(57)【要約】【課題】破壊限界が高い光偏向器を提供する。【解決手段】外周枠部１７上には、ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３が形成され、ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３上には、固定枠部１１が形成されている。固定枠部１１には、アーム１４ｃ，１４ｄが連結している。アーム１４ｃ，１４ｄは梁と連結し、梁はミラーと連結している。外周枠部１７、固定枠部１１、アーム１４ｃ，１４ｄ、梁、ミラーはシリコンによって形成されている。外周枠部１７の内側壁１７ｓが、固定枠部１１の内側壁、アーム１４ｃ，１４ｄの側壁、梁の側壁、ミラーの側壁それぞれの表面粗さよりも粗い表面粗さの凹凸形状を有している。【選択図】図２
2014077872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周枠部と、
前記外周枠部上に形成されたＢＯＸ層シリコン酸化膜と、
前記ＢＯＸ層シリコン酸化膜上に形成された固定枠部と、
一方の端部が前記固定枠部と連結し、他方の端部が前記固定枠部で囲まれた開口内に向かって延在するアームと、
前記アームの前記他方の端部と連結した梁と、
前記梁によって前記開口内で揺動自在に支持されているミラーと、
を備え、
前記外周枠部、前記固定枠部、前記アーム、前記梁、及び前記ミラーはシリコンによって形成されており、
前記外周枠部の内側壁が、前記固定枠部の内側壁、前記アームの側壁、前記梁の側壁、前記ミラーの側壁それぞれの表面粗さよりも粗い表面粗さの凹凸形状を有している
ことを特徴とする光偏向器。
【請求項２】
前記外周枠部の内側壁が、二乗平均平方根で１０〜４０μｍである表面粗さの不均一な凹凸形状を有していることを特徴とする請求項１記載の光偏向器。
【請求項３】
第１のシリコン酸化膜、シリコン基板、ＢＯＸ層シリコン酸化膜、シリコン層、第２のシリコン酸化膜の順の積層構造を有するＳＯＩウェハを作成する第１のステップと、
前記第２のシリコン酸化膜上に、電極及び圧電膜を有する圧電部を形成する第２のステップと、
前記シリコン層を、前記圧電部側から第１のエッチング法を用いて第１の表面粗さの側壁を形成させながら、前記ＢＯＸ層シリコン酸化膜が露出するまでエッチングして、前記圧電部に対応する位置のアームと、前記アームと連結した梁と、前記梁と連結したミラーそれぞれに相当する第１〜第３のパターン部を形成する第３のステップと、
前記第１のシリコン酸化膜をパターンエッチングし、パターンエッチングした部分の前記シリコン基板を、第２のエッチング法を用いて前記第１の表面粗さより粗い第２の表面粗さの側壁を形成させながら、前記ＢＯＸ層シリコン酸化膜が露出するまでエッチングする第４のステップと、
露出した前記ＢＯＸ層シリコン酸化膜を除去して、前記アームと、前記梁と、前記ミラーをそれぞれ形成する第５のステップと、
を含むことを特徴とする光偏向器の製造方法。
【請求項４】
前記第３のステップは、前記第１のエッチング法としてボッシュプロセスを用いて前記シリコン層をエッチングし、
前記第４のステップは、前記第２のエッチング法として高密度誘導結合型プラズマエッチングを用いて前記シリコン基板をエッチングする
ことを特徴とする請求項３記載の光偏向器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、MEMS（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた光偏向器及び光偏向器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、MEMS技術を用いた光偏向器が種々開発されている。光偏向器は、一例として、画像を表示させるための表示デバイスとして用いられる。光偏向器のミラーにレーザ光を照射し、ミラーを２次元的に偏向させる。これによって、光偏向器は、レーザ光を水平方向及び垂直方向に走査させて、スクリーン上に画像を表示させることができる。この種の光偏向器は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３７４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光偏向器によってレーザ光を水平方向または垂直方向に走査させるには、ミラーを大きな回転角度（偏向角度）で所定の固有共振周波数で往復振動させることが必要となる。画像の水平周波数は垂直周波数と比較して格段に高いので、ミラーを水平方向に高速で振動させなければならない。
【０００５】
光偏向器は、ミラー、ミラーを揺動自在に支持する梁、梁を保持するアーム等の構成要素を有する。ミラーを高速で振動させることによって、光偏向器における特定の箇所に応力が集中して、アームが破壊する場合がある。そこで、アームの破壊限界が高い光偏向器が求められる。
【０００６】
本発明はこのような要望に対応するため、破壊限界が高い光偏向器、破壊限界の高い光偏向器を製造することができる光偏向器の製造方法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】
【０００７】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、外周枠部（１７）と、前記外周枠部上に形成されたＢＯＸ層シリコン酸化膜（４３）と、前記ＢＯＸ層シリコン酸化膜上に形成された固定枠部（１１）と、一方の端部が前記固定枠部と連結し、他方の端部が前記固定枠部で囲まれた開口内に向かって延在するアーム（１４ａ〜１４ｄ）と、前記アームの前記他方の端部と連結した梁（１３ａ〜１３ｄ）と、前記梁によって前記開口内で揺動自在に支持されているミラー（１２）とを備え、前記外周枠部、前記固定枠部、前記アーム、前記梁、及び前記ミラーはシリコンによって形成されており、前記外周枠部の内側壁が、前記固定枠部の内側壁、前記アームの側壁、前記梁の側壁、前記ミラーの側壁それぞれの表面粗さよりも粗い表面粗さの凹凸形状を有していることを特徴とする光偏向器（１０）を提供する。
【０００８】
また、本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、第１のシリコン酸化膜（４１）、シリコン基板（４２）、ＢＯＸ層シリコン酸化膜（４３）、シリコン層（４４）、第２のシリコン酸化膜（４５）の順の積層構造を有するＳＯＩウェハ（４０）を作成する第１のステップと、前記第２のシリコン酸化膜上に、電極（５１，５３）及び圧電膜（５２）を有する圧電部を形成する第２のステップと、前記シリコン層を、前記圧電部側から第１のエッチング法を用いて第１の表面粗さの側壁を形成させながら、前記ＢＯＸ層シリコン酸化膜が露出するまでエッチングして、前記圧電部に対応する位置のアーム（１４ａ〜１４ｄ）と、前記アームと連結した梁（１３ａ〜１３ｄ）と、前記梁と連結したミラー（１２）それぞれに相当する第１〜第３のパターン部（１４ａ０〜１４ｄ０，１３ａ０〜１３ｄ０，１２０）を形成する第３のステップと、前記第１のシリコン酸化膜をパターンエッチングし、パターンエッチングした部分の前記シリコン基板を、第２のエッチング法を用いて前記第１の表面粗さより粗い第２の表面粗さの側壁を形成させながら、前記ＢＯＸ層シリコン酸化膜が露出するまでエッチングする第４のステップと、露出した前記ＢＯＸ層シリコン酸化膜を除去して、前記アームと、前記梁と、前記ミラーをそれぞれ形成する第５のステップとを含むことを特徴とする光偏向器の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光偏向器によれば、破壊限界を高くすることができる。本発明の光偏向器の製造方法によれば、破壊限界の高い光偏向器を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態の光偏向器を示す上面図である。
【図２】図１の１０Ａ−１０Ａ断面図である。
【図３】一実施形態の光偏向器の駆動回路を示すブロック図である。
【図４】一実施形態の光偏向器の製造方法におけるＳＯＩウェハを作成するステップを示す断面図である。
【図５】一実施形態の光偏向器の製造方法におけるＳＯＩウェハ上に電極及び圧電膜を形成するステップを示す断面図である。
【図６】（ａ）は、一実施形態の光偏向器の製造方法における電極及び圧電膜をパターンエッチングして、圧電部に相当する第１のパターン部を形成するステップを示す断面図であり、（ｂ）は上面図である。
【図７】（ａ）は、一実施形態の光偏向器の製造方法におけるアームと梁とミラーそれぞれに相当する第２〜第４のパターン部を形成するステップを示す断面図であり、（ｂ）は上面図である。
【図８】一実施形態の光偏向器の製造方法におけるＢＯＸ層シリコン酸化膜が露出するまでシリコン基板をエッチングするステップを示す断面図である。
【図９】図８の部分拡大断面図である。
【図１０】一実施形態の光偏向器の製造方法における露出したＢＯＸ層シリコン酸化膜を除去するステップを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施形態の光偏向器及び光偏向器の製造方法について、添付図面を参照して説明する。図１に示す一実施形態の光偏向器１０は、例えばレーザ光をスクリーンの水平方向に偏向させる光偏向器である。
【００１２】
図１において、一実施形態の光偏向器１０は次のように構成される。矩形状の固定枠部１１で囲まれた開口１１ｏ内の中央部には矩形状のミラー１２が形成されている。ミラー１２は梁１３ａ〜１３ｄと連結され、梁１３ａ〜１３ｄによって揺動自在に支持されている。アーム１４ａ〜１４ｄの一方の端部は固定枠部１１と連結され、他方の端部は開口１１ｏ内に突出するように伸びて、梁１３ａ〜１３ｄと連結されている。ミラー１２は、開口１１ｏ内に浮かんでいるような状態となっている。
【００１３】
梁１３ａ〜１３ｄを梁１３と総称し、アーム１４ａ〜１４ｄをアーム１４と総称する場合がある。
【００１４】
アーム１４ａ，１４ｄの上面には、駆動用圧電部１５ａ，１５ｂが形成されている。アーム１４ｂ，１４ｃの上面には、検出用圧電部１６ａ，１６ｂが形成されている。駆動用圧電部１５ａ，１５ｂ及び検出用圧電部１６ａ，１６ｂは、圧電膜と電極とを含む。
【００１５】
駆動用圧電部１５ａ，１５ｂに所定の駆動信号が供給されると、圧電膜の結晶格子は上下方向に引き伸ばされ、同時に水平方向に圧縮される。この際に圧電膜には引っ張り応力が加えられることになり、この応力によって、駆動用圧電部１５ａ，１５ｂは上方または下方に撓む。ここでの上下方向とは紙面に直交する方向であり、水平方向とは紙面と平行方向である。これによって、アーム１４ａ，１４ｄの梁１３ａ，１３ｄ側が上下振動するので、ミラー１２は、梁１３ａと梁１３ｂとの間隙を二分すると共に梁１３ｃと梁１３ｄとの間隙を二分する軸線を回転軸として揺動する。
【００１６】
固定枠部１１，ミラー１２，梁１３ａ〜１３ｄ，アーム１４ａ〜１４ｄは、理想的な弾性材料である単結晶シリコン（以下、単にシリコン）によって形成されている。ミラー１２は、シリコンを鏡面とすることによって形成されている。シリコン上にアルミニウムや銀等の高反射性材料を蒸着してミラー１２としてもよい。
【００１７】
図２は、図１の１０Ａ−１０Ａ断面図である。図２に示すように、固定枠部１１の下面にはＢＯＸ層シリコン酸化膜４３を介して外周枠部１７が形成されている。外周枠部１７はシリコンによって形成されている。外周枠部１７の下面には底面フレーム１８が形成されている。アーム１４ａ〜１４ｄの下面（裏面）側には、所定空間の裏面キャビティ１９が形成されている。アーム１４ａ〜１４ｄの下面と底面フレーム１８の上面とで囲まれた空間が裏面キャビティ１９である。底面フレーム１８はシリコンによって形成してよいし、シリコン以外の材料によって形成してもよい。
【００１８】
本実施形態の光偏向器１０においては、ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３より上方の各部の側壁の表面粗さと、ＢＯＸ層（埋め込み絶縁膜）シリコン酸化膜４３より下方の外周枠部１７の内側壁１７ｓの表面粗さとが異なっている。具体的には、外周枠部１７の内側壁１７ｓは、固定枠部１１の内側壁１１ｓ、ミラー１２の側壁１２ｓ、梁１３ａ〜１３ｄの側壁１３as，１３bs，１３４cs，１３ds、アーム１４ａ〜１４ｄの側壁１４as，１４bs，１４cs，１４dsの表面粗さよりも粗い表面粗さを有する、不均一な凹凸形状を有している。
【００１９】
図２に示すように、本実施形態の光偏向器１０においては、外周枠部１７の内側壁１７ｓは、アーム１４ａ〜１４ｄ側の上端部に向かうに従って裏面キャビティ１９の幅を狭くするように傾斜している。外周枠部１７の内側壁１７ｓの上端部とＢＯＸ層シリコン酸化膜４３との角部は鈍角となっている。なお、図２では、外周枠部１７の内側壁１７ｓを誇張した状態で傾斜させている。
【００２０】
本実施形態の光偏向器１０は、アーム１４が振動したときに角部にかかる応力を、粗く、不均一な凹凸形状を有する、外周枠部１７の内側壁１７ｓによって分散させることができる。よって、破壊限界を高くすることができ、破壊限界振れ角を大きくすることができる。
【００２１】
ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３より下方の外周枠部１７の内側壁１７ｓをＢＯＸ層シリコン酸化膜４３より上方の各部の側壁の表面粗さよりも粗い表面粗さを有する、不均一な凹凸形状とする光偏向器１０の製造方法については後述する。
【００２２】
図３を用いて、光偏向器１０の駆動回路について説明する。図３において、光偏向器１０の駆動回路は、自励発振部２０と、動作測定部３０と、自励発振部２０と動作測定部３０とを切り替える切り替え部７０と、ドットクロック発生部７１とを備える。自励発振部２０は、増幅器２１，バンドパスフィルタ２２，位相調整器２３，ＡＧＣ（Auto Gain Control）回路２４，増幅器２５を有する。動作測定部３０は、位相比較器３１，動作点決定部３２，振れ角検出部３３，発振器３４を有する。
【００２３】
動作測定部３０は、発振器３４が発振する周波数を種々変更させて、光偏向器１０の特性を確認して動作点を決定する。この際、切り替え部７０は、端子７０ａ，７０ｂが接続された状態とされる。位相比較器３１は、駆動用圧電部１５ａ，１５ｂに入力される駆動信号と、検出用圧電部１６ａ，１６ｂによって検出される検出信号との位相を比較する。
【００２４】
振れ角検出部３３は、検出用圧電部１６ａ，１６ｂによって検出された検出信号の振幅の大きさを数値として取り出す。振幅の大きさを振れ角の角度に変換してもよい。この場合、検出信号の振幅の大きさと振れ角との対応関係を予め求めておく。動作点決定部３２は、位相比較器３１による位相比較結果と、振れ角検出部３３による検出信号の振幅の大きさ（振れ角）の検出結果とに基づいて、光偏向器１０の動作点である位相と信号の大きさとを決定する。
【００２５】
増幅器２１は、検出用圧電部１６ａ，１６ｂによって検出された検出信号を増幅する。増幅器２１の出力は、バンドパスフィルタ２２を介して位相調整器２３へと入力される。バンドパスフィルタ２２を設けているのは、共振周波数の上下の周波数で別の共振モードがある場合に、別の共振モードで光偏向器１０が共振するのを防ぐためである。
【００２６】
光偏向器１０が線形で共振している場合、駆動用圧電部１５ａ，１５ｂに入力される駆動信号と検出用圧電部１６ａ，１６ｂによる検出信号との位相差が−９０度の倍数になるように位相調整器２３を設定する。光偏向器１０が非線形で動作する場合には、動作測定部３０で決定された動作点における位相差を保つように位相調整器２３を設定する。位相調整器２３の出力はＡＧＣ回路２４に入力される。ＡＧＣ回路２４は、動作測定部３０で決定された信号の大きさとなるよう、信号の大きさを調整する。
【００２７】
ＡＧＣ回路２４の出力は増幅器２５で増幅されて、切り替え部７０の端子７０ｃに入力される。切り替え部７０は、端子７０ａ，７０ｃが接続された状態とされ、増幅器２５の出力は、駆動信号として駆動用圧電部１５ａ，１５ｂへと入力される。
【００２８】
ドットクロック発生部７１は、映像信号と同期を取るためのドットクロックを発生する。ドットクロック発生部７１はＰＬＬ回路を有し、駆動回路の交流信号をＰＬＬ回路によって画素数の分だけ分周することによってドットクロックを生成することができる。
【００２９】
次に、光偏向器１０の製造方法について説明する。まず、図４に示すように、下から順に、シリコン酸化膜４１，シリコン基板４２，ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３，シリコン層４４，シリコン酸化膜４５の積層構造を有するＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハ４０を作成する。
【００３０】
ＳＯＩウェハ４０の一般的な製造方法は次の通りである。シリコン基板４２の表裏面を熱酸化してシリコン酸化膜４１及びＢＯＸ層シリコン酸化膜４３を形成する。ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３側に活性層シリコンウェハを重ね合わせて、熱と圧力を加えて活性層シリコンウェハを貼り付ける。活性層シリコンウェハを所定の膜厚となるよう研磨して、シリコン層４４とする。シリコン層４４の表面を熱酸化してシリコン酸化膜４５を形成する。
【００３１】
シリコン層４４の厚さは例えば５０μｍ程度であり、ミラー１２，梁１３，アーム１４の厚さとなる。ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３の膜厚は、裏面キャビティ１９をエッチングによって形成する際のストッパとして機能する膜厚に設定する。ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３の膜厚は、１μｍ程度で十分である。ＳＯＩウェハ４０の表面側に設けたシリコン酸化膜４５は、後に形成する電極の配線膜及び圧電膜とシリコン層４４との絶縁を図るために形成している。
【００３２】
次に、図５に示すように、シリコン酸化膜４５上に、下部電極５１，圧電膜５２，上部電極５３を順に形成する。下部電極５１は、詳細には、シリコン酸化膜４５側より順に、配向性助長層と配向膜との２層構造である。配向性助長層は、例えばＴｉを用いた電極材料であり、配向膜は例えばＰｔである。配向膜は、下部電極５１上に形成する圧電膜５２を、シリコン層４４の面に垂直な方向に配向させる働きをする。Ｔｉの配向性助長層の膜厚は０．０２μｍ程度、Ｐｔの配向膜の膜厚は０．１μｍ程度である。
【００３３】
圧電膜５２を構成する圧電材料としては、高い圧電特性を示すジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）系やＬａＮｉＯ３等のペロブスカイト構造を有した複合酸化物を用いることができる。ＰＺＴ系の場合、圧電膜５２の膜厚を３μｍ程度とするのが一般的である。
【００３４】
上部電極５３は、詳細には、圧電膜５２側から順に、密着層と電極層との２層構造である。密着層として例えばＴｉ、電極層としてＰｔ，Ｉｒ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ等を用いることができる。Ｔｉの密着層の膜厚は０．０２μｍ程度、電極層としてＡｕを用いた場合の膜厚は０．３μｍ程度である。
【００３５】
次に、図６の（ａ），（ｂ）に示すように、下部電極５１，圧電膜５２，上部電極５３をパターンエッチングすることによって、駆動用圧電部１５ａ，１５ｂ及び検出用圧電部１６ａ，１６ｂそれぞれに相当するパターン部１５ａ０，１５ｂ０，１６ａ０，１６ｂ０を形成する。図６の（ａ）は、図６の（ｂ）における４０Ａ−４０Ａ断面図である。
【００３６】
図６では、簡略化のため、パターン部１５ａ０，１５ｂ０，１６ａ０，１６ｂ０から外部への配線の引き出しについては図示を省略している。エッチング方法としてはイオンミリング法等を用いることができる。
【００３７】
引き続き、図７の（ａ），（ｂ）に示すように、シリコン層４４の表面側を、ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３が露出するまで貫通エッチングする。ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３が存在していることによって、エッチングが停止する。ここでのエッチングはドライエッチングである。エッチング手法としては、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）の１つであるボッシュプロセスを用いることが好ましい。ボッシュプロセスによって側壁保護とエッチングを交互に繰り返し、水平方向の寸法精度を確保することが望ましい。ここでの水平方向とは、エッチングの深さ方向と直交する方向である。
【００３８】
図７の（ｂ）に示すように、シリコン層４４の表面側を貫通エッチングすることによって、ミラー１２，梁１３ａ〜１３ｄ，アーム１４ａ〜１４ｄそれぞれに相当するパターン部１２０，１３ａ０〜１３ｄ０，１４ａ０〜１４ｄ０を形成することができる。同じく、図７の（ａ）は、図７の（ｂ）における４０Ａ−４０Ａ断面図である。
【００３９】
次に、図８に示すように、シリコン酸化膜４１をパターンエッチングして、シリコン基板４２をエッチングする。図８の状態で、シリコン基板４２は外周枠部１７に相当する状態となる。ここでのエッチングは、ボッシュプロセスではなく、ＲＩＥの１つである高密度誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）エッチングを用いることが好ましい。
【００４０】
外周枠部１７を形成するシリコン基板４２のエッチングにＩＣＰエッチングを用い、ミラー１２，梁１３，アーム１４を形成するシリコン層４４のエッチングにボッシュプロセスを用いることによって、図９に誇張して示しているように、ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３より下方の外周枠部１７の内側壁１７ｓを、ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３より上方の各部の側壁の表面粗さよりも粗い表面粗さを有する、不均一な凹凸形状とすることができる。
【００４１】
ボッシュプロセスによって形成したミラー１２，梁１３，アーム１４の側壁部分の表面粗さは、二乗平均平方根（ＲＭＳ）で１〜２μｍである。外周枠部１７の内側壁１７ｓの表面粗さは、ＲＭＳで１０〜４０μｍが最適である。
【００４２】
ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３より上方のエッチングをボッシュプロセス、下方のエッチングをＩＣＰエッチングとするのは、外周枠部１７の内側壁１７ｓをランダムな凹凸状にして、ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３より上方の各部の側壁の表面粗さより粗くするのに好適な組み合わせではあるが、エッチング方法はこれらに限定されるものではない。外周枠部１７の内側壁１７ｓを不均一な凹凸形状にすることができれば、他のエッチング方法でもよい。
【００４３】
本実施形態では、ＩＣＰエッチングのようなエッチング方法を用いることで、図９に示すように、外周枠部１７の内側壁１７ｓを不均一な凹凸形状にすることができる。なお、ＩＣＰエッチングは、ボッシュプロセスに比べて等方的なエッチングであるので、通常、シリコン基板４２は下端部からＢＯＸ層シリコン酸化膜４３側の上端部に向かって内側へと傾斜した状態にエッチングされる。図８，図９及び後述する図１０では、シリコン基板４２の内壁（外周枠部１７の内側壁１７ｓ）を誇張した状態で傾斜させている。
【００４４】
シリコン基板４２のエッチングをボッシュプロセスとした場合には、形成される外周枠部１７の内側壁１７ｓとＢＯＸ層シリコン酸化膜４３とのなす角度は、略９０度で略均一な角度となる。これに対して、本実施形態では、例えばＩＣＰエッチングとすることによって形成される、外周枠部１７の内側壁１７ｓとＢＯＸ層シリコン酸化膜４３とのなす角度は、外周枠部１７の内側壁１７ｓの不均一な凹凸形状により一定の角度とはならない。これによって、ミラー１２、アーム１４の振動運動により生じる応力が、外周枠部１７の内側壁１７ｓの上端部とＢＯＸ層シリコン酸化膜４３とで形成される角部の微小領域に集中することが解消される。
【００４５】
さらに、シリコン基板４２は下端部からＢＯＸ層シリコン酸化膜４３側の上端部に向かって内側へと傾斜した状態にすることができるので角部は鈍角になり、さらに応力集中が回避できるようになる。
【００４６】
引き続き、図１０に示すように、露出しているＢＯＸ層シリコン酸化膜４３の部分をエッチングによって除去する。ここでのエッチングによってシリコン基板４２の下面に形成されているシリコン酸化膜４１も除去される。ここでのエッチングとしてはドライエッチングを用いることが好ましい。ドライエッチングすることで、内側壁１７sの表面の不均一な凹凸形状を反映してシリコン酸化膜４３の内側壁の表面も不均一な凹凸形状とすることができる。
【００４７】
ＢＯＸ層シリコン酸化膜４３をエッチングするエッチング条件を最適化することによって、シリコン層４４をほとんどエッチングすることなく、露出しているＢＯＸ層シリコン酸化膜４３のみを除去することが可能である。従って、シリコン層４４の膜厚は当初のＳＯＩウェハ４０のまま維持される。
【００４８】
この状態で、ここでは図示していない部分を含めて、ミラー１２、梁１３ａ〜１３ｄ、アーム１４ａ〜１４ｄ，駆動用圧電部１５ａ，１５ｂ，検出用圧電部１６ａ，１６ｂが形成される。図１０の状態で、シリコン層４４は固定枠部１１に相当する状態となる。シリコン基板４２の下面側に底面フレーム１８を形成すれば図２の状態となり、光偏向器１０が完成する。
【００４９】
以上のようにして、本実施形態の光偏向器の製造方法によれば、外周枠部１７の内側壁１７ｓとＢＯＸ層シリコン酸化膜４３との成す角度は、外周枠部１７の内側壁１７ｓの不均一な凹凸形状に応じて一定の角度とはならないので、アーム１４が振動したときに外周枠部１７の内側壁１７ｓとＢＯＸ層シリコン酸化膜４３との角部にかかる応力を分散させることができる光偏向器１０を製造することができる。本実施形態の光偏向器の製造方法によれば、破壊限界の高い光偏向器１０を製造することができる。破壊限界を高くすることができるので、破壊限界振れ角を大きくすることができる。
【００５０】
本実施形態の光偏向器の製造方法で製造した光偏向器１０のサンプルと、シリコン基板４２のエッチングをボッシュプロセスとした比較例のサンプルとをそれぞれ作製して、梁１３やアーム１４が破壊する破壊限界特性を評価したところ次のようであった。なお、比較例における外周枠部１７の内側壁１７ｓの表面粗さは、ＲＭＳで１．５μｍであった。
【００５１】
光偏向器１０のサンプルでは、駆動電圧を４２Ｖ、振動周波数を２９ｋＨｚとしたとき、破壊限界のスキャン角度は４０度であった。比較例のサンプルでは、駆動電圧を１５Ｖ、振動周波数を２９ｋＨｚとしたとき、破壊限界のスキャン角度は２３度であった。本実施形態によれば、破壊限界特性を大幅に向上させることが実証された。
【００５２】
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。光偏向器の全体的な構成は本実施形態に限定されるものではない。水平方向の揺動を図１の構成とした場合、垂直方向に揺動させるための構成は任意である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  光偏向器
１１  固定枠部
１２  ミラー
１３ａ〜１３ｄ  梁
１４ａ〜１４ｄ  アーム
１５ａ，１５ｂ  駆動用圧電部
１３ａ０〜１３ｄ０，１４ａ０〜１４ｄ０，１５ａ０，１５ｂ０，１６ａ０，１６ｂ０，１２０  パターン部
１６ａ，１６ｂ  検出用圧電部
１７  外周枠部
１９  裏面キャビティ
４０  ＳＯＩウェハ
４１，４５  シリコン酸化膜
４２  シリコン基板
４３  ＢＯＸ層シリコン酸化膜
４４  シリコン層
５１，５３  電極
５２  圧電膜
【図１】
2014077872.tif 000003
【図２】
2014077872.tif 000004
【図３】
2014077872.tif 000005
【図４】
2014077872.tif 000006
【図５】
2014077872.tif 000007
【図６】
2014077872.tif 000008
【図７】
2014077872.tif 000009
【図８】
2014077872.tif 000010
【図９】
2014077872.tif 000011
【図１０】
2014077872.tif 000012