(57)【要約】【課題】  所定領域の剛性を高めつつ、迅速に前記薄膜部材を固定部から引き離すことができる薄膜部材を提供する。【解決手段】  可動板１２は、薄膜で構成された薄膜部材である。可動板１０は、固定部により支持されて固定部に対して移動し、固定部に押し付けられる押し付け状態と固定部から引き離される状態とに切り替えられる。可動板１０は、剛性を高める領域Ｒにおいて、固定部に相対的に近い高さを有する凸平面状部５０と、凸平面状部５０と略平行でかつ凸平面状部５０に比べて固定部から遠い高さを有する凹平面状部５１と、凸平面状部５０と前記凹平面状部５１との間の段差を形成する段差側壁部５２とを有する。凹平面状部５１の外側周囲の大部分が外側の凸平面状部５０で囲まれ、凹平面状部５１の外側周囲の残りの部分（Ｍ１〜Ｍ１６付近）は、凸平面状部５０で囲まれない。【選択図】  図６
2006030585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部により支持されて前記固定部に対して移動する可動部の少なくとも一部を構成する薄膜部材であって、当該薄膜部材の少なくとも一部が前記固定部に押し付けられる押し付け状態と前記固定部から引き離される状態とに切り替えられる薄膜部材において、
所定の領域において前記固定部の側に凹凸形状を持つことで、前記所定領域において、前記固定部の側に凸となる凸部、及び、前記固定部の側に凹となる凹部を備え、
前記押し付け状態において前記凸部の一部と前記固定部との間に隙間が生ずるか否かに拘わらず、前記押し付け状態において前記凹部と前記固定部とがなす空間が前記隙間以外から外部に連通するように、構成されたことを特徴とする薄膜部材。
【請求項２】
前記凹部の側壁の一部に、前記空間を外部に連通させる開口が形成されたことを特徴とする請求項１記載の薄膜部材。
【請求項３】
前記凹部の底部分の一部に、前記空間を外部に連通させる開口が形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜部材。
【請求項４】
固定部により支持されて前記固定部に対して移動する可動部の少なくとも一部を構成する薄膜部材であって、当該薄膜部材の少なくとも一部が前記固定部に押し付けられる押し付け状態と前記固定部から引き離される状態とに切り替えられる薄膜部材において、
前記固定部に相対的に近い高さを有する平面状部である凸平面状部、前記凸平面状部と略平行でかつ前記凸平面状部に比べて前記固定部から遠い高さを有する平面状部である凹平面状部、及び、前記凸平面状部と前記凹平面状部との間の段差を形成する段差側壁部を、所定領域において備え、
前記押し付け状態において前記凸部の一部と前記固定部との間に隙間が生ずるか否かに拘わらず、前記押し付け状態において前記凹平面状部と前記固定部との間に形成される空間が前記隙間以外から外部に連通するように構成されたことを特徴とする薄膜部材。
【請求項５】
略々前記高さの方向から見た平面視で、前記凹平面状部の外側周囲の少なくとも一部が前記凸平面状部によって囲まれないように、前記凸平面状部及び前記凹平面状部が配置され、
前記押し付け状態において前記凹平面状部と前記固定部との間に形成される空間が、前記凹平面状部の外側周囲の前記少なくとも一部と前記固定部との間から外部に連通することを特徴とする請求項４記載の薄膜部材。
【請求項６】
略々前記高さの方向から見た平面視で、前記凹平面状部の外側周囲の全体が前記凸平面状部によって囲まれないとともに前記凸平面状部の外側周囲の全体又は大部分が前記凹平面状部によって囲まれるように、前記凸平面状部及び前記凹平面状部が配置され、
前記押し付け状態において前記凹平面状部と前記固定部との間に形成される空間が、前記凹平面状部の外側周囲の全体と前記固定部との間から外部に連通することを特徴とする請求項４又は５記載の薄膜部材。
【請求項７】
略々前記高さの方向から見た平面視で、前記凹平面状部の外側周囲の大部分が前記凸平面状部によって囲まれるとともに前記凹平面状部の外側周囲の残りの部分が前記凸平面状部によって囲まれないように、前記凸平面状部及び前記凹平面状部が配置され、
前記押し付け状態において前記凹平面状部と前記固定部との間に形成される空間が、前記凹平面状部の外側周囲の前記残りの部分と前記固定部との間の開口から外部に連通することを特徴とする請求項４又は５記載の薄膜部材。
【請求項８】
前記開口が２箇所以上に存在し、
前記開口は、前記凹平面状部の連続領域の所定方向の両側において前記所定方向に対向する２つの箇所には、位置していないことを特徴とする請求項７記載の薄膜部材。
【請求項９】
前記凹平面状部は、各部分で実質的に同じ高さを有することを特徴とする請求項７又は８記載の薄膜部材。
【請求項１０】
前記凹平面状部は、互いに異なる高さを有する第１部分と第２部分とを有し、
前記第１部分と前記第２部分との間の段差を形成する第２の段差側壁部を備え、
前記凹平面状部の外側周囲の前記残りの部分が前記凸平面状部によって囲まれないことにより生じようとする強度低下を補うように、前記第２の段差側壁部が配置されたことを特徴とする請求項７又は８記載の薄膜部材。
【請求項１１】
前記凹平面状部の一部に、前記空間を外部に連通させる開口が形成されたことを特徴とする請求項４乃至１０のいずれかに記載の薄膜部材。
【請求項１２】
固定部により支持されて前記固定部に対して移動し得る可動部とを備え、前記可動部の少なくとも一部が前記固定部に押し付けられる押し付け状態と前記固定部から引き離される状態とに切り替えられるマイクロアクチュエータであって、
前記可動部の前記少なくとも一部が請求項１乃至１１のいずれかに記載の薄膜部材で構成されたことを特徴とするマイクロアクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１２記載のマイクロアクチュエータと、前記可動部に設けられた光学素子とを備えたことを特徴とする光学装置。
【請求項１４】
請求項１２記載のマイクロアクチュエータと、前記可動部に設けられたミラーとを備えたことを特徴とする光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical System）などで用いられる薄膜部材、並びに、これを用いたマイクロアクチュエータ、光学装置及び光スイッチに関するものである。この光学装置及び光スイッチは、例えば、光通信装置や光伝送装置等で用いることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばＭＥＭＳなどにおいては、固定部により支持されて前記固定部に対して移動する可動部の少なくとも一部を構成する薄膜部材であって、当該薄膜部材の少なくとも一部が前記固定部に押し付けられる押し付け状態と前記固定部から引き離される状態とに切り替えられる薄膜部材が、用いられる場合がある。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１，２には、このような薄膜部材を用いたマイクロアクチュエータを利用した光スイッチが開示されている。マイクロアクチュエータは、固定部と、該固定部により支持されて前記固定部に対して移動し得る可動部とを備えている。特許文献１では、可動部が片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータ（例えば、特許文献１の図２６、図３６〜図４０）が開示され、特許文献２では、可動部が両持ち構造を持つタイプのマイクロアクチュエータ（例えば、特許文献２の図２〜図４）が開示されている。これらのマイクロアクチュエータでは、可動部は、弾性部（例えば、片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータでは梁部を構成する板ばね部、両持ち構造を持つタイプのマイクロアクチュエータではフレクチュア部）を有し、該弾性部の変形に従って基板に対して移動し得るようになっている。
【０００４】
特許文献１，２に開示された各光スイッチでは、それぞれミラーの支持構造は異なるものの、いずれの光スイッチにおいても、可動部が薄膜で構成されて薄膜部材となっており、可動部におけるミラー支持基板となる領域にその面と垂直にミラーが搭載されている。そして、これらの光スイッチでは、ミラーがマイクロアクチュエータにより駆動されて上下方向に移動し、ミラーが入射光路から退出した時に光が直進する一方、ミラーが入射光路に進出した時に光がそのミラーで反射されることにより、出射光路が切り替えられる。この出射光路の切り替えの際に、前記薄膜部材におけるミラー支持基板となる部分が固定部に押し付けられる押し付け状態と前記固定部から引き離される状態とに切り替えられる。
【０００５】
そして、特許文献１に開示された光スイッチでは、ミラーを安定して支持するために、前記薄膜部材におけるミラー支持基板となる領域に、凹凸形状を付与することで段差を形成して、この段差により当該領域の剛性を高めている。特許文献２に開示された光スイッチでは、前記薄膜部材におけるミラー支持基板となる領域は単に平板状に構成され、この領域には凹凸形状は付与されていないが、ミラーを安定して支持するためには、特許文献１に開示された光スイッチと同様に、前記薄膜部材におけるミラー支持基板となる領域に凹凸形状を付与することが好ましい。
【特許文献１】国際公開第０３／０６０５９２号パンフレット
【特許文献２】特開２００３−１５９６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に開示された光スイッチで用いられている前記薄膜部材では、前記凹凸形状は次のように付与されていた。すなわち、固定部の側に凹となる凹部が、固定部の側に凸となる凸部によって完全に囲まれ、前記押し付け状態において、前記凹部の周囲の凸部の少なくとも一部が固定部と接触することで、前記凹部と固定部とがなす空間が閉空間又はこれに近い状態となっていた。
【０００７】
したがって、前記押し付け状態において前記凹部及びその付近が吸盤に類似した作用を行ってしまい、これにより、前記押し付け状態において前記薄膜部材と固定部との間に比較的大きな吸着力が作用していた。その結果、前記押し付け状態から前記薄膜部材を固定部から引き離すのに時間を要し、迅速に前記薄膜部材を固定部から引き離すことができなかった。なお、前記吸着力が比較的大きくなる原因が、前記凹部及びその付近が吸盤に類似した作用を行うためであることは、本発明者の研究の結果として判明したものである。
【０００８】
以上、光スイッチのマイクロアクチュエータで用いられている薄膜部材を例に挙げて説明したが、前述した事情は他の用途の薄膜部材についても同様である。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、固定部により支持されて前記固定部に対して移動する可動部の少なくとも一部を構成する薄膜部材であって、当該薄膜部材の少なくとも一部が前記固定部に押し付けられる押し付け状態と前記固定部から引き離される状態とに切り替えられる薄膜部材において、所定領域の剛性を高めつつ、迅速に前記薄膜部材を固定部から引き離すことができる薄膜部材を提供することを目的とする。また、本発明は、このような薄膜部材を用いたマイクロアクチュエータ、光学装置及び光スイッチ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】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による薄膜部材は、固定部により支持されて前記固定部に対して移動する可動部の少なくとも一部を構成する薄膜部材であって、当該薄膜部材の少なくとも一部が前記固定部に押し付けられる押し付け状態と前記固定部から引き離される状態とに切り替えられる薄膜部材において、（i）所定の領域において前記固定部の側に凹凸形状を持つことで、前記所定領域において、前記固定部の側に凸となる凸部、及び、前記固定部の側に凹となる凹部を備え、（ii）前記押し付け状態において前記凸部の一部と前記固定部との間に隙間が生ずるか否かに拘わらず、前記押し付け状態において前記凹部と前記固定部とがなす空間が前記隙間以外から外部に連通するように、構成されたものである。
【００１１】
本発明の第２の態様による薄膜部材は、前記第１の態様において、前記凹部の側壁の一部に、前記空間を外部に連通させる開口が形成されたものである。
【００１２】
本発明の第３の態様による薄膜部材は、前記第１又は第２の態様において、前記凹部の底部分の一部に、前記空間を外部に連通させる開口が形成されたものである。
【００１３】
本発明の第４の態様による薄膜部材は、固定部により支持されて前記固定部に対して移動する可動部の少なくとも一部を構成する薄膜部材であって、当該薄膜部材の少なくとも一部が前記固定部に押し付けられる押し付け状態と前記固定部から引き離される状態とに切り替えられる薄膜部材において、（i）前記固定部に相対的に近い高さを有する平面状部である凸平面状部、前記凸平面状部と略平行でかつ前記凸平面状部に比べて前記固定部から遠い高さを有する平面状部である凹平面状部、及び、前記凸平面状部と前記凹平面状部との間の段差を形成する段差側壁部を、所定領域において備え、（ii）前記押し付け状態において前記凸部の一部と前記固定部との間に隙間が生ずるか否かに拘わらず、前記押し付け状態において前記凹平面状部と前記固定部との間に形成される空間が前記隙間以外から外部に連通するように構成されたものである。
【００１４】
本発明の第５の態様による薄膜部材は、前記第４の態様において、（i）略々前記高さの方向から見た平面視で、前記凹平面状部の外側周囲の少なくとも一部が前記凸平面状部によって囲まれないように、前記凸平面状部及び前記凹平面状部が配置され、（ii）前記押し付け状態において前記凹平面状部と前記固定部との間に形成される空間が、前記凹平面状部の外側周囲の前記少なくとも一部と前記固定部との間から外部に連通するものである。
【００１５】
本発明の第６の態様による薄膜部材は、前記第５の態様において、（i）略々前記高さの方向から見た平面視で、前記凹平面状部の外側周囲の全体が前記凸平面状部によって囲まれないとともに前記凸平面状部の外側周囲の全体又は大部分が前記凹平面状部によって囲まれるように、前記凸平面状部及び前記凹平面状部が配置され、（ii）前記押し付け状態において前記凹平面状部と前記固定部との間に形成される空間が、前記凹平面状部の外側周囲の全体と前記固定部との間から外部に連通するものである。
【００１６】
本発明の第７の態様による薄膜部材は、前記第５の態様において、（i）略々前記高さの方向から見た平面視で、前記凹平面状部の外側周囲の大部分が前記凸平面状部によって囲まれるとともに前記凹平面状部の外側周囲の残りの部分が前記凸平面状部によって囲まれないように、前記凸平面状部及び前記凹平面状部が配置され、（ii）前記押し付け状態において前記凹平面状部と前記固定部との間に形成される空間が、前記凹平面状部の外側周囲の前記残りの部分と前記固定部との間の開口から外部に連通するものである。
【００１７】
本発明の第８の態様による薄膜部材は、前記第７の態様において、前記開口が２箇所以上に存在し、前記開口は、前記凹平面状部の連続領域の所定方向の両側において前記所定方向に対向する２つの箇所には、位置していないものである。
【００１８】
本発明の第９の態様による薄膜部材は、前記第７又は第８の態様において、前記凹平面状部は、各部分で実質的に同じ高さを有するものである。
【００１９】
本発明の第１０の態様による薄膜部材は、前記第７又は第８の態様において、（i）前記凹平面状部は、互いに異なる高さを有する第１部分と第２部分とを有し、（ii）前記第１部分と前記第２部分との間の段差を形成する第２の段差側壁部を備え、（iii）前記凹平面状部の外側周囲の前記残りの部分が前記凸平面状部によって囲まれないことにより生じようとする強度低下を補うように、前記第２の段差側壁部が配置されたものである。
【００２０】
本発明の第１１の態様による薄膜部材は、前記第４乃至第１０のいずれかの態様において、前記凹平面状部の一部に、前記空間を外部に連通させる開口が形成されたものである。
【００２１】
本発明の第１２の態様によるマイクロアクチュエータは、固定部により支持されて前記固定部に対して移動し得る可動部とを備え、前記可動部の少なくとも一部が前記固定部に押し付けられる押し付け状態と前記固定部から引き離される状態とに切り替えられるマイクロアクチュエータであって、前記可動部の前記少なくとも一部が前記第１乃至第１１のいずれかの態様による薄膜部材で構成されたものである。
【００２２】
本発明の第１３の態様による光学装置は、前記第１２の態様によるマイクロアクチュエータと、前記可動部に設けられた光学素子とを備えたものである。
【００２３】
本発明の第１４の態様による光スイッチは、前記第１２の態様によるマイクロアクチュエータと、前記可動部に設けられたミラーとを備えたものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、固定部により支持されて前記固定部に対して移動する可動部の少なくとも一部を構成する薄膜部材であって、当該薄膜部材の少なくとも一部が前記固定部に押し付けられる押し付け状態と前記固定部から引き離される状態とに切り替えられる薄膜部材において、所定領域の剛性を高めつつ、迅速に前記薄膜部材を固定部から引き離すことができる薄膜部材を提供することができる。また、本発明によれば、このような薄膜部材を用いたマイクロアクチュエータ、光学装置及び光スイッチを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明による薄膜部材、並びに、これを用いたマイクロアクチュエータ、光学装置及び光スイッチについて、図面を参照して説明する。
【００２６】
［第１の実施の形態］
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施の形態による光学装置としての光スイッチを複数有する光スイッチアレー１を備えた光学システム（本実施の形態では、光スイッチシステム）の一例を模式的に示す概略構成図である。説明の便宜上、図１に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する（後述する図についても同様である。）。図１において、Ｘ’軸及びＹ’軸は、Ｘ軸及びＹ軸をそれぞれＺ軸回りに４５゜回転した軸を示す。光スイッチアレー１の基板１１の面がＸＹ平面と平行となっている。また、Ｚ軸方向のうち矢印の向きを＋Ｚ方向又は＋Ｚ側、その反対の向きを−Ｚ方向又は−Ｚ側と呼び、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についても同様とする。なお、Ｚ軸方向の＋側を上側、Ｚ軸方向の−側を下側という場合がある。
【００２８】
この光スイッチシステムは、図１に示すように、光スイッチアレー１と、ｍ本の光入力用光ファイバ２と、ｍ本の光出力用光ファイバ３と、ｎ本の光出力用光ファイバ４と、光スイッチアレー１に対して後述するように磁界を発生する磁界発生部としての磁石５と、光路切替状態指令信号に応答して、当該光路切替状態指令信号が示す光路切換状態を実現するための制御信号を光スイッチアレー１に供給する制御部としての外部制御回路６と、を備えている。図１に示す例では、ｍ＝３、ｎ＝３となっているが、ｍ及びｎはそれぞれ任意の数でよい。
【００２９】
本実施の形態では、磁石５は、光スイッチアレー１の下側に配置された永久磁石であり、光スイッチアレー１に対して、Ｘ軸方向に沿ってその＋側へ向かう略均一な磁界を発生している。もっとも、磁界発生部として、磁石５に代えて、例えば、他の形状を有する永久磁石や、電磁石などを用いてもよい。
【００３０】
光スイッチアレー１は、図１に示すように、基板１１と、基板１１上に配置されたｍ×ｎ個のミラー３１とを備えている。ｍ本の光入力用光ファイバ２は、基板１１に対するＹ’軸方向の一方の側からＹ’軸方向に入射光を導くように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。ｍ本の光出力用光ファイバ３は、ｍ本の光入力用光ファイバ２とそれぞれ対向するように基板１１に対する他方の側に配置され、光スイッチアレー１のいずれのミラー３１によっても反射されずにＹ’軸方向に進行する光が入射するように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。ｎ本の光出力用光ファイバ４は、光スイッチアレー１のいずれかのミラー３１により反射されて−Ｘ’軸方向に進行する光が入射するように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。ｍ×ｎ個のミラー３１は、ｍ本の光入力用光ファイバ２の出射光路と光出力用光ファイバ４の入射光路との交差点に対してそれぞれ、後述するマイクロアクチュエータにより進出及び退出可能にＺ軸方向に移動し得るように、２次元マトリクス状に基板１１上に配置されている。なお、本例では、ミラー３１の向きは、その法線がＸＹ平面と平行な面内においてＹ軸’と４５゜をなすＹ軸と平行となるように設定されている。もっとも、その角度は適宜変更することも可能であり、ミラー３１の角度を変更する場合には、その角度に応じて光出力用光ファイバ４の向きを設定すればよい。なお、この光スイッチシステムの光路切替原理自体は、従来の２次元光スイッチの光路切替原理と同様である。
【００３１】
図２は、図１中の光スイッチアレー１を模式的に示す概略平面図である。光スイッチアレー１は、基板１１（図２では図示せず）と、該基板１１上に２次元状に配置されたｍ×ｎ個の可動板１２と、各可動板１２に搭載されたミラー３１とを備えている。図１及び図２並びに後述する図では、説明を簡単にするため、９個の光スイッチを３行３列に配置しているが、光スイッチの数は何ら限定されるものではない。光スイッチアレー１のうちのミラー３１以外の部分が、マイクロアクチュエータアレーを構成している。なお、本発明では、光スイッチは、アレー化することなく単体で用いてもよい。
【００３２】
次に、図１中の光スイッチアレー１の単位素子としての１つの光スイッチの構造について、図３乃至図５を参照して説明する。
【００３３】
図３は、図１中の光スイッチアレー１の単位素子としての１つの光スイッチ（すなわち、１つのマイクロアクチュエータ及びこれにより駆動される１つのミラー３１）を模式的に示す概略平面図である。理解を容易にするため、図３において、Ａｌ膜２２の部分にハッチングで示している。図４及び図５はそれぞれ、図３中のＡ−Ａ’線に沿った断面を＋Ｙ側から−Ｙ方向に見た概略断面図である。図４はミラー３１が上側に保持されて光路Ｋに進出した状態、図５はミラー３１が下側に保持されて光路から退出した状態を示している。
【００３４】
光スイッチアレー１の単位素子としての光スイッチは、図３乃至図５に示すように、基板１１上に設けられ基板１１と共にマイクロアクチュエータを構成する可動部としての可動板１２と、可動板１２に搭載された被駆動体である光学素子としてのミラー３１とを有している。本実施の形態では、基板１１としてシリコン基板が用いられているが、本発明では、これに限定されるものではなく、適宜、基板１１としてガラス基板等の絶縁性基板を用いてもよい。
【００３５】
ここで、可動板１２について、図３乃至図５の他に、図６乃至図１１を参照して説明する。図６は、図３中の可動板１２の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図である。図７は、図６中のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図である。図８は、図６中のＤ−Ｄ’線に沿った概略断面図である。図９は、図６中のＥ−Ｅ’線に沿った概略断面図である。図１０は、図６中のＭ１付近を模式的に示す概略拡大斜視図である。図１１は、図１０中のＦ−Ｆ’線断面を、製造途中で形成され最終的には除去される後述の犠牲層としてのレジスト１００，１０１と共に、模式的に示す概略断面図である。なお、図１１は、後述する図１３（ｂ）と同じ工程を示している。また、図面表記の便宜上、図１０及び図１１では、可動板１２が単層膜で構成されているかのように示している。
【００３６】
可動板１２は、薄膜で構成されて薄膜部材となっており、図３乃至図５及び図７乃至図９に示すように、可動板１２の平面形状の全体に渡る下側の窒化ケイ素膜（ＳｉＮ膜）２１と、ＳｉＮ膜２１上に部分的に形成されたＡｌ膜２２とから構成されている。すなわち、可動板１２は、下から順にＳｉＮ膜２１からなる１層膜からなる部分と、下から順にＳｉＮ膜２１及びＡｌ膜２２を積層した２層膜からなる部分とを、併有している。これらのＳｉＮ膜２１及びＡｌ膜２２上に、更に、可動板１２の平面形状の全体に渡るＳｉＮ膜を積層してもよい。Ａｌ膜２２のパターン形状は図３に示す通りであるが、これについては後述する。可動板１２は、ＳｉＮ膜２１とＡｌ膜２２との熱膨張係数の差によって生じる内部応力、並びに、成膜時に生じた内部応力により、図４に示すように基板１１に対して上向き（＋Ｚ方向）に湾曲するように、予め定められた膜厚及び成膜条件によって形成されている。
【００３７】
可動板１２は、図３及び図６に示すように、ミラー３１を搭載するための搭載部（すなわち、ミラー３１用の支持基体）としての長方形状のミラー搭載板１２ｂと、ミラー搭載板１２ｂの端部に接続された２本の帯状の支持板１２ｃとを含む。本実施の形態では、これらの２本の支持板１２ｃが、互いに機械的に並列接続された２本の梁部となっている。支持板１２ｃは、それぞれの端部に脚部１２ａ及び脚部１２ｄを有している。脚部１２ａ及び１２ｄは、いずれも基板１１に固定されており、可動板１２は、脚部１２ａ及び１２ｄを固定端として、図４に示すように、ミラー搭載板１２ｂ側が持ち上がるようになっている。このように、本実施の形態では、可動板１２は、脚部１２ａ，１２ｄを固定端とする片持ち梁構造を持つ可動部となっている。本実施の形態では、基板１１、並びに、後述する絶縁膜１８，１９及び固定電極３５等が、固定部を構成している。
【００３８】
可動板１２は、図６に示すように、ミラー搭載板１２ｂ及び支持板１２ｃのミラー搭載板１２ｂ側部分からなる領域Ｒにおいて、後に詳述する凹凸形状を持っている。この凹凸形状によって段差が生じるため、可動板１２の領域Ｒの剛性が高まり、この領域Ｒは、内部応力による湾曲が抑制され、平面性を維持することができる。このため、可動板１２は、図４のように内部応力による湾曲によりミラー３１を上側の位置に持ち上げた状態であっても、ミラー３１を搭載している部分は平面であるため、搭載されているミラー３１の形状を安定して一定に保つことができる。
【００３９】
このように、可動板１２では、領域Ｒは湾曲が抑制されるが、支持板１２ｃの脚部１２ｄに近い領域は、凹凸形状が設けられていない。これにより、支持板１２ｃの脚部１２ｄに近い領域の湾曲によって、可動板１２は、脚部１２ａ，１２ｄを固定端として、図４のように、ミラー搭載板１２ｂ側が持ち上がるようになっている。また、支持板１２ｃの脚部１２ｄに近い領域は、凹凸形状が設けられていないことにより、弾性部としての板ばね部となっている。
【００４０】
ここで、可動板１２のＡｌ膜２２の形状について、図３を参照して説明する。本実施の形態では、駆動力としてローレンツ力と静電力の両方を用いて可動板１２を駆動するために、図３に示すような形状に、Ａｌ膜２２をパターニングしている。
【００４１】
Ａｌ膜２２のうちパターン２２ａは、２つの脚部１２ｄのうちの一方から、可動板１２の外周の縁に沿って延びて可動板１２の先端まで到達した後、可動板１２の反対側の縁に沿って他方の脚部１２ｄに達するパターンである。このパターン２２ａは、ローレンツ力により可動板１２を駆動する際に、ローレンツ力を生じさせるための電流を流す配線として用いられる。パターン２２ａは、図４及び図５に示すように、＋Ｙ側の脚部１２ｄにおいて基板１１上のシリコン酸化膜等の絶縁膜１９のスルーホール及びＳｉＮ膜２１のコンタクトホールを介して配線４０に接続されるとともに、−Ｙ側の脚部１２ｄにおいて絶縁膜１８，１９間に形成された配線（図示せず）と接続され、脚部１２ｄを介して配線４０からローレンツ力用駆動信号としての電流が供給される。パターン２２ａのうち、可動板１２の先端の一辺１２ｅに沿ってＹ軸方向に延びた直線部分が、磁界内に配置されて通電により駆動力としてのローレンツ力を生じる電流路（ローレンツ力用電流路）を構成している。パターン２２ａの他の部分は、ローレンツ力用電流路の配線となっている。図１に示す磁石５によって、ローレンツ力用電流路がＸ軸方向の磁界内に置かれている。したがって、パターン２２ａに電流を供給すると、ローレンツ力用電流路に、その電流の向きに応じて、＋Ｚ方向又は−Ｚ方向のローレンツ力が生ずる。
【００４２】
また、Ａｌ膜２２のうちパターン２２ｂは、２つの脚部１２ａのそれぞれから、可動板１２の内側の縁に沿ってミラー搭載板１２ｂの固定端側（−Ｘ側）まで延び、ミラー搭載板１２ｂの固定端側に配置された長方形状のパターン２２ｄに接続されている。パターン２２ｄは、駆動力としての静電力を発生するための可動電極である。以下、パターン２２ｄを可動電極２２ｄと呼ぶ場合がある。パターン２２ｄもＡｌ膜２２のうちのパターンである。パターン２２ｂは、可動電極２２ｄの配線パターンである。パターン２２ｂは、両方の脚部１２ａにおいて、絶縁膜１９のスルーホール及びＳｉＮ膜２１のコンタクトホールを介して配線（図示せず）に接続され、Ａｌ膜等からなる固定電極３５との間に電圧（静電力用電圧、静電力用駆動信号）が印加される。固定電極３５は、基板１１上の絶縁膜１８，１９間に形成され、可動電極２２ｄと対向する位置に配置されている。固定電極３５は、基板１１から絶縁されている。可動電極２２ｄと固定電極３５との間に電圧が印加されると、両者の間に駆動力としての静電力が生じ、この静電力により可動板１２は基板１１に引き寄せられる。
【００４３】
本実施の形態では、可動電極２２ｄと固定電極３５との間の静電力用電圧及び前記ローレンツ力用電流路に流す電流を制御することで、ミラー３１が上側（基板１１と反対側）に保持された状態（図４）及びミラー３１が下側（基板１１側）に保持された状態（図５）にすることができる。本実施の形態では、後述するように、外部回路６によってこのような制御が行われるようになっている。図４及び図５において、Ｋは、ミラー３１の進出位置に対する入射光の光路の断面を示している。
【００４４】
図４に示すように、駆動力としての前記静電力及び駆動力としての前記ローレンツ力が印加されていない状態では、支持板１２ｃの脚部１２ｄに近い領域の膜の応力（バネ力）によって＋Ｚ方向に湾曲した状態に復帰し、ミラー３１が上側に保持される。これにより、ミラー３１が光路Ｋに進出して、当該光路Ｋに入射した光を反射させる。この状態から、光路Ｋに入射した光をミラー３１で反射させずにそのまま通過させる状態（図５）に切り替える場合には、例えば、まず、駆動力としての前記ローレンツ力を印加して、支持板１２ｃの脚部１２ｄに近い領域の膜の応力（バネ力）に抗してミラー３１を下方へ移動させ、ミラー３１が基板１１側に保持された後、駆動力としての前記静電力を印加してその保持を維持し、前記ローレンツ力の印加を停止させればよい。このようにして、可動板１２の領域Ｒは、固定部に押し付けられる押し付け状態（図５）と、固定部から引き離される状態（図４）とに切り替えられる。
【００４５】
以上の説明からわかるように、本実施の形態では、駆動力としての静電力を発生させる可動電極２２ｄ及び固定電極３５、及び、駆動力としてのローレンツ力を発生させる前記ローレンツ力用電流路が、信号に応じて、可動板１２の弾性部（凸部２４が設けられていない支持板１２ｃの領域）のバネ力に抗してミラー３１の移動及び位置の保持を行う駆動力を可動板１２に付与し得る駆動力付与手段を、構成している。
【００４６】
もっとも、本発明では、この駆動力付与手段は、例えば、可動電極２２ｄ及び固定電極３５と前記ローレンツ力用電流路のうちの一方のみで構成してもよい。駆動力付与手段を可動電極２２ｄ及び固定電極３５のみで構成する場合には、例えば、パターン２２ａを除去するかあるいは途中で断線させておけばよい。駆動力付与手段を前記ローレンツ力用電流路のみで構成する場合には、例えば、パターン２２ｂを除去するかあるいは途中で断線させるか、あるいは、可動電極２２ｄを除去すればよい。また、本発明では、他の種々の駆動力を利用するようにしてもよい。
【００４７】
本実施の形態では、ミラー３１は、前記特許文献２に開示されているミラーと同様に、Ａｕ、Ｎｉ又はその他の金属で構成され、可動板１２のミラー搭載板１２ｂの上面に直立して、単に固定されている。このミラー３１は、例えば、前記特許文献２に開示されているように、ミラー３１に対応する凹所をレジストによって形成した後、電解メッキによりミラー３１となるべきＡｕ、Ｎｉその他の金属を成長させ、その後に前記レジストを除去することで、形成することができる。ミラー３１をその支持基体となるミラー搭載板１２ｂにより支持する支持構造は、これに限定されるものではなく、例えば、特許文献１に開示された支持構造を採用してもよい。その場合、この支持構造及びミラー３１は、特許文献１に開示されている製造方法と同様の製造方法により製造することができる。
【００４８】
ここで、可動板１２の領域Ｒに付与されている凹凸形状について、詳述する。可動部１２の領域Ｒには、図４乃至図１１（特に、図６）に示すように、前記固定部（したがって、基板１１）に相対的に近い高さを有する平面状部である凸平面状部５０と、凸平面状部５０と略平行でかつ凸平面状部５０に比べて前記固定部から遠い高さを有する平面状部である凹平面状部５１と、凸平面状部５０と前記凹平面状部５１との間の段差を形成する段差側壁部５２とが、形成されている。凸平面状部５０、凹平面状部５１及び段差側壁部５２は、可動板１２を構成している構成膜によって形成されている。略前記高さの方向から見た平面視で、凸平面状部５０と凹平面状部５１との間の境界には段差側壁部５２が存在する一方、可動板１２の外縁と一致する凸平面状部５０や凹平面状部５１の縁などの、前記境界とならない所には、段差側壁部５２は存在しない。凹平面状部５１及びこれに繋がっている段差側壁部５２によって、下側（固定部の側）に凹となる凹部が構成されている。本実施の形態では、凹平面状部５１は各部分で実質的に同じ高さを有している。一方、凸平面状部５０によって、下側（固定部の側）に凸となる凸部が構成されている。
【００４９】
本実施の形態では、固定部の上面（すなわち、絶縁膜１９の上面）には、絶縁膜１８，１９間に、固定電極３５又は配線パターンが存在している所と存在していない所との間で、その厚みに応じた微小の段差が存在する。したがって、図５に示すように、可動板１２が固定部に押し付けられた状態において、固定電極３５又は配線パターンが存在している所では、凹平面状部５１が固定部に接触する一方、固定電極３５又は配線パターンが存在していない所では、凹平面状部５１と固定部との間に微小の隙間Ｓが生ずる。
【００５０】
本実施の形態では、図３及び図６に示すように、凹平面状部５１は、可動板１２のミラー３１を搭載している部分に相当する平面視で長方形状の内側の凸平面状部５０を完全に取り囲んでいる。凹平面状部５１の外側周囲の大部分が外側の凸平面状部５０で囲まれ、凹平面状部５１の外側周囲の残りの部分（本実施の形態では、図６中のＭ１〜Ｍ１６の付近の部分）が凸平面状部５０で囲まれていない。よって、凹平面状部５１の外側周囲の図６中のＭ１〜Ｍ１６の付近の部分に繋がる段差側壁部５２が存在せず（図８乃至図１１参照）、この段差側壁部５２が存在しない箇所が、図５に示すような可動板１２の固定部への押し付け状態において凹平面状部５１と固定部との間の空間を前記隙間Ｓ以外から外部に連通する開口Ｌとなる。この開口Ｌは、凹平面状部５１及びこれに繋がっている段差側壁部５２がなす凹部（下側に凹となる凹部）の側壁の一部に形成された開口に、相当している。なお、図６中のＭ２〜Ｍ１６の付近の構造も、図１０に示す図６中のＭ１の付近の構造と同様である。
【００５１】
本実施の形態による光スイッチアレー１は、例えば、膜の形成及びパターニング、エッチング、犠牲層の形成・除去などの半導体製造技術を利用して、製造することができる。その具体例を図１２及び図１３を参照して簡単に説明する。図１２及び図１３は、本実施の形態による光スイッチアレー１の製造方法における各製造工程を模式的に示す概略断面図であり、図４及び図５に対応している。
【００５２】
まず、基板１１上に絶縁膜１８を成膜する。次いで、絶縁膜１８上にＡｌ膜を成膜し、フォトリソエッチング法等によって、このＡｌ膜を固定電極３５並びに配線４０及びその他の配線の形状にパターニングする。次いで、その上に絶縁膜１９を成膜し、この絶縁膜１９に脚部１２ａ，１２ｄのための開口１９ａを形成する（図１２（ａ））。
【００５３】
次いで、この状態の基板上に犠牲層としてのレジスト１００を形成し、このレジスト１００に脚部１２ａ，１２ｄのための開口１００ａを形成する（図１２（ｂ））。
【００５４】
その後、このレジスト１００上に、凹平面状部５１等を形成するための犠牲層としてレジスト１０１を島状に形成する（図１３（ａ））。その後、ＳｉＮ膜を形成し、フォトリソエッチング法等によって、このＳｉＮ膜を可動部１１のＳｉＮ膜２１の形状にパターニングするとともに、このＳｉＮ膜に、脚部１２ａ，１２ｄにおけるコンタクトホールを形成する。
【００５５】
次に、この状態の基板上にＡｌ膜を成膜し、フォトリソエッチング法等により、このＡｌ膜をパターン２２ａ，２２ｂ，２２ｄの形状にパターニングする（図１３（ｂ））。前述したように、図１１は、図１３（ｂ）と同じ工程を示している。
【００５６】
その後、例えば、前記特許文献１に開示されている製造方法と同様に、この状態の基板上にミラー形成用のレジストを塗布し、ミラー３１に対応する凹所をこのレジストに形成した後、電解メッキによりミラー３１となるべきＡｕ、Ｎｉその他の金属を成長させる。最後に、アッシング法等により、レジスト１００，１０１及び前記ミラー形成用レジストを除去する。これより、本実施の形態による光スイッチアレー１が完成する。
【００５７】
ここで、本実施の形態と比較される比較例について、図１４を参照して説明する。図１４は、比較例による光スイッチアレーの１つの光スイッチの可動板の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図であり、図６に対応している。図１４において、図６中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００５８】
この比較例が本実施の形態と異なる所は、本実施の形態では、前述したように、平面視で、凹平面状部５１の外側周囲の図６中のＭ１〜Ｍ１６の付近の部分が凸平面状部５０で囲まれていなかったのに対し、この比較例では、凹平面状部５１の外側周囲の全体が外側の凸平面状部５０で囲まれている点のみである。したがって、比較例では、図５に示すような可動板１２の固定部への押し付け状態において形成される凹平面状部５１と固定部との空間は、前記隙間Ｓ以外からは外部に連通しない。この比較例は、前述した従来技術に対応している。
【００５９】
図１５を参照して、前記比較例と比較しつつ本実施の形態の効果について説明する。図１５は、比較例と本実施の形態とを比較するためのモデル図である。図１５（ａ）（ｃ）は、前記比較例において、可動板１２が固定部（図１５では、符号２００を付している）に押し付けられた状態から力Ｆで固定部から引き離されようとしている状態を、モデル化して示している。図１５（ｂ）（ｄ）は、本実施の形態において、同様の状態をモデル化して示している。図１５（ａ）（ｂ）は、押し付け状態において、凸平面状部５０の一部と固定部２００との間に隙間Ｓが生じている場合を示し、図１５（ｃ）（ｄ）は、固定部２００の表面が平坦化されるなどにより隙間Ｓが生じていない場合を示している。
【００６０】
押し付け状態において隙間Ｓが生じている場合、可動板１２の固定部からの引き離しに伴って外部の流体（本実施の形態は、大気中で使用される例を挙げたが、液体中で使用される場合もある。）が隙間Ｓから凹平面状部５１と固定部２００との間の空間に入ろうとする。比較例の場合、押し付け状態において形成される凹平面状部５１と固定部との空間は、隙間Ｓ以外からは外部に連通していないので、図１５（ａ）に示すように、流体は隙間Ｓからしか入り得ず、流体が前記空間に入り難い。したがって、吸盤に類似した作用によって、可動板１２と固定部２００との間に比較的大きな吸着力が作用する。よって、押し付け状態から可動板１２を固定部２００から引き離すのに時間を要し、迅速に可動板１２を固定部２００から引き離すことができない。これに対し、本実施の形態によれば、図１５（ｂ）に示すように、押し付け状態において形成される凹平面状部５１と固定部との空間は、開口Ｌによっても外部に連通しているので、流体が隙間Ｓのみならず開口Ｌからも前記空間に入るため、流体が前記空間に入り易くなる。したがって、可動板１２と固定部２００との間の吸着力が低減され、迅速に可動板１２を固定部２００から引き離すことができる。
【００６１】
押し付け状態において隙間Ｓが生じていない場合、比較例では、図１５（ｃ）に示すように、流体は前記空間に著しく入り難い。これに対して、本実施の形態では、開口Ｌから前記空間に入るため、やはり、流体が前記空間に入り易くなる。したがって、本実施の形態によれば、可動板１２と固定部２００との間の吸着力が低減され、迅速に可動板１２を固定部２００から引き離すことができる。
【００６２】
このように、本実施の形態によれば、押し付け状態において隙間Ｓが生じていてもいなくても、開口Ｌによって、迅速に可動板１２を固定部２００から引き離すことができる。
【００６３】
［第２の実施の形態］
【００６４】
図１６は、本発明の第２の実施の形態による光スイッチを複数有する光スイッチアレーの、１つの光スイッチの可動板１２の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図であり、図６に対応している。図１６において、図６中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００６５】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、前記第１の実施の形態では、図１０に示すＭ１付近の構造と同様の構造が図６中のＭ４，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ９，Ｍ１０，Ｍ１１の位置に設けられていたのに対し、その代わりに、図１０に示すＭ１付近の構造と同様の構造がそれらの位置からそれぞれずれた図１６中のＭ４’，Ｍ５’，Ｍ６’，Ｍ９’，Ｍ１０’，Ｍ１１’の位置に設けられている点のみである。
【００６６】
したがって、本実施の形態によっても、基本的に前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００６７】
ただし、本実施の形態では、図１６中のＭ５’，Ｍ６’のＸ座標位置は互いに同一であるため、図１０に示すＭ１付近の構造（したがって、前記開口Ｌ）が、凹平面状部５１の連続領域のＹ軸方向の両側においてＹ軸方向に対向する２つの箇所Ｍ５’，Ｍ６’に、位置している。したがって、可動板１２の片持ち梁構造の固定端から自由端へ向かう方向に対して直交するＹ軸方向に延びるとともに位置Ｍ５’，Ｍ６’を通る線を折り曲げ線とするような曲げモーメントが、可動板２１に加わり易いにも拘わらず、この曲げモーメントに対する剛性が比較的大きく低下してしまう。これは、前記開口Ｌによって、このような曲げモーメントに抗しようとするＸ軸方向に延びる段差側壁部５２が位置Ｍ５’，Ｍ６’付近で途切れるためである。
【００６８】
同様に、本実施の形態では、前記開口Ｌが凹平面状部５１の連続領域のＹ軸方向の両側においてＹ軸方向に対向する２つの箇所Ｍ９’，Ｍ１０’に位置していることによって、位置Ｍ９’，Ｍ１０’を通る線を折り曲げ線とするような曲げモーメントに対する剛性が比較的大きく低下してしまう。また、前記開口Ｌが凹平面状部５１の連続領域のＹ軸方向の両側においてＹ軸方向に対向する２つの箇所Ｍ４’，Ｍ１１’に位置していることによって、位置Ｍ４’，Ｍ１１’を通る線を折り曲げ線とするような曲げモーメントに対する剛性が比較的大きく低下してしまう。
【００６９】
これに対して、前記第１の実施の形態では、図６中のＭ５，Ｍ６のＸ座標位置は互いに異なり、Ｍ９，Ｍ１０のＸ座標位置は互いに異なり、また、Ｍ４，Ｍ１１のＸ軸座標位置は互いに異なっている。よって、前記第１の実施の形態では、凹平面状部５１の連続領域のＹ軸方向の両側においてＹ軸方向に対向する２つの箇所には、図１０に示すＭ１付近の構造（したがって、前記開口Ｌ）が存在していない。したがって、前記第１の実施の形態の方が、本実施の形態に比べて、剛性を高めることができるので、好ましい。
【００７０】
なお、例えば、図６中のＭ３，Ｍ１２のＸ座標位置は同一であり、２つの箇所Ｍ３，Ｍ１２は凹平面状部５１のＹ軸方向の両側においてＹ軸方向に対向しているが、両者の間に内側の凸平面状部５０が介在しているため、２つの箇所Ｍ３，Ｍ１２は凹平面状部５１の連続領域のＹ軸方向の両側においてＹ軸方向に対向しているわけではない。両者の間に内側の凸平面状部５０が介在していることによって、両者の間にＸ軸方向に延びる段差側壁部５２が介在しているので、この段差側壁部５２により、位置Ｍ４’，Ｍ１１’を通る線を折り曲げ線とするような曲げモーメントに対する剛性が高められている。
【００７１】
［第３の実施の形態］
【００７２】
図１７は、本発明の第３の実施の形態による光スイッチを複数有する光スイッチアレーの、１つの光スイッチの可動板１２の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図であり、図６に対応している。図１７において、図６中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００７３】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、前記第１の実施の形態では、凹平面状部５１に囲まれた内側の凸平面状部５０が存在しているのに対し、本実施の形態では、その内側の平面状部５０の領域にも凹平面状部５１が及んでおり、内側の平面状部５０が存在しない点のみである。
【００７４】
本実施の形態によっても、基本的に前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。ただし、前記第１の実施の形態の方が、本実施の形態に比べて剛性を高めることができるので、好ましい。
【００７５】
なお、本実施の形態では、位置Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のＸ座標位置が位置Ｍ１４，Ｍ１３，Ｍ１２のＸ座標位置とそれぞれ同一であるが、より剛性を高めるためには、位置Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のＸ座標位置を位置Ｍ１４，Ｍ１３，Ｍ１２のＸ座標位置とそれぞれ異ならせておくことが好ましい。
【００７６】
［第４の実施の形態］
【００７７】
図１８は、本発明の第４の実施の形態による光スイッチを複数有する光スイッチアレーの、１つの光スイッチの可動板１２の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図であり、図６に対応している。図１９は、図１８中のＭ１付近を模式的に示す概略拡大斜視図である。図２０は、図１９中のＧ−Ｇ’線断面を、製造途中で形成され最終的には除去される犠牲層としてのレジスト１００，１０１，１０２と共に、模式的に示す概略断面図である。図１９及び図２０は、図１０及び図１１にそれぞれ対応している。図１８乃至図２０において、図６、図１０及び図１１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００７８】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点である。前記第１の実施の形態では、凹平面状部５１は各部分で実質的に同じ高さを有しているのに対し、本実施の形態では、凹平面状部５１に対応する凹平面状部が、凹平面状部５１と同じ高さを有する第１部分（第１の凹平面状部５１ａと呼ぶ。）と、第１の凹平面状部５１ａより高い高さを有する第２の部分（第２の凹平面状部５１ｂと呼ぶ。）と、を有している。
【００７９】
これに伴い、前記第１の実施の形態における段差側壁部５２に対応する段差側壁部は、第１の凹平面状部５１ａと凸平面状部５０との間の段差を形成する第１の段差形成部５２ａと、第２の凹平面状部５１ｂと凸平面状部５０との間の段差を形成する第２の段差側壁部５２ｂと、を有している。また、本実施の形態では、第１の凹平面状部５１ａと第２の凹平面状部５１ｂとの間の段差を形成する第３の段差側壁部５２ｃが、追加されている。
【００８０】
本実施の形態では、図１８中のＭ１付近の構造は、凸平面状部５０、凹平面状部５１ａ，５１ｂ、及び段差側壁部５２ａ，５２ｂ，５２ｃを図１９に示すように組み合わせることで構成されている。なお、図１８中のＭ２〜Ｍ１６の付近の構造も、図１９に示す図１８中のＭ１の付近の構造と同様である。
【００８１】
製造に際しては、高さの異なる凹平面状部５１ａ，５１ｂを形成するため、第１の実施の形態の場合と同様に犠牲層としてのレジスト１００，１０１を形成・パターニングした後に、図２０に示すように、可動板１２の構成膜の成膜前に、レジスト１０１上に犠牲層としてのレジスト１０２を形成・パターニングする。レジスト１０２のパターニング形状及びレジスト１０１のパターニング形状は、図１８及び図１９に示す構造を実現するように定めておく。
【００８２】
本実施の形態によっても、Ｍ１〜Ｍ１６付近に開口Ｌが形成されることから、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００８３】
また、本実施の形態によれば、第３の段差側壁部５２ｃが、図１９に示すように開口Ｌの付近に配置されるので、凹平面状部（凹平面状部５１ａ，５１ｂの全体）の外側周囲のＭ１〜Ｍ１６付近の部分が凸平面状部５０によって囲まれずに開口Ｌが形成されることにより生じようとする強度低下が、第３の段差側壁部５２ｃによって補われる。したがって、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態に比べて、可動板１２の領域Ｒの剛性をより高めることができる。
【００８４】
［第５の実施の形態］
【００８５】
図２１は、本発明の第５の実施の形態による光スイッチを複数有する光スイッチアレーの、１つの光スイッチの可動板１２の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図であり、図１８に対応している。図２２は、図２１中のＭ１付近を模式的に示す概略拡大斜視図である。図２３は、図２２中のＨ−Ｈ’線断面を、製造途中で形成され最終的には除去される犠牲層としてのレジスト１００，１０１，１０２と共に、模式的に示す概略断面図である。図２２及び図２３は、図１９及び図２０にそれぞれ対応している。図２１乃至図２３において、図１８乃至図２０中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００８６】
本実施の形態では、図２１中のＭ１付近の構造は、凸平面状部５０、凹平面状部５１ａ，５１ｂ、及び段差側壁部５２ａ，５２ｂ，５２ｃを図２２に示すように組み合わせることで構成されている。その組み合わせは、前記第４の実施の形態の場合と類似している。なお、図２１中のＭ２〜Ｍ１６の付近の構造も、図２２及び図２３に示す図２１中のＭ１の付近の構造と同様である。
【００８７】
製造に際しては、高さの異なる凹平面状部５１ａ，５１ｂを形成するため、第１の実施の形態の場合と同様に犠牲層としてのレジスト１００，１０１を形成・パターニングした後に、図２３に示すように、可動板１２の構成膜の成膜前に、レジスト１０１上に犠牲層としてのレジスト１０２を形成・パターニングする。レジスト１０２のパターニング形状及びレジスト１０１のパターニング形状は、図２１及び図２２に示す構造を実現するように定めておく。
【００８８】
本実施の形態によっても、Ｍ１〜Ｍ１６付近に開口Ｌが形成されることから、前記第４の実施の形態と同様に、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００８９】
また、本実施の形態によれば、第３の段差側壁部５２ｃが、図２２に示すように開口Ｌの付近に配置されるので、前記第４の実施の形態と同様に、凹平面状部（凹平面状部５１ａ，５１ｂの全体）の外側周囲のＭ１〜Ｍ１６付近の部分が凸平面状部５０によって囲まれずに開口Ｌが形成されることにより生じようとする強度低下が、第３の段差側壁部５２ｃによって補われる。したがって、本実施の形態によれば、前記第４の実施の形態と同様に、前記第１の実施の形態に比べて、可動板１２の領域Ｒの剛性をより高めることができる。
【００９０】
［第６の実施の形態］
【００９１】
図２４は、本発明の第６の実施の形態による光スイッチを複数有する光スイッチアレーの、１つの光スイッチの可動板１２の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図であり、図１８に対応している。図２５は、図２４中のＭ１付近を模式的に示す概略拡大斜視図である。図２６は、図２５中のＪ−Ｊ’線断面を、製造途中で形成され最終的には除去される犠牲層としてのレジスト１００，１０１，１０２と共に、模式的に示す概略断面図である。図２５及び図２６は、図１９及び図２０にそれぞれ対応している。図２４乃至図２６において、図１８乃至図２０中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００９２】
本実施の形態では、図２４中のＭ１付近の構造は、凸平面状部５０、凹平面状部５１ａ，５１ｂ、及び段差側壁部５２ａ，５２ｂ，５２ｃを図２５に示すように組み合わせることで構成されている。前記第４の実施の形態では、第１及び第２の凹平面状部５１ａ，５１ｂのうち第１の凹平面状部５１ａの方が大部分を占めるように構成されているに対し、本実施の形態では、第２の凹平面状部５１ｂの方が大部分を占めるように構成されている。なお、図２４中のＭ２〜Ｍ１６の付近の構造も、図２５及び図２６に示す図２４中のＭ１の付近の構造と同様である。
【００９３】
製造に際しては、高さの異なる凹平面状部５１ａ，５１ｂを形成するため、第１の実施の形態の場合と同様に犠牲層としてのレジスト１００，１０１を形成・パターニングした後に、図２６に示すように、可動板１２の構成膜の成膜前に、レジスト１０１上に犠牲層としてのレジスト１０２を形成・パターニングする。レジスト１０２のパターニング形状及びレジスト１０１のパターニング形状は、図２４及び図２５に示す構造を実現するように定めておく。
【００９４】
本実施の形態によっても、Ｍ１〜Ｍ１６付近に開口Ｌが形成されることから、前記第４の実施の形態と同様に、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００９５】
また、本実施の形態によれば、第３の段差側壁部５２ｃが、図２２に示すように開口Ｌの付近に配置されるので、前記第４の実施の形態と同様に、凹平面状部（凹平面状部５１ａ，５１ｂの全体）の外側周囲のＭ１〜Ｍ１６付近の部分が凸平面状部５０によって囲まれずに開口Ｌが形成されることにより生じようとする強度低下が、第３の段差側壁部５２ｃによって補われる。したがって、本実施の形態によれば、前記第４の実施の形態と同様に、前記第１の実施の形態に比べて、可動板１２の領域Ｒの剛性をより高めることができる。
【００９６】
さらに、本実施の形態によれば、Ａｌ膜２２のパターン２２ａ（図３参照）の断線発生確率、すなわち、配線層の断線発生確率を前記第４の実施の形態に比べて低減することができる。前記第４の実施の形態では、Ａｌ膜２２のパターン２２ａ（図３参照）の延びる方向に辿っていくと凹平面状部５１ａ，５１ｂ間の第３の段差側壁部５２ｃによる段差を乗り越えて行くことになるので配線層の断線発生確率が比較的高くなる。これに対し、本実施の形態によれば、Ａｌ膜２２のパターン２２ａ（図３参照）の延びる方向に辿っていっても、平坦な凹平面状部５１ｂを辿っていくだけですみ、段差を乗り越えることがないので、配線層の断線発生確率を低減することができるのである。
【００９７】
［第７の実施の形態］
【００９８】
図２７は、本発明の第７の実施の形態による光スイッチを複数有する光スイッチアレーの、１つの光スイッチの可動板１２の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図であり、図２４に対応している。図２８は、図２７中のＭ１付近を模式的に示す概略拡大斜視図である。図２９は、図２８中のＮ−Ｎ’線断面を、製造途中で形成され最終的には除去される犠牲層としてのレジスト１００，１０１，１０２と共に、模式的に示す概略断面図である。図２８及び図２９は、図２５及び図２６にそれぞれ対応している。図２７乃至図２９において、図２４乃至図２６中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００９９】
本実施の形態では、図２７中のＭ１付近の構造は、凸平面状部５０、凹平面状部５１ａ，５１ｂ、及び段差側壁部５２ａ，５２ｂ，５２ｃを図２８に示すように組み合わせることで構成されている。その組み合わせは、前記第６の実施の形態の場合と類似しており、第１及び第２の凹平面状部５１ａ，５１ｂのうち第２の凹平面状部５１ｂの方が大部分を占めるように構成されている。
【０１００】
製造に際しては、高さの異なる凹平面状部５１ａ，５１ｂを形成するため、第１の実施の形態の場合と同様に犠牲層としてのレジスト１００，１０１を形成・パターニングした後に、図２９に示すように、可動板１２の構成膜の成膜前に、レジスト１０１上に犠牲層としてのレジスト１０２を形成・パターニングする。レジスト１０２のパターニング形状及びレジスト１０１のパターニング形状は、図２７及び図２８に示す構造を実現するように定めておく。
【０１０１】
本実施の形態によっても、前記第６の実施の形態と同様の利点が得られる。
【０１０２】
［第８の実施の形態］
【０１０３】
図３０は、本発明の第８の実施の形態による光スイッチを複数有する光スイッチアレーの、１つの光スイッチの可動板１２の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図であり、図６及び図１４に対応している。図３０において、図６及び図１４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１０４】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点のみである。すなわち、前記第１の実施の形態では、平面視で、凹平面状部５１の外側周囲の図６中のＭ１〜Ｍ１６の付近の部分が凸平面状部５０で囲まれていなかったのに対し、本実施の形態では、前記比較例と同様に、凹平面状部５１の外側周囲の全体が外側の凸平面状部５０で囲まれている。本実施の形態では、その代わりに、凹平面状部５１に、開口６０が形成されている。この開口６０は、図５に示すような可動板１２の固定部への押し付け状態において凹平面状部５１と固定部との間の空間を前記隙間Ｓ以外から外部に連通する開口である。この開口６０は、凹平面状部５１及びこれに繋がっている段差側壁部５２がなす凹部（下側に凹となる凹部）の底部分の一部に形成された開口に、相当している。
【０１０５】
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【０１０６】
なお、前記第１乃至第７の実施の形態においても、開口６０に相当する開口を設けてもよい。この場合、より迅速に可動板１２を固定部から引き離すことができる。
【０１０７】
［第９の実施の形態］
【０１０８】
図３１は、本発明の第９の実施の形態による光スイッチを複数有する光スイッチアレーの、１つの光スイッチの可動板１２の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図であり、図６及び図１４に対応している。図３２は、図３１中のＰ−Ｐ’線に沿った断面図であり、図７に対応している。図３１及び図３２において、図６、図１４及び図７中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１０９】
本実施の形態が図１４に示す前記比較例と異なる所は、本実施の形態では、図１４中の凹平面状部５１の領域にも凸平面状部５０が及ぶとともに、図１４中の凸平面状部５０の領域が凹平面状部５１に変更されている点のみである。したがって、本実施の形態では、図３１に示すように、平面視で、凹平面状部５１の外側周囲の全体が凸平面状部５０によって囲まれないとともに、凸平面状部５０の外側周囲の全体が凹平面状部５１によって囲まれている。
【０１１０】
したがって、本実施の形態では、図５に示すような可動板１２の固定部への押し付け状態において凹平面状部５１と固定部との間に形成される空間は、凹平面状部５１の外側周囲の全体と固定部との間から外部に連通する。
【０１１１】
このため、本実施の形態によれば、図５に示すような可動板１２の固定部への押し付け状態において凹平面状部５１と固定部との間に形成される空間は、図１４に示す前記比較例のような閉空間に近い空間となるようなことがない。よって、凹平面状部５１での吸盤に類似した作用が起こり得ず、これにより、可動板１２と固定部との間の吸着力が低減され、迅速に可動板１２を固定部から引き離すことができる。
【０１１２】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【０１１３】
例えば、図６及び図１７中の各位置Ｍ１〜Ｍ１６や、図１６中の各位置Ｍ１〜Ｍ３，Ｍ４’〜Ｍ６’，Ｍ７，Ｍ８，Ｍ９’〜Ｍ１１’，Ｍ１２〜Ｍ１６において、必ずしも全て同一の構造を採用する必要はなく、各位置毎に、図１０に示す構造、図１９に示す構造及び図２２に示す構造のうちの任意の構造を採用してもよい。
【０１１４】
また、前述した各実施の形態は、本発明を可動部が片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータに適用した例であったが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、特許文献２に開示されているような可動部が両持ち構造を持つタイプのマイクロアクチュエータにも適用できる。
【０１１５】
さらに、前述した各実施の形態は、本発明によるマイクロアクチュエータを光スイッチに適用した例であったが、本発明によるマイクロアクチュエータは、他の光学装置やその他の種々の用途に用いることができる。
【０１１６】
さらにまた、前述した各実施の形態は、本発明による薄膜部材をマイクロアクチュエータに適用した例であったが、本発明による薄膜部材は他の種々の用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光スイッチを複数有する光スイッチアレーを備えた光学システムの一例を模式的に示す概略構成図である。
【図２】図１中の光スイッチアレーを模式的に示す概略平面図である。
【図３】図１中の光スイッチアレーの１つの光スイッチを模式的に示す概略平面図である。
【図４】ミラーが上側に保持された状態を示す、図３中のＡ−Ａ’線に沿った断面を＋Ｙ側から−Ｙ軸方向に見た概略断面図である。
【図５】ミラーが下側に保持された状態を示す、図３中のＡ−Ａ’線に沿った断面を＋Ｙ側から−Ｙ軸方向に見た概略断面図である。
【図６】図３中の可動板の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図である。
【図７】図６中のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図である。
【図８】図６中のＤ−Ｄ’線に沿った概略断面図である。
【図９】図６中のＥ−Ｅ’線に沿った概略断面図である。
【図１０】図６中のＭ１付近を模式的に示す概略拡大斜視図である。
【図１１】図１０中のＦ−Ｆ’線断面を犠牲層と共に模式的に示す概略断面図である。
【図１２】図３に示す光スイッチアレーの製造方法の各工程をそれぞれ模式的に示す概略断面図である。
【図１３】図１２に引き続く各工程をそれぞれ模式的に示す概略断面図である。
【図１４】比較例による光スイッチアレーの１つの光スイッチの可動板の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図である。
【図１５】比較例と本実施の形態とを比較するためのモデル図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態による光スイッチの可動板の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態による光スイッチの可動板の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態による光スイッチの可動板の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図である。
【図１９】図１８中のＭ１付近を模式的に示す概略拡大斜視図である。
【図２０】図１９中のＧ−Ｇ’線断面を犠牲層と共に模式的に示す概略断面図である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態による光スイッチの可動板の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図である。
【図２２】図２１中のＭ１付近を模式的に示す概略拡大斜視図である。
【図２３】図２２中のＨ−Ｈ’線断面を犠牲層と共に模式的に示す概略断面図である。
【図２４】本発明の第６の実施の形態による光スイッチの可動板の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図である。
【図２５】図２４中のＭ１付近を模式的に示す概略拡大斜視図である。
【図２６】図２５中のＪ−Ｊ’線断面を犠牲層と共に模式的に示す概略断面図である。
【図２７】本発明の第７の実施の形態による光スイッチの可動板の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図である。
【図２８】図２７中のＭ１付近を模式的に示す概略拡大斜視図である。
【図２９】図２８中のＮ−Ｎ’線断面を犠牲層と共に模式的に示す概略断面図である。
【図３０】本発明の第８の実施の形態による光スイッチの可動板の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図である。
【図３１】本発明の第９の実施の形態による光スイッチの可動板の外形及び凹凸の状況を示す概略平面図である。
【図３２】図３１中のＰ−Ｐ’線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１  光スイッチアレー
１１  基板
１２  可動板
５０  凸平面状部
５１，５１ａ，５１ｂ  凹平面状部
５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ  段差側壁部
【図１】
2006030585.tif 000003
【図２】
2006030585.tif 000004
【図３】
2006030585.tif 000005
【図４】
2006030585.tif 000006
【図５】
2006030585.tif 000007
【図６】
2006030585.tif 000008
【図７】
2006030585.tif 000009
【図８】
2006030585.tif 000010
【図９】
2006030585.tif 000011
【図１０】
2006030585.tif 000012
【図１１】
2006030585.tif 000013
【図１２】
2006030585.tif 000014
【図１３】
2006030585.tif 000015
【図１４】
2006030585.tif 000016
【図１５】
2006030585.tif 000017
【図１６】
2006030585.tif 000018
【図１７】
2006030585.tif 000019
【図１８】
2006030585.tif 000020
【図１９】
2006030585.tif 000021
【図２０】
2006030585.tif 000022
【図２１】
2006030585.tif 000023
【図２２】
2006030585.tif 000024
【図２３】
2006030585.tif 000025
【図２４】
2006030585.tif 000026
【図２５】
2006030585.tif 000027
【図２６】
2006030585.tif 000028
【図２７】
2006030585.tif 000029
【図２８】
2006030585.tif 000030
【図２９】
2006030585.tif 000031
【図３０】
2006030585.tif 000032
【図３１】
2006030585.tif 000033
【図３２】
2006030585.tif 000034