(57)【要約】【課題】  揺動部の揺動動作のための駆動力を確保しつつ小型化を図るのに適し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、揺動部１０、フレーム２１、および捩れ連結部２２を備える。揺動部１０は、可動機能部１１と、可動機能部１１から延出するアーム部１２と、アーム部１２の延び方向と交差する方向にアーム部１２から各々が延出し且つ当該延び方向に互いに離隔する複数の電極歯１３ａ，１３ｂからなる櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂとを有する。捩れ連結部２２は、揺動部１０とフレーム２１を連結し、揺動部１０の揺動動作の、アーム部１２の延び方向と交差する揺動軸心Ａ１を規定する。また、本素子Ｘ１は、フレーム２１から各々が延出し且つアーム部１２の延び方向に互いに離隔する複数の電極歯２３ａ，２３ｂからなる、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂと協働して揺動動作の駆動力を発生させるための櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂを更に備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
可動機能部、当該可動機能部から延出するアーム部、および、当該アーム部の延び方向と交差する方向に当該アーム部から各々が延出し且つ前記延び方向に互いに離隔する複数の第１電極歯からなる第１櫛歯電極、を有する揺動部と、
前記フレームおよび前記揺動部を連結して当該揺動部の揺動動作の揺動軸心を規定する捩れ連結部と、
前記アーム部の延び方向と交差する方向に前記フレームから各々が延出し且つ前記アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第２電極歯からなる、前記第１櫛歯電極と協働して前記揺動動作の駆動力を発生させるための第２櫛歯電極と、を備えるマイクロ揺動素子。
【請求項２】
前記複数の第１電極歯の延び方向は、前記揺動軸心に対して平行である、請求項１に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項３】
前記複数の第１電極歯の延び方向と前記揺動軸心の延び方向とは交差する、請求項１に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項４】
前記第１櫛歯電極は３本以上の電極歯からなり、隣り合う２つの第１電極歯間の距離は、前記揺動軸心から遠いほど長い、請求項１から３のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項５】
前記第２櫛歯電極は３本以上の電極歯からなり、隣り合う２つの第２電極歯間の距離は、前記揺動軸心から遠いほど長い、請求項１から４のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項６】
前記アーム部の延び方向において隣り合う２つの第２電極歯の間に位置する第１電極歯は、当該２つの第２電極歯間の中心位置から、前記揺動軸心に近付く方に偏位している、請求項１から５のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項７】
前記アーム部の延び方向において隣り合う２つの第２電極歯の間に位置する第１電極歯は、当該２つの第２電極歯間の中心位置から、前記揺動軸心から遠ざかる方に偏位している、請求項１から５のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項８】
前記アーム部の延び方向と交差する方向に当該アーム部から各々が延出し且つ前記アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第３電極歯、からなる第３櫛歯電極と、
前記アーム部の延び方向と交差する方向に前記フレームから各々が延出し且つ前記アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第４電極歯からなる、前記第３櫛歯電極と協働して前記揺動動作の駆動力を発生させるための第４櫛歯電極と、を更に備え、
前記第２および前記第４櫛歯電極は電気的に分離されている、請求項１から７のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項９】
前記可動機能部から延出する追加アーム部と、
前記追加アーム部の延び方向と交差する方向に当該追加アーム部から各々が延出し且つ当該追加アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第３電極歯、からなる第３櫛歯電極と、
前記追加アーム部の延び方向と交差する方向に前記フレームから各々が延出し且つ前記追加アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第４電極歯からなる、前記第３櫛歯電極と協働して前記揺動動作の駆動力を発生させるための第４櫛歯電極と、を更に備え、
前記第１および前記第３櫛歯電極は電気的に分離されている、請求項１から７のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項１０】
追加フレームと、
前記フレームおよび前記追加フレームを連結し、且つ、当該追加フレームの揺動動作の、前記揺動軸心の延び方向と交差する追加揺動軸心を規定する、追加捩れ連結部と、
前記追加フレームの前記揺動動作の駆動力を発生させるための駆動機構と、を更に備える、請求項１から９のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転変位可能な揺動部を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、一般に、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り換えるべく光スイッチング装置が利用される。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、切り換え動作における、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は、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、支持固定部、揺動部、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固定支持部や揺動部などを所望の形状に成形し、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１〜４に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１４６０３２号公報
【特許文献２】特開平９−１４６０３４号公報
【特許文献３】特開平１０−１９０００７号公報
【特許文献４】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やすく、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３２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Ｘ６の一部省略斜視図である。マイクロミラー素子Ｘ６は、上面にミラー面６４が設けられたミラー支持部６１と、フレーム６２（一部省略）と、これらを連結する一対のトーションバー６３とを有する。ミラー支持部６１には、その一対の端部に櫛歯電極６１ａ，６１ｂが形成されている。フレーム６２には、櫛歯電極６１ａ，６１ｂに対応して、内方に延びる一対の櫛歯電極６２ａ，６２ｂが形成されている。一対のトーションバー６３は、フレーム６２に対するミラー支持部６１の揺動動作の揺動軸心Ａ６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Ｘ６においては、駆動力（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６１ａ，６２ａは、電圧非印加時には、図３３（ａ）に示すように、２段に分れた配向をとる。一方、所定電圧印加時には、図３３（ｂ）に示すように、櫛歯電極６１ａが櫛歯電極６２ａに引き込まれ、これによりミラー支持部６１が回転変位する。具体的には、櫛歯電極６１ａを正に帯電させ且つ櫛歯電極６２ａを負に帯電させると、櫛歯電極６１ａが櫛歯電極６２ａに引き込まれ、ミラー支持部６１が、一対のトーションバー６３を捩りながら揺動軸心Ａ６まわりに回転変位する。このようなミラー支持部６１の揺動駆動により、ミラー支持部６１上に設けられたミラー面６４により反射される光の反射方向が切り換えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
マイクロミラー素子Ｘ６において揺動軸心Ａ６方向の短縮化により小型化を図るためには、実際上、揺動軸心Ａ６方向において素子寸法の相当程度を占めるミラー支持部６１の長さＬ６１を、小さくする必要がある。しかしながら、マイクロミラー素子Ｘ６においては、ミラー支持部６１の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心Ａ６方向の短縮化による小型化を図ることは、困難である。
【００１１】
マイクロミラー素子Ｘ６では、櫛歯電極６１ａ，６１ｂの各々の複数の電極歯が、揺動軸心Ａ６方向に互いに離隔してミラー支持部６１に支持されているので、櫛歯電極６１ａ，６１ｂの電極歯数は、ミラー支持部６１の長さＬ６１による制約を受ける。そのため、一組の櫛歯電極６１ａ，６２ａを構成する電極歯の数、および、一組の櫛歯電極６１ｂ，６２ｂを構成する電極歯の数は、ミラー支持部６１の長さＬ６１による制約を受ける。また、ミラー支持部６１の揺動動作のための駆動力、即ち、櫛歯電極６１ａ，６２ａ間および櫛歯電極６１ｂ，６２ｂ間に発生し得る静電引力を、確保するためには、一組の櫛歯電極６１ａ，６２ａにおいて電極歯どうしが対向可能な面積、および、一組の櫛歯電極６１ｂ，６２ｂにおいて電極歯どうしが対向可能な面積を、確保しなければならない。したがって、ミラー支持部６１の長さＬ６１を小さくしたうえで当該対向可能面積を確保するためには、各電極歯の幅ｄ１を短縮し且つ電極歯間ギャップｄ２を短縮することにより、各櫛歯電極６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂの電極歯数を一定以上に設定する手法や、ミラー支持部６１およびフレーム６２の間の距離を長くし且つ各電極歯の長さｄ３を増大する手法が、考えられる。
【００１２】
しかしながら、電極歯における幅ｄ１の短縮および長さｄ３の増大は、電極歯の幅方向の機械的強度を低下させ、図３３（ｂ）を参照して上述したような電圧印加時において電極歯がその幅方向に変形して隣りの電極歯に張り付くという不具合を招来する。また、電極歯間ギャップｄ２の短縮は、マイクロミラー素子Ｘ６の製造において、プロセスの難化や、歩留まりの低下などを招来する。
【００１３】
このように、マイクロミラー素子Ｘ６は、ミラー支持部６１の揺動動作のための駆動力を確保しつつ揺動軸心Ａ６方向の短縮化による小型化を図るのに、困難性を有する。マイクロミラー素子Ｘ６のようなマイクロ揺動素子では、一般に、揺動動作する部位について、回転変位が大きく且つ高速の揺動動作を低い駆動電圧にて実現することができる特性が要求されるところ、そのような特性を得るうえでは、揺動部の揺動動作のための駆動力を一定以上に確保する必要がある。
【００１４】
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り、揺動部の揺動動作のための駆動力を確保しつつ小型化を図るのに適したマイクロ揺動素子を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明により提供されるマイクロ揺動素子は、フレームと、可動機能部、当該可動機能部から延出するアーム部、および、当該アーム部の延び方向と交差する方向に当該アーム部から各々が延出し且つ延び方向に互いに離隔する複数の第１電極歯からなる第１櫛歯電極、を有する揺動部と、フレームおよび揺動部を連結し、且つ、当該揺動部の揺動動作の、アーム部の延び方向と交差する揺動軸心を規定する、捩れ連結部と、アーム部の延び方向と交差する方向にフレームから各々が延出し且つアーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第２電極歯からなる、第１櫛歯電極と協働して揺動動作の駆動力を発生させるための第２櫛歯電極と、を備える。本素子における第１および第２櫛歯電極は、揺動部の揺動動作のための駆動機構としての、いわゆる櫛歯電極型アクチュエータを構成する。また、本素子は、例えばマイクロミラー素子に適用することができる。
【００１６】
本素子では、第１櫛歯電極の複数の第１電極歯は、可動機能部から延出するアーム部の延び方向に互いに離隔して当該アーム部に支持されており、且つ、第２櫛歯電極の複数の第２電極歯は、可動機能部から延出するアーム部の延び方向に互いに離隔してフレームに支持されている。第１および第２電極歯は、可動機能部に直接的には支持されていない。そのため、一組の櫛歯電極（第１櫛歯電極，第２櫛歯電極）を構成する電極歯（第１電極歯，第２電極歯）の数は、アーム部の延び方向に対して例えば直角に交差する揺動軸心の延び方向における可動機能部の長さによる制約を受けない。したがって、本素子では、揺動軸心方向における可動機能部の設計寸法に関わらず、所望数の第１および第２電極歯を設けることにより、第１および第２櫛歯電極において電極歯どうしが対向可能な面積を確保することができる。本素子では、第１および第２櫛歯電極において電極歯どうしが対向可能な面積を確保するうえで、第１および第２電極歯の機械的強度に支障を来すほどに第１および第２電極歯について幅を短縮したり延出長さを増大する必要はなく、且つ、素子の製造過程に不具合を生じるほどに電極歯間ギャップを短縮する必要はない。このように、本素子は、揺動軸心方向における可動機能部の設計寸法に関わらず所望数の第１および第２電極歯を設けることによって揺動部の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心方向における可動機能部したがって素子全体の設計寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適しているのである。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態では、複数の第１電極歯の延び方向は、揺動軸心に対して平行である。この場合、第２電極歯の延び方向は、第１電極歯の延び方向に対して平行であるのが好ましい。第１および第２電極歯の延び方向が揺動軸心に対して平行である構成は、当該揺動軸心まわりの揺動動作のための駆動力を効率よく発生するうえで好適である。
【００１８】
本発明の他の好ましい実施の形態では、複数の第１電極歯の延び方向と揺動軸心の延び方向とは交差する。この場合、第２電極歯の延び方向は、第１電極歯の延び方向に対して平行であるのが好ましい。第１および第２電極歯の延び方向が、揺動軸心に対して非平行であっても、揺動軸心まわりの揺動動作のための駆動力を第１および第２櫛歯電極により発生可能な場合がある。
【００１９】
好ましくは、第１櫛歯電極は３本以上の電極歯からなり、隣り合う２つの第１電極歯間の距離は、揺動軸心から遠いほど長い。また、好ましくは、第２櫛歯電極は３本以上の電極歯からなり、隣り合う２つの第２電極歯間の距離は、揺動軸心から遠いほど長い。第１電極歯は、揺動軸心から遠いほど、揺動部の揺動動作時における電極歯離隔方向（アーム部の延び方向）の変位量が大きいところ、これらの構成は、揺動部の揺動動作時において第１電極歯が第２電極歯に当接してしまうのを回避するうえで好適である。
【００２０】
好ましくは、アーム部の延び方向において隣り合う２つの第２電極歯の間に位置する第１電極歯は、当該２つの第２電極歯間の中心位置から、揺動軸心に近付く方に偏位している。或は、アーム部の延び方向において隣り合う２つの第２電極歯の間に位置する第１電極歯は、当該２つの第２電極歯間の中心位置から、揺動軸心から遠ざかる方に偏位している。いわゆるpull-in現象を抑制するうえでは、これらの構成を採用するのが好ましい場合がある。
【００２１】
好ましい実施の形態においては、本マイクロ揺動素子は、アーム部の延び方向と交差する方向に当該アーム部から各々が延出し且つ当該アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第３電極歯、からなる第３櫛歯電極と、アーム部の延び方向と交差する方向にフレームから各々が延出し且つアーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第４電極歯からなる、第３櫛歯電極と協働して揺動動作の駆動力を発生させるための第４櫛歯電極と、を更に備え、第２および第４櫛歯電極は電気的に分離されている。この場合、好ましくは、第１および第３櫛歯電極は電気的に接続されている。本構成によると、第２櫛歯電極に付与する電位と第４櫛歯電極に付与する電位とを異ならしめることによって、第１および第２櫛歯電極間に生ずる静電力と第３および第４櫛歯電極間に生ずる静電力とを異ならしめることができる。このような構成は、揺動軸心と交差する所定の軸心まわりの可動機能部の回転変位を制御するうえで、即ち、当該軸心まわりの可動機能部の姿勢を調整するうえで、好適である。
【００２２】
他の好ましい実施の形態においては、本マイクロ揺動素子は、可動機能部から延出する追加アーム部と、追加アーム部の延び方向と交差する方向に当該追加アーム部から各々が延出し且つ当該追加アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第３電極歯、からなる第３櫛歯電極と、追加アーム部の延び方向と交差する方向にフレームから各々が延出し且つ追加アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第４電極歯からなる、第３櫛歯電極と協働して揺動動作の駆動力を発生させるための第４櫛歯電極と、を更に備え、第１および第３櫛歯電極は電気的に分離されている。この場合、好ましくは、第２および第４櫛歯電極は電気的に接続されている。本構成によると、第１櫛歯電極に付与する電位と第３櫛歯電極に付与する電位とを異ならしめることによって、第１および第２櫛歯電極間に生ずる静電力と第３および第４櫛歯電極間に生ずる静電力とを異ならしめることができる。このような構成は、揺動軸心と交差する所定の軸心まわりの可動機能部の回転変位を制御するうえで、即ち、当該軸心まわりの可動機能部の姿勢を調整するうえで、好適である。
【００２３】
好ましくは、本マイクロ揺動素子は、追加フレームと、フレームおよび追加フレームを連結し、且つ、当該追加フレームの揺動動作の、揺動軸心の延び方向と交差する追加揺動軸心を規定する、追加捩れ連結部と、追加フレームの揺動動作の駆動力を発生させるための駆動機構と、を更に備える。この場合、揺動軸心の延び方向と追加揺動軸心の延び方向とは直交するのが好ましい。本素子は、このように２軸型の揺動素子として構成してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１〜図４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は、マイクロミラー素子Ｘ１の平面図であり、図２は、マイクロミラー素子Ｘ１の一部省略平面図であり、図３および図４は、各々、図１の線III−IIIおよび線IV−IVに沿った断面図である。
【００２５】
マイクロミラー素子Ｘ１は、揺動部１０と、フレーム２１と、捩れ連結部２２と、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂ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、いわゆるＳＯＩ（silicon on insulator）基板である材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。マイクロミラー素子Ｘ１における上述の各部位は主に第１シリコン層および／または第２シリコン層に由来して形成されるところ、図の明確化の観点より、図１においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。また、図２は、マイクロミラー素子Ｘ１において第２シリコン層に由来する構造を表す。
【００２６】
揺動部１０は、ミラー支持部１１と、アーム部１２と、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂとを有する。
【００２７】
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１に示す長さＬ１は、例えば２０〜３００μｍである。
【００２８】
アーム部１２は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー支持部１１から延出する。アーム部１２について図１に示す長さＬ２は、例えば１０〜１００μｍである。
【００２９】
櫛歯電極１３Ａは、複数の電極歯１３ａからなる。複数の電極歯１３ａは、アーム部１２から各々が延出し、且つ、アーム部１２の延び方向に互いに離隔する。櫛歯電極１３Ｂは、複数の電極歯１３ｂからなる。複数の電極歯１３ｂは、電極歯１３ａとは反対の側にアーム部１２から各々が延出し、且つ、アーム部１２の延び方向に互いに離隔する。電極歯１３ａ，１３ｂは、主に第１シリコン層に由来する部位である。本実施形態では、図１に示すように、電極歯１３ａ，１３ｂの延び方向とアーム部１２の延び方向とは直交し、電極歯１３ａは、図３に示すように素子厚さ方向Ｈに起立しており、電極歯１３ｂも素子厚さ方向Ｈに起立している。また、本実施形態では、図１に示すように、電極歯１３ａ，１３ｂの幅は一様である。このような櫛歯電極１３Ａないし電極歯１３ａと櫛歯電極１３Ｂないし電極歯１３ｂとは、アーム部１２を介して電気的に接続されている。
【００３０】
フレーム２１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、揺動部１０を囲む形状を有する。フレーム２１において第２シリコン層に由来する部位は図２に示す。また、フレーム２１は、所定の機械的強度を有してフレーム２１内の構造を支持する。フレーム２１について図１に示す長さＬ３は、例えば５〜５０μｍである。
【００３１】
捩れ連結部２２は、一対のトーションバー２２ａからなる。各トーションバー２２ａは、主に第１シリコン層に由来する部位であり、揺動部１０のアーム部１２とフレーム２１において第１シリコン層に由来する部位とに接続してこれらを連結する。トーションバー２２ａにより、フレーム２１の第１シリコン層由来部位とアーム部１２とは電気的に接続される。また、トーションバー２２ａは、素子厚さ方向Ｈにおいて、図３に示すようにアーム部１２より薄肉であり、フレーム２１の第１シリコン層由来部位よりも薄肉である。このような捩れ連結部２２ないし一対のトーションバー２２ａは、揺動部１０ないしミラー支持部１１の揺動動作の揺動軸心Ａ１を規定する。揺動軸心Ａ１は、図１に示す矢印Ｄ方向と、即ちアーム部１２の延び方向と、直交する。したがって、アーム部１２の延び方向に直交する方向にアーム部１２から延出する上述の電極歯１３ａ，１３ｂの延び方向は、揺動軸心Ａ１に対して平行である。このような揺動軸心Ａ１は、好ましくは、揺動部１０の重心またはその近傍を通る。
【００３２】
本実施形態では、各トーションバー２２ａに代えて、第１シリコン層において成形されて並列する一組のトーションバーを設けてもよい。この場合、当該一組のトーションバーの間隔は、フレーム２１からアーム部１２に近付くにつれて漸増するのが好ましい。マイクロミラー素子Ｘ１では、一対のトーションバー２２ａに代えて、このように並列する２つのトーションバーを２組設けることにより、揺動軸心Ａ１を規定してもよい。後述のマイクロミラー素子においても同様である。
【００３３】
櫛歯電極２３Ａは、櫛歯電極１３Ａと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯２３ａからなる。複数の電極歯２３ａは、フレーム２１から各々が延出し、且つ、アーム部１２の延び方向に互いに離隔する。また、櫛歯電極２３Ａは、主に第２シリコン層に由来する部位であり、図２に示すように、フレーム２１の第２シリコン層由来部位に固定されている。本実施形態では、図１に示すように、電極歯２３ａの延び方向とアーム部１２の延び方向とは直交し、電極歯２３ａの延び方向は揺動軸心Ａ１に対して平行である。また、本実施形態では、図１に示すように電極歯２３ａの幅は一様であり、図３に示すように電極歯２３ａは素子厚さ方向Ｈに起立している。
【００３４】
このような櫛歯電極２３Ａは、櫛歯電極１３Ａと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極１３Ａ，２３Ａは、揺動部１０の例えば非動作時には、図３および図４に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極１３Ａ，２３Ａは、揺動部１０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１３ａ，２３ａが位置ずれした態様で配されている。本実施形態では、隣り合う２つの電極歯１３ａ間の距離は全て同じであり、隣り合う２つの電極歯２３ａ間の距離は全て同じであり、アーム部１２の延び方向において２つの電極歯２３ａの間に位置する電極歯１３ａは、２つの電極歯２３ａ間の中心に位置する。
【００３５】
櫛歯電極２３Ｂは、櫛歯電極１３Ｂと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯２３ｂからなる。複数の電極歯２３ｂは、フレーム２１から各々が延出し、且つ、アーム部１２の延び方向に互いに離隔する。また、櫛歯電極２３Ｂは、主に第２シリコン層に由来する部位であり、図２に示すように、フレーム２１の第２シリコン層由来部位に固定されている。櫛歯電極２３Ｂないし電極歯２３ｂは、フレーム２１の第２シリコン層由来部位を介して櫛歯電極２３Ａないし電極歯２３ａと電気的に接続されている。本実施形態では、図１に示すように、電極歯２３ｂの延び方向とアーム部１２の延び方向とは直交し、電極歯２３ｂの延び方向は揺動軸心Ａ１に対して平行である。また、本実施形態では、図１に示すように電極歯２３ｂの幅は一様であり、電極歯２３ａと同様に電極歯２３ｂも素子厚さ方向Ｈに起立している。
【００３６】
このような櫛歯電極２３Ｂは、櫛歯電極１３Ｂと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂは、揺動部１０の例えば非動作時には、図４に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂは、揺動部１０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１３ｂ，２３ｂが位置ずれした態様で配されている。本実施形態では、隣り合う２つの電極歯１３ｂ間の距離は全て同じであり、隣り合う２つの電極歯２３ｂ間の距離は全て同じであり、アーム部１２の延び方向において２つの電極歯２３ｂの間に位置する電極歯１３ｂは、２つの電極歯２３ｂ間の中心に位置する。
【００３７】
図５および図６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５および図６においては、図６（ｄ）に示すミラー支持部Ｍ、アーム部ＡＲ、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。アーム部ＡＲは、アーム部１２に相当し、アーム部１２の横断面を表す。フレームＦ１，Ｆ２は、各々、フレーム２１に相当し、フレーム２１の横断面を表す。トーションバーＴ１は、トーションバー２２ａに相当し、トーションバー２２ａの延び方向の断面を表す。トーションバーＴ２は、トーションバー２２ａに相当し、トーションバー２２ａの横断面を表す。櫛歯電極Ｅ１は、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂの一部に相当し、電極歯１３ａ，１３ｂの横断面を表す。櫛歯電極Ｅ２は、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂの一部に相当し、電極歯２３ａ，２３ｂの横断面を表す。
【００３８】
マイクロミラー素子Ｘ１の製造においては、まず、図５（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基板である。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１０〜１００μｍであり、シリコン層１０２の厚さは例えば５０〜５００μｍであり、絶縁層１０３の厚さは例えば０．３〜３μｍである。
【００３９】
次に、図５（ｂ）に示すように、シリコン層１０１上にミラー面１１ａを形成する。ミラー面１１ａ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。
【００４０】
次に、図５（ｃ）に示すように、シリコン層１０１上には酸化膜パターン１１０およびレジストパターン１１１を形成し、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、揺動部１０（ミラー支持部Ｍ，アーム部ＡＲ，櫛歯電極Ｅ１）およびフレーム２１（フレームＦ１，Ｆ２）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、両トーションバー２２ａ（トーションバーＴ１，Ｔ２）に対応するパターン形状を有する。また、酸化膜パターン１１２は、フレーム２１（フレームＦ１，Ｆ２）および櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂ（櫛歯電極Ｅ２）に対応するパターン形状を有する。
【００４１】
次に、図５（ｄ）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（deep reactive ion etching）により、シリコン層１０１に対し所定の深さまで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の厚さに相当する深さであり、例えば５μｍである。ＤＲＩＥでは、エッチングと側壁保護とを交互に行うＢｏｓｃｈプロセスにおいて、良好なエッチング処理を行うことができる。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。
【００４２】
次に、図６（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。
【００４３】
次に、図６（ｂ）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に至るまでエッチング処理を行う。本エッチング処理により、揺動部１０（ミラー支持部Ｍ，アーム部ＡＲ，櫛歯電極Ｅ１）、両トーションバー２２ａ（トーションバーＴ１，Ｔ２）、および、フレーム２１（フレームＦ１，Ｆ２）の一部が、成形される。
【００４４】
次に、図６（ｃ）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２１（フレームＦ１，Ｆ２）の一部および櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂ（櫛歯電極Ｅ２）が成形される。
【００４５】
次に、図６（ｄ）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。
【００４６】
以上の一連の工程を経ることにより、ミラー支持部Ｍ、アーム部ＡＲ、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。
【００４７】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂに対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部１０ないしミラー支持部１１を揺動軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂに対する電位付与は、フレーム２１の第１シリコン層由来部位、両トーションバー２２ａ、およびアーム部１２を介して実現することができる。櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂは、例えばグラウンド接続される。一方、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂに対する電位付与は、フレーム２１の第２シリコン層由来部位を介して実現することができる。フレーム２１の第２シリコン層由来部位と、フレーム２１の第１シリコン層由来部位とは、絶縁層（例えば上述の絶縁層１０３）により電気的に分離されている。
【００４８】
櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂの各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極１３Ａ，２３Ａ間および櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂ間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極１３Ａは櫛歯電極２３Ａに引き込まれ、且つ、櫛歯電極１３Ｂは櫛歯電極２３Ｂに引き込まれる。そのため、揺動部１０ないしミラー支持部１１は、揺動軸心Ａ１まわりに揺動動作し、当該静電引力と各トーションバー２２ａの捩り抵抗力の総和とが釣り合う角度まで回転変位する。釣り合い状態においては、櫛歯電極１３Ａ，２３Ｂは、例えば図７に示す配向をとり、櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂも同様の配向をとる。このような揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ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１３Ａ，２３Ａ間の静電引力および櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂ間の静電引力を消滅させると、各トーションバー２２ａはその自然状態に復帰し、揺動部１０ないしミラー支持部１１は、図３に表れているような配向をとる。以上のような揺動部１０ないしミラー支持部１１の揺動駆動により、ミラー支持部１１上に設けられたミラー面１１ａにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【００４９】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、櫛歯電極１３Ａの複数の電極歯１３ａは、ミラー支持部１１から延出するアーム部１２の延び方向に互いに離隔してアーム部１２に支持されており、且つ、櫛歯電極２３Ａの複数の電極歯２３ａは、アーム部１２の延び方向に互いに離隔してフレーム２１に支持されている。一方、櫛歯電極１３Ｂの複数の電極歯１３ｂは、ミラー支持部１１から延出するアーム部１２の延び方向に互いに離隔してアーム部１２に支持されており、且つ、櫛歯電極２３Ｂの複数の電極歯２３ｂは、アーム部１２の延び方向に互いに離隔してフレーム２１に支持されている。これら電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂは、ミラー支持部１１に直接的には支持されていない。そのため、一組の櫛歯電極１３Ａ，２３Ａを構成する電極歯１３ａ，２３ａの数、および、一組の櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂを構成する電極歯１３ｂ，２３ｂの数は、アーム部１２の延び方向に対して直交する揺動軸心Ａ１の延び方向におけるミラー支持部１１の長さによる制約を受けない。
【００５０】
したがって、マイクロミラー素子Ｘ１では、揺動軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１の設計寸法に関わらず、所望数の電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂを設けることにより、電極歯１３ａ，２３ａどうしが対向可能な面積、および、電極歯１３ｂ，２３ｂどうしが対向可能な面積を、確保することができる。マイクロミラー素子Ｘ１では、例えば、一組の櫛歯電極１３Ａ，２３Ａにおいて電極歯１３ａ，２３ａどうしが対向可能な面積を確保するうえで、電極歯１３ａ，２３ａの機械的強度に支障を来すほどに電極歯１３ａ，２３ａについて幅を短縮したり延出長さを増大する必要はなく、且つ、素子の製造過程に不具合を生じるほどに電極歯間ギャップを短縮する必要はない。
【００５１】
このように、マイクロミラー素子Ｘ１は、揺動軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１の設計寸法に関わらず所望数の電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂを設けることによって揺動部１０の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１したがって素子全体の設計寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適しているのである。
【００５２】
図８は、マイクロミラー素子Ｘ１の第１変形例の平面図である。本変形例では、アーム部１２の延び方向において隣り合う２つの電極歯２３ａの間に位置する電極歯１３ａは、当該２つの電極歯２３ａ間の中心位置から、揺動軸心Ａ１に近付く方に偏位しているか、或は、アーム部１２の延び方向において隣り合う２つの電極歯１３ａの間に位置する電極歯２３ａは、当該２つの電極歯１３ａ間の中心位置から、揺動軸心Ａ１から遠ざかる方に偏位している。これとともに、アーム部１２の延び方向において隣り合う２つの電極歯２３ｂの間に位置する電極歯１３ｂは、当該２つの電極歯２３ｂ間の中心位置から、揺動軸心Ａ１に近付く方に偏位しているか、或は、アーム部１２の延び方向において隣り合う２つの電極歯１３ｂの間に位置する電極歯２３ｂは、当該２つの電極歯１３ｂ間の中心位置から、揺動軸心Ａ１から遠ざかる方に偏位している。
【００５３】
図９は、マイクロミラー素子Ｘ１の第２変形例の平面図である。本変形例では、アーム部１２の延び方向において隣り合う２つの電極歯２３ａの間に位置する電極歯１３ａは、当該２つの電極歯２３ａ間の中心位置から、揺動軸心Ａ１から遠ざかる方に偏位しているか、或は、アーム部１２の延び方向において隣り合う２つの電極歯１３ａの間に位置する電極歯２３ａは、当該２つの電極歯１３ａ間の中心位置から、揺動軸心Ａ１に近付く方に偏位している。これとともに、アーム部１２の延び方向において隣り合う２つの電極歯２３ｂの間に位置する電極歯１３ｂは、当該２つの電極歯２３ｂ間の中心位置から、揺動軸心Ａ１から遠ざかる方に偏位しているか、或は、アーム部１２の延び方向において隣り合う２つの電極歯１３ｂの間に位置する電極歯２３ｂは、当該２つの電極歯１３ｂ間の中心位置から、揺動軸心Ａ１に近付く方に偏位している。
【００５４】
第１および第２変形例の構成は、一組の櫛歯電極１３Ａ，２３Ａおよび一組の櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂにおいて、素子駆動時にいわゆるpull-in現象の発生を抑制するのに好ましい場合がある。素子駆動時には、上述のように、櫛歯電極１３Ａ，２３Ａ間および櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂ間に所望の静電引力が発生され、櫛歯電極１３Ａは櫛歯電極２３Ａに引き込まれ、且つ、櫛歯電極１３Ｂは櫛歯電極２３Ｂに引き込まれる。櫛歯電極１３Ａ，２３Ａが図１，３，４に示す構造を有するマイクロミラー素子Ｘ１では、櫛歯電極１３Ａが櫛歯電極２３Ａに引き込まれた状態において、素子厚さ方向Ｈにおける揺動軸心Ａ１の位置によっては、一の電極歯１３ａと揺動軸心Ａ１に対して当該電極歯１３ａよりも外側で当該電極歯１３ａと隣り合う電極歯２３ａとの距離が、揺動軸心Ａ１に対して当該電極歯１３ａよりも内側で当該電極歯１３ａと隣り合う他の電極歯２３ａと当該電極歯１３ａとの距離よりも、短い場合や長い場合がある。短い場合、電極歯１３ａと外側の電極歯２３ａとの間の静電引力（第１の静電引力）は、電極歯１３ａと内側の電極歯２３ａとの間の静電引力（第２の静電引力）よりも、大きい傾向にある。第１の静電引力が第２の静電引力より所定以上に大きいと、電極歯１３ａと外側の電極歯２３ａとが不当に引き合い、pull-in現象が生じやすい。第２の静電引力が第１の静電引力より所定以上に大きいと、電極歯１３ａと内側の電極歯２３ａとが不当に引き合い、pull-in現象が生じやすい。同様に、櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂが図１，４に示す構造を有するマイクロミラーＸ１では、当該櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂにおいてpull-in現象が発生してしまう場合がある。pull-in現象の発生は、素子の揺動特性を阻害するので好ましくない。
【００５５】
これに対し、アーム部１２の延び方向において隣り合う２つの電極歯２３ａの間に位置する電極歯１３ａが、揺動部１０が回転変位していない状態では当該２つの電極歯２３ａ間の中心位置から内側または外側の電極歯２３ａの方に偏位している第１または第２変形例では、素子厚さ方向Ｈにおける揺動軸心Ａ１の位置に応じて当該偏位量を適当に設定することにより、揺動部１０が回転変位して櫛歯電極１３Ａが櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂに引き込まれた状態における、一の電極歯１３ａと外側の電極歯２３ａとの距離、および、当該電極歯１３ａと内側の電極歯２３ａとの距離を、実質的に等しくすることができる場合がある。この場合、櫛歯電極１３Ａ，２３Ａにおいてpull-in現象の発生を抑制することができる。同様に、第１および第２変形例の構成によると、櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂにおいてpull-in現象の発生を抑制することができる場合がある。
【００５６】
図１０は、マイクロミラー素子Ｘ１の第３変形例の平面図である。本変形例では、アーム部１２の延び方向におけるアーム部１２の寸法およびフレーム２１の寸法が増大され、隣り合う２つの電極歯１３ａ間の距離、隣り合う２つの電極歯１３ｂ間の距離、隣り合う２つの電極歯２３ａ間の距離、および、隣り合う２つの電極歯２３ｂ間の距離は、揺動軸心Ａ１から遠いほど長い。
【００５７】
電極歯１３ａ，１３ｂは、揺動軸心Ａ１から遠いほど、揺動部１０の揺動動作時における電極歯離隔方向（アーム部１２の延び方向）の変位量が大きいところ、本変形例は、素子駆動時に揺動部１０が回転変位して櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂが各々櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂに引き込まれた状態において、電極歯１３ａ，２３ａ間の距離を全て同程度にするうえで好適であり、電極歯１３ｂ，２３ｂ間の距離を全て同程度にするうえで好適である。素子駆動時における電極歯１３ａ，２３ａ間の距離を全て同程度にすることにより、素子駆動時において櫛歯電極１３Ａ，２３Ａ間の全体にわたって均等化された静電引力を発生させることが可能である。同様に、素子駆動時における電極歯１３ｂ，２３ｂ間の距離を全て同程度にすることにより、素子駆動時において櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂ間の全体にわたって均等化された静電引力を発生させることが可能である。
【００５８】
図１１は、マイクロミラー素子Ｘ１の第４変形例の平面図である。本変形例では、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂの複数の電極歯１３ａ，１３ｂの延び方向、および、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂの複数の電極歯２３ａ，２３ｂの延び方向は、アーム部１２の延び方向とは直交せず、電極歯１３ａ，２３ａの延び方向は互いに平行であり、電極歯１３ｂ，２３ｂの延び方向は互いに平行である。電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂの延び方向とアーム部１２の延び方向とがなす鋭角は例えば４５°である。マイクロミラー素子Ｘ１は、このような構造の櫛歯電極１３Ａ，１３Ａ，２３Ａ，２３Ｂを有していてもよい。
【００５９】
図１２は、マイクロミラー素子Ｘ１の第５変形例の平面図である。本変形例では、電極歯１３ａ，１３ｂの両側面がアーム部１２の側面に対して非垂直であり、電極歯１３ａ，１３ｂの幅は、アーム部１２から遠ざかるほど小さい。これとともに、電極歯２３ａ，２３ｂの両側面がフレーム２１の側面に対して非垂直であり、電極歯２３ａ，２３ｂの幅は、フレーム２１から遠ざかるほど小さい。
【００６０】
このような構成は、素子駆動時に揺動部１０が回転変位して櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂが各々櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂに引き込まれた状態において、電極歯１３ａ，２３ａ間や電極歯１３ｂ，２３ｂ間が過度に近接するのを回避するのに好適である。素子駆動時に電極歯１３ａ，２３ａ間が過度に近接するのを回避することにより、素子駆動時に櫛歯電極１３Ａ，２３Ａにおいてpull-in現象が発生するのを抑制することができる。同様に、素子駆動時に電極歯１３ｂ，２３ｂ間が過度に近接するのを回避することにより、素子駆動時に櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂにおいてpull-in現象が発生するのを抑制することができる。
【００６１】
図１３は、マイクロミラー素子Ｘ１の第６変形例の平面図である。本変形例では、電極歯１３ａ，１３ｂの、ミラー支持部１１側を向く側面が、アーム部１２の側面に対して垂直であり、電極歯１３ａ，１３ｂの他方の側面がアーム部１２の側面に対して非垂直であり、電極歯１３ａ，１３ｂの幅は、アーム部１２から遠ざかるほど小さい。これとともに、電極歯２３ａ，２３ｂの、ミラー支持部１１側を向く側面が、フレーム２１の側面に対して非垂直であり、電極歯２３ａ，２３ｂの他方の側面がフレーム２１の側面に対して垂直であり、電極歯２３ａ，２３ｂの幅は、フレーム２１から遠ざかるほど小さい。
【００６２】
このような構成は、素子駆動時に揺動部１０が回転変位して櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂが各々櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂに引き込まれた状態において、特に電極歯１３ａと外側の電極歯２３ａとの間や電極歯１３ｂと外側の電極歯２３ｂとの間が、過度に近接するのを回避するのに好適である。
【００６３】
図１４は、マイクロミラー素子Ｘ１の第７変形例の、図１の線III−IIIに相当する断面図である。本変形例では、揺動部１０の非動作時には電極歯１３ａの起立方向は、素子厚さ方向Ｈに対して傾斜している。具体的には、電極歯１３ａは、電極歯２３ａに近付くほどミラー支持部１１に近付くように傾斜している。これとともに、電極歯２３ａは、電極歯１３ａに近付くほどミラー支持部１１から遠ざかるように傾斜している。本変形例では、電極歯１３ｂ，２３ｂも、電極歯１３ａ，２３ａと同様に傾斜している。
【００６４】
揺動部１０の非動作時における櫛歯電極２３Ａに対する櫛歯電極１３Ａの配向と、揺動部１０が回転変位して櫛歯電極１３Ａが櫛歯電極２３Ａに引き込まれた状態での櫛歯電極２３Ａに対する櫛歯電極１３Ａの配向とは、異なる。櫛歯電極１３Ａ，２３Ａが図１，３，４に示す構造を有する場合、この配向の変化は比較的大きい。これに対し、本変形例の櫛歯電極１３Ａ，２３Ａは、櫛歯電極１３Ａが櫛歯電極２３Ａに引き込まれるときに電極歯１３ａが傾斜する方向に予め傾斜している電極歯１３ａ，２３ａを有するので、非動作時と動作時との間での配向の変化は、比較的小さい。同様に、本変形例の櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂも、櫛歯電極１３Ｂが櫛歯電極２３Ｂに引き込まれるときに電極歯１３ｂが傾斜する方向に予め傾斜している電極歯１３ｂ，２３ｂを有するので、非動作時と動作時との間での配向の変化は、比較的小さい。このような配向変化の抑制は、櫛歯電極１３Ａ，２３Ａ間および櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂ間にて安定した静電引力を発生させるうえで好ましい。
【００６５】
図１５〜図１８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１５は、マイクロミラー素子Ｘ２の平面図であり、図１６は、マイクロミラー素子Ｘ２の一部省略平面図であり、図１７および図１８は、各々、図１５の線XVII−XVIIおよび線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。
【００６６】
マイクロミラー素子Ｘ２は、揺動部１０と、フレーム２４と、捩れ連結部２２と、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂとを備える。マイクロミラー素子Ｘ２は、フレーム２１に代えてフレーム２４を備える点において、マイクロミラー素子Ｘ１と異なる。また、マイクロミラー素子Ｘ２は、マイクロミラー素子Ｘ１に関して上述したようにＭＥＭＳ技術を利用して、ＳＯＩ基板である材料基板に対して加工を施すことにより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。図の明確化の観点より、図１５においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。また、図１６は、マイクロミラー素子Ｘ２において第２シリコン層に由来する構造を表す。
【００６７】
フレーム２４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、揺動部１０を囲む形状を有する。フレーム２４において第２シリコン層に由来する部位は、図１６に示すように第１部位２４ａおよび第２部位２４ｂに構造的に分離している。本実施形態では、第１部位２４ａおよび第２部位２４ｂは電気的にも分離されている。
【００６８】
捩れ連結部２２は、第１シリコン層に由来して成形された一対のトーションバー２２ａからなり、各トーションバー２２ａは、揺動部１０のアーム部１２とフレーム２４における第１シリコン層由来部位とに接続してこれらを連結する。また、トーションバー２２ａは、素子厚さ方向Ｈにおいて、図１７に示すようにアーム部１２よりも薄肉であり、フレーム２１の第１シリコン層由来部位よりも薄肉である。
【００６９】
櫛歯電極２３Ａは、揺動部１０の櫛歯電極１３Ａと協働して静電引力を発生するための部位であり、フレーム２４から各々が延出し且つアーム部１２の延び方向に互いに離隔する複数の電極歯２３ａからなる。電極歯２３ａは、主に第２シリコン層に由来する部位であり、図１６に示すようにフレーム２４の第１部位２４ａに固定されている。このような櫛歯電極２３Ａは、櫛歯電極１３Ａと共に駆動機構を構成する。
【００７０】
櫛歯電極２３Ｂは、櫛歯電極１３Ｂと協働して静電引力を発生するための部位であり、フレーム２４から延出する複数の電極歯２３ｂからなる。電極歯２３ｂは、主に第２シリコン層に由来する部位であり、図１６に示すようにフレーム２４の第２部位２４ｂに固定されている。フレーム２４の第２部位２４ｂは、第１部位２４ａとは構造的かつ電気的に分離されているため、櫛歯電極２３Ｂないし電極歯２３ｂは、第１部位２４ａに固定されている櫛歯電極２３Ａないし電極歯２３ａとは電気的に分離されている。このような櫛歯電極２３Ｂは、櫛歯電極１３Ｂと共に駆動機構を構成する。
【００７１】
マイクロミラー素子Ｘ２における揺動部１０の構成、捩れ連結部２２の他の構成、および、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂの他の構成については、第１の実施形態における揺動部１０、捩れ連結部２２、および櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂに関して上述したのと同様である。
【００７２】
マイクロミラー素子Ｘ２においては、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂに対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部１０ないしミラー支持部１１を揺動軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂに対する電位付与は、フレーム２４の第１シリコン層由来部位、両トーションバー２２ａ、およびアーム部１２を介して実現することができる。櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂは、例えばグラウンド接続される。一方、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂに対する電位付与は、各々、フレーム２４の第１部位２４ａおよび第２部位２４ｂを介して実現することができる。揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ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。このような揺動部１０ないしミラー支持部１１の揺動駆動により、ミラー支持部１１上に設けられたミラー面１１ａにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【００７３】
マイクロミラー素子Ｘ２においては、櫛歯電極２３Ａに付与する電位と櫛歯電極２３Ｂに付与する電位とを異ならしめることにより、櫛歯電極１３Ａ，２３Ａ間に生ずる静電引力と、櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂ間に生ずる静電引力とを異ならしめることができる。そのため、揺動部１０ないしミラー支持部１１について、回転軸心Ａ１まわりの回転変位以外の回転変位量を制御することができる。例えば、回転軸心Ａ１と交差する軸心（図１８に示す例えば軸心Ａ１’）まわりの、揺動部１０ないしミラー支持部１１の回転変位量を、調節することができる。したがって、マイクロミラー素子Ｘ２では、回転軸心Ａ１に対してミラー面１１ａが常時的に平行となるように、揺動部１０ないしミラー支持部１１の姿勢を制御することが可能である。このような姿勢調整機構は、高精度な光反射機能を実現するうえで好適である。
【００７４】
また、マイクロミラー素子Ｘ２においては、一組の櫛歯電極１３Ａ，２３Ａを構成する電極歯１３ａ，２３ａの数、および、一組の櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂを構成する電極歯１３ｂ，２３ｂの数は、アーム部１２の延び方向に対して直交する揺動軸心Ａ１の延び方向におけるミラー支持部１１の長さによる制約を受けない。したがって、マイクロミラー素子Ｘ２では、揺動軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１の設計寸法に関わらず、所望数の電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂを設けることにより、電極歯１３ａ，２３ａどうしが対向可能な面積、および、電極歯１３ｂ，２３ｂどうしが対向可能な面積を、確保することができる。このように、マイクロミラー素子Ｘ２は、マイクロミラー素子Ｘ１に関して上述したのと同様に、揺動軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１の設計寸法に関わらず所望数の電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂを設けることによって揺動部１０の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１したがって素子全体の設計寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適しているのである。
【００７５】
図１９〜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は、マイクロミラー素子Ｘ３の平面図であり、図２０は、マイクロミラー素子Ｘ３の一部省略平面図であり、図２１〜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。
【００７６】
マイクロミラー素子Ｘ３は、揺動部１０’と、フレーム２５と、捩れ連結部２２と、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂとを備える。マイクロミラー素子Ｘ３は、揺動部１０に代えて揺動部１０’を備える点、および、フレーム２１に代えてフレーム２５を備える点において、マイクロミラー素子Ｘ１と異なる。また、マイクロミラー素子Ｘ３は、マイクロミラー素子Ｘ１に関して上述したようにＭＥＭＳ技術を利用して、ＳＯＩ基板である材料基板に対して加工を施すことにより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。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絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。また、図２０は、マイクロミラー素子Ｘ３において第２シリコン層に由来する構造を表す。
【００７７】
揺動部１０’は、ミラー支持部１１と、アーム部１４，１５と、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂとを有し、アーム部１２に代えてアーム部１４，１５を有する点において揺動部１０と異なる。
【００７８】
アーム部１４は、主に第１シリコン層において成形された主部１４ａと、主に第２シリコン層において成形された基端部１４ｂとを有し、ミラー支持部１１から延出する。アーム部１４の主部１４ａは、基端部１４ｂを介してミラー支持部１１に連結されている。
【００７９】
アーム部１５は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、アーム部１４と同じ方向にミラー支持部１１から延出する。また、アーム部１５は、アーム部１４とは構造的に分離されている。本実施形態では、アーム部１５は、アーム部１４の主部１４ａとは電気的にも分離されている。このようなアーム部１５とアーム部１４との間の離隔距離は例えば１５〜５０μｍである。
【００８０】
櫛歯電極１３Ａは、複数の電極歯１３ａからなる。複数の電極歯１３ａは、アーム部１４の主部１４ａから各々が延出し、且つ、アーム部１４の延び方向に互いに離隔する。櫛歯電極１３Ｂは、複数の電極歯１３ｂからなる。複数の電極歯１３ｂは、電極歯１３ａとは反対の側にアーム部１５から延出し、且つ、アーム部１５の延び方向に互いに離隔する。電極歯１３ａ，１３ｂは、主に第１シリコン層に由来する部位である。本実施形態では、図１９に示すように、電極歯１３ａの延び方向とアーム部１４の延び方向とは直交し、且つ、電極歯１３ｂの延び方向とアーム部１５の延び方向とは直交する。アーム部１４の主部１４ａは、アーム部１５とは電気的に分離されているため、主部１４ａに固定されている櫛歯電極１３Ａないし電極歯１３ａは、アーム部１５に固定されている櫛歯電極１３Ｂないし電極歯１３ｂとは電気的に分離されている。
【００８１】
揺動部１０’におけるミラー支持部１１の構成および櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂの他の構成については、第１の実施形態におけるミラー支持部１１および櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂに関して上述したのと同様である。
【００８２】
フレーム２５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、揺動部１０’を囲む形状を有する。フレーム２５において第１シリコン層に由来する部位は、図１９および図２３に示すように第１部位２５ａおよび第２部位２５ｂに構造的に分離している。本実施形態では、第１部位２５ａおよび第２部位２５ｂは電気的にも分離されている。
【００８３】
捩れ連結部２２は、第１シリコン層に由来して成形された一対のトーションバー２２ａからなる。一方のトーションバー２２ａは、揺動部１０’のアーム部１４の主部１４ａとフレーム２５の第１部２５ａとに接続してこれらを連結する。このトーションバー２２ａにより、第１部位２５ａと主部１４ａとは電気的に接続される。また、このトーションバー２２ａは、素子厚さ方向Ｈにおいて、図２１に示すように主部１４ａよりも薄肉であり、第１部位２５ａよりも薄肉である。他方のトーションバー２２ａは、揺動部１０’のアーム部１５とフレーム２５の第２部位２５ｂとに接続してこれらを連結する。このトーションバー２２ａにより、第２部位２５ｂとアーム部１５とは電気的に接続される。また、このトーションバー２２ａは、素子厚さ方向Ｈにおいてアーム部１５および第２部位２５ｂよりも薄肉である。
【００８４】
櫛歯電極２３Ａは、揺動部１０’の櫛歯電極１３Ａと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯２３ａからなる。複数の電極歯２３ａは、フレーム２５から各々が延出し、且つ、アーム部１４の延び方向に互いに離隔する。電極歯２３ａは、主に第２シリコン層に由来する部位であり、図２０に示すように、フレーム２５の第２シリコン層由来部位に固定されている。このような櫛歯電極２３Ａは、櫛歯電極１３Ａと共に駆動機構を構成する。
【００８５】
櫛歯電極２３Ｂは、櫛歯電極１３Ｂと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯２３ｂからなる。複数の電極歯２３ｂは、フレーム２５から各々が延出し、且つ、アーム部１５の延び方向に互いに離隔する。電極歯２３ｂは、主に第２シリコン層に由来する部位であり、図２０に示すように、フレーム２５の第２シリコン層由来部位に固定されている。櫛歯電極２３Ｂは、フレーム２５の第２シリコン層由来部位を介して櫛歯電極２３Ａと電気的に接続されている。このような櫛歯電極２３Ｂは、櫛歯電極１３Ｂと共に駆動機構を構成する。
【００８６】
マイクロミラー素子Ｘ３における捩れ連結部２２の他の構成および櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂの他の構成については、第１の実施形態における捩れ連結部２２および櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂに関して上述したのと同様である。
【００８７】
マイクロミラー素子Ｘ３においては、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂに対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部１０’ないしミラー支持部１１を揺動軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。櫛歯電極１３Ａに対する電位付与は、フレーム２５の第１部位２５ａ、一方のトーションバー２２ａ、およびアーム部１４の主部１４ａを介して実現することができる。櫛歯電極１３Ｂに対する電位付与は、フレーム２５の第２部位２５ｂ、他方のトーションバー２２ａ、およびアーム部１５を介して実現することができる。また、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂに対する電位付与は、フレーム２５の第２シリコン層由来部位を介して実現することができる。櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂは、例えばグラウンド接続される。フレーム２５の第２シリコン層由来部位と、フレーム２５の第１シリコン層由来部位（第１部位２５ａ，第２部位２５ｂ）とは、絶縁層により電気的に分離されている。揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ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。このような揺動部１０’ないしミラー支持部１１の揺動駆動により、ミラー支持部１１上に設けられたミラー面１１ａにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【００８８】
マイクロミラー素子Ｘ３においては、櫛歯電極１３Ａに付与する電位と櫛歯電極１３Ｂに付与する電位とを異ならしめることにより、櫛歯電極１３Ａ，２３Ａ間に生ずる静電引力と、櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂ間に生ずる静電引力とを異ならしめることができる。そのため、揺動部１０’ないしミラー支持部１１について、回転軸心Ａ１まわりの回転変位以外の回転変位量を制御することができる。例えば、回転軸心Ａ１と交差する軸心（図２２に示す例えば軸心Ａ１’）まわりの、揺動部１０’ないしミラー支持部１１の回転変位量を、調節することができる。したがって、マイクロミラー素子Ｘ３では、回転軸心Ａ１に対してミラー面１１ａが常時的に平行となるように、揺動部１０’ないしミラー支持部１１の姿勢を制御することが可能である。このような姿勢調整機構は、高精度な光反射機能を実現するうえで好適である。
【００８９】
また、マイクロミラー素子Ｘ３は、マイクロミラー素子Ｘ１に関して上述したのと同様に、揺動軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１の設計寸法に関わらず所望数の電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂを設けることによって揺動部１０’の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１したがって素子全体の設計寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適している。
【００９０】
図２４および図２５は、本発明の第４の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ４を表す。図２４は、マイクロミラー素子Ｘ４の平面図であり、図２５は、図２４の線XXV−XXVに沿った断面図である。
【００９１】
マイクロミラー素子Ｘ４は、揺動部３０と、フレーム４１と、捩れ連結部４２と、櫛歯電極４３Ａ，４３Ｂ，４４Ａ，４４Ｂとを備える。また、マイクロミラー素子Ｘ４は、マイクロミラー素子Ｘ１に関して上述したようにＭＥＭＳ技術を利用して、ＳＯＩ基板である材料基板に対して加工を施すことにより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。図の明確化の観点より、図２４においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。
【００９２】
揺動部３０は、ミラー支持部３１と、アーム部３２，３３と、櫛歯電極３４Ａ，３４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂとを有する。
【００９３】
ミラー支持部３１は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、その表面には、光反射機能を有するミラー面３１ａが設けられている。ミラー支持部３１およびミラー面３１ａは、本発明における可動機能部を構成する。
【００９４】
アーム部３２は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー支持部３１から延出する。アーム部３３は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、アーム部３２とは反対の側にミラー支持部３１から延出する。アーム部３２の延び方向とアーム部３３の延び方向は一致する。
【００９５】
櫛歯電極３４Ａは、複数の電極歯３４ａからなる。複数の電極歯３４ａは、アーム部３２から各々が延出し、且つ、アーム部３２の延び方向に互いに離隔する。櫛歯電極３４Ｂは、複数の電極歯３４ｂからなる。複数の電極歯３４ｂは、電極歯３４ａとは反対の側にアーム部３２から延出し、且つ、アーム部３２の延び方向に互いに離隔する。電極歯３４ａ，３４ｂは、主に第１シリコン層に由来する部位である。本実施形態では、図２４に示すように、電極歯３４ａ，３４ｂの延び方向とアーム部３２の延び方向とは直交する。このような櫛歯電極３４Ａないし電極歯３４ａと櫛歯電極３４Ｂないし電極歯３４ｂとは、アーム部３２を介して電気的に接続されている。
【００９６】
櫛歯電極３５Ａは、複数の電極歯３５ａからなる。複数の電極歯３５ａは、アーム部３３から各々が延出し、且つ、アーム部３３の延び方向に互いに離隔する。櫛歯電極３５Ｂは、複数の電極歯３５ｂからなる。複数の電極歯３５ｂは、電極歯３５ａとは反対の側にアーム部３３から延出し、且つ、アーム部３３の延び方向に互いに離隔する。電極歯３５ａ，３５ｂは、主に第１シリコン層に由来する部位である。本実施形態では、図２４に示すように、電極歯３５ａ，３５ｂの延び方向とアーム部３３の延び方向とは直交する。このような櫛歯電極３５Ａないし電極歯３５ａと櫛歯電極３５Ｂないし電極歯３５ｂとは、アーム部３３を介して電気的に接続されている。また、櫛歯電極３５Ａ，３５Ｂは、ミラー支持部３１を介して櫛歯電極３４Ａ，３４Ｂと電気的に接続されている。
【００９７】
フレーム４１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、揺動部３０を囲む形状を有する。また、フレーム４１は、所定の機械的強度を有してフレーム４１内の構造を支持する。
【００９８】
捩れ連結部４２は、一対のトーションバー４２ａからなる。各トーションバー４２ａは、主に第１シリコン層に由来する部位であり、揺動部３０のミラー支持部３１とフレーム４１において第１シリコン層に由来する部位とに接続してこれらを連結する。トーションバー４２ａにより、フレーム４１の第１シリコン層由来部位とミラー支持部３１とは電気的に接続される。また、図２５に示すように、トーションバー４２ａ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４１の第１シリコン層由来部位よりも、薄肉である。このような捩れ連結部４２ないし一対のトーションバー４２ａは、揺動部３０ないしミラー支持部３１の揺動動作の揺動軸心Ａ４を規定する。揺動軸心Ａ４は、図２４に示す矢印Ｄ方向と、即ちアーム部３２，３３の延び方向と、直交する。したがって、アーム部３２の延び方向に直交する方向にアーム部３２から延出する上述の電極歯３４ａ，３４ｂの延び方向は、揺動軸心Ａ４に対して平行であり、且つ、アーム部３３の延び方向に直交する方向にアーム部３３から延出する上述の電極歯３５ａ，３５ｂの延び方向は、揺動軸心Ａ４に対して平行である。このような揺動軸心Ａ４は、好ましくは、揺動部１０の重心またはその近傍を通る。
【００９９】
櫛歯電極４３Ａは、櫛歯電極３４Ａと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯４３ａからなる。複数の電極歯４３ａは、フレーム４１から各々が延出し、且つ、アーム部３２の延び方向に互いに離隔する。また、電極歯４３ａは、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム４１の第２シリコン層由来部位に固定されている。本実施形態では、図２４に示すように、電極歯４３ａの延び方向とアーム部３２の延び方向とは直交し、電極歯４３ａの延び方向は揺動軸心Ａ４に対して平行である。
【０１００】
このような櫛歯電極４３Ａは、櫛歯電極３４Ａと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極３４Ａ，４３Ａは、揺動部３０の例えば非動作時には、図２５に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３４Ａ，４３Ａは、揺動部３０の揺動動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯３４ａ，４３ａが位置ずれした態様で配されている。
【０１０１】
櫛歯電極４３Ｂは、櫛歯電極３４Ｂと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯４３ｂからなる。複数の電極歯４３ｂは、フレーム４１から各々が延出し、且つ、アーム部３２の延び方向に互いに離隔する。また、電極歯４３ｂは、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム４１の第２シリコン層由来部位に固定されている。櫛歯電極４３Ｂないし電極歯４３ｂは、フレーム４１の第２シリコン層由来部位の一部を介して櫛歯電極４３Ａないし電極歯４３ａと電気的に接続されている。本実施形態では、図２４に示すように、電極歯４３ｂの延び方向とアーム部３２の延び方向とは直交し、電極歯４３ｂの延び方向は揺動軸心Ａ４に対して平行である。
【０１０２】
このような櫛歯電極４３Ｂは、櫛歯電極３４Ｂと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極３４Ｂ，４３Ｂは、揺動部３０の例えば非動作時には、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３４Ｂ，４３Ｂは、揺動部３０の揺動動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯３４ｂ，４３ｂが位置ずれした態様で配されている。
【０１０３】
櫛歯電極４４Ａは、櫛歯電極３５Ａと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯４４ａからなる。複数の電極歯４４ａは、フレーム４１から各々が延出し、且つ、アーム部３３の延び方向に互いに離隔する。また、電極歯４４ａは、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム４１の第２シリコン層由来部位に固定されている。本実施形態では、フレーム４１の第２シリコン層由来部において電極歯４４ａが固定されている箇所と、フレーム４１の第２シリコン層由来部位において上述の電極歯４３ａ，４３ｂが固定されている箇所とは、電気的に分離されており、従って、櫛歯電極４４Ａないし電極歯４４ａと、櫛歯電極４３Ａ，４３Ｂないし電極歯４３ａ，４３ｂとは、電気的に分離されている。また、本実施形態では、図２４に示すように、電極歯４４ａの延び方向とアーム部３３の延び方向とは直交し、電極歯４４ａの延び方向は揺動軸心Ａ４に対して平行である。
【０１０４】
このような櫛歯電極４４Ａは、櫛歯電極３５Ａと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極３５Ａ，４４Ａは、揺動部３０の例えば非動作時には、図２５に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３５Ａ，４４Ａは、揺動部３０の揺動動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯３５ａ，４４ａが位置ずれした態様で配されている。
【０１０５】
櫛歯電極４４Ｂは、櫛歯電極３５Ｂと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯４４ｂからなる。複数の電極歯４４ｂは、フレーム４１から各々が延出し、且つ、アーム部３３の延び方向に互いに離隔する。また、電極歯４４ｂは、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム４１の第２シリコン層由来部位の一部に固定されている。本実施形態では、フレーム４１の第２シリコン層由来部位において電極歯４４ｂが固定されている箇所と、フレーム４１の第２シリコン層由来部位において上述の電極歯４３ａ，４３ｂが固定されている箇所とは、電気的に分離されており、従って、櫛歯電極４４Ｂないし電極歯４４ｂと、櫛歯電極４３Ａ，４３Ｂないし電極歯４３ａ，４３ｂとは、電気的に分離されている。一方、櫛歯電極４４Ｂないし電極歯４４ｂは、フレーム４１の第２シリコン層由来部位の一部を介して櫛歯電極４４Ａないし電極歯４４ａと電気的に接続されている。また、本実施形態では、図２４に示すように、電極歯４４ｂの延び方向とアーム部３３の延び方向とは直交し、電極歯４４ｂの延び方向は揺動軸心Ａ４に対して平行である。
【０１０６】
このような櫛歯電極４４Ｂは、櫛歯電極３５Ｂと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極３５Ｂ，４４Ｂは、揺動部３０の例えば非動作時には、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３５Ｂ，４４Ｂは、揺動部３０の揺動動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯３５ｂ，４４ｂが位置ずれした態様で配されている。
【０１０７】
マイクロミラー素子Ｘ４においては、櫛歯電極３４Ａ，３４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ，４４Ａ，４４Ｂに対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部３０ないしミラー支持部３１を揺動軸心Ａ４まわりに回転変位させることができる。櫛歯電極３４Ａ，３４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂに対する電位付与は、フレーム４１の第１シリコン層由来部位、両トーションバー４２ａ、ミラー支持部３１、およびアーム部３２，３３を介して実現することができる。櫛歯電極３４Ａ，３４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂは、例えばグラウンド接続される。一方、櫛歯電極４３Ａ，４３Ｂに対する電位付与は、フレーム４１の第２シリコン層由来部位の一部を介して実現することができる。櫛歯電極４４Ａ，４４Ｂに対する電位付与は、フレーム４１の第２シリコン層由来部位の他の一部を介して実現することができる。揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極３４Ａ，３４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ，４４Ａ，４４Ｂ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。このような揺動部３０ないしミラー支持部３１の揺動駆動により、ミラー支持部３１上に設けられたミラー面３１ａにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【０１０８】
また、マイクロミラー素子Ｘ４は、マイクロミラー素子Ｘ１に関して上述したのと同様に、揺動軸心Ａ４方向におけるミラー支持部３１の設計寸法に関わらず所望数の電極歯３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂを設けることによって揺動部３０の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心Ａ４方向におけるミラー支持部３１したがって素子全体の設計寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適している。
【０１０９】
図２６〜図３０は、本発明の第５の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ５を表す。図２６は、マイクロミラー素子Ｘ５の平面図であり、図２７は、マイクロミラー素子Ｘ５の一部省略平面図である。また、図２８〜図３０は、各々、図２６の線XXVIII−XXVIII、線XXIX−XXIX、および線XXX−XXXに沿った断面図である。
【０１１０】
マイクロミラー素子Ｘ５は、揺動部１０と、フレーム２１と、捩れ連結部２２と、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂと、フレーム５１（一部省略）と、アーム部５２，５３と、捩れ連結部５４と、櫛歯電極５５，５６とを備える。また、マイクロミラー素子Ｘ５は、マイクロミラー素子Ｘ１に関して上述したようにＭＥＭＳ技術を利用して、ＳＯＩ基板である材料基板に対して加工を施すことにより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。図の明確化の観点より、図２６においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。また、図２７は、マイクロミラー素子Ｘ５において第２シリコン層に由来する構造を表す。
【０１１１】
マイクロミラー素子Ｘ５における揺動部１０、フレーム２１、捩れ連結部２２、および櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂについては、第１の実施形態における揺動部１０、フレーム２１、捩れ連結部２２、および櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂに関して上述したのと同様である。
【０１１２】
フレーム５１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、所定の機械的強度を有してフレーム５１内の構造を支持する。フレーム５１において第２シリコン層に由来する部位は図２７に示す。
【０１１３】
アーム部５２は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、揺動部１０の揺動軸心Ａ１と直交する方向にフレーム２１から延出する。また、アーム部５２は、図２８に示すように、フレーム２１において第１シリコン層に由来する部位に固定されている。アーム部５３は、主に第２シリコン層に由来する部位であり、揺動部１０の揺動軸心Ａ１と直交する方向であってアーム部５２に平行にフレーム５１から延出する。また、アーム部５３は、図２７に示すように、フレーム５１において第２シリコン層に由来する部位に固定されている。
【０１１４】
捩れ連結部５４は、一組のトーションバー５４ａ，５４ｂおよびトーションバー５４ｃからなる。
【０１１５】
トーションバー５４ａは、主に第１シリコン層に由来する部位であり、フレーム２１の第１シリコン層由来部位とフレーム５１の第１シリコン層由来部位とに接続してこれらを連結する。トーションバー５４ａにより、フレーム５１の第１シリコン層由来部位とフレーム２１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、トーションバー５４ａは、図２８に示すように、素子厚さ方向Ｈにおいてフレーム２１の第１シリコン層由来部位およびフレーム５１の第１シリコン層由来部位よりも薄肉である。
【０１１６】
トーションバー５４ｂは、主に第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム２１の第２シリコン層由来部位とフレーム５１の第２シリコン層由来部位とに接続してこれらを連結する。トーションバー５４ｂにより、フレーム５１の第２シリコン層由来部位とフレーム２１の第２シリコン層由来部位と電気的に接続される。フレーム５１の第２シリコン層由来部位において、トーションバー５４ｂが固定されている箇所と、上述のアーム部５３が固定されている箇所とは電気的に分離されている。また、トーションバー５４ｂは、図２８に示すように、素子厚さ方向Ｈにおいてフレーム２１の第２シリコン層由来部位およびフレーム５１の第２シリコン層由来部位よりも薄肉である。
【０１１７】
トーションバー５４ｃは、主に第１シリコン層に由来する部位であり、フレーム５１の第１シリコン層由来部位とアーム部５２とに接続してこれらを連結する。トーションバー５４ｃにより、フレーム５１の第１シリコン層由来部位とアーム部５２とは電気的に接続される。また、トーションバー５４ｃは、図２８に示すように、素子厚さ方向Ｈにおいてフレーム５１の第１シリコン層由来部位およびアーム部５２よりも薄肉である。
【０１１８】
このような捩れ連結部５４（トーションバー５４ａ，５４ｂ，５４ｃ）は、フレーム２１の揺動動作の揺動軸心Ａ５を規定する。揺動軸心Ａ５の延び方向は、揺動軸心Ａ１の延び方向と直交する。このような揺動軸心Ａ５は、好ましくは、揺動部１０の重心またはその近傍を通る。
【０１１９】
櫛歯電極５５は、複数の電極歯５５ａからなる。複数の電極歯５５ａは、アーム部５２から各々が延出し、且つ、アーム部５２の延び方向に互いに離隔する。電極歯５５ａは、主に第１シリコン層に由来する部位である。
【０１２０】
櫛歯電極５６は、櫛歯電極５５と協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯５６ａからなる。複数の電極歯５６ａは、アーム部５３から各々が延出し、且つ、アーム部５３の延び方向に互いに離隔する。電極歯５６ａは、主に第２シリコン層に由来する部位である。
【０１２１】
このような櫛歯電極５５，５６は、本素子の駆動機構を構成する。櫛歯電極５５，５６は、フレーム２１の例えば非動作時には、図２８および図３０に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極５５，５６は、フレーム２１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５５ａ，５６ａが位置ずれした態様で配されている。
【０１２２】
マイクロミラー素子Ｘ５においては、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ，５５，５６に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部１０ないしミラー支持部１１を揺動軸心Ａ１まわりに揺動駆動することができるとともに、フレーム２１およびこれに伴う揺動部１０を揺動軸心Ａ５まわりに揺動駆動することができる。すなわち、マイクロミラー素子Ｘ５は、いわゆる２軸型の揺動素子である。
【０１２３】
櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂに対する電位付与は、フレーム５１の第１シリコン層由来部位、トーションバー５４ａ、フレーム２１の第１シリコン層由来部位、両トーションバー２２ａ、およびアーム部１２を介して、または、フレーム５１の第１シリコン層由来部位、トーションバー５４ｃ、アーム部５２、フレーム２１の第１シリコン層由来部位、両トーションバー２２ａ、およびアーム部１２を介して、実現することができる。櫛歯電極５５に対する電位付与は、フレーム５１の第１シリコン層由来部位、トーションバー５４ａ、フレーム２１の第１シリコン層由来部位、およびアーム部５２を介して、または、フレーム５１の第１シリコン層由来部位、トーションバー５４ｃ、およびアーム部５２を介して、実現することができる。櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，５５は例えばグラウンド接続される。櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂに対する電位付与は、フレーム５１の第２シリコン層由来部位、トーションバー５４ｂ、および、フレーム２１の第２シリコン層由来部位を介して実現することができる。櫛歯電極５６に対する電位付与は、フレーム５１の第２シリコン層由来部位およびアーム部５３を介して実現することができる。揺動軸心Ａ１まわりの揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ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、揺動軸心Ａ５まわりの揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極５５，５６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。このような、揺動部１０ないしミラー支持部１１の揺動駆動およびフレーム２１およびこれに伴う揺動部１０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。
【０１２４】
また、マイクロミラー素子Ｘ５は、マイクロミラー素子Ｘ１に関して上述したのと同様に、揺動軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１の設計寸法に関わらず所望数の電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ，５５ａ，５６ａを設けることによって揺動部１０の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１したがって素子全体の設計寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適している。
【０１２５】
図３１は、複数のマイクロミラー素子Ｘ５を含むマイクロミラーアレイＹを表す。図の明確化の観点より、図３１においては、揺動部１０、フレーム２１，５１、アーム部５２、および櫛歯電極５５について斜線ハッチングを付して表す。マイクロミラーアレイＹでは、複数のマイクロミラー素子Ｘ５は、回転軸心Ａ１の方向に一列に配されている。したがって、マイクロミラーアレイＹでは、複数のミラー面１１ａは、回転軸心Ａ１の方向に一列に配されている。各マイクロミラー素子Ｘ５は、上述のように、駆動力を得つつ素子全体の回転軸心Ａ１方向寸法を短く設定することによる小型化を図るのに適している。そのため、マイクロミラーアレイＹによると、複数のミラー面１１ａについて、短い配設ピッチを実現することができる。すなわち、マイクロミラーアレイＹでは、複数のミラー面１１ａを、揺動軸心Ａ１方向において高密度に配設することが可能である。加えて、各マイクロミラー素子Ｘ５では、ミラー支持部１１およびトーションバー２２ａ（捩れ連結部２２）が回転軸心Ａ１方向において重なり合う。このような構成は、揺動軸心Ａ１方向におけるミラー面１１ａの高密度化を図るうえで好適である。
【０１２６】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
【０１２７】
（付記１）フレームと、
可動機能部、当該可動機能部から延出するアーム部、および、当該アーム部の延び方向と交差する方向に当該アーム部から各々が延出し且つ前記延び方向に互いに離隔する複数の第１電極歯からなる第１櫛歯電極、を有する揺動部と、
前記フレームおよび前記揺動部を連結して当該揺動部の揺動動作の揺動軸心を規定する捩れ連結部と、
前記アーム部の延び方向と交差する方向に前記フレームから各々が延出し且つ前記アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第２電極歯からなる、前記第１櫛歯電極と協働して前記揺動動作の駆動力を発生させるための第２櫛歯電極と、を備えるマイクロ揺動素子。
（付記２）前記複数の第１電極歯の延び方向は、前記揺動軸心に対して平行である、付記１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記３）前記複数の第１電極歯の延び方向と前記揺動軸心の延び方向とは交差する、付記１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記４）前記第２電極歯の延び方向は、前記第１電極歯の延び方向に対して平行である、付記１から３のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記５）前記第１櫛歯電極は３本以上の電極歯からなり、隣り合う２つの第１電極歯間の距離は、前記揺動軸心から遠いほど長い、付記１から４のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記６）前記第２櫛歯電極は３本以上の電極歯からなり、隣り合う２つの第２電極歯間の距離は、前記揺動軸心から遠いほど長い、付記１から５のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記７）前記アーム部の延び方向において隣り合う２つの第２電極歯の間に位置する第１電極歯は、当該２つの第２電極歯間の中心位置から、前記揺動軸心に近付く方に偏位している、付記１から６のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記８）前記アーム部の延び方向において隣り合う２つの第２電極歯の間に位置する第１電極歯は、当該２つの第２電極歯間の中心位置から、前記揺動軸心から遠ざかる方に偏位している、付記１から６のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記９）前記アーム部の延び方向と交差する方向に当該アーム部から各々が延出し且つ前記アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第３電極歯、からなる第３櫛歯電極と、
前記アーム部の延び方向と交差する方向に前記フレームから各々が延出し且つ前記アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第４電極歯からなる、前記第３櫛歯電極と協働して前記揺動動作の駆動力を発生させるための第４櫛歯電極と、を更に備え、
前記第２および前記第４櫛歯電極は電気的に分離されている、付記１から８のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１０）前記第１および前記第３櫛歯電極は電気的に接続されている、付記９に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１１）前記可動機能部から延出する追加アーム部と、
前記追加アーム部の延び方向と交差する方向に当該追加アーム部から各々が延出し且つ当該追加アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第３電極歯、からなる第３櫛歯電極と、
前記追加アーム部の延び方向と交差する方向に前記フレームから各々が延出し且つ前記追加アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第４電極歯からなる、前記第３櫛歯電極と協働して前記揺動動作の駆動力を発生させるための第４櫛歯電極と、を更に備え、
前記第１および前記第３櫛歯電極は電気的に分離されている、付記１から８のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１２）前記第２および前記第４櫛歯電極は電気的に接続されている、付記１１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１３）追加フレームと、
前記フレームおよび前記追加フレームを連結し、且つ、当該追加フレームの揺動動作の、前記揺動軸心の延び方向と交差する追加揺動軸心を規定する、追加捩れ連結部と、
前記追加フレームの前記揺動動作の駆動力を発生させるための駆動機構と、を更に備える、付記１から１２のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【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平面図である。
【図２】図１に示すマイクロミラー素子の一部省略平面図である。
【図３】図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図４】図１の線IV−IVに沿った断面図である。
【図５】図１の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６】図５の後に続く工程を表す。
【図７】駆動時における図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図８】図１のマイクロミラー素子の第１変形例の平面図である。
【図９】図１のマイクロミラー素子の第２変形例の平面図である。
【図１０】図１のマイクロミラー素子の第３変形例の平面図である。
【図１１】図１のマイクロミラー素子の第４変形例の平面図である。
【図１２】図１のマイクロミラー素子の第５変形例の平面図である。
【図１３】図１のマイクロミラー素子の第６変形例の平面図である。
【図１４】図１のマイクロミラー素子の第７変形例の平面図である。
【図１５】本発明の第２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１６】図１５に示すマイクロミラー素子の一部省略平面図である。
【図１７】図１５の線XVII−XVIIに沿った断面図である。
【図１８】図１５の線XVIII−XVIII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】図１９に示すマイクロミラー素子の一部省略平面図である。
【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】本発明の第４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２５】図２４の線XXV−XXVに沿った断面図である。
【図２６】本発明の第５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２７】図２６に示すマイクロミラー素子の一部省略平面図である。
【図２８】図２６の線XXVIII−XXVIIIに沿った断面図である。
【図２９】図２６の線XXIX−XXIXに沿った断面図である。
【図３０】図２６の線XXX−XXXに沿った断面図である。
【図３１】複数の図２６のマイクロミラー素子を含むマイクロミラーアレイを表す。
【図３２】従来のマイクロミラー素子の一部省略斜視図である。
【図３３】図３２に示すマイクロミラー素子における一組の櫛歯電極の配向を表す。
【符号の説明】
【０１２９】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ６      マイクロミラー素子
Ｙ      マイクロミラーアレイ
１０，３０      揺動部
１１，３１，６１      ミラー支持部
１２，１４，１５，３２，３３，５２，５３      アーム部
１３Ａ，２３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，４３Ａ，４４Ａ      櫛歯電極
１３ａ，２３ａ，３４ａ，３５ａ，４３ａ，４４ａ      電極歯
１３Ｂ，２３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ，４３Ｂ，４４Ｂ      櫛歯電極
１３ｂ，２３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４３ｂ，４４ｂ      電極歯
２１，４１，５１，６２      フレーム
２２，４２，５４      捩れ連結部
２２ａ，４２ａ，５４ａ，５４ｂ，５４ｃ      トーションバー
５５，５６      櫛歯電極
５５ａ，５６      電極歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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