(57)【要約】  ミラー基板（１０８）の枠部（１８１）の内側には、一端が枠部（１８１）に固定された可動梁（１８２ａ）及び可動梁（１８２ｂ）を備えている。可動梁（１８２ａ）及び可動梁（１８２ｂ）は、各々の一端が枠部（１８１）の内側の対向する２つの辺の各々に固定され、上記２つの辺の対向する方向の同じ線上に、所定の距離離間して整列した状態とされている。また、可動梁（１８２ａ）及び可動梁（１８２ｂ）は、各々の他端が、ミラー基板（１０８）の法線方向に変位可能とされ、片持ち梁構造とされている。また、可動梁（１８２ａ）及び可動梁（１８２ｂ）の間には、一対の連結部（１０９ａ，１０９ｂ）により連結されてミラー（１８３）が配置されている。
2008129988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射部と、この反射部に対向して配置される電極部とから構成され、
前記反射部は、
一端が固定されて他端が変位可能とされ、他端の側で対向して所定の距離離間して１列に配置された第１可動梁及び第２可動梁と、
前記第１可動梁及び前記第２可動梁と１列に配列されて前記第１可動梁及び前記第２可動梁の間に回動可能に配置されたミラーと、
前記第１可動梁及び前記第２可動梁の各々の他端と前記ミラーとを連結する１対の第１連結部及び第２連結部と
を少なくとも備え、
前記電極部は、
前記第１可動梁と所定距離離間して対向配置された第１可動梁駆動電極と、
前記第２可動梁と所定距離離間して対向配置された第２可動梁駆動電極と、
前記ミラーと所定距離離間して対向配置されたミラー駆動電極と
を少なくとも備える
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロミラー素子において、
少なくとも前記第１可動梁が変位する領域を挟むように配置されて前記第１可動梁駆動電極に電気的に接続する２つの第１壁電極と、
少なくとも前記第２可動梁が変位する領域を挟むように配置されて前記第２可動梁駆動電極に電気的に接続する２つの第２壁電極と
を備えることを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項３】
請求項１記載のマイクロミラー素子において、
前記第１可動梁，前記第１連結部，前記ミラー，前記第２連結部，及び前記第２可動梁は、この順に前記第１連結部及び前記第２連結部を通る回動軸の上に配列され、
前記ミラーは、前記回動軸を中心に回動可能とされ、
前記第１可動梁の他端及び前記第２可動梁の他端は、前記電極部の方向に変位可能とされている
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項４】
請求項１記載のマイクロミラー素子において、
前記ミラー駆動電極は、
前記回動軸に線対称に形成された１対の第１ミラー駆動電極及び第２ミラー駆動電極から構成されている
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項５】
請求項４記載のマイクロミラー素子において、
前記第１ミラー駆動電極及び第２ミラー駆動電極は、１組のマイクロミラー素子の形成領域内において、外側に行くほど前記回動軸の方向の長さが小さくなるように形成されている
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項６】
請求項１記載のマイクロミラー素子において、
前記第１連結部及び第２連結部は、複数の屈曲部を有し、前記回動軸に平行な部分の長さの合計が、無負荷状態における連結間の間隔より大きくなるように形成されている
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項７】
請求項６記載のマイクロミラー素子において、
前記第１連結部及び第２連結部は、平面視略Ｈ字状の形状に形成されている
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項８】
請求項１記載のマイクロミラー素子において、
前記ミラーは、前記第１連結部及び前記第２連結部に近づくほど幅が狭くなる平面形状を備える
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項９】
請求項１記載のマイクロミラー素子において、
前記ミラーは、前記回動軸上に長軸が配置される楕円とされた平面形状を備える
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項１０】
請求項１記載のマイクロミラー素子において、
前記第１可動梁及び前記第２可動梁は、開口部を備える
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項１１】
請求項１記載のマイクロミラー素子において、
前記第１可動梁及び前記第２可動梁は、前記一端側の梁部と前記他端側の梁部とから構成され、前記一端側の梁部の幅と前記他端側の梁部の幅とは異なって形成されている
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項１２】
請求項１記載のマイクロミラー素子において、
前記第１可動梁及び前記第２可動梁の前記ミラーの側に前記第１連結部及び第２連結部を挟むように延長された可動梁延在部と、
前記可動梁延在部の延長先の端部に対向する前記電極部の上に配置された支承部と
を備えることを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項１３】
請求項１２記載のマイクロミラー素子において、
前記ミラーの前記第１可動梁及び前記第２可動梁の側に前記第１連結部及び第２連結部を挟むように延長されたミラー延在部を備え、
前記支承部は、前記可動梁延在部及び前記ミラー延在部の延長先の端部に対向する前記電極部の上に配置されている
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項１４】
請求項１記載のマイクロミラー素子において、
前記ミラーの前記第１可動梁及び前記第２可動梁の側に前記第１連結部及び第２連結部を挟むように延長されたミラー延在部と、
前記ミラー延在部の延長先の端部に対向する前記電極部の上に配置された支承部と
を備えることを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項１５】
請求項１記載のマイクロミラー素子において、
前記第１可動梁及び前記第２可動梁の前記ミラー側の端部および前記ミラーの前記第１可動梁及び前記第２可動梁側の端部に対向する前記電極部の上に配置された支承部を備えることを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項１６】
複数のマイクロミラー素子が配列されたマイクロミラーアレイであって、
前記マイクロミラー素子は、
反射部と、この反射部に対向して配置される電極部とから構成され、
前記反射部は、
一端が固定されて他端が変位可能とされ、他端の側で対向して所定の距離離間して１列に配置された第１可動梁及び第２可動梁と、
前記第１可動梁及び前記第２可動梁と１列に配列されて前記第１可動梁及び前記第２可動梁の間に回動可能に配置されたミラーと、
前記第１可動梁及び前記第２可動梁の各々の他端と前記ミラーとを連結する１対の第１連結部及び第２連結部と
を少なくとも備え、
前記電極部は、
前記第１可動梁と所定距離離間して対向配置された第１可動梁駆動電極と、
前記第２可動梁と所定距離離間して対向配置された第２可動梁駆動電極と、
前記ミラーと所定距離離間して対向配置されたミラー駆動電極と
を少なくとも備え、
前記マイクロミラー素子は、前記第１可動梁及び前記第２可動梁の配列方向に垂直な方向に添って配列されている
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項１７】
請求項１６記載のマイクロミラーアレイにおいて、
少なくとも前記第１可動梁が変位する領域を挟むように配置されて前記第１可動梁駆動電極に電気的に接続する２つの第１壁電極と、
少なくとも前記第２可動梁が変位する領域を挟むように配置されて前記第２可動梁駆動電極に電気的に接続する２つの第２壁電極と
を備えることを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項１８】
請求項１７記載のマイクロミラーアレイにおいて、
隣接する前記マイクロミラー素子の間において、隣接する前記マイクロミラー素子の間の前記第１可動梁および前記第２可動梁の上側に、前記第１可動梁および前記第２可動梁とは離間した第１上部素子間電極および第２上部素子間電極を備える
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項１９】
請求項１８記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記第１上部素子間電極および前記第２上部素子間電極は、一体に形成されている
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項２０】
請求項１６記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記第１可動梁，前記第１連結部，前記ミラー，前記第２連結部，及び前記第２可動梁は、この順に前記第１連結部及び前記第２連結部を通る回動軸の上に配列され、
前記ミラーは、前記回動軸を中心に回動可能とされ、
前記第１可動梁の他端及び前記第２可動梁の他端は、前記電極部の方向に変位可能とされている
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項２１】
請求項１６記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記ミラー駆動電極は、
前記回動軸に線対称に形成された１対の第１ミラー駆動電極及び第２ミラー駆動電極から構成されている
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項２２】
請求項２１記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記第１ミラー駆動電極及び第２ミラー駆動電極は、１組のマイクロミラー素子の形成領域内において、外側に行くほど前記回動軸の方向の長さが小さくなるように形成されている
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項２３】
請求項１６記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記第１連結部及び第２連結部は、複数の屈曲部を有し、前記回動軸に平行な部分の長さの合計が、無負荷状態における連結間の間隔より大きくなるように形成されている
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項２４】
請求項２３記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記第１連結部及び第２連結部は、平面視略Ｈ字状の形状に形成されている
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項２５】
請求項１６記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記ミラーは、前記第１連結部及び前記第２連結部に近づくほど幅が狭くなる平面形状を備える
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項２６】
請求項１６記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記ミラーは、前記回動軸上に長軸が配置される楕円とされた平面形状を備える
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項２７】
請求項１６記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記第１可動梁及び前記第２可動梁は、開口部を備える
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項２８】
請求項１６記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記第１可動梁及び前記第２可動梁は、前記一端側の梁部と前記他端側の梁部とから構成され、前記一端側の梁部の幅と前記他端側の梁部の幅とは異なって形成されている
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項２９】
請求項１６記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記第１可動梁及び前記第２可動梁の前記ミラーの側に前記第１連結部及び第２連結部を挟むように延長された可動梁延在部と、
前記可動梁延在部の延長先の端部に対向する前記電極部の上に配置された支承部と
を備えることを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項３０】
請求項２９記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記ミラーの前記第１可動梁及び前記第２可動梁の側に前記第１連結部及び第２連結部を挟むように延長されたミラー延在部を備え、
前記支承部は、前記可動梁延在部及び前記ミラー延在部の延長先の端部に対向する前記電極部の上に配置されている
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項３１】
請求項１６記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記ミラーの前記第１可動梁及び前記第２可動梁の側に前記第１連結部及び第２連結部を挟むように延長されたミラー延在部と、
前記ミラー延在部の延長先の端部に対向する前記電極部の上に配置された支承部と
を備えることを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項３２】
請求項１６記載のマイクロミラーアレイにおいて、
隣り合う電極部の前記第１ミラー駆動電極及び前記第２ミラー駆動電極の間に配置されて前記ミラーと等電位とされた素子間電極
を備えることを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項３３】
請求項３２記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記素子間電極は、前記ミラー駆動電極より高く形成されている
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項３４】
請求項３２記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記第１可動梁及び前記第２可動梁の前記ミラーの側に前記第１連結部及び第２連結部を挟むように延長された可動梁延在部と、
前記素子間電極に電気的に接続され、前記可動梁延在部の延長先の端部に対向する前記電極部の上に配置された支承部と
を備えることを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項３５】
請求項３４記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記ミラーの前記第１可動梁及び前記第２可動梁の側に前記第１連結部及び第２連結部を挟むように延長されたミラー延在部を備え、
前記支承部は、前記可動梁延在部及び前記ミラー延在部の延長先の端部に対向する前記電極部の上に配置されている
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【請求項３６】
請求項１６記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記第１可動梁及び前記第２可動梁の前記ミラー側の端部および前記ミラーの前記第１可動梁及び前記第２可動梁側の端部に対向する前記電極部の上に配置された支承部を備えることを特徴とするマイクロミラーアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信用の光スイッチング素子、計測機器、ディスプレイ、スキャナ、波長選択スイッチ等に使用されるマイクロミラー素子及びマイクロミラーアレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネット通信網などにおける基盤となる光ネットワークの分野では、多チャンネル化、波長分割多重（ＷＤＭ）化及び低コスト化を実現する技術として、光ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術が脚光を浴びており、光ＭＥＭＳ技術を用いた光スイッチが開発されている（文献１：特開２００３−０５７５７５号公報参照）。このＭＥＭＳ型の光スイッチの構成部品として最も特徴的なものが、複数のマイクロミラー素子を配列したマイクロミラーアレイである。【０００３】
光スイッチは、光を電気信号に変換することなく、経路切り替えを可能にするものであり、また、光スイッチを用いれば、多重化された光であっても、これを波長ごとに分波することなく経路の切り替えが可能である。このような光スイッチは、例えば、使用している経路に障害が発生した際に別の経路に信号を振り分け、通信できる状態を維持するために用いられている。【０００４】
また、近年、多重化された光を波長毎に分波した後で分波した各々の波長の光の経路を個別に選択する波長選択スイッチが研究開発されているが、ここにもマイクロミラー素子が使用されている。【０００５】
以下、文献１に示されたマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）について、図２９及び図３０を用いて説明する。ここでは、マイクロミラーアレイを、ミラー基板とこれに対向配置された電極基板とから構成している。ミラー基板は、ミラーとして作用する複数の可動構造体と、この可動構造体をトーションばねなどのばね部材によって回動可能に支持する支持部材とを有する。また、電極基板には、ミラーとして作用する可動構造体に対応した複数の電極部が、土台となる基板の上に形成されている。【０００６】
図２９は、ミラー基板及び電極基板の構成を概略的に示す斜視図、図３０は、マイクロミラー素子の構成を概略的に示す断面図である。なお、図２９，図３０は、主にマイクロミラーアレイの１構成単位であるマイクロミラー素子を部分的に示している。マイクロミラーアレイは、図２９，図３０に示すマイクロミラー素子が、１次元的あるいは２次元的に配列されたものである。マイクロミラー素子は、ミラーが形成されたミラー基板２００と、電極が形成された電極基板３００とを備え、これらが平行に配設されている。【０００７】
ミラー基板２００は、板状の基部２１０とリング状の可動枠２２０と円板状のミラー２３０とを備える。基部２１０は、平面視略円形の開口を備える。可動枠２２０は、基部２１０の開口内に配置され、一対の連結部２１１ａ，２１１ｂにより基部２１０に連結している。また、可動枠２２０も、平面視略円形の開口を備えている。ミラー２３０は、可動枠２２０の開口内に配置され、一対のミラー連結部２２１ａ，２２１ｂにより可動枠２２０に連結されている。また、基部２１０の周辺部には、可動枠２２０及びミラー２３０を取り囲むような枠部２４０が形成されている。枠部２４０は、絶縁層２５０を介して基部２１０に固定されている。【０００８】
連結部２１１ａ，２１１ｂは、可動枠２２０の切り欠き内に設けられており、つづら折りの形状を有するトーションばねから構成され、基部２１０と可動枠２２０とを連結している。このように基部２１０に連結された可動枠２２０は、連結部２１１ａ，２１１ｂを通る回動軸（可動枠回動軸）を中心に、回動可能とされている。また、ミラー連結部２２１ａ，２２１ｂは、可動枠２２０の切り欠き内に設けられており、つづら折りの形状を有するトーションばねから構成され、可動枠２２０とミラー２３０とを連結している。このように可動枠２２０に連結されたミラー２３０は、ミラー連結部２２１ａ，２２１ｂを通る回動軸（ミラー回動軸）を中心に回動可能とされている。なお、可動枠回動軸とミラー回動軸とは、互いに直交している。【０００９】
一方、電極基板３００は、板状の基部３１０と基部３１０の上面に突出する突出部３２０と、突出部３２０の周辺部に突出部３２０を挟むように並設された一対の凸部３６０ａ及び凸部３６０ｂを備えている。突出部３２０は、角錐台の形状を有する第２テラス３２２と、第２テラス３２２の上面に形成された角錐台の形状を有する第１テラス３２１と、第１テラス３２１の上面に形成された角錐台の形状を有するピボット３３０とから構成される。ピボット３３０は、ミラー２３０の中央部に対応して配置されている。【００１０】
また、突出部３２０の外面を含む電極基板３００の上面には、対向するミラー基板２００のミラー２３０と同心の円内に、扇形の電極３４０ａ，電極３４０ｂ，電極３４０ｃ，電極３４０ｄが形成されている。さらに、電極基板３００の突出部３２０の周囲の凸部３６０ａ及び凸部３６０ｂの内側には、配線３７０が形成され、配線３７０には、引き出し線３４１ａ〜３４１ｄを介して電極３４０ａ〜３４０ｄが接続されている。これら電極及び配線は、電極基板３００の表面に形成された絶縁層３１１の上に形成されている。【００１１】
上述した構成とされたミラー基板２００と電極基板３００とは、各々対応するミラー２３０と電極３４０ａ〜３４０ｄとが対向配置され、基部２１０の下面が、基部３１０の凸部３６０ａ及び凸部３６０ｂの上面に絶縁層３１１を介して接合され、図３０に示すようなマイクロミラー素子が形成される。【００１２】
このようなマイクロミラー素子においては、ミラー２３０を接地し、電極３４０ａ〜３４０ｄ間に正又は負の電圧を与え、加えて電極３４０ａ〜３４０ｄの間に非対称な電位差を生じさせることで、ミラー２３０を静電引力で吸引し、ミラー２３０を任意の方向へ回動させることができる。このマイクロミラー素子を用い、例えば１入力２出力光スイッチを構成する場合は、入力ポートからの光信号をミラー２３０に照射し、ミラー２３０の反射光が２つの出力ポートのうちいずれか一方に入射するように、ミラー２３０の傾斜角を制御すればよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図２９、図３０に示した従来のマイクロミラー素子では、例えば、ミラー２３０とミラー連結部２２１ａ，２２１ｂとの接続点及び可動枠２２０と連結部２１１ａ，２１１ｂとの接続点と２つの略固定点を設け、これら２つの略固定点を結ぶ軸をミラー回動軸及び可動枠回動軸としてミラー２３０を異なる２つの方向への回動を可能としている。従って、上述した従来のマイクロミラー素子では、回動軸を形成する連結部の大きさに応じた距離だけ、隣り合うミラーの間隔が必要となる。【００１４】
ところで、波長選択スイッチのように合波された光信号をグレーティングなどで一軸方向に分波した各波長の光の経路を切り替えるためには、異なる２つの方向に回動可能なマイクロミラー素子を、隣り合うミラーの間隔を一定値以下に狭めて１次元的に配列したマイクロミラーアレイを用いる必要がある。分波した各波長の光の経路間隔に対してミラーの間隔が大きくなると、ミラーとミラーの間に光が当たってしまい、出力ポートに当該波長の光を導けないという現象が生じる。例えば、グレーティングで分波された比較的密な波長間隔の光信号を波長選択スイッチでスイッチングするためには、配列されたミラーの中心間隔を１００μｍ程度に狭めることが要求される。さらに、光信号の通過帯域に対する要求仕様によっては、ミラーの中心間隔に対する配列方向のミラーの幅を８０％以上にすることが要求される場合がある。この場合、隣り合うミラーの間隔として、２０μｍ以下という寸法が要求されることになる。【００１５】
従って、グレーティングなどで分波した各波長の光の経路を切り替える波長選択スイッチなどでは、上述したミラーの２軸の回動動作が、隣り合うミラーの間隔を２０μｍ以下に狭くした状態で要求される。しかしながら、図２９、図３０に示した従来のマイクロミラー素子では、回動軸の方向に連結部の大きさに応じた距離だけミラー間隔を離す必要があり、２軸の回動動作を可能とした状態では、上述したような狭いミラー間隔の要求を満たせないという問題点があった。【００１６】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ミラーの２軸の回動動作が、隣り合うミラーの間隔を狭くした状態でも行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るマイクロミラー素子は、反射部と、この反射部に対向して配置される電極部とから構成され、反射部は、一端が固定されて他端が変位可能とされ、他端の側で対向して所定の距離離間して１列に配置された第１可動梁及び第２可動梁と、第１可動梁及び第２可動梁と１列に配列されて第１可動梁及び第２可動梁の間に回動可能に配置されたミラーと、第１可動梁及び第２可動梁の各々の他端とミラーとを連結する例えば屈曲可能な１対の第１連結部及び第２連結部とを少なくとも備え、電極部は、第１可動梁と所定距離離間して対向配置された第１可動梁駆動電極と、第２可動梁と所定距離離間して対向配置された第２可動梁駆動電極と、ミラーと所定距離離間して対向配置されたミラー駆動電極とを少なくとも備えるようにしたものである。第１可動梁及び第２可動梁の変位動作により、ミラーは、２つの回動軸を中心とした回動を行う。【００１８】
また、本発明に係るマイクロミラーアレイは、複数のマイクロミラー素子が配列されたマイクロミラー素子であって、マイクロミラー素子は、反射部と、この反射部に対向して配置される電極部とから構成され、反射部は、一端が固定されて他端が変位可能とされ、他端の側で対向して所定の距離離間して１列に配置された第１可動梁及び第２可動梁と、第１可動梁及び第２可動梁と１列に配列されて第１可動梁及び第２可動梁の間に回動可能に配置されたミラーと、第１可動梁及び第２可動梁の各々の他端とミラーとを連結する１対の第１連結部及び第２連結部とを少なくとも備え、電極部は、第１可動梁と所定距離離間して対向配置された第１可動梁駆動電極と、第２可動梁と所定距離離間して対向配置された第２可動梁駆動電極と、ミラーと所定距離離間して対向配置されたミラー駆動電極とを少なくとも備え、マイクロミラー素子は、第１可動梁及び第２可動梁の配列方向に垂直な方向に添って配列されているようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、ミラーに一対の第１連結部及び第２連結部で連結する第１可動梁及び第２可動梁を備え、第１可動梁及び第２可動梁の変位動作により、ミラーにおける２つの回動軸を中心とした回動を可能としたので、ミラーの２軸の回動動作が、隣り合うミラーの間隔を狭くした状態でも行えるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成例を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成例を示す断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成例を示す断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成例を示す部分拡大平面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成例を示す斜視図である。
【図３Ａ−Ｂ】図３Ａ，図３Ｂは、ミラー１８３による反射光の投影先を、等間隔で配列された複数のポート間で切り替える場合について説明する説明図である。
【図４】図４は、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の連結部の構成例を示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す平面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す部分断面図である。
【図８Ａ−Ｂ】図８Ａ，図８Ｂは、クロストークについて説明する模式的な断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す部分断面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す平面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す部分断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す平面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の可動梁の構成例を示す平面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の可動梁の構成例を示す平面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の可動梁の構成例を示す平面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の可動梁の構成例を示す平面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の実施例２におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成例を示す平面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の実施例２におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成例を示す断面図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、本発明の実施例２におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成例を示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例２におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成例を示す斜視図である。
【図１５Ａ−Ｂ】図１５Ａ，図１５Ｂは、クロストークについて説明する模式的な断面図である。
【図１６Ａ−Ｂ】図１６Ａ，図１６Ｂは、クロストーク抑制効果について説明する特性図である。
【図１７Ａ−Ｃ】図１７Ａ〜図１７Ｃは、本発明の実施例２におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）における他の電極壁の構成例を示す断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施例２におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）における他の電極壁の効果を説明する断面図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、本発明の実施例２におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）における他の可動梁の構成例を示す平面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、本発明の実施例２におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）における他の可動梁の構成例を示す平面図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施例３におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成例を示す斜視図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施例３におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成例を示す断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施例３におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成例を示す断面図である。
【図２３】図２３は、クロストークについて説明する模式的な断面図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施例３におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）における他の上部素子間電極の構成例を示す断面図である。
【図２５】図２５は、本発明の実施例３におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）における他の上部素子間電極の構成例を示す断面図である。
【図２６】図２６は、本発明の実施例におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）における素子間電極壁の構成例について説明する模式的な断面図である。
【図２７Ａ】図２７Ａは、本発明の実施例３におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す断面図である。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、本発明の実施例３におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す平面図である。
【図２８Ａ】図２８Ａは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す断面図である。
【図２８Ｂ】図２８Ｂは、本発明の実施例１におけるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の他の構成例を示す平面図である。
【図２９】図２９は、従来よりあるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成を示す斜視図である。
【図３０】図３０は、従来よりあるマイクロミラー素子（マイクロミラーアレイ）の構成を示す断面図である。
【図３１】図３１は、ポートの切り替え動作を説明する説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例について図を参照して説明する。【００２２】
［実施例１］
はじめに、本発明の実施例１について、図１Ａ−図１Ｄを用いて説明する。図１Ａは、実施例１におけるマイクロミラー素子の構成例を示す平面図、図１Ｂおよび図１Ｃは、実施例１におけるマイクロミラー素子の構成例を示す断面図、図１Ｄは、実施例１におけるマイクロミラー素子の構成例を示す部分拡大した平面図である。図１Ａでは、複数のマイクロミラー素子を紙面上下方向（ｘ方向）に配列してマイクロミラーアレイとした状態を示している。【００２３】
本実施例１におけるマイクロミラー素子は、例えば、電極基板１０１と、電極基板１０１に対向して配置されたミラー基板１０８とを備え、複数のマイクロミラー素子が配置されるマイクロミラーアレイ領域を囲うように設けられた支持構造体１０７により、電極基板１０１の上に所定距離離間してミラー基板１０８が固定されている。電極基板１０１とミラー基板１０８とは、互いに平行な関係で配置されている。【００２４】
単結晶シリコンから構成された電極基板１０１には、配線１０２，配線１０３よりなる配線層と、配線層を覆うように形成された層間絶縁層１０４とが形成されている。また、電極基板１０１の層間絶縁層１０４の上には、１つのマイクロミラー素子毎に、可動梁駆動電極１０５ａ，可動梁駆動電極１０５ｂ，ミラー駆動電極１０６ａ，及びミラー駆動電極１０６ｂが設けられている。これら、可動梁駆動電極１０５ａ，可動梁駆動電極１０５ｂ，ミラー駆動電極１０６ａ，及びミラー駆動電極１０６ｂにより１つ（１組）の電極部が構成されている。【００２５】
可動梁駆動電極１０５ａ及び可動梁駆動電極１０５ｂは、層間絶縁層１０４を貫通する貫通電極１１０によりいずれかの配線１０２に接続し、ミラー駆動電極１０６ａ及びミラー駆動電極１０６ｂは、層間絶縁層１０４を貫通する貫通電極１１１によりいずれかの配線１０３に接続している。なお、上述では、各配線を、層間絶縁層１０４により層間分離して配置しているが、これに限らず、各電極形成面の上に各配線を設けるようにしても良い。【００２６】
ミラー基板１０８は、上記マイクロミラーアレイ領域が開口する枠部１８１を備え、枠部１８１が支持構造体１０７の上に接続している。また、ミラー基板１０８の枠部１８１の内側には、一端が枠部１８１に固定された可動梁１８２ａ及び可動梁１８２ｂを備えている。可動梁１８２ａ及び可動梁１８２ｂは、各々の一端が枠部１８１の内側の対向する２つの辺の各々に固定され、上記２つの辺の対向する方向の同じ線上に、所定の距離離間して整列している。このように、可動梁１８２ａおよび可動梁１８２ｂは、一端が固定され、他端の側で対向して所定の距離離間して１列に配置されている。図１Ａの例では、ｙ軸方向に平行な線上に、可動梁１８２ａ及び可動梁１８２ｂが整列されている。また、可動梁１８２ａ及び可動梁１８２ｂは、各々の他端が、ミラー基板１０８の法線方向に変位可能とされ、片持ち梁構造とされている。【００２７】
また、可動梁１８２ａ及び可動梁１８２ｂの間には、屈曲可能な一対の連結部１０９ａ，１０９ｂにより連結されてミラー１８３が配置されている。ミラー１８３は、可動梁１８２ａ及び可動梁１８２ｂと１列に配列されて可動梁１８２ａ及び可動梁１８２ｂの間に回動可能に配置されている。また、連結部１０９ａ，１０９ｂは、可動梁１８２ａ及び可動梁１８２ｂの各々の他端とミラー１８３とを連結している。可動梁１８２ａ及び可動梁１８２ｂが接続する２つの辺の対向する方向の同じ線上に、可動梁１８２ａ，ミラー１８３，及び可動梁１８２ｂが、この順に整列している。これら可動梁１８２ａ，ミラー１８３，可動梁１８２ｂ，及び一対の連結部１０９ａ，１０９ｂで、１つ（１組）の反射部を構成している。【００２８】
図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｃの例では、ｙ軸方向に平行な線上に、可動梁１８２ａ，ミラー１８３，及び可動梁１８２ｂが整列されている。また、ミラー１８３は、一対の連結部１０９ａ，１０９ｂを通る第１回動軸を中心に回動可能とされている。図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｃの例では、ｙ軸に平行な第１回動軸を中心に回動可能とされている。また、図１Ａでは、可動梁１８２ａ，ミラー１８３，及び可動梁１８２ｂが整列（配列）されている方向に垂直な方向に添って、複数のマイクロミラー素子が配置されてマイクロミラーアレイを構成している。なお、ミラー１８３の表面には、金やアルミニウムなどから構成された反射膜１８３ａが形成され、例えば赤外領域の光を反射可能としている。【００２９】
上述した可動梁駆動電極１０５ａ，可動梁駆動電極１０５ｂ，及び１組のミラー駆動電極１０６ａ，１０６ｂと、これらに対となる可動梁１８２ａ，ミラー１８３，可動梁１８２ｂ，及び一対の連結部１０９ａ，１０９ｂで、１つのマイクロミラー素子が構成されている。１つのマイクロミラー素子においては、電極基板１０１（ミラー基板１０８）の法線方向（ｚ軸方向）に対向し、可動梁駆動電極１０５ａと可動梁１８２ａとが配置され、可動梁駆動電極１０５ｂと可動梁１８２ｂとが配置され、１組のミラー駆動電極１０６ａ，１０６ｂとミラー１８３とが配置されている。【００３０】
可動梁駆動電極１０５ａ，可動梁駆動電極１０５ｂには、可動梁１８２ａ，可動梁１８２ｂを駆動するための駆動電圧（駆動信号）が、配線１０２を介して供給される。また、ミラー駆動電極１０６ａ及びミラー駆動電極１０６ｂには、ミラー１８３を駆動するための駆動電圧が、配線１０３を介して供給される。なお、図では簡略化して示しているが、可動梁駆動電極１０５ａに接続する配線１０２と可動梁駆動電極１０５ｂに接続する配線１０２とは異なり、ミラー駆動電極１０６ａに接続する配線１０３とミラー駆動電極１０６ｂに接続する配線１０３とは異なり、各々異なる任意の駆動電圧を印加することが可能とされている。なお、可動梁１８２ａ，ミラー１８３，可動梁１８２ｂ，及び一対の連結部１０９ａ，１０９ｂは、等電位とされる。ここで、等電位とは、例えば接地電位とすればよい。【００３１】
上述した本実施例１におけるマイクロミラー素子は、電極基板１０１とミラー基板１０８とを、支持構造体１０７を介して貼り合わせることで形成されている。この中で、ミラー基板１０８は、例えば、ＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板から形成できる。ＳＯＩ基板は、シリコンからなる厚い基体部の上に埋め込み絶縁層を介して薄いシリコン層（ＳＯＩ層）を備えたものであり、ＳＯＩ層を加工することで、枠部１８１，可動梁１８２ａ及び可動梁１８２ｂ，連結部１０９ａ，１０９ｂ，及びミラー１８３などの板状の構造体が形成できる。これら構造体を加工した後、基体部，埋め込み絶縁層などを除去すればよい。また、反射膜１８３ａは、所望とする金属を例えばスパッタ法や蒸着法などにより堆積することで形成すればよい。【００３２】
一方、電極基板１０１は、よく知られたＬＳＩ集積回路など半導体装置の製造方法を用いることで形成可能である。また、主表面の結晶方位が（１００）面の単結晶シリコン基板を、水酸化カリウムなどのアルカリ溶液でエッチング加工し、シリコン基板に所定の深さの凹部を形成することで、支持構造体１０７を備える電極基板を形成するようにしても良い。よく知られているように、単結晶シリコンは、（１１１）面が、（１００）面や（１１０）面に比べて著しくアルカリによるエッチング速度が小さい。この現象を利用することで、角錐台とした支持構造体を形成することが可能である。【００３３】
なお、個別に用意した支持構造体を用いるようにしても良い。例えば、半田バンプやめっきなどにより形成した支持構造体を用いるようにしても良い。また、電極基板１０１において、配線１０２及び配線１０３に接続する複数の素子から構成された集積回路を備えるようにし、この集積回路により、各電極に印加される駆動電圧を制御する制御回路を構成しても良い。また、ミラー部と電極部とを表面マイクロマシーニングにより、ビルドアップして一体的に形成する製造方法であっても良い。【００３４】
次に、上記マイクロミラー素子の動作について説明する。まず、可動梁駆動電極１０５ｂに所定の駆動電圧を印加することで、発生した静電引力により可動梁１８２ｂに対して電極基板１０１の側に引き寄せる力を加えれば、図１Ｃに示すように、可動梁１８２ｂが、枠部１８１に支持されている一端を支点としてたわみ（変形し）、可動梁１８２ｂの他端が電極基板１０１の側に引き寄せられるように変位する。この結果、ミラー１８３は、連結部１０９ａを支点として連結部１０９ｂの側が電極基板１０１の側に引き寄せられ、ミラー１８３は、電極基板１０１に平行な状態ではなくなり、ｙ軸方向に傾いた状態となる。なお、図１Ｂは、各電極に電圧が印加されていない初期状態を示している。【００３５】
図１Ｃに示す状態は、マイクロミラー素子の配列方向（ｘ軸方向）に平行なミラー１８３の中央部を通る第２回動軸を中心に、ミラー１８３が回動していることになる。この回動動作は、可動梁駆動電極１０５ａに所定の駆動電圧を印加することで、前述同様に可動梁１８２ａの他端を電極基板１０１の側に引き寄せることでも行え、この場合は、第２回動軸を中心に、上述した場合とは反対方向にミラー１８３を回動させることになる。例えば、ミラー１８３による反射光の投影先を、図３１に示すように等間隔で配列された複数のポート間で切り替える場合について例示する。この場合、可動梁駆動電極１０５ａに印加する駆動電圧を、図３Ａに示すように変化させることで、図３Ｂの斜視図に示すようにミラー１８３の第２回動軸を中心とした可動動作の回動角度を制御すればよい。【００３６】
ところで、ミラー１８３の第２回動軸を中心とした回転角度は、ミラー１８３の両端に接続された連結部１０９ａ及び連結部１０９ｂの中央部間を結ぶｙ軸方向の長さと、可動梁１８２ａ又は可動梁１８２ｂが電極基板１０１の側に引き寄せられた際の連結部１０９ａ及び連結部１０９ｂの中央部の沈み込み量との関係で決定される。例えば、連結部１０９ａ及び連結部１０９ｂの中央部間の長さが５００μｍで、沈み込み量が１３μｍの場合、ミラー１８３の回転角度θ＝ｔａｎ−１（１３／５００）≒１．５°となる。ここで、沈み込み量は、可動梁駆動電極１０５ａ又は可動梁駆動電極１０５ｂに駆動電圧を印加して発生する静電引力と可動梁１８２ａ又は可動梁１８２ｂのｚ軸方向のばね定数によって定まる反発力とのつりあいによって決定される。少ない静電引力でミラー１８３をより大きく回転させるためには、可動梁駆動電極及び可動梁の面積をより大きくすることが有効であり、幅（ｘ軸方向）が一定の場合は、長さ（ｙ軸方向）をより大きくすることが有効である。例えば、可動梁１８２ａ又は可動梁１８２ｂの長さに対する一対の連結部１０９ａ，１０９ｂの中央部間の長さの比は、２対１程度とすることが好適である。【００３７】
上述した第２回動軸による回動は、第２回動軸がｚ軸方向に移動しながら行われるものとなる。これに対し、可動梁１８２ａ及び可動梁１８２ｂをｚ軸方向に異なる側に変位させることで、第２回動軸を移動させることなく、ミラー１８３を第２回動軸を中心に回動させることができる。例えば、可動梁駆動電極１０５ａ及び可動梁駆動電極１０５ｂに所定のバイアス電圧が印加された状態より、可動梁駆動電極１０５ａ及び可動梁駆動電極１０５ｂ印加する駆動電圧を制御することで、可動梁１８２ａ及び可動梁１８２ｂをｚ軸方向に異なる側に変位させればよい。【００３８】
また、ミラー駆動電極１０６ａ及びミラー駆動電極１０６ｂに印加する電圧を制御することで、図２の斜視図に示すように、一対の連結部１０９ａ，１０９ｂを通る第１回動軸を中心に、ミラー１８３を回動させることができる。例えば、ミラー駆動電極１０６ａに対してミラー駆動電極１０６ｂの方により高い電圧が印加し、ミラー１８３が、第１回動軸を中心に、ミラー駆動電極１０６ｂの側に傾斜するように制御することができる。従来のマイクロミラー素子は、連結部を略固定端として設計された素子であったが、本実施例１におけるマイクロミラー素子では、連結部１０９ａ，１０９ｂを積極的に動かすことで、１対の連結部で２軸の回動を実現している。なお、上述では、第１回動軸に線対称に、一対のミラー駆動電極１０６ａ及びミラー駆動電極１０６ｂを備えるようにしたが、これに限らず、ミラー駆動電極は、いずれか一方のみでも、ミラー１８３を回動させることは可能であり、ミラー駆動電極は、１つであっても良い。【００３９】
なお、ミラー１８３は静電引力により駆動しており、反射部と電極部との間の距離とこれらの間に存在している気体（空気）の誘電率、反射部と電極部との間に印加されている電圧、ミラーや可動梁などの構造体の面積と剛性などがパラメータとなり、変形状態、すなわちミラーの回転角度が決定される。従って、要求される仕様を満たすように上述したパラメータを決定することが、マイクロミラー素子を設計することになり、要求仕様によって各構造体の材料と大きさ、形状などが適宜決定される。特に、連結部１０９ａ，１０９ｂの形状に関しては、図４に示すつづら折り構造が適用可能な場合もある。また、これ以外の形状であっても良い。例えば、つづら折りの長い部分（ｘ軸方向）に、この延在方向とは異なる方向に凹凸が交互に並んだ複数の屈曲部を備える連結部を用いるようにしても良い（文献２：特許第３８３１３４６号公報参照）。【００４０】
次に、連結部１０９ａ，１０９ｂについて説明する。例えば連結部１０９ａは、ｘ軸方向又はｙ軸方向と直交する断面が略矩形の形状を有し、図１Ｄの平面図に示すように、略四角形を回動軸に対称に形成した略Ｈ字状の平面形状を有する。連結部１０９ａは、１５個の部分１９１ａ，部分１９２ａ，部分１９３ａ，部分１９４ａ，部分１９５ａ，部分１９６ａ，部分１９７ａ，部分１９８，部分１９１ｂ，部分１９２ｂ，部分１９３ｂ，部分１９４ｂ，部分１９５ｂ，部分１９６ｂ，及び部分１９７ｂから構成され、部分１９１ａが可動梁１８２ａに接続し、部分１９１ｂがミラー１８３の一端に接続し、可動梁１８２ａにミラー１８３を回動可能に連結している。【００４１】
なお、連結部１０９ａが連結する一方の接続点と他方の接続点とを結ぶ方向を「回動軸方向」又は「ｙ軸方向」、連結部１０９ａの幅方向、すなわち連結部１０９ａを含む平面内においてｙ軸方向と直交する方向を「ｘ軸方向」、連結部１０９ａの厚さ方向すなわちｙ軸方向及びｘ軸方向に直交する方向を「ｚ軸方向」、連結部１０９ａに連結するミラー１８３が回動する方向、すなわちｙ軸回りの方向を「回動方向」又は「Ｒ方向」という。【００４２】
連結部１０９ａの平面形状についてより詳細に説明する。図１Ｄに示すように、連結部１０９ａは、部分１９１ａ〜１９７ａ，１９１ｂ〜１９７ｂ，１９８が連続して接続されることにより平面視略Ｈ字状の形状を構成している。部分１９１ａ〜部分１９１ｂは、各々平面視略矩形の梁の形状を有し、以下に示すように設けられている。なお、以下において、各部分の距離とは、連結部１０９ａを線状にしたとき各部分に対応する線分の長さ、言い換えると、各部分を連結する方向に沿った各部分の中心線の長さのことを意味する。【００４３】
部分１９１ａは、可動梁１８２ａに接続された一端からｙ軸方向の正の方向に距離Ｌ１だけ延在するように形成されている。部分１９２ａは、部分１９１ａの他端に接続された一端からｘ軸方向の正の方向に距離Ｌ２だけ延在するように形成されている。部分１９３ａは、部分１９２ａの他端に接続された一端からｙ軸方向の負の方向に距離Ｌ３（Ｌ１＞Ｌ３）だけ延在するように形成されている。部分１９４ａは、部分１９３ａの他端に接続された一端からｘ軸方向の正の方向に距離Ｌ２だけ延在するように形成されている。部分１９５ａは、部分１９４ａの他端に接続された一端からｙ軸方向の正の方向に距離Ｌ４（Ｌ４＞Ｌ３）だけ延在するように形成されている。【００４４】
部分１９６ａは、部分１９５ａの他端に接続された一端からｘ軸方向の負の方向に距離Ｌ２だけ延在するように形成されている。部分１９７ａは、部分１９６ａの他端に接続された一端からｙ軸方向の負の方向に距離Ｌ５（Ｌ４＞Ｌ５＞Ｌ３、（Ｌ４−Ｌ３）＞Ｌ５）だけ延在するように形成されている。部分１９８は、部分１９７ａの他端に接続された一端からｘ軸方向の負の方向に距離Ｌ６（Ｌ６≒２Ｌ２）だけ延在するように形成されている。部分１９７ｂは、部分１９８の他端に接続された一端からｙ軸方向の負の方向に距離Ｌ５だけ延在するように形成されている。部分１９６ｂは、部分１９７ｂの他端に接続された一端からｘ軸方向の負の方向に距離Ｌ２だけ延在するように形成されている。【００４５】
部分１９５ｂは、部分１９６ｂの他端に接続された一端からｙ軸方向の正の方向に距離Ｌ４だけ延在するように形成されている。部分１９４ｂは、部分１９５ｂの他端に接続された一端からｘ軸方向の正の方向に距離Ｌ２だけ延在するように形成されている。部分１９３ｂは、部分１９４ｂの他端に接続された一端からｙ軸方向の負の方向に距離Ｌ３だけ延在するように形成されている。部分１９２ｂは、部分１９３ｂの他端に接続された一端からｘ軸方向の正の方向に距離Ｌ２だけ延在するように形成されている。部分１９１ｂは、部分１９２ｂの他端に接続された一端からｙ軸方向の正の方向に距離Ｌ１だけ延在するように形成されている。【００４６】
ここで、連結部１０９ａのｙ軸方向に形成された部分１９１ａ，１９３ａ，１９５ａ，１９７ａ，１９７ｂ，１９５ｂ，１９３ｂ，１９１ｂの長さの合計は、無負荷状態における可動梁１８２ａとミラー１８３との間隔（連結部１０９ａの全長）よりも長く、かつ、ｘ軸方向に形成された部分１９２ａ，１９４ａ，１９６ａ，１９８，１９６ｂ，１９４ｂ，１９２ｂの長さの合計よりも長い。上記長さの合計とは、各部分をその長手方向、言い換えるとｙ軸方向又はｘ軸方向に沿って一列に連結した長さを表す。なお、部分１９２ａと部分１９４ａ及び部分１９４ｂと部分１９２ｂは、各々同じ長さに形成されているが、異なる長さに形成するようにしてもよい。同様に、部分１９１ａと部分１９１ｂも異なる長さに形成するようにしてもよい。【００４７】
また、部分１９１ａ〜部分１９１ｂの各々の長さは、平行に形成された部分と離間しているのであれば、例えば全ての部分の長さが異なるようにし、また、部分１９１ａと部分１９１ｂの軸線が一致しないようにするなど、適宜自由に設定することができる。従って、少なくとも、部分１９１ａと部分１９７ｂ、部分１９２ａと部分１９８、部分１９７ａと部分１９１ｂ、及び、部分１９８と部分１９２ｂは、各々互いに離間するように形成される。【００４８】
このような形状を有する連結部１０９ａは、ばね定数などの特性を決定するパラメータとして、連結部１０９ａの全長及び幅、また、ｙ軸方向と平行に形成された部分の長さの合計、ｘ軸方向と平行に形成された部分の長さの合計、連結部１０９ａの厚さなどがある。また、上記パラメータとして、ｙ軸に平行な部分間の間隔、及び全長に対するｙ軸方向に平行な部分（部分１９５ａ又は部分１９５ｂ）の長さの比もある。【００４９】
上述した平面視略Ｈ字状の形状とした連結部１０９ａ，１０９ｂによれば、Ｒ方向のばね定数を小さく設定する場合、つづら折り形状を有する連結部よりも各軸方向のばね定数を大きくすることができる。これは、連結部のＲ方向のばね定数は、回動軸方向、すなわちｙ軸方向に形成された部分の長さに大きく依存するからである。このｙ軸方向に形成された部分とは、例えば図１Ｄにおける部分１９１ａ，１９３ａ，１９５ａ，１９７ａ，１９７ｂ，１９５ｂ，１９３ｂ，１９１ｂに相当する。【００５０】
ＭＥＭＳのような微小な構造体において、Ｒ方向のばね定数の大小は、連結部のたわみよりも連結部のねじれに大きく起因する。このため、従来のつづら折り形状の連結部のように、連結部をたわませて回動させることを想定して形成された連結部では、折り返し部等の長さを長くして各軸方向のばね定数が大きいままＲ方向のばね定数を小さくしようとしても、これを実現することができなかった。また、従来のつづら折り形状の連結部では、ｙ軸方向の長さに限界がある、すなわち、連結部全体の長さよりも長くすることができないため、Ｒ方向のばね定数を広い範囲で適宜自由に設定することが困難であった。【００５１】
これに対して、連結部１０９ａ，１０９ｂは、ｙ軸方向を複数回往復する略Ｈ字状の形状とすることにより、ｙ軸方向の部分の長さを長くして、連結部１０９ａ，１０９ｂがｙ軸回りにねじれやすくする、すなわち、Ｒ方向のばね定数が小さくなるようにしている。これにより、ｘ軸，ｙ軸，及びｚ軸方向のばね定数を、つづら折りの連結部よりも低下させることなく、Ｒ方向のばね定数を広い範囲で適宜自由に設定することができる。特に、軸線が連結部１０９ａ，１０９ｂのｙ軸方向と平行に形成された部分の長さの合計を、軸線がｘ軸方向と平行に形成された部分の長さの合計よりも長く形成すれば、各軸のばね定数を大きくすることができ、Ｒ方向のばね定数をより広い範囲で適宜自由に設定することができる。【００５２】
また、平面視略Ｈ字状の形状とした連結部１０９ａ，１０９ｂでは、限られたｘ軸方向の間隔内に、ｙ軸方向に平行な部分をより多く配設することが可能であり、より多くの軸線でねじれを生じさせることができるので、Ｒ方向のばね定数をより小さくすること可能である。なお、上述したように、平面視略Ｈ字状の形状とした連結部を用いることで、Ｒ方向のばね定数が容易に制御可能となるが、図４に示すように、つづら折りの形状を有するトーションばねより連結部４０９を構成するようにしても良いことはいうまでもない。【００５３】
なお、上述では、複数のマイクロミラー素子を等間隔で配列しているが、これに限るものではない。例えば、経路を切り替える対象の各光信号が、周波数間隔が一定となるように分波されている場合、各マイクロミラー素子（ミラー１８３）の間隔は、一定ではなく、光信号の周波数に関係した式で算出される間隔となる。これに対し、経路を切り替える対象の各光信号が、波長間隔が一定となるように分波されている場合は、一般的に各マイクロミラー素子（ミラー１８３）の間隔を一定としている。【００５４】
また、ミラー１８３の幅（ｘ軸方向），長さ（ｙ軸方向）及びミラー１８３のｘ軸方向の配列間隔は、経路を切り替える対象の各光信号の波長間隔、光信号の通過帯域あるいは透過帯域、光信号のビームの仕様・設計によって決定すればよい。例えば、光信号の周波数間隔を１００ＧＨｚとし、通過帯域（０．５ｄＢ帯域幅）６０ＧＨｚを実現するためには、ミラー１８３の上でのビーム半径が２０μｍの場合、ミラー１８３のｘ軸方向の配列間隔を１００μｍ、幅を８５μｍとすればよい。【００５５】
また、上述ではミラー１８３の形状を平面視矩形としたが、これに限るものではない。例えば、図５の平面図に示すように、マイクロミラー素子の配列方向に対向しているミラー１８３の辺（側面）が、隣り合うマイクロミラー素子の側に凸とされた平面形状のミラー５８３を用いるようにしても良い。言い換えると、ミラー５８３は、連結部１０９ａ及び連結部１０９ｂに近づくほど幅が狭くなる平面形状とされている。図５の例では、６角形としている。【００５６】
このようにすることで、分波した各波長の光をミラー間にはみ出させることなく、隣り合うミラー同士の間隔の狭い領域を小さくすることが可能となり、ミラー同士の固着を抑制しやすくなる。分波した各波長の光は、円形又は楕円形のビームになるため、上述したようなミラーの形状とすることにより、ミラーの中央でビームを反射する際に、隣り合うミラー間の間隙によるビームのケラレによる損失を低減することが可能となる。さらに、隣り合うミラー同士が最も近くなる箇所が略１点になるため、製造上、ミラー同士を分離した構造が形成しやすくなる。【００５７】
また、図６の平面図に示すように、平面形状が、一対の連結部１０９ａ，１０９ｂを通る第１回動軸上に長軸が配置される楕円とされたミラー６８３を用いるようにしても良い。このように楕円とすることによっても、前述同様に、ミラー同士の固着を抑制しやすくなる。また、楕円とすることで角がない状態としているので、ミラー回動のときに電極部の側に接触することが抑制できるようになり、回動範囲をより大きくとれるようになる。【００５８】
ところで、実使用においては、上述した第１回動軸及び第２回動軸による回動において、いずれかの駆動電極に対して過大な電圧が印加され、可動梁や連結部の復元力よりも大きな静電引力（駆動力）が発生すると、連結部の側の可動梁の先端部やミラーの先端部が、駆動電極に接触（衝突）するプルイン（Pull-in）現象がおきてしまい、問題となる。例えば、このようなプルイン現象（接触）で、ミラーの先端部が電極に融着して固定され、また、可動梁と電極とが固着し、光信号の切り替え動作が不可能になる場合がある。【００５９】
上述した問題を回避するためには、例えば、図７Ａ，図７Ｂに示すように、可動梁１８２ａ及び可動梁１８２ｂの連結部１０９ａ及び連結部１０９ｂの側に連結部を挟むように延在する可動梁延在部７０１を設け、同様に、ミラー１８２の連結部１０９ａ及び連結部１０９ｂの側に連結部を挟むように延在するミラー延在部７０２を設け、加えて、電極基板１０１（層間絶縁層１０４）の上に支承部７０３を設ければよい。支承部７０３は、可動梁駆動電極１０５ａ，可動梁駆動電極１０５ｂ，ミラー駆動電極１０６ａ，及びミラー駆動電極１０６ｂより高く形成する。【００６０】
このようにすることで、例えば、可動梁１８２ａに対して大きな静電引力が加わり電極基板１０１の側に引き寄せられても、可動梁延在部７０１が支承部７０３に接触し、可動梁１８２ａが可動梁駆動電極１０５ａに接触することがない。この結果、上述した融着や固着による問題が回避されるようになる。なお、使用部７０３の電位は、ミラー１８２および可動梁１８２ａ，１８２ｂと同電位とすることが望ましく、例えば接地電位とすることが望ましい。また、延在部は、可動梁及びミラーのいずれか一方に備わる構造であっても良い。【００６１】
次に、ミラー駆動電極１０６ａ及びミラー駆動電極１０６ｂによるミラー１８３の駆動におけるクロストークについて説明する。前述したように、マイクロミラー素子は、狭い間隔で配列される。このため、図８Ａの断面図に示すように、マイクロミラー素子のミラー駆動電極１０６ｂによる静電引力が、当該マイクロミラー素子のミラー１８３に対してだけでなく、この隣のマイクロミラー素子のミラー１８３にも影響する。このように、隣り合うミラー１８３の間で電気的干渉（クロストーク）が発生する場合がある。【００６２】
上述の問題に対し、図８Ｂの断面図に示すように、隣り合うマイクロミラー素子のミラー駆動電極１０６ｂとミラー駆動電極１０６ａとの間に、ミラー１８３と同電位（等電位）とされた素子間電極８０１を設ければよい。素子間電極８０１により、ミラー駆動電極１０６ａ及びミラー駆動電極１０６ｂによる隣のマイクロミラー素子のミラー１８３へのクロストークの影響を低減させることができる。【００６３】
次に、上述したクロストークの影響を低減するための素子間電極の形成例について説明する。例えば、図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃに示すように、１つのマイクロミラー素子において対となるミラー駆動電極１０６ａ及びミラー駆動電極１０６ｂの周囲を取り囲むように、素子間電極９０４が形成されているようにすればよい。また、このように素子間電極９０４を形成する場合、素子間電極９０４に接続して支承部９０３を設け、支承部９０３を金属などの導電性材料より構成すればよい。このようにすることで、支承部９０３における電荷の蓄積が発生しない。なお、図９Ａは、３つのマイクロミラー素子が配列している部分を示す平面図、図９Ｂは、部分断面図、図９Ｃは、ほぼ１つのマイクロミラー素子に対応した領域における各電極が形成されている状態を示す平面図である。【００６４】
また、図１０Ａ，図１０Ｂ，図１０Ｃに示すように、平面視、平行とされた対辺のうちマイクロミラー素子の外側の辺が短くされた台形に、ミラー駆動電極１００６ａ及びミラー駆動電極１００６ｂが形成され、この電極形状に沿うように、素子間電極１００４が形成されているようにしても良い。図１０Ａ，図１０Ｂ，図１０Ｃに示す例では、ミラー駆動電極１００６ａ及びミラー駆動電極１００６ｂは、平面視等脚台形とされている。なお、ミラー駆動電極１００６ａ及びミラー駆動電極１００６ｂは、台形に限るものではなく、１組のマイクロミラー素子の形成領域内において、外側（隣のマイクロミラー素子の側）に行くほど第１回動軸方向の長さが小さくなるように形成され、素子間電極１００４がより内側にまで入り込めるようにされていればよい。【００６５】
このように、マイクロミラー素子形成領域の外側（隣のマイクロミラー素子の側）の角が面取りされたミラー駆動電極１００６ａ及びミラー駆動電極１００６ｂによれば、素子間電極１００４をよりミラー１８３の側に進入さて形成することができ、ミラー１８３の側に入り込んだ支承部１００３が形成可能となる。この結果、ミラー１８３に延在部を設けることなく、電極基板１０１側に引き寄せられたミラー１８３の端部を、支承部１００３に接触させることができるので、ミラー１８３に延在部を設けることなく、前述した固着の問題を解消することができる。なお、図１０Ａは、３つのマイクロミラー素子が配列している部分を示す平面図、図１０Ｂは、部分断面図、図１０Ｃは、ほぼ１つのマイクロミラー素子に対応した領域における各電極が形成されている状態を示す平面図である。【００６６】
次に、他の形態の可動梁について説明する。例えば、図１１Ａの平面図及び図１１Ｂの断面図に示すように、可動梁１８２ａに、開口部１１０１を設けるようにしても良い。このように開口部１１０１を設けることで、開口部１１０１を設けた領域の可動梁１８２ａのばね定数を小さくすることができる。このようにばね定数を小さくすることで、開口部を設けていない場合に比較して、同様の可動梁１８２ａの変形量（変位量）をより少ない駆動電圧により実現できるようになる。なお、これは、図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｃに示す可動梁１８２ｂについても同様である。【００６７】
また、図１２Ａ，図１２Ｂに示すように、ミラー基板１０８との固定端側の幅を細くした可動梁１２００ａを用いるようにしても良い。可動梁１２００ａは、固定端側の幅が狭くされた梁部１２０１ａと、細い梁部１２０１ａと連結部１０９ａとの間の梁部１２０２ａとから構成されている。図１２Ａでは、梁部１２０２ａの領域に対応するように、可動梁駆動電極１２０５ａを備える。固定端側の幅を細くしたので、ばね定数が小さくなり、細くしていない場合に比較して、同様の可動梁１２０５ａの変形量（変位量）をより少ない駆動電圧により実現できるようになる。このため、より面積の小さな可動梁駆動電極１２０５ａにより、同様の変形量が得られるようになる。また、図１２Ｂに示すように、可動梁１２００ａの全域に対応する可動梁駆動電極１２１５ａを設けるようにしても良い。この場合、より低い駆動電圧で、同様の変形量が得られるようになる。なお、上述のことは、ミラーを挟んで対向している一方の可動梁についても同様である。【００６８】
［実施例２］
次に、本発明の実施例２について、図１３Ａ−図１３Ｃおよび図１４を用いて説明する。図１３Ａは、実施例２におけるマイクロミラー素子の構成例を示す平面図、図１３Ｂおよび図１３Ｃは、実施例２におけるマイクロミラー素子の構成例を示す断面図である。図１３Ａでは、複数のマイクロミラー素子を紙面上下方向（ｘ方向）に配列してマイクロミラーアレイとした状態を示している。【００６９】
本実施例２におけるマイクロミラー素子は、まず、各々の可動梁駆動電極１０５ａおよび可動梁駆動電極１０５ｂに、壁電極１１５ａおよび壁電極１１５ｂを備えるようにしたところに特徴がある。少なくとも可動梁１８４ａが変位する領域を挟むように、２つの壁電極１１５ａが配置されている。同様に、少なくとも可動梁１８４ｂが変位する領域を挟むように、２つの壁電極１１５ｂが配置されている。また、壁電極１１５ａは、可動梁駆動電極１０５ａに電気的に接続し、壁電極１１５ｂは、可動梁駆動電極１０５ｂに電気的に接続している。なお、壁電極１１５ａ，壁電極１１５ｂは、可動梁駆動電極１０５ａ，可動梁駆動電極１０５ｂに直接接触している必要はなく、例えば、層間絶縁層１０４の下の配線層で電気的に接続されているようにしてもよい。【００７０】
ここで、各々の可動梁駆動電極１０５ａに対向する可動梁１８４ａは、壁電極１１５ａで挟まれている領域において可動梁駆動電極１０５ａの側に変位可能となる範囲の幅とされている。同様に、各々の可動梁駆動電極１０５ｂに対向する可動梁１８４ｂが、壁電極１１５ｂで挟まれている領域において可動梁駆動電極１０５ｂの側に変位可能となる範囲の幅とされている。従って、可動梁１８４ａおよび可動梁１８４ｂは、例えば、ミラー１８３より幅が狭く形成されている。【００７１】
なお、他の構成は、前述した実施例１と同様である。【００７２】
本実施例２においては、例えば、２つ壁電極１１５ａが、可動梁１８４ａ，ミラー１８３，及び可動梁１８４ｂが配列されている方向（ｙ軸方向）における可動梁駆動電極１０５ａの２つの側部に接続している。また、壁電極１１５ａは、ｙ軸方向に延在している。従って、マイクロミラー素子の配列方向の断面では、可動梁駆動電極１０５ａと２つの壁電極１１５ａとで、可動梁１８４ａの側が開放したコの字状の形状を構成している。可動梁駆動電極１０５ａに所定の駆動電圧を印加することで引き寄せられる可動梁１８４ａは、２つの壁電極１１５ａの間に入り込むことになる。これらのことは、可動梁駆動電極１０５ｂの領域においても同様である。【００７３】
また、本実施例２においても、以下に説明するように、前述した実施例と同様に動作する。まず、可動梁駆動電極１０５ｂに所定の駆動電圧を印加することで、発生した静電引力により可動梁１８４ｂに対して電極基板１０１の側に引き寄せる力を加えれば、図１３Ｃに示すように、可動梁１８４ｂが、枠部１８１に支持されている一端を支点として変形し、可動梁１８４ｂの他端が電極基板１０１の側に引き寄せられるように変位する。この結果、ミラー１８３は、連結部１０９ａを支点として連結部１０９ｂの側が電極基板１０１の側に引き寄せられ、ミラー１８３は、電極基板１０１に平行ではなくなり、ｙ軸方向に傾く。なお、図１３Ｂは、各電極に電圧が印加されていない初期状態を示している。【００７４】
図１３Ｃに示す状態は、マイクロミラー素子の配列方向（ｘ軸方向）に平行なミラー１８３の中央部を通る第２回動軸を中心に、ミラー１８３が回動していることになる。この第２回動軸による回動は、第２回動軸がｚ軸方向に移動しながら行われるものとなる。これに対し、可動梁１８４ａ及び可動梁１８４ｂをｚ軸方向に異なる側に変位させることで、第２回動軸を移動させることなく、ミラー１８３を第２回動軸を中心に回動させることができる。例えば、可動梁駆動電極１０５ａ及び可動梁駆動電極１０５ｂに所定のバイアス電圧が印加された状態より、可動梁駆動電極１０５ａ及び可動梁駆動電極１０５ｂ印加する駆動電圧を制御することで、可動梁１８４ａ及び可動梁１８４ｂをｚ軸方向に異なる側に変位させればよい。【００７５】
また、ミラー駆動電極１０６ａ及びミラー駆動電極１０６ｂに印加する電圧を制御することで、図１４の斜視図に示すように、一対の連結部１０９ａ，１０９ｂを通る第１回動軸を中心に、ミラー１８３を回動させることができる。例えば、ミラー駆動電極１０６ａに対してミラー駆動電極１０６ｂの方により高い電圧が印加し、ミラー１８３が、第１回動軸を中心に、ミラー駆動電極１０６ｂの側に傾斜するように制御することができる。【００７６】
上述したように、本実施例２においても、前述した実施例１と同様に、ミラー１８３の２軸の回動動作が行える。加えて、本実施例２では、壁電極１１５ａおよび壁電極１１５ｂを備えるようにしたので、以下に説明するように、隣接配置されているマイクロミラー素子との間のクロストークを抑制することができるようになる。【００７７】
以下、壁電極１１５ａおよび壁電極１１５ｂについて、より詳細に説明する。マイクロミラー素子は、隣接するマイクロミラー素子との間隔を狭くして配置されるため、可動梁駆動電極１０５ａを単純な平行平板電極とした場合、静電引力が当該マイクロミラー素子の可動梁１８２に対してだけでなく、この隣のマイクロミラー素子の可動梁１８２にも影響を与え、その位置が変位してしまうことがある。この結果、隣り合うミラー１８３の間で電気的干渉（クロストーク）が発生する場合がある。【００７８】
例えば、図１５Ａに示すように、図中左端の可動梁１８２ａに対向する可動梁駆動電極１０５ａには駆動電圧を供給していない場合であっても、中央の可動梁１８２ａに対向する可動梁駆動電極１０５ａに駆動電圧を供給すると、この中央の可動梁駆動電極１０５ａが左端の可動梁１８２ａに電気的に作用し、左端の可動梁１８２ａが可動梁駆動電極１０５方向に引き付けられることがある。【００７９】
これに対し、可動梁駆動電極１０５ａに接続する壁電極１１５ａを設けると、図１５Ｂに示すように、マイクロミラー素子毎に可動梁を駆動するための電界を分離することができる。壁電極１１５ａにより、可動梁駆動電極１０５ａから、これに隣接する可動梁１８４ａへ向かう電気力線はほとんど遮蔽され、クロストークの影響を抑制することができる。このようなクロストークの抑制は、壁電極１１５ａ，壁電極１１５ｂの高さが、初期状態での可動梁１８４ａ，可動梁１８４ｂの高さ方向の位置とほぼ同じ程度である場合が最も効果的である。【００８０】
次に、クロストーク抑制の効果について説明する。以下では、３つのマイクロミラー素子が配列されたマイクロミラーアレイにおいて、中央のマイクロミラー素子の可動梁駆動電極のみに駆動電圧を供給した場合の中央のマイクロミラー素子のミラーの回転状態（単独駆動）と、３つのマイクロミラー素子の可動梁駆動電極に駆動電圧を供給した場合の中央のマイクロミラー素子のミラーの回転状態（同時駆動）とを比較する。いずれにおいても可動梁駆動電極には同一の駆動電圧を供給する。また、壁電極を用いない場合を条件１とし、壁電極を備える場合を条件２とし、上述したようにミラーの回転状態を調べる（比較する）。【００８１】
この調査の結果、図１６Ａに示すように、条件１の場合は、駆動電圧を高くすると、単独駆動（実線）に比較して同時駆動（点線）の方が大きな回転角度となる。これは、各可動梁が、自身の可動梁駆動電極のみならず、隣接するマイクロミラー素子の可動梁駆動電極にも引き寄せられることにより、可動梁の変位が大きくなり、結果としてミラーの回転角が大きくなることに起因する。【００８２】
これに対し、条件２の場合は、単独駆動（実線）と同時駆動（点線）とで、駆動電圧を高くしても、ミラーの回転状態にほとんど差は発生しない。このように、壁電極を用いることで、隣接するマイクロミラー素子の可動梁駆動電極からの電気的干渉が無視できる程度に低減されるようになる。この結果、隣り合うマイクロミラー素子の間隔を狭くして配置することができ、かつ、クロストークを抑制することができるようになる。【００８３】
また、壁電極を備えることで、次に示すように、駆動電圧に対して、より線形的にミラーの回転角を制御することができるようになる。図１６Ｂの点線で示すように、壁電極を用いない場合は、ある駆動電圧を超えると、ミラーの回転角（変化率）が急激に増大している。これは、可動梁と可動梁駆動電極と間の静電引力が急激に増大し、可動梁の復元力との均衡がくずれ、可動梁が可動梁電極に衝突してしまうプルイン現象である。【００８４】
これに対し、壁電極を用いる場合、点線に示す急激な変化が起きる電圧が可動梁電極に供給されても、図１６Ｂの実線に示すように、急激な変化が起きておらず、プルイン現象は発生しない。また、駆動電圧に対するミラーの回転角度変化率の線形性も向上している。【００８５】
この効果について検討する。まず、図１５Ｂに示すように、可動梁駆動電極１０５ａからの静電引力を受けた可動梁１８４ａは、２つの壁電極１１５ａに囲われた領域（溝）の内部にもぐりこむこのように変位する。この状態で、可動梁１８２ａは、壁電極１１５ａの上部から、図面上方に引き上げられるような静電引力も受ける。このような、プルイン現象が発生する方向とは逆方向の力が作用することにより、プルイン現象が抑制され、変化率の線形性が向上して回転角（可動梁１８２ａの位置）の制御性が向上するものと考えられる。【００８６】
次に、壁電極１１５ａおよび壁電極１１５ｂの形成について簡単に説明する。まず、配線層および配線層を覆うように形成された層間絶縁層１０４が表面に形成された電極基板１０１（単結晶シリコン基板）の所望の位置に、平板構造の可動梁駆動電極１０５ａおよび可動梁駆動電極１０５ｂを形成する。これら電極は、例えばチタンを下地層として、金を蒸着あるいはスパッタすることにより形成することができる。あるいは、蒸着ないしはスパッタによる金の薄膜をシード層とし、公知のフォトリソグラフィ技術により樹脂膜（レジスト）で形成したパターンを鋳型として金めっきをすることで、各電極を形成してもよい。【００８７】
次いで、平板構造の可動梁駆動電極１０５ａおよび可動梁駆動電極１０５ｂの所望の領域が開口するレジストパターンを形成し、このレジストパターンを鋳型として可動梁駆動電極１０５ａおよび可動梁駆動電極１０５ｂの一部に金をめっきする。このように、可動梁駆動電極１０５ａおよび可動梁駆動電極１０５ｂの一部をシード層としてめっき膜を形成することで、壁電極１１５ａおよび壁電極１１５ｂが形成できる。【００８８】
ところで、壁電極は、例えば図１７Ａに示すように、下壁電極１７０１ａと上壁電極１７０２ａとの多段にしてもよい。このような構造とすることで、より高い壁電極がより容易に形成できるようになる。【００８９】
また、図１７Ｂ，図１７Ｃのように、高さ方向に異なる厚さの壁電極１７０３ａおよび壁電極１７０４ａを用いるようにしてもよい。図１８の模式的な断面図に示すように、可動梁駆動電極１０５ａより離れて上部に行くほど、内側に入り込むように厚くされた壁電極１７０３ａを用いることで、壁電極１７０３ａの上端部より可動梁１８４の上面に対してより強い静電引力を作用させることができるようになる。この結果、可動梁１８４ａが下方に変位した際に、より強い引き戻しが得られるようになり、「可動梁の制御性の向上」あるいは「プルイン現象の抑制」という効果をより高めることができるようになる。【００９０】
また、可動梁駆動電極および壁電極は、可動梁の全域に対応して配置する必要はなく、可動梁の可動端により近い領域に配置されるようにしてもよい。可動梁は片持ち梁構造であり、可動端に印加される静電引力が、可動端の変位に最も大きく作用するため、可動梁駆動電極および壁電極は、可動端に近い領域に部分的に配置されるようにしてもよい。【００９１】
この場合、図１９Ａの平面図に示すように、幅のより細い支持側部分１９０１ａと幅のより広い可動端側部分１９０２ａとから可動梁１９００ａを構成し、可動端側部分１９０２ａに対向して可動梁駆動電極１０５ａおよび壁電極１１５ａが形成されているようにしてもよい。また、図１９Ｂの平面図に示すように、幅のより広い支持側部分１９１１ａと幅のより細い可動端側部分１９１２ａとから可動梁１９１０ａを構成し、可動端側部分１９１２ａに対向して可動梁駆動電極１０５ａおよび壁電極１１５ａが形成されているようにしてもよい。このように、可動梁の幅を支持側部分と可動端側の部分とで変化させることにより、可動梁のばね定数を任意の値に設計することができる。【００９２】
［実施例３］
次に、本発明の実施例３について図２０，図２１，図２２を参照して説明する。なお、すでに説明した実施例と重複する記載については、適宜省略している。図２０は、本実施例３に係るマイクロミラー素子およびこれらを配列したマイクロミラーアレイの構成を示す斜視図である。図２０では、２つの可動梁とミラーとが配列された方向（ｙ軸方向）に垂直な方向（ｘ軸方向）に、複数のマイクロミラー素子が配列された状態を示している。また、図２１は、２つの可動梁とミラーとが配列された方向の断面を示す断面図である。また、図２２は、マイクロミラー素子が配列された方向の断面を示す断面図である。【００９３】
本実施例３では、前述した実施例２に加え、隣接するマイクロミラー素子の間の可動梁１８４ａおよび可動梁１８４ｂの上側に、可動梁１８４ａおよび可動梁１８４ｂとは離間した上部素子間電極１１２ａおよび上部素子間電極１１２ｂを備えるようにしたものである。また、上部素子間電極１１２ａおよび上部素子間電極１１２ｂは、隣り合う壁電極１１５ａおよび壁電極１１５ｂの上に共通に配置され、また、壁電極１１５ａおよび壁電極１１５ｂとも離間している。上部素子間電極１１２ａおよび上部素子間電極１１２ｂは、例えば、可動梁１８４ａおよび可動梁１８４ｂと同じ電位（接地電位）とされている。なお、上部素子間電極１１２ａおよび上部素子間電極１１２ｂは、後述するように、壁電極１１５ａおよび壁電極１１５ｂからの漏れ電界を遮蔽するために用いられるものであり、可動梁１８４ａおよび可動梁１８４ｂと同じ電位にされている必要はない。【００９４】
このように上部素子間電極１１２ａおよび上部素子間電極１１２ｂを備えた本実施の形態３では、後述するように、素子間をより分離できるようにしたものである。詳述すると、前述したように、壁電極１１５ａおよび壁電極１１５ｂを設けることで、マイクロミラー素子毎に可動梁１８４ａおよび可動梁１８４ｂを駆動するための電界を分離している。しかし、分離するために設けた壁電極１１５ａ，壁電極１１５ｂの上部からも、わずかではあるが電界が漏れ出し、隣接する可動梁１８４ａ，可動梁１８４ｂあるいは隣接する可動梁駆動電極１０５ａ，可動梁駆動電極１０５ｂに作用する可能性がある。【００９５】
これら、壁電極１１５ａ，壁電極１１５ｂの上部からの漏れ電界を遮蔽するために、上部素子間電極１１２ａ，上部素子間電極１１２ｂを備える。図２３に示すように、可動梁１８４ａと同電位とされた上部素子間電極１１２ａを設けることで、壁電極１１５ａの上部から漏れ出す電気力線は完全に遮蔽され、隣り合う素子間のクロストークの影響をさらに抑制することができる。このようなクロストークの抑制は、壁電極１１５ａ，１１５ｂの上端と、上部素子間電極１１２ａ，上部素子間電極１１２ｂとが、より接近して配置されるとより効果的である。【００９６】
ここで、上部素子間電極１１２ａ，上部素子間電極１１２ｂの作製について簡単に説明する。上部素子間電極１１２ａ，上部素子間電極１１２ｂは、例えば、ＳＯＩ基板のＳＯＩ層より可動梁１８４ａおよび可動梁１８４ｂを形成し、ＳＯＩ基板のシリコンからなる基体部より上部素子間電極１１２ａ，上部素子間電極１１２ｂを形成すればよい。例えば、埋め込み絶縁層を介して配置されている基体部およびＳＯＩ層に、各々上部素子間電極および可動梁（ミラー）を形成し、埋め込み絶縁層を除去すればよい。また、素子以外の領域において、ＳＯＩ層と基板部とを電気的に接続すれば、上部素子間電極と可動梁とを同じ電位にすることができる。【００９７】
上述した上部素子間電極は、可動梁と同一のミラー基板に作成されるようにしてもよい。ミラー基板は、ミラーおよび可動梁を形成するために、各マイクロミラー素子が配置される領域が開口するように形成されるが、この開口領域に隣接する領域を上部素子間電極としてもよい。このような形成方法とすることにより、上部素子間電極をミラーおよび可動梁と同時に形成することができる。この場合、上部素子間電極が、ミラー基板として一体に形成されていることになる。【００９８】
また、例えば図２４および図２５に示すように、複数のマイクロミラー素子に対し、一体とされた上部素子間電極１１３ａおよび上部素子間電極１１４ａを備えるようにしてもよい。これらの場合、可動梁１８４ａ（可動梁１８４ｂ）の上部にも上部素子間電極が配置されることになる。ここで、上部素子間電極は、可動梁とは離間し、壁電極の上部とは接近して配置した方がよい。このため、図２５に示す上部素子間電極１１４ａでは、可動梁１８４ａに対向する箇所に溝部１４１ａを設けて可動梁１８４ａからより離間させ、壁電極１１５ａに対向する箇所には、稜線部１４３ａを設けて壁電極１１５ａにより接近させるようにしている。【００９９】
このような一体構造の上部素子間電極を設ける場合、例えば、ミラー基板１０８とは別に、上部素子間電極が形成された別基板を形成し、この別基板をミラー基板に貼り合わせるように形成すればよい。また、上部素子間電極とミラーや可動梁とが同電位となるように、接地電位が接続するようにしてもよい。上述したように、上部素子間電極（第１上部素子間電極および第２上部素子間電極）が一体に形成されているようにすることで、例えば、可動梁や壁電極との位置合わせが容易になるなど、より製造しやすいものとなる。【０１００】
ところで、隣り合うマイクロミラー素子間のクロストークの低減には、図２６に示すように、隣り合うマイクロミラー素子のミラー駆動電極１０６ｂとミラー駆動電極１０６ａとの間に、ミラー１８３と同電位（等電位）とされた素子間電極壁２６０１を設けることも有効である。素子間電極壁２６０１は、図８Ｂを用いて説明した素子間電極８０１を、ミラー駆動電極１０６ａ及びミラー駆動電極１０６ｂよりも高い構造体としたものである。素子間電極８０１の場合に比較し、隣のマイクロミラー素子のミラー駆動電極からの影響を、より低減させることができる。素子間電極壁２６０１は、ミラー駆動電極とミラーとの間隔の１／２程度の高さとすることで、マイクロミラー素子間のミラーの部分におけるクロストークが、最も効果的に低減できるようになる。【０１０１】
次に、上述したクロストークの影響を低減するための素子間電極壁の形成例について説明する。例えば、図２７Ａ，図２７Ｂに示すように、１つのマイクロミラー素子において対となるミラー駆動電極１０６ａ及びミラー駆動電極１０６ｂの周囲を取り囲む配線部２７０１を設け、この配線部２７０１に接続した状態に、隣り合うマイクロミラー素子のミラー駆動電極１０６ａ及びミラー駆動電極１０６ｂとの間に素子間電極壁２７０３が形成されているようにすればよい。【０１０２】
また、このように素子間電極壁２７０３を形成する場合、素子間電極壁２７０３に接続する支承部２７０２を設け、支承部２７０２を金属などの導電性材料より構成すればよい。このようにすることで、支承部２７０２における電荷の蓄積が発生しない。なお、図２７Ａは、３つのマイクロミラー素子が配列している部分を示す部分断面図、図２７Ｂは、ほぼ１つのマイクロミラー素子に対応した領域における各電極が形成されている状態を示す平面図である。【０１０３】
また、図２８Ａ，図２８Ｂに示すように、上述同様に隣り合うマイクロミラー素子のミラー駆動電極１００６ａ及びミラー駆動電極１００６ｂとの間に素子間電極壁２８０１が形成され、台形に形成されたミラー駆動電極１００６ａ及びミラー駆動電極１００６ｂの周囲に沿うように、ミラー用支承部２８０２が形成され、また、ミラー用支承部２８０２とは別体に、可動梁用支承部２８０３が形成されているようにしてもよい。ミラー用支承部２８０２は、素子間電極壁２８０１に接続し、また、可動梁用支承部２８０３は、配線２８０４によりミラー用支承部２０８２に接続している。【０１０４】
このように、マイクロミラー素子形成領域の外側（隣のマイクロミラー素子の側）の角が面取りされたミラー駆動電極１００６ａ及びミラー駆動電極１００６ｂによれば、素子間電極壁１００４をよりミラー１８３の側に進入させた状態とすることができ、ミラー１８３の側に入り込んだ形状のミラー用支承部２８０２が形成可能となる。この結果、ミラー１８３に延在部を設けることなく、電極基板１０１側に引き寄せられたミラー１８３の端部を、ミラー用支承部２８０２に接触させることができる。【０１０５】
また、ミラー用支承部２８０２とは個別に可動梁用支承部２８０３を備えているので、可動梁の位置に合わせて可動梁用支承部２８０３が形成可能であり、可動梁１８４ａ，可動梁１８４ｂに延在部を設けることなく、この端部を可動梁用支承部２８０３に接触させることができる。なお、図２８Ａは、マイクロミラー素子の部分断面図、図２８Ｂは、ほぼ１つのマイクロミラー素子に対応した領域における各電極が形成されている状態を示す平面図である。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、通信用の光スイッチング素子、計測機器、ディスプレイ、スキャナ、波長選択スイッチ等に、好適に用いられる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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