(57)【要約】      （修正有）【課題】ピボットアームの回転が制御可能となるような、ピボットアームの開き行程端制止部を備える駆動マイクロシステムを実現する。【解決手段】駆動マイクロシステム１は、平坦な基板２上に形成されており、ヒンジ４の周りを回転するように取り付けられたピボットアーム３と、前記基板２上に配置された静止コンタクトパッド６と、前記ピボットアーム３の開き行程端制止部７とを備える。前記行程端制止部７は、前記ピボットアーム３の関節端３ｃと自由端３ｄとの間において、前記ピボットアーム３の上方に、前記ピボットアーム３から距離を置いて配置された頭部９を備える。前記制止部７の下部部分は、前記基板２に接続されており、前記ヒンジ４と前記静止コンタクトパッド６との間において、前記ピボットアーム３の側方に配置される。【選択図】図３
2008235254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な基板（２）上に形成された駆動マイクロシステム（１）であって、
少なくとも、
前記基板（２）上に形成されたヒンジ（４）の周りを回転するように取り付けられた、ピボットアーム（３）と、
前記基板（２）の上面に配置されており、前記ピボットアーム（３）に固着された少なくとも１つの可動コンタクトパッド（５）と接触するように動作する、第１の静止コンタクトパッド（６）と、
前記ピボットアーム（３）の開き行程端制止部（７）と、
を備え、
前記基板上に形成された前記行程端制止部（７）は、
前記ヒンジ（４）上の前記ピボットアーム（３）の関節端（３ｃ）と、前記可動コンタクトパッド（５）を備える前記ピボットアーム（３）の自由端（３ｄ）との間において、前記ピボットアーム（３）の上方に、前記ピボットアーム（３）から距離を置いて配置されている上部部分と、
前記基板（２）に接続されており、前記ヒンジ（４）と前記静止コンタクトパッド（６）との間において、前記ピボットアーム（３）の側方に配置されている下部部分と、
を備えることを特徴とする駆動マイクロシステム。
【請求項２】
前記ピボットアーム（３）は、強磁性材料の層を備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロシステム。
【請求項３】
前記ピボットアーム（３）は、ニッケルと鉄との合金の層を備えることを特徴とする請求項２に記載のマイクロシステム。
【請求項４】
前記ピボットアーム（３）の厚さは、約５μｍから１０μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロシステム。
【請求項５】
前記行程端制止部（７）の前記上部部分は、
前記ピボットアーム（３）の長手方向エッジ（３ａ、３ｂ）の上部に少なくとも一部が突出している頭部（９）により形成されており、
前記行程端制止部（７）の前記下部部分は、
前記基板（２）上に形成された支持パッド（１０）と、前記支持パッド（１０）を延長する台座（１１）と、前記頭部（９）の支持部分（１２）と、を備える脚部（８）により形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマイクロシステム。
【請求項６】
前記支持パッド（１０）は、前記ヒンジ（４）と同じ材料から形成されており、
前記台座（１１）は、前記ピボットアーム（３）と同じ材料から形成されており、
前記頭部（９）の前記支持部分（１２）は、前記頭部（９）と同じ材料から形成されている、ことを特徴とする請求項５に記載のマイクロシステム。
【請求項７】
前記行程端制止部（７）の前記頭部（９）と、前記行程端制止部（７）の前記頭部（９）の前記支持部分（１２）は、電解析出により得られた材料から形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のマイクロシステム。
【請求項８】
前記行程端制止部（７）の前記頭部（９）の前記支持部分（１２）の厚さは、約１μｍから５μｍであることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のマイクロシステム。
【請求項９】
２つの行程端制止部（７ａ、７ｂ）を備え、前記２つの行程端制止部（７ａ、７ｂ）は、前記ピボットアーム（３）の長手方向エッジ（３ａ、３ｂ）のそれぞれの側に配置されていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載のマイクロシステム。
【請求項１０】
前記行程端制止部（７）は、応力が加えられた２つの側方枝路（１８）を備えるＵ字形状であり、前記２つの側方枝路（１８）は、前記行程端制止部（７）の前記下部部分を形成しており、前記ピボットアーム（３）のそれぞれの側に配置されており、上方向に曲げられており、前記行程端制止部（７）の前記上部部分を形成する横断枝路（１９）に接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマイクロシステム。
【請求項１１】
前記行程端制止部（７）の前記側方枝路（１８）は、応力が加えられた複数の層の積層体により構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロシステム。
【請求項１２】
前記行程端制止部（７）の前記側方枝路（１８）は、金属層とポリマー層との積層体により構成されていることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロシステム。
【請求項１３】
前記行程端制止部（７）の前記側方枝路（１８）は、金属層と窒化シリコン層との積層体により構成されていることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロシステム。
【請求項１４】
前記行程端制止部（７）の前記側方枝路（１８）は、厚さが約０．１μｍのニッケル層と、厚さが約０．２μｍの窒化シリコン層とにより構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロシステム。
【請求項１５】
前記行程端制止部（７）の前記側方枝路（１８）は、モリブデン層とベンゾシクロブテン層との積層体により構成されていることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロシステム。
【請求項１６】
前記横断枝路（１９）は、応力が加えられた複数の層の積層体により構成されていることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載のマイクロシステム。
【請求項１７】
請求項５乃至９のいずれか１項に記載のマイクロシステム（１）を製造する方法であって、
前記基板（２）上に少なくとも１つの静止コンタクトパッド（６）を形成する第１のステップと、
前記基板（２）及び前記静止コンタクトパッド（６）上に堆積された第１の層内に、ヒンジ（４）を形成すると共に、前記ヒンジ（４）と前記静止コンタクトパッド（６）との間において、前記制止部（７）の少なくとも１つの支持パッド（１０）を形成する第２のステップと、
前記ヒンジ（４）、前記支持パッド（１０）、及び前記静止コンタクトパッド（６）の間に、犠牲層（１３）を形成する第３のステップと、
導電層内に少なくとも１つの可動コンタクトパッド（５）を形成する第４のステップと、
前記可動コンタクトパッド（５）及び前記犠牲層（１３）上に堆積された導電層（１４）から、第２の層を電解成長させることにより、ピボットアーム（３）を形成する第５のステップと、
前記犠牲層（１３）を除去する第６のステップと、
を順々に含み、
前記第５のステップと前記第６のステップとの間に、
前記第２の層内に、前記ピボットアーム（３）と同時に、前記支持パッド（１０）を延長する台座（１１）を形成するステップと、
マスク（１６）の堆積及びエッチングにより、前記台座（１１）の高さに開口（１７）を形成するステップと、
第３の層の堆積及びパターニングにより、前記ピボットアーム（３）の前記行程端制止部（７）の頭部（９）の支持部分（１２）と、前記ピボットアーム（３）の前記行程端制止部（７）の頭部（９）とを形成するステップと、
前記マスク（１６）を除去するステップと、
を順々に含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載のマイクロシステム（１）を製造する方法であって、
前記基板（２）上に少なくとも１つの静止コンタクトパッド（６）を形成する第１のステップと、
前記基板（２）及び前記静止コンタクトパッド（６）上に堆積された第１の層内に、ヒンジ（４）を形成すると共に、前記ヒンジ（４）と前記静止コンタクトパッド（６）との間において、前記制止部（７）の少なくとも１つの支持パッド（２０）を形成する第２のステップと、
前記ヒンジ（４）、前記支持パッド（２０）、及び前記静止コンタクトパッド（６）の間に、犠牲層（２１）を形成する第３のステップと、
導電層内に少なくとも１つの可動コンタクトパッド（５）を形成する第４のステップと、
前記可動コンタクトパッド（５）及び前記犠牲層（２１）上に堆積された導電層（１４）から、第２の層を電解成長させることにより、ピボットアーム（３）を形成する第５のステップと、
前記犠牲層（２１）を除去する第６のステップと、
を順々に含み、
前記第３のステップと前記第４のステップとの間に、応力が加えられた複数の層の積層体の堆積及びパターニングにより、２つの側方枝路（１８）を備えるＵ字形状の行程端制止部（７）を形成することを含み、前記２つの側方枝路（１８）は、横断枝路（１９）により接続され、前記２つの側方枝路（１８）の各々は、支持パッド（２０）に固着された端部を有し、
前記第６のステップにおいて前記犠牲層（２１）を除去することにより、前記横断枝路（１９）を、前記ピボットアーム（３）の自由端（３ｄ）の上方に持ち上げることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦な基板上に形成された駆動マイクロシステム（actuation microsystem）であって、少なくとも、前記基板上に形成されたヒンジの周りを回転するように取り付けられた、ピボットアームと、前記基板の上面に配置されており、前記ピボットアームに固着された少なくとも１つの可動コンタクトパッドと接触するように動作する、第１の静止コンタクトパッドと、前記ピボットアームの開き行程端制止部（end of opening travel stop）と、を備える駆動マイクロシステムに関する。
【０００２】
本発明はまた、このような１つのマイクロシステムを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
米国特許出願第２００３／０１７３９５７号、米国特許出願第２００５／００８３１５６号、及び米国特許第６７５０７４５号の各々には、駆動マイクロシステム、より詳細には、可動磁性素子を用いた電気回路遮断デバイスが記載されている。このようなデバイスは、マイクロエレクトロニクス分野において開発された、集積化能力の優れたプロセスにより製造される。これにより、良好な製造管理を維持しながら製造コストを低減することが意図される。
【０００４】
図１に極めて概略的に示すように、先行技術によるこのような駆動マイクロシステム１は、平坦な基板２上に実現され、該駆動マイクロシステム１は、基板２により支持されたヒンジ４の周りを回転するように連結され取り付けられた、ピボットアーム３を備える。ピボットアーム３は例えば、基板２に垂直に上方向に向けられた垂直磁力Ｆにより駆動され、該ピボットアーム３は、該ピボットアーム３の下面に固着され、且つ、基板２の上面に形成された静止コンタクトパッド６と接触するように設計された、可動コンタクトパッド５を備える。
【０００５】
ピボットアーム３の回転の阻止の問題が取り上げられている。当該問題は特に、ヒンジ４の高さで弾性限界を課し、マイクロシステム１の急速な経時劣化をもたらすようなピボットアーム３の過度な変形を防止する、ことを目的として取り上げられている。特に、米国特許出願第２００５／００８３１５６号には、ピボットアーム３の開き（opening）を制御するために、阻止機構（blocking mechanism）、例えば、行程端制止部（end-of-travel stop）を用いる必要性が記載されている。図１に示すように、ピボットアーム３の開き行程端制止部７は、基板２上に実現され、ヒンジ４のほぼ後部に配置される。そして、可動コンタクトパッド５を備える端部と反対側のピボットアーム３の端部は、開き行程端制止部７の端部に押し当たり、ピボットアーム３の回転を防止する。
【０００６】
しかし、このタイプの制止部は、その目的が単にピボットアームの大まかな位置決めを実現することにあり、ヒンジに加えられる力を効果的に制限するものではないため、不十分である。
【０００７】
米国特許Ａ１−２７０９７９１の文献には、可動素子の動きを制限する制止デバイスを備えるスイッチの実現態様が記載されている。
【特許文献１】米国特許出願第２００３／０１７３９５７号
【特許文献２】米国特許出願第２００５／００８３１５６号
【特許文献３】米国特許第６７５０７４５号
【特許文献４】米国特許Ａ１−２７０９７９１
【非特許文献１】"Effect of width on the stress-induced bending of micromachined bilayer cantilevers" by Max Ti-Kuang Hou et al. (J. Micromech. Microeng. 13 (2003) pp.141-148)
【非特許文献２】"Curled micro-cantilevers using benzocyclobutene polymer and Mo for wafer level probing" by Si-Hyung Lee et al. (Sensors and Actuators A 121 (2005) pp.472-479)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上述の全ての欠点を改善すると共に、効果的で、マイクロシステムの動作を損なわず、ピボットアームの回転が制御可能となるような、ピボットアームの開き行程端制止部、を備える駆動マイクロシステムを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、この目的は、添付の特許請求の範囲により達成され、より詳細には、前記基板上に形成された前記行程端制止部が、
前記ヒンジ上の前記ピボットアームの関節端（articulation end）と、前記可動コンタクトパッドを備える前記ピボットアームの自由端（free end）との間において、前記ピボットアームの上方に、前記ピボットアームから距離を置いて配置されている上部部分と、
前記基板に接続されており、前記ヒンジと前記静止コンタクトパッドの間において、前記ピボットアームの側方に配置されている下部部分と、
を備えることにより達成される。
【００１０】
本発明の更なる目的は、簡単で、迅速で、経済的な、このような１つのマイクロシステムを製造する方法、を提供することである。
【００１１】
その他の利点及び特徴は、専ら非限定的な例として与えられ、且つ、添付の図面に示された、本発明の具体的な実施形態についての以下の説明からより明瞭となろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図２から図８に示す本発明の第１の具体的な実施形態において、本発明の駆動マイクロシステム１は例えば、２つの長手方向エッジ３ａ及び３ｂを有する板状の形状のピボットアーム３を備え、該ピボットアーム３は、関節端３ｃの高さにて、ヒンジ４の周りを回転するように取り付けられている。ピボットアーム３は例えば、２つの可動コンタクトパッド５を備え、該２つの可動コンタクトパッド５は、関節端３ｃの反対側のピボットアーム３の自由端３ｄの高さに配置され、ピボットアーム３の下面に固着され、例えば、基板２の上面に形成された２つの静止コンタクトパッド６と接触するように動作するよう設計されている。
【００１３】
マイクロシステム１は例えば、ピボットアーム３の２つの開き行程端制止部７ａ、７ｂを備え（図２）、該２つの開き行程端制止部７ａ、７ｂは、基板上に形成されており、ピボットアーム３の両側に配置されている。該２つの開き行程端制止部７ａ、７ｂにはそれぞれ、ピボットアーム３の長手方向エッジ３ａ、３ｂが押し当たり、ピボットアーム３の回転を阻止する。
【００１４】
図２及び図３に関し、以下の説明は、行程端制止部積層体（end of travel stop course）７に関係しており、行程端制止部７ａ、７ｂの両方に当てはまる。行程端制止部７は、脚部８と、制止部を定める頭部９とを備え、当該頭部９は、ほぼキノコの形をしており、ピボットアーム３の対応する長手方向エッジ３ａ、３ｂの上部に少なくとも一部が突出している。制止部７の脚部８は、基板２上に形成されたヒンジ４と静止コンタクトパッド６との間に配置されており（図２）、脚部８は、３つの部分により形成されている。
【００１５】
図３において、脚部８の第１の部分は、基板２上に形成された支持パッド１０であり、ヒンジ４と同じ材料から形成することが好ましく、特に、後述の製造方法においてエッチングによりピボットアーム３を切り離す際に劣化しないような材料、から形成することが好ましい。脚部８の第２の部分は、支持パッド１０を延長する台座１１であり、ピボットアーム３と同じ材料から形成することが好ましい。脚部８の第３の部分は、頭部９の支持部分１２であり、頭部９と同じ材料から形成することが好ましい。
【００１６】
行程端制止部７の頭部９は例えば、キノコの頭部の特徴的形状をほぼ定めるような凸形の形状であり、ピボットアーム３の回転を阻止し、これによりピボットアーム３の開きに対する行程端制止部として作用するよう、関連するピボットアーム３の長手方向エッジ３ａ、３ｂの上部に突出している。行程端制止部７の頭部９の特徴的なキノコ頭部形状は、この種の方法に適合する材料の電解析出により得るのが有利であり、特に、後述のマイクロシステムの切り離しを可能にするエッチングステップ、に耐え得るような金属材料の電解析出により得るのが有利である。
【００１７】
例えば、頭部９、及び頭部９の支持部分１２は、鉄、ニッケル、金、クロム、又はこれらの材料の少なくとも２つを含む合金で形成される。頭部９の支持部分１２の厚さは、約１μｍから５μｍである。ピボットアーム３は、強磁性材料の層、例えば、ニッケルと鉄との合金の層から構成され、ピボットアーム３の厚さは、約５μｍから１０μｍである。支持パッド１０及びヒンジ４は、クロム、ニッケル、金、クロムとニッケルとの合金、又はニッケルと金との合金で形成され、有利には、クロムとニッケルと金との合金で形成される。
【００１８】
更に、制止部７の頭部９は例えば、凸状の円形の形状であり、支持部分１２の幅よりも約２μｍの距離ｄだけ大きい直径を有する。このような寸法により、ヒンジ４の周りのピボットアーム３の回転について決まる所定の開き角度（opening angle）を、ピボットアーム３が上昇して行程端制止部７の頭部９により形成された制止部に当たるまでの角度、とすることが可能になる（図３）。
【００１９】
図２及び図３に示すような本発明のマイクロシステム１を製造する方法について、図４から図８に関連付けて、より詳細に説明する。図４において、該方法は、第１のステップで、基板２の上面に複数の静止コンタクトパッド６を形成することと、次に、第２のステップで、ヒンジ４と、複数の行程端制止部７の脚部８の支持パッド１０（図３）とを、好ましくは同時に形成することとを含む。複数の支持パッド１０は、基板２及び先に形成された複数の静止コンタクトパッド６上に堆積された、同じ１つの材料（例えば、クロム、ニッケル、金、又はクロムとニッケルとの合金）から形成された第１の層をパターニングすることにより、ヒンジ４と複数の静止コンタクトパッド６との間に形成される。
【００２０】
次いで図４において、第３のステップで、犠牲層１３（例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ２）で形成され、例えばプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）により形成される）が、ヒンジ４、複数の支持パッド１０、及び複数の静止コンタクトパッド６の周りに形成される。次いで第４のステップでは、関連する静止コンタクトパッド６と接触するように設計された、少なくとも１つの可動コンタクトパッド５を、ピボットアーム３の下面に形成するため、犠牲層１３上に導電層（例えば、金、ニッケル、クロム、白金、又はルテニウムで形成され、約０．１μｍから１μｍの厚さを有する）が堆積される。
【００２１】
次いで図４において、該方法は、第５のステップで、導電層１４（犠牲層１３上に堆積され、特に、電解成長による堆積が可能になるようにパターニングされている）から形成された第２の層内に、ピボットアーム３を形成することを含む。第２の層は例えば、ニッケルと鉄との合金で形成される。導電層１４は例えば、ニッケル、金、又はニッケルと鉄との合金で形成され、約０．１μｍの厚さを有する。より詳細には、第５のステップは、フォトレジストマスク１５（例えば、約５μｍから１０μｍの厚さを有する）を導電層１４上に堆積することを含み、マスク１５は、製造対象のピボットアーム３及び（支持パッド１０を延長する）台座１１の所定の形状に従って、部分的に開口している。ピボットアーム３と、行程端制止部７の脚部８の台座１１は、例えば、ニッケルと鉄との合金の層の電解析出により、同時に形成するのが有利である。
【００２２】
図５及び図６において、導電層１４は、台座１１の電気的接触を保つよう、マスクを用いて必要な形状にエッチングするのが有利である（図５）。次に、マスク１６（例えば、フォトレジストで形成される）が、ピボットアーム３及び台座１１上に堆積される。次に、マスク１６が、台座１１の高さに開口１７を形成するようにエッチングされる（図６）。
【００２３】
次いで、第３の層（例えば、ニッケルと鉄との合金で形成される）が堆積される。第３の層は例えば、先ず、制止部７の脚部８の第３の部分を構成する頭部９の支持部分１２を形成するため、マスク１６の上限まで電解析出により堆積され、次に、行程端制止部７の頭部９を形成するため、ピボットアーム３の上部に材料をあふれさせることにより堆積される。
【００２４】
次いで、図７及び図８において、マスク１６が（例えばエッチングにより）除去され（図７）、次いで、導電層１４の残りもエッチングにより除去される。最後に、第６のステップで、犠牲層１３が（例えばフッ化水素酸を用いたエッチングにより）除去され、ピボットアーム３が切り離される。このように、図２、図３、及び図８に概略的に示すマイクロシステム１は、マイクロシステム１自体の製造ステップに統合された、マイクロエレクトロニクスでは一般的な製造ステップにより、簡単な方法で行程端制止部７を製造することにより得られる。これにより、時間の観点、特に、製造コストの観点での恩恵が得られる。
【００２５】
図９から図１３に示す本発明の代替実施形態において、本発明の駆動マイクロシステム１は、図２から図８に示すマイクロシステム１とは、ピボットアーム３の開き行程端制止部７の形状が異なっている。
【００２６】
図９及び図１０において、行程端制止部７は、応力が加えられた２つの側方枝路（lateral branch）１８を含むフレームを定めるほぼＵ字形状であり、該２つの側方枝路１８は、横断枝路（transverse branch）１９により繋がっており、該横断枝路１９は、該２つの側方枝路１８の材料と同じ又は異なる材料から形成可能である。より詳細には、横断枝路１９は、フッ化水素酸に対して不溶性の任意の絶縁材料、半導体材料、又は導電材料から形成され、例えば、窒化シリコン、シリコン、ニッケル、クロム、金、又はニッケル，クロム，金ベースの任意の合金から形成される。
【００２７】
「応力が加えられた」という用語は、少なくとも行程端制止部７の側方枝路１８が、異なる材料による複数の層、即ち、異なる熱膨張係数又は異なる応力状態を有する材料による複数の層から構成されることを意味する。これにより、特にMax Ti-Kuang Hou et al. による論文 "Effect of width on the stress-induced bending of micromachined bilayer cantilevers" (J. Micromech. Microeng. 13 (2003) pp.141-148) や、Si-Hyung Lee et al. による論文 "Curled micro-cantilevers using benzocyclobutene polymer and Mo for wafer level probing" (Sensors and Actuators A 121 (2005) pp.472-479)に記載されているように、応力の解放後にそれらの変形が生じ、特に、それらが、大きく持ち上げられた位置になりそこに留まることが可能になる（図１０及び図１３）。
【００２８】
図９及び図１０において、側方枝路１８は、長手方向エッジ３ａ、３ｂと平行にピボットアーム３の両側に配置されており、対応する支持パッド２０により基板２に接続された第１の端部と、横断枝路１９に接続された第２の端部とを有している。複数の支持パッド２０は、ヒンジ４と複数の静止コンタクトパッド６の間において、ピボットアーム３の側方に配置されており（図９）、行程端制止部７の側方枝路１８は、横断枝路１９がヒンジ４の反対側に位置するように向けられている（図１０）。
【００２９】
側方枝路１８は、上方向に曲げられており（図１０）、横断枝路１９は、ヒンジ４に連結されたピボットアーム３の端部３ｃと、可動コンタクトパッド５と関連するピボットアーム３の自由端３ｄとの間において、ピボットアーム３の上方に、ピボットアーム３から距離を置いて配置されている。
【００３０】
横断枝路１９を、ピボットアーム３の上方に配置し、ピボットアーム３の回転を阻止する制止部として働かせる、ことを可能にするような、側方枝路１８の特定の持ち上げ形状は、特に、後述のように、行程端制止部７の製造に用いられる、応力が加えられた材料によるものである。
【００３１】
従って、図９から図１３に示す具体的な実施形態において、少なくとも行程端制止部７の側方枝路１８は、応力が加えられた複数の層の積層体、好ましくは、金属層とポリマー層との積層体、又は金属層と窒化シリコンとの積層体から構成される。
【００３２】
例えば、行程端制止部７を構成する積層体は、ニッケルの層（例えば約０．１μｍの厚さを有する）と、窒化シリコンの層（約０．２μｍの厚さを有する）から構成される。更に、前記のように、ピボットアーム３は好ましくは、強磁性材料の層（例えば、ニッケルと鉄との合金で形成され、約５μｍから１０μｍの厚さを有する）から構成される。
【００３３】
例えば、行程端制止部７が特に、ディファレンシャリーに応力が加えられた複数の層の積層体、即ち、異なる熱膨張係数又は異なる応力状態を有する複数の層の積層体から構成される場合、行程端制止部７は、モリブデン層とベンゾシクロブテン層（より一般的にはＢＣＢと呼ばれる）との積層体から構成可能である。応力による変形メカニズムは、これらの層を形成する方法や、これらの層のメカニカルな特性に極めて密接に関係するため、数値シミュレーションにより得られるデバイスの寸法は、実際には全く妥当なものとならない。よって、厚さに関する逐次反復手法や、段階的に異なる形状の組を比較することにより、所与の高さで阻止を行うことが可能な形状を定めることができる。
【００３４】
図９及び図１０に示すような本発明のマイクロシステム１を製造する方法について、図１１から図１３に関連付けて、より詳細に説明する。該方法は、先の代替実施形態と同様の６つのステップを含むが、行程端制止部７の作製が、第３のステップと第４のステップとの間、即ち、犠牲層２１を形成した（図１１）後において、ピボットアーム３に関連付けられる可動コンタクトパッド５を形成するために導電層を形成する（図１２）前に、実行される。
【００３５】
従って、該方法は先ず、図１１において、行程端制止部７の複数の側方枝路１８の支持パッド２０を形成することを含み、好ましくは、ピボットアーム３が回転するように取り付けられるヒンジ４を同時に形成することを含む。次に、犠牲層２１（例えば、シリコン酸化物で形成され、約１μｍから５μｍの厚さを有する）が、例えばＰＥＣＶＤによって堆積される。次に、応力が加えられる複数の層の積層体が、犠牲層２１上に堆積され、行程端制止部７に求められる形、即ち、Ｕ字形状のゲートフレームの形にエッチングされる（図９）。
【００３６】
次いで、図１２では、第４のステップに対応して、犠牲層２１上に導電層１４が堆積され、次いで、前記のように、ピボットアーム３が、行程端制止部７の複数の側方枝路１８の間において、例えば電解成長によって、導電層１４上に形成される。
【００３７】
最後に、図１３に示すように、犠牲層２１が除去された後、行程端制止部７を構成する複数の層の積層体内の応力により、行程端制止部７が、横断枝路１９及び側方枝路１８と共に上昇し、横断枝路１９はその結果、ピボットアーム３の垂直方向の運動（travel）を機械的に制限し、側方枝路１８は上方向に曲がる。これにより、横断枝路１９は、ピボットアーム３の自由端３ｄと、ヒンジ４に連結された端部３ｃとの間において、ピボットアーム３の自由端３ｄの上方に位置することになる。
【００３８】
このように、上述のいずれの実施形態においても、本発明のマイクロシステム１は、効果的な行程端制止部７を備え、当該制止部７は、ピボットアーム３の関節端３ｃと自由端３ｄと間において、ピボットアーム３の上方に、ピボットアーム３から距離を置いて配置され、当該制止部７の上部部分の高さと位置に応じて、ピボットアーム３の回転が制限される。そのため、ピボットアーム３に対する行程端制止部７の高さと位置が、ピボットアーム３の開き角度（即ち、ピボットアーム３が可能な回転の大きさ）を決定し、ピボットアーム３の阻止は、ピボットアーム３の上に張り出して位置する制止部７の一部分に押し当たることによって得られる。
【００３９】
更に、図２及び図３に示す実施形態（第１の代替実施形態）、又は図９及び図１０に示す実施形態（第２の代替実施形態）のいずれにおいても、このようなマイクロシステム１の主な利点は、行程端制止部７の作製が、行程端制止部７がどのような形状であっても、マイクロシステム１自体の作製ステップに統合されることにある。このように、本発明の方法は、ピボットアーム３を支持する基板２上への行程端制止部７の作製を、ピボットアーム３の作製過程において、マイクロエレクトロニクスステップを利用して行う方法を提供する。このように、マイクロシステム１の作製に使用する複数の層を用い、且つ、新しい作製ステップを追加することにより、マイクロシステム支持部内に統合された阻止構造を実現することが可能になり、同時に、ピボットアームの可能な開き角度を制御し、統合化の恩恵を維持することが可能になる。
【００４０】
更に、本発明のこのようなマイクロシステム１（図２から図１３）はまた、以下の利点をもたらす。マイクロシステム１は、行程端制止部７に対して、ピボットアーム３を特に機械的に位置決めする必要がない。マイクロシステム１は、マイクロエレクトロニクスにおける一般的な技法により実現され、これにより、得られるマイクロシステム１の寸法のミクロン以内の精度や、製造方法の高い再現性がもたらされる。
【００４１】
よって、本発明によるこのような製造方法（図２から図１３）は、特に、マイクロエレクトロニクスにおける一般的な技法を用いることと、行程端制止部の製造がマイクロシステムの製造に統合されることによって、実施が容易となり、追加のコストが生じることもない。更に、基板２上のピボットアーム３の回転の大きさは、ピボットアーム３及び行程端制止部７の作製に用いられるマスクの形状及び寸法を変えるだけで、容易に変更可能である。基板２上のピボットアーム３の回転の大きさは、より詳細には、第１の代替実施形態（図２から図８）においては、脚部８の頭部９の支持部分１２の製造に用いられるマスク、第２の代替実施形態（図９から図１３）においては、制止部７を構成し応力が加えられる複数の層の積層体の製造に用いられるマスク、の形状及び寸法を変えるだけで、容易に変更可能である。
【００４２】
本発明による、このような駆動マイクロシステム、及びこのような製造方法は、特に、デバイス上の可動素子の運動を、このデバイスに統合された手段により制限する必要がある場合に適用され、より詳細には、スイッチの可動部が変形することがあり、これがスイッチの機械的特性に対して有害となるような場合に適用される。このタイプのスイッチは特に、小型化が信頼性及びコスト低減の利点をもたらすような、家庭用品、自動車、通信といったタイプ等の製品に見出すことができる。
【００４３】
本発明は、上述の種々の実施形態に限定されない。行程端制止部７が、ピボットアーム３の上方にピボットアーム３から距離を置いて配置され、ピボットアーム３の回転を阻止するように設計された上部部分と、基板に接続され、ピボットアーム３の側方に配置された下部部分とを備える限りにおいて、マイクロシステム１は、一般に、基板に固着された任意のタイプの行程端制止部７を、どのような形状及び寸法の行程端制止部７であっても備えることができる。マイクロシステム１は、好ましくは行程端制止部７の製造がマイクロシステム１自体の製造に統合される限りにおいて、任意のタイプの製造プロセスにより実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】先行技術によるピボットアームの開き行程端制止部を有する駆動マイクロシステムの正面図を、極めて概略的に示す。
【図２】本発明によるピボットアームの開き行程端制止部を有する駆動マイクロシステムの第１の代替実施形態の上面図を、概略的に示す。
【図３】本発明によるピボットアームの開き行程端制止部を有する駆動マイクロシステムの第１の代替実施形態の側面図を、概略的に示す。
【図４】図２及び図３の駆動マイクロシステムの製造方法における種々の連続するステップ、に含まれるステップを概略的に示す側面図である。
【図５】図２及び図３の駆動マイクロシステムの製造方法における種々の連続するステップ、に含まれるステップを概略的に示す側面図である。
【図６】図２及び図３の駆動マイクロシステムの製造方法における種々の連続するステップ、に含まれるステップを概略的に示す側面図である。
【図７】図２及び図３の駆動マイクロシステムの製造方法における種々の連続するステップ、に含まれるステップを概略的に示す側面図である。
【図８】図２及び図３の駆動マイクロシステムの製造方法における種々の連続するステップ、に含まれるステップを概略的に示す側面図である。
【図９】本発明によるピボットアームの開き行程端制止部を有する駆動マイクロシステムの第２の代替実施形態の上面図を、概略的に示す。
【図１０】本発明によるピボットアームの開き行程端制止部を有する駆動マイクロシステムの第２の代替実施形態の正面図を、概略的に示す。
【図１１】図９及び図１０の駆動マイクロシステムの製造方法における種々の連続するステップ、に含まれるステップを概略的に示す側面図である。
【図１２】図９及び図１０の駆動マイクロシステムの製造方法における種々の連続するステップ、に含まれるステップを概略的に示す側面図である。
【図１３】図９及び図１０の駆動マイクロシステムの製造方法における種々の連続するステップ、に含まれるステップを概略的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  駆動マイクロシステム
２  基板
３  ピボットアーム
３ａ  長手方向エッジ
３ｂ  長手方向エッジ
３ｃ  関節端
３ｄ  自由端
４  ヒンジ
５  可動コンタクトパッド
６  静止コンタクトパッド
７  開き行程端制止部
７ａ  開き行程端制止部
７ｂ  開き行程端制止部
８  脚部
９  頭部
１０  支持パッド
１１  台座
１２  支持部分
１３  犠牲層
１４  導電層
１５  マスク
１６  マスク
１７  開口
１８  側方枝路
１９  横断枝路
２０  支持パッド
２１  犠牲層
【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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【外国語明細書】
2008235254000001.pdf