(57)【要約】【課題】  平面型磁気素子の反りを防止する。【解決手段】  基板と軟磁性体層の間に反り矯正層を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも軟磁性体層が設けられている平面型磁気素子において前記基板と前記軟磁性体層の間に反り矯正層が設けられていることを特徴とする平面型磁気素子。
【請求項２】
基板上に少なくとも軟磁性体層、絶縁層、平面コイルが設けられている平面型磁気素子において前記基板と前記軟磁性体層の間に反り矯正層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平面型磁気素子。
【請求項３】
前記反り矯正層が金属であることを特徴とする請求項１から２の何れかに記載の平面型磁気素子。
【請求項４】
前記軟磁性体層がメッキ層であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の平面型磁気素子。
【請求項５】
前記反り矯正層がメッキ層であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の平面型磁気素子。
【請求項６】
請求項１から５に記載の平面型磁気素子と可動部と可動部を支持する支持部とを有し、該平面型磁気素子の発生する磁場により該可動部を駆動することを特徴とするマイクロアクチュエータ。
【請求項７】
前記マイクロアクチュエータと光源を用いた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は平面型磁気素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器は年を追うごとに小型化、薄型化する傾向にある。これに伴って回路基板等上の配線も高密度化の傾向にあり、種々の方法を用いた微細配線及びその作製方法が提案されつつある。電子機器に搭載するインダクタンス部品においても小型化、薄型化が要求されている。またこのことは駆動系を有する電子機器も例外ではなく駆動部の小型化、薄型化は必須条件となりインダクタ、トランス等の磁性部品の小型化、薄型化も要求されてきている。従って、従来のフェライトコアに巻線を施した巻線方式のコイルの小型化には限界があり、その要求を満足すべく現在、平面コイルと磁性体膜を積層した平面型磁気素子が提案されている。
【０００３】
磁性体膜、絶縁層、平面コイルとを積層した平面型磁気素子の製造において絶縁層は一般的に樹脂材料を用いることが多い。製造工程において樹脂材料は耐性を向上させるため熱処理などの重合工程を経て収縮し引張り応力が発生してしまう。また軟磁性体層には一般的に鉄−ニッケル合金メッキ層や鉄−ニッケル−コバルト合金メッキ層等が用いられ、絶縁層の熱処理工程等で引張り応力が発生する。これらの応力は平面型磁気素子が形成された基板に反りを発生させる。反りの発生は基板を真空チャック方式にて固定、搬送する装置においては基板が搬送系に固定されずに落下したり、位置ずれを起こす可能性が高い。また真空チャック方式にて基板を固定し露光する装置においては、基板の固定が弱いと露光パターンのずれが生じる。さらに基板上にアライメントマークを設け、そのアライメントマーカーにあわせて露光する際、基板が反っていると設計上のアライメントマーカーの距離より小さくなってしまう。これによりコイル等を積層していく場合位置ずれが生じてしまい、平面型磁気素子が設計どおりの特性を示さなくなってしまう。また、平面型磁気素子の発生する磁場を可動部を駆動するアクチュエータに使用する場合、平面型磁気素子が反っていると可動部をコイル中心に近接させるのが困難となる。これにより磁場を効率良く可動部に印加することができなくなり高い駆動電圧が要求される。
【０００４】
平面型磁気素子の反りを回避する方法として特許文献１では製造工程において基板温度を１００℃以下に保つ製造方法が提案されている。この方法では熱工程由来の反りは回避できるが絶縁層に使用する樹脂材料に制限が加わってしまう。すなわち熱硬化によって絶縁層の耐薬品性等の耐性を上げることが困難である。
【０００５】
また特許文献２では積層した基板に対する応力の方向が逆方向の薄膜を基板裏面に設け応力による反りを回避する提案がなされている。
【特許文献１】特開平５−３６５３６号公報
【特許文献２】特開２０００−３０６７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、基板裏面に応力を緩和する場合、コイル等のデバイスが形成される面が製造装置のステージ面に接し、汚染してしまう可能性がある。さらに表面のコイル等が形成されている面に設ける磁性体膜をメッキにて形成した場合、磁性体膜によって発生する応力を緩和するには、基板裏面には厚いメッキ膜が必要となる。基板裏面に形成するメッキ膜を電気メッキにて形成するにあたっては予め基板裏面に導電層をスパッタ成膜等で形成する工程が加わってしまう。また、基板裏面に形成するメッキ膜を無電解メッキにて形成する場合、基板表面にもメッキ膜が成長してしまうため、レジスト等で基板表面をマスクする工程が加わってしまう。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、
（１）反りが小さく、
（２）製造が容易で
（３）磁束密度が大きい
平面型磁気素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成する本発明の平面型磁気素子は第１に、基板上に少なくとも軟磁性体層が設けられている平面型磁気素子において前記基板と軟磁性体層の間に反り矯正層が設けられていることを特徴とする平面型磁気素子であり第２に、基板上に少なくとも軟磁性体層、絶縁層、平面コイルが設けられている平面型磁気素子において前記基板と軟磁性体層の間に反り矯正層が設けられていることを特徴とする第１に記載の平面型磁気素子であり、第３に、前記軟磁性体層がメッキ層であることを特徴とする第１から２の何れかに記載の平面型磁気素子であり
第４に、前記反り矯正層が金属であることを特徴とする請求項１から２の何れかに記載の平面型磁気素子であり、第５に、前記反り矯正層がメッキ層であることを特徴とする第１から３の何れかに記載の平面型磁気素子であり、第６に、第１から４に記載の平面型磁気素子と可動部と可動部を支持する支持部とを有し、該平面型磁気素子の発生する磁場により該可動部を駆動することを特徴とするマイクロアクチュエータであり、第７に、前記マイクロアクチュエータと光源を用いた画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、軟磁性体層を磁束密度を収束させるのに効果的な厚さまで形成しても反りの小さい平面型磁気素子を容易に形成することができた。真空吸着固定する装置を用いても基板の反りによる基板の固定不良の発生を回避することができ、製造が容易且つ磁束密度の大きい平面型磁気素子を提供することができた。平面型磁気素子の発生する磁場により可動磁石を有する可動部を駆動するアクチュエータに使用した際、平面型磁気素子のコイル中心に可動磁石を近接させるのが可能となり磁場を効率良く可動部に印加することができ低電圧にて駆動ができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
典型的な例によって以下に説明する。
【００１１】
上記目的を達成する平面型磁気素子は図１に示すように基板（２）上に反り矯正層（３）が形成されており、該反り矯正層上に軟磁性体層（４）その上に絶縁層（５）が形成され、該絶縁層上にコイル（６）が形成されている平面型磁気素子（１）である。該反り矯正層は該軟磁性体層と反対の応力を示す。これにより該軟磁性体層から発生した応力による基板の反りは該反り矯正層の反対の応力によって緩和される。これによって十分な厚みを持った軟磁性体層を形成することが可能になりコイルから発生する磁束を収束させ磁束密度の高い平面型磁気素子を得ることができる。
【００１２】
以下の様な具体的態様が好適には採用可能である。まず基板材料としてはガラス、シリコン、石英、セラミック、樹脂、金属を用いることが可能である。基板がコイルの通電部に接することがあるのなら絶縁性表面を有する基板を用いる。反り矯正層としては軟磁性体層に対して反対の応力を示す材料なら用いることが可能である。反り矯正層としてはメッキ膜、熱酸化膜等を用いることが可能である。反り矯正層を電気メッキにて形成するのであれば予め電極層を設けておく必要がある。基板自体が電気メッキが可能なくらいの導電性を有していれば電極層を設ける必要はない。軟磁性体層として典型的な材料としては鉄−シリコン、鉄−ニッケル、マンガン−亜鉛フェライト、ニッケル−亜鉛フェライト等が挙げられる。ここで軟磁性体層を電気メッキで形成する場合、反り矯正層上に電極層を設ける。しかし、反り矯正層が電気メッキが可能なくらいの導電性を有していれば、新たに電極層を形成する工程は省けそのまま電極として利用できる。
【００１３】
次にコイルの配線材料としては比抵抗の小さい銅や金を用いることが好適ではあるが他の金属および合金を使用してもよい。コイルの配線は幅に対して高さの方が大きいほど狭ピッチでも配線断面積が大きくとれ配線抵抗を低く抑えることができる。したがってコイル配線は厚く形成する方がよいためスパッタ成膜や蒸着といった薄膜プロセスでなく、厚膜化が容易なメッキで形成するほうが好ましい。
【００１４】
磁性体膜とコイル配線間の層間絶縁層としては無機材料、有機材料のどちらでもよく磁性体膜とコイル配線間が電気的に絶縁できる材料より選択する。
【００１５】
以下、本発明の平面型磁気素子を図２の図面に示す実施例を用いて詳細に説明する。
【００１６】
（第１実施例）
図２は本発明の第１実施例となる単層のコイル（６）の配線構成からなる平面型磁気素子の側断面図である。本発明の平面型磁気素子は通電することによって磁束を発生する。磁束はコイルの中心に集中するが、よりコイルから発生した磁束を収束させるために軟磁性体膜（４）をコイル配線下に設ける。コイル（４）の配線材料は銅であり、軟磁性体膜（４）は引張り応力を示す鉄−ニッケル合金である。基板（２）はシリコンでその上に電極層を介し圧縮応力を示すスルファミンニッケルメッキ層からなる反り矯正層（３）が設けられている。軟磁性体膜（４）の引張り応力に対し、反り矯正層（３）の圧縮応力が作用し平面型磁気素子（１）の反りは緩和される。
【００１７】
次に、本実施例の平面型磁気素子の作製工程の一例を示す。
【００１８】
シリコン基板上に真空スパッタ法にてクロムとニッケルの順で電極層を成膜した。続いて圧縮応力のスルファミン酸ニッケルメッキにて反り矯正層を形成した。次にスルファミンニッケルメッキ層をそのまま電極として反り矯正層の上に電気メッキにて鉄−ニッケル合金メッキ層からなる軟磁性体層を形成した。半導体フォトリソグラフィーとエッチングで軟磁性体層、反り矯正層、電極層をパターニングしその上に半導体フォトリソグラフィーにてエポキシ樹脂からなる絶縁層を形成した。続いてスパッタ法によりチタンと銅を連続して成膜し電極層を形成した。フォトレジストを塗布しフォトリソグラフィーにてコイルおよび取り出し電極パターンの電極部を露出させた。露出した電極上に電気銅メッキを行った。フォトレジストの除去、電極層のエッチングを行いチッピングすることによって本実施例の平面型磁気素子を作製した。チッピングした平面型磁気素子の反りを測定したところ５μｍ以下だった。
【００１９】
（第２実施例）
第２実施例は、図３に示す構成であり、単層のコイル（６）の配線構成からなる平面型磁気素子の側断面図である。本発明の平面型磁気素子は通電することによって磁束を発生する。磁束はコイルの中心に集中するが、よりコイルから発生した磁束を収束させるために軟磁性体膜（４）をコイル配線下に設ける。コイル（４）の配線材料は銅であり、軟磁性体膜（４）は引張り応力を示す鉄−ニッケル−コバルト合金である。基板（２）はシリコンでその上に圧縮応力を示す熱酸化膜からなる反り矯正層（３）が設けられている。反り矯正層（３）の上にパラジウムからなる無電解メッキ核層（８）が設けられている。軟磁性体膜（４）の引張り応力に対し、反り矯正層（３）の圧縮応力が作用し平面型磁気素子（１）の反りは緩和される。第１実施例とほぼ同様な製造方法にて作製しチッピングした平面型磁気素子の反りを測定したところ５μｍ以下だった。
【００２０】
（第３実施例）
第３実施例は、図４に示す構成であり、２層の積層コイル（６）の配線構成からなる平面型磁気素子の側断面図である。本発明の平面型磁気素子は通電することによって磁束を発生する。磁束はコイルの中心に集中するが、よりコイルから発生した磁束を収束させるために軟磁性体膜（４）をコイル配線下に設ける。コイル（４）の配線材料は銅であり、絶縁層（９）のコンタクトホールで２層のコイルが接続されている。軟磁性体膜（４）は引張り応力を示す鉄−ニッケル合金である。基板（２）はシリコンでその上に圧縮応力を示すすずメッキ層からなる反り矯正層（３）が設けられている。反り矯正層（３）の上に軟磁性体膜（４）が設けられている。軟磁性体膜（４）の引張り応力に対し、反り矯正層（３）の圧縮応力が作用し平面型磁気素子（１）の反りは緩和される。第１実施例とほぼ同様な製造方法にて作製しチッピングした平面型磁気素子の反りを測定したところ５μｍ以下だった。
【００２１】
（第４実施例）
本実施例は本発明の平面型磁気素子を用いた光偏向器に係わる。可動板１０が２つの弾性支持部１１により支持基板１２にねじり回転可能に支持されている。可動板１０、弾性支持部１１、支持基板１２は、シリコン基板をエッチング加工することにより一体形成される。可動板１０上には反射膜１４が形成される。また、可動板１０の反射膜１４と反対側には可動磁石１３が接合されている。支持基板１２に対抗する位置に本発明の平面型磁気素子１を配置する。
【００２２】
次に、駆動方法を説明する。平面型磁気素子１に電流を流すことにより発生する磁場が可動磁石１３に作用し、可動板１０を偏向させる。
【００２３】
平面型磁気素子１に電流を流したところ可動部の駆動が認められ、可動板１０は回転軸を中心に偏向角は±１５°で振れた。本発明の平面型磁気素子は磁束が大きなコイル中心部にワイヤ等の突起物がないため、駆動素子を平面型磁気素子に近づけることが可能になった。これにより可動磁石１３に対してコイル中心を近づけることが可能となり、低電圧で駆動できた。
【００２４】
(第５実施例)
本実施例は本発明による第4実施例の光偏向器を用いた画像形成装置の例である。図６に本実施例の構成を示す。まず、光源変調駆動部１６から出た変調信号１７により直接変調光源１８の変調を行う。本実施例においては直接変調光源１８として赤色の半導体レーザを用いた。直接変調光源１８はまた、赤色、青色、緑色の直接変調可能な光源を用い、これらを混色光学系にて混色して用いても良い。直接変調光源１８から直接変調された出力光１９は、光偏向器２０の反射面に照射される。さらに光偏向器２０により偏向された反射光は補正光学系２１を通って画像表示体２２上に画像として表示される。補正光学系２１は共振走査による画像の歪みを補正する光学系である。
【００２５】
光偏向器２０を用いて直接変調された出力光を画像表示体２２に画像を表示する。高速走査（可動ミラー）は周波数２０ｋＨｚの共振駆動往復描画で偏向角は±１５°で、反射角にすると±３０°である。また、光偏向器２０の駆動電圧は８Ｖである。
【００２６】
本実施例により、コンパクトな構成を有し、低電圧で駆動でき、偏向角が大きく高精細な画像が得られる、画像形成装置を提供することができた。
【００２７】
（比較例）
本比較例は図７に示す構成を示し反り矯正層を設けないで作製した平面型磁気素子の断面図を示す。作製プロセス途中において基板を真空チャックにて保持する装置において基板吸着エラーが発生した。基板を真空チャックにて保持しない装置を使用することによって作製はできたがチッピングした平面型磁気素子の反りを測定したところ30μｍ以上だった。第4実施例のように本比較例で形成した平面型磁気素子を駆動素子に近づけようとしたが反りの為、コイル中心部分に対し周辺の方が反り出てしまい、コイル中心に駆動素子を近づけることが困難であった。そのため所望の偏向角まで可能ミラーを駆動させるのに必要な駆動電圧が大きくなった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の平面型磁気素子を表す上面図である。
【図２】第１実施例の平面型磁気素子を表す断面図である。
【図３】第２実施例の平面型磁気素子を表す断面図である。
【図４】第３実施例の平面型磁気素子を表す断面図である。
【図５】第４実施例の光偏向器を表す図である。
【図６】第５実施例の画像形成装置を表す図である。
【図７】比較例の平面型磁気素子を表す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  平面型磁気素子
２  基板
３  反り矯正層
４  軟磁性体膜
５  絶縁層
６  コイル
７  絶縁層
８  無電解メッキ核層
９  絶縁層
１０  可動板
１１  弾性支持部
１２  支持基板
１３  可動磁石
１４  反射膜
１５  回転軸
１６  光源変調駆動部
１７  変調信号
１８  直接変調光源
１９  直接変調した出力光
２０  光偏光器
２１  補正光学系
２２  画像表示体
【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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