁を考慮する必要のない片持ち梁の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また本発明は、基板上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設け、該犠牲層上に曲げ変形可能な変形層を設け、該変形層上に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて内部応力を有する応力層を設け、前記犠牲層の一部をエッチャントで除去することにより、前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成して、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く、破壊し難い応力層を形成することができ、また変形層に検出部を設けるときには、検出部と応力層との絶縁を考慮する必要のない片持ち梁の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また本発明は、基板の中央部上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設け、該犠牲層を覆うようにして、該犠牲層及び基板上に曲げ変形可能な変形層を設け、該変形層上に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて内部応力を有する有機物からなる応力層を設け、エッチャントで前記犠牲層の少なくとも一部を除去することにより、前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らして片持ち梁を形成し、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く、破壊し難い応力層を形成することができ、また変形層に検出部を設けるときには、検出部と応力層との絶縁を考慮する必要のない片持ち梁の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また本発明は、前記有機物を、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂又はパラキシリレン系樹脂とすることにより、内部応力を有する応力層を、例えばスピンコータにより変形層上に設け、除去した前記犠牲層の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成して、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く、破壊し難い応力層を形成することができ、また変形層に検出部を設けるときには、検出部と応力層との絶縁を考慮する必要のない片持ち梁の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また本発明は、基板と、該基板上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上に設けてあり、曲げ変形可能な変形層とを有する基礎部の変形層に、外力を検出する検出部を設け、該検出部及び基礎部の上側に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて内部応力を有する応力層を設け、エッチャントで前記犠牲層の一部を除去することにより、前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成し、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く、破壊し難い応力層を形成することができ、また変形層に検出部を設けるときに、検出部と応力層との絶縁を考慮する必要のない力センサの製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
また本発明は、基板上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設け、該犠牲層上に曲げ変形可能な変形層を設け、該変形層に外力を検出する検出部を設け、該検出部及び変形層の上側に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有する応力層を設け、エッチャントで前記犠牲層の一部を除去することにより、前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成し、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く、破壊し難い応力層を形成することができ、また変形層に検出部を設けるときに、検出部と応力層との絶縁を考慮する必要のない力センサの製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
また本発明は、基板の中央部上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設け、該犠牲層を覆うように、該犠牲層及び基板上に曲げ変形可能な変形層を設け、該変形層に外力を検出する検出部を設け、該検出部及び変形層の上側に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有しており有機物からなる応力層を設け、エッチャントで前記犠牲層の少なくとも一部を除去することにより、前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成して、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く、破壊し難い応力層を形成することができ、また変形層に検出部を設けるときに検出部と応力層との絶縁を考慮する必要のない力センサの製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
前記有機物は、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂又はパラキシリレン系樹脂とすることにより、内部応力を有する応力層を、例えばスピンコータにより変形層上に設け、除去した前記犠牲層の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成し、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く、破壊し難い応力層を形成することができ、また変形層に検出部を設けるときに検出部と応力層との絶縁を考慮する必要のない力センサ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】
【００１７】
本発明に係る片持ち梁の製造方法は、基板の端部上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上にてその一端部が支持されており、曲げ変形可能な変形層と、該変形層上に設けてあり、内部応力を有している応力層とを備え、前記内部応力により前記変形層の他端部を前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成してある片持ち梁の製造方法において、前記基板、犠牲層及び変形層を順次積層してなる基礎部上に、有機物を含む溶液を塗布し乾燥させて応力層を設ける工程と、前記応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設ける工程と、該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の一部を除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、基板と、該基板上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上に設けてあり、曲げ変形可能な変形層とを有する基礎部上に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有しており有機物からなる応力層を設け、該応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設け、該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の一部を除去することにより、犠牲層と変形層との間に間隙を生じさせ、前記一部の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成する。
【００１９】
また本発明に係る片持ち梁の製造方法は、基板の端部上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上にてその一端部が支持されており、曲げ変形可能な変形層と、前記変形層上に設けてあり、内部応力を有している応力層とを備え、前記内部応力により前記変形層の他端部を前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成してある片持ち梁の製造方法において、前記基板上に前記犠牲層及び変形層を順次設ける工程と、該変形層上に、有機物を含む溶液を塗布し乾燥させて応力層を設ける工程と、前記応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設ける工程と、該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の一部を除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明においては、基板上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設け、該犠牲層上に曲げ変形可能な変形層を設け、該変形層上に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有しており有機物からなる応力層を設け、該応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設け、該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の一部を除去することにより、犠牲層と変形層との間に間隙を生じさせ、前記一部の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成する。
【００２１】
また本発明に係る片持ち梁の製造方法は、基板上に設けてある曲げ変形可能な変形層と、該変形層上に設けてあり、内部応力を有している応力層とを備え、前記変形層は、一端部と他端部との途中に前記基板から立ち上がった部分を有しており、前記一端部は前記基板上に支持され、他端部は前記基板との間に空隙を有し、前記内部応力により前記他端部を前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成してある片持ち梁の製造方法において、前記基板の中央部上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設ける工程と、該犠牲層を覆うように該犠牲層及び基板上に前記変形層を設ける工程と、前記変形層上に、有機物を含む溶液を塗布し乾燥させて応力層を設ける工程と、前記応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設ける工程と、該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の少なくとも一部を除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、基板の中央部上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設け、該犠牲層を覆うようにして、該犠牲層及び基板上に曲げ変形可能な変形層を設け、該変形層上に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有しており有機物からなる応力層を設け、該応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設け、該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の少なくとも一部を除去することにより、犠牲層と変形層との間に間隙を生じさせ、除去した前記犠牲層の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成する。
【００２３】
また本発明に係る片持ち梁の製造方法は、前記有機物は、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂又はパラキシリレン系樹脂であることを特徴とする。
【００２４】
本発明においては、前記有機物は、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂又はパラキシリレン系樹脂とすることにより、内部応力を有する応力層を、例えばスピンコータにより変形層上に設け、除去した前記犠牲層の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成する。
【００２５】
また本発明に係る力センサの製造方法は、基板の端部上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上にてその一端部が支持されており、曲げ変形可能な変形層と、該変形層に設けてあり、力を検出する検出部と、前記変形層上に設けてあり、内部応力を有している応力層とを備え、前記内部応力により前記変形層の他端部を前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成してある力センサの製造方法において、前記基板、犠牲層及び変形層を順次積層してなる基礎部の変形層に前記検出部を設ける工程と、前記検出部及び基礎部の上側に、有機物を含む溶液を塗布し乾燥させて応力層を設ける工程と、前記応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設ける工程と、該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の一部を除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明においては、基板と、該基板上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上に設けてあり、曲げ変形可能な変形層とを有する基礎部の変形層に外力を検出する検出部を設け、前記基礎部上に有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有しており有機物からなる応力層を設け、該応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設け、該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の一部を除去することにより、該一部の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成して、該片持ち梁に、基板に垂直な又は平行な外力が働いたときに片持ち梁は撓んで歪み、該歪み量を検出部が検出し、歪み量に基づいて外力を算出する。
【００２７】
また本発明に係る力センサの製造方法は、基板の端部上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上にてその一端部が支持されており、曲げ変形可能な変形層と、該変形層に設けてあり、力を検出する検出部と、前記変形層上に設けてあり、内部応力を有している応力層とを備え、前記内部応力により前記変形層の他端部を前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成してある力センサの製造方法において、前記基板上に前記犠牲層及び変形層を順次設ける工程と、該変形層に前記検出部を設ける工程と、前記検出部及び変形層の上側に、有機物を含む溶液を塗布し乾燥させて応力層を設ける工程と、前記応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設ける工程と、該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の一部を除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００２８】
本発明においては、基板上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設け、該犠牲層上に曲げ変形可能な変形層を設け、該変形層に外力を検出する検出部を設け、前記変形層上に有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有しており有機物からなる応力層を設け、該応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設け、該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の一部を除去することにより、該一部の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成して、該片持ち梁に、基板に垂直な又は平行な外力が働いたときに片持ち梁は撓んで歪み、該歪み量を検出部が検出し、歪み量に基づいて外力を算出する。
【００２９】
また本発明に係る力センサの製造方法は、基板上に設けてある曲げ変形可能な変形層と、該変形層に設けてあり、外力を検出する検出部と、前記変形層上に設けてあり、内部応力を有している応力層とを備え、前記変形層は、一端部と他端部との途中に前記基板から立ち上がった部分を有しており、前記一端部は前記基板上に支持され、他端部は前記基板との間に空隙を有し、前記内部応力により前記他端部を前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成してある力センサの製造方法において、前記基板の中央部上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設ける工程と、該犠牲層を覆うように該犠牲層及び基板上に前記変形層を設ける工程と、該変形層に前記検出部を設ける工程と、前記検出部及び変形層の上側に、有機物を含む溶液を塗布し乾燥させて応力層を設ける工程と、前記応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設ける工程と、該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の少なくとも一部を除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００３０】
本発明においては、基板の中央部上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設け、該犠牲層を覆うように、該犠牲層及び基板上に曲げ変形可能な変形層を設け、該変形層に外力を検出する検出部を設け、前記変形層上に有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有しており有機物からなる応力層を設け、該応力層及び変形層に、前記犠牲層に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部を設け、該流入凹部に前記エッチャントを流入させて、前記犠牲層の少なくとも一部を除去することにより、除去した前記犠牲層の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成して、該片持ち梁に、基板に垂直な又は平行な外力が働いたときに片持ち梁は撓んで歪み、該歪み量を検出部が検出し、歪み量に基づいて外力を算出する。
【００３１】
また本発明に係る力センサの製造方法は、前記有機物は、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂又はパラキシリレン系樹脂であることを特徴とする。
【００３２】
本発明においては、前記有機物を、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂又はパラキシリレン系樹脂とすることにより、内部応力を有する応力層を、例えばスピンコータにより変形層上に設け、前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成して、該片持ち梁に、基板に垂直な又は平行な外力が働いたときに片持ち梁は撓んで歪み、該歪み量を検出部が検出し、歪み量に基づいて外力を算出する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る片持ち梁の製造方法おいては、基板と、該基板上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上に設けてあり、曲げ変形可能な変形層とを有する基礎部上に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて内部応力を有する応力層を設け、エッチャントで前記犠牲層の一部を除去することにより、該一部の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成して、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く破壊し難い均一な厚さの応力層を形成することができる。
【００３４】
また本発明に係る片持ち梁の製造方法においては、基板上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設け、該犠牲層上に曲げ変形可能な変形層を設け、該変形層上に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有する応力層を設け、エッチャントで前記犠牲層の一部を除去することにより、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く破壊し難い均一な厚さの応力層を形成し、該一部の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成することができる。
【００３５】
また本発明に係る片持ち梁の製造方法においては、基板の中央部上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設け、該犠牲層を覆うようにして、犠牲層及び基板上に曲げ変形可能な変形層を設け、該変形層上に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有する応力層を設け、エッチャントで前記犠牲層の少なくとも一部を除去することにより、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く、破壊し難い応力層を形成し、除去した前記犠牲層の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らして、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成することができる。
【００３６】
また本発明に係る片持ち梁の製造方法においては、前記有機物を、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂又はパラキシリレン系樹脂とすることにより、例えばスピンコータにより内部応力を有する応力層を変形層上に設け、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く、破壊し難い応力層を形成することができる。
【００３７】
また本発明に係る力センサの製造方法においては、基板と、該基板上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層と、該犠牲層上に設けてあり、曲げ変形可能な変形層とを有する基礎部の変形層に外力を検出する検出部を設け、前記検出部及び基礎部の上側に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて内部応力を有する応力層を設け、エッチャントで前記犠牲層の一部を除去することにより、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く破壊し難い均一な厚さの応力層を形成し、該一部の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成して、片持ち梁が撓んだときに生じる歪みに基づいて、片持ち梁に働く外力を検出することができ、また前記変形層に検出部を設けるときに検出部と応力層との絶縁を考慮する必要はない。
【００３８】
また本発明に係る力センサの製造方法においては、基板上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設け、該犠牲層上に曲げ変形可能な変形層を設け、該変形層に外力を検出する検出部を設け、前記検出部及び変形層の上側に有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有する応力層を設け、エッチャントで前記犠牲層の一部を除去することにより、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く破壊し難い均一な厚さの応力層を形成し、該一部の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成して、片持ち梁が撓んだときに生じる歪みに基づいて、片持ち梁に働く外力を検出することができ、また変形層に検出部を設けるときに検出部と応力層との絶縁を考慮する必要はない。
【００３９】
また本発明に係る力センサの製造方法においては、基板の中央部上にエッチングによる除去が可能な犠牲層を設け、該犠牲層を覆うように、該犠牲層及び基板上に曲げ変形可能な変形層を設け、該変形層に外力を検出する検出部を設け、前記検出部及び変形層の上側に、有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有する応力層を設け、エッチャントで前記犠牲層の少なくとも一部を除去することにより、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く、破壊し難い応力層を形成し、除去した前記犠牲層の上側に設けてあった前記変形層及び応力層を前記内部応力により前記応力層側に反らし、前記変形層及び応力層を備える片持ち梁を形成して、片持ち梁が撓んだときに生じる歪みに基づいて、片持ち梁に働く外力を検出することができ、また変形層に検出部を設けるときに、検出部と応力層との絶縁を考慮する必要はない。
【００４０】
また本発明に係る力センサの製造方法においては、前記有機物は、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂又はパラキシリレン系樹脂とすることにより、例えばスピンコータにより内部応力を有する応力層を変形層上に設け、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く、破壊し難い応力層を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
（実施の形態１）
以下本発明を実施の形態１に係る力センサの製造方法を示す図面に基づいて詳述する。図１は力センサの製造方法を示す説明図である。
【００４２】
図において１は、シリコンからなる力センサの基板であり、該基板１上に、酸化シリコンからなり、エッチングによる除去が可能な膜状の犠牲層２が前記基板１に密着させて設けてある。該犠牲層２上に、シリコンからなり、曲げ変形可能な膜状の変形層３が前記犠牲層２に密着させて設けてある。前記基板１、犠牲層２及び変形層３により力センサの基礎部１０が構成されており、該基礎部１０は、いわゆるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハとなっている（図１（ａ）参照）。基板１の厚さは６２５μｍ、犠牲層２の厚さは１．８乃至２．２μｍ、変形層３の厚さは１．２乃至１．８μｍとしてあり、基礎部１０の幅は５０乃至１００μｍとしてあり、基礎部１０の長さは１００乃至２０００μｍとしてある。
【００４３】
まず前記変形層３の上部に、圧力を加えたときに抵抗値が変化するピエゾ抵抗素子４を形成する。該ピエゾ抵抗素子４は、ホーイトストンブリッジ回路に組み込まれており、該回路により測定されたピエゾ抵抗素子４の抵抗値に基づいて変形層３に働いた外力が算出される構成となっている。（図１（ｂ）参照）。
【００４４】
次に前記変形層３の表面に、有機物であるペルフルオロ（４―ビニルオキシ−１−ブテン）を環化重合してなり、以下の化学式１にて示される非結晶フッ素樹脂を含むゲル状の溶液を滴下する。なお該溶液の粘度は１．８Ｐａ・ｓである。そしてスピンコータにより、回転速度４０００ｒｐｍで２０秒間回転させて、溶液を前記変形層３の表面に均一に広げる。そして前記変形層３の表面に広がった溶液を乾燥炉により乾燥させる。乾燥は３回行われ、１回目に１００℃で５分間の乾燥を行い、２回目に１５０℃で５分間の乾燥を行い、最後に２００℃で１時間の乾燥を行う。該乾燥により溶剤が揮発して前記変形層３の表面に前記フッ素樹脂の膜が形成される。該膜は前記変形層３の表面に密着しているので、溶剤の揮発による収縮が妨げられ、内部応力を有した状態の応力層５となる（図１（ｂ）参照）。応力層５の厚さは２乃至６μｍとしてあり、３乃至４μｍとしてあることが望ましい。なお応力層５はフッ素樹脂の膜であるのでピエゾ抵抗素子４との絶縁を考慮する必要はない。
【００４５】
【化１】
2008203102.tif 000003
【００４６】
応力層５が形成されたときには、フォトレジストを応力層５の表面に塗布し、フォトマスクを通して露光・現像して、コの字形のパターンを形成し、該パターンに則して応力層５に酸素プラズマによるドライエッチングを行い、前記変形層３に至る窪みを形成し、該窪みにて、前記変形層３に対しＳＦ６ガスプラズマによるドライエッチングを行って、前記犠牲層２に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部６を形成する（図１（ｃ）参照）。
【００４７】
流入凹部６が形成されたときには、該流入凹部６にエッチャントとしてのバッファード弗酸を流入させて、ウェットエッチングにより前記犠牲層２の一端部から中央部に亘って除去し、犠牲層２の他端部にて支持されており、前記変形層３及び応力層５を梁部分とした片持ち梁７が形成される。
【００４８】
バッファード弗酸の濃度や成分としては、例えば４．６wｔ％ＨＦ水溶液を使用することができ、犠牲層２のエッチングは室温下において時速１０μｍで進行し、犠牲層２の幅が５０μｍであるときは約２．５時間エッチングが行われ、犠牲層２の幅が１００μｍであるときは約５時間エッチングが行われる。
【００４９】
該除去した犠牲層２の上側に設けてあった応力層５は、前記犠牲層２及び変形層３の密着がなくなっているので、前記内部応力により収縮を始め、該応力層５に密着している変形層３と共に応力層５側に反って前記片持ち梁７が反り、前記片持ち梁７の先端部が基板１に対して応力層５側に鋭角、例えば４５°傾斜する（図１（ｄ）参照）。なお変形層３及び応力層５のヤング率は、それぞれ１６７ＧＰａ及び１．２ＧＰａであり、変形層３及び応力層５の厚みをそれぞれ１．５μｍ及び３μｍにして、片持ち梁７の長さを略７００μｍにすると傾斜角度が略４５°になる。
【００５０】
前記片持ち梁７の先端部が鋭角傾斜したときには、ポリジメチルシロキサンを含むエラストマー溶液を流し込み、凝固させて片持ち梁７全体をエラストマー８で覆う。該エラストマー８により外力を分散して、前記片持ち梁７に対し均一に働かせるようにしてある（図１（ｅ）参照）。エラストマー８の厚さは略１ｍｍとしてある。
【００５１】
図２は実施の形態１に係る力センサを二つ使用した２軸触覚センサＡの動作を示す説明図である。二つの力センサＳ１、Ｓ２を、それぞれの片持ち梁７の先端が同一軸線上にて対向するように配置してあり、二つの力センサＳ１、Ｓ２が結合されて２軸触覚センサＡが構成されている（図２（ａ）参照）。
【００５２】
図２（ｂ）にて白抜矢符で示す如く、前記２軸触覚センサＡに、前記基板１に垂直な方向の外力が応力層５側から働いたときには、二つの片持ち梁７、７は共に基板１側に撓んで歪みは減少し、変形層３、３に埋め込まれた前記ピエゾ抵抗素子４、４は変形して圧力を受け、抵抗値が変化する。前記ホーイトストンブリッジ回路により前記ピエゾ抵抗素子４、４の抵抗値が測定され、該抵抗値に基づいて応力層５側から働いた前記基板１に垂直な外力の大きさが算出される（図２（ｂ）参照）。
【００５３】
図２（ｃ）にて白抜矢符で示す如く、前記２軸触覚センサＡに、力センサＳ１側から前記基板１に平行な外力が働いたときには、力センサＳ１の片持ち梁７は基板１側に撓んで歪みは減少し、力センサＳ２の片持ち梁７は応力層５側に撓んで歪みは増加し、それぞれの変形層３、３に埋め込まれた前記ピエゾ抵抗素子４、４は変形して圧力を受け、歪み量に応じて抵抗値が変化する。前記ホーイトストンブリッジ回路により前記ピエゾ抵抗素子４、４の抵抗値が測定され、該抵抗値に基づいて力センサＳ１側から働いた前記基板１に平行な外力の大きさが算出される（図２（ｃ）参照）。
【００５４】
実施の形態１に係る力センサの製造方法においては、基板１と、該基板１上に設けてあり、エッチングによる除去が可能な犠牲層２と、該犠牲層２上に設けてあり、曲げ変形可能な変形層３とを有する基礎部１０の変形層３にピエゾ抵抗素子４を設け、前記基礎部１０上に前記フッ素樹脂を含む溶液を、スピンコータにより塗布し乾燥させて内部応力を有する応力層５を設け、バッファード弗酸で前記犠牲層２の一部を除去することにより、該一部の上側に設けてあった前記変形層３及び応力層５を前記内部応力により前記応力層５側に反らし、前記変形層３及び応力層５を備える片持ち梁７を形成して、片持ち梁７に働く外力を検出し、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く破壊し難い均一な厚さの応力層５を形成することができ、また前記変形層３にピエゾ抵抗素子４を設けるときにピエゾ抵抗素子４と応力層５との絶縁を考慮する必要はない。
【００５５】
なお有機物は、前記非結晶フッ素樹脂以外のフッ素樹脂であっても良く、ポリイミド樹脂又はパラキシリレン系樹脂であっても良い。また変形層３上部へのピエゾ抵抗素子の形成に替えて、変形層３上に、白金又はクロム等からなり、圧力を加えたときに抵抗値が変化する薄膜の圧力検知層を設けても良い。また二対の力センサを用いて３軸触覚センサを製造することができ、また力センサを用いて集積化マイクロ力センサアレイ、超音波アレイセンサ等その他の片持ち梁の撓みを利用したセンサを製造することができる。
【００５６】
（実施の形態２）
以下本発明を実施の形態２に係る力センサを示す図に基づいて詳述する。図３及び図４は力センサの製造方法を示す説明図である。
【００５７】
硝子を主成分とする基板２１上に、多結晶シリコンからなりエッチングによる除去が可能な膜状の犠牲層２２を、スパッタリング製膜法により前記基板２１に設け、該犠牲層２２及び基板２１を密着させる（図３（ａ）参照）。
【００５８】
該スパッタリング製膜法は、多結晶シリコンターゲットを用い、アルゴンガス流量０．５sccm、ガス圧力０．５Ｐａ、高周波電力６００Ｗの条件で行う。なおチャンバー内に基板２１を固定させたときの基板２１の温度は室温である。
【００５９】
前記犠牲層２２上に、酸化シリコンからなり、曲げ変形可能な膜状の変形層２３をスパッタリング製膜法により設け、該変形層２３及び犠牲層２２を密着させる（図３（ｂ）参照）。
【００６０】
該スパッタリング製膜法は、石英ターゲットを用い、アルゴンガス流量３．０sccm、アルゴンガス圧力０．５Ｐａ、高周波電力６００Ｗの条件で行う。
【００６１】
そして前記変形層２３上に、白金からなり、圧力を加えたときに抵抗値が変化する薄膜の圧力検知層２４をスパッタリング製膜法により設ける。
【００６２】
該スパッタリング製膜法は、白金ターゲットを用い、アルゴンガス圧力１．０Ｐａ、高周波電力１００Ｗの条件で行う。
【００６３】
次に前記変形層２３の表面に有機物を含むゲル状の溶液を滴下し、スピンコータにより、溶液を前記変形層２３の表面に均一に広げる。次に前記変形層２３の表面に広がった溶液を乾燥炉により乾燥させる。該乾燥により溶剤が揮発して前記変形層２３の表面に有機物の膜が形成される。該膜は前記変形層２３の表面に密着しており、溶剤の揮発による収縮が妨げられて内部応力を有した状態の応力層２５となる（図３（ｃ）参照）。なお基板２１、犠牲層２２、変形層２３及び応力層２５の厚さ、幅及び長さは実施の形態１と同様である。
【００６４】
応力層２５が形成されたときには、フォトレジストを応力層２５の表面に塗布し、フォトマスクを通して露光・現像してコの字形のパターンを形成し、該パターンに則して応力層２５に酸素プラズマによるドライエッチングを行い、前記変形層２３に至る窪みを形成し、該窪みにて、圧力検知層２４に対し、アルゴンプラズマによるドライエッチングを行い、変形層２３に対しＣＨＦ３ガスプラズマによるドライエッチングを行い、前記犠牲層２２に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部２６を形成する（図４（ｄ）参照）。
【００６５】
流入凹部２６を形成したときには、該流入凹部２６にエッチャントとしての二弗化キセノンガスを流入させて、ドライエッチングにより前記犠牲層２２の一端部から中央部に亘って除去し、犠牲層２２の他端部にて支持されており、前記変形層２３及び応力層２５を梁部分とした片持ち梁２７が形成される。犠牲層２２を除去したときに、該除去した犠牲層２２の上側に設けてあった応力層２５は、前記犠牲層２２及び変形層２３の密着がなくなっているので、前記内部応力により収縮を始め、該応力層２５に密着している変形層２３と共に応力層２５側に反って前記片持ち梁２７が反り、前記片持ち梁２７の先端部が、基板２１に対して応力層２５側に鋭角、例えば４５°傾斜する（図４（ｅ）参照）。
【００６６】
前記片持ち梁２７の先端部が傾斜したときには、ポリジメチルシロキサンを含むエラストマー溶液を流し込み、凝固させて片持ち梁２７全体をエラストマー２８で覆う。該エラストマー２８により外力を分散して、前記片持ち梁２７に対し均一に働かせるようにしてある（図４（ｆ）参照）。
【００６７】
実施の形態２に係る力センサの製造方法においては、基板２１上にエッチングによる除去が可能な犠牲層２２を設け、該犠牲層２２上に曲げ変形可能な変形層２３を設け、該変形層２３上に圧力検知層２４を設け、前記変形層２３上に有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有する応力層２５を設け、二弗化キセノンガスで前記犠牲層２２の一部を除去することにより、該一部の上側に設けてあった前記変形層２３及び応力層２５を前記内部応力により前記応力層２５側に反らし、前記変形層２３及び応力層２５を備える片持ち梁２７を形成して、片持ち梁２７に働く外力を検出し、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く破壊し難い均一な厚さの応力層２５を形成することができ、また変形層２３に圧力検知層２４を形成するときに圧力検知層２４と応力層２５との絶縁を考慮する必要はない。
【００６８】
なお圧力検知層２４のドライエッチングに替えて、チタン薄膜をマスクとし、王水をエッチャントとしたウェットエッチングを行っても良く、フォトレジストでパターンを形成し、圧力検知層２４を溶剤でパターンと共に除去しても良い。また変形層２３は、バッファード弗酸によりウェットエッチングしても良い。また犠牲層２２上に、シリコン窒化物からなる変形層２３をスパッタリング製膜法により設け、ＣＦ４ガスプラズマによりドライエッチングしても良く、この場合のスパッタリング製膜法は、窒化シリコンターゲットを用い、アルゴンガス流量３．０sccm、窒素流量０．５sccm、圧力０．５Pa、高周波電力６００Ｗの条件で行う。また圧力検知層２４は白金に限らず、クロムを使用しても良い。また変形層２３上に圧力検知層２４を設ける替わりに、前記変形層に単結晶シリコンを使用し、該変形層の上部にピエゾ抵抗素子を形成しても良い。
【００６９】
実施の形態２に係る力センサの構成の内、実施の形態１と同様の構成については対応する符号を付し、その詳細な説明を省略する。また実施の形態２に係る力センサを二つ用いた２軸触覚センサは、実施の形態１と同様の構成であり、その詳細な説明を省略する。
【００７０】
（実施の形態３）
以下本発明を実施の形態３に係る力センサの製造方法に基づいて詳述する。図５及び図６は力センサの製造方法を示す説明図である。
【００７１】
硝子を主成分とする基板３１上の中央部に、多結晶シリコンからなりエッチングによる除去が可能な膜状の犠牲層３２を、実施の形態２と同様のスパッタリング製膜法により設け、該犠牲層３２及び基板３１を密着させる（図５（ａ）参照）
【００７２】
前記基板３１及び犠牲層３２上に、酸化シリコンからなり、曲げ変形可能な膜状の変形層３３をスパッタリング製膜法により設け、該変形層３３を前記基板３１及び犠牲層３２に密着させる。そして前記変形層３３上に、白金からなり、圧力を加えたときに抵抗値が変化する薄膜の圧力検知層３４を設ける。（図５（ｂ）参照）。
【００７３】
次に前記変形層３３の表面に有機物を含むゲル状の溶液を滴下し、スピンコータにより、溶液を前記変形層３３の表面に略均一に広げる。次に前記変形層３３の表面に広がった溶液を、乾燥炉により乾燥させる。該乾燥により溶剤が揮発して前記変形層３３の表面に有機物からなる膜が形成され、該膜は前記変形層３３の表面に密着しているので、溶剤の揮発による収縮が妨げられて内部応力を有した状態の応力層３５となる（図５（ｃ）参照）。
【００７４】
応力層３５が形成されたときには、フォトレジストを応力層３５の表面に塗布し、フォトマスクを通して露光・現像してコの字形のパターンを形成し、該パターンに則して応力層３５に酸素プラズマによるドライエッチングを行い、前記変形層３３に至る窪みを形成し、該窪みにて、圧力検知層３４に対し、アルゴンプラズマによるドライエッチングを行い、変形層３３に対しＣＨＦ３ガスプラズマによるドライエッチングを行い、前記犠牲層３２に至っており、エッチャントを流入させる流入凹部３６を形成する（図６（ｄ）参照）。
【００７５】
流入凹部３６が形成されたときには、該流入凹部３６に二弗化キセノンガスを流入させて、ドライエッチングにより前記犠牲層３２を全て除去し、流入凹部３６と反対側にある前記変形層３３及び応力層３５の一端部を支持部とし、前記変形層３３及び応力層３５の中央部及び他端部を梁部分とした片持ち梁３７が形成される。犠牲層３２を全て除去したときに、該除去した犠牲層３２の上側に設けてあった応力層３５は、前記犠牲層３２及び変形層３３の密着がなくなっているので、前記内部応力により収縮を始め、該応力層３５に密着している変形層３３と共に応力層３５側に反って前記片持ち梁３７が反り、前記片持ち梁３７の先端部が基板３１に対して応力層３５側に鋭角、例えば４５°傾斜する（図６（ｅ）参照）。
【００７６】
前記片持ち梁３７の先端部が傾斜したときには、ポリジメチルシロキサンを含むエラストマー溶液を流し込み、凝固させて片持ち梁３７全体をエラストマー３８で覆う。該エラストマー３８により外力を分散して、前記片持ち梁３７に対し均一に働かせるようにしてある（図６（ｆ）参照）。
【００７７】
実施の形態３に係る力センサの製造方法においては、基板３１の中央部上にエッチングによる除去が可能な犠牲層３２を設け、該犠牲層３２を覆うように、該犠牲層３２及び基板３１上に曲げ変形可能な変形層３３を設け、該変形層３３上に圧力検知層３４を設け、前記変形層３３上に有機物を含む溶液を、例えばスピンコータにより塗布し乾燥させて、内部応力を有する応力層３５を設け、二弗化キセノンガスで前記犠牲層３２の少なくとも一部を除去することにより、除去した前記犠牲層３２の上側に設けてあった前記変形層３３及び応力層３５を前記内部応力により前記応力層３５側に反らし、前記変形層３３及び応力層３５を備える片持ち梁３７を形成して、片持ち梁３７に働く外力を検出し、大掛りな装置を用いることなく、内部応力に比して靱性が高く、破壊し難い略均一な厚さの応力層３５を形成することができ、また変形層３３に圧力検知層３４を設けるときに、圧力検知層３４と応力層３５との絶縁を考慮する必要はない。
【００７８】
なお圧力検知層３４は白金に限らず、クロムを使用しても良い。また変形層３３上に圧力検知層３４を設ける替わりに、前記変形層に単結晶シリコンを使用し、該変形層の上部にピエゾ抵抗素子を形成しても良い。また犠牲層３２は全てをエッチングにより除去する必要はなく、一部を残しても良い。
【００７９】
実施の形態３に係る力センサの構成の内、実施の形態１又は２と同様の構成については対応する符号を付し、その詳細な説明を省略する。また実施の形態３に係る力センサを二つ用いた２軸触覚センサは、実施の形態１又は２と同様の構成であり、その詳細な説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施の形態１に係る力センサの製造方法を示す説明図である。
【図２】実施の形態１に係る力センサを二つ使用した２軸触覚センサの動作を示す説明図である。
【図３】実施の形態２に係る力センサの製造方法を示す説明図である。
【図４】実施の形態２に係る力センサの製造方法を示す説明図である。
【図５】実施の形態３に係る力センサの製造方法を示す説明図である。
【図６】実施の形態３に係る力センサの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１、２１、３１  基板
２、２２、３２  犠牲層
３、２３、３３  変形層
４  ピエゾ抵抗素子
２４、３４  圧力検知層
５、２５、３５  応力層
６、２６、３６  流入凹部
７、２７、３７  片持ち梁
８、２８、３８  エラストマー
１０  基礎部
Ｓ１、Ｓ２  力センサ
Ａ  ２軸触覚センサ
【図１】
2008203102.tif 000004
【図２】
2008203102.tif 000005
【図３】
2008203102.tif 000006
【図４】
2008203102.tif 000007
【図５】
2008203102.tif 000008
【図６】
2008203102.tif 000009