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JP6270378B2 - Oscillating element, actuator device, and optical scanning device - Google Patents
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JP6270378B2 - Oscillating element, actuator device, and optical scanning device - Google Patents

Oscillating element, actuator device, and optical scanning device Download PDF

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Description

本発明は、揺動素子、アクチュエータ装置、光走査装置、並びに金属薄膜体及び光走査装置の製造方法に関する。   The present invention relates to an oscillating element, an actuator device, an optical scanning device, a metal thin film body, and an optical scanning device manufacturing method.

金属薄膜の構造体を形成する方法として、基板上に金属薄膜を成膜し、フォトリソグラフィにより金属薄膜上にレジストを形成した後に、エッチングにより金属膜の不要な部分を除去する方法がある。また、フォトリソグラフィにより逆テーパー型のエッジを持つレジストパターンを基板上に形成した後に、スパッタ法により金属薄膜を成膜し、フォトレジストとレジスト上に形成された金属薄膜とを取り去る、いわゆるリフトオフ法も知られている。   As a method of forming a metal thin film structure, there is a method of forming a metal thin film on a substrate, forming a resist on the metal thin film by photolithography, and then removing unnecessary portions of the metal film by etching. Also, after forming a resist pattern with an inversely tapered edge on the substrate by photolithography, a metal thin film is formed by sputtering, and the so-called lift-off method in which the photoresist and the metal thin film formed on the resist are removed. Is also known.

一方で、フォトリソグラフィを行うには高価な装置が必要である。また、フォトレジストは有機物であるため、フォトレジストのパターニング後に金属薄膜をスパッタ成膜する際にガスが発生し、このガスは金属薄膜の膜質に悪影響を与えうる。さらに、スパッタ成膜中の温度上昇及びプラズマの影響により、フォトレジストの変質が起こり、フォトレジストからの金属薄膜の剥離が困難となりうる。   On the other hand, an expensive apparatus is required to perform photolithography. Further, since the photoresist is an organic substance, a gas is generated when the metal thin film is formed by sputtering after the photoresist patterning, and this gas can adversely affect the film quality of the metal thin film. Furthermore, the photoresist is affected by temperature rise and plasma during sputter deposition, and it may be difficult to remove the metal thin film from the photoresist.

そこで、フォトリソグラフィを用いずに金属薄膜の構造体を形成する方法が開発されている。例えば特許文献1には、基板上にメタルマスクを配置してから金属膜を成膜することで、メタルマスクの開口部に対応する形状を有する金属薄膜の構造体を形成する方法が開示されている。また特許文献2には、凹凸パターンが形成された基板上に剥離層を形成し、剥離層上に金属薄膜を形成して、凸部表面上の金属薄膜を別の基板へと転写する方法が開示されている。   Therefore, a method for forming a metal thin film structure without using photolithography has been developed. For example, Patent Document 1 discloses a method of forming a metal thin film structure having a shape corresponding to an opening of a metal mask by forming a metal film after placing the metal mask on a substrate. Yes. Patent Document 2 discloses a method in which a release layer is formed on a substrate on which a concavo-convex pattern is formed, a metal thin film is formed on the release layer, and the metal thin film on the convex surface is transferred to another substrate. It is disclosed.

特開2011−61193号公報JP 2011-61193 A 特開2010−267719号公報JP 2010-267719 A

しかしながら、特許文献1の方法で形成できる形状には制約がある。例えばドーナツ状の構造体は、対応するメタルマスクを一体形成できないため、作製することが困難である。また特許文献2の方法では金属薄膜と基板との接着力が低いため、例えばより大きい金属薄膜を作製する場合、又はより厚い金属薄膜を作製する場合に、金属薄膜の成膜応力のために転写前に剥離が発生する可能性がある。いずれにしても、従来では、所望の形状で金属薄膜体からなる揺動素子を製作することが難しかった。   However, the shape that can be formed by the method of Patent Document 1 is limited. For example, a donut-shaped structure is difficult to manufacture because a corresponding metal mask cannot be formed integrally. Further, in the method of Patent Document 2, since the adhesive force between the metal thin film and the substrate is low, for example, when a larger metal thin film or a thicker metal thin film is produced, transfer is performed due to the film formation stress of the metal thin film. Peeling may occur before. In any case, conventionally, it has been difficult to manufacture an oscillating element made of a metal thin film body in a desired shape.

本発明は、金属薄膜体を用いた揺動素子の性能向上に関するものである。また、本発明は、様々な形状の金属薄膜構造体を作製することも可能である。   The present invention relates to an improvement in the performance of an oscillating element using a metal thin film. The present invention can also produce metal thin film structures of various shapes.

本発明の揺動素子は、以下の特徴を有する。すなわち、
梁部と、前記梁部を介して固定部に接続されていることによって揺動可能に支持される揺動部とを備え、
前記梁部及び前記揺動部は実質的に同等の膜厚を有し且つ金属ガラスで形成された金属薄膜体で構成され、前記金属薄膜体の金属薄膜面に対して垂直な断面であって、且つ前記梁部の幅方向の断面においてその両端側で厚さ方向に対向する一対の角部と、前記金属薄膜体の金属薄膜面に対して垂直な断面であって、且つ前記梁部の幅方向と同一方向または前記梁部の幅方向に直交する方向の前記揺動部の断面においてその両端側で厚さ方向に対向する一対の角部とが同等の形状を有することを特徴とする。
The oscillating element of the present invention has the following characteristics. That is,
A beam portion, and a swinging portion supported so as to be swingable by being connected to the fixed portion via the beam portion,
The beam portion and the swinging portion are formed of a metal thin film body having substantially the same film thickness and formed of metal glass, and are cross sections perpendicular to the metal thin film surface of the metal thin film body. And a cross section perpendicular to the metal thin film surface of the metal thin film body, and a pair of corners facing in the thickness direction at both ends of the cross section in the width direction of the beam portion, and A pair of corners facing each other in the thickness direction on the both ends of the cross section of the oscillating portion in the same direction as the width direction or in a direction perpendicular to the width direction of the beam portion has an equivalent shape. .

本発明は、金属薄膜体を用いた振動素子の性能向上に有効である。また、様々な形状の金属薄膜構造体を作製することができる。   The present invention is effective for improving the performance of a vibration element using a metal thin film body. Moreover, various shapes of metal thin film structures can be produced.

実施形態1に係る製造方法における各工程を表す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating each step in the manufacturing method according to the first embodiment. 実施形態1に係る製造方法の途中における成膜冶具の模式断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a film forming jig in the middle of the manufacturing method according to the first embodiment. 実施形態2で用いる成膜冶具の模式図。FIG. 5 is a schematic diagram of a film forming jig used in Embodiment 2. 実施形態2で用いる成膜冶具の分解図。FIG. 6 is an exploded view of a film forming jig used in Embodiment 2. 実施形態2で用いる成膜冶具の別の例の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of another example of a film forming jig used in the second embodiment. 実施形態2で用いる成膜冶具の別の例の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of another example of a film forming jig used in the second embodiment. 実施形態2で作製した素子の模式断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an element manufactured in Embodiment 2. 実施形態3に係る光走査装置の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of an optical scanning device according to a third embodiment. 実施形態3に係る光走査装置の製造方法を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing an optical scanning device according to a third embodiment. 実施形態3に係る光走査装置に用いる素子の断面形状を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a cross-sectional shape of an element used in an optical scanning device according to a third embodiment. スパッタ成膜における開口部と形成される膜の形状との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the opening part in sputter film deposition, and the shape of the film | membrane formed. 膜厚の制御方法を説明する図。The figure explaining the control method of a film thickness. 実施形態4に係る光走査装置の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of an optical scanning device according to a fourth embodiment. 実施形態4に係る光走査装置の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of an optical scanning device according to a fourth embodiment. 実施形態4で用いる成膜冶具の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of a film forming jig used in Embodiment 4. 実施形態4に係る光走査装置の製造方法を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing an optical scanning device according to a fourth embodiment. 実施形態4に係る光走査装置の製造方法を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing an optical scanning device according to a fourth embodiment. 実施形態4に係る光走査装置の製造方法を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing an optical scanning device according to a fourth embodiment. 実施形態4に係る光走査装置の製造方法を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing an optical scanning device according to a fourth embodiment. 実施形態2に係る製造方法を説明する図。FIG. 6 is a diagram for explaining a manufacturing method according to the second embodiment. 実施形態2の実施例で用いた成膜冶具を示す図。The figure which shows the film-forming jig used in the Example of Embodiment 2. FIG. 実施形態2の実施例における製造途中の成膜冶具を示す図。The figure which shows the film-forming jig in the middle of manufacture in the Example of Embodiment 2. FIG. 実施形態2の実施例における製造途中の金属薄膜の形状を示す図。The figure which shows the shape of the metal thin film in the middle of manufacture in the Example of Embodiment 2. 実施形態2の実施例で作製された金属薄膜体を示す図。The figure which shows the metal thin film body produced in the Example of Embodiment 2. FIG. 比較例1で作製された構造体の形状を示す図。FIG. 10 shows a shape of a structure manufactured in Comparative Example 1. 比較例2で作製された構造体の形状を示す図。FIG. 9 shows a shape of a structure manufactured in Comparative Example 2. 実施形態2並びに比較例1及び2に係る製造方法を説明する模式図。The schematic diagram explaining the manufacturing method which concerns on Embodiment 2 and Comparative Examples 1 and 2. FIG.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments.

[実施形態1]
以下、実施形態1に係る金属薄膜体の製造方法について説明する。図1は、実施形態1に係る製造方法の各工程を表す模式図である。
[Embodiment 1]
Hereinafter, the manufacturing method of the metal thin film body which concerns on Embodiment 1 is demonstrated. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating each process of the manufacturing method according to the first embodiment.

図1(a)は、本実施形態で用いる成膜冶具1を示す。成膜冶具1は、作製する金属薄膜体の形状に対応する凹凸パターンを有する。具体的には、成膜冶具1はリング形状の金属薄膜体を作製するための成膜冶具であり、作製する金属薄膜体と同様のリング形状を有する凸部分と、凹部分と、を有する。もっとも、凹部分が作製する金属薄膜体の形状に対応していてもよい。   FIG. 1A shows a film forming jig 1 used in this embodiment. The film-forming jig 1 has a concavo-convex pattern corresponding to the shape of the metal thin film to be produced. Specifically, the film formation jig 1 is a film formation jig for producing a ring-shaped metal thin film body, and has a convex portion having a ring shape similar to the metal thin film body to be produced, and a concave portion. But you may respond | correspond to the shape of the metal thin film body which a recessed part produces.

成膜冶具1の材料としては特に限定されない。後の犠牲層を除去する工程において損傷を受けない材料であることは、成膜冶具1を再利用しうる点で好ましい。このような成膜冶具1の材料としては、犠牲層を除去するために用いる条件に応じて任意のものを選択することができる。酸を用いて犠牲層を除去する場合の、成膜冶具の材料の好ましい例としては、ステンレス鋼が挙げられる。ステンレス鋼として具体的には、冶具の材質としてはSUS304、SUS430、SUS420J2、及びSUS630等、並びにこれらの改良材料等が挙げられるが、これらには限定されない。本実施形態においては、成膜冶具1の材料としてSUS304を用いるものとする。   The material for the film forming jig 1 is not particularly limited. A material that is not damaged in the step of removing the sacrificial layer later is preferable in that the film-forming jig 1 can be reused. As a material for the film forming jig 1, any material can be selected according to the conditions used for removing the sacrificial layer. A preferred example of the material for the film forming jig when the sacrificial layer is removed using an acid is stainless steel. Specific examples of stainless steel include, but are not limited to, SUS304, SUS430, SUS420J2, and SUS630, and improved materials thereof. In the present embodiment, SUS304 is used as the material of the film forming jig 1.

均一な薄膜が得やすい点で、成膜冶具1の凹部分を構成する材料と凸部分を構成する材料とが同一であることは好ましい。   It is preferable that the material constituting the concave portion of the film-forming jig 1 and the material constituting the convex portion are the same in that a uniform thin film can be easily obtained.

本実施形態に係る製造方法においてはまず、図1(b)に示すように、成膜冶具1上に犠牲層2を形成する。犠牲層2の形成方法は特に限定されず、例えば真空蒸着法及びスパッタリング法などが挙げられる。   In the manufacturing method according to the present embodiment, first, a sacrificial layer 2 is formed on a film-forming jig 1 as shown in FIG. The method for forming the sacrificial layer 2 is not particularly limited, and examples thereof include a vacuum deposition method and a sputtering method.

犠牲層2の材料としては、後の犠牲層を除去する工程において除去可能な材料であれば特に限定されない。金属薄膜3を成膜する際に、成膜応力のために剥離が発生することを防ぐ観点からは、犠牲層2は成膜冶具1及び金属薄膜3に対して良好な接着性を有することが好ましい。また、犠牲層2は金属薄膜3の性質に対して悪影響を与えないことが好ましい。このような観点から、犠牲層2としては金属薄膜を用いることが好ましい。   The material of the sacrificial layer 2 is not particularly limited as long as it is a material that can be removed in the step of removing the sacrificial layer later. When the metal thin film 3 is formed, the sacrificial layer 2 may have good adhesion to the film forming jig 1 and the metal thin film 3 from the viewpoint of preventing peeling due to film formation stress. preferable. The sacrificial layer 2 preferably does not adversely affect the properties of the metal thin film 3. From such a viewpoint, it is preferable to use a metal thin film as the sacrificial layer 2.

次に、図1(c)に示すように、犠牲層2上に金属薄膜3を形成する。犠牲層上に金属薄膜を形成する工程により、成膜冶具1の凹凸パターンを構成する凸部上又は凹部上に、凸部又は凹部の形状に対応する、所望形状の金属薄膜体が形成される。   Next, a metal thin film 3 is formed on the sacrificial layer 2 as shown in FIG. By the step of forming the metal thin film on the sacrificial layer, a metal thin film body having a desired shape corresponding to the shape of the convex portion or the concave portion is formed on the convex portion or the concave portion constituting the concave / convex pattern of the film forming jig 1. .

金属薄膜3の材料としては、金属材料であれば特に限定されない。本実施形態においてはCu−Zr−Ti系金属ガラスを用いるが、他の組成の金属ガラスを含む非晶質金属、あるいは微結晶金属をも含む金属を使用することができる。   The material of the metal thin film 3 is not particularly limited as long as it is a metal material. In this embodiment, a Cu—Zr—Ti-based metal glass is used, but an amorphous metal including a metal glass having another composition or a metal including a microcrystalline metal can also be used.

本実施形態において使用可能な金属ガラスとしては、以下のような組成の金属ガラスが挙げられる。以下の組成において、Lnはランタノイドを表し、(A,A,…)はA、A、…の少なくとも1つを含むことを表す。 Examples of the metallic glass that can be used in the present embodiment include metallic glass having the following composition. In the following composition, Ln represents a lanthanoid, and (A 1 , A 2 ,...) Represents that at least one of A 1 , A 2 ,.

Al含有組成:Al−Ni−Ce−Fe、Al−Ni−Y   Al-containing composition: Al-Ni-Ce-Fe, Al-Ni-Y

Au含有組成:Au−Ag−Pd−Cu−Si、Au−Ge−Si   Au-containing composition: Au-Ag-Pd-Cu-Si, Au-Ge-Si

Ca含有組成:Ca−Ag、Ca−Cu−Ag−Mg、Ca−Mg−Cu、Ca−Mg−Zn   Ca-containing composition: Ca-Ag, Ca-Cu-Ag-Mg, Ca-Mg-Cu, Ca-Mg-Zn

Ce含有組成:Ce−Al−Ni−Cu   Ce-containing composition: Ce-Al-Ni-Cu

Co含有組成:Co−(Al,Ga)−(P,B,Si)、Co−(Zr,Hf,Nb)−B、Co−Fe−Si−B−Nb、Co−Fe−Ta−B、Co−Fe−Ta−B−Si、Co−Si−B、Co−Ta−B   Co-containing composition: Co— (Al, Ga) — (P, B, Si), Co— (Zr, Hf, Nb) —B, Co—Fe—Si—B—Nb, Co—Fe—Ta—B, Co-Fe-Ta-B-Si, Co-Si-B, Co-Ta-B

Cu含有組成:Cu−(Zr,Hf)−Ti、Cu−(Zr,Hf)−Ti−(Fe,Co,Ni)、Cu−(Zr,Hf)−Ti−(Y,Be)、Cu−Hf−Ti、Cu−Pd−Zr−Ag−Al、Cu−Zr、Cu−Zr−Al、Cu−Zr−Al−Ag、Cu−Zr−Al−Nb、Cu−Zr−Ti、Cu−Zr−Ti−Co   Cu-containing composition: Cu- (Zr, Hf) -Ti, Cu- (Zr, Hf) -Ti- (Fe, Co, Ni), Cu- (Zr, Hf) -Ti- (Y, Be), Cu- Hf-Ti, Cu-Pd-Zr-Ag-Al, Cu-Zr, Cu-Zr-Al, Cu-Zr-Al-Ag, Cu-Zr-Al-Nb, Cu-Zr-Ti, Cu-Zr- Ti-Co

Fe含有組成:(Fe,Co)−B−Si−Nb、Fe−(Al,Ga)−(P,C,B,Si,Ge)、Fe−(Cr,Mo)−(C,B)−Ln、Fe−(Nb,Cr,Mo)−(C,B)、Fe−(Nb,Mo)−(Al,Ga)−(P,B,Si)、Fe−(Zr,Hf,Nb)−B、Fe−B−Si−Nb、Fe−Co−Ln−B、Fe−Ga−(Cr,Mo)−(P,C,B)、Fe−Ga−(P,B)、Fe−Si−B−Nb、Fe−Si−B−P、Fe−Zr−Y−Co−Mo−Al−B   Fe-containing composition: (Fe, Co) -B-Si-Nb, Fe- (Al, Ga)-(P, C, B, Si, Ge), Fe- (Cr, Mo)-(C, B)- Ln, Fe- (Nb, Cr, Mo)-(C, B), Fe- (Nb, Mo)-(Al, Ga)-(P, B, Si), Fe- (Zr, Hf, Nb)- B, Fe-B-Si-Nb, Fe-Co-Ln-B, Fe-Ga- (Cr, Mo)-(P, C, B), Fe-Ga- (P, B), Fe-Si- B-Nb, Fe-Si-BP, Fe-Zr-Y-Co-Mo-Al-B

Hf含有組成:Hf−Al−Ni−Cu、Hf−Al−Ni−Cu−Pd、Hf−Al−Ni−Cu−Pt   Hf-containing composition: Hf-Al-Ni-Cu, Hf-Al-Ni-Cu-Pd, Hf-Al-Ni-Cu-Pt

La含有組成:La−Al−Ni−Cu、La−Al−Ni−Cu−Co、La−Al−Ni−P、La−Ni−Al   La-containing composition: La-Al-Ni-Cu, La-Al-Ni-Cu-Co, La-Al-Ni-P, La-Ni-Al

Mg含有組成:Mg−Cu−Gd、Mg−Cu−Y、Mg−Cu−Y−Ag−Pd   Mg-containing composition: Mg-Cu-Gd, Mg-Cu-Y, Mg-Cu-Y-Ag-Pd

Nd含有組成:Nd−Al−Fe−Co   Nd-containing composition: Nd-Al-Fe-Co

Ni含有組成:Ni−(Nb,Cr,Mo)−(P,B)、Ni−(Nb,Ta)−Zr−Ti、Ni−(Zr,Hf,Nb)−B、Ni−Cu−Ti−Zr−Al、Ni−Nb−Ti−Zr、Ni−Nb−Ti−Zr−Co−Cu、Ni−Si−B、Ni−Ti−Zr−Al   Ni-containing composition: Ni— (Nb, Cr, Mo) — (P, B), Ni— (Nb, Ta) —Zr—Ti, Ni— (Zr, Hf, Nb) —B, Ni—Cu—Ti— Zr-Al, Ni-Nb-Ti-Zr, Ni-Nb-Ti-Zr-Co-Cu, Ni-Si-B, Ni-Ti-Zr-Al

Pd含有組成:Pd−Cu−Ni−P、Pd−Cu−Si、Pd−Ni−Cu−P、Pd−Ni−Fe−P、Pd−Ni−P、Pd−Pt−Cu−P、Pd−Si、Pd−Si−Cu   Pd-containing composition: Pd—Cu—Ni—P, Pd—Cu—Si, Pd—Ni—Cu—P, Pd—Ni—Fe—P, Pd—Ni—P, Pd—Pt—Cu—P, Pd— Si, Pd-Si-Cu

Pt含有組成:Pt−Cu−Co−P、Pt−Cu−Ni−P、Pt−Cu−P、Pt−Ni−P   Pt-containing composition: Pt—Cu—Co—P, Pt—Cu—Ni—P, Pt—Cu—P, Pt—Ni—P

Ru含有組成:Ru−Zr−Al、Ru−Zr−Mo   Ru-containing composition: Ru-Zr-Al, Ru-Zr-Mo

Ti含有組成:(Ti,Zr,Hf)−Cu−Ni−Si、Ti−Cu−(Zr,Hf)−(Co,Ni)、Ti−Cu−Ni−Sn、Ti−Cu−Zr−Pd、Ti−Ni−Cu−B−Si−Sn、Ti−Ni−Cu−Sn、Ti−Zr−Hf−Cu−Ni−Si、Ti−Zr−Cu、Ti−Zr−Ni、Ti−Zr−Fe   Ti-containing composition: (Ti, Zr, Hf) -Cu-Ni-Si, Ti-Cu- (Zr, Hf)-(Co, Ni), Ti-Cu-Ni-Sn, Ti-Cu-Zr-Pd, Ti-Ni-Cu-B-Si-Sn, Ti-Ni-Cu-Sn, Ti-Zr-Hf-Cu-Ni-Si, Ti-Zr-Cu, Ti-Zr-Ni, Ti-Zr-Fe

Zr含有組成:Zr−Cu−Ag−Al−Pd、Zr−Cu−Ni−Al−Pd、Zr−Cu−Ni−Ag−Al、Zr−Cu−Ni−Al、Zr−Cu−Ni−Al−Ta、Zr−Nb−Cu−Ni−Al、Zr−Ni、Zr−Ti−Cu−Ni−Al、Zr−Ti−Cu−Ni−Be   Zr-containing composition: Zr-Cu-Ag-Al-Pd, Zr-Cu-Ni-Al-Pd, Zr-Cu-Ni-Ag-Al, Zr-Cu-Ni-Al, Zr-Cu-Ni-Al- Ta, Zr-Nb-Cu-Ni-Al, Zr-Ni, Zr-Ti-Cu-Ni-Al, Zr-Ti-Cu-Ni-Be

次に、成膜冶具1から金属薄膜3を分離するが、このとき図1(d)に示すように、成膜冶具1上の犠牲層2と金属薄膜3とを備える積層体から、犠牲層2を少なくとも部分的に除去する。犠牲層2を少なくとも部分的に除去することにより成膜冶具1から金属薄膜3を容易に分離することが可能となる。好ましくは、犠牲層2の全体が成膜冶具1及び金属薄膜3から除去される。   Next, the metal thin film 3 is separated from the film forming jig 1. At this time, as shown in FIG. 1 (d), the sacrificial layer is formed from the laminate including the sacrificial layer 2 and the metal thin film 3 on the film forming jig 1. 2 is at least partially removed. The metal thin film 3 can be easily separated from the film forming jig 1 by at least partially removing the sacrificial layer 2. Preferably, the entire sacrificial layer 2 is removed from the film forming jig 1 and the metal thin film 3.

犠牲層2を除去する方法としては、犠牲層2の材料に適したエッチング条件を用いることができる。エッチャントは、成膜冶具1と金属薄膜3との間に入り込み、犠牲層2を除去する。エッチング条件は、金属薄膜3を損傷させず、犠牲層2を除去可能であれば、特に限定されない。例えば、ウェットエッチングの条件下で、犠牲層2を溶解させる処理液、すなわち犠牲層2の溶解液を用いて犠牲層2を少なくとも部分的に除去することができる。また、ドライエッチングの条件下で、反応性ガスを用いて犠牲層2を少なくとも部分的に除去することもできる。   As a method for removing the sacrificial layer 2, etching conditions suitable for the material of the sacrificial layer 2 can be used. The etchant enters between the film forming jig 1 and the metal thin film 3 and removes the sacrificial layer 2. The etching conditions are not particularly limited as long as the sacrificial layer 2 can be removed without damaging the metal thin film 3. For example, the sacrificial layer 2 can be at least partially removed using a processing solution for dissolving the sacrificial layer 2, that is, a solution for dissolving the sacrificial layer 2, under wet etching conditions. Also, the sacrificial layer 2 can be at least partially removed using a reactive gas under dry etching conditions.

処理液を用いる場合、成膜冶具1上の犠牲層2と金属薄膜3とを備える積層体を、又は積層体のうち少なくとも犠牲層2を含む部分を、処理液に浸漬すればよい。処理液としては、金属薄膜3を損傷させず、犠牲層2を溶解可能であれば特に限定されず、金属薄膜3及び犠牲層2の材料に応じて適宜選択することができる。例えば、本実施形態では成膜冶具1の材料としてステンレス鋼のSUS304を用い、犠牲層2にはCuを、金属薄膜体3には非晶質の金属薄膜として金属ガラスのCu−Zr−Tiを用いている。この場合には犠牲層2の溶解液としては、硝酸、濃過塩素酸、酸化クロムと硫酸との混合物、又は濃水酸化カリウムなどを用いることが出来る。   In the case of using the treatment liquid, a laminated body including the sacrificial layer 2 and the metal thin film 3 on the film forming jig 1 or a part including at least the sacrifice layer 2 in the laminated body may be immersed in the treatment liquid. The treatment liquid is not particularly limited as long as the sacrificial layer 2 can be dissolved without damaging the metal thin film 3, and can be appropriately selected according to the material of the metal thin film 3 and the sacrificial layer 2. For example, in the present embodiment, stainless steel SUS304 is used as the material of the film-forming jig 1, Cu is used for the sacrificial layer 2, and Cu—Zr—Ti of metal glass is used for the metal thin film body 3 as an amorphous metal thin film. Used. In this case, as the solution for the sacrificial layer 2, nitric acid, concentrated perchloric acid, a mixture of chromium oxide and sulfuric acid, concentrated potassium hydroxide, or the like can be used.

他の例として、成膜冶具1の材料としてステンレス鋼のSUS304を用い、犠牲層2にはAlを、金属薄膜体3に金属ガラスのCu−Zr−Tiを用いることができる。この場合には犠牲層2の溶解液としては、酸化クロムと硫酸の混合物、又は濃水酸化カリウムなどを用いることができる。   As another example, stainless steel SUS304 can be used as the material of the film-forming jig 1, Al can be used for the sacrificial layer 2, and Cu—Zr—Ti of metal glass can be used for the metal thin film body 3. In this case, as a solution for the sacrificial layer 2, a mixture of chromium oxide and sulfuric acid, concentrated potassium hydroxide, or the like can be used.

さらに他の例として、成膜冶具1の材料としてステンレス鋼のSUS304を用い、犠牲層2にはSiを、金属薄膜体3に金属のNi、Fe、又はCrを用いることができる。この場合には犠牲層2の溶解液としては、水酸化カリウムなどを用いることができる。   As still another example, stainless steel SUS304 can be used as the material of the film-forming jig 1, Si can be used for the sacrificial layer 2, and metal Ni, Fe, or Cr can be used for the metal thin film body 3. In this case, potassium hydroxide or the like can be used as a solution for the sacrificial layer 2.

さらに他の例として、成膜冶具1の材料としてステンレス鋼のSUS304を用い、犠牲層2にはAgを、金属薄膜体3に金属のSiを用いることができる。この場合には犠牲層2の溶解液としては、硝酸、濃過塩素酸、又は酸化クロムと硫酸との混合物などを用いることができる。   As still another example, stainless steel SUS304 can be used as the material of the film-forming jig 1, Ag can be used for the sacrificial layer 2, and metal Si can be used for the metal thin film body 3. In this case, as the solution for the sacrificial layer 2, nitric acid, concentrated perchloric acid, a mixture of chromium oxide and sulfuric acid, or the like can be used.

以上のように、使用する材料によって適宜溶解液を選択することで、犠牲層を溶解して独立した金属薄膜体を得ることができる。また、適宜溶解液を選択することで、成膜冶具1に悪影響を与えることなく、成膜冶具1に付着した金属薄膜など取り去って洗浄できるために、成膜冶具1を繰返し使用することができる。   As described above, an appropriate metal thin film body can be obtained by dissolving the sacrificial layer by appropriately selecting a solution depending on the material to be used. Moreover, since the metal thin film adhering to the film-forming jig 1 can be removed and cleaned by appropriately selecting a solution without adversely affecting the film-forming jig 1, the film-forming jig 1 can be used repeatedly. .

以上のように、所定形状の金属薄膜体を効率よく製造にするにあたり、以下の操作が行われる。すなわち、得たい金属薄膜体の形状に対応する凹凸パターンを備える成膜冶具1上に犠牲層2を形成する。次に、形成された犠牲層2上に金属薄膜3を形成する。さらに、成膜冶具1上の犠牲層2と金属薄膜3とを備える積層体から、犠牲層2を少なくとも部分的に除去し、金属薄膜3を成膜冶具1から物理的に剥離する。こうして、図1(e)に示すように、成膜冶具1から金属薄膜3が選択的に分離される。これにより、成膜冶具1を繰り返し使って所定形状の金属薄膜3を効率的に量産することができる。   As described above, the following operations are performed to efficiently manufacture a metal thin film body having a predetermined shape. That is, the sacrificial layer 2 is formed on the film-forming jig 1 having a concavo-convex pattern corresponding to the shape of the metal thin film to be obtained. Next, a metal thin film 3 is formed on the formed sacrificial layer 2. Further, the sacrificial layer 2 is at least partially removed from the laminate including the sacrificial layer 2 and the metal thin film 3 on the film forming jig 1, and the metal thin film 3 is physically separated from the film forming jig 1. In this way, as shown in FIG. 1 (e), the metal thin film 3 is selectively separated from the film forming jig 1. Thereby, the metal thin film 3 having a predetermined shape can be efficiently mass-produced by repeatedly using the film forming jig 1.

以下で、成膜冶具1についてさらに詳しく説明する。図2は、図1(c)における成膜冶具1、犠牲層2、及び金属薄膜3で構成される積層体の断面形状を表す。また、hは成膜冶具1が有する凹凸パターンの段差、すなわち凸部分と凹部分との高低差を表す。ここで、段差hは、金属薄膜3の膜厚の2倍以上であることが好ましい。この場合、図2に示すように、凸部上に形成される金属薄膜と、凹部上に形成される金属薄膜とが、より確実に分断されうる。このため、凸部上又は凹部上に形成される所望形状の金属薄膜体を、金属薄膜3のうち所望形状を構成しない部分から、容易に分離することができる。また、所望形状の金属薄膜体が凸部上に形成されることは好ましく、この場合犠牲層2を除去する工程において、凹凸パターンの段差からエッチャントが犠牲層2へと入り込むために、犠牲層2の除去がより容易となる。このため、成膜冶具1からの金属薄膜体の分離がより容易となる。所望形状の金属薄膜体が凹部上に形成される場合、凹部が成膜冶具1の周縁端部に接していることが好ましい。この場合、周縁端部からエッチャントが犠牲層2へと入り込みながらサイドエッチングされるために、犠牲層2の除去がより容易となる。   Hereinafter, the film forming jig 1 will be described in more detail. FIG. 2 shows a cross-sectional shape of a laminate composed of the film-forming jig 1, the sacrificial layer 2, and the metal thin film 3 in FIG. Further, h represents the level difference between the concavo-convex pattern of the film forming jig 1, that is, the height difference between the convex portion and the concave portion. Here, the step h is preferably at least twice the film thickness of the metal thin film 3. In this case, as shown in FIG. 2, the metal thin film formed on the convex portion and the metal thin film formed on the concave portion can be more reliably divided. For this reason, the metal thin film body of the desired shape formed on a convex part or a recessed part can be easily isolate | separated from the part which does not comprise a desired shape among the metal thin films 3. FIG. Further, it is preferable that the metal thin film body having a desired shape is formed on the convex portion. In this case, in the step of removing the sacrificial layer 2, the etchant enters the sacrificial layer 2 from the step of the concavo-convex pattern. Is easier to remove. For this reason, the metal thin film body can be more easily separated from the film forming jig 1. When the metal thin film body having a desired shape is formed on the recess, the recess is preferably in contact with the peripheral edge of the film forming jig 1. In this case, since the etchant enters the sacrificial layer 2 from the peripheral edge and is side-etched, the sacrificial layer 2 can be removed more easily.

本実施形態に係る製造方法によれば、形成途中での金属薄膜の剥離を抑えながらも、様々な形状の金属薄膜体を製造することができる。例えば、図1(e)に示す金属薄膜体は、ドーナツ形状を有する。従来のようにメタルマスクを用いる場合、ドーナツ形状の内側を覆う内側マスクと、外側を覆う外側マスクとを用いる必要がある。しかしながら、内側マスクと外側マスクとを接続することができず、内側マスクと外側マスクとの相対的位置を固定できないため、メタルマスクを用いて所望の形状を有する薄膜体を製造することは困難であった。一方で本実施形態に係る製造方法によれば、ドーナツ形状の金属薄膜体を精度良く簡便に作製することができる。このように、本実施形態に係る製造方法は、ドーナツ形状の金属薄膜体、あるいは穴を有する金属薄膜体を製造するために好適である。   According to the manufacturing method according to the present embodiment, metal thin film bodies of various shapes can be manufactured while suppressing peeling of the metal thin film during formation. For example, the metal thin film body shown in FIG. 1 (e) has a donut shape. When a metal mask is used as in the prior art, it is necessary to use an inner mask that covers the inside of the donut shape and an outer mask that covers the outside. However, since the inner mask and the outer mask cannot be connected and the relative positions of the inner mask and the outer mask cannot be fixed, it is difficult to manufacture a thin film body having a desired shape using a metal mask. there were. On the other hand, according to the manufacturing method which concerns on this embodiment, a donut-shaped metal thin film body can be produced accurately and simply. Thus, the manufacturing method according to the present embodiment is suitable for manufacturing a donut-shaped metal thin film body or a metal thin film body having holes.

[実施形態2]
図3は、実施形態2に係る金属薄膜体の製造方法において用いられる成膜冶具の模式図である。実施形態2で用いられる成膜冶具は、成膜部材4と、スペーサ部材5と、台座6と、により構成される。図4は、成膜部材4、スペーサ部材5、及び台座6のそれぞれの構造を示す。成膜部材4上には、実施形態1と同様に犠牲層及び金属薄膜が成膜され、犠牲層を除去することにより金属薄膜体が得られる。スペーサ部材5は成膜部材4とは異なる部品であり、成膜部材4の隙間を埋める。台座6は、成膜部材4及びスペーサ部材5を支持する。成膜部材4、スペーサ部材5、及び台座6は、互いに固定されていてもよいし、互いに取り外し可能であってもよい。
[Embodiment 2]
FIG. 3 is a schematic diagram of a film forming jig used in the method for manufacturing a metal thin film body according to the second embodiment. The film forming jig used in Embodiment 2 includes a film forming member 4, a spacer member 5, and a pedestal 6. FIG. 4 shows the structures of the film forming member 4, the spacer member 5, and the pedestal 6. A sacrificial layer and a metal thin film are formed on the film forming member 4 as in the first embodiment, and a metal thin film body is obtained by removing the sacrificial layer. The spacer member 5 is a part different from the film forming member 4 and fills the gap between the film forming members 4. The pedestal 6 supports the film forming member 4 and the spacer member 5. The film forming member 4, the spacer member 5, and the pedestal 6 may be fixed to each other or removable from each other.

図3に示される成膜冶具上に、実施形態1と同様に犠牲層及び金属薄膜を成膜すると、成膜部材4の上面形状に対応する形状を有する金属薄膜が得られる。このため、実施形態1と同様に犠牲層を除去することにより、成膜部材4の上面形状に対応する形状を有する金属薄膜が得られる。   When a sacrificial layer and a metal thin film are formed on the film forming jig shown in FIG. 3 as in the first embodiment, a metal thin film having a shape corresponding to the shape of the upper surface of the film forming member 4 is obtained. For this reason, a metal thin film having a shape corresponding to the shape of the upper surface of the film forming member 4 is obtained by removing the sacrificial layer as in the first embodiment.

図20を参照して、実施形態2に係る金属薄膜体の製造方法についてさらに説明する。図20(a)は、成膜部材4及びスペーサ部材5の模式断面図である。実施形態1と同様に犠牲層2及び金属薄膜3を成膜することにより、図20(b)に示す構造が得られる。ここでは、スパッタ成膜により犠牲層2及び金属薄膜3を形成するものとする。スペーサ部材5の存在により、成膜部材4の側面に膜が形成されることを防止できる。次に、図20(c)に示すように、スペーサ部材5を成膜部材4から取り外す。さらに、図20(d)に示すように、例えば酸溶液又はアルカリ溶液のような処理液37を用いて犠牲層2を除去することにより、図20(e)に示すように、金属薄膜3が分離される。図20(c)に示すように、犠牲層2を除去する前にスペーサ部材5を成膜部材4から取り外すことにより、処理液37が犠牲層2の内部に侵入しやすくなる。図20(e)に示すように、分離された金属薄膜3は端部にバリのような突出部を有するかもしれない。しかしながら、通常、このバリは非常に小さく薄い膜であることから、ガラス板のような平坦板38を金属薄膜3に押しつけることによりバリを除去することができる。こうして、図20(f)に示すような金属薄膜3を得ることができる。   With reference to FIG. 20, the manufacturing method of the metal thin film body which concerns on Embodiment 2 is further demonstrated. FIG. 20A is a schematic cross-sectional view of the film forming member 4 and the spacer member 5. By depositing the sacrificial layer 2 and the metal thin film 3 as in the first embodiment, the structure shown in FIG. 20B is obtained. Here, the sacrificial layer 2 and the metal thin film 3 are formed by sputtering film formation. The presence of the spacer member 5 can prevent a film from being formed on the side surface of the film forming member 4. Next, as shown in FIG. 20C, the spacer member 5 is removed from the film forming member 4. Furthermore, as shown in FIG. 20D, the sacrificial layer 2 is removed using a treatment liquid 37 such as an acid solution or an alkaline solution, so that the metal thin film 3 is formed as shown in FIG. To be separated. As shown in FIG. 20C, by removing the spacer member 5 from the film forming member 4 before removing the sacrificial layer 2, the processing liquid 37 can easily enter the sacrificial layer 2. As shown in FIG. 20 (e), the separated metal thin film 3 may have protrusions such as burrs at the ends. However, since this burr is usually a very small and thin film, the burr can be removed by pressing a flat plate 38 such as a glass plate against the metal thin film 3. In this way, the metal thin film 3 as shown in FIG. 20 (f) can be obtained.

スペーサ部材5の上面と成膜部材4の上面との段差が十分に大きいこと、例えば段差が金属薄膜の膜厚の2倍以上であることは、成膜部材4上に形成される金属薄膜と、スペーサ部材5上に形成される金属薄膜とがより確実に分断されうるために好ましい。   The fact that the step between the upper surface of the spacer member 5 and the upper surface of the film forming member 4 is sufficiently large, for example, that the step is twice or more the film thickness of the metal thin film means that the metal thin film formed on the film forming member 4 It is preferable because the metal thin film formed on the spacer member 5 can be more reliably divided.

図3に示される成膜冶具においては、スペーサ部材5の上面よりも成膜部材4の上面の方が高い。すなわち、スペーサ部材5の上面が成膜冶具の凹部を構成し、成膜部材4の上面が成膜冶具の凸部を構成する。このような構成は、スパッタリングにより犠牲層2及び金属薄膜3を成膜する場合に、均一な膜厚を有する層を形成しやすい点で好ましい。しかしながら図5に示すように、スペーサ部材5の高さを変更し、成膜部材4の上面をスペーサ部材5の上面よりも高くしてもよい。この場合、金属薄膜をスパッタ成膜する際に、スペーサ部材5によって金属成分の成膜部材4への入射角度が制限されるため、スペーサ部材5との距離等に依存して成膜部材4上での成膜速度が変化する。特に、スペーサ部材5の形状、及び成膜部材4とスペーサ部材5との段差等を調整することにより、形成される金属薄膜の膜厚分布を制御することができる。   In the film forming jig shown in FIG. 3, the upper surface of the film forming member 4 is higher than the upper surface of the spacer member 5. That is, the upper surface of the spacer member 5 constitutes a concave portion of the film forming jig, and the upper surface of the film forming member 4 constitutes a convex portion of the film forming jig. Such a configuration is preferable in that a layer having a uniform thickness can be easily formed when the sacrificial layer 2 and the metal thin film 3 are formed by sputtering. However, as shown in FIG. 5, the height of the spacer member 5 may be changed so that the upper surface of the film forming member 4 is higher than the upper surface of the spacer member 5. In this case, when the metal thin film is formed by sputtering, the incident angle of the metal component on the film forming member 4 is limited by the spacer member 5, so that the upper surface of the film forming member 4 depends on the distance from the spacer member 5. The film formation speed in the case changes. In particular, by adjusting the shape of the spacer member 5 and the level difference between the film forming member 4 and the spacer member 5, the film thickness distribution of the formed metal thin film can be controlled.

さらには図6に示すように、スペーサ部材5の高さを変更し、成膜部材4の上面をスペーサ部材5の上面とほぼ同一の高さとすることもできる。この場合、レジスト等の有機膜を、スピンコート法等により成膜することが容易となる。このような構成は、金属薄膜に対して、さらに他の膜を積層する場合に有利である。   Furthermore, as shown in FIG. 6, the height of the spacer member 5 can be changed so that the upper surface of the film forming member 4 is almost the same height as the upper surface of the spacer member 5. In this case, an organic film such as a resist can be easily formed by a spin coating method or the like. Such a configuration is advantageous when another film is laminated on the metal thin film.

金属薄膜体、又は金属薄膜体を含む構造体を形成する各工程において、上述のように成膜部材4の上面とスペーサ部材5の上面との位置関係を変更してもよい。以上の図4〜図6に示したスペーサ部材5を高さの異なるものに付け替えることにより、成膜部材4とスペーサ部材5との段差を利用したパターニングと、一般的なフォトリソグラフィ及び成膜を用いたパターニングと、を融合することが容易となる。   In each step of forming the metal thin film body or the structure including the metal thin film body, the positional relationship between the upper surface of the film forming member 4 and the upper surface of the spacer member 5 may be changed as described above. By replacing the spacer member 5 shown in FIGS. 4 to 6 with a different height, patterning utilizing a step between the film forming member 4 and the spacer member 5, and general photolithography and film forming are performed. It becomes easy to fuse the patterning used.

図7は、このような融合によって、金属薄膜体の上面、下面、又は上下面の両方に配線パターンを形成して得られる構造体の模式図を表す。図7(a)は、配線パターンを設けない場合の金属薄膜3を示す。図7(b)は、金属薄膜3の上面に配線パターンを設けて得られる構造体を示す。図7(b)に示す構造体は、金属薄膜3上に絶縁層8を形成し、さらに絶縁層8上に配線層7を形成することにより得られる。具体的には、成膜部材4上に犠牲層2、金属薄膜3、絶縁層8及び配線層7を形成し犠牲層2を除去することにより、図7(b)に示す構造体を得ることができる。絶縁層8の形成方法は任意であるが、成膜部材4の上面がスペーサ部材5の上面とほぼ同一の高さとなるようにスペーサ部材5の高さを変更してから、フォトリソグラフィ法により絶縁層8を形成することが、操作が容易な点で好ましい。配線層7も、同様にフォトリソグラフィ法により形成することができる。   FIG. 7 is a schematic view of a structure obtained by forming a wiring pattern on both the upper surface, the lower surface, and the upper and lower surfaces of the metal thin film body by such fusion. FIG. 7A shows the metal thin film 3 when no wiring pattern is provided. FIG. 7B shows a structure obtained by providing a wiring pattern on the upper surface of the metal thin film 3. The structure shown in FIG. 7B is obtained by forming the insulating layer 8 on the metal thin film 3 and further forming the wiring layer 7 on the insulating layer 8. Specifically, the structure shown in FIG. 7B is obtained by forming the sacrificial layer 2, the metal thin film 3, the insulating layer 8, and the wiring layer 7 on the film forming member 4 and removing the sacrificial layer 2. Can do. The method of forming the insulating layer 8 is arbitrary, but after the height of the spacer member 5 is changed so that the upper surface of the film forming member 4 is almost the same as the upper surface of the spacer member 5, the insulating layer 8 is insulated by photolithography. Formation of the layer 8 is preferable in terms of easy operation. Similarly, the wiring layer 7 can be formed by photolithography.

図7(c)は、金属薄膜の下面に配線パターンを設けて得られる構造体を示す。図7(c)に示す構造体は、成膜部材4上に犠牲層2、配線層7、絶縁層8、及び金属薄膜3を形成し、犠牲層2を除去することにより作製することができる。この場合、以下のように構造体を形成することができる。すなわち、成膜部材4の上面がスペーサ部材5の上面とほぼ同一の高さである状態で成膜部材4上に犠牲層2、配線層7、及び絶縁層8を形成することができる。そして、スペーサ部材5の上面と成膜部材4の上面との間に段差が生じるようにスペーサ部材5の高さを変更してから、金属薄膜3を形成することができる。このように本実施形態においては、犠牲層2上に直接金属薄膜3を形成してもよいし、犠牲層2上に他の層(例えば配線層7及び絶縁層8)を介して金属薄膜3を形成してもよい。   FIG.7 (c) shows the structure obtained by providing a wiring pattern in the lower surface of a metal thin film. The structure shown in FIG. 7C can be manufactured by forming the sacrificial layer 2, the wiring layer 7, the insulating layer 8, and the metal thin film 3 on the film forming member 4 and removing the sacrificial layer 2. . In this case, the structure can be formed as follows. That is, the sacrificial layer 2, the wiring layer 7, and the insulating layer 8 can be formed on the film forming member 4 in a state where the upper surface of the film forming member 4 is substantially the same height as the upper surface of the spacer member 5. And after changing the height of the spacer member 5 so that a level | step difference may arise between the upper surface of the spacer member 5 and the upper surface of the film-forming member 4, the metal thin film 3 can be formed. As described above, in the present embodiment, the metal thin film 3 may be formed directly on the sacrificial layer 2, or the metal thin film 3 may be formed on the sacrificial layer 2 via other layers (for example, the wiring layer 7 and the insulating layer 8). May be formed.

図7(d)は、金属薄膜の上面及び下面に配線パターンを設けて得られる構造体を示す。図7(d)に示す構造体は、図7(b)及び(c)の場合と同様に、成膜部材4上に犠牲層2、配線層7、絶縁層8、金属薄膜3、絶縁層8及び配線層7を形成し、犠牲層2を除去することにより作製することができる。   FIG. 7D shows a structure obtained by providing wiring patterns on the upper and lower surfaces of the metal thin film. The structure shown in FIG. 7D has a sacrificial layer 2, a wiring layer 7, an insulating layer 8, a metal thin film 3, an insulating layer on the film forming member 4 as in the case of FIGS. 7B and 7C. 8 and the wiring layer 7 can be formed, and the sacrificial layer 2 can be removed.

図7には一組の配線層7及び絶縁層8を金属薄膜に設けて得られる構造体を示したが、設けられる配線層及び絶縁層は1層には限られず、2層以上の配線層及び絶縁層を設けてもよい。また、その他の層を金属薄膜に積層させてもよい。   Although FIG. 7 shows a structure obtained by providing a set of wiring layers 7 and insulating layers 8 on a metal thin film, the provided wiring layers and insulating layers are not limited to one layer, and two or more wiring layers are provided. In addition, an insulating layer may be provided. Further, other layers may be laminated on the metal thin film.

図8を参照して実施形態3で説明するように、金属薄膜3は、揺動可能な揺動部を備える揺動素子でありうる。本実施形態に従って作製された揺動素子の一例(以下、本実施形態に係る揺動素子と呼ぶ)は、梁部10と、梁部10によって揺動可能に支持される揺動部(光を反射するミラー面を有するミラー部9)を備えている。   As described in the third embodiment with reference to FIG. 8, the metal thin film 3 can be a rocking element including a rocking part that can rock. An example of an oscillating element manufactured according to the present embodiment (hereinafter referred to as an oscillating element according to the present embodiment) includes a beam portion 10 and an oscillating portion (light is supported) supported by the beam portion 10 so as to be oscillatable. A mirror unit 9) having a reflecting mirror surface is provided.

本実施形態に係る揺動素子においては、梁部の断面形状と、揺動部の断面形状とが、共通の形状的特徴を有している。したがって、揺動素子の微細化が容易であり、寸法安定性が向上し、又は安定駆動性等の性能が向上しうる。ここで、「共通の形状的特徴」を有しているとは、梁部の断面において厚さ方向に対向する一対の角部(エッジ部分)と、揺動部の断面において厚さ方向に対向する一対の角部(エッジ部分)とが実質的に同等の形状を有することを示す。梁部の断面及び揺動部の断面とは、梁部及び揺動部の金属薄膜面に垂直な断面のことを指す。   In the oscillating element according to the present embodiment, the cross-sectional shape of the beam portion and the cross-sectional shape of the oscillating portion have common shape characteristics. Therefore, the oscillating element can be easily miniaturized, the dimensional stability can be improved, or the performance such as the stable driving performance can be improved. Here, “having a common shape feature” means that a pair of corners (edge portions) facing in the thickness direction in the cross section of the beam portion and a thickness direction in the cross section of the oscillating portion It shows that a pair of corner | angular part (edge part) to have has a substantially equivalent shape. The cross section of the beam portion and the cross section of the swinging portion refer to a cross section perpendicular to the metal thin film surface of the beam portion and the swinging portion.

例えば、梁部及び揺動部の揺動素子面に垂直な断面は、後述する図23に示されるように、矩形形状(正方形又は長方形)を有する。すなわち、梁部の断面において厚さ方向に対向する一対の角部(エッジ部分)と、揺動部の断面において厚さ方向に対向する一対の角部(エッジ部分)とが、ともに略直角形状を有する。梁部及び揺動部の断面が矩形形状を有することは、揺動素子面(梁部又は揺動部の上面又は下面)と、梁部又は揺動部の側面(エッジ面)とがなす角が、略直角であることを意味する。一実施形態においては、75°以上105°以下の角度を略直角と呼ぶことができる。   For example, the cross section perpendicular to the oscillating element surface of the beam part and the oscillating part has a rectangular shape (square or rectangular) as shown in FIG. That is, a pair of corner portions (edge portions) that face each other in the thickness direction in the cross section of the beam portion and a pair of corner portions (edge portions) that face each other in the thickness direction in the cross section of the oscillating portion are both substantially perpendicular shapes. Have The cross section of the beam part and the rocking part has a rectangular shape because the angle between the rocking element surface (the upper surface or the lower surface of the beam part or the rocking part) and the side surface (edge surface) of the beam part or the rocking part. Means substantially perpendicular. In one embodiment, an angle between 75 ° and 105 ° can be referred to as a substantially right angle.

梁部と揺動部との断面は同一の矩形形状を有してもよいが、梁部の方が揺動部よりも断面積が小さいことが多い。このように、梁部の幅寸法が揺動部よりも小さい場合(例えば、梁部と揺動部との幅寸法が異なる場合)であっても、本実施形態に係る揺動素子においては、梁部における一対の角部の形状と、揺動部における一対の角部の形状とが、実質的に同等である。すなわち、梁部及び揺動部の形状が構造的に異なっていても、梁部及び揺動部は特徴的な共通の矩形断面形状を有することとなる。このために、例えば、梁部及び揺動部の表面へと均一で精度の高い微細加工等を行うことが可能となり、また、電気回路等を高精度に付加することが可能となる。梁部や揺動部の構造を微細化すればするほど、この効果はより有利に顕在化する。   The cross sections of the beam portion and the oscillating portion may have the same rectangular shape, but the cross-sectional area of the beam portion is often smaller than that of the oscillating portion. Thus, even when the width dimension of the beam portion is smaller than that of the oscillating portion (for example, when the width dimension of the beam portion and the oscillating portion is different), in the oscillating element according to the present embodiment, The shape of the pair of corner portions in the beam portion and the shape of the pair of corner portions in the swinging portion are substantially the same. That is, even if the shapes of the beam portion and the swinging portion are structurally different, the beam portion and the swinging portion have a characteristic common rectangular cross-sectional shape. For this reason, for example, it is possible to perform uniform and highly accurate fine processing on the surfaces of the beam portion and the swinging portion, and it is possible to add an electric circuit or the like with high accuracy. As the structure of the beam portion and the swinging portion is made finer, this effect becomes more advantageous.

これに対し、従来から用いられているスパッタ成膜又はリフトオフ法を用いて構造体を製作すると、その膜厚は一定とはならず、断面は矩形形状とはならない。このことを、スパッタ成膜及びリフトオフ法をそれぞれ示す図27(a)(c)の模式図を参照して説明する。マスク43又はレジスト44の開口部中心では様々な方向からスパッタ粒子45が入射する一方、マスク43又はレジスト44の開口部の端部では限られた方向からしかスパッタ粒子45が入射しない。つまり、マスク43又はレジスト44の開口部に形成される構造体42の膜厚は、中心部では厚くなる一方、端部に近づくにつれて薄くなるため、構造体の断面が曲面形状となる。スパッタ成膜及びリフトオフ法で得られた構造体の模式図を、図27(b)(d)に示す。   On the other hand, when a structure is manufactured using a conventionally used sputtering film formation or lift-off method, the film thickness is not constant and the cross section is not rectangular. This will be described with reference to the schematic diagrams of FIGS. 27A and 27C showing the sputtering film formation and the lift-off method, respectively. The sputtered particles 45 are incident from various directions at the center of the opening of the mask 43 or the resist 44, while the sputtered particles 45 are incident only from a limited direction at the end of the opening of the mask 43 or the resist 44. That is, the thickness of the structure 42 formed in the opening of the mask 43 or the resist 44 is thicker in the center portion, but becomes thinner toward the end portion, so that the cross section of the structure has a curved shape. FIGS. 27B and 27D are schematic views of the structure obtained by the sputtering film formation and the lift-off method.

これは、本実施形態のように、スペーサ部材の上面よりも成膜部材の上面の方が高い成膜治具を用いて構造体を製作する場合とは異なる。すなわち、本実施形態の場合、図27(e)の模式図に示すように、成膜部材上へのスパッタ粒子45の入射は、成膜治具46によって妨げられない。このために、本実施形態の場合、本実施形態で得られる構造体42の模式図である図27(f)に示すように、均一な膜厚と、矩形の断面形状とが得られる。   This is different from the case where the structure is manufactured using a film forming jig in which the upper surface of the film forming member is higher than the upper surface of the spacer member as in this embodiment. That is, in the case of the present embodiment, as shown in the schematic diagram of FIG. 27E, the incidence of the sputtered particles 45 on the film forming member is not hindered by the film forming jig 46. Therefore, in the case of the present embodiment, a uniform film thickness and a rectangular cross-sectional shape are obtained as shown in FIG. 27 (f), which is a schematic diagram of the structure 42 obtained in the present embodiment.

このように、従来のスパッタ成膜又はリフトオフ法を用いて作製される構造体の断面形状は、マスクの開口部形状に依存する。このことは、所望の形状の構造体を作製する上で、設計上の制約となる。また、構造体の膜厚が不均一になることから、構造体の表面へと均一で精度の高い微細加工を行うことが困難となり、さらに、電気回路等を高精度に付加することが困難になる。以上のように、従来の成膜プロセスを用いる場合、構造体が微細化するほど、その後の処理が困難となる。   Thus, the cross-sectional shape of the structure manufactured using the conventional sputter deposition or lift-off method depends on the shape of the opening of the mask. This is a design limitation in producing a structure having a desired shape. In addition, since the film thickness of the structure is not uniform, it is difficult to perform uniform and highly accurate microfabrication on the surface of the structure, and it is also difficult to add an electric circuit or the like with high accuracy. Become. As described above, when the conventional film formation process is used, the subsequent processing becomes more difficult as the structure becomes finer.

また、本実施形態に係る揺動素子においては、梁部と揺動部とが、実質的に同等の膜厚を有する金属薄膜体によって構成されている。このような揺動素子は、薄膜形成プロセスを用いた製作が可能であり、シリコン基板等から作製される揺動素子と比べて微細化の点で有利である。また、本実施形態に係る揺動素子は金属特有の特性を有するため、耐衝撃性等の揺動素子としての性能が向上しうる。   Further, in the oscillating element according to the present embodiment, the beam portion and the oscillating portion are constituted by a metal thin film body having substantially the same film thickness. Such an oscillating element can be manufactured using a thin film formation process, and is advantageous in terms of miniaturization as compared with an oscillating element manufactured from a silicon substrate or the like. In addition, since the oscillating element according to the present embodiment has characteristics specific to metal, the performance as an oscillating element such as impact resistance can be improved.

本実施形態に係る揺動素子は、梁部の断面において梁部の厚さ方向と直交する方向で対向する一対の角部の形状と、揺動部の断面において揺動部の厚さ方向と直交する方向で対向する一対の角部の形状とが実質的に同等の形状を有することが有利である。この場合、梁部及び揺動部の形状のばらつきが少ないため、安定駆動性等をより高めることができる。   The oscillating element according to the present embodiment includes a pair of corner portions facing each other in a direction perpendicular to the thickness direction of the beam portion in the cross section of the beam portion, It is advantageous that the shape of the pair of corners opposed in the orthogonal direction has substantially the same shape. In this case, since the variation in the shape of the beam portion and the swinging portion is small, stable driveability and the like can be further improved.

上述したように、本実施形態に係る揺動素子の梁部及び揺動部を金属薄膜体によって形成する際には、薄膜形成プロセスを用いることができる。すなわち、梁部及び揺動部を一体的な金属薄膜体によって形成することが可能となる。これにより、梁部と揺動部とを接合させることが不要となる。また、梁部及び揺動部が一体的に形成されることにより、高耐久性を実現できる。   As described above, a thin film formation process can be used when the beam portion and the swinging portion of the swing element according to the present embodiment are formed of the metal thin film body. That is, the beam portion and the swinging portion can be formed by an integral metal thin film body. Thereby, it becomes unnecessary to join a beam part and a rocking | swiveling part. Moreover, high durability is realizable by integrally forming a beam part and a rocking | swiveling part.

本実施形態に係る揺動素子においては、梁部及び揺動部を、金属ガラスからなる金属薄膜体によって形成するのがよい。金属ガラスからなる梁部及び揺動部は、良好な疲労限界と低ヤング率を兼ねた物性を有する。金属ガラスは、ガラス転移を示すアモルファス合金であり、結晶由来の塑性変形が発生しづらく、広い弾性領域を有している。金属ガラスは、一般的な合金と比較して、高強度、高疲労特性、高耐食性、低ヤング率といった特性を有する。   In the oscillating device according to the present embodiment, the beam portion and the oscillating portion are preferably formed of a metal thin film body made of metal glass. The beam part and the rocking | fluctuation part which consist of metal glass have the physical property which combined the favorable fatigue limit and the low Young's modulus. Metallic glass is an amorphous alloy that exhibits a glass transition, has a wide elastic region in which plastic-derived plastic deformation is unlikely to occur. Metallic glass has characteristics such as high strength, high fatigue characteristics, high corrosion resistance, and low Young's modulus compared to general alloys.

(実施形態2の実施例)
実施形態2に係る金属薄膜体の製造方法に従って、薄膜金属ガラスの超厚膜構造体を、金属薄膜体として製作した。図21(a)は、本実施例で用いた成膜部材4を示す。また図21(b)は、本実施例で用いたスペーサ部材5を示す。成膜部材4は、ステンレス鋼で製作されており、上面は犠牲層2及び金属薄膜3が形成される平坦面である。成膜部材4には、得ようとする金属薄膜体の形状に平坦面の形状が対応するように、垂直な貫通穴が設けられている。成膜部材4の下面から、貫通穴にスペーサ部材5を挿入し、ネジにより固定することで、図21(c)に示す成膜冶具が得られた。図21(d)は、図21(c)に示す成膜冶具の拡大図である。スペーサ部材5の上面は、成膜部材4の上面よりも0.4mmほど低くなっていた。
(Example of Embodiment 2)
According to the method for manufacturing a metal thin film body according to the second embodiment, an ultra-thick film structure of thin film metal glass was manufactured as a metal thin film body. FIG. 21A shows the film forming member 4 used in this example. FIG. 21B shows the spacer member 5 used in this example. The film forming member 4 is made of stainless steel, and the upper surface is a flat surface on which the sacrificial layer 2 and the metal thin film 3 are formed. The film forming member 4 is provided with a vertical through hole so that the shape of the flat surface corresponds to the shape of the metal thin film body to be obtained. By inserting the spacer member 5 into the through hole from the lower surface of the film forming member 4 and fixing with a screw, the film forming jig shown in FIG. 21C was obtained. FIG.21 (d) is an enlarged view of the film-forming jig shown in FIG.21 (c). The upper surface of the spacer member 5 was about 0.4 mm lower than the upper surface of the film forming member 4.

本実施例においては、金属薄膜3の材料として、Cu基薄膜金属ガラスであるCu−Zr−Ti金属ガラスを用いた。Cu−Zr−Ti金属ガラスは、高強度であり高疲労特性を有し、原材料が低価格である。ここでは、Cu、Zr、Tiの各構成元素を用いてアーク溶解により合金ターゲットを製作し、この合金ターゲットを用いたスパッタ成膜によりCu−Zr−Ti金属ガラス薄膜を形成した。この方法で形成したCu−Zr−Ti金属ガラスについて熱機械試験機(Rigaku,TA−60)を用いて常温で引張試験を行ったところ、縦弾性率E=62.3GPa、引張強度σ=0.9GPaであった。また、EDX(島津製作所,μEDX−1200)により、このCu−Zr−Ti金属ガラスの組成がCu64Zr28Tiであることを確認した。さらに、DSC(ULVAC,DSC9400)により、このCu−Zr−Ti金属ガラスのガラス転移点Tgが734Kであり、結晶化温度Txが768であることを確認した。 In this example, Cu—Zr—Ti metal glass, which is a Cu-based thin film metal glass, was used as the material of the metal thin film 3. Cu-Zr-Ti metallic glass has high strength, high fatigue properties, and low cost raw materials. Here, an alloy target was manufactured by arc melting using each constituent element of Cu, Zr, and Ti, and a Cu—Zr—Ti metallic glass thin film was formed by sputtering film formation using this alloy target. When Cu-Zr-Ti metallic glass formed by this method was subjected to a tensile test at room temperature using a thermomechanical testing machine (Rigaku, TA-60), the longitudinal elastic modulus E = 62.3 GPa and the tensile strength σ = 0. It was 9 GPa. Moreover, it was confirmed by EDX (Shimadzu Corporation, μEDX-1200) that the composition of the Cu—Zr—Ti metallic glass was Cu 64 Zr 28 Ti 8 . Furthermore, it was confirmed by DSC (ULVAC, DSC9400) that the glass transition point Tg of this Cu—Zr—Ti metallic glass was 734 K and the crystallization temperature Tx was 768.

図21(c)に示す成膜冶具の上面に、犠牲層2(Cu)を6μmの厚さとなるようにスパッタ成膜し、さらに金属ガラスCu−Zr−Tiを30μmの厚さとなるようにスパッタ成膜した。そして、成膜部材4からスペーサ部材5を分離した。スペーサ部材5を分離した後の成膜部材4を、図22に示す。   A sacrificial layer 2 (Cu) is formed by sputtering on the upper surface of the film forming jig shown in FIG. A film was formed. Then, the spacer member 5 was separated from the film forming member 4. The film forming member 4 after the spacer member 5 is separated is shown in FIG.

図23は、走査型白色干渉計(New view 5032,Zygo)により測定した、図22に示す構造体の断面形状を表す。図23(a)は、図22におけるA−A’の断面形状を表す。また図23(b)は、図22におけるB−B’の断面形状を表す。それぞれ幅は異なるが、均一な膜厚と矩形形状とを有している。図23(c)及び図23(d)は、図23(a)及び図23(b)のそれぞれの拡大図である。   FIG. 23 shows a cross-sectional shape of the structure shown in FIG. 22 measured by a scanning white interferometer (New view 5032, Zygo). FIG. 23A shows a cross-sectional shape of A-A ′ in FIG. 22. FIG. 23B shows a cross-sectional shape of B-B ′ in FIG. Although each has a different width, it has a uniform film thickness and a rectangular shape. 23 (c) and 23 (d) are enlarged views of FIGS. 23 (a) and 23 (b), respectively.

次に、成膜部材4を硝酸(30wt%)に12時間浸漬することにより、犠牲層2(Cu)を除去した。そして、ガラス板を押しつけることにより、金属薄膜体の端部に発生したバリを除去した。こうして、金属薄膜体である、薄膜金属ガラスCu−Zr−Ti超厚膜構造体が完成した。   Next, the sacrificial layer 2 (Cu) was removed by immersing the film forming member 4 in nitric acid (30 wt%) for 12 hours. And the burr | flash which generate | occur | produced in the edge part of a metal thin film body was removed by pressing a glass plate. Thus, a thin film metal glass Cu—Zr—Ti ultra-thick film structure, which is a metal thin film body, was completed.

図24に、得られた薄膜金属ガラスCu−Zr−Ti超厚膜構造体を示す。図24(a)は、得られた金属薄膜体のスパッタ成膜面側(表側)を示し、図24(b)は得られた金属薄膜体の成膜部材4側(裏側)を示す。また、図24(c)は図24(b)の領域Cについての拡大図を示す。さらに、触針式表面形状測定器(ULVAC,Dektak150)で測定した、図24(c)におけるD−D’の表面形状を、図24(d)に示す。図24(c)のD−D’は、金属薄膜体の端部を示す。図24(d)に示すように、得られた金属薄膜体は、裏側に幅22.8μm、高さ7.4μmのバリを有している。しかしながら、金属薄膜体の最小断面(幅0.2mm、厚み30μmの矩形形状)と比較しても、バリの大きさは断面に対して1.4%程度であり、非常に軽微であるといえる。このように、膜厚が均一であり、良好な矩形形状を持つ、薄膜金属ガラスCu−Zr−Ti超厚膜構造体の製作に成功した。   FIG. 24 shows the obtained thin-film metallic glass Cu—Zr—Ti ultra-thick film structure. FIG. 24A shows the sputter film formation surface side (front side) of the obtained metal thin film body, and FIG. 24B shows the film formation member 4 side (back side) of the obtained metal thin film body. FIG. 24C shows an enlarged view of the region C in FIG. Furthermore, the surface shape of D-D ′ in FIG. 24C measured by a stylus type surface shape measuring instrument (ULVAC, Dektak 150) is shown in FIG. D-D ′ in FIG. 24C indicates an end portion of the metal thin film body. As shown in FIG. 24D, the obtained metal thin film has burrs having a width of 22.8 μm and a height of 7.4 μm on the back side. However, even when compared with the minimum cross section of the metal thin film (rectangular shape with a width of 0.2 mm and a thickness of 30 μm), the size of the burr is about 1.4% of the cross section, which is very slight. . Thus, the thin film metal glass Cu-Zr-Ti super-thick film structure having a uniform film thickness and a good rectangular shape was successfully manufactured.

(比較例1)
実施形態2の実施例と比較するために、図27(a)に示すように、従来技術に従ってメタルマスクを用いて金属薄膜パターンを形成した。具体的には、Si基板41上に厚さ50μmのメタルマスク43を設置し、スパッタ成膜装置の冷却板にネジを介して基板41とメタルマスク43とを固定した。そして、スパッタ成膜により、Si基板41上に、膜厚100nmのチタン(Ti)密着層、薄膜金属ガラスCu−Zr−Ti層、及び膜圧200nmの金(Au)酸化防止膜を順次形成した。その後、メタルマスクを除去することにより、Si基板上に形成された薄膜金属ガラスCu−Zr−Tiの厚膜構造体42を完成させた。
(Comparative Example 1)
For comparison with the example of the second embodiment, as shown in FIG. 27A, a metal thin film pattern was formed using a metal mask according to the prior art. Specifically, a metal mask 43 having a thickness of 50 μm was placed on the Si substrate 41, and the substrate 41 and the metal mask 43 were fixed to the cooling plate of the sputter deposition apparatus via screws. Then, a titanium (Ti) adhesion layer with a film thickness of 100 nm, a thin metal glass Cu—Zr—Ti layer, and a gold (Au) antioxidant film with a film pressure of 200 nm were sequentially formed on the Si substrate 41 by sputtering film formation. . Thereafter, the metal mask was removed to complete the thin-film metal glass Cu—Zr—Ti thick film structure 42 formed on the Si substrate.

本比較例においては、メタルマスクを二重にして用いた。メタルマスクを二重にした理由は、スパッタ成膜で膜が上側のメタルマスクに堆積し、膜応力により上側のメタルマスクが変形しても、下側のメタルマスクを基板に密着したままとするためである。このため、Si基板上に形成された膜構造体の断面形状を維持しながら膜の堆積を行うことができる。メタルマスクの材料としては、高剛性、加工性、及び入手性を考慮して、ステンレス鋼(SUS304)を用いた。   In this comparative example, a double metal mask was used. The reason why the metal mask is doubled is that the film is deposited on the upper metal mask by sputtering film formation, and the lower metal mask is kept in close contact with the substrate even if the upper metal mask is deformed due to film stress. Because. Therefore, the film can be deposited while maintaining the cross-sectional shape of the film structure formed on the Si substrate. As a material for the metal mask, stainless steel (SUS304) was used in consideration of high rigidity, workability, and availability.

図27(b)は、メタルマスクを用いて形成された厚膜パターンの模式図である。図25(a)は、実施例と同様に走査型白色干渉計を用いて測定した、メタルマスクを用いて形成した1.0mm幅の厚膜パターンの断面形状を表す。この幅は、図22のA−A’の幅に対応するものである。グラフ中央に見える平坦部の左右両端部分は、やや大きな半径の曲率で側面に繋がっており、肩の部分がダレた、すなわち斜めの形状となっている。図23(a)に示した実施例における断面形状と比較すると、平坦部の幅が狭く、左右の両側面も垂直ではなく傾きを持っている。   FIG. 27B is a schematic diagram of a thick film pattern formed using a metal mask. FIG. 25A shows a cross-sectional shape of a thick film pattern having a width of 1.0 mm formed using a metal mask, which was measured using a scanning white interferometer as in the example. This width corresponds to the width of A-A 'in FIG. The left and right end portions of the flat portion visible in the center of the graph are connected to the side surface with a slightly larger radius of curvature, and the shoulder portion is bent, that is, has an oblique shape. Compared with the cross-sectional shape in the embodiment shown in FIG. 23A, the width of the flat portion is narrow, and the left and right side surfaces are not vertical but inclined.

図25(b)は、実施例と同様に走査型白色干渉計を用いて測定した、メタルマスクを用いて形成した0.2mm幅の厚膜パターンの断面形状を表す。この幅は、図22のB−B’の幅に対応するものである。図25(b)に示すように、平坦部と呼べる部分は無いに等しく、断面は両側面を滑らかにつなげたような輪郭を有している。両側面も、1.0mm幅の場合と同様に傾きを持っている。また、1.0mm幅の部分では、最も膜厚が大きい部分における膜厚は47μmである一方、0.2mm幅の部分では、最も膜厚が大きい部分における膜厚は38μmである。このように、図25(a)と図25(b)とを比べると、1.0mm幅の部分と0.2mm幅の部分とは、同一の基板上で同時に形成されたにも関わらず、膜厚が異なることが分かる。   FIG. 25B shows a cross-sectional shape of a thick film pattern having a width of 0.2 mm formed using a metal mask, which was measured using a scanning white interferometer as in the example. This width corresponds to the width of B-B 'in FIG. As shown in FIG. 25B, there is no portion that can be called a flat portion, and the cross section has a contour that smoothly connects both side surfaces. Both side surfaces are also inclined as in the case of 1.0 mm width. Further, in the 1.0 mm width portion, the film thickness in the portion with the largest film thickness is 47 μm, while in the 0.2 mm width portion, the film thickness in the portion with the largest film thickness is 38 μm. Thus, comparing FIG. 25 (a) with FIG. 25 (b), the 1.0 mm wide portion and the 0.2 mm wide portion are formed simultaneously on the same substrate. It can be seen that the film thickness is different.

(比較例2)
実施形態2の実施例と比較するために、図27(c)に示すように、従来技術に従ってレジストを用いたリフトオフにより金属薄膜パターンを形成した。具体的には、Si基板41上に、密着性向上のためにスパッタ成膜により100nmのクロム(Cr)膜(不図示)を形成した。そして、フォトリソグラフィ技術により、クロム膜上にフォトレジスト44(KMPR1035,日本化薬株式会社製)を厚さが100μmとなるように堆積し、開口部を形成した。そして、膜厚100nmのチタン(Ti)密着層、薄膜金属ガラスCu−Zr−Ti層、及び膜圧200nmの金(Au)酸化防止膜を、スパッタ成膜により順次形成した。スパッタ成膜の際には、試料の温度上昇を抑制するために、試料を水冷式の冷却板に固定した。その後、Remover PG、Remover K、及びNeutralizer K(日本化薬株式会社製)を用いることで、KMPR1035とクロム(Cr)密着層を除去した。このようにしてリフトオフを行い、薄膜金属ガラスCu−Zr−Ti厚膜構造体42を完成させた。なお、剥離に使用する剥離液(Neutralizer K)がCu−Zr−Ti層の表面を腐食させるため、金(Au)酸化防止膜を用いた。
(Comparative Example 2)
For comparison with the example of the second embodiment, as shown in FIG. 27C, a metal thin film pattern was formed by lift-off using a resist according to the conventional technique. Specifically, a 100 nm chromium (Cr) film (not shown) was formed on the Si substrate 41 by sputtering to improve adhesion. Then, a photoresist 44 (KMPR1035, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) was deposited on the chromium film by a photolithography technique so as to have a thickness of 100 μm to form an opening. Then, a titanium (Ti) adhesion layer having a thickness of 100 nm, a thin metal glass Cu—Zr—Ti layer, and a gold (Au) antioxidant film having a film pressure of 200 nm were sequentially formed by sputtering. During sputter deposition, the sample was fixed to a water-cooled cooling plate in order to suppress the temperature rise of the sample. Then, KMPR1035 and the chromium (Cr) adhesion layer were removed by using Remover PG, Remover K, and Neutralizer K (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.). In this way, lift-off was performed to complete the thin film metal glass Cu—Zr—Ti thick film structure 42. Note that a gold (Au) antioxidant film was used because the stripper (Neutralizer K) used for stripping corrodes the surface of the Cu—Zr—Ti layer.

図27(d)は、リフトオフを用いて形成された厚膜構造体の模式図である。図26(a)及び(b)は、実施例と同様に走査型白色干渉計を用いて測定した、リフトオフを用いて形成した1.0mm幅及び0.2mm幅の厚膜構造体の断面形状を表す。図23(a)及び(b)に示した実施例における断面形状と比較すると、平坦部が少なく、平坦部と側面をつなぐ曲率も大きくなっている。また、図26の(a)及び(b)を比較すると、最も膜厚が大きい部分における膜厚に差異が見られる。   FIG. 27D is a schematic diagram of a thick film structure formed using lift-off. FIGS. 26 (a) and 26 (b) are cross-sectional shapes of thick film structures having a width of 1.0 mm and a width of 0.2 mm formed using lift-off, as measured using a scanning white interferometer in the same manner as in the examples. Represents. Compared to the cross-sectional shape in the embodiment shown in FIGS. 23A and 23B, the flat portion is less and the curvature connecting the flat portion and the side surface is larger. In addition, when (a) and (b) in FIG. 26 are compared, there is a difference in film thickness at the thickest part.

以上のように、本件実施例に従って作製した構造体は、従来技術であるメタルマスク又はレジストのリフトオフを用いて作製した構造体と比べて、幅にかかわらず膜厚がほぼ同一で、良好な略矩形形状の断面を有していることが分かる。   As described above, the structure manufactured in accordance with the present embodiment has a substantially identical film thickness regardless of the width, and is a good outline compared to the structure manufactured using the conventional metal mask or resist lift-off. It can be seen that it has a rectangular cross section.

[実施形態3]
実施形態2に係る成膜冶具と成膜方法とを用いた、光走査装置の製造方法について以下で説明する。図8は、実施形態3に係る光走査装置を示す。実施形態3に係る光走査装置は、実施形態2に係る成膜方法によって形成された、揺動可能なミラー部を備える金属ガラス薄膜と、ミラー部に対して光を投射する光投射部とを備える。図8(a)は光走査装置の斜視図であり、図8(b)は図8(a)の裏側からの斜視図である。また図8(c)は、図8(a)のA−A’における断面図である。
[Embodiment 3]
A method for manufacturing an optical scanning device using the film forming jig and the film forming method according to the second embodiment will be described below. FIG. 8 shows an optical scanning device according to the third embodiment. The optical scanning device according to the third embodiment includes a metal glass thin film including a swingable mirror portion formed by the film forming method according to the second embodiment, and a light projection unit that projects light onto the mirror portion. Prepare. 8A is a perspective view of the optical scanning device, and FIG. 8B is a perspective view from the back side of FIG. 8A. FIG. 8C is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.

ミラー部9、梁部10、及び固定部11は、金属ガラス12(Cu−Zr−Ti)の薄膜として一体形成されている。ミラー部9の裏には、接着剤13により磁石14が固定されている。磁石14が、電磁コイル15からの交流磁場を受けて揺動することにより、ミラー部9が動く。このように、ミラー部9、梁部10、固定部11、磁石14、及び電磁コイル15は、アクチュエータ装置として機能する。また、ミラー部9に対してはレーザー発振器17からレーザー16が投射される。ミラー部9はレーザー16を反射するため、ミラー部9の動きに従って、反射されたレーザー16で対象物を走査することができる。   The mirror part 9, the beam part 10, and the fixing part 11 are integrally formed as a thin film of metal glass 12 (Cu—Zr—Ti). A magnet 14 is fixed to the back of the mirror portion 9 with an adhesive 13. When the magnet 14 swings in response to the alternating magnetic field from the electromagnetic coil 15, the mirror unit 9 moves. Thus, the mirror part 9, the beam part 10, the fixed part 11, the magnet 14, and the electromagnetic coil 15 function as an actuator device. A laser 16 is projected from the laser oscillator 17 onto the mirror unit 9. Since the mirror unit 9 reflects the laser 16, the object can be scanned with the reflected laser 16 according to the movement of the mirror unit 9.

図8に示す光走査装置の製作方法を図9を用いて具体的に説明する。まず初めに、図9(a)に示す成膜部材4を用意する。本実施形態においては、耐食性を考慮して、成膜部材4の材料としてSUS304を選択する。次に図9(b)に示すように、成膜部材4の表面に、スパッタ成膜により犠牲層30を形成する。本実施形態においては、犠牲層30の材料として銅(Cu)を用いる。   A method of manufacturing the optical scanning device shown in FIG. 8 will be specifically described with reference to FIG. First, the film forming member 4 shown in FIG. 9A is prepared. In the present embodiment, SUS304 is selected as the material of the film forming member 4 in consideration of corrosion resistance. Next, as shown in FIG. 9B, a sacrificial layer 30 is formed on the surface of the film forming member 4 by sputtering film formation. In the present embodiment, copper (Cu) is used as the material of the sacrificial layer 30.

その次に図9(c)に示すように、スペーサ部材5を成膜部材4に挿入し、台座6を取り付ける。取り付けにより得られる構造が、図9(d)に示される。その後、図9(e)に示すように、金属ガラス12(Cu−Zr−Ti)をスパッタ成膜する。そして、犠牲層30を硝酸により除去すると、図9(f)に示す、金属ガラス12(Cu−Zr−Ti)の薄膜が得られる。この薄膜のミラー部となる中心部に、接着剤13により磁石14を固定し、電磁コイル15とレーザー発振器17とを設置することにより、図8(a)に示す光走査装置が得られる。   Next, as shown in FIG. 9C, the spacer member 5 is inserted into the film forming member 4 and the pedestal 6 is attached. The structure obtained by attachment is shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 9E, a metallic glass 12 (Cu—Zr—Ti) is formed by sputtering. Then, when the sacrificial layer 30 is removed with nitric acid, a thin film of metallic glass 12 (Cu—Zr—Ti) shown in FIG. 9F is obtained. An optical scanning device shown in FIG. 8A is obtained by fixing a magnet 14 with an adhesive 13 and installing an electromagnetic coil 15 and a laser oscillator 17 at the center of the thin film mirror.

図8に示す光走査装置に用いられる、金属ガラス薄膜の断面形状について説明する。図10(a)は、図9(e)に示す構造の上面図である。図10(b)は、図10(a)のB−B’における断面図であり、図10(c)は、図10(a)のC−C’における断面図である。B−B’は、金属ガラス薄膜のミラー部9を横切る断面であり、C−C’は、金属ガラス薄膜の梁部10を横切る断面である。図10(b)(c)に示すように、金属ガラス薄膜は、ミラー部9及び梁部10において曲面の表面を有する。すなわち、ミラー部9及び梁部10はR形状を有する。また、梁部10における膜厚は、ミラー部9における膜厚よりも小さい。   The cross-sectional shape of the metallic glass thin film used for the optical scanning device shown in FIG. 8 will be described. FIG. 10A is a top view of the structure shown in FIG. FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. 10A, and FIG. 10C is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. B-B 'is a cross section crossing the mirror part 9 of the metallic glass thin film, and C-C' is a cross section crossing the beam part 10 of the metallic glass thin film. As shown in FIGS. 10B and 10C, the metal glass thin film has curved surfaces at the mirror portion 9 and the beam portion 10. That is, the mirror part 9 and the beam part 10 have an R shape. The film thickness at the beam portion 10 is smaller than the film thickness at the mirror portion 9.

本実施形態において、スパッタ成膜は、真空中に不活性ガス(主にアルゴンガス)を導入しながら成膜部材4と成膜ターゲット(金属ガラス12の材料)との間に高電圧を印加することにより行われる。より具体的には、イオン化したアルゴン原子を成膜ターゲットに衝突させ、はじき飛ばされたターゲット物質を中性粒子として成膜部材4上に堆積させる。   In the present embodiment, in sputter film formation, a high voltage is applied between the film formation member 4 and the film formation target (material of the metal glass 12) while introducing an inert gas (mainly argon gas) into the vacuum. Is done. More specifically, ionized argon atoms collide with the film formation target, and the repelled target material is deposited on the film formation member 4 as neutral particles.

このとき、中性粒子は成膜部材4に対して様々な角度で衝突する。ここで、図11に示すスペーサ部材32を用いる場合、開口部18内へと進入する中性粒子33の数は限られる(すなわち進入確率は低下する)とともに、中性粒子33の進入角度も限られる。より具体的には、開口部18の中心に堆積する中性粒子33の数はより多い一方で、開口部18の端部に堆積する中性粒子33の数はより少ない。このため、成膜部材34上には、R形状を有する薄膜が得られる。   At this time, the neutral particles collide with the film forming member 4 at various angles. Here, when the spacer member 32 shown in FIG. 11 is used, the number of neutral particles 33 that enter the opening 18 is limited (that is, the probability of entering decreases), and the entry angle of the neutral particles 33 is also limited. It is done. More specifically, while the number of neutral particles 33 deposited at the center of the opening 18 is larger, the number of neutral particles 33 deposited at the end of the opening 18 is smaller. For this reason, a thin film having an R shape is obtained on the film forming member 34.

このように図11(b)(c)において、スペーサ部材5で形成された開口部18により進入角度を規制されながら、金属ガラス12は成膜部材4へと堆積する。よって、開口部18内で成膜部材4上に形成される金属ガラス薄膜は、スペーサ部材5に近いほど薄くなり、中心部に近いほど厚くなる。また、開口部18内で成膜部材4上に形成される金属ガラス薄膜の膜厚は、開口部18の幅と、スペーサ部材5の高さに依存する。具体的には、開口部18の幅が狭いほど、金属ガラス12が成膜部材4へ到達しにくくなるので、形成される金属ガラス薄膜は薄くなる。結果として、梁部10における膜厚は、ミラー部9における膜厚よりも小さくなる。   11B and 11C, the metal glass 12 is deposited on the film forming member 4 while the entry angle is regulated by the opening 18 formed by the spacer member 5. Therefore, the metal glass thin film formed on the film forming member 4 in the opening 18 becomes thinner as it is closer to the spacer member 5 and becomes thicker as it is closer to the center. Further, the thickness of the metal glass thin film formed on the film forming member 4 in the opening 18 depends on the width of the opening 18 and the height of the spacer member 5. Specifically, as the width of the opening 18 is narrower, the metal glass 12 is less likely to reach the film forming member 4, so that the formed metal glass thin film becomes thinner. As a result, the film thickness at the beam portion 10 is smaller than the film thickness at the mirror portion 9.

また、スペーサ部材の高さ35、すなわち成膜部材4の表面とスペーサ部材5の表面との間の距離が大きいほど、金属ガラス12が成膜部材4へ到達しにくくなるので、形成される金属ガラス薄膜は薄くなる。   Further, as the height 35 of the spacer member, that is, the distance between the surface of the film forming member 4 and the surface of the spacer member 5 is increased, the metal glass 12 is less likely to reach the film forming member 4. The glass film becomes thinner.

開口部18の幅が変化しても、開口部18のアスペクト比(スペーサ部材の高さ35/開口部18の幅)が同じであれば、同様の膜厚の金属薄膜が得られる。これは、アスペクト比が一定である場合、開口部18の中心に堆積する金属ガラス12の入射角度範囲が同じだからである。ここで、開口部18が段差形状を有する場合は、開口部18に面するスペーサ部材5の各点についての(成膜部材4からの高さ/開口部18の幅)のうち、もっとも大きいものを、開口部18のアスペクト比とする。   Even if the width of the opening 18 changes, if the aspect ratio of the opening 18 (the height 35 of the spacer member / the width of the opening 18) is the same, a metal thin film having a similar thickness can be obtained. This is because when the aspect ratio is constant, the incident angle range of the metal glass 12 deposited at the center of the opening 18 is the same. Here, when the opening 18 has a stepped shape, the largest one among (the height from the film forming member 4 / the width of the opening 18) for each point of the spacer member 5 facing the opening 18. Is the aspect ratio of the opening 18.

このように、本実施形態の方法によれば、形成する薄膜の幅に応じて、スペーサ部材5の高さを調節すること、具体的にはより薄い薄膜を形成するためにはスペーサ部材5をより高くすることにより、所望の厚さを有する金属薄膜を得ることが可能となる。こうして、光走査装置の性能を決定する梁部及びミラー部の形状を意図的に変化させることができる。   As described above, according to the method of this embodiment, the height of the spacer member 5 is adjusted according to the width of the thin film to be formed. Specifically, in order to form a thinner thin film, the spacer member 5 is used. By making it higher, a metal thin film having a desired thickness can be obtained. In this way, the shape of the beam part and the mirror part that determine the performance of the optical scanning device can be intentionally changed.

金属ガラス薄膜の膜厚制御方法の例を以下に説明する。図12(a)は、金属ガラス薄膜の厚みがミラー部9と梁部10とで等しくなるように、スペーサ部材5の開口部のアスペクト比が調整されている、成膜冶具の構成を示す。図9(d)で示す成膜冶具との違いは、梁部10周辺において、スペーサ部材5が段差を有していることにある。このようにスペーサ部材5への切り込みを設けることにより、梁部10周辺における開口部18のアスペクト比を小さくすることができる。   An example of a method for controlling the thickness of the metal glass thin film will be described below. FIG. 12A shows a configuration of the film forming jig in which the aspect ratio of the opening of the spacer member 5 is adjusted so that the thickness of the metal glass thin film is equal between the mirror portion 9 and the beam portion 10. The difference from the film-forming jig shown in FIG. 9D is that the spacer member 5 has a step around the beam portion 10. Thus, by providing the notch in the spacer member 5, the aspect ratio of the opening 18 around the beam portion 10 can be reduced.

図12(a)に示す成膜冶具に金属ガラス12(Cu−Zr−Ti)を成膜すると、図12(b)に示す状態が得られる。図12(b)に示す構造の正面図を図12(c)に示す。また、図12(d)は、図12(c)のD−D’における断面図であり、図12(e)は、図12(c)のE−E’における断面図である。D−D’は、金属ガラス薄膜のミラー部9を横切る断面であり、E−E’は、金属ガラス薄膜の梁部10を横切る断面である。   When the metal glass 12 (Cu—Zr—Ti) is formed on the film forming jig shown in FIG. 12A, the state shown in FIG. 12B is obtained. A front view of the structure shown in FIG. 12B is shown in FIG. FIG. 12D is a cross-sectional view taken along the line D-D ′ in FIG. 12C, and FIG. 12E is a cross-sectional view taken along the line E-E ′ in FIG. D-D 'is a cross section that crosses the mirror part 9 of the metal glass thin film, and E-E' is a cross section that crosses the beam part 10 of the metal glass thin film.

図12(e)に示すように、スペーサ部材5は切り込みを有している。このため、図12(e)に示す開口部18のアスペクト比は、図10(c)に示す開口部18のアスペクト比よりも小さく、図12(d)に示す開口部18のアスペクト比と同等である。このような成膜冶具を用いることにより、梁部10の膜厚が、ミラー部9の膜厚と同等となる。   As shown in FIG. 12E, the spacer member 5 has a cut. For this reason, the aspect ratio of the opening 18 shown in FIG. 12 (e) is smaller than the aspect ratio of the opening 18 shown in FIG. 10 (c), and is equivalent to the aspect ratio of the opening 18 shown in FIG. 12 (d). It is. By using such a film forming jig, the film thickness of the beam portion 10 becomes equal to the film thickness of the mirror portion 9.

ただし、開口部のアスペクト比が同じであっても、スパッタ成膜の条件又はスペーサ部材の他の部分からの影響により、膜厚に若干の誤差が生じる可能性がある。この場合にはスペーサ部材5の高さを調整し、膜厚を増減させればよい。   However, even if the aspect ratio of the opening is the same, a slight error may occur in the film thickness due to the sputter film formation conditions or the influence from other parts of the spacer member. In this case, the height of the spacer member 5 may be adjusted to increase or decrease the film thickness.

[実施形態4]
実施形態2に係る成膜冶具と成膜方法とを用いた、光走査装置の製造方法について以下で説明する。図13,14は、実施形態4に係る光走査装置を示す。図13(a)は光走査装置の斜視図であり、この光走査装置は、素子、交流電源19、2つの磁石14、及びレーザー発振器17を備える。素子は、ミラー部9、外側梁部20、内側梁部21、固定部11、及びジンバル部22を備える。素子は固定部11を介して支持体(不図示)に固定され、2つの磁石14はS極とN極が相対するように素子を挟むように固定されている。
[Embodiment 4]
A method for manufacturing an optical scanning device using the film forming jig and the film forming method according to the second embodiment will be described below. 13 and 14 show an optical scanning device according to the fourth embodiment. FIG. 13A is a perspective view of an optical scanning device, and this optical scanning device includes an element, an AC power supply 19, two magnets 14, and a laser oscillator 17. The element includes a mirror part 9, an outer beam part 20, an inner beam part 21, a fixing part 11, and a gimbal part 22. The element is fixed to a support (not shown) through a fixing portion 11, and the two magnets 14 are fixed so as to sandwich the element so that the S pole and the N pole face each other.

実施形態4に係る光走査装置の駆動方法について詳細に説明する。実施形態4に係る光走査装置においては、ミラー部9をθ方向及びφ方向に揺動させることにより、レーザー発振器17から照射されたレーザー16が2つの方向への光走査を行う。   A driving method of the optical scanning device according to the fourth embodiment will be described in detail. In the optical scanning device according to the fourth embodiment, the laser 16 irradiated from the laser oscillator 17 performs optical scanning in two directions by swinging the mirror unit 9 in the θ direction and the φ direction.

図13(b)は、図13(a)に示される素子の裏側を示す図である。また図14(c)は、図13(b)に示される素子の層構造を示す図である。図14(c)に示すように、素子は、母材24、絶縁層23、及びコイルパターン25をこの順に備える。母材24はレーザー発振器17に近い面に位置し、コイルパターン25はレーザー発振器17から遠い面に位置する。   FIG.13 (b) is a figure which shows the back side of the element shown by Fig.13 (a). FIG. 14C is a diagram showing a layer structure of the element shown in FIG. As shown in FIG. 14C, the element includes a base material 24, an insulating layer 23, and a coil pattern 25 in this order. The base material 24 is located on a surface close to the laser oscillator 17, and the coil pattern 25 is located on a surface far from the laser oscillator 17.

コイルパターン25は、ジンバル部22に形成されたコイルと、ミラー部9に形成されたコイルとを含む。コイルパターン25を構成する回路の一端には電極26が接続されている。また、コイルパターン25を構成する回路の一端は、ミラー部9に位置する絶縁層23のスルーホール36を介して、母材24へと接続されている。すなわち、電極26と母材24とは、コイルパターン25を介して電気的に接続されている。   The coil pattern 25 includes a coil formed on the gimbal portion 22 and a coil formed on the mirror portion 9. An electrode 26 is connected to one end of the circuit constituting the coil pattern 25. Further, one end of a circuit constituting the coil pattern 25 is connected to the base material 24 through a through hole 36 of the insulating layer 23 located in the mirror portion 9. That is, the electrode 26 and the base material 24 are electrically connected via the coil pattern 25.

電極26は、固定部11に固定されている。また電極26と母材24との間には交流電源19が接続されている。交流電源19を用いてコイルパターンへと交流電流を印加することにより、コイルに交流磁場が発生する。   The electrode 26 is fixed to the fixed portion 11. An AC power source 19 is connected between the electrode 26 and the base material 24. An AC magnetic field is generated in the coil by applying an AC current to the coil pattern using the AC power source 19.

コイルパターン25は、外側梁部20の一方(図14(c)では、左側の外側梁部20)と、内側梁部21の一方(図14(c)では、下側の内側梁部21)とを通る。本実施形態においては、外側梁部20の他方(図14(c)では、右側の外側梁部20)と、内側梁部21の他方(図14(c)では、上側の内側梁部21)とには、電流が流れないダミーのコイルパターンが配置されている。梁部の一方にしかコイルパターンが存在しない場合、駆動時に発生する応力が各梁部で異なるために、意図しないミラー部9の振動が発生する可能性がある。本実施形態のようにダミーのコイルパターンを用いることにより、このような意図しないミラー部9の振動を防ぐことができる。   The coil pattern 25 includes one of the outer beam portions 20 (the left outer beam portion 20 in FIG. 14C) and one of the inner beam portions 21 (the lower inner beam portion 21 in FIG. 14C). And pass through. In the present embodiment, the other of the outer beam portions 20 (the right outer beam portion 20 in FIG. 14C) and the other of the inner beam portions 21 (the upper inner beam portion 21 in FIG. 14C). Are arranged with a dummy coil pattern through which no current flows. When the coil pattern is present only on one of the beam portions, the stress generated during driving is different in each beam portion, so that unintended vibration of the mirror portion 9 may occur. By using a dummy coil pattern as in this embodiment, such unintentional vibration of the mirror unit 9 can be prevented.

交流電源19は、第1の周波数及び第2の周波数を有する交流電流を印加することができる。具体的には、ミラー部9がθ方向に共振運動する第1の周波数の電流と、ミラー部9がφ方向に共振運動する第2の周波数の電流と、を重ね合わせた電流を、交流電源19は印加する。このような周波数は、ミラー部9がθ方向又はφ方向に共振運動するような振動モードと共振周波数を予め調べておくことにより、決定できる。このような交流電流を用いることにより、ジンバル部22のコイルパターンで発生するローレンツ力は、共振運動によりミラー部9がφ方向に揺動するように増幅されるため、ミラー部9はφ方向に揺動する。また、ミラー部9のコイルパターンで発生するローレンツ力は、共振運動によりミラー部9がθ方向に揺動するように増幅されるため、ミラー部9はθ方向に揺動する。本実施形態においては、2つの共振振動について、θ方向とφ方向との両方にローレンツ力が発生するように、図13(b)に示すように2つの磁石14を配置する。もっとも、θ方向とφ方向との駆動のそれぞれに合わせて、外部磁場(磁石のセット)を設定してもよい。   The AC power source 19 can apply an AC current having a first frequency and a second frequency. Specifically, a current obtained by superimposing a current having a first frequency at which the mirror unit 9 resonates in the θ direction and a current having a second frequency at which the mirror unit 9 resonates in the φ direction is used as an AC power source. 19 is applied. Such a frequency can be determined by examining in advance a vibration mode and a resonance frequency in which the mirror unit 9 resonates in the θ direction or the φ direction. By using such an alternating current, the Lorentz force generated in the coil pattern of the gimbal portion 22 is amplified so that the mirror portion 9 swings in the φ direction due to the resonance motion. Swing. Further, since the Lorentz force generated in the coil pattern of the mirror unit 9 is amplified so that the mirror unit 9 swings in the θ direction by the resonance motion, the mirror unit 9 swings in the θ direction. In the present embodiment, two magnets 14 are arranged as shown in FIG. 13B so that Lorentz force is generated in both the θ direction and the φ direction for the two resonance vibrations. However, an external magnetic field (a set of magnets) may be set in accordance with the driving in the θ direction and the φ direction.

図14(d)は、図13(b)のF−F’における断面図である。図14(d)を参照して、素子の膜構造を説明する。素子は、母材24である金属ガラス(Cu−Zr−Ti)12の膜と、密着層(Cr)27と、絶縁層(PerMX3020(28,デュポンMRC社製))23と、コイルパターン25とが積層された構造を有する。コイルパターン25は、密着層(Cr)27と、導電層(Au)29とが積層された構造を有する。そして、金属ガラス(Cu−Zr−Ti)12の表面が、レーザー16を反射する反射面となる。   FIG. 14D is a cross-sectional view taken along the line F-F ′ in FIG. The film structure of the element will be described with reference to FIG. The element consists of a metal glass (Cu—Zr—Ti) 12 film as a base material 24, an adhesion layer (Cr) 27, an insulating layer (PerMX3020 (28, manufactured by DuPont MRC)) 23, a coil pattern 25, Have a laminated structure. The coil pattern 25 has a structure in which an adhesion layer (Cr) 27 and a conductive layer (Au) 29 are laminated. The surface of the metallic glass (Cu—Zr—Ti) 12 becomes a reflecting surface that reflects the laser 16.

本実施形態に係る、図13,14に示す素子の製作方法を、図15〜図19を参照して説明する。図15(a)は、素子の製作に使用する成膜冶具を示す。図15(b)は、図15(a)に示した成膜冶具の分解図を示す。本実施形態で用いる成膜冶具は、成膜部材4、スペーサ部材5、及び台座6で構成される。成膜部材4、スペーサ部材5、及び台座6を組み合わせた状態において、スペーサ部材5の上面は、成膜部材4の上面よりも低い。この成膜部材4の上面の上に、素子が形成される。本実施形態においては、成膜部材4、スペーサ部材5、及び台座6の材料として、耐食性と鏡面性とが付与されたSUS304を用いる。   A method for manufacturing the element shown in FIGS. 13 and 14 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 15A shows a film forming jig used for manufacturing an element. FIG. 15B shows an exploded view of the film forming jig shown in FIG. The film forming jig used in this embodiment includes a film forming member 4, a spacer member 5, and a pedestal 6. In a state where the film forming member 4, the spacer member 5, and the pedestal 6 are combined, the upper surface of the spacer member 5 is lower than the upper surface of the film forming member 4. An element is formed on the upper surface of the film forming member 4. In this embodiment, SUS304 to which corrosion resistance and specularity are imparted is used as the material for the film forming member 4, the spacer member 5, and the pedestal 6.

図16〜図19を参照して、本実施形態に係る素子の製作方法を説明する。図16(a)は、図15に示した成膜冶具の斜視図、及び斜視図のG−G’における断面図である。図16(b)、図17(c)(d)、図18(e)(f)、及び図19(g)は、各製作工程における成膜冶具の斜視図、及び各斜視図のG−G’における断面図である。   With reference to FIGS. 16-19, the manufacturing method of the element which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 16A is a perspective view of the film forming jig shown in FIG. 15 and a cross-sectional view taken along the line G-G ′ of the perspective view. 16 (b), 17 (c) (d), 18 (e) (f), and 19 (g) are a perspective view of a film-forming jig in each manufacturing process, and G- It is sectional drawing in G '.

まず初めに、図16(b)に示すように、成膜冶具4,5,6上に、犠牲層(Cu)30と、母材24である金属ガラス(Cu−Zr−Ti)12の膜と、密着層(Cr)27とを順次形成する。具体的には、これらの層はスパッタ成膜により形成することができる。   First, as shown in FIG. 16B, a film of a sacrificial layer (Cu) 30 and a metal glass (Cu—Zr—Ti) 12 as a base material 24 is formed on the film forming jigs 4, 5, and 6. And an adhesion layer (Cr) 27 are sequentially formed. Specifically, these layers can be formed by sputtering film formation.

次に図17(c)に示すように、密着層(Cr)27の上に絶縁層23を形成する。具体的には、一般的なフォトリソグラフィプロセス(露光、現像、及びベーク)により絶縁層23を形成することができる。絶縁層23の材料としては、フィルムレジスト(PerMX3020(28,デュポンMRC社製))を用いることができる。絶縁層23は、図17(c)に示すように、ミラー部9の中心にスルーホールを有するように形成される。   Next, as shown in FIG. 17C, the insulating layer 23 is formed on the adhesion layer (Cr) 27. Specifically, the insulating layer 23 can be formed by a general photolithography process (exposure, development, and baking). As a material of the insulating layer 23, a film resist (PerMX3020 (28, manufactured by DuPont MRC)) can be used. As shown in FIG. 17C, the insulating layer 23 is formed so as to have a through hole at the center of the mirror portion 9.

次に、絶縁層23の上にコイルパターン25を形成する。コイルパターンの形成には、一般的なフォトリソグラフィプロセスを用いることができる。すなわち、まず図17(d)に示すように、マスク材料としてCM125(31,デュポンMRC社製)を用いて、絶縁層23と同様の方法で、フォトリソグラフィプロセスを用いてマスクパターンを形成する。次に図18(e)に示すように、密着層(Cr)27と、導電層(Au)29とをスパッタ成膜などにより成膜する。そして、CM125(31)を除去することにより、図18(f)に示すようにコイルパターン25が形成される。   Next, the coil pattern 25 is formed on the insulating layer 23. A general photolithography process can be used to form the coil pattern. That is, first, as shown in FIG. 17D, a mask pattern is formed using a photolithographic process in the same manner as the insulating layer 23 using CM125 (31, manufactured by DuPont MRC) as a mask material. Next, as shown in FIG. 18E, an adhesion layer (Cr) 27 and a conductive layer (Au) 29 are formed by sputtering or the like. Then, by removing the CM 125 (31), the coil pattern 25 is formed as shown in FIG.

そして、20wt%の硝酸を用いて犠牲層(Cu)30を除去することにより、図19(g)に示す素子が得られる。   Then, the element shown in FIG. 19G is obtained by removing the sacrificial layer (Cu) 30 using 20 wt% nitric acid.

素子の固定部11を冶具により支持体(不図示)に固定し、交流電源19を電極26と母材24とに接続し、磁石14を支持体(不図示)に固定し、レーザー発振器17を設置することにより、本実施形態に係る光走査装置が得られる。   The element fixing portion 11 is fixed to a support (not shown) with a jig, the AC power source 19 is connected to the electrode 26 and the base material 24, the magnet 14 is fixed to the support (not shown), and the laser oscillator 17 is By installing, the optical scanning device according to the present embodiment is obtained.

1 成膜冶具
2 犠牲層
3 金属薄膜
4 成膜部材
5 スペーサ部材
6 台座
7 配線層
8 絶縁層
9 ミラー部
10 梁部
11 固定部
12 金属ガラス(Cu−Zr−Ti)
13 接着剤
14 磁石
15 電磁コイル
16 レーザー
17 レーザー発振器
18 開口部
19 交流電源
20 外側梁部
21 内側梁部
22 ジンバル部
23 絶縁層
24 母材
25 コイルパターン
26 電極
27 密着層(Cr)
28 PerMX3020
29 導電層(Au)
30 犠牲層(Cu)
31 CM125
32 スペーサ部材
33 中性粒子
34 成膜部材
35 スペーサ部材の高さ
36 スルーホール
37 処理液
38 平坦板
41 基板
42 構造体
43 メタルマスク
44 レジスト
45 スパッタ粒子
46 成膜治具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Film-forming jig 2 Sacrificial layer 3 Metal thin film 4 Film-forming member 5 Spacer member 6 Base 7 Wiring layer 8 Insulating layer 9 Mirror part 10 Beam part 11 Fixing part 12 Metal glass (Cu-Zr-Ti)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Adhesive 14 Magnet 15 Electromagnetic coil 16 Laser 17 Laser oscillator 18 Opening part 19 AC power supply 20 Outer beam part 21 Inner beam part 22 Gimbal part 23 Insulating layer 24 Base material 25 Coil pattern 26 Electrode 27 Adhesion layer (Cr)
28 PerMX3020
29 Conductive layer (Au)
30 Sacrificial layer (Cu)
31 CM125
32 Spacer member 33 Neutral particle 34 Film forming member 35 Spacer member height 36 Through hole 37 Treatment liquid 38 Flat plate 41 Substrate 42 Structure 43 Metal mask 44 Resist 45 Sputtered particle 46 Film forming jig

Claims (11)

梁部と、前記梁部を介して固定部に接続されていることによって揺動可能に支持される揺動部とを備え、
前記梁部及び前記揺動部は実質的に同等の膜厚を有し且つ金属ガラスで形成された金属薄膜体で構成され、前記金属薄膜体の金属薄膜面に対して垂直な断面であって、且つ前記梁部の幅方向の断面においてその両端側で厚さ方向に対向する一対の角部と、前記金属薄膜体の金属薄膜面に対して垂直な断面であって、且つ前記梁部の幅方向と同一方向または前記梁部の幅方向に直交する方向の前記揺動部の断面においてその両端側で厚さ方向に対向する一対の角部とが同等の形状を有することを特徴とする揺動素子。
A beam portion, and a swinging portion supported so as to be swingable by being connected to the fixed portion via the beam portion,
The beam portion and the swinging portion are formed of a metal thin film body having substantially the same film thickness and formed of metal glass, and are cross sections perpendicular to the metal thin film surface of the metal thin film body. And a cross section perpendicular to the metal thin film surface of the metal thin film body, and a pair of corners facing in the thickness direction at both ends of the cross section in the width direction of the beam portion, and A pair of corners facing each other in the thickness direction on the both ends of the cross section of the oscillating portion in the same direction as the width direction or in a direction perpendicular to the width direction of the beam portion has an equivalent shape. Oscillating element.
前記金属薄膜体の金属薄膜面に対して垂直な断面であって、且つ前記梁部の幅方向の断面において、前記梁部の厚さ方向と直交する方向で対向する一対の角部の形状と、前記金属薄膜体の金属薄膜面に対して垂直な断面であって、且つ前記梁部の幅方向と同一方向または前記梁部の幅方向に直交する方向の前記揺動部の断面において、前記揺動部の厚さ方向と直交する方向で対向する一対の角部の形状とが同等の形状であることを特徴とする、請求項1に記載の揺動素子。   A shape of a pair of corners facing each other in a direction perpendicular to the thickness direction of the beam portion in a cross section perpendicular to the metal thin film surface of the metal thin film body and in the width direction of the beam portion, , In a cross section perpendicular to the metal thin film surface of the metal thin film body and in the same direction as the width direction of the beam portion or in a direction perpendicular to the width direction of the beam portion, 2. The oscillating device according to claim 1, wherein a shape of a pair of corner portions facing each other in a direction orthogonal to the thickness direction of the oscillating portion is an equivalent shape. 前記梁部の金属薄膜面に垂直な断面であって前記梁部の幅方向の断面と、前記揺動部の金属薄膜面に垂直な断面であって前記梁部の幅方向と同一方向または前記梁部の幅方向に直交する方向の断面とが、矩形形状を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の揺動素子。   A cross section perpendicular to the metal thin film surface of the beam portion and in the width direction of the beam portion; and a cross section perpendicular to the metal thin film surface of the swing portion and in the same direction as the width direction of the beam portion or The oscillating device according to claim 1 or 2, wherein the cross section in a direction perpendicular to the width direction of the beam portion has a rectangular shape. 前記梁部の幅寸法と前記揺動部の幅寸法とが異なることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の揺動素子。   4. The oscillating element according to claim 1, wherein a width dimension of the beam portion is different from a width dimension of the oscillating portion. 5. 前記梁部及び前記揺動部は一体的な金属薄膜体によって構成されていることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の揺動素子。   5. The oscillating device according to claim 1, wherein the beam portion and the oscillating portion are formed of an integral metal thin film body. 6. 前記揺動部はミラー面を有するミラー部であることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の揺動素子。   The oscillating element according to claim 1, wherein the oscillating part is a mirror part having a mirror surface. 前記揺動部は、ミラー面を有するミラー部と、前記ミラー部を取り囲むように設けられたジンバル部とを有し、
前記梁部は、前記ミラー部と前記ジンバル部とをつなぐ内側梁部と、前記ジンバル部の外側に設けられる固定部と前記ジンバル部とをつなぐ外側梁部と、を含むことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の揺動素子。
The oscillating portion has a mirror portion having a mirror surface, and a gimbal portion provided so as to surround the mirror portion,
The beam part includes an inner beam part that connects the mirror part and the gimbal part, and an outer beam part that connects the fixed part provided on the outside of the gimbal part and the gimbal part. The oscillating device according to any one of claims 1 to 5.
前記揺動部及び前記梁部のうち前記ミラー面の裏側には、前記ミラー部から前記内側梁部を介して前記ジンバル部にわたって配線パターンが設けられていることを特徴とする、請求項7に記載の揺動素子。   The wiring pattern is provided on the back side of the mirror surface of the swinging part and the beam part from the mirror part to the gimbal part via the inner beam part. The oscillating element described. 前記梁部及び前記揺動部の端部には、厚さ方向に突出した突出部が設けられていることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の揺動素子。   9. The oscillating device according to claim 1, wherein projecting portions projecting in a thickness direction are provided at end portions of the beam portion and the oscillating portion. 10. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の揺動素子を備えたことを特徴とするアクチュエータ装置。   An actuator device comprising the oscillating device according to claim 1. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の揺動素子を備えたことを特徴とする光走査装置。   An optical scanning device comprising the oscillating device according to claim 1.
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