(57)【要約】【課題】アクチュエータ（駆動電極）が、駆動の際に電極（制御用電極）と接触することを防止し、円滑な動作が続けられるようにする。【解決手段】電着ポリイミド溶液に、制御用電極１０５及びアクチュエータ１０８が形成された基板１０１と対向電極とを浸漬し、電極１０４及び制御用電極１０５に正電圧を印加する。これにより、電着ポリイミド溶液に溶解している材料が、正電圧が印加された制御用電極１０５，電極１０４，支持部１０７，及びアクチュエータ１０８の溶液中に露出している表面に付着し、これら表面にポリイミド膜１０９が形成される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された制御用電極と、
制御用電極の上に延在する延在部分を備え、かつ前記制御用電極と絶縁分離して前記基板上に形成された駆動電極と、
前記制御用電極の表面と前記駆動用電極の表面の少なくとも一方を被覆するポリイミドからなるポリイミド膜と
を備え、
前記延在部分は、前記制御用電極に電気信号が印加されたことにより作動することを特徴とするマイクロマシン。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロマシンにおいて、
前記駆動電極はポリシリコンから構成され、
前記制御用電極は金及びクロムから構成され
たものであることを特徴とするマイクロマシン。
【請求項３】
請求項１記載のマイクロマシンにおいて、
前記駆動電極及び前記制御用電極は、ポリシリコンから構成されたものであることを特徴とするマイクロマシン。
【請求項４】
請求項１記載のマイクロマシンにおいて、
前記駆動電極と前記制御用電極とは、金及びクロムから構成されたものであることを特徴とするマイクロマシン。
【請求項５】
基板上に制御用電極を形成する第１の工程と、
前記基板上に前記制御用電極とは絶縁分離して前記制御用電極の上に延在する延在部分を備えた駆動電極を形成する第２の工程と、
前記制御用電極及び前記駆動電極をポリイミド電着溶液中に浸漬し、前記制御用電極と前記駆動用電極の少なくとも一方に正電圧を印加し、前記制御用電極の表面と前記駆動用電極の表面の少なくとも一方に電着によりポリイミド膜を形成する第３の工程と
を備えたことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記駆動電極はポリシリコンから構成し、
前記制御用電極は金及びクロムから構成し
たことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項７】
請求項５記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記駆動電極及び前記制御用電極は、ポリシリコンから構成したことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【請求項８】
請求項５記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記駆動電極と前記制御用電極とは、金及びクロムから構成したことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極の表面がポリイミドからなるポリイミド膜で被覆されたマイクロマシン及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロマシンにおけるシリコンや金属の構造体からなるアクチュエータの駆動は、これに対向して配置した電極の発生する静電力によって行われている。例えば、図２（ａ）に示すように、絶縁膜２０２が形成されたシリコンからなる基板２０１上に、支持部２０３により支持されたシリコンからなるアクチュエータ２０４は、アクチュエータ２０４の先端部下の基板２０１上に設けられた電極２０５の発生する静電気により駆動させるようにしている。
【０００３】
このような構成においては、電極２０５から発生させた静電気によりアクチュエータ２０４を電極２０５方向に引き寄せ、かつ、下地の電極２０５との間に任意の距離を保って静止させることは、容易ではない。電極２０５が引きつける引力と、アクチュエータ２０４が元に戻ろうとする弾性力とのバランスは、不安定で崩れやすいためである。これらのバランスが崩れ、例えば、引力の方が勝れば、アクチュエータ２０４の先端部が電極２０５の表面に接触することになる。
【０００４】
アクチュエータ２０４に導電性の材料が用いられ、接触した際に電極２０５とアクチュエータ２０４に導通があると、図２（ｂ）に示すように、接触箇所２０６が反応して接合してしまい、アクチュエータ２０４の弾性力による反発では元に戻らなくなる場合がある。この現象はスティッキングや固着などと呼ばれ、マイクロマシンにおけるアクチュエータ駆動時の問題となっている。この現象の原因は、高い電圧が印加された状態でアクチュエータと電極との接触が、いわゆるスポットウェルダーと全く同様の状況なので、一種の抵抗溶接が起こっているものと推測されている。
【０００５】
上述したアクチュエータ先端部と電極とのスティッキングによる現象を回避するには、少なくとも一方の接触面を不導体にすれば良い。このために、例えば、電極上に有機薄膜を形成するなどの方法がある。しかしながら、マイクロマシンのような三次元の複雑な構造体では、所望の領域に有機薄膜などの不導体を形成することが困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来では、アクチュエータを駆動させた際にアクチュエータの一部が駆動のための電極に接触した際に、接触した箇所が固着してしまい、アクチュエータが元に戻らなくなるという問題があった。
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、アクチュエータ（駆動電極）が、駆動の際に電極（制御用電極）と接触することを防止し、円滑な動作が続けられるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマイクロマシンは、基板上に形成された制御用電極と、制御用電極の上に延在する延在部分を備え、かつ制御用電極と絶縁分離して基板上に形成された駆動電極と、制御用電極の表面と駆動用電極の表面の少なくとも一方を被覆するポリイミドからなるポリイミド膜とを備えたものであり、駆動電極の延在部分は、制御用電極に電気信号が印加されたことにより作動するものである。
このマイクロマシンによれば、駆動電極の延在部分が、作動したことにより制御用電極に近づいても、これらの間にはポリイミドからなるポリイミド膜が介在しているため、駆動電極と制御用電極とは接触することがない。
【０００８】
上記マイクロマシンにおいて、駆動電極はポリシリコンから構成され、制御用電極は金及びクロムから構成されたものであればよく、また、駆動電極及び制御用電極は、ポリシリコンから構成されたものであってもよく、また、駆動電極と制御用電極とは、金及びクロムから構成されたものであってもよい。
【０００９】
本発明に係るマイクロマシンの製造方法は、基板上に制御用電極を形成する第１の工程と、基板上に制御用電極とは絶縁分離して制御用電極の上に延在する延在部分を備えた駆動電極を形成する第２の工程と、制御用電極及び駆動電極をポリイミド電着溶液中に浸漬し、制御用電極と駆動用電極の少なくとも一方に正電圧を印加し、制御用電極の表面と駆動用電極の表面の少なくとも一方に電着によりポリイミド膜を形成する第３の工程とを備えたものである。
この製造方法によれば、制御用電極の表面と駆動用電極の表面の少なくとも一方にポリイミドからなるポリイミド膜が形成される。
【００１０】
上記マイクロマシンの製造方法において、例えば、駆動電極はポリシリコンから構成し、制御用電極は金及びクロムから構成するようにしてもよく、駆動電極及び制御用電極を、ポリシリコンから構成してもよく、駆動電極と制御用電極とを、金及びクロムから構成してもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の要諦をなす最も簡単な実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるマイクロマシンの製造方法の一例を示す工程図である。まず、図１（ａ）に示すように、シリコンからなる基板１０１上に、例えば熱酸化法やＣＶＤ法などにより絶縁膜１０２を形成した後、Ａｕ及びＣｒの膜を順次蒸着法などにより形成し、これらの金属膜を公知のリソグラフィー法とウエットエッチングによって加工し、所望の形状からなる電極１０４と制御用電極１０５を形成する。
【００１２】
次いで、電極１０４、制御用電極１０５を含む絶縁膜１０２上に、酸化シリコンをＣＶＤ法により堆積して膜を形成し、この膜をパターニングすることで、図１（ｂ）に示すように、電極１０４の一部が露出する開口部１０６ａを備えた犠牲膜１０６を形成する。
【００１３】
つぎに、犠牲膜１０６上にポリシリコンをＣＶＤ法によって堆積して開口部１０６ａ内を充填した状態でポリシリコン膜を形成した後、このポリシリコン膜を公知のリソグラフィー法とエッチング法とにより加工し、図１（ｃ）に示すように、駆動電極を構成する支持部１０７及びアクチュエータ１０８を形成する。
【００１４】
次いで、フッ酸溶液によるウエットエッチングで、酸化シリコンからなる犠牲膜１０６を選択的に除去し、図１（ｄ）に示すように、電極１０４上に支持部１０７により支持され、制御用電極１０５の上に延在する延在部分を備えたアクチュエータ１０８（駆動電極）が形成された状態とする。このようなアクチュエータ１０８は、制御用電極１０５に電気信号を印加することで、アクチュエータ１０８の延在部分が電界の作用により所定の方向に作動する。
【００１５】
つぎに、電着ポリイミド溶液（例えば、ピーアイ技術研究所製、Ｑ−ＥＤ−２２−１０）に、上述した制御用電極１０５及びアクチュエータ１０８が形成された基板１０１と白金からなる対向電極とを浸漬し、電極１０４及び制御用電極１０５に正電圧を印加するとともに、上記対向電極に負電圧を印加する。すなわち、電極１０４及び制御用電極１０５を正極とし、対向電極を負極としてポリイミド電着溶液中に浸漬する。
【００１６】
以上のことにより、電着ポリイミド溶液中に溶解している材料が、正電圧が印加された制御用電極１０５，電極１０４，支持部１０７，及びアクチュエータ１０８の溶液中に露出している表面に付着し、これら表面に膜厚数百ｎｍ〜数十μｍ程度のポリイミド膜１０９が形成される（図１（ｅ））。上記溶液中に溶解している材料は、正電圧が印加されていない絶縁膜１０２表面には付着せず、正電圧が印加されている部分に選択的に付着してポリイミド膜を形成する。形成するポリイミド膜の膜厚は、印加する電圧や電圧を印加する時間などにより制御できる。
【００１７】
このように、本実施の形態によれば、制御用電極１０５の表面や駆動電極を構成しているアクチュエータ１０８が、絶縁性を有するポリイミドからなるポリイミド膜１０９に覆われることになり、例えば、アクチュエータ１０８の先端部と制御用電極１０５との固着を防ぐことができる。
また、本実施の形態によれば、ポリシリコンから構成されたアクチュエータなど、高温処理を必要とする各部分を形成した後で、上述したポリイミド膜の形成を行うので、ポリイミド膜を形成した後に高温処理などが無く、高温の耐熱性を考慮するなどの制約がない。
【００１８】
なお、上記実施の形態では、駆動電極（アクチュエータ）をポリシリコンから構成し、制御用電極をＡｕ／Ｃｒから構成したが、これらは、電着によりポリイミドからなるポリイミド膜が形成できる導体であれば良く、両電極ともポリシリコン、あるいはＡｕ／Ｃｒであってもよいことは言うまでもない。また、上述では、駆動電極及び制御用電極両方にポリイミド膜を形成するようにしたが、これに限るものではなく、いずれか一方にポリイミド膜を形成するようにしてもよい。例えば、制御用電極だけに正電圧を印加することで、電着により制御用電極だけにポリイミド膜を形成することができる。同様に、駆動電極の方だけに正電圧を印加することで、電着により駆動電極だけにポリイミド膜を形成することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、駆動電極もしくは制御用電極の少なくとも一方にポリイミド膜を電着により形成したので、駆動電極と制御用電極との間にはポリイミドからなるポリイミド膜が介在している状態となる。この結果、本発明によれば、アクチュエータ（駆動電極）が、駆動の際に電極（制御用電極）と接触することが防止され、接触することにより発生するスティッキングなどの問題を起こすことなく円滑な動作が続けられるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるマイクロマシンの製造方法の一例を示す工程図である。
【図２】マイクロマシンにおけるアクチュエータの駆動を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０１…基板、１０２…絶縁膜、１０４…電極、１０５…制御用電極、１０６…犠牲膜、１０６ａ…開口部、１０７…支持部、１０８…アクチュエータ、１０９…ポリイミド膜。
【図１】
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【図２】
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