特許 6381586 少なくとも１つの面取りを有するシリコン系構成部品及びその製作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6381586

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】少なくとも１つの面取りを有するシリコン系構成部品及びその製作方法

(51)【国際特許分類】

   B81C 1/00 20060101AFI20180820BHJP

   G04B 17/06 20060101ALI20180820BHJP

   G04B 15/14 20060101ALI20180820BHJP

   G04B 13/02 20060101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   B81C1/00

   G04B17/06 Z

   G04B15/14 A

   G04B13/02 Z

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-122399(P2016-122399)

(22)【出願日】2016年6月21日

(65)【公開番号】特開2017-7086(P2017-7086A)

(43)【公開日】2017年1月12日

【審査請求日】2016年6月21日

(31)【優先権主張番号】15173823.4

(32)【優先日】2015年6月25日

(33)【優先権主張国】EP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】599040492

【氏名又は名称】ニヴァロックス−ファー ソシエテ アノニム

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100153006

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 勇三

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】アレクス・ガンデルマン

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０８４９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−００５５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３４５６６２０（ＣＮ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２８４００５９（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１６３７３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ８１Ｃ １／００

Ｇ０４Ｂ １３／０２

Ｇ０４Ｂ １５／１４

Ｇ０４Ｂ １７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコン系材料製の微小機械構成部品（１０１、１１１）を製作するための方法（１１）であって、前記方法（１１）は以下のステップ：
ａ）シリコン系基板（４０）を準備するステップ；
ｂ）前記基板（４０）の水平部分上に、孔（４５）を穿孔したマスク（４３）を形成するステップ；
ｃ）エッチング室内において、前記マスク（４３）の前記孔（４５）から前記基板（４０）の厚さの一部分に、所定の傾斜した壁（４６）をエッチングして、前記微小機械構成部品（１０１、１１１）の上側面取り表面（１０６）を形成するステップ；
ｄ）前記エッチング室内において、前記ステップｃ）で作製されたエッチング部（４９）の底部から前記基板（４０）の厚さの少なくとも一部分に、略垂直な壁（４７）をエッチングして、前記上側面取り表面（１０６）の下側に前記微小機械構成部品（１０１、１１１）の周縁壁（１０５）を形成するステップ；
ｅ）前記基板（４０）から、及び前記マスク（４３）から、前記微小機械構成部品（１０１、１１１）を取り外すステップを含み、
前記ステップｃ）は、前記所定の傾斜した壁（４６）を形成するために、エッチングガス及びパッシベーションガスをエッチング室内で混合することによって達成され、
前記ステップｃ）では、底部水平面におけるパッシベーションが増強するように、連続したエッチングガス流とパッシベーションガス流とを反復させる
ことを特徴とする、
方法（１１）。

【請求項2】

前記ステップｄ）は、前記略垂直な壁（４７）を形成するために、エッチングガス流とパッシベーションガス流とを前記エッチング室内で交互に発生させることによって達成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法（１１）。

【請求項3】

前記方法は、前記ステップｄ）と前記ステップｅ）との間に、以下のステップ：
ｆ）：前記ステップｄ）で作製されたエッチング部（５１）の底部はいずれの保護層も有しないまま残して、前記所定の傾斜した壁（４６）及び前記略垂直な壁（４７）の上に保護層（５２）を形成するステップ；
ｇ）前記エッチング室内において、前記ステップｄ）で作製された前記エッチング部（５１）の、保護層を有しない底部から、前記基板（４０）の残りの厚さに、第２の所定の傾斜した壁（４８）をエッチングして、前記微小機械構成部品（１０１、１１１）の下側面取り表面（１０９）を形成するステップ
を更に含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法（１１）。

【請求項4】

前記ステップｇ）は、前記第２の所定の傾斜した壁（４８）を形成するために、前記エッチングガス及び前記パッシベーションガスを前記エッチング室内で混合することによって達成されることを特徴とする、請求項３に記載の方法（１１）。

【請求項5】

前記ステップｇ）では、底部水平面におけるエッチングが増強するように、前記連続したエッチングガス流とパッシベーションガス流とを反復させることを特徴とする、請求項４に記載の方法（１１）。

【請求項6】

前記ステップｆ）は、以下の段階：
ｆ１）前記所定の傾斜した壁（４６）及び前記略垂直な壁（４７）を酸化させて、酸化ケイ素保護層（５２）を形成する段階；
ｆ２）前記酸化ケイ素層（５２）に方向性エッチングを施して、前記ステップｄ）で作製された前記エッチング部（５１）の前記底部から前記保護層（５２）の一部のみを選択的に除去する段階
を含むことを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載の方法（１１）。

【請求項7】

前記方法（１１）は前記ステップｅ）の前に、以下のステップ：
ｈ）前記上側面取り表面（１０６）、前記周縁壁（１０５）及び前記下側面取り表面（１０９）で形成された前記微小機械構成部品（１０１、１１１）のエッチング中に生成されたキャビティ（５３）を、金属又は金属合金で充填して、前記微小機械構成部品（１０１、１１１）に付属物を設けるステップ
を含むことを特徴とする、請求項３〜６のいずれか１項に記載の方法（１１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも１つの面取りを有するシリコン系微小機械構成部品、及びその製作のための方法に関する。より具体的には、本発明は、シリコン系ウェハを微小機械加工することによって形成された、上述のような構成部品に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、結晶質又は多結晶シリコン等の非晶質又は結晶質材料のウェハを微小機械加工することによる、時計構成部品の製作が開示されている。

【0003】

このような微小機械加工は一般に、深掘り反応性イオンエッチング（略語「ＤＲＩＥ」でも知られる）によって得られる。図１〜４に示すように、公知の微小機械加工方法は、基板３上にマスク１を構成すること（図１のステップＡ参照）と、その後、エッチング段階（図１のステップＢ、Ｄ、Ｅ参照）とこれに続くパッシベーション段階（図１のステップＣ、層４参照）とを連続的に併用した「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングによって、マスク１のパターンから、異方性の、即ち略垂直なエッチング部５を得る（図２、４参照）こととからなる。

【0004】

図３に示すように、「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングの例を、シリコンウェハをエッチングするための、時間（秒）に対するＳＦ₆の流れ（ｓｃｃｍ）を実線で、及びシリコンウェハのパッシベーション、即ち保護のための、時間（秒）に対するＣ₄Ｆ₈の流れ（Ｓｃｃｍ）破線で表して示す。これにより、複数の段階が厳密に連続しており、各段階が固有の流れ及び時間を有することがはっきりと分かる。

【0005】

図３の例では、３００ｓｃｃｍのＳＦ₆の流れで７秒間の第１のエッチング段階Ｇ₁、次に２００ｓｃｃｍで２秒間のＣ₄Ｆ₈の流れの第１のパッシベーション段階Ｐ₁、次に再び３００ｓｃｃｍのＳＦ₆の流れで７秒間の第２のエッチング段階Ｇ₂、そして最後に再び２００ｓｃｃｍで２秒間のＣ₄Ｆ₈の流れの第２のパッシベーション段階Ｐ₂が示されており、これ以降は同様に続く。このように、垂直なエッチング部５の壁に多少目立った扇状切り欠きを得るために、特定の個数のパラメータによって、「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングを変化させることができることに留意されたい。

【0006】

欠けやすい直角の縁部によって、及び得られる構成部品の「粗雑な（ｃｒｕｄｅ）」性質によって、製作から数年後、これらの垂直なエッチング部５は、特に摩擦に関して完全に満足できるものではなくなることが分かった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】スイス特許第６９８８３７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、特にシリコン系ウェハを微小機械加工することによって形成される構成部品の美的外観を改善し、かつ機械的強度を改善するための、新たなタイプのシリコン系微小機械構成部品及び新たなタイプの製作方法を提案することによって、上述の欠点の全て又は一部を克服することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

従って本発明は、シリコン系材料製の微小機械構成部品を製作するための方法に関し、この方法は以下のステップを含む：
ａ）シリコン系基板を準備するステップ；
ｂ）基板の水平部分上に、孔を穿孔したマスクを形成するステップ；
ｃ）エッチング室内において、マスクの孔から基板の厚さの一部分に、所定の傾斜した壁をエッチングして、微小機械構成部品の上側面取り表面を形成するステップ；
ｄ）エッチング室内において、ステップｃ）で作製された第１のエッチング部の底部から基板の厚さの少なくとも一部分に、略垂直な壁をエッチングして、上記上側面取り表面の下側に微小機械構成部品の周縁壁を形成するステップ；
ｅ）基板から、及びマスクから、微小機械構成部品を取り外すステップ。

【0010】

基板をエッチング室から取り外すことなく、同一のエッチング室内において２つの異なるタイプのエッチングが可能となることが理解される。ステップｃ）の傾斜したエッチングは、同一基板内に複数の微小機械構成部品を形成するためにエッチングされた垂直な周縁壁又は内壁と、基板の上側及び下側表面との間の略直角の縁部を取り除くことが容易に明らかとなる。また、ステップｃ）の傾斜したエッチング部により、大幅に大きい開角度、及び略直線状のエッチング方向が可能となり、これにより、「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングのパラメータによって制限されることが回避され、一方、ステップｄ）ではこれと対照的に、「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングは最適化された垂直なエッチングパラメータで使用される。

【0011】

本発明の他の有利な変形例によると：
‐ステップｃ）は、上記所定の傾斜した壁を形成するために、エッチングガス及びパッシベーションガスをエッチング室内で混合することによって達成され；
‐ステップｃ）では、底部水平面におけるパッシベーションを増強するために、連続したエッチングガス流とパッシベーションガス流とを反復させ；
‐ステップｄ）は、略垂直な壁を形成するために、エッチングガス流とパッシベーションガス流とをエッチング室内で交互に発生させることによって達成され；
‐本方法はステップｄ）とステップｅ）との間に、以下のステップ：ステップｄ）のエッチング部の底部はいずれの保護層も有しないまま残して、上記所定の傾斜した壁及び上記略垂直な壁の上に保護層を形成するステップｆ）；エッチング室内において、ステップｄ）で作製されたエッチング部の、保護層を有しない底部から、基板の残りの厚さに、第２の所定の傾斜した壁をエッチングして、微小機械構成部品の下側面取り表面を形成するステップｇ）を更に含み；
‐ステップｇ）は、上記第２の所定の傾斜した壁を形成するために、エッチングガス及びパッシベーションガスをエッチング室内で混合することによって達成され；
‐ステップｇ）では、底部水平面におけるエッチングを増強するために、連続したエッチングガス流とパッシベーションガス流とを反復させ；
‐ステップｆ）は、以下の段階：上記所定の傾斜した壁及び略垂直な壁を酸化させて、酸化ケイ素保護層を形成する段階ｆ１）；並びに上記酸化ケイ素保護層に方向性エッチングを施して、ステップｄ）で作製されたエッチング部の底部から保護層の一部のみを選択的に除去する段階ｆ２）を含み；
‐本方法はステップｅ）の前に：上側面取り表面、周縁壁及び下側面取り表面で形成された微小機械構成部品のエッチング中に生成されたキャビティを、金属又は金属合金で充填して、微小機械構成部品に付属物を設けるステップｈ）を更に含む。

【0012】

更に本発明は、上述の変形例のうちのいずれかによる方法から得られた微小機械構成部品に関し、上記構成部品はシリコン系本体を含み、上記シリコン系本体の略垂直な周縁壁は、上側面取り表面を介して水平な上側表面を縁取ることを特徴とする。

【0013】

本発明によると有利には、微小機械構成部品は、遥かに精巧な審美的仕上げを有する構成部品を形成することにより、美観面での相当な改善を得る。更に、略直線状の面取り表面は、特に、垂直な周縁壁及び／又は内壁と微小機械構成部品の上側表面及び／又は下側表面との間それぞれの略直角の縁部が欠ける恐れを低減することによって、機械的強度の改善をもたらす。

【0014】

また、垂直な周縁壁及び／又は内壁は表面接触の低減をもたらし、これは、他の構成部品との摩擦接触に関して、又は微小機械構成部品の内壁に沿った部材の挿入に関して改善をもたらすことが明らかである。最後に、垂直な周縁壁及び／又は内壁の凹状領域は、面取り表面の結果としてより大きく開放され、これにより、接着剤又は潤滑剤を受承するための容積容量を増大させることができる。

【0015】

本発明の他の有利な変形例によると：
‐本体の略垂直な周縁壁はまた、下側面取り表面を介して、水平な下側表面を縁取り；
‐微小機械構成部品はまた、略垂直な内壁を含む少なくとも１つのキャビティを含み、この略垂直な内壁もまた、上記水平な上側表面と水平な下側表面との間に、中間上側及び下側面取り表面を含み；
‐上記少なくとも１つのキャビティは、微小機械構成部品に付属物を設けるために、金属又は金属合金で少なくとも部分的に充填され；
‐微小機械構成部品は、時計のムーブメント内の要素又は外装部品の全て又は一部を形成する。

【0016】

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例として挙げられる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の範囲において使用される「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングプロセスを説明するための図である。

【図2】図２は、本発明の範囲において使用される「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングプロセスを説明するための図である。

【図3】図３は、本発明の範囲において使用される「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングプロセスを説明するための図である。

【図4】図４は、本発明の範囲において使用される「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングプロセスを説明するための図である。

【図5】図５は、本発明の第１の実施形態による、微小機械構成部品の製作ステップの図である。

【図6】図６は、本発明の第１の実施形態による、微小機械構成部品の製作ステップの図である。

【図7】図７は、本発明の第１の実施形態による、微小機械構成部品の製作ステップの図である。

【図8】図８は、本発明の第１の実施形態による、微小機械構成部品の製作ステップの図である。

【図9】図９は、本発明の第１の実施形態による、微小機械構成部品の製作ステップの図である。

【図10】図１０は、本発明の第１の実施形態による、微小機械構成部品の製作ステップの図である。

【図11】図１１は、本発明の第２の実施形態による、微小機械構成部品の製作ステップの図である。

【図12】図１２は、本発明の第２の実施形態による、微小機械構成部品の製作ステップの図である。

【図13】図１３は、本発明の第２の実施形態による、微小機械構成部品の製作ステップの図である。

【図14】図１４は、本発明の第２の実施形態による、微小機械構成部品の製作ステップの図である。

【図15】図１５は、本発明の第２の実施形態による、微小機械構成部品の製作ステップの図である。

【図16】図１６は、本発明の第２の実施形態による、微小機械構成部品の製作ステップの図である。

【図17】図１７は、本発明の第３の実施形態による、微小機械構成部品の製作ステップの図である。

【図18】図１８は、本発明による製作方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明は、シリコン系微小機械部品を製作するための方法１１に関する。図１８に示すように、一重線で図示された第１の実施形態による方法１１は、シリコン系基板を準備することからなる第１のステップ１３を含む。

【0019】

用語「シリコン系（ｓｉｌｉｃｏｎ‐ｂａｓｅｄ）」は、単結晶シリコン、ドープ単結晶シリコン、多結晶シリコン、ドープ多結晶シリコン、多孔質シリコン、酸化ケイ素、石英、シリカ、窒化ケイ素又はシリコンカーバイドを含む材料を意味する。当然のことながら、シリコン系材料が結晶相である場合、いずれの結晶配向を使用してよい。

【0020】

図９に示すように、シリコン系基板４１は典型的には、中間酸化ケイ素層４２で接合された上側シリコン層４０及び下側シリコン層４４を備える、シリコン・オン・インシュレータ（ｓｉｌｉｃｏｎ‐ｏｎ‐ｉｎｓｕｌａｔｏｒ：略語「ＳＯＩ」でも知られる）基板である。しかしながら代替として、この基板は、例えば金属基部等の別のタイプの基部に追加されたシリコン層を備えてもよい。

【0021】

第１の実施形態による方法は、基板４１の水平部分上に、孔４５を穿孔したマスク４３を形成するステップ１５に続く。図９の例では、マスク４３は上側シリコン層４０の上側部分に形成される。マスク４３は、方法１１の後続のエッチングステップに耐えられる材料から形成される。従ってマスク４３は、窒化ケイ素から又は酸化ケイ素から形成してよい。図９の例では、マスク４３は酸化ケイ素から形成される。

【0022】

本発明によると有利には、第１の実施形態による方法１１は、エッチング室内において、マスク４３の孔４５から基板４１の厚さの一部分に、所定の傾斜した壁４６をエッチングして、微小機械構成部品の上側面取り表面を形成するステップ１７に続く。

【0023】

傾斜したエッチングステップ１７は、上述の「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングではない。実際には、ステップ１７により、遥かに大きい開角度、及び略直線状のエッチング方向が可能となり、これにより、「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングのパラメータによって制限されることが回避される。実際には、「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングのパラメータを修正しても、湾曲したエッチング方向の場合、開角度は一般に１０°を超えることはできないと考えられる。

【0024】

実際には、図５、６に示すように、本発明によると有利には、ステップ１７は、傾斜した壁４６を形成するために、エッチング室内でＳＦ₆エッチングガス及びＣ₄Ｆ₈パッシベーションガスを混合することによって達成される。より具体的には、漸進的に形成されるキャビティの底部水平面のパッシベーションを増強するために、連続したＳＦ₆エッチングガス流とＣ₄Ｆ₈パッシベーションガス流とを反復させる。

【0025】

従って、最適化されたパラメータ修正による「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングを用いて得られる最大１０°の代わりに、ステップ１７により、典型的には図５の例の約４５°である、遥かに大きい開角度が可能となることが理解される。よって本発明によると有利には、ステップ１７により、正確な開角度を得ることができる。後に垂直となる壁４７と傾斜した壁４６との間の角度は再現性が高く、有利には略０°〜略４５°とすることができる。既に説明したように、「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングと比較して注目するべきことは、特に１０°を超える角度でのエッチングが可能となることである。好ましくは、本発明による後に垂直となる壁４７と傾斜した壁４６との間の角度は１０°超かつ４５°未満であり、更に好ましくは２０°超かつ４０°未満である。

【0026】

更に、連続的な流れの反復により、エッチングの指向性を改善でき、また例えばＳＦ₆ガスのみを用いる湿式エッチング又は乾式エッチングと同様に、略円錐台状の壁及び球状でない壁（等方性エッチング部と呼ばれる場合もある）さえも提供できる。

【0027】

図５の壁４６の形状を得るために、例えば図６のシーケンスを適用してよい。このシーケンスは、５００ｓｃｃｍのＳＦ₆の流れと１５０ｓｃｃｍのＣ₄Ｆ₈の流れとの混合による１．２秒間の第１の段階Ｐ₁、４００ｓｃｃｍのＳＦ₆の流れと２５０ｓｃｃｍのＣ₄Ｆ₈の流れとの混合による０．８秒間の第２の段階Ｐ₂、再び５００ｓｃｃｍのＳＦ₆の流れと１５０ｓｃｃｍのＣ₄Ｆ₈の流れとの混合による１．２秒間の第３の段階Ｐ₁、４００ｓｃｃｍのＳＦ₆の流れと２５０ｓｃｃｍのＣ₄Ｆ₈の流れとの混合による０．８秒間の第４の段階Ｐ₂を含んでよく、これ以降も同様に続く。

【0028】

このように、連続的な流れの反復によって：ステップ１７において徐々に限局される、漸進的に形成されるキャビティの底部水平面におけるパッシベーション；エッチング部の深さに応じた、可能なエッチング部の開口４９；及び偶発的ではあるが、図５に示すように、上側層４０の上側部分の孔４５よりも幅広いエッチング部開口４９が得られるまで、上側層４０の上側部分において幅広くなったエッチング部開口４９が改善されることに留意されたい。

【0029】

第１の実施形態による方法１１は、同一のエッチング室内において同一のマスク４３を用いて、第１のエッチング部４９の底部から基板４１の層４０の厚さの少なくとも一部分に、略垂直な壁４７をエッチングして、上記上側面取り表面の下側に微小機械構成部品の周縁壁を形成するステップ１９に続く。

【0030】

この略垂直なエッチングステップ１９は、典型的には上述の「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングであり、即ちエッチングガス流とパッシベーションガス流とをエッチング室内で交互に発生させることによって、略垂直な壁を形成する。

【0031】

よってステップ１９により、ステップ１９の後で得られた断面である図７に示すように、マスク４３に対して略垂直なエッチング方向が可能となる。従って、基部が略直角四辺形を形成し、これに略円錐状の先細部が続く、エッチング部５１が得られる。

【0032】

第１の実施形態は、基板４１から、及びマスク４３から、微小機械構成部品を取り外すステップ２１で終了する。より具体的には、図７に示す例において、ステップ２１は、酸化ケイ素マスク４３と、場合によっては中間酸化ケイ素層４２の一部とを除去するための脱酸素段階２２、及びこれに続く、例えば選択的な化学エッチングによる支援による、基板４１からの取り外し段階２３を含んでよい。

【0033】

図１８において一重線で図示されている方法１１の第１の実施形態により、基板をエッチング室から取り外すことなく、同一のエッチング室内において２つの異なるタイプのエッチングが可能となる。ステップ１７の傾斜したエッチングは、エッチングされた垂直な周縁壁及び／又は内側壁と基板４１の層４０の上側及び下側表面との間の略直角の縁部を取り除くことによって、同一の基板４１上に１つ又は複数の微小機械構成部品を形成することが容易に明らかとなる。

【0034】

また、ステップ１７の傾斜したエッチングにより、遥かに大きい開角度、及び略直線状のエッチング方向が可能となり、これにより、「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングのパラメータによって制限されることが回避され、ステップ１９では「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングを最適化された垂直エッチングパラメータで使用できることも観察できる。

【0035】

本発明によると有利には、図１６の例においてアンクルを形成する微小機械構成部品１０１は、遥かに精巧な仕上げが得られることによって、美的外観の相当な改善を得る。実際に、図４と比較して、微小機械構成部品１０１の精巧さは明らかである。

【0036】

構成部品１０１の一部分の拡大図である図８においてよりはっきりと確認できるように、微小機械構成部品１０１はシリコン系本体１０３を含み、上記シリコン系本体１０３の垂直な周縁壁１０５は、上側面取り表面１０６を介して、水平な上側表面１０４を縁取る。

【0037】

よって、略直線状の上側面取り表面１０６は、特に、垂直な周縁壁及び／又は内壁１０５と微小機械構成部品１０１の上側又は下側表面１０４との間それぞれの略直角の縁部が欠ける恐れを低減することによって、機械的強度の改善をもたらすことが明らかである。

【0038】

また、略垂直な周縁壁１０５は表面接触の低減をもたらし、これは、他の構成部品との摩擦接触に関して、又は微小機械構成部品１０１の２つの略垂直な壁１０５の間の爪石の挿入に関して改善をもたらすことが明らかである。最後に、略垂直な周縁壁及び／又は内壁１０５の凹状部分は、上側面取り表面１０６の結果としてより大きく開放され、これにより、アンクルに爪石を取り付けることができる材料を受承するために使用される、図１６に示す凹状部分１０７の場合におけるように、接着剤又は潤滑剤を受承するための容積容量を増大させることができる。

【0039】

本発明の第２の実施形態によると、方法１１は、第１の実施形態と同一の、同一の特徴及び技術的効果を有するステップ１３〜１９を含む。方法１１の第２の実施形態は、図１８に二重線で示すステップを更に含む。

【0040】

よって第２の実施形態の方法１１は、エッチング部５１を形成するステップ１９の後、図１２に示すように、エッチング部５１の底部はいずれの保護層も有しないまま残して、傾斜した壁４６及び略垂直な壁４７の上に保護層５２を形成するステップに続く。

【0041】

好ましくは、保護層５２は酸化ケイ素で形成される。実際には、図１１、１２に示すように、ステップ２５は、基板４１、即ち（酸化ケイ素製である場合）マスク４３の上部全体と、エッチング部５１の壁とを酸化させて、マスク４３上に追加の厚さを形成し、またエッチング部５１の傾斜した壁４６、垂直壁４７及び底部上にある厚さを形成することによって、図１１に示すような酸化ケイ素保護層５２を形成するよう構成された、第１の段階２４を含んでよい。

【0042】

第２の段階２６は、図１２に示すように、保護層５２に方向性エッチングを施して、マスク４３の一部から、及びエッチング部５１の底部上のみの保護層５２全体から、水平な酸化ケイ素表面を選択的に除去することからなってよい。

【0043】

次に第２の実施形態による方法１１は、同一のエッチング室内において、ステップ１９で作製された保護層５２を有しないエッチング部５１の底部から基板４１の残りの厚さに、第２の所定の傾斜した壁４８をエッチングして、微小機械構成部品の下側面取り表面を形成するステップ２７に続いてよい。

【0044】

傾斜したエッチングステップ２７は、ステップ１７と同様に、上述のステップ１９のような「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングではない。従って保護層５２と組み合わせて、ステップ２７により、遥かに大きい開角度、及び略直線状のエッチング方向が可能となり、これにより、「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングのパラメータによって制限されることが回避される。実際には、「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングのパラメータを修正しても、湾曲したエッチング方向の場合、開角度は一般に１０°を超えることはできないと考えられる。

【0045】

その結果、図１３、１５に示すように、本発明によると有利には、ステップ２７は、第２の傾斜した壁４８を形成するために、エッチング室内でＳＦ₆エッチングガス及びＣ₄Ｆ₈パッシベーションガスを混合することによって達成される。より具体的には、漸進的に形成されるキャビティの底部水平面のエッチングを増強するために、連続したＳＦ₆エッチングガス流とＣ₆Ｆ₈パッシベーションガス流とを反復させることが好ましい。

【0046】

従って、最適化されたパラメータ修正による「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングを用いて得られる最大１０°の代わりに、ステップ２７により、典型的には図１３の例の約４５°である、遥かに大きい開角度が可能となることが理解される。よって本発明によると有利には、ステップ２７により、傾斜した壁４６及び垂直壁４７の表面を修正することなく、正確な開角度を得ることができる。垂直壁４７と傾斜した壁４８との間の角度は再現性が高く、有利には略０°〜略４５°とすることができる。既に説明したように、「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングと比較して注目するべきことは、特に１０°を超える角度でのエッチングが可能となることである。好ましくは、本発明による垂直壁４７と傾斜した壁４８との間の角度は１０°超かつ４５°未満であり、更に好ましくは２０°超かつ４０°未満である。

【0047】

更に、連続的な流れの反復により、エッチングの指向性を改善でき、また例えばＳＦ₆ガスのみを用いる湿式エッチング又は乾式エッチングと同様に、略円錐台状の壁及び球状でない壁（等方性エッチング部と呼ばれる場合もある）さえも提供できる。

【0048】

図１３の壁４８の形状を得るために、例えば図６とは逆のシーケンスを適用してよい。従ってこのシーケンスは、ＳＦ₆の流れとＣ₄Ｆ₈の流れとの混合による第１の期間の第１の段階、増大させたＳＦ₆の流れと削減されたＣ₄Ｆ₈の流れとの混合による第２の期間の第２の段階、これに続く再度の第１及び第２の段階を含んでよく、これ以降も同様に続く。

【0049】

このように、連続的な流れの反復によって：ステップ２７において徐々に幅が広がる、漸進的に形成されるキャビティの底部水平面におけるエッチング；エッチング部の深さに応じた、可能なエッチング部の開口５３；及び偶発的ではあるが、図１３に示すように、既に実施されたエッチング部５１を修正することなく、マスク４３の孔４５より、及びステップ２７開始時のエッチング部５１の底部の断面よりも幅広いエッチング部開口５３が得られるまで、上側層４０の下側部分において幅広くなったエッチング部開口５３が改善されることに留意されたい。

【0050】

第２の実施形態は、第１の実施形態と同様に、基板４１の層４０から、及びマスク４３から、微小機械構成部品を取り外すステップ２１で終了する。より具体的には、図１４、１５に示す例において、ステップ２１は、図１３に示すような、酸化ケイ素マスク４３と、保護層５２と、場合によっては中間酸化ケイ素層４２の全体又は一部とを除去するための脱酸素段階２２、及びこれに続く、図１４に示すような、例えば選択的な化学エッチングによる支援による、基板４１からの取り外し段階２３を含んでよい。

【0051】

図１８において一重線及び二重線で図示されている方法１１の第２の実施形態は、エッチングされた垂直な周縁壁及び／又は内側壁と基板４１の層４０の上側及び下側水平表面との間の略直角の縁部を取り除くことによって、同一の基板４１上に１つ又は複数の微小機械構成部品を形成する。

【0052】

また、ステップ１７、２７の傾斜したエッチングにより、大幅に大きい開角度、及び略直線状のエッチング方向が可能となり、これにより、「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングのパラメータによって制限されることが回避され、ステップ１９では「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングを最適化された垂直エッチングパラメータで使用できることも観察できる。

【0053】

本発明によると有利には、図１６の例においてアンクルを形成する微小機械構成部品１０１は、遥かに精巧な美的仕上げが得られることによって、美的外観の相当な改善を得る。実際に、図４と比較して、上面１０４及び下面１０８の両方における微小機械構成部品１０１の精巧さは明らかである。

【0054】

図８、１４においてよりはっきりと確認できるように、微小機械構成部品１０１はシリコン系本体１０３を含み、上記シリコン系本体１０３の垂直な周縁壁１０５は、上側面取り表面１０６を介して、水平な上側表面１０４を縁取り、また下側面取り表面１０９を介して、水平な下側表面１０８を縁取る。

【0055】

よって、略直線状の上側面取り表面１０６及び下側面取り表面１０９は、特に、垂直な周縁壁及び／又は内壁１０５と微小機械構成部品の上側表面１０４及び／又は下側表面１０８との間それぞれの略直角の縁部が欠ける恐れを低減することによって、機械的強度の改善をもたらすことが理解される。

【0056】

また、垂直な周縁壁１０５は表面接触の低減をもたらし、これは、他の構成部品との摩擦接触に関して、又は微小機械構成部品１０１の内壁に沿った部材の挿入に関して改善をもたらすことが明らかである。

【0057】

最後に、垂直な周縁壁及び／又は内壁１０５の凹状部分は、上側面取り表面１０６及び下側面取り表面１０９の結果としてより大きく開放され、これにより、アンクルに爪石を取り付けることができる材料を受承するために使用される、図１６に示す凹状部分１０７の場合におけるように、接着剤又は潤滑剤を受承するための容積容量を増大させることができる。

【0058】

本発明の第３の実施形態によると、方法１１は、第２の実施形態と同一の、同一の特徴及び技術的効果を有するステップ１３〜２７及び段階２２を含む。方法１１の第３の実施形態は、図１８に三重線で示すステップを更に含む。

【0059】

よって第３の実施形態の方法１１は、基板４１の脱酸素段階２２の後、上側面取り表面、周縁壁及び下側面取り表面で形成された微小機械構成部品のエッチング１７、１９、２７中に生成されたキャビティを、金属又は金属合金で充填して、微小機械構成部品の付属物を設けるステップ２９に続く。

【0060】

好ましい例では、基板４１の下側層４４は強くドープされ、電気めっきによる充填のための直接的又は間接的な基部として使用される。よって、ステップ２９は、マスク４３の上部又はエッチング部５３の一部分に、例えば光感受性樹脂製の鋳型を形成する第１の段階３０を含んでよい。第２の段階３２は、下側層４４から、少なくともシリコン系微小機械構成部品とエッチング部５３に形成された鋳型の一部との間に、金属部分１１２を電気めっきすることからなってよい。最後に第３の段階３４は、段階３０で形成された鋳型を除去することからなってよい。

【0061】

第３の実施形態は、選択的な化学エッチングにより、基板４１から複合材料製微小機械構成部品を取り外す段階２３で終了する。

【0062】

図１８において一重線、二重線及び三重線で図示されている方法１１の第３の実施形態は、それぞれ垂直な周縁壁及び／又は内側壁と基板４１の上側及び下側水平表面との間の略直角の縁部を取り除くことによって、同一の基板４１上に形成された１つ又は複数のシリコン系及び金属複合材料製微小機械構成部品１１１を形成する。

【0063】

また、ステップ１７、２７の傾斜したエッチングにより、大幅に大きい開角度、及び略直線状のエッチング方向が可能となり、これにより、「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングのパラメータによって制限されることが回避され、ステップ１９では「Ｂｏｓｃｈ」深掘り反応性イオンエッチングを最適化された垂直エッチングパラメータで使用できることも観察できる。

【0064】

本発明によると有利には、図１６の例におけるようにアンクルを形成できる複合材料製微小機械構成部品は、遥かに精巧な仕上げが得られることによって、美的外観の相当な改善を得る。実際に、図４と比較して、上面１０４及び下面１０８の両方における複合材料製微小機械構成部品１１１の精巧さは明らかである。

【0065】

図１７においてよりはっきりと示すように、複合材料製微小機械構成部品１１１はシリコン系本体１０３を含み、上記シリコン系本体１０３の垂直な周縁壁１０５は、上側面取り表面１０６を介して、水平な上側表面１０４を縁取り、更に下側面取り表面１０９を介して、水平な下側表面１０８を縁取る。

【0066】

よって、略直線状の上側面取り表面１０６及び下側面取り表面１０９は、特に、垂直な周縁壁及び／又は内壁１０５と複合材料製微小機械構成部品１１１の上側表面１０４及び／又は下側表面１０８との間それぞれの略直角の縁部が欠ける恐れを低減することによって、機械的強度の改善をもたらすことが理解される。

【0067】

また、垂直な周縁壁１０５は表面接触の低減をもたらし、これは、他の構成部品との摩擦接触に関して改善をもたらすことが明らかである。更に、垂直な周縁壁及び／又は内壁１０５の凹状部分は、上側面取り表面１０６及び下側面取り表面１０９の結果としてより大きく開放され、これにより、例えば図１６に示す、電着ステップ２９中に充填され得る凹状部分１０７等の、金属又は金属合金部分を受承するための容積容量を増大させることができる。よって、面取り表面１０６、１０９及び凹状部分１０７の形状により、電着は除去できなくなり、高い剪断耐性をも得ることになることが理解される。

【0068】

最後に、内壁を形成する少なくとも１つのキャビティ１１０を、金属又は金属合金１１２で少なくとも部分的に充填することにより、複合材料製微小機械構成部品１１１に付属物を設ける。よって図１７の例では、キャビティ１１０は円筒形凹部１１３を残し、この円筒形凹部１１３により、複合材料製微小機械構成部品１１１を、例えばアーバ等の部材上に圧入でき、金属又は金属合金部分１１２が膨張した場合に、面取り表面１０６、１０９及び場合によっては凹状部分１０７の形状によって、良好な機械的強度が得られる。

【0069】

当然のことながら、本発明は図示されている例に限定されるものではなく、当業者には明らかであろう様々な変形及び改変が可能である。特に、シリコン製壁を平滑にするために構成された酸化ステップ２０、２８を、それぞれステップ１９とステップ２１との間又はステップ２７とステップ２１との間に実施してよい。

【0070】

更に、ステップ２９において、エッチング部５３を覆うように金属又は金属合金部分１１２を重ねることにより、複合材料製微小機械構成部品１１１の、金属又は金属合金のみで形成された追加の機能性水平面を形成してよい。

【0071】

最後に、微小機械構成部品１０１又は複合材料製微小機械構成部品１１１は、図１６に示すようなアンクルへの適用に限定されない。よって、微小機械構成部品１０１又は複合材料製微小機械構成部品１１１は、時計のムーブメント内の要素又は外装部品の全て又は一部を形成できる。

【0072】

よって微小機械構成部品１０１又は複合材料製微小機械構成部品１１１は、非限定的な例として：ヒゲゼンマイ；振り石；天輪；アーバ；振り座；アンクル真、アンクルレバー、アンクルフォーク、爪石又は剣先等のアンクル類；ホイール、アーバ又はカナ等のホイールセット；バー；地板；振動錘；巻き上げステム；軸受；ミドルケース又はホーン等のケース；文字盤；フランジ；ベゼル；プッシュピース；クラウン；ケース裏蓋；針；連結部等のブレスレット；装飾；アプライド・インデックス；風防ガラス；クラスプ；文字盤足部；時刻設定用ステム；又はプッシュピースのシャフトの全て又は一部を形成してよい。

【符号の説明】

【0073】

１１ 方法
４０ シリコン系基板
４３ マスク
４５ 孔
４６ 所定の傾斜した壁
４７ 略垂直な壁
４８ 第２の所定の傾斜した壁
４９ エッチング部
５１ エッチング部
５２ 酸化ケイ素保護層
１０１ 微小機械構成部品
１０５ 周縁壁
１０６ 上側面取り表面
１０９ 下側面取り表面
１１１ 複合材料製微小機械構成部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】