(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着領域（２０；１２０；２２０；３２０，３２５；４２０，４２５；６２０；７５５）を有する基板（１０；７１０）を準備し、
定着領域（２０；１２０；２２０；３２０，３２５；４２０，４２５；６２０；７５５）を残して基板（１０；７１０）に犠牲層（２５）を形成し、
定着領域（２０；１２０；２２０；３２０，３２５；４２０，４２５；６２０；７５５）及び犠牲層（２５）に付着層（３０）を析出し、
付着層（３０）にマスク（４０，５０）を形成し、
付着層（３０）の非マスキング領域にメッキ層（３５）を析出し、
マスク（３０，４０）及び犠牲層（２５）を除去するステップで、マイクロマシニング型・デバイス（１００；２００；３００；４００；５００；６００；７００）を製作する方法。
【請求項２】
定着領域（２０；１２０；２２０；３２０，３２５；４２０，４２５；６２０；７５５）として、有利には基板（１０）内の集積回路の金属性の接続パッド（２０）を準備する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
犠牲層（２５）として、数マイクロメータの厚さを有する第１のフォトレジスト層（２５）を形成する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
第１のフォトレジスト層（２５）を定着領域（２０；１２０；２２０；３２０，３２５；４２０，４２５；６２０；７５５）を残すためにフォトリソグラフィに構造化する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
付着層（３０）をスパッタリングする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
付着層（３０）が、Ｃｕ・Ｃｒ又はＡｕ・Ｃｒから成る数１００ｎｍ厚さの伝導性の層である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
付着層（３０）に第２のフォトレジスト層（４０）を形成し、
第２のフォトレジスト層（４０）に二酸化ケイ素層（５０）を形成し、
第２のフォトレジスト層（４０）用の硬質マスクを形成するために第３のフォトレジスト層（６０）をフォトリソグラフィに構造化して二酸化ケイ素層（５０）をプラズマエッチングし、
構造化された二酸化ケイ素層（５０）によってマスキングされた第２のフォトレジスト層（４０）を付着層（３０）までエッチングするステップによって、付着層（３０）にマスク（４０，５０）を形成する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
メッキ層（３５）として、ニッケル層又はニッケル・コバルト層を析出する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
第１及び第２のフォトレジスト層（２５，４０）並びに付着層（３０）を、メッキ層（３５）の析出後に除去する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
マイクロマシニング型・デバイス（１００；２００；３００；４００；６００；７００）が、少なくとも１つの軸線を中心としてねじり振動を実施できるように構成された振動ミラーである、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
ミラー面（７３０）の下側で基板（７１０）に、対向電極（７６０）を設ける、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
４つ又はこれ以上の軸線を中心としてねじり振動を実施できるように、振動ミラーを構成する、請求項１０又は１１記載の方法。
【請求項１３】
定着領域（３２０，３２５；４２０，４２５）内で定着されている環状のフレーム（３０５，４０５）に懸架されるように、振動ミラーを構成する、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
定着領域（１２０，２２０）がミラー面（１１０；２１０）の切欠き内に設けられるように、振動ミラーを構成する、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は、マイクロマシニング型・デバイス、特にマイクロマシニング型・振動ミラー用のデザイン法及び製作法に関する。
【０００２】
原則的に任意のマイクロマシニング型・デバイスに適用可能であるが、マイクロマシニング型・振動ミラーに関連して本発明並びに本発明の基礎とする問題点を記述する。
【０００３】
マイクロマシニング型・振動ミラーは、例えば光学的な通信伝達技術における切換え部材として又はバーコード検出、地域のモニタリングのためにレーザービームを偏向するスキャン（走査）部材として又はマーキング器具として使用される。
【０００４】
本発明が基礎とする問題点は、従来公知のマイクロマシニング型・振動ミラーが製作困難でありかつ耐用寿命が短いということにある。特に温度問題及び使用材料、例えばポリケイ素における機械的な応力に基づく問題が生ずる。応力を受けにくいメッキ層の使用によって、特に反りのないミラー面を製作可能である。
【０００５】
発明の利点
公知の解決手段に比して、請求項１の特徴部分に記載の本発明によるデザイン法及び製法は、本発明により得られるマイクロマシニング型・デバイスが応力補償及び温度補償され、これにより材料選択並びに通常−４０℃乃至＋１３０℃範囲の作動温度選択の自由度が得られるということにある。
【０００６】
本発明に基づく思想は、“アディティブ技術（additiver Technik）”により付着層の非マスキング領域に電着されるマイクロマシニング型・デバイスが犠牲層除去後定着領域で支持されかつ少なくとも１つの軸線を中心に旋回可能であるかもしくはねじり振動を実施するということにある。アディティブ技術の利点は、提案されたデザインにおいて完全に利用される。
【０００７】
アディティブ技術は、従来のマイクロマシニング技術による解決手段の構造サイズを減少しかつこれに関連して価格を減少ししかも新たな使用可能性の開発を可能にする。従って、本発明によるデザイン法及び製法によって、耐用寿命の長い安価で確実なマイクロマシニング型・デバイスが得られる。特にアディティブ技術によって、任意の基板において、例えばケイ素基板、ガラス基板又はセラミック基板において自由に可動な金属構造の実現を許容する。
【０００８】
特にアディティブ技術によって、細孔のない大きな面を露出させることができるので、数ミリメータまでの寸法を有する内実のミラー面を製作できる。単層・メッキとして、技術は安価にしかも最適に制御可能である。例えば定着領域及びミラー面又は懸架部を区切って製作するために、多層メッキも同様に実施可能である。適当に厚い犠牲層によって、大きな旋回角が得られる。
誤訳訂正１〜３の記載において、「additive Technik」を「付加技術（additive Technik）」と翻訳しましたが、当該技術分野においては「additive Technik」は「アディティブ技術」と翻訳されるのが慣用されております。従って当該記載を「アディティブ技術」と誤訳訂正します。これは、（）中に付記したドイツ語から明らかであるものと思料します。
（訂正の理由の説明に必要な資料）
0004204193.tif 000002
0004204193.tif 000003
出典：日刊工業新聞社「表面実装技術読本」第９５頁乃至第９６頁（１９９８年３月１０日）
【０００９】
その他の請求項に記載のデザイン法及び製法によって、特に適当なミラーデザインに関連して可動なミラーエレメントのために、請求項１記載のデザイン法及び製法の有利な改良が得られる。
【００１０】
有利には、定着領域として、有利には基板内の集積回路の金属性の接続パッドが準備される。非連続の装置としての製作並びに作動回路に統合された形式の製作が可能である。集積回路にマイクロマシニング型・デバイスが統合される場合には、有利には定着のために集積回路の金属被覆が使用される。
【００１１】
更に有利には、犠牲層として数マイクロメータの厚さを有する第１のフォトレジスト層が形成される。フォトレジストは等方性のエッチングプロセスで容易に除去される。ポリマーの犠牲層を使用する場合には、基板に対するミラーエレメントの間隔は極めて正確に調節可能であり、この場合、数マイクロメータからほぼ１５０μｍまでの間隔が実現可能である。
【００１２】
更に有利には、第１のフォトレジスト層は定着層を残すためにフォトリソグラフィに構造化される。
【００１３】
更に有利には、付着層がスパッタリングされる。
【００１４】
更に有利には付着層は、Ｃｕ-Ｃｒから成る数ナノメータ厚さの伝導性の層である。クロムは、付着層の下側に位置するフォトレジストに対する付着層として、かつ、銅は、後で行われる電着のためのスタート層として用いられる。当然、例えばＣｕ-Ａｕ等とは別の付着層も可能である。
【００１５】
更に有利には、マスクは付着層に次のステップで形成される：
付着層上での第２のフォトレジスト層の形成；
第２のフォトレジスト層上での二酸化ケイ素層の形成；
第３のフォトレジスト層のフォトリソグラフィな構造化及び
第２のフォトレジスト層用の硬質マスクを形成するための二酸化ケイ素層のプラズマエッチング及び
構造化された二酸化ケイ素層によってマスキングされた第２のフォトレジスト層の付着層までのエッチング。この場合、第２のフォトレジスト層は電着のためのポリマーのネガ型として用いられる。
【００１６】
更に有利には、メッキ層はニッケル層又はニッケル・コバルト層として析出される。このような層は、応力を受けず、平滑でしかも最良の反射能で製作できる。
【００１７】
更に有利には、第１のフォトレジスト層の形式の犠牲層、第２のフォトレジスト層によって形成されるポリ形及び付着層はメッキ層の析出後に除去される。
【００１８】
更に有利には、マイクロマシニング型・デバイスは、少なくとも１つの軸線を中心にねじり振動を実施できるように構成されている振動ミラーである。振動ミラーは簡単な旋回ミラーとして並びに共振器において厚い犠牲層を使用する場合スキャン・ミラーとして作動される。振動ミラーは、一方向、二方向又は任意の多方向に旋回可能であるように形成できる。
【００１９】
更に有利には、ミラー面の下側で基板に対向電極を設けることができる。
【００２０】
更に有利には、４つ又はこれ以上の軸線を中心にねじり振動を実施できるように振動ミラーは形成されている。
【００２１】
更に有利には、定着領域で定着されている環状のフレームに懸架されるように、振動ミラーは形成されている。従って、連続的なもしくは切欠きのないミラー領域が得られる。
【００２２】
更に有利には、定着領域がミラー面の切欠き内に設けられるように振動ミラーは形成されている。
【００２３】
次に図示の実施例につき本発明を説明する。
【００２４】
実施例の説明
第１ａ図乃至第１ｇ図では、マイクロマシニング型・デバイス用の本発明によるデザイン法及び製法の第１実施例のプロセスステップが横断面図で図示されている。
【００２５】
第１図では、不動態層１５及び該不動態層内に埋め込まれた開放された接続パッド２０を有する処理済みの作動回路を備えた基板１０が図示されている。更に第１図では、第１のフォトレジスト層の形式の犠牲層２５、スパッタリングされたメッキ・スタート層（プレーティングベース）の形式の付着層３０、第２のフォトレジスト層４０、二酸化ケイ素層５０、第３のフォトレジスト層６０及びニッケルメッキの形式のメッキ層３５が図示されている。
【００２６】
本発明の第１実施例によるマイクロマシニング型・デバイスを製作するための出発点は、不動態層１５及び開放された接続パッド２０を有する処理済みの作動回路である。
【００２７】
第１ａ図で図示のように、第１のステップで第１のフォトレジスト層が犠牲層２５として被着されかつ接続パッド２０が露出するように、構造化される。前記接続パッド２０は、製作すべきマイクロマシニング型・デバイス用の定着領域として用いられる。有利には、不動態層１５においてまず接続パッド２０の開放が行われねばならない場合に、第１のフォトレジスト層２５は犠牲層として並びに接続パッド２０を開放するために用いられる。
【００２８】
第１ｂ図で図示のように、次のステップで付着層３０がメッキ・スタート層（プレーティング・ベース）の形式でスパッタリングされる。図示の実施例ではクロム・銅から成る伝導性の層が使用される。この場合、クロムはこれの下側に位置する第１のフォトレジスト層２５に対する付着のために、かつ、銅は電着の次のステップのためのスタート層として用いられる。
【００２９】
第１ｃ図で図示のように、付着層３０にほぼ１５μｍ厚さの第２のフォトレジスト層４０が遠心被着されかつ通常２００℃の温度で硬化される。
【００３０】
プラズマ・ＣＶＤ・法（ＣＶＤ＝化学的な蒸気相析出）によって、第２のフォトレジスト層４０にほぼ６００ｎｍ厚さの二酸化ケイ素層５０が析出される。二酸化ケイ素層５０は以後、これの下側に位置する第２のフォトレジスト層４０を構造化するための硬質マスクとして用いられかつこのためにホトリソグラフィなプロセスによって第３のフォトレジスト層６０を使用して及びこれに次いで行われるプラズマエッチングによって構造化される（第１ｄ図で図示）。
【００３１】
第２のフォトレジスト層４０のエッチング後に、異方性のプラズマエッチングプロセスによって第２のフォトレジスト層４０のトレンチエッチングが行われる。これにより得られる構造は第１ｅ図で図示されている。
【００３２】
このようにして得られた、第２のフォトレジスト層４０によって形成されるポリマー・ネガ型内には、数マイクロメータ厚さのニッケルメッキが析出される。この結果、第１ｆ図及び第１ｇ図で図示の櫛形構造が得られる。この場合、第２のメッキ層３５の個々の領域は横断面図で可視不能な領域に関連している。
【００３３】
次いで、二酸化ケイ素層５０が湿式化学エッチングによってかつ構造化された第２のフォトレジスト層４０としてのポリマー・ネガ型が乾式化学エッチングによって除去される。
【００３４】
付着層３０の選択的な湿式化学エッチング並びに第１のフォトレジスト層２５としての犠牲層のエッチングはプラズマ内で行われ、これにより、第１ｇ図で図示の構造が得られる。
【００３５】
第１のフォトレジスト層としての犠牲層の２５除去は等方性のエッチングプロセスであり、この場合、ニッケル櫛形構造３５の下側のフォトレジストは完全に除去される。
【００３６】
結果的に、第１ｇ図で図示のように自由に可動な構造を有する容量式に作動可能なマイクロマシニング型・デバイスが得られる。
【００３７】
第２図では、本発明によるデザイン法及び製作法により製作可能なマイクロマシニング型・振動ミラーの第１実施例が平面図で図示されている。
【００３８】
第２図では、第１のミラー形状１００、ミラー面１１０、定着領域１２０、トーションばね懸架部１３０及びミラー面１１０の下側で基板に設けられている対向電極１４０，１５０が図示されている。
【００３９】
特に第１のミラー形状１００においては、ミラー面１１０の内側領域で定着部及び懸架部が設けられている。ミラー面１１０は、トーションばね懸架部１３０に懸架するために設けられている。このような懸架は完全に応力補償及び温度補償され、これは、ケイ素等上に金属構成部材が設けられる場合に有利である。即ちさもなくばばねロッド又はミラーエレメントの反りが生じ、これは通常機能障害をもたらす。トーションばね懸架部１３０の幾何学形状によって、スキャナーとしての使用が意図される場合に、ミラー形状１００を有する振動ミラーの共振周波数が調節される。
【００４０】
第３図では、本発明によるデザイン法及び製作法により製作可能なマイクロマシニング型・振動ミラーの第２実施例が平面図で図示されている。
【００４１】
第３図では、第２のミラー形状２００、ミラー面２２０、定着領域２２０、トーションばね懸架部２３０及びミラー面２１０の下側で基板に設けられている対向電極２４０，２５０，２６０，２７０が図示されている。
【００４２】
第２のミラー形状２００の場合でも、定着部及び懸架部はミラー面２１０の領域で内側に設けられているけれども、この場合上述の第１実施例とは異なって、２つの別の対向電極に基づき互いに直交する２つの軸線を中心とした偏向が可能である。第２の軸線に関してトーションばね懸架部２３０はトーションロッドとしてではなく、通常の撓みばねとして作用する。
【００４３】
第４図では、本発明によるデザイン法及び製作法により製作可能なマイクロマシニング型・振動ミラーの第３実施例が平面図で図示されている。
【００４４】
第４図では、第３のミラー形状３００、フレーム３０５、ミラー面３１０、定着領域３２０，３２５、トーションばね懸架部３３０，３３５及びミラー面３１０の下側で基板に設けられている電極３４０，３５０，３６０，３７０が図示されている。
【００４５】
第１及び第２実施例とは異なって第３実施例の場合には、トーションばね懸架部３３０，３３５は、ミラー面３１０とフレーム３０５とを連結する２つのトーションばねを介して実現される。フレーム３０５自体は、定着部３２０，３２５を介して基板に結合されている。この構成でも有利には、トーションばね懸架部３３０，３３５及びミラー面３１０に関連して応力補償及び温度補償されている。
【００４６】
第５図では、本発明によるデザイン法及び製作法により製作可能なマイクロマシニング型・振動ミラーの第４実施例が平面図で図示されている。
【００４７】
第５図では、第４のミラー形状４００、フレーム４０５、ミラー面４１０、定着領域４２５、トーションばね懸架部４３０，４３５及びミラー面４１０の下側で基板に設けられている対向電極４４０，４５０，４６０，４７０が図示されている。
【００４８】
第４図による第３実施例とは異なって第４実施例の場合には、トーションばね４３５，４３０の長さはミラー面４１０内に突入するように延長されている。これは、スキャナーとして使用する場合に所望の共振周波数の適合を可能にする。
【００４９】
第６図では、本発明によるデザイン法及び製作法により製作可能なマイクロマシニング型・振動ミラーの第５実施例が平面図で図示されている。
【００５０】
第６図では、第５のミラー形状６００、ミラー面６１０、定着領域６２０、トーションばね懸架部６３０，６３１，６３２，６３３，６３４，６３５，６３６，６３７及びミラー面６１０の下側で基板に設けられている対向電極６４０，６４１，６４２，６４３，６４４，６４５，６４６，６４７が図示されている。
【００５１】
第６図で図示の実施例の場合には、ミラー面６１０は８つの軸線を中心として旋回又は傾倒できる。定着領域６２０は、円形でありかつ同様に円形の同心的なミラー面６１０の中央に設けられている。定着領域６２０からは、トーションばね懸架部のトーションばね６３０〜６３７がリング状のミラー面６１０に向けて延びている。下側に位置する対向電極６４０〜６４７の制御機構（図示せず）によって、旋回方向が予め規定される。１００Ｈｚ乃至数ｋＨｚ領域の構造の共振周波数の場合、前記ミラー形状６００によって５０Ｈｚ乃至１００Ｈｚの領域で反復周波数を有する像が投影され得る。この実施例は当然、旋回のために８以上の軸線で一般化される。
【００５２】
第７図は、本発明によるデザイン法及び製作法により製作可能なマイクロマシニング型・振動ミラーの第６実施例でありかつ前述のデザインの基本構成を横断面図で図示している。
【００５３】
第７図では、第６のミラー形状７００、基板７１０、第１の絶縁層７１５、第２の絶縁層７２０、ミラー面７３０、支持体７４０、金属層７４５、接続パッド７５０、定着領域７５５、対向電極７６０及び偏向方向Ｄが図示されている。
【００５４】
第１ａ図〜第１ｇ図の実施例とは異なって第６のミラー形状７００の場合、金属層７４５の定着領域７５５における定着が実現され、この場合、金属層７４５は第１の絶縁層７１５を間挿して基板７１０に付加的に設けられる層である。作動回路（図示せず）と振動ミラーとの接続は、接続パッド７５０を介したボンディングによって行われる。対向電極７６０は、偏向方向Ｄで第６のミラー形状７００による振動ミラーを偏向するために用いられる。
【００５５】
本発明によるデザイン法及び製法は図示の実施例に限定されるものではなく、種々の態様で実施可能である。
【００５６】
特に積層材料の選択及び被着される層の厚さは使用に適合して選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  マイクロマシニング型・デバイス用の本発明によるデザイン法及び製法の第１実施例のプロセスステップを示す横断面図。
【図２】  本発明によるデザイン法及び製法で製作可能なマイクロマシニング型・振動ミラーの第１実施例の平面図。
【図３】  本発明によるデザイン法及び製法で製作可能なマイクロマシニング型・振動ミラーの第２実施例の平面図。
【図４】  本発明によるデザイン法及び製法で製作可能なマイクロマシニング型・振動ミラーの第３実施例の平面図。
【図５】  本発明によるデザイン法及び製法で製作可能なマイクロマシニング型・振動ミラーの第４実施例の平面図。
【図６】  本発明によるデザイン法及び製法で製作可能なマイクロマシニング型・振動ミラーの第５実施例の平面図。
【図７】  本発明によるデザイン法及び製法で製作可能なマイクロマシニング型・振動ミラーの第６実施例の横断面図。
【符号の説明】
１０  基板
１５  不動態層
２０  接続パッド
２５  犠牲層（第１のフォトレジスト層）
３０  付着層、  ４０  第２のフォトレジスト層
５０  二酸化ケイ素層
６０  第３のフォトレジスト層
３５  メッキ層
１００  第１のミラー形状
１１０  ミラー面
１２０  定着領域
１３０  トーションばね懸架部
１４０，１５０  対向電極
２００  第２のミラー形状
２１０  ミラー面
２２０  定着領域
２３０  トーションばね懸架部
２４０，２５０，２６０，２７０  対向電極
３００  第３のミラー形状
３０５  フレーム
３１０  ミラー面
３２０，３２５  定着領域
３３０，３３５  トーションばね懸架部
３４０，３５０，３６０，３７０  対向電極
４００  第４のミラー形状
４０５  フレーム
４１０  ミラー面
４２０，４２５  定着領域
４３０，４３５  トーションばね懸架部
４４０，４５０，４６０，４７０  対向電極
６００  第５のミラー形状
６１０  ミラー面
６２０  定着領域
６３０，６３１，６３２，６３３，６３４，６３５，６３６，６３７  トーションばね懸架部
６４０，６４１，６４２，６４３，６４４，６４５，６４６，６４７  対向電極
７００  第６のミラー形状
７１０  基板
７１５  第１のフォトレジスト層
７２０  第２のフォトレジスト層
７３０  ミラー面
７４０  支持体
７４５  金属層
７５０  接続パッド
７５５  定着領域
７６０  対向電極
Ｄ  偏向方向
【図１ａ】
0004204193.tif 000004
【図１ｂ】
0004204193.tif 000005
【図１ｃ】
0004204193.tif 000006
【図１ｄ】
0004204193.tif 000007
【図１ｅ】
0004204193.tif 000008
【図１ｆ】
0004204193.tif 000009
【図１ｇ】
0004204193.tif 000010
【図２】
0004204193.tif 000011
【図３】
0004204193.tif 000012
【図４】
0004204193.tif 000013
【図５】
0004204193.tif 000014
【図６】
0004204193.tif 000015
【図７】
0004204193.tif 000016