(57)【要約】  本発明は、静電式駆動デバイスに関するものであり、本発明によるデバイスは、第１端部と第２端部とを有したフレキシブル電極（３０）であるとともに、少なくとも一部が基板に対して可動とされているような、フレキシブル電極（３０）と、基板（２２）に対して固定された２つの電極（３２，３４）と、フレキシブル電極に対する２つのピボットを形成する手段（１８，２８）であるとともに、フレキシブル電極の第１端部と第２端部との間に配置された、ピボット形成手段（１８，２８）と、を具備している。
2007517489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電式駆動デバイスであって、
−第１端部と第２端部とを有したフレキシブル電極（３０）であるとともに、少なくとも一部が基板に対して可動とされているあるいは少なくとも一部が基板に対しての可動構造を形成しているような、フレキシブル電極（３０）と、
−前記基板（２２）に対して固定された２つの電極（３２，３４）と、
−前記フレキシブル電極に対する２つのピボットを形成する手段（１８，２８）であるとともに、前記フレキシブル電極の前記第１端部と前記第２端部との間に配置された、ピボット形成手段（１８，２８）と、
を具備し、
このデバイスの動作時には、前記固定電極の各々が、前記フレキシブル電極のうちの、一方のピボット形成手段と、この一方のピボット形成手段の近くに位置している方の前記端部と、の間に位置した部分に対して、対向して配置されていることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
請求項１記載のデバイスにおいて、
前記第１端部と前記第２端部との間においてあるいは前記２つのピボットの間において、負荷が、前記フレキシブル電極上に配置されているあるいは前記フレキシブル電極に対して固定されていることを特徴とするデバイス。
【請求項３】
請求項２記載のデバイスにおいて、
前記負荷が、機械的負荷、および／または、電気的コンタクト、および／または、電気素子、および／または、光学素子、とされていることを特徴とするデバイス。
【請求項４】
請求項１または２記載のデバイスにおいて、
前記フレキシブル電極が、ブロック（３８）を介してメンブラン（５０）に対して接続されていることを特徴とするデバイス。
【請求項５】
請求項４記載のデバイスにおいて、
前記メンブランが、ミラーまたは波面修正部材を形成していることを特徴とするデバイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記フレキシブル電極の可動部分が、前記基板に対して垂直な方向において可動とされていることを特徴とするデバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記基板上と前記フレキシブル電極上との一方または双方に、絶縁層（２０）が形成されていることを特徴とするデバイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記ピボット形成手段が、前記基板に対して固定された少なくとも１つのブロック（１８）を備えていることを特徴とするデバイス。
【請求項９】
請求項８記載のデバイスにおいて、
各ブロックが、丸められた端部を有していることを特徴とするデバイス。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
前記ピボット形成手段が、前記フレキシブル電極から側方に延出された少なくとも１つのアームを備えている、あるいは、前記フレキシブル電極から両サイドに延出された２つのアームを備えていることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のデバイスにおいて、
さらに、前記フレキシブル電極と前記各固定電極との間の各電位差を制御するための制御手段を具備していることを特徴とするデバイス。
【請求項１２】
静電式駆動デバイスの製造方法であって、
−第１基板上に、第１端部および第２端部を有したフレキシブル電極（３０）を備えてなる第１部分を形成し、
−第２基板に、基板（２２）と、この基板（２２）に対して固定された２つの電極（３２，３４）と、前記フレキシブル電極に対する２つのピボットを形成するための手段（１８，２８）と、を備えてなる第２部分を形成し、
−前記第１部分と前記第２部分とを組み立てて互いに接触させ、その後、前記フレキシブル電極の少なくとも一部を、前記第２部分の前記基板（２２）に対して可動なものとし、前記フレキシブル電極に対する２つのピボットを形成するための前記手段を、前記フレキシブル電極の前記第１端部と前記第２端部との間に配置し、前記デバイスの動作時には、前記固定電極の各々を、前記フレキシブル電極のうちの、一方のピボット形成手段と、この一方のピボット形成手段の近くに位置している方の前記端部と、の間に位置した部分に対して、対向して配置する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、
さらに、前記フレキシブル電極上に誘電体層を形成することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載の方法において、
前記少なくとも２つの固定電極上に、および、前記ピボット形成手段上に、誘電体層を形成することを特徴とする方法。
【請求項１５】
変形可能なメンブランの製造方法であって、
−請求項１２〜１４のいずれか１項に記載された方法に基づいて静電式駆動デバイスを製造し、
−メンブラン（４０，５０）と、このメンブランを前記フレキシブル電極（３０）に対して固定するための手段（３８）と、を形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、
前記メンブランを、ミラーまたは波面修正部材として機能させる、あるいは、前記メンブランを、ミラーまたは波面修正部材とする、ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載されたデバイスを動作させるための方法であって、
−前記フレキシブル電極（３０）と、第１固定電極および第２固定電極といったような各固定電極（３２，３４）と、の間に電位差を印加し、この電位差によって、それぞれ対をなす２つの電極（前記フレキシブル電極および前記固定電極）の間に、静電引力を生成し、
−前記可動構造が前記固定電極（３２，３４）の一方または双方に対して引きつけられている際には、前記ピボット形成手段（１８，２８）を、前記可動構造に対する支持ポイントとし、さらに、前記フレキシブル電極の中央部分（３１）を、すなわち、前記フレキシブル電極のうちの、前記ピボット形成手段（１８，２８）どうしの間に位置した部分を、機械的な力に基づいて、移動させたりあるいは上昇させたりあるいは下降させたりし、その際、前記フレキシブル電極の両側方部分に対して、静電力を作用させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、
−前記第１固定電極（３２）と前記可動電極（３０）との間の電位差が減少した場合には、なおかつ、前記第２固定電極（３４）と前記可動電極（３０）との間の電位差が増大した場合には、前記可動構造を、前記第１固定電極（３２）に向けて徐々に傾くものとし、
−前記第１固定電極（３２）と前記可動電極（３０）との間の電位差が増大した場合には、なおかつ、前記第２固定電極（３４）と前記可動電極（３０）との間の電位差が減少した場合には、前記可動構造を、前記第２固定電極（３４）に向けて徐々に傾くものとし、
−前記第１固定電極（３２）と前記可動電極（３０）との間の電位差が減少した場合には、なおかつ同時に、前記第２固定電極（３４）と前記可動電極（３０）との間の電位差が減少した場合には、ＺＺ’軸線という軸線に沿って、前記可動構造を、前記基板に向けて下降させ、
−前記第１固定電極（３２）と前記可動電極（３０）との間の電位差が増大した場合には、なおかつ同時に、前記第２固定電極（３４）と前記可動電極（３０）との間の電位差が増大した場合には、ＺＺ’軸線に沿って、前記可動構造を、前記基板から離間する向きに上昇させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載されたデバイスを動作させるための方法であって、
−前記フレキシブル電極（３０）と、第１固定電極および第２固定電極といったような各固定電極（３２，３４）と、の間に電位差を印加し、この電位差によって、それぞれ対をなす２つの電極（前記フレキシブル電極および前記固定電極）の間に、静電引力を生成し、
−前記第１固定電極（３２）と前記可動電極（３０）との間の電位差が減少した場合には、なおかつ、前記第２固定電極（３４）と前記可動電極（３０）との間の電位差が増大した場合には、前記可動構造を、前記第１固定電極（３２）に向けて徐々に傾くものとし、
−前記第１固定電極（３２）と前記可動電極（３０）との間の電位差が増大した場合には、なおかつ、前記第２固定電極（３４）と前記可動電極（３０）との間の電位差が減少した場合には、前記可動構造を、前記第２固定電極（３４）に向けて徐々に傾くものとし、
−前記第１固定電極（３２）と前記可動電極（３０）との間の電位差が減少した場合には、なおかつ同時に、前記第２固定電極（３４）と前記可動電極（３０）との間の電位差が減少した場合には、ＺＺ’軸線という軸線に沿って、前記可動構造を、前記基板に向けて下降させ、
−前記第１固定電極（３２）と前記可動電極（３０）との間の電位差が増大した場合には、なおかつ同時に、前記第２固定電極（３４）と前記可動電極（３０）との間の電位差が増大した場合には、ＺＺ’軸線に沿って、前記可動構造を、前記基板から離間する向きに上昇させる、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良された機械的性能を有しているような静電式駆動デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ある種の静電的な駆動方式においては、可動電極は、固定電極からの絶縁を具現している絶縁体に沿ってなおかつそのような絶縁体上へと、停泊する、すなわち、へばりつく。この移動は、徐々に行われるとともに、印加電圧に対してほぼ比例して行われる。
このような駆動方式は、『ジッピング』タイプの駆動と称される、あるいは、『漸次的閉塞、または、スライドレールで』と称される。
【０００３】
この原理に基づいて動作するような公知のデバイスは、非特許文献１とか特許文献１に記載されている。
【０００４】
現在のところ、既存のいずれのデバイスにおいても、構造自体の厚さよりも大きな鉛直方向移動を得ることはできない。
【０００５】
一般に、既存のデバイスでは、大きな移動量を生成することも、比較的大きな力を生成することも、できない。
【０００６】
したがって、新規なデバイスを見出すという課題が提起される。
【０００７】
そのようなデバイスは、大きな移動量が得られるものであることが好ましい。
【特許文献１】国際公開第９２／２２７６３号パンフレット
【非特許文献１】J. Gravensen et al.,“A New Electrostatic Actuator providing improved Stroke length and Force”, MEMS '92
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、まず最初に、静電式の微小駆動デバイスに関するものであって、
−基板に対して可動とされた少なくとも１つのフレキシブル電極または可動電極と、
−基板に対して固定された少なくとも１つの電極と、
−フレキシブル電極の少なくとも一部分または一ポイントに対しての少なくとも１つのピボットを形成する手段と、
を具備している。
【０００９】
本発明においては、可動電極と固定電極との間に電圧が印加された際には、フレキシブル電極は、ピボット形成手段回りに回転する。
【００１０】
可動電極（あるいは、フレキシブル電極）の可動部分は、例えば可動電極の可動部分に配置された負荷に対してあるいは可動電極の可動端部に配置された負荷に対して、移動力を伝達するレバーアームとして作用することができる。
【００１１】
ピボット形成手段を使用していることのために、ヒンジ（構築することが困難である）を使用することもなくまたトーションアーム（寄生的な並進移動を受ける）を使用することもなく、ピボット効果を得ることができる。
【００１２】
さらに、本発明においては、他の大多数の静電式駆動デバイスにおいて使用されているような復帰アームを使用する必要がない。なぜなら、フレキシブル電極が、フレキシブルの自由端上へと、必要とされる機械的復元力をもたらすからである。
【００１３】
本発明においては、フレキシブル電極の自由部分または自由端を、基板に対して垂直な方向において、任意の振幅にわたって、典型的には数μｍ〜数十μｍにわたって、移動させることができる。とりわけ、例えば数μｍといったようなすなわち１μｍ〜５μｍといったような、マイクロエレクトロニクスの分野における平均的な層厚さと比較して、より大きな振幅にわたって移動させることができる。
【００１４】
このことは、この分野においては、数μｍを超えるような移動量をもたらし得るような厚い構造層または厚い犠牲層を形成することが困難であることのために、有利である。
【００１５】
負荷は、フレキシブル電極上において、可動端部の側方のところに、あるいは、可動部分の上部に、例えば２つのピボットの間に、配置することができる。この負荷は、機械的負荷、および／または、電気的コンタクト、および／または、電気素子、および／または、光学素子、とすることができ、さらには、特にミラーを形成するようなメンブランとさえすることができる。
【００１６】
各固定電極は、好ましくは、ピボット形成手段と、このピボット形成手段の近くに位置している端部と、の間に配置される。
【００１７】
各固定電極と可動電極とは、絶縁層によって絶縁することができる。この絶縁層は、基板上に設けることも、また、可動電極上に設けることも、できる。
【００１８】
ピボット形成手段は、基板に対して固定された１つまたは複数のブロックを備えることができる。各ブロックは、有利には、丸められた端部を有することができる。
【００１９】
１つの代替可能な例においては、ピボット形成手段は、フレキシブル電極から側方に延出された少なくとも１つのアームを備えている、あるいは、フレキシブル電極から両サイドに延出された２つのアームを備えている。
【００２０】
本発明は、また、静電式駆動デバイスに関するものであって、
−第１端部と第２端部とを有したフレキシブル電極であるとともに、少なくとも一部が基板に対して可動とされた、フレキシブル電極と、
−基板に対して固定された２つの電極と、
−フレキシブル電極に対する２つのピボットを形成する手段であるとともに、フレキシブル電極の第１端部と第２端部との間に配置された、ピボット形成手段と、
を具備している。
【００２１】
好ましくは、２つの固定電極の各々は、あるいは、２つの固定電極の各々の少なくとも一部分は、フレキシブル電極のうちの、一方のピボット形成手段と、この一方のピボット形成手段の近くに位置している方の端部と、の間に位置した領域に対して、対向して配置される。
【００２２】
本発明は、また、静電式駆動デバイスの製造方法に関するものであって、この方法においては、
−第１端部および第２端部を有したフレキシブル電極を備えてなる第１部分を形成し、
−基板と、この基板に対して固定された２つの電極と、フレキシブル電極に対する２つのピボットを形成するための手段と、を備えてなる第２部分を形成し、
−第１部分と第２部分とを組み立てて互いに接触させ、その後、フレキシブル電極の少なくとも一部を、第２部分の基板に対して可動なものとし、フレキシブル電極に対する２つのピボットを形成するための手段を、フレキシブル電極の第１端部と第２端部との間に配置する。
【００２３】
組立は、結合により、あるいは、シーリングにより、行うことができる。あるいは、一方の部材上に単に部材を成膜することによって行うことができる。
【００２４】
このような方法においては、可動電極上に、および／または、少なくとも２つの固定電極上に、さらに付加的にはブロック上に、誘電体層を形成することができる。
【００２５】
本発明は、また、変形可能なメンブランの製造方法に関するものであって、この方法においては、
−本発明による静電式駆動デバイスを製造し、
−メンブランと、このメンブランをフレキシブル電極に対して固定するための手段と、を形成する。
【００２６】
メンブランとこのメンブランをフレキシブル電極に対して固定するための手段とは、フレキシブル電極上に、あるいは、フレキシブル電極と一緒に、形成することができる。
【００２７】
例えば、メンブランは、ミラーまたは波面修正部材として機能させることができる、あるいは、メンブランは、ミラーまたは波面修正部材とすることができる。
【００２８】
本発明によるデバイスは、少なくとも２つの部材から形成することができる。その場合、それら部材は、一方の部材上に他方の部材を単に積み重ねて組み立てられる、あるいは、一方の部材上に他方の部材を配置することにより組み立てられる。したがって、各部材の複雑さを低減させ得るとともに、各部材に関し、互いに大幅に異なる技術を適用することができる。また、検査や修理のために、デバイスを分解することもできる。
【００２９】
本発明は、また、本発明によるデバイスを動作させるための方法に関するものであって、この方法においては、
−フレキシブル電極と、第１固定電極および第２固定電極といったような各固定電極と、の間に電位差を印加し、この電位差によって、それぞれ対をなす２つの電極（フレキシブル電極および固定電極）の間に、静電引力を生成し、
−可動構造が固定電極の一方または双方に対して引きつけられている際には、ピボット形成手段を、可動構造に対する支持ポイントとし、さらに、フレキシブル電極の中央部分を、すなわち、フレキシブル電極のうちの、ピボット形成手段どうしの間に位置した部分を、機械的な力に基づいて、移動させたりあるいは上昇させたりあるいは下降させたりし、その際、フレキシブル電極の両側方部分に対して、静電力を作用させる。
【００３０】
本発明は、また、本発明によるデバイスを動作させるための方法に関するものであって、この方法においては、
−フレキシブル電極と、第１固定電極および第２固定電極といったような各固定電極と、の間に電位差を印加し、この電位差によって、それぞれ対をなす２つの電極（フレキシブル電極および固定電極）の間に、静電引力を生成し、
−第１固定電極と可動電極との間の電位差が減少した場合には、なおかつ、第２固定電極と可動電極との間の電位差が増大した場合には、可動構造を、第１固定電極に向けて徐々に傾くものとし、
−第１固定電極と可動電極との間の電位差が増大した場合には、なおかつ、第２固定電極と可動電極との間の電位差が減少した場合には、可動構造を、第２固定電極に向けて徐々に傾くものとし、
−第１固定電極と可動電極との間の電位差が減少した場合には、なおかつ同時に、第２固定電極と可動電極との間の電位差が減少した場合には、ＺＺ’軸線という軸線に沿って、可動構造を、基板に向けて下降させ、
−第１固定電極と可動電極との間の電位差が増大した場合には、なおかつ同時に、第２固定電極と可動電極との間の電位差が増大した場合には、ＺＺ’軸線に沿って、可動構造を、基板から離間する向きに上昇させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明によるデバイスの一例が、図１に示されている。
【００３２】
固定電極１２は、可動電極すなわちフレキシブル電極１０に対向して配置されている。このフレキシブル電極の一ポイントまたは一領域は、係止体またはブロックまたはピボット１８上に当接している。ピボット１８は、フレキシブル電極のうちの、負荷の設置箇所をなし得るような自由端１６と比較して、ＸＸ’方向に沿って、側方にオフセットした位置に配置されている。負荷は、例えば、機械的負荷や、機械的コンタクトや、電気的コンタクトや、電気素子や、光学素子、とされる。負荷は、したがって、電極１０のフリーなサイド１７上に位置している、あるいは、いわゆる自由端をなす端部１６の近傍に位置している。つまり、負荷は、電極１０のうちの、固定電極１２とは反対側のサイドに位置している。あるいは、負荷は、フレキシブル電極のうちの、ピボット上に当接した領域と自由端との間の領域に位置している。負荷は、電極１０のどちらの面上にでも、配置することができる。
【００３３】
ピボット１８は、電極１０の自由端１６と端部１１との間に配置されており、作用時には、基板に対して固定されているすなわち静止されている。
【００３４】
したがって、端部１１は、また、固定端とも称される。しかしながら、固定端という呼称は、必須的に基板に対して固定されていることを意味するわけではない（たとえ、固定されていたとしても）。
【００３５】
ピボット１８は、例えば、ＸＸ’方向に沿って、電極１０の中央に向けて、実質的に配置されている。
【００３６】
固定電極は、所定高さ位置において、フレキシブル電極のうちの、端部１１とピボット１８との間の一領域に対向した状態で、配置されている。これにより、静電的な効果によって、フレキシブル電極のその領域を引きつけることができる。
【００３７】
このアセンブリは、また、駆動デバイスとも称される。
【００３８】
可動構造１０は、１つまたは複数の絶縁層２０によって、固定電極１２から絶縁されている。可動構造の全体は、基板２２上に支持されている。
【００３９】
絶縁層は、図１に示されているように、固定構造上に配置されている。しかしながら、絶縁層は、また、可動構造上に配置することもできる。その場合、可動構造は、例えば、絶縁層と電極層とからなる二重層から構成される。同じことは、ピボット１８に関しても、あてはまる。
【００４０】
構造の全体は、基板２２上に支持されている。
【００４１】
ピボット１８は、可動電極の一ポイントを、基板２２に対しての最小高さに維持し、付加的には固定された高さに維持する。この高さは、ＺＺ’軸線方向に沿って測定された寸法である、すなわち、絶縁層２０がなす平面に対して垂直な方向における寸法である。
【００４２】
一例においては、ピボットの高さは、例えば、１μｍから、１０μｍまたは２０μｍまで、とされる。
【００４３】
フレキシブル電極１０に関しては、長さＬは、数百μｍという程度のものとすることができる。あるいは、例えば、５０μｍ〜１ｍｍとすることさえできる。
【００４４】
自由端１６の移動距離すなわち移動長さすなわち移動量すなわち移動振幅は、上記状況下においては、数μｍ〜数十μｍとすることができる。例えば、５μｍまたは１０μｍから、１００μｍまたは１５０μｍまで、とすることができる。
【００４５】
電極１０の幅は、図１をなす紙面に対して垂直な方向に沿って測定した場合に、数十μｍとか数百μｍとかという程度とすることができる。例えば、２０μｍまたは５０μｍから、５００μｍまたは１ｍｍまで、とすることができる。
【００４６】
電極１０の厚さは、５００ｎｍ〜５μｍとすることができる。例えば、約１μｍとすることができる。
【００４７】
上述したすべての値は、例示に過ぎない。本発明によるデバイスは、上述した範囲以外の寸法でもって製造することもできる。
【００４８】
フレキシブル電極すなわち可動電極１０と、固定電極１２と、の間には、電位差が印加される。この電位差は、これら２つの電極間に静電的な引力を生成し、端部１１とピボットすなわちブロック１８との間に、コンタクト領域１５を形成する。この静電引力は、電位差によって容易に制御することができる。この電位差を制御するための制御手段を設けることができる。しかしながら、この制御手段は、図示されていない。電極１０とブロックとは、導体材料または半導体材料から形成することができる。これにより、ブロック１８を介して電極１０に対して電圧を印加することができる。
【００４９】
フレキシブル電極１０は、弾性力をもたらすものであり、初期的な矩形形状を維持する傾向がある。これにより、コンタクト領域１５を低減させる傾向がある。
【００５０】
固定電極１２と電極１０との間の電位差（ｐｄ）が減少した場合には、電極１０の本来的な硬さのために、負荷が下降する。したがって、レバーアーム１７は、ＺＺ’軸線に沿って、基板２２に向けて、下降する。
【００５１】
固定電極１２と電極１０との間のｐｄが増大した場合には、レバーアーム１７が、ＺＺ’軸線に沿って上向きに移動し、これにより、基板２２から離間する向きに、負荷１６を移動させる。電極１０のうちの、ピボット１８に関して固定電極とは反対側に位置した部分１７は、機械的復元力を受ける。
【００５２】
ピボット１８は、可動構造のための支持ポイントである。電極１０は、あるいはむしろ、この電極１０のうちの、固定電極１２とは反対側に位置した部分は、絶縁体２０に対してなおかつ絶縁体２０に沿って、停泊する、すなわち、へばりつく。この動きと、自由部分１７の移動と、の双方が、徐々に起こり、なおかつ、印加電圧にほぼ比例して起こる。
【００５３】
図１においては、ピボットは、ブロックとされている。このブロックの頂点は、すなわち、ブロックと電極１０との間のコンタクト領域は、丸めることができる。これにより、メンブランの回転を容易なものとし得るとともに、ＸＸ’軸線に沿った寄生的な水平移動を制限することができ、さらに、ブロックに対してのコンタクト領域のところにおける可動電極の摩耗を制限することができる。ピボットを構成する目的で、他の手段を使用することもできる。例えば、電極１０の一方サイドに機械的アームを設けたり、電極１０の両サイドに２つの機械的アームを設けたり、することができる。この構成の利点は、コンタクトポイントの側方移動（図１をなす紙面に対して垂直な方向の移動）を制限し得ることである。
【００５４】
ピボット１８は、可動部分に形成することも、また、固定部分に形成することも、できる。ピボット１８は、可動部分１０がなす平面の下方に配置することも、また、可動部分１０がなす平面内に配置することも、できる。
【００５５】
したがって、本発明によるデバイスは、以下の部材を備えている。
−フレキシブル電極。このフレキシブル電極の少なくとも一端部は、作用時には、基板に対して固定され、このフレキシブル電極の他の端部は、その基板に対して可動とされ、電極のうちの、両端部間に位置した部分は、その基板に対して可動とされる。
−基板に対して固定された少なくとも１つの電極。
−フレキシブル電極のピボットを形成するための手段。この手段は、固定端と可動端との間に配置される。
【００５６】
図２は、側面図であって、他の実施形態を示している。この実施形態においては、構造は、対称的なものとされている。これにより、図１における非対称な実施形態の場合に負荷１６に対して寄生的な回転が伝達されてしまうことを抑制することができる。
【００５７】
図２のこの実施形態においては、固定電極３２，３４は、可動電極すなわちフレキシブル電極３０の両サイドに配置されている。この場合、２つのポイントが、係止体またはブロックまたはピボット１８，２８上に当接している。つまり、固定電極３２，３４は、フレキシブル電極のうちの、絶縁層に対して接触している端部と、ピボットに対して当接している部分と、の間に位置した領域に対向するようにして、配置されている。これら２つのブロックまたはピボットは、例えば機械的負荷や機械的コンタクトや電気的コンタクトや電気素子や光学素子といったような負荷が配置されている位置３６の両サイドに、配置することができる。
【００５８】
この場合にも、図２に示されているように、可動構造３０は、固定構造上に配置された１つまたは複数の絶縁層２０によって、固定電極３２，３４から絶縁されている。しかしながら、上述したように、絶縁層は、可動構造上に配置することもできる。
【００５９】
可動メンブランの寸法と、ピボット１８，２８の高さとは、図１に関連して上述したように、同じとすることも、また、同様のものとすることも、できる。
【００６０】
同様に、ピボットは、ブロックという形状のものとすることができる。付加的には、ピボットは、上述した理由のために、丸められた頂点を有することができる。あるいは、ピボットは、１つまたは２つの側方アームという形状のものとすることができる。
【００６１】
可動電極３０と、各固定電極３２，３４と、の間には、電位差が印加される。この電位差は、各電極対（可動電極、および、固定電極）をなす２つの電極の間において、静電引力を生成する。この力は、電位差によって、容易に制御することができる。図示されていないものの、この電位差を制御するための制御手段が設けられている。メンブランとブロックとは、導電性材料または半導体材料から形成することができる、あるいは、そのような材料を備えることができる。これにより、ブロック１８，２８を介して、メンブランに対して、電圧を印加することができる。また、接続穴を形成することもできる。その場合、多結晶Ｓｉを成膜した後に、可動メンブランをエッチングし、これにより、可動メンブランを解放する（このステップに関しては、製造方法に関して後述する）。
【００６２】
固定電極３２と可動電極３０との間の電位差（ｐｄ）が減少した場合には、なおかつ、固定電極３４と可動電極３０との間の電位差（ｐｄ）が増大した場合には、可動構造は、固定電極３２の方に向けて、徐々に傾く。
【００６３】
固定電極３２と可動電極３０との間のｐｄが増大した場合には、なおかつ、固定電極３４と可動電極３０との間のｐｄが減少した場合には、可動構造は、固定電極３４の方に向けて、徐々に傾く。
【００６４】
固定電極３２と可動電極３０との間の電位差（ｐｄ）が減少した場合には、なおかつ同時に、固定電極３４と可動電極３０との間のｐｄが減少した場合には、可動構造は、したがって負荷１６は、ＺＺ’軸線に沿って、基板に向けて下降する。
【００６５】
固定電極３２と可動電極３０との間の電位差（ｐｄ）が増大した場合には、なおかつ同時に、固定電極３４と可動電極３０との間のｐｄが増大した場合には、可動構造は、したがって負荷１６は、ＺＺ’軸線に沿って、基板から離間する向きに上昇する。
【００６６】
よって、ピボット１８，２８は、固定電極３２，３４の一方または双方に対して可動構造が引きつけられた際には、可動構造のための支持ポイントとなる。実際、メンブランの中央部分３１は、すなわち、ピボット１８，２８どうしの間に位置した部分は、機械的な力の影響によって、シフト（移動）したり、あるいは、上昇したり、あるいは、下降したり、する。これに対し、両サイドに位置した部分は、静電力を受けたままである。
【００６７】
したがって、本発明は、また、静電式駆動デバイスに関するものであって、以下の部材を備えている。
−２つの端部を有したフレキシブル電極１０。このフレキシブル電極は、基板に対して可動である。
−基板に対して固定された２つの電極３２，３４。
−フレキシブル電極の２つのピボットを形成するための手段１８，２８。この手段は、フレキシブル電極の２つの端部の間に配置されている。
【００６８】
フレキシブル電極の両端部は、作用時には、基板に対して固定されている。電極のうちの、これら２つの端部の間に位置した部分が、基板に対して可動とされている。
【００６９】
この二重アクチュエータを使用することにより、メンブラン４０を、鉛直方向にあるいは横方向に、変形させることができる。この場合、メンブラン４０は、例えば、ミラーとして、あるいは、波面修正部材として、動作する。
【００７０】
そのようなメンブランは、例えばブロック３８を使用するといったような手法によって、可動メンブラン１０の一ポイントのところにおいてあるいは一領域のところにおいて、基板に対して対向して取り付けられる。さらに、メンブランの側方部分は、端部４２，４４のところにおいて、例えば基板２２上へと、または、例えば基板を被覆している絶縁層２０上へと、取り付けられる。この取付は、有利にはブロック１８，２８と同じ技術的ステージにおいて製造されたようなブロック４３，４５を使用して、行うことができる。
【００７１】
複数のフレキシブル電極と、１つのメンブラン４０と、を形成することができる。その場合、そのメンブランと複数のフレキシブル電極とからなるアセンブリは、各フレキシブル電極に関して複数の対をなす剛直な電極３２，３４とそれぞれに対応した対をなすブロック１８，２８（図２）とを有してなるマトリクスを備えた基板上に、配置するすることができる。その場合、メンブラン４０の動きは、すべてのフレキシブル電極の移動によって、制御エレクトロニクスの全部または一部は、剛直な電極に対する支持体内へと、一体化することができる。例えば変形可能なミラーとして機能させ得るようなメンブラン４０に関しての制御デバイスは、このようにして形成される。
【００７２】
本発明によるデバイスの製造方法においては、フォトリソグラフィー技術や、基板のエッチング技術、を利用する。
【００７３】
よって、フレキシブル電極は、エッチングにより、第１基板上の層内に形成することができる。さらに、接続穴を形成することができ、その後、例えば多結晶Ｓｉといったような接続を可能とし得る材料を成膜し、その後、可動メンブランをエッチングして、可動メンブランを解放する。
【００７４】
ピボットを形成する手段と、固定電極とは、成膜およびエッチングにより、第２基板上に形成することができる。これらは、例えば、ポリシリコンから形成され、可動電極に対する絶縁を可能とする誘電体層によって被覆することができる。一変形例においては、可動電極を、この誘電体層によって被覆することができる。
【００７５】
その後、メンブランと第２基板とを接触させることができる。
【００７６】
したがって、本発明による静電式駆動デバイスの製造方法においては、以下のステップを行う。
−第１基板上に、フレキシブル電極を形成するステップ。
−第２基板内に、少なくとも１つのピボットを形成する手段と、この第２基板に対して固定された少なくとも１つの固定電極と、を形成するステップ。
【００７７】
その後、付加的に、フレキシブル電極と第２基板とを接触状態でもって組み立てて配置するステップを行うことができる。
【００７８】
ブロックおよび固定電極の数および配置は、例えば図１または図２のデバイスといったようなデバイスを製造し得るように、適応させることができる。
【００７９】
図３Ａおよび図３Ｂは、図２のデバイスを形成するための２つのステップを示している。すなわち、
−第１基板に、フレキシブル電極３０とメンブラン４０とを形成するステップ、および、
−第２基板２２内に、２つのピボット１８，２８を形成する手段と、この第２基板に対して２つの固定電極３２，３４を保持するための２つのブロック４３，４５と、を形成するステップ。
【００８０】
このようにして形成された双方の基板を組み立てることにより、図２のデバイスが得られる。
【００８１】
本発明は、静電式ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System ）素子として具現することができ、かなり大きな力という利点を享受しつつ、電圧の関数として、かなり大きな鉛直方向の実質的に直線的な移動を達成することができる。
【００８２】
したがって、本発明においては、互いに組み立てられる２つの個別部材から、本発明によるデバイスを形成することができる。
【００８３】
第１部材は、基板２２と、固定電極１２または固定電極３２，３４と、１つまたは複数のブロック１８，２８と、付加的にはブロック４３，４５と、を備えている。第２部材は、フレキシブル電極１６，３０と、負荷またはブロック３８と、メンブラン４０と、を備えている。
【００８４】
２つの部材は、結合により、あるいは、シーリングにより、組み立てることができる。あるいは、一方の部材上に単に部材を成膜することによって組み立てることができる。
【００８５】
この方法は、変形可能なミラーの製造に際して、特に適用される。
【００８６】
次に、図４Ａ〜図４Ｆを参照して、本発明による製造方法について説明する。
【００８７】
この方法においては、基板の一方の面上に１つまたは複数の駆動デバイスを製造し、その後、メンブランとアクチュエータとからなるアセンブリを解放する。
【００８８】
この方法においては、ＳＯＩ基板４９を使用する。
【００８９】
第１ステップ（図４Ａ）においては、ＳＯＩ基板４９を、酸化物層５２とポリシリコン層５４とによって被覆する。すべての層５２，５４は、ＳＯＩ基板の表面層５１上に形成される。
【００９０】
次に（図４Ｂ）、フォトリソグラフィーとエッチングとを使用して、開口５６，５８を、ポリシリコン層５４内に形成する。
【００９１】
広い開口５６は、ポリシリコン構造のパターンを規定する。より小さな開口５８は、実際、ポリシリコン構造の解放を可能とするようなエッチング穴である。
【００９２】
その後、（図４Ｃ）フォトリソグラフィーとエッチングとによって、背面５７から、メンブランを解放する。
【００９３】
次なるステップ（図４Ｄ）においては、酸化物層を除去する。すなわち、広い開口５６を通して酸化物層５２をエッチング除去することによって、メンブラン５４を解放する。
【００９４】
これにより、メンブランとアクチュエータとからなるアセンブリが、得られる。
【００９５】
次に、第２基板７０上において、誘電体層７２（例えば、絶縁性酸化物から形成されている）と、固定電極７６と、ブロック７８と、各アクチュエータを個別的にアドレッシングし得る接続手段と、を形成する（図４Ｅ）。固定電極７６とブロック７８とは、ポリシリコン層内に形成され、層７２上に位置している。２段階でのエッチングを行うことにより、一方においてはブロック７８に関して、および、他方においては電極７６に関して、互いに異なる２つの厚さを形成ことができる。
【００９６】
図４Ｅに示されている４つのブロック７８は、図２における４つのブロック１８，２８，４３，４５を形成している。したがって、図２の位置に応じて配置されている。同様に、電極７６は、この同じ図２における電極３２，３４に対応している。
【００９７】
最後に、（図４Ｆ）酸化を行うことによりあるいは他の任意の誘電体層８０の成膜を行うことにより、双方の電極を、互いに絶縁することができる。
【００９８】
その後、例えば図４Ｄに示すようにして得られたものといったような第１基板４９をひっくり返し、例えば図４Ｆに示すようにして得られたものといったような第２基板７０上へと、配置することができる。これにより、『結合』（すなわち、分子的組立）によって、可動電極を接続することができる。
【００９９】
例えば図１に示すデバイスといったようなデバイスを製造するに際しては、手順は、上述した手順と同様である。しかしながら、ブロックおよび固定電極の数および配置に関しては、相応したものとすることができる。可動電極も、また、上述したようにして形成することができ、図４Ｄのステップの際に完全に解放される。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１実施形態を示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す図であって、対称化された構造を有している。
【図３Ａ】本発明によるデバイスに関する各製造ステップを示す図である。
【図３Ｂ】本発明によるデバイスに関する各製造ステップを示す図である。
【図４Ａ】本発明によるデバイスに関する各製造ステップを示す図である。
【図４Ｂ】本発明によるデバイスに関する各製造ステップを示す図である。
【図４Ｃ】本発明によるデバイスに関する各製造ステップを示す図である。
【図４Ｄ】本発明によるデバイスに関する各製造ステップを示す図である。
【図４Ｅ】本発明によるデバイスに関する各製造ステップを示す図である。
【図４Ｆ】本発明によるデバイスに関する各製造ステップを示す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１８  ピボット
２０  絶縁層
２２  基板
２８  ピボット
３０  フレキシブル電極
３１  中央部分
３２  第１固定電極
３４  第２固定電極
３８  ブロック
４０  メンブラン
５０  メンブラン
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【国際調査報告】
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