(57)【要約】【課題】静電駆動式でミラーを揺動させ、光ビームを偏向させる光学装置において、可動部に設置されたミラーの傾斜角を精度よく調整する。【解決手段】基板と可動部のうちのいずれか一方の部材に固定されているとともに他方の部材に向かって突出している第１突起部および第２突起部を備えている。第１突起部が第２突起部よりも、基板に垂直な方向の高さが高く、第１突起部が第２突起部よりも、可動部の揺動軸に近い位置に設置されている。基板に対して可動部が最大傾斜角で傾斜した場合に、第１突起部および第２突起部が、前記した他方の部材に当接する。これによって、可動部の傾斜角が精度よく調整される。【選択図】  図１
2011039142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
その基板に固定されている支持部と、
その支持部から伸びている可撓梁と、
その可撓梁によって前記基板に対して揺動可能に支持されている可動部と、
その可動部の上面に固定されているミラーと、
前記基板と前記可動部のうちの一方の部材に固定されているとともに、他方の部材に向かって突出している、第１突起部および第２突起部と、
前記基板に設けられている固定電極と、
前記可動部に設けられている可動電極とを備えており、
前記第１突起部が前記第２突起部よりも、前記基板に垂直な方向の高さが高く、
前記第１突起部が前記第２突起部よりも、前記可動部の揺動軸に近い位置に設置されており、
前記基板に対して前記可動部が最大傾斜角で傾斜した場合に、前記第１突起部および前記第２突起部が、前記他方の部材に当接することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記揺動軸に沿って観測したときに、前記固定電極と前記可動電極が、前記第１突起部と前記第２突起部の間にある位置で対向していることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記他方の部材が前記第１突起部と前記第２突起部に接触したときに、前記可撓梁が前記可動部を撓ませない剛性を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第１突起部と前記第２突起部が、前記固定電極と前記可動部を当接させない位置に設置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記可動部が、
前記可撓梁によって前記基板に対して揺動可能に支持されており、前記可動電極が設置されている駆動部と、
前記駆動部の上方に固定されている接続部と、
前記接続部に固定され、前記駆動部の上方に位置しており、上面に前記ミラーが固定されているミラー設置部とを備えており、
前記第１突起部および第２突起部は、いずれも前記基板の上面に固定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光学装置の製造方法であって、
前記固定電極を形成する第１工程と、
前記支持部と、前記可撓梁と、前記可動電極を含む前記駆動部と、前記第１突起部と、前記第２突起部と、第１犠牲層とを形成する第２工程と、
前記接続部と、前記ミラー設置部と、前記ミラーと、第２犠牲層とを形成する第３工程と、
前記第１犠牲層および前記第２犠牲層を除去する第４工程とを備えることを特徴とする光学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電力によってミラーを揺動させることによって光ビームの反射方向を変化させる光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ビームを偏向させる光学装置をＭＥＭＳ技術を利用して製造する技術が開発されている。この種の光学装置は、基板と可撓梁と可動部を備えており、可撓梁によって可動部を基板から離反した位置に支持する。可動部の上面にミラーが設置されており、可動部を基板に対して揺動させることによって、ミラーを所定の角度に傾ける。
【０００３】
この光学装置を静電力で駆動する静電駆動式の光学装置では、導電体で形成した可動部を可動電極として用い、可動電極と対向する位置の基板上に固定電極を設置する。可動電極と固定電極との間に駆動電圧を印加すると、両電極間に静電力が作用する。この静電力によって可動部の一部を基板側（可動部の下方側）に向けて吸引することによって、可動部を揺動させる。この静電力は、可動電極と固定電極との距離の二乗に反比例する。可動電極と固定電極との距離を小さくすることによって、可動部を揺動させるための静電力を大きくすることができる。しかしながら、可動部が大きく揺動した場合に可動部に設置された可動電極と基板に設置された固定電極が接近し過ぎると、可動部が基板側に強く引き寄せられ、可動部と基板が接触してしまう。この現象をプル・イン（ｐｕｌｌ−ｉｎ）と呼ぶ。
【０００４】
ｐｕｌｌ−ｉｎを抑制する技術が提案されている。例えば、特許文献１に、基板に固定されているとともに基板から可動部に向けて突出するストッパを用いて、固定電極と可動電極が接触することを防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
静電駆動式の光学装置では、可動部を揺動させるために可動部に静電引力を作用させると、可動部が揺動するだけでなく、可動部の揺動軸が基板に接近する現象が起こる。この現象を沈み込みという。特許文献１に記載されているように、基板から可動部に向けて突出するストッパが設置されていると、可動部とストッパが当接することによって、固定電極と可動電極が接触しないようにすることはできる。しかし、沈み込みは防止できない。
【０００７】
可動部に沈み込みが発生すると、沈み込みの大きさによって基板に対する可動部の傾斜角が変化するために、ミラーを適切な傾斜角に制御することが困難となる。
【０００８】
本発明では、可動部に設置されたミラーの傾斜角を一定に調整することが可能な技術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】
本発明の光学装置は、基板と、基板に固定されている支持部と、支持部から伸びている可撓梁と、可撓梁によって基板に対して揺動可能に支持されている可動部と、可動部の上方に固定されているミラーと、基板と可動部のうちの一方の部材に固定されているとともに他方の部材に向かって突出している第１突起部および第２突起部と、基板に設けられている固定電極と、可動部に設けられている可動電極とを備えている。この光学装置では、第１突起部が第２突起部よりも、基板に垂直な方向の高さが高く、第１突起部が第２突起部よりも、可動部の揺動軸に近い位置に設置されている。基板に対して可動部が最大傾斜角で傾斜した場合に、第１突起部および第２突起部が、前記した他方の部材（第１突起部と第２突起部が基板から可動部に向けて突出している場合は可動部であり、以下では相手側部材という）に当接する。
【００１０】
上記の光学装置は、基板と可動部のうちの一方の部材に固定されているとともに他方の部材に向かって突出している第１突起部および第２突起部を備えている。基板に対して可動部が傾斜した場合、揺動軸に近い側では基板の上面と可動部の下面との距離が相対的に大きく、揺動軸から遠い側では前記した距離が相対的に小さくなる。これに対応するために、上記の光学装置では、揺動軸に近い側に相対的に高い第１突起部が設置されており、揺動軸から遠い側に相対的に低い第２突起部が設置されている。このため、基板に対して可動部が傾斜した場合に、第１突起部と第２突起部の双方が、相手側部材に当接する関係を得ることができる。例えば、第１突起部と第２突起部が基板に設置されている場合には、第１突起部と第２突起部の双方が可動部に当接するようにできる。また、第１突起部と第２突起部が可動部に設置されている場合には、第１突起部と第２突起部の双方が基板に当接するようにできる。上記の光学装置では、第１突起部と第２突起部の双方が相手側部材に当接することによって、基板に対して可動部が最大に傾斜した最大傾斜角が規制される。
【００１１】
本発明によれば、第１突起部と第２突起部の双方が相手側部材に当接することによって可動部の傾斜角を最大傾斜角に調整することができる。固定電極と可動電極との間に作用する静電力によって、可動部の全体が基板に向かって沈み込もうとしても、第１突起部と第２突起部によって、可動部に設置されたミラーの傾斜角が常に一定の傾斜角に調整される。沈み込みの発生を抑制するために可撓梁の剛性を高く維持する必要がないために、可撓梁の剛性を可能な限り低くし、低い駆動電圧で可動部を揺動させるようにすることが可能となる。
【００１２】
上記の光学装置では、前記した揺動軸に沿う方向から観測したときに、固定電極と可動電極が、第１突起部と第２突起部の間にある位置で対向していることが好ましい。この場合、第１突起部と第２突起部の間で静電力が作用するため、第１突起部と第２突起部の双方を相手側部材に安定的に当接させることができる。
【００１３】
上記の光学装置では、相手側部材が第１突起部と第２突起部に接触したときに、可撓梁が可動部を撓ませない剛性を備えていることが好ましい。
上記の光学装置では、可動部が、第１突起部と第２突起部と可撓梁によって３点支持された状態で最大傾斜角に調整される。可動部が３点支持された場合、その３点の位置関係では、可動部が変形してしまうことがありえる。可撓梁が十分にしなやかであれば、可動部が第１突起部と第２突起部によって２点支持された状態で最大傾斜角に調整される関係を得ることができる。相手側部材が第１突起部と第２突起部に接触したときに、可撓梁が可動部を撓ませない剛性（十分にしなやかな剛性）を備えていれば、可動部が第１突起部と第２突起部によって２点支持された状態で最大傾斜角に調整される関係を得ることができる。
【００１４】
上記の光学装置では、第１突起部と第２突起部が、固定電極と可動部を当接させない位置に設置されていることが好ましい。このような構成によれば、第１突起部と第２突起部によって、ｐｕｌｌ−ｉｎの発生を防ぐことができる。
【００１５】
上記の光学装置では、可動部を、駆動部と接続部とミラー設置部で構成することができる。駆動部は、可撓梁によって基板に対して揺動可能に支持されており、可動電極が設置されている。接続部は、駆動部の上方に固定されている。ミラー設置部は、接続部に固定され、駆動部の上方に位置しており、その上面にミラーが固定されている。第１突起部と第２突起部は、基板の上面に固定されていてもよい。
この構造の光学装置は、広いミラー面積を得ることができる。また、支持部と可撓梁と駆動部を形成する工程と同じ工程で、第１突起部と第２突起部を形成することができる。
【００１６】
この光学装置は、固定電極を形成する第１工程と、支持部と、可撓梁と、可動電極を含む駆動部と、第１突起部と、第２突起部と、第１犠牲層とを形成する第２工程と、接続部と、ミラー設置部と、ミラーと、第２犠牲層とを形成する第３工程と、第１犠牲層および第２犠牲層を除去する第４工程とを備える製造方法によって製造することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第１突起部と第２突起部によって可動部の最大傾斜角が常に一定角に管理される。可動部の沈み込みを防止する必要がなく、可撓梁の剛性を低くし、より低い駆動電圧で可動部を揺動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１の光学装置の斜視図である。
【図２】図１の光学装置の駆動部等を示す斜視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１の光学装置の駆動部等を示す平面図である。
【図５】図１の光学装置の断面を模式的に表しており、ミラー設置部と第１突起部および第２突起部が当接している状態を示す図である。
【図６】図５において、第１突起部および第２突起部と、可動部の傾斜角との関係を示す図である。
【図７】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図８】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図９】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図１０】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図１１】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図１２】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図１３】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図１４】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図１５】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図１６】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図１７】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図１８】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図１９】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図２０】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図２１】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図２２】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図２３】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図２４】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図２５】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図２６】実施例１の光学装置の製造工程を説明する図である。
【図２７】変形例の光学装置の駆動部等を示す斜視図である。
【図２８】変形例の光学装置の断面を模式的に示す図である。
【図２９】変形例の光学装置の断面を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る好ましい実施形態は、例えば、下記に列挙する特徴を備えた実施例によって具現化される。
（特徴１）駆動部と接続部とミラー設置部は実質的に剛体であり、全体として一体に揺動する。すなわち、可動部は実質的に剛体であり、全体として一体に揺動する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、実施例１の光学装置１００の斜視図である。  図１に示すように、光学装置１００は、基板１０１と、基板１０１上に形成されており、基板１０１上に固定されている１対の支持体１０２ａ，１０２ｂと、１対の支持体１０２ａ，１０２ｂから伸びている１対の可撓梁１０４ａ，１０４ｂと、１対の可撓梁１０４ａ，１０４ｂによって支持されている可動部１０３と、可動部１０３の上面に固定されているミラー１０５とを備えている。
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図３に示すように、可動部１０３は、駆動部１０７と、接続部１０８と、ミラー設置部１０９を備えている。ミラー設置部１０９の上面にミラー１０５が固定されている。
図２は、図１からミラー設置部１０９とミラー１０５を除去した状態の斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、支持体１０２ａ，１０２ｂと可撓梁１０４ａ，１０４ｂとの接続点を結ぶ線をｘ軸とし、基板１０１に平行な面内でｘ軸に直交しており、支持体１０２ａ，１０２ｂと可撓梁１０４ａ，１０４ｂとの接続点を結ぶ線分の中点を通過する方向をｙ軸とし、ｘｙ平面に直交する方向をｚ軸とした場合に、可動部１０３の一部にｚ軸方向の力を作用させると、可動部１０３はｘ軸を揺動軸として基板１０１に対して揺動する。尚、図２、図３においては、上記と同様にｘ，ｙ，ｚ軸が設定されるが、その記載を省略している。
【００２２】
可動部１０３は、駆動部１０７と、駆動部１０７の上方に固定されている接続部１０８と、接続部１０８の上方に固定されているミラー設置部１０９とを備えている。
１対の可撓梁１０４ａ，１０４ｂは、１対の支持体１０２ａ，１０２ｂの上端と可動部１０３を構成する駆動部１０７とを接続している。１対の可撓梁１０４ａ，１０４ｂと、駆動部１０７は、基板１０１から離反した高さに支持されている。図２に示すように、１対の可撓梁１０４ａ，１０４ｂは、剛性を低くするために、多数回に亘って折り返されており、その全長が長く形成されており、比較的容易に捩れる。細くて長いために捩れやすい可動梁となっている。
【００２３】
駆動部１０７と接続部１０８とミラー設置部１０９の各部と、それらを相互に接続する接続箇所は、可撓梁１０４ａ，１０４ｂに比して著しく剛性が高い。駆動部１０７と接続部１０８とミラー設置部１０９の相対的変位角は、可撓梁１０４ａ，１０４ｂの捩れ角に対して著しく小さい。可動部１０３は実質的に剛体であり、可撓梁１０４ａ，１０４ｂが捩れることによって駆動部１０７が傾斜すれば、ミラー設置部１０９およびこれに固定されているミラー１０５も同一角度だけ傾斜する。
【００２４】
図４は、光学装置１００の駆動部１０７より下方の構成を平面視する図である。図２、図４に示すように、第１突起部１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃ，１５１ｄと、第２突起部１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５２ｄとが、基板１０１および支持体１０２ａ，１０２ｂに固定されている。第１突起部１５１ａ〜１５１ｄと第２突起部１５２ａ〜１５２ｄは、ミラー設置部１０９に向かって突出している。第１突起部１５１ａ〜１５１ｄは、同じ高さ（基板１０１に垂直な方向の距離であり、図１に示すｚ軸方向の距離に等しい）であり、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄは、同じ高さである。第１突起部１５１ａ〜１５１ｄは、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄよりも高さが高くなっている。尚、本実施例では、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄの高さは、基板１０１の上面に対する駆動部１０７の上面の高さに等しく、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄの高さは、基板１０１の上面に対する駆動部１０７の下面の高さよりやや高くなっている。
【００２５】
図４等に示すように、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄは、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄよりも、ｘ軸に近い位置に設置されている。すなわち、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄは、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄよりも、可動部１０３の揺動軸に近い位置に設置されている。第１突起部１５１ａと第１突起部１５１ｃ、第１突起部１５１ｂと第１突起部１５１ｄは、ｘ軸について対称となる位置に設置されている。また、第１突起部１５１ａと第１突起部１５１ｂ、第１突起部１５１ｃと第１突起部１５１ｄは、ｙ軸について対称となる位置に設置されている。同様に、第２突起部１５２ａと第２突起部１５２ｃ、第２突起部１５２ｂと第２突起部１５２ｄは、ｘ軸について対称となる位置に設置されており、第２突起部１５２ａと第２突起部１５２ｂ、第２突起部１５２ｃと第２突起部１５２ｄは、ｙ軸について対称となる位置に設置されている。
【００２６】
駆動部１０７のｘ軸、ｙ軸方向の長さはミラー設置部１０９のｘ軸、ｙ軸方向の長さよりも短い。図４に示すように、駆動部１０７を上面視すると、Ｈ形状となっている。図２、図４に示すように、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄと第２突起部１５２ａ〜１５２ｄは、駆動部１０７の側方に位置しており、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄと第２突起部１５２ａ〜１５２ｄが駆動部１０７に当接して、駆動部１０７の揺動を規制することはない。これに対して、図１に示すように、ミラー設置部１０９は、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄと第２突起部１５２ａ〜１５２ｄの上方にまで伸びている。
【００２７】
図１においてＡ−Ａ’線で示す断面で観測すると、ミラー設置部１０９の下方に第１突起部１５１ａ，１５１ｃと第２突起部１５２ａ，１５２ｃが存在し、駆動部１０７は存在しない。図１においてＢ−Ｂ’線で示す断面で観測すると、ミラー設置部１０９の下方に駆動部１０７が存在し、第１突起部１５１ａ，１５１ｃと第２突起部１５２ａ，１５２ｃは存在しない。
【００２８】
光学装置１００は、静電駆動式であり、駆動部１０７自体が導体であって可動電極として機能する。駆動部１０７に対向する位置の基板１０１上に、１対の固定電極１２２ａ，１２２ｂが固定されている。図４に示すように、固定電極１２２ａは、第１突起部１５１ａ，１５１ｂよりもｘ軸から遠く、第２突起部１５２ａ，１５２ｂよりもｘ軸に近い位置に設置されている。固定電極１２２ｂは、第１突起部１５１ｃ，１５１ｄよりもｘ軸から遠く、第２突起部１５２ｃ，１５２ｄよりもｘ軸に近い位置に設置されている。すなわち、可動部１０３の揺動軸（ｘ軸）に沿って観察すると、可動電極として機能する駆動部１０７と固定電極１２２ａは、第１突起部１５１ａ，１５１ｂと第２突起部１５２ａ，１５２ｂの間となる位置で対向しており、可動電極として機能する駆動部１０７と固定電極１２２ｂは、第１突起部１５１ｃ，１５１ｄと第２突起部１５２ｃ，１５２ｄの間となる位置で対向している。
【００２９】
例えば、可動電極を接地し、駆動信号生成器（図示しない）を用いて、固定電極１２２ａに駆動電圧を印加すると、接地されている可動電極と固定電極１２２ａとの間に静電引力が発生し、固定電極１２２ａに対向する位置の駆動部１０７が基板１０１側に吸引される。固定電極１２２ｂに駆動電圧を印加すると、接地されている可動電極と固定電極１２２ｂとの間に静電引力が発生し、固定電極１２２ｂに対向する位置の駆動部１０７が基板１０１側に吸引される。可撓梁１０４ａ，１０４ｂは剛性が低く、低い駆動電圧で、駆動部１０７をx軸の周りに揺動させることができる。これによって、駆動部１０７ひいては可動部１０３を、図１に示すｘ軸を中心に揺動させることができる。
【００３０】
図５は、光学装置１００の図３に示す断面を模式的に示したものであり、可動部１０３がｘ軸を揺動軸として揺動し、第１突起部１５１ａと第２突起部１５２ａがミラー設置部１０９の裏面に当接した状態を示している。
【００３１】
光学装置１００では、固定電極１２２ａは、第１突起部１５１ａ，１５１ｂよりも揺動軸から遠く、第２突起部１５２ａ，１５２ｂよりも揺動軸に近い位置に設置されている。固定電極１２２ａと可動電極との間に駆動電圧を印加すると、図５に示すように、第１突起部１５１ａと第２突起部１５２ａの間の可動部１０３に、基板１０１に向けて吸引する静電力が作用する。
【００３２】
図６は、第１突起部１５１ａおよび第２突起部１５２ａが、ミラー設置部１０９と当接する部分を拡大した図である。図６に示すように、ミラー設置部１０９が第１突起部１５１ａおよび第２突起部１５２ａに当接する場合、ミラー設置部１０９は基板１０１に対して角度θで傾斜する。本実施例に係る光学装置１００では、角度θが可動部１０３の最大傾斜角となる。第１突起部１５１ａ〜１５１ｄおよび第２突起部１５２ａ〜１５２ｄの高さおよび位置を調整することによって、可動部１０３の最大傾斜角θを必要な角度に調整することができる。これによって、可動部１０３に固定されたミラー１０５の最大傾斜角θを必要な角度に調整することができる。
【００３３】
可動部１０３に静電力が作用した結果、可動部１０３の全体が基板１０１に向かって接近し、沈み込みが発生する場合がある。例えば、図５に示す方向に可動部１０３を傾ける場合に、沈み込みが発生すると、まず、ミラー設置部１０９の裏面は、第１突起部１５１ａ，１５１ｂに当接する。その後、可動部１０３は、第１突起部１５１ａ，１５１ｂに下方から支持された状態で、さらに傾斜する。可動部１０３は、ミラー設置部１０９が第２突起部１５２ａ，１５２ｂに当接するまで、傾斜角を大きくすることができる。本実施例に係る光学装置１００では、可動部１０３の沈み込みが発生した場合であっても、ミラー設置部１０９の裏面が、第１突起部１５１ａ，１５１ｂおよび第２突起部１５２ａ，１５２ｂに当接するまで可動部１０３を傾けることによって、可動部１０３の傾斜角を最大傾斜角に調整することができる。可動部１０３の沈み込みの大きさに関わらず、可動部１０３の傾斜角を最大傾斜角θに調整することが可能となる。
【００３４】
尚、光学装置１００では、１対の可撓梁１０４ａ，１０４ｂが、剛性を低くするために細長く形成されており、容易に捩れる。従って、第１突起部１５１ａ，１５１ｂとミラー設置部１０９が当接した状態で、さらに、可動部１０３を基板１０１に引き付ける力を作用させても、ミラー設置部１０９が撓んで変形することがない。１対の可撓梁１０４ａ，１０４ｂが変形するために、ミラー設置部１０９は平面を維持する。また、図５に示すように、可動部１０３が最大傾斜角に傾斜した場合であっても、駆動部１０７が基板１０１に当接することがない位置に、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄ、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄは設置されている。すなわち、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄ、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄによって、光学装置１００においてｐｕｌｌ−ｉｎ現象が発生することが防止される。
【００３５】
上記のとおり、光学装置１００では、可動電極として機能する駆動部１０７と、基板１０１に設置された固定電極１２２ａとの間に駆動電圧を印加し、可動部１０３が基板１０１に対して傾斜して、第１突起部１５１ａ，１５１ｂおよび第２突起部１５２ａ，１５２ｂが、可動部１０３のミラー設置部１０９の裏面に当接すると、可動部１０３は基板１０１に対して最大傾斜角θで傾斜した状態となる。第１突起部１５１ａ，１５１ｂおよび第２突起部１５２ａ，１５２ｂに当接するまで、可動部１０３を基板１０１に向かって引き付ける静電力を作用させることによって、可動部１０３の沈み込みの大きさに関わらず、可動部１０３の基板１０１に対する傾斜角を最大傾斜角θに調整することができる。同様に、駆動部１０７と固定電極１２２ｂとの間に駆動電圧を印加し、図５と逆方向に可動部１０３を傾ける場合にも、第１突起部１５１ｃ，１５１ｄおよび第２突起部１５２ｃ、１５２ｄが、可動部１０３のミラー設置部１０９の裏面に当接するまで可動部１０３に静電力を作用させることによって、可動部１０３の沈み込みの大きさに関わらず、可動部１０３の基板１０１に対する傾斜角を最大傾斜角θに調整することができる。本実施例によれば、沈み込みの発生を抑制するために可撓梁の剛性を高く維持する必要がないために、可撓梁の剛性を可能な限り低くし、低い駆動電圧で可動部を揺動させるようにすることが可能となる。
【００３６】
次に、光学装置１００の製造方法について、図７〜図２６を用いて説明する。図７〜図１７は、光学装置１００を図１のＡ−Ａ’線で切断した断面を模式的に示すものであり、図１７に示すように、基板１０１、第１突起部１５１ａ，１５１ｃ、第２突起部１５２ａ，１５２ｃ、ミラー設置部１０９、ミラー１０５、固定電極１２２ａ，１２２ｂ、可撓梁１０４ａを含む断面を示している。図１のＡ−Ａ’線で切断した断面では、可動電極として機能する駆動部１０７は存在しない。  
図１８〜図２６は、光学装置１００を図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面を模式的に示すものであり、図２６に示すように、基板１０１、固定電極１２２ａ，１２２ｂ、可動電極として機能する駆動部１０７、接続部１０８、ミラー設置部１０９、ミラー１０５を含む断面を示している。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面では、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄと第２突起部１５２ａ〜１５２ｄは観測されない。また、可撓梁１０４ａ，１０４ｂも観測されない。
図１０と図１８、図１１と図１９、図１２と図２０、図１３と図２１、図１４と図２２、図１５と図２４、図１６と図２５、図１７と図２６は、製造工程における同一タイミングでの断面図を示している。
【００３７】
（第１工程）
第１工程では、固定電極１２２ａ，１２２ｂとなる層を形成する。第１工程および第２工程については、図７〜図１３、図１８〜図２１を用いて説明する。まず、材料基板７０１として、例えば単結晶シリコンから成る基板を準備する。次に、図７に示すように、熱酸化等を行い、材料基板７０１の表面に酸化膜から成る絶縁層７０２を形成する。次に絶縁層７０２の表面に、多結晶シリコン層７０３を形成する。その後、図８に示すように、フォトエッチング（フォトリソグラフィーからＲＩＥ等のエッチングまでの一連の処理を意味する）を行い、多結晶シリコン層７０３をパターニングする。多結晶シリコン層７０３は、光学装置１００の固定電極１２２ａ，１２２ｂの形状および大きさに応じてパターニングされる。さらに熱酸化を行い、多結晶シリコン層７０３の表面に絶縁層７０４を形成する。これによって、図８に示す積層体を得ることができる。
【００３８】
（第２工程）
次に、第２工程を行う。第２工程では、支持部１０２ａ，１０２ｂと、可撓梁１０４ａ、１０４ｂと、駆動部１０７と、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄと、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄを形成する。第２工程の前半では、支持部１０２ａ，１０２ｂの下部と、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄの下部と、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄと、第１犠牲層となる層を形成する。まず、図９に示すように、絶縁層７０２，７０４の表面に多結晶シリコン層７０５を形成した後、フォトエッチングを行い、多結晶シリコン層７０５をパターニングする。多結晶シリコン層７０５は、第１犠牲層として形成されるとともに、その一部分が、支持部１０２ａ，１０２ｂの下部と、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄの下部と、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄの形成に用いられる。多結晶シリコン層７０５は、光学装置１００の支持部１０２ａ，１０２ｂと、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄと、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄの形状および大きさに応じてパターニングされる。次に、熱酸化等によって多結晶シリコン層７０５の表面に絶縁層７０６を形成する。これによって、図１０に示す積層体を得ることができる。図１０と同一タイミングにおける図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線で切断した断面を図１８に示す。図１８は、図３に示した断面と同一面での切断面を示している。尚、図３では、光学装置１００の各構成を形成する層については、図示を省略している。以降の工程については、同一タイミングにおける図１のＡ−Ａ’線で切断した断面を示す図とＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面を示す図とを参照しながら説明する。
【００３９】
次に、第２工程の後半を行う。第２工程の後半では、支持部１０２ａ，１０２ｂの上部と、可撓梁１０４ａ、１０４ｂと、駆動部１０７と、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄの上部を形成する。まず、図１１、図１９に示すように、絶縁層７０６の表面に多結晶シリコン層７０７を形成し、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等によって多結晶シリコン層７０７の表面を平坦化した後、フォトエッチングを行い、多結晶シリコン層７０７をパターニングする。多結晶シリコン層７０７のうち、最表面に露出する部分は、支持部１０２ａ，１０２ｂと、可撓梁１０４ａ，１０４ｂと、駆動部１０７と、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄの形状および大きさに応じてパターニングされる。次に、熱酸化等によって、多結晶シリコン層７０７の表面に絶縁層７０８を形成する。これによって、図１２、図２０に示す積層体を得ることができる。
【００４０】
次に、絶縁層７０６の一部をフォトエッチングによって取り除いて、図１３、図２１に示すように、多結晶シリコン層７０５、７０７を一部露出させる。図１３、図２１において、絶縁層７０６、７０８と、これによって囲まれた多結晶シリコン層７０５、７０７が、光学装置１００の支持部１０２ａ，１０２ｂ、可撓梁１０４ａ，１０４ｂ、駆動部１０７、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄ、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄを構成する層となる。図２１に示すように、駆動部１０７となる部分の上面を被覆する絶縁層７０８の一部が取り除かれ、駆動部１０７となる多結晶シリコン層７０７の一部が露出する。
【００４１】
上記のとおり、第２工程においては、第１犠牲層と、支持部１０２ａ，１０２ｂと、可撓梁１０４ａ，１０４ｂと、駆動部１０７と、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄと、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄとなる層が形成される。本実施例に係る光学装置１００では、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄの最上部の絶縁層は、駆動部１０７の上面の絶縁層と高さが等しく、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄの最上部の絶縁層は、駆動部１０７の下面の絶縁層と高さが等しい。このため、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄと第２突起部１５２ａ〜１５２ｄを、第２工程を利用して製造することができる。本実施例に係る光学装置１００は、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄと第２突起部１５２ａ〜１５２ｄとを製造するための工程を追加する必要が無い。
【００４２】
（第３工程）
第３工程では、光学装置１００の接続部１０８と、第２犠牲層と、ミラー設置部１０９と、ミラー１０５を形成する。第３工程は、図１４〜１６、図２２〜図２５を用いて説明する。まず、図１３、図２１の状態の積層体の表面に、図１４、図２２に示すように、多結晶シリコン層７０９を形成し、ＣＭＰ等によって多結晶シリコン層７０９の表面を平坦化する。
【００４３】
多結晶シリコン層７０９は、第２犠牲層として形成されるとともに、その一部分が、接続部１０８の形成に用いられる。図２２に示すように、多結晶シリコン層７０９に対してフォトエッチングを行い、多結晶シリコン層７０９をパターニングする。その後、熱酸化等を行い、多結晶シリコン層７０９の表面に、酸化膜から成る絶縁層７１０を形成する。さらに、多結晶シリコン層７０９のうち、接続部１０８の形成に用いられる部分の上部を被覆する絶縁層７１０の一部をフォトエッチングによって除去する。これによって、図２３に示す積層体を得ることができる。
【００４４】
次に、図２４に示すように、多結晶シリコン層７０９および絶縁層７１０の表面に多結晶シリコン層７１１を形成する。その後、フォトエッチングを行い、多結晶シリコン層７１１をパターニングする。多結晶シリコン層７１１は、光学装置１００のミラー設置部１０９の形状および大きさに応じてパターニングされる。さらに、熱酸化等によって、多結晶シリコン層７１１の表面に絶縁層７１２を形成した後、スパッタリング等の方法でＡｌ等の金属を材料として金属層７１３を形成する。フォトエッチングを行い、金属層７１３をミラー１０５の形状および大きさにパターニングする。これによって、図２４に示す積層体を得ることができる。図２４の状態の積層体を、図１４等に示す断面で見ると、図１５のようになる。
【００４５】
次に、図１６、図２５に示すように、絶縁層７１０に対してフォトエッチングを行い、多結晶シリコン層７０９を一部露出させる。絶縁層７１０、７１２によって囲まれた多結晶シリコン層７１１が、光学装置１００のミラー設置部１０９となる。
【００４６】
（第４工程）
第４工程では、第１犠牲層、第２犠牲層を除去する。図１６、図２５に示す状態の積層体に対して、ＸｅＦ２ガスによる等方性エッチング等を行うと、多結晶シリコン層７０５、７０９のうち、絶縁層に囲まれていない部分が除去される。すなわち、第１犠牲層、第２犠牲層が除去される。これによって、図１７、図２６に示す光学装置１００を製造することができる。図１７、図２６に示すように、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄの最上層は、駆動部１０７の最上層と同じ絶縁層７０８である。従って、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄの高さは、基板１０１の上面に対する駆動部１０７の上面の高さに等しくなる。また、第２突起部１５２ａ〜１５２ｄの最上層は、駆動部１０７の最下層と同じ絶縁層７０６である。
【００４７】
上記の製造方法によれば、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄおよび第２突起部１５２ａ〜１５２ｄを、支持部１０２ａ，１０２ｂと、可撓梁１０４ａ，１０４ｂと、駆動部１０７を形成する第２工程において、同時に形成することができる。従来の製造工程を大幅に変更する必要がないため、製造工程での手間やコスト、時間を大幅に増大させることなく、第１突起部１５１ａ〜１５１ｄおよび第２突起部１５２ａ〜１５２ｄを備えた光学装置１０を製造することが可能である。尚、上記の製造方法においては、材料基板７０１として単結晶シリコン基板を用いる製造方法を例示して説明したが、これに限定されない。
【００４８】
（変形例１）
第１突起部と第２突起部の形状、大きさ、設置位置は、上記の実施例において説明したものに限定されない。例えば、図２７に示すように、第２突起部がｘ軸方向の中央部に設置されていてもよい。図２７では、２つの第２突起部２５２ａ，２５２ｃが、駆動部２０７のｘ軸方向の中央部に設置されている。駆動部２０７は、第２突起部２５２ａ，２５２ｃの形状に沿って、その周囲が切り取られた切欠き部２７０ａ，２７０ｃを備えている。図２７に示すその他の構成は、図２と同様であるため、図２の１００番台を２００番台に読み替えるものとし、その詳細な説明を省略する。尚、図２７においては、図１に記載されたｘ，ｙ，ｚ軸と同様にｘ，ｙ，ｚ軸が設定されるが、その記載を省略している。実施例１と同様に、第１突起部２５１ａ〜２５１ｄ、第２突起部２５２ａ，２５２ｃは、これらにミラー設置部２０９の裏面が当接するまで可動部２０３が傾斜すると、可動部２０３が基板２０１に対して最大傾斜角となるように、その形状、大きさ、設置位置が調整されている。すなわち、変形例１によれば、可動部２０３の沈み込みの大きさに関わらず、可動部２０３の基板２０１に対する傾斜角を最大傾斜角θに調整することができる。
【００４９】
さらに、変形例１に係る構成によれば、可動部２０３が基板２０１に対して揺動し、駆動部２０７が第２突起部２５２ａ，２５２ｃの上面よりも基板２０１側に近づいた場合に、駆動部２０７の切欠き部２７０ａもしくは切欠き部２７０ｃに第２突起部２５２ａもしくは第２突起部２５２ｃが入り込む。この状態で、駆動部２０７がｘｙ平面内で移動しようとしても、駆動部２０７の切欠き部２７０ａもしくは切欠き部２７０ｃが第２突起部２５２ａもしくは第２突起部２５２ｃに当接し、それ以上に移動することが抑制される。すなわち、図２７に示す変形例によれば、可動部２０３が揺動する場合に、可動部２０３がｘｙ平面内で横滑りすることを抑制するという効果を得ることもできる。
【００５０】
（変形例２）
上記の実施例においては、第１突起部と第２突起部が基板に固定されており、可動部に向けて延びている。これに代えて、第１突起部、第２突起部が可動部側に固定されており、基板に向かって延びるものであってもよい。例えば、図２８に示すように、第１突起部３５１ａ，３５１ｃおよび第２突起部３５２ａ，３５２ｃが、いずれもミラー設置部３０９の下面に固定されており、基板３０１に向かって延びていてもよい。尚、図２８に示すその他の構成は、図５と同様であるため、図５の１００番台を３００番台に読み替えるものとし、その詳細な説明を省略する。
【００５１】
この場合も、実施例１と同様に、第１突起部および第２突起部が基板３０１に当接するまで可動部３０３が傾斜すると、可動部３０３が基板３０１に対して最大傾斜角となるように傾斜する。第１突起部と第２突起部の形状、大きさ、設置位置を調整することで、最大傾斜角を任意の角度に調整することができる。例えば、図２９に示すように、可動部３０３が基板３０１に対して揺動し、第１突起部３５１ａおよび第２突起部３５２ａが基板３０１の表面に当接するまで可動部３０３が傾斜した状態となると、可動部３０３が基板３０１に対して最大傾斜角となるように、第１突起部３５１ａおよび第２突起部３５２ａの形状、大きさ、設置位置が調整されている。可動部３０３が図２９に示す場合とは逆方向に傾斜した場合には、第１突起部３５１ｃおよび第２突起部３５２ｃが基板３０１に当接するまで可動部３０３が傾斜した状態となると、可動部３０３が基板３０１に対して最大傾斜角となるように、第１突起部３５１ｃおよび第２突起部３５２ｃの形状、大きさ、設置位置が調整されている。変形例２によっても、可動部３０３の沈み込みの大きさに関わらず、可動部３０３の基板３０１に対する傾斜角を最大傾斜角θに調整することができる。
【００５２】
上記の実施例および変形例においては、第１突起部および第２突起部が、ミラー設置部の裏面に当接するように設計されていたが、駆動部の裏面に接するものであっても、可動部の沈み込みの大きさに関わらず、可動部の基板に対する傾斜角を最大傾斜角θに調整することができるという効果を得ることができる。また、上記の実施例および変形例においては、可動部が駆動部、接続部、ミラー設置部を備えたものを例に説明したが、可動部において、接続部が存在せず、駆動部とミラー設置部とが一体となっているものであっても、同様の効果を得ることができる。
【００５３】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００５４】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５５】
１００ 光学装置
１０１、２０１、３０１  基板
１０２ａ，１０２ｂ、２０２ａ，２０２ｂ、３０２ａ，３０２ｂ     支持体
１０３、２０３、３０３      可動部
１０４ａ，１０４ｂ、２０４ａ，２０４ｂ、３０４ａ，３０４ｂ     可撓梁
１０５、２０５、３０５      ミラー
１０７、２０７、３０７      駆動部
１０８、２０８、３０８  接続部
１０９  ２０９、３０９  ミラー設置部
１５１ａ〜１５１ｄ、２５１ａ〜２５１ｄ、３５１ａ，３５１ｃ  第１突起部
１５２ａ〜１５２ｄ、２５２ａ〜２５２ｄ、３５２ａ，３５２ｃ  第２突起部
２７０ａ，２７０ｃ  切欠き部
７０１ 材料基板
７０２、７０４、７０６、７１０、７１２    絶縁層
７０３、７０５、７０７、７０９、７１１    多結晶シリコン層
７１３ 金属層
【図１】
2011039142.tif 000003
【図２】
2011039142.tif 000004
【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】
2011039142.tif 000010
【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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