JP2000246700A

JP2000246700A - 微小構造の製造方法

Info

Publication number: JP2000246700A
Application number: JP2000054393A
Authority: JP
Inventors: Benedetto Vigna; ビグナベネデット; Ubaldo Mastromatteo; マストロマッテオウバルド
Original assignee: STMicroelectronics SRL
Current assignee: STMicroelectronics SRL
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2000-09-12
Also published as: US6358769B1; DE69916782D1; EP1031736B1; EP1031736A1

Abstract

(57)【要約】【課題】微小構造の移動部分の懸架部の破断の危険を
減じる解決方法を提供する。【解決手段】少なくとも一つの固定領域及び移動領域
を具備する微小構造の製造方法において、移動領域を固
定領域と一時的に一体にする一時的な固定支持構造を形
成する段階と、機械的圧力を受ける段階と、非機械的除
去方法によって一時的な固定支持構造を除去する段階と
を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、組立て中に機械的
圧力を受ける懸架領域を有する機械的、電気機械的及び
光電気機械的な微小構造の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】知られているように、機械的、電子機械
的及び光電子機械的タイプの微小構造の製造中におい
て、最後の工程によってもたらされる機械的圧力によっ
て損傷される可能性のある懸架領域が形成される。例え
ば、読み／書きヘッドが接着されるマイクロアクチュエ
ータを具備する、一体のハードディスク駆動装置の製造
中において、マイクロアクチュエータのロータに圧力を
かける、ヘッドをマイクロアクチュエータへ取付けて接
着する段階は、ロータの懸架位置を破断させ、ロータが
壊れる。例えばマイクロモータと共に光ファイバを移動
させることが必要である光マイクロ電子機械的装置にお
いて、同様な問題が生じる。この組立操作に必要とされ
る約数十ｇの力により、微小構造の移動部分は修復不可
能に損傷する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】それゆえ、本発明の目
的は、記載されたタイプの微小構造の移動部分の懸架部
の破断の危険を減じる解決方法を発明することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載されているような、微小構造の製造方法を提供する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の理解のため、三つの好適
な実施形態が、添付図面を参照して単に非網羅的にここ
に記載されている。図１は、例えば、マイクロメータの
駆動部を有するハードディスクの読み／書きアセンブリ
内で使用される、ステータ２及びロータ３を具備するマ
イクロアクチュエータ１の一部分を示す。マイクロアク
チュエータ１は、基板５及びエピタキシャル層６を具備
する半導体材料ウェハー４において形成される。電子的
構成要素（図示せず）、ステータ２及びロータ３がエピ
タキシャル層６の内側に形成される。ステータ２は、基
板５によって担持され、複数の固定アーム１１へ接続さ
れておりかつ基板５に担持されている固定領域１０を具
備する。ロータ３は、溝部１５によってステータ２から
分離されており、ロータ３は、図示しない懸架（吊し）
アームによって保持され、懸架されたマス１２及び複数
の移動アーム１３を具備し、これらの一つが図１に見ら
れる。ロータ３は空気間隙部１４により基板５から分離
されており、間隙部１４はロータ３の下に延びている。

【０００６】ヘッド（図示せず）の取付け及び接着操作
中に基板５上でロータ３が壊れることを防ぐために、本
発明の第一実施形態によれば、懸架された領域を固定領
域に固定する可融性要素が付与されている。特に、図１
は移動アーム１３を固定領域１０に固定する可融性要素
２０を示している。可融性要素２０は、一種のくさびを
形成している固定アーム１３の端部まで固定領域１０の
二つの隣接した領域から延びている一対の壁２１によっ
て形成されている。壁２１の厚さは、所定量のエネルギ
が（レーザービームで電気的に又は他の手段で）与えら
れる時に壁２１が溶融又は蒸発するようなものであり、
好ましくはこの厚さは５μｍ未満である。

【０００７】示されている実施形態において、溶融が電
気的手段によって行われ、大いにドープ処理(doped) さ
れた、伝導性領域２２は、固定領域１０内に形成され、
（例えば、交差絶縁部又は適切な溝部によって、示され
ていない方法で）固定領域１０の残りから適切に絶縁さ
れている。壁２１は、伝導性領域２２から延び、伝導性
領域２２へ電気的に接続されている。図１に略図的に示
されている接触領域２３は、伝導性領域２２を金属トラ
ック２４及び（図示せず）電流源へ電気的に接続する。

【０００８】ステータ２をロータ３を分離する溝部１５
を掘る時に、可融性要素２０が形成されている。このた
め、ウェハー４の内側に一体化された構成要素を形成す
るための通常の段階の間において、伝導性の領域２２
と、可融性要素２０が形成されるエピタキシャル層６の
部分とは、適切にドープ処理され、溝部１５を形成する
ためのマスクは、ロータ３へ読み／書きヘッド（図示せ
ず）をロータ３に取付けて電気的接続部に接着する時特
に、続く製造段階中において、ロータ３の機械的圧力へ
の十分な抵抗を保証するために複数の可融性要素２０を
形成するように適切に整形される。可融性要素２０は、
ロータ３に圧力を生じさせる操作が完了した時に、除去
される。特に、図２に示されているように、壁２１を溶
融させるように、高い電流が、金属トラック２４及び伝
導性領域２２を通して壁２１へ供給される。例えば、２
００〜３００ｍＡの電流が与えられる。

【０００９】図３は本発明の別の実施形態を示す。この
実施形態によれば、懸架構造が、移動構造を自由にし
て、例えば基板又は他の固定部分へ移動構造を接続する
ために使用される、化学薬品に耐性のある材料の構造的
な固定要素によって一時的に懸架されている。図３に示
されているように、図１の実施形態と共通している部分
は、同じ参照番号で示され、再び記載されない。固定領
域３０は、移動アーム１３に隣接した所定位置で、移動
アーム１３と接触して、溝部１５の内側に形成されてい
る。固定領域３０は、基板５上に支持されており、好ま
しくは、気相で除去されることができるフォトレジスト
又は別のポリマーからなる。

【００１０】図４〜８を参照して以下に説明されるよう
に固定領域３０が形成されている。図４は、基板５と、
エピタキシャル層６と、基板５とエピタキシャル層６と
の間に配置される犠牲領域３１とを具備する最初の構造
を示す。犠牲領域３１は、公知の方法でエピタキシャル
層６を形成する前に、例えば、選択的に成長した酸化珪
素からなる。特に、犠牲領域３１は、ロータ３及び溝部
１５が形成される領域において存在する。

【００１１】電子構成要素（図示せず）の可能な製造の
後に、溝部１５が形成される直前に、ウェハー４が遮蔽
され、化学的にエッチングされ、固定領域３０が形成さ
れる領域内におけるエピタキシャル層６の一部分及び犠
牲領域３０を除去し、開口３２を形成する。特に、図５
は、エピタキシャル層６及び犠牲領域３１を完全に通っ
て基板５まで延びる開口３２を示す。次いで、開口３２
を充填する一層の構造材料（フォトレジスト、ポリマ
ー）が堆積される。開口３２から突出する構造材料の層
の部分が、例えば、化学機械的作用（ＣＭＰ−化学機械
的ポリッシング）によって除去される。

【００１２】図６に示されているように、固定領域３０
が開口３２の内側に形成されている。

【００１３】マイクロアクチュエータ１を形成するため
の溝部３５が公知の方法で形成される。溝部３５によっ
て、犠牲領域３１の残りの部分が除去され、図７に示さ
れるように空気間隙部１４を形成する。

【００１４】組立て段階が実施され、例えば、図７によ
れば、読み／書きヘッド３３が懸架マス(mass)１２へ付
けられ、電気的接続部が接着される（球形状接続部３４
によって略図的に示されているように）。この段階の
間、ロータ３は、任意の圧力を吸収する固定構造３０に
よって固定及び保持され、吊下げアーム（図示せず）が
破断することを防ぐ。最後に、固定構造３０が、図８に
示されるように、例えばプラズマエッチングによって除
去され、溝部３５は、開口３２と共に、最後の溝部１５
を形成する。

【００１５】図９は、本発明のさらなる実施形態を示
す。この実施形態によれば、組立て後に除去可能な外部
構造要素が、移動部分及び固定部分が接合する領域にお
いて、ウェハー４の表面に付与される。特に、図９にお
いて、紫外線に感知する「スティックフォイル(stick f
oil)」のような接着材料層４０は、ウェハー４の表面４
１の上面上で延びている。特に、接着材料層４０は、固
定領域１０の一部分、固定アーム１１及び移動アーム１
３の端部と接着する。透明な接着材料層４０は、ウェハ
ー４の面全体上で堆積され、選択的に、例えば、ロータ
３の領域から乾燥除去される。この領域上で、読み／書
きヘッド（図示せず）が、公知の写真製版方法によって
接着される。接着材料層４０は、組立て中においてロー
タ３を保持し、酸素プラズマ(O₂based plasma) 内でド
ライエッチングによって圧力の終わりにおいて除去され
る。

【００１６】移動部分が機械的圧力を受ける製造段階中
において、一体の微小構造の移動部分が、この方法によ
って固定部分と一体にされ、その一体性を保証する。記
載された解決方法は、マイクロ電子工学において通常使
用されている製造工程と完全に両立し、それゆえ、それ
らは、応用の問題を生じず、ウェハーの内側に形成され
ている任意の電子デバイスを損傷させない。記載された
方法は、組立て操作が高い効率を保証し、適用するのが
簡単であり、低コストである。

【００１７】最後に、多数の修正及び変形が、ここに記
載されかつ示された方法に導入されることができ、添付
している請求の範囲内に規定されているように、これら
修正及び変形の全ては本発明の範囲内にあるということ
が明白である。特に、（欧州特許第８２２５７９号にお
いて記載されているように、一般に多結晶部分におい
て）エピタキシャル層に形成されている微小構造の場合
において有利的に適用されるとしても、この方法は、材
料（シリコン、ニッケル等の金属材料など）に関係なく
全ての微小構造に適用可能であるということが強調され
たい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一形態の製造工程の段階における微小機械的
構造の部分的に途切れた斜視図である。

【図２】続く段階の図１と同様な図を示す。

【図３】第二実施形態の方法の段階における微少機械的
構造の部分的に途切れた斜視図である。

【図４】図３による製造方法の連続的な段階の半導体材
料のウェハーを通した断面図である。

【図５】図３による製造方法の連続的な段階の半導体材
料のウェハーを通した断面図である。

【図６】図３による製造方法の連続的な段階の半導体材
料のウェハーを通した断面図である。

【図７】図３による製造方法の連続的な段階の半導体材
料のウェハーを通した断面図である。

【図８】図３による製造方法の連続的な段階の半導体材
料のウェハーを通した断面図である。

【図９】第三実施形態の方法の段階における微少機械的
構造の部分的に途切れた斜視図を示す。

【符号の説明】

１０…固定領域１１…固定領域１２…移動領域１３…移動領域２０…一時的な固定支持領域３０…一時的な固定支持領域４０…一時的な固定支持領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つの固定領域（１０、１
１）及び移動領域（１２、１３）を具備する微小構造の
製造方法において、前記移動領域（１２、１３）を前記固定領域（１０、１
１）と一時的に一体にする一時的な固定支持構造（２
０；３０；４０）を形成する段階と、機械的圧力を受ける段階と、非機械的除去方法によって前記一時的な固定支持構造
（２０；３０；４０）を除去する段階とを具備すること
を特徴とする、微小構造の製造方法。
【請求項２】基板（５）と、前記基板（５）の上にあ
るエピタキシャル層（６）と、前記基板（５）と前記エ
ピタキシャル層（６）との間に延びている犠牲領域（３
１）とを具備する半導体材料ウェハー（４）を形成する
段階と、前記移動領域（１２、１３）を前記固定領域（１０、１
１）から分離する溝部（１５）を前記エピタキシャル層
（６）内に形成する段階とを具備することを特徴とす
る、請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記一時的な固定支持構造を形成する段
階は、前記固定領域（１０、１１）及び前記移動領域
（１２、１３）を機械的に接続する可融性要素（２０）
を形成する段階を具備し、前記一時的な固定支持構造を除去する段階は、前記可融
性要素（２０）を溶融又は蒸発させるのに十分な所定量
のエネルギを前記可融性要素（２０）に供給する段階を
具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の方
法。
【請求項４】前記供給段階は、電流を送ることを具備
することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】前記供給段階は、レーザ光を供給するこ
とを具備することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】前記一時的な固定支持構造を形成する段
階は、前記固定領域（１０、１１）の一部分（２２）を
前記移動領域（１２、１３）の一部分（１３）へ接続す
る少なくとも一つの接続壁（２１）を形成する段階を具
備することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項７】前記接続壁（２１）は、５μｍ未満の厚
さを有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】前記一時的な固定支持構造を形成する段
階は、前記移動領域（１２、１３）に隣接した所定位置
においてかつ前記移動領域（１２、１３）と接触して前
記溝部（１５）内において構造領域（３０）を形成する
段階を具備することを特徴とする請求項２に記載の方
法。
【請求項９】前記構造領域（３０）は前記基板（５）
に当接していることを特徴とする請求項８に記載の方
法。
【請求項１０】前記一時的な固定支持構造を形成する
段階は、前記エピタキシャル層（６）において全厚さにわたって
第一の穴掘りをして少なくとも一つの開口（３２）を形
成する段階と、前記少なくとも一つの開口を構造材料で
充填する段階と、前記第一の穴（３２）に隣接した第二の穴掘りをして前
記溝部（１５）を形成する段階とを具備することを特徴
とする請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】前記構造材料は、ポリマー、好ましく
はフォトレジストであることを特徴とする請求項１０に
記載の方法。
【請求項１２】前記一時的な固定支持構造を除去する
段階は、前記構造材料（３０）をプラズマ除去する段階
を具備することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】前記一時的な固定支持構造を形成する
段階は、接着材料層（４０）を前記微小構造の表面（４
１）へ付与する段階を具備することを特徴とする請求項
１又は２に記載の方法。
【請求項１４】前記方法は、写真製版方法によって前
記接着材料層（４０）の前記一部分を選択的に除去する
段階をさらに具備することを特徴とする請求項１３に記
載の方法。
【請求項１５】前記接着材料層は、紫外線を感知す
る、接着スティックフォイル（４０）によって形成され
ていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方
法。
【請求項１６】少なくとも一つの固定領域（１０、１
１）及び移動領域（１２、１３）を形成するための中間
構造において、一時的な固定支持構造（２０；３０；４
０）は、前記移動領域（１２、１３）を前記固定領域
（１０、１１）と一時的に一体とさせることを特徴とす
る中間構造。
【請求項１７】前記中間構造は、基板（５）と、前記
基板（５）の上にあるエピタキシャル層（６）と、前記
基板（５）と前記エピタキシャル層（６）との間に延び
ている犠牲領域（３１）と、前記エピタキシャル層
（６）内で延び、かつ前記移動領域（１２、１３）を前
記固定領域（１０、１１）から分離する溝部（１５）と
を具備することを特徴とする請求項１６に記載の中間構
造。
【請求項１８】前記一時的な固定支持構造は、前記固
定領域（１０、１１）及び前記移動領域（１２、１３）
を機械的に接続する可融性要素（２０）を具備すること
を特徴とする請求項１６又は１７に記載の中間構造。
【請求項１９】前記可融性要素（２０）は、前記溝部
内で延び、かつ前記固定領域の伝導性部分（２２）を前
記移動領域（１２、１３）の一部分へ接続する少なくと
も一つの接続壁（２１）を具備することを特徴とする請
求項１７又は１８に記載の中間構造。
【請求項２０】前記一時的な固定支持構造は、ポリマ
ー材料、好ましくはフォトレジストからなる構造領域
（３０）を具備し、前記構造領域（３０）は、前記溝部
（１５）内に収納され、前記基板（５）上で支持される
ことを特徴とする請求項１７に記載の中間構造。
【請求項２１】前記一時的な固定支持構造は、前記微
小構造の面（４１）上で延びかつ前記固定領域（１０、
１１）の一部分及び前記移動領域（１２、１３）の一部
分に接着する接着材料層（４０）を具備することを特徴
とする請求項１６又は１７に記載の中間構造。