(57)【要約】【課題】  支持基体に対する被支持部の姿勢のばらつきを低減する。【解決手段】  薄膜構造体は、支持基体１２ｂと、被支持部３１と、被支持部３１を支持基体１２ｂ上に支持する支持部と、支持基体１２ｂに設けられたストッパ４１とを備える。前記支持部の支持バー３５がストッパ４１の突出部５２ａに押し付けられて当接することで、被支持部３１の支持基体１２ｂに対する姿勢が保持される。前記支持部の支持梁３２，３３の応力によって被支持部３１の主平面が支持基体１２ｂの主平面と平行な状態から垂直な状態になる際の支持バー３５との干渉を避ける抜き穴２５が、支持基体１２ｂに形成される。【選択図】  図６
2006106215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基体と、
薄膜で構成された被支持部と、
薄膜で構成され前記被支持部を前記支持基体上に支持する支持部と、
前記支持基体に設けられたストッパと、
を備え、
前記支持部の所定箇所が前記支持基体に固定されるとともに、前記支持部の他の所定箇所が前記被支持部に固定され、
前記支持部は、前記ストッパに当接する当接部材を有し、
前記支持部は、前記当接部材が前記ストッパに押し付けられるように付勢力を発生し、
前記当接部材が前記ストッパに側方から当接することで、前記被支持部はその主平面が前記支持基体の主平面に対して非平行の状態になった姿勢に保持され、
前記付勢力によって前記被支持部の主平面が前記支持基体の主平面と平行な状態から前記非平行の状態になる際の前記当接部材との干渉を避ける逃げ部が、前記支持基体に形成されたことを特徴とする薄膜構造体。
【請求項２】
前記逃げ部が穴又は凹部であることを特徴とする請求項１記載の薄膜構造体。
【請求項３】
前記支持部は、湾曲した第１の膜部材と、第２の膜部材と、接続部とを有し、
前記第１の膜部材の一方端部が前記支持基体に固定されて、前記第１の膜部材の他方端部が前記当該第１の膜部材の湾曲により前記支持基体から持ち上がり、
前記第１の膜部材の前記他方端部が前記接続部に接続され、
前記第２の膜部材の一方端部が前記接続部に接続されて、前記第２の膜部材の他方端部が前記接続部から下向きに吊り下げられ、
前記第２の膜部材の前記他方端部に前記当接部材が固定されたことを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜構造体。
【請求項４】
前記当接部材は、前記支持基体の主平面と略平行に直線状に延び、
前記支持部は、前記第１及び第２の膜部材並びに前記接続部を２組有し、
前記当接部材の一方端部付近が、一方の組の前記第２の膜部材の前記他方端部に固定され、
前記当接部材の他方端部付近が、他方の組の前記第２の膜部材の前記他方端部に固定されたことを特徴とする請求項３記載の薄膜構造体。
【請求項５】
前記逃げ部は、前記被支持部の主平面が前記支持基体の主平面と平行な状態から前記非平行の状態になる際の、前記当接部材の前記支持基体側の辺部のいずれの箇所との干渉も避けるように、前記辺部の全体に対応して形成されたことを特徴とする請求項４記載の薄膜構造体。
【請求項６】
前記当接部材は、前記支持基体とは反対側へ部分的に突出した突片部を有し、
前記突片部の前記支持基体とは反対側が、前記第２の膜部材の前記他方端部に固定されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の薄膜構造体。
【請求項７】
前記当接部材は、前記支持基体側へ部分的に突出して前記ストッパに当接する部分となる当接用突片部を含み、
前記逃げ部は、前記被支持部の主平面が前記支持基体の主平面と平行な状態から前記非平行の状態になる際の、前記当接用突片部との干渉を避けるように、前記当接用突片部に対応して形成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の薄膜構造体。
【請求項８】
前記支持基体が薄膜で構成され、
前記ストッパは、前記支持基体を構成する薄膜がそのまま連続することによって形成されて、前記支持基体の主平面と平行な平面部と該平面部の周囲の段差部とから構成されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の薄膜構造体。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の薄膜構造体を備えた光学装置であって、前記被支持部が光学素子部を含むことを特徴とする光学装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載の薄膜構造体を備えた光スイッチであって、前記被支持部がミラーを含むことを特徴とする光スイッチ。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれかに記載の薄膜構造体を備えた可変光減衰器であって、前記被支持部がシャッタを含むことを特徴とする可変光減衰器。
【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構造体、並びに、これを用いた光学装置、光スイッチ及び可変光減衰器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、支持基体と、薄膜で構成された被支持部と、薄膜で構成され前記被支持部を前記支持基体上に支持する支持部と、前記支持基体に設けられたストッパと、を備えた薄膜構造体が提案されている（例えば、下記特許文献１）。
【０００３】
この薄膜構造体では、前記支持部の所定箇所が前記支持基体に固定されるとともに、前記支持部の他の所定箇所が前記被支持部に固定されている。前記支持部は、前記ストッパに当接する当接部材を有している。前記支持部は、前記当接部材が前記ストッパの前記突出部に押し付けられるように付勢力を発生している。前記当接部材が前記ストッパ側方に当接することで、前記被支持部は、その主平面が前記支持基体の主平面に対して垂直等の非平行の状態になった姿勢に保持されている。前記当接部材は、前記支持基体の主平面と略平行に直線状に延びている。前記被支持部は、前記当接部材に固定されている。
【０００４】
また、特許文献１には、前記薄膜構造体を用いた光スイッチも開示されている。この光スイッチでは、アクチュエータの可動部の一部が前記支持基体として用いられ、前記被支持部がミラーを含み、前記アクチュエータによりミラーが光路に対して進出及び退出することで、光路を切り替えるようになっている。また、特許文献１には、この光スイッチを可変光減衰器として用いることができる旨も記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１２６２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の薄膜構造体では、支持基体に対する被支持部の姿勢（被支持部の主面が支持基体の主面に対してなす角度）のばらつきが生じていた。このようなばらつきは、一つのウエハ内で製造される薄膜構造体間においても、ウエハ間においても、また、製造ロット間においても、生じていた。
【０００６】
このため、例えば、前記従来の薄膜構造体を光スイッチに用いて、前記被支持部にミラーを設けた場合、前記姿勢が所期の姿勢（例えば、被支持部の主面が支持基体の主面に対してなす角度が９０度の姿勢）から大きくずれると、ミラーが光路中に挿入されたときに、光路中の光を正しい方向に偏向させることができず、光スイッチングに伴う光量損失が増大するなどの不都合が生ずる。
【０００７】
したがって、支持基体に対する被支持部の姿勢のばらつきが大きいと、歩留りが低下し、製造コストが増大するなどの問題が生ずる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、支持基体に対する被支持部の姿勢のばらつきを低減することができる薄膜構造体、並びに、これを用いた光学装置、光スイッチ及び可変光減衰器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】
【０００９】
本発明者は、研究の結果、前記従来の薄膜構造体において前記ばらつきが比較的大きくなっている原因が、前記支持基体が基本的に単に平板状に構成されているのみであることに起因することを見出した。そして、本発明者は、その原因究明の結果に基づいて、前記付勢力によって前記被支持部の主平面が前記支持基体の主平面と平行な状態から前記非平行の状態になる際の前記当接部材との干渉を避ける逃げ部を、前記支持基体に形成すると、前記従来の薄膜構造体に比べて、前記ばらつきを低減することができることを見出した。これらの点については、後に、本発明の実施の形態と前記従来の薄膜構造体に相当する比較例とを比較しつつ、詳述する。
【００１０】
本発明はこのような新たな知見に基づいてなされたものであり、本発明の第１の態様による薄膜構造体は、支持基体と、薄膜で構成された被支持部と、薄膜で構成され前記被支持部を前記支持基体上に支持する支持部と、前記支持基体に設けられたストッパと、を備え、前記支持部の所定箇所が前記支持基体に固定されるとともに、前記支持部の他の所定箇所が前記被支持部に固定され、前記支持部は、前記ストッパに当接する当接部材を有し、前記支持部は、前記当接部材が前記ストッパに押し付けられるように付勢力を発生し、前記当接部材が前記ストッパに側方から当接することで、前記被支持部はその主平面が前記支持基体の主平面に対して非平行の状態になった姿勢に保持され、前記付勢力によって前記被支持部の主平面が前記支持基体の主平面と平行な状態から前記非平行の状態になる際の前記当接部材との干渉を避ける逃げ部が、前記支持基体に形成されたものである。
【００１１】
本発明の第２の態様による薄膜構造体は、前記第１の態様において、前記逃げ部が穴又は凹部であるものである。
【００１２】
本発明の第３の態様による薄膜構造体は、前記第１又は第２の態様において、前記支持部は、湾曲した第１の膜部材と、第２の膜部材と、接続部とを有し、前記第１の膜部材の一方端部が前記支持基体に固定されて、前記第１の膜部材の他方端部が前記当該第１の膜部材の湾曲により前記支持基体から持ち上がり、前記第１の膜部材の前記他方端部が前記接続部に接続され、前記第２の膜部材の一方端部が前記接続部に接続されて、前記第２の膜部材の他方端部が前記接続部から下向きに吊り下げられ、前記第２の膜部材の前記他方端部に前記当接部材が固定されたものである。この第３の態様では、前記第２の膜部材は湾曲してもよいし、必ずしも湾曲しなくてもよい。
【００１３】
本発明の第４の態様による薄膜構造体は、前記第３の態様において、前記当接部材は、前記支持基体の主平面と略平行に直線状に延び、前記支持部は、前記第１及び第２の膜部材並びに前記接続部を２組有し、前記当接部材の一方端部付近が、一方の組の前記第２の膜部材の前記他方端部に固定され、前記当接部材の他方端部付近が、他方の組の前記第２の膜部材の前記他方端部に固定されたものである。
【００１４】
本発明の第５の態様による薄膜構造体は、前記第４の態様において、前記逃げ部は、前記被支持部の主平面が前記支持基体の主平面と平行な状態から前記非平行の状態になる際の、前記当接部材の前記支持基体側の辺部のいずれの箇所との干渉も避けるように、前記辺部の全体に対応して形成されたものである。
【００１５】
本発明の第６の態様による薄膜構造体は、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記当接部材は、前記支持基体とは反対側へ部分的に突出した突片部を有し、前記突片部の前記支持基体とは反対側が、前記第２の膜部材の前記他方端部に固定されたものである。
【００１６】
本発明の第７の態様による薄膜構造体は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記当接部材は、前記支持基体側へ部分的に突出して前記ストッパに当接する部分となる当接用突片部を含み、前記逃げ部は、前記被支持部の主平面が前記支持基体の主平面と平行な状態から前記非平行の状態になる際の、前記当接用突片部との干渉を避けるように、前記当接用突片部に対応して形成されたものである。
【００１７】
本発明の第８の態様による薄膜構造体は、前記第１乃至第７のいずれかの態様において、前記支持基体が薄膜で構成され、前記ストッパは、前記支持基体を構成する薄膜がそのまま連続することによって形成されて、前記支持基体の主平面と平行な平面部と該平面部の周囲の段差部とから構成されものである。
【００１８】
本発明の第９の態様による光学装置は、前記第１乃至第８のいずれかの態様による薄膜構造体を備えた光学装置であって、前記被支持部が光学素子部を含むものである。
【００１９】
本発明の第１０の態様による光スイッチは、前記第１乃至第８のいずれかの態様による薄膜構造体を備えた光スイッチであって、前記被支持部がミラーを含むものである。
【００２０】
本発明の第１１の態様による可変光減衰器は、前記第１乃至第８のいずれかの態様による薄膜構造体を備えた可変光減衰器であって、前記被支持部がシャッタを含むものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、支持基体に対する被支持部の姿勢のばらつきを低減することができる薄膜構造体、並びに、これを用いた光学装置、光スイッチ及び可変光減衰器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】
【００２２】
以下、本発明による薄膜構造体、並びに、これを用いた光学装置、光スイッチ及び可変光減衰器について、図面を参照して説明する。
【００２３】
［第１の実施の形態］
【００２４】
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アレー１を用いた光学システム（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の主平面がＸＹ平面と平行となっている。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。
【００２５】
この光学システムは、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。
【００２６】
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。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。
【００２７】
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個の光学素子部としての光スイッチ用ミラー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。また、図１は光ビームを空間で交差させてスイッチを行う装置であり、ファイバー端には光ビームとの結合を改善する為に、レンズを挿入することもある。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。
【００２８】
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、説明する。
【００２９】
図２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斜視図である。図３は、この光スイッチを模式的に示す概略断面図である。図３（ａ）はミラー３１が光路から退出した状態、図３（ｂ）はミラー３１が光路に進出した状態を示している。
【００３０】
光スイッチアレー１の単位素子としての１つの光スイッチは、図２及び図３に示すように、シリコン基板やガラス基板等の基板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に搭載されたミラー部１３とを有している。ミラー部１３は、光学素子部として、光学膜からなるミラー３１を含んでいる。
【００３１】
ここで、可動板１２について、図２及び図３の他に、図４及び図５を参照して説明する。図４（ａ）は図２中の可動板１２を示す概略平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＭ−Ｍ断面図である。図５は、図２中の可動板１２を上から見たときのＡｌ膜２２のパターン形状を示す図である。理解を容易にするため、図５において、Ａｌ膜２２の部分にハッチングを付している。
【００３２】
可動板１２は、図４及び図５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及び上側のＳｉＮ膜２３と、これらの膜２１，２３の間において部分的に形成された中間の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２１，２３を積層した２層膜からなる部分と、下から順にＳｉＮ膜２１、Ａｌ膜２２及びＳｉＮ膜２３を積層した３層膜からなる部分とを、併有している。Ａｌ膜２２のパターン形状は図５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２１，２３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３（ｂ）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。
【００３３】
可動板１２は、図２及び図４（ａ）に示すように、ミラー部１３を搭載するための搭載部（すなわち、ミラー部１３用の支持基体）としての長方形状のミラー部搭載板１２ｂと、ミラー部搭載板１２ｂの端部に接続された２本の帯状の支持板１２ｃとを含む。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３（ｂ）に示すように、ミラー部搭載板１２ｂ側が持ち上がるようになっている。
【００３４】
可動板１２には、図２及び図４（ａ）に示すように、可動板１２のミラー部１３を搭載している部分を取り囲むように、凸部２４が設けられている。凸部２４は、図４（ｂ）に示すように、可動板１２を構成する複層膜を凸型にすることにより形成されている。この凸部２４は、可動板１２の支持板１２ｃの一部の領域にも設けられている。このように凸部２４を設けることにより、段差が生じるため、可動板１２のうち、凸部２４で囲まれた領域及び凸部２４が設けられた領域は、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３（ａ）のように内部応力による湾曲によりミラー部１３を上側の位置に持ち上げた状態であっても、ミラー部１３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部１３の形状を一定に保つことができる。これにより、ミラー部１３のミラー３１の向きを精度良く一定に維持することができる。
【００３５】
また、凸部２４の一部２４ａ，２４ｂは、図４（ａ）に示すように、可動板１２のうちミラー部搭載板１２ｂの中央部に向かって延びている。これにより、凸部２４で囲まれたミラー部搭載板１２ｂの中央部の面積が大きい場合であっても、中央部の領域の平面性を維持することができる。また、凸部２４の一部２４ｂは、後述するストッパ４１の１段目を兼用している。
【００３６】
このように、可動板１２は、凸部２４が設けられている領域は湾曲が抑制されるが、支持板１２ｃの脚部１２ｄに近い領域は、凸部２４が設けられていない。これにより、凸部２４が設けられていない支持板１２ｃの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３（ｂ）のように、ミラー部搭載板１２ｂ側が持ち上がるようになっている。
【００３７】
さらに、可動板１２には、図４及び図５に示すように、逃げ部としての抜き穴２５が形成されている。この抜き穴２５については、後に詳述する。
【００３８】
ここで、可動板１２のＡｌ膜２２の形状について、図５を参照して説明する。本実施の形態では、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５に示すような形状に、Ａｌ膜２２をパターニングしている。
【００３９】
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、脚部１２ｄにおいて基板１１に設けられた配線（図示せず）と接続され、脚部１２ｄを介して基板１１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。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。
【００４０】
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可動板１２の先端部まで延び、先端部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もＡｌ膜２２のうちのパターンである。パターン２２ｂは、脚部１２ａにおいて基板１１に設けられた配線（図示せず）と接続され、基板１１内に設けられた固定電極（図示せず）との間に電圧（静電力用電圧）が印加される。これにより、パターン２２ｂ及び２２ｄと基板１１の固定電極との間に静電力が生じ、この静電力により可動板１２は基板１１に引き寄せられる。
【００４１】
本実施の形態では、前記静電力用電圧及びローレンツ力用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３（ｂ））及びミラー３１が下側（基板１１側）に保持された状態（図３（ａ））にすることができる。本実施の形態では、外部制御回路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３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。
【００４２】
図３（ｂ）に示すように、前記静電力及び前記ローレンツ力が印加されていない状態では、凸部２４が設けられていない支持板１２ｃの領域の膜の応力によって＋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３（ａ））に切り替える場合には、例えば、まず、前記ローレンツ力を印加して、凸部２４が設けられていない支持板１２ｃの領域の膜の応力に抗してミラー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、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。
【００４３】
次に、ミラー部１３の構造について、図２及び図３の他に、図６乃至図９を参照して説明する。
【００４４】
図６は、図２中のミラー部１３を示す概略斜視図である。図７は、抜き穴２５が現れる位置から見た図６中のＡ矢視図である。ただし、図７では、ミラー３１等の図示は省略している。図７において、実線で製造完了後の支持バー３５及び支持梁３２，３３等の状態を示す他、後述するように、一点鎖線で製造途中の犠牲層除去の直前の支持バー３５を示すとともに、破線で犠牲層除去による支持バー３５の各点ａ〜ｄの軌跡を示している。図８は、図２中のミラー部１３を示す概略断面図である。図９は、図８中のＢ矢視図である。
【００４５】
本実施の形態では、ミラー部１３は、図２、図３、図６乃至図９に示すように、被支持部としての光学膜からなるミラー３１の他に、支持基体としてのミラー部搭載板１２ｂ上にミラー３１を支持し薄膜で構成された支持部を備えている。この支持部は、２本の支持梁（第１の膜部材）３２と、２つの接続部３４と、２本の支持梁（第２の膜部材）３３と、ミラー３１を直接的に支持する支持バー３５とを有している。本実施の形態では、この支持バー３５は、後述するストッパ４１の突出部５２ａに当接する当接部材となっている。支持バー３５は、ミラー搭載板１２ｂの主面（ＸＹ平面と平行な面）と平行に直線状に延びており、長方形状に構成されている。ミラー３１の接続部３１ｂが支持バー３５に固定されている。支持梁３２と支持梁３３は、例えば、帯状に形成され、いずれも長手方向に円弧状に湾曲している。また、接続部３４と支持バー３５とミラー３１には、剛性を高めるために、縁に段差（折り返し）３４ａ，３５ａ，３１ａがそれぞれ形成されている。２本の支持梁３２の一方の端部は、脚部３２ｃにより可動板１２のミラー部搭載板１２ｂに固定されている。２本の支持梁３２の先端には、それぞれ接続部３４を介して支持梁３３の上端が接続されている。２本の支持梁３３は下向きに垂れ下がり、それらの先端は、支持バー３５の両端を支持している。支持バー３５には、ミラー３１が搭載されている。これにより、ミラー３１を搭載した支持バー３５は、２本の支持梁３３によって吊り下げられた構成となっている。
【００４６】
湾曲した支持梁３２は、図８に示すようにＳｉＮ膜３２ａとＡｌ膜３２ｂとを積層した２層膜である。一方、支持梁３３は、Ａｌ膜３３ａとＳｉＮ膜３３ｂとを積層した２層膜である。支持梁３２，３３は、いずれも、Ａｌ膜とＳｉＮ膜との熱膨張係数の差異によって生じる応力並びに成膜時に生じる応力によって円弧状に湾曲している。このとき、図６及び図８に示すように、支持梁３２は、ミラー部搭載板１２ｂに突出する様に湾曲しているのに対して、支持梁３３は、支持梁３２とは逆向きに湾曲している。このような湾曲を実現するために、支持梁３２は、ミラー部搭載板１２ｂ側からＳｉＮ膜３２ａ、Ａｌ膜３２ｂの順に積層され、支持梁３３は、ミラー部搭載板１２ｂ側からＡｌ膜３３ａ、ＳｉＮ膜３３ｂの順に積層されている。
【００４７】
このように支持梁３３を支持梁３２に対して逆向きに湾曲させることにより、図８のように、ミラー３１が支持される位置を、ミラー部搭載板１２ｂに近い低い位置にすることができるとともに、水平方向については、支持梁３２の脚部３２ｃに近い位置にミラー３１を支持することができる。
【００４８】
もっとも、支持梁３２の湾曲の度合いを大きくできるようにしておけば、支持梁３３は湾曲していなくてもよい。その場合には、支持梁３３の剛性を高めるために、支持梁３３の縁に段差を形成してもよい。
【００４９】
さらに、可動板１２のミラー部搭載板１２ｂ上には、図２及び図６に示すように、支持バー３５の片面側（脚部３２ｃが配置されている側とは逆の側）に、薄膜で構成された２つのストッパ４１が搭載されている。本実施の形態では、ストッパ４１は、後述する構造を持ってるが、このような構造に限定されるものではない。ストッパ４１は、支持バー３５の両脇を図６中の−Ｙ方向に押して支える位置に配置されている。このようにストッパ４１が支持バー３５を図６の−Ｙ方向に支えることにより、温度変化により支持梁３２，３３の湾曲状態が変化しても、ミラー３１の位置及び向き（姿勢）を安定して一定に維持することができる。本実施の形態では、図６及び図８に示すように、ミラー３１の主面がミラー搭載板１２ｂの主面に対して９０度をなすように設定されている。もっとも、その角度は必ずしも９０度に限定されるものではない。なお、本実施の形態では、ミラー３１の主面と支持バー３５の主面とが常に平行となるように、ミラー３１と支持バー３５とが固定されている。
【００５０】
次に、ストッパ４１の構造について、図１０を参照して説明する。図１０（ａ）は図６中のストッパ４１を示す概略平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中のＣ−Ｃ’矢視図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）中のＤ−Ｄ’断面図である。
【００５１】
本実施の形態では、ストッパ４１は、２段の構造部材５１，５２を積み重ねた構造である。１段目の構造部材５１は、可動板１２のミラー部搭載板１２ｂの凸部２４の一部２４ｂと兼用されており、可動板１２と一体に構成されている。２段目の構造部材５２は、図１０（ｃ）に示すように、１段目の構造部材５１上に配置された１つの支持脚６１と、構造部材５１の幅よりも側方（−Ｙ方向）に突出する突出部５２ａを有している。この突出部５２ａが、図６及び図７（特にその実線）に示すように支持バー３５と当接して−Ｙ方向に押し、支持バー３５を保持している。本実施の形態では、支持バー３５をストッパ４１の突出部５２ａに押し付ける付勢力は、支持梁３２，３３の内部応力によるものである。
【００５２】
構造部材５２は、連続した一つの膜によって支持脚６１と突出部５２ａとが一体に形成されている。支持脚６１は、４つの側面と底面とを有し、これらが連続した膜により形成されている。２段目の構造部材５２の支持脚６１のうちの底面は、成膜時に、１段目の構造部材５１を構成する薄膜の可動板１２に固着し、これにより構造部材５１に固定されている。また、２段目の構造部材５２は、膜の周縁部を２回屈曲させることによって形成した段差（折り返し）６３を有している。これにより、薄い膜で構成されているにも拘わらず変形しにくく、ストッパ４１の剛性を高めている。
【００５３】
構造部材５１，５２は、可動板１２及びミラー部１３の構成部材とは、全く別の工程で形成することはもちろん可能である。しかしながら、構造部材５１を可動板１２の一部とするのと同様に、可動板１２やミラー部１３を構成する部材の成膜時に構造部材５２を同時に形成することにより、製造工程を大幅に簡略化することができる。本実施の形態では、２段目の構造部材５２は、支持梁３３及び支持梁３２を構成する膜を成膜する際に同時に形成した３層膜によって構成する。
【００５４】
前述したミラー部１３用の支持基体としてのミラー部搭載板１２ｂ、被支持部としてのミラー３１、ミラー部１３におけるミラー３１以外の構成要素３２〜３５からなる支持部、及び、ストッパ４１によって構成された薄膜構造体が、本発明の一実施の形態による薄膜構造体に相当している。
【００５５】
本実施の形態では、図面には示していないが、光スイッチアレー１において、前述した単位素子としての光スイッチが複数、基板１１上に２次元マトリクスに配置されている。もっとも、本発明では、基板１１上に単一の光スイッチのみを搭載した光学装置としてもよい。
【００５６】
次に、前述した光スイッチアレー１の製造方法の一例について、図１１乃至図１３を参照して説明する。図１１は、犠牲層の除去前の状態における各部のパターン形状を示す概略平面図である。図１２（ａ）〜（ｃ）及び図１３（ａ）〜（ｃ）は、この製造工程における各工程の状態を模式的に示す概略断面図であり、図１１中のＥ−Ｅ’線に沿った断面を示している。この製造工程では、支持梁３２，３３、接続部３４、支持バー３５、ミラー３１及びストッパ４１は、図１１に示すような配置及び形状にパターニングされる。ただし、図面表記の便宜上、図１１乃至図１３では、ストッパ４１については、２段目の構造部材５２の突出部５２ａが構造部材の幅よりも側方（−Ｙ方向）には突出していないものとして模式的に示している。なお、最終製品において、ウエハ１００は前述した基板１１となる。
【００５７】
まず、図１２（ａ）に示すように、可動板１２を駆動するために必要な配線（図示せず）や固定電極（図示せず）等が形成されたウエハ１００上に、犠牲層となるレジスト層１０１を形成し、脚部１２ａ，１２ｄとなる部分に開口（図示せず）を設ける。また、レジスト層１０１上に、可動板１２の凸部２４を設ける部分にレジストアイランド１０２を形成する。この上に、ＳｉＮ膜２１を成膜し、脚部１２ａ，１２ｂの開口の底部のＳｉＮ膜２１に孔を形成する。この上にＡｌ膜２２を成膜し、図５のパターン２２ａ，２２ｂ，２２ｄの形状にパターニングする。さらに、ＳｉＮ膜２３を成膜した後、ＳｉＮ膜２１，２３を可動板１２の形状にパターニングする。このパターニングの際に、ＳｉＮ膜２１，２３からなる２層膜の抜き穴２５に相当する部分を除去することで、抜き穴２５を同時に形成する。これにより、凸部２４の一部を１段目の構造部材５１とする可動板１２が形成される。図１２（ａ）は、この状態を示している。なお、Ａｌ膜２２及びＳｉＮ膜２１，２３のパターニングはフォトリソグラフィー及びエッチングの手法により行うことができる。
【００５８】
次に、全体に犠牲層となるレジスト層１０３を形成し、支持梁３２の脚部３２ｃを形成すべき位置、及び、ストッパ４１の構造部材５２の支持脚６１を形成すべき位置に、開口１０３ａ及び開口１０３ｂをそれぞれフォトリソグラフィーにより形成する。次いで、接続部３４及び支持バー３５を形成すべき位置、並びに、ストッパ４１の構造部材５２を形成すべき位置に、それぞれ、レジストアイランド１０４及びレジストアイランド１０５を形成する（図１２（ｂ））。このようにレジストアイランド１０４，１０５を形成することにより、接続部３４、支持バー３５及び構造部材５２の縁に段差を形成することができ、これらの剛性を高めることができる。
【００５９】
その後、支持梁３３を構成するＡｌ膜３３ａを成膜し、フォトリソグラフィー及びエッチングの手法により、図１１の支持梁３３の形状、及び、構造部材５１の形状にパターニングする（図１２（ｃ））。
【００６０】
次に、ＳｉＮ膜とＡｌ膜３２ｂとを順に成膜する（図１３（ａ））。成膜したＡｌ膜３２ｂを、図１１の支持梁３２の形状、及び、構造部材５２の形状にパターニングする。その後、前記ＳｉＮ膜を、支持梁３２、接続部３４、支持梁３３、支持バー３５及び構造部材５２の形状にパターニングする（図１３（ｂ））。これにより、支持梁３３のＳｉＮ膜３３ｂと、接続部３４と、支持バー３５とが、一度に形成される。また、図１２（ｃ）と図１３（ａ）の工程により、Ａｌ膜、ＳｉＮ膜、Ａｌ膜を順に積層した３層構造の構造部材５２を形成することができる。
【００６１】
次いで、図１３（ｂ）の構造体の全面にレジスト層１０６を形成し、ミラー３１の支持バー３５に対する接続部３１ｂとなる位置に、開口を形成する。この上に更に、レジスト層１０７を形成し、ミラー３１の縁３１ａの内側形状部分を残して除去することにより、レジストアイランドを形成する。さらに、レジスト層１０７におけるミラー３１の接続部３１ｂとなる位置に開口を形成した後、全面にＡｌ膜を成膜して、ミラー３１の形状にパターニングする（図１３（ｃ））。これにより、ミラー３１を形成することができる。これが、図１１の状態である。
【００６２】
最後に、アッシングにより、全ての犠牲層のレジスト層１０１〜１０７等を除去する。これにより、光スイッチアレー１が完成する。この光スイッチアレー１では、全ての犠牲層が除去されることにより、可動板１２は、脚部１２ａ，１２ｄを固定端として、基板１１から立ち上がる（図３（ｂ））。これにより、ローレンツ力用電流及び静電力用電圧をＡｌ膜２２のパターン２２ａ，２２ｂ，２２ｄに与えることにより、ローレンツ力及び静電力によりミラー部１３を上下動することが可能になる。
【００６３】
また、前記犠牲層が除去されることにより、支持梁３２及び支持梁３３がその内部応力によって湾曲して立ち上がり、図６及び図８に示すように、ミラー３１及び支持バー３５が略々垂直に立ち上がるとともに、支持バー３５がストッパ４１の上段の構造部材５２の突出部５２ａに当接し、ミラー３１がミラー部搭載板１２ｂに対してほぼ垂直に位置決めされる。
【００６４】
図７は、この犠牲層除去の後（すなわち、製造完了後）の支持バー３５及び支持梁３２，３３等の状態を実線で示す他、一点鎖線で前記犠牲層除去の直前の支持バー３５の状態（図１１に示す状態と同じ状態）を示すとともに、破線で犠牲層除去による支持バー３５の各点ａ〜ｄの軌跡を示している。犠牲層除去前では、支持バー３５の主面（したがって、ミラー３１の主面も）は、ミラー部搭載板１２ｂに対して平行となっている。一方、犠牲層除去後では、支持バー３５の主面（したがって、ミラー３１の主面も）は、ミラー部搭載板１２ｂに対してほぼ９０度となっている。点ａは支持バー３５の上端（上辺）、点ｂは支持バー３５の下端（下辺）、点ｃは支持バー３５のストッパ当接点（ストッパ４１に対して当接する点）、点ｄは後述する比較例のストッパ当接点に相当する点である。なお、上下は、犠牲層除去後の状態において、ミラー部搭載板１２ｂ側を下、その反対側を上と呼んでいる。
【００６５】
本実施の形態では、図７（図６及び図９も参照）に示すように、支持バー３５の上辺と下辺との間の幅（点ａと点ｂとの間の距離）が広く構成され、犠牲層除去後において、下端ｂがミラー部搭載板１２ｂに近い下側位置に位置している。このように点ａ，ｂ間の距離が比較的大きく設定されているので、図７の点ｂの軌跡からわかるように、ミラー部搭載板１２ｂに抜き穴２５を設けておかなければ、犠牲層除去により支持バー３５が図７中の一点鎖線の位置から実線の位置へ立ち上がろうとする際に、支持バー３５の下端部がミラー部搭載板１２ｂに衝突してしまい、支持バー３５が図７に示す実線の位置に立ち上がることができず、ひいては、ミラー３１もその主面が所期の非平行の状態（本実施の形態では、ミラー部搭載板１２ｂの主面に対して９０度の状態）になり得なくなってしまう。
【００６６】
そこで、本実施の形態では、被支持部のミラー３１の主面が支持基体としてのミラー部搭載板１２ｂの主面に対して平行な状態から所期の非平行の状態（本実施の形態では、ミラー部搭載板１２ｂの主面に対して９０度の状態）になる際の、当接部材としての支持バー３５との干渉を避ける逃げ部として、抜き穴２５がミラー部搭載板１２ｂに形成されている。このように抜き穴２５がミラー部搭載板１２ｂに形成されていることによって、支持バー３５の点ａ，ｂ間の距離が比較的大きく設定されているにも拘わらず、支持バー３５がミラー部搭載板１２ｂに干渉されることなくなり、ミラー３１を所期の姿勢に保持することが可能となっている。
【００６７】
本実施の形態では、抜き穴２５は、図６、図７及び図８等に示すように、ミラー３１の主面がミラー部搭載板１２ｂの主面に対して平行な状態から９０度の状態になる際の、支持バー３５の下辺部のいずれの箇所との干渉も避けるように、当該下辺部の全体に対応して形成されている。
【００６８】
そして、本実施の形態では、支持バー３５の点ａ，ｂ間の距離を比較的大きく設定して支持バー３５の下端ｂをミラー部搭載板１２ｂに近い下側位置に位置させるとともに、ストッパ４１を前述した２段構造とすることでストッパ４１の当接部分（突出部５２ａ）の位置をミラー部搭載板１２ｂに近い下側位置に位置させることによって、ストッパ４１と支持バー３５との当接位置（本実施の形態では、図７中の実線で示す状態の支持バー３５の点ｃの位置）を、ミラー部搭載板１２ｂに近い下側位置に位置させている。
【００６９】
このように、本実施の形態によれば、前記逃げ部としての抜き穴２５をミラー部搭載板１２ｂに形成することによって、支持バー３５の下端ｂをミラー部搭載板１２ｂに近い下側位置に位置させることが可能となり、これにより、ストッパ４１と支持バー３５との当接位置をミラー部搭載板１２ｂに近い下側位置に位置させることが可能となり、ひいては、ミラー部搭載板１２ｂに対するミラー３１の姿勢（角度）のばらつきを低減することができる。
【００７０】
このばらつき低減効果について、以下に、本実施の形態を比較例と比較しつつ説明する。この比較例は、特許文献１に開示された従来技術に相当する。
【００７１】
図１４は、この比較例によるミラー部１３を示す概略斜視図であり、図６に対応している。図１５は、図１４中のＦ矢視図であり、図７に対応している。なお、図１５では、ミラー３１等の図示は省略している。図１５においては、図７と同様に、実線で製造完了後の支持バー３５及び支持梁３２，３３等の状態を示す他、一点鎖線で製造途中の犠牲層除去の直前の支持バー３５を示すとともに、破線で犠牲層除去による支持バー３５の各点ａ，ｄ，ｅの軌跡を示している。図１５において、点ａは支持バー３５の上端（上辺）、点ｅは支持バー３５の下端（下辺）、点ｄは支持バー３５のストッパ当接点（ストッパ１４１に対して当接する点）である。図１６は、図１４に示すミラー部１３を所定方向から見た図であり、図９に対応している。図１４乃至図１６において、図６、図７及び図９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。
【００７２】
この比較例が本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、本実施の形態では、支持バー３５の上辺と下辺との間の幅（点ａと点ｂとの間の距離）が広く設定されているのに対し、この比較例では、支持バー３５の上辺と下辺との幅（点ａと点ｅとの間の距離）は狭く設定されている。この比較例では、支持梁３２，３３，接続部３４などの構成、寸法、材質等は本実施の形態と同一であるため、図１５中の点ａの位置は、各状態において図７中の点ａの位置と同一である。
【００７３】
また、本実施の形態では、前記逃げ部としての抜き穴２５がミラー部搭載板１２ｂに形成されているのに対し、この比較例では、抜き穴２５がミラー部搭載板１２ｂに形成されていない。この比較例では、点ａと点ｅとの間の距離が小さく設定されているので、図１５中の点ｅの軌跡からわかるように、抜き穴２５がミラー部搭載板１２ｂに形成されていなくても、支持バー３５の下端部がミラー部搭載板１２ｂに衝突することがなく、図１５中の一点鎖線の位置から実線の位置まで立ち上がる。従来はミラー部搭載板１２ｂに抜き穴２５のような逃げ部を設けるような考え方は存在せず、支持バー３５が立ち上がる際にミラー部搭載板１２ｂとの衝突を避けるためにミラー部搭載板１２ｂの幅を狭くすべきであるというのが、従来の技術常識であった。
【００７４】
さらに、本実施の形態では、２段構造のストッパ４１が用いられてその当接部分（突出部５２ａ）の位置が低いのに対し、この比較例では、点ａと点ｅとの間の距離が小さく設定されていることに伴い、ストッパ４１に代えて、構造部材１５１〜１５４が積層された４段構造のストッパ１４１が用いられて、その当接部分（最上段の構造部材１５４の突出部１５４ａ）の位置が高い。すなわち、本実施の形態におけるストッパ４１と支持バー３５との当接位置（本実施の形態では、図７中の実線で示す状態の支持バー３５の点ｃの位置）は、比較例におけるストッパ１４１と支持バー３５との当接位置（図１５中の実線で示す状態の支持バー３５の点ｄの位置）に比べて、低い。なお、比較を容易にするため、図７にも、比較例におけるストッパ当接点ｄを示している。
【００７５】
図７及び図１５に示す支持バー３５の各点ａ〜ｅの軌跡を見ると、支持バー３５が実線で示すように立ち上がったときに上方に位置する点の軌跡ほど、支持バー３５の立ち上がり位置付近における当該軌跡の傾斜が急峻となる一方、支持バー３５が立ち上がったときに下方に位置する点の軌跡ほど、当該軌跡の傾斜が緩やかになることがわかる。図７及び図１５において、支持バー３５の点の軌跡の傾斜が急峻であることは、当該点のＹ方向の移動距離の変化に対する支持バー３５の角度変化が大きいことを意味する一方、支持バー３５の点の軌跡の傾斜が緩やかであることは、当該点のＹ方向の移動距離の変化に対する支持バー３５の角度変化が小さいことを意味する。したがって、支持バー３５とストッパ４１，１４１との当接位置が上方であればあるほど、ストッパ４１，１４１の位置のＹ方向のずれに対するの支持バー３５の角度（したがって、ミラー３１の角度）の変化が大きくなる。一方、支持バー３５とストッパ４１，１４１との当接位置が下方であればあるほど、ストッパ４１，１４１の位置のＹ方向のずれに対する支持バー３５の角度（したがって、ミラー３１の角度）の変化が小さくなる。このような事項は、本発明者の研究の結果として判明したものである。
【００７６】
したがって、前記比較例では、ミラー部搭載板１２ｂとの衝突を避けるためにミラー部搭載板１２ｂの幅を狭くしていることに起因して、ストッパ１４１と支持バー３５との当接位置（図１５中の実線で示す状態の支持バー３５の点ｄの位置）が比較的高くなっているので、ストッパ１４１の位置のＹ方向のずれに対するミラー３１の角度の変化が大きくなる。このため、前記比較例では、製造上のばらつきによるストッパ１４１のＹ方向の位置のばらつきによって、ミラー３１の角度が比較的大きくばらついてしまうのである。
【００７７】
これに対し、本実施の形態では、前記逃げ部としての抜き穴２５をミラー部搭載板１２ｂに形成していることにより、ストッパ４１と支持バー３５との当接位置（図７中の実線で示す状態の支持バー３５の点ｃの位置）を比較的低くすることができているので、ストッパ１４１の位置のＹ方向のずれに対するミラー３１の角度の変化が小さくなる。このため、本実施の形態によれば、製造上のばらつきによるストッパ１４１のＹ方向の位置のばらつきによって、ミラー３１の角度はさほどばらつかず、ミラー３１の角度のばらつきを低減することができるのである。
【００７８】
また、本実施の形態によれば、ストッパ４１の高さが低くて済み、２段構造のストッパ４１が採用されているので、前記比較例のように、ストッパ１４１の高さを稼ぐために４段構造のストッパ１４１を採用する場合に比べて、構造が簡単で製造工程を簡略化することができ、それに伴い構造コストも低減することができる。
【００７９】
［第２の実施の形態］
【００８０】
図１７は、本発明の第２の実施の形態による光スイッチアレーのミラー部１３を所定方向から見た図であり、図９に対応している。図１７において、図９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。
【００８１】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、ミラー部１３における支持バー３５の構成と、これに伴うミラー３１のＺ軸方向の長さのみである。
【００８２】
前記第１の実施の形態では、支持バー３５のＺ軸方向の幅をＸ軸方向の全体に渡って一定に広く設定しているのに対し、本実施の形態では、支持バー３５のＸ軸方向の大部分のＺ軸方向の幅を図１６に示す比較例における支持バー３５のＺ軸方向の幅と同一にし、支持バー３５においてその両側付近に上側に部分的に突出した上側突片部３５ｂを形成し、各上側突片部３５ｂの上側を各支持梁３３の下端にそれぞれ固定している。本実施の形態では、上側突片部３５ｂを設けることによって、支持バー３５の下辺の位置を前記第１の実施の形態の場合と同一にし、これにより、ストッパ４１と支持バー３５との当接位置を前記第１の実施の形態の場合と同一にしている。
【００８３】
したがって、本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様に、ミラー３１の角度のばらつきを低減することができる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、ミラー３１の接続部３１ｂの位置が前記第１の実施の形態の場合に比べて上側突片部３５ｂのＺ軸方向の長さの分だけ下方に位置するので、ミラー３１の上端位置が前記第１の実施の形態と同一となるように、その分だけミラー３１のＺ軸方向の長さを長くしている。
【００８５】
［第３の実施の形態］
【００８６】
図１８は、本発明の第３の実施の形態による光スイッチアレーのミラー部１３を所定方向から見た図であり、図９に対応している。図１９は、本発明の第３の実施の形態による光スイッチアレーの犠牲層の除去前の状態における各部のパターン形状を示す概略平面図であり、図１１に対応している。図１８及び図１９において、図９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。
【００８７】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、ミラー部１３における支持バー３５の構成と、逃げ部としての抜き穴２５の配置のみである。
【００８８】
前記第１の実施の形態では、支持バー３５のＺ軸方向の幅をＸ軸方向の全体に渡って一定に広く設定しているのに対し、本実施の形態では、支持バー３５のＸ軸方向の大部分のＺ軸方向の幅を図１６に示す比較例における支持バー３５のＺ軸方向の幅と同一にし、支持バー３５において下側に部分的に突出してストッパ４１に当接する部分となる当接用突片部３５ｃを形成している。
【００８９】
また、前記第１の実施の形態では、前述したように、前記逃げ部としての抜き穴２５は、犠牲層除去によってミラー３１の主面がミラー部搭載板１２ｂの主面に対して平行な状態から９０度の状態になる際の、支持バー３５の下辺部のいずれの箇所との干渉も避けるように、当該下辺部の全体に対応してミラー部搭載板１２ｂに形成されている。これに対し、本実施の形態では、抜き穴２５は、犠牲層除去によってミラー３１の主面がミラー部搭載板１２ｂの主面に対して平行な状態から９０度の状態になる際の、当接用突片部３５ｃとの干渉を避けるように、前記当接用突片部３５ｃに対応してミラー部搭載板１２ｂに限定的に形成されている。本実施の形態では、当接用突片部３５ｃの下端位置は、前記第１の実施の形態における支持バー３５の下端位置と同一とされている。
【００９０】
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様に、ミラー３１の角度のばらつきを低減することができる。
【００９１】
また、本実施の形態によれば、抜き穴２５が当接用突片部３５ｃに対応してミラー部搭載板１２ｂに限定的に形成されているので、前記第１の実施の形態に比べてミラー部搭載板１２ｂの機械的強度が向上する。
【００９２】
［第４の実施の形態］
【００９３】
図２０は、本発明の第４の実施の形態による光スイッチアレーのミラー部１３を示す概略斜視図であり、図６に対応している。図２０において、図６、図１８及び図１９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。
【００９４】
本実施の形態が前記第３の実施の形態と異なる所は、２段構造のストッパ４１に代えて、１段構造のストッパ２４１が用いられている点のみである。ストッパ２４１は、ミラー部搭載板１２ｂを構成する薄膜であるＳｉＮ膜２２，２３からなる２層膜がそのまま連続することによって形成されて、ミラー部搭載板１２ｂの主平面と平行な平面部２４１ａと、平面部２４１ａの周囲の段差部（立ち上がり部）２４１ｂとから構成されている。
【００９５】
ここで、本実施の形態による光スイッチアレーの製造方法について、ストッパ２４１の形成方法を中心にして、図２１及び図２２を参照して説明する。この製造方法は、図１３及び図１４を参照して説明した製造方法と基本的に同様であるが、主に、以下に説明する点で異なる。なお、図２１及び図２２は、本実施の形態による光スイッチアレーの製造方法の所定の工程をそれぞれ示す図であり、図２１（ａ）及び図２２（ａ）はそれぞれ概略平面図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）中のＧ−Ｇ’線に沿った概略断面図、図２２（ｂ）は図２２（ａ）中のＧ−Ｇ’線に沿った概略断面図、図２２（ｃ）は図２２（ａ）中のＨ−Ｈ’線に沿った概略断面図である。なお、図２１及び図２２中において、図１３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ている。
【００９６】
この製造方法では、ウエハ１００上のレジスト層１０１上のレジストアイランド１０２を形成する際に、レジストアイランド１０２のうちの所定のものを図２１に示すように、ストッパ２４１の内側形状に合わせた形状にパターニングする。その後、可動板１２を構成するべきＳｉＮ膜２１，２３を可動板１２の形状にパターニングする際に、図２２に示すように、ストッパ２４１の形状及び抜き穴２５の形状に合わせて行うことで、抜き穴２５及びストッパ２４１を同時に形成することができる。
【００９７】
本実施の形態によれば、前記第３の実施の形態と同様の利点が得られる。また本実施の形態によれば、２段構造のストッパ４１の代わりに１段構造のストッパ２４１が採用されているので、構造がより簡単で製造工程をより簡略化することができ、それに伴い製造コストをより低減することができる。
【００９８】
なお、前記第１及び第２の実施の形態において、本実施の形態と同様に２段構造のストッパ４１の代わりに１段構造のストッパ２４１が採用してもよい。
【００９９】
［第５の実施の形態］
【０１００】
図２３は、本発明の第５の実施の形態による光スイッチアレーのミラー部１３を所定の方向から見た図であり、図７に対応している。図２３において、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。
【０１０１】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、前記逃げ部として、抜き穴２５に代えて、凹部１２５をミラー部搭載板１２ｂに形成した点のみである。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。
【０１０２】
なお、ミラー部搭載板１２ｂが薄膜で構成されているため、ミラー部搭載板１２ｂの下側には凹部１２５に対応した下側に凸の凸部が現れている。本発明による薄膜構造体では、支持基体を薄膜で構成せずに、例えば、ガラス基板やシリコン基板等の比較的厚みのある基板を支持基体として用いることができる。この場合、前記逃げ部としての凹部を形成する場合、基板の一部を除去して凹部を形成すれば、基板が厚いので、当該凹部に対応した下側に凸部が下側に現れることはない。
【０１０３】
また、前記第２乃至第４の実施の形態においても、本実施の形態と同様に、抜き穴２５に代えて凹部１２５をミラー部搭載板１２ｂに形成してもよい。
【０１０４】
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。
【０１０５】
例えば、前述した実施の形態は本発明を光スイッチに適用した例であったが、本発明は、ミラー３１に代えて、光の反射率の低い遮光膜や、偏光特性を有する偏光膜や、光波長フィルタ特性を有する光学薄膜などを搭載することにより、光減衰器、偏光器、波長選択器等の種々の光学装置に適用することができる。例えば、ミラー３１はそのままシャッタとして用いることができるので、各実施の形態の単位素子としての光スイッチは、そのまま可変光減衰器として用いることができる。この場合、前記静電力用電圧又はローレンツ力用電流の大きさを制御することで、ミラー３１を光路の途中の所望の位置で停止させて、光路を通過する光を所望の量だけ減衰させることができる。この場合、静電力及びローレンツ力の一方のみを用いるように構成してもよい。なお、可変光減衰器の場合、ミラー３１に代えて光の反射率の低いシャッタを用いてもよい。
【０１０６】
さらに、前述した実施の形態は、本発明の薄膜構造体を、ミラー部搭載板１２ｂに搭載されたミラー部１３に適用した例であったが、本発明による薄膜構造体は、前述したような他の光学装置や、その他の種々の用途に用いることができる。
【０１０７】
さらにまた、本発明の薄膜構造体は、前記実施の形態で採用されているような２組の支持梁３２，３３及び接続部３４を用いた構造に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光スイッチアレーを用い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の単位素子としての１つの光スイッチを模式的に示す概略斜視図である。
【図３】図２に示す光スイッチを模式的に示す概略断面図である。
【図４】図２中の可動板を示す図である。
【図５】図２中の可動板を上から見たときのＡｌ膜のパターン形状を示す図である。
【図６】図２中のミラー部を示す概略斜視図である。
【図７】図６中のＡ矢視図である。
【図８】図２中のミラー部を示す概略断面図である。
【図９】図８中のＢ矢視図である。
【図１０】図６中のストッパを示す図である。
【図１１】図１中の光スイッチアレーの犠牲層の除去前の状態における各部のパターン形状を示す概略平面図であ
【図１２】図１中の光スイッチアレーの製造方法の各工程を示す図である。
【図１３】図１２に引き続く各工程を示す図である。
【図１４】比較例によるミラー部を示す概略斜視図である。
【図１５】図１４中のＦ矢視図である。
【図１６】図１４に示すミラー部を所定方向から見た図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態による光スイッチアレーのミラー部を所定方向から見た図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態による光スイッチアレーのミラー部を所定方向から見た図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態による光スイッチアレーの犠牲層の除去前の状態における各部のパターン形状を示す概略平面図である。
【図２０】本発明の第４の実施の形態による光スイッチアレーのミラー部を示す概略斜視図である。
【図２１】本発明の第４の実施の形態によるの光スイッチアレーの製造方法の工程を示す図である。
【図２２】図２１に引き続く各工程を示す図である。
【図２３】本発明の第５の実施の形態による光スイッチアレーのミラー部を所定の方向から見た図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  光スイッチアレー
１１  基板
１２  可動板
１２ｂ  ミラー部搭載板（支持基体）
２５  抜き穴（逃げ部）
３１  ミラー（被支持部）
３２ｃ  脚部
３２，３３  支持梁
３４  接続部
３５  支持バー（当接部材）
３５ｂ  上側突片部
３５ｃ  当接用突片部
４１，２４１  ストッパ４１
１２５  凹部（逃げ部）
２４１ａ  平面部
２４１ｂ  段差部
【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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