(57)【要約】      （修正有）【課題】製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有する微小振動素子用ばねの製造方法を提供する。【解決手段】振動子３に一端が接続され、支持部である枠部材１に他端が接続された微小振動素子用ばねの製造において、型に非導電性の樹脂を堆積することにより前記一端と前記他端を結ぶ溝を有する非導電性の樹脂からなるばね本体２２を形成する工程と、フィルム上に塗布された導電性の樹脂を前記非導電性の樹脂が堆積された型に熱圧着して、このばね本体２２の溝内に導電性の樹脂を埋め込むことにより導電性の樹脂からなる導電層２１を前記ばね本体２２内に形成する工程とからなる、微小振動素子用ばねの製造方法。【選択図】図３
2016016461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子に一端が接続され、支持部に他端が接続された微小振動素子用ばねの製造方法であって、
非導電性の樹脂からなるばね本体を形成するばね本体形成ステップと、
導電性の樹脂からなる導電層を前記ばね本体内部に形成する導電層形成ステップと
を有することを特徴とする微小振動素子用ばねの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の微小振動素子用ばねの製造方法において、
前記ばね本体形成ステップは、型に前記非導電性の樹脂を堆積することによって、前記一端と前記他端とを結ぶ溝を有する前記ばね本体を形成し、
前記導電層形成ステップは、前記ばね本体形成ステップの後、フィルム上に塗布された前記導電性の樹脂を前記非導電性の樹脂が堆積された前記型に真空中で熱圧着して、前記ばね本体の前記溝内に前記導電性の樹脂を埋め込むことにより前記導電層を前記ばね本体内部に形成する
ことを特徴とする微小振動素子用ばねの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の微小振動素子用ばねの製造方法において、
前記ばね本体形成ステップは、
フィルム上に塗布された前記非導電性の樹脂を型に真空中で熱圧着して、前記型に形成された第１の溝内に前記非導電性の樹脂を埋め込むことにより前記ばね本体を形成する第１のステップと、
この第１のステップの後、前記ばね本体に前記一端と前記他端とを結ぶ第２の溝を形成する第２のステップとを有し、
前記導電層形成ステップは、前記ばね本体形成ステップの後、フィルム上に塗布された前記導電性の樹脂を前記ばね本体が形成された前記型に真空中で熱圧着して、前記第２の溝内に前記導電性の樹脂を埋め込むことにより前記導電層を前記ばね本体内部に形成する
ことを特徴とする微小振動素子用ばねの製造方法。
【請求項４】
振動子に一端が接続され、支持部に他端が接続された微小振動素子用ばねの製造方法であって、
フィルム上に塗布された前記導電性の樹脂およびこの導電性の樹脂上に塗布された非導電性の樹脂を前記一端と前記他端とを結ぶ溝が形成された型に真空中で熱圧着して、前記溝内に前記非導電性の樹脂および前記導電性の樹脂を埋め込むことにより、前記ばね本体および前記導電層を一度に形成するステップ
を有することを特徴とする微小振動素子用ばねの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の微小振動素子用ばねの製造方法において、
前記ばね本体は、パリレン（登録商標）樹脂からなり、
前記導電層は、水分散ポリチオフェン誘導体からなる
ことを特徴とする微小振動素子用ばねの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小振動素子用ばねの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術により、微小な装置の開発が盛んに行われている。ＭＥＭＳ技術は、半導体基板などのウエハ上に薄膜を形成し、この薄膜を加工する半導体集積回路の製造技術を基本としている。ＭＥＭＳ技術により作製されたＭＥＭＳ素子には、例えば微小振動素子など可動構造を備えたものがある。
【０００３】
微小振動素子は、ばねにより移動可能に支持された振動子を備えている。この微小振動素子は、他の半導体デバイスとの集積化が可能であり、振動子の専有面積が小さいという特徴がある。このため、環境中の振動エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギーハーベスタとしての利用が検討されており、例えば、エレクトレット微小発電素子のような微小電力を発電する発電素子が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。この発電素子は、振動子に形成された可動電極と、振動子を支持するばねを介して可動電極と電気的に接続された固定電極と、電荷を保持するエレクトレットとを備え、振動子が振動することにより可動電極とエレクトレットとの近接および離反を繰り返し行い、可動電極と固定電極との間で電荷を移動させることによって電流を発生させるものである。
【０００４】
発電素子が振動エネルギーを電気エネルギーに変換する際には、振動子が環境中に存在する振動と共振しなければならないが、環境中の振動の大多数は数〜数１０［ｋＨｚ］という低い周波数なので、振動子も低い周波数で共振することが望ましい。このため、振動子を支持するばねは、ばね定数が可能な限り小さいことが求められる（例えば、非特許文献１，２参照。）。そこで、ばねのばね定数を低減するために、ＭＥＭＳ技術により高アスペクト比のばねを作製することが提案されている（例えば、非特許文献３参照。）。このばねでは、パリレン（登録商標）樹脂（ヤング率：〜４［ＧＰａ］）を材料として用いることにより、従来のシリコン（ヤング率：１３０［ＧＰａ］）よりもばね定数を低減することができ、数〜数１０［ｋＨｚ］といった低周波数で振動子を共振させることを可能としている。
【０００５】
ところが、パリレン（登録商標）樹脂は非導電性の材料である。このため、パリレン（登録商標）樹脂のようにヤング率が低い非導電性の材料からなるばねを発電素子に用いる場合には、可動電極と固定電極とを電気的に接続するための構成をばねに設けなければならない。そこで、従来では、中空構造のばねの内部に、毛細管現象を利用して導電性のナノメタルインクを封入することが提案されている（例えば、非特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】C. Marboutin, Y. Suzuki and N. Kasagi、"Optimal Design of Micro Electret Generator for Energy Harvesting"、7th Int. Workshop on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (PowerMEMS 2007), Freiburg, Nov. 28-29, 2007, pp. 141-144.
【非特許文献２】K. Najafi, T. Galchev, E.E. Aktakka, R.L. Peterson, and J. McCullagh、“MICROSYSTEMS FOR ENERGY HARVESTING”、Digest Tech. Papers, TRANSDUCERS2011, p. 1845, Beijing, China, June 2011.
【非特許文献３】Y. Suzuki and Y.-C. Tai、"Micromachined High-Aspect-Ratio Parylene Spring and Its Application to Low-frequency Accelerometers"、J. Microelectromech. Syst., Vol. 15, No. 5, pp. 1364-1370 (2006).
【非特許文献４】T. Tsutsumino, Y. Suzuki, N. Sakurai, N. Kasagi and Y. Sakane、"Nano-metal Ink Based Electrode Embedded in Parylene Structures with the Aid of the Capillary Effect"、20th IEEE Int. Conf. Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2007), Kobe, 2007, pp. 313-316.
【非特許文献５】K. Machida et. Al.、“Novel global planarization technology dielectrics using spin on glass film transfer and hot pressing”、J. Vac. Sci. Technol. B, Vol. 16, No.3, pp. 1093-1097, 1998
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ばねの内部にナノメタルインクを封入する構成は、製造工程が複雑であるとともに、毛細管現象を利用しているために中空構造の製造誤差によってナノメタルインクが中空構造内に入るときと入らないときがあるなど、歩留まりが悪かった。
【０００８】
そこで、本発明は、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有する微小振動素子用ばねの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述したような課題を解決するために、本発明に係る微小振動素子用ばねの製造方法は、振動子に一端が接続され、支持部に他端が接続された微小振動素子用ばねの製造方法であって、非導電性の樹脂からなるばね本体を形成するばね本体形成ステップと、導電性の樹脂からなる導電層をばね本体内部に形成する導電層形成ステップとを有することを特徴とするものである。
【００１０】
上記微小振動素子用ばねの製造方法において、ばね本体形成ステップは、型に非導電性の樹脂を堆積することによって、一端と他端とを結ぶ溝を有するばね本体を形成し、導電層形成ステップは、ばね本体形成ステップの後、フィルム上に塗布された導電性の樹脂を非導電性の樹脂が堆積された型に真空中で熱圧着して、ばね本体の溝内に導電性の樹脂を埋め込むことにより導電層をばね本体内部に形成するようにしてもよい。
【００１１】
また、上記微小振動素子用ばねの製造方法において、ばね本体形成ステップは、フィルム上に塗布された非導電性の樹脂を型に真空中で熱圧着して、型に形成された第１の溝内に非導電性の樹脂を埋め込むことによりばね本体を形成する第１のステップと、この第１のステップの後、ばね本体に一端と他端とを結ぶ第２の溝を形成する第２のステップとを有し、導電層形成ステップは、ばね本体形成ステップの後、フィルム上に塗布された導電性の樹脂をばね本体が形成された型に真空中で熱圧着して、第２の溝内に導電性の樹脂を埋め込むことにより導電層をばね本体内部に形成するようにしてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る他の微小振動素子用ばねの製造方法は、振動子に一端が接続され、支持部に他端が接続された微小振動素子用ばねの製造方法であって、フィルム上に塗布された導電性の樹脂およびこの導電性の樹脂上に塗布された非導電性の樹脂を一端と他端とを結ぶ溝が形成された型に真空中で熱圧着して、溝内に非導電性の樹脂および導電性の樹脂を埋め込むことにより、ばね本体および導電層を一度に形成するステップを有することを特徴とするものである。
【００１３】
上記微小振動素子用ばねの製造方法において、ばね本体は、パリレン（登録商標）樹脂からなり、導電層は、水分散ポリチオフェン誘導体からなるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、非導電性の樹脂からなるばね本体の内部に導電性の樹脂からなる導電層を形成することにより、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばねを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るばねの製造方法により製造された微小構造体の構成を示す平面図である。
【図２】図２は、ばねの要部断面図である。
【図３】図３は、図１のI-I線断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｆ】図４Ｆは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｇ】図４Ｇは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｈ】図４Ｈは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｉ】図４Ｉは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｊ】図４Ｊは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｋ】図４Ｋは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｌ】図４Ｌは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｍ】図４Ｍは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｎ】図４Ｎは、本発明の第１の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第２の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の第２の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の第２の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の第２の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本発明の第２の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、本発明の第２の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、本発明の第２の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図５Ｈ】図５Ｈは、本発明の第２の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図５Ｉ】図５Ｉは、本発明の第２の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図５Ｊ】図５Ｊは、本発明の第２の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図５Ｋ】図５Ｋは、本発明の第２の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の第３の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の第３の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の第３の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明の第３の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、本発明の第３の形態に係るばねの製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
＜微小構造体の構成＞
図１〜図３に示す微小構造体は、中央部に平面視略矩形の開口１ａが形成された平面視略矩形の枠部材１と、一端が開口１ａの１組の対辺にそれぞれ接続された一対のばね２と、平面視略矩形に形成され、ばね２の他端が１組の対辺にそれぞれ接続され、開口１ａ内で移動可能に支持された振動子３とを備えている。
【００１８】
枠部材１は、ばね２を介して振動子３を支持する板状の部材である。このような枠部材１は、環状の基部１１と、この基部１１のばね２との接続箇所に形成された接続部１２とから構成されている。
ここで、基部１１の材料としては、例えば、シリコン、ポリイミド、ガラスエポキシ、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、ガラス、アクリル樹脂などが用いられる。
一方、接続部１２は、例えばシリコン酸化膜など、基部１１の材料の酸化物から構成されている。
なお、枠部材１には、ばね２を介して電気的に接続された振動子３と各種信号をやりとりするための電気回路を備えるようにしてもよい。
【００１９】
ばね２は、一端が枠部材１に、他端が振動子３にそれぞれ接続されることにより、振動子３を振動可能に支持するばね部材である。このようなばね２は、導電層２１と、この導電層２１の表面に形成されたばね本体２２とから構成されている。言い換えると、ばね２は、ばね本体２２と、このばね本体２２の内部に形成された導電層２１とから構成される。
【００２０】
導電層２１の材料としては、導電性を有する樹脂を用いる。例えば、水分散ポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどを用いることができる。これらの材料は、後述するばね本体２２の材料よりもヤング率が低いので、導電層２１がばね２のばね定数に与える影響を無視することができる。すなわち、ばね２のばね定数は主にばね本体２２の特性に依存し、導電層２１のヤング率はばね２のヤング率よりも小さいものとなっている。
また、導電層２１は、図２に示すように、平面視矩形の環状の枠部２１ａと、一端が枠部２１ａの一方の長辺の両端近傍に接続され、他端が枠部材１に接続された棒状の一対の枠部材側梁部２１ｂと、一端が枠部２１ａの他方の長辺の両端近傍に接続され、他端が振動子３に接続された棒状の一対の振動子側梁部２１ｃとから構成されている。
【００２１】
一方、ばね本体２２の材料としては、非導電性を有し、かつ、ばね２のばね定数を低減するために、一般的にばねに用いられる材料よりもヤング率が低い樹脂を用いることが望ましい。例えば、パリレン（登録商標）樹脂（ヤング率：〜４［ＧＰａ］）といったパラキシリレン系ポリマーなどを用いることができる。このような材料を用いることにより、ばね２の形状が同一の場合、ヤング率が高い材料を用いた場合よりもばね２のばね定数を低減させることができる。
なお、本実施の形態において、ばね本体２２は、製造方法の都合上、導電層２１の下面（図３の紙面に対して下方）以外の面に形成されている。
【００２２】
振動子３は、微小構造体が振動するなど微小構造体が外部環境から受けた振動エネルギーに基づいて固有振動を起こす部材である。このような振動子３は、平面視略矩形の基部３１と、ばね２との接続箇所に形成された接続部３２とから構成されている。
ここで、基部３１の材料としては、例えば、シリコン、ポリイミド、ガラスエポキシ、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、ガラス、アクリル樹脂などが用いられる。一方、接続部３２は、例えばシリコン酸化膜など、基部３１の材料の酸化物から構成されている。
【００２３】
このような微小構造体は、例えば微小構造体を備えた装置をユーザが振るなどによって外部環境から振動エネルギーを受けると、振動子３が共振して、振動子３が枠部材１に対して相対的に移動する。ここで、振動子３は、ばね２を介して枠部材１と電気的に接続されている。これにより、例えば、枠部材１に固定電極、振動子３にばね２のばね本体２２を介して固定電極と電気的に接続された可動電極をそれぞれ形成するとともに、振動子３の移動経路の近傍に電荷を保持するエレクトレットを設け、その電荷を静電誘導する電極を設けることにより、微小構造体を発電素子として機能させることが可能となる。この場合、振動子３が振動することにより可動電極とエレクトレットとの近接および離反が繰り返し行われるので、可動電極と固定電極との間で電荷の移動が繰り返し行われ、結果として、交流電流が発生することとなる。
【００２４】
＜微小構造体の製造方法＞
次に、図４Ａ〜図４Ｌを参照して本実施の形態にかかるばね２を備えた微小構造体の製造方法について説明する。
【００２５】
まず、図４Ａに示すように、第１の酸化膜１０１，１０２が上面および下面に形成された、基板１００を用意する。本実施の形態において、基板１００は厚さ６００［μｍ］のシリコン基板からなり、このシリコン基板を熱酸化することにより厚さ２［μｍ］の酸化シリコンからなる第１の酸化膜１０１，１０２を形成する。
そして、基板１００上面の第１の酸化膜１０１上にレジスト材料を塗布し、このレジスト材料に対して所望のパターンを有するマスクを用いて露光することにより、第１の酸化膜１０１上の所望の位置に開口部が形成されたレジストパターン１０３を形成する。
【００２６】
レジストパターン１０３を形成した後、このレジストパターン１０３をマスクとして第１の酸化膜１０１をエッチングにより選択的に除去し、図４Ｂに示すように、レジストパターン１０３の開口部から基板１００を露出させる。ここで、第１の酸化膜１０１は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。
【００２７】
第１の酸化膜１０１の一部を除去した後、この第１の酸化膜１０１をマスクとして基板１００をエッチングし、図４Ｃに示すように、この基板１００に溝１０４を形成する。この溝１０４は、ばね２の型となる。
ここで、基板１００のエッチングは、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ（ＩＣＰ：Inductive Coupled Plasma、ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）など公知のＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）により行うことができる。本実施の形態においては、第１の酸化膜１０１の開口部から露出した基板１００に深さ４５０［μｍ］の溝１０４を形成した。このとき、レジストパターン１０３は、基板１００のエッチング中にアッシングされて消滅する。
【００２８】
溝１０４を形成した後、図４Ｄに示すように、第１の酸化膜１０１，１０２をエッチングにより除去する。ここで、第１の酸化膜１０１，１０２は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。
【００２９】
第１の酸化膜１０１，１０２を除去した後、図４Ｅに示すように、溝１０４内部を含む基板１００の上面および基板１００の下面に第２の酸化膜１０５，１０６を形成する。本実施の形態では、基板１００を熱酸化することにより、厚さ２［μｍ］の第２の酸化膜１０５，１０６を形成する。
なお、第２の酸化膜１０５，１０６を形成した後、第２の酸化膜１０５の一部を除去することにより、導電層２１によって枠部材１と振動子３とが導通されるようする。その第２の酸化膜１０５除去は、例えば、第２の酸化膜１０５上にレジスト材料を塗布し、このレジスト材料に対して所望のパターンを有するマスクを用いて露光することにより、第２の酸化膜１０５上の所望の位置に開口部が形成された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第２の酸化膜１０５をエッチングにより選択的に除去することにより行うことができる。
【００３０】
続いて、図４Ｆに示すように、溝１０４内部を含む基板１００上面の第２の酸化膜１０５上に樹脂を堆積することにより、非導電性樹脂層１０７を形成する。本実施の形態においては、公知のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition)法により、非導電性樹脂層１０７としてパリレン（登録商標）を堆積する。
このとき、溝１０４内部は、埋め尽くされず、表面に非導電性樹脂層１０７が形成された状態となっている。したがって、非導電性樹脂層１０７には、基板１００の上面側に開口した溝が形成されることとなる。この溝は、ばね２の両端を結ぶものとなっている。
【００３１】
次に、公知のＳＴＰ（Spin-coating film Transfer and hot-Pressing technology）法により、非導電性樹脂層１０７に形成された溝内に導電性の樹脂を埋め込む。
具体的には、まず、図４Ｇに示すように、ＥＴＦＥ（Ethylene tetrafluoroethylene）ポリマーからなるベースフィルム２００を用意し、このベースフィルム２００上に液状の導電性の樹脂をスピン塗布して仮硬化させることにより、ベースフィルム２００上に導電性樹脂層２０１を形成する。
本実施の形態において、導電性樹脂層２０１としては、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ溶液（ドイツ国ヘレウス社製）を塗布する。また、ベースフィルム２００としては、ＮＴＴ−ＡＴ社製の転写フィルム（厚さ５０［μｍ］、http://keytech.ntt-at.co.jp/electro/prd_0015.html）を用いる。また、後の工程でベースフィルム２００からの樹脂の剥離を容易にするために、ベースフィルム２００上面に表面処理剤（ＮＴＴ−ＡＴ社製フィルムコンディショナーＳ−１０１）を予め塗布するようにしてもよい。
【００３２】
導電性樹脂層２０１を形成した後、図４Ｈに示すように、図４Ｆに示した基板１００の非導電性樹脂層１０７上に、導電性樹脂層２０１側の面からベースフィルム２００を熱圧着する。この熱圧着は、例えば、気圧を２０［Ｐａ］に減圧し温度を１２０［℃］とした処理室内で、１０［ｋｇｆ］の荷重を１分間加えることにより行うことができる。このように真空を保持した状態で熱圧着を行うと、ベースフィルム２００上の導電性樹脂層２０１が、表面に非導電性樹脂層１０７が形成された溝１０４内、具体的には、非導電性樹脂層１０７に形成された溝内に埋め込まれる。これにより、第２の酸化膜１０５上に非導電性樹脂層１０７が形成され、この非導電性樹脂層１０７上に導電性樹脂層２０２’が形成された状態となる。
【００３３】
熱圧着を行った後、基板１００からベースフィルム２００を剥離し、導電性樹脂層２０１’に対して、１２０［℃］で１時間加熱する。すると、図４Ｉに示すように、導電性樹脂層２０１’が、表面に非導電性樹脂層１０７が形成された溝１０４に貼り付けられた状態となる。
【００３４】
続いて、図４Ｊに示すように、基板１００上面の導電性樹脂層２０１’および導電性樹脂層１０７を選択的に除去し、第２の酸化膜１０５を露出させる。導電性樹脂層２０１’および導電性樹脂層１０７の選択的な除去は、例えば、公知の酸素プラズマを用いたエッチバック法により行うことができる。
【００３５】
導電性樹脂層２０１’および導電性樹脂層１０７を選択的に除去した後、基板１００の下面側の第２の酸化膜１０６上にレジスト材料を塗布し、このレジスト材料に対して所望のパターンを有するマスクを用いて露光することにより、図４Ｋに示すように、第２の酸化膜１０６上の所望の位置に開口部が形成されたレジストパターン１０８を形成する。
【００３６】
レジストパターン１０８を形成した後、図４Ｌに示すように、レジストパターン１０８をマスクとして第２の酸化膜１０６をエッチングにより除去する。この後、保持基板１０９を用意し、この保持基板１０９の上面に基板１００の上面を接着し、基板１００を保持基板１０９上に固定する。
ここで、第２の酸化膜１０６は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。保持基板１０９としては、例えばシリコン基板を用いることができる。また、保持基板１０９の接着は、例えば接着剤を用いることにより実現することができる。
【００３７】
基板１００を保持基板１０９に固定した後、図４Ｍに示すように、第２の酸化膜１０６をマスクとして基板１００を下面側からエッチング（オーバーエッチング）する。このエッチングは、例えばＩＣＰ−ＲＩＥなど公知のＤＲＩＥにより行うことができる。本実施の形態においては、ＩＣＰ−ＲＩＥにより基板１００を６００［μｍ］程度エッチングする。このとき、第２の酸化膜１０５がストップ層となるので、基板１００の上面側に形成された非導電性樹脂層１０７はエッチングされない。また、レジストパターン１０８は、図４Ｍに示すように、基板１００のエッチング中にアッシングされて消滅する。
【００３８】
基板１００をエッチングした後、図４Ｎに示すように、保持基板１０９から基板１００を取り外した後、第２の酸化膜１０５，１０６をエッチングにより選択的に除去する。ここで、第２の酸化膜１０５，１０６は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。
これにより、ばね本体２２の内部に導電層２１が形成されたばね２を備えた微小構造体が作製されることとなる。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＣＶＤ法により型を用いて溝を有する非導電性樹脂層１０７を形成し、ＳＴＰ法により非導電性樹脂層１０７の溝内に導電性樹脂層２０２’を形成することによって、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばね２を実現することができる。
【００４０】
［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第１の実施の形態における導電層２１およびばね本体２２に対応する構成をそれぞれＳＴＰ法により製造するものである。したがって、本実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４１】
＜微小構造体の製造方法＞
まず、図４Ｅに示したように、溝１０４内部を含む基板１００の上面および基板１００の下面に第２の酸化膜１０５，１０６を形成した基板１００を用意する。
【００４２】
次に、図５Ａに示すように、ベースフィルム３００上に液状の非導電性の樹脂をスピン塗布して仮硬化させることにより、ベースフィルム３００上に非導電性樹脂層３０１を形成する。
本実施の形態において、非導電性樹脂層３０１としては、液状のパリレン（登録商標）樹脂を塗布する。また、ベースフィルム３００としては、ＮＴＴ−ＡＴ社製の転写フィルム（厚さ５０［μｍ］）を用いる。また、後の工程でベースフィルム３００からのパリレン（登録商標）樹脂の剥離を容易にするために、ベースフィルム３００上面に表面処理剤（ＮＴＴ−ＡＴ社製フィルムコンディショナーＳ−１０１）を予め塗布するようにしてもよい。
【００４３】
非導電性樹脂層３０１を形成した後、図５Ｂに示すように、図４Ｅに示した基板１００の第２の酸化膜１０５上に、非導電性樹脂層３０２側の面からベースフィルム３００を熱圧着する。この熱圧着は、例えば、気圧を２０［Ｐａ］に減圧し温度を１２０［℃］とした処理室内で、１０［ｋｇｆ］の荷重を１分間加えることにより行うことができる。このように真空を保持した状態で熱圧着を行うと、ベースフィルム３００上の非導電性樹脂層３０１が、表面に第２の酸化膜１０５が形成された溝１０４内に埋め込まれる。これにより、第２の酸化膜１０５上に非導電性樹脂層３０１’が形成された状態となる。
【００４４】
熱圧着を行うと、基板１００からベースフィルム２００を剥離した後、非導電性樹脂層３０１’に対して、１２０［℃］で１時間加熱する。すると、図５Ｃに示すように、非導電性樹脂層３０１’が表面に第２の酸化膜１０５が形成された溝１０４に貼り付けられた状態となる。
【００４５】
続いて、図５Ｄに示すように、基板１００上面の非導電性樹脂層３０１’を選択的に除去し、第２の酸化膜１０５を露出させる。非導電性樹脂層３０１’の選択的な除去は、例えば、公知の酸素プラズマを用いたエッチバック法により行うことができる。
【００４６】
非導電性樹脂層３０１’を選択的に除去すると、基板１００の上面側の第２の酸化膜１０５および非導電性樹脂層３０１’上にレジスト材料を塗布し、このレジスト材料に対して所望のパターンを有するマスクを用いて露光することにより、図５Ｅに示すように、非導電性樹脂層３０１’上の所望の位置に開口部が形成されたレジストパターン１１０を形成する。
【００４７】
レジストパターン１１０を形成した後、このレジストパターン１１０をマスクとして非導電性樹脂層３０１’の一部をエッチングにより選択的に除去し、図５Ｆに示すように、レジストパターン１１０の開口部から溝１０４内部の非導電性樹脂層３０１’を露出させる。本実施の形態において、非導電性樹脂層３０１’のエッチングは、例えばＩＣＰ−ＲＩＥなど公知のＤＲＩＥにより行うことができる。
このとき、非導電性樹脂層３０１’の選択的な除去は、第２の酸化膜１０５に到達するまでは行われない。したがって、非導電性樹脂層３０１’には、基板１００の上面側に開口した溝が形成されることとなる。
【００４８】
続いて、図５Ｇに示すように、レジストパターン１１０をアッシングにより除去することにより、第２の酸化膜１０５を露出させる。
【００４９】
次に、図５Ｈに示すように、ＥＴＦＥポリマーからなるベースフィルム４００を用意し、このベースフィルム４００上に液状の導電性の樹脂をスピン塗布して仮硬化させることにより、ベースフィルム４００上に導電性樹脂層４０１を形成する。
本実施の形態において、導電性樹脂層４０１としては、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ溶液（ドイツ国ヘレウス社製）を塗布する。また、ベースフィルム４００としては、ＮＴＴ−ＡＴ社製の転写フィルム（厚さ５０［μｍ］、http://keytech.ntt-at.co.jp/electro/prd_0015.html）を用いる。また、後の工程でベースフィルム４００からの樹脂の剥離を容易にするために、ベースフィルム４００上面に表面処理剤（ＮＴＴ−ＡＴ社製フィルムコンディショナーＳ−１０１）を予め塗布するようにしてもよい。
【００５０】
導電性樹脂層４０１を形成した後、図５Ｉに示すように、図５Ｇに示した基板１００の第２の酸化膜１０５および非導電性樹脂層３０１’上に、導電性樹脂層４０１側の面からベースフィルム４００を熱圧着する。この熱圧着は、例えば、気圧を２０［Ｐａ］に減圧し温度を１２０［℃］とした処理室内で、１０［ｋｇｆ］の荷重を１分間加えることにより行うことができる。このように真空を保持した状態で熱圧着を行うと、ベースフィルム４００上の導電性樹脂層４０１が、表面に非導電性樹脂層３０１’が形成された溝１０４内、具体的には、非導電性樹脂層３０１’に形成された溝内に埋め込まれる。これにより、第２の酸化膜１０５上に非導電性樹脂層３０１’が形成され、この非導電性樹脂層３０１’上に導電性樹脂層４０１’が形成された状態となる。
【００５１】
熱圧着を行った後、基板１００からベースフィルム４００を剥離し、導電性樹脂層４０１’に対して、１２０［℃］で１時間加熱する。すると、図５Ｊに示すように、導電性樹脂層４０１’が、表面に非導電性樹脂層１０７が形成された溝１０４に貼り付けられた状態となる。
【００５２】
続いて、図５Ｋに示すように、基板１００上面の導電性樹脂層４０１’を選択的に除去し、第２の酸化膜１０５を露出させる。導電性樹脂層４０１’の選択的な除去は、例えば、公知の酸素プラズマを用いたエッチバック法により行うことができる。
そして、導電性樹脂層４０１’を除去した後の工程は、上述した第１の実施の形態で説明した図４Ｋ以降の工程と同等である。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＳＴＰ法により型を用いて非導電性樹脂層３０１’を形成し、この非導電性樹脂層３０１’に溝を形成し、ＳＴＰ法により非導電性樹脂層３０１’に形成された溝内に導電性樹脂層４０１’を形成することによって、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばね２を実現することができる。
【００５４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明に係る第３の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第１の実施の形態における導電層２１およびばね本体２２に対応する構成をＳＴＰ法により一度に製造するものである。したがって、本実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５５】
＜微小構造体の製造方法＞
まず、図４Ｅに示したように、溝１０４内部を含む基板１００の上面および基板１００の下面に第２の酸化膜１０５，１０６を形成した基板１００を用意する。
【００５６】
次に、図６Ａに示すように、ベースフィルム５００上に液状の導電性の樹脂をスピン塗布して仮硬化させることにより、ベースフィルム５００上に導電性樹脂層５０１を形成する。
本実施の形態において、導電性樹脂層５０１としては、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ溶液（ドイツ国ヘレウス社製）を塗布する。また、ベースフィルム５００としては、ＮＴＴ−ＡＴ社製の転写フィルム（厚さ５０［μｍ］、http://keytech.ntt-at.co.jp/electro/prd_0015.html）を用いる。また、後の工程でベースフィルム５００からの樹脂の剥離を容易にするために、ベースフィルム４００上面に表面処理剤（ＮＴＴ−ＡＴ社製フィルムコンディショナーＳ−１０１）を予め塗布するようにしてもよい。
【００５７】
導電性樹脂層５０１を形成した後、図６Ｂに示すように、その導電性樹脂層５０１上に液状の非導電性の樹脂をスピン塗布して仮硬化させることにより、導電性樹脂層５０１上に非導電性樹脂層５０２を形成する。
本実施の形態において、非導電性樹脂層５０２としては、液状のパリレン（登録商標）樹脂を塗布する。
【００５８】
非導電性樹脂層５０２を形成した後、図６Ｃに示すように、図４Ｅに示した基板１００の第２の酸化膜１０５上に、非導電性樹脂層５０２側の面からベースフィルム５００を熱圧着する。この熱圧着は、例えば、気圧を２０［Ｐａ］に減圧し温度を１２０［℃］とした処理室内で、１０［ｋｇｆ］の荷重を１分間加えることにより行うことができる。このように真空を保持した状態で熱圧着を行うと、ベースフィルム５００上の非導電性樹脂層５０２および導電性樹脂層５０１が、表面に第２の酸化膜１０５が形成された溝１０４内に埋め込まれる。これにより、図６Ｄに示すように、第２の酸化膜１０５上に非導電性樹脂層５０２’が形成され、この非導電性樹脂層５０２’上に導電性樹脂層５０１’が形成された状態となる。
【００５９】
熱圧着を行うと、図６Ｅに示すように基板１００からベースフィルム５００を剥離する。そして、導電性樹脂層５０１’および非導電性樹脂層５０２’に対して、１２０［℃］で１時間加熱する。すると、導電性樹脂層５０１’および非導電性樹脂層５０２’が、表面に第２の酸化膜１０５が形成された溝１０４に貼り付けられた状態となる。
そして、続く工程は、上述した第１の実施の形態で説明した図４Ｉ以降の工程と同等である。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、非導電性樹脂層５０２’と、この非導電性樹脂層５０２’内に設けられた導電性樹脂層５０１’とをＳＴＰ法により一度に形成することにより、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばね２を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、微小振動素子など、２つの部材を導通させた状態で連結する各種装置の製造方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…枠部材、２…ばね、３…振動子、１１…基部、１２…接続部、２１…ばね本体、２１ａ…枠部、２１ｂ…枠部材側梁部、２１ｃ…振動子側梁部、２２…表面層、３１…基部、３２…接続部、１００…基板、１０１，１０２…第２の酸化膜、１０３…レジストパターン、１０４…溝、１０５，１０６…第２の酸化膜、１０７…非導電性樹脂層、１０８…レジストパターン、１０９…保持基板、１１０…レジストパターン、２００，３００，４００，５００…ベースフィルム、２０１，２０１’，４０１，４０１’，５０１，５０１’…導電性樹脂層、３０１，３０１’，５０２，５０２’…非導電性樹脂層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2016016461.tif 000009
【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図４Ｊ】
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【図４Ｋ】
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【図４Ｌ】
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【図４Ｍ】
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【図４Ｎ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図５Ｊ】
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【図５Ｋ】
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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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