(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に微細な間隙を備えた微細構造体が形成された状態とする第１工程と、
前記基板の上に前記微細構造体を埋め込むように第１樹脂層が形成された状態とする第２工程と、
前記間隙の部分の領域の前記第１樹脂層が除去された状態とする第３工程と、
前記第１樹脂層の上に転写により、前記微細構造体の領域が覆われた状態で、第２樹脂層が形成された状態とする第４工程と、
前記第２樹脂層の上に天井構造体が形成された状態とする第５工程と、
前記第１樹脂層および前記第２樹脂層が除去されて前記天井構造体が前記基板上に離間して支持され、前記天井構造体と前記基板との間に前記微細構造体が配置された状態とする第６工程と
を少なくとも備えることを特徴とする微細構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の微細構造体の製造方法において、
前記第１工程では、前記基板の上に前記微細構造体とともに支持構造体が形成された状態とし、
前記第２工程では、前記支持構造体の上面が露出する開口部を備えて前記第１樹脂層が形成された状態とし、
前記第３工程では、前記支持構造体の上面が露出する開口部を備えて前記第２樹脂層が形成された状態とし、
前記第４工程では、前記支持構造体の上に接続した状態に前記天井構造体が形成された状態とし、
前記第５工程では、前記天井構造体が、前記支持構造体で支持された状態に形成された状態とする
ことを特徴とする微細構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の微細構造体の製造方法において、
前記第１工程では、前記微細構造体を囲う枠状の前記支持構造体が形成された状態とし、
前記第４工程では、前記天井構造体は、複数の貫通孔を備えて形成された状態とし、
前記第５工程では、前記貫通孔を介して前記前記第１樹脂層および前記第２樹脂層を除去する
ことを特徴とする微細構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項２または３記載の微細構造体の製造方法において、
前記微細構造体および支持構造体は、めっきにより形成された金属より形成する
ことを特徴とする微細構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の微細構造体の製造方法において、
前記第１樹脂層は、感光性を備えた樹脂から構成され、
前記第３工程では、フォトリソグラフィー技術により前記間隙の部分の領域の前記第１樹脂層が除去された状態とする
ことを特徴とする微細構造体の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細構造体の製造方法において、
前記第２樹脂層は、ＳＴＰ法により形成することを特徴とする微細構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳなどを構成する可動部を備えた微細な構造体が封止された状態で基板の上に形成された微細構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体基板などのウエハ上で薄膜を形成して加工する半導体集積回路の製造技術を基本としたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）と呼ばれるマイクロマシンの開発が盛んに行われている。例えば、可動構造を持つＲＦ−ＭＥＭＳスイッチおよびＭＥＭＳマイクロフォンなどの研究開発が進められている。これらのＭＥＭＳでは、可動構造を備えた微細構造体が、ウエハレベルで一括に製造されている。
【０００３】
このようなＭＥＭＳに、所望の特性を維持させるためには、可動構造の周囲に外部からの異物の侵入を防ぐ保護構造と、可動構造が保護構造に接触しない中空構造が必要である。この中空構造の作製では、まず、中空構造とする領域に犠牲膜を形成し、犠牲膜の一部が外部に露出する開口部を備えた保護構造を犠牲膜の上に形成する。次に、保護構造の開口部を通して犠牲膜を除去すれば、犠牲膜が形成されていた領域に空間を備える中空構造が得られる（特許文献１参照）。
【０００４】
上述した中空構造の作製方法例について、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）の工程図を用いて簡単に説明する。図１０（ａ）〜図１０（ｄ）では、模式的に断面を示している。まず、図１０（ａ）に示すように、半導体基板５０１の上に凹部領域を形成し、プラズマＣＶＤ法などにより酸化シリコンを堆積することで絶縁膜５０３を形成する。次いで、有機樹脂を塗布して所定のアニールを行うなどにより、凹部領域を充填する犠牲層５０４が形成された状態とする。
【０００５】
次に、図１０（ｂ）に示すように、犠牲層５０４の上に、可動構造となる複数の金属構造体５０６が形成され、また、これらの金属構造体５０６の周囲を囲う支持部となる金属構造体５０７が形成された状態とする。金属構造体５０６は、数μｍ単位の間隔で密に配置され、金属構造体５０７は、数百μｍの単位の間隔で粗に配置されている。
【０００６】
次に、金属構造体５０６および金属構造体５０７を埋め込むように有機樹脂を塗布し、所定の条件で加熱処理を行い、また、フォトリソグラフィー技術により加工することで、図１０（ｃ）に示すように、金属構造体５０７は埋め込まれ、金属構造体５０７の上部は開放した状態に犠牲層５１１が形成された状態とする。
【０００７】
次に、金属構造体５０７および犠牲層５１１の上に、開口部５１６ａを備えた天井５１６が形成された状態とし、開口部５１６ａを通して酸素プラズマやオゾンを作用させることで、犠牲層５１１および犠牲層５０４を灰化処理して除去する。これらのことにより、図１０（ｄ）に示すように、天井５１６が金属構造体５０７により支持され、金属構造体５０７と天井５１６とで囲われた領域（中空構造）に、可動可能な状態の金属構造体５０６から構成された可動部が配置された状態が得られる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１９６６５４号公報
【非特許文献１】K.Machida, et al., "Novel global planerization technology dielectrics using spin on glass film transfer and hot pressing", J. Vac. Sci. Technol. B, Vol.16, No.3, pp.1093-1097, 1998.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述したように、中空構造を形成するために除去する犠牲層は、除去が容易に行えるために有機樹脂などから構成しているが、このような有機樹脂よりなる犠牲層は、一般には、回転塗布などの塗布により形成することになる。また、犠牲層とするためには数μｍから十数μｍの膜厚に形成することになるが、このような厚膜とするためには、高い粘度で用いることが一般的である。このために、微細な隙間の間には、有機樹脂が入り込みにくい状態となっている。
【００１０】
このため、有機樹脂である犠牲層５１１を形成する場合、例えば、図１１（ａ）に示すように、間隔が狭い密に配置されている金属構造体５０６の間に気泡５０９ａが形成される場合が発生する。このように気泡５０９ａが形成されると、図１１（ｂ）に示すように、加熱処理により膨張して気泡５０９ｂとなり金属構造体５０６が変形し、また破壊される場合がある。
【００１１】
また、図１１（ｃ）に示すように、犠牲層５１１としての樹脂が入り込まない隙間５０９ｃが、形成される場合も発生する。このように隙間５０９ｃが形成されると、天井５１６を形成するときに、天井５１６を構成する材料が隙間５０９ｃに入り込み、図１１（ｂ）に示すように、天井５１６が形成されるとともに、金属構造体５０６の間に異常構造体５０９ｄが形成されてしまう。このように異常構造体５０９ｄが形成されると、金属構造体５０６の可動を阻害することになる。
【００１２】
また、複数の金属構造体５０６の間隔が狭いため、例えば、間隔に対する金属構造体５０６の高さの比を大きくすると、これらの間の犠牲層５１１が除去しきれずに残り、図１１（ｅ）に示すように、有機樹脂残渣５０９ｅが形成される場合も発生する。このように有機樹脂残渣５０９ｅが形成されれば、前述同様に、金属構造体５０６の可動を阻害することになる。
【００１３】
以上に説明したように、有機樹脂の犠牲層を用いて中空構造を形成する場合、微細な間隔で配置されている複数の構造体が中空構造の内部に配置されていると、構造体を動作可能な状態に形成することが容易ではないという問題がある。
【００１４】
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、微細な間隔を有する構造体を、中空構造の部分に容易に形成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る微細構造体の製造方法は、基板の上に微細な間隙を備えた構造体が形成された状態とする第１工程と、基板の上に構造体を埋め込むように第１樹脂層が形成された状態とする第２工程と、間隙の部分の領域の第１樹脂層が除去された状態とする第３工程と、第１樹脂層の上に転写により第２樹脂層が形成された状態とする第４工程と、第２樹脂層の上に天井構造体が形成された状態とする第５工程と、第１樹脂層および第２樹脂層が除去されて天井構造体が基板上に離間して支持され、天井構造体と基板との間に構造体が配置された状態とする第６工程とを少なくとも備えるようにしたものである。第６工程で、第１樹脂層および第２樹脂層を除去するときに、構造体の間隙の部分には既に空間が形成された状態となっている。
【００１６】
上記微細構造体の製造方法において、第１工程では、基板の上に構造体とともに支持構造体が形成された状態とし、第２工程では、支持構造体の上面が露出する開口部を備えて第１樹脂層が形成された状態とし、第３工程では、支持構造体の上面が露出する開口部を備えて第２樹脂層が形成された状態とし、第４工程では、支持構造体の上に接続した状態に天井構造体が形成された状態とし、第５工程では、天井構造体が、支持構造体で支持された状態に形成された状態とする。
【００１７】
また、第１工程では、構造体を囲う枠状の支持構造体が形成された状態とし、第４工程では、天井構造体は、複数の貫通孔を備えて形成された状態とし、第５工程では、貫通孔を介して第１樹脂層および第２樹脂層を除去する。また、構造体および支持構造体は、めっきにより形成された金属より形成するとよい。また、第１樹脂層は、感光性を備えた樹脂から構成され、第３工程では、フォトリソグラフィー技術により間隙の部分の領域の第１樹脂層が除去された状態とすればよい。また、第２樹脂層は、ＳＴＰ法により形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明では、基板の上に構造体を埋め込むように第１樹脂層が形成された後、まず、間隙の部分の領域の第１樹脂層が除去された状態とし、また、第１樹脂層の上に転写により第２樹脂層が形成された状態としてから第２樹脂層の上に天井構造体が形成された状態とし、この後、第１樹脂層および第２樹脂層を除去するようにした。従って、本発明によれば、第１樹脂層および第２樹脂層を除去するときに、構造体の間隙の部分には既に空間が形成された状態となっているので、微細な間隔を有する構造体が、中空構造の部分に容易に形成できるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２１】
［実施の形態１］
始めに、本発明の実施の形態１における微細構造体の製造方法について、図１（ａ）〜図４（ｑ）を用いて説明する。なお、図１（ａ）〜図４（ｑ）は、製造方法を説明するための工程図であり、一部の図を除き、各工程における微細構造体の状態（断面）を模式的に示している。また、図１（ａ）〜図４（ｑ）では、微細構造体の最小単位の部分（素子部）となる一部領域を示しており、図示していない領域にも、同様の構成の複数の微細構造体が形成される。
【００２２】
まず、図１（ａ）に示すように、例えば所定の導電形とされた単結晶シリコンからなる基板１０１の上に、凹部１０２が形成された状態とする。公知のフォトリソグラフィー技術により凹部１０２となる領域に開口部を備えるレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしたよく知られたウエットエッチングにより基板１０１の表面をエッチングすることで、深さ３μｍ程度の凹部１０２が形成された状態とすることができる。
【００２３】
また、凹部１０２が形成された基板１０１の表面に、例えばシリコン酸化膜からなる絶縁層１０３が形成された状態とする。例えば、公知のプラズマＣＶＤ法により、酸化シリコンを厚さ１μｍ程度堆積することで、絶縁層１０３が形成できる。なお、基板１０１は、複数のトランジスタ，抵抗，容量，配線などから構成された半導体集積回路を備えていてもよく、例えば、集積回路の配線と電気的に接続するためのコンタクトホールなどが、絶縁層１０３の所定の箇所に形成されていてもよい。
【００２４】
次に、絶縁層１０３上の凹部１０２が充填された状態となるように、図１（ｂ）に示すように、有機樹脂層１０４が形成された状態とする。例えば、ポジ型の感光性を有するポリイミドから構成された有機樹脂を塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜の凹部１０２以外の領域に紫外線を照射（露光）して現像し、凹部１０２以外の領域の塗布膜を除去することで、凹部１０２に充填する樹脂の層を形成することができる。この後、３１０℃／３０分の加熱条件で加熱して硬化することで、有機樹脂層１０４が形成された状態とする。
【００２５】
次に、図１（ｃ）に示すように、有機樹脂層１０４および絶縁層１０３の上に、第１シード層１０５が形成された状態とする。第１シード層１０５は、例えば、スパッタ法や蒸着法などにより、まずチタンを堆積し、この上に金を堆積することで形成すればよい。チタンの膜厚は０．１μｍ程度とし、金の膜厚は０．１μｍ程度とすればよい。
【００２６】
次に、図１（ｄ）に示すように、第１シード層１０５の上に、中空構造を形成するための支持枠（支持構造体）の一部となる第１金属パターン１０７ａ，微細構造体となる第２金属パターン１０６ａ，微細構造体を支持するための支持部となる第３金属パターン１１０ａが形成された状態とする。これら金属パターンの形成について簡単に説明すると、まず、第１シード層１０５の上に感光性レジスト材料を塗布して感光性レジスト膜が形成された状態とし、所望のパターンを備えるマスクを用いて露光することにより、所望箇所に開口部を備えたレジストパターンが形成された状態とする。感光性レジスト（レジストパターン）の膜厚は、１５μｍ程度とすればよい。
【００２７】
次に、このレジストパターンの開口部に露出する第１シード層１０５の上に、めっき法（電解めっき法）により金のパターンが形成された状態とし、この後、レジストパターンが除去された状態とする。めっき膜は、膜厚１０μｍ程度に形成すればよい。これらのことにより、第１シード層１０５の上に、第１金属パターン１０７ａ，第２金属パターン１０６ａ，および第３金属パターン１１０ａが形成された状態が得られる。
【００２８】
次に、第１金属パターン１０３ａ，第２金属パターン１０３ｂ，および第３金属パターン１０３ｃをマスクとして第１シード層１０５をエッチング除去し、第１シード層１０５が第１金属パターン１０３ａ，第２金属パターン１０３ｂ，および第３金属パターン１０３ｃに対応して各々電気的に分離した状態とする。例えば、第１シード層１０５の上層にある金は、王水を用いてエッチングすればよい。また、ヨウ素、ヨウ化アンモニウム、水、エタノールからなるエッチング液によるウエットエッチングでもよい。このエッチングにより露出した第１シード層１０５の下層のチタンは、フッ化水素水溶液によりウエットエッチングすればよい。
【００２９】
以上のことにより、図１（ｆ）および図１（ｅ）に示すように、中空構造を形成するための支持枠１０７，微細構造体１０６，微細構造体１０６を支持するための支持部１１０が形成された状態とする。図１（ｅ）は平面図であり、このｆｆ線の断面が、図１（ｆ）に示されている。微細構造体１０６は、平面視幅３μｍ程度に形成され、また、間隙１０８の寸法が３μｍ程度に形成されたいわゆるライン＆スペースパターンである。また、微細構造体１０６は、高さ１０μｍ程度に形成される。なお、微細構造体１０６は、高さ１０〜２０μｍ、幅および間隔が３〜５μｍ程度のライン＆スペースパターンであればよい。なお、微細構造体１０６は、梁１０９により支持部１１０に接続されている。また、支持部１１０は、平面視矩形の枠状に形成され、内部が５００μｍ×８００μｍの領域を備え、幅１００μｍ程度とされている。支持部１１０の内側側面は、例えば、支持部１１０と５０〜１００μｍ程度離間している。
【００３０】
次に、分離して形成した微細構造体１０６，支持枠１０７，梁１０９，および支持部１１０などを覆うように、絶縁層１０３の上に感光性樹脂層が形成された状態とする。感光性樹脂層は、例えば、ポリアミド，ポリアミド酸，ポリベンゾオキサゾール（もしくはこの前駆体）などのベース樹脂にポジ型感光剤を付加したものを用いればよい。また、感光性樹脂層は、これら材料を回転塗布することで形成することができる。ポリベンゾオキサゾールをベース樹脂とするポジ型の感光性を有する樹脂としては、例えば、住友ベークライト株式会社製の「ＣＲＣ８３００」がある。
【００３１】
次に、支持枠１０７の上部および微細構造体１０６の領域の感光性樹脂層を除去し、図１（ｇ）に示すように、支持枠１０７の上面が露出し、かつ微細構造体１０６の領域が除去された犠牲層（第１樹脂層）１１１が、絶縁層１０３の上に形成された状態とする。微細構造体１０６の、少なくとも間隙１０８の部分の領域の感光性樹脂層を除去すればよい。感光性を有する感光性樹脂層を公知のリソグラフィー技術によりパターニングすることで、微細構造体１０６の領域を除去し、かつ支持枠１０７の上面を露出した状態とすることができる。感光性樹脂層をパターニングする際には、前処理として１２０℃のプリベークを１分程度行う。また、パターニングした後には、３１０℃程度の加熱処理を３０分間程度行い、樹脂の膜が熱硬化された状態とする。
【００３２】
ここで、犠牲層１１１は、例えば、図２（ｈ）の平面図に示すグレーの部分に形成されるようにすればよい。このように、微細構造体１０６の領域はパターニングにより除去して犠牲層１１１を形成すれば、樹脂を塗布して樹脂層を形成するときに微細構造体１０６の間に気泡などの不良が形成されていても、犠牲層１１１が形成された段階では除去されることになる。このため、後続の工程での従来のような問題が、発生しない状態とすることができる。また、上述したパターニングでは、樹脂を熱硬化する前に現像処理により除去しているので、微細構造体１０６の間隔が狭くても、これらの間の樹脂をより容易に除去することができる。
【００３３】
次に、公知のＳＴＰ法（非特許文献１参照）により、図２（ｉ）に示すように、支持枠１０７および犠牲層１１１の上に、微細構造体１０６の領域が覆われた状態で、感光性樹脂層（第２樹脂層）１１２が形成された状態とする。このＳＴＰ法による感光性樹脂層１１２の形成について簡単に説明すると、まず、感光性有機樹脂材料からなる膜厚５μｍ程度の感光性樹脂膜が予め塗布形成されているシートフィルムを用意する。次に、シートフィルムの感光性樹脂膜形成面を、支持枠１０７および犠牲層１１１の上面に熱圧着する。熱圧着は、例えば、２０Ｐａ程度に減圧された処理室内で、温度条件１２０℃とし、直径６インチの円形範囲に１０ｋｇｆの荷重を１分間程度加えることで行えばよい。次いで、シートフィルムを感光性樹脂膜から剥離し、感光性樹脂膜に１００℃・１時間程度の熱処理を加える。このことにより、感光性樹脂層１１２が、支持枠１０７および犠牲層１１１の上に貼り付けられた状態が得られる。
【００３４】
このように膜を形成するＳＴＰ法では、塗布法と異なり、犠牲層１１１が形成されていない微細構造体１０６の領域に樹脂が流れ込むことなく、微細構造体１０６の領域において空間が形成されている状態を維持して感光性樹脂層１１２が形成できる。また、上述したように、減圧環境で感光性樹脂層１１２を貼り合わせれば、微細構造体１０６における空間内では、形成された感光性樹脂層１１２により封止される気体分子が少なく、この後に続く他の工程における加熱によっても、封止された空間が膨張して問題を起こすことが抑制される。
【００３５】
以上のようにＳＴＰ法により感光性樹脂層１１２が転写された後、よく知られたフォトリソグラフィー技術により感光性樹脂層１１２をパターニングし、図２（ｊ）に示すように、支持枠１０７の上面が露出する開口部１１３が形成された状態とする。また、開口部１１３が形成された感光性樹脂層１１２は、３１０℃／３０分の条件で加熱して硬化した状態とする。
【００３６】
次に、図２（ｋ）に示すように、開口部１１３内の支持部１１０の上を含む感光性樹脂層１１２の上に、第２シード層１１４が形成された状態とする。第２シード層１１４は、第１シード層１０５と同様であり、例えば、スパッタ法や蒸着法などにより、まずチタンを堆積し、この上に金を堆積することで形成すればよい。チタンの膜厚は０．１μｍ程度とし、金の膜厚は０．１μｍ程度とすればよい。
【００３７】
次に、図２（ｌ）に示すように、支持枠１０７の内側の領域の第２シード層１１４の上に、複数のレジストパターン１１５が形成され、レジストパターン１１５以外の領域は、第２シード層１１４の上面が露出している状態とする。レジストパターン１１５は、公知のフォトリソグラフィー技術により形成すればよい。
【００３８】
次に、図３（ｍ）に示すように、露出している第２シード層１１４の上に天井構造体１１６が形成された状態とする。例えば、電解めっき法により金の膜を形成することで、金のめっき膜からなる天井構造体１１６を形成すればよい。この後、例えば、酸素プラズマを用いた灰化処理によりレジストパターン１１５を除去することで、図３（ｎ）に示すように、複数の開口部１１６ａを備える天井構造体１１６が形成された状態となる。
【００３９】
引き続いて、天井構造体１１６をマスクパターンとして第２シード層１１４をエッチング除去する。このエッチングは、前述した第１シード層１０５の場合と同様であり、例えば、上層にある金は、王水を用いてエッチングすればよい。また、ヨウ素、ヨウ化アンモニウム、水、エタノールからなるエッチング液によるウエットエッチングでもよい。このエッチングにより露出した下層のチタンは、フッ化水素水溶液によりウエットエッチングすればよい。このエッチングにより、開口部１１６ａが貫通してこの底部に感光性樹脂層１１２が露出した状態となる。
【００４０】
次に、酸素プラズマやオゾンなどの活性な酸素を、開口部１１６ａを通して感光性樹脂層１１２，犠牲層１１１，および有機樹脂層１０４に作用させてこれらを灰化処理することで除去し、図３（ｏ）に示すように、支持枠１０７に囲われた領域の天井構造体１１６の下に、空間（中空構造）が形成された状態とする。言い換えると、絶縁層１０３とは離間して配置された天井構造体１１６が、支持枠１０７の上に支持され形成された状態となる。上述した感光性樹脂層１１２および犠牲層１１１の除去では、微細構造体１０６における微細な間隙１０８には、除去対象の樹脂が存在していないので、従来の技術で問題となったような、間隙１０８における樹脂残りは発生しない。
【００４１】
また、樹脂残りなどがなく間隙１０８が正常に存在する状態で微細構造体１０６が形成されるので、微細構造体１０６の動作が、何ら妨げられることがない。例えば、微細構造体１０６は、図３（ｐ）の平面図に示すように、凹部１０２の上で、図中に付した矢視線の方向に動作するが、間隙１０８に樹脂残りなどがないので、この動きが妨げられることがない。なお、このようにして中空構造を形成した後、図４（ｑ）に示すように、開口部１１６ａを塞ぐように封止膜１１８を天井構造体１１６の上に形成してもよい。例えば、ＳＴＰ法により有機樹脂の膜を転写することで、封止膜１１８が形成された状態とすればよい。また、ＣＶＤ法などの堆積法で封止膜を形成してもよい。
【００４２】
なお、上述では、天井構造体１１６に開口部１１６ａを形成し、開口部１１６ａを介して犠牲層１１１を除去したが、これに限るものではない。例えば、天井構造体１１６が、支持枠１０７ではなく、部分的に形成された支持柱で支持されていれば、側方に開口部が存在していることになり、ここより犠牲層１１１の除去が可能となる。
【００４３】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２における微細構造体の製造方法について、図５（ａ）〜図５（ｃ）を用いて説明する。なお、図５（ａ）〜図５（ｃ）は、製造方法を説明するための工程図であり、各工程における微細構造体の状態（断面）を模式的に示している。また、図５（ａ）〜図５（ｃ）では、微細構造体の最小単位の部分（素子部）となる一部領域を示しており、図示していない領域にも、同様の構成の複数の微細構造体が形成される。
【００４４】
まず、図５（ａ）に示すように、例えば所定の導電形とされた単結晶シリコンからなる基板２０１の上に、例えばシリコン酸化膜からなる絶縁層２０２が形成された状態とする。例えば、公知のプラズマＣＶＤ法により、酸化シリコンを厚さ１μｍ程度堆積することで、絶縁層２０２が形成できる。なお、基板２０１は、複数のトランジスタ，抵抗，容量，配線などから構成された半導体集積回路を備えていてもよく、例えば、集積回路の配線と電気的に接続するためのコンタクトホールなどが、絶縁層２０２の所定の箇所に形成されていてもよい。
【００４５】
次に、絶縁層２０２の上にシード層２０３を形成し、公知のフォトリソグラフィー技術により所定のレジストパターンを形成した後、レジストパターンの開口部に露出したシード層２０３の上に、電解めっき法により厚さ３μｍ程度の金をめっきすることで、金属構造体２０４および金属構造体２０９が形成された状態とする。この後、前述したように、形成した金属構造体２０４および金属構造体２０９をマスクとしてシード層２０３を除去する。ここで、金属構造体２０４の上には、支持枠が形成され、金属構造体２０９の上には、微細構造体を支持するための支持部が形成される。
【００４６】
次に、金属構造体２０４および金属構造体２０９の間を充填するように、絶縁層２０２の上に樹脂層２０５が形成された状態とする。例えば、ポジ型の感光性を有する有機樹脂を塗布し、所定のパターン像の露光および現像により、金属構造体２０４および金属構造体２０９の上部に開口が形成された状態とし、この後、３１０℃／３０分の条件で加熱して硬化することで、樹脂層２０５が形成可能である。
【００４７】
以上のようにして、絶縁層２０２の上に、金属構造体２０４，金属構造体２０９，およびこれらを平坦化するように樹脂層２０５を形成した上に、前述した実施の形態１と同様に、まず、支持枠２０７，微細構造体２０６，微細構造体２０６を支持するための支持部２１０が、犠牲層とともに形成された状態とし、微細構造体２０６の部分の犠牲層は、除去した状態とする。
【００４８】
次に、これらの上に、ＳＴＰ法により樹脂の膜が形成された状態とし、この上に開口部２１６ａを備えた天井構造体２１６が形成された状態とし、この後、犠牲層およびＳＴＰ法により形成した樹脂層などを除去する。これらの結果、天井構造体２１６が、支持枠２０７の上に支持されて形成され、支持枠２０７に囲われた領域の天井構造体２１６の下の空間に、微細構造体２０６が支持部１１０に可動可能に支持された状態に形成されるようになる。本実施の形態２では、金属構造体２０４および金属構造体２０９の上に、支持枠２０７および支持部２１０を形成することで、絶縁層２０２の上に離間して微細構造体２０６が形成された状態とし、前述した実施の形態１と同様に、微細構造体２０６が可動可能な状態としている。
【００４９】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３における微細構造体の製造方法について、図６（ａ）〜図７（ｆ）を用いて説明する。なお、図６（ｂ）〜図６（ｄ）および図７（ｆ）は、製造方法を説明するための工程図であり、各工程における微細構造体の状態（断面）を模式的に示している。また、図６（ａ）〜図７（ｆ）では、微細構造体の最小単位の部分（素子部）となる一部領域を示しており、図示していない領域にも、同様の構成の複数の微細構造体が形成される。
【００５０】
本実施の形態３では、図６（ａ）の平面図に示すように、複数に分離した微細構造体３０６および微細構造体３１６を備える場合について説明する。他の構成は、前述した実施の形態１と同様である。
【００５１】
まず、前述した実施の形態１において説明したように、例えば所定の導電形とされた単結晶シリコンからなる基板１０１の上に、凹部１０２が形成された状態とする。また、凹部１０２が形成された基板１０１の表面に、例えばシリコン酸化膜からなる絶縁層１０３が形成された状態とする。次に、有機樹脂層１０４が形成された状態とする。
【００５２】
次に、有機樹脂層１０４および絶縁層１０３の上に、第１シード層１０５が形成された状態とし、また、第１シード層１０５を用いた電解めっき法などにより、支持枠１０７，微細構造体３０６，微細構造体３１６，支持部１１０が形成された状態とする。次に、微細構造体３０６，微細構造体３１６，支持枠１０７，および支持部１１０などを覆うように、絶縁層１０３の上に感光性樹脂層が形成された状態とする。次に、支持枠１０７の上部および微細構造体３０６，微細構造体３１６の領域の感光性樹脂層を除去し、支持枠１０７の上面が露出し、かつ微細構造体３０６，微細構造体３１６の領域が除去された犠牲層１１１が、絶縁層１０３の上に形成された状態とする。
【００５３】
次に、本実施の形態３では、図６（ｂ）に示すように、ＳＴＰ法により、支持枠１０７および犠牲層１１１の上に、微細構造体３０６，微細構造体３１６の領域が覆われた状態で、絶縁膜３１２が形成された状態とする。例えば、膜厚５μｍ程度のＳＯＧ（Spin-On-Glass）膜が予め塗布形成されているシートフィルムを用意する。次に、シートフィルムのＳＯＧ膜形成面を、支持枠１０７および犠牲層１１１の上面に熱圧着する。この熱圧着により、微細構造体３０６および微細構造体３１６の上面にも、ＳＯＧ膜が接する。この後、シートフィルムを剥離し、支持枠１０７および犠牲層１１１の上に形成されたＳＯＧ膜を２００℃・３０分程度の条件で加熱して硬化させ、絶縁膜３１２が形成された状態とする。
【００５４】
次に、図６（ｃ）に示すように、微細構造体３０６および微細構造体３１６に渡る領域の絶縁膜３１２の上に、公知のフォトリソグラフィー技術により、レジストパターン３０９が形成された状態とする。次に、レジストパターン３０９をマスクとした選択的なドライエッチングにより絶縁膜３１２をエッチングすることでパターニングし、この後、レジストパターン３０９を除去する。このことにより、図６（ｄ）および図６（ｅ）に示すように、微細構造体３０６および微細構造体３１６を連結する連結部３１２ａが形成された状態が得られる。
【００５５】
以上のようにして連結部３１２ａを形成した後、前述した実施の形態１と同様に、まず、支持枠１０７，犠牲層１１１，および連結部３１２ａの上に、ＳＴＰ法により感光性樹脂層が形成された状態とし、支持枠１０７の上が開口する開口部を形成し、この開口部内の支持部１１０の上を含む感光性樹脂層の上に、第２シード層１１４が形成された状態とし、第２シード層１１４の上に天井構造体１１６が形成された状態とし、天井構造体１１６をマスクパターンとして第２シード層１１４をエッチング除去して開口部１１６ａが貫通した状態とする。
【００５６】
次に、酸素プラズマやオゾンなどの活性な酸素を、開口部１１６ａを通して犠牲層１１１，および凹部１０２を充填している有機樹脂層に作用させてこれらを灰化処理することで除去し、図７（ｆ）に示すように、支持枠１０７に囲われた領域の天井構造体１１６の下に、空間（中空構造）が形成された状態とする。言い換えると、絶縁層１０３とは離間して配置された天井構造体１１６が、支持枠１０７の上に支持され形成された状態となる。上述した感光性樹脂層１１２および犠牲層１１１の除去では、微細構造体１０６における微細な間隙１０８には、除去対象の樹脂が存在していないので、従来の技術で問題となったような、間隙１０８における樹脂残りは発生しない。
【００５７】
また、樹脂残りなどがなく間隙１０８が正常に存在する状態で微細構造体１０６が形成されるので、微細構造体１０６の動作が、何ら妨げられることがない。例えば、微細構造体１０６は、図３（ｐ）の平面図に示すように、凹部１０２の上で、図中に付した矢視線の方向に動作するが、間隙１０８に樹脂残りなどがないので、この動きが妨げられることがない。
【００５８】
また、連結部３１２ａは、灰化処理では除去されず、微細構造体３０６および微細構造体３１６は連結された状態が保持される。本実施の形態では、微細構造体３０６および微細構造体３１６が絶縁材料からなる連結部３１２ａで連結されるので、同時に動作する微細構造体３０６および微細構造体３１６が、電気的には分離された状態が得られる。
【００５９】
上述したように、実施の形態１〜３によれば、微細な間隙を備えた微細構造体が、間隙に犠牲層が残ることを原因としてこの可動が制限されることなく、安定して中空構造の内部に収容された状態で、容易に形成できるようになる。
【００６０】
また、動作する微細構造体に限らず、例えばインダクタなどの微細な間隙を備えた固定された構造体であっても、上述同様に、本発明を適用可能である。例えば、インダクタの場合、この間隙に犠牲層が部分的に残存すれば、設計した容量の値などが得られないことになり問題となる。これに対し、上述したように本発明の製造方法を適用することで、間隙内に犠牲層が残ることなどの問題を発生することなく、安定して中空構造の内部に収容された状態で、容易に形成できるようになる。
【００６１】
また、上述では、犠牲層とする樹脂層の、微細構造体の間隙の部分の領域を除去するために、感光性を有する感光性樹脂層を用いるようにしたが、これに限るものではない。例えば、微細構造体１０６を埋め込むように樹脂層を形成し、この樹脂層の上に、微細構造体の間隙の部分の領域が開口するレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして樹脂層を選択的にエッチングすることで、微細構造体の間隙の部分の領域の樹脂層を除去してもよい。この場合、微細構造体の間隙の部分の領域の樹脂層を除去した後、上記レジストパターンは除去しておく。
【００６２】
なお、上述では、シリコンなどの半導体からなる基板を用いるようにしたが、これに限るものではなく、石英やガラスなどの基板を用いてもよい。
【００６３】
［実施の形態４］
次に、実施の形態４について説明する。まず、図８（ａ）の斜視図および図８（ｂ）の断面図に示すように、基板４０１に開口部４０２を形成し、また、開口部４０２より等方的に基板４０１をエッチングすることなどにより、基板４０１の内部に、空間４０３が形成された状態とし、この空間４０３の上に、可動構造４０４が形成された状態とする。
【００６４】
次に、図８（ｃ）に示すように、開口部４０２は塞いで所定の領域に開口部を備える犠牲層４０５が、基板４０１の上に形成された状態とする。例えば、ＳＴＰ法により感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層を公知のフォトリソグラフィー技術でパターニングすることで、犠牲層４０５が形成された状態とすればよい。ＳＴＰ法によれば、開口部４０２を有する基板４０１の上であっても、開口部４０２および空間４０３の内部に樹脂材料などを進入させることなく、感光性樹脂層を形成することができる。
【００６５】
次に、図８（ｄ）に示すように、犠牲層４０５の上に、複数の開口部４０８を備える保護構造体４０６が形成された状態とする。この後、保護構造体４０６の開口部４０８を介して犠牲層４０５を除去することで、図９（ｅ）および図９（ｆ）に示すように、基板４０１の上に可動構造４０４が形成され、また、可動構造４０４が、保護構造体４０６に覆われて保護された状態が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１における微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。
【図２】本発明の実施の形態１における微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。
【図３】本発明の実施の形態１における微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。
【図４】本発明の実施の形態１における微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。
【図５】本発明の実施の形態２における微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。
【図６】本発明の実施の形態３における微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。
【図７】本発明の実施の形態３における微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。
【図８】本発明の実施の形態４における微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。
【図９】本発明の実施の形態４における微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。
【図１０】従来よりある微細構造体の製造方法を説明するための工程図である。
【図１１】従来よりある微細構造体の製造方法における問題を説明するための工程図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０１…基板、１０２…凹部、１０３…絶縁層、１０４…有機樹脂層、１０５…第１シード層、１０６…微細構造体、１０６ａ…第２金属パターン、１０７…支持枠、１０７ａ…第１金属パターン、１０８…間隙、１０９…梁、１１０…支持部、１１０ａ…第３金属パターン、１１１…犠牲層、１１２…感光性樹脂層、１１３…開口部、１１４…第２シード層、１１５…レジストパターン、１１６…天井構造体、１１６ａ…開口部、１１８…封止膜。
【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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