(57)【要約】【課題】揺動体の重心バランスが良好に設定され、高い信頼性と性能の均一性を有した振動型アクチュエータなどの揺動体装置を高い生産性で製造できる製造方法を提供する。【解決手段】弾性支持部202aにより可動に支持された揺動体203aを備える揺動体装置の製造方法は、次の工程を有する。各々の揺動体装置の揺動体203a同士が連結するように揺動体装置の揺動体203aと弾性支持部202aを同一の基板101を加工して形成する工程。連結している各々の揺動体装置の揺動体203aにまたがって磁性体204aを形成又は設置する工程。連結している揺動体203aと各々の揺動体203aにまたがって形成又は設置された磁性体204aとを同時に切断・分離する工程。【選択図】図2
2009060682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動体と、該揺動体を揺動可能に支持する弾性支持部と、を有する揺動体装置の製造方法であって、
各々の前記揺動体装置の揺動体同士が連結するように前記揺動体装置の揺動体と弾性支持部を同一の基板を加工して形成する工程と、
前記連結している各々の揺動体装置の揺動体にまたがって磁性体を形成又は設置する工程と、
前記連結している揺動体と前記各々の揺動体にまたがって形成又は設置された磁性体とを同時に切断・分離する工程と、
を有することを特徴とする揺動体装置の製造方法。
【請求項２】
前記各々の揺動体にまたがって形成又は設置された磁性体は未磁化状態であって、
前記切断・分離する工程の前に、前記基板の一部または全体に磁界を印加し、前記磁性体を一括で磁化して永久磁石を形成する工程を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の揺動体装置の製造方法。
【請求項３】
前記各々の揺動体にまたがって形成又は設置された磁性体は磁化されて永久磁石となっている、
ことを特徴とする請求項1に記載の揺動体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板を用いて複数形成される振動型アクチュエータなどの揺動体装置の製造方法に関する。より詳しくは、永久磁石を含む揺動体である揺動部を有する振動型アクチュエータなどの揺動体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコン等の半導体基板に、微細構造を有するデバイスを大量に形成する手法として、マイクロマシニング技術が開発されている。単結晶シリコンは優れた物性や機械特性を持ち、さらに基板としての平坦性や加工性も良い。そのため、微細構造を作製する際によく用いられる。こうして、単結晶シリコンの特性とマイクロマシニング技術を組み合わせて多種多様のデバイスが考案され、入力エネルギーを運動エネルギーに変換するアクチュエータなどとして働くデバイスが盛んに開発されている。その一例として、電磁力または永久磁石等を利用した振動型アクチュエータが提案され、優れた動特性とエネルギー効率を持ったデバイスとして開発されている。
【０００３】
上記技術状況において、図5に示すような、永久磁石等を利用して作製される振動型アクチュエータの提案がなされている（特許文献1参照）。この提案例では、単結晶シリコン基板材料で形成された厚さ0.2mmのプレート1100の中央部に、表裏に貫通する長尺の円弧状の窓1200が形成され、同時に揺動部となる共振子1300が形成される。そして、窓1200の外枠に対して、共振子1300が弾性支持部の梁1400によって接続される。次工程において、共振子1300の片面に矩形状の磁石設置用凹部2100を形成し、その後、基板を切断、分離する。更に、凹部2100内にパーマロイ（登録商標）等の永久磁石1500が埋め込み設置及び固定される。
【０００４】
この様に、マイクロマシニング技術によって、単結晶シリコン基板に揺動体となる構造（前記特許文献1では共振子）や弾性支持部となる梁が形成され、共振子の片面には磁石を位置決めする凹部がエッチング等によって形成される。そして、エッチング工程と素子を切断・分離する工程と永久磁石を設置する工程によって、目的の振動型アクチュエータが作製される。
【特許文献１】特開2002-311372号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、弾性支持部となる前記梁を軸として前記共振子を高速に動作させる振動型アクチュエータの製造方法に対しては、次の点が指摘される。
【０００６】
揺動部となる共振子が安定した動作をするため、または弾性支持部を軸に揺動体が高速な動作及び共振を得ようとするためには、前記弾性支持部の軸中心に対する揺動体の重心位置が重要である。すなわち、前記梁に対して、共振子の位置や前記永久磁石の形状及び設置位置による総合的な重心位置を考慮する必要がある。換言すれば、前記総合的な重心位置を適切な位置（典型的には、前記弾性支持部の軸中心上）にもって来る必要がある。
【０００７】
前記特許文献1の製造方法は、揺動体となる共振子の形成工程と、永久磁石の位置を決める凹部の形成工程と、さらに磁石設置工程を有している。これらの工程はそれぞれ寸法公差を有している。したがって、最終的なデバイス形成時における揺動体全体の重心位置は、各寸法公差の積み重なった値となる。特に、単結晶シリコンに比べ大きな密度を有する永久磁石は、その形状公差や設置位置ずれが揺動体全体の重心位置に対して大きな影響を及ぼす。そのため、前記永久磁石の形状や設置精度を最も考慮すべきである。
【０００８】
前記特許文献1の提案例における磁石位置ずれをなくすための凹部形成は、その形成工程により工数の増加に繋がる。また、たとえ磁石設置用凹部を形成したとしても、高度な磁石の整形技術や高精度なアライメント設置装置が必要である。
【０００９】
また、基板に磁石の設置を行う工程において、永久磁石の磁力の有無が重要である。磁力を有する磁石を設置するには、その磁石同士の磁力の相互作用を考慮しなければならず、取り扱いに細心の注意が必要である。すなわち、磁石は互いにつき易く、また、その磁化方向を適正な方向に揃えて設置するのが容易ではない。他方、前記特許文献1の提案例の工程の流れを変えず、仮に磁石の設置の際に磁力の無い永久磁石（磁性体）を設置する場合、切断・分離後の各々の素子に対して磁石の設置工程及び着磁工程が必要になる。したがって、工程がより煩雑になる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題に鑑み、揺動体と該揺動体を揺動可能に支持する弾性支持部とを有する本発明の揺動体装置の製造方法は、次の工程を有する。
各々の前記揺動体装置の揺動体同士が連結するように前記揺動体装置の揺動体と弾性支持部を同一の基板を加工して形成する工程。
前記連結している各々の揺動体装置の揺動体にまたがって磁性体を形成又は設置する工程。
前記連結している揺動体と前記各々の揺動体にまたがって形成又は設置された磁性体とを同時に切断・分離する工程。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による、揺動体と弾性支持部を有した振動型アクチュエータなどの揺動体装置の製造方法においては、複数の揺動体に磁石設置用の矩形状の凹部などを形成する必要がなく、また高精度な設置装置を必要としない。また、複数の揺動体で磁石ないし磁性体を共有するため工程数を少なくでき、生産性の高い製造方法が提供可能である。
【００１２】
更に、複数の揺動体に対して一括で位置決めした磁石ないし磁性体とこれを設置した揺動体とを両者同時に切断・分離するため、磁石ないし磁性体を含む揺動体の形成及び揺動体装置の製造が容易かつ正確になる。したがって、生産性を向上できると共に弾性支持部に対する重心ずれの少ない揺動体を形成できる。
【００１３】
この様にして、高速で共振する揺動体と弾性支持部を備え、揺動体の重心バランスが良好に設定され、高い信頼性と性能の均一性を有した振動型アクチュエータなどの揺動体装置を高い生産性で製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
【００１５】
（実施例1）
本発明は、揺動体と該揺動体を揺動可能に支持する弾性支持部とを有する揺動体装置の製造方法に関する。
本発明による振動型アクチュエータの製造方法に係る実施例1について図1及び図2を用いて説明する。図1は、切断・分離前の振動型アクチュエータを示す図2（a）のA-A’断面における製造工程を示す。図2（b）は製造・組み立て後の振動型アクチュエータを示す。
【００１６】
先ず、図1(a)に示す様に、同一の基板である単結晶シリコン基板101の両面上に窒化シリコン、熱酸化膜などのエッチング保護膜102を成膜する。エッチング保護膜102は、次の工程における各種エッチング手法に対して耐性のある材料を選定し、1層ないし2層以上の膜の組み合わせで構成される。エッチング保護膜102の成膜方法としては、蒸着法、スパッタ法、気相成膜法などを利用することができる。
【００１７】
次に図1(b)に示す様に、エッチング保護膜102に、振動型アクチュエータの揺動体（図2の203a）及び弾性支持部（図2の202a）などを作製するためのレジストパターン103をフォトリソグラフィー手法により形成する。レジストパターン103は、図2(a)の様に複数連結した揺動体203aとそれらの弾性支持部202aと基板固定部201aとが接続される形状を有する様に形成される。つまり、各々の揺動体装置の揺動体同士が連結するように揺動体装置の揺動体と弾性支持部を同一の基板を加工して形成する。このとき、磁石ないし磁性体を設置するための、例えば、V溝などのパターン形成を、揺動体の一部に施してもよい。そして、図1(c)に示す様に、レジストパターン103からなる形状をエッチング保護膜102に、ウェットまたはドライエッチング手法を用いて転写する。
【００１８】
次に図1(d) に示す様に、図2(a)に示した基板固定部201aと弾性支持部202aと揺動体203aのパターンが転写されたエッチング保護膜102をマスクとして、単結晶シリコン基板101を貫通エッチングする。このことによって基板101側に窓の空いた構造が形成される。貫通エッチングの手法としては、マイクロマシニング技術を利用する。例えば、アルカリ溶液を用いた結晶異方性エッチングや、プラズマを用いた深堀異方性エッチング等である。図1の(b)から(c)、(d)の工程を、基板101の反対面からも同様に行い、弾性支持部202a及び揺動体203aなどの形成を行っても構わない。
【００１９】
次に図1(e) に示す様に、エッチング保護膜102をウェットまたはドライエッチング手法により取り除く。そして、図1(f)に示す様に、連結している各々の揺動体装置の揺動体にまたがって磁性体を形成又は設置する。つまり、窓の空いた形状を有するシリコン基板101に磁石ないし磁性体204a（紙面に垂直方向に伸びる）を設置する。図2(a)の様に、複数連結した揺動体203aにまたがる様に磁石ないし磁性体204aを設置する。磁石ないし磁性体204aは、前述した様に、例えば、V溝などのパターンを利用して配置してもよい。磁石ないし磁性体204aは接着剤等を用いて固定する。
【００２０】
磁石ないし磁性体204aは、図2(a)の様に、連結した揺動体203aと平行に配置し、複数の揺動体203aに共有される様にする。磁石ないし磁性体204aは、ウェハサイズに応じた例えば棒状の長いものを用いる。磁石ないし磁性体204aは、着磁を行う前の磁性体が望ましく、例えば、軟磁性体であるFeCoCrなどを用いる。各揺動体203aに磁石ないし磁性体204aは、図示の様に1本設置してもよいし、2本以上設置しても構わない。また、基板101の両面に設置してもよい。着磁を行う前の未磁化状態の磁性体204aを設置した場合、その後にシリコン基板101に対し、図1(f)の様に、紙面垂直方向の磁界105を印加する。図2(a)は、磁性体204aと平行（矢印方向の磁界105）に、部分的または全体的に磁界を印加し、磁性体204aを一括で着磁して永久磁石にする様子を示す。
【００２１】
上記磁石の磁化工程において、揺動体及び磁石の切断・分離前に基板の一部または全体に磁界を印加するため、製造工程における未磁化の磁性体のハンドリングを容易にし、個々の磁石の特性ばらつきを少なくできる。また、量産性に優れた振動型アクチュエータなどの揺動体装置の製造方法が実現可能となる。
【００２２】
既に磁化された永久磁石204aを、図2(a)の様に、複数連結した揺動体203aにまたがる様に設置してもよい。この場合、未磁化の磁性体ほど取り扱いは容易ではないが、細かく分離した永久磁石を扱うよりは取り扱いが容易になる。ここでは、図1(f)の様に紙面垂直方向の磁界105を印加する必要はなくなる。また、軟磁性体を磁化しないで、最終的にそのまま用いる構成も可能である。
【００２３】
また、棒状の長い磁性体を設置するのではなく、磁性体204aは、複数の揺動体203aにまたがって帯状に磁性膜としてスパッタリング、電気めっきなどで形成することもできる。
【００２４】
次に図1(g) の様に、ダイシング（ブレード）106を用いて連結している揺動体と前記各々の揺動体にまたがって形成された磁性体とを同時に切断、分離する。切断手法としては、スクライブ、レーザ、エッチングなどの手法を用いても構わない。図2(a)において切断・分離ライン(x方向)301a及び切断・分離ライン(y方向)302aで示す様に、磁石204aと揺動体203a及び基板固定部201aは同時的に切断され、分離される。したがって、磁石204aと揺動体203aはほぼ同等の幅を有する様に形成され、揺動体全体の重心の設定を良好に行うことができる。図1(g)は、ライン(y方向)302aに沿う切断・分離を、実線で示すダイシング（ブレード）106で行い、ライン(x方向)301aに沿う切断・分離を、一点破線で示すダイシング（ブレード）106で行う様子を示す。また、図1(g)に示す様に、この切断・分離は、ウェハを粘着シート110に貼り付けた状態で行い、切断・分離後に、各構造体を粘着シート110から引き剥がす。
【００２５】
磁石204a付き揺動体203aと弾性支持部202aと基板固定部201aを有する分離後の構造体は、基板固定部201aが基板120に固定されて、図2(b)のような配置とされる。この配置構造において、切断・分離された磁石204aと揺動体203aに、電磁石401a等により正弦波駆動の磁力などを与えることによって、揺動体203aは弾性支持部202aで規定される軸の回りで振動する。符号204aで示されるものが軟磁性体である場合は、磁性体204a付き揺動体203aは電磁石401aから引力のみを受ける。よって、この場合は、揺動体203aを弾性支持部202aで規定される軸の回りで振動させる為に電磁石401aへの電流はオン・オフされる。この様にして、上記製造方法により高い生産性で製造され正確な揺動体の重心バランスを持つ振動型アクチュエータは良好に機能する。
【００２６】
（実施例2）
図3は、本発明の実施例2の振動型アクチュエータの製造方法を説明する概略図である。実施例2の製造方法は、図1とほぼ同様な工程を用いる。
【００２７】
本実施例では、揺動体203bと弾性支持部202bと基板固定部201bからなる振動型アクチュエータの基本構造は両持ち梁支持構成である。すなわち、揺動体203bを真ん中に弾性支持部202bが両側に接続され、さらに外側に基板固定部201bが接続される。実施例1と同様に、共有された磁石204bが真ん中の揺動体203bに設置及び固定される。未磁化状態の磁性体204bの場合、これを設置後、磁性体204bと平行に磁界を印加し、着磁を行う。次に、図3の切断・分離ライン(x方向)301b及び切断・分離ライン(y方向)302b（一点破線で示す）で示す様に、磁石204bと揺動体203b及び基板固定部201bが同時的に切断され、分離される。
【００２８】
本実施例の製造方法で製造された揺動体装置でも、切断・分離された磁石204bと揺動体203bに、電磁石401b等により実施例1で行った説明と同様に磁力を与える。これによって、揺動体203 bは弾性支持部202bで規定される軸の回りで振動する。この様にして、本実施例の製造方法によっても、高い生産性で製造され正確な揺動体の重心バランスを持つ振動型アクチュエータは良好に機能する。
【００２９】
（実施例3）
図4は、本発明の実施例3の振動型アクチュエータの製造方法を説明する概略図である。実施例3の製造方法でも、図1とほぼ同様な工程を用いる。
【００３０】
本実施例では、揺動体203cと弾性支持部202cと基板固定部201cさらには他の揺動体である振動子205cからなる振動型アクチュエータが製造される。この基本構造では、基板固定部201cに弾性支持部202cと揺動体203cが順に接続され、さらに弾性支持部202cと振動子205cが順に接続される。こうして、揺動体を2つ有した構造となっている。
【００３１】
ここでも、実施例1と同様に、共有された磁石204cが揺動体203cに設置及び固定される。未磁化状態の磁性体204cを設置後、磁性体204cと平行に磁界を印加し、着磁を行う。次に、図4の切断・分離ライン(x方向)301c及び切断・分離ライン(y方向)302c（一点破線で示す）で示す様に、磁石204cと揺動体203c及び基板固定部201cが同時的に切断され、分離される。
【００３２】
本実施例の製造方法で製造された揺動体装置でも、切断・分離された磁石204cと揺動体201cに、電磁石401c等により実施例1で行った説明と同様に磁力を与える。これによって、揺動体201c及び振動子205cがともに弾性支持部202cで規定される軸の回りで振動する。この様にして、本実施例の製造方法によっても、高い生産性で製造され正確な揺動体の重心バランスを持つ振動型アクチュエータは良好に機能する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例1の振動型アクチュエータなどの揺動体装置の製造方法に係わる工程図。
【図２】実施例1の製造方法による振動型アクチュエータなどの揺動体装置を未分離状態と組み立て状態において説明する概略図。
【図３】実施例2の製造方法による振動型アクチュエータなどの揺動体装置を未分離状態と組み立て状態において説明する概略図。
【図４】実施例3の製造方法による振動型アクチュエータなどの揺動体装置を未分離状態と組み立て状態において説明する概略図。
【図５】従来例の振動型アクチュエータの概略図。
【符号の説明】
【００３４】
101  基板（シリコン基板）
105  外部磁界
201a、201b、201c  基板固定部
202a、202b、202c  弾性支持部
203a、203b、203c  揺動体
204a、204b、204c  磁性体（永久磁石）
205c  振動子
301a、301b、301c  切断分離ライン(x方向)
302a、302b、302c  切断分離ライン(y方向)
【図１】
2009060682.tif 000003
【図２】
2009060682.tif 000004
【図３】
2009060682.tif 000005
【図４】
2009060682.tif 000006
【図５】
2009060682.tif 000007