【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.04.27】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22WS0032

利用課題名 / Title

マイクロコイルの作製

利用した実施機関 / Support Institute

早稲田大学 / Waseda Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

めっき,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,MEMSデバイス/ MEMS device

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

永井 慧大

所属名 / Affiliation

東京工業大学　機械系機械コース　進士研究室

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

加藤篤,星野勝美,野崎義人,齋藤美紀子

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術相談/Technical Consultation（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

WS-003：電子ビーム蒸着装置
WS-005：精密めっき装置群＋ドラフト群
WS-009： Deep-RIE装置
WS-016：レーザー直接描画装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

IoTの発展に伴い，低電圧駆動が可能な電磁MEMSデバイスの必要となってくる．電磁MEMSデバイスの問題である，発生力の向上には磁石の微細加工・微細多極着磁技術が不可欠である．そこで，レーザ局所加熱を用いた着磁法を開発し，直径約10 mm, 厚み0.3 mmの薄板リング焼結ネオジム磁石に，80極の超多極着磁を実現した．この磁石を用いて，電磁マイクロフラットモータを開発し，微細多極着磁技術を用いることによる，電磁MEMSデバイスの性能向上を示す．

実験 / Experimental

電磁マイクロフラットモータの部品である，平面マイクロコイルの製作を目的とし，技術代行を依頼した．主な製作プロセスとして，Deep-RIEでシリコン基板に溝加工を施し，その溝を銅メッキで埋めることで，コイルを形成する．
シリコン基板20×20×t0.2に対して，コイルを形成する．溝加工に必要なマスクはレーザ描画装置を用いて形成し，その条件を表1に示す．マスクパターンは，基板上にコイルが1または2個形成されるパターンで実験した．Deep-RIEを用いた溝加工では，目標溝深さ50 µmに対して，溝深さを決定するLoop Count数を決めるために，Loop Countを10，11，20の三種類で加工し決定する．絶縁膜として，酸化膜を三連電気炉で成膜し分光エリプソメータで膜厚を測定する．Cuメッキのシード層として，Ti/Cuをイオンビームスパッタ装置で成膜する．Cu系バブリング（パドル）めっき装置を用いて，DeepRIEで加工した溝を銅で埋める．Cuめっき浴条件を表2に示す．

結果と考察 / Results and Discussion

レーザ描画を用いたフォトマスクの形成において，コイル2個のパターンでは，基板端部の領域で露光不良があった．コイル1個のパターンでは，図1のように正常に露光されたため，以降の実験ではコイル1個のパターンを用いた．DeepRIEを用いた溝加工では，Loop countを10，11，20で実験し，図2のように溝深さは，Loop countが10で48.9~49.2 µm，Loop countが11で54.7~55.2 µm，Loop countが20で93.3~94.4 µmであった．目標深さ50 µmであればLoop countは10と設定すべきであるが、後工程のCMPプロセスでの削りしろを考慮し，Loop Countは11とした．銅メッキでは，現在テストパターンで検討を進めている．端子部とその他表面部は導通が確認されることから全面にCuめっき膜が形成されている．今後，実際のコイル部についてはめっき後に断面観察を行う．もし表面部にもCuめっきが形成されている場合，ボイドが形成される可能性もあるため，加工プロセスを見直す必要がある．

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

表1　フォトマスク形成条件

表2　銅メッキ浴の条件

図1　露光結果

図2　DeepRIEの溝加工結果

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件