(57)【要約】【課題】  一対の櫛歯電極を高いアライメント精度で形成するのに適した方法を提供する。【解決手段】  本発明の櫛歯電極対形成方法は、材料基板７０において一対の櫛歯電極（第１および第２櫛歯電極）を形成するための方法である。本方法は、シリコン層７０ａ上に形成されたプリマスクパターン７１’上の第１櫛歯電極用のマスク部７２ａ及びシリコン層７０ａ上の第２櫛歯電極用のマスク部７２ｂを含むマスクパターン７２を形成する工程、マスクパターン７２を用いたエッチング処理により、マスク部７２ａに対応する第１櫛歯電極用のマスク部７１ａを含むマスクパターン７１をプリ第１マスクパターン７１’から形成する工程、マスクパターン７１，７２を介してシリコン層７０ａに対してエッチング処理を施し、重なり合うマスク部７１ａ，７２ａにマスクされた第１櫛歯電極の導体部Ｅ１ａとマスク部７２ｂにマスクされた残存マスク部７０ａ’とを形成する工程を含む。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことにより、一対の櫛歯電極を形成するための方法であって、
前記一対の櫛歯電極は、前記第１導体層に由来する第１導体部と、前記第２導体層に由来する第２導体部と、前記絶縁層に由来する絶縁部とからなる積層構造を有する第１櫛歯電極、および、前記第２導体層に由来する第２櫛歯電極からなり、
前記第１導体層上にプリ第１マスクパターンを形成する工程と、
前記プリ第１マスクパターン上の第１櫛歯電極用の第１マスク部、および、前記第１導体層上の第２櫛歯電極用の第２マスク部、を含む第２マスクパターンを、前記プリ第１マスクパターン上および前記第１導体層上にわたって形成する工程と、
前記第２マスクパターンを介して前記プリ第１マスクパターンに対してエッチング処理を施し、前記第２マスクパターンの前記第１マスク部に対応するパターン形状を有する第１櫛歯電極用の第３マスク部、を含む第１マスクパターンを、前記プリ第１マスクパターンから形成する、第１エッチング工程と、
前記第１および第２マスクパターンを介して前記第１導体層に対して前記絶縁層に至るまでエッチング処理を施し、重なり合う前記第１および第３マスク部にマスクされた第１導体部、および、前記第２マスク部にマスクされた第１残存マスク部を、前記第１導体層において形成する、第２エッチング工程と、
前記絶縁層に対して第１導体層側から前記第２導体層に至るまでエッチング処理を施し、前記第１導体部にマスクされた絶縁部、および、前記第１残存マスク部にマスクされた第２残存マスク部を、前記絶縁層において形成する、第３エッチング工程と、
前記第２マスクパターンを除去する工程と、
前記第２導体層に対して第１導体層側からエッチング処理を施し、前記第１残存マスク部を除去しつつ、前記絶縁部に接する第２導体部、および、前記第２残存マスク部にマスクされた第２櫛歯電極を、前記第２導体層において形成する、第４エッチング工程と、を含む櫛歯電極対形成方法。
【請求項２】
前記第２エッチング工程では、前記第１導体部および前記第１残存マスク部を、前記材料基板の厚さ方向に対して傾斜するように形成する、請求項１に記載の櫛歯電極対形成方法。
【請求項３】
前記第４エッチング工程では、前記第２導体部および前記第２櫛歯電極を、前記材料基板の厚さ方向に対して傾斜するように形成する、請求項２に記載の櫛歯電極対形成方法。
【請求項４】
第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことにより、一対の櫛歯電極を形成するための方法であって、
前記一対の櫛歯電極は、前記第１導体層に由来する第１櫛歯電極、および、前記第２導体層に由来する第２櫛歯電極からなり、
前記第１導体層上にプリ第１マスクパターンを形成する工程と、
前記プリ第１マスクパターン上の第１櫛歯電極用の第１マスク部、および、前記第１導体層上の第２櫛歯電極用の第２マスク部、を含む第２マスクパターンを、前記プリ第１マスクパターン上および前記第１導体層上にわたって形成する工程と、
前記第２マスクパターンを介して前記プリ第１マスクパターンに対してエッチング処理を施し、前記第２マスクパターンの前記第１マスク部に対応するパターン形状を有する第１櫛歯電極用の第３マスク部、を含む第１マスクパターンを、前記プリ第１マスクパターンから形成する、第１エッチング工程と、
第２櫛歯電極用の第４マスク部を含む第３マスクパターンを前記第２導体層上に形成する工程と、
前記第１および第２マスクパターンを介して前記第１導体層に対して前記絶縁層に至るまでエッチング処理を施し、重なり合う前記第１および第３マスク部にマスクされた第１櫛歯電極、および、前記第２マスク部にマスクされた第１残存マスク部を、前記第１導体層において形成する、第２エッチング工程と、
前記絶縁層に対して第１導体層側から前記第２導体層に至るまでエッチング処理を施し、前記第１残存マスク部にマスクされた第２残存マスク部を、前記絶縁層において形成する、第３エッチング工程と、
前記第２マスクパターンを除去する工程と、
前記第２導体層に対して第１導体層側から当該第２導体層の厚さ方向の途中までエッチング処理を施し、前記第１残存マスク部を除去しつつ、前記第２残存マスク部にマスクされた第２櫛歯電極の一部を、前記第２導体層において形成する、第４エッチング工程と、
前記第３マスクパターンを介して前記第２導体層に対してエッチング処理を施し、前記第２櫛歯電極の残部を形成する、第５エッチング工程と、を含む櫛歯電極対形成方法。
【請求項５】
前記第２エッチング工程では、前記第１櫛歯電極および前記第１残存マスク部を、前記材料基板の厚さ方向に対して傾斜するように形成する、請求項４に記載の櫛歯電極対形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転変位可能な揺動部を備えるマイクロ揺動素子において揺動部を駆動するための駆動機構を構成する一対の櫛歯電極や、揺動部の回転変位量を検出するための検出機構を構成する一対の櫛歯電極などを、形成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な技術分野において、マイクロマシニング技術により形成される微小構造を有する素子の応用化が図られている。例えば光通信技術の分野においては、光反射機能を有する微小なマイクロミラー素子が注目されている。例えばセンシングの技術の分野においては、加速度検出機能を有する微小な加速度センサや、角速度検出機能を有する微小な角速度センサが、注目されている。
【０００３】
光通信においては、光ファイバを媒体として光信号が伝送され、また、光信号の伝送経路を或るファイバから他のファイバへと切換えるべく、一般に、いわゆる光スイッチング装置が使用される。良好な光通信を達成するうえで光スイッチング装置に求められる特性としては、切換え動作における、大容量性、高速性、高信頼性などが挙げられる。これらの観点より、光スイッチング装置としては、マイクロマシニング技術により作製されるマイクロミラー素子を組み込んだものに対する期待が高まっている。マイクロミラー素子によると、光スイッチング装置における入力側の光伝送路と出力側の光伝送路との間で、光信号を電気信号に変換せずに光信号のままでスイッチング処理を行うことができ、上掲の特性を得るうえで好適だからである。マイクロマシニング技術については、例えば下記の特許文献１〜３に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９０００７号公報
【特許文献２】特開平１０−２７０７１４号公報
【特許文献３】特開平２０００−３１５０２号公報
【０００５】
図３１は、マイクロマシニング技術によって作製される従来のマイクロミラー素子Ｘ６の一部省略斜視図である。マイクロミラー素子Ｘ６は、上面にミラー面６４が設けられたミラー支持部６１と、フレーム６２（一部省略）と、これらを連結する一対のトーションバー６３とを有する。ミラー支持部６１には、その一対の端部に櫛歯電極６１ａ，６１ｂが形成されている。フレーム６２には、櫛歯電極６１ａ，６１ｂに対応して、内方に延びる一対の櫛歯電極６２ａ，６２ｂが形成されている。一対のトーションバー６３は、フレーム６２に対するミラー支持部６１の揺動動作の軸心Ａ６を規定している。
【０００６】
このような構成のマイクロミラー素子Ｘ６においては、静電引力を発生させるために近接して設けられた一対の櫛歯電極、例えば櫛歯電極６１ａ，６２ａは、電位非付与時には、図３２（ａ）に示すように、２段に分れた配向をとる。一方、所定電位付与時には、図３２（ｂ）に示すように、櫛歯電極６１ａが櫛歯電極６２ａに引き込まれ、これによりミラー支持部６１が回転変位する。より具体的には、例えば、各櫛歯電極６１ａ，６２ａに所定電位を付与することによって櫛歯電極６１ａを正に帯電させ且つ櫛歯電極６２ａを負に帯電させると、櫛歯電極６１ａ，６２ａ間には静電引力が発生し、ミラー支持部６１が、一対のトーションバー６３を捩りながら軸心Ａ６まわりに回転変位する。このようなミラー支持部６１の揺動駆動により、ミラー支持部６１上に設けられたミラー面６４により反射される光の反射方向を切り換えることができる。
【０００７】
図３３は、マイクロミラー素子Ｘ６の製造方法を表す。図３３においては、図３１に示すミラー支持部６１の一部、フレーム６２、トーションバー６３、一対の櫛歯電極６１ａ，６２ａの一部、および一対の櫛歯電極６１ｂ，６２ｂの一部の形成過程を、一の断面の変化として表す。当該一の断面は、加工が施される材料基板（ウエハ）における単一のマイクロスイッチング素子形成区画に含まれる複数の断面を、モデル化して連続断面として表したものである。
【０００８】
マイクロミラー素子Ｘ６の製造においては、まず、図３３（ａ）に示すように、材料基板６００上にマスクパターン６０４を形成する。材料基板６００は、いわゆるＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエハであり、シリコン層６０１と、シリコン層６０２と、これらの間の絶縁層６０３とからなる積層構造を有する。マスクパターン６０４は、マイクロミラー素子Ｘ６における所定の各部（櫛歯電極６１ａ，６１ｂを含む）をマスクするためのパターン形状を有する。所定のマスク構成材料をシリコン層６０１上に成膜した後、当該膜をパターニングすることにより、マスクパターン６０４は形成される。
【０００９】
マイクロミラー素子Ｘ６の製造においては、次に、図３３（ｂ）に示すように、シリコン層６０２上にマスクパターン６０５を形成する。マスクパターン６０５は、マイクロミラー素子Ｘ６における所定の各部（櫛歯電極６２ａ，６２ｂを含む）をマスクするためのパターン形状を有する。所定のマスク構成材料をシリコン層６０２上に成膜した後、シリコン層６０１の側のマスクパターン６０４に対して位置合わせしつつ当該膜をパターニングすることにより、マスクパターン６０５は形成される。
【００１０】
次に、図３３（ｃ）に示すように、シリコン層６０１に対してマスクパターン６０４を介して異方性エッチング処理を行うことにより、シリコン層６０１において形成されるべき構造部（ミラー支持部６１、フレーム６２の一部、トーションバー６３、櫛歯電極６１ａ，６１ｂ）を形成する。
【００１１】
次に、図３３（ｄ）に示すように、シリコン層６０２に対してマスクパターン６０５を介して異方性エッチング処理を行うことにより、シリコン層６０２において形成されるべき構造部（フレーム６２の一部、櫛歯電極６２ａ，６２ｂ）を形成する。
【００１２】
次に、図３３（ｅ）に示すように、絶縁層６０３に対して等方性エッチングを行うことにより、絶縁層６０３において露出する箇所を除去する。以上のようにして、ミラー支持部６１、フレーム６２、トーションバー６３、一対の櫛歯電極６１ａ，６２ａ、および一対の櫛歯電極６１ｂ，６２ｂが形成される。
【００１３】
このような従来の方法では、図３３（ｂ）を参照して上述したように、マスクパターン６０５を、マスクパターン６０４に対して位置合わせしつつ、パターン形成する必要がある。しかしながら、材料基板６００のシリコン層６０１上にパターン形成されたマスクパターン６０４に対し、シリコン層６０１とは反対の側のシリコン層６０２上にて高精度に位置合わせしつつ、マスクパターン６０５をパターン形成することは、困難である。上述の従来方法では、マスクパターン６０４は、櫛歯電極６１ａ，６１ｂをマスクするための部位を含み、マスクパターン６０５は、櫛歯電極６２ａ，６２ｂをマスクするための部位を含むところ、マスクパターン６０４に対して高精度に位置合わせしつつマスクパターン６０５をパターン形成することが困難であるため、製造されるマイクロミラー素子Ｘ６において、一対の櫛歯電極６１ａ，６２ａの相対的形成位置や、一対の櫛歯電極６１ｂ，６２ｂの相対的形成位置について、高い精度を得るのが困難である。すなわち、上述の従来の方法では、一対の櫛歯電極６１ａ，６２ａを高いアライメント精度で形成することが困難であり、一対の櫛歯電極６１ｂ，６２ｂを高いアライメント精度で形成することが困難なのである。一対の櫛歯電極６１ａ，６２ａのアライメント精度が充分でないと、素子駆動時において当該一対の櫛歯電極６１ａ，６２ａに所定電位を付与した場合に、当該一対の櫛歯電極６１ａ，６２ａが不当に引き合って張り付いてしまうpull-in現象が生じやすい。一対の櫛歯電極６１ｂ，６２ｂのアライメント精度が充分でないと、素子駆動時において当該一対の櫛歯電極６１ｂ，６２ｂに所定電位を付与した場合に、当該一対の櫛歯電極６１ｂ，６２ｂが不当に引き合って張り付いてしまうpull-in現象が生じやすい。pull-in現象の発生は、素子の揺動駆動ないし揺動動作を阻害するので、回避する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、以上のような事情のもとで考え出されたものであり、一対の櫛歯電極を高いアライメント精度で形成するのに適した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】
【００１５】
本発明の第１の側面により提供される方法は、第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことにより、一対の櫛歯電極を形成するための方法である。一対の櫛歯電極は、第１導体層に由来する第１導体部と、第２導体層に由来する第２導体部と、絶縁層に由来する絶縁部とからなる積層構造を有する第１櫛歯電極、および、第２導体層に由来する第２櫛歯電極からなる。本方法は、第１導体層上にプリ第１マスクパターンを形成する工程と、プリ第１マスクパターン上の第１櫛歯電極用の第１マスク部、および、第１導体層上の第２櫛歯電極用の第２マスク部、を含む第２マスクパターンを、プリ第１マスクパターン上および第１導体層上にわたって形成する工程と、第２マスクパターンを介してプリ第１マスクパターンに対してエッチング処理を施し、第２マスクパターンの第１マスク部に対応するパターン形状を有する第１櫛歯電極用の第３マスク部、を含む第１マスクパターンを、プリ第１マスクパターンから形成する、第１エッチング工程と、第１および第２マスクパターンを介して第１導体層に対して絶縁層に至るまでエッチング処理を施し、重なり合う第１および第３マスク部にマスクされた第１導体部、および、第２マスク部にマスクされた第１残存マスク部を、第１導体層において形成する、第２エッチング工程と、絶縁層に対して第１導体層側から第２導体層に至るまでエッチング処理を施し、第１導体部にマスクされた絶縁部、および、第１残存マスク部にマスクされた第２残存マスク部を、絶縁層において形成する、第３エッチング工程と、第２マスクパターンを除去する工程と、第２導体層に対して第１導体層側からエッチング処理を施し、第１残存マスク部を除去しつつ、絶縁部に接する第２導体部、および、第２残存マスク部にマスクされた第２櫛歯電極を、第２導体層において形成する、第４エッチング工程と、を含む。第２マスクパターンを除去する工程は、第４エッチング工程よりも前に行ってもよいし後に行ってもよい。本方法により形成される櫛歯電極対（第１および第２櫛歯電極）は、例えば、回転変位可能な揺動部を備えるマイクロ揺動素子において、揺動部を駆動するための駆動機構（いわゆる櫛歯電極型アクチュエータ）として、或は、揺動部の回転変位量を検出するための検出機構として、利用可能である。
【００１６】
本方法では、第２マスクパターンの第１および第２マスク部は、材料基板の同一面側にパターン形成されるため、第１および第２マスク部の相対的な形成位置については高精度を達成することができる。これとともに、第１マスクパターンの第３マスク部は、第２マスクパターンを形成した後の第１エッチング工程において、第２マスクパターンをマスクとして使用して行うエッチング処理により、第２マスクパターンの第１マスク部に対応したパターン形状に形成される。そのため、本方法では、第２および第３マスク部の相対的な形成位置については高精度を達成することができる。すなわち、本方法では、第１マスクパターンの第３マスク部と第２マスクパターンの第２マスク部とについて、材料基板の同一面側において、セルフアライメント（具体的には、第２マスク部と同じマスクパターンに含まれる第１マスク部に対応した形状に第３マスク部がパターン形成されることにより、第２マスク部に対して第３マスク部が実質的に位置合わせされる事象）により、高精度に位置合わせすることができるのである。そして、本方法の第２エッチング工程では、第１導体層において、第３マスク部の形状に対応した形状を有する第１導体部が、第２マスク部の形状に対応した形状を有する第１残存マスク部が、形成される。第３エッチング工程では、絶縁層において、第１導体部（従って第３マスク部）の形状に対応した形状を有する絶縁部が、第１残存マスク部（従って第２マスク部）の形状に対応した形状を有する第２残存マスク部が、形成される。第４エッチング工程では、第２導体層において、絶縁部（従って第３マスク部）の形状に対応した形状を有する第２導体部が、第２残存マスク部（従って第２マスク部）の形状に対応した形状を有する第２櫛歯電極が、形成される。したがって、本方法によると、第１導体部、絶縁部、および第２導体部からなる積層構造を有する第１櫛歯電極と、第２櫛歯電極とを、高いアライメント精度で形成することができるのである。
【００１７】
本発明の第１の側面の第２エッチング工程では、第１導体部および第１残存マスク部を、材料基板の厚さ方向に対して傾斜するように形成してもよい。また、第４エッチング工程では、第２導体部および第２櫛歯電極を、材料基板の厚さ方向に対して傾斜するように形成してもよい。
【００１８】
本発明の第２の側面により提供される方法は、第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことにより、一対の櫛歯電極を形成するための方法である。一対の櫛歯電極は、第１導体層に由来する第１櫛歯電極、および、第２導体層に由来する第２櫛歯電極からなる。本方法は、第１導体層上にプリ第１マスクパターンを形成する工程と、プリ第１マスクパターン上の第１櫛歯電極用の第１マスク部、および、第１導体層上の第２櫛歯電極用の第２マスク部、を含む第２マスクパターンを、プリ第１マスクパターン上および第１導体層上にわたって形成する工程と、第２マスクパターンを介してプリ第１マスクパターンに対してエッチング処理を施し、第２マスクパターンの第１マスク部に対応するパターン形状を有する第１櫛歯電極用の第３マスク部、を含む第１マスクパターンを、プリ第１マスクパターンから形成する、第１エッチング工程と、第２櫛歯電極用の第４マスク部を含む第３マスクパターンを第２導体層上に形成する工程と、第１および第２マスクパターンを介して第１導体層に対して絶縁層に至るまでエッチング処理を施し、重なり合う第１および第３マスク部にマスクされた第１櫛歯電極、および、第２マスク部にマスクされた第１残存マスク部を、第１導体層において形成する、第２エッチング工程と、絶縁層に対して第１導体層側から第２導体層に至るまでエッチング処理を施し、第１残存マスク部にマスクされた第２残存マスク部を、絶縁層において形成する、第３エッチング工程と、第２マスクパターンを除去する工程と、第２導体層に対して第１導体層側から当該第２導体層の厚さ方向の途中までエッチング処理を施し、第１残存マスク部を除去しつつ、第２残存マスク部にマスクされた第２櫛歯電極の一部を、第２導体層において形成する、第４エッチング工程と、第３マスクパターンを介して第２導体層に対してエッチング処理を施し、第２櫛歯電極の残部を形成する、第５エッチング工程と、を含む。第３マスクパターンを形成する工程は、プリ第１、第２、または第１マスクパターンを形成するよりも前に行ってもよいし後に行ってもよい。第２マスクパターンを除去する工程は、第４エッチング工程よりも前に行ってもよいし、第４または第５エッチング工程よりも後に行ってもよい。本方法により形成される櫛歯電極対（第１および第２櫛歯電極）は、例えば、回転変位可能な揺動部を備えるマイクロ揺動素子において、揺動部を駆動するための駆動機構（櫛歯電極型アクチュエータ）として、或は、揺動部の回転変位量を検出するための検出機構として、利用可能である。
【００１９】
本方法では、第２マスクパターンの第１および第２マスク部は、材料基板の同一面側においてパターン形成されるため、第１および第２マスク部の相対的な形成位置については高精度を達成することができる。これとともに、第１マスクパターンの第３マスク部は、第２マスクパターンを形成した後の第１エッチング工程において、第２マスクパターンをマスクとして使用して行うエッチング処理により、第２マスクパターンの第１マスク部に対応したパターン形状に形成される。そのため、本方法では、第２および第３マスク部の相対的な形成位置については高精度を達成することができる。すなわち、本方法では、第１マスクパターンの第３マスク部と第２マスクパターンの第２マスク部とについて、材料基板の同一面側において、セルフアライメントにより、高精度に位置合わせすることができるのである。そして、本方法の第２エッチング工程では、第１導体層において、第３マスク部の形状に対応した形状を有する第１櫛歯電極が、第２マスク部の形状に対応した形状を有する第１残存マスク部が、形成される。第３エッチング工程では、絶縁層において、第１残存マスク部（従って第２マスク部）の形状に対応した形状を有する第２残存マスク部が形成される。第４エッチング工程では、第２導体層において、第２残存マスク部（従って第２マスク部）の形状に対応した形状を有する第２櫛歯電極の一部（第２櫛歯電極において第１櫛歯電極に近い側の部分）が形成される。したがって、本方法によると、第１櫛歯電極と、第２櫛歯電極において第１櫛歯電極に近い側の部分とを、高いアライメント精度で形成することができる。本方法では、第２櫛歯電極の残りの一部（第２櫛歯電極において第１櫛歯電極から遠い側の部分）は、第５エッチング工程にて、第３マスクパターンの第４マスク部をマスクとして使用したエッチング処理により第２導体層において形成されるところ、第２櫛歯電極において第１櫛歯電極から遠い側の部分の、第１櫛歯電極に対する形成位置は、第２櫛歯電極において第１櫛歯電極に近い側の部分の、第１櫛歯電極に対する形成位置ほどには、高精度が求められない場合がある。そのような場合においては、本発明の第２の側面の方法によっても、実質的に、高いアライメント精度で一対の櫛歯電極を形成することができるのである。
【００２０】
本発明の第２の側面の第２エッチング工程では、第１櫛歯電極および第１残存マスク部を、材料基板の厚さ方向に対して傾斜するように形成してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１から図５は、本発明の第１の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法を製造過程において利用して製造することのできるマイクロミラー素子Ｘ１を表す。図１は、マイクロミラー素子Ｘ１の平面図であり、図２は、マイクロミラー素子Ｘ１の一部省略平面図である。図３から図５は、各々、図１の線III−III、線IV−IV、および線V−Vに沿った断面図である。
【００２２】
マイクロミラー素子Ｘ１は、揺動部１０と、フレーム２１と、一対のトーションバー２２と、櫛歯電極２３，２４とを備え、ＭＥＭＳ技術の一種であるマイクロマシニング技術により、いわゆるＳＯＩ（silicon on insulator）基板である材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。マイクロミラー素子Ｘ１における上述の各部位は主に第１シリコン層および／または第２シリコン層に由来して形成されるところ、図の明確化の観点より、図１においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。また、図２は、マイクロミラー素子Ｘ１において第２シリコン層に由来する構造を表す。
【００２３】
揺動部１０は、ミラー支持部１１と、アーム部１２と、櫛歯電極１３，１４とを有する。
【００２４】
ミラー支持部１１は、第１シリコン層に由来する部位であり、その表面には、光反射機能を有するミラー面１１ａが設けられている。ミラー面１１ａは、例えば、第１シリコン層上に成膜されたＣｒ層およびその上のＡｕ層よりなる積層構造を有する。ミラー支持部１１について図１に示す長さＬ１は、例えば２０〜３００μｍである。
【００２５】
アーム部１２は、ミラー支持部１１から延出し、図５に示すように、第１シリコン層に由来する導体部１２ａと、第２シリコン層に由来する導体部１２ｂと、絶縁層に由来して導体部１２ａ，１２ｂの間に介在する絶縁部１２ｃとからなる積層構造を有する。導体部１２ｂについては図２にも示す。アーム部１２においては、必要に応じて、導体部１２ａおよび絶縁部１２ｃを貫通する導電プラグを設けて導体部１２ａ，１２ｂを電気的に接続してもよい。アーム部１２について図１に示す長さＬ２は、例えば１０〜１００μｍである。
【００２６】
櫛歯電極１３は、複数の電極歯１３Ａからなる。複数の電極歯１３Ａは、アーム部１２から各々が延出し、且つ、アーム部１２の延び方向に互いに離隔する。櫛歯電極１３ないし各電極歯１３Ａは、図３および図５に示すように、第１シリコン層に由来する導体部１３ａと、第２シリコン層に由来する導体部１３ｂと、絶縁層に由来して導体部１３ａ，１３ｂの間に介在する絶縁部１３ｃとからなる積層構造を有する。導体部１３ｂについては図２にも示す。これら導体部１３ａ，１３ｂおよび絶縁部１３ｃは、揺動部１０の揺動動作の方向（マイクロミラー素子Ｘ１の厚さ方向Ｈ）に連なっている。導体部１３ａは、図１に表れているように、アーム部１２の導体部１２ａと連続し且つ電気的に接続されている。導体部１３ｂは、図２に表れているように、アーム部１２の導体部１２ｂと連続し且つ電気的に接続されている。また、図１に示すように、電極歯１３Ａの延び方向とアーム部１２の延び方向とは直交し、電極歯１３Ａは、図３に示すように素子厚さ方向Ｈに平行に起立している。
【００２７】
櫛歯電極１４は、複数の電極歯１４Ａからなる。複数の電極歯１４Ａは、電極歯１３Ａとは反対の側にアーム部１２から各々が延出し、且つ、アーム部１２の延び方向に互いに離隔する。櫛歯電極１４ないし各電極歯１４Ａは、図４および図５に示すように、第１シリコン層に由来する導体部１４ａと、第２シリコン層に由来する導体部１４ｂと、絶縁層に由来して導体部１４ａ，１４ｂの間に介在する絶縁部１４ｃとからなる積層構造を有する。導体部１４ｂについては図２にも示す。これら導体部１４ａ，１４ｂおよび絶縁部１４ｃは、揺動部１０の揺動動作の方向（マイクロミラー素子Ｘ１の厚さ方向Ｈ）に連なっている。導体部１４ａは、図１に表れているように、アーム部１２の導体部１２ａと連続し且つ電気的に接続されている。導体部１４ｂは、図２に表れているように、アーム部１２の導体部１２ｂと連続し且つ電気的に接続されている。このような櫛歯電極１４ないし電極歯１４Ａと上述の櫛歯電極１３ないし電極歯１３Ａとは、アーム部１２を介して電気的に接続されている。また、図１に示すように、電極歯１４Ａの延び方向とアーム部１２の延び方向とは直交し、電極歯１４Ａは、図４に示すように素子厚さ方向Ｈに平行に起立している。
【００２８】
フレーム２１は、図１に示すように揺動部１０を囲む形状を有し、図３から図５に示すように、第１シリコン層に由来する導体部２１ａと、第２シリコン層に由来する導体部２１ｂと、絶縁層に由来して導体部２１ａ，２１ｂの間に介在する絶縁部２１ｃとからなる積層構造を有する。導体部２１ｂについては図２にも示す。フレーム２１について図１に示す長さＬ３は、例えば５〜５０μｍである。
【００２９】
一対のトーションバー２２は、各々、主に第１シリコン層に由来する部位であり、揺動部１０におけるアーム部１２の導体部１２ａとフレーム２１の導体部２１ａとに接続してこれらを連結する。トーションバー２２により、導体部１２ａと導体部２１ａとは電気的に接続される。また、各トーションバー２２は、素子厚さ方向Ｈにおいて、図３および図４に示すようにアーム部１２の導体部１２ａより薄肉であり、フレーム２１の導体部２１ａよりも薄肉である。このような一対のトーションバー２２は、揺動部１０ないしミラー支持部１１の揺動動作の揺動軸心Ａ１を規定する。揺動軸心Ａ１は、図１に示すように、アーム部１２の延び方向と直交する。したがって、アーム部１２の延び方向に直交する方向にアーム部１２から延出する上述の電極歯１３Ａ，１４Ａの延び方向は、揺動軸心Ａ１に対して平行である。このような揺動軸心Ａ１は、好ましくは、揺動部１０の重心またはその近傍を通る。
【００３０】
櫛歯電極２３は、上述の櫛歯電極１３と協働して静電引力を発生する部位であり、複数の電極歯２３Ａからなる。複数の電極歯２３Ａは、フレーム２１から各々が延出し、且つ、アーム部１２の延び方向に互いに離隔する。また、櫛歯電極２３は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、図２および図５に示すように、フレーム２１の導体部２１ｂに固定されている。図１に示すように、電極歯２３Ａの延び方向とアーム部１２の延び方向とは直交し、電極歯２３Ａの延び方向は揺動軸心Ａ１に対して平行である。また、図３に示すように、電極歯２３Ａは素子厚さ方向Ｈに起立している。このような櫛歯電極２３と櫛歯電極１３とは、マイクロミラー素子Ｘ１における駆動機構を構成する。
【００３１】
櫛歯電極２４は、上述の櫛歯電極１４と協働して静電引力を発生する部位であり、複数の電極歯２４Ａからなる。複数の電極歯２４Ａは、フレーム２１から各々が延出し、且つ、アーム部１２の延び方向に互いに離隔する。また、櫛歯電極２４は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、図２および図５に示すように、フレーム２１の導体部２１ｂに固定されている。櫛歯電極２４ないし電極歯２４Ａは、フレーム２１の導体部２１ｂを介して櫛歯電極２３ないし電極歯２３Ａと電気的に接続されている。図１に示すように、電極歯２４Ａの延び方向とアーム部１２の延び方向とは直交し、電極歯２４Ａの延び方向は揺動軸心Ａ１に対して平行である。また、図４に示すように、電極歯２４Ａは素子厚さ方向Ｈに起立している。このような櫛歯電極２４と櫛歯電極１４とは、マイクロミラー素子Ｘ１における駆動機構を構成する。
【００３２】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、櫛歯電極１３の導体部１３ａ、櫛歯電極１４の導体部１４ａ、および櫛歯電極２３，２４に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部１０ないしミラー支持部１１を揺動軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。櫛歯電極１３，１４の導体部１３ａ，１４ａに対する電位付与は、フレーム２１の導体部２１ａ、両トーションバー２２、およびアーム部１２の導体部１２ａを介して、実現することができる。櫛歯電極１３，１４の導体部１３ａ，１４ａは、例えばグラウンド接続される。一方、櫛歯電極２３，２４に対する電位付与は、フレーム２１の導体部２１ｂを介して、実現することができる。フレーム２１の導体部２１ａと導体部２１ｂとは、絶縁部２１ｃにより電気的に分離されている。
【００３３】
櫛歯電極１３，１４の導体部１３ａ，１４ａおよび櫛歯電極２３，２４の各々に所定の電位を付与することにより、導体部１３ａと櫛歯電極２３との間および導体部１４ａと櫛歯電極２４との間に所望の静電引力を発生させると、導体部１３ａは櫛歯電極２３に引き込まれ、且つ、導体部１４ａは櫛歯電極２４に引き込まれる。そのため、揺動部１０ないしミラー支持部１１は、揺動軸心Ａ１まわりに揺動動作し、当該静電引力と各トーションバー２２の捩り抵抗力の総和とが釣り合う角度まで回転変位する。釣り合い状態においては、櫛歯電極１３，２３は、例えば図６に示す配向をとり、櫛歯電極１４，２４も同様の配向をとる。このような揺動動作における回転変位量は、導体部１３ａ，１４ａおよび櫛歯電極２３，２４への付与電位を調整することにより、調節することができる。また、導体部１３ａと櫛歯電極２３との間の静電引力および導体部１４ａと櫛歯電極２４との間の静電引力を消滅させると、各トーションバー２２はその自然状態に復帰し、揺動部１０ないしミラー支持部１１は、図３から図５に表れているような配向をとる。以上のような揺動部１０ないしミラー支持部１１の揺動駆動により、ミラー支持部１１上に設けられたミラー面１１ａにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【００３４】
図７および図８は、本発明の第１の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法の一連の工程を表す。この方法は、一対の櫛歯電極１３，２３や一対の櫛歯電極１４，２４を形成するための一手法であり、マイクロミラー素子Ｘ１の製造過程において利用することができる。図７および図８の左側には、図８（ｄ）に示す一対の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２の形成過程を、一の断面の変化として表す。当該一の断面は、加工が施される材料基板（多層構造を有するウエハ）における部分断面である。また、図７および図８の右側には、加工が施される材料基板における、左側断面に対応する箇所およびその近傍の部分平面を表す（各左側断面図は、図７（ａ）の右側平面図の線VII−VIIに沿った断面図である）。櫛歯電極Ｅ１は、櫛歯電極１３，１４に相当し、導体部Ｅ１ａと、導体部Ｅ１ｂと、これらの間の絶縁部Ｅ１ｃとからなる積層構造を有する。櫛歯電極Ｅ２は、櫛歯電極２３，２４に相当する。
【００３５】
櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２の形成においては、まず、図７（ａ）に示すように、材料基板７０上にプリ酸化膜パターン７１’を形成する。材料基板７０は、シリコン層７０ａ，７０ｂと、当該シリコン層７０ａ，７０ｂ間の絶縁層７０ｃとからなる積層構造を有するＳＯＩ基板である。シリコン層７０ａ，７０ｂは、不純物をドープすることにより導電性を付与されたシリコン材料よりなる。不純物としては、Ｂなどのｐ型不純物や、ＰおよびＳｂなどのｎ型不純物を採用することができる。絶縁層７０ｃは例えば酸化シリコンよりなる。シリコン層７０ａの厚さは例えば１０〜１００μｍであり、シリコン層７０ｂの厚さは例えば５０〜５００μｍであり、絶縁層７０ｃの厚さは例えば０．３〜３μｍである。プリ酸化膜パターン７１’は、後出の酸化膜パターン７１を形成するためのものであり、材料基板７０のシリコン層７０ａ上に形成される。プリ酸化膜パターン７１’の形成においては、まず、ＣＶＤ法により、シリコン層７０ａの表面に、厚さが例えば１μｍとなるまで例えば酸化シリコンを成膜する。次に、シリコン層７０ａ上の当該酸化膜について、所定のレジストパターンをマスクとしたドライエッチングまたはウエットエッチングによりパターニングする。ドライエッチングを採用する場合、エッチングガスとしては、例えば、ＣＦ4やＣＨＦ3などを採用することができる。ウエットエッチングを採用する場合、エッチング液としては、例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムからなるバッファードフッ酸（ＢＨＦ）を使用することができる。後出の酸化膜パターンについても、酸化物材料の成膜、酸化膜上のレジストパターンの形成、およびその後のエッチング処理、を経て形成される。
【００３６】
次に、図７（ｂ）に示すようにレジストパターン７２を形成する。レジストパターン７２は、プリ酸化膜パターン７１’上のマスク部７２ａ、および、シリコン層７０ａ上のマスク部７２ｂを含む。マスク部７２ａは、櫛歯電極Ｅ１に対応するパターン形状を有し、マスク部７２ｂは、櫛歯電極Ｅ２に対応するパターン形状を有する。レジストパターン７２の形成においては、まず、材料基板７０のシリコン層７０ａの側に、プリ酸化膜パターン７１’の上方から、液状のフォトレジストをスピンコーティングにより成膜する。次に、露光処理およびその後の現像処理を経て、当該フォトレジスト膜をパターニングする。フォトレジストとしては、例えば、ＡＺＰ４２１０（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製）やＡＺ１５００（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製）を使用することができる。後出のレジストパターンについても、このようなフォトレジストの成膜ならびにその後の露光処理および現象処理を経て、形成することができる。
【００３７】
次に、図７（ｃ）に示すように、レジストパターン７２をマスクとしてプリ酸化膜パターン７１’に対してエッチング処理を施すことにより、マスク部７１ａを含む酸化膜パターン７１を形成する。マスク部７１ａは、プリ酸化膜パターン７１’において、レジストパターン７２のマスク部７２ａにマスクされた箇所であり、マスク部７２ａと実質的に同じパターン形状を有し、従って、櫛歯電極Ｅ１に対応するパターン形状を有する。
【００３８】
次に、図７（ｄ）に示すように、酸化膜パターン７１およびレジストパターン７２をマスクとして、ＤＲＩＥ（deep reactive ion etching）により、シリコン層７０ａに対して絶縁層７０ｃに至るまで異方性エッチング処理を行う。本エッチング処理により、櫛歯電極Ｅ１の導体部Ｅ１ａおよび残存マスク部７０ａ’が形成される。導体部Ｅ１ａは、シリコン層７０ａにおいて、重なり合うマスク部７１ａ，７２ａによりマスクされた箇所である。残存マスク部７０ａ’は、シリコン層７０ａにおいてマスク部７２ｂによりマスクされた箇所である。また、ＤＲＩＥでは、エッチングと側壁保護とを交互に行うＢｏｓｃｈプロセスにおいて、良好なエッチング処理を行うことができる。本工程および後出のＤＲＩＥについては、このようなＢｏｓｃｈプロセスを採用してもよい。
【００３９】
次に、図８（ａ）に示すように、絶縁層７０ｃにおいて前工程にて露出した箇所をエッチング除去する。具体的には、絶縁層７０ｃに対してシリコン層７０ａの側からシリコン層７０ｂに至るまでエッチング処理を施す。エッチング処理としては、エッチングガスとして例えばＣＦ4やＣＨＦ3を使用して行うドライエッチングや、エッチング液として例えばＢＨＦを使用して行うウエットエッチングを採用することができる。本エッチング処理により、櫛歯電極Ｅ１の絶縁部Ｅ１ｃおよび残存マスク部７０ｃ’が形成される。絶縁部Ｅ１ｃは、絶縁層７０ｃにおいて、導体部Ｅ１ａによりマスクされた箇所である。残存マスク部７０ｃ’は、絶縁層７０ｃにおいて残存マスク部７０ａ’によりマスクされた箇所である。
【００４０】
次に、図８（ｂ）に示すように、例えば剥離液を作用させることにより、レジストパターン７２を除去する。剥離液としては、例えばＡＺリムーバ７００（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製）を使用することができる。
【００４１】
次に、図８（ｃ）に示すように、ＤＲＩＥにより、シリコン層７０ｂに対してシリコン層７０ａの側から異方性エッチング処理を施し、残存マスク部７０ａ’を除去しつつ、櫛歯電極Ｅ１の導体部Ｅ１ｂおよび櫛歯電極Ｅ２を成形する。導体部Ｅ１ｂは、シリコン層７０ｂにおいて絶縁部Ｅ１ｃに接する箇所である。櫛歯電極Ｅ２は、シリコン層７０ｂにおいて残存マスク部７０ｃ’にマスクされた箇所である。
【００４２】
次に、図８（ｄ）に示すように、酸化膜パターン７１および残存マスク部７０ｃ’をエッチング除去する。エッチング手法としては、エッチングガスとして例えばＣＦ4やＣＨＦ3を使用して行うドライエッチングや、エッチング液として例えばＢＨＦを使用して行うウエットエッチングを採用することができる。以上の一連の工程を経ることにより、一対の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２（一対の櫛歯電極１３，２３や一対の櫛歯電極１４，２４）を形成することができる。
【００４３】
本方法では、レジストパターン７２のマスク部７２ａ，７２ｂは、材料基板７０の同一面側においてパターン形成されるため、マスク部７２ａ，７２ｂの相対的な形成位置については高精度を達成することができる。これとともに、酸化膜パターン７１のマスク部７１ａは、図７（ｃ）を参照して上述した工程において、レジストパターン７２をマスクとして使用して行うエッチング処理により、レジストパターン７２のマスク部７２ａに対応したパターン形状に形成される。そのため、本方法では、マスク部７１ａ，７２ｂの相対的な形成位置については高精度を達成することができる。すなわち、本方法では、酸化膜パターン７１のマスク部７１ａとレジストパターン７２のマスク部７２ｂとについて、材料基板７０の同一面側において、セルフアライメント（具体的には、マスク部７２ｂと同様にレジストパターン７２に含まれるマスク部７２ａに対応した形状にマスク部７１ａがパターン形成されることにより、マスク部７２ｂに対してマスク部７１ａが実質的に位置合わせされる事象）により、高精度に位置合わせすることができるのである。そして、図７（ｄ）を参照して上述した工程では、マスク部７１ａの形状に対応した形状を有する導体部Ｅ１ａが、マスク部７２ｂの形状に対応した形状を有する残存マスク部７０ａ’が、形成される。図８（ａ）を参照して上述した工程では、導体部Ｅ１ａ（従ってマスク部７１ａ）の形状に対応した形状を有する絶縁部Ｅ１ｃが、残存マスク部７０ａ’（従ってマスク部７２ｂ）の形状に対応した形状を有する残存マスク部７０ｃ’が、形成される。図８（ｃ）を参照して上述した工程では、絶縁部Ｅ１ｃ（従ってマスク部７１ａ）の形状に対応した形状を有する導体部Ｅ１ｂが、残存マスク部７０ｃ’（従ってマスク部７２ｂ）の形状に対応した形状を有する櫛歯電極Ｅ２が、形成される。したがって、本方法によると、導体部Ｅ１ａ，Ｅ１ｂおよび絶縁部Ｅ１ｃからなる積層構造を有する櫛歯電極Ｅ１と、櫛歯電極Ｅ２とを、高いアライメント精度で形成することができるのである。
【００４４】
加えて、本方法によると、櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２を、素子厚さ方向における寸法について高い精度で形成することができる。素子厚さ方向における櫛歯電極Ｅ１の寸法は、材料基板７０の厚さに相当する。素子厚さ方向における櫛歯電極Ｅ２の寸法は、材料基板７０のシリコン層７０ｂの厚さに相当する。材料基板７０やそれに含まれるシリコン層７０ｂの厚さについては高精度に設定し得るので、本方法によると、櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２を、素子厚さ方向における寸法について高い精度で形成することができるのである。
【００４５】
図９および図１０は、マイクロミラー素子Ｘ１の第１変形例であるマイクロミラー素子Ｘ２の断面図である。図９および図１０は、各々、マイクロミラー素子Ｘ１にとっての図３および図４に相当する断面図である。マイクロミラー素子Ｘ２は、櫛歯電極１３，１４，２３，２４の電極歯１３Ａ，１４Ａ，２３Ａ，２４Ａが、揺動部１０の非動作時に厚さ方向Ｈに対して所定方向に傾斜している点において、マイクロミラー素子Ｘ１と異なる。
【００４６】
図１１および図１２は、本発明の第２の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法の一連の工程を表す。この方法は、マイクロミラー素子Ｘ２の一対の櫛歯電極１３，２３や一対の櫛歯電極１４，２４を形成するための一手法であり、マイクロミラー素子Ｘ２の製造過程において利用することができる。図１１および図１２においては、図１２（ｄ）に示す一対の櫛歯電極Ｅ３，Ｅ４の形成過程を、一の断面の変化として表す。当該一の断面は、加工が施される材料基板（多層構造を有するウエハ）における部分断面である。櫛歯電極Ｅ３は、マイクロミラー素子Ｘ２の櫛歯電極１３，１４に相当し、導体部Ｅ３ａと、導体部Ｅ３ｂと、これらの間の絶縁部Ｅ３ｃとからなる積層構造を有する。櫛歯電極Ｅ４は、マイクロミラー素子Ｘ２の櫛歯電極２３，２４に相当する。
【００４７】
櫛歯電極Ｅ３，Ｅ４の形成においては、まず、図１１（ａ）に示すように、材料基板７０上にレジスト膜７３を形成する。材料基板７０については、第１の実施形態におけるのと同様であり、導電性を付与されたシリコン材料よりなるシリコン層７０ａ，７０ｂ、および、例えば酸化シリコンよりなる絶縁層７０ｃからなる積層構造を有する。レジスト膜７３は、材料基板７０のシリコン層７０ａ，７０ｂに対する後出の異方性エッチング処理の際にエッチングが最も速く進行する方向を材料基板７０の厚さ方向に対して傾斜せしめるためのものであり、所定の厚さ変化を有する。当該傾斜の角度は例えば１〜５°である。レジスト膜７３の形成においては、例えば、まず、材料基板７０のシリコン層７０ｂの側に液状のフォトレジストをスピンコーティングにより成膜する。フォトレジストとしては、例えば、ＡＺＰ４２１０（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製）やＡＺ１５００（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製）を使用することができる。次に、所定の光透過性変化を有するグレイマスクを使用して当該フォトレジスト膜を所定の程度に露光処理する。その後、現像処理を行うことにより、当該フォトレジスト膜を厚さ方向において部分的に除去する。このようにして、所望の厚さ変化を有するレジスト膜７３を形成することができる。
【００４８】
櫛歯電極Ｅ３，Ｅ４の形成においては、この後、形成目的が櫛歯電極Ｅ３，Ｅ４であること及びレジスト膜７３の除去作業を含むこと以外は、図７（ａ）から図８（ｄ）を参照して上述した第１の実施形態と同様にして、材料基板７０に対して加工を施す。
【００４９】
具体的には、まず、図１１（ｂ）に示すように、材料基板７０のシリコン層７０ａ上にプリ酸化膜パターン７１’を形成する。次に、図１１（ｃ）に示すように、プリ酸化膜パターン７１’上のマスク部７２ａとシリコン層７０ａ上のマスク部７２ｂとを含むレジストパターン７２を形成する。本実施形態では、マスク部７２ａは、櫛歯電極Ｅ３に対応するパターン形状を有し、マスク部７２ｂは、櫛歯電極Ｅ４に対応するパターン形状を有する。次に、図１１（ｄ）に示すように、レジストパターン７２をマスクとしてプリ酸化膜パターン７１’に対してエッチング処理を施すことにより、マスク部７１ａを含む酸化膜パターン７１を形成する。マスク部７１ａは、プリ酸化膜パターン７１’において、レジストパターン７２のマスク部７２ａにマスクされた箇所であり、マスク部７２ａと実質的に同じパターン形状を有し、従って、本実施形態では、櫛歯電極Ｅ３に対応するパターン形状を有する。
【００５０】
次に、図１１（ｅ）に示すように、酸化膜パターン７１およびレジストパターン７２をマスクとして、ＤＲＩＥにより、シリコン層７０ａに対して絶縁層７０ｃに至るまで異方性エッチング処理を行う。本エッチング処理時には、エッチング装置のチャンバ内の保持ステージに設置された材料基板７０は、厚さ変化を有するレジスト膜７３の存在に起因して、ステージ面に対して傾斜した姿勢にある。そのため、本エッチング処理におけるエッチング方向（エッチングが最も速く進行する方向）は、材料基板７０の厚さ方向に対して傾斜することとなる。本エッチング処理により、櫛歯電極Ｅ３の導体部Ｅ３ａおよび残存マスク部７０ａ’が形成される。導体部Ｅ３ａは、シリコン層７０ａにおいて、重なり合うマスク部７１ａ，７２ａによりマスクされた箇所である。残存マスク部７０ａ’は、シリコン層７０ａにおいてマスク部７２ｂによりマスクされた箇所である。
【００５１】
次に、図１２（ａ）に示すように、絶縁層７０ｃに対してシリコン層７０ａの側からシリコン層７０ｂに至るまでエッチング処理を施す。本エッチング処理により、櫛歯電極Ｅ３の絶縁部Ｅ３ｃおよび残存マスク部７０ｃ’が形成される。絶縁部Ｅ３ｃは、絶縁層７０ｃにおいて、導体部Ｅ３ａによりマスクされた箇所である。残存マスク部７０ｃ’は、絶縁層７０ｃにおいて残存マスク部７０ａ’によりマスクされた箇所である。次に、図１２（ｂ）に示すように、酸素アッシングなどにより、レジストパターン７２を除去する。次に、図１２（ｃ）に示すように、ＤＲＩＥにより、シリコン層７０ｂに対してシリコン層７０ａの側から異方性エッチング処理を施し、残存マスク部７０ａ’を除去しつつ、櫛歯電極Ｅ３の導体部Ｅ３ｂおよび櫛歯電極Ｅ４を成形する。本エッチング処理では、図１１（ｅ）を参照して上述したエッチング処理におけるのと同様に、エッチング方向は材料基板７０の厚さ方向に対して傾斜している。導体部Ｅ３ｂは、シリコン層７０ｂにおいて絶縁部Ｅ３ｃに接する箇所である。櫛歯電極Ｅ４は、シリコン層７０ｂにおいて残存マスク部７０ｃ’にマスクされた箇所である。次に、図１２（ｄ）に示すように、酸化膜パターン７１および残存マスク部７０ｃ’をエッチング除去する。また、レジスト膜７３も除去する。以上の一連の工程を経ることにより、一対の櫛歯電極Ｅ３，Ｅ４（マイクロミラー素子Ｘ２の一対の櫛歯電極１３，２３や一対の櫛歯電極１４，２４）を形成することができる。
【００５２】
本方法では、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、マスク部７１ａ，７２ｂの相対的な形成位置については高精度を達成することができる。すなわち、本方法では、酸化膜パターン７１のマスク部７１ａとレジストパターン７２のマスク部７２ｂとについて、材料基板７０の同一面側において、セルフアライメントにより、高精度に位置合わせすることができる。そして、図１１（ｅ）を参照して上述した工程では、マスク部７１ａの形状に対応した形状を有する導体部Ｅ３ａが、マスク部７２ｂの形状に対応した形状を有する残存マスク部７０ａ’が、形成される。図１２（ａ）を参照して上述した工程では、導体部Ｅ３ａ（従ってマスク部７１ａ）の形状に対応した形状を有する絶縁部Ｅ３ｃが、残存マスク部７０ａ’（従ってマスク部７２ｂ）の形状に対応した形状を有する残存マスク部７０ｃ’が、形成される。図１２（ｃ）を参照して上述した工程では、絶縁部Ｅ３ｃ（従ってマスク部７１ａ）の形状に対応した形状を有する導体部Ｅ３ｂが、残存マスク部７０ｃ’（従ってマスク部７２ｂ）の形状に対応した形状を有する櫛歯電極Ｅ４が、形成される。したがって、本方法によると、導体部Ｅ３ａ，Ｅ３ｂおよび絶縁部Ｅ３ｃからなる積層構造を有する櫛歯電極Ｅ３と、櫛歯電極Ｅ４とを、高いアライメント精度で形成することができるのである。
【００５３】
また、本方法によると、櫛歯電極Ｅ３，Ｅ４を、素子厚さ方向における寸法について高い精度で形成することができる。素子厚さ方向における櫛歯電極Ｅ３の寸法は、材料基板７０の厚さに相当する。素子厚さ方向における櫛歯電極Ｅ４の寸法は、材料基板７０のシリコン層７０ｂの厚さに相当する。材料基板７０やそれに含まれるシリコン層７０ｂの厚さについては高精度に設定し得るので、本方法によると、櫛歯電極Ｅ３，Ｅ４を、素子厚さ方向における寸法について高い精度で形成することができるのである。
【００５４】
加えて、本方法によると、所定の厚さ変化を有するレジスト膜７３を利用することにより、材料基板７０の厚さ方向ないし素子厚さ方向に対して所定の角度で傾斜した櫛歯電極Ｅ３，Ｅ４を形成することができる。
【００５５】
図１３および図１４は、マイクロミラー素子Ｘ１の第２変形例であるマイクロミラー素子Ｘ３の断面図である。図１３および図１４は、各々、マイクロミラー素子Ｘ１にとっての図３および図４に相当する断面図である。マイクロミラー素子Ｘ３は、櫛歯電極１３，１４ないし電極歯１３Ａ，１４Ａの導体部１３ａ，１４ａが、揺動部１０の非動作時に厚さ方向Ｈに対して所定方向に傾斜している点において、マイクロミラー素子Ｘ１と異なる。
【００５６】
図１５および図１６は、本発明の第３の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法の一連の工程を表す。この方法は、マイクロミラー素子Ｘ３の一対の櫛歯電極１３，２３や一対の櫛歯電極１４，２４を形成するための一手法であり、マイクロミラー素子Ｘ３の製造過程において利用することができる。図１５および図１６においては、図１６（ｄ）に示す一対の櫛歯電極Ｅ５，Ｅ６の形成過程を、一の断面の変化として表す。当該一の断面は、加工が施される材料基板（多層構造を有するウエハ）における部分断面である。櫛歯電極Ｅ５は、マイクロミラー素子Ｘ３の櫛歯電極１３，１４に相当し、導体部Ｅ５ａと、導体部Ｅ５ｂと、これらの間の絶縁部Ｅ５ｃとからなる積層構造を有する。櫛歯電極Ｅ６は、マイクロミラー素子Ｘ３の櫛歯電極２３，２４に相当する。
【００５７】
櫛歯電極Ｅ５，Ｅ６の形成においては、まず、図１５（ａ）に示すように、材料基板７０上にレジスト膜７３を形成する。材料基板７０については、第１の実施形態におけるのと同様であり、導電性を付与されたシリコン材料よりなるシリコン層７０ａ，７０ｂ、および、例えば酸化シリコンよりなる絶縁層７０ｃからなる積層構造を有する。レジスト膜７３については、第２の実施形態におけるのと同様であり、所定の厚さ変化を有する。
【００５８】
櫛歯電極Ｅ５，Ｅ６の形成においては、この後、形成目的が櫛歯電極Ｅ５，Ｅ６であること及びレジスト膜７３の除去作業を含むこと以外は、第１の実施形態において図７および図８を参照して上述したのと同様にして、材料基板７０に対して加工を施す。
【００５９】
具体的には、まず、図１５（ｂ）に示すように、材料基板７０のシリコン層７０ａ上にプリ酸化膜パターン７１’を形成する。次に、図１５（ｃ）に示すように、プリ酸化膜パターン７１’上のマスク部７２ａとシリコン層７０ａ上のマスク部７２ｂとを含むレジストパターン７２を形成する。本実施形態では、マスク部７２ａは、櫛歯電極Ｅ５に対応するパターン形状を有し、マスク部７２ｂは、櫛歯電極Ｅ６に対応するパターン形状を有する。次に、図１５（ｄ）に示すように、レジストパターン７２をマスクとしてプリ酸化膜パターン７１’に対してエッチング処理を施すことにより、マスク部７１ａを含む酸化膜パターン７１を形成する。マスク部７１ａは、プリ酸化膜パターン７１’において、レジストパターン７２のマスク部７２ａにマスクされた箇所であり、マスク部７２ａと実質的に同じパターン形状を有し、従って、本実施形態では、櫛歯電極Ｅ５に対応するパターン形状を有する。次に、図１５（ｅ）に示すように、酸化膜パターン７１およびレジストパターン７２をマスクとして、ＤＲＩＥにより、シリコン層７０ａに対して絶縁層７０ｃに至るまで異方性エッチング処理を行う。本エッチング処理では、図１１（ｅ）を参照して上述したエッチング処理におけるのと同様に、エッチング方向は材料基板７０の厚さ方向に対して傾斜している。本エッチング処理により、櫛歯電極Ｅ５の導体部Ｅ５ａおよび残存マスク部７０ａ’が形成される。導体部Ｅ５ａは、シリコン層７０ａにおいて、重なり合うマスク部７１ａ，７２ａによりマスクされた箇所である。残存マスク部７０ａ’は、シリコン層７０ａにおいてマスク部７２ｂによりマスクされた箇所である。
【００６０】
次に、図１６（ａ）に示すように、絶縁層７０ｃに対してシリコン層７０ａの側からシリコン層７０ｂに至るまでエッチング処理を施す。本エッチング処理により、櫛歯電極Ｅ５の絶縁部Ｅ５ｃおよび残存マスク部７０ｃ’が形成される。絶縁部Ｅ５ｃは、絶縁層７０ｃにおいて、導体部Ｅ５ａによりマスクされた箇所である。残存マスク部７０ｃ’は、絶縁層７０ｃにおいて残存マスク部７０ａ’によりマスクされた箇所である。次に、図１６（ｂ）に示すように、例えば剥離液を作用させることにより、レジストパターン７２およびレジスト膜７３を除去する。次に、図１６（ｃ）に示すように、ＤＲＩＥにより、シリコン層７０ｂに対してシリコン層７０ａの側から異方性エッチング処理を施し、残存マスク部７０ａ’を除去しつつ、櫛歯電極Ｅ５の導体部Ｅ５ｂおよび櫛歯電極Ｅ６を成形する。導体部Ｅ５ｂは、シリコン層７０ｂにおいて絶縁部Ｅ５ｃに接する箇所である。櫛歯電極Ｅ６は、シリコン層７０ｂにおいて残存マスク部７０ｃ’にマスクされた箇所である。次に、図１６（ｄ）に示すように、酸化膜パターン７１および残存マスク部７０ｃ’をエッチング除去する。以上の一連の工程を経ることにより、一対の櫛歯電極Ｅ５，Ｅ６（マイクロミラー素子Ｘ３の一対の櫛歯電極１３，２３や一対の櫛歯電極１４，２４）を形成することができる。
【００６１】
本方法では、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、マスク部７１ａ，７２ｂの相対的な形成位置については高精度を達成することができる。すなわち、本方法では、酸化膜パターン７１のマスク部７１ａとレジストパターン７２のマスク部７２ｂとについて、材料基板７０の同一面側において、セルフアライメントにより、高精度に位置合わせすることができる。そして、図１５（ｅ）を参照して上述した工程では、マスク部７１ａの形状に対応した形状を有する導体部Ｅ５ａが、マスク部７２ｂの形状に対応した形状を有する残存マスク部７０ａ’が、形成される。図１６（ａ）を参照して上述した工程では、導体部Ｅ５ａ（従ってマスク部７１ａ）の形状に対応した形状を有する絶縁部Ｅ５ｃが、残存マスク部７０ａ’（従ってマスク部７２ｂ）の形状に対応した形状を有する残存マスク部７０ｃ’が、形成される。図１６（ｃ）を参照して上述した工程では、絶縁部Ｅ５ｃ（従ってマスク部７１ａ）の形状に対応した形状を有する導体部Ｅ５ｂが、残存マスク部７０ｃ’（従ってマスク部７２ｂ）の形状に対応した形状を有する櫛歯電極Ｅ６が、形成される。したがって、本方法によると、導体部Ｅ５ａ，Ｅ５ｂおよび絶縁部Ｅ５ｃからなる積層構造を有する櫛歯電極Ｅ５と、櫛歯電極Ｅ６とを、高いアライメント精度で形成することができるのである。
【００６２】
また、本方法によると、櫛歯電極Ｅ５，Ｅ６を、素子厚さ方向における寸法について高い精度で形成することができる。素子厚さ方向における櫛歯電極Ｅ５の寸法は、材料基板７０の厚さに相当する。素子厚さ方向における櫛歯電極Ｅ６の寸法は、材料基板７０のシリコン層７０ｂの厚さに相当する。材料基板７０やそれに含まれるシリコン層７０ｂの厚さについては高精度に設定し得るので、本方法によると、櫛歯電極Ｅ５，Ｅ６を、素子厚さ方向における寸法について高い精度で形成することができるのである。
【００６３】
加えて、本方法によると、所定の厚さ変化を有するレジスト膜７３を利用することにより、材料基板７０の厚さ方向ないし素子厚さ方向に対して所定の角度で傾斜した櫛歯電極Ｅ５を形成することができる。
【００６４】
図１７から図２１は、本発明の第４の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法を製造過程において利用して製造することのできるマイクロミラー素子Ｘ４を表す。図１７は、マイクロミラー素子Ｘ４の平面図であり、図１８は、マイクロミラー素子Ｘ４の一部省略平面図である。図１９から図２１は、各々、図１７の線XIX−XIX、線XX−XX、および線XXI−XXIに沿った断面図である。
【００６５】
マイクロミラー素子Ｘ４は、揺動部３０と、フレーム４１と、一対のトーションバー４２と、櫛歯電極４３，４４とを備え、ＭＥＭＳ技術の一種であるマイクロマシニング技術により、ＳＯＩ基板である材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。マイクロミラー素子Ｘ４における上述の各部位は主に第１シリコン層および／または第２シリコン層に由来して形成されるところ、図の明確化の観点より、図１８においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。また、図１８は、マイクロミラー素子Ｘ４において第２シリコン層に由来する構造を表す。
【００６６】
揺動部３０は、ミラー支持部３１と、アーム部３２と、櫛歯電極３３，３４とを有する。
【００６７】
ミラー支持部３１は、第１シリコン層に由来する部位であり、その表面には、光反射機能を有するミラー面３１ａが設けられている。ミラー面３１ａは、例えば、第１シリコン層上に成膜されたＣｒ層およびその上のＡｕ層よりなる積層構造を有する。また、アーム部３２は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー支持部３１から延出する。
【００６８】
櫛歯電極３３は、複数の電極歯３３Ａからなる。複数の電極歯３３Ａは、アーム部３２から各々が延出し、且つ、アーム部３２の延び方向に互いに離隔する。櫛歯電極３４は、複数の電極歯３４Ａからなる。複数の電極歯３４Ａは、電極歯３３Ａとは反対の側にアーム部３２から各々が延出し、且つ、アーム部３２の延び方向に互いに離隔する。電極歯３３Ａ，３４Ａは、主に第１シリコン層に由来する部位である。本実施形態では、図１７に示すように、電極歯３３Ａ，３４Ａの延び方向とアーム部３２の延び方向とは直交し、電極歯３３Ａは、図１９に示すように素子厚さ方向Ｈに平行に起立しており、電極歯３４Ａは、図２０に示すように素子厚さ方向Ｈに平行に起立している。このような櫛歯電極３３ないし電極歯３３Ａと櫛歯電極３４ないし電極歯３４Ａとは、アーム部３２を介して電気的に接続されている。
【００６９】
フレーム４１は、図１７に示すように揺動部３０を囲む形状を有し、図１９から図２１に示すように、第１シリコン層に由来する導体部４１ａと、第２シリコン層に由来する導体部４１ｂと、絶縁層に由来して導体部４１ａ，４１ｂの間に介在する絶縁部４１ｃとからなる積層構造を有する。導体部４１ｂについては図１８にも示す。
【００７０】
一対のトーションバー４２は、各々、主に第１シリコン層に由来する部位であり、揺動部３０のアーム部３２とフレーム４１の導体部４１ａとに接続してこれらを連結する。トーションバー４２により、アーム部３２と導体部４１ａとは電気的に接続される。また、トーションバー４２は、素子厚さ方向Ｈにおいて、図１９および図２０に示すようにアーム部３２より薄肉であり、フレーム４１の導体部４１ａよりも薄肉である。このような一対のトーションバー４２は、揺動部３０ないしミラー支持部３１の揺動動作の揺動軸心Ａ４を規定する。揺動軸心Ａ４は、図１に示すように、アーム部３２の延び方向と直交する。したがって、アーム部３２の延び方向に直交する方向にアーム部３２から延出する上述の電極歯３３Ａ，３４Ａの延び方向は、揺動軸心Ａ４に対して平行である。このような揺動軸心Ａ４は、好ましくは、揺動部３０の重心またはその近傍を通る。
【００７１】
櫛歯電極４３は、櫛歯電極３３と協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯４３Ａからなる。複数の電極歯４３Ａは、フレーム４１から各々が延出し、且つ、アーム部３２の延び方向に互いに離隔する。また、櫛歯電極４３は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、図１８に示すように、フレーム４１の導体部４１ｂに固定されている。図１７に示すように、電極歯４３Ａの延び方向とアーム部３２の延び方向とは直交し、電極歯４３Ａの延び方向は揺動軸心Ａ４に対して平行である。また、図１９に示すように、電極歯４３Ａは素子厚さ方向Ｈに平行に起立している。
【００７２】
このような櫛歯電極４３は、櫛歯電極３３と共に駆動機構を構成する。櫛歯電極３３，４３は、揺動部３０の例えば非動作時には、図１９および図２１に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３３，４３は、揺動部３０の揺動動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯３３Ａ，４３Ａが位置ずれした態様で配されている。
【００７３】
櫛歯電極４４は、櫛歯電極３４と協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯４４Ａからなる。複数の電極歯４４Ａは、フレーム４１から各々が延出し、且つ、アーム部３２の延び方向に互いに離隔する。また、櫛歯電極４４は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、図１８に示すように、フレーム４１の導体部４１ｂに固定されている。櫛歯電極４４ないし電極歯４４Ａは、フレーム４１の導体部４１ｂを介して櫛歯電極４３ないし電極歯４３Ａと電気的に接続されている。図１７に示すように、電極歯４４Ａの延び方向とアーム部３２の延び方向とは直交し、電極歯４４Ａの延び方向は揺動軸心Ａ４に対して平行である。また、図２０に示すように、電極歯４４Ａは素子厚さ方向Ｈに平行に起立している。
【００７４】
このような櫛歯電極４４は、櫛歯電極３４と共に駆動機構を構成する。櫛歯電極３４，４４は、揺動部３０の例えば非動作時には、図２０および図２１に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３４，４４は、揺動部３０の揺動動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯３４Ａ，４４Ａが位置ずれした態様で配されている。
【００７５】
マイクロミラー素子Ｘ４においては、櫛歯電極３３，３４，４３，４４に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部３０ないしミラー支持部３１を揺動軸心Ａ４まわりに回転変位させることができる。櫛歯電極３３，３４に対する電位付与は、フレーム４１の導体部４１ａ、両トーションバー４２、およびアーム部３２を介して、実現することができる。櫛歯電極３３，３４は、例えばグラウンド接続される。一方、櫛歯電極４３，４４に対する電位付与は、フレーム４１の導体部４１ｂを介して、実現することができる。フレーム４１の導体部４１ａと導体部４１ｂとは、絶縁部４１ｃにより電気的に分離されている。
【００７６】
櫛歯電極３３，３４，４３，４４の各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極３３，４３間および櫛歯電極３４，４４間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極３３は櫛歯電極４３に引き込まれ、且つ、櫛歯電極３４は櫛歯電極４４に引き込まれる。そのため、揺動部３０ないしミラー支持部３１は、揺動軸心Ａ４まわりに揺動動作し、当該静電引力と各トーションバー４２の捩り抵抗力の総和とが釣り合う角度まで回転変位する。釣り合い状態においては、櫛歯電極３３，４３は、例えば図２２に示す配向をとり、櫛歯電極３４，４４も同様の配向をとる。このような揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極３３，３４，４３，４４への付与電位を調整することにより、調節することができる。また、櫛歯電極３３，４３間の静電引力および櫛歯電極３４，４４間の静電引力を消滅させると、各トーションバー４２はその自然状態に復帰し、揺動部３０ないしミラー支持部３１は、図１９から図２１に表れているような配向をとる。以上のような揺動部３０ないしミラー支持部３１の揺動駆動により、ミラー支持部３１上に設けられたミラー面３１ａにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【００７７】
図２３から図２５は、本発明の第４の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法の一連の工程を表す。この方法は、一対の櫛歯電極３３，４３や一対の櫛歯電極３４，４４を形成するための一手法であり、マイクロミラー素子Ｘ４の製造過程において利用することができる。図２３および図２４の左側には、図２５（ｃ）に示す一対の櫛歯電極Ｅ７，Ｅ８の形成過程を、一の断面の変化として表す。当該一の断面は、加工が施される材料基板（多層構造を有するウエハ）における部分断面である。また、図２３から図２５の右側には、加工が施される材料基板における、左側断面に対応する箇所およびその近傍の部分平面を表す（各左側断面図は、図２３（ａ）の右側平面図の線XXIII−XXIIIに沿った断面図である）。櫛歯電極Ｅ７は櫛歯電極３３，３４に相当し、櫛歯電極Ｅ８は櫛歯電極４３，４４に相当する。
【００７８】
櫛歯電極Ｅ７，Ｅ８の形成においては、まず、図２３（ａ）に示すように、材料基板８０上にプリ酸化膜パターン８１’および酸化膜パターン８２を形成する。材料基板８０は、シリコン層８０ａ，８０ｂと、当該シリコン層８０ａ，８０ｂ間の絶縁層８０ｃとからなる積層構造を有するＳＯＩ基板である。シリコン層８０ａ，８０ｂは、不純物をドープすることにより導電性を付与されたシリコン材料よりなる。絶縁層８０ｃは例えば酸化シリコンよりなる。シリコン層８０ａの厚さは例えば１０〜１００μｍであり、シリコン層８０ｂの厚さは、シリコン層８０ａの厚さより大きい限りにおいて例えば５０〜５００μｍであり、絶縁層８０ｃの厚さは例えば０．３〜３μｍである。プリ酸化膜パターン８１’は、後出の酸化膜パターン８１を形成するためのものであり、材料基板８０のシリコン層８０ａ上に形成される。酸化膜パターン８２は、櫛歯電極Ｅ８に対応するパターン形状を有するマスク部８２ａを含む。本工程では、プリ酸化膜パターン８１’に対して公知の方法により位置合わせしつつ酸化膜パターン８２をパターン形成する。
【００７９】
次に、図２３（ｂ）に示すようにレジストパターン８３を形成する。レジストパターン８３は、プリ酸化膜パターン８１’上のマスク部８３ａ、および、シリコン層８０ａ上のマスク部８３ｂを含む。マスク部８３ａは、櫛歯電極Ｅ７に対応するパターン形状を有し、マスク部８３ｂは、櫛歯電極Ｅ８に対応するパターン形状を有する。
【００８０】
次に、図２３（ｃ）に示すように、レジストパターン８３をマスクとしてプリ酸化膜パターン８１’に対してエッチング処理を施すことにより、マスク部８１ａを含む酸化膜パターン８１を形成する。マスク部８１ａは、プリ酸化膜パターン８１’において、レジストパターン８３のマスク部８３ａにマスクされた箇所であり、マスク部８３ａと実質的に同じパターン形状を有し、従って、櫛歯電極Ｅ７に対応するパターン形状を有する。
【００８１】
次に、図２４（ａ）に示すように、酸化膜パターン８１およびレジストパターン８３をマスクとして、ＤＲＩＥにより、シリコン層８０ａに対して絶縁層８０ｃに至るまで異方性エッチング処理を行う。本エッチング処理により、櫛歯電極Ｅ７および残存マスク部８０ａ’が形成される。櫛歯電極Ｅ７は、シリコン層８０ａにおいて、重なり合うマスク部８１ａ，８３ａによりマスクされた箇所である。残存マスク部８０ａ’は、シリコン層８０ａにおいてマスク部８３ｂによりマスクされた箇所である。
【００８２】
次に、図２４（ｂ）に示すように、絶縁層８０ｃにおいて前工程にて露出した箇所をエッチング除去する。具体的には、絶縁層８０ｃに対してシリコン層８０ａの側からシリコン層８０ｂに至るまでエッチング処理を施す。エッチング処理としては、エッチングガスとして例えばＣＦ4やＣＨＦ3を使用して行うドライエッチングや、エッチング液として例えばＢＨＦを使用して行うウエットエッチングを採用することができる。本エッチング処理により、残存マスク部８０ｃ’が形成される。残存マスク部８０ｃ’は、絶縁層８０ｃにおいて残存マスク部８０ａ’によりマスクされた箇所である。また、本エッチング処理を経ても、絶縁層８０ｃにおいて櫛歯電極Ｅ７に接する箇所は残存する。
【００８３】
次に、図２４（ｃ）に示すように、剥離液を作用させることにより、レジストパターン８３を除去する。剥離液としては、例えばＡＺリムーバ７００（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製）を使用することができる。
【００８４】
次に、図２５（ａ）に示すように、ＤＲＩＥにより、シリコン層８０ｂに対してシリコン層８０ａの側から異方性エッチング処理を施し、残存マスク部８０ａ’を除去しつつ、櫛歯電極Ｅ８の一部Ｅ８ａを形成する。当該一部Ｅ８ａは、シリコン層８０ｂにおいて残存マスク部８０ｃ’にマスクされた箇所である。また、本エッチング処理を経ても、シリコン層８０ｂにおける櫛歯電極Ｅ７の図中下方の箇所は残存する。
【００８５】
次に、図２５（ｂ）に示すように、ＤＲＩＥによりシリコン層８０ｂに対して酸化膜パターン８２の側から異方性エッチング処理を施すことによって、櫛歯電極Ｅ８の残りの一部Ｅ８ｂを形成し、且つ、シリコン層８０ｂにおける櫛歯電極Ｅ７の図中下方の残存箇所を除去する。櫛歯電極Ｅ８の一部Ｅ８ｂは、シリコン層８０ｂにおいて酸化膜パターン８２のマスク部８２ａにマスクされた箇所である。
【００８６】
次に、図２５（ｃ）に示すように、酸化膜パターン８１，８２、残存マスク部８０ｃ’、および絶縁層８０ｃに由来して櫛歯電極Ｅ７の図中下方に残存している箇所を、エッチング除去する。エッチング手法としては、エッチングガスとして例えばＣＦ4やＣＨＦ3を使用して行うドライエッチングや、エッチング液として例えばＢＨＦを使用して行うウエットエッチングを採用することができる。以上の一連の工程を経ることにより、一対の櫛歯電極Ｅ７，Ｅ８（一対の櫛歯電極３３，４３，一対の櫛歯電極３４，４４）を形成することができる。
【００８７】
本方法では、レジストパターン８３のマスク部８３ａ，８３ｂは、材料基板８０の同一面側においてパターン形成されるため、マスク部８３ａ，８３ｂの相対的な形成位置については高精度を達成することができる。これとともに、酸化膜パターン８１のマスク部８１ａは、図２３（ｃ）を参照して上述した工程において、レジストパターン８３をマスクとして使用して行うエッチング処理により、レジストパターン８３のマスク部８３ａに対応したパターン形状に形成される。そのため、本方法では、マスク部８１ａ，８３ｂの相対的な形成位置については高精度を達成することができる。すなわち、本方法では、酸化膜パターン８１のマスク部８１ａとレジストパターン８３のマスク部８３ｂとについて、材料基板８０の同一面側において、セルフアライメント（具体的には、マスク部８３ｂと同様にレジストパターン８２に含まれるマスク部８３ａに対応した形状にマスク部８１ａがパターン形成されることにより、マスク部８３ｂに対してマスク部８１ａが実質的に位置合わせされる事象）により、高精度に位置合わせすることができるのである。そして、図２４（ａ）を参照して上述した工程では、マスク部８１ａの形状に対応した形状を有する櫛歯電極Ｅ７が、マスク部８３ｂの形状に対応した形状を有する残存マスク部８０ａ’が、形成される。図２４（ｂ）を参照して上述した工程では、残存マスク部８０ａ’（従ってマスク部８３ｂ）の形状に対応した形状を有する残存マスク部８０ｃ’が形成される。図２５（ａ）を参照して上述した工程では、残存マスク部８０ｃ’（従ってマスク部８３ｂ）の形状に対応した形状を有する櫛歯電極Ｅ８の一部Ｅ８ａ（櫛歯電極Ｅ８において櫛歯電極Ｅ７に近い側の部分）が形成される。したがって、本方法によると、櫛歯電極Ｅ７と、櫛歯電極Ｅ８の一部Ｅ８ａとを、高いアライメント精度で形成することができる。本方法では、櫛歯電極Ｅ８の残りの一部Ｅ８ｂ（櫛歯電極Ｅ８において櫛歯電極Ｅ７から遠い側の部分）は、図２５（ｂ）を参照して上述した工程にて、酸化膜パターン８２のマスク部８２ａをマスクとして使用したエッチング処理により形成されるところ、一部Ｅ８ｂは、一部Ｅ８ａほどには、櫛歯電極Ｅ７に対する形成位置について高精度に形成することが困難である。櫛歯電極Ｅ７に対する一部Ｅ８ｂの形成位置は、櫛歯電極Ｅ７に対する一部Ｅ８ａの形成位置ほどには、高精度が求められない場合がある。そのような場合においては、本方法によっても、実質的に、相対的形成位置について高い精度で一対の櫛歯電極Ｅ７，Ｅ８を形成することができるのである。
【００８８】
加えて、本方法によると、櫛歯電極Ｅ７，Ｅ８を、素子厚さ方向における寸法について高い精度で形成することができる。素子厚さ方向における櫛歯電極Ｅ７の寸法は、材料基板８０のシリコン層８０ａの厚さに相当する。素子厚さ方向における櫛歯電極Ｅ８の寸法は、材料基板８０のシリコン層８０ｂの厚さに相当する。シリコン層８０ａ，８０ｂの厚さについては高精度に設定し得るので、本方法によると、櫛歯電極Ｅ７，Ｅ８を、素子厚さ方向における寸法について高い精度で形成することができるのである。
【００８９】
図２６および図２７は、マイクロミラー素子Ｘ４の変形例であるマイクロミラー素子Ｘ５の断面図である。図２６および図２７は、各々、マイクロミラー素子Ｘ４にとっての図１９および図２０に相当する断面図である。マイクロミラー素子Ｘ５は、櫛歯電極３３，３４の電極歯３３Ａ，３４Ａが、揺動部３０の非動作時に厚さ方向Ｈに対して所定方向に傾斜している点において、マイクロミラー素子Ｘ４と異なる。
【００９０】
マイクロミラー素子Ｘ５では、揺動部３０が回転変位して櫛歯電極３３の電極歯３３Ａが部分的に櫛歯電極４３の電極歯４３Ａに対面するとき、電極歯３３Ａは電極歯４３Ａに対して平行な配向、または平行に近い配向をとり得る。同様に、揺動部３０が回転変位して櫛歯電極３４の電極歯３４Ａが部分的に櫛歯電極４４の電極歯４４Ａに対面するとき、電極歯３４Ａは電極歯４４Ａに対して平行な配向、または平行に近い配向をとり得る。したがってマイクロミラー素子Ｘ５においては、櫛歯電極３３，４３間および櫛歯電極３４，４４間にて安定した静電引力が生ずるように制御しやすい。
【００９１】
図２８から図３０は、本発明の第５の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法の一連の工程を表す。この方法は、マイクロミラー素子Ｘ５の一対の櫛歯電極３３，４３や一対の櫛歯電極３４，４４を形成するための一手法であり、マイクロミラー素子Ｘ５の製造過程において利用することができる。図２８から図３０においては、図３０（ｃ）に示す一対の櫛歯電極Ｅ９，Ｅ１０の形成過程を、一の断面の変化として表す。当該一の断面は、加工が施される材料基板（多層構造を有するウエハ）における単一のマイクロミラー素子形成区画に含まれる櫛歯電極形成箇所の断面である。櫛歯電極Ｅ９は、マイクロミラー素子Ｘ５の櫛歯電極３３，３４に相当し、櫛歯電極Ｅ１０は、マイクロミラー素子Ｘ５の櫛歯電極４３，４４に相当する。
【００９２】
櫛歯電極Ｅ９，Ｅ１０の形成においては、まず、図２８（ａ）に示すように、第４の実施形態に関して図２３（ａ）および図２３（ｂ）を参照して上述したのと同様にして、材料基板８０上にプリ酸化膜パターン８１’、酸化膜パターン８２、およびレジストパターン８３を形成する。本実施形態では、酸化膜パターン８２は、櫛歯電極Ｅ１０に対応するパターン形状を有するマスク部８２ａを含む。レジストパターン８３は、プリ酸化膜パターン８１’上のマスク部８３ａ、および、シリコン層８０ａ上のマスク部８３ｂを含む。本実施形態では、マスク部８３ａは、櫛歯電極Ｅ９に対応するパターン形状を有し、マスク部８３ｂは、櫛歯電極Ｅ１０に対応するパターン形状を有する。
【００９３】
次に、図２８（ｂ）に示すように、材料基板８０上にレジスト膜８４を形成する。レジスト膜８４は、材料基板８０のシリコン層８０ａに対する後出の異方性エッチング処理の際にエッチングが最も速く進行する方向を材料基板８０の厚さ方向に対して傾斜せしめるためのものであり、所定の厚さ変化を有する。当該傾斜の角度は例えば１〜５°である。レジスト膜８４の形成においては、例えば、まず、材料基板８０のシリコン層８０ｂの側に液状のフォトレジストをスピンコーティングにより成膜する。フォトレジストとしては、例えば、ＡＺＰ４２１０（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製）やＡＺ１５００（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製）を使用することができる。次に、所定の光透過性変化を有するグレイマスクを使用して当該フォトレジスト膜を所定の程度に露光処理する。その後、現像処理を行うことにより、当該フォトレジスト膜を厚さ方向において部分的に除去する。このようにして、所望の厚さ変化を有するレジスト膜８４を形成することができる。
【００９４】
櫛歯電極Ｅ９，Ｅ１０の形成においては、この後、形成目的が櫛歯電極Ｅ９，Ｅ１０であること及びレジスト膜８４の除去作業を含むこと以外は、第４の実施形態において図２３（ｃ）から図２５（ｃ）を参照して上述したのと同様にして、材料基板８０に対して加工を施す。
【００９５】
具体的には、まず、図２８（ｃ）に示すように、レジストパターン８３をマスクとしてプリ酸化膜パターン８１’に対してエッチング処理を施すことにより、マスク部８１ａを含む酸化膜パターン８１を形成する。マスク部８１ａは、プリ酸化膜パターン８１’において、レジストパターン８３のマスク部８３ａにマスクされた箇所であり、マスク部８３ａと実質的に同じパターン形状を有し、従って、本実施形態では、櫛歯電極Ｅ９に対応するパターン形状を有する。
【００９６】
次に、図２９（ａ）に示すように、酸化膜パターン８１およびレジストパターン８３をマスクとして、ＤＲＩＥにより、シリコン層８０ａに対して絶縁層８０ｃに至るまで異方性エッチング処理を行う。本エッチング処理により、櫛歯電極Ｅ９および残存マスク部８０ａ’が形成される。本エッチング処理時には、エッチング装置のチャンバ内の保持ステージに設置された材料基板８０は、厚さ変化を有するレジスト膜８４の存在に起因して、ステージ面に対して傾斜した姿勢にある。そのため、本エッチング処理におけるエッチング方向（エッチングが最も速く進行する方向）は、材料基板８０の厚さ方向に対して傾斜することとなる。櫛歯電極Ｅ９は、シリコン層８０ａにおいて、重なり合うマスク部８１ａ，８３ａによりマスクされた箇所である。残存マスク部８０ａ’は、シリコン層８０ａにおいてマスク部８３ｂによりマスクされた箇所である。次に、図２９（ｂ）に示すように、絶縁層８０ｃに対してシリコン層８０ａの側からシリコン層８０ｂに至るまでエッチング処理を施す。本エッチング処理により、残存マスク部８０ｃ’が形成される。残存マスク部８０ｃ’は、絶縁層８０ｃにおいて残存マスク部８０ａ’によりマスクされた箇所である。また、本エッチング処理を経ても、絶縁層８０ｃにおいて櫛歯電極Ｅ９に接する箇所は残存する。次に、図２９（ｃ）に示すように、例えば剥離液を作用させることにより、レジストパターン８３およびレジスト膜８４を除去する。
【００９７】
次に、図３０（ａ）に示すように、ＤＲＩＥにより、シリコン層８０ｂに対してシリコン層８０ａの側から異方性エッチング処理を施し、残存マスク部８０ａ’を除去しつつ、櫛歯電極Ｅ１０の一部Ｅ１０ａを形成する。当該一部Ｅ１０ａは、シリコン層８０ｂにおいて残存マスク部８０ｃ’にマスクされた箇所である。また、本エッチング処理を経ても、シリコン層８０ｂにおける櫛歯電極Ｅ９の図中下方の箇所は残存する。次に、図３０（ｂ）に示すように、ＤＲＩＥによりシリコン層８０ｂに対して酸化膜パターン８２の側から異方性エッチング処理を施すことによって、櫛歯電極Ｅ１０の残りの一部Ｅ１０ｂを形成し、且つ、シリコン層８０ｂにおける櫛歯電極Ｅ９の図中下方の残存箇所を除去する。櫛歯電極Ｅ１０の一部Ｅ１０ｂは、シリコン層８０ｂにおいて酸化膜パターン８２のマスク部８２ａにマスクされた箇所である。次に、図３０（ｃ）に示すように、酸化膜パターン８１，８２、残存マスク部８０ｃ’、および絶縁層８０ｃに由来して櫛歯電極Ｅ９の図中下方に残存している箇所を、エッチング除去する。以上の一連の工程を経ることにより、一対の櫛歯電極Ｅ９，Ｅ１０（マイクロミラー素子Ｘ５の一対の櫛歯電極３３，４３や一対の櫛歯電極３４，４４）を形成することができる。
【００９８】
本方法では、第４の実施形態に関して上述したのと同様に、マスク部８１ａ，８３ｂの相対的な形成位置については高精度を達成することができる。すなわち、本方法では、酸化膜パターン８１のマスク部８１ａとレジストパターン８３のマスク部８３ｂとについて、材料基板８０の同一面側において、セルフアライメントにより、高精度に位置合わせすることができる。そして、図２９（ａ）を参照して上述した工程では、マスク部８１ａの形状に対応した形状を有する櫛歯電極Ｅ９が、マスク部８３ｂの形状に対応した形状を有する残存マスク部８０ａ’が、形成される。図２９（ｂ）を参照して上述した工程では、残存マスク部８０ａ’（従ってマスク部８３ｂ）の形状に対応した形状を有する残存マスク部８０ｃ’が形成される。図３０（ａ）を参照して上述した工程では、残存マスク部８０ｃ’（従ってマスク部８３ｂ）の形状に対応した形状を有する櫛歯電極Ｅ１０の一部Ｅ１０ａ（櫛歯電極Ｅ１０において櫛歯電極Ｅ９に近い側の部分）が形成される。したがって、本方法によると、櫛歯電極Ｅ９と、櫛歯電極Ｅ１０の一部Ｅ１０ａとを、相対的形成位置について高い精度で形成することができる。本方法では、櫛歯電極Ｅ１０の残りの一部Ｅ１０ｂ（櫛歯電極Ｅ１０において櫛歯電極Ｅ９から遠い側の部分）は、図３０（ｂ）を参照して上述した工程にて、酸化膜パターン８２のマスク部８２ａをマスクとして使用したエッチング処理により形成されるところ、一部Ｅ１０ｂは、一部Ｅ１０ａほどには、櫛歯電極Ｅ９に対する形成位置について高精度に形成することが困難である。櫛歯電極Ｅ９に対する一部Ｅ１０ｂの形成位置は、櫛歯電極Ｅ９に対する一部Ｅ１０ａの形成位置ほどには、高精度が求められない場合がある。そのような場合においては、本方法によっても、実質的に、相対的形成位置について高い精度で一対の櫛歯電極Ｅ９，Ｅ１０を形成することができるのである。
【００９９】
また、本方法によると、櫛歯電極Ｅ９，Ｅ１０を、素子厚さ方向における寸法について高い精度で形成することができる。素子厚さ方向における櫛歯電極Ｅ９の寸法は、材料基板８０のシリコン層８０ａの厚さに相当する。素子厚さ方向における櫛歯電極Ｅ１０の寸法は、材料基板８０のシリコン層８０ｂの厚さに相当する。シリコン層８０ａ，８０ｂの厚さについては高精度に設定し得るので、本方法によると、櫛歯電極Ｅ９，Ｅ１０を、素子厚さ方向における寸法について高い精度で形成することができるのである。
【０１００】
加えて、本方法によると、所定の厚さ変化を有するレジスト膜８４を利用することにより、材料基板８０の厚さ方向ないし素子厚さ方向に対して所定の角度で傾斜した櫛歯電極Ｅ９を形成することができる。
【０１０１】
本発明の櫛歯電極対形成方法は、回転変位可能な揺動部を備えるマイクロ揺動素子において揺動部を駆動するための櫛歯電極対を形成する際に限らず、マイクロ揺動素子において揺動部の回転変位量を検出するための櫛歯電極対を形成する際にも、利用可能である。当該検出用櫛歯電極対とは、例えば、当該櫛歯電極対の配向変化に起因する当該櫛歯電極対型コンデンサの静電容量変化に基づいて揺動部の回転変位量を検出するためのものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法を製造過程において利用して製造することのできるマイクロミラー素子の平面図である。
【図２】図１に示すマイクロミラー素子の一部省略平面図である。
【図３】図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図４】図１の線IV−IVに沿った断面図である。
【図５】図１の線V−Vに沿った断面図である。
【図６】マイクロミラー素子駆動時における図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法における一部の工程を表す。
【図８】図７の後に続く工程を表す。
【図９】図１に示すマイクロミラー素子の第１変形例の断面図である。図１のマイクロミラー素子にとっての図３に相当する断面図である。
【図１０】図１に示すマイクロミラー素子の第１変形例の他の断面図である。図１のマイクロミラー素子にとっての図４に相当する断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法における一部の工程を表す。
【図１２】図１１の後に続く工程を表す。
【図１３】図１に示すマイクロミラー素子の第２変形例の断面図である。図１のマイクロミラー素子にとっての図３に相当する断面図である。
【図１４】図１に示すマイクロミラー素子の第２変形例の断面図である。図１のマイクロミラー素子にとっての図４に相当する断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法における一部の工程を表す。
【図１６】図１５の後に続く工程を表す。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法を製造過程において利用して製造することのできるマイクロミラー素子の平面図である。
【図１８】図１７に示すマイクロミラー素子の一部省略平面図である。
【図１９】図１７の線XIX−XIXに沿った断面図である。
【図２０】図１７の線XX−XXに沿った断面図である。
【図２１】図１７の線XXI−XXIに沿った断面図である。
【図２２】マイクロミラー素子駆動時における図１７の線XIX−XIXに沿った断面図である。
【図２３】本発明の第４の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法における一部の工程を表す。
【図２４】図２３の後に続く工程を表す。
【図２５】図２４の後に続く工程を表す。
【図２６】図１７に示すマイクロミラー素子の変形例の断面図である。図１７のマイクロミラー素子にとっての図１９に相当する断面図である。
【図２７】図１７に示すマイクロミラー素子の変形例の断面図である。図１７のマイクロミラー素子にとっての図２０に相当する断面図である。
【図２８】本発明の第５の実施形態に係る櫛歯電極対形成方法における一部の工程を表す。
【図２９】図２８の後に続く工程を表す。
【図３０】図２９の後に続く工程を表す。
【図３１】従来のマイクロミラー素子の一部省略斜視図である。
【図３２】一対の櫛歯電極の配向を表す。
【図３３】従来のマイクロミラー素子の製造方法における一部の工程を表す。
【符号の説明】
【０１０３】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ６      マイクロミラー素子
１０，３０      揺動部
１１，３１，６１      ミラー支持部
１２，３２      アーム部
１３，１４，２３，２４，３３，３４，４３，４４      櫛歯電極
１３Ａ，１４Ａ，２３Ａ，２４Ａ，３３Ａ，３４Ａ，４３Ａ，４４Ａ      電極歯
２１，４１，６２      フレーム
２２，４２，６３      トーションバー
７０，８０      材料基板
７０ａ，７０ｂ，８０ａ，８０ｂ      シリコン層
７０ｃ，８０ｃ      絶縁層
７１’，８１’      プリ酸化膜パターン
７１，８１，８２      酸化膜パターン
７２，８３      レジストパターン
７３，８４      レジスト膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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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２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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