(57)【要約】【課題】  圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法の提供。【解決手段】  （ａ）導電可能な基板を提供する工程、（ｂ）該基板の上にサポートシート薄膜層を形成する工程、（ｃ）圧印方式で該サポートシート薄膜層上にアレイ配列の複数の薄膜層凹溝を形成する工程、（ｄ）上表面と下表面を具えたポリマー薄膜層を提供する工程、（ｅ）該ポリマー薄膜層の上表面にアレイ配列の複数の上電極を形成し、隣り合う各二つの上電極間を導電内配線で接続する工程、（ｆ）該ポリマー薄膜層の下表面を該サポートシート薄膜層の上方に接着し、電極と薄膜層凹溝を相互に対応させて複数の閉じた中空室を形成し、以上でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを形成する工程、以上の工程を含む。【選択図】        図１６
2005175791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）導電可能な基板を提供する工程、
（ｂ）該基板の上にサポートシート薄膜層を形成する工程、
（ｃ）圧印方式で該サポートシート薄膜層上にアレイ配列の複数の薄膜層凹溝を形成する工程、
（ｄ）上表面と下表面を具えたポリマー薄膜層を提供する工程、
（ｅ）該ポリマー薄膜層の上表面にアレイ配列の複数の上電極を形成し、隣り合う各二つの上電極間を導電内配線で接続する工程、
（ｆ）該ポリマー薄膜層の下表面を該サポートシート薄膜層の上方に接着し、電極と薄膜層凹溝を相互に対応させて複数の閉じた中空室を形成し、以上でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを形成する工程、
以上の（ａ）から（ｆ）の工程からなる圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法。
【請求項２】
請求項１記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（ａ）の工程が更に、
（ａ１）上記基板の上方に特定配列の複数の下電極板を形成し、且つ隣り合う各二つの下電極板の間を導電内配線で接続する工程、
を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法。
【請求項３】
請求項１記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（ｃ）の複数の薄膜層凹溝を形成する工程がさらに、
（I） 特定凹凸配列のアレイパターンを具えた表面を具えた型を提供する工程、
（II）駆動装置を利用し、該型のアレイパターンを具えた表面をサポートシート薄膜層に圧入し、型表面のアレイパターンをサポートシート薄膜層に転写し、加圧過程で型表面の凸部が基板に接触しないようにして基板上方の型表面の凸部に対応する領域に薄いサポートシート薄膜層を形成する工程、
（III） 特定配列の複数の薄膜層凹溝を形成したサポートシート薄膜層より型を除去する工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法。
【請求項４】
請求項３記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（III）の工程の後に更に、
（IV）エッチング方式で薄いサポートシート薄膜層を除去して薄膜層凹溝の底部を基板に導通させる工程、
を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法。
【請求項５】
請求項１記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（ｃ）の複数の薄膜層凹溝を形成するステップが、
（I’）特定凹凸配列のアレイパターンを具えた外表面を具えた円柱状型を提供する工程、
（II’）駆動装置を利用し、該円柱状型を加圧してサポートシート薄膜層上で転がし、その外表面のアレイパターンをサポートシート薄膜層に転写し、サポートシート薄膜層に特定配列の複数の薄膜層凹溝を形成し、加圧過程で円柱状型の外表面の凸部が基板に接触しないようにして基板上方の円柱状型外表面の凸部に対応する領域に薄いサポートシート薄膜層を形成する工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法。
【請求項６】
請求項５記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（II’）の工程の後に更に、
（III’）エッチング方式で薄いサポートシート薄膜層を除去して薄膜層凹溝の底部を基板に導通させる工程、
を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法。
【請求項７】
請求項１記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（ｃ）の工程の圧印方法を、熱圧印、光補助圧印、及びナノメータ圧印のいずれかとすることを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法。
【請求項８】
請求項１記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（ｅ）の工程の複数の上電極の形成方法が、
（１）ポリマー薄膜層の上方に金属層を形成し、該金属層の上方にホトレジストを塗布する工程、
（２）露光現像工程を利用し、ホトレジスト層に特定配列パターンを具えたマスクを形成させる工程、
（３）該金属層をエッチングし、該金属層の、上方にマスクを具えたエリアがエッチングされないことにより、上電極板を形成する工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法。
【請求項９】
請求項１記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（ｅ）の工程の複数の上電極の形成方法が、
（１’）ポリマー薄膜層の上方に高分子材料の導電層を形成する工程、
（２’）圧印方式で該導電層にアレイ配列の複数の上電極を形成させる工程、
以上の工程を具え、そのうち、該圧印方式が、熱圧印、光補助圧印、及びナノメータ圧印のいずれかとされることを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法。
【請求項１０】
（ａ）導電可能な基板を提供する工程、
（ｂ）該基板の上にサポートシート薄膜層を形成する工程、
（ｃ）圧印方式で該サポートシート薄膜層上にアレイ配列の複数の薄膜層凹溝を形成する工程、
（ｄ）ポリマー薄膜層を該サポートシート薄膜層の上方に接着して複数の薄膜層凹溝にマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーに必要な複数の閉じた中空室を形成させ、該閉じた中空室の上面をポリマー薄膜層とする工程、
（ｅ）ポリマー薄膜層の上にアレイ配列の複数の上電極を形成し、隣り合う各二つの上電極間を導電内配線で接続し、且つ複数の上電極を複数の閉じた中空室と一対一で対応させる工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の超音波トランスデューサーの製造方法に係り、特に、マイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法、更に詳しくは、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波検出技術は第２次世界大戦より発展開始し、早期には防衛軍事用途に用いられ、１９５０年代後半には大量に医学検出方面に応用されるようになった。全ての超音波検出技術中、超音波トランスデューサーは極めて重要な役割を果たし、過去数十年、各界で大量の研究がなされて発展し、関係技術もまた成熟してきた。そのうちの主流の研究方向は圧電式超音波トランスデューサーである。
【０００３】
いわゆる圧電効果には正圧電効果（ｄｉｒｅｃｔ  ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ）と逆圧電効果（ｃｏｎｖｅｒｓｅ  ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ）がある。圧電体が電場作用を受ける時、電気双極子モーメントが引き伸ばされ、圧電体が電場方向に沿って伸長し、これが即ち電気エネルギーを機械エネルギーに変換する。反対に、圧電体に圧力を印加すると、圧電体内の電気双極子モーメントが材質の圧縮により短くなり、このとき、圧電体内はこのような傾向に抵抗するため、電圧を発生してもとの状態を保持する。この特徴を利用し、圧電式超音波トランスデューサーは電圧信号を音波信号に変換して発射することができ、また、受信した音波信号を微電圧信号に変換でき、これにより超音波検出のプローブとされうる。よく見られる圧電体の材料はセラミックスであり、例えばチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）があるほか、単結晶類、例えば石英、電気石、タンタル酸塩、ニオブ酸塩等がある。ただしこのような圧電式超音波トランスデューサーの製造コストは高過ぎ、且つ装置特性方面で、圧電材料の格子振動が周波数幅と音圧の低下をもたらしやすく、特に、それが非接触検出に用いられる時、圧電材料と空気の音抵抗の差異が過大であるため、ミスマッチの状況を発生し、音波信号が接触界面で大量に反射される状況を発生して検出効率を下げやすい。このほか、解析度と周波数幅の制限によりナノメータレベルの精密検出技術には応用しにくい。
【０００４】
このため、マイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーが近年各界で接触的に研究されており、これに関係する特許には、例えば特許文献１〜３がある。マイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの構造は図１に示されるようであり、基板１１の上に複数のサポートシート１２が形成され、サポートシート１２の上方が振動薄膜１３とされ、振動薄膜１３の上方が上電極層１４とされる。そのうち、基板１１には不純物がドープされて導電性を具備し、それは上電極層１４とコンデンサ式構造を形成する。基板１１、サポートシート１２と振動薄膜１３で囲まれてなる中空室１５が振動薄膜１３振動時の上下振動に必要な空間を提供する。このようなマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーは以下のような長所を有している。（１）周波数幅を大きくできる（２）高周波を具えたアレイを形成しやすい（３）前ステージの回路を同一のシリコンウエハー上に整合できる（４）大量生産してコストを下げられる。マイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの特徴は中空室と振動薄膜の設計とされ、この中空室と振動薄膜の各種の幾何特徴、例えば振動薄膜の半径と厚さ、電極間の垂直距離等はいずれも全体のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの性能と表現に関係し、このため製造工程の全てのパラメータの設定は全てのサイズを安定し且つ一致した規格とできるものとされることが望まれる。現在、マイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方式は、図２から図４に示されるようであり、まず、基板２１の上に順に支持酸化層２２、振動薄膜層２３と導電層２４を形成し、さらにエッチングリソグラフィー方式で振動薄膜層２３と導電層２４を貫通する複数の孔２５を形成し、最後に該孔２５を通して支持酸化層２２をエッチングする。エッチング液の支持酸化層２２と振動薄膜層２３の二種類の異なる材料に対するエッチング選択比は異なり、支持酸化層２２のほうが振動薄膜層２３よりもエッチングできる。このため時間制御により、支持酸化層２２に孔２５を中心として外向きに拡張する円柱状の中空室２２１を形成し、完全なマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサー構造を完成する。しかしこの製造方式は、中空室２２１の形状を制御及び検査が難しく、経験によるしかなく、工程上の変異、たとえばエッチング液濃度の変化等が中空室２２１サイズの変化を形成しやすく、これが全体の装置の特性に影響を与える。
【０００５】
このほか、孔２５はエッチング液の流入とエッチング副産物（ｂｙ  ｐｒｏｄｕｃｔ）流出のチャネルとされるが、この方法は中空室２２１の汚染を形成しやすくその掃除も容易でなく、残留した物質が装置の特性に影響を与える。このため以上の欠点を解決することが求められている。
【０００６】
ナノメータ圧印リソグラフィー技術は１９９５年と１９９６年に米国プリンストン大学電機系の研究グループが２篇の研究論文を発表したことがナノメータ圧印リソグラフィー技術研究の序幕となった。ナノメータ圧印リソグラフィーは伝統的なリソグラフィー方法とは異なり、それ自身はエネルギーを具えたエネルギービームを使用しない。このため、ナノメータ圧印リソグラフィーの解析度は波のレジスト中の回折、散乱、干渉及び基板のエコー散乱の効果による制限を受けず、それは物理工程に属し、化学工程に属さない。事実上、圧印リソグラフィー技術は１９７０年後期には既に出現しており、それに関係する研究も続々と出現し、関係する特許はますます増加しており、例えば特許文献４〜７がある。
【０００７】
図５から図９は圧印リソグラフィー技術の半導体工程への応用表示図である。まず、基板３１の上に絶縁層３２とフレキシブル材料薄膜３３を順に形成し、並びに適当な方法で、該フレキシブル材料薄膜３３部分を可塑形状態となす。続いて表面に凹凸パターンを具えた型３４を使用し、それをフレキシブル材料薄膜３３の上に圧接し、型３４表面のパターンをフレキシブル材料薄膜３３に転写する。圧印過程で、型３４表面の凸部分は絶縁層３２に接触せず、その凸部分はフレキシブル材料薄膜３３上で比較的薄いブロック３３１を形成する。型３４を除去すると、フレキシブル材料薄膜３３に高さが型に対応するパターンが形成されている。続いて、エッチング方式で、薄いブロック３３１を除去し、薄いブロック３３１下方に位置する絶縁層３２１を露出させる。最後に、露出した部分の絶縁層３２１及び絶縁層３２上方のフレキシブル材料薄膜３３を除去すれば、絶縁層３２が型のパターンに対応するマスクを形成し、それを後続半導体工程、例えばイオンレイアウト等に使用する。
【０００８】
明らかに、圧印リソグラフィー技術を半導体工程に使用すると、多くの工程を省略でき、特に型の応用により生産フローを更に速め、並びに高価なマスク製作維持費用を節約できる。さらに、型は整然と配列されたアレイパターンに対して高度の応用性を具え、このため、圧印リソグラフィー技術をマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーに応用するとすれば、産業界に極めて大きな革新をもたらす。それは以下のような長所を有している。
１．大量生産できる。
２．製造コストが易い。
３．高分子材料を振動薄膜と中空室の主体として使用し、その選択性は非常に多く、生物相容性（Ｂｉｏ−ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）の材質を選択すればマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの生物医学界での応用に更に有利である。
４．中空室の高さを縮小でき、且つ全体の均一度を制御しやすく、トランスデューサーの感度を高めることができる。
５．中空室を製作する高分子材料は従来のシリコン基板の形成するラムウエーブ（Ｌａｍｂ  ｗａｖｅ）効果を制御及び改善できる。
６．伝統的な工程中の中空室及び振動薄膜は異なる材料を使用する必要があり、その熱膨張係数が異なるために、超音波トランスデューサー特性が改変し、その安定度に影響を与えた。本発明の方法では、中空室と振動薄膜に同じ材料を使用できるようにし、この周知の技術の問題を解決する。
７．圧印方法で製造したマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの中空室の高さはマイクロ／ナノメータサイズに制御でき、トランスデューサー性能を高めることができ並びに応用効果を具備させることができる。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，４２６，５８２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，００４，８３２号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２９５，２４７号明細書
【特許文献４】米国特許第４，０３５，２２６号明細書
【特許文献５】米国特許第５，２５９，９２６号明細書
【特許文献６】米国特許第５，７７２，９０５号明細書
【特許文献７】米国特許第６，３７５，８７０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の主要な目的は、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法を提供することにあり、それは、特定パターンを具えた型を利用しマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーに必要な中空室を形成し、大量生産、均一制御を達成し、並びに製造コストを減らす効果を達成する方法であるものとする。
【００１１】
本発明の次の目的は、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法を提供することにあり、それは、型を精密加工する方式により、正確にマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサー中の中空室の幾何寸法を制御し、これにより電極間の距離を可能な限り縮減し、超音波トランスデューサーの感度を高められる方法であるものとする。
【００１２】
本発明のもう一つの目的は、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法を提供することにあり、それは周知の技術における、孔を非エッチング物の排出とエッチング液流入のチャネルとする必要をなくし、中空室をクリーンに保持できる方法であるものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、
（ａ）導電可能な基板を提供する工程、
（ｂ）該基板の上にサポートシート薄膜層を形成する工程、
（ｃ）圧印方式で該サポートシート薄膜層上にアレイ配列の複数の薄膜層凹溝を形成する工程、
（ｄ）上表面と下表面を具えたポリマー薄膜層を提供する工程、
（ｅ）該ポリマー薄膜層の上表面にアレイ配列の複数の上電極を形成し、隣り合う各二つの上電極間を導電内配線で接続する工程、
（ｆ）該ポリマー薄膜層の下表面を該サポートシート薄膜層の上方に接着し、電極と薄膜層凹溝を相互に対応させて複数の閉じた中空室を形成し、以上でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを形成する工程、
以上の（ａ）から（ｆ）の工程からなる圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（ａ）の工程が更に、
（ａ１）上記基板の上方に特定配列の複数の下電極板を形成し、且つ隣り合う各二つの下電極板の間を導電内配線で接続する工程、
を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（ｃ）の複数の薄膜層凹溝を形成する工程がさらに、  （I） 特定凹凸配列のアレイパターンを具えた表面を具えた型を提供する工程、
（II）駆動装置を利用し、該型のアレイパターンを具えた表面をサポートシート薄膜層に圧入し、型表面のアレイパターンをサポートシート薄膜層に転写し、加圧過程で型表面の凸部が基板に接触しないようにして基板上方の型表面の凸部に対応する領域に薄いサポートシート薄膜層を形成する工程、
（III） 特定配列の複数の薄膜層凹溝を形成したサポートシート薄膜層より型を除去する工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法としている。
請求項４の発明は、請求項３記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（III）の工程の後に更に、
（IV）エッチング方式で薄いサポートシート薄膜層を除去して薄膜層凹溝の底部を基板に導通させる工程、
を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法としている。
請求項５の発明は、請求項１記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（ｃ）の複数の薄膜層凹溝を形成するステップが、
（I’）特定凹凸配列のアレイパターンを具えた外表面を具えた円柱状型を提供する工程、
（II’）駆動装置を利用し、該円柱状型を加圧してサポートシート薄膜層上で転がし、その外表面のアレイパターンをサポートシート薄膜層に転写し、サポートシート薄膜層に特定配列の複数の薄膜層凹溝を形成し、加圧過程で円柱状型の外表面の凸部が基板に接触しないようにして基板上方の円柱状型外表面の凸部に対応する領域に薄いサポートシート薄膜層を形成する工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法としている。
請求項６の発明は、請求項５記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（II’）の工程の後に更に、
（III’）エッチング方式で薄いサポートシート薄膜層を除去して薄膜層凹溝の底部を基板に導通させる工程、
を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法としている。
請求項７の発明は、請求項１記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（ｃ）の工程の圧印方法を、熱圧印、光補助圧印、及びナノメータ圧印のいずれかとすることを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法としている。
請求項８の発明は、請求項１記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（ｅ）の工程の複数の上電極の形成方法が、
（１）ポリマー薄膜層の上方に金属層を形成し、該金属層の上方にホトレジストを塗布する工程、
（２）露光現像工程を利用し、ホトレジスト層に特定配列パターンを具えたマスクを形成させる工程、
（３）該金属層をエッチングし、該金属層の、上方にマスクを具えたエリアがエッチングされないことにより、上電極板を形成する工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法としている。
請求項９の発明は、請求項１記載の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法において、（ｅ）の工程の複数の上電極の形成方法が、
（１’）ポリマー薄膜層の上方に高分子材料の導電層を形成する工程、
（２’）圧印方式で該導電層にアレイ配列の複数の上電極を形成させる工程、
以上の工程を具え、そのうち、該圧印方式が、熱圧印、光補助圧印、及びナノメータ圧印のいずれかとされることを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法としている。
請求項１０の発明は、
（ａ）導電可能な基板を提供する工程、
（ｂ）該基板の上にサポートシート薄膜層を形成する工程、
（ｃ）圧印方式で該サポートシート薄膜層上にアレイ配列の複数の薄膜層凹溝を形成する工程、
（ｄ）ポリマー薄膜層を該サポートシート薄膜層の上方に接着して複数の薄膜層凹溝にマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーに必要な複数の閉じた中空室を形成させ、該閉じた中空室の上面をポリマー薄膜層とする工程、
（ｅ）ポリマー薄膜層の上にアレイ配列の複数の上電極を形成し、隣り合う各二つの上電極間を導電内配線で接続し、且つ複数の上電極を複数の閉じた中空室と一対一で対応させる工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法は、特定パターンを具えた型を利用しマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーに必要な中空室を形成し、大量生産、均一制御を達成し、並びに製造コストを減らす効果を達成する方法である。
【００１５】
本発明の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法は、型を精密加工する方式により、正確にマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサー中の中空室の幾何寸法を制御し、これにより電極間の距離を可能な限り縮減し、超音波トランスデューサーの感度を高められる方法である。
【００１６】
本発明の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法は周知の技術における、孔を非エッチング物の排出とエッチング液流入のチャネルとする必要をなくし、中空室をクリーンに保持できる方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法は以下の工程からなる。
（ａ）基板を提供する。該基板は導電可能である。
（ｂ）該基板の上にサポートシート薄膜層を形成する。
（ｃ）型を提供する。該型は特定の凹凸配列のアレイパターンを具えた表面を具えている。
（ｄ）該型を加圧し、そのアレイパターンを具えた表面を該サポートシート薄膜層に圧入させ、型表面のアレイパターンをサポートシート薄膜層に転写する。
（ｅ）型を除去し、該サポートシート薄膜層の上に特定配列の複数の薄膜層凹溝を形成する。
（ｆ）ポリマー薄膜層を提供する。
（ｇ）該ポリマー薄膜層の上にアレイ配列の複数の上電極板を形成し、隣り合う各二つの上電極板の間を導電内配線で接続する。
（ｈ）ポリマー薄膜層の下表面を該サポート薄膜層の上方に接着し、複数の薄膜層凹溝に閉じた中空室を形成させる。該閉じた中空室の上方はポリマー薄膜層であり、ポリマー薄膜層の上は複数の電極板であり、且つ複数の上電極板は複数の閉じた空間に一対一の関係で対応している。
【００１８】
このほか、本発明の圧印技術でマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーを製造する方法は別の実施例において、以下の工程からなる。
（ａ’）基板を提供する。該基板は導電可能である。
（ｂ’）該基板の上にサポートシート薄膜層を形成する。
（ｃ’）円柱状型を提供する。該円柱状型は特定の凹凸配列のアレイパターンを具えた外表面を具えている。
（ｄ’）駆動装置を利用して該円柱状型を加圧してサポートシート薄膜層の上を転がし、そのアレイパターンをサポートシート薄膜層に転写し、該サポートシート薄膜層の上に特定配列の複数の薄膜層凹溝を形成する。
（ｅ’）ポリマー薄膜層を提供する。
（ｆ’）該ポリマー薄膜層の上にアレイ配列の複数の上電極板を形成し、隣り合う各二つの上電極板の間を導電内配線で接続する。
（ｇ’）ポリマー薄膜層の下表面を該サポート薄膜層の上方に接着し、複数の薄膜層凹溝に閉じた中空室を形成させる。該閉じた中空室の上方はポリマー薄膜層であり、ポリマー薄膜層の上は複数の電極板であり、且つ複数の上電極板は複数の閉じた空間に一対一の関係で対応している。
【実施例１】
【００１９】
図１０から図１６は本発明の第１実施例表示図であり、まず、基板４１を提供する。該基板４１は不純物がドープされて導電能力を具備する。この基板４１はマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの下電極板とされ、好ましくは、該基板の上表面或いは下表面に複数の導電板が設けられてマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの下電極板が強化される。この複数の導電板の間は導電内配線で接続される。続いて、該基板４１の上にサポートシート薄膜層４２を形成し、圧印技術と組み合わせるために、その材料はフレキシブル高分子材料、例えばＰＭＭＡとされ、マイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの感度を高めるため、このサポートシート薄膜層４２の厚さは薄いほどよく、それはマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの中空室の外壁とされる。続いて、表面５１１に特定の凹凸配列のアレイパターン５１２を具えた型５１を、駆動装置を利用してそのアレイパターン５１２を具えた表面５１１をサポートシート薄膜層４２の上に圧接する。サポートシート薄膜層４２がフレキシブル材料であるため、型５１表面のアレイパターン５１２がサポートシート薄膜層４２に転写される。続いて型５１をサポートシート薄膜層４２より取り外せば、サポートシート薄膜層４２に特定配列の複数の薄膜層凹溝４２１が形成されている。型５１の圧接の過程で、その表面の凸部は基板４１表面に接触せず、言い換えると、型表面の凸部の形成する薄膜層凹溝４２１の底部は基板４１表面に接触せず、厚さが薄いサポートシート薄膜層が保留される。最後にエッチング方式でこの薄いサポートシート薄膜層を除去し、薄膜層凹溝４２１の底部の基板４１を露出させる。その利点は、型と基板の接触により形成される相互間の引っかき傷或いは損傷を防止できることにある。その圧印の方式は熱圧印、レーザー光補助圧印、ナノメータ圧印、或いはその他の圧印効果を形成しうる圧印技術とされうる。
【００２０】
続いて、別のプラットフォームにポリマー薄膜層４３を提供し、並びに該ポリマー薄膜層４３の上方に特定アレイ配列の複数の上電極板４４１を形成し、それはマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの必要とする上電極板とされ、全ての上電極板４４１の間は導電内配線で接続される。最後にポリマー薄膜層４３をサポートシート薄膜層４２の上に接着し、こうして全ての薄膜層凹溝４２１にそれぞれ閉じた中空室４２２を形成させる。そのうちポリマー薄膜層４３とサポートシート薄膜層４２は同じ材料を使用し、これにより熱膨張係数の違いにより形成される超音波トランスデューサー特性の改変と、それによる安定度への影響の問題を防止できる。閉じた中空室４２２の上方はポリマー薄膜層４３とされ、ポリマー薄膜層４３の上方は上電極板４４１とされ、各上電極板４４１はそれぞれ一つの閉じた中空室４２２に対応する。図１７は本発明により完成したマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの平面図であり、上電極板４４１は対応する中空室４２２の中央エリアの位置にあり、その断面積は閉じた中空室４２２の断面積の約６０〜７０％であり、且つ隣り合う各二つの上電極板４４１の間は導電内配線４４２で接続される。
【００２１】
このほか、上述の複数の上電極板４４１は、伝統的な半導体現像、露光、エッチングの工程により形成可能であり、それは以下の工程を含む。
１．ポリマー薄膜層４３の上方に導電層４４を形成し、さらに導電層４４の上方にホトレジストを塗布する。
２．露光現像工程を利用し、ホトレジスト層に特定配列パターンを具えたマスクを形成させる。
３．導電層４４をエッチングし、導電層の上方にマスクを具えたエリアをエッチングせず、上電極板４４１を形成する。
【００２２】
この方法は、特に導電層４４が金属、ポリシリコン等固体薄膜層である時に応用される。もし導電層がフレキシブル材料であれば、上電極板４４１の製造方式にも圧印技術を使用でき、それは以下の工程を含む。
１’  ポリマー薄膜層４３の上方に導電層４４を形成する。
２’  第２型を提供する。その表面には特定の凹凸配列の第２アレイパターンが形成されている。
３’  第２型を加圧し、その第２アレイパターンを具えた表面を導電層４４に圧入し、これにより第２型表面の第２アレイパターンを導電層４４に転写する。
４’  第２型を取り外せば、導電層４４に特定配列の複数の上電極板４４１が形成されている。
【実施例２】
【００２３】
図１８から図２４は本発明のもう一つの実施例表示図である。まず基板６１を提供し、基板６１は不純物がドープされて導電能力を具備する。この基板６１はマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの下電極板とされ、好ましくは、該基板の上表面或いは下表面に複数の導電板が設けられてマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの下電極板が強化される。この複数の導電板の間は導電内配線で接続される。続いて、該基板６１の上にサポートシート薄膜層６２を形成し、圧印技術と組み合わせるために、その材料はフレキシブル高分子材料、例えばＰＭＭＡとされ、このサポートシート薄膜層６２はマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの中空室の外壁とされる。続いて円柱状型７１を提供する。この円柱状型７１の外表面７１１には特定の凹凸配列のアレイパターン７１２が形成されている。駆動装置を利用して円柱状型７１を加圧してサポートシート薄膜層６２の上を転がし、その外表面のアレイパターン７１２をサポートシート薄膜層６２に転写し、並びに直接サポートシート薄膜層６２の上に特定配列の複数の薄膜層凹溝６２１を形成する。第１実施例と同様に、円柱状型７１を加圧する過程で、その表面の凸部は基板６１表面に接触せず、言い換えると、円柱状型７１表面の凸部により形成される薄膜層凹溝６２１の底部が基板５１表面に接触せず、厚さが薄いサポートシート薄膜層が保留される。更にエッチング方式でこの薄いサポートシート薄膜層を除去し、薄膜層凹溝６２１の底部の基板５１を露出させる。
【００２４】
続いて、別のプラットフォームにポリマー薄膜層６３を提供し、並びに該ポリマー薄膜層６３の上方に特定アレイ配列の複数の上電極板６４１を形成し、それはマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの必要とする上電極板とされ、全ての上電極板６４１の間は導電内配線で接続される。最後にポリマー薄膜層６３をサポートシート薄膜層６２の上に接着し、こうして全ての薄膜層凹溝６２１にそれぞれ閉じた中空室６２２を形成させる。閉じた中空室６２２の上方はポリマー薄膜層６３とされ、ポリマー薄膜層６３の上方は上電極板６４１とされ、各上電極板６４１はそれぞれ一つの閉じた中空室６２２に対応する。上電極板６４１は対応する中空室６２２の中央エリアの位置にあり、その断面積は閉じた中空室６２２の断面積の約６０〜７０％であり、且つ隣り合う各二つの上電極板６４１の間は導電内配線６４２で接続される。
【００２５】
このほか、上述の複数の上電極板６４１は、上述の第１実施例に述べた方法で形成可能で、もし導電層６４の材質が金属、ポリシリコン等の固体薄膜層である時は、伝統的な半導体現像、露光、エッチングの工程により形成できる。もし導電層６４がフレキシブル材料であれば、圧印方法で形成できる。圧印方法は第１実施例に記載した一般の圧印方法、或いは本実施例で利用する円柱状ローラを使用した方法のほか、熱圧印、レーザー光補助圧印、ナノメータ圧印、或いはその他の圧印効果を有する圧印技術を使用できる。
【００２６】
さらに、第１実施例及び第２実施例のいずれも上電極板の製作は、ポリマー薄膜層をサポートシート薄膜層に接着した後に進行することも可能である。言い換えると、その工程は基板上にサポートシート薄膜層を形成し、更に圧印技術を利用して該サポートシート薄膜層に複数の凹溝を形成し、続いてポリマー薄膜層を該サポートシート薄膜層の上方に接着すれば、複数の凹溝がマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの必要とする複数の閉じた中空室を形成し、最後にポリマー薄膜層の上方に各中空室に対応する上電極板を形成する。
【００２７】
以上は本発明の好ましい実施例の説明であり、本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】マイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの基本構造表示図である。
【図２】周知のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法表示図である。
【図３】周知のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法表示図である。
【図４】周知のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法表示図である。
【図５】圧印リソグラフィー技術の半導体工程への応用表示図である。
【図６】圧印リソグラフィー技術の半導体工程への応用表示図である。
【図７】圧印リソグラフィー技術の半導体工程への応用表示図である。
【図８】圧印リソグラフィー技術の半導体工程への応用表示図である。
【図９】圧印リソグラフィー技術の半導体工程への応用表示図である。
【図１０】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第１実施例表示図である。
【図１１】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第１実施例表示図である。
【図１２】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第１実施例表示図である。
【図１３】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第１実施例表示図である。
【図１４】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第１実施例表示図である。
【図１５】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第１実施例表示図である。
【図１６】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第１実施例表示図である。
【図１７】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第１実施例で製造したマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの平面図である。
【図１８】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第２実施例表示図である。
【図１９】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第２実施例表示図である。
【図２０】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第２実施例表示図である。
【図２１】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第２実施例表示図である。
【図２２】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第２実施例表示図である。
【図２３】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第２実施例表示図である。
【図２４】本発明のマイクロコンデンサ式超音波トランスデューサーの製造方法の第２実施例表示図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１  基板                        １２  サポートシート
１３  振動薄膜                    １４  上電極層
１５  中空室
２１  基板
２２  支持酸化層                  ２２１  中空室
２３  振動薄膜層                  ２４  導電層
２５  孔
３１  基板                        ３２  絶縁層
３３  フレキシブル材料薄膜        ３３１  薄いブロック
３４  型
４１  基板                        ４２  サポートシート薄膜層
４２１  薄膜層凹溝                ４２２  中空室
４３  ポリマー薄膜層              ４４  導電層
４４１  上電極板                  ４４２  導電内配線
５１  型                          ５１１  表面
５１２  アレイパターン
６１  基板                        ６２  サポートシート薄膜層
６２１  薄膜層凹溝                ６２２  中空室
６３  ポリマー薄膜層              ６４  導電層
６４１  上電極板                  ６４２  導電内配線
７１  円柱状型                    ７１１  表面
７１２  アレイパターン
【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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