(57)【要約】【課題】捩れ連結部の捩れ抵抗が低く設定されつつミラー面の法線まわりの回転などのミラー形成部の不適切な動作が制御されたマイクロミラー素子を提供すること。【解決手段】マイクロミラー素子１００において、フレーム１１３と、ミラー平面１１４を有するミラー形成部１１１と、フレーム１１３およびミラー形成部１１１を連結するように延びるとともに、ミラー形成部１１１をフレーム１１３に対して回転させるための回転軸心Ｘ１を規定し、さらにミラー平面１１４に対して平行する捩れ連結部１１２と、を備え、捩れ連結部１１２は２本のトーションバー１１２ａからなるとともに当該２本のトーションバー１１２ａは捩れ連結部１１２の幅を規定し、この幅は、ミラー形成部１１１に接続される部分では相対的に広く、フレーム１１３に至るまでは、ミラー形成部１１１から遠ざかるにつれて徐々に狭くなることとした。【選択図】図１
2010198035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
ミラー平面を有するミラー形成部と、
前記フレームおよび前記ミラー形成部を連結するように延びるとともに、前記ミラー形成部を前記フレームに対して回転させるための回転軸心を規定し、さらに前記ミラー平面に対して平行する捩れ連結部と、を備え、
前記捩れ連結部は、２本のトーションバーからなり、当該２本のトーションバーは、前記捩れ連結部の幅を規定し、前記幅は、前記ミラー形成部に接続される部分では相対的に広く、前記フレームに至るまでは、前記ミラー形成部から遠ざかるにつれて徐々に狭くなることを特徴とする、マイクロミラー素子。
【請求項２】
更に、追加フレームと、
前記追加フレームおよび前記フレームを連結するように延びるとともに、前記フレームおよび前記ミラー形成部を前記追加フレームに対して回転させるための追加回転軸心を規定する追加捩れ連結部と、を備える、請求項１に記載のマイクロミラー素子。
【請求項３】
前記追加捩れ連結部は、前記ミラー平面に対して平行であり、且つ２本のトーションバーからなり、当該２本のトーションバーは、前記追加捩れ連結部の第２の幅を規定し、前記第２の幅は、前記フレームに接続される部分では相対的に広く、前記追加フレームに至るまでは、前記フレームから遠ざかるにつれて徐々に狭くなる、請求項２に記載のマイクロミラー素子。
【請求項４】
内側フレームおよび外側フレームと、
ミラー平面を有するミラー形成部と、
前記内側フレームおよび前記ミラー形成部を連結するように延びるとともに、前記ミラー形成部を前記内側フレームに対して回転させるための第１回転軸心を規定する内側捩れ連結部と、
前記内側フレームおよび前記外側フレームを連結するように延びるとともに、前記内側フレームおよび前記ミラー形成部を前記外側フレームに対して回転させるための第２回転軸心を規定する外側捩れ連結部と、を備え、
前記外側捩れ連結部は、前記ミラー平面に対して平行であり、且つ２本のトーションバーからなり、当該２本のトーションバーは、前記外側捩れ連結部の幅を規定し、前記幅は、前記内側フレームに接続される部分では相対的に広く、前記外側フレームに至るまでは、前記内側フレームから遠ざかるにつれて徐々に狭くなることを特徴とする、マイクロミラー素子。
【請求項５】
前記各捩れ連結部はさらに第３のトーションバーを含み、
前記２本のトーションバーは、前記内側フレームの内フレーム主部と前記外側フレームの第１外フレーム部とを架橋し、前記第３のトーションバーは、前記内側フレームの電極基台と前記外側フレームの第２外フレーム部とを架橋している、請求項４に記載のマイクスミラー素子。
【請求項６】
前記２本のトーションバーおよび前記第３のトーションバーは、異なる２種類以上の電位伝達経路に電気的に分離されている、請求項５に記載のマイクロミラー素子。
【請求項７】
前記ミラー形成部は第１櫛歯電極部を有し、
前記フレームまたは前記内側フレームは、前記第１櫛歯電極部との間に静電力を生じさせることにより前記ミラー形成部を変位させるための第２櫛歯電極部を有する、請求項１から６のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子。
【請求項８】
更に、前記ミラー形成部に対面するベース部を備え、
当該ベース部に、前記ミラー形成部に対面する第１平面電極が設けられており、
前記ミラー形成部には、前記第１平板電極に対面する第２平板電極が設けられている、請求項１から６のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子。
【請求項９】
更に、前記ミラー形成部に対面するベース部を備え、
前記ミラー形成部には第１電磁コイルが設けられ、前記ベース部には、前記第１電磁コイルに対向する第２電磁コイルまたは永久磁石が設けられている、請求項１から６のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子。
【請求項１０】
更に、前記ミラー形成部に対面するベース部を備え、
前記ミラー形成部には永久磁石が設けられ、前記ベース部には、前記永久磁石に対向する電磁コイルが設けられている、請求項１から６のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子。
【請求項１１】
前記フレームまたは前記内側フレームは第３櫛歯電極部を有し、前記追加フレームまたは前記外側フレームは、前記第３櫛歯電極部との間に静電力を生じさせることによって前記フレームまたは前記内側フレームと前記ミラー形成部とを変位させるための第４櫛歯電極部を有する、請求項２から１０のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子。
【請求項１２】
前記各フレームの少なくとも一部は、複数の導体層と、当該導体層間の絶縁層とからなる多層構造を有する、請求項１から１１のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクに対してデータの記録・再生処理を行う光ディスク装置や複数の光ファイバ間の光路の切り換えを行う光スイッチング装置などの光学装置に組み込まれる素子であって、光の進路方向を変更するのに用いられるマイクロミラー素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロミラー素子は、光を反射するためのミラー面を備え、当該ミラー面の揺動により光の反射方向を変化させることができる。ミラー面を揺動するために静電気力を利用する静電駆動型のマイクロミラー素子が、多くの光学装置で採用されている。静電駆動型マイクロミラー素子としては、様々な構造が知られているところ、これらは、その製造方法に基づいて大きく２つに類別することができる。いわゆる表面マイクロマシニング技術によって製造されるマイクロミラー素子と、いわゆるバルクマイクロマシニング技術によって製造されるマイクロミラー素子である。
【０００３】
表面マイクロマシニング技術では、基板上において、各構成部位に対応する材料薄膜を所望のパターンに加工し、このようなパターンを順次積層することにより、支持体、ミラー面および電極部など、素子を構成する各部位や、後に除去される犠牲層を形成する。このような表面マイクロマシニング技術によって製造される静電駆動型マイクロミラー素子は、例えば、特開平７−２８７１７７号公報に開示されている。
【０００４】
一方、バルクマイクロマシニング技術では、材料基板自体をエッチングすることにより支持体やミラー形成部などを所望の形状に成形し、必要に応じてミラー面や電極を薄膜形成する。このようなバルクマイクロマシニング技術によって製造される静電駆動型マイクロミラー素子は、例えば、特開平９−１４６０３２号公報、特開平９−１４６０３４号公報、特開平１０−６２７０９号公報、特開２００１−１３４４３号公報に開示されている。
【０００５】
マイクロミラー素子に要求される技術的事項の一つとして、光反射を担うミラー面の平面度が高いことを挙げることができる。表面マイクロマシニング技術によると、最終的に形成されるミラー面が薄いため、ミラー面が湾曲し易く、高平面度が保証されるのは、ミラー面のサイズにおいて一辺の長さが数１０μｍのものに限られる。これに対して、バルクマイクロマシニング技術によると、相対的に分厚い材料基板自体を削り込んでミラー形成部を構成し、このミラー形成部上にミラー面を設けるため、より広面積のミラー面であっても、その剛性を確保でき、その結果、充分に高い光学的平面度を有するミラー面を形成することが可能となる。したがって、特に一辺の長さが数１００μｍ以上のミラー面が必要とされるマイクロミラー素子の製造においては、バルクマイクロマシニング技術が広く採用されている。
【０００６】
図１０は、バルクマイクロマシニング技術によって作製された従来の静電駆動型マイクロミラー素子４００を表す。マイクロミラー素子４００は、ミラー基板４１０とベース基板４２０とが積層された構造を有する。ミラー基板４１０は、図１１に示すように、ミラー形成部４１１と、フレーム４１４と、これらを連結する一対のトーションバー４１２とを含む。ミラー形成部４１１の表面には、ミラー面４１１ａが設けられている。ミラー形成部４１１の裏面には、一対の電極４１４ａ，４１４ｂが設けられている。ベース基板４２０には、図１０に示すように、ミラー形成部４１１の電極４１４ａに対向する電極４２１ａ、および、電極４１４ｂに対向する電極４２１ｂが設けられている。
【０００７】
このような構成によれば、例えばミラー形成部４１１の電極４１４ａ，４１４ｂを正に帯電させた状態において、ベース基板４２０の電極４２１ａを負極にすると、電極４１４ａと電極４２１ａの間には静電引力が発生し、ミラー形成部４１１は、一対のトーションバー４１２を捩りながら矢印Ｍ３方向に揺動ないし回転する。ミラー形成部４１１は、電極間の静電引力と各トーションバー４１２の捩り抵抗力の総和とが釣合う角度まで揺動し、静止する。これに代えて、ミラー形成部４１１の電極４１４ａ，４１４ｂを正に帯電させた状態で電極４２１ｂを負極にすると、電極４１４ｂと電極４２１ｂの間に静電引力が発生し、ミラー形成部４１１は、矢印Ｍ３とは反対の方向に揺動し、静止する。このようなミラー形成部４１１の揺動駆動により、ミラー面４１１ａによって反射される光の反射方向が切り換えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２８７１７７号公報
【特許文献２】特開平９−１４６０３２号公報
【特許文献３】特開平９−１４６０３４号公報
【特許文献４】特開平１０−６２７０９号公報
【特許文献５】特開２００１−１３４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
静電駆動型マイクロミラー素子において、ミラー形成部は、上述のように、電極間の静電力と各トーションバーの捩り抵抗力の総和とが釣合う角度まで揺動し、静止する。したがって、ミラー形成部の揺動角度は、各トーションバーの有する捩り抵抗と発生する静電力の大きさとにより、調節される。一方、マイクロミラー素子は、数１００μｍもの寸法を有する構造体であるため、トーションバーの捩り抵抗力の総和は、静電力に対して、大きくなってしまう傾向がある。そのため、従来においては、静電力と捩り抵抗力の総和とを適当な揺動角度にて釣合わせるためには、トーションバーの捩り抵抗をできるだけ低く設定しつつ、充分な静電力を発生させる程度にまで電極の面積を広く確保する方策が採られてきた。具体的には、従来のマイクロミラー素子が有するトーションバーに対して低い捩り抵抗を設定するためには、トーションバーは、通常、その幅方向において一様に細くされている。例えば図１１に示す従来のトーションバー４１２では、幅Ｌが一様に狭く設定されている。
【００１０】
しかしながら、トーションバーを幅方向において一様に細くすると、ミラー形成部に直接的に接合するトーションバー端部の幅が狭くなり、ミラー形成部が、ミラー面の法線まわりに回転し易くなる。例えば図１１に示すミラー形成部４１１は、その法線Ｎ３まわりに回転し易くなる。すると、駆動時のミラー形成部において、トーションバーにより規定される回転軸心まわりの適正な回転とともに、ミラー面の法線まわりの回転が併発する傾向にあり、マイクロミラー素子の高精度な制御が阻害される場合がある。
【００１１】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、上述の従来の問題点を解消ないし軽減することを課題とし、トーションバーの捩り抵抗が低く設定されつつ、ミラー面の法線まわりの回転などのミラー形成部の不適切な動作が抑制された、マイクロミラー素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の側面により提供されるマイクロミラー素子は、フレームと、ミラー平面を有するミラー形成部と、フレームおよびミラー形成部を連結するように延びるとともに、ミラー形成部をフレームに対して回転させるための回転軸心を規定し、さらにミラー平面に対して平行で回転軸心に対して横切方向に幅を有する捩れ連結部と、を備え、捩れ連結部の幅は、ミラー形成部に接続される部分では相対的に広く、フレームに至るまでの少なくとも途中までは、ミラー形成部から遠ざかるにつれて徐々に狭くなることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によると、マイクロミラー素子の捩れ連結部ないしトーションバーの捩り抵抗を低く設定しつつ、ミラー形成部の不適切な動作を抑制することができる。具体的には、捩れ連結部は、ミラー形成部から離れた相対的に幅狭な部位を有しており、当該幅狭部位、又は、形成されている場合には更に幅狭な部位の存在により、捩れ連結部において、所望の低い捩り抵抗が達成される。同時に、捩れ連結部は、幅狭部からミラー形成部に至るまで徐々に幅が広げ、ミラー形成部に接続した相対的に幅広な部位を有しており、当該幅広部位は、ミラー形成部がミラー面の法線まわりに回転するのを抑制する機能を呈する。
【００１４】
好ましくは、更に、追加フレームと、追加捩れ連結部を備え、当該追加捩れ連結部は、追加フレームおよびフレームを連結するように延びるとともに、フレームおよびミラー形成部を追加フレームに対して回転させるための追加回転軸心を規定する。このような構成により、ミラー形成部の不適切な動作が抑制された２軸型マイクロミラー素子が得られる。
【００１５】
好ましくは、追加捩れ連結部は、ミラー平面に対して平行で追加回転軸心に対して横切方向に幅を有し、追加捩れ連結部の幅は、フレームに接続される部分では相対的に広く、追加フレームに至るまでの少なくとも途中までは、フレームから遠ざかるにつれて徐々に狭くなる。このような構成によると、２軸型マイクロミラー素子において、上述したのと同様の構造上の作用により、フレームと追加フレームとを連結する追加捩れ連結部ないしトーションバーの捩り抵抗を低く設定しつつ、フレームの不適切な動作を抑制できるとともに、ミラー形成部の不適切な動作を更に抑制することができる。
【００１６】
本発明の第２の側面により提供されるマイクロミラー素子は、内側フレームおよび外側フレームと、ミラー平面を有するミラー形成部と、内側フレームおよびミラー形成部を連結するように延びる内側捩れ連結部と、内側フレームおよび外側フレームを連結するように延びるとともに、内側フレームおよびミラー形成部を外側フレームに対して回転させるための回転軸心を規定し、さらにミラー平面に対して平行で回転軸心に対して横切方向に幅を有する外側捩れ連結部と、を備え、外側捩れ連結部の幅は、内側フレームに接続される部分では相対的に広く、外側フレームに至るまでの少なくとも途中までは、内側フレームから遠ざかるにつれて徐々に狭くなることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によると、２軸型マイクロミラー素子において、第１の側面に関して上述したのと同様の構造上の作用により、内側フレームと外側フレームとを連結する外側捩れ連結部ないしトーションバーの捩り抵抗を低く設定しつつ、内側フレームおよびミラー形成部の不適切な動作を抑制することができる。
【００１８】
本発明の第１の側面および第２の側面において、捩れ連結部、追加捩れ連結部、内側捩れ連結部、および外側捩れ連結部は、一本のトーションバーにより構成することもできるし、複数本のトーションバーにより構成することもできる。
【００１９】
捩れ連結部、追加捩れ連結部、内側捩れ連結部、または外側捩れ連結部が複数本のトーションバーからなる場合であっても、上述と同様の作用により、これらの捩り抵抗を低く設定しつつ、ミラー形成面の不適切な動作を抑制することができる。ただし、この場合、各捩れ連結部の幅は、ミラー平面に対して平行で各捩れ連結部が規定する回転軸心の横切方向において最も端に存在する２つのトーションバーにより規定される。そして、この場合、各捩れ連結部には、最も端に存在する２つのトーションバーの間に介在する空隙部および存在する場合には更なるトーションバーも含まれる。
【００２０】
各捩れ連結部が複数本のトーションバーを含む場合には、これらトーションバーは、好ましくは、異なる２種類以上の電位伝達経路に分離されている。このような構成により、ミラー形成部駆動回路の配線の自由度を高くすることができる。
【００２１】
本発明において、好ましくは、捩れ連結部、追加捩れ連結部、内側捩れ連結部、または外側捩れ連結部の幅は、対応する各フレーム、即ち、フレーム、追加フレーム、内側フレーム、または外側フレームに至るまで漸減し続ける。このような構成では、各捩れ連結部、即ち、一本のトーションバーまたは複数本のトーションバーにわたって占められる領域において、ミラー形成部から最も遠い箇所が最も幅狭となっており、ミラー形成部と最も近い箇所がが最も幅広となっている。これによって、各捩れ連結部において低い捩り抵抗を達成しつつ、ミラー形成面の不適切な動作を良好に抑制することが可能となる。本発明では、これに代えて、各捩れ連結部の幅を、途中まで漸減した以降は、対応する各フレームに至るまで漸増させてもよい。
【００２２】
好ましい実施の形態において、捩れ連結部、追加捩れ連結部、内側捩れ連結部、または外側捩れ連結部、或いは、これらに含まれる複数本のトーションバーの各々は、矩形、円、楕円からなる群より選択される断面外郭形状を有する。各捩れ連結部またはトーションバーは、中空構造を有していてもよい。また、各捩れ連結部またはトーションバーは、分枝構造を有していてもよい。これらの構成を採用することによって、各捩れ連結部について、捩り剛性や曲げ剛性などを調節することができる。
【００２３】
好ましい実施の形態において、捩れ連結部、追加捩れ連結部、内側捩れ連結部、または外側捩れ連結部、或いは、これらに含まれる複数本のトーションバーの各々は、曲率を有して広がる第１の基端部および／または第２の基端部を有する。このような構成によると、各捩れ連結部またはトーションバーにおいて、ミラー形成部または各フレームに対する支持強度を向上することができる。
【００２４】
本発明において、ミラー形成部を揺動するためには、静電力や電磁力を利用することができる。好ましい実施の形態では、ミラー形成部は第１櫛歯電極部を有し、フレームまたは内側フレームは、第１櫛歯電極部との間に静電力を生じさせることによりミラー形成部を変位させるための第２櫛歯電極部を有する。また、２軸型では、フレームまたは内側フレームは第３櫛歯電極部を有し、追加フレームまたは外側フレームは、第３櫛歯電極部との間に静電力を生じさせることによってフレームまたは内側フレームとミラー形成部とを変位させるための第４櫛歯電極部を有するのが好ましい。このように、本発明に係るマイクロミラー素子は櫛歯電極型に構成することができる。
【００２５】
これに代えて、ミラー形成部に対面するベース部を更に備えて、当該ベース部に、ミラー形成部に対面する第１平板電極を設け、ミラー形成部には、第１平板電極に対面する第２平板電極を設けることによって、本発明のマイクロミラー素子を平板電極型として構成してもよい。ただし、ミラー形成部の少なくとも一部自体が導電性材料により構成されている場合には、必ずしも第２平板電極を設けなくともよい。
【００２６】
これに代えて、ミラー形成部に第１電磁コイルを設け、ベース部に第２電磁コイルまたは永久磁石を設けるか、或いは、ミラー形成部に永久磁石を設け、ベース部に電磁コイルを設けることによって、本発明のマイクロミラー素子を電磁駆動型として構成してもよい。
【００２７】
好ましい実施の形態では、フレーム、追加フレーム、内側フレーム、または外側フレームの少なくとも一部は、複数の導体層と、当該導体層間の絶縁層とからなる多層構造を有している。このような構成により、導体層によるミラー形成部駆動回路において、導体層による配線の自由度を高くすることができる。また、好ましくは、各フレームは、絶縁膜または空隙により相互に絶縁された複数の区画を有することにより、マイクロミラー素子の構造において適切に絶縁設定されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロミラー素子の分解斜視図である。
【図２】図１に示すマイクロミラー素子の組立て状態における、線II−IIに沿った断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子の上面図および下面図である。
【図４】図３に示すマイクロミラー素子の断面図である。
【図５】図３に示すマイクロミラー素子の製造方法の一部を、図３の線Ｅ−Ｅに沿った断面図で表したものである。
【図６】図３に示すマイクロミラー素子の製造方法の一部を、図３の線Ｅ−Ｅに沿った断面図で表したものである。
【図７】図５に示す製造工程で使用されるマスクパターン形成用マスクの平面図である。
【図８】図６に示す製造工程で使用されるマスクパターン形成用マスクの平面図である。
【図９】本発明に係る他の捩れ連結部の平面図および断面図である。
【図１０】従来のマイクロミラー素子の断面図である。
【図１１】図１０に示すマイクロミラー素子の有するミラー基板の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロミラー素子１００の分解斜視図であり、図２は、図１に示すマイクロミラー素子１００の組立て状態における、線II−IIに沿った断面図である。本実施形態のマイクロミラー素子１００は、ミラー基板１１０とベース基板１２０とが積層した構造を有する。
【００３１】
ミラー基板１１０は、図１に示すように、ミラー形成部１１１と、このミラー形成部１１１を囲むフレーム１１３と、当該フレーム１１３およびミラー形成部１１１とを繋ぐ一対の捩れ連結部１１２とを有する。ミラー基板１１０は、例えば、ＰやＡｓなどのｎ型不純物やＢなどのｐ型不純物をドープすることによって導電性を付与されたシリコン製の基板から、バルクマシニング技術によって成形されたものである。具体的には、板状の導電性シリコン基板に対して、ミラー形成部１１１、フレーム１１３、および一対の捩れ連結部１１２に対応する箇所を覆うエッチングマスクを用いて、Ｄｅｅｐ ＲＩＥ法によるＳｉエッチングや、ＫＯＨなどのウエットＳｉエッチングなどの手段により、複数の空隙部１１０ａを設ける。その結果、複数の空隙部１１０ａによって、ミラー形成部１１１、フレーム１１３、および一対の捩れ連結部１１２がかたち取られることとなる。本実施形態では、ミラー形成部１１１とフレーム１１３との間の各空隙部１１０ａの幅は、例えば１０〜２００μｍであり、ミラー形成部１１１およびフレーム１１３の厚みは、例えば１０〜２００μｍである。
【００３２】
図２によく表れているように、ミラー形成部１１１の表面にはミラー面１１４が設けられ、且つ、その裏面には一対の電極１１５ａ，１１５ｂが設けられている。これらミラー面１１４および電極１１５ａ，１１５ｂは、金属膜を蒸着するなどして形成されている。ただし、不純物のドープによってミラー基板１１０の導電性を充分に高く構成した場合には、電極１１５ａ，１１５ｂは、設けなくともよい。
【００３３】
図１によく表れているように、各捩れ連結部１１２は、ミラー形成部１１１の長手方向に延びる側面の中央付近と、フレーム１１３の長手方向に延びる内側面の中央付近とに一体的に接続している。これによって、本実施形態のマイクロミラー素子１００は、一対の捩れ連結部１１２により回転軸心Ｘ１が規定された１軸型として構成されている。本実施形態では、各捩れ連結部１１２は、２本のトーションバー１１２ａからなり、当該２本のトーションバー１１２ａは、捩れ連結部１１２の幅、即ち図中Ｙ方向の長さを規定する。捩れ連結部１１２の幅は、例えば、ミラー形成部１１１に接続する箇所で３０〜３００μｍであり、ミラー形成部１１１からフレーム１１３にかけて徐々に狭くなっており、フレーム１１３に接続する箇所では１〜３０μｍである。
【００３４】
マイクロミラー素子１００は、組立て状態においては、図２に示されるように、ミラー形成部１１１のフレーム１１３の下面がベース基板１２０の凸状段部１２１の上面に接合される。ベース基板１２０は、ミラー形成部１１１の一対の電極１１５ａ，１１５ｂに対して適当な間隔を隔てて対向する一対の電極１２２ａ，１２２ｂを具備している。すなわち、本実施形態に係るマイクロミラー素子１００は、いわゆる平板電極型として構成されている。
【００３５】
このような構成によれば、例えばミラー形成部１１１の電極１１５ａ，１１５ｂを正極に帯電させた状態において、ベース基板１２０の電極１２２ａを負極にすると、これらの間には静電力が発生し、ミラー形成部１１１は、一対の捩れ連結部１１２を捩りながら矢印Ｍ１方向に揺動する。また、これに代えて、電極１２２ｂを負極にすると、ミラー形成部１１１は上記とは反対方向に揺動することとなる。このように、ミラー形成部１１１を揺動させることによって、ミラー面１１４に向かって進行して当該ミラー面１１４で反射される光の反射方向を所定の方向に切り換えることができる。このようなミラー形成部１１１の揺動時において、捩れ連結部１１２が相対的に幅狭な部位を有しているため、捩れ連結部１１２の捩り抵抗は、低減されている。同時に、捩れ連結部１１２が相対的に幅広な部位でミラー形成部１１４に接続しているため、ミラー形成部１１１がその法線Ｎ１まわりに回転してしまうのを良好に抑制することができる。
【００３６】
ミラー形成部１１１の電極１１５ａ，１１５ｂへの電位付与は、導電材料で構成されたフレーム１１３、捩れ連結部１１２、及び、ミラー形成部１１１を介して行い。ベース基板１２０の電極１２２ａ、１２２ｂへの電位付与は、絶縁材料で構成されたベース基板１２０に適当に設けられた配線（図示略）を介して行う。本実施形態のマイクロミラー素子１００のミラー基板１１０では、ミラー形成部１１１、捩れ連結部１１２、フレーム１１３が導電性材料により一体的に構成されており、捩れ連結部１１２を介してミラー形成部１１１の電極１１５ａ，１１５ｂに対して適切に電位を付与することができるため、従来のマイクロミラー素子とは異なり、ミラー基板１１０の電極１１５ａ，１１５ｂに電位を付与するための配線を、捩れ連結部１１２上に別途形成する必要はない。
【００３７】
マイクロミラー素子１００のミラー形成部１１１を駆動するためには、平板電極に代えて櫛歯電極を設けてもよい。また、平板電極や櫛歯電極などによる静電力に代えて、電磁コイルや永久磁石などによる電磁力を利用することもできる。具体的には、ミラー形成部１１１の電極１１５ａ，１１５ｂを電磁コイルに置き換え、ベース基板の電極１２２ａ，１２２ｂを電磁コイルまたは永久磁石に置き換える。或いは、ミラー形成部１１１の電極１１５ａ，１１５ｂを永久磁石に置き換え、ベース基板の電極１２２ａ，１２２ｂを電磁コイルに置きかえる。これらの構成では、電磁コイルへの通電状態を調節することによって、ミラー形成部１１１を駆動することができる。
【００３８】
図３および図４は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子２００を表す。図３（ａ）はマイクロミラー素子２００の上面図であり、図３（ｂ）は下面図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、各々、図３の線Ａ−Ａ、線Ｂ−Ｂ、線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【００３９】
図３に示すように、本実施形態におけるマイクロミラー素子２００は、ミラー形成部２１０、これを囲む内フレーム２２０、内フレーム２２０を囲む外フレーム２３０、ミラー形成部２１０と内フレーム２２０とを連結する一対の捩れ連結部２４０、内フレーム２２０と外フレーム２３０とを連結する一対の捩れ連結部２５０とを備える。一対の捩れ連結部２４０は、内フレーム２２０に対するミラー形成部２１０の回転運動の回転軸心Ｘ２を規定する。一対の捩れ連結部２５０は、外フレーム２３０に対する内フレーム２２０の回転運動の回転軸心Ｘ３を規定する。本実施形態では、回転軸心Ｘ２と回転軸心Ｘ３は、直交している。マイクロミラー素子２００は、後述するミラー面２１１および絶縁層２６０を除いて導電性材料により一体的に構成されている。導電性材料としては、Ｓｉ等の半導体にＰやＡｓなどのｎ型不純物やＢなどのｐ型不純物をドープしたものを用いる。ただし、これに代えて、Ｗ等の金属を用いてもよい。
【００４０】
ミラー形成部２１０は、図３（ａ）に示すように、その上面にミラー面２１１が薄膜形成されている。また、ミラー形成部２１０の相対向する２つの側面には、第１櫛歯電極２１０ａ，２１０ｂが延出成形されている。
【００４１】
内フレーム２２０は、図３（ｂ）および図４によく表れているように、内フレーム主部２２１と、一対の電極基台２２２と、これらの間の絶縁層２６０とからなる積層構造を有し、内フレーム主部２２１と電極基台２２２は電気的に分断されている。一対の電極基台２２２には、内方に延出する第２櫛歯電極２２２ａ、２２２ｂが一体的に成形されており、内フレーム主部２２１には、外方に延出する第３櫛歯電極２２１ａ、２２１ｂが一体的に成形されている。第２櫛歯電極２２２ａ，２２２ｂは、図４（ａ）に示すように、ミラー形成部２１０の第１櫛歯電極２１０ａ，２１０ｂの下方に位置しているが、ミラー形成部２１０の揺動動作時において、第１櫛歯電極２１０ａ，２１０ｂの歯と第２櫛歯電極２２２ａ，２２２ｂの歯とが当接しないように、図４（ｃ）によく表れているように互いの歯が位置ずれするように配されている。
【００４２】
一対の捩れ連結部２４０は、図３に示されているように、各々、２本のトーションバー２４１を含む。２本のトーションバー２４１によって規定される捩れ連結部２４０の幅は、ミラー形成部２１０に接続する箇所で３０〜３００μｍであり、ミラー形成部２１０から内フレーム２２０にかけて徐々に狭くなり、内フレーム２２０に接続する箇所では１〜３０μｍである。トーションバー２４１は、図４（ｂ）に示すように、ミラー形成部２１０および内フレーム２２０よりも薄肉であり、ミラー形成部２１０と内フレーム２２０の内フレーム主部２２１とを架橋している。
【００４３】
外フレーム２３０は、図４（ａ）によく表れているように、第１外フレーム部２３１と、第２外フレーム部２３２と、これらの間の絶縁層２６０とからなる積層構造を有し、第１外フレーム部２３１と第２外フレーム部２３２は電気的に分断されている。第２外フレーム部２３２には、図３（ｂ）によく表れているように、空隙を介して第１アイランド２３３、第２アイランド２３４、第３アイランド２３５、及び、第４アイランド２３６が設けられている。図４（ｂ）および図４（ｃ）によく表れているように、第１アイランド２３３および第３アイランド２３５には、各々、内方に延出する第４櫛歯電極２３２ａ、２３２ｂが一体的に成形されている。第４櫛歯電極２３２ａ，２３２ｂは、各々、内フレーム主部２２１の第３櫛歯電極２２１ａ，２２１ｂの下方に位置しているが、内フレーム２２０の揺動動作時において、第３櫛歯電極２２１ａ，２２１ｂの歯と第４櫛歯電極２２２ａ，２２２ｂの歯とが当接しないように、互いの歯が位置ずれするように配されている。
【００４４】
一対の捩れ連結部２５０は、に示されているように、各々、１本のトーションバー２５１と２本のトーションバー２５２を含む。両端に配設された２本のトーションバー２５２によって規定される捩れ連結部２５０の幅は、内フレーム２２０に接続する箇所で３０〜３００μｍであり、内フレーム２２０から外フレーム２３０にかけて徐々に狭くなり、外フレーム２３０に接続する箇所では１〜３０μｍである。トーションバー２５１，２５２は、図４（ａ）に示すように、内フレーム２２０および外フレーム２３０よりも薄肉である。トーションバー２５１は、内フレーム２２０の内フレーム主部２２１と外フレーム２３０の第１外フレーム部２３１とを架橋している。トーションバー２５２は、内フレーム２２０の電極基台２２２と外フレーム２３０の第２外フレーム部２３２とを架橋している。
【００４５】
本実施形態では、第１外フレーム部２３１に電位を付与すると、図３（ａ）を参照するとよく理解できるように、第１外フレーム部２３１と同一の導電材料により一体的に成形されている、２本のトーションバー２５１、内フレーム主部２２１、一対の捩れ連結部２４０ないし計４本のトーションバー２４１、およびミラー形成部２１０を介して、第１櫛歯電極２１０ａ、２１０ｂと第３櫛歯電極２２１ａ、２２１ｂとが同電位となる。この状態において、第２櫛歯電極２２２ａまたは第２櫛歯電極２２２ｂに所望の電位を付与し、第１櫛歯電極２１０ａと第２櫛歯電極２２２ａとの間、または、第１櫛歯電極２１０ｂと第２櫛歯電極２２２ｂとの間に静電力を発生させることによって、ミラー形成部２１０を、回転軸心Ｘ２まわりに揺動させることができる。また、第４櫛歯電極２３２ａまたは第４櫛歯電極２３２ｂに所望の電位を付与し、第３櫛歯電極２２１ａと第４櫛歯電極２３２ａとの間、または、第３櫛歯電極２２１ｂと第４櫛歯電極２３２ｂとの間に静電力を発生させることによって、内フレーム２２０およびミラー形成部２１０を、回転軸心Ｘ３まわりに揺動させることができる。
【００４６】
第２櫛歯電極２２２ａへの電位付与は、図４（ａ）を参照するとよく理解できるように、同一の導電材料で一体的に成形されている第２外フレーム部２３２の第４アイランド２３６、これに接続するトーションバー２５２、およびこれに接続する電極基台２２２を介して行う。同様に、第２櫛歯電極２２２ｂへの電位付与は、第２アイランド２３４、これに接続するトーションバー２５２、およびこれに接続する電極基台２２２を介して行う。一方、第４櫛歯電極２３２ａへの電位付与は、図４（ｂ）を参照するとよく理解できるように、第２外フレーム部２３２の第１アイランド２３３を介して行い、第４櫛歯電極２３２ｂへの電位付与は、第３アイランド２３５を介して行う。第２外フレーム部２３２における４つのアイランド２３３，２３４，２３５，２３６が電気的に独立しているので、第２櫛歯電極２２２ａ，２２２ｂおよび第４櫛歯電極への電位付与は、選択的に行うことができる。その結果、ミラー形成部２１０を所望の方向へ傾斜させることが可能となる。このようなミラー形成部２１０の揺動時において、捩れ連結部２４０，２５０が相対的に幅狭な部位を有しているため、捩れ連結部２４０，２５０の捩り抵抗は、低減されている。同時に、捩れ連結部２４０が相対的に幅広な部位でミラー形成部２１０に接続し、且つ、捩れ連結部２５０が相対的に幅広な部位で内フレーム２２０に接続しているため、ミラー形成部２１０がその法線（図示せず）まわりに回転してしまうのを良好に抑制することができる。
【００４７】
次に図５および図６を参照して、上記構成のマイクロミラー素子２００の製造方法を説明する。図５は、図３に示すマイクロミラー素子２００の製造方法の一部の工程を、図３の線Ｅ−Ｅの実線箇所に沿った断面図で表したものである。図６は、図５に続く工程を、同じく図３の線Ｅ−Ｅの実線箇所に沿った断面図で表したものである。
【００４８】
図５（ａ）に示すように、マイクロミラー素子２００の製造においては、まず、Ａｓなどのｎ型の不純物をドープをすることによって導電性を付与したシリコンウエハ２００'を２枚用意し、各ウエハ２００'上に、熱酸化法により、表面に５００ｎｍの二酸化ケイ素膜２６０を成長させる。ウエハの抵抗率は０．０１〜０．１Ω・ｃｍの範囲とするのが望ましい。また、ウエハの導電性の付与に際しては、Ｂなどのｐ型の不純物を用いてもよい。
【００４９】
次いで、図５（ｂ）に示すように、二酸化ケイ素膜２６０同士を合わせて、１１００℃程度の窒素アニール処理を行うことによって、２枚のウエハ２００'を積層する。その後、ウエハ表面を研磨して、ウエハ２００'の厚みを各々１００μｍに調整する。すると、Ｓｉ／ＳｉＯ2／Ｓｉの構成で、１００μｍ／１μｍ／１００μｍの厚み構造を有するＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエハ２０１'が得られる。
【００５０】
次いで、図５（ｃ）に示すように、ＳＯＩウエハ２０１'の上面に、エッチングマスクとしての二酸化ケイ素膜３０'を成膜する。膜厚は、１００〜１０００ｎｍの範囲とする。このとき、下面にも二酸化ケイ素膜を成膜してもよい。ただし、エッチングマスクの成膜においては、後に行うＤｅｅｐ ＲＩＥ法によるＳｉエッチングの際に、マスク材として機能できる成膜材料、即ち、Ｓｉよりもエッチング速度が遅い成膜材料であれば、ＳｉＯ2に限らず、他の材料を使用してもよい。成膜手段としては、熱酸化法を採用してもよいし、ＣＶＤ法を採用してもよい。
【００５１】
次いで、図５（ｄ）に示すように、二酸化ケイ素膜３０'をエッチングして、第１のマスクパターン３０を形成する。このエッチングには、図７（ａ）に示す構成の第１のマスク４０を用いる。第１のマスク４０は、マイクロミラー素子２００におけるミラー形成部２１０、一対の第１櫛歯電極２１０ａ，２１０ｂ、内フレーム主部２２１、一対の第３櫛歯電極２２１ａ，２２１ｂ、および第１外フレーム部２３１の平面視形状に相当する。したがって、第１のマスクパターン３０は、ＳＯＩウエハ２０１'上において、第１のマスク４０と同一の形状で形成される。また、このエッチングは、ＨＦを含む溶液によるウェットエッチング法で行ってもよいし、ＣＨＦ3やＣ4Ｆ8等のガスによるドライエッチング法で行ってもよい。
【００５２】
次いで、ＳＯＩウエハ２０１'上に膜厚０．５〜５０μｍの範囲で第２のエッチングマスクとしてのフォトレジスト膜を成膜する。ただし、第２のエッチングマスクとしては、フォトレジスト膜に代えて、Ｓｉ3Ｎ4膜を成膜してもよい。成膜手段としては、熱酸化法を採用してもよいし、ＣＶＤ法を採用してもよい。そして、これをエッチングして、図５（ｅ）に示すように第２のマスクパターン５０を形成する。このエッチングには、図７（ｂ）に示す構成の第２のマスク６０を用いる。第２のマスク６０は、マイクロミラー素子２００における一対の捩れ連結部２４０ないし計４本のトーションバー２４１、一対のトーションバー２５１、及び、支持梁２７０の平面視形状に相当する。したがって、第２のマスクパターン５０も、第２のマスク６０と同一の形状となる。ここで支持梁とは、マイクロミラー素子の製造工程中の機械的ストレスを捩れ連結部に集中することを防止するために設けられ、後の工程において切断除去される一時的な連結部である。本実施形態においては、内フレーム２２０とミラー形成部２１０とを連結する４本の支持梁２７０、及び、外フレーム２３０と内フレーム２２０を連結する４本の支持梁２７０が設けられる。また、このエッチングは、フォトエッチングに代えて、可能であれば、ＨＦを含む溶液によるウェットエッチング法で行ってもよいし、ＣＨＦ3やＣ4Ｆ8等のガスによるドライエッチング法で行ってもよいが、第１のマスクパターン３０をエッチングしない条件で行う。
【００５３】
次いで、図５（ｆ）に示すように、第１のマスクパターン３０および第２のマスクパターン５０をマスクとして、ウエハ２０１'に対して第１のエッチング処理を行う。このエッチングは、ＳＦ6ガス及びＣ4Ｆ8ガスを用いたＤｅｅｐ ＲＩＥ法により、所望の深さ、５μｍまで行う。ただし、Ｄｅｅｐ ＲＩＥ法に代えて、ＫＯＨ溶液などによるウェットエッチング法を採用してもよい。
【００５４】
次いで、図５（ｇ）に示すように、第２のマスクパターン５０のみを、有機溶剤あるいは酸素プラズマにさらして除去する。このときの有機溶剤としては、第２のマスクパターン５０の構成材料に応じて、例えば、トリプロピレングリコールメチルエーテル、アミノエチルエタノールアミン、リン酸水溶液、及び、モノエタノールアミンとジメチルスルホキシドの混合液などを使用することができる。ただし、第１のマスクパターン３０を有意に除去しない溶剤を選択する必要がある。例えば、ＳｉＯ2により第１のマスクパターン３０を構成し、Ｓｉ3Ｎ4により第２のマスクパターン５０を構成した場合には、リン酸水溶液によって、第１のマスクパターン３０を残しつつ、第２のマスクパターン５０のみを選択的に除去することができる。
【００５５】
次いで、図５（ｈ）に示すように、第１のマスクパターン３０のみをマスクとして第２のエッチング処理を行う。第２のエッチング処理は、ＳＦ6ガス及びＣ4Ｆ8ガスを用いたＤｅｅｐ ＲＩＥ法により、ウエハを構成する材料の表面から９５μｍの深さまで行う。必要であれば、製造プロセス誤差を吸収するために、更に深さ１μｍのオーバーエッチングを行う。
【００５６】
以上の工程により、絶縁層２６０の上位に、マイクロミラー素子２００におけるミラー形成部２１０、一対の第１櫛歯電極２１０ａ，２１０ｂ、内フレーム主部２２１、一対の第３櫛歯電極２２１ａ，２２１ｂ、第１外フレーム部２３１、一対の捩れ連結部２４０ないし計４本のトーションバー２４１、一対のトーションバー２５１、及び、計８本の支持梁２７０が形成される。また、本実施形態のように第２のエッチング処理をＤｅｅｐ ＲＩＥ法により行うと、図５（ｈ）に示すように、トーションバー２４１およびトーションバー２５１の付け根ないし基端部は、厚が一様でなく、曲率を有する形状となる。
【００５７】
次いで、以降の工程において絶縁層２６０の上位の構造が破損することを防止すべく、液状ガラスを塗布し、これをアニールすることによって、図６（ａ）に示すように犠牲膜７０を形成する。ただし、このような保護手段に代えて、ＡＺやＴＳＣＲなどのレジスト材料を塗布形成してもよいし、紫外線硬化型接着フィルムシートなどのような接着力を制御できるフィルムを張りつけることによって保護してもよい。
【００５８】
犠牲膜７０を形成した後、図５を参照して説明したのと略同様の方法により、絶縁層２６０の下位を加工する。まず、ウエハ２０１'の下面に対して、第３のエッチングマスクとしての二酸化ケイ素膜を、１００〜１０００ｎｍの範囲の膜厚で成膜し、これをエッチングして、図６（ｂ）に示すように、第３のマスクパターン３１を成膜する。このエッチングには、図８（ａ）に示す構成の第３のマスク４１を用いる。第３のマスク４１は、マイクロミラー素子２００における一対の電極基台２２２、第２櫛歯電極２２２ａ，２２２ｂ、第１〜４アイランド２３３，２３４，２３５，２３６を含む第２外フレーム部２３２、および、第４櫛歯電極２３２ａ，２３２ｂの平面視形態に相当する。したがって、第３のマスクパターン３１も、第３のマスク４１と同一の形状となる。
【００５９】
次いで、ウエハ２０１'上に膜厚０．５〜５０μｍの範囲で第４のエッチングマスクとしてのフォトレジスト膜を成膜し、第３のマスクパターン３１を除去しない条件で、これをエッチングして、同じく図６（ｂ）に示すように、第４のマスクパターン５１を形成する。このエッチングには、図８（ｂ）に示す構成の第４のマスク６１を用いる。第４のマスク６１は、計４本のトーションバー２５２の平面視形状に相当する。したがって、第４のマスクパターン５１も、第４のマスク６１と同一の形状となる。
【００６０】
次いで、図６（ｃ）に示すように、第３のマスクパターン３１および第４のマスクパターン５１をマスクとして、ウエハ２０１'に対して第１のエッチング処理を行う。このエッチングは、ＳＦ6ガス及びＣ4Ｆ8ガスを用いたＤｅｅｐ ＲＩＥ法により、所望の深さ、５μｍまで行う。ただし、Ｄｅｅｐ ＲＩＥ法に代えて、ＫＯＨ溶液などによるウェットエッチング法を採用してもよい。
【００６１】
次いで、第４のマスクパターン５１のみを、有機溶剤あるいは酸素プラズマにさらして除去した後、図６（ｄ）に示すように、第３のマスクパターン３１のみをマスクとして第２のエッチング処理を行う。第２のエッチング処理は、ＳＦ6ガス及びＣ4Ｆ8ガスを用いたＤｅｅｐ ＲＩＥ法により、ウエハを構成する材料の表面から９５μｍの深さまで行う。必要であれば、製造プロセス誤差を吸収するために、更に深さ１μｍのオーバーエッチングを行う。
【００６２】
以上の工程により、絶縁層２６０の下位において、マイクロミラー素子２００における一対の電極基台２２２、第２櫛歯電極２２２ａ，２２２ｂ、第２外フレーム部２３２、第４櫛歯電極２３２ａ，２３２ｂ、および４本のトーションバー２５２が形成される。また、本実施形態のように第２のエッチング処理をＤｅｅｐ ＲＩＥ法により行うと、トーションバー２５２の基端部は、厚が一様でなく、曲率を有する形状となる
【００６３】
次いで、図６（ｅ）に示すように、ウエハ２０１'表面の第１のマスクパターン３０および第３のマスクパターン３１、並びに所定箇所の絶縁層２６０をウェットエッチング法などにより除去した後、ウエハからチップに切り出すことにより、支持梁２７０を伴ったマイクロミラー素子２００を完成させる。支持梁２７０は、この後の適切な段階で除去される。除去に際しては、支持梁２７０に対して、レーザによって溶断・ブローしてもよいし、電流を流してジュール熱により溶断してもよい。
【００６４】
ミラー形成部２１０のミラー面２１１は、以上の一連の工程の前に、ミラー形成部２１０が形成される箇所において、所定形状で形成する。ただし、本実施形態に関しては、ミラー面２１１の形成工程は図示しない。ミラー面２１０の形成においては、ミラー形成部２１０ないしその形成予定箇所に、例えば、チタンを５０ｎｍ成膜した後、その上に金を５００ｎｍ成膜し、これらをエッチングする。こような構成によると、ミラー面２１１は、光学反射膜として機能するだけでなく、ウエハ材料との導通をとることが可能となり、必要な場合には、ボンディングワイヤ接続することができることとなる。
【００６５】
以上の実施形態では、基板材料に対して架橋部を残しつつ空隙部を形成する手段として、第１および第２のマスクパターンをマスクとする第１のエッチング処理により、最終的に成形される架橋部の厚みに略相当する深さまで基板構成材料を除去し、その後、第１のマスクパターンのみをマスクとする第２のエッチング処理により、２つの部材が架橋部のみにより連結されるように基板構成材料を除去することによって、架橋部と空隙部とを同時に完成させる方法を採用している。ただし、本発明では、これに代えて、第１のエッチング処理により、基板において第１および第２のマスクパターンがマスクしていない箇所の基板構成材料を全て除去することによって、まず空隙部を形成し、第２のエッチング処理により、前記架橋部が成形されるまで基板構成材料を除去することによって、架橋部を完成させる方法を採用してもよい。
【００６６】
図９（ａ）〜（ｉ）は、本発明に係る他の捩れ連結部の平面図（左）および断面図（右）である。各捩れ連結部は、第１の実施形態において捩れ連結部１１２の代わりに設けられる場合には、それらの平面図において、その左端でミラー形成部１１１と接続し、その右端でフレーム１１３と接続する。一方、第２の実施形態において捩れ連結部２４０の代わりに設けられる場合には、その左端でミラー形成部２１０と接続し、その右端で内フレーム２２０と接続する。また、第２の実施形態において捩れ連結部２５０の代わりに設けられる場合には、その左端で内フレーム２２０と接続し、その右端で外フレーム２３０と接続する。
【００６７】
図９（ａ）に示す捩れ連結部３１０は、１本のトーションバーからなり、その幅は、左端から右端にかけて徐々に狭くなっている。左端の最広部の幅は３０〜３００μｍであり、右端の最狭部の幅は１〜３０μｍである。
【００６８】
図９（ｂ）に示す捩れ連結部３２０は、１本のトーションバーからなり、左端から遠ざかるにつれて徐々に幅狭となる部位と、左端から遠ざかるにつれて徐々に幅広となる部位とを有する。左端および右端の最広部の幅は３０〜３００μｍであり、中央の最狭部の幅は１〜３０μｍである。
【００６９】
図９（ｃ）に示す捩れ連結部３３０は、２本のトーションバー３３１，３３２からなる。２本のトーションバー３３１，３３２によって規定される捩れ連結部３３０の幅は、左端から右端にかけて徐々に狭くなっている。左端の最広部の幅は３０〜３００μｍであり、右端の最狭部の幅は１〜３０μｍである。トーションバー３３１，３３２は、マイクロミラー素子の厚み方向において位置ずれしている。例えば、上述の第２の実施形態のマイクロミラー素子２００において、捩れ連結部２５０に代えて捩れ連結部３３０を設ける場合には、トーションバー３３１は、内フレーム主部２２１と第１外フレーム部２３１とを連結し、トーションバー３３２は、電極基台２２２と第２外フレーム部２３２とを連結する。
【００７０】
図９（ｄ）に示す捩れ連結部３４０は、Ｘ字状の分枝構造を有する１本のトーションバーからなり、左端から遠ざかるにつれて徐々に幅狭となる部位と、左端から遠ざかるにつれて徐々に幅広となる部位とを有する。左端および右端の最広部の幅は３０〜３００μｍであり、中央の最狭部の幅は１〜３０μｍである。
【００７１】
図９（ｅ）に示す捩れ連結部３５０は、３本のトーションバー３５１，３５２，３５３からなる。両端に位置するトーションバー３５１，３５３によって規定される捩れ連結部３５０の幅は、左端から右端にかけて徐々に狭くなっている。左端の最広部の幅は３０〜３００μｍであり、右端の最狭部の幅は１〜３０μｍである。
【００７２】
図９（ｆ）に示す捩れ連結部３６０は、２本のトーションバー３６１，３６２からなる。２本のトーションバー３６１，３６２によって規定される捩れ連結部３６０の幅は、左端から右端にかけて徐々に狭くなっている。トーションバー３６１，３６２の両基端部は、曲率を有して幅方向に広がっている。
【００７３】
図９（ｇ）に示す捩れ連結部３７０は、２本のトーションバー３７１，３７２からなる。２本のトーションバー３７１，３７２によって規定される捩れ連結部３７０の幅は、左端から右端にかけて徐々に狭くなっている。左端の最広部の幅は３０〜３００μｍであり、右端の最狭部の幅は１〜３０μｍである。トーションバー３７１，３７２は、中空構造を有する。
【００７４】
図９（ｈ）に示す捩れ連結部３８０は、２本のトーションバー３８１，３８２からなる。２本のトーションバー３８１，３８２によって規定される捩れ連結部３８０の幅は、左端から右端にかけて徐々に狭くなっている。左端の最広部の幅は３０〜３００μｍであり、右端の最狭部の幅は１〜３０μｍである。トーションバー３８１，３８２は、一様な楕円断面を有する。
【００７５】
図９（ｉ）に示す捩れ連結部３９０は、Ｙ字状の分枝構造を有する１本のトーションバーからなり、左端から遠ざかるにつれて徐々に幅狭となる部位と、一様な幅を有する部位とを有する。左端の最広部の幅は３０〜３００μｍであり、一様な幅を有する部位の幅は１〜３０μｍである。
【００７６】
本発明によると、捩れ連結部が、ミラー形成部または内フレームに接続する相対的に幅広な部位と、当該幅広部位から徐々に狭くなる部位を有することによって、捩れ連結部において所望の低い捩り抵抗を設定するとともに、ミラー形成部がミラー面の法線まわりに回転するのを抑制できる。その結果、マイクロミラー素子を良好に制御することが可能となる。
【符号の説明】
【００７７】
１００，２００，４００      マイクロミラー素子
１１０，４１０      ミラー基板
１１１，４１１      ミラー形成部
１１２      捩れ連結部
１１２ａ      トーションバー
４１２      トーションバー
１１３，４１３      フレーム
１２０，４２０      ベース基板
２１０      ミラー形成部
２１０ａ，２１０ｂ      第１櫛歯電極
２２０      内フレーム
２２１      内フレーム主部
２２１ａ，２２１ｂ      第３櫛歯電極
２２２      電極基台
２２２ａ，２２２ｂ      第２櫛歯電極
２３０      外フレーム
２３１      第１外フレーム部
２３２      第２外フレーム部
２３２ａ，２３２ｂ      第４櫛歯電極
２４０，２５０  捩れ連結部
２４１，２５１，２５２      トーションバー
２６０      絶縁層
２７０      支持梁
【図１】
2010198035.tif 000003
【図２】
2010198035.tif 000004
【図３】
2010198035.tif 000005
【図４】
2010198035.tif 000006
【図５】
2010198035.tif 000007
【図６】
2010198035.tif 000008
【図７】
2010198035.tif 000009
【図８】
2010198035.tif 000010
【図９】
2010198035.tif 000011
【図１０】
2010198035.tif 000012
【図１１】
2010198035.tif 000013