(57)【要約】【課題】第１方向走査（例えば、水平走査）時には共振駆動が可能であり、第２方向走査（例えば、垂直走査）時には非共振線型駆動が可能な２軸アクチュエータを提供する。【解決手段】２軸アクチュエータは、第１方向にシーソー運動を行うステージ１００と、ステージ部から延びた第１駆動櫛形電極１２０、及び第１支持部から延び、第１駆動櫛形電極１２０と交互に配置された第１固定櫛形電極２２０を備えるステージ部駆動部と、第２方向に第１支持部がシーソー運動を行うように支持する第２支持部と、第１支持部に設けられた第２駆動櫛形電極２４０、及び第２駆動櫛形電極に対応する第２固定櫛形電極３５０を備える第１支持部駆動部と、を備え、第１駆動櫛形電極１２０、第２駆動櫛形電極２４０及びステージ１００は、第１レベルに形成されており、第１固定櫛形電極２２０及び第２固定櫛形電極３５０は、第１レベルよりも低い第２レベルに形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向にシーソー運動を行うステージ部と、
前記ステージ部を支持する第１支持部と、
前記ステージ部の前記第１方向の対向する両側から外側に延びた第１駆動櫛形電極、及び前記第１駆動櫛形電極と対向する前記第１支持部から延び、前記第１駆動櫛形電極と交互に配置された第１固定櫛形電極を備えるステージ部駆動部と、
前記第１方向と直交する第２方向に前記第１支持部がシーソー運動を行うように前記第１支持部を支持する第２支持部と、
前記第１支持部に設けられた第２駆動櫛形電極、及び前記第２駆動櫛形電極に対応する第２固定櫛形電極を備える第１支持部駆動部と、
を備え、
前記第１駆動櫛形電極、前記第２駆動櫛形電極及び前記ステージ部は、第１レベルに形成されており、
前記第１固定櫛形電極及び前記第２固定櫛形電極は、垂直面で前記第１駆動櫛形電極及び前記第２駆動櫛形電極と重ならないように前記第１レベルよりも低い第２レベルに形成されている
ことを特徴とする２軸アクチュエータ。
【請求項２】
前記ステージ部は、
前記第１駆動櫛形電極が外側に設けられた連結部と、
前記連結部の内側に設けられたステージと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項３】
前記ステージは、円板であることを特徴とする請求項２に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項４】
前記連結部は、前記ステージが内側に連結された楕円形状を呈するように繋がった帯状部材であることを特徴とする請求項３に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項５】
前記第１支持部は、
前記ステージ部の対向する両側から前記第２方向に延びる一対の第１トーションバネと、
前記第１トーションバネのそれぞれが連結される互いに平行な一対の第１部分、及び前記第２方向に延びる互いに平行な一対の第２部分を有する四角枠型の可動フレームと、
を備えており、
前記可動フレームは、
前記第１トーションバネが連結された第１シリコン層と、
前記第１固定櫛形電極が連結された第２シリコン層と、
前記第１シリコン層と前記第２シリコン層との間に設けられた絶縁層と、
から形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項６】
前記第２支持部は、
前記第１支持部の前記第２部分のそれぞれから前記第１方向に延びる一対の第２トーションバネと、
前記第１方向に延びる互いに平行な一対の第１部分、及び前記第２トーションバネが連結される互いに平行な一対の第２部分を有する四角枠型の固定フレームと、
を備えており、
前記固定フレーム及び前記第２トーションバネは、それぞれ前記第１シリコン層、前記第２シリコン層及び前記絶縁層から形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項７】
前記第１支持部駆動部は、前記可動フレームの前記第１シリコン層から前記第２トーションバネと平行に延びる第１延長部材を備えており、
前記第２駆動櫛形電極は、前記第１延長部材から当該第１延長部材と対向する前記第２支持部の前記第１部分に向かって延びており、
前記第２固定櫛形電極は、前記第２支持部の前記第２シリコン層から前記第１延長部材に対応するように延びる第２延長部材から延びている
ことを特徴とする請求項６に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項８】
前記第１駆動櫛形電極及び前記第２駆動櫛形電極は、前記第２トーションバネの前記第１シリコン層を介して通電可能であり、
前記固定フレームの前記第２シリコン層は、電圧が別々に印加されて前記ステージ部を前記第１方向及び前記第２方向の両方向に駆動するように、四つの電気的絶縁部を有しており、
前記可動フレームの前記第２シリコン層は、前記第２トーションバネの前記第２シリコン層からの電圧が別々に印加されるように、二つの電気的絶縁部を有している
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項９】
前記連結部の内側に設けられた第３駆動櫛形電極と、
前記第１支持部の下部に設けられたベースと、
前記ベース上に前記第３駆動櫛形電極と対応するように配置された第３固定櫛形電極と、
をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項１０】
前記ベース上に、対応する前記第１固定櫛形電極と前記第３固定櫛形電極とを電気的に接続するように設けられた導電層をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項１１】
前記ステージ部、前記ステージ部駆動部、前記第１支持部、前記第２支持部及び前記第１支持部駆動部は、一つのＳＯＩ基板として製造されていることを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項１２】
前記第１トーションバネは、メアンダーバネであることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項１３】
第１方向にシーソー運動を行うステージ部と、
前記ステージ部を支持する第１支持部と、
前記ステージ部の前記第１方向の対向する両側から外側に延びた第１駆動櫛形電極、及び前記第１駆動櫛形電極と対向する前記第１支持部から延び、前記第１駆動櫛形電極と交互に配置された第１固定櫛形電極を備えるステージ部駆動部と、
前記第１方向と直交する第２方向に前記第１支持部がシーソー運動を行うように前記第１支持部を支持する第２支持部と、
前記第１支持部に設けられた第２駆動櫛形電極、及び前記第２駆動櫛形電極に対応する第２固定櫛形電極を備える第１支持部駆動部と、
を備え、
前記第１駆動櫛形電極、前記第２駆動櫛形電極及び前記ステージ部は、第１レベルに形成されており、
前記第１固定櫛形電極及び前記第２固定櫛形電極は、垂直面で前記第１駆動櫛形電極及び前記第２駆動櫛形電極と重ならないように、前記第１レベルよりも低い第２レベルと前記第１レベルよりも高い第３レベルとに形成されている
ことを特徴とする２軸アクチュエータ。
【請求項１４】
前記ステージ部は、
前記第１駆動櫛形電極が外側に設けられた連結部と、
前記連結部の内側に設けられたステージと、
を備えることを特徴とする請求項１３に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項１５】
前記ステージは、円板であることを特徴とする請求項１４に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項１６】
前記連結部は、前記ステージが内側に連結された楕円形状を呈するように繋がった帯状部材であることを特徴とする請求項１５に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項１７】
前記第１支持部は、
前記ステージ部の対向する両側から前記第２方向に延びる一対の第１トーションバネと、
前記第１トーションバネのそれぞれが連結される互いに平行な一対の第１部分、及び前記第２方向に延びる互いに平行な一対の第２部分を有する四角枠型の可動フレームと、
を備えており、
前記可動フレームは、
前記第１トーションバネが連結された第１シリコン層と、
前記第１固定櫛形電極が前記第２レベルで連結された第２シリコン層と、
前記第１固定櫛形電極が前記第３レベルで連結された第３シリコン層と、
前記第１シリコン層と前記第２シリコン層との間に設けられた第１絶縁層と、
前記第１シリコン層と前記第３シリコン層との間に設けられた第２絶縁層と、
から形成されている
ことを特徴とする請求項１３から請求項１６のいずれか一項に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項１８】
前記第２支持部は、
前記第１支持部の前記第２部分のそれぞれから前記第１方向に延びる一対の第２トーションバネと、
前記第１方向に延びる互いに平行な一対の第１部分、及び前記第２トーションバネが連結される互いに平行な一対の第２部分を有する四角枠型の固定フレームと、
を備えており、
前記固定フレーム及び前記第２トーションバネは、それぞれ前記第１シリコン層、前記第２シリコン層、前記第３シリコン層、前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層から形成されている
ことを特徴とする請求項１７に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項１９】
前記第１支持部駆動部は、前記可動フレームの前記第１シリコン層から前記第２トーションバネと平行に延びる第１延長部材を備えており、
前記第２駆動櫛形電極は、前記第１延長部材から当該第１延長部材と対向する前記第２支持部の前記第１部分に向かって延びており、
前記第２固定櫛形電極は、前記第２支持部の前記第２シリコン層及び前記第３シリコン層からそれぞれ前記第１延長部材に対応するように延びる第２延長部材から延びている
ことを特徴とする請求項１８に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項２０】
前記第１駆動櫛形電極及び第２駆動櫛形電極は、前記第２トーションバネの前記第１シリコン層を介して通電可能であり、
前記固定フレームの前記第２シリコン層及び前記第３シリコン層は、電圧が別々に印加されて前記ステージ部を前記第１方向及び前記第２方向の両方向に駆動するように、四つの電気的絶縁部を有しており、
前記可動フレームの前記第２シリコン層及び前記第３シリコン層は、前記第２トーションバネの前記第２シリコン層及び前記第３シリコン層からの電圧が別々に印加されるように、それぞれ二つの電気的絶縁部を有している
ことを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項２１】
前記連結部の内側に設けられた第３駆動櫛形電極と、
前記第１支持部の下部に設けられた第１ベースと、
前記第１ベース上に前記第３駆動櫛形電極と対応するように配置された第３固定櫛形電極と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項２２】
前記第１ベース上に、対応する前記第１固定櫛形電極と前記第３固定櫛形電極とを電気的に接続するように形成された導電層をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項２３】
前記連結部の内側に設けられた第３駆動櫛形電極と、
前記第１支持部上に設けられた第２ベースと、
前記第２ベースの下部に前記第３駆動櫛形電極と対応するように配置された第３固定櫛形電極と、
を備えていることを特徴とする請求項２０に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項２４】
前記第２ベースの下部に、対応する前記第１固定櫛形電極と前記第３固定櫛形電極とを電気的に接続するように設けられた導電層をさらに備えることを特徴とする請求項２３に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項２５】
前記ステージ部、前記ステージ部駆動部、前記第１支持部、前記第２支持部及び前記第１支持部駆動部は、一つのＳＯＩ基板として製造されていることを特徴とする請求項１８から請求項２４のいずれか一項に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項２６】
前記第１トーションバネは、メアンダーバネであることを特徴とする請求項１３から請求項２５のいずれか一項に記載の２軸アクチュエータ。
【請求項２７】
第１シリコン層、絶縁層及び第２シリコン層が順次積層された第１基板を使用して、前記第２シリコン層をエッチングして、四角枠型の可動フレームの一部と、前記可動フレームの一部の対向する両側から内側に第１方向に延びた第１固定櫛形電極と、前記可動フレームの一部を取り囲む四角枠型の固定フレームの一部と、前記可動フレームの一部と前記固定フレームの一部とを前記第１方向に連結する第２トーションバネの一部と、前記第２トーションバネの一部と平行な前記固定フレームの一部の前記第２シリコン層から前記第２トーションバネの一部に向かって延びる第２固定櫛形電極と、を形成し、かつ、第２基板の対向する両側の中央部及び他の対向する両側にそれぞれ電極パッドを形成し、前記第２基板における、前記固定フレームの一部に対応する内側領域をエッチングする第１ステップと、
前記第２基板上に前記第１基板の前記第２シリコン層を結合する第２ステップと、
前記第１シリコン層上における、前記固定フレームの一部に対応する領域に電極パッドを形成する第３ステップと、
前記第１シリコン層をエッチングして、ステージ部と、前記ステージ部の外側に前記第１固定櫛形電極と交互に配置された第１駆動櫛形電極と、前記可動フレームの他部と、前記可動フレームの他部及び前記ステージ部を前記第１方向と直交する第２方向に連結する第１トーションバネと、前記固定フレームの他部と、前記第２トーションバネの他部と、前記可動フレームの前記第１シリコン層から前記第２トーションバネの他部と平行に延びた延長部材から延びて、前記第２固定櫛形電極と交互に配置された第２駆動櫛形電極と、を形成する第４ステップと、
露出された前記絶縁層をエッチングする第５ステップと、
を含むことを特徴とする２軸アクチュエータの製造方法。
【請求項２８】
前記第１基板は、ＳＯＩ基板であることを特徴とする請求項２７に記載の２軸アクチュエータの製造方法。
【請求項２９】
前記第１ステップは、
前記固定フレームの一部の前記第２シリコン層に、前記第１方向及び前記第２方向の両方向に別々に電圧が印加されるように、四つの電気的絶縁部を形成するステップと、
前記可動フレームの前記第２シリコン層に、前記第２トーションバネの一部の前記第２シリコン層からの電圧が別々に印加されるように、二つの電気的絶縁部を形成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２７または請求項２８に記載の２軸アクチュエータの製造方法。
【請求項３０】
前記第２ステップにおいて、前記電極パッドを前記固定フレームの一部から外側に露出させることを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれか一項に記載の２軸アクチュエータの製造方法。
【請求項３１】
前記第２ステップは、前記第１シリコン層及び前記第２基板の少なくとも一方にＣＭＰを行うステップを含むことを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれか一項に記載の２軸アクチュエータの製造方法。
【請求項３２】
第１シリコン層、絶縁層及び第２シリコン層が順次積層された第１基板を使用して、前記第２シリコン層をエッチングして、四角枠型の可動フレームの一部と、前記可動フレームの一部の対向する両側から内側に第１方向に延びた第１固定櫛形電極と、前記可動フレームの一部を取り囲む四角枠型の固定フレームの一部と、前記可動フレームの一部と前記固定フレームの一部とを前記第１方向に連結する第２トーションバネの一部と、前記第２トーションバネの一部と平行な前記固定フレームの一部の前記第２シリコン層から前記第２トーションバネの一部に向かって延びる第２固定櫛形電極と、前記可動フレームの一部の内部に前記第１方向に延びる第３固定櫛形電極と、を形成し、かつ、第２基板の対向する両側の中央部及び他の対向する両側にそれぞれ電極パッドを形成し、前記第１固定櫛形電極と前記第３固定櫛形電極とを接続するための導電層を形成し、前記第２基板で、前記固定フレームの一部と前記可動フレームの一部との間に対応する下部が連結されるように、前記固定フレームの一部と前記可動フレームの一部との間に対応する上部をエッチングする第１ステップと、
前記第２基板上に前記第１基板の前記第２シリコン層を結合する第２ステップと、
前記第２基板の下部をＣＭＰにより研磨して、前記固定フレームの一部に付着した部分と、前記可動フレームの一部に付着した部分とを分離する第３ステップと、
前記第１シリコン層上における、前記固定フレームの一部に対応する領域に電極パッドを形成する第４ステップと、
前記第１シリコン層をエッチングして、ステージ及び前記ステージが内側に設けられた連結部を備えるステージ部と、前記連結部の外側に前記第１固定櫛形電極と交互に配置された第１駆動櫛形電極と、前記連結部の内側領域に設けられ、前記第３固定櫛形電極と交互に配置された第３駆動櫛形電極と、前記可動フレームの他部と、前記可動フレームの他部と前記連結部とを前記第１方向と直交する第２方向に連結する第１トーションバネと、前記固定フレームの他部と、前記第２トーションバネの他部と、前記可動フレームの他部の前記第１シリコン層から前記第２トーションバネの他部と平行に延びた延長部材から延びて、前記第２固定櫛形電極と交互に配置された第２駆動櫛形電極と、を形成する第５ステップと、
露出された前記絶縁層をエッチングする第６ステップと、
を含むことを特徴とする２軸アクチュエータの製造方法。
【請求項３３】
前記第１基板は、ＳＯＩ基板であることを特徴とする請求項３２に記載の２軸アクチュエータの製造方法。
【請求項３４】
前記第１ステップは、
前記固定フレームの一部の前記第２シリコン層に、前記第１方向及び前記第２方向の両方向に別々に電圧が印加されるように、四つの電気的絶縁部を形成するステップと、
前記可動フレームの一部の前記第２シリコン層に、前記第２トーションバネの一部の前記第２シリコン層からの電圧が別々に印加されるように、二つの電気的絶縁部を形成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項３２または請求項３３に記載の２軸アクチュエータの製造方法。
【請求項３５】
前記第２ステップにおいて、前記電極パッドを前記固定フレームの一部から外側に露出させることを特徴とする請求項３２から請求項３４のいずれか一項に記載の２軸アクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）を利用した２軸アクチュエータ及びその製造方法に係り、より詳細には、２軸方向のシーソー駆動のための２軸アクチュエータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２軸アクチュエータを備えるオプティカルスキャナは、大型のディスプレイ装置に好適に使用することができる。２軸アクチュエータの駆動速度は、ディスプレイ装置の解像度と関係があり、２軸アクチュエータの駆動角度は、ディスプレイ装置の画面のサイズと関係がある。すなわち、マイクロミラーの駆動速度が速いほど、解像度は高くなり、マイクロミラーの駆動角度が大きいほど、ディスプレイ装置の画面サイズは大きくなる。したがって、高解像度の大型ディスプレイ装置を実現するためには、高速で駆動し、かつ大きい駆動角度を有する２軸アクチュエータを備えたオプティカルスキャナが必要である。
【０００３】
しかし、マイクロミラーの駆動速度及び駆動角度は、相反する関係にあるため、２軸アクチュエータの駆動速度及び駆動角度を共に大きくすることには限界があった。
【０００４】
ディスプレイ装置に使用されるオプティカルスキャナは、水平走査時には高速駆動、すなわち、共振周波数での駆動（共振駆動）が必要であるが、垂直走査時には線型駆動、すなわち、非共振周波数での駆動（非共振駆動）が必要である。
【０００５】
しかし、従来の２軸アクチュエータは、共振駆動のために設計されているので、非共振駆動をしにくいといった問題点を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、第１方向走査（例えば、水平走査）時には共振駆動が可能であり、第２方向走査（例えば、垂直走査）時には非共振線型駆動が可能な２軸アクチュエータ及びその製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
また、本発明は、駆動力が大きく、駆動角度の大きい２軸アクチュエータ及びその製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
また、本発明は、容易に製造可能な２軸アクチュエータ及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の２軸アクチュエータは、第１方向にシーソー運動を行うステージ部と、前記ステージ部を支持する第１支持部と、前記ステージ部の前記第１方向の対向する両側から外側に延びた第１駆動櫛形電極、及び前記第１駆動櫛形電極と対向する前記第１支持部から延び、前記第１駆動櫛形電極と交互に配置された第１固定櫛形電極を備えるステージ部駆動部と、前記第１方向と直交する第２方向に前記第１支持部がシーソー運動を行うように前記第１支持部を支持する第２支持部と、前記第１支持部に設けられた第２駆動櫛形電極、及び前記第２駆動櫛形電極に対応する第２固定櫛形電極を備える第１支持部駆動部と、を備え、前記第１駆動櫛形電極、前記第２駆動櫛形電極及び前記ステージ部は、第１レベルに形成されており、前記第１固定櫛形電極及び前記第２固定櫛形電極は、垂直面で前記第１駆動櫛形電極及び前記第２駆動櫛形電極と重ならないように前記第１レベルよりも低い第２レベルに形成されていることを特徴とする。
【００１０】
「第１方向にシーソー運動を行う」とは、第１方向に直交する第２方向に延び、ステージ部を通る回転軸を中心として、ステージ部がシーソーのように傾動することをいう。
「第２方向にシーソー運動を行う」とは、第２方向に直交する第１方向に延び、ステージ部を通る回転軸を中心として、ステージ部がシーソーのように傾動することをいう。
【００１１】
前記ステージ部は、前記第１駆動櫛形電極が外側に設けられた連結部と、前記連結部の内側に設けられたステージと、を備えることが好ましい。
【００１２】
前記ステージは、円板であることが好ましい。
【００１３】
前記連結部は、前記ステージが内側に連結された楕円形状を呈するように繋がった帯状部材であることが好ましい。
【００１４】
前記第１支持部は、前記ステージ部の対向する両側から前記第２方向に延びる一対の第１トーションバネと、前記第１トーションバネのそれぞれが連結される互いに平行な一対の第１部分、及び前記第２方向に延びる互いに平行な一対の第２部分を有する四角枠型の可動フレームと、を備えており、前記可動フレームは、前記第１トーションバネが連結された第１シリコン層と、前記第１固定櫛形電極が連結された第２シリコン層と、前記第１シリコン層と前記第２シリコン層との間に設けられた絶縁層と、から形成されていることが好ましい。
【００１５】
前記第２支持部は、前記第１支持部の前記第２部分のそれぞれから前記第１方向に延びる一対の第２トーションバネと、前記第１方向に延びる互いに平行な一対の第１部分、及び前記第２トーションバネが連結される互いに平行な一対の第２部分を有する四角枠型の固定フレームと、を備えており、前記固定フレーム及び前記第２トーションバネは、それぞれ前記第１シリコン層、前記第２シリコン層及び前記絶縁層から形成されていることが好ましい。
【００１６】
前記第１支持部駆動部は、前記可動フレームの前記第１シリコン層から前記第２トーションバネと平行に延びる第１延長部材を備えており、前記第２駆動櫛形電極は、前記第１延長部材から当該第１延長部材と対向する前記第２支持部の前記第１部分に向かって延びており、前記第２固定櫛形電極は、前記第２支持部の前記第２シリコン層から前記第１延長部材に対応するように延びる第２延長部材から延びていることが好ましい。
【００１７】
前記第１駆動櫛形電極及び前記第２駆動櫛形電極は、前記第２トーションバネの前記第１シリコン層を介して通電可能であり、前記固定フレームの前記第２シリコン層は、電圧が別々に印加されて前記ステージ部を前記第１方向及び前記第２方向の両方向に駆動するように、四つの電気的絶縁部を有しており、前記可動フレームの前記第２シリコン層は、前記第２トーションバネの前記第２シリコン層からの電圧が別々に印加されるように、二つの電気的絶縁部を有していることが好ましい。
すなわち、各シリコン層は、電気的絶縁部によって複数の部分に区画されており、区画された複数の部分に対して独立して電圧を印加することが可能となっている。
【００１８】
２軸アクチュエータは、前記連結部の内側に設けられた第３駆動櫛形電極と、前記第１支持部の下部に設けられたベースと、前記ベース上に前記第３駆動櫛形電極と対応するように配置された第３固定櫛形電極と、をさらに備えることが好ましい。
【００１９】
また、２軸アクチュエータは、前記ベース上に、対応する前記第１固定櫛形電極と前記第３固定櫛形電極とを電気的に接続するように設けられた導電層をさらに備えることが好ましい。
【００２０】
前記ステージ部、前記ステージ部駆動部、前記第１支持部、前記第２支持部及び前記第１支持部駆動部は、一つのＳＯＩ基板として製造されていることが好ましい。
【００２１】
前記第１トーションバネは、メアンダーバネであることが好ましい。
【００２２】
また、前記課題を解決するために、本発明の２軸アクチュエータは、第１方向にシーソー運動を行うステージ部と、前記ステージ部を支持する第１支持部と、前記ステージ部の前記第１方向の対向する両側から外側に延びた第１駆動櫛形電極、及び前記第１駆動櫛形電極と対向する前記第１支持部から延び、前記第１駆動櫛形電極と交互に配置された第１固定櫛形電極を備えるステージ部駆動部と、前記第１方向と直交する第２方向に前記第１支持部がシーソー運動を行うように前記第１支持部を支持する第２支持部と、前記第１支持部に設けられた第２駆動櫛形電極、及び前記第２駆動櫛形電極に対応する第２固定櫛形電極を備える第１支持部駆動部と、を備え、前記第１駆動櫛形電極、前記第２駆動櫛形電極及び前記ステージ部は、第１レベルに形成されており、前記第１固定櫛形電極及び前記第２固定櫛形電極は、垂直面で前記第１駆動櫛形電極及び前記第２駆動櫛形電極と重ならないように、前記第１レベルよりも低い第２レベルと前記第１レベルよりも高い第３レベルとに形成されていることを特徴とする。
【００２３】
前記ステージ部は、前記第１駆動櫛形電極が外側に設けられた連結部と、前記連結部の内側に設けられたステージと、を備えることが好ましい。
【００２４】
前記ステージは、円板であることが好ましい。
【００２５】
前記連結部は、前記ステージが内側に連結された楕円形状を呈するように繋がった帯状部材であることが好ましい。
【００２６】
前記第１支持部は、前記ステージ部の対向する両側から前記第２方向に延びる一対の第１トーションバネと、前記第１トーションバネのそれぞれが連結される互いに平行な一対の第１部分、及び前記第２方向に延びる互いに平行な一対の第２部分を有する四角枠型の可動フレームと、を備えており、前記可動フレームは、前記第１トーションバネが連結された第１シリコン層と、前記第１固定櫛形電極が前記第２レベルで連結された第２シリコン層と、前記第１固定櫛形電極が前記第３レベルで連結された第３シリコン層と、前記第１シリコン層と前記第２シリコン層との間に設けられた第１絶縁層と、前記第１シリコン層と前記第３シリコン層との間に設けられた第２絶縁層と、から形成されていることが好ましい。
【００２７】
前記第２支持部は、前記第１支持部の前記第２部分のそれぞれから前記第１方向に延びる一対の第２トーションバネと、前記第１方向に延びる互いに平行な一対の第１部分、及び前記第２トーションバネが連結される互いに平行な一対の第２部分を有する四角枠型の固定フレームと、を備えており、前記固定フレーム及び前記第２トーションバネは、それぞれ前記第１シリコン層、前記第２シリコン層、前記第３シリコン層、前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層から形成されていることが好ましい。
【００２８】
前記第１支持部駆動部は、前記可動フレームの前記第１シリコン層から前記第２トーションバネと平行に延びる第１延長部材を備えており、前記第２駆動櫛形電極は、前記第１延長部材から当該第１延長部材と対向する前記第２支持部の前記第１部分に向かって延びており、前記第２固定櫛形電極は、前記第２支持部の前記第２シリコン層及び前記第３シリコン層からそれぞれ前記第１延長部材に対応するように延びる第２延長部材から延びていることが好ましい。
【００２９】
前記第１駆動櫛形電極及び第２駆動櫛形電極は、前記第２トーションバネの前記第１シリコン層を介して通電可能であり、前記固定フレームの前記第２シリコン層及び前記第３シリコン層は、電圧が別々に印加されて前記ステージ部を前記第１方向及び前記第２方向の両方向に駆動するように、四つの電気的絶縁部を有しており、前記可動フレームの前記第２シリコン層及び前記第３シリコン層は、前記第２トーションバネの前記第２シリコン層及び前記第３シリコン層からの電圧が別々に印加されるように、それぞれ二つの電気的絶縁部を有していることが好ましい。
【００３０】
２軸アクチュエータは、前記連結部の内側に設けられた第３駆動櫛形電極と、前記第１支持部の下部に設けられた第１ベースと、前記第１ベース上に前記第３駆動櫛形電極と対応するように配置された第３固定櫛形電極と、をさらに備えることが好ましい。
【００３１】
また、２軸アクチュエータは、前記第１ベース上に、対応する前記第１固定櫛形電極と前記第３固定櫛形電極とを電気的に接続するように形成された導電層をさらに備えることが好ましい。
【００３２】
また、２軸アクチュエータは、前記連結部の内側に設けられた第３駆動櫛形電極と、前記第１支持部上に設けられた第２ベースと、前記第２ベースの下部に前記第３駆動櫛形電極と対応するように配置された第３固定櫛形電極と、を備えていることが好ましい。
【００３３】
また、２軸アクチュエータは、前記第２ベースの下部に、対応する前記第１固定櫛形電極と前記第３固定櫛形電極とを電気的に接続するように設けられた導電層をさらに備えることが好ましい。
【００３４】
前記ステージ部、前記ステージ部駆動部、前記第１支持部、前記第２支持部及び前記第１支持部駆動部は、一つのＳＯＩ基板として製造されていることが好ましい。
【００３５】
前記第１トーションバネは、メアンダーバネであることが好ましい。
【００３６】
また、前記課題を解決するために、本発明の２軸アクチュエータの製造方法は、第１シリコン層、絶縁層及び第２シリコン層が順次積層された第１基板を使用して、前記第２シリコン層をエッチングして、四角枠型の可動フレームの一部と、前記可動フレームの一部の対向する両側から内側に第１方向に延びた第１固定櫛形電極と、前記可動フレームの一部を取り囲む四角枠型の固定フレームの一部と、前記可動フレームの一部と前記固定フレームの一部とを前記第１方向に連結する第２トーションバネの一部と、前記第２トーションバネの一部と平行な前記固定フレームの一部の前記第２シリコン層から前記第２トーションバネの一部に向かって延びる第２固定櫛形電極と、を形成し、かつ、第２基板の対向する両側の中央部及び他の対向する両側にそれぞれ電極パッドを形成し、前記第２基板における、前記固定フレームの一部に対応する内側領域をエッチングする第１ステップと、前記第２基板上に前記第１基板の前記第２シリコン層を結合する第２ステップと、前記第１シリコン層上における、前記固定フレームの一部に対応する領域に電極パッドを形成する第３ステップと、前記第１シリコン層をエッチングして、ステージ部と、前記ステージ部の外側に前記第１固定櫛形電極と交互に配置された第１駆動櫛形電極と、前記可動フレームの他部と、前記可動フレームの他部及び前記ステージ部を前記第１方向と直交する第２方向に連結する第１トーションバネと、前記固定フレームの他部と、前記第２トーションバネの他部と、前記可動フレームの前記第１シリコン層から前記第２トーションバネの他部と平行に延びた延長部材から延びて、前記第２固定櫛形電極と交互に配置された第２駆動櫛形電極と、を形成する第４ステップと、露出された前記絶縁層をエッチングする第５ステップと、を含むことを特徴とする。
なお、第１ステップにおける第１基板に対する処理と第２基板に対する処理とは、どちらが先であってもよく、同時であってもよい。
【００３７】
前記第１基板は、ＳＯＩ基板であることが好ましい。
【００３８】
前記第１ステップは、前記固定フレームの一部の前記第２シリコン層に、前記第１方向及び前記第２方向の両方向に別々に電圧が印加されるように、四つの電気的絶縁部を形成するステップと、前記可動フレームの前記第２シリコン層に、前記第２トーションバネの一部の前記第２シリコン層からの電圧が別々に印加されるように、二つの電気的絶縁部を形成するステップと、を含むことが好ましい。
【００３９】
２軸アクチュエータの製造方法は、前記第２ステップにおいて、前記電極パッドを前記固定フレームの一部から外側に露出させることが好ましい。
【００４０】
前記第２ステップは、前記第１シリコン層及び前記第２基板の少なくとも一方にＣＭＰを行うステップを含むことが好ましい。
【００４１】
また、本発明の課題を解決するために、本発明の２軸アクチュエータの製造方法は、第１シリコン層、絶縁層及び第２シリコン層が順次積層された第１基板を使用して、前記第２シリコン層をエッチングして、四角枠型の可動フレームの一部と、前記可動フレームの一部の対向する両側から内側に第１方向に延びた第１固定櫛形電極と、前記可動フレームの一部を取り囲む四角枠型の固定フレームの一部と、前記可動フレームの一部と前記固定フレームの一部とを前記第１方向に連結する第２トーションバネの一部と、前記第２トーションバネの一部と平行な前記固定フレームの一部の前記第２シリコン層から前記第２トーションバネの一部に向かって延びる第２固定櫛形電極と、前記可動フレームの一部の内部に前記第１方向に延びる第３固定櫛形電極と、を形成し、かつ、第２基板の対向する両側の中央部及び他の対向する両側にそれぞれ電極パッドを形成し、前記第１固定櫛形電極と前記第３固定櫛形電極とを接続するための導電層を形成し、前記第２基板で、前記固定フレームの一部と前記可動フレームの一部との間に対応する下部が連結されるように、前記固定フレームの一部と前記可動フレームの一部との間に対応する上部をエッチングする第１ステップと、前記第２基板上に前記第１基板の前記第２シリコン層を結合する第２ステップと、前記第２基板の下部をＣＭＰにより研磨して、前記固定フレームの一部に付着した部分と、前記可動フレームの一部に付着した部分とを分離する第３ステップと、前記第１シリコン層上における、前記固定フレームの一部に対応する領域に電極パッドを形成する第４ステップと、前記第１シリコン層をエッチングして、ステージ及び前記ステージが内側に設けられた連結部を備えるステージ部と、前記連結部の外側に前記第１固定櫛形電極と交互に配置された第１駆動櫛形電極と、前記連結部の内側領域に設けられ、前記第３固定櫛形電極と交互に配置された第３駆動櫛形電極と、前記可動フレームの他部と、前記可動フレームの他部と前記連結部とを前記第１方向と直交する第２方向に連結する第１トーションバネと、前記固定フレームの他部と、前記第２トーションバネの他部と、前記可動フレームの他部の前記第１シリコン層から前記第２トーションバネの他部と平行に延びた延長部材から延びて、前記第２固定櫛形電極と交互に配置された第２駆動櫛形電極と、を形成する第５ステップと、露出された前記絶縁層をエッチングする第６ステップと、を含むことを特徴とする。
なお、第１ステップにおける第１基板に対する処理と第２基板に対する処理とは、どちらが先であってもよく、同時であってもよい。
【００４２】
前記第１基板は、ＳＯＩ基板であることが好ましい。
【００４３】
前記第１ステップは、前記固定フレームの一部の前記第２シリコン層に、前記第１方向及び前記第２方向の両方向に別々に電圧が印加されるように、四つの電気的絶縁部を形成するステップと、前記可動フレームの一部の前記第２シリコン層に、前記第２トーションバネの一部の前記第２シリコン層からの電圧が別々に印加されるように、二つの電気的絶縁部を形成するステップと、を含むことが好ましい。
【００４４】
２軸アクチュエータの製造方法は、前記第２ステップにおいて、前記電極パッドを前記固定フレームの一部から外側に露出させることが好ましい。
【発明の効果】
【００４５】
本発明に係る２軸アクチュエータは、２軸方向にシーソー運動を行うことが可能な構造であって、ステージ部を第１方向に共振駆動するステージ部駆動部と、ステージ部を支持する第１支持部を第２方向に非共振線型駆動する第１支持部駆動部と、を備えている。このような２軸アクチュエータは、高速水平走査と線型垂直走査とを必要とするディスプレイ装置のオプティカルスキャナとして好適に使用可能である。
【００４６】
一方、本発明に係る２軸アクチュエータの製造方法は、垂直走査に使用されるトーションバネをダブルラインとして電気的に分離して、上部ラインを駆動櫛形電極への電気経路として使用することができるとともに、下部ラインを固定櫛形電極への電気経路として使用することができる。
また、駆動櫛形電極と固定櫛形電極とを互いに異なるレベルに形成するので、垂直櫛形構造の２軸アクチュエータの製造工程を簡易化できる。したがって、垂直櫛形構造の２軸アクチュエータの製造コストを節減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明において、図面に示す構成要素は、必要に応じて誇張して表現されたり、本発明をより良く理解するために適宜省略されたりしている。このような図面上の表現は、本発明の技術的範囲を制限するものではない。
【００４８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る２軸アクチュエータの概略斜視図である。図２は、図１の２軸アクチュエータの平面図である。図３ないし図５は、それぞれ図２のIII−III、IV−IV、Ｖ−Ｖ線断面図である。
【００４９】
図１及び図２に示すように、ステージ部（stage unit）は、表面に形成されたミラー（図示せず）を有するステージ（stage）１００と、内側にステージ１００が連結された連結部（connecting part）１１０と、を備えている。ステージ１００は、光反射のための最小の面積を有する円板である。連結部１１０は、楕円形状を呈するように繋がった帯（oval band）であり、ステージ１００は、連結部１１０の小径方向の内周面に連結されている。このような円形のステージ１００を使用するのは、ステージ１００の重量を減らし、駆動力を向上させるためである。
【００５０】
連結部１１０は、第１トーションバネ（first torsion spring）２１０及び四角枠型の可動フレーム（moving frame）２００を備えた第１支持部（first support unit）により、第１方向（Ｘ軸方向）にシーソー運動ができるように支持されている。第１トーションバネ２１０は、曲がりくねった（蛇行した形状の）メアンダーバネ（meander spring：ミアンダーバネともいう）であることが好ましい。
【００５１】
第１支持部は、第２トーションバネ（second torsion spring）３１０及び四角枠型の固定フレーム（fixed frame）３００を備えた第２支持部（second support unit）により、第１方向と直交する第２方向（Ｙ軸方向）にシーソー運動ができるように支持されている。したがって、第１支持部及び第２支持部により支持されたステージ１００は、２つの方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へ動くことができる。
【００５２】
さらに具体的に説明すれば、ステージ１００は、第２方向に形成された二つの第１トーションバネ２１０を介して四角枠型の可動フレーム２００に連結されている。したがって、ステージ１００は、第１トーションバネ２１０を中心にシーソー運動ができるように支持されている。また、第１トーションバネ２１０は、メアンダーバネであるので、後記する四角枠型の可動フレーム２００の第２部分２００Ｙの長さを短くし、非共振周波数での駆動角度を大きくすることができる。
【００５３】
四角枠型の可動フレーム２００は、第１方向に延び、互いに平行な二つの第１部分（first portion）２００Ｘと、第２方向に延び、互いに平行な二つの第２部分（second portion）２００Ｙと、を備えている。二つの第１トーションバネ２１０は、それぞれ四角枠型の可動フレーム２００の第１部分２００Ｘの中央に連結されている。二つの第２トーションバネ３１０は、それぞれ四角枠型の可動フレーム２００の第２部分２００Ｙの中央に連結されている。四角枠型の固定フレーム３００は、四角枠型の可動フレーム２００を囲んでいる。
四角枠型の固定フレーム３００は、第１方向に延び、互いに平行な二つの第１部分３００Ｘと、第２方向に延び、互いに平行な第２部分３００Ｙと、を備えている。第２部分２００Ｙの中央に連結された第２トーションバネ３１０は、四角枠型の固定フレーム３００の第２部分３００Ｙの中央にも連結されている。第２トーションバネ３１０は、第１方向に延びている。したがって、四角枠型の可動フレーム２００は、第２トーションバネ３１０を中心にシーソー運動ができるように支持されている。
【００５４】
図１及び図３に示すように、可動フレーム２００、固定フレーム３００及び第２トーションバネ３１０は、それぞれ複数の層２０１，２０２，２０３、３０１，３０２，３０３及び３１１，３１２，３１３を有する多層構造になっている。このような多層構造としては、高濃度ドーピングされた第１シリコン層２０１，３０１，３１１と、第２シリコン層２０３，３０３，３１３と、それらの間のＳｉＯ2絶縁層２０２，３０２，３１２と、を備えたＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）基板を使用できる。符号２０４，３０４は、それぞれ第１ベース（first base）及び第２ベース（second base）を示しており、これら第１ベース２０４及び第２ベース３０４としては、ガラス基板などの絶縁性基板を使用できる。このような多層構造については、本発明に係る２軸アクチュエータの製造方法の説明（後記する）を介して理解可能である。
【００５５】
図３ないし図５に示すように、ステージ１００をシーソー運動させるステージ部駆動部（stage unit driving unit）は、連結部１１０の外側に形成された第１駆動櫛形電極（first driving comb electrodes）１２０と、四角枠型の可動フレーム２００の第２シリコン層２０３から延び、第１駆動櫛形電極１２０と交互に配置された第１固定櫛形電極（first fixed comb electrodes）２２０と、連結部１１０の内側に形成された第３駆動櫛形電極（third driving comb electrodes）１３０と、第１ベース２０４上に第３駆動櫛形電極１３０に対応するように形成された第３固定櫛形電極（third fixed comb electrodes）２５０と、を備えている。
これらの櫛形電極は、垂直に形成されており、対応する櫛形電極が互いに異なるレベルのシリコン層から延びているので、後記するように櫛形電極を容易に製造することができ、電気経路（electrical path）を形成しやすくなっている。
【００５６】
一方、第１支持部をシーソー運動させる第１支持部駆動部（first support unit driving unit）は、四角枠型の可動フレーム２００と四角枠型の固定フレーム３００との間に設けられている。図１及び図２に示すように、第１延長部材（first extending member）２３０は、四角枠型の可動フレーム２００の第２部分２００Ｙの第１シリコン層２０１から、第２トーションバネ３１０により第２部分２００Ｙに連結された四角枠型の固定フレーム３００の第２部分３００Ｙに向かって延びている。第１延長部材２３０の第２延長部材３４０と対向する側面には、第２駆動櫛形電極（second driving comb electrodes）２４０が形成されている。第２延長部材（second extending member）３４０は、四角枠型の固定フレーム３００の第２シリコン層３０３から、第１延長部材２３０に対応するように延びている。第２延長部材３４０の第１延長部材２３０と対向する側面には、第２固定櫛形電極（second fixed comb electrodes）３５０が形成されており、第２駆動櫛形電極２４０に対応している。図４に示すように、これら第２駆動櫛形電極２４０及び第２固定櫛形電極３５０は、交互に配置されており、それぞれ異なるレベルのシリコン層から延びている。
【００５７】
本発明の第１実施形態において、ステージ１００の運動のためには少なくとも三つの電気経路が必要であり、四角枠型の可動フレーム２００の運動のためには三つの電気経路が必要である。ここで、グラウンドを同じ電位に維持する場合には、五つの電気経路が必要である。図６は、図２の２軸アクチュエータの平面図であり、２軸アクチュエータの電気経路を説明するための図である。図６において、黒い部分６０１，６０２は、電気的絶縁部（electrical isolated portion）であり、符号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は、外部回路との配線のための電極パッドを示す。電極パッドＰ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は、それぞれ二つの電気的絶縁部６０１の間に設けられている。以下、各電極パッドＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５に対し、第１ないし第５といった序数詞を付すことがある。
【００５８】
図６に示すように、第１電極パッドＰ１は、二つの第２部分３００Ｙの一方（図面で左側）に設けられており、第２トーションバネ３１０の第１シリコン層３１１及び第１トーションバネ２１０を介して第１駆動櫛形電極１２０、第２駆動櫛形電極２４０及び第３駆動櫛形電極１３０に電気的に接続されている。ここで、第１電極パッドＰ１は、仮想接地端（virtual ground）として機能する。第２電極パッドＰ２及び第３電極パッドＰ３は、それぞれ電気的絶縁部６０１により電気的に絶縁された四角枠型の固定フレーム３００の第１部分３００Ｘの第２シリコン層３０３に電気的に接続されている。したがって、静電気力を発生するための電気回路を第２固定櫛形電極３５０と第２駆動櫛形電極２４０との間に形成することができる。一方、第４電極パッドＰ４及び第５電極パッドＰ５は、それぞれ四角枠型の固定フレーム３００の第２部分３００Ｙの第２シリコン層３０３を介して第２トーションバネ３１０の第２シリコン層３１３に電気的に接続されている。第４電極パッドＰ４及び第５電極パッドＰ５は、それぞれ第２トーションバネ３１０の第２シリコン層３１３を介して四角枠型の可動フレーム２００に電気的に接続されている。第４電極パッドＰ４及び第５電極パッドＰ５が接続された四角枠型の可動フレーム２００の二つの第２部分２００Ｙの第２シリコン層２０３は、電気的絶縁部６０２により電気的に分離されている。第４電極パッドＰ４及び第５電極パッドＰ５は、第２トーションバネ３１０の第２シリコン層３１３を介して第１固定櫛形電極２２０に電気的に接続されており、図４に示すように、第３固定櫛形電極２５０は、第１ベース２０４上に形成された導電層（conductive layer）２０６により第１固定櫛形電極２２０に電気的に接続されている。
このように、第１駆動櫛形電極１２０、第２駆動櫛形電極２４０及びステージ部は第１レベルに形成されており、第１固定櫛形電極２２０及び第２固定櫛形電極３５０は、第１レベルよりも低い第２レベルに形成されている。また、第１固定櫛形電極２２０及び第２固定櫛形電極３５０は、垂直面で（第１方向と第２方向とを含む平面に直交する方向から見て、すなわちＸＹ平面に直交する方向から見て）第１駆動櫛形電極１２０及び第２駆動櫛形電極２４０と重ならないように配置されている。
【００５９】
以下、本発明の第１実施形態に係る２軸アクチュエータの作用について、図面を参照して詳細に説明する。
【００６０】
まず、第１電極パッドＰ１をグラウンド電圧とし、第５電極パッドＰ５に所定の電圧を印加した場合には、ステージ１００は、第１固定櫛形電極２２０と第１駆動櫛形電極１２０との間の静電気力及び第３固定櫛形電極２５０と第３駆動櫛形電極１３０との間の静電気力により、Ｘ軸正方向にシーソー運動を行うように駆動される。すなわち、ステージ１００が、そのＸ軸正側端部が下がるようにシーソー運動を行う。逆に、第４電極パッドＰ４に所定の電圧を印加した場合には、ステージ１００は、Ｘ軸負方向にシーソー運動を行うように駆動される。すなわち、ステージ１００が、そのＸ軸負側端部が下がるようにシーソー運動を行う。
【００６１】
また、第２電極パッドＰ２に所定の電圧を印加した場合には、第２駆動櫛形電極２４０と第２固定櫛形電極３５０との間の静電気力により、ステージ１００は、Ｙ軸負方向にシーソー運動を行うように駆動される。すなわち、ステージ１００が、そのＹ軸負側端部が下がるようにシーソー運動を行う。逆に、第３電極パッドＰ３に所定の電圧を印加した場合には、ステージ１００は、Ｙ軸正方向にシーソー運動を行うように駆動される。すなわち、ステージ１００が、そのＹ軸正側端部が下がるようにシーソー運動を行う。したがって、ステージ１００は、２軸方向の駆動（シーソー運動）が可能である。
【００６２】
図７は、本発明の第１実施形態に係る２軸アクチュエータに印加される電圧を説明するためのタイミング図である。
【００６３】
図７に示すように、水平走査用として第２電極パッドＰ２及び第３電極パッドＰ３に１８０°の位相差の正弦波パルス電圧を印加した（７Ａを参照）。また、双方向への垂直走査である場合には、第４電極パッドＰ４及び第５電極パッドＰ５に１８０°の位相差の三角波電圧を印加した（７Ｂを参照）。また、単方向への垂直走査である場合には、第４電極パッドＰ４及び第５電極パッドＰ５にステップパルスを印加した（７Ｃを参照）。ここで、水平走査用としては、２２.５ｋＨｚの周波数を使用し、垂直走査用としては、非共振線型駆動を行うために６０Ｈｚの周波数を使用した。垂直走査の線型駆動のために、第２トーションバネ３１０は、共振周波数が約１ｋＨｚまたはそれ以上になるように設計されている。ＡＮＳＹＳプログラムでモデリングした結果によると、水平走査では、加振周波数（driving frequency：駆動周波数ともいう）が２２.５ｋＨｚであるときに、駆動角度が８゜以上となり、垂直走査では、共振周波数が１２００Ｈｚレベルであり、加振周波数を６０Ｈｚであるときに、駆動角度が４.５゜〜５.０゜と高く駆動された。
【００６４】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係る２軸アクチュエータの断面図である。第２実施形態に係る２軸アクチュエータは、図４に示す第１実施形態に係る２軸アクチュエータから、第３駆動櫛形電極１３０、第３固定櫛形電極２５０、第１ベース２０４、及び、第１固定櫛形電極２２０と第３固定櫛形電極２５０との間を電気的に接続する導電層２０６が除去された構造を有している。
【００６５】
（第３実施形態）
図９及び図１０に示すように、本発明の第３実施形態に係る２軸アクチュエータは、ステージ部に設けられた駆動部をさらに備えており、ステージを２軸方向に駆動するものである。
【００６６】
図９及び図１０は、本発明の第３実施形態に係る２軸アクチュエータの概略断面図である。第１実施形態の構成と同一の構成には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６７】
図２、図９及び図１０に示すように、ステージ部及び駆動櫛形電極が形成された第１レベルを基準として、第１実施形態の第２レベルと同じ構造物が、第１レベルの上部（第３レベル）に形成されている。すなわち、四角枠型の可動フレーム２００’、四角枠型の固定フレーム３００’及び第２トーションバネ３１０’は、それぞれ複数の層２０１，２０２，２０３，２０２’，２０３’、３０１，３０２，３０３，３０２’，３０３’、及び、３１１，３１２，３１３，３１２’，３１３’を有する多層構造から形成されている。このような多層構造としては、それぞれ不純物を高濃度ドーピングされた第１シリコン層２０１，３０１，３１１、第２シリコン層２０３，３０３，３１３及び第３シリコン層２０３’，３０３’，３１３’と、これらシリコン層の間の第１絶縁層２０２，３０２，３１２及び第２絶縁層２０２’，３０２’，３１２’とを有するＳＯＩ基板を使用できる。これらの層は、下から第２シリコン層、第１絶縁層、第１シリコン層、第２絶縁層、第３シリコン層の順に積層されている。符号２０４，２０４’，３０４は、それぞれ第１ベース、第２ベース及び第３ベースを示しており、ガラス基板などの絶縁性基板を使用できる。
【００６８】
第１固定櫛形電極２２０’、第２固定櫛形電極３５０’、第３固定櫛形電極２５０’及び第２延長部材３４０’は、第１レベルより上部の第３レベルに形成されており、それぞれ第１レベルより下部の第２レベルに形成された第１固定櫛形電極２２０、第２固定櫛形電極３５０、第３固定櫛形電極２５０及び第２延長部材３４０に対応するように形成されている。導電層２０６’は、導電層２０６に対応するように、第３レベル（第３ベース２０４’の下面）に形成されている。
【００６９】
図１０に示すように、第３実施形態に係る２軸アクチュエータは、グラウンド電圧Ｖｇを各駆動櫛形電極に印加するとともに、ステージ１００を中心に第２レベル及び第３レベルに点対称に形成された電極に電圧Ｖ1ないしＶ4をそれぞれ印加することにより、２軸方向に駆動される。このように、斜向かいに形成された固定電極に電圧を同時に印加することにより、第３実施形態に係る２軸アクチュエータは、第１実施形態に係る２軸アクチュエータよりも高い駆動力を有するようになり、より安定した駆動が可能である。
【００７０】
（第４実施形態）
続いて、本発明の第４実施形態に係る２軸アクチュエータの製造方法について、ステップ毎に説明する。以下の第４実施形態では、第１実施形態に係る２軸アクチュエータを製造する場合を例にとって説明する。以下の製造方法の説明を通じて、第１実施形態に係る２軸アクチュエータの詳細な構造をより詳細に理解することができるようになる。必要に応じて図１ないし図６に示す構成要素を符号と共に引用する。
【００７１】
＜１.ベース基板の製造＞
まず、図１１Ａに示すように、厚みが４００μｍのパイレックス（登録商標）ガラス（以下、単に「ガラス」と記載する。）４００を準備した後、ガラス４００上にフォトレジスト４０２をパターニングして、第４電極パッドＰ４、第５電極パッドＰ５及び導電層２０６に対応する部位を露出させる。このガラス４００（ベース基板）が、特許請求の範囲における「第２基板」の例である。第２基板としては、絶縁性材料から形成された基板が好適である。
【００７２】
このとき、図示していないが、第２電極パッドＰ２及び第３電極パッドＰ３に対応する所定部位も露出させる。
【００７３】
続いて、図１１Ｂに示すように、フォトレジスト４０２により露出された部位を約２０００Åの深さにエッチング（例えば、ウェットエッチング）し、フォトレジスト４０２を除去する。
【００７４】
続いて、図１１Ｃに示すように、ガラス４００上にＡｕ／Ｃｒ層を４０００／２００Åの厚さに蒸着などにより堆積させた後、Ａｕ／Ｃｒ層をパターニングして第２電極パッドＰ２、第３電極パッドＰ３、第４電極パッドＰ４、第５電極パッドＰ５及び導電層２０６を形成する（第２電極パッドＰ２及び第３電極パッドＰ３については図６を参照）。
【００７５】
続いて、図１１Ｄに示すように、ＤＦＲ（Dry Film Resist：ドライフィルムレジスト）層４０４をガラス４００上にコーティングして電極（第２電極パッドＰ２、第３電極パッドＰ３、第４電極パッドＰ４及び第５電極パッドＰ５）を覆い、ＤＦＲ層４０４をパターニングする。ここで、開口部４０４ａは、２軸アクチュエータの固定フレーム３００と可動フレーム２００との間の領域に対応している。
【００７６】
続いて、図１１Ｅに示すように、ガラス４００の露出部位をサンドブラスティングによりエッチングし、ＤＦＲ層４０４を除去してガラスベース基板４００を完成させる。
ここで、サンドブラスティングされた部位を部分的にエッチングし、ガラスベース基板（glass base substrate）４００を一体的に形成する。
【００７７】
＜２.本体構造物の下部の製造＞
図１２Ａに示すように、上部構造物として加工される素材として、全体で約５００μｍの厚さを有するものであって、第１シリコン層５０１と第２シリコン層５０３との間にエッチング停止層として形成された１〜２μｍの厚さを有するＳｉＯ2絶縁層５０２が形成されているＳＯＩ基板５００を準備する。このＳＯＩ基板５００が、特許請求の範囲における「第１基板」の例である。第２シリコン層５０３上に、所定形状を呈するフォトレジストマスク５０４を形成する。ここで、フォトレジストマスク５０４により覆われた部位が、第３固定櫛形電極２５０となる部位Ｗ１、第１固定櫛形電極２２０となる部位Ｗ２、可動フレーム２００の一部となる部位Ｗ３、第２延長部材３４０となる部位Ｗ４、固定フレーム３００の一部となる部位Ｗ５、固定フレーム３００の一部となる部位Ｗ５から延びた第２固定櫛形電極３５０となる部位（図示せず）及び可動フレーム２００の一部と固定フレーム３００の一部とを連結する第２トーションバネ３１０の一部となる部位（図示せず）である。
【００７８】
続いて、図１２Ｂに示すように、第２シリコン層５０３のフォトレジストマスク５０４により覆われていない部位をＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma-Reactive Ion Etching）法によりエッチングして、フォトレジストマスク５０４の露出領域を介して絶縁層５０２を露出させる。エッチングが完了した後、フォトレジストマスク５０４をストリッピング（剥離）などにより除去する。
【００７９】
続いて、図１２Ｃに示すように、絶縁層５０２上に、第３固定櫛形電極２５０、第１固定櫛形電極２２０、可動フレーム２００の一部、第２延長部材３４０、固定フレーム３００の一部が形成され、かつ、第２固定櫛形電極３５０が固定フレーム３００の一部から延びるように形成され、第２トーションバネ３１０の一部が可動フレーム２００の一部と固定フレームの一部とを連結するように形成される。
前記したベース基板の製造工程と本体構造物の下部の製造とは、どちらを先に実行しても良く、同時に実行しても良い。
【００８０】
＜３.ベース基板と本体構造物の下部との結合及び本体構造物の上部の製造＞
図１３Ａに示すように、前記した製造工程を介して得られたガラスベース基板４００に、第２シリコン層５０３がエッチングされた基板５００を結合する。このときに使用される接合法は陽極接合（anodic bonding）法であり、第２シリコン層５０３がガラスベース基板４００と接触する。このとき、第２電極パッドＰ２、第３電極パッドＰ３、第４電極パッドＰ４及び第５電極パッドＰ５の一部が固定フレーム３００から露出される。続いて、第１シリコン層５０１の上面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により約７０μｍの厚さに研磨する。
【００８１】
続いて、図１３Ｂに示すように、ガラスベース基板４００をＣＭＰにより研磨して内側ガラス基板（第１ベース２０４）と外側ガラス基板（第２ベース３０４）とに分離する。
【００８２】
続いて、図１３Ｃに示すように、第１シリコン層５０１上にＡｕ／Ｃｒ層を４０００／２００Åの厚さに蒸着などにより堆積させた後にパターニングして、第１電極パッドＰ１を形成する。
【００８３】
続いて、図１３Ｄに示すように、第１シリコン層５０１上に所定形状を呈するフォトレジストマスク５０６を形成する。ここで、フォトレジストマスク５０６により覆われた部位が、ステージ１００となる部位Ｗ６、連結部１１０となる部位Ｗ７、第１駆動櫛形電極１２０となる部位Ｗ８、可動フレーム２００の他部となる部位Ｗ９、第１延長部材２３０となる部位Ｗ１０、固定フレーム３００の他部となる部位Ｗ１１、第２駆動櫛形電極２４０となる部位（図示せず）、第３駆動櫛形電極１３０となる部位（図示せず）、第２トーションバネ３１０の他部となる部位（図示せず）及び第１トーションバネ２１０となる部位（図示せず）である。
【００８４】
続いて、図１３Ｅに示すように、第１シリコン層５０１のフォトレジストマスク５０６により覆われていない部位をＩＣＰ−ＲＩＥ法によりエッチングして、フォトレジストマスク５０６の露出領域を介して絶縁層５０２を露出させる。
【００８５】
続いて、図１３Ｆに示すように、フォトレジストマスク５０６により露出された絶縁層５０２を除去する。そして、フォトレジストマスク５０６を除去する。ステージ１００、連結部１１０、第１駆動櫛形電極１２０、可動フレーム２００の他部、第１延長部材２３０、固定フレーム３００の他部、第２駆動櫛形電極２４０、第３駆動櫛形電極１３０、第２トーションバネ３１０の他部及び第１トーションバネ２１０が形成される。
【００８６】
続いて、２軸アクチュエータをオプティカルスキャナとして使用する場合には、レーザービームによる損傷を最小化するために、ステージ１００の上面に反射率９９％以上の反射層（図示せず）を形成する。
【００８７】
第４の実施形態に係る２軸アクチュエータの製造方法として、第１の実施形態に係る２軸アクチュエータを製造する方法について説明したが、第２及び第３の実施形態に係る２軸アクチュエータを製造する方法も第４の実施形態に応じて実現可能であるため、その詳細な説明を省略する。
例えば、第４の実施形態に係る製造方法において、第３駆動櫛形電極１３０、第３固定櫛形電極２５０、第１ベース２０４、及び、第１固定櫛形電極２２０と第３固定櫛形電極２５０との間を電気的に接続する導電層２０６を形成しないようにすれば、第２の実施形態に係る２軸アクチュエータを製造することができる。
【００８８】
以上で説明した内容を通じ、当業者ならば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能であるということが理解できるであろう。したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲により決められなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、表示装置に関連した技術分野に好適に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る２軸アクチュエータの概略斜視図である。
【図２】図１の２軸アクチュエータの平面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図２の２軸アクチュエータの平面図であり、２軸アクチュエータの電気経路を説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る２軸アクチュエータに印加される電圧を説明するためのタイミング図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る２軸アクチュエータの断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る２軸アクチュエータの概略断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る２軸アクチュエータの概略断面図である。
【図１１Ａ】ベース基板の製造工程をステップごと説明するための断面図である。
【図１１Ｂ】ベース基板の製造工程をステップごと説明するための断面図である。
【図１１Ｃ】ベース基板の製造工程をステップごと説明するための断面図である。
【図１１Ｄ】ベース基板の製造工程をステップごと説明するための断面図である。
【図１１Ｅ】ベース基板の製造工程をステップごと説明するための断面図である。
【図１２Ａ】本体構造物の下部の製造工程をステップごとに説明するための断面図である。
【図１２Ｂ】本体構造物の下部の製造工程をステップごとに説明するための断面図である。
【図１２Ｃ】本体構造物の下部の製造工程をステップごとに説明するための断面図である。
【図１３Ａ】ベース基板と本体構造物の下部との結合及び本体構造物の上部の製造工程をステップごとに説明するための断面図である。
【図１３Ｂ】ベース基板と本体構造物の下部との結合及び本体構造物の上部の製造工程をステップごとに説明するための断面図である。
【図１３Ｃ】ベース基板と本体構造物の下部との結合及び本体構造物の上部の製造工程をステップごとに説明するための断面図である。
【図１３Ｄ】ベース基板と本体構造物の下部との結合及び本体構造物の上部の製造工程をステップごとに説明するための断面図である。
【図１３Ｅ】ベース基板と本体構造物の下部との結合及び本体構造物の上部の製造工程をステップごとに説明するための断面図である。
【図１３Ｆ】ベース基板と本体構造物の下部との結合及び本体構造物の上部の製造工程をステップごとに説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１００  ステージ
１１０  連結部
１２０  第１駆動櫛形電極
１３０  第３駆動櫛形電極
２００，２００’  可動フレーム
２００Ｘ  第１部分
２００Ｙ  第２部分
２０１  第１シリコン層
２０２  ＳｉＯ2絶縁層（第１絶縁層）
２０２’  第２絶縁層
２０３  第２シリコン層
２０３’  第３シリコン層
２０４  第１ベース
２０６，２０６’  導電層
２１０  第１トーションバネ
２２０，２２０’  第１固定櫛形電極
２３０  第１延長部材
２４０  第２駆動櫛形電極
２５０，２５０’  第３固定櫛形電極
３００，３００’  固定フレーム
３００Ｘ  第１部分
３００Ｙ  第２部分
３０１  第１シリコン層
３０２  ＳｉＯ2絶縁層（第１絶縁層）
３０２’  第２絶縁層
３０３  第２シリコン層
３０３’  第３シリコン層
３１０，３１０’  第２トーションバネ
３１１  第１シリコン層
３１２  ＳｉＯ2絶縁層（第１絶縁層）
３１２’  第２絶縁層
３１３  第２シリコン層
３１３’  第３シリコン層
３４０，３４０’  第２延長部材
３５０，３５０’  第２固定櫛形電極
６０１，６０２  電気的絶縁部
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５  電極パッド（電極）
【図１】
2006116696.tif 000003
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
2006116696.tif 000019
【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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