(57)【要約】【課題】  可動機能部の揺動動作について制御性に優れたマイクロ揺動素子を提供する。【解決手段】  本発明のマイクロ揺動素子Ｘ１は、フレーム１２と、可動機能部１１，１１ａと、フレーム１２および可動機能部１１，１１ａを連結して可動機能部１１，１１ａの揺動動作の揺動軸心Ａ１を規定する捩れ連結部１３と、揺動動作の駆動力を発生させるための櫛歯電極１４および櫛歯電極１６とを備える。櫛歯電極１４は、電気的に接続された第１導体部および第２導体部ならびに当該第１および第２導体部の間の絶縁部が揺動動作の方向に連なる積層構造を各々が有する複数の電極歯１４Ａを有する。櫛歯電極１６は、非駆動時には電極歯１４Ａの第２導体部に対向せずに第１導体部に対向する複数の電極歯１６Ａを有する。電極歯１６Ａは、揺動動作の方向において電極歯１４Ａの第１導体部よりも長い。【選択図】  図１
2006224224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
可動機能部と、
前記フレームおよび前記可動機能部を連結して当該可動機能部の揺動動作の揺動軸心を規定する捩れ連結部と、
前記揺動動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、を備え、
前記第１櫛歯電極は、電気的に接続された第１導体部および第２導体部ならびに当該第１および第２導体部の間の絶縁部が前記揺動動作の方向に連なる積層構造を各々が有する複数の第１電極歯を有し、
前記第２櫛歯電極は、非駆動時には前記第１電極歯の前記第２導体部に対向せずに前記第１導体部に対向する複数の第２電極歯を有し、
前記揺動動作の方向において前記第２電極歯は前記第１導体部よりも長い、マイクロ揺動素子。
【請求項２】
前記フレームは、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多層部位を含み、
前記第１櫛歯電極は前記フレームの前記多層部位に固定され、
前記第１電極歯の第１導体部は前記第１導体層と連続し且つ電気的に接続され、前記第１電極歯の第２導体部は前記第２導体層と連続し且つ電気的に接続され、前記第１および第２導体層は、前記絶縁層を貫通する導電連絡部により電気的に接続されている、請求項１に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項３】
前記可動機能部は、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多層部位を含み、
前記第１櫛歯電極は前記可動機能部の前記多層部位に固定され、
前記第１電極歯の第１導体部は前記第１導体層と連続し且つ電気的に接続され、前記第１電極歯の第２導体部は前記第２導体層と連続し且つ電気的に接続され、前記第１および第２導体層は、前記絶縁層を貫通する導電連絡部により電気的に接続されている、請求項１に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項４】
フレームと、
可動機能部と、
前記フレームおよび前記可動機能部を連結して当該可動機能部の揺動動作の揺動軸心を規定する捩れ連結部と、
前記揺動動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、を備え、
前記第１櫛歯電極は、電気的に接続された第１導体部および第２導体部ならびに当該第１および第２導体部の間の絶縁部が前記揺動動作の方向に連なる積層構造を各々が有する複数の第１電極歯を有し、
前記第２櫛歯電極は、電気的に接続された第３導体部および第４導体部ならびに当該第３および第４導体部の間の絶縁部が前記揺動動作の方向に連なる積層構造を各々が有する複数の第２電極歯を有し、
非駆動時には、前記第１電極歯の前記第２導体部は前記第２電極歯に対向せず、前記第１電極歯の前記第１導体部は、前記第２電極歯の前記第４導体部に対向せずに前記第３導体部に対向する、マイクロ揺動素子。
【請求項５】
前記フレームは、第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の第１絶縁層とからなる積層構造を有する第１多層部位を含み、
前記可動機能部は、第３導体層と、第４導体層と、当該第３および第４導体層の間の第２絶縁層とからなる積層構造を有する第２多層部位を含み、
前記第１櫛歯電極は前記フレームの前記第１多層部位に固定され、
前記第１櫛歯電極は前記可動機能部の第２多層部位に固定され、
前記第１電極歯の第１導体部は前記第１導体層と連続し且つ電気的に接続され、前記第１電極歯の第２導体部は前記第２導体層と連続し且つ電気的に接続され、前記第１および第２導体層は、前記第１絶縁層を貫通する導電連絡部により電気的に接続され、
前記第２電極歯の第３導体部は前記第３導体層と連続し且つ電気的に接続され、前記第２電極歯の第４導体部は前記第４導体層と連続し且つ電気的に接続され、前記第３および第４導体層は、前記第２絶縁層を貫通する導電連絡部により電気的に接続されている、請求項４に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項６】
第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間に介在する絶縁層とを含む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、フレームと、可動機能部と、当該フレームおよび可動機能部を連結して当該可動機能部の揺動動作の揺動軸心を規定する捩れ連結部と、前記揺動動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、を備えるマイクロ揺動素子を製造するための方法であって、
第１櫛歯電極用第１マスク部を含んで前記第１導体層上に形成された第１マスクパターン、および、第２櫛歯電極用マスク部を含んで第１導体層上に形成された第２マスクパターンを介し、前記第１導体層に対して当該第１導体層の厚さ方向の途中までエッチング処理を施す、第１エッチング工程と、
前記第１マスクパターンを除去する工程と、
前記第１導体層において前記第１櫛歯電極の第１導体部および第２櫛歯電極が前記絶縁層に接して残存形成されるように、前記第１導体層に対して前記第２マスクパターンを介してエッチング処理を施す、第２エッチング工程と、
前記第２導体層において前記第１櫛歯電極の第２導体部が前記絶縁層に接して残存形成されるように、第１櫛歯電極用第２マスク部を含んで前記第２導体層上に形成された第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す、第３エッチング工程と、
前記第１櫛歯電極の前記第１および第２導体部の間に介在する絶縁部が前記絶縁層において残存形成されるように、前記絶縁層に対してエッチング処理を施す、第４エッチング工程と、を含むマイクロ構造体の製造方法。
【請求項７】
前記第１マスクパターンは捩れ連結部用マスク部を含み、前記第２エッチング工程では、前記第１導体層において前記捩れ連結部も前記絶縁層に接して残存形成される、請求項６に記載のマイクロ揺動素子の製造方法。
【請求項８】
前記材料基板の前記第２導体層には、捩れ連結部用マスク部を含む第４マスクパターンが前記絶縁層から離隔して埋め込まれており、前記第３エッチング工程では、前記第２導体層において前記捩れ連結部も前記絶縁層に接して残存形成される、請求項６に記載のマイクロ揺動素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転変位可能な部位を有する例えばマイクロミラー素子、加速度センサ、角速度センサ、振動素子などのマイクロ揺動素子に関する。
【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。
【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。
【０００４】
マイクロミラー素子は、光を反射するためのミラー面を備え、当該ミラー面の揺動により光の反射方向を変化させることができる。ミラー面を揺動するうえで静電引力を利用する静電駆動型のマイクロミラー素子が、多くの装置で採用されている。静電駆動型マイクロミラー素子は、いわゆる表面マイクロマシニング技術により製造されるマイクロミラー素子と、いわゆるバルクマイクロマシニング技術により製造されるマイクロミラー素子とに、大きく２つに類別することができる。
【０００５】
表面マイクロマシニング技術では、基板上において、各構成部位に対応する材料薄膜を所望のパターンに加工し、このようなパターンを順次積層することにより、支持体、ミラー面および電極部など、素子を構成する各部位や、後に除去される犠牲層を形成する。一方、バルクマイクロマシニング技術では、材料基板自体をエッチングすることにより支持体やミラー支持部などを所望の形状に成形し、必要に応じてミラー面や電極を薄膜形成する。バルク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。
【０００６】
【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
【０００７】
マイクロミラー素子に要求される技術的事項の一つとして、光反射を担うミラー面の平面度が高いことが挙げられる。しかしながら、表面マイクロマシニング技術によると、最終的に形成されるミラー面が薄いためにミラー面が湾曲し易く、従って、広面積のミラー面において高い平面度を達成するのが困難である。これに対し、バルクマイクロマシニング技術によると、相対的に分厚い材料基板自体をエッチング技術により削り込んでミラー支持部を構成して当該ミラー支持部上にミラー面を設けるため、広面積のミラー面であっても、その剛性を確保することができる。その結果、充分に高い光学的平面度を有するミラー面を形成することが可能である。
【０００８】
図３０は、バルク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Ｘ４の一部省略斜視図である。マイクロミラー素子Ｘ４は、上面にミラー面４４が設けられたミラー支持部４１と、フレーム４２（一部省略）と、これらを連結する一対のトーションバー４３とを有する。ミラー支持部４１には、その一対の端部に櫛歯電極４１ａ，４１ｂが形成されている。フレーム４２には、櫛歯電極４１ａ，４１ｂに対応して、内方に延びる一対の櫛歯電極４２ａ，４２ｂが形成されている。一対のトーションバー４３は、フレーム４２に対するミラー支持部４１の揺動動作の軸心Ａ４を規定している。
【０００９】
このような構成のマイクロミラー素子Ｘ４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組の櫛歯電極、例えば櫛歯電極４１ａおよび櫛歯電極４２ａは、電位非付与時には、図３１（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３１（ｂ）に示すように、櫛歯電極４１ａが櫛歯電極４２ａに引き込まれ、これによりミラー支持部４１が回転変位する。より具体的には、例えば、各櫛歯電極４１ａ，４２ａに所定電位を付与することによって櫛歯電極４１ａを正に帯電させ且つ櫛歯電極４２ａを負に帯電させると、櫛歯電極４１ａ，４２ａ間には静電引力が発生し、ミラー支持部４１が、一対のトーションバー４３を捩りながら軸心Ａ４まわりに揺動動作する。このようなミラー支持部４１の揺動駆動により、ミラー支持部４１上に設けられたミラー面４４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。
【００１０】
図３２は、マイクロミラー素子Ｘ４の製造方法を表す。図３２においては、図３０に示すミラー支持部４１の一部、フレーム４２、トーションバー４３、および一組の櫛歯電極４１ａ，４２ａ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。
【００１１】
マイクロミラー素子Ｘ４の製造方法においては、まず、図３２（ａ）に示すような材料基板４００を用意する。材料基板４００は、いわゆるＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエハであり、シリコン層４０１と、シリコン層４０２と、これらの間の絶縁層４０３とからなる積層構造を有する。次に、図３２（ｂ）に示すように、シリコン層４０１に対して所定のマスク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４０１において成形されるべき構造部（ミラー支持部４１、フレーム４２の一部、トーションバー４３、櫛歯電極４１ａ）を形成する。次に、図３２（ｃ）に示すように、シリコン層４０２に対して所定のマスク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４０２において成形されるべき構造部（フレーム４２の一部、櫛歯電極４２ａ）を形成する。次に、図３２（ｄ）に示すように、絶縁層４０３に対して等方性エッチングを行うことにより、絶縁層４０３において露出する箇所を除去する。このようにして、ミラー支持部４１、フレーム４２、トーションバー４３、および一組の櫛歯電極４１ａ，４２ａが形成される。他組の櫛歯電極４１ｂ，４２ｂも櫛歯電極４１ａ，４２ａと同様にして形成される。
【００１２】
以上のような過程を経て製造されるマイクロミラー素子Ｘ４では、ミラー支持部４１の回転変位が０°であるとき、図３１（ａ）や図３２（ｄ）に示すように一組の櫛歯電極４１ａ，４２ａは素子の厚さ方向において離隔しているので、各櫛歯電極４１ａ，４２ａに対して所定電位を付与しても当該櫛歯電極４１ａ，４２ａ間には有効な静電引力が発生しにくく、且つ、一組の櫛歯電極４１ｂ，４２ｂは素子の厚さ方向において離隔しているので、各櫛歯電極４１ｂ，４２ｂに対して所定電位を付与しても当該櫛歯電極４１ｂ，４２ｂ間には有効な静電引力が発生しにくい。そのため、櫛歯電極４１ａ，４２ａ間または櫛歯電極４１ｂ，４２ｂ間に静電引力を発生させて回転変位０°からミラー支持部４１を動作させる際には、当該動作について充分な応答性を達成することができない場合がある。また、回転変位０°にてミラー支持部４１を停止させる際には、停止位置近傍にて静電引力の高精度制御が困難であるので、回転変位０°付近にてミラー支持部４１が揺動を繰り返すいわゆる残留振動が発生してしまい、ミラー支持部４１は直ちには停止し得ない。このように、マイクロミラー素子Ｘ４は、ミラー支持部４１（可動機能部）の揺動動作における特に動作開始時および動作停止時の制御性に乏しい。このようなマイクロミラー素子Ｘ４は、ミラー支持部４１を高速かつ正確に駆動するうえで、困難性を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、可動機能部の揺動動作について制御性に優れたマイクロ揺動素子、および、そのようなマイクロ揺動素子を製造するための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】
【００１４】
本発明の第１の側面によるとマイクロ揺動素子が提供される。本マイクロ揺動素子は、フレームと、可動機能部と、フレームおよび可動機能部を連結して当該可動機能部の揺動動作の揺動軸心を規定する捩れ連結部と、揺動動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極とを備える。第１櫛歯電極は、電気的に接続された第１導体部および第２導体部ならびに当該第１および第２導体部の間の絶縁部が揺動動作の方向に連なる積層構造を各々が有する複数の第１電極歯を有する。第２櫛歯電極は、本素子の非駆動時には第１電極歯の第２導体部に対向せずに第１導体部に対向する複数の第２電極歯を有する。この第２電極歯は、揺動動作の方向において第１導体部よりも長い。本発明において、マイクロ揺動素子の非駆動時とは、第１および第２櫛歯電極間に静電引力（駆動力）が発生しておらず、且つ、可動機能部の回転変位が０°である時を意味する。
【００１５】
本マイクロ揺動素子では、可動機能部の回転変位が０°であるときであっても、第１櫛歯電極の第１電極歯の第１導体部と第２櫛歯電極の第２電極歯とは対向し合う。すなわち、可動機能部の回転変位が０°であるときであっても、第１および第２櫛歯電極は、素子の厚さ方向において重なり合う。また、第１櫛歯電極に所定電位を付与すると、各第１電極歯において互いに電気的に接続されている第１導体部と第２導体部とは同電位となる。したがって、本マイクロ揺動素子では、可動機能部の回転変位が０°であるときであっても、第１および第２櫛歯電極に対して所定電位を付与すると、当該櫛歯電極間には有効な静電引力が発生する。そのため、本マイクロ揺動素子において第１および第２櫛歯電極間に静電引力を発生させて回転変位０°から可動機能部を動作させる際には、当該動作について充分な応答性を達成しやすい。一方、回転変位０°にて可動機能部を停止させる際には、停止位置近傍にて静電引力の高精度制御が可能であるので、回転変位０°付近での可動機能部の残留振動を抑制して、可動機能部を早急に停止させやすい。
【００１６】
また、本マイクロ揺動素子の駆動時には、可動機能部の回転変位が０°付近でない場合にも、第１櫛歯電極の第１電極歯と第２櫛歯電極の第２電極歯とは対向し合い、第１および第２櫛歯電極の間には有効な静電引力が発生する。
【００１７】
加えて、本マイクロ揺動素子では、第２櫛歯電極の第２電極歯は揺動動作の方向において第１櫛歯電極の第１電極歯の第１導体部よりも長いところ、このような構成は、可動機能部の揺動動作時において第１および第２櫛歯電極の間の対向面積が変化して有効な静電引力が生じるうえで、好適である。
【００１８】
以上のように、本マイクロ揺動素子は、可動機能部の動作開始および動作停止をも含む全揺動動作について制御性に優れる。このようなマイクロ揺動素子は、可動機能部を高速かつ正確に駆動するうえで、好適である。
【００１９】
好ましい実施の形態においては、フレームは、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多層部位を含み、第１櫛歯電極はフレームの多層部位に固定され、第１電極歯の第１導体部は第１導体層と連続し且つ電気的に接続され、第１電極歯の第２導体部は第２導体層と連続し且つ電気的に接続され、第１および第２導体層は、絶縁層を貫通する導電連絡部により電気的に接続されている。このような構成によると、第１櫛歯電極の第１および第２導体部を適切に電気的に接続することができる。
【００２０】
他の好ましい実施の形態においては、可動機能部は、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多層部位を含み、第１櫛歯電極は可動機能部の多層部位に固定され、第１電極歯の第１導体部は第１導体層と連続し且つ電気的に接続され、第１電極歯の第２導体部は第２導体層と連続し且つ電気的に接続され、第１および第２導体層は、絶縁層を貫通する導電連絡部により電気的に接続されている。このような構成によると、第１櫛歯電極の第１および第２導体部を適切に電気的に接続することができる。
【００２１】
本発明の第２の側面によると別のマイクロ揺動素子が提供される。本マイクロ揺動素子は、フレームと、可動機能部と、フレームおよび可動機能部を連結して当該可動機能部の揺動動作の揺動軸心を規定する捩れ連結部と、揺動動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極とを備える。第１櫛歯電極は、電気的に接続された第１導体部および第２導体部ならびに当該第１および第２導体部の間の絶縁部が揺動動作の方向に連なる積層構造を各々が有する複数の第１電極歯を有する。第２櫛歯電極は、電気的に接続された第３導体部および第４導体部ならびに当該第３および第４導体部の間の絶縁部が揺動動作の方向に連なる積層構造を各々が有する複数の第２電極歯を有する。本素子の非駆動時には、第１電極歯の第２導体部は第２電極歯に対向せず、第１電極歯の第１導体部は、第２電極歯の第４導体部に対向せずに第３導体部に対向する。
【００２２】
本マイクロ揺動素子では、可動機能部の回転変位が０°であるときであっても、第１櫛歯電極の第１電極歯の第１導体部と第２櫛歯電極の第２電極歯の第３導体部とは対向し合う。すなわち、可動機能部の回転変位が０°であるときであっても、第１および第２櫛歯電極は、素子の厚さ方向において重なり合う。また、第１櫛歯電極に所定電位を付与すると、各第１電極歯において互いに電気的に接続されている第１導体部と第２導体部とは同電位となり、且つ、第２櫛歯電極に所定電位を付与すると、各第２電極歯において互いに電気的に接続されている第３導体部と第４導体部とは同電位となる。したがって、本マイクロ揺動素子では、可動機能部の回転変位が０°であるときであっても、第１および第２櫛歯電極に対して所定電位を付与すると、当該櫛歯電極間には有効な静電引力が発生する。そのため、本マイクロ揺動素子において第１および第２櫛歯電極間に静電引力を発生させて回転変位０°から可動機能部を動作させる際には、当該動作について充分な応答性を達成しやすい。一方、回転変位０°にて可動機能部を停止させる際には、停止位置近傍にて静電引力の高精度制御が可能であるので、回転変位０°付近での可動機能部の残留振動を抑制して、可動機能部を早急に停止させやすい。
【００２３】
また、本マイクロ揺動素子の駆動時には、可動機能部の回転変位が０°付近でない場合にも、第１櫛歯電極の第１電極歯と第２櫛歯電極の第２電極歯とは対向し合い、第１および第２櫛歯電極の間には有効な静電引力が発生する。
【００２４】
加えて、本マイクロ揺動素子では、第１櫛歯電極ないし第１電極歯と、第２櫛歯電極ないし第２電極歯とは、揺動動作の方向において位置ずれしているところ、このような構成は、可動機能部の揺動動作時において第１および第２櫛歯電極の間の対向面積が変化して有効な静電引力が生じるうえで、好適である。
【００２５】
以上のように、本マイクロ揺動素子は、可動機能部の動作開始および動作停止をも含む全揺動動作について制御性に優れる。このようなマイクロ揺動素子は、可動機能部を高速かつ正確に駆動するうえで、好適である。
【００２６】
本発明の第２の側面において、好ましくは、フレームは、第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の第１絶縁層とからなる積層構造を有する第１多層部位を含み、可動機能部は、第３導体層と、第４導体層と、当該第３および第４導体層の間の第２絶縁層とからなる積層構造を有する第２多層部位を含み、第１櫛歯電極はフレームの第１多層部位に固定され、第１櫛歯電極は可動機能部の第２多層部位に固定され、第１電極歯の第１導体部は第１導体層と連続し且つ電気的に接続され、第１電極歯の第２導体部は第２導体層と連続し且つ電気的に接続され、第１および第２導体層は、第１絶縁層を貫通する導電連絡部により電気的に接続され、第２電極歯の第３導体部は第３導体層と連続し且つ電気的に接続され、第２電極歯の第４導体部は第４導体層と連続し且つ電気的に接続され、第３および第４導体層は、第２絶縁層を貫通する導電連絡部により電気的に接続されている。このような構成によると、第１櫛歯電極の第１導体部および第２導体部を適切に電気的に接続することができ、且つ、第２櫛歯電極の第３導体部および第４導体部を適切に電気的に接続することができる。
【００２７】
本発明の第３の側面によると、第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間に介在する絶縁層とを含む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、フレームと、可動機能部と、当該フレームおよび可動機能部を連結して当該可動機能部の揺動動作の揺動軸心を規定する捩れ連結部と、揺動動作の駆動力を発生させるための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と、を備えるマイクロ揺動素子を製造するための方法が提供される。本方法は、第１櫛歯電極用第１マスク部を含んで第１導体層上に形成された第１マスクパターン、および、第２櫛歯電極用マスク部を含んで第１導体層上に形成された第２マスクパターンを介し、第１導体層に対して当該第１導体層の厚さ方向の途中までエッチング処理を施す、第１エッチング工程と、第１マスクパターンを除去する工程と、第１導体層において第１櫛歯電極の第１導体部および第２櫛歯電極が絶縁層に接して残存形成されるように、第１導体層に対して第２マスクパターンを介してエッチング処理を施す、第２エッチング工程と、第２導体層において第１櫛歯電極の第２導体部が絶縁層に接して残存形成されるように、第１櫛歯電極用第２マスク部を含んで第２導体層上に形成された第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す、第３エッチング工程と、第１櫛歯電極の第１および第２導体部の間に介在する絶縁部が絶縁層において残存形成されるように、絶縁層に対してエッチング処理を施す、第４エッチング工程と、を含む。このような方法によると、本発明の第１の側面に係るマイクロ揺動素子を適切に製造することができる。本発明においては、各エッチング工程を、単一のエッチング処理で行ってもよいし、複数段階にわたるエッチング処理で行ってもよい。
【００２８】
本発明の第３の側面における好ましい実施の形態では、第１マスクパターンは捩れ連結部用マスク部を含み、第２エッチング工程では、第１導体層において捩れ連結部も絶縁層に接して残存形成される。このような構成によると、材料基板の厚さ方向（素子の厚さ方向）の寸法が第２電極歯よりも短い捩れ連結部を適切に形成することができる。
【００２９】
本発明の第３の側面における他の好ましい実施の形態では、第２導体層には、捩れ連結部用マスク部を含む第４マスクパターンが絶縁層から離隔して埋め込まれており、第３エッチング工程では、第２導体層において捩れ連結部も絶縁層に接して残存形成される。第４マスクパターンの絶縁層からの離隔距離は、形成される捩れ連結部の、材料基板の厚さ方向における寸法に相当する。このような構成によると、材料基板の厚さ方向（素子の厚さ方向）の寸法が第１電極歯よりも短い捩れ連結部を適切に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１から図５は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ１を表す。図１および図２は、各々、マイクロミラー素子Ｘ１の正面図および裏面図である。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。
【００３１】
マイクロミラー素子Ｘ１は、ミラー支持部１１と、フレーム１２と、捩れ連結部１３と、櫛歯電極１４，１５，１６，１７とを備え、ＭＥＭＳ技術の一種であるバルクマイクロマシニング技術などにより、ＳＯＩウエハ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における上記の各部位は主に第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箇所について、斜線ハッチングを付して表し、図２においては、第２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箇所について、斜線ハッチングを付して表す。
【００３２】
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。このようなミラー支持部１１およびミラー面１１ａは、本発明における可動機能部を構成する。また、ミラー支持部１１ないし可動機能部について図４に示す長さＬ１は、例えば２０〜３００μｍである。
【００３３】
フレーム１２は、主に第１および第２シリコン層に由来する部位であり、図１および図２に示すように、ミラー支持部１１を囲む形状を有する。また、フレーム１２の第１シリコン層由来部位は、図１および図３に示すように、主部１２Ａと、これから離隔するアイランド部１２ａ，１２ｂとを有する。図１に示すように、主部１２Ａ上には電極パッド１８Ａが設けられている。図２に示すように、フレーム１２の第２シリコン層由来部位上には電極パッド１８Ｂ，１８Ｃが設けられている。フレーム１２の第２シリコン層由来部位において、電極パッド１８Ｂが設けられている箇所と、電極パッド１８Ｃが設けられている箇所とは、構造的にも電気的にも分離されている。また、図３に示すように、フレーム１２において、アイランド部１２ａと、絶縁層由来部位（図３において、主部１２Ａやアイランド部１２ａ，１２ｂの直下にて斜線ハッチングを付されて表されている部位）の一部と、第２シリコン層由来部位とは、一の多層部位を構成し、アイランド部１２ｂと、絶縁層由来部位の一部と、第２シリコン層由来部位の一部とは、他の多層部位を構成する。これら多層部位において、アイランド部１２ａは、フレーム１２の絶縁層由来部位を貫通する導電プラグ１９Ａを介してフレーム１２の第２シリコン層由来部位と電気的に接続されており、アイランド部１２ｂは、フレーム１２の絶縁層由来部位を貫通する導電プラグ１９Ｂを介してフレーム１２の第２シリコン層由来部位と電気的に接続されている。このようなフレーム１２について図４に示す長さＬ２は、例えば５〜５０μｍである。
【００３４】
捩れ連結部１３は、一対のトーションバー１３ａからなる。各トーションバー１３ａは、第１シリコン層に由来する部位であり、フレーム１２の主部１２Ａとミラー支持部１１とに接続してこれらを連結する。トーションバー１３ａにより、フレーム１２の主部１２Ａとミラー支持部１１とは電気的に接続される。また、図４に示すように、本実施形態では、トーションバー１３ａは、素子厚さ方向Ｈにおいてミラー支持部１１およびフレーム１２の主部１２Ａよりも薄肉である。これに代えて、トーションバー１３ａは、素子厚さ方向Ｈにおいてミラー支持部１１およびフレーム１２の主部１２Ａと同一の厚さを有してもよい。このような捩れ連結部１３ないし一対のトーションバー１３ａは、ミラー支持部１１ないし可動機能部の揺動動作の揺動軸心Ａ１を規定する。このような揺動軸心Ａ１は、好ましくは、ミラー支持部１１または可動機能部の重心またはその近傍を通る。
【００３５】
櫛歯電極１４は、第１シリコン層に由来する複数の電極歯１４Ａからなる。複数の電極歯１４Ａは、図１および図２に示すように、ミラー支持部１１から各々が延出し、相互に平行である。櫛歯電極１５は、第１シリコン層に由来する複数の電極歯１５Ａからなる。複数の電極歯１５Ａは、電極歯１４Ａとは反対の側にミラー支持部１１から各々が延出し、相互に平行である。好ましくは、電極歯１４Ａ，１５Ａの延び方向と揺動軸心Ａ１の延び方向とは直交する。このような櫛歯電極１４ないし電極歯１４Ａと櫛歯電極１５ないし電極歯１５Ａとは、ミラー支持部１１を介して電気的に接続されている。
【００３６】
櫛歯電極１６は、櫛歯電極１４と協働して静電引力（駆動力）を発生するための部位であり、複数の電極歯１６Ａからなる。複数の電極歯１６Ａは、フレーム１２から各々が延出し、相互に平行である。また、各電極歯１６Ａ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１６ａと、第２シリコン層に由来する導体部１６ｂと、絶縁層に由来して導体部１６ａ，１６ｂの間に介在する絶縁部１６ｃとからなる積層構造を有する。これら導体部１６ａ，１６ｂおよび絶縁部１６ｃは、可動機能部の揺動動作の方向に連なっている。導体部１６ａは、フレーム１２のアイランド部１２ａと連続し且つ電気的に接続されている。導体部１６ｂは、フレーム１２の第２シリコン層由来部位と連続し且つ電気的に接続されている。したがって、導体部１６ａおよび導体部１６ｂは、上述のアイランド部１２ａ、導電プラグ１９Ａ、およびフレーム１２の第２シリコン層由来部位を介して電気的に接続されている。また、絶縁部１６ｃは、フレーム１２の絶縁層由来部位と連続する。
【００３７】
このような櫛歯電極１６は、櫛歯電極１４と共に駆動機構を構成する。図１および図２に表れているように、櫛歯電極１４の各電極歯１４Ａの延び方向と、櫛歯電極１６の各電極歯１６Ａの延び方向とは、平行である。図１、図２、および図５に表れているように、櫛歯電極１４，１６は、ミラー支持部１１ないし可動機能部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１４Ａ，１６Ａが位置ずれした態様で配されている。また、マイクロミラー素子Ｘ１の非駆動時には、図３および図５に表れているように、電極歯１４Ａは、電極歯１６Ａの導体部１６ｂに対向せずに導体部１６ａに対向する。すなわち、櫛歯電極１４ないし電極歯１４Ａと櫛歯電極１６ないし電極歯１６Ａとは、素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合う。また、電極歯１４Ａは、素子厚さ方向Ｈにおいて、電極歯１６Ａの導体部１６ａよりも長い。
【００３８】
櫛歯電極１７は、櫛歯電極１５と協働して静電引力（駆動力）を発生するための部位であり、複数の電極歯１７Ａからなる。複数の電極歯１７Ａは、フレーム１２から各々が延出し、図１および図２に示すように相互に平行である。また、各電極歯１７Ａは、図３に示すように、第１シリコン層に由来する導体部１７ａと、第２シリコン層に由来する導体部１７ｂと、絶縁層に由来して導体部１７ａ，１７ｂの間に介在する絶縁部１７ｃとからなる積層構造を有する。これら導体部１７ａ，１７ｂおよび絶縁部１７ｃは、可動機能部の揺動動作の方向に連なっている。導体部１７ａは、フレーム１２のアイランド部１２ｂと連続し且つ電気的に接続されている。導体部１７ｂは、フレーム１２の第２シリコン層由来部位と連続し且つ電気的に接続されている。したがって、導体部１７ａおよび導体部１７ｂは、上述のアイランド部１２ｂ、導電プラグ１９Ｂ、およびフレーム１２の第２シリコン層由来部位を介して電気的に接続されている。また、絶縁部１７ｃは、フレーム１２の絶縁層由来部位と連続する。
【００３９】
このような櫛歯電極１７は、櫛歯電極１５と共に駆動機構を構成する。図１および図２に表れているように、櫛歯電極１５の各電極歯１５Ａの延び方向と、櫛歯電極１７の各電極歯１７Ａの延び方向とは、平行である。櫛歯電極１５，１７は、ミラー支持部１１ないし可動機能部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１５Ａ，１７Ａが位置ずれした態様で配されている。また、マイクロミラー素子Ｘ１の非駆動時には、図３に表れているように、電極歯１５Ａは、電極歯１７Ａの導体部１７ｂに対向せずに導体部１７ａに対向する。すなわち、櫛歯電極１５ないし電極歯１５Ａと櫛歯電極１７ないし電極歯１７Ａとは、素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合う。また、電極歯１５Ａは、素子厚さ方向Ｈにおいて、電極歯１７Ａの導体部１７ａよりも長い。
【００４０】
図６から図８は、マイクロミラー素子Ｘ１の製造方法の一例を表す。この方法は、バルクマイクロマシニング技術によりマイクロミラー素子Ｘ１を製造するための一手法である。図６から図８においては、図８（ｃ）に示すミラー支持部Ｍ、フレームＦ１，Ｆ２、トーションバーＴ１，Ｔ２、および一組の櫛歯電極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）における単一のマイクロミラー素子形成区画に含まれる複数の所定箇所の断面を、モデル化して連続断面として表したものである。ミラー支持部Ｍは、ミラー支持部１１の一部に相当する。フレームＦ１，Ｆ２は、各々、フレーム１２に相当し、フレーム１２の所定箇所の横断面を表す。トーションバーＴ１は、トーションバー１３ａに相当し、トーションバー１３ａの横断面を表す。トーションバーＴ２は、トーションバー１３ａに相当し、トーションバー１３ａの延び方向の断面を表す。櫛歯電極Ｅ１は、櫛歯電極１４，１５の一部に相当し、電極歯１４Ａ，１５Ａの横断面を表す。櫛歯電極Ｅ２は、櫛歯電極１６，１７の一部に相当し、電極歯１６Ａ，１７Ａの横断面を表す。
【００４１】
マイクロミラー素子Ｘ１の製造においては、まず、図６（ａ）に示すような材料基板１００を用意する。材料基板１００は、シリコン層１０１，１０２と、当該シリコン層１０１，１０２間の絶縁層１０３とからなる積層構造を有するＳＯＩウエハである。シリコン層１０１，１０２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１０３は例えば酸化シリコンよりなる。シリコン層１０１の厚さは例えば２０〜１００μｍであり、シリコン層１０２の厚さは例えば１００〜６００μｍであり、絶縁層１０３の厚さは例えば０．５〜５μｍである。
【００４２】
次に、図６（ｂ）に示すように、シリコン層１０１および絶縁層１０３を貫通するホールＨ１を形成する。ホールＨ１の形成においては、まず、ＤＲＩＥ（deep reactive ion etching）により、所定のマスクを介してシリコン層１０１に対して絶縁層１０３に至るまで異方性エッチング処理を行い、シリコン層１０１において所定のホールを形成する。ＤＲＩＥでは、例えば、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、良好な異方性エッチング処理を行うことができる。後出のＤＲＩＥについても、このようなＢｏｓｃｈプロセスを採用することができる。次に、絶縁層１０３にて当該所定のホールに露出する箇所を、例えばウェットエッチングにより除去する。このようにし、シリコン層１０１に加えて絶縁層１０３を貫通するホールＨ１を形成することができる。
【００４３】
マイクロミラー素子Ｘ１の製造においては、次に、図６（ｃ）に示すように、例えばＣＶＤ法により、ホールＨ１の内部に導電材料１９’を堆積させる。このとき、シリコン層１０１上にも堆積するまで、充分量の導電材料１９’をホールＨ１に供給する。導電材料１９’としては、所定の不純物をドープさせたポリシリコン、または、ＣｕやＷなどの金属を、採用することができる。導電材料１９’とシリコン層１０１との良好な電気的接続を確保するうえでは、導電材料１９’を堆積させる直前に、ホールＨ１の表面における自然酸化膜を、フッ酸などを作用させることにより除去しておくのが好ましい。
【００４４】
次に、図６（ｄ）に示すように、シリコン層１０１の表面を露出させる。例えば、研磨法により、ホールＨ１外の導電材料１９’を研磨して除去する。本工程にて、導電プラグ１９が残存形成されることとなる。導電プラグ１９は、上述の導電プラグ１９Ａ，１９Ｂに相当する。本工程を経た材料基板においては、シリコン層１０１とシリコン層１０２とは、導電プラグ１９を介して電気的に接続している。
【００４５】
マイクロミラー素子Ｘ１の製造においては、次に、図７（ａ）に示すように、シリコン層１０１，１０２上にミラー面１１ａおよび電極パッド１８を形成する。シリコン層１０１上のミラー面１１ａおよび電極パッド１８の形成においては、まず、スパッタリング法により、シリコン層１０１に対して例えばＣｒ（５０ｎｍ）およびこれに続いてＡｕ（２００ｎｍ）を成膜する。次に、所定のマスクを介してこれら金属膜に対してエッチング処理を順次行うことにより、ミラー面１１ａおよび電極パッド１８をパターン形成する。Ａｕに対するエッチング液としては、例えば、ヨウ化カリウム−ヨウ素水溶液を使用することができる。Ｃｒに対するエッチング液としては、例えば硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液を使用することができる。シリコン層１０２上の電極パッド１８の形成手法は、シリコン層１０１上のミラー面１１ａおよび電極パッド１８の形成手法と同様である。シリコン層１０１上の電極パッド１８は、上述の電極パッド１８Ａに相当し、シリコン層１０２上の電極パッド１８は、上述の電極パッド１８Ｂ，１８Ｃに相当する。
【００４６】
マイクロミラー素子Ｘ１の製造においては、次に、図７（ｂ）に示すように、シリコン層１０１上に酸化膜パターン１１０を形成し且つその後にレジストパターン１１１を形成し、また、シリコン層１０２上に酸化膜パターン１１２を形成する。酸化膜パターン１１０は、ミラー支持部Ｍ（ミラー支持部１１）、フレームＦ１，Ｆ２（フレーム１２）、および櫛歯電極Ｅ１（櫛歯電極１４，１５）に対応するパターン形状を有する。レジストパターン１１１は、トーションバーＴ１，Ｔ２（トーションバー１３ａ）および櫛歯電極Ｅ２（櫛歯電極１６，１７）に対応するパターン形状を有する。酸化膜パターン１１２は、フレームＦ１，Ｆ２（フレーム１２）および櫛歯電極Ｅ２（櫛歯電極１６，１７）に対応するパターン形状を有する。酸化膜パターン１１０の形成においては、まず、ＣＶＤ法により、シリコン層１０１の表面に、厚さが例えば１μｍとなるまで例えば二酸化ケイ素を成膜する。次に、シリコン層１０１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エッチングによりパターニングする。酸化膜パターン１１２および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。一方、レジストパターン１１１の形成においては、まず、シリコン層１０１上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。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（クラリアントジャパン製）やＡＺ１５００（クラリアントジャパン製）を使用することができる。前出および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。
【００４７】
次に、図７（ｃ）に示すように、酸化膜パターン１１０およびレジストパターン１１１をマスクとして、ＤＲＩＥにより、シリコン層１０１に対し所定の深さまで異方性エッチング処理を行う。所定の深さとは、トーションバーＴ１，Ｔ２の厚さに相当し、例えば５μｍである。
【００４８】
次に、図７（ｄ）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１１１を剥離する。剥離液としては、例えばＡＺリムーバ７００（クラリアントジャパン製）を使用することができる。
【００４９】
次に、図８（ａ）に示すように、酸化膜パターン１１０をマスクとして、ＤＲＩＥにより、トーションバーＴ１，Ｔ２を残存形成しつつシリコン層１０１に対して絶縁層１０３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、ミラー支持部Ｍ（ミラー支持部１１）、櫛歯電極Ｅ１（櫛歯電極１４，１５）、トーションバーＴ１，Ｔ２（トーションバー１３ａ）、およびフレームＦ１，Ｆ２（フレーム１２）の一部が、成形される。
【００５０】
次に、図８（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１１２をマスクとして、ＤＲＩＥにより、シリコン層１０２に対して絶縁層１０３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、フレームＦ１，Ｆ２（フレーム１２）の一部および櫛歯電極Ｅ２（櫛歯電極１６，１７）が成形される。
【００５１】
次に、図８（ｃ）に示すように、絶縁層１０３において露出している箇所、および酸化膜パターン１１０，１１２を、エッチング除去する。エッチング手法としては、ドライエッチングまたはウエットエッチングを採用することができる。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。
【００５２】
以上の一連の工程を経ることにより、ミラー支持部Ｍ、フレームＦ１，Ｆ２、トーションバーＴ１，Ｔ２、および一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２を成形してマイクロミラー素子Ｘ１を製造することができる。
【００５３】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、櫛歯電極１４，１５，１６，１７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、ミラー支持部１１ないし可動機能部を揺動軸心Ａ１まわりに揺動動作させることができる。櫛歯電極１４，１５に対する電位付与は、電極パッド１８Ａ、フレーム１２の主部１２Ａ、捩れ連結部１３（両トーションバー１３ａ）、およびミラー支持部１１を介して、実現することができる。櫛歯電極１４，１５は、例えばグラウンド接続される。一方、櫛歯電極１６に対する電位付与は、電極パッド１８Ｂおよびフレーム１２の第２シリコン層由来部位、更には導電プラグ１９Ａおよびアイランド部１２ａを介して、実現することができる。櫛歯電極１７に対する電位付与は、電極パッド１８Ｃおよびフレーム１２の第２シリコン層由来部位、更には導電プラグ１９Ｂおよびアイランド部１２ｂを介して、実現することができる。フレーム１２の第２シリコン層由来部位において電極パッド１８Ｂが接合する箇所と電極パッド１８Ｃが接合する箇所とは、上述のように電気的に分離されている。したがって、櫛歯電極１６，１７に対する電位付与は独立して行うことができる。
【００５４】
櫛歯電極１４，１６の各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極１４，１６間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極１４は櫛歯電極１６に引き込まれる。そのため、ミラー支持部１１ないし可動機能部は、揺動軸心Ａ１まわりに揺動動作し、例えば図９に示すように、当該静電引力と各トーションバー１３ａ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。このような揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極１４，１６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１４，１６間の静電引力を消滅させると、各トーションバー１３ａはその自然状態に復帰し、ミラー支持部１１ないし可動機能部は、図３に示す姿勢をとる。
【００５５】
一方、櫛歯電極１５，１７の各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極１５，１７間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極１５は櫛歯電極１７に引き込まれる。そのため、ミラー支持部１１ないし可動機能部は、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１３ａ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。このような揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極１５，１７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１５，１７間の静電引力を消滅させると、各トーションバー１３ａはその自然状態に復帰し、ミラー支持部１１ないし可動機能部は、図３に示す姿勢をとる。
【００５６】
以上のようなミラー支持部１１ないし可動機能部の揺動駆動により、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。
【００５７】
マイクロミラー素子Ｘ１では、可動機能部（ミラー支持部１１，ミラー面１１ａ）の回転変位が図３に示すように０°であるときであっても、櫛歯電極１６の各電極歯１６Ａの導体部１６ａと櫛歯電極１４の各電極歯１４Ａとは対向し合い、櫛歯電極１７の各電極歯１７Ａの導体部１７ａと櫛歯電極１５の各電極歯１５Ａとは対向し合う。すなわち、可動機能部の回転変位が０°であるときであっても、櫛歯電極１４，１６は素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合い、且つ、櫛歯電極１５，１７は素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合う。また、櫛歯電極１６に所定電位を付与すると、各電極歯１６Ａにおいて互いに電気的に接続されている導体部１６ａと導体部１６ｂとは同電位となり、櫛歯電極１７に所定電位を付与すると、各電極歯１７Ａにおいて互いに電気的に接続されている導体部１７ａと導体部１７ｂとは同電位となる。したがって、マイクロミラー素子Ｘ１では、可動機能部の回転変位が０°であるときであっても、櫛歯電極１４，１６に対して所定電位を付与すると櫛歯電極１４，１６間には有効な静電引力が発生し、櫛歯電極１５，１７に対して所定電位を付与すると櫛歯電極１５，１７間には有効な静電引力が発生する。そのため、マイクロミラー素子Ｘ１において櫛歯電極１４，１６間または櫛歯電極１５，１７間に静電引力を発生させて回転変位０°から可動機能部を動作させる際には、当該動作について充分な応答性を達成しやすい。一方、回転変位０°にて可動機能部を停止させる際には、停止位置近傍にて櫛歯電極１４，１６間または櫛歯電極１５，１７間の静電引力の高精度制御が可能であるので、回転変位０°付近での可動機能部の残留振動を抑制して、可動機能部を早急に停止させやすい。
【００５８】
また、マイクロミラー素子Ｘ１の駆動時において可動機能部の回転変位が０°付近でない場合には、櫛歯電極１４の各電極歯１４Ａは、櫛歯電極１６の導体部１６ａのみならず導体部１６ｂとも対向し合って櫛歯電極１４，１６間には有効な静電引力が発生するか、或は、櫛歯電極１５の各電極歯１５Ａは、櫛歯電極１７の導体部１７ａのみならず導体部１７ｂとも対向し合って櫛歯電極１５，１７間には有効な静電引力が発生する。
【００５９】
加えて、マイクロミラー素子Ｘ１では、櫛歯電極１４の電極歯１４Ａは、揺動動作の方向において櫛歯電極１６の電極歯１６Ａの導体部１６ａよりも長く、且つ、櫛歯電極１５の電極歯１５Ａは、揺動動作の方向において櫛歯電極１７の電極歯１７Ａの導体部１７ａよりも長いところ、このような構成は、可動機能部の揺動動作時において櫛歯電極１４，１６間または櫛歯電極１５，１７間の対向面積が変化して有効な静電引力が生じるうえで、好適である。
【００６０】
以上のように、マイクロミラー素子Ｘ１は、可動機能部の動作開始および動作停止をも含む全揺動動作について制御性に優れる。このようなマイクロミラー素子Ｘ１は、可動機能部を高速かつ正確に駆動するうえで、好適である。
【００６１】
また、上述のマイクロミラー素子Ｘ１の製造方法によると、櫛歯電極１４ないし電極歯１４Ａと櫛歯電極１６ないし電極歯１６Ａとの素子厚さ方向Ｈにおける重なり寸法、および、櫛歯電極１５ないし電極歯１５Ａと櫛歯電極１７ないし電極歯１７Ａとの素子厚さ方向Ｈにおける重なり寸法を、高精度に制御することができる。図８（ａ）を参照して上述したエッチング工程において、エッチングストップ層として機能する絶縁層１０３を利用して櫛歯電極Ｅ１（櫛歯電極１４，１５）を成形することにより、素子厚さ方向Ｈの寸法について櫛歯電極Ｅ１（櫛歯電極１４，１５）を高精度に形成することができるからである。
【００６２】
図１０から図１４は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ２を表す。図１０および図１１は、各々、マイクロミラー素子Ｘ２の正面図および裏面図である。図１２から図１４は、各々、図１０の線XII−XII、線XIII−XIII、および線XIV−XIVに沿った断面図である。
【００６３】
マイクロミラー素子Ｘ２は、ミラー支持部２１と、フレーム２２と、捩れ連結部２３と、櫛歯電極２４，２５，２６，２７とを備え、ＭＥＭＳ技術の一種であるバルクマイクロマシニング技術などにより、ＳＯＩウエハ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Ｘ２における上記の各部位は主に第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１０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箇所について、斜線ハッチングを付して表し、図１１においては、第２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箇所について、斜線ハッチングを付して表す。
【００６４】
ミラー支持部２１は、図１２によく表れているように、第１シリコン層に由来する第１構造部２１ａと、第２シリコン層に由来する第２構造部２１ｂと、絶縁層に由来して第１構造部２１ａおよび第２構造部２１ｂの間に介在する絶縁膜２１ｃとからなる。第１構造部２１ａおよび第２構造部２１ｂは、図１３に示すように、絶縁膜２１ｃを貫通する導電連絡部２８Ａを介して電気的に接続されている。また、第１構造部２１ａ上には、光反射機能を有するミラー面２１ｄが設けられている。ミラー面２１ｄ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。このようなミラー支持部２１およびミラー面２１ｄは、本発明における可動機能部を構成する。
【００６５】
フレーム２２は、主に第１および第２シリコン層に由来する部位であり、図１０および図１１に示すように、ミラー支持部２１を囲む形状を有する。また、フレーム２２の第２シリコン層由来部位は、図１１および図１２に示すように、主部２２Ａと、これから離隔するアイランド部２２ａ，２２ｂ，２２ｃとを有する。アイランド部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ上には、各々、電極パッド２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃが設けられている。また、図１３に示すように、フレーム２２の第１シリコン層由来部位とアイランド部２２ｃとは、フレーム２２の絶縁層由来部位（図１３において、主部２２Ａやアイランド部２２ｃの直上にて斜線ハッチングを付されて表されている部位）を貫通する導電連絡部２８Ｂを介して電気的に接続されている。
【００６６】
捩れ連結部２３は、一対のトーションバー２３ａからなる。各トーションバー２３ａは、第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー支持部２１の第１構造部２１ａとフレーム２２の第１シリコン層由来部位とに接続してミラー支持部２１およびフレーム２２を連結する。トーションバー２３ａにより、ミラー支持部２１の第１構造部２１ａとフレーム２２の第１シリコン層由来部位とは電気的に接続される。また、図１３に示すように、本実施形態では、トーションバー２３ａは、素子厚さ方向Ｈにおいてミラー支持部２１の第１構造部２１ａおよびフレーム２２の第１シリコン層由来部位よりも薄肉である。これに代えて、トーションバー２３ａは、素子厚さ方向Ｈにおいてミラー支持部２１およびフレーム２２の第１シリコン層由来部位と同一の厚さを有してもよい。このような捩れ連結部２３ないし一対のトーションバー２３ａは、ミラー支持部２１ないし可動機能部の揺動動作の揺動軸心Ａ２を規定する。このような揺動軸心Ａ２は、好ましくは、ミラー支持部２１または可動機能部の重心またはその近傍を通る。
【００６７】
櫛歯電極２４は、複数の電極歯２４Ａからなる。複数の電極歯２４Ａは、図１０および図１１に示すように、ミラー支持部２１から各々が延出し、相互に平行である。好ましくは、電極歯２４Ａの延び方向と揺動軸心Ａ２の延び方向とは直交する。また、各電極歯２４Ａは、図１２および図１４に示すように、第１シリコン層に由来する導体部２４ａと、第２シリコン層に由来する導体部２４ｂと、絶縁層に由来して導体部２４ａ，２４ｂの間に介在する絶縁部２４ｃとからなる積層構造を有する。これら導体部２４ａ，２４ｂおよび絶縁部２４ｃは、可動機能部の揺動動作の方向に連なっている。導体部２４ａは、ミラー支持部２１の第１構造部２１ａと連続し且つ電気的に接続されている。導体部２４ｂは、ミラー支持部２１の第２構造部２１ｂと連続し且つ電気的に接続されている。したがって、導体部２４ａおよび導体部２４ｂは、ミラー支持部２１における第１構造部２１ａ、導電連絡部２８Ａ、および第２構造部２１ｂを介して電気的に接続されている。また、絶縁部２４ｃは、ミラー支持部２１の絶縁膜２１ｃと連続する。
【００６８】
櫛歯電極２５は、複数の電極歯２５Ａからなる。複数の電極歯２５Ａは、図１０および図１１に示すように、電極歯２４Ａとは反対の側にミラー支持部２１から各々が延出し、相互に平行である。好ましくは、電極歯２５Ａの延び方向と揺動軸心Ａ２の延び方向とは直交する。また、各電極歯２５Ａは、図１２に示すように、第１シリコン層に由来する導体部２５ａと、第２シリコン層に由来する導体部２５ｂと、絶縁層に由来して導体部２５ａ，２５ｂの間に介在する絶縁部２５ｃとからなる積層構造を有する。導体部２５ａは、ミラー支持部２１の第１構造部２１ａと連続し且つ電気的に接続されている。導体部２５ｂは、ミラー支持部２１の第２構造部２１ｂと連続し且つ電気的に接続されている。したがって、導体部２５ａおよび導体部２５ｂは、ミラー支持部２１における第１構造部２１ａ、導電連絡部２８Ａ、および第２構造部２１ｂを介して電気的に接続されている。また、絶縁部２５ｃは、ミラー支持部２１の絶縁膜２１ｃと連続する。このような櫛歯電極２５ないし電極歯２５Ａと、櫛歯電極２４ないし電極歯２４Ａとは、ミラー支持部２１を介して電気的に接続されている。
【００６９】
櫛歯電極２６は、櫛歯電極２４と協働して静電引力（駆動力）を発生するための部位であり、第２シリコン層に由来する複数の電極歯２６Ａからなる。複数の電極歯２６Ａは、図１１および図１２に示すように、フレーム２２のアイランド部２２ａから各々が延出し、相互に平行である。
【００７０】
このような櫛歯電極２６は、櫛歯電極２４と共に駆動機構を構成する。図１０および図１１に表れているように、櫛歯電極２４の各電極歯２４Ａの延び方向と、櫛歯電極２６の各電極歯２６Ａの延び方向とは、平行である。図１０、図１１、および図１４に表れているように、櫛歯電極２４，２６は、ミラー支持部２１ないし可動機能部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２４Ａ，２６Ａが位置ずれした態様で配されている。マイクロミラー素子Ｘ２の非駆動時には、図１２および図１４に表れているように、電極歯２６Ａは、電極歯２４Ａの導体部２４ａに対向せずに導体部２４ｂに対向する。すなわち、櫛歯電極２４ないし電極歯２４Ａと櫛歯電極２６ないし電極歯２６Ａとは、素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合う。また、電極歯２６Ａは、素子厚さ方向Ｈにおいて、電極歯２４Ａの導体部２４ｂよりも長い。
【００７１】
櫛歯電極２７は、櫛歯電極２５と協働して静電引力（駆動力）を発生するための部位であり、第２シリコン層に由来する複数の電極歯２７Ａからなる。複数の電極歯２７Ａは、図１１および図１２に示すように、フレーム２２のアイランド部２２ｂから各々が延出し、相互に平行である。
【００７２】
このような櫛歯電極２７は、櫛歯電極２５と共に駆動機構を構成する。図１０および図１１に表れているように、櫛歯電極２５の各電極歯２５Ａの延び方向と、櫛歯電極２７の各電極歯２７Ａの延び方向とは、平行である。櫛歯電極２５，２７は、ミラー支持部２１ないし可動機能部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２５Ａ，２７Ａが位置ずれした態様で配されている。マイクロミラー素子Ｘ２の非駆動時には、図１２および図１４に表れているように、電極歯２７Ａは、電極歯２５Ａの導体部２５ａに対向せずに導体部２５ｂに対向する。すなわち、櫛歯電極２５ないし電極歯２５Ａと櫛歯電極２７ないし電極歯２７Ａとは、素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合う。また、電極歯２７Ａは、素子厚さ方向Ｈにおいて、電極歯２５Ａの導体部２５ｂよりも長い。
【００７３】
図１５から図１７は、マイクロミラー素子Ｘ２の製造方法の一例を表す。この方法は、バルクマイクロマシニング技術によりマイクロミラー素子Ｘ２を製造するための一手法である。図１５から図１７においては、図１７（ｄ）に示すミラー支持部Ｍ、フレームＦ１，Ｆ２、トーションバーＴ１，Ｔ２、および一組の櫛歯電極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）における単一のマイクロミラー素子形成区画に含まれる複数の所定箇所の断面を、モデル化して連続断面として表したものである。ミラー支持部Ｍは、ミラー支持部２１の一部に相当する。フレームＦ１，Ｆ２は、各々、フレーム２２に相当し、フレーム２２の所定箇所の横断面を表す。トーションバーＴ１は、トーションバー２３ａに相当し、トーションバー２３ａの横断面を表す。トーションバーＴ２は、トーションバー２３ａに相当し、トーションバー２３ａの延び方向の断面を表す。櫛歯電極Ｅ１は、櫛歯電極２４，２５の一部に相当し、電極歯２４Ａ，２５Ａの横断面を表す。櫛歯電極Ｅ２は、櫛歯電極２６，２７の一部に相当し、電極歯２６Ａ，２７Ａの横断面を表す。
【００７４】
マイクロミラー素子Ｘ２の製造においては、まず、図１５（ａ）に示すように、シリコン基板２００の上に酸化膜パターン２０１を形成する。本実施形態では、シリコン基板２００は、ＰやＳｂをドープすることによって導電性が付与されたシリコンよりなるウエハであり、例えば２００μｍの厚みを有する。酸化膜パターン２０１は、導電連絡部形成用の開口部２０１ａを有する。
【００７５】
次に、例えばＣＶＤ法により、酸化膜パターン２０１の上方からシリコン基板２００に対してポリシリコンを供給することによって、図１５（ｂ）に示すように、開口部２０１ａ内に導電連絡部２８を形成し、且つ、酸化膜パターン２０１上にポリシリコン層２０２を形成する。ポリシリコン層２０２の成長端面には凹凸が生じるので、ポリシリコン成膜後には、ＣＭＰ法によりポリシリコン層２０２の露出面を研磨して平坦化するのが望ましい。導電連絡部２８およびポリシリコン層２０２は、ＣＶＤ時にポリシリコンにＰをドープすることによって導電性が付与される。導電連絡部２８は、上述の導電連絡部２８Ａ，２８Ｂに相当する。ポリシリコン層２０２は、形成すべきトーションバーＴ１，Ｔ２の厚さに相当する厚さ（例えば５μｍ）を有する。本工程を経た材料基板においては、シリコン基板２００とポリシリコン層２０２とは、導電連絡部２８を介して電気的に接続している。
【００７６】
次に、図１５（ｃ）に示すように、ポリシリコン層２０２上に酸化膜パターン２０３を形成する。酸化膜パターン２０３は、トーションバーＴ１，Ｔ２に対応するパターン形状を有する。
【００７７】
次に、例えばＣＶＤ法により、酸化膜パターン２０３の上方からシリコン基板２００に対して更にポリシリコンを供給することによって、図１５（ｄ）に示すように、ポリシリコン層２０２内に酸化膜パターン２０３を埋め込む。
【００７８】
次に、図１５（ｅ）に示すように、エピタキシャル成長法により、ポリシリコン層２０３上にポリシリコン層２０４を形成する。本実施形態では、ポリシリコン層２０４は、エピタキシャル成長時にポリシリコンにＰをドープすることによって導電性が付与されており、ポリシリコン層２０３の表面から約１００μｍの厚みを有する。本工程では、ポリシリコン層２０４の表面には、比較的大きな凹凸が形成されてしまう。
【００７９】
次に、図１６（ａ）に示すように、ポリシリコン層２０４の表面を研削およびそれに続いて鏡面研磨する。これにより、酸化膜パターン２０１上のポリシリコン層２０３およびポリシリコン層２０４の総厚を例えば６０μｍとする。
【００８０】
次に、図１６（ｂ）に示すように、ポリシリコン層２０４上にミラー面２１ｄを形成し、シリコン基板２００上に電極パッド２９を形成する。ポリシリコン層２０４上のミラー面２１ｄの形成においては、まず、スパッタリング法により、シリコン層２０４に対して例えばＣｒ（５０ｎｍ）およびこれに続いてＡｕ（２００ｎｍ）を成膜する。次に、所定のマスクを介してこれら金属膜に対してエッチング処理を順次行うことにより、ミラー面２１ｄをパターン形成する。シリコン基板２００上の電極パッド２９の形成手法は、ポリシリコン層２０４上のミラー面２１ｄの形成手法と同様である。シリコン基板２００上の電極パッド２９は、上述の電極パッド２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃに相当する。
【００８１】
マイクロミラー素子Ｘ２の製造においては、次に、図１６（ｃ）に示すように、ポリシリコン層２０４上に酸化膜パターン２０５を形成し、シリコン基板２００上に酸化膜パターン２０６およびレジストパターン２０７を形成する。酸化膜パターン２０５は、ミラー支持部Ｍ（ミラー支持部２１）、フレームＦ１，Ｆ２（フレーム２２）、および櫛歯電極Ｅ１（櫛歯電極２４，２５）に対応するパターン形状を有する。酸化膜パターン２０６は、フレームＦ１，Ｆ２（フレーム２２）および櫛歯電極Ｅ２（櫛歯電極２６，２７）に対応するパターン形状を有する。また、レジストパターン２０７は、ミラー支持部Ｍの一部（ミラー支持部２１の第２構造部２１ｂ）および櫛歯電極Ｅ１（櫛歯電極２４，２５）に対応するパターン形状を有する。
【００８２】
次に、図１６（ｄ）に示すように、酸化膜パターン２０５をマスクとして、ＤＲＩＥにより、ポリシリコン層２０４およびシリコン層２０３に対して酸化膜パターン２０１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、ミラー支持部Ｍ（ミラー支持部２１）の一部、櫛歯電極Ｅ１（櫛歯電極２４，２５）の一部、トーションバーＴ１，Ｔ２（トーションバー２３ａ）、およびフレームＦ１，Ｆ２（フレーム２２）の一部が、成形される。
【００８３】
次に、図１７（ａ）に示すように、酸化膜パターン２０６およびレジストパターン２０７をマスクとして、ＤＲＩＥにより、シリコン基板２００に対して所定の深さまで異方性エッチング処理を行う。所定の深さとは、上述のミラー支持部２１の第２構造部２１ｂの厚さや、上述の櫛歯電極２４，２５における電極歯２４Ａ，２５Ａの導体部２４ｂ，２５ｂの素子厚さ方向における長さに相当し、例えば５μｍである。
【００８４】
次に、図１７（ｂ）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２０７を剥離する。剥離液としては、例えばＡＺリムーバ７００（クラリアントジャパン製）を使用することができる。
【００８５】
次に、図１７（ｃ）に示すように、酸化膜パターン２０６をマスクとして、ＤＲＩＥにより、ミラー支持部２１の第２構造部２１ｂおよび櫛歯電極２４，２５における電極歯２４Ａ，２５Ａの導体部２４ｂ，２５ｂを残存形成しつつシリコン基板２００に対して酸化膜パターン２０１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、ミラー支持部Ｍ（ミラー支持部２１）の一部、櫛歯電極Ｅ１（櫛歯電極２４，２５）の一部、櫛歯電極Ｅ２（櫛歯電極２６，２７）、およびフレームＦ１，Ｆ２（フレーム２２）の一部が、成形される。
【００８６】
次に、図１７（ｄ）に示すように、酸化膜パターン２０１において露出している箇所、および酸化膜パターン２０３，２０５，２０６を、エッチング除去する。エッチング手法としては、ドライエッチングまたはウエットエッチングを採用することができる。
【００８７】
以上の一連の工程を経ることにより、ミラー支持部Ｍ、フレームＦ１，Ｆ２、トーションバーＴ１，Ｔ２、および一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２を成形してマイクロミラー素子Ｘ２を製造することができる。
【００８８】
マイクロミラー素子Ｘ２においては、櫛歯電極２４，２５，２６，２７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、ミラー支持部２１ないし可動機能部を揺動軸心Ａ２まわりに揺動動作させることができる。櫛歯電極２４，２５に対する電位付与は、電極パッド２９Ｃ、アイランド部２２ｃ、導電連絡部２８Ｂ、フレーム２２の第１シリコン層由来部位、捩れ連結部（両トーションバー２３ａ）、およびミラー支持部２１の第１構造部２１ａ、更には導電連絡部２８Ａおよび第２構造部２１ｂを介して、実現することができる。櫛歯電極２４，２５は、例えばグラウンド接続される。一方、櫛歯電極２６に対する電位付与は、電極パッド２９Ａおよびフレーム２２のアイランド部２２ａを介して、実現することができる。櫛歯電極２７に対する電位付与は、電極パッド２９Ｂおよびフレーム２２のアイランド部２２ｂを介して実現することができる。フレーム２２の第２シリコン層由来部位において電極パッド２９Ａが接合するアイランド部２２ａと電極パッド２９Ｂが接合するアイランド部２２ｂとは、電気的に分離している。したがって、櫛歯電極２６，２７に対する電位付与は独立して行うことができる。
【００８９】
櫛歯電極２４，２６の各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極２４，２６間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極２４は櫛歯電極２６に引き込まれる。そのため、ミラー支持部２１ないし可動機能部は、揺動軸心Ａ２まわりに揺動動作し、例えば図１８に示すように、当該静電引力と各トーションバー２３ａ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。このような揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極２４，２６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２４，２６間の静電引力を消滅させると、各トーションバー２３ａはその自然状態に復帰し、ミラー支持部２１ないし可動機能部は、図１２に示す姿勢をとる。
【００９０】
一方、櫛歯電極２５，２７の各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極２５，２７間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極２５は櫛歯電極２７に引き込まれる。そのため、ミラー支持部２１ないし可動機能部は、揺動軸心Ａ２まわりに揺動動作し、当該静電引力と各トーションバー２３ａ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。このような揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極２５，２７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２５，２７間の静電引力を消滅させると、各トーションバー２３ａはその自然状態に復帰し、ミラー支持部２１ないし可動機能部は、図１２に示す姿勢をとる。
【００９１】
以上のようなミラー支持部２１ないし可動機能部の揺動駆動により、ミラー支持部２１上に設けられたミラー面２１ｄ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。
【００９２】
マイクロミラー素子Ｘ２では、可動機能部（ミラー支持部２１，ミラー面２１ｄ）の回転変位が図１２に示すように０°であるときであっても、櫛歯電極２４の各電極歯２４Ａの導体部２４ｂと櫛歯電極２６の各電極歯２６Ａとは対向し合い、櫛歯電極２５の各電極歯２５Ａの導体部２５ｂと櫛歯電極２７の各電極歯２７Ａとは対向し合う。すなわち、可動機能部の回転変位が０°であるときであっても、櫛歯電極２４，２６は素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合い、且つ、櫛歯電極２５，２７は素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合う。また、櫛歯電極２４に所定電位を付与すると、各電極歯２４Ａにおいて互いに電気的に接続されている導体部２４ａと導体部２４ｂとは同電位となり、櫛歯電極２５に所定電位を付与すると、各電極歯２５Ａにおいて互いに電気的に接続されている導体部２５ａと導体部２５ｂとは同電位となる。したがって、マイクロミラー素子Ｘ２では、可動機能部の回転変位が０°であるときであっても、櫛歯電極２４，２６に対して所定電位を付与すると櫛歯電極２４，２６間には有効な静電引力が発生し、櫛歯電極２５，２７に対して所定電位を付与すると櫛歯電極２５，２７間には有効な静電引力が発生する。そのため、マイクロミラー素子Ｘ２において櫛歯電極２４，２６間または櫛歯電極２５，２７間に静電引力を発生させて回転変位０°から可動機能部を動作させる際には、当該動作について充分な応答性を達成しやすい。一方、回転変位０°にて可動機能部を停止させる際には、停止位置近傍にて櫛歯電極２４，２６間または櫛歯電極２５，２７間の静電引力の高精度制御が可能であるので、回転変位０°付近での可動機能部の残留振動を抑制して、可動機能部を早急に停止させやすい。
【００９３】
また、マイクロミラー素子Ｘ２の駆動時において可動機能部の回転変位が０°付近でない場合には、櫛歯電極２６の各電極歯２６Ａは、櫛歯電極２４の導体部２４ｂのみならず導体部２４ａとも対向し合って櫛歯電極２４，２６間には有効な静電引力が発生するか、或は、櫛歯電極２７の各電極歯２７Ａは、櫛歯電極２５の導体部２５ｂのみならず導体部２５ａとも対向し合って櫛歯電極２５，２７間には有効な静電引力が発生する。
【００９４】
加えて、マイクロミラー素子Ｘ２では、櫛歯電極２６の電極歯２６Ａは、揺動動作の方向において櫛歯電極２４の電極歯２４Ａの導体部２４ｂよりも長く、且つ、櫛歯電極２７の電極歯２７Ａは、揺動動作の方向において櫛歯電極２５の電極歯２５Ａの導体部２５ｂよりも長いところ、このような構成は、可動機能部の揺動動作時において櫛歯電極２４，２６間または櫛歯電極２５，２７間の対向面積が変化して有効な静電引力が生じるうえで、好適である。
【００９５】
以上のように、マイクロミラー素子Ｘ２は、可動機能部の動作開始および動作停止をも含む全揺動動作について制御性に優れる。このようなマイクロミラー素子Ｘ２は、可動機能部を高速かつ正確に駆動するうえで、好適である。
【００９６】
また、上述のマイクロミラー素子Ｘ２の製造方法によると、櫛歯電極２４ないし電極歯２４Ａと櫛歯電極２６ないし電極歯２６Ａとの素子厚さ方向Ｈにおける重なり寸法、および、櫛歯電極２５ないし電極歯２５Ａと櫛歯電極２７ないし電極歯２７Ａとの素子厚さ方向Ｈにおける重なり寸法を、高精度に制御することができる。図１７（ｃ）を参照して上述したエッチング工程において、エッチングストップ層として機能する酸化膜パターン２０１を利用して櫛歯電極Ｅ２（櫛歯電極２６，２７）を成形することにより、素子厚さ方向Ｈの寸法について櫛歯電極Ｅ２（櫛歯電極２６，２７）を高精度に形成することができるからである。
【００９７】
図１９から図２３は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ３を表す。図１９および図２０は、各々、マイクロミラー素子Ｘ３の正面図および裏面図である。図２１から図２３は、各々、図１９の線XXI−XXI、線XXII−XXII、および線XXIII−XXIIIに沿った断面図である。
【００９８】
マイクロミラー素子Ｘ３は、ミラー支持部３１と、フレーム３２と、捩れ連結部３３と、櫛歯電極３４，３５，３６，３７とを備え、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、多層ＳＯＩウエハ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〜第３シリコン層と、第１および第２シリコン層間の第１絶縁層と、第２および第３シリコン層間の第２絶縁層とから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。図の明確化の観点より、図１９においては、第１シリコン層に由来して第１絶縁層より紙面手前方向に突き出る箇所について、斜線ハッチングを付して表し、図２０においては、第３シリコン層に由来して第２絶縁層より紙面手前方向に突き出る箇所について、斜線ハッチングを付して表す。
【００９９】
ミラー支持部３１は、図２１によく表れているように、第１シリコン層に由来する第１構造部３１ａと、第２シリコン層に由来する第２構造部３１ｂと、第１絶縁層に由来して第１構造部３１ａおよび第２構造部３１ｂの間に介在する絶縁膜３１ｃとからなる。第１構造部３１ａおよび第２構造部３１ｂは、図２２に示すように、絶縁膜３１ｃを貫通する導電プラグ３８Ａを介して電気的に接続されている。
【０１００】
フレーム３２は、主に第１〜第３シリコン層に由来する部位であり、図１９および図２０に示すように、ミラー支持部３１を囲む形状を有する。フレーム３２の第３シリコン層由来部位は、図２０および図２１に示すように、主部３２Ａと、これから離隔するアイランド部３２ａ，３２ｂとを有する。フレーム３２の第２シリコン層由来部位は、第３シリコン層由来部位と同じパターン形状を有し、図２４に示すように、主部３２Ｂと、これらから離隔するアイランド部３２ｃ，３２ｄとを含む。
【０１０１】
このようなフレーム３２においては、図１９に示すように、第１シリコン層由来部位上に電極パッド３９Ａが設けられている。第１シリコン層由来部位は、図２２に示すように、第１絶縁層由来部位（図２１において、フレーム３２の第１シリコン層由来部位の直下にて斜線ハッチングを付して表されている部位）を貫通する導電プラグ３８Ｂを介して主部３２Ｂと電気的に接続されている。また、図２０に示すように、アイランド部３２ａ，３２ｂ上には各々電極パッド３９Ｂ，３９Ｃが設けられている。図２１に示すように、アイランド部３２ａは、第２絶縁層由来部位（図２１において、第２シリコン層由来部位の直下にて斜線ハッチングを付して表されている部位）を貫通する導電プラグ３８Ｃを介してアイランド部３２ｃと電気的に接続されており、アイランド部３２ｂは、第２絶縁層由来部位を貫通する導電プラグ３８Ｄを介してアイランド部３２ｄと電気的に接続されている。
【０１０２】
捩れ連結部３３は、一対のトーションバー３３ａからなる。各トーションバー３３ａは、第２シリコン層に由来する部位であり、図２２に示すように、ミラー支持部３１の第２構造部３１ｂとフレーム３２の主部３２Ｂとに接続してこれらを連結する。トーションバー３３ａにより、ミラー支持部３１の第２構造部３１ｂとフレーム３２の主部３２Ｂとは電気的に接続される。また、トーションバー３３ａは、素子厚さ方向Ｈにおいて、ミラー支持部３１およびフレーム３２よりも薄肉である。このような捩れ連結部３３ないし一対のトーションバー３３ａは、ミラー支持部３１ないし可動機能部の揺動動作の揺動軸心Ａ３を規定する。このような揺動軸心Ａ３は、好ましくは、ミラー支持部３１または可動機能部の重心またはその近傍を通る。
【０１０３】
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、図１９および図２０に示すように、ミラー支持部３１から各々が延出し、相互に平行である。好ましくは、電極歯３４Ａの延び方向と揺動軸心Ａ３の延び方向とは直交する。また、各電極歯３４Ａは、図２１および図２３に示すように、第１シリコン層に由来する導体部３４ａと、第２シリコン層に由来する導体部３４ｂと、第１絶縁層に由来して導体部３４ａ，３４ｂの間に介在する絶縁部３４ｃとからなる積層構造を有する。これら導体部３４ａ，３４ｂおよび絶縁部３４ｃは、可動機能部の揺動動作の方向に連なっている。導体部３４ａは、ミラー支持部３１の第１構造部３１ａと連続し且つ電気的に接続されている。導体部３４ｂは、ミラー支持部３１の第２構造部３１ｂと連続し且つ電気的に接続されている。したがって、導体部３４ａおよび導体部３４ｂは、ミラー支持部３１における第１構造部３１ａ、導電プラグ３８Ａ、および第２構造部３１ｂを介して電気的に接続されている。また、絶縁部３４ｃは、ミラー支持部３１の絶縁膜３１ｃと連続する。
【０１０４】
櫛歯電極３５は、複数の電極歯３５Ａからなる。複数の電極歯３５Ａは、図１９および図２０に示すように、電極歯３４Ａとは反対の側にミラー支持部３１から各々が延出し、相互に平行である。好ましくは、電極歯３５Ａの延び方向と揺動軸心Ａ３の延び方向とは直交する。また、各電極歯３５Ａは、図２１に示すように、第１シリコン層に由来する導体部３５ａと、第２シリコン層に由来する導体部３５ｂと、第１絶縁層に由来して導体部３５ａ，３５ｂの間に介在する絶縁部３５ｃとからなる積層構造を有する。これら導体部３５ａ，３５ｂおよび絶縁部３５ｃは、可動機能部の揺動動作の方向に連なっている。導体部３５ａは、ミラー支持部３１の第１構造部３１ａと連続し且つ電気的に接続されている。導体部３５ｂは、ミラー支持部３１の第２構造部３１ｂと連続し且つ電気的に接続されている。したがって、導体部３５ａおよび導体部３５ｂは、ミラー支持部３１における第１構造部３１ａ、導電プラグ３８Ａ、および第２構造部３１ｂを介して電気的に接続されている。また、絶縁部３５ｃは、ミラー支持部３１の絶縁膜３１ｃと連続する。このような櫛歯電極３５ないし電極歯３５Ａと、櫛歯電極３４ないし電極歯３４Ａとは、ミラー支持部３１を介して電気的に接続されている。
【０１０５】
櫛歯電極３６は、櫛歯電極３４と協働して静電引力（駆動力）を発生するための部位であり、複数の電極歯３６Ａからなる。複数の電極歯３６Ａは、図１９および図２０に示すように、フレーム３２から各々が延出し、相互に平行である。また、各電極歯３６Ａは、図２１および図２３に示すように、第２シリコン層に由来する導体部３６ａと、第３シリコン層に由来する導体部３６ｂと、第２絶縁層に由来して導体部３６ａ，３６ｂの間に介在する絶縁部３６ｃとからなる積層構造を有する。導体部３６ａは、フレーム３２のアイランド部３２ｃと連続し且つ電気的に接続されている。導体部３６ｂは、フレーム３２のアイランド部３２ａと連続し且つ電気的に接続されている。したがって、導体部３６ａおよび導体部３６ｂは、アイランド部３２ｃ、導電プラグ３８Ｃ、およびアイランド部３２ａを介して電気的に接続されている。また、絶縁部３６ｃは、フレーム３２の第２絶縁層由来部位と連続する。
【０１０６】
このような櫛歯電極３６は、櫛歯電極３４と共に駆動機構を構成する。図１９および図２０に表れているように、櫛歯電極３４の各電極歯３４Ａの延び方向と、櫛歯電極３６の各電極歯３６Ａの延び方向とは、平行である。図１９、図２０、および図２３に表れているように、櫛歯電極３４，３６は、ミラー支持部３１ないし可動機能部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，３６Ａが位置ずれした態様で配されている。また、マイクロミラー素子Ｘ３の非駆動時には、図２１および図２３に示すように、電極歯３４の導体部３４ａは電極歯３６に対向せず、電極歯３４の導体部３４ｂは、電極歯３６の導体部３６ｂに対向せずに導体部３６ａに対向する。すなわち、櫛歯電極３４ないし電極歯３４Ａと櫛歯電極３６ないし電極歯３６Ａとは、素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合う。
【０１０７】
櫛歯電極３７は、櫛歯電極３５と協働して静電引力（駆動力）を発生するための部位であり、複数の電極歯３７Ａからなる。複数の電極歯３７Ａは、図１９および図２０に示すように、フレーム３２から各々が延出し、相互に平行である。また、各電極歯３７Ａは、図２１に表れているように、第２シリコン層に由来する導体部３７ａと、第３シリコン層に由来する導体部３７ｂと、第２絶縁層に由来して導体部３７ａ，３７ｂの間に介在する絶縁部３７ｃとからなる積層構造を有する。導体部３７ａは、フレーム３２のアイランド部３２ｄと連続し且つ電気的に接続されている。導体部３７ｂは、フレーム３２のアイランド部３２ｂと連続し且つ電気的に接続されている。したがって、導体部３７ａおよび導体部３７ｂは、アイランド部３２ｄ、導電プラグ３８Ｄ、およびアイランド部３２ｂを介して電気的に接続されている。また、絶縁部３７ｃは、フレーム３２の第２絶縁層由来部位と連続する。
【０１０８】
このような櫛歯電極３７は、櫛歯電極３５と共に駆動機構を構成する。図１９および図２０に表れているように、櫛歯電極３５の各電極歯３５Ａの延び方向と、櫛歯電極３７の各電極歯３７Ａの延び方向とは、平行である。櫛歯電極３５，３７は、ミラー支持部３１ないし可動機能部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３５Ａ，３７Ａが位置ずれした態様で配されている。また、マイクロミラー素子Ｘ３の非駆動時には、図２１に示すように、電極歯３５の導体部３５ａは電極歯３７に対向せず、電極歯３５の導体部３５ｂは、電極歯３７の導体部３７ｂに対向せずに導体部３７ａに対向する。すなわち、櫛歯電極３５ないし電極歯３５Ａと櫛歯電極３７ないし電極歯３７Ａとは、素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合う。
【０１０９】
図２５から図２８は、マイクロミラー素子Ｘ３の製造方法の一例を表す。この方法は、バルクマイクロマシニング技術によりマイクロミラー素子Ｘ３を製造するための一手法である。図２５から図２８においては、図２８（ｃ）に示すミラー支持部Ｍ、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３、トーションバーＴ１，Ｔ２、および一組の櫛歯電極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）における単一のマイクロミラー素子形成区画に含まれる複数の所定箇所の断面を、モデル化して連続断面として表したものである。ミラー支持部Ｍは、ミラー支持部３１の一部に相当する。フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３は、各々、フレーム３２に相当し、フレーム３２の所定箇所の横断面を表す。トーションバーＴ１は、トーションバー３３ａに相当し、トーションバー３３ａの横断面を表す。トーションバーＴ２は、トーションバー３３ａに相当し、トーションバー３３ａの延び方向の断面を表す。櫛歯電極Ｅ１は、櫛歯電極３４，３５の一部に相当し、電極歯３４Ａ，３５Ａの横断面を表す。櫛歯電極Ｅ２は、櫛歯電極３６，３７の一部に相当し、電極歯３６Ａ，３７Ａの横断面を表す。
【０１１０】
マイクロミラー素子Ｘ３の製造においては、まず、図２５（ａ）に示すような材料基板３００を用意する。材料基板３００は、シリコン層３０１，３０２，３０３と、シリコン層３０１，３０２間の絶縁層３０４と、シリコン層３０２，３０３間の絶縁層３０５とからなる積層構造を有するＳＯＩウエハである。シリコン層３０１，３０２，３０３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３０４，３０５は例えば酸化シリコンよりなる。
【０１１１】
次に、図２５（ｂ）に示すように、シリコン層３０１および絶縁層３０４を貫通するホールＨ２を形成し、シリコン層３０３および絶縁層３０５を貫通するホールＨ３を形成する。ホールＨ２の形成においては、まず、ＤＲＩＥにより、所定のマスクを介してシリコン層３０１に対して絶縁層３０４に至るまで異方性エッチング処理を行うことにより、シリコン層３０１において所定のホールを形成する。次に、絶縁層３０４にて当該所定のホールに露出する箇所を、例えばウェットエッチングにより除去する。ホールＨ３の形成においては、まず、ＤＲＩＥにより、所定のマスクを介してシリコン層３０３に対して絶縁層３０５に至るまで異方性エッチング処理を行うことにより、シリコン層３０３において所定のホールを形成する。次に、絶縁層３０５にて当該所定のホールに露出する箇所を、例えばウェットエッチングにより除去する。このようにし、シリコン層３０１に加えて絶縁層３０４を貫通するホールＨ２、および、シリコン層３０３に加えて絶縁層３０５を貫通するホールＨ３を、形成することができる。
【０１１２】
マイクロミラー素子Ｘ３の製造においては、次に、図２５（ｃ）に示すように、例えばＣＶＤ法により、ホールＨ２，Ｈ３の内部に導電材料３８’を堆積させる。このとき、シリコン層３０１，３０３上にも堆積するまで、充分量の導電材料３８’をホールＨ２，Ｈ３に供給する。導電材料３８’としては、所定の不純物をドープさせたポリシリコン、または、ＣｕやＷなどの金属を、採用することができる。
【０１１３】
次に、図２５（ｄ）に示すように、シリコン層３０１，３０３の表面を露出させる。例えば、研磨法により、ホールＨ２，Ｈ３外の導電材料３８’を研磨して除去する。本工程にて、導電プラグ３８が残存形成されることとなる。シリコン層３０１側の導電プラグ３８は、上述の導電プラグ３８Ａ，３８Ｂに相当し、シリコン層３０３側の導電プラグ３８は、上述の導電プラグ３８Ｃ，３８Ｄに相当する。
【０１１４】
マイクロミラー素子Ｘ３の製造においては、次に、図２６（ａ）に示すように、シリコン層３０１，３０３上にミラー面３１ｄおよび電極パッド３９を形成する。シリコン層３０１上のミラー面３１ｄおよび電極パッド３９の形成においては、まず、スパッタリング法により、シリコン層３０１に対して例えばＣｒ（５０ｎｍ）およびこれに続いてＡｕ（２００ｎｍ）を成膜する。次に、所定のマスクを介してこれら金属膜に対してエッチング処理を順次行うことにより、ミラー面３１ｄおよび電極パッド３９をパターン形成する。Ａｕに対するエッチング液としては、例えば、ヨウ化カリウム−ヨウ素水溶液を使用することができる。Ｃｒに対するエッチング液としては、例えば硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液を使用することができる。シリコン層３０３上の電極パッド３９の形成手法は、シリコン層３０１上のミラー面３１ｄおよび電極パッド３９の形成手法と同様である。シリコン層３０１上の電極パッド３９は、上述の電極パッド３９Ａに相当し、シリコン層３０３上の電極パッド３９は、上述の電極パッド３９Ｂ，３９Ｃに相当する。
【０１１５】
マイクロミラー素子Ｘ３の製造においては、次に、図２６（ｂ）に示すように、シリコン層３０１上に酸化膜パターン３１０を形成し、シリコン層３０３上に、酸化膜パターン３１１を形成し且つその後にレジストパターン３１２を形成する。酸化膜パターン３１０は、ミラー支持部Ｍ（ミラー支持部３１）、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３（フレーム３２）、および櫛歯電極Ｅ１（櫛歯電極３４，３５）に対応するパターン形状を有する。酸化膜パターン３１１は、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３（フレーム３２）、および櫛歯電極Ｅ２（櫛歯電極３６，３７）に対応するパターン形状を有する。また、レジストパターン３１２は、トーションバーＴ１，Ｔ２（トーションバー３３ａ）および櫛歯電極Ｅ１（櫛歯電極３４，３５）に対応するパターン形状を有する。
【０１１６】
次に、図２６（ｃ）に示すように、酸化膜パターン３１１およびレジストパターン３１２をマスクとして、ＤＲＩＥにより、シリコン層３０３に対し所定の深さまで異方性エッチング処理を行う。
【０１１７】
次に、図２７（ａ）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３１２を剥離する。剥離液としては、例えばＡＺリムーバ７００（クラリアントジャパン製）を使用することができる。
【０１１８】
次に、図２７（ｂ）に示すように、酸化膜パターン３１０をマスクとして、ＤＲＩＥにより、シリコン層３０１に対して絶縁層３０４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、ミラー支持部Ｍ（ミラー支持部３１）の一部、櫛歯電極Ｅ１（櫛歯電極３４，３５）の一部、およびフレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３（フレーム３２）の一部が、成形される。
【０１１９】
次に、図２７（ｃ）に示すように、酸化膜パターン３１１をマスクとして、ＤＲＩＥにより、櫛歯電極Ｅ１用の残存マスク部３０３ａ、トーションバーＴ１，Ｔ２用の残存マスク部３０３ｂ、およびミラー支持部Ｍ用の残存マスク部３０３ｃが残存形成されるように、絶縁層３０５に至るまで異方性エッチング処理を行う。残存マスク部３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃは、併せて、レジストパターン３１２に対応するパターン形状を有する。本工程のエッチング処理により、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３（フレーム３２）の一部および櫛歯電極Ｅ２（櫛歯電極３６，３７）の一部が、成形される。
【０１２０】
次に、図２８（ａ）に示すように、残存マスク部３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃを含むシリコン層３０３由来部位をマスクとして、絶縁層３０５に対しシリコン層３０２に至るまでエッチング処理を行う。本工程において、絶縁層３０５の一部が充分にエッチング除去される前に、酸化膜パターン３１１がマスクとして機能できない程度にまで除去されないよう、絶縁層３０５および酸化膜パターン３１１の厚さを設定しておく必要がある。或は、本工程においてエッチング選択性を利用すべく、シリコン層３０３に対するマスクとしては、酸化膜パターン３１１に代えて、窒化膜や金属膜よりなるマスクパターンを採用してもよい。
【０１２１】
次に、図２８（ｂ）に示すように、ＤＲＩＥにより、シリコン層３０２において前工程にて露出した箇所に対し絶縁層３０４に至るまで異方性エッチング処理を行う。このとき、残存マスク部３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃもエッチング除去される。本工程のエッチング処理により、ミラー支持部Ｍ（ミラー支持部３１）の一部、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３（フレーム３２）の一部、トーションバーＴ１，Ｔ２（トーションバー３３ａ）、櫛歯電極Ｅ１の一部（導電部３４ｂ，３５ｂ）、および櫛歯電極Ｅ２の一部（導電部３６ａ，３７ａ）が、成形される。
【０１２２】
次に、図２８（ｃ）に示すように、絶縁層３０４，３０５において露出している箇所、および酸化膜パターン３１０，３１１を、エッチング除去する。エッチング手法としては、ドライエッチングまたはウエットエッチングを採用することができる。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。
【０１２３】
以上の一連の工程を経ることにより、ミラー支持部Ｍ、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３、トーションバーＴ１，Ｔ２、および一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２を成形してマイクロミラー素子Ｘ３を製造することができる。
【０１２４】
マイクロミラー素子Ｘ３においては、櫛歯電極３４，３５，３６，３７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、ミラー支持部３１ないし可動機能部を揺動軸心Ａ３まわりに揺動動作させることができる。櫛歯電極３４，３５に対する電位付与は、電極パッド３９Ａ、フレーム３２の第１シリコン層由来部位、導電プラグ３８Ｂ、フレーム３２の主部３２Ｃ、捩れ連結部（両トーションバー３３ａ）、およびミラー支持部３１の第２構造部３１ｂ、更には導電プラグ３８Ａおよびミラー支持部３１の第１構造部３１ａを介して、実現することができる。櫛歯電極３４，３５は、例えばグラウンド接続される。一方、櫛歯電極３６に対する電位付与は、電極パッド３９Ｂおよびフレーム３２のアイランド部３２ａ、更には導電プラグ３８Ｃおよびフレーム３２のアイランド部３２ｃを介して、実現することができる。櫛歯電極３７に対する電位付与は、電極パッド３９Ｃおよびフレーム３２のアイランド部３２ｂ、更には導電プラグ３８Ｄおよびフレーム３２のアイランド部３２ｄを介して、実現することができる。櫛歯電極３６，３７への電位付与経路は電気的に分離されているため、櫛歯電極３６，３７に対する電位付与は独立して行うことができる。
【０１２５】
櫛歯電極３４，３６の各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極３４，３６間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極３４は櫛歯電極３６に引き込まれる。そのため、ミラー支持部３１ないし可動機能部は、揺動軸心Ａ３まわりに揺動動作し、例えば図２９に示すように、当該静電引力と各トーションバー３３ａ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。このような揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極３４，３６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３４，３６間の静電引力を消滅させると、各トーションバー３３ａはその自然状態に復帰し、ミラー支持部３１ないし可動機能部は、図２１に示す姿勢をとる。
【０１２６】
一方、櫛歯電極３５，３７の各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極３５，３７間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極３５は櫛歯電極３７に引き込まれる。そのため、ミラー支持部３１ないし可動機能部は、揺動軸心Ａ３まわりに揺動動作し、当該静電引力と各トーションバー３３ａ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。このような揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極３５，３７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３５，３７間の静電引力を消滅させると、各トーションバー３３ａはその自然状態に復帰し、ミラー支持部３１ないし可動機能部は、図２１に示す姿勢をとる。
【０１２７】
以上のようなミラー支持部３１ないし可動機能部の揺動駆動により、ミラー支持部３１上に設けられたミラー面３１ｄ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。
【０１２８】
マイクロミラー素子Ｘ３では、可動機能部（ミラー支持部３１，ミラー面３１ｄ）の回転変位が図２１に示すように０°であるときであっても、櫛歯電極３４の各電極歯３４Ａの導体部３４ｂと櫛歯電極３６の各電極歯３６Ａの導体部３６ａとは対向し合い、櫛歯電極３５の各電極歯３５Ａの導体部３５ｂと櫛歯電極３７の各電極歯３７Ａの導体部３７ａとは対向し合う。すなわち、可動機能部の回転変位が０°であるときであっても、櫛歯電極３４，３６は素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合い、且つ、櫛歯電極３５，３７は素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合う。また、櫛歯電極３４に所定電位を付与すると、各電極歯３４Ａにおいて互いに電気的に接続されている導体部３４ａと導体部３４ｂとは同電位となり、櫛歯電極３５に所定電位を付与すると、各電極歯３５Ａにおいて互いに電気的に接続されている導体部３５ａと導体部３５ｂとは同電位となり、櫛歯電極３６に所定電位を付与すると、各電極歯３６Ａにおいて互いに電気的に接続されている導体部３６ａと導体部３６ｂとは同電位となり、櫛歯電極３７に所定電位を付与すると、各電極歯３７Ａにおいて互いに電気的に接続されている導体部３７ａと導体部３７ｂとは同電位となる。したがって、マイクロミラー素子Ｘ３では、可動機能部の回転変位が０°であるときであっても、櫛歯電極３４，３６に対して所定電位を付与すると櫛歯電極３４，３６間には有効な静電引力が発生し、櫛歯電極３５，３７に対して所定電位を付与すると櫛歯電極３５，３７間には有効な静電引力が発生する。そのため、マイクロミラー素子Ｘ３において櫛歯電極３４，３６間または櫛歯電極３５，３７間に静電引力を発生させて回転変位０°から可動機能部を動作させる際には、当該動作について充分な応答性を達成しやすい。一方、回転変位０°にて可動機能部を停止させる際には、停止位置近傍にて櫛歯電極３４，３６間または櫛歯電極３５，３７間の静電引力の高精度制御が可能であるので、回転変位０°付近での可動機能部の残留振動を抑制して、可動機能部を早急に停止させやすい。
【０１２９】
また、マイクロミラー素子Ｘ３の駆動時において可動機能部の回転変位が０°付近でない場合には、櫛歯電極３４，３６は素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合って櫛歯電極３４，３６間には有効な静電引力が発生するか、或は、櫛歯電極３５，３７は素子厚さ方向Ｈにおいて重なり合って櫛歯電極３５，３７間には有効な静電引力が発生する。
【０１３０】
加えて、マイクロミラー素子Ｘ３では、櫛歯電極３４ないし電極歯３４Ａと櫛歯電極３６ないし電極歯３６Ａとは、揺動動作の方向において位置ずれしており、且つ、櫛歯電極３５ないし電極歯３５Ａと櫛歯電極３７ないし電極歯３７Ａとは、揺動動作の方向において位置ずれしているところ、このような構成は、可動機能部の揺動動作時において櫛歯電極３４および櫛歯電極３６の間の対向面積、または、櫛歯電極３５および櫛歯電極３７の間の対向面積が変化して、有効な静電引力が生じるうえで、好適である。
【０１３１】
以上のように、マイクロミラー素子Ｘ３は、可動機能部の動作開始および動作停止をも含む全揺動動作について制御性に優れる。このようなマイクロミラー素子Ｘ２は、可動機能部を高速かつ正確に駆動するうえで、好適である。
【０１３２】
また、上述のマイクロミラー素子Ｘ３の製造方法によると、櫛歯電極３４ないし電極歯３４Ａと櫛歯電極３６ないし電極歯３６Ａとの素子厚さ方向Ｈにおける重なり寸法、および、櫛歯電極３５ないし電極歯３５Ａと櫛歯電極３７ないし電極歯３７Ａとの素子厚さ方向Ｈにおける重なり寸法を、高精度に制御することができる。所望の重なり寸法に対応する厚さを第２シリコン層３０２が予め有する材料基板３００を用いることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロミラー素子の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るマイクロミラー素子の裏面図である。
【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】第１の実施形態に係る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。
【図７】図６の後に続く工程を表す。
【図８】図７の後に続く工程を表す。
【図９】駆動時における図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子の正面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子の裏面図である。
【図１２】図１０の線XII−XIIに沿った断面図である。
【図１３】図１０の線XIII−XIIIに沿った断面図である。
【図１４】図１０の線XIV−XIVに沿った断面図である。
【図１５】第２の実施形態に係る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。
【図１６】図１５の後に続く工程を表す。
【図１７】図１６の後に続く工程を表す。
【図１８】駆動時における図１０の線XII−XIIに沿った断面図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係るマイクロミラー素子の裏面図である。
【図２１】図１９の線XXI−XXIに沿った断面図である。
【図２２】図１９の線XXII−XXIIに沿った断面図である。
【図２３】図１９の線XXIII−XXIIIに沿った断面図である。
【図２４】図１９に示すマイクロミラー素子におけるフレームの第２シリコン層由来部位の平面図である。
【図２５】第３の実施形態に係る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。
【図２６】図２５の後に続く工程を表す。
【図２７】図２６の後に続く工程を表す。
【図２８】図２７の後に続く工程を表す。
【図２９】駆動時における図１９の線XXI−XXIに沿った断面図である。
【図３０】従来のマイクロミラー素子の一部省略斜視図である。
【図３１】一組の櫛歯電極の配向を表す。
【図３２】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】
【０１３４】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４      マイクロミラー素子
１１，２１，３１，９１      ミラー支持部
１１ａ，２１ｄ，３１ｄ，９１ａ      ミラー面
１２，２２，３２，９２      フレーム
１３，２３，３３      捩れ連結部
１３ａ，２３ａ，３３ａ，９３      トーションバー
１４〜１７，２４〜２７，３４〜３７      櫛歯電極
１８Ａ〜１８Ｃ，２９Ａ〜２９Ｃ，３９Ａ〜３９Ｃ      電極パッド
１９Ａ，１９Ｂ，３８Ａ〜３８Ｄ      導電プラグ
２８Ａ，２８Ｂ      導電連絡部
【図１】
2006224224.tif 000003
【図２】
2006224224.tif 000004
【図３】
2006224224.tif 000005
【図４】
2006224224.tif 000006
【図５】
2006224224.tif 000007
【図６】
2006224224.tif 000008
【図７】
2006224224.tif 000009
【図８】
2006224224.tif 000010
【図９】
2006224224.tif 000011
【図１０】
2006224224.tif 000012
【図１１】
2006224224.tif 000013
【図１２】
2006224224.tif 000014
【図１３】
2006224224.tif 000015
【図１４】
2006224224.tif 000016
【図１５】
2006224224.tif 000017
【図１６】
2006224224.tif 000018
【図１７】
2006224224.tif 000019
【図１８】
2006224224.tif 000020
【図１９】
2006224224.tif 000021
【図２０】
2006224224.tif 000022
【図２１】
2006224224.tif 000023
【図２２】
2006224224.tif 000024
【図２３】
2006224224.tif 000025
【図２４】
2006224224.tif 000026
【図２５】
2006224224.tif 000027
【図２６】
2006224224.tif 000028
【図２７】
2006224224.tif 000029
【図２８】
2006224224.tif 000030
【図２９】
2006224224.tif 000031
【図３０】
2006224224.tif 000032
【図３１】
2006224224.tif 000033
【図３２】
2006224224.tif 000034