(57)【要約】      （修正有）【課題】梁部と基板との吸着を効果的に防止できる基板上構造体と、その構造体に用いる突起の簡便な形成方法を提供する。【解決手段】基板１０上に、基板に固定される固定部１３ａと基板との間隔を変化させることが可能な移動端１３ｂとを有する板状梁部Ａ１を備え、板状梁部は基板上に犠牲層１１を介して形成された後に犠牲層を除去することにより固定部以外を基板から分離した基板上構造体であって、基板１０の上面における板状梁部Ａ１と対向する部分に、錐形状の複数の突起Ｐ１からなる吸着防止構造、又は板状梁部の基板に対向する一方の主面に、ランダムの高さを有する複数の突起からなる吸着防止構造を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、該基板に固定される固定部と上記基板との間隔を変化させることが可能な移動端とを有する板状梁部を備え、該板状梁部は上記基板上に犠牲層を介して形成された後に上記犠牲層を除去することにより上記固定部を除いて上記基板から分離されてなる基板上構造体であって、
上記基板の上面における上記板状梁部と対向する部分に、錐形状の複数の突起からなる吸着防止構造を備えた基板上構造体。
【請求項２】
上記複数の突起はそれぞれ、先端に近い部分ほど上記基板上面に対する勾配が急になるように形成された請求項１記載の基板上構造体。
【請求項３】
上記突起はそれぞれ、その先端に近い部分ほど上記基板上面に対する勾配が急になるように形成された複数の側面によって構成された請求項１又は２に記載の基板上構造体。
【請求項４】
上記梁部には上記突起に対応してそれぞれ該突起の先端部分から等距離の位置に複数の貫通孔が形成された請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の基板上構造体。
【請求項５】
上記突起は異なる２つの層を含んでなる請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の基板上構造体。
【請求項６】
基板上に、該基板に固定される固定部と上記基板との間隔を変化させることが可能な移動端とを有する板状梁部を備え、該板状梁部は上記基板上に犠牲層を介して形成された後に上記犠牲層を除去することにより上記固定部を除いて上記基板から分離されてなる基板上構造体であって、
上記板状梁部の上記基板に対向する一方の主面に、ランダムの高さを有する複数の突起からなる吸着防止構造を備えた基板上構造体。
【請求項７】
上記基板は導電性を有し、かつ上記板状梁部は上記基板に対向する電極膜を有しており、上記基板と電極膜との間に印加される電圧によって上記移動端の位置が変動する請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の基板上構造体。
【請求項８】
上記基板には第１の電極膜が形成され、かつ上記板状梁部は上記基板に対向する第２の電極膜を有しており、上記第１と第２の電極膜との間に印加される電圧によって上記移動端の位置が変動する請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の基板上構造体。
【請求項９】
基板上に突起を形成する方法であって、
基板上に第１の材料からなる第１の層を形成する第１層形成工程と、
上記第１の層の上に上記第１の層とは異なる第２の材料により第２の層を形成する第２層形成工程と、
上記第２の層において、上記突起を形成すべき点を中心としてその中心から等距離になるように少なくとも３つの貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
上記第２の層をマスクとして上記各貫通孔から上記第１の層を等方的にエッチングをするエッチング工程とを含み、
上記各貫通孔からのエッチングによる等エッチング面によって上記突起を形成することを特徴とする突起形成方法。
【請求項１０】
上記第１層形成工程は、上記エッチング工程におけるエッチングレートの異なる２つの層を積層して形成することを含む請求項９記載の突起形成方法。
【請求項１１】
基板上に、一部で該基板上に固定された板状梁部の上記基板に対向する面に複数の突起を形成する方法であって、
基板上に犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
上記犠牲層の上に、エッチング液の浸透が可能な多数のピンホールが形成されるようにエッチングマスクを形成するマスク形成工程と、
上記エッチングマスクをマスクとして、上記ピンホールから上記犠牲層をエッチングすることにより、上記犠牲層にそれぞれ上記各ピンホールに対応した複数の穴を形成する穴形成工程と、
上記複数の穴を有する犠牲層の上に上記複数の穴を埋めるように上記板状梁部を形成するための膜を形成し、上記板状梁部の形状にパターンニングする梁部形成工程と、
上記犠牲層をエッチングにより上記固定部を除いて除去する犠牲層除去工程とを含む突起形成方法。
【請求項１２】
上記エッチングマスクはＣｒからなる請求項１１記載の突起形成方法。
【請求項１３】
上記Ｃｒからなるエッチングマスクが、１ｎｍ以下の厚さに形成された請求項１２記載の突起形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
光スイッチ等に使用される静電アクチュエーター等の基板上構造体と、その構造体に用いる突起の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
MEMS（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム：Micro-Electro Mechanical System）に用いられる静電力を利用した駆動機構として、シリコン基板上に形成された固定電極と、その上面に形成された絶縁保護膜と、ある空間を有して対向する可動電極と、この電極を所定の位置に保持する支持部材とからなる静電アクチュエータがある。
【０００３】
しかしながら、例えば、シリコン基板上に片持ち梁構造を形成する場合、次のような問題がある。（１）中空構造を形成するための犠牲層除去工程での吸着と（２）外力により動作させた時に接触して生じる吸着、である。
以下この２つの問題を説明する。
【０００４】
（１）の問題は、中空構造を形成するためウェットプロセスで犠牲層除去後乾燥させる工程をとるが、この際に液体／気体界面の表面張力により上部部材が下に引張られ、構成部材の剛性が低いと、この引張力に抗することができずに下部部材と接触することで生じている。一方、（２）の問題は中空部分を有する２物体が外力により接触した時に、表面が共に平滑であると接触界面に凝集した水分により吸着することにより生じる。
このように、微小空間をもつ構造物を形成する場合、その作製プロセスと駆動時の双方で、吸着するという問題がある。
【０００５】
これらの問題を解決するために、例えば、非特許文献１の第２０頁の図６に示されているように、可動側構造体に突起を設けたり、非特許文献２の図２にあるように、ばね構造体を電極間に配して、吸着力より大きな力で、構造体を引き剥がしたり、パーフルオロジシルトリクロロシラン（FDTS）を用いて化学的な表面処理を施し付着した水分による吸着力を低減する方法が提案されている。
【０００６】
また、非特許文献３、非特許文献４には、EB露光システムや、光造形法を用いて、微細な突起できることが報告されているが、極めて特殊な製造装置を用いないとこのような表面加工ができない。
【０００７】
【非特許文献１】
羽根一博、「ＭＥＭＳ技術と光技術（光通信）」、日本光学会第28回冬季講習会資料、日本光学会、２００２年１月２１日、ｐ２０。
【非特許文献２】
Li Fan,et al. “Digital MEMS switch for planar photonic crossconnects”OFC2002, p93-94,Tu04
【非特許文献３】
Hiroshi Toyota et al. “Fabrication of Microcone Array for Antireflection Structred Surface”Jpn. J. Appl. Phys. Vol.40(2001)pp.L747-L749,
【非特許文献４】
Shoji Maruo and Koji Ikuta,“Three-dimensional microfabrication by use of single-photon-absorbed polymerization”Appl. Phys. Lett. Vol.76(2000) No.19 pp.2656-2685,
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、梁部と基板との吸着を効果的に防止できる基板上構造体と、その構造体に用いる突起の簡便な（特殊な製造装置を用いなくとも作製可能な）形成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明にかかる基板上構造体は、基板上に、該基板に固定される固定部と上記基板との間隔を変化させることが可能な移動端とを有する板状梁部を備え、該板状梁部は上記基板上に犠牲層を介して形成された後に上記犠牲層を除去することにより上記固定部を除いて上記基板から分離されてなる基板上構造体であって、
上記基板の上面における上記板状梁部と対向する部分に、錐形状の複数の突起からなる吸着防止構造又は、上記板状梁部の上記基板に対向する一方の主面に、ランダムの高さを有する複数の突起からなる吸着防止構造を備えたことを特徴とするものである。
以上のように構成された本発明にかかる基板上構造体は、上記基板上に犠牲層を介して、上記板状梁部を形成して犠牲層を除去するという過程において、微小な上記突起からなる吸着防止構造を形成できるので、梁部と基板との吸着を効果的に防止でき、かつその吸着防止構造を特殊な製造装置を用いることなく簡便な方法で形成できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態について説明する。
実施の形態１．
本実施の形態１の基板上構造体は、基板１０上に板状梁部Ａ１が形成されてなる静電アクチュエーターであって、以下のように構成される。
本実施の形態１において、基板上構造体のベースとなる基板１０は、それ自身で静電アクチュエーターの一方の電極を構成するために低抵抗シリコン基板を用いている。
また、板状梁部Ａ１は、アクチュエーター基体１３と基体１３の上に形成された電極膜１４とからなり、その電極膜１４が静電アクチュエーターの他方の電極を構成する。
【００１１】
そして、板状梁部Ａ１はその一端部である固定部１３ａおいて基板１０の上面に固定されている他は、基板１０から離れており、基板１０と電極膜１４の間に印加される電圧値に対応して板状梁部Ａ１の他端部である移動端１３ｂの位置が変化する。
【００１２】
ここで、特に実施の形態１の基板上構造体は、基板１０の上面における板状梁部Ａ１と対向する部分に錐形状の複数の突起Ｐ１が形成されており、その複数の突起Ｐ１により基板１０と板状梁部Ａ１の間の吸着を防止する吸着防止構造が構成されている。
より詳細に説明すると、本実施の形態１において、複数の錐形状の突起Ｐ１はそれぞれ、より好ましい形態として、その先端に近い部分ほど基板１０の上面に対する勾配が急になるように形成された鋭いピークを有する先端部分を有しており、基板１０（突起の先端）と板状梁部Ａ１との接触可能面積を極めて小さくできることから基板１０と板状梁部Ａ１の吸着を効果的に防止できる。
【００１３】
すなわち、静電アクチュエータにおける基板と板状梁部のように微小隙間（例えば、数μｍ）を介して対向する２物体間では、その微小隙間に大気中の水分が凝集しこの水分により２物体が吸着する。本発明はこの２物体間に上述したような形状の複数の突起Ｐ１を設けることにより、水分が凝集する面積を小さく抑えて吸着を防止したものである。さらに、本実施の形態１では、この水分が凝集する面積を出来るだけ小さくする為に、突起Ｐ１の先端形状を先端に近いほど傾斜の増分が大きくなるようにしてより効果的に吸着を防止している。
以下、本実施の形態１の基板上構造体である静電アクチュエーターの製造方法について説明する。
【００１４】
（実施の形態１の製造方法）
本製造方法では、ベースとなる基板１０として、固定電極を兼ねることができる低抵抗シリコン基板を用いて以下の工程を経て静電アクチュエーターが製造される。
＜犠牲層１１形成＞
本製造方法では、まず、基板１０の上面に板状梁部Ａ１を中空構造とするために選択除去可能な材料を用いて犠牲層１１を形成する。
具体的には、図２（ａ）に示すように、熱酸化膜からなる第１犠牲層１１ａを例えば、１．５μｍの厚さに形成した上に、第１犠牲層１１ａとはエッチング速度の異なるＴＥＯＳシリコン酸化膜からなる第２犠牲層１１ｂ例えば１．０μｍの厚さに成膜する。
これにより、エッチング速度が互いに異なる第１犠牲層１１ａと第２犠牲層１１ｂからなる多層構造の犠牲層１１が形成される（図２（ｂ））。
ここで、ＴＥＯＳシリコン酸化膜とは、テトラエチルオキシシランとオゾンの反応を用いてプラズマＣＶＤ法等により作製されたシリコン酸化膜であり、熱酸化膜に比べてＨＦ水溶液に対するエッチングレートが１桁大きい（約１０倍である）。
【００１５】
＜板状梁部Ａ１成膜工程＞
次に、犠牲層１１の上に、ＬＰ（低圧）−ＣＶＤを用いて低応力シリコン窒化膜を例えば０．７μｍの厚さに形成することにより、アクチュエーター基体用の絶縁膜１３を形成して、その絶縁膜１３上に、蒸着法によりＣｒ膜を５ｎｍの厚さに形成した上にＡｕ膜を１００ｎｍの厚さに形成することにより、電極膜１４を形成する（図２（ｃ））。
【００１６】
＜エッチング用ホール形成工程＞
次に、図２（ｄ）に示すように、メタルマスク等を用いて、電極膜１４及び絶縁膜１３を貫通するエッチングホール１２（例えば、直径４μｍ）を例えば２０μｍピッチで形成する。
【００１７】
＜板状梁部Ａ１パターンニング工程＞
パターンニング工程では、まず、絶縁膜１３を板状梁部Ａ１の形状にパターンニングし（図３（ａ））、その後、電極膜１４を所定の形状にパターンニングする（図３（ｂ））。
【００１８】
＜犠牲層１１除去及び突起Ｐ１形成＞
次に、５０％のＨＦ水溶液でエッチングすることにより犠牲層１１を除去する（図３（ｃ））。
このとき、パターンニングされた板状梁部Ａ１の直下の犠牲層１１では、エッチングホール１２を介して各エッチングホール１２から等方的エッチングが進む。
これにより、板状梁部Ａ１の直下の犠牲層１１では、図４に示すように、時間の経過とともに、略球面の等エッチング面ＥＬ１がエッチングホール１２を中心として径が大きくなる方向に移動する。このような等方的なエッチングを、４つのエッチングホール１２の中央に、４つの等エッチング面によって４角錐形状の突起Ｐ１が形成されるまで進行させる。このようにして形成された突起Ｐ１は、４つの等エッチング面にそれぞれ対応する４つの側面を有し鋭いピーク（先端）を有する。
すなわち、本方法により作製された突起Ｐ１において、４つの等エッチング面にそれぞれ対応して形成される４つの側面は、先端に近いほど基板１０の上面に対する勾配が急となり、先端部分の面積を極めて小さくできる。
【００１９】
尚、本実施の形態では、１つの錐形状の突起Ｐ１に対して等距離に４つのエッチングホールを形成するようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、１つの突起Ｐ１に対して設けられるエッチングホールの数は３以上であればよい。この際、３つのエッチングホールにより形成される突起は、略３角錐形状であり、一般にｎ（３以上整数）個のエッチングホールにより形成される突起は、概ねｎ角錐形状となるが、ｎが大きくなると実際は円錐形状に近くなる。
また、本実施の形態１では、犠牲層１１をエッチングレートの異なる２つの層で形成（エッチングレートの大きい層を上に形成）しているので、突起の高さの制御が容易である。
【００２０】
以上のようにして、板状梁部Ａ１と基板１０との間の吸着を効果的に防止できる基板上構造体が作製できる。
尚、上記製造方法の説明で例示した材料及び膜厚、すなわち、熱酸化膜からなる第１犠牲層１１ａを１．５μｍの厚さに形成し、ＴＥＯＳシリコン酸化膜からなる第２犠牲層１１ｂを１．０μｍの厚さに形成し、低応力シリコン窒化膜からなる絶縁膜１３を０．７μｍの厚さに形成し、Ｃｒ膜（５ｎｍ）／Ａｕ膜（１００ｎｍ）からなる電極膜１４を形成した上で、直径４μｍのエッチングホール１２を例えば２０μｍピッチで形成してエッチングした場合、高さｈが０．９μｍ以下の鋭いピークを有する突起Ｐ１を形成することができた。
ここで、突起Ｐ１の高さは、所望の高さの突起Ｐ１が形成された時にエッチングを中止することによって、例えば、０．５μｍ等、任意の高さに設定できる。
【００２１】
本発明者らは、以上説明した方法で、ピッチの異なる突起を設けた静電アクチュエータを作製して吸着防止効果を確認した。
作製したアクチュエータは、図１に示す構造のものであり、板状梁部Ａ１の形状は、幅３００μｍ×長さ１２００μｍ、厚み０．７μｍとし、基板１０と板状梁部Ａ１とのギャップは３．５μｍに設定した。尚、板状梁部Ａ１の電極１４の面積は２８０μｍ×９００μｍとした。
そして、基板１０の表面（固定電極表面）に、高さ約０．５μｍの突起を１０μｍ，４０μｍ，６０μｍ，８０μｍμｍのピッチでそれぞれ形成した４種類の静電アクチュエーターを作製し、各静電アクチュエーターの両電極間に印加する電圧のON／OFFを繰り返し駆動させた時の動作状況を確認した。図５にはDC電圧を与えて繰り返し駆動した時の吸着状況を、２０サンプルに対する吸着しないものの割合で示している。吸着確認試験の環境は、２５℃、６５%RHの雰囲気中とした。図５から明らかなように、突起を密に形成したほうが、吸着しにくいことがわかる。
【００２２】
以上の実施の形態１の基板上構造体の製造方法では、板状梁部にエッチングホール１２を形成して突起Ｐ１を形成するように構成しているので、エッチングホール１２の形状及び配置に対応させて突起Ｐ１の形状及び配置を設定でき、所望の形状でかつ所望の位置に配列された突起Ｐ１を容易に形成することができる。
これにより、基板上構造体において、より効果的に吸着を防止することができる吸着防止構造を実現できる。
【００２３】
また、本実施の形態の方法により作製された突起Ｐ１は、先端に近いほど基板１０の上面に対する勾配が急となり、先端部分の面積を極めて小さくできるので、基板と板状梁部の接触面積を小さくでき、より効果的に板状梁部と基板との吸着を防止できる。
さらに、本実施の形態１では、板状梁部にエッチングホールを形成し、犠牲層を利用して突起Ｐ１を形成しているので、簡単に突起を形成できる。
【００２４】
実施の形態２．
この実施の形態２の基板上構造体は、実施の形態１とは異なる方法により突起Ｐ２１を形成したものであり、以下のように作製される。
＜絶縁膜２１の成膜＞
実施の形態２の製造方法では、ベース基板２０により固定電極を構成するために、実施の形態１と同様、基板２０として低抵抗シリコン基板を用い、最初に、ベース基板２０上に突起を構成するためのＳｉOxからなる絶縁膜２１を成膜する（図６（ａ））。
【００２５】
＜メタルマスク形成及びエッチングホール形成＞
次に、例えばＣｒからなるメタルマスク膜を絶縁膜２１上に成膜して、突起Ｐ２０を形成するためのエッチングホールＥｈを形成することにより、エッチングホールを備えたエッチングマスクＭ１を作製する（図７（ａ））。
ここで、本実施の形態２においては、図７（ａ）に示すように、突起Ｐ２０の形成すべき位置を中心として、その中心から等距離になるようにかつ隣接する２つの間隔が互いに等しくなるように３つのエッチングホールＥｈを形成するようにしている。すなわち、実施の形態２では、１つの突起Ｐ２０に対して、３つのエッチングホールをそれらの中心により正三角形が構成されるように配置し、その重心に突起Ｐ２０が形成されるようにしている。
尚、本発明は、メタルマスクを構成する材料により特に限定されるものではなく、絶縁膜２１をエッチングする際に用いるエッチング液に対して耐性を有するものであれば使用でき、例えば、絶縁膜２１をＳｉＯ２により形成し、そのエッチング液としてＨＦ水溶液を用いる場合にはＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｉ，Ａｕ等の材料を用いることができる。
【００２６】
＜エッチング工程：突起形成＞
次に、エッチングホールＥｈを有するメタルマスクＭ１を用いて絶縁膜２１をエッチングホールＥｈを介して等方的にエッチングする。
このエッチングの際、球状の等エッチング面ＥＬ１がエッチングホールＥｈを中心として径が大きくなる方向に進行し、３つのエッチングホールＥｈの重心の直下に３つの等エッチング面ＥＬ２によって錐形状の突起Ｐ２０が形成される。
このようにして、３つの等エッチング面ＥＬ２にそれぞれ対応する３つの側面Ｐ２ａを有し鋭いピーク（先端）を持った突起Ｐ２１が形成される。
すなわち、本方法により作製された突起Ｐ２１において、３つの等エッチング面にそれぞれ対応して形成される３つの側面は、先端に近いほど基板２０の上面に対する勾配が急となり、先端部分の面積を極めて小さくできる。
尚、図７（ｂ）において、Ｐ２ｂの符号を付して示すものは、２つの側面Ｐ２ａが交わる稜線である。
また、突起Ｐ２１を形成する領域以外に位置する絶縁膜２１は、エッチングホールの無いメタルマスクＭ１によって覆われており、このエッチング工程では除去されずに残るが、最終的には犠牲層として除去される。
【００２７】
＜突起保護膜形成＞
以上のようにして形成した突起Ｐ２１ａの表面に、後述のＳｉＯｘからなる犠牲層を除去する際に突起Ｐ２１ａ（ＳｉＯｘからなる）を保護するために、犠牲層のエッチング液に対して耐性のある保護膜Ｐ２１ｂ（犠牲層及び突起Ｐ２１ａをＳｉＯｘにより形成する場合にあっては、例えば、LP-CVDによるＳｉＮｘ膜）を形成する。
【００２８】
＜平坦化工程＞
次に、複数の突起Ｐ２１によってできた表面の凹凸をＳＯＧ膜２２を形成することにより平坦化処理をする（図８（ａ））。ここで、ＳＯＧ膜とは、シラノール（Ｓｉ（ＯＨ）４）をアルコールに溶かしたものを回転塗布した後に４００℃程度の温度でベーキングすることにより形成された膜である。
尚、このＳＯＧ膜２２は最終的には犠牲層として除去される。
【００２９】
＜板状梁部形成工程＞
次に、板状梁部を構成するためのＳｉＮｘ膜２３を形成して、板状梁部の形状にパターンニングし（図８（ｂ））、そのパターンニングされたＳｉＮｘ膜２３上に電極膜２４を形成して所定形状にパターンニングする（図８（ｃ））。
そして、犠牲層として残されていた絶縁層２１及びＳＯＧ膜２２をフッ酸溶液等によりエッチングすることにより除去する（図８（ｄ））。
【００３０】
以上の実施の形態２では、板状梁部Ａ２と基板２０との吸着を効果的に防止できる基板上構造体が作製できる。
【００３１】
また、以上の実施の形態２の製造方法によれば、突起を形成するためのマスクを板状梁部とは別に形成して突起を形成しているので、所定の突起（形状及び配置）を形成するのに適したマスク（マスクとして好ましい材料と膜厚に設定できる）を用いて所望の突起を形成することができ、より適切な吸着防止構造を実現できる。
【００３２】
以上の実施の形態１及び２に関する説明では、本発明に使用することができる好ましい材料を及び具体的な形状（膜厚等）を例示しながら説明したが、本発明はこれらの具体的な材料や形状に限定されるものではない。
例えば、ＳｉＯx膜を選択除去可能な犠牲層膜として用い、選択除去するためのエッチング液をHFとした場合、板状梁部Ａ１を構成するための選択性の有る絶縁膜としては、ＳｉＮｘに換えてポリシリコンを用いることもできる。
また、電極材料として、アルミ、金や白金等を用いることができる。
【００３３】
また、ＳｉＯxに換えて、ポリイミドやレジスト等の有機物を選択除去可能な犠牲層膜１１として用いることもできる。ポリイミドやレジスト等の有機物を犠牲層膜１１として用いる場合、選択除去するために酸素プラズマのドライエッチングを使用でき、板状梁部Ａ１を構成するための選択性の有る絶縁膜としてＳｉOx、ポリシリコン又はＳｉＮxを、電極材料としては、アルミ、金や白金等を用いることができる。
【００３４】
また、ＡｕとＳｉＮｘの密着力を強化するために、Ｃｒ下地膜を設けたが、ＮｉＣｒ、Ｔｉ、Ｔｉ/Ｐｔ等の膜を用いても良い。
【００３５】
本実施の形態１及び２では、２つの電極膜が水平で対向している静電アクチュエータを例として挙げて説明したが、電極の向きはこれに限るものではなく、電極面が垂直方向になっていても良い。その場合に、突起は垂直な電極面に対して垂直かつ対向する電極面側に設ければよい。さらに、ここでは静電アクチュエータを取り上げたが、これに限るものではなく、静電力に限らず、外力により接触する２物体の表面に対して、突起を少なくとも一方の面に対して垂直かつ接触対向面側に設ければよい。さらに、シリコン基板により固定電極を兼ねるように形成したが、別途メタル配線を行い、その上に絶縁膜を形成した後に、突起をその上に設けても良い。
【００３６】
実施の形態３．
本発明に係る実施の形態３の基板上構造体は、板状梁部における基板に対向する主面にランダムな高さを有する複数の突起を形成している点で実施の形態１及び２とは異なり、以下のようにして容易に作製される。
【００３７】
本製造方法ではまず、シリコン基板３０上にＳｉＯｘからなる熱酸化膜３１を形成する（図９（ａ））。
次に、熱酸化膜３１に微小凹みを形成するためのＣｒからなるエッチングマスクＭ３を形成して、微小窪み（突起）を形成する領域（板状梁部を形成するための領域）を除いてレジスト膜Ｒ３を形成する。そしてクロムからなるエッチングマスクＭ３を用いて、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液であるバッファードフッ酸（ＢＨＦ）（１６%）により熱酸化膜３１を数秒程度エッチングする。
このエッチングマスクを構成するための材料として実施の形態３ではクロムを選択し、並行平板式マグネトロンスパッタ装置を用いて、基板回転させながらDC１００Wで１０秒程度の成膜により、例えば、１ｎｍ以下の厚さになるようにクロムからなるエッチングマスクＭ３を形成する。
【００３８】
このように、マスクとしては極めて薄く形成されたエッチングマスクＭ３には、極めて小さい多数のピンホールがマスク全体に均一に存在する。本発明はこのピンホールを利用するものであり、この多数のピンホールを有するエッチングマスクＭ３を介して、熱酸化膜３１をエッチングすることにより、ピンホールにそれぞれ対応して微小凹みが形成される（図９（ｂ））。尚、このマスクのピンホールを利用した微小凹みの形成についての詳細は後述する。
【００３９】
そして、エッチングにより熱酸化膜３１に微小凹部が形成された後、レジストＲ３とエッチングマスクＭ３を除去し、板状梁部を構成するためのＳｉＮｘ膜３３を形成して所望の板状梁部の形状にパターンニングする（図９（ｃ））。ＳｉＮｘ膜３３は低応力膜としてＬＰ（低圧）−ＣＶＤ装置を用いて成膜する。
【００４０】
次に、電極膜であるＣｒ／Ａｕを成膜し、所定の形状にパターニングする（図１０（ａ））。
そして、犠牲層でもある熱酸化膜３１を固定端３３ａの直下を除いてHF等により除去することにより、中空構造を形成する。
このようにして、板状梁部の基板と対向する主面に多数の突起を有し、吸着しにくい構造物を作製することができる。
この際、上部可動部材である板状梁部に反りが発生しないように各構成薄膜の膜応力を制御することが好ましいが、上述した方法は反り返っている部材であっても適用できる。
【００４１】
以下、エッチングマスクのピンホールを利用した微小凹みの形成についての詳細に説明する。
本実施の形態３の製造方法は、エッチングマスクを形成する時に、エッチング液の浸透が可能なピンホールができるようにエッチングマスクの成膜条件及び厚さを設定して、そのピンホールを利用してそのマスクの下の層に微小凹部を形成するものである。
従って、微小凹部の形状（深さ（絶対寸法としての深さ）、開口径に対する深さ等）は、主として、エッチングマスクの厚さ等とエッチング時間とによって決定され、エッチングマスクの膜厚とエッチング時間との間には最適な解がある。
また、吸着防止用の突起は、突起を形成する領域内において比較的多くの突起がほぼ均一に分布していることが好ましいので、エッチングマスクとしてはできるだけ多くのピンホールが均一に分布するように薄膜で形成することが好ましい。
【００４２】
本発明者らの検討によると、エッチングマスクの膜厚を１ｎｍ以下にすれば、所望の微小凹部を形成するためのエッチング条件（特にエッチング時間）の設定は比較的容易であり、所望の突起（突起形状及び突起の分布）に対応した微小凹部を容易に形成できることが確認されている。
エッチングマスクの厚さが１ｎｍ以上では、厚さが厚くなるにしたがって、所望の微小凹部を形成するためのエッチング条件の設定は難しくなる。
また、エッチングマスクが厚くなると、ピンホールが必要な領域全体に一様に存在しないようになり、その点からもエッチングマスクの厚さは１ｎｍ以下に設定することが好ましい。
【００４３】
一例として、エッチングマスクとして、膜厚が０．７ｎｍのクロム膜を用いて下地膜のＳｉＯ２膜を、４種類のエッチング時間（２．２５分、３．０分、３．７５分、５．２５分）でエッチングした場合のそれぞれの表面形状を原子間力顕微鏡（AFM）にて測定した結果を図１１〜１４に示す。
尚、本例において、エッチングマスクとしてのクロム膜は、スパッタリング装置を用いて以下の条件で作製した。
（１）到達真空度：１×１０−６Ｔｏｒｒ以下、
（２）アルゴンガス圧：２〜３Ｔｏｒｒ、
（安定放電が可能な範囲で極力小さく設定）
（３）基板温度：２０℃、
（基板に付着したスパッタ粒子の移動ができるだけ少なくなるように設定）
（４）ＤＣマグネトロンスパッタパワー：１００Ｗ〜３００Ｗ、
（精度良く膜厚を制御できるように設定）
（５）サンプルとターゲット間の距離：１５ｃｍ、
（プラズマの影響が少なくなるように設定）
（６）成膜時間：４ｓｅｃ／１００Ｗ、
（０．７ｎｍ厚さになるように設定）
【００４４】
上記例において、さらにエッチング時間４．５分のものを加え、エッチング時間に対するエッチングの深さを図１５に示し、エッチング時間に対する表面粗さを図１６に示す。
図１５，１６から、エッチング時間が長くなると、全体的にエッチング面が後退していくこと、およびそれに連れてエッチング面の表面荒さが小さくなってしまうことがわかる。一方、図１に示す構造体において、板状梁部の大きさを０．３ｍｍ幅×０．９ｍｍ長とし、板状梁部（ＳｉＮｘ）の膜厚を０．７μｍ、基板と板状梁部の間隔を２．５μｍに設定した場合、表面粗さＲａが１０ｎｍ程度（エッチングをする前の初期のＳｉＯx膜の表面荒さＲａ：３ｎｍ）となれば吸着しなくなることが実験的に確認されている。
従って、エッチングマスクとしてスパッタリングで成膜したクロム膜の膜厚が０．７ｎｍ（成膜時間：4sec）の時、吸着に対し有効な突起を形成するための表面形状となるエッチング時間は３．０分から３．７５分の間にあることがわかる。
【００４５】
ただし、吸着するかしないかは、中空構造の大きさ（板状梁部と基板との間隔）、製造時及び使用時にかかり得る外力及び温湿度環境に大きく影響されるので、適用するデバイス構造に対して、最適な突起形状及びそれに対応する最適表面粗さは異なるものである。従って、本発明を適用するにあたっては適用するデバイス構造に対応して別途最適化が必要である。
【００４６】
以上の実施の形態３では、犠牲層の表面に極めて微小な凹部を形成することができるので、サブμｍ以下の突起を極めて狭いピッチ（例えば、サブμｍ以下のピッチ）で形成することができ、板状梁部の下面（基板と対向する面）に効果的に吸着を防止できる吸着防止構造を形成できる。
【００４７】
また、以上の実施の形態１〜３で説明した吸着防止構造は、それぞれ特有の製造方法により形成された極めて小さな突起により構成されているので、それらの吸着防止構造を備えた静電アクチュエーターは、アクチュエーター動作をさせるための静電界分布が突起により乱されることがほとんどない。
従って、本実施の形態１〜３にかかる静電アクチュエーターは、安定したアクチュエーター動作を劣化させることなく基板と板状梁部の吸着を防止できるので、安定して動作が可能でかつ信頼性を高くできる。
【００４８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、板状梁部と基板との吸着を効果的に防止できる基板上構造体と、その吸着防止構造を簡便に形成できる突起形成方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１の基板上構造体の斜視図である。
【図２】実施の形態１の基板上構造体の製造方法における前半の工程を示す断面図である。
【図３】実施の形態１の基板上構造体の製造方法における後半の工程を示す断面図である。
【図４】実施の形態１の基板上構造体の製造方法において、突起が形成される様子を示す平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。
【図５】実施の形態１の基板上構造体における突起間隔に対する吸着しない割合を示すグラフである。
【図６】実施の形態２の基板上構造体の製造方法における前半の工程を示す断面図である。
【図７】実施の形態２の基板上構造体の製造方法において、突起が形成される様子を示す平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。
【図８】実施の形態２の基板上構造体の製造方法における後半の工程を示す断面図である。
【図９】実施の形態３の基板上構造体の製造方法における前半の工程を示す断面図である。
【図１０】実施の形態３の基板上構造体の製造方法における後半の工程を示す断面図である。
【図１１】実施の形態３の製造方法において、ピンホールを有するエッチングメタルマスク（０．７ｎｍのクロム膜）を用いて下地膜のＳｉＯ２膜を、２．２５分間エッチングした場合のは表面写真（ａ）と断面形状（ｂ）である。
【図１２】実施の形態３の製造方法において、ピンホールを有するエッチングメタルマスク（０．７ｎｍのクロム膜）を用いて下地膜のＳｉＯ２膜を、３．０分間エッチングした場合のは表面写真（ａ）と断面形状（ｂ）である。
【図１３】実施の形態３の製造方法において、ピンホールを有するエッチングメタルマスク（０．７ｎｍのクロム膜）を用いて下地膜のＳｉＯ２膜を、３．７５分間エッチングした場合の断面形状である。
【図１４】実施の形態３の製造方法において、ピンホールを有するエッチングメタルマスク（０．７ｎｍのクロム膜）を用いて下地膜のＳｉＯ２膜を、５．２５分間エッチングした場合の断面形状である。
【図１５】実施の形態３の製造方法におけるエッチング時間に対する深さを示すグラフである。
【図１６】実施の形態３の製造方法におけるエッチング時間に対する表面粗さを示すグラフである。
【符号の説明】
１０，２０，３０  基板、１１  犠牲層、１１ａ  第１犠牲層、１１ｂ  第２犠牲層、１２，Ｅｈ  エッチングホール、１３  アクチュエーター基体、１３ａ，３３ａ  固定部、１３ｂ  移動端、１４，２４  電極膜、２２  ＳＯＧ膜、２３ＳｉＮｘ膜、３１  熱酸化膜、Ａ１，Ａ２  板状梁部、Ｐ１，Ｐ２１，Ｐ２１ａ  突起、ＥＬ１，ＥＬ２  等エッチング面、Ｍ１，Ｍ３  エッチングマスク、Ｐ２ａ  突起の側面、Ｐ２１ｂ  保護膜、Ｒ３  レジスト膜。
【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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