レチクルフリー露光により感度揺らぎを抑えたビュゾ坮力センサの超高密度実装

摘要

高性能な触覚センサ開発には，超高密度なマイクロスケールの圧力センサ群を配置する必要があるrnことに加え，その一つひとつのセンサは微細であっても高感度であることが求められる．その要素デバイスにはrn容量型圧力センサと，ピェゾ抵抗型圧力センサが考えられる，容量型においてセンサ感度を決定するものはキャrnパシタンスの変化率であり，これはセンサを構成するメンプレンサイズの4乗に比例する．これに対しビュゾ抵rn抗型では，センサ感度を決定する因子はビュゾ抵抗の抵抗率変化であり，メンプレンサイズの2乗に比例する．rnよって，メンプレン幅がある程度大きい領域では，容量型のセンサはピェゾ抵抗型よりも大きなセンサ感度を有rnしているが，あるメンプレン幅a_cより小さい領域では，ビュゾ抵抗型の方が容量型よりもセンサ感度が大きくrnなる．例えば，メンプレンの厚さ1μm，容量型の電極間の間隙を1/μmとして計算すると，a_cは50μm程度とrnなる．このことから，50μm以下のメンプレンサイズのセンサを高密度に集積する場合にはビュゾ抵抗型圧力セrnンサを用いる必要があるといえる．しかし，そのメンプレン作製に探掘りエッチングを用いるため，センササイrnズが小さくなるほどメンプレン端の形成位置にばらつきが生じるという問題がある．特に量産性の高い異方性rnウェットエッチングを用いた場合，この精度を保証するエッチング条件の均一性を得ることが困難となる．メンrnプレン端の形成位置のばらつきは，そのメンプレン端のビュゾ抵抗に対する相対位置のずれを発生し，センサ感rn度の低下に加えて高密度に集積したセンサ間に感度ばらつきが生じる．そこで本論文では，過去に我々が開発しrnたレテクルフリー露光装置（RFE)　を用いて，ばらつきをもったメンプレン端にビュゾ抵抗パターンを合わせ込rnみ，補正しながら形成することで，超小型かつ高感度なマイクロスケール圧力センサを超高密度で実装する方法rnを提案し，その効果について検証した．これは超高密度なマイクロスケール圧力センサを指先の指紋ピッチ程度rnに配置した触覚センサを目指すものである．