(57)【要約】【課題】メディアステージを備えるマイクロアクチュエータの製造方法を提供する。【解決手段】メディア搭載面を有するメディアステージ及びメディアステージを駆動するコイルを、メディア搭載面の底面に備えるマイクロアクチュエータの製造方法であって、（ａ）第１基板上に所定深さと面積の溝を形成する段階と、（ｂ）第２基板上にコイルを形成する段階と、（ｃ）第２基板のコイルが形成された面と第１基板の溝が形成された面とをボンディングする段階と、（ｄ）第２基板における第１基板とボンディングされた面の裏面をメディア搭載面として加工する段階と、を含むことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。【選択図】図７Ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メディア搭載面を有するメディアステージ及び前記メディアステージを駆動するコイルを、前記メディア搭載面の底面に備えるマイクロアクチュエータの製造方法において、
（ａ）第１基板上に溝を形成する段階と、
（ｂ）第２基板上にコイルを形成する段階と、
（ｃ）前記第２基板のコイルが形成された面と前記第１基板の溝が形成された面とをボンディングする段階と、
（ｄ）前記第２基板における前記第１基板とボンディングされた面の裏面をメディア搭載面として加工する段階と、を含むことを特徴とするマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項２】
前記（ａ）段階の前記第１基板は、ガラス基板であり、
前記（ｂ）段階の前記第２基板は、シリコン基板であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項３】
前記（ｃ）段階のボンディングは、陽極ボンディングであることを特徴とする請求項２に記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記（ｂ）段階は、
前記第２基板にＩＣＰ−ＲＩＥ法でトレンチを形成した後、熱酸化工程により前記基板及び前記トレンチ内部にパッシベーション層を覆う段階と、
前記トレンチを金属物質で充填する段階と、
前記トレンチ上部に露出された金属を研磨により除去する段階と、からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか一項に記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項５】
前記トレンチを金属物質で充填する段階は、電気メッキ法によることを特徴とする請求項４に記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項６】
前記（ａ）段階は、前記第１基板上に第１電極部を形成する段階をさらに含み、
前記（ｂ）段階は、前記第２基板上に第２電極部を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項７】
前記（ｃ）段階は、前記第１電極部と前記第２電極部とが接触して前記コイルに電流を印加する電極パッドを形成するようにボンディングすることを特徴とする請求項６に記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項８】
前記（ｄ）段階は、
前記第２基板における前記第１基板にボンディングされた面の裏面を前記第２基板に形成されたコイルが露出されない範囲内の深さに全面エッチングする段階を含むことを特徴とする請求項７に記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項９】
前記（ｂ）段階の前記第２基板は、内部に酸化層を備えたＳＯＩ基板であることを特徴とする請求項７に記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
前記（ｄ）段階は、
前記第２基板における前記第１基板にボンディングされた面の裏面を前記酸化層が表れるように全面エッチングする段階、及び、前記酸化層を全面エッチングする段階を含むことを特徴とする請求項９に記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項１１】
前記（ｄ）段階は、
前記電極パッドが露出されるようにエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項８に記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項１２】
前記（ｄ）段階は、
前記電極パッドが露出されるようにエッチングする段階と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＰＭ技術を応用したデータ保存システムに使われる電磁気駆動方式のマイクロアクチュエータの製造方法に係り、さらに詳細には、メディアステージの面積効率を改善して情報保存容量の増大を可能にするマイクロアクチュエータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ＳＰＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｐｒｏｂｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）技術を応用したデータ保存システムは、記録媒体であるメディア、これをステージ上に装着してｘ、ｙ方向に駆動する駆動部、メディアに／から情報を記録／再生する探針（ｔｉｐ）を有する一つ以上のプローブ、及びこのような情報信号を処理する信号処理部から構成される。
【０００３】
ｘ、ｙ方向などの２軸以上の駆動のための方法として、駆動部電極と固定部電極との静電気力を利用する静電駆動方式と、メディアステージに搭載されたメディアを動かすためのコイルとその上下に永久磁石とを備えてローレンツ力を利用する電磁気駆動方式とがある。
【０００４】
従来技術による静電駆動方式のマイクロ駆動機の場合、メディアが置かれるステージと駆動部とが同じ平面に形成されるため、マイクロ駆動機全体に対するステージ使用領域の非効率性という問題があり、したがって、ステージ面積が狭くて情報保存容量が少ないという問題がある。
【０００５】
電磁気駆動方式の場合にも、コイルがｘ、ｙ方向に動くメディアステージ上に形成され、コイルが露出されていない平坦な部分にのみメディアが搭載されうるので、ステージの全体サイズに比べて使用領域が狭く、面積効率が低下するという問題がある。また、このような電磁気型の装置は、一般的に大きい変位を有する一方、そのための高い電流が要求されるため、電力損失が大きいという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記問題点を勘案して案出されたものであって、面積効率を高め、電力損失を減少させうる構造のマイクロアクチュエータの製造方法を提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための本発明によるマイクロアクチュエータの製造方法は、メディア搭載面を有するメディアステージ及び前記メディアステージを駆動するコイルを前記メディア搭載面の底面に備えるマイクロアクチュエータの製造方法であって、（ａ）第１基板上に所定深さと面積の溝を形成する段階と、（ｂ）第２基板上にコイルを形成する段階と、（ｃ）前記第２基板のコイルが形成された面と前記第１基板の溝が形成された面とをボンディングする段階と、（ｄ）前記第２基板における前記第１基板とボンディングされた面の裏面を前記メディア搭載面として加工する段階と、を含んで、前記コイルを前記メディアステージの底面に形成させることを特徴とする。
【０００８】
また、前記目的を達成するための本発明の望ましい実施の形態によるマイクロアクチュエータの製造方法は、メディア搭載面を有するメディアステージ及び前記メディアステージを駆動するコイルを、前記メディア搭載面の底面に備えるマイクロアクチュエータの製造方法であって、（ａ）ガラス基板上に所定深さと面積の溝をエッチングによって形成し、第１電極部を形成する段階と、（ｂ）シリコン基板上に前記コイルを形成し、前記コイルに電流を印加する第２電極部を形成する段階と、（ｃ）前記ガラス基板の溝が形成された面と前記シリコン基板のコイルが形成された面とを、前記第１電極部と前記第２電極部とが接触して前記コイルに電流を印加する電極パッドを形成するように陽極ボンディングする段階と、（ｄ）前記シリコン基板における前記ガラス基板とボンディングされた面の裏面を前記メディア搭載面として加工するに当って、前記コイルが露出されない範囲内の深さに全面エッチングする段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるマイクロアクチュエータ製造方法により、メディアステージを駆動するコイルがメディアステージの底面に形成される製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の製造方法は、コイルが形成されたシリコン基板の前面を溝が形成されたガラス基板の前面にボンディングした後、シリコン基板の裏面をメディア搭載面として加工することを特徴とする。このような製造方法は、次のような長所がある。
【００１１】
第一に、メディアステージ上面にコイルが露出されなくて、メディアステージの面積全体がメディア搭載面として機能するようになる。したがって、面積効率が向上し、情報保存容量の増大を可能とする。
【００１２】
第二に、全面エッチング工程によりシリコン基板をコイルが露出されない範囲内で最大限にエッチングできる。これにより、メディアステージの厚さを最小化できて電力消耗を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１４】
図１及び図２Ａは、それぞれ本発明により製造されるマイクロアクチュエータの概略的な斜視図及び平面図である。図面を参照すれば、マイクロアクチュエータ１１は、カンチレバー１３、情報保存用メディア１７、メディア１７が搭載されるメディアステージ１４、前記メディアステージ１４を支持するステージベース３８、上下４対の永久磁石２３、２６、該永久磁石２３、２６の閉ループを構成するためのヨーク２９、メディアステージ１４の回転防止用のスチフナ（ｓｔｉｆｆｅｎｅｒ）３２、及び弾性ビーム３５を備える。メディアステージ１４を駆動するためのコイルは、メディアステージ１４の底面に形成されているため、図１には示していない。
【００１５】
メディアステージ１４の４角の部分に複数の弾性ビーム３５が位置し、メディアステージ１４は、後述する駆動原理によりｘ、ｙ方向に移動する。前記弾性ビーム３５は、ｘ方向移動の弾力を支持するｘ−弾性ビーム３５ｘ及びｙ方向移動の弾力を支持するｙ−弾性ビーム３５ｙからなり、メディアステージ１４の移動によって適宜に弾性変形される。
【００１６】
メディアステージ１４の周囲には、スチフナ３２が設けられている。前記スチフナ３２は、前記メディアステージ１４の各辺に平行に一定間隔をおいて位置し、各スチフナ３２の端部は、メディアステージ１４の４角に位置するｘ−弾性ビーム３５ｘ及びｙ−弾性ビーム３５ｙの連結部分に連結されており、メディアステージ１４がｘ方向及びｙ方向以外の方向に回転することを防止する
【００１７】
メディア１７は、シリコンからなるメディアステージ１４に搭載され、メディアステージ１４は、溝が形成されたガラス基板からなるステージベース３８にその底面が接触する支持ビーム４１によってステージベース３８から浮上した状態に支持される。
【００１８】
図２Ｂは、図１のメディアステージの底面図である。図面を参照すれば、コイル２０は、ステージベース３８と対向するメディアステージ１４の底面の４辺側に形成されている。前記コイル２０に電流を印加するための電極パッド４４は、前記コイル２０からメディアステージ１４と接触したステージベース３８上の４角側に連結されて各２つずつ形成されている。
【００１９】
コイル２０が前記構造によってメディアステージ１４上面に露出されないので、メディア１７が搭載されうるメディアステージ１４の面積がメディアステージ１４の全領域に拡大する。
【００２０】
図３及び図４は、図１に示すマイクロアクチュエータの概略的な断面図及びメディアステージの駆動原理を説明する概略図である。図面を参照すれば、永久磁石２３、２６は、巻かれたコイル２０の半分にのみ磁場がかかるように配置される。コイル２０に電流ｉを流すと、メディアステージ１４の厚さ方向にかかる磁場Ｂによって電流と磁場とに垂直な方向にローレンツ力Ｆが発生する。この力によって、メディア１７が搭載されているメディアステージ１４がｘ、ｙ方向に動く。このとき、互いに対向する他のコイル２０にも電流を同時に流す場合、２倍の駆動力で駆動させることが可能であり、そうでない場合には、相手側コイル２０では、ステージ駆動時に発生する誘導起電力を利用して駆動を検出することも可能となる。
【００２１】
以下、図面を参照して前記した構造のマイクロアクチュエータの製造方法を説明する。
【００２２】
図５Ａ〜図５Ｃは、ステージベースを形成する過程を示す図面である。図５Ａに示すように、まず、ガラス基板５０上に第１電極部５２を形成し、溝エッチングマスク５６をパターニングする。この時、第１電極部５２や溝エッチングマスク５６の材質としては共にＣｒ／Ａｕを使用できる。
【００２３】
次に、図５Ｂに示すように、ガラス基板５０を所定深さまでエッチングして溝５４を形成する。このとき、エッチング液としては３：１比率のＨＦを使用できる。
【００２４】
図５Ｃに示すように、溝エッチングマスク５６を除去すれば、第１電極部５２と所定深さと面積の溝５４が形成されたステージベースが完成する。
【００２５】
図６Ａ〜図６Ｇは、シリコン基板６０上にコイル６２と第２電極部６４とを形成する工程である。
【００２６】
シリコン基板６０として、ハンドルウェーハ６３、酸化層６６、及び素子層６７から構成されるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が使われることができる。
【００２７】
図６Ａに示すように、前記基板６０上にコイル６２が形成されるマスクパターンをフォトリソグラフィ工程により形成した後、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）方法でトレンチ６８を形成する。
【００２８】
次に、図６Ｂに示すように熱酸化工程によりパッシベーション層７０を覆う。
【００２９】
図６Ｃ及び図６Ｄは、トレンチ６８を金属で充填する工程であって、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法または電気メッキ法を利用できる。電気メッキ法による場合、まず、パッシベーション層７０上にスパッタ装置などを利用してシード金属層７２を蒸着する。前記金属層７２をシードとして電気メッキによりメッキ膜７４を形成する。
【００３０】
図６Ｅに示すように、トレンチ６８の上部に露出されたメッキ膜をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）のような工程により研磨してコイル６２を完成する。
【００３１】
図６Ｆ及び図６Ｇは、コイル６２に外部から電流を印加できるように第２電極部６４を形成する工程である。まず、絶縁膜７６を形成した後、金属蒸着、マスクパターニング、金属エッチング工程により第２電極部６４を形成する。
【００３２】
図７Ａ〜図７Ｅは、シリコン基板とガラス基板とをボンディングした後、メディアステージとして加工する工程を説明する図面である。
【００３３】
図７Ａを参照すれば、シリコン基板６０の上面６０ａとガラス基板５０の上面５０ａとをボンディングするが、このとき、第１電極部５２と第２電極部６４とが接触して連結されるようにする。第１電極部５２に連結された第２電極部６４が、後述するエッチング工程により露出されて前記コイル６２に電流を印加する電極パッド６５となる。
【００３４】
前記ボンディングは、フィールドアシストシーリング（Ｆｉｅｌｄ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｓｅａｌｉｎｇ）方法である陽極ボンディング（ａｎｏｄｉｃ  ｂｏｎｄｉｎｇ）工程により行われる。この工程は、シリコン基板６０とガラス基板５０との間にシリコン基板６０が相対的にアノードとなるように数百ボルトの電圧を印加した後、温度を数百℃に上げる。ガラス基板５０の陽イオンが温度上昇によって運動エネルギーが増加してカソードとなるガラス表面に移動して消える。ガラス基板５０内に相対的により強く拘束される陰イオンは、シリコン基板６０の表面近くに空間電荷層を形成し、ガラス基板内の陽イオンがカソードとなるガラス表面側に移動することによって、ガラス／シリコン界面でのポテンシャル降下は大きくなり、この電場により両界面がボンディングされる。
【００３５】
図７Ｂは、陽極ボンディング後にシリコン基板の全面をエッチングした後の工程図である。シリコン基板のエッチング液としては、ＴＭＡＨ溶液またはＫＯＨ溶液のような湿式エッチング液を使用できる。ＳＯＩ基板を使用する場合、ＳＯＩ基板の酸化層は、用途に応じて除去されないこともある。
【００３６】
このとき、最初に使われるＳＯＩ基板の素子層（図６Ａの６７）の厚さ選択を通じてステージの厚さを決定できる。メディアステージと同じ厚さに製作される弾性ビームの厚さは、電力消耗に直接的な影響を及ぼすが、すなわち、その厚さが薄くなれば、メディアステージの質量及び弾性ビーム剛性が減少し、これによってメディアステージ駆動時の電力消耗が減少する。
【００３７】
内部に酸化層が備えられたＳＯＩ基板を使用しない場合、基板をエッチングする深さによりステージの厚さを調節できる。したがって、電力消耗を最小化するために、コイル６２が露出されない範囲でエッチング深さを適宜に選択することが望ましい。
【００３８】
図７Ｃは、前記全面エッチングの後にメディアステージが動くように弾性ビーム（図示せず）及びスチフナ７１を形成し、コイル６２に電流を印加するための電極パッド６５を露出させるエッチング工程である。弾性ビーム、スチフナ、及び電極パッドの位置、形状によって準備されたメディアステージのエッチングマスク６９をパターニングする。
【００３９】
図７Ｄは、メディアステージのエッチングマスク６９を示す平面図である。
【００４０】
図７Ｅは、エッチングの後、前記メディアステージのエッチングマスク６９を除去した図である。図面を参照すれば、メディアが搭載されうる媒体部の長さは、コイル６２間の距離Ｌではなくメディアステージの全長Ｌ’であって、情報保存容量が増大する構造となる。
【００４１】
本発明のマイクロアクチュエータの製造方法は、理解を助けるために、図面に示した実施の形態を参考にして説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、マイクロアクチュエータ関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の製造方法により製造されるマイクロアクチュエータの概略的な斜視図である。
【図２Ａ】図１に示すメディアステージの平面図である。
【図２Ｂ】図１に示すメディアステージの底面図である。
【図３】図１に示すマイクロアクチュエータの概略的な断面図である。
【図４】本発明のマイクロアクチュエータの駆動原理を説明する概略図である。
【図５Ａ】ガラス基板上に電極及び溝を形成する工程を説明する図面である。
【図５Ｂ】ガラス基板上に電極及び溝を形成する工程を説明する図面である。
【図５Ｃ】ガラス基板上に電極及び溝を形成する工程を説明する図面である。
【図６Ａ】シリコン基板上にコイル及び電極を形成する工程を説明する図面である。
【図６Ｂ】シリコン基板上にコイル及び電極を形成する工程を説明する図面である。
【図６Ｃ】シリコン基板上にコイル及び電極を形成する工程を説明する図面である。
【図６Ｄ】シリコン基板上にコイル及び電極を形成する工程を説明する図面である。
【図６Ｅ】シリコン基板上にコイル及び電極を形成する工程を説明する図面である。
【図６Ｆ】シリコン基板上にコイル及び電極を形成する工程を説明する図面である。
【図６Ｇ】シリコン基板上にコイル及び電極を形成する工程を説明する図面である。
【図７Ａ】シリコン基板とガラス基板とをボンディングした後、メディア搭載面として加工する工程を説明する図面である。
【図７Ｂ】シリコン基板とガラス基板とをボンディングした後、メディア搭載面として加工する工程を説明する図面である。
【図７Ｃ】シリコン基板とガラス基板とをボンディングした後、メディア搭載面として加工する工程を説明する図面である。
【図７Ｄ】シリコン基板とガラス基板とをボンディングした後、メディア搭載面として加工する工程を説明する図面である。
【図７Ｅ】シリコン基板とガラス基板とをボンディングした後、メディア搭載面として加工する工程を説明する図面である。
【符号の説明】
【００４４】
１４  メディアステージ
１７  メディア
２０、６２  コイル
２３、２６  永久磁石
２９  ヨーク
３２  スチフナ
３５  弾性ビーム
３８  ステージベース
４１  支持ビーム
４４、６５  電極パッド
５０  ガラス基板
５２  第１電極部
５６  溝エッチングマスク
６０  シリコン基板
６３  ハンドルウェーハ
６４  第２電極部
６６  酸化層
６７  素子層
６９  メディアステージのエッチングマスク
７０  パッシベーション層
７２  シード金属層
７６  絶縁膜
【図１】
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【図２Ａ】
2007174891.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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