(57)【要約】光束を所望の方向へ反射可能な反射部を備えた光学素子を提供する。基板２１と、光反射部１０１と、光反射部１０１を基板２１上に支持する支持部１０２とを有する。光反射部１０１および支持部１０２は、それぞれ、１以上の膜によって構成される。支持部１０２は、一端１０２ｃが基板２１に固定され、他端１０２ｄが光反射部１０１を構成する膜と接続され、一端１０２ｃから他端１０２ｄに向かって湾曲することにより、光反射部１０１を構成する膜の主平面を、基板２１の主平面に対して非平行、例えば垂直に支持している。
2003060592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、光反射部と、前記光反射部を前記基板上に支持する支持部とを有し、
前記光反射部および支持部は、それぞれ、１以上の膜によって構成され、
前記支持部は、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部が前記光反射部を構成する膜と接続され、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光反射部を構成する膜の主平面を、前記基板の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子において、前記支持部は、前記光反射部を構成する膜の主平面を前記基板の主平面に対して垂直に支持していることを特徴とする光学素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学素子において、前記支持部は、熱膨張係数の異なる２以上の膜を積層した構成であることを特徴とする光学素子。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の光学素子において、前記光反射部を構成する膜の主平面と前記基板の主平面との角度を一定に維持する保持部を有することを特徴とする光学素子。
【請求項５】
請求項４に記載の光学素子において、前記保持部は、前記光反射部と前記基板との間に挿入された角度保持部であり、
前記角度保持部は、一方の端部が前記基板に固定され、前記一方の端部から他方の端部に向かって湾曲した膜を含むことを特徴とする光学素子。
【請求項６】
請求項５に記載の光学素子において、前記角度保持部は前記光反射部もしくは前記支持部のいずれかと接触し、前記光反射部もしくは前記支持部の前記接触部分に、前記角度保持部と前記反射部もしくは前記支持部との相対的な位置のズレを防止する位置ズレ防止手段を有することを特徴とする光学素子。
【請求項７】
請求項６に記載の光学素子において、前記位置ズレ防止手段が前記光反射部もしくは前記支持部に形成された凹溝構造であることを特徴とする光学素子。
【請求項８】
請求項５に記載の光学素子において、前記角度保持部の前記膜の膜面は、前記光反射部の主平面に対して垂直であり、前記角度保持部の前記膜の側面が前記光反射部と接していることを特徴とする光学素子。
【請求項９】
請求項５から８のいずれか１項に記載の光学素子において、前記角度保持部は、前記光反射部の主平面の両側に少なくとも１以上づつ配置されていることを特徴とする光学素子。
【請求項１０】
請求項５に記載の光学素子において、前記角度保持部の前記膜の湾曲の向きは、前記支持部を構成する膜の湾曲の向きと逆向きであり、
前記角度保持部の前記膜の前記他方の端部には、第２の光反射部が接続され、該第２の光反射部は、前記光反射部と重なっていることを特徴とする光学素子。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか１項に記載の光学素子において、前記光反射部は、前記支持部の前記湾曲した膜の前記他方の端部から前記基板に向けてつり下げられていることを特徴とする光学素子。
【請求項１２】
請求項４に記載の光学素子において、前記保持部が前記光反射部を構成する部材の一部と接する薄膜立体構造体であり、該薄膜立体構造体は、前記基板上に順に積み重ねられた複数の単位構造部材を有し、前記単位構造部材は、支持部と、該支持部によって支持された平面部とを含み、前記支持部および平面部は、連続した薄膜より一体に構成され、積み重ねられた前記単位構造部材は、互いが接触する部分において、前記薄膜同士が固着していることを特徴とする光学素子。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光学素子において、前記薄膜立体構造体は前記光反射部もしくは前記支持部のいずれかと接触し、前記光反射部もしくは前記支持部の前記接触部分に、前記薄膜立体構造体と前記光反射部もしくは前記支持部との相対的なズレを防止する位置ズレ防止手段を有することを特徴とする光学素子。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光学素子において、前記位置ズレ防止手段が前記光反射部もしくは前記支持部に形成された凹溝構造であることを特徴とする光学素子。
【請求項１５】
基板と、光反射部と、前記光反射部を前記基板上に支持する支持部とを有し、
前記光反射部および支持部は、それぞれ、１以上の膜によって構成され、
前記支持部は、連結された２以上の部材からなり、該部材のうち第１の部材は、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部が他の部材を介して前記光反射部を構成する膜と接続され、前記第１の部材は、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光反射部を構成する膜の主平面を、前記基板の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする光学素子。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光学素子において、前記支持部は、前記第１の部材と前記光反射部を構成する膜とを連結するための第２の部材を含み、該第２の部材は湾曲した膜であり、該第２の部材の湾曲の向きは、前記第１の部材の湾曲の向きとは逆向きであることを特徴とする光学素子。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の光学素子において、前記光反射部を構成する膜は、周縁部に段差が形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか１項に記載の光学素子において、前記支持部の温度を調節するための温度調節部をさらに有することを特徴とする光学素子。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか１項に記載の光学素子において、前記光反射部は、該光反射部を構成する膜の成膜時に前記基板側であった面を光反射面として用いることを特徴とする光学素子。
【請求項２０】
基板と、平面板と、前記平面板を前記基板上に支持する支持部とを有し、
前記支持部は、１以上の膜によって構成され、
前記支持部は、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部が前記平面板と接続され、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記平面板の主平面を、前記基板の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする薄膜構造体。
【請求項２１】
基板と、平面板と、前記平面板を前記基板上に支持する支持部とを有し、
前記支持部は、連結された２以上の部材からなり、該部材のうち第１の部材は、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部が他の部材を介して前記平面板と接続され、前記第１の部材は、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記平面板の主平面を、前記基板の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする薄膜構造体。
【請求項２２】
ミラー部と、前記ミラー部を搭載した可動部とを有し、
前記ミラー部は、光反射部と、前記光反射部を前記可動部上に支持する支持部とを有し、
前記光反射部および支持部は、それぞれ、１以上の膜によって構成され、
前記支持部は、一方の端部が前記可動部に固定され、他方の端部が前記光反射部を構成する膜と接続され、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光反射部を構成する膜の主平面を、前記可動部の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２３】
ミラー部と、前記ミラー部を搭載した可動部とを有し、
前記ミラー部は、光反射部と、前記光反射部を前記可動部上に支持する支持部とを有し、
前記光反射部は、膜によって構成され、
前記支持部は、連結された２以上の部材からなり、該部材のうち第１の部材は、一方の端部が前記可動部に固定され、他方の端部が他の部材を介して前記光反射部を構成する膜と接続され、前記第１の部材は、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光反射部を構成する膜の主平面を、前記可動部の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２４】
基板上に、開口を有する犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層上の前記開口にかかる位置に予め定めた形状の支持膜を形成するとともに、前記犠牲層上の前記支持膜の一方の端部に接続される位置に光反射膜を形成する工程と、
前記犠牲層を除去することにより、前記支持膜の内部応力により前記支持膜を湾曲させて、前記光反射膜の主平面を前記基板の主平面に対して非平行に支持させることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の光学素子の製造方法において、前記犠牲層をレジストにより形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２６】
請求項２４または２５に記載の光学素子の製造方法において、前記支持膜を熱膨張係数の異なる材料からなる２以上の層の積層体により形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２７】
光反射部材を含むミラー部、該ミラー部を搭載した可動部と、前記光反射部材の角度を維持するために前記ミラー部を構成する部材の一部と接する保持部とを有し、
前記保持部は、薄膜立体構造体であり、
該薄膜立体構造体は、前記可動部上に順に積み重ねられた複数の単位構造部材を有し、
前記単位構造部材は、支持部と、該支持部によって支持された平面部とを含み、前記支持部および平面部は、連続した薄膜により一体に構成され、
積み重ねられた前記単位構造部材は、互いが接触する部分において、前記薄膜同士が固着していることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２８】
請求項２７に記載の光スイッチにおいて、前記薄膜立体構造体は前記光反射部もしくは前記支持部のいずれかと接触し、前記光反射部もしくは前記支持部の前記接触部分に、前記薄膜立体構造体と前記光反射部もしくは前記支持部との相対的なズレを防止する位置ズレ防止手段を有することを特徴とする光スイッチ。
【請求項２９】
請求項２８に記載の光スイッチにおいて、前記位置ズレ防止手段が前記光反射部もしくは前記支持部に形成された凹溝構造であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３０】
請求項２７に記載の光スイッチにおいて、前記ミラー部は、前記光反射部材を前記可動部上に支持するために支持部とを有し、
前記支持部は、連結された２以上の部材からなり、該部材のうち第１の部材は、一方の端部が前記可動部に固定され、他方の端部が他の部材を介して前記光反射部材と接続され、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光反射部材を前記可動部の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３１】
請求項２７から３０のいずれか１項に記載の光スイッチにおいて、前記単位構造部材を構成する薄膜は、周縁に段差が形成されていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３２】
請求項２７から３１のいずれか１項に記載の光スイッチにおいて、上段に位置する前記単位構造部材の前記支持部が、すぐ下の段の前記単位構造部材の平面部に搭載された形状であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３３】
請求項３２に記載の光スイッチにおいて、積み重ねられた前記単位構造部材は、上段に位置する前記単位構造部材ほど、前記支持部の数が少ないことを特徴とする光スイッチ。
【請求項３４】
請求項２７から３３のいずれか１項に記載の光スイッチにおいて、複数の前記単位構造部材のうち、最下段の単位構造部材は、前記可動部と一体に構成されていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３５】
請求項２７から３４のいずれか１項に記載の光スイッチにおいて、複数の前記単位構造部材のうち、少なくとも一つの単位構造部材は、前記ミラー部を構成する部材を成す薄膜と同一の薄膜をパターニングすることにより構成されていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３６】
請求項２７から３０のいずれか１項に記載の光スイッチにおいて、前記単位構造部材を構成する薄膜は、３層膜であり、該３層膜のうち最上層の膜と最下層の膜とは、同じ材質であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３７】
光反射部材を含むミラー部、該ミラー部を搭載した可動部と、前記光反射部材の角度を維持するために前記ミラー部を構成する部材の一部と接する保持部とを有し、
前記保持部は、薄膜立体構造体であり、
該薄膜立体構造体は、前記可動部上に順に積み重ねられた複数の単位構造部材を有し、
前記単位構造部材は、中空の開口を有する支持部と、前記開口を覆う平面部と、前記支持部の前記中空の開口を充填する充填材とを含み、前記支持部および前記平面部は、それぞれ薄膜によって形成され、
積み重ねられた前記単位構造部材は、上段に位置する前記単位構成部材の前記支持部が、すぐ下の段の前記単位構造部材の前記平面部に搭載された形状であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３８】
請求項３７に記載の光スイッチにおいて、前記薄膜立体構造体は前記光反射部もしくは前記支持部のいずれかと接触し、前記光反射部もしくは前記支持部の前記接触部分に、前記薄膜立体構造体と前記光反射部もしくは前記支持部との相対的なズレを防止する位置ズレ防止手段を有することを特徴とする光スイッチ。
【請求項３９】
請求項３８に記載の光スイッチにおいて、前記位置ズレ防止手段が前記光反射部もしくは前記支持部に形成された凹溝構造であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項４０】
請求項３７から３９のいずれか１項に記載の光スイッチにおいて、上段に位置する前記単位構造部材の前記支持部を構成する前記薄膜と、それを搭載する下の段の前記単位構造部材の前記平面部を構成する前記薄膜とが、固着していることを特徴とする光スイッチ。
【請求項４１】
基板と、一方の端部が基板に固定された可動部と、前記可動部の他方の端部側に搭載されたミラー部とを有し、
前記可動部は、２以上の膜によって構成され、該２以上の膜の内部応力によって湾曲することにより、前記ミラー部を搭載した他方の端部を前記基板上に持ち上げる構成であり、
前記ミラー部は、光反射面が、前記基板の主平面に対して垂直方向を向くように前記可動部に搭載された光反射部材を有し、
該光反射部材は、上端の縁が、前記可動部が前記ミラー部を持ち上げた状態で、前記基板に対して平行になるように、傾斜して前記可動部に搭載されていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項４２】
基板と、所望の光学特性をもつ光学膜と、前記光学膜を前記基板上に支持する支持部とを有し、
前記支持部は、１以上の膜によって構成され、
前記支持部は、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部が、直接または他の部材を介して前記光学膜を構成する膜と接続され、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光学膜を構成する膜の主平面を、前記基板の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする光学素子。
【請求項４３】
光学素子と、前記光学素子を搭載した可動部と、前記可動部を保持する基板とを有し、
前記可動部は、１以上の膜からなり、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部側に前記光学素子が搭載され、少なくとも前記固定された前記一方の端部に近い部分は、２以上の膜が積層された積層体からなり、前記積層体が内部応力によって湾曲することにより前記他方の端部を前記基板から離れた位置に支持する構成であり、
前記可動部には、前記光学素子を搭載している部分の周縁に沿って段差が形成されていることを特徴とする光学装置。
【請求項４４】
請求項４３に記載の光学装置において、前記段差を形成するために、前記可動部には、前記光学素子を搭載している部分の周縁に沿って凸部が形成されていることを特徴とする光学装置。
【請求項４５】
光学素子と、前記光学素子を搭載した可動部と、前記可動部を保持する基板とを有し、
前記可動部は、少なくとも一部が２以上の膜からなる積層体であり、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部側に前記光学素子が搭載され、前記積層体が内部応力によって湾曲することにより前記他方の端部を前記基板から離れた位置に支持する構成であり、
前記積層体は、金属膜を含み、前記金属膜は、予め定められたパターンにパターニングされており、前記パターンは、静電力により前記可動部を駆動するための電極として作用する静電力用電極パターンを含むことを特徴とする光学装置。
【請求項４６】
請求項４５に記載の光学装置において、前記金属の膜の前記パターンは、さらに、ローレンツ力により前記可動部を駆動するための電流経路として作用するローレンツ力用電流路パターンを含むことを特徴とする光学装置。
【請求項４７】
請求項４６に記載の光学装置において、前記静電力用電極パターンおよび前記ローレンツ力用電流路パターンは、それぞれ、前記基板に固定された前記一方の端部を介して、前記基板の電圧印加配線および電流供給配線に接続されていることを特徴とする光学装置。
【請求項４８】
請求項４３から４７のいずれか１項に記載の光学装置において、前記光学素子は、所望の光学特性をもつ光学膜と、前記光学膜を前記可動部上に支持する支持部とを有し、
前記支持部は、１以上の膜によって構成され、
前記支持部は、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部が、直接または他の部材を介して前記光学膜を構成する膜と接続され、前記支持部は、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光学膜を構成する膜の主平面を、前記基板の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、薄膜により形成された光学素子、および、この光学素子を備えた光スイッチに関するものである。
背景技術
微小なミラーをアクチュエータにより移動させて光路中に挿入することにより、光路を切り換える光スイッチが例えば特開２００１−４２２３３号公報に記載されている。この光スイッチは、マイクロマシニング技術によって、微小なミラーを搭載した可動電極板を形成している。微小なミラーは、反射面が可動電極板の主平面に対して垂直である。可動電極板と対向する位置には、固定電極が配置され、可動電極板と固定電極との間に電圧を印加することにより、静電力により、可動電極板を移動させる。これにより、微小なミラーを光路中に挿入したり、光路中から取り出したりする構造である。
上記特開２００１−４２２３３号公報に記載の光スイッチでは、可動電極板上にミラーを形成するために、可動電極板となる薄膜上に、ミラーの高さ分の厚さを有するフォトレジスト膜を形成し、フォトレジスト膜にミラーの形状のエッチングホールを設け、エッチングホール内にめっき法に金属膜を成長させた後、フォトレジスト膜を除去している。
また、特開２００１−１４２００８号公報にも、微小なミラーをアクチュエータ上に搭載し、アクチュエータによりミラーを光路中に移動させて、光路を切り換える光スイッチが開示されている。
また、Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ａ，３３（１９９２）２４９−２５６、”Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  Ｈｉｎｇｅｓ”には、基板上にプレートとなる膜を成膜し、このプレートを基板に対して垂直に起こすことにより、基板に垂直なプレートを形成することが開示されている。プレートとなる膜の形成プロセスにおいて、プレートの一方の端部と、基板とを接続するヒンジ構造を形成している。このヒンジを中心にプレートを起こし、微細な垂直構造体を形成している。
発明の開示
上記特開２００１−４２２３３号公報に記載の光スイッチの微小なミラーは、上述のように、ミラーの高さ分だけ厚く形成されたフォトレジスト膜にエッチングホールを設け、このエッチングホールにめっき法により金属膜を充填することにより形成される。このため、ミラー面は、エッチングホールの側面の表面形状を反転した形状となる。現状のフォトレジスト膜のエッチング技術では、エッチングホールの側面の主平面に対する角度を制御することは難しく、しかも、側面の表面粗さを滑らかにすることも難しい。このため、特開２００１−４２２３３号公報に記載の方法で、可動電極板に対して反射面が垂直で、反射率の高いミラーを製造することは困難であった。
また、特開２００１−１４２００８号公報には、微小なミラー構造および製造方法についての詳しい記載はなされていない。
また、Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ａ，３３（１９９２）２４９−２５６、”Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  Ｈｉｎｇｅｓ”に記載のプレートをヒンジにより垂直に起こして支える構成を、光スイッチのミラーに応用することが考えられるが、薄膜プロセスで形成されたプレートを、薄膜プロセスで形成された立体構造のヒンジにより垂直に支える構成であるため、ガタが生じやすく、強度も得にくい。このため基板面に対してプレートを垂直に維持することは難しい。
本発明は、光束を所望の方向へ反射可能な反射部を備えた光学素子を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、以下のような光学素子が提供される。
すなわち、基板と、光反射部と、前記光反射部を前記基板上に支持する支持部とを有し、
前記光反射部および支持部は、それぞれ、１以上の膜によって構成され、
前記支持部は、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部が前記光反射部を構成する膜と接続され、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光反射部を構成する膜の主平面を、前記基板の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする光学素子である。
上記光学素子において、前記支持部は、前記光反射部を構成する膜の主平面を前記基板に対して垂直に支持している構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記支持部は、熱膨張係数の異なる２以上の膜を積層した構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記光反射部を構成する膜の主平面と前記基板の主平面との角度を一定に維持する保持部を有する構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記保持部は前記光反射部と前記基板との間に挿入された角度保持部であり、前記角度保持部は、一方の端部が前記基板に固定され、前記一方の端部から他方の端部に向かって湾曲した膜を有する構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記角度保持部は前記光反射部もしくは前記支持部のいずれかと接触し、前記光反射部もしくは前記支持部の前記接触部分に、前記角度保持部と前記反射部もしくは前記支持部との相対的な位置のズレを防止する位置ズレ防止手段を有する構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記位置ズレ防止手段が前記光反射部もしくは前記支持部に形成された凹溝構造である構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記角度保持部の前記膜の膜面は、前記光反射部の主平面に対して垂直であり、前記角度保持部の前記膜の側面が前記光反射部と接している構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記角度保持部は、前記光反射部の主平面の両側に少なくとも１以上づつ配置されている構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記角度保持部の前記膜の湾曲の向きは、前記支持部を構成する膜の湾曲の向きと逆向きであり、
前記角度保持部の前記膜の他方の端部には、第２の光反射部が接続され、該第２の光反射部は、前記光反射部と重なっている構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記光反射部は、前記支持部の前記湾曲した膜の前記他方の端部から前記基板に向けてつり下げられている構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記保持部が前記光反射部を構成する部材の一部と接する薄膜立体構造体であり、該薄膜立体構造体は、前記基板上に順に積み重ねられた複数の単位構造部材を有し、前記単位構造部材は、支持部と、該支持部によって支持された平面部とを含み、前記支持部および平面部は、連続した薄膜より一体に構成され、積み重ねられた前記単位構造部材は、互いが接触する部分において、前記薄膜同士が固着している構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記薄膜立体構造体は前記光反射部もしくは前記支持部のいずれかと接触し、前記光反射部もしくは前記支持部の前記接触部分に、前記薄膜立体構造体と前記光反射部もしくは前記支持部との相対的なズレを防止する位置ズレ防止手段を有する構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記位置ズレ防止手段が前記光反射部もしくは前記支持部に形成された凹溝構造の構成にすることが可能である。
また、本発明によれば、以下のような光学素子が提供される。
すなわち、基板と、光反射部と、前記光反射部を前記基板上に支持する支持部とを有し、
前記光反射部は、膜によって構成され、
前記支持部は、連結された２以上の部材からなり、該部材のうち第１の部材は、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部が他の部材を介して前記光反射部を構成する膜と接続され、前記第１の部材は、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光反射部を構成する膜の主平面を、前記基板の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする光学素子である。
上記光学素子において、前記支持部は、第２の部材を含み、該第２の部材は湾曲した膜であり、該第２の部材の湾曲の向きは、前記第１の部材の湾曲の向きとは逆向きである構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記光反射部を構成する膜は、周縁部に段差が形成されている構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記支持部の温度を一定に維持するための温度調節部をさらに有する構成にすることが可能である。
上記光学素子において、前記光反射部は、該光反射部を構成する膜の成膜時に前記基板側であった面を光反射面として用いる構成にすることが可能である。
また、本発明によれば、以下のような薄膜構造体が提供される。
すなわち、基板と、平面板と、前記平面板を前記基板上に支持する支持部とを有し、
前記支持部は、１以上の膜によって構成され、
前記支持部は、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部が前記平面板と接続され、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記平面板の主平面を、前記基板の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする薄膜構造体である。
また、本発明によれば、以下のような薄膜構造体が提供される。
すなわち、基板と、平面板と、前記平面板を前記基板上に支持する支持部とを有し、
前記支持部は、連結された２以上の部材からなり、該部材のうち第１の部材は、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部が他の部材を介して前記平面板と接続され、前記第１の部材は、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記平面板の主平面を、前記基板の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする薄膜構造体である。
また、本発明によれば、以下のような光スイッチが提供される。
すなわち、ミラー部と、前記ミラー部を搭載した可動部とを有し、
前記ミラー部は、光反射部と、前記光反射部を前記可動部上に支持する支持部とを有し、
前記光反射部および支持部は、それぞれ、１以上の膜によって構成され、
前記支持部は、一方の端部が前記可動部に固定され、他方の端部が前記光反射部を構成する膜と接続され、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光反射部を構成する膜の主平面を、前記可動部の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする光スイッチである。
また、本発明によれば、以下のような光スイッチが提供される。
すなわち、ミラー部と、前記ミラー部を搭載した可動部とを有し、
前記ミラー部は、光反射部と、前記光反射部を前記可動部上に支持する支持部とを有し、
前記光反射部は、膜によって構成され、
前記支持部は、連結された２以上の部材からなり、該部材のうち第１の部材は、一方の端部が前記可動部に固定され、他方の端部が他の部材を介して前記光反射部を構成する膜と接続され、前記第１の部材は、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光反射部を構成する膜の主平面を、前記可動部の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする光スイッチである。
また、本発明によれば、以下のような光学素子の製造方法が提供される。
すなわち、基板上に、開口を有する犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層上の前記開口にかかる位置に予め定めた形状の支持膜を形成するとともに、前記犠牲層上の前記支持膜の一方の端部に接続される位置に光反射膜を形成する工程と、
前記犠牲層を除去することにより、前記支持膜の内部応力により前記支持膜を湾曲させて、前記光反射膜の主平面を前記基板の主平面に対して非平行に支持させることを特徴とする光学素子の製造方法である。
上記光学素子の製造方法において、前記犠牲層をレジストにより形成する方法にすることが可能である。
上記光学素子の製造方法において、前記支持膜を熱膨張係数の異なる２以上の層の積層体により形成する方法にすることが可能である。
また、本発明によれば、以下のような光スイッチが提供される。
すなわち、光反射部材を含むミラー部、該ミラー部を搭載した可動部と、前記光反射部材の角度を維持するために前記ミラー部を構成する部材の一部と接する保持部とを有し、
前記保持部は、薄膜立体構造体であり、
該薄膜立体構造体は、前記可動部上に順に積み重ねられた複数の単位構造部材を有し、
前記単位構造部材は、支持部と、該支持部によって支持された平面部とを含み、前記支持部および平面部は、連続した薄膜により一体に構成され、
積み重ねられた前記単位構造部材は、互いが接触する部分において、前記薄膜同士が固着していることを特徴とする光スイッチである。
上記光スイッチにおいて、前記薄膜立体構造体は前記光反射部もしくは前記支持部のいずれかと接触し、前記光反射部もしくは前記支持部の前記接触部分に、前記薄膜立体構造体と前記光反射部もしくは前記支持部との相対的なズレを防止する位置ズレ防止手段を有する構成にすることが可能である。
上記光スイッチにおいて、前記位置ズレ防止手段が前記光反射部もしくは前記支持部に形成された凹溝構造の構成にすることが可能である。
上記光スイッチにおいて、前記ミラー部は、前記光反射部材を前記可動部上に支持するために支持部とを有する構成にすることができ、
この場合、前記支持部は、連結された２以上の部材からなり、該部材のうち第１の部材は、一方の端部が前記可動部に固定され、他方の端部が他の部材を介して前記光反射部材と接続され、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光反射部材を前記可動部の主平面に対して非平行に支持する構成にすることができる。
上記光スイッチにおいて、前記単位構造部材を構成する薄膜は、周縁に段差が形成されている構成にすることができる。
上記光スイッチにおいて、上段に位置する前記単位構造部材の前記支持部が、すぐ下の段の前記単位構造部材の平面部に搭載された形状であることが可能である。
上記光スイッチにおいて、積み重ねられた前記単位構造部材は、上段に位置する前記単位構造部材ほど、前記支持部の数が少ない構成にすることが可能である。
上記光スイッチにおいて、複数の前記単位構造部材のうち、最下段の単位構造部材は、前記可動部と一体に構成されている構成にすることができる。
上記光スイッチにおいて、複数の前記単位構造部材のうち、少なくとも一つの単位構造部材は、前記ミラー部を構成する部材を成す薄膜と同一の薄膜をパターニングすることにより構成することができる。
上記光スイッチにおいて、前記単位構造部材を構成する薄膜は、３層膜であり、該３層膜のうち最上層の膜と最下層の膜とは、同じ材質である構成にすることができる。
また、本発明によれば、以下のような光スイッチが提供される。
すなわち、光反射部材を含むミラー部、該ミラー部を搭載した可動部と、前記光反射部材の角度を維持するために前記ミラー部を構成する部材の一部と接する保持部とを有し、
前記保持部は、薄膜立体構造体であり、
該薄膜立体構造体は、前記可動部上に順に積み重ねられた複数の単位構造部材を有し、
前記単位構造部材は、中空の開口を有する支持部と、前記開口を覆う平面部と、前記支持部の前記中空の開口を充填する充填材とを含み、前記支持部および前記平面部は、それぞれ薄膜によって形成され、
積み重ねられた前記単位構造部材は、上段に位置する前記単位構成部材の前記支持部が、すぐ下の段の前記単位構造部材の前記平面部に搭載された形状であることを特徴とする光スイッチである。
上記光スイッチにおいて、前記薄膜立体構造体は前記光反射部もしくは前記支持部のいずれかと接触し、前記光反射部もしくは前記支持部の前記接触部分に、前記薄膜立体構造体と前記光反射部もしくは前記支持部との相対的なズレを防止する位置ズレ防止手段を有する構成にすることが可能である。
上記光スイッチにおいて、前記位置ズレ防止手段が前記光反射部もしくは前記支持部に形成された凹溝構造である構成にすることが可能である。
上記光スイッチにおいて、上段に位置する前記単位構造部材の前記支持部を構成する前記薄膜と、それを搭載する下の段の前記単位構造部材の前記平面部を構成する前記薄膜とが、固着している構成にすることができる。
また、本発明によれば、以下のような光スイッチが提供される。
すなわち、基板と、一方の端部が基板に固定された可動部と、前記可動部の他方の端部に搭載されたミラー部とを有し、
前記可動部は、２以上の膜によって構成され、該２以上の膜の内部応力によって湾曲することにより、前記ミラー部を搭載した他方の端部を前記基板上に持ち上げる構成であり、
前記ミラー部は、光反射面が、前記基板の主平面に対して垂直方向を向くように前記可動部に搭載された光反射部材を有し、
該光反射部材は、上端の縁が、前記可動部が前記ミラー部を持ち上げた状態で、前記基板に対して平行になるように、傾斜して前記可動部に搭載されていることを特徴とする光スイッチである。
また、本発明によれば、以下のような光学素子が提供される。
すなわち、基板と、所望の光学特性をもつ光学膜と、前記光学膜を前記基板上に支持する支持部とを有し、
前記支持部は、１以上の膜によって構成され、
前記支持部は、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部が、直接または他の部材を介して前記光学膜を構成する膜と接続され、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光学膜を構成する膜の主平面を、前記基板の主平面に対して非平行に支持していることを特徴とする光学素子である。
また、本発明によれば、以下のような光学装置が提供される。
すなわち、光学素子と、前記光学素子を搭載した可動部と、前記可動部を保持する基板とを有し、
前記可動部は、１以上の膜からなり、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部側に前記光学素子が搭載され、少なくとも前記固定された前記一方の端部に近い部分は、２以上の膜が積層された積層体からなり、前記積層体が内部応力によって湾曲することにより前記他方の端部を前記基板から離れた位置に支持する構成であり、
前記可動部には、前記光学素子を搭載している部分の周縁に沿って段差が形成されていることを特徴とする光学装置である。
上記光学装置において、前記段差を形成するために、前記可動部を構成する膜には、前記光学素子を搭載している部分の周縁に沿って凸部が形成されている構成にすることができる。
また、本発明によれば、以下のような光学装置が提供される。
すなわち、光学素子と、前記光学素子を搭載した可動部と、前記可動部を保持する基板とを有し、
前記可動部は、少なくとも一部が２以上の膜からなる積層体であり、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部側に前記光学素子が搭載され、前記積層体が内部応力によって湾曲することにより前記他方の端部を前記基板から離れた位置に支持する構成であり、
前記積層体は、金属膜を含み、前記金属膜は、予め定められたパターンにパターニングされており、前記パターンは、静電力により前記可動部を駆動するための電極として作用する静電力用電極パターンを含むことを特徴とする光学装置である。
上記光学装置において、前記金属の膜の前記パターンは、さらに、ローレンツ力により前記可動部を駆動するための電流経路として作用するローレンツ力用電流路パターンを含む構成にすることができる。
上記光学装置において、前記静電力用電極パターンおよび前記ローレンツ力用電流路パターンは、それぞれ、前記基板に固定された前記一方の端部を介して、前記基板の電圧印加配線および電流供給配線と接続されている構成にすることができる。
上記光学装置において、前記光学素子は、所望の光学特性をもつ光学膜と、前記光学膜を前記可動部上に支持する支持部とを有する構成にすることが可能であり、
前記支持部は、１以上の膜によって構成され、
前記支持部は、一方の端部が前記基板に固定され、他方の端部が、直接または他の部材を介して前記光学膜を構成する膜と接続され、前記支持部は、前記一方の端部から前記他方の端部に向かって湾曲することにより、前記光学膜を構成する膜の主平面を、前記基板の主平面に対して非平行に支持する構成にすることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態の光スイッチを図１（ａ）、図１（ｂ）、図２、図３、図４を用いて説明する。
光スイッチは、図２、図３、図４のように凹部１３が形成された半導体基板１１と、可動板２１と、可動板２１を前記基板１１上に支持する２本のバネ部２７ａ、２７ｂとを有する。可動板２１の上には、ミラー１２が搭載されている。基板１１の下部には、ミラー１２の温度を設定した温度に維持するために、例えばペルチェ素子等の温度調節素子（不図示）が配置されている。
ミラー１２は、図１に示したように、反射部１０１と、これを可動板２１上に支持する支持部１０２とにより構成されている。反射部１０１はＡｌ膜からなる。反射部１０１のＡｌ膜の外縁部は、剛性を出すために段差が形成され、縁１０１ａを形成している。支持部１０２は、窒化シリコン膜１０２ａとＡｌ膜１０２ｂとを積層した膜からなり、可動板２１側に窒化シリコン膜１０２ａが位置している。支持部１０２の先端の接続部１０２ｄには、反射部１０１が固定され、他端は凸型に屈曲されて脚部１０２ｃを構成している。脚部１０２ｃは可動板２１に固定されている。
支持部１０２は、窒化シリコン膜１０２ａとＡｌ膜１０２ｂの熱膨張係数の差異によって生じる応力ならびに成膜時に生じた応力により、脚部１０２ｃから先端の接続部１０２ｄまで円弧状に湾曲し、反射部１０１の主平面を可動板２１の主平面に対して所望の角度、本実施の形態では垂直に支持している。支持部１０２の膜構造の場合、温度が高温になると湾曲の曲率半径が大きくなり、温度が低温になると湾曲の曲率半径が小さくなる性質を有する。また、支持部１０２の湾曲の曲率半径は、窒化シリコン膜１０２ａとＡｌ膜１０２ｂの膜厚等に依存する。よって、支持部１０２は、温度調節素子（不図示）によって維持される温度において、反射部１０１の主平面を可動板２１の主平面に対して垂直に支持する湾曲状態となるように、支持部１０２の窒化シリコン膜１０２ａとＡｌ膜１０２ｂの膜厚等、および、脚部１０２ｃから先端の接続部１０２ｄまでの長さは、予め設計されている。
一方、可動板２１は、図３のように積層された２層の絶縁膜２２、２６と、それらの間に配置された電極膜２３ａとにより構成されている。２層の絶縁膜２２、２６としては、例えば窒化シリコン膜または酸化シリコン膜を用いることができる。電極膜２３ａは、Ａｌ膜等の金属膜により構成される。バネ部２７ａ、２７ｂは、上記絶縁膜２２、２６を図２のように曲がりくねった形状にパターニングすることによりバネ性を持たせている。よって、可動板２１は、図２、図３、図４のＺ軸方向に移動可能である。なお、バネ部２７ｂには、絶縁膜２２、２６の間に、配線２３ｂが配置されている。配線２３ｂは、一端が電極膜２３ａに接続され、他端は外部の電源と接続するために基板１１の上面側または下面側に引き出されている。
よって、本実施の形態の光スイッチは、配線２３ｂを外部電源に接続して、図６に示すように可動板２１の電極膜２３ａと、半導体基板１１との間に電圧Ｖを印加すると、電極膜２３ａと半導体基板１１とが静電力によって引き合い、可動板２１は、図５のように半導体基板１１の凹部１３の底面に引きつけられる。また、電圧Ｖを印加していない状態では、可動板２１は、バネ部２７ａ、２７ｂが伸縮する力により、基板１１の上面位置に保持される。これにより、電極膜２３ａと半導体基板１１との間に電圧Ｖを印加するか否かにより、図６のように、可動板２１の位置を基板１１の上面位置（上側位置）または凹部１３の底面位置（下側位置）に切り換えて配置することができる。これに伴い可動板２１に搭載されているミラー１２も上側位置または下側位置に配置される。
よって、本実施の形態の光スイッチを使用する場合には、図３のように、可動板２１が上側位置にあるときのミラー１２の反射部１０１と交差する位置に光路１３０を設定する。これにより、電極膜２３ｂと基板１１との間に電圧Ｖを印加していない場合には、可動板２１が上側位置にあるため、光路１３０中にミラー１２が挿入された状態となり、ｘ方向から入射した入射光はミラー１２により反射されてｙ方向に偏向される。一方、電圧Ｖを印加した場合には、図５のように可動板２１が下側位置に移動するため、ミラー１２は光路１３０からはずれ、入射光はミラー１２の上を通過し、そのまま直進する。このように、本実施の形態の光スイッチは、電極膜２３ａと基板１１との間に電圧Ｖを印加するかどうかにより、入射光の進行方向を切り換えることができる。
本実施の形態の光スイッチは、ミラー１２として、Ａｌ膜からなる反射部１０１を支持部１０２によって垂直に支持しているため、Ａｌ膜の膜面を反射面とすることができ、反射率が高い。また、支持部１０２は、温度を制御することにより、反射部１０１を垂直に維持することができるため、入射光の反射方向を精度良く定めることができる。
以下、本実施の形態の光スイッチの製造方法を図７（ａ）、（ｂ）、図８（ｃ）〜（ｇ）、図９（ｈ）を用いて説明する。
図７（ａ）のように半導体基板１１として、シリコン基板を用意し、必要に応じて駆動回路や配線等を予め形成しておく。この基板１１の表面にＳｉＯ２膜３２を成膜する。ＳｉＯ２膜３２には、基板１１とバネ部２７ａ、２７ｂとが接続される部分に開口を設けておく。ＳｉＯ２膜３２上に、可動板２１とバネ部２７ａ、２７ｂを構成する絶縁膜２２を成膜し、その上に電極膜２３ａおよび配線２３ｂとなるＡｌ膜を成膜する。その後、Ａｌ膜を電極膜２３ａおよび配線２３ｂの形状にフォトリソグラフィーの手法によりパターニングする。さらに、この上に、絶縁膜２６を成膜し、絶縁膜２２、２６をフォトリソグラフィーの手法により、可動板２１およびバネ部２７ａ、２７ｂの形状にパターニングする。つぎに、図７（ｂ）のようにＳｉＯ２膜３２にエッチングホール３２ａを形成する。このエッチングホール３２ａは、後の工程で基板１１に凹部１３を形成する際に、エッチング液を基板１１まで到達させるために用いられる。
上記工程により形成された可動板２１の上に、ミラー１２を形成する。この工程を図８（ｃ）〜（ｇ）を用いて説明する。図８（ｃ）〜（ｇ）は、可動板２１の上面部を拡大して示している。まず、可動板２１の上に、厚さ１．５μｍのレジスト層８１を形成する。レジスト層８１に、支持部１０２の脚部１０２ｃとなる位置に、フォトリソグラフィーの手法により開口８１ａを設ける（図８（ｃ））。つぎに、レジスト層８１上に、再び厚さ１．５μｍのレジスト層８２を形成し、フォトリソグラフィーの手法により、ミラー１２の反射部１０１の位置を残して除去し、レジスト層８２のアイランドを形成する（図８（ｄ））。これらレジスト層８１、８２は、最終的には除去される層（犠牲層）である。
レジスト層８１、８２の上に厚さ５０００オングストロームのＡｌ膜を蒸着し、フォトリソグラフィーとエッチングの手法により、ミラー１２の反射部１０１の形状にパターニングする（図８（ｅ））。反射部１０１のＡｌ膜の下には、レジスト層８２のアイランドが形成されているため、アイランドの縁で反射部１０１のＡｌ膜に段差が形成され、反射部１０１の縁１０１ａが形成される。さらに、全面に窒化シリコン膜１０２ａとＡｌ膜１０２ｂを蒸着により成膜し（図８（ｆ））、フォトリソグラフィーとエッチングの手法により、支持部１０２の形状にパターニングする（図８（ｇ））。窒化シリコン膜１０２ａとＡｌ膜１０２ｂの厚さは、いずれも２０００オングストロームである。支持部１０２の窒化シリコン膜１０２ａとＡｌ膜１０２ｂのうち、開口８１ａの内部に形成された部分は、脚部１０２ｃを構成する。また、支持部１０２の先端の接続部１０２ｄは、反射部１０１のＡｌ膜に積層されたことにより、反射部１０１と接続される。
つぎに、ＫＯＨ溶液をエッチングホール３２ａを介して基板１１に注入し、基板１１をエッチングし、凹部１３を形成する（図９（ｈ））。この後、残存しているＳｉＯ２膜３２を除去する。これにより、可動板２１は、図３、図４のようにバネ部２７ａ、２７ｂにより凹部１３の上部に支持された状態となる。ただし、この状態では、ミラー１２は、まだ立ち上がっていないため、犠牲層であるレジスト層８１、８２をアッシングにより除去する。これにより、図１（ａ）に示したようにミラー１２は、脚部１０２ｃのみで可動板２１に固定される構造となり、支持部１０２は、窒化シリコン膜１０２ａとＡｌ膜１０２ｂの成膜時の応力、ならびに、熱膨張係数の差異により生じる応力により湾曲して立ち上がり、反射部１０１を支持する。
よって、温度調節素子（不図示）により、支持部１０２の温度を予め定めた温度に調節することにより、支持部１０２は、図１（ａ）のように、反射部１０１の主平面（反射面）を可動板２１の主平面に対して垂直に支持する位置まで湾曲する。これにより、可動板２１の上にミラー１２の反射面が垂直に支持された光スイッチを得ることができる。
上述してきたように、本実施の形態のミラー１２は、製造時には可動板２１の主平面に平行に形成された反射部１０１の主平面を、支持部１０２が湾曲することにより９０度持ち上げる構成であるため、反射部１０１の反射面は、反射部１０１を構成するＡｌ膜の成膜時の上面または下面である。このため、反射面を滑らかに形成でき、反射部１０１の反射率として、高反射率をえることができる。また、反射部１０１の反射面の向きは、温度調節により、可動板２１に主平面に対して垂直にすることができる。よって、本実施の形態のミラー１２を備えた光スイッチは、入射光を、高い反射率で所望の方向に偏向することが可能である。  なお、反射部１０１の反射面としては、成膜時の上面側および下面側の両面を用いることができるが、図１（ａ）のように、成膜時のＡｌ膜の下面側（可動板２１側の面）を反射面として用いた場合に、より高い反射率を得ることができる。というのは、反射部１０１を構成するＡｌ膜には、成膜後のフォトリソグラフィー等におけるベーク工程や乾燥工程により、加熱されて表面に微細な凹凸が生じることがある。また、現像液や犠牲層のアッシング工程等により条件によっては、Ａｌ膜の表面が荒れることがある。このため、このような微細な凹凸や表面の荒れが生じないＡｌ膜の下面側を反射面として用いることにより、より高反射率を得ることが可能である。
また、上述の第１の実施の形態では、ペルチェ素子等の温度調節素子を用いて、ミラー１２の支持部１０２の温度を制御し、反射部１０１の反射面を可動板２１の主平面に垂直、もしくは所望の角度に維持する構成であるが、温度調節素子の代わりに、ミラー１２に光を照射して温度を調節し、支持部１０２の湾曲を制御することも可能である。この場合、光スイッチとしてスイッチングすべき入射光が反射部１０１に入射する面とは、逆側の面に温度調節のための光を反射部１０１に入射させるか、もしくは、支持部１０２に直接温度調節のための光を照射することにより、支持部１０２の温度を制御することができる。この場合、温度調節のための光の強度を制御することにより、反射部１０２の反射面の可動板２１の主平面に対する角度を変化させることができるため、これによりスイッチングする光を反射する方向を変えることも可能である。
（第２の実施の形態）
つぎに、第２の実施の形態の光スイッチを図１０（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
第２の実施の形態の光スイッチは、第１の実施の形態の光スイッチのミラー１２に代えて、図１０（ａ）、（ｂ）のミラー１１２を可動板２１に搭載したものである。ミラー１１２以外の光スイッチの構成は、第１の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
第２の実施の形態のミラー１１２は、第１の実施の形態のミラー１２と同様に、反射部１０１を、湾曲した支持部１０２によって支持するという構成であるが、図１０（ｂ）に示すように、反射部１０１の主平面方向形状を左右に張り出した形状とし、３本の支持部１０２によって支持している。反射部１０１の膜構造、および、支持部１０２の膜構造は、第１の実施の形態と同じである。
また、３本の支持部１０２の間に、反射部１０１の可動板２１に対する角度を一定に維持する保持部として、２本のストップ部９１、９２を配置している。ストップ部９１、９２は、支持部１０２と同じ膜構造であり、支持部１０２と同様に湾曲して立ち上がっている。ストップ部９１、９２の膜の膜面は、反射部１０１に対して垂直に向けられている。このため、ストップ部９１の側面９１ａとストップ部９２の側面（図１０（ａ）では不図示）は、反射部１０１の片側の面と接し、反射部１０１が、支持部１０２の湾曲によって図１０（ａ）の点線で示した位置１０１ｅに向かうのを押し戻している。
第１の実施の形態で説明したように、２層構造の支持部１０２は、温度によって湾曲の曲率半径が変化するため、第１の実施の形態のミラー１２で一定の湾曲状態を維持するためには、温度調節が必要であった。第２の実施の形態のミラー１１２は、室温近傍で支持部１０２の湾曲の曲率半径が、反射部１０１を可動板２１の主平面に対して垂直に支持する曲率半径よりも小さくなるように、すなわち図１０（ａ）の点線の位置１０１ｅに示したように反射部１０１が９０度以上の角度に傾むくように、支持部１０２の長さおよび膜厚を定めておき、ストップ部９１の側面９１ａおよびストップ部９２の側面（図１０（ａ）では不図示）によって反射部１０１を垂直な位置まで押し戻すようにしている。これにより、温度調節素子を用いることなく、反射部１０１を垂直に維持することができる。なお、ストップ部９１、９２の湾曲状態も温度によって変化するが、反射部１０１と接している側面９１ａ等の位置は、製造時の位置から変化しないため、温度変化があっても、常に反射部１０１を垂直に維持できる。
ストップ部９１、９２の側面９１ａ等の位置は、製造時のフォトリソグラフィーの工程により、反射部１０１に対して精度良く位置合わせすることができるため、第２の実施の形態のミラー１１２は、反射部１０１の主平面を、可動板２１の主平面に対して精度良く垂直に支持することができる。
なお、ストップ部９１、９２の先端部には、剛性を高めるために、膜に段差をつけることにより形成した凸部９１ｄ、９２ｄが配置されている。
第２の実施の形態のミラー１１２の製造手順は、第１の実施の形態のミラー１２とほぼ同じであるが、反射部１０１となるＡｌ膜のパターニング時、ならびに、支持部１０２の窒化シリコン膜１０２ａとＡｌ膜１０２ｂのパターニング時に、それぞれ図１１に示したような形状にパターニングを行う。また、支持部１０２をパターニングする際に、同時に、同じ窒化シリコン膜１０２ａおよびＡｌ膜１０２ｂを、図１１のストップ部９１、９２の形状にパターニングする。ただし、犠牲層のレジスト膜８２をアイランド状に加工する際に、ストップ部９１、９２の凸部９１ｄ、９２ｄを形成すべき部分にもアイランドを残すようにする。これにより、犠牲層のレジスト膜８１、８２をアッシングにより除去することにより、支持部１０２が湾曲して立ち上がるのと同時に、ストップ部９１、９２も湾曲して立ち上がって、図１０（ａ）、（ｂ）の形状となり、反射部１０１を可動板２１の主平面に対して垂直に支持する構造となる。
本実施の形態のミラー１１２を搭載した光スイッチは、温度調節装置を用いることなく、反射率の高い反射部１０１を可動板２１に対して垂直に精度良く保持でき、光を所望の方向に精度良く反射することができる。
なお、本実施の形態のミラー１１２を搭載した光スイッチは、第１の実施の形態の光スイッチと同じように温度調節装置を用いても良い。温度調節装置を用いた場合には、温度変化によってストップ部が変形しないため、ストップ部の変形により反射部１０１に擦り傷を生じさせる恐れがないという効果が得られる。
（第３の実施の形態）
つぎに、第３の実施の形態の光スイッチを図１２を用いて説明する。
第３の実施の形態の光スイッチは、第１の実施の形態の光スイッチのミラー１２に代えて、図１２のミラー１１３を可動板２１に搭載したものである。ミラー１１３以外の光スイッチの構成は、第１の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
第３の実施の形態のミラー１１３は、第２の実施の形態のミラー１１２と同様の構造であるが、反射部１０１を挟んでストップ部９１、９２と向かい合う位置に、さらにストップ部９３、９４を配置している点がミラー１１２とは異なっている（ストップ部９４は、図１２では不図示）。犠牲層のレジスト層８１、８２の除去前の反射部１０１、ストップ部９１、９２、９３、９４の形状を図１３に示す。犠牲層のレジスト層８１、８２除去後のストップ部９３、９４は、ストップ部９１、９２と同様に、ストップ部９３の反射部１０１側の側面９３およびストップ部９４の反射部１０１側の側面がそれぞれ反射部１０１と接し、反射部１０１を支持する。よって、反射部１０１は、両側からストップ部９１、９２、９３、９４で支えられているため、何らかの要因で外部から反射部１０１を倒す方向に力が加わった場合にも、ストップ部９１、９２、９３、９４が支え、反射部１０１を可動板２１に対して垂直に保つことができる。このため、外部からの力に対して強度の大きなミラー１１３を提供することができる。
第３の実施の形態のミラー１１３を製造する手順について図１３、図１４（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。ミラー１１３の製造手順は、第１および第２の実施の形態のミラー１２、１１２とほぼ同様であるが、支持部１０２およびストップ部９１、９２、９３、９４のパターニングの後で反射部１０１を形成するという手順をとる。
まず、可動板２１の上に、レジスト層８１を形成し、支持部１０２の脚部１０２ｃ、ならびに、ストップ部９１、９２、９３、９４の脚部９１ｃ、９２ｃ、９３ｃ、９４ｃを形成するべき位置に、開口８１ａをフォトリソグラフィーにより形成する（図１４（ａ））。つぎに、ストップ部９１、９２、９３、９４の先端の凸部９１ｄ、９２ｄ、９３ｄ、９４ｄを形成すべき位置に、レジストアイランド（不図示）を形成する。全面に、窒化シリコン膜１０２ａおよびＡｌ膜１０２ｂを順に成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングの手法により、図１３に示した支持部１０２、および、ストップ部９１、９２、９３、９４の形状にパターニングする（図１４（ｂ））。つぎに、全面にレジスト層１４１を形成し、支持部１０２の接続部１０２ｄとなる位置に開口１４１ａを形成する（図１４（ｃ））。この上にさらに、レジスト層８２を形成し、反射部１０１の縁１０１ａの内側形状部分を残して除去し、レジストアイランドを形成する。レジスト層８２の支持部１０２の接続部１０２ｄとなる位置に開口８２ａを形成する（図１４（ｄ））。全面に、Ａｌ膜１０１を形成し、フォトリソグラフィーとエッチングの手法により、反射部１０１の形状にパターニングする（図１４（ｄ）および図１３）。最後に、アッシングにより、犠牲層のレジスト層８１、１４１、８２を除去する。これにより、支持部１０２およびストップ部９１、９２、９３、９４が立ち上がり、図１２のミラー１１３を製造することができる。
（第４の実施の形態）
つぎに、第４の実施の形態の光スイッチを図１５（ａ）を用いて説明する。
第４の実施の形態の光スイッチは、第１の実施の形態の光スイッチのミラー１２に代えて、図１５（ａ）のミラー１１６を可動板２１に搭載したものである。ミラー１１６以外の光スイッチの構成は、第１の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
第４の実施の形態のミラー１１６は、２枚のミラー１１４、１１５を２枚重ね合わせて立脚させた構成である。２枚のミラー１１４、１１５それぞれ、反射部１０１を２本の支持部１０２によって支持した構成である。ただし、図１５（ｂ）に示すように、製造時のパターニングの際に、ミラー１１４は、反射部１０１の反射面が凹面となるように縁１０１ａの段差を形成しているのに対し、ミラー１１５は、反射部１０１の反射面が凸面となるように縁１０１ａの段差を形成している。また、ミラー１１４、１１５の支持部１０２は、いずれも、反射部１０１を室温で９０度以上の角度に傾斜して支持する状態に湾曲するように、膜厚および長さが設計されている。したがって、犠牲層のレジスト層８１等を除去すると、２枚のミラー１１４、１１５は、支持部１０２の湾曲により、いずれも９０度以上の角度まで傾斜しようとするため、お互いに９０度の角度に達した位置でぶつかり、傾斜しようとする力がバランスすることにより、２枚の反射部１０１が可動板２１に対して垂直な状態で平衡状態となる。このとき、ミラー１１４、１１５の反射部１０１の凹凸形状が互いに噛み合わさってミラー１１４、１１５が密着した状態ではずれにくくなる。
このように、第４の実施の形態のミラー１１６は、支持部１０２の湾曲する力のバランスによって、反射部１０１の主平面が可動板２１に対して垂直に保持された、ミラー１１６を提供することができる。
なお、第４の実施の形態のミラーは、ミラー１１４、１１５が、互いに噛み合う凹凸形状の反射部１０１を有しているが、この形状に限らず反射部１０１の凸形状をいずれか一方のミラーのみが備え、他方は、縁１０１ａのみで、中央部は開口とした形状にすることも可能である。また、ミラー１１４、１１５の反射部１０１は、噛み合う形状でなくてもよく、両方の反射部１０１を平面にすることも可能である。
（第５の実施の形態）
つぎに、第５の実施の形態の光スイッチを図１６を用いて説明する。
第５の実施の形態の光スイッチは、第１の実施の形態の光スイッチのミラー１２に代えて、図１６のミラー１１７を可動板２１に搭載したものである。ミラー１１７以外の光スイッチの構成は、第１の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
第５の実施の形態のミラー１１７は、反射部１０１を２本の支持部１０２から下向き（可動板２１側）につり下げた形状である。この構造では、反射部１０２の可動板２１からの高さが低く、可動板２１が移動した場合にも反射部１０２が振動しにくいという利点がある。ミラー１１７の製造手順は、第１の実施の形態のミラー１２と同様であるが、反射部１０１および支持部１０２をパターニングする際に、図１７に示したような形状にパターニングすることにより製造することができる。
なお、本実施の形態の光スイッチは、第１の実施の形態の光スイッチと同様に温度調節装置を用いることが好ましい。
（第６の実施の形態）
つぎに、第６の実施の形態の光スイッチを図１８（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
第６の実施の形態の光スイッチは、第１の実施の形態の光スイッチのミラー１２に代えて、図１８（ａ）、（ｂ）のミラー１１８を可動板２１に搭載したものである。ミラー１１８以外の光スイッチの構成は、第１の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
第６の実施の形態のミラー１１８は、図１８（ａ）、（ｂ）に示したように、２本の支持部１０２に、それぞれ接続部１０４を介してさらに支持部１０３を接続し、２本の支持部１０３が反射部支持部１０５を支持している。反射部支持部１０５には、反射部１０１が搭載されている。よって、反射部１０１は、反射部支持部１０５により、下側から支えられた構造となる。支持部１０３は、支持部１０２と同様に、Ａｌ膜１０３ａと窒化シリコン膜１０３ｂとを積層した構造であるが、湾曲の向きが支持部１０２の湾曲の方向とは逆に、上向きに凸となるように、Ａｌ膜１０３ａと窒化シリコン膜１０３ｂの積層の順が支持部１０２とは逆になっている。
ミラー１１８の構成は、第５の実施の形態のミラー１１７（図１６）の構成と似ているが、反射部１０１が下から支えられている点と、反射部１０１が支持部１０２の脚部１０２ｃの近い位置に配置される点が異なる。このため、ミラー１１８は、反射部１０１が振動しにくいという特徴がある。なお、ミラー１１８の反射部１０１は、製造時に可動板２１側を向いていた側の面の方が鏡面度が高く、反射率が高くなる傾向がある。よって、製造時に可動板２１側を向いていた面を光反射面として用いることが好ましいため、図１８（ａ）に示した方向から光が入射するように、ミラー１１８を可動板２１に搭載することが望ましい。
本実施の形態のミラー１１８の製造工程を図２０（ａ）〜（ｃ）、図２１（ｄ）〜（ｆ）を用いて説明する。支持部１０２、１０３、接続部１０４、反射部支持部１０５、反射部１０１は、図１９のような配置および形状にパターニングされる。図２０（ａ）〜（ｃ）および図２１（ｄ）〜（ｆ）は、図１９のＨ−Ｈ断面における製造工程を示している。なお、本実施の形態では、支持部１０２の窒化シリコン膜１０２ａと、支持部１０３の窒化シリコン膜１０３ｂと、接続部１０４と、反射部支持部１０５とが、一層の窒化シリコン膜をパターニングすることにより同時に形成される。
まず、可動板２１の上に、レジスト層８１を形成し、支持部１０２の脚部１０２ｃを形成するべき位置に、開口８１ａをフォトリソグラフィーにより形成する（図２０（ａ））。つぎに、接続部１０４ならびに反射部支持部１０５を形成すべき位置に、レジストアイランド２０１を形成する（図２０（ｂ））。つぎに、支持部１０３のＡｌ膜１０３ａを成膜し、フォトリソグラフィとエッチングの手法により図１９の支持部１０３の形状にパターニングする（図２０（ｃ））。つぎに、窒化シリコン膜とＡｌ膜１０２ｂを順に成膜する（図２１（ｄ））。成膜したＡｌ膜１０２ｂを図１９の支持部１０２の形状にパターニングした後、窒化シリコン膜を、支持部１０２、接続部１０４、支持部１０３、反射部支持部１０５の形状にパターニングする（図２１（ｅ））。これにより、支持部１０３の窒化シリコン膜１０３ｂと、接続部１０４と、反射部支持部１０５とが一度に形成される。
全面にレジスト層１４１を形成し、反射部支持部１０５の接続部１０５ｂとなる位置に開口を形成し、この上にさらに、レジスト層８２を形成し、反射部１０１の縁１０１ａの内側形状部分を残して除去し、レジストアイランドを形成する。レジスト層８２の反射部支持部１０５の接続部１０５ｂとなる位置に開口を形成した後、全面にＡｌ膜１０１を成膜して、反射部１０１の形状にパターニングする（図２１（ｆ））。最後に、アッシングにより犠牲層のレジスト層８１、１４１、８２を除去する。これにより、支持部１０２および支持部１０３が湾曲して立ち上がり、図１８（ａ）、（ｂ）のミラー１１８を製造することができる。  （第７の実施の形態）
つぎに、第７の実施の形態として、上述の第１〜第６の実施の形態の光スイッチを用いた光スイッチング装置１について図２２を用いて説明する。
図２２の光スイッチング装置は、第１の実施の形態の光スイッチを基板１１上に縦横に配列した構成であり、基板１１の下部には温度調整装置２２２としてペルチェ素子が配置されている。基板１１の一辺には、スイッチングすべき光を出射する光ファイバ２が並べて配置され、出射された光の光路上には、それぞれ光スイッチのミラー１２が位置するように、位置合わせされている。また、基板１１の一辺には、ミラー１２で反射された光が入射する位置に光ファイバ４が並べて配置されている。また、光ファイバ２と、基板１１を挟んで向かい合う位置には、光ファイバから出射された光がミラー１２を通過した場合に入射する位置に光ファイバ３が配置されている。
また、本実施の形態の光スイッチング装置１は、各光スイッチの電極２３ａと、基板１１間に印加する電圧を制御する制御回路６とを有している。
よって、本実施の形態の光スイッチング装置１では、制御回路６が光スイッチの電極２３ａと基板１１との間に電圧Ｖを印加した場合には、図６に示したように、可動板２１が凹部１３の底部に位置するため、ミラー１２も凹部１３内に引き込まれ、光ファイバ２から出射された光束はミラー１２の上を通過して、光ファイバ３に入射し、光ファイバ３を伝搬する。一方、制御回路６が光スイッチの電極２３ａと基板１１との間に電圧Ｖを印加していない場合には、可動板２１は、基板１１の上面位置に位置するため、ミラー１２は基板１１上に突出して光路中に挿入された状態となる。よって、光ファイバ２から出射された光束は、ミラー１２で反射され、光ファイバ４に入射して光ファイバ４を伝搬する。
よって、光スイッチング装置１を構成する各光スイッチごとに、制御回路６が電圧Ｖを印加するかどうかを制御することにより、３本の光ファイバ２から出射された光を、それぞれ独立にスイッチングして、光ファイバ４または光ファイバ３に入射させることができる。
また、図２２では、第１の実施の形態のミラー１２を用いた光スイッチにより、光スイッチング装置１を構成した例について説明したが、同様に第２〜第６の実施の形態の光スイッチにより、光スイッチング装置１を構成することができる。なお、第２〜第４、第６の実施の形態の光スイッチを用いる場合、温度調節装置２２２を備えない構成にすることができる。
図２２の光スイッチング装置１は、第１〜第６の実施の形態の光スイッチを用いるため、ミラーの反射部１０１の反射率が高く、しかも、ミラーの反射部１０１の反射面を基板１１の主平面に対して精度良く垂直に維持することができる。これにより、光スイッチング装置１は、高反射率で光を反射して、光ファイバ２または光ファイバ４の端面に精度良く入射させることができるため、光損失が少ない。
（第８の実施の形態）
つぎに、上述の第１〜第６の実施の形態のミラーを用いた別の構成の光スイッチについて説明する。
本実施の形態の光スイッチは、図２３のように基板２３０上に可動板２３１を配置し、可動板２３１の上に、第１〜第６の実施の形態のいずれかのミラーを搭載した構成である。ここでは、第２の実施の形態のミラー１１２を搭載した例を図示している。可動板２３１は、第１〜第６の実施の形態の支持部１０２と同様に、窒化シリコン膜とＡｌ膜との２層膜で構成され、一方の端部に設けられた脚部２３１ａにより基板２３０に接続されている。また、基板２３０には、図示していないが、内部に電極が形成され、表面は絶縁膜で覆われている。よって、可動板２３１のＡｌ膜と、基板２３０内部の電極との間に電圧を印加することにより、可動板２３１は静電力により基板２３０に引き寄せられ、図２５（ａ）のように基板２３０に密着する。一方、可動板２３１のＡｌ膜と基板２３０の内部の電極との間に電圧を印加していない状態では、可動板２３１は、窒化シリコン膜とＡｌ膜の応力により図２５（ｂ）のように湾曲する。
また、本実施の形態の光スイッチは、図２４のように、切り換えるべき光を伝搬する４本の光導波路２４１、２４２、２４３、２４４が設けられた光導波路基板２４０を有している。光導波路基板２４０は、中央部に幅数十μｍ程度の溝２４６が備えられ、溝２４６の側面に光導波路２４１、２４２、２４３、２４４の端面２４１ａ、２４２ａ、２４３ｂ、２４４ｂが露出されている。端面２４１ａと端面２４２ａとの間隔、ならびに、端面２４３ｂと端面２４４ｂとの間隔は、図２５（ａ）、（ｂ）に示したようにミラー１１２の反射部１０１で覆うことのできる間隔に設計されている。
図２５（ａ）、（ｂ）に示すように、可動板２３１の基板２３０上に、スペーサー２５１を介して、光導波路基板２４０を搭載することにより、光スイッチが構成される。このとき、溝２４６に、ミラー１１２の反射部１０１が挿入されるように、基板２３０と位置合わせして光導波路基板２４０を搭載する。
これにより、可動板２３１のＡｌ膜と基板２３０内部の電極との間に電圧を印加している状態では、図２５（ａ）のように可動板２３１が静電力により基板２３０に引き寄せられ、ミラー１１２の反射板１０１は、光導波路２４３、２４４の端面２４３ｂ、２４４ｂより下側に位置する。よって、例えば、光導波路２４３の端面２４３ａから光を入射した場合、光導波路２４３を伝搬した光は、端面２４３ｂから出射され、そのまま対向する光導波路２４２の端面２４２ａに入射し、光導波路２４２を伝搬して端面２４２ｂから出射される。また、例えば、光導波路２４１の端面２４１ｂから光を入射した場合、光導波路２４１を伝搬した光は、端面２４１ａから出射され、そのまま対向する光導波路２４４の端面２４４ｂに入射し、光導波路２４４を伝搬して端面２４４ａから出射される。
一方、可動板２３１のＡｌ膜と基板２３０内部の電極との間に電圧を印加していない状態では、図２５（ｂ）のように可動板２３１が、窒化シリコン膜とＡｌ膜の応力により湾曲し、ミラー１１２の反射板１０１は、光導波路２４３、２４４の端面２４３ｂ，２４４ｂを覆うように位置する。よって、例えば、光導波路２４３の端面２４３ａから光を入射した場合、光導波路２４３を伝搬した光は、端面２４３ｂから出射され、ミラー１１２の反射部１０１で反射されて、光導波路２４４の端面２４４ｂに入射し、光導波路２４４を伝搬して端面２４４ａから出射される。また、例えば、光導波路２４１の端面２４１ｂから光を入射した場合、光導波路２４１を伝搬した光は、端面２４１ａから出射され、ミラー１１２の反射部１０１で反射され、光導波路２４２の端面２４２ａに入射し、光導波路２４２を伝搬して端面２４２ｂから出射される。
また、図２５（ｂ）のように可動板２３１が上側に位置するときには、ミラー１１２のストップ部９１、９２が手前に張り出しているため、ストップ部９２の上端９２ａが光導波路基板２４０の下面２４０ａに接触し、ミラー１１２の反射部１０１が図２５（ｂ）の位置以上に溝２４６に入り込まないよう阻止するストッパーの役目を果たす。これにより、ミラー１１２の反射部１０１の上端が、溝２４６の上面２４６ａにぶつかることがないため、反射部１０１が変形する虞れがない。よって、反射部１０１の反射面を基板２３０、２４０の主平面に垂直に維持することができ、精度良く所望の方向に光を反射できる。
なお、本実施の形態の光スイッチの構成としては、ミラー１１２に代えて、第１の実施の形態のミラー１２や、第３〜第６の実施の形態のミラー１１３、１１６、１１７、１１８を用いることができる。
上述してきたように、第１〜第８の実施の形態の光スイッチは、ミラーの反射部１０１として、薄膜を支持部１０２で垂直に持ち上げた構成であるため、反射部１０１の反射面として、薄膜の主平面を用いることができる。よって、反射面を容易に滑らかに形成できるため、高い反射率を得ることができる。また、支持部１０２を、２層の薄膜を積層した構造としているため、反射部１０１、支持部１０２をいずれも薄膜製造プロセスにより製造することができ、製造が容易であるという利点も得られる。しかも、支持部１０２および反射部１０１を立ち上がらせるための犠牲層として、本実施の形態では感光性樹脂のレジスト膜を用いているため、無機の酸化膜や窒化膜を用いる場合と比較して、犠牲層の除去を特別な装置を用いることなく、アッシング工程により容易に行うことができる。このため、ミラーの製造をより容易に行うことができる。
また、上述の各実施の形態では、ミラーを搭載する可動板２１、２３１の駆動を静電力により行っているが、可動板２１、２３１の駆動方法は、静電力に限らず、他の手法により行うことが可能である。例えば、ローレンツ力を利用することができる。
また、上述の各実施の形態では、反射部１０１をＡｌ膜により形成しているが、Ａｕ等他の材料を用いることももちろん可能である。また、支持部１０２の膜構成も、本実施の形態のＡｌ膜と窒化シリコン膜の構成に限られるものではなく、必要な湾曲状態が得られる構成であれば、他の材料の膜や、３層以上の膜構成にすることができる。
（第９の実施の形態）
第９の実施の形態の光スイッチを図２６、図３６〜図４０等を用いて説明する。
本実施の形態の光スイッチは、図４０（ａ）、（ｂ）に示したように、第６の実施の形態の図１８（ａ）、（ｂ）のミラー１１８を可動板２３１上に搭載した第８の実施の形態と同様の光スイッチであるが、以下の３つの点で第８の実施の形態とは異なっている。第１に、可動板２３１は、静電力とローレンツ力とを用いて駆動されるように構成されている。第２に、可動板２３１には、図３９に示したようにミラー１１８を搭載している部分を取り囲むように、凸部３６４が設けられている。このように凸部３６４を設けることにより、可動板２３１のミラー１１８を搭載している部分の湾曲を抑制し、平面を維持する。第３に、本実施の形態の光スイッチは、可動板２３１の上に、図２６のように２つの薄膜立体構造体５を保持部として搭載し、ミラー１１８の反射部１０１の向きを一定に保つ構成となっている。
まず、可動板２３１の構成について説明する。上述した第８の実施の形態では、可動板２３１は、窒化シリコン膜とＡｌ膜の２層構造であったが、本実施の形態では、可動板２３１は、図３６（ｂ）に示したように、窒化シリコン膜３６１とＡｌ膜３６２と窒化シリコン膜３６３とを順に積層した３層膜からなる。可動板２３１は、窒化シリコン膜３６１、３６３とＡｌ膜３６２との熱膨張係数の差によって生じる内部応力、ならびに、成膜時に生じた内部応力により、常温で基板２３０に対して上向きに湾曲するように、予め定められた膜厚および成膜条件によって形成されている。
可動板２３１は、図３９に示したようにミラー１１８を搭載するための長方形のミラー搭載板２３１ｂと、ミラー搭載板２３１ｂの端部に接続された２本の帯状の支持板２３１ｃとを含む。支持板２３１ｃは、それぞれの端部に脚部２３１ａおよび脚部２３１ｄを有している。脚部２３１ａおよび２３１ｄは、いずれも基板２３０に固定されており、可動板２３１は、脚部２３１ａ、２３１ｄを固定端として、第８の実施の形態の光スイッチと同様に、図４０（ｂ）のようにミラー搭載板２３１ｂ側が持ち上がり、ミラー１１８を光導波路基板２４０の溝２４６に挿入することができる。
本実施の形態では、図３６（ａ）のように可動板２３１のミラー１１８を搭載している部分を取り囲むように、凸部３６４を設けている。凸部３６４は、図３６（ｂ）に示したように、可動板２３１を構成する３層膜を凸型にすることにより形成されている。この凸部３６４は、可動板２３１の支持板２３１ｃの一部の領域にも設けられている。このように凸部３６４を設けることにより、可動板２３１の縁に段差が生じるため、可動板２３１のうち、凸部３６４で囲まれた領域および凸部が設けられた領域は、内部応力による湾曲が抑制され、平面性を維持することができる。このため、可動板２３１は、図４０（ｂ）のように内部応力による湾曲によりミラー１１８上側の位置に持ち上げた状態であっても、ミラー１１８を搭載している部分は平面であるため、搭載されているミラー１１８の形状を一定に保つことができる。これにより、ミラー１１８の反射部１０１の向きを精度良く一定に維持することができる。
また、凸部３６４の一部３６４ａ、３６４ｂは、図３６（ａ）に示したように、可動板２３１のうちミラー搭載板２３１ｂの中央部に向かって延びている。これにより、凸部３６４で囲まれたミラー搭載板２３１の中央部の面積が大きい場合であっても、中央部の領域の平面性を維持することができる。また、凸部３６４の一部３６４ｂは、後述する垂直構造体５の１段目を兼用する。
このように、可動板２３１は、凸部３６４が設けられている領域は湾曲が抑制されるが、支持板２３１ｃの脚部２３１ｄに近い領域は、凸部３６４が設けられていない。これにより、凸部３６４が設けられていない支持板２３１ｃの領域の湾曲によって、可動板２３１は、脚部２３１ａ、２３１ｄを固定端として、図４０（ｂ）のように、ミラー搭載板２３１ｂ側が持ち上がり、ミラー１１８を光導波路基板２４０の溝２４６に挿入することができる。このように、ミラー搭載板２３１ｂのように平面性を維持したい部分のみに凸部３６４を設けることにより、湾曲を利用して可動板２３１を可動な構成にしながら、必要な部分を平面にすることができる。
つぎに、可動板２３１のＡｌ膜３６２の形状について、図３７を用いて説明する。本実施の形態では図３７に示したような形状に、Ａｌ膜３６２をパターニングしている。ただし、図３７は、可動板２６１を上面から見た場合のＡｌ膜３６２の形状を示しており、見やすくするためにＡｌ膜３６２の部分にハッチングを付している。
Ａｌ膜３６２のうちパターン３６２ａは、２つの脚部２３１ｄのうちの一方から、可動板２３１の外周の縁に沿って延びて可動板２３１の先端まで到達した後、反対側の可動板２３１の縁に沿って他方の脚部２３１ｄに達するパターンである。このパターン３６２ａは、ローレンツ力により可動板２３１を駆動する際に、ローレンツ力を生じさせるための電流を流す配線として用いられる。パターン３６２ａは、脚部２３１ｄにおいて基板２３０に設けられた配線と接続され、脚部２３１ｄを介して基板２３０から電流を供給される。パターン３６２ａのうち、可動板２３１の先端の一辺２３１ｅに沿った直線の部分を流れる電流が、ローレンツ力を生じさせるために用いられる。また、図示していないが、本実施の形態の光スイッチには、永久磁石または電磁石等の磁界発生手段が取り付けられている。磁界発生手段の磁界の方向は、可動板２３１の先端の一辺２３１ｅと直交する方向であって基板２３０の主平面と平行な方向であり、磁界の向きは、パターン３６２ａに供給する電流の向きとの関係により、可動板２３１を基板２３０に近づける向き（下向き）のローレンツ力を生じるように定められる。
また、Ａｌ膜３６２のうちパターン３６２ｂは、２つの脚部２３１ａのそれぞれから、可動板２３１の内側の縁に沿って可動板２３１の先端部まで延び、先端部に配置された長方形状のパターン３６２ｄに接続されている。パターン３６２ｂは、脚部２３１ａにおいて基板２３０に設けられた配線と接続され、基板２３０内に設けられた電極との間に電圧が印加される。これにより、パターン３６２ｂおよび３６２ｄと、基板２３０内に設けられた電極との間には静電力が生じ、この静電力により可動板２３１は、基板２３０に引き寄せられる。
本実施の形態において、可動板２３１を駆動する場合には、図３８のような波形のローレンツ力用電流を、脚部２３１ｄを介してＡｌ膜３６２のパターン３６２ａに供給するとともに、図３８のような波形の静電力用電圧を、脚部２３１ａを介して、Ａｌ膜３６２のパターン３６２ｂ、３６２ｄに供給する。具体的には、可動板２３１を上側に位置する状態（図４０（ｂ）の状態）から下側に位置する状態（図４０（ａ）の状態）に引き下げる場合には、まず、ローレンツ力用電流を時間Ｔ１から供給する。これにより、可動板２３１は、先端のパターン３６２ａを流れる電流と磁界発生手段の磁界とにより生じるローレンツ力により、下向きの力を受け、基板２３０側に徐々に接近し、時間Ｔ２において、基板２３０に接した状態（図４０（ａ）の状態）となる。このように、可動板２３１が基板２３０に接した状態の時間Ｔ３において、今度は静電力用電圧をＡｌ膜３６２のパターン３６２ｂ、３６２ｄに供給する。これにより、パターン３６２ｂ、３６２ｄと、基板２３０内の電極との間の静電力により、可動板２３１が基板２３０に接した状態（図４０（ａ）の状態）に保持される。静電力が作用する状態になったならば、ローレンツ力用電流は不要であるので、時間Ｔ４においてローレンツ力用電流をオフにする。また、可動板２３１を再び上側に位置する状態に変化させる場合には、時間Ｔ５において静電力用電圧をオフにする。これにより、可動板２３１は、膜の内部応力により瞬時に持ち上がり図４０（ｂ）の状態に変化する。
このように、ローレンツ力と静電力とを組み合わせることにより、上側に位置する可動板２３１を基板２３０に接するように引きつけるまではローレンツ力を利用し、引きつけた状態を維持するためには静電力を用いることができる。これにより、静電力のみで可動板２３１を基板２３０まで引きつける場合と比較して、消費電力を小さくすることができ、小さな消費電力で駆動可能な光スイッチを提供できる。
また、ローレンツ力で可動板２３１を駆動している状態においては、ローレンツ力用電流を調節することにより、可動板２３１の位置を所望の高さで停止させることができる。これを利用して、本実施の形態の構成では、ミラー１１８の反射部１０１を光路の途中で停止させることができる。例えば、光束の半分や１／３等所望の光量を遮る高さで停止させることができる。これにより、本実施の形態の光スイッチを所望の光量のみを通過させる、光量減衰器（アッテネータ）として用いることが可能である。この場合、ミラー１１８の反射部１０１に代えて、光り反射率の低い膜を遮光部として搭載することが可能である。
また、上述のように、可動板２３１は、ミラー１１８が搭載される部分を取り囲むように凸部３６４を形成することにより、可動板２３１の平面性を維持する構成であるため、可動板２３１のうちミラー１１８の反射部１０１が搭載されている部分、可動板２３１を引き下げた図４０（ｂ）の状態では、基板２３０に接する高さとなる。よって、搭載されているミラー１１８の反射部１０１を基板２３０になるべく近い低い位置に支持できる。これにより、光導波路基板２４０と基板２３０との間隔が狭くても、反射部１０１を光導波路基板２４０の溝２４６から取り出すことができるため、消光比の大きな薄型の光スイッチを得ることができる。
また、本実施の形態では、図２６のように、可動板２３１上に２つの薄膜立体構造体５をミラー１１８の保持部として搭載している。薄膜立体構造体５は、ミラー１１８の反射部支持部１０５の両脇を図２６中のｘ方向から押して支える位置に配置されている。これにより、支持部１０２，１０３の湾曲により支持されている反射部支持部１０５のｘ方向の位置を一定に保つことができるため、温度変化により支持部１０２、１０３の湾曲状態が変化しても、反射部１０１の位置および向きを一定に維持することができる。
薄膜立体構造体５の構造について、図２７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。薄膜立体構造体５は、４段の単位構造部材５１１〜５１４を積み重ねた構造である。１段目の単位構造部材５１１は、可動板２３１の凸部３６４の一部３６４ｂと兼用されており、可動板２３１と一体に構成されている。単位構造部材５１２、５１３は、図２７（ｃ）のように、複数の支持部５１と、平面部５２とを有している。平面部５２は、両端が支持部５１によって支えられている。２段目の単位構造部材５１２は、１段目の単位構造部材５１１上に配置された３つの支持部５１と、３つの支持部５１の間に支持された２つの平面部５２とを有する。３段目の単位構造部材５１３は、２段目の構造部材の２つの平面部５２の上にそれぞれ配置された２つの支持部５１と、その間に支持された１つの平面部５２とを有する。最上段の４段目の単位構造部材５１４は、３段目の単位構造部材５１３の１つの平面部５２上に配置された１つの支持部５１を有し、平面部５２は有していない。最上段の単位構造部材５１４は、最下段の単位構造部材５１１の幅よりも突出する突起部７１が備えられている。この突起部７１が、図２６のように反射部支持部１０５と接してｘ方向に押し、反射部支持部１０５を支持している。
単位構造部材５１２、５１３は、それぞれ連続した一つの膜によって、支持部５１と平面部５２とが一体に形成されている。また、単位構造部材５１４は、連続した一つの膜によって支持部と突起部７１とが一体に形成されている。支持部５１は、４つの側面と底面とを有し、これらが連続した膜により形成されている。本実施の形態では、２段目から４段目の単位構造部材５１２〜５１４を構成する膜の厚さは、１μｍ以下、例えば０．２μｍ程度である。また、単位構造部材５１１〜５１４の高さは、それぞれ４μｍである。よって、薄膜立体構造体５の全体の高さは、１６μｍである。
２段目から４段目の単位構造部材５１２〜５１４が互いに接する部分、すなわち支持部５１の底面と、それを搭載する平面部５２との間には、特別な接着層は配置されていないが、成膜時に膜同士が固着する力により、固定されている。また、２段目の単位構造部材５１２の支持部５１の底面は、成膜時に、１段目の単位構造部材５１１を構成する薄膜の可動板２３１に固着し、これにより単位構造部材５１１に固定されている。
２段目および３段目の単位構造部材５１２〜５１３において、複数の支持部５１の間隔は、平面部５２がそれ自身の膜応力やその上段の支持部５１から受ける重さによって撓みを生じない程度の間隔あって、かつ、支持部５１を配置可能な面積の平面部５２が確保できる間隔となるように定められている。
また、２段目から４段目の単位構造部材５１２〜５１４は、膜の周縁部を２回屈曲させることによって形成した段差（折り返し）５３を有している。これにより、０．２μｍ程度という薄い膜で構成されているにも関わらず変形しにくく、薄膜立体構造体５の剛性を高めている。また、単位構造部材５１２〜５１４を構成する膜に内部応力が存在している場合であっても、変形が生じるのを段差５３によって防止することができ、構造を保持できる。
このように薄膜立体構造体５は、薄膜で形成されているため、重量が軽く、薄膜（ＳｉＮ膜）で形成された支持部５１であっても平面部５２を十分に支持することが可能である。よって、１６μｍという高さの高い立体構造を、薄膜のみで十分に維持することができる。しかも、上段へ行くほど、支持部の数が減る（２段目：支持部５１が３つ→３段目：支持部５１が２つ→４段目（最上段）：支持部５１が１つ）というピラミッド構造をとっているため、上段に行くほど軽くなり、支持部５１の負担を軽減している。
このように、本実施の形態の薄膜立体構造体５は、高さがあり、剛性があり、しかも、自重が軽い立体構造体を提供できる。したがって、この薄膜立体構造体５を可動板２３１に搭載してミラー１１８の保持部として用いることにより、可動板２３１に負担を与えることなく、振動等に対してミラー１１８の位置を維持することができる。
単位構造部材５１１〜５１４は、可動板２３１およびミラー１１８の構成部材とは、全く別の工程で形成することももちろん可能である。しかしながら、単位構造部材５１１を可動板２３１の一部とするのと同様に、可動板２３１やミラー１１８を構成する部材の成膜時に単位構造部材５１２〜５１４を同時に形成することにより、製造工程を大幅に簡略化することができる。本実施の形態では、２段目の単位構造部材５１２は、支持部１０３および支持部１０２を構成する膜を成膜する際に同時に形成した３層膜によって構成する。３段目の単位構造部材５１３は、反射部１０１を構成する膜を成膜する際に同時に形成された薄膜によって構成する。単位構造部材５１４は、ミラー１１８とは別に、窒化シリコン膜により形成する。
本実施の形態のミラー１１８の製造工程を図２９（ａ）〜（ｃ）、図３０（ｄ）〜（ｆ）を用いて説明する。支持部１０２、１０３、接続部１０４、反射部支持部１０５、反射部１０１、および、薄膜立体構造体５は、図２８のような配置および形状にパターニングされる。なお、図２９（ａ）〜（ｃ）、図３０（ｄ）〜（ｆ）は、図２８のＫ−Ｋ断面において製造工程を示している。
まず、図２９（ａ）のように、可動板２３１を駆動するために必要な配線（不図示）が形成された基板２３０上に、犠牲層となるレジスト層２００１を形成し、脚部２３１ａ、２３１ｄとなる部分に開口（不図示）を設ける。また、レジスト層２００１の上に、可動板２３１の凸部３６４を設ける部分にレジストアイランド２００２を形成する。この上に、窒化シリコン膜３６１を成膜し、脚部２３１ａ、２３１ｄの開口の底部の窒化シリコン膜に孔を形成する。この上にＡｌ膜３６２を成膜し、図３７のパターン３６２ａ〜３６２ｄの形状にパターニングする。さらに、窒化シリコン膜３６３を成膜した後、窒化シリコン膜３６１、３６３を可動板２３１の形状にパターニングする。これにより、凸部３６４の一部を１段目の単位構造部材５１１とする可動板２３１が形成できる。なお、Ａｌ膜３６２および窒化シリコン膜３６１、３６３のパターニングは、フォトリソグラフィおよびエッチングの手法により行う。
つぎに、全体にレジスト層８１を形成し、支持部１０２の脚部１０２ｃを形成すべき位置、および、薄膜立体構造体５の単位構造部材５１２の支持部５１を形成すべき位置に、開口８１ａおよび開口８１ｂをそれぞれフォトリソグラフィーにより形成する（図２９（ａ））。
つぎに、接続部１０４ならびに反射部支持部１０５を形成すべき位置、および、薄膜立体構造体５の単位構造部材５１２を形成すべき位置に、それぞれ、レジストアイランド２０１およびレジストアイランド２２０１を形成する（図２９（ｂ））。このようにレジストアイランド２０１および２２０１を形成することにより、接続部１０４、反射部支持部１０５、および、単位構造部材５１２の縁に段差を形成することができ、これらの剛性を高めることができる。
つぎに、支持部１０３を構成するＡｌ膜１０３ａを成膜し、フォトリソグラフィとエッチングの手法により、図２８の支持部１０３の形状、および、単位構造部材５１２の形状にパターニングする（図２９（ｃ））。
つぎに、窒化シリコン膜とＡｌ膜１０２ｂとを順に成膜する（図３０（ｄ））。成膜したＡｌ膜１０２ｂを図１９の支持部１０２の形状、および、単位構造部材５１２の形状にパターニングする。その後、窒化シリコン膜を、支持部１０２、接続部１０４、支持部１０３、反射部支持部１０５、および、単位構造部材５１２の形状にパターニングする（図３０（ｅ））。これにより、支持部１０３の窒化シリコン膜１０３ｂと、接続部１０４と、反射部支持部１０５とが一度に形成される。また、図２９（ｃ）と図３０（ｄ）の工程により、Ａｌ膜、窒化シリコン膜、Ａｌ膜を順に積層した３層構造の単位構造部材５１２を形成することができる。
全面にレジスト層１４１を形成し、反射部支持部１０５の接続部１０５ｂとなる位置、および、薄膜立体構造体５の単位構造部材５１３の支持部となる位置に、それぞれ開口を形成する。この上にさらに、レジスト層８２を形成し、反射部１０１の縁１０１ａの内側形状部分、および、単位構造部材５１３の形状部分を残して除去し、レジストアイランドを形成する。さらに、レジスト層８２の反射部支持部１０５の接続部１０５ｂとなる位置、および、単位構造部材５１３の支持部５１となる位置に開口を形成した後、全面にＡｌ膜１０１を成膜して、反射部１０１の形状、および、単位構造部材５１３の形状にパターニングする（図３０（ｆ））。これにより、反射部１０１、および、３段目の単位構造部材５１３を形成することができる。これが、図２８の状態である。
さらに、全面にレジスト層（不図示）を形成した後、４段目の単位構造部材５１４の支持部５１を形成すべき位置に開口を形成し、この上に、単位構造部材５１４の形状にレジストアイランドを形成する。全面に窒化シリコン膜を形成、単位構造部材５１４の形状にパターニングする。これにより、４段目の単位構造部材５１４が形成できる。
最後に、アッシングにより、すべての犠牲層のレジスト層８１、１４１、８２等を除去する。これにより、支持部１０２および支持部１０３が湾曲して立ち上がり、図１８（ａ）、（ｂ）のミラー１１８の反射部１０１を支持するとともに、反射部支持部１０５が薄膜立体構造体５に接触し、反射部１０１が基板２３０に対してほぼ垂直に位置決めされる。また、可動板２３１も脚部２３１ａ、２３１ｄを支持部として、基板２３０から立ち上がり、図３８のローレンツ力用電流および静電力用電圧をＡｌ膜３６２のパターン３６２ａ、３６２ｂ、３６２ｄに与えることにより、ローレンツ力および静電力によりミラー１１８を上下動することが可能になる。
このように、第９の実施の形態では、可動板２３１上に薄膜立体構造体５を保持部として搭載することにより、ミラー１１８の反射部１０１の向きを一定に維持することができる。また、可動板２３１に凸部３６４を設けミラー１１８を搭載している部分の平面性を維持しているため、ミラー１１８の反射部１０１の向きを一定に保持することができる。また、可動板２３１を、ローレンツ力と静電力とを組み合わせて駆動する構成であるため、低消費電力で駆動可能な光スイッチを提供できる。
また、ローレンツ力を用いることにより、可動板２３１を所望の高さで停止させることができるため、第９の実施の形態の光スイッチの反射部１０１を光束の途中の所望の光量を遮る位置に停止させ、光量減衰器（アッテネータ）として用いることが可能である。
また、第９の実施の形態では、可動板２３１上に搭載するミラーとして、図１８（ａ）、（ｂ）のミラー１１８を用いているが、ミラー１１８に限らず、上述の第１〜第６の実施の形態のいずれかのミラーを搭載し、保持部として薄膜立体構造体５を搭載することが可能である。例えば、第２、第３の実施の形態のミラー１１２、１１３のストップ部９１、９２、９３、９４の代わりに、薄膜立体構造体５を保持部として搭載することができる。
なお、上記薄膜立体構造体５は、４段としているが、必要な高さが得られるように所望の段数にすることができる。また、上記実施の形態では、最下段の単位構造部材５１１を可動板２３１と一体に形成しているが、可動板２３１上に別の薄膜で単位構造部材５１１を形成することも可能である。この場合、支持部５１を５つとして、単位構造部材５１２と同様の形状にする。
また、薄膜立体構造体５は、上記図２７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の形状に限定されるものではない。例えば、図３１〜図３３の形状のものを用いることができる。
図３１の薄膜立体構造体３００２は、上面形状は、図２７（ａ）とほぼ同様であるため、図示を省略している。ただし、最下段の単位構造部材５１１を可動板２３１とは別体としている。薄膜立体構造体３００２は、単位構造部材５１１〜５１４が、周縁部に段差を備えていない点と、単位構造部材５１１〜５１４が、すべて３層膜によって構成されている点である。これら以外の構成は、第９の実施の形態と同様である。
単位構造部材５１１〜５１４を構成する３層膜は、基板側から順に膜３１０、膜３２０、膜３３０が積層された構成である。このようにすべての単位構造部材５１１〜５１４を３層膜にしているのは、各膜３１０、３２０、３３０の内部応力を互いに打ち消し合わせ、残留応力がほとんどない３層膜により単位構造部材５１１〜５１４を構成するためである。内部応力を打ち消し合わせるために、最下層の膜３１０と最上層の膜３２０が同じ材質で構成され、同程度の膜厚であることが望ましい。例えば膜３１０と膜３３０を同じ膜厚のＳｉＮ膜とし、これらに挟まれた膜３２０をＡｌ膜とすることができる。
このように、図３１の薄膜立体構造体３００２は、単位構造部材５１１〜５１４を、内部応力を打ち消し合った３層膜により構成しているため、図２７の薄膜立体構造体５のように段差５３を形成しなくても、剛性を保つことが可能である。
つぎに、図３２の薄膜立体構造体３００３について説明する。薄膜立体構造体３００３は、単位構造部材４１、４２を有している。１段目の単位構造部材４１は、円形の平面部４４と、平面部４４を支持する３本の支持部４３とを有する。３本の支持部４３は、円形の平面部４４の中心を中心として１２０°おきに、すなわち正三角形の頂点の位置に配置されている。このように、薄膜立体構造体３００３の支持部４３は、薄膜立体構造体５のように支持部５１が一直線上に並んでおらず、支持部４３が立体的に配置されている。
２段目の単位構造部材４２は、１段目の単位構造部材４１と同じ大きさおよび形状である。２段目の単位構造部材４２の支持部４３は、１段目の単位構造部材４１の平面部４４によって支持されるように、１段目の単位構造部材４１の支持部４３から６０°ずつずれた角度に配置されている。
なお、図３２の薄膜立体構造体３００３も、薄膜立体構造体５と同様に、ＳｉＮ等の薄膜によって、支持部４３と平面部４４とが一体に形成されている。また、薄膜の周縁部には、段差（折り返し）５３が設けられ、単位構造部材４１、４２の変形を防ぎ、薄膜立体構造体３００３の剛性を保っている。
図３２の薄膜立体構造体３００３は、薄膜立体構造体５と同様の製造手順により、製造することができる。
また、図３２では、単位構造部材４１、４２が２段重ねられた薄膜立体構造体３００３を示しているが、同様に単位構造部材を３段以上積層することも可能である。
つぎに、図３３に示した薄膜立体構造体３００４について説明する。薄膜立体構造体３００４は、薄膜立体構造体５の変形例である。薄膜立体構造体３００４は、４段の単位構成部材６１、６２の全てにおいて、支持部５１の数が一つである。支持部５１の内部にはレジスト６５が充填されている。支持部５１の上部には、レジスト６５の蓋の役目をすると共に、上段の支持部５１を支える平面部６６がかぶせられている。
支持部５１の形状は、薄膜立体構造体５の支持部５１と同様であり、４つの側面と底面とが一つの膜により一体に形成されている。支持部５１を構成する膜の周縁部には、段差（折り返し）５３が形成されている。平面部６６を構成する膜の周縁部にも段差（折り返し）５３が形成されている。支持部５１の段差５３と、平面部６６の段差５３を構成する膜は、成膜時に生じる固着力により、密着している。
図３３の薄膜立体構造体３００４は、すべての段において支持部５１の数が１つであり、単位構造部材６１〜６４が上方に直線状に積まれているため、狭い面積に高さの高い立体構造を形成することが可能である。また、支持部５１の内側にはレジスト６５が充填されているため、支持部５１の内側が中空の場合と比較して支持強度が増している。これにより、図３３のような直線状に積まれた構造であっても、強度を得ることができる。
なお、支持部５１の内側に充填されているレジストは、犠牲層の一部であるため、レジスト６５の充填のために、製造工程を増加させる必要はない。
なお、図３３の薄膜立体構造体３００４の構成において、支持部５１の内部が充填されていない構成にすることも可能である。この構成は、支持部５１の一部に開口を設け、内部のレジストを犠牲層とともに除去することにより実現できる。
（第１０の実施の形態）
第１０の実施の形態の光スイッチを図３４（ａ）、（ｂ）および図４１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
本実施の形態の光スイッチは、第９の実施の形態の光スイッチとほとんど同様の構成であるが、図３４（ｂ）および図４１（ａ）に示したように、ミラー１１８の反射部１０１を可動板２３１に対して傾斜させている点が、第９の実施の形態とは異なる。反射部１０１を傾斜させている他は、ミラー１１８の構造は、図３４（ａ）のように、図１８（ａ）と同じである。
反射部１０１を可動板２３１に対して傾斜させているのは、つぎのような理由による。第９の実施の形態の光スイッチは、図４０（ａ）のように、可動板２３１が基板２３０と平行な状態で、ミラー１１８の反射部１０１の上端の辺が光導波路基板２４０の主平面と平行になる形状である。このため、可動板２３１が持ち上がり、図４０（ｂ）のように反射部１０１が光導波路基板２４０の溝２４６に挿入された状態では、反射部１０１の上端の辺が光導波路基板２４０に対して傾斜する。そこで、本実施の形態では、反射部１０１が光導波路基板２４０の溝２４６に挿入された図４１（ｂ）の状態で、反射部１０１の上端の辺１０１ｂが光導波路基板２４０に対して平行となるように、予め傾斜させた形状に反射部１０１を形成する。これにより、図４１（ｂ）のように可動部２３１を持ち上げたときに、溝２４６に挿入される反射部１０１の面積を増加させることができるため、小さな反射部１０１であっても、効率よく光導波路２４３、２４４の端面を覆うことができる。また、溝２４６の深さを浅くすることが可能であるため、薄型の光スイッチを提供できる。
なお、図３４（ｂ）のように反射部１０１を傾斜させたミラー１１８を製造する工程は、第９の実施の形態で説明した工程とほとんど同じであるが、反射部１０１をパターニングする際に、図３５のように、傾斜したパターンにパターニングする。これにより、図３４（ｂ）のように反射部１０１を傾斜させたミラー１１８を製造できる。
（第１１の実施の形態）
つぎに、第１１の実施の形態の光スイッチを図４２、図４３等を用いて説明する。
第１１の実施の形態の光スイッチは、第９の実施の形態の光スイッチにおいて、図４２に示すように、薄膜立体構造体５の突起部７１が接触する反射部支持部１０５の部分に、凹溝構造部１０５ｃを設けたものである。凹溝構造部１０５ｃ以外の光スイッチの構成は、第９の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
図４３（ａ）は第１１の実施の形態における薄膜立体構造体５の突起部７１と反射部支持部１０５との接触部分の関係を示しており、図４３（ｂ）は、第９の実施の形態における薄膜立体構造体５の突起部７１と反射部支持部１０５との接触部分の関係を示している。図示するように、第１１の実施の形態では、薄膜立体構造体５の突起部７１が反射部支持部１０５の凹溝構造部１０５ｃに接触し、凹溝構造部１０５ｃの凹部で保持される。このため、反射部支持部１０５が薄膜立体構造体５の突起部７１に対して上下にすべるのを防止でき、第９の実施の形態に対してより精度よく反射部１０１の角度を一定に保持することができるという利点がある。
本実施形態のミラー１１８の製造手順は、第９の実施の形態のミラー１１８の製造手順に対して次の点が異なる。すなわち、接続部１０４ならびに反射部支持部１０５を形成すべき位置、および、薄膜立体構造体５の単位構造部材５１２を形成すべき位置に、それぞれ、レジストアイランド２０１およびレジストアイランド２２０１を形成した後（図２９（ｂ））、反射部支持部１０５と突起部７１との接触点を含む領域に、ＥＢ露光等の露光技術により凹溝構造部１０５ｃを設けるための犠牲層をレジストで形成する。その後は第９の実施の形態と同様である。なお、この犠牲層の断面形状は、突起部７１が凹溝構造部１０５ｃに接触した場合に上下にズレるのを防止できるような形状であれば、三角形状、四角形状、半円形状等の任意の形状でよい。この新たな犠牲層により、図４４の点線で囲んだ領域１０５ａに、図４２に示すような凹溝構造部１０５ｃが形成される。
なお、第１１の実施の形態では、第９の実施の形態の光スイッチにおいて、薄膜立体構造体５の突起部７１が接触する反射部支持部１０５の部分に、凹溝構造部１０５ｃを設けたものについて説明した。しかし、凹溝構造部１０５ｃと接触する保持部は、薄膜立体構造体５に限定されない。例えば、第２の実施の形態の光スイッチにおいて、ストップ部９１、９２の先端部が接触する反射部１０１の部分に、凹溝構造部１０５ｃを設けてもよい。
上述の各実施の形態において、図１（ａ）、（ｂ）のミラー１２、図１０（ａ）、（ｂ）のミラー１１２、図１２のミラー１１３、図１５（ａ）のミラー１１６、図１６のミラー１１７、図１８のミラー１１８は、反射部１０１を搭載しているが、反射部１０１に代えて光の反射率の低い遮光膜や、偏光特性を有する偏光膜や、光波長フィルタ特性を有する光学薄膜を搭載することも可能である。これらを、例えば第１、第８または第９の実施の形態の可動板２１、２３１に搭載することにより、光量減衰器や、偏光器、波長選択器等の光学素子を構成することができる。
以上説明したように、本発明によれば、光束を所望の方向へ反射可能な光反射部を備えた光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の光スイッチのミラー１２のＡ−Ａ断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のミラー１２のＤ矢視図である。
図２は、本発明の第１の実施の形態の光スイッチの上面図である。
図３は、本発明の第１の実施の形態の光スイッチのＢ−Ｂ断面図である。
図４は、本発明の第１の実施の形態の光スイッチのＣ−Ｃ断面図である。
図５は、本発明の第１の実施の形態の光スイッチに電圧を印加し、可動板２１を下位置に移動させた場合のＢ−Ｂ断面図である。
図６は、本発明の第１の実施の形態の光スイッチに印加する電圧と、ミラー１２（可動板２１）の位置との関係を示すグラフである。
図７（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態の光スイッチの製造工程を示す断面図である。
図８（ｃ）〜（ｇ）は、本発明の第１の実施の形態の光スイッチのミラーの製造工程を示すための可動板２１の拡大断面図である。
図９（ｈ）は、本発明の第１の実施の形態の光スイッチの製造工程を示す断面図である。
図１０（ａ）は、本発明の第２の実施の形態の光スイッチのミラー１１２の断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のミラー１１２のＥ矢視図である。
図１１は、本発明の第２の実施の形態の光スイッチのミラー１１２の製造工程のアッシング前の状態を示す上面図である。
図１２は、本発明の第３の実施の形態の光スイッチのミラー１１３の断面図である。
図１３は、本発明の第３の実施の形態の光スイッチのミラー１１３の製造工程のアッシング前の状態を示す上面図である。
図１４（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第３の実施の形態の光スイッチのミラー１１３の製造工程をＦ−Ｆ断面方向について示す断面図である。
図１５（ａ）は、本発明の第４の実施の形態の光スイッチのミラー１１６の側面図であり、図１５（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態の光スイッチのミラー１１６の製造工程のアッシング前の状態を示す上面図である。
図１６は、本発明の第５の実施の形態の光スイッチのミラー１１７の断面図である。
図１７は、本発明の第５の実施の形態の光スイッチのミラー１１７の製造工程のアッシング前の状態を示す上面図である。
図１８（ａ）は、本発明の第６の実施の形態の光スイッチのミラー１１８の断面図であり、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のミラー１１８のＧ矢視図である。
図１９は、本発明の第６の実施の形態の光スイッチのミラー１１８の製造工程のアッシング前の状態を示す上面図である。
図２０（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第６の実施の形態の光スイッチのミラー１１８の製造工程をＨ−Ｈ断面方向について示す断面図である。
図２１（ｄ）〜（ｆ）は、本発明の第６の実施の形態の光スイッチのミラー１１８の製造工程をＨ−Ｈ断面方向について示す断面図である。
図２２は、本発明の第７の実施の形態の光スイッチング装置を示す説明図である。
図２３は、本発明の第８の実施の形態の光スイッチの可動板２３１の構成を示す斜視図である。
図２４は、本発明の第８の実施の形態の光スイッチの光導波路基板２４０の構成を示す斜視図である。
図２５（ａ）は、本発明の第８の実施の形態の光スイッチの電圧印加時の構成を示す断面図であり、図２５（ｂ）は本発明の第８の実施の形態の光スイッチの電圧を印加していない時の構成を示す断面図である。
図２６は、本発明の第９の実施の形態の光スイッチの可動板２３１上のミラー１１８と薄膜立体構造体５の構成を示す斜視図である。
図２７（ａ）は、図２６の薄膜立体構造体５の上面図、図２７（ｂ）は、図２６の薄膜立体構造体５のＩ−Ｉ断面図、図２７（ｃ）は、図２６の薄膜立体構造体５のＪ−Ｊ断面図である。
図２８は、図２６の光スイッチのミラー１１８の製造工程の途中工程におけるミラー１１８の各部のパターンを示す上面図である。
図２９（ａ）〜（ｃ）は、図２６の光スイッチのミラー１１８および薄膜立体構造体５の製造工程を示すＫ−Ｋ断面図である。
図３０（ｄ）〜（ｆ）は、図２６の光スイッチのミラー１１８および薄膜立体構造体５の製造工程を示すＫ−Ｋ断面図である。
図３１は、図２６の光スイッチの薄膜立体構造体５に代えて搭載可能な薄膜立体構造体３００２の構造を示す断面図である。
図３２は、図２６の光スイッチの薄膜立体構造体５に代えて搭載可能な薄膜立体構造体３００３の構造を示す断面図である。
図３３は、図２６の光スイッチの薄膜立体構造体５に代えて搭載可能な薄膜立体構造体３００４の構造を示す断面図である。
図３４（ａ）は、本発明の第１０の実施の形態の光スイッチの可動板２３１上のミラー１１８構成を示す断面図であり、図３４（ｂ）は、図３４（ａ）のＬ矢視図である。
図３５は、図３４の光スイッチのミラー１１８の製造工程の途中工程におけるミラー１１８の各部のパターンを示す上面図である。
図３６（ａ）は、本発明の第９の実施の形態の光スイッチの可動板２３１の上面図であり、図３６（ｂ）は、図３６（ａ）のＭ−Ｍ断面図である。
図３７は、本発明の第９の実施の形態の光スイッチの可動板２３１においてＡｌ膜３６２の上面から見たパターン形状を示す説明図である。
図３８は、本発明の第９の実施の形態の光スイッチを駆動する際に供給するローレンツ力用電流波形および静電力用電圧波形と、そのときの可動板２３１との関係を示すグラフである。
図３９は、本発明の第９の実施の形態の光スイッチの、可動板２３１の斜視図である。
図４０（ａ）は、本発明の第９の実施の形態の光スイッチにおいて、可動板２３１を引き下げた状態の構成を示す断面図であり、図４０（ｂ）は、可動板２３１がミラー１１８を持ち上げた状態の構成を示す断面図である。
図４１（ａ）は、本発明の第１０の実施の形態の光スイッチにおいて、可動板２３１を引き下げた状態の構成を示す断面図であり、図４０（ｂ）は、可動板２３１がミラー１１８を持ち上げた状態の構成を示す断面図である。
図４２は、本発明の第１１の実施の形態の光スイッチの可動板２３１上のミラー１１８と薄膜立体構造体５の構成を示す斜視図である。
図４３（ａ）は第１１の実施の形態における薄膜立体構造体５の突起部７１と反射部支持部１０５との接触部分の関係を示す図であり、図４３（ｂ）は、第９の実施の形態における薄膜立体構造体５の突起部７１と反射部支持部１０５との接触部分の関係を示す図である。
図４４は、図４２の光スイッチのミラー１１８の製造工程の途中工程におけるミラー１１８の各部のパターンを示す上面図である。
【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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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【国際調査報告】
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