(57)【要約】【課題】素子外への電界漏れを抑制するのに適したマイクロ揺動素子およびマイクロ揺動素子アレイを提供する。【解決手段】本発明のマイクロ揺動素子Ｘ１は、フレーム２１と、基準電位が付与されるための駆動電極１２を有する揺動部１０と、フレーム２１および揺動部１０を連結して揺動部１０の揺動動作の軸心Ａ１を規定する連結部２２と、駆動電極１２と協働して揺動動作の駆動力を発生させるための駆動電極２３とを備える。駆動電極１２は、軸心Ａ１と交差する方向に延びる、離隔した端延び部１２Ａ，１２Ｂを有する。駆動電極２３は、端延び部間１２Ａ，１２Ｂの離隔距離Ｌ２以内に設けられている。本発明のマイクロ揺動素子アレイは、このようなマイクロ揺動素子Ｘ１を複数含む。【選択図】図１
2008246655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
基準電位が付与されるための第１駆動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軸心を規定する連結部と、
前記第１駆動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、前記フレームに固定された第２駆動電極と、を備え、
前記第１駆動電極は、前記軸心と交差する方向に延びる、離隔した第１端延び部および第２端延び部を有し、
前記第２駆動電極は、前記第１および第２端延び部間の離隔距離以内に設けられている、マイクロ揺動素子。
【請求項２】
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、前記フレームの揺動動作の、前記軸心と交差する方向に延びる追加軸心を規定する、追加連結部と、
前記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に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項３】
前記第１駆動電極は、前記第１端延び部から第２端延び部側へ延出し且つ当該第１端延び部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯と、前記第２端延び部から第１端延び部側へ延出し且つ当該第２端延び部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯とを有し、前記第２駆動電極は、前記第１および第２端延び部に沿って延びるアーム部と、当該アーム部から第１端延び部側へ延出し且つ当該アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯と、前記アーム部から第２端延び部側へ延出し且つ当該アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯とを有する、請求項１または２に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項４】
前記第１駆動電極は、前記軸心の延び方向に離隔して並列し且つ前記第２駆動電極に向って延びる複数の電極歯を有し、前記第１および第２端延び部は、当該第１駆動電極において最も端に位置する二本の電極歯をなし、前記第２駆動電極は、前記軸心の延び方向に離隔して並列し且つ前記第１駆動電極に向って延びる複数の電極歯を有する、請求項１または２に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項５】
前記揺動部は、可動機能部および第１シールド電極部を更に有し、当該第１シールド電極部は、当該可動機能部および前記第２駆動電極の間に配されている、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】
前記アーム部に対して絶縁層を介して接合している第２シールド電極部を更に備える、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】
前記フレームは、フレーム本体および第３シールド電極部を有する、請求項１から６のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項８】
前記第１、第２、および第３シールド電極部、並びに第１駆動電極は、電気的に接続されている、請求項７に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を複数含む、マイクロ揺動素子アレイ。
【請求項１０】
前記複数のマイクロ揺動素子における前記揺動部の前記第１駆動電極には、前記基準電位を共通的に付与可能であり、且つ、前記複数のマイクロ揺動素子における前記第２駆動電極には、マイクロ揺動素子ごとに個別に電位を付与可能である、請求項９に記載のマイクロ揺動素子アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な可動部または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およびマイクロ揺動素子アレイに関する。
【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。そのような素子には、例えば、マイクロミラー素子や、角速度センサ、加速度センサなど、微小な可動部ないし振動部を有するマイクロ揺動素子が含まれる。マイクロミラー素子は、例えば光ディスク技術や光通信技術の分野において、光反射機能を担う素子として利用される。角速度センサおよび加速度センサは、例えば、ビデオカメラやカメラ付き携帯電話の手振れ防止機能、カーナビゲーションシステム、エアバック開放タイミングシステム、車やロボット等の姿勢制御システムの用途で、利用される。これらマイクロ揺動素子は、一般に、固定部と、可動部と、当該固定部および可動部を連結する連結部と、可動部のための駆動力を発生させるための駆動機構とを備える。このようなマイクロ揺動素子については、例えば下記の特許文献１〜３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９７００号公報
【特許文献２】特開２００４−３４１３６４号公報
【特許文献３】特開２００６−７２２５２号公報
【０００４】
マイクロ揺動素子における駆動機構としては、一対の電極間に電圧を印加して駆動力としての静電引力を発生させるための静電アクチュエータが採用されることが多い。静電アクチュエータでは、電圧印加時に電極対の形成する電界がアクチュエータ外に漏れ出る場合がある。従来、電界の漏れは、例えば櫛歯型静電アクチュエータにおいて比較的多いことが知られている。
【０００５】
一のマイクロ揺動素子の静電アクチュエータからの漏れ電界は、当該一のマイクロ揺動素子に隣接配置されているマイクロ揺動素子が存在すると、当該隣接マイクロ揺動素子の駆動特性に不当な影響を与える場合がある。例えば、マイクロ揺動素子たる複数のマイクロミラー素子が一次元的または二次元的に配されてなるマイクロミラー素子アレイにおいては、一のマイクロミラー素子の静電アクチュエータからの漏れ電界は、隣接する他のマイクロミラー素子の駆動特性に不当な影響を与える場合がある。マイクロミラー素子アレイ（マイクロ揺動素子アレイ）において、漏れ電界による駆動特性への不当な影響をなくすためには、マイクロミラー素子（マイクロ揺動素子）の配設ピッチを充分に大きくする必要がある。すなわち、電界漏れは、マイクロ揺動素子アレイにおける素子の高密度化の障害となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、素子外への電界漏れを抑制するのに適したマイクロ揺動素子およびマイクロ揺動素子アレイを提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面によるとマイクロ揺動素子が提供される。このマイクロ揺動素子は、フレームと、基準電位が付与されるための第１駆動電極を有する揺動部と、フレームおよび揺動部を連結して当該揺動部の揺動動作の軸心を規定する連結部と、第１駆動電極と協働して揺動動作の駆動力を発生させるための、フレームに固定された第２駆動電極と、を備える。第１駆動電極は、軸心と交差する方向に延びる、離隔した第１端延び部および第２端延び部を有する。第２駆動電極は、第１および第２端延び部間の離隔距離以内に設けられている。第１および第２端延び部は、第１および第２駆動電極からなる駆動機構の構造において、揺動部に係る軸心の延び方向における最も外側の部位をなす。
【０００８】
本マイクロ揺動素子は、第１および第２駆動電極間に電圧を印加することによって駆動することができる。具体的には、本マイクロ揺動素子の駆動時には、第１駆動電極に所定の基準電位が付与される。基準電位は例えばグラウンド電位である。そして、基準電位よりも高い所定の駆動電位を第２駆動電極に付与することにより、第１および第２駆動電極間に静電引力を発生させて、当該静電引力を駆動力として、揺動部を揺動動作ないし回転変位させることができる。基準電位と駆動電位の電位差を調節することにより、発生する静電引力を調節することができ、従って、揺動部の回転変位量を調節することができる。
【０００９】
本マイクロ揺動素子の第１駆動電極の一部を構成する第１および第２端延び部は、駆動機構（第１駆動電極，第２駆動電極）の構造において、揺動部に係る軸心の延び方向における最も外側の部位をなし、且つ、素子駆動時には当該第１および第２端延び部を含む第１駆動電極に対して基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されている。このような第１および第２端延び部間の離隔距離以内に、第２駆動電極は設けられている。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に第２駆動電極から発する電界は、第１駆動電極の第１および第２端延び部によって吸収されやすい（即ち、第２駆動電極から発する電界は、第１および第２端延び部を越えて駆動機構外に漏出しにくい）。したがって、本マイクロ揺動素子は、その駆動時に素子外への電界漏れを抑制するのに適する。このようなマイクロ揺動素子は、素子密度の高いマイクロ揺動素子アレイを構成するうえで好適である。
【００１０】
本発明の第１の側面における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、フレームの揺動動作の、軸心と交差する方向に延びる追加軸心を規定する、追加連結部と、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、を更に備えてもよい。本マイクロ揺動素子は、このような構成を具備するいわゆる二軸型可動素子であってもよい。
【００１１】
好ましい実施の形態においては、第１駆動電極は、第１端延び部から第２端延び部側へ延出し且つ当該第１端延び部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯と、第２端延び部から第１端延び部側へ延出し且つ当該第２端延び部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯とを有し、第２駆動電極は、第１および第２端延び部に沿って延びるアーム部と、当該アーム部から第１端延び部側へ延出し且つ当該アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯と、アーム部から第２端延び部側へ延出し且つ当該アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯とを有する。駆動機構についてのこのような構成は、駆動機構外への電界漏れ、ひいては素子外への電界漏れを抑制するのに適するとともに、いわゆるプルイン現象が生じにくいので揺動部について大きな回転変位量を実現するのに適する。
【００１２】
好ましい他の実施の形態においては、第１駆動電極は、軸心の延び方向に離隔して並列し且つ第２駆動電極に向って延びる複数の電極歯を有し、第１および第２端延び部は、当該第１駆動電極において最も端に位置する二本の電極歯をなし、第２駆動電極は、軸心の延び方向に離隔して並列し且つ第１駆動電極に向って延びる複数の電極歯を有する。駆動機構についてのこのような構成は、駆動機構外への電界漏れ、ひいては素子外への電界漏れを抑制するうえで好ましい。
【００１３】
好ましくは、揺動部は、可動機能部および第１シールド電極部を更に有し、当該第１シールド電極部は、当該可動機能部および第２駆動電極の間に配されている。第１シールド電極部は、駆動機構外に漏出しやすい電界または駆動機構外に漏れ出た電界を吸収するための部位であり、例えばグラウンド電位が付与されている。本マイクロ揺動素子が、第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を含む材料基板に加工を施すことによって得られたマイクロ揺動素子である場合には、例えば、可動機能部は第１導体層において成形された部位であり、第２駆動電極および第１シールド電極部は第２導体層において成形された部位である。
【００１４】
好ましくは、アーム部に対して絶縁層を介して接合している第２シールド電極部を更に備える。第２シールド電極部は、駆動機構外に漏出しやすい電界を吸収するための部位であり、例えばグラウンド電位が付与されている。このような構成は、駆動機構外への電界漏れ、ひいては素子外への電界漏れを抑制するうえで好ましい。本マイクロ揺動素子が、第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を含む材料基板に加工を施すことによって得られたものである場合には、例えば、第２シールド電極部は第１導体層において成形された部位であり、アーム部は第２導体層において成形された部位である。
【００１５】
好ましくは、フレームは、フレーム本体および第３シールド電極部を有する。第３シールド電極部は、駆動機構外に漏れ出た電界を吸収するための部位であり、例えばグラウンド電位が付与されている。素子の外郭をなすフレームが第３シールド電極部を有するという構成は、素子外への電界漏れを抑制するうえで好ましい。本マイクロ揺動素子が、第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を含む材料基板に加工を施すことによって得られたものである場合には、例えば、第１駆動電極および第３シールド電極部は第１導体層において成形された部位であり、第２駆動電極およびフレーム本体は第２導体層において成形された部位である。
【００１６】
好ましくは、第１、第２、および第３シールド電極部、並びに第１駆動電極は、電気的に接続されている。このような構成においては、素子駆動時には、第１駆動電極と共に各シールド電極部にも基準電位が付与される。
【００１７】
好ましくは、フレーム本体は、第４シールド電極部を含む。第４シールド電極部は、駆動機構外に漏れ出た電界を吸収するための部位であり、例えばグラウンド電位が付与されている。素子の外郭をなすフレームのフレーム本体が第４シールド電極部を含むという構成は、素子外への電界漏れを抑制するうえで好ましい。
【００１８】
好ましくは、第１、第２、第３、および第４シールド電極部、並びに第１駆動電極は、電気的に接続されている。このような構成においては、素子駆動時には、第１駆動電極と共に各シールド電極部にも基準電位が付与される。
【００１９】
本発明の第２の側面によるとマイクロ揺動素子アレイが提供される。このマイクロ揺動素子アレイは、本発明の第１の側面に係るマイクロ揺動素子を複数含んでなる。このようなマイクロ揺動素子アレイは、高い素子密度を実現するのに適する。
【００２０】
本マイクロ揺動素子においては、好ましくは、複数のマイクロ揺動素子の軸心は相互に平行である。また、複数のマイクロ揺動素子における揺動部の第１駆動電極には、基準電位を共通的に付与可能であり、且つ、複数のマイクロ揺動素子における第２駆動電極には、マイクロ揺動素子ごとに個別に電位を付与可能であるのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１から図６は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロ揺動素子Ｘ１を表す。図１は、マイクロ揺動素子Ｘ１の平面図であり、図２は、マイクロ揺動素子Ｘ１の一部省略平面図である。図３は、図１の線III−IIIに沿った断面図である。図４から図６は、各々、図１の線IV−IV、線V−V、および線VI−VIに沿った拡大断面図である。
【００２２】
マイクロ揺動素子Ｘ１は、揺動部１０と、フレーム２１と、一対の連結部２２と、駆動電極２３と、シールド電極部２４とを備え、本実施形態ではマイクロミラー素子として構成されている。また、マイクロ揺動素子Ｘ１は、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）ウエハである材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。マイクロ揺動素子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に示される構造は、マイクロ揺動素子Ｘ１において第２シリコン層に由来するものである。
【００２３】
揺動部１０は、ランド部１１と、駆動電極１２と、梁部１３と、シールド電極部１４とを有する。
【００２４】
ランド部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。このようなランド部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、ランド部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。
【００２５】
駆動電極１２は、第１シリコン層に由来する部位であり、一対のアーム１２Ａ，１２Ｂ、複数の電極歯１２ａ、および複数の電極歯１２ｂを有する。アーム１２Ａ，１２Ｂは、図１に示す矢印Ｄ方向に平行であり、本発明における第１および第２端延び部にあたる。電極歯１２ａは、図１および図４に示すようにアーム１２Ａからアーム１２Ｂ側へ延出し、且つ、図１に示すようにアーム１２Ａの延び方向に離隔して並列する。電極歯１２ｂは、アーム１２Ｂからアーム１２Ａ側へ延出し、且つ、アーム１２Ｂの延び方向に離隔して並列する。また、駆動電極１２は、マイクロ揺動素子Ｘ１の駆動時に所定の基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されるための部位である。このような駆動電極１２は、本発明における第１駆動電極にあたる。
【００２６】
梁部１３は、第１シリコン層に由来する部位であり、ランド部１１および駆動電極１２を連結する。
【００２７】
シールド電極部１４は、図２に示すように第２シリコン層に由来する部位であり、図５に示すように絶縁層１５を介して駆動電極１２に接合している。シールド電極部１４および駆動電極１２は、絶縁層１５を貫通する導電ビア１６を介して電気的に接続されている。このようなシールド電極部１４は、本発明における第１シールド電極部にあたる。
【００２８】
フレーム２１は、例えば図３および図６に示すように、第１シリコン層に由来する第１層部２１ａと、第２シリコン層に由来する第２層部２１ｂと、当該第１および第２層部２１ａ，２１ｂの間の絶縁層２１ｃとからなる積層構造を有する。第１層部２１ａは、図１に示すように揺動部１０を部分的に囲む形状を有する、シールド電極部２１ａ’である。シールド電極部２１ａ’は、本発明における第３シールド電極部にあたる。第２層部２１ｂは、揺動部１０を全体的に囲む形状を有するフレーム本体であり、且つ、シールド電極部２１ｂ’でもある。シールド電極部２１ｂ’は、本発明における第４シールド電極部にあたる。これら第１層部２１ａおよび第２層部２１ｂは、図６に示すように、絶縁層２１ｃを貫通する導電ビア２１ｄを介して電気的に接続されている。
【００２９】
連結部２２は、各々、図１に示すように二本のトーションバー２２ａからなる。各トーションバー２２ａは、第１シリコン層に由来する部位であり、揺動部１０の梁部１３とフレーム２１の第１層部２１ａとに接続して、揺動部１０およびフレーム２１を連結する。トーションバー２２ａにより、梁部１３と第１層部２１ａは電気的に接続される。各連結部２２を構成する二本のトーションバー２２ａの間隔は、フレーム２１の側から揺動部１０の側にかけて漸増する。また、トーションバー２２ａは、図３に示すように、素子厚さ方向Ｈにおいて、揺動部１０より薄肉であり、且つ、フレーム２１の第１層部２１ａよりも薄肉である。このような一対の連結部２２は、揺動部１０ないしランド部１１の揺動動作の軸心Ａ１を規定する。軸心Ａ１は、図１に示す矢印Ｄ方向と、即ち、駆動電極１２のアーム１２Ａ，１２Ｂの延び方向と、直交し、好ましくは、揺動部１０の重心またはその近傍を通る。フレーム２１の側からランド部１１の側にかけて間隔が漸増する二本のトーションバー２２ａを含む各連結部２２は、ランド部１１の揺動動作における不要な変位成分の発生を抑制するのに好適である。
【００３０】
駆動電極２３は、図２によく表れているように、第２シリコン層に由来する部位であり、アーム２３Ａ、複数の電極歯２３ａ、および複数の電極歯２３ｂからなる。アーム２３Ａは、図１に示す矢印Ｄ方向に延びる。複数の電極歯２３ａは、駆動電極１２のアーム１２Ａ側へアーム２３Ａから延出し、且つ、アーム２３Ａの延び方向に離隔して並列する。複数の電極歯２３ｂは、駆動電極１２のアーム１２Ｂ側へアーム２３Ａから延出し、且つ、アーム２３Ａの延び方向に離隔して並列する。
【００３１】
シールド電極部２４は、第１シリコン層に由来する部位であり、例えば図４に示すように、絶縁層２５を介して駆動電極２３のアーム２３Ａに接合している。シールド電極部２４および駆動電極２３は電気的に分離されている。また、シールド電極部２４は、図１に示すように、フレーム２１の第１層部２１ａ（シールド電極部２１ａ’）と連続し且つ電気的に接続されている。このようなシールド電極部２４は、本発明における第２シールド電極部にあたる。
【００３２】
マイクロ揺動素子Ｘ１において、一対の駆動電極１２，２３は、揺動部１０に係る駆動力を発生させるための駆動機構ないしアクチュエータを構成する。当該駆動機構において、駆動電極１２のアーム１２Ａ，１２Ｂ（第１および第２端延び部）は、離隔して、軸心Ａ１と直交する方向に延びる。一対の端延び部たるアーム１２Ａ，１２Ｂは、駆動電極１２，２３からなる駆動機構の構造において、揺動部１０に係る軸心Ａ１の延び方向における最も外側の部位をなす。駆動電極２３は、図１および図４に示すように、このようなアーム１２Ａ，１２Ｂの離隔距離Ｌ２以内に設けられている。離隔距離Ｌ２は、例えば１０〜３００μｍである。
【００３３】
マイクロ揺動素子Ｘ１の駆動時には、上述のように、揺動部１０の駆動電極１２に所定の基準電位が付与される。駆動電極１２に対する基準電位の付与は、フレーム２１の第１層部２１ａ、連結部２２のトーションバー２２ａ、および、揺動部１０の梁部１３を介して実現することができる。基準電位は、例えばグラウンド電位であり、好ましくは一定に維持される。そして、基準電位よりも高い駆動電位を駆動電極２３に付与することにより、駆動電極１２，２３間（電極歯１２ａ，２３ａ間，電極歯１２ｂ，２３ｂ間）に静電引力を発生させることができる。駆動電極１２，２３間に所定以上の静電引力が発生すると、駆動電極１２は駆動電極２３に引き込まれる。そのため、揺動部１０ないしランド部１１は、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、駆動電極１２，２３は、例えば図７に示す配向をとる。このような揺動動作における回転変位量は、駆動電極２３に対して付与する駆動電位を調整することにより、調節することができる。また、駆動電極１２，２３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ないしランド部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ないしランド部１１の揺動駆動により、ランド部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。
【００３４】
マイクロ揺動素子Ｘ１の駆動電極１２の一部を構成するアーム１２Ａ，１２Ｂは、駆動電極１２，２３からなる駆動機構の構造において、揺動部１０に係る軸心Ａ１の延び方向における最も外側の部位をなし、且つ、素子駆動時には、アーム１２Ａ，１２Ｂを含む駆動電極１２に対して基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されている。このようなアーム１２Ａ，１２Ｂ間の離隔距離Ｌ２以内に、駆動電極２３は設けられている。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に駆動電極２３から発する電界は、駆動電極１２のアーム１２Ａ，１２Ｂによって吸収されやすい（即ち、駆動電極２３から発する電界は、アーム１２Ａ，１２Ｂを越えて駆動機構外に漏出しにくい）。したがって、マイクロ揺動素子Ｘ１は、その駆動時に素子外への電界漏れを抑制するのに適する。このようなマイクロ揺動素子Ｘ１は、素子密度の高いマイクロ揺動素子アレイを構成するうえで好ましい。当該マイクロ揺動素子アレイでは、複数のマイクロ揺動素子Ｘ１を一次元的に配してもよいし、二次元的に配してもよい。
【００３５】
マイクロ揺動素子Ｘ１において、駆動電極１２と、揺動部１０のシールド電極部１４と、フレーム２１のシールド電極部２１ａ’２１ｂ’（第１層部２１ａおよび第２層部２１ｂ）と、シールド電極部２４とは、電気的に接続されている。したがって、素子駆動時には、駆動電極１２と共にシールド電極部１４，２１ａ’，２１ｂ’，２４にも基準電位（例えばグラウンド電位）が付与される。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に駆動電極２３から例えばランド部１１側へ発する電界は、シールド電極部１４によって吸収されやすい（即ち、当該電界は、シールド電極部１４を越えて例えばランド部１１に至りにくい）。また、素子駆動時に駆動電極２３から発する電界は、シールド電極部２１ａ’によって吸収されやすい（即ち、当該電界は、フレーム２１のシールド電極部２１ａ’側を越えて素子外に漏出しにくい）。加えて、素子駆動時に駆動電極２３から発する電界は、シールド電極部２１ｂ’によって吸収されやすい（即ち、当該電界は、フレーム２１のシールド電極部２１ｂ’側を越えて素子外に漏出しにくい）。更に加えて、素子駆動時に駆動電極２３の電極歯２３ａから例えば駆動電極１２のアーム１２Ｂ側へ発する電界や、素子駆動時に電極歯２３ｂから例えばアーム１２Ａ側へ発する電界は、シールド電極部２４によって吸収されやすい。これら電界吸収効果も、素子外への電界漏れを抑制するのに資する。
【００３６】
加えて、マイクロ揺動素子Ｘ１においては、駆動機構における一方の駆動電極１２の電極歯１２ａ，１２ｂの延び方向は、軸心Ａ１に対して平行であり、且つ、他方の駆動電極２３の電極歯２３ａ，２３ｂの延び方向は、軸心Ａ１に対して平行である。このような構成は、揺動部１０について軸心Ａ１まわりの揺動動作のための駆動力を効率よく発生させるうえで好ましい。
【００３７】
図８および図９は、マイクロ揺動素子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揺動素子Ｘ１を製造するための一手法である。図８および図９においては、図９（ｄ）に示すランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２、連結部Ｃ１，Ｃ２、および一組の電極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揺動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。ランド部Ｌは、ランド部１１の一部に相当する。梁部Ｂは、梁部１３に相当し、梁部１３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。連結部Ｃ１は、連結部２２に相当し、トーションバー２２ａの延び方向の断面を表す。連結部Ｃ２は、連結部２２に相当し、トーションバー２２ａの横断面を表す。電極Ｅ１は、駆動電極１２の一部に相当し、電極歯１２ａ，１２ｂの横断面を表す。電極Ｅ２は、駆動電極２３の一部に相当し、電極歯２３ａ，２３ｂの横断面を表す。
【００３８】
マイクロ揺動素子Ｘ１の製造においては、まず、図８（ａ）に示すような材料基板１００を用意する。材料基板１００は、シリコン層１０１，１０２と、当該シリコン層１０１，１０２間の絶縁層１０３とからなる積層構造を有するＳＯＩウエハであり、図外において導電ビア１６，２１ｄが予め埋め込み形成されたものである。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８（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８（ｃ）に示すように、シリコン層１０１上に酸化膜パターン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、シリコン層１０１において成形されるべき揺動部１０（ランド部Ｌ、梁部Ｂ、電極Ｅ１を含む）、フレーム２１（フレームＦ１，Ｆ２を含む）の一部、およびシールド電極部２４に対応する図１０に示すパターン形状を有する。レジストパターン１１１は、連結部２２（連結部Ｃ１，Ｃ２を含む）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、シリコン層１０２において成形されるべきフレーム２１（フレームＦ１，Ｆ２を含む）の一部、駆動電極２３（電極Ｅ２を含む）、およびシールド電極部１４に対応する図１１に示すパターン形状を有する。
【００４１】
次に、図８（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をマスクとして利用して、ＤＲＩＥ（deep reactive ion etching）により、シリコン層１０１に対して所定の深さまでエッチング処理を行う。所定の深さとは、連結部Ｃ１，Ｃ２の厚さに相当する深さであり、例えば５μｍである。ＤＲＩＥでは、ＳＦ6ガスを用いて行うエッチングとＣ4Ｆ8ガスを用いて行う側壁保護とを交互に繰り返すＢｏｓｃｈプロセスにおいて、良好な異方性エッチング加工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９（ａ）に示すようにレジストパターン１１１を除去する。例えば、剥離液を作用させることにより、レジストパターン１１１を剥離することができる。
【００４３】
次に、図９（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、連結部Ｃ１，Ｃ２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（ランド部Ｌ、梁部Ｂ、電極Ｅ１を含む）、フレーム２１（フレームＦ１，Ｆ２を含む）の一部（第１層部２１ａ）、各連結部２２（連結部Ｃ１，Ｃ２を含む）、およびシールド電極部２４が、成形される。
【００４４】
次に、図９（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を含む）の一部（第２層部２１ｂ）、駆動電極２３（電極Ｅ２を含む）、およびシールド電極部１４が、成形される。
【００４５】
次に、図９（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、ランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２、連結部Ｃ１，Ｃ２、および一組の電極Ｅ１，Ｅ２を成形してマイクロ揺動素子Ｘ１を製造することができる。
【００４７】
図１２は、第２の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイＹ１を表す。図１３は、図１２の線XIII−XIIIに沿った、マイクロ揺動素子アレイＹ１の部分断面図である。
【００４８】
マイクロ揺動素子アレイＹ１は、複数（本実施形態では４個）のマイクロ揺動素子Ｘ１を含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ１において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ１は、軸心Ａ１の方向に一列に（即ち一次元的に）配されている。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ１では、複数のミラー面１１ａは、軸心Ａ１の方向に一列に配されている。
【００４９】
マイクロ揺動素子アレイＹ１において、フレーム２１の第１層部２１ａは、全てのマイクロ揺動素子Ｘ１にわたって連続しており、従って、全てのマイクロ揺動素子Ｘ１における駆動電極１２と、揺動部１０のシールド電極部１４と、フレーム２１のシールド電極部２１ａ’，２１ｂ’（第１層部２１ａおよび第２層部２１ｂ）と、シールド電極部２４とは、電気的に接続されている。
【００５０】
マイクロ揺動素子アレイＹ１の駆動時には、全てのマイクロ揺動素子Ｘ１における揺動部１０の駆動電極１２に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動電極２３に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０ないしランド部１１が個別に揺動駆動され、各マイクロ揺動素子Ｘ１のランド部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。各マイクロ揺動素子Ｘ１の駆動手法については、具体的には、第１の実施形態に関して上述したとおりである。
【００５１】
第１の実施形態に関して上述したように、各マイクロ揺動素子Ｘ１では、駆動機構（駆動電極１２，２３）の構造において軸心Ａ１の延び方向における最も外側の部位をなし且つ素子駆動時に基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されているアーム１２Ａ，１２Ｂ間の離隔距離Ｌ２以内に、駆動電極２３は設けられているため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して素子駆動時に駆動電極２３から発する電界は、当該駆動電極１２のアーム１２Ａ，１２Ｂによって吸収されやすく、当該素子外への電界漏れは抑制される。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ１においては、一のマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動機構（駆動電極１２，２３）からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動特性に不当な影響を与えることが、抑制される。このようなマイクロ揺動素子アレイＹ１は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ１について、従って、複数のミラー面１１ａについて、短い配設ピッチを実現するのに適する。すなわち、マイクロ揺動素子アレイＹ１は、マイクロ揺動素子Ｘ１ないしミラー面１１ａの高密度化を図るのに適するのである。
【００５２】
第１の実施形態に関して上述したように、各マイクロ揺動素子Ｘ１では、駆動電極１２のアーム１２Ａ，１２Ｂに加えてシールド電極部１４，２１ａ’，２１ｂ’，２４も電界吸収効果を発揮することができる。シールド電極部１４，２１ａ’，２１ｂ’，２４の各々の電界吸収効果も、マイクロ揺動素子アレイＹ１における一のマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動機構（駆動電極１２，２３）からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動特性に不当な影響を与えることを抑制するのに、資する。
【００５３】
図１４は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイＹ２の部分平面図である。マイクロ揺動素子アレイＹ２は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ２を含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ２において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ２は、一列に（即ち一次元的に）配されている。
【００５４】
図１５から図２０は、マイクロ揺動素子アレイＹ２を構成するマイクロ揺動素子Ｘ２を表す。図１５は、マイクロ揺動素子Ｘ２の平面図であり、図１６は、マイクロ揺動素子Ｘ２の一部省略平面図である。図１７から図２０は、各々、図１５の線XVII−XVII、線XVIII−XVIII、線XIX−XIX、および線XX-XXに沿った断面図である。
【００５５】
マイクロ揺動素子Ｘ２は、揺動部１０と、フレーム２１’と、一対の連結部２２と、駆動電極２３と、シールド電極部２４と、フレーム３１と、一対の連結部３２Ａ，３２Ｂと、駆動電極３３，３４と、シールド電極部３５，３６，３７とを備え、本実施形態ではマイクロミラー素子として構成されている。また、マイクロ揺動素子Ｘ２は、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ウエハである材料基板に対して加工を施すことによって得られたものである。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。マイクロ揺動素子Ｘ２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に示される構造は、マイクロ揺動素子Ｘ２において第２シリコン層に由来するものである。
【００５６】
マイクロ揺動素子Ｘ２は、フレーム２１に代えてフレーム２１’を備える点、および、フレーム３１と、一対の連結部３２Ａ，３２Ｂと、駆動電極３３，３４と、シールド電極部３５，３６，３７とを追加的に備える点において、第１の実施形態たるマイクロ揺動素子Ｘ１と異なる。マイクロ揺動素子Ｘ２における揺動部１０、一対の連結部２２、駆動電極２３、およびシールド電極部２４は、マイクロ揺動素子Ｘ１における揺動部１０、一対の連結部２２、駆動電極２３、およびシールド電極部２４と、同様である。
【００５７】
フレーム２１’は、第１層部２１ａが部分２１ｅ，２１ｆを有する点において、フレーム２１と異なる。部分２１ｅは、図１５および図１７に示すように、第１層部２１ａにおいて、空隙を介して周囲と分離する。部分２１ｅは、絶縁層２１ｃを貫通する導電ビア２１ｇを介して、駆動電極２３のアーム２３Ａと電気的に接続されている。部分２１ｆは、図１５に示すように、フレーム２１の端部に位置し、図１５に示す矢印Ｄ方向に延びる部位を有し、図２０に示すように、絶縁層２１ｃを貫通する導電ビア２１ｈを介して第２層部２１ｂと電気的に接続されている。
【００５８】
フレーム３１は、図１８に示すように、第１シリコン層に由来する第１層部３１ａと、第２シリコン層に由来する第２層部３１ｂと、当該第１および第２層部３１ａ，３１ｂの間の絶縁層３１ｃとからなる積層構造を有する。図１５および図１８に示すように、第１層部３１ａは、空隙を介して周囲と分離する部分３１ａ’を含む。図１６および図１８に示すように、第２層部３１ｂは、空隙を介して周囲と分離する部分３１ｂ’を含む。部分３１ａ’，３１ｂ’は、絶縁層３１ｃを貫通する導電ビア３１ｄを介して電気的に接続されている。
【００５９】
連結部３２Ａは、図１５に示すように二本のトーションバー３２ａからなる。各トーションバー３２ａは、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層部２１ａの部分２１ｅとフレーム３１の第１層部３１ａの部分３１ａ’とに接続して、フレーム２１’，３２を連結する。トーションバー３２ａにより、部分２１ｅ，３１ａ’は電気的に接続される。二本のトーションバー３２ａの間隔は、フレーム３１の側からフレーム２１’の側にかけて漸増する。また、トーションバー３２ａは、第１の実施形態における連結部２２のトーションバー２２ａと同様に薄肉である。
【００６０】
連結部３２Ｂは、図１５に示すように二本のトーションバー３２ｂからなる。各トーションバー３２ｂは、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層部２１ａの部分２１ｆとフレーム３１の第１層部３１ａとに接続して、フレーム２１’，３１を連結する。トーションバー３２ｂにより、部分２１ｆおよび第１層部３１ａの一部は電気的に接続される。二本のトーションバー３２ｂの間隔は、フレーム３１の側からフレーム２１’の側にかけて漸増する。また、トーションバー３２ｂは、第１の実施形態における連結部２２のトーションバー２２ａと同様に薄肉である。
【００６１】
これら一対の連結部３２Ａ，３２Ｂは、フレーム２１’の揺動動作の軸心Ａ２を規定する。軸心Ａ２は、図１５に示す矢印Ｄ方向に延びる。フレーム３１の側からフレーム２１’の側にかけて間隔が漸増する二本のトーションバー３２ａを含む連結部３２Ａ、および、フレーム２１’の側にかけて間隔が漸増する二本のトーションバー３２ｂを含む連結部３２Ｂは、フレーム２１’の揺動動作における不要な変位成分の発生を抑制するのに好適である。
【００６２】
駆動電極３３は、第１シリコン層に由来する部位であり、複数の電極歯３３ａからなる。複数の電極歯３３ａは、フレーム２１’における部分２１ｆから駆動電極３４側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【００６３】
駆動電極３４は、第２シリコン層に由来する部位であり、アーム３４Ａおよび複数の電極歯３４ａからなる。アーム３４Ａは、軸心Ａ２の延び方向に延びる。複数の電極歯３４ａは、アーム３４Ａから駆動電極３３側へ延出し、且つ、アーム３４Ａの延び方向に離隔して並列する。
【００６４】
シールド電極部３５は、図１６によく表れているように、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層部２１ｂの一部と連続する。また、シールド電極部３５は、図１９に示すように、絶縁層３８を介してフレーム２１’における部分２１ｆに接合している。
【００６５】
シールド電極部３６は、図１５によく表れているように、第１シリコン層に由来する部位であり、フレーム３１の第１層部３１ａの一部と連続する。また、シールド電極部３６は、図１９に示すように、絶縁層３９を介して駆動電極３４に接合する。シールド電極３６および駆動電極３４は、電気的に分離されている。
【００６６】
シールド電極部３７は、図１６によく表れているように、第２シリコン層に由来する部位であり、駆動電極３４に沿って延びる。また、シールド電極部３７は、図１９に示すように、絶縁層３９を介してシールド電極部３６に接合し、絶縁層３９を貫通する導電ビア３９ａを介して電気的に接続されている。
【００６７】
マイクロ揺動素子Ｘ２において、一対の駆動電極１２，２３は、揺動部１０に係る駆動力を発生させるための駆動機構ないしアクチュエータを構成し、且つ、一対の駆動電極３３，３４は、フレーム２１’に係る駆動力を発生させるための駆動機構ないしアクチュエータを構成する。
【００６８】
マイクロ揺動素子Ｘ２の駆動時には、揺動部１０の駆動電極１２および駆動電極３３に所定の基準電位が付与される。駆動電極１２に対する基準電位の付与は、フレーム３１の第１層部３１ａの一部、連結部３２Ｂのトーションバー３２ｂ、フレーム２１’の第１層部２１ａの部分２１ｆ、導電ビア２１ｈ、フレーム２１’の第２層部２１ｂ、導電ビア２１ｄ（図６に示す）、フレーム２１’の第１層部２１ａの一部、連結部２２のトーションバー２２ａ、および揺動部１０の梁部１３を介して、実現することができる。駆動電極３３に対する基準電位の付与は、フレーム３１の第１層部３１ａの一部、連結部３２Ｂのトーションバー３２ｂ、およびフレーム２１’の第１層部２１ａの部分２１ｆを介して、実現することができる。基準電位は、例えばグラウンド電位であり、好ましくは一定に維持される。
【００６９】
そして、マイクロ揺動素子Ｘ２においては、基準電位よりも高い駆動電位を駆動電極２３，３４の各々に対して必要に応じて付与することにより、駆動電極１２，２３間に静電引力を発生させて揺動部１０を軸心Ａ１まわりに揺動駆動することができ、また、駆動電極３３，３４間に静電引力を発生させてフレーム２１’およびこれに伴う揺動部１０を軸心Ａ２まわりに揺動駆動することができる。すなわち、マイクロ揺動素子Ｘ２は、いわゆる二軸型の揺動素子である。駆動電極２３に対する駆動電位の付与は、フレーム３１の第２層部３１ｂの部分３１ｂ’、導電ビア３１ｄ、フレーム３１の第１層部３１ａの部分３１ａ’、連結部３２Ａのトーションバー３２ａ、フレーム２１’の第１層部２１ａの部分２１ｅ、および導電ビア２１ｇを介して、実現することができる。このような二軸型の揺動駆動により、マイクロ揺動素子Ｘ２のランド部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。
【００７０】
第１の実施形態たるマイクロ揺動素子Ｘ１の構成を実質的に全て具備するマイクロ揺動素子Ｘ２においては、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、素子駆動時に駆動電極２３から発する電界の素子外への漏出は抑制される。
【００７１】
加えて、マイクロ揺動素子Ｘ２においては、素子駆動時に駆動電極３４から発する電界の素子外への漏出も抑制される。マイクロ揺動素子Ｘ２においては、駆動電極３３およびシールド電極部３５，３６，３７は電気的に接続されており、素子駆動時には、駆動電極３３と共にシールド電極部３５，３６，３７にも基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されている。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に駆動電極３４から例えば駆動電極３３側へ発する電界は、駆動電極３３に加えてシールド電極部３５によっても吸収されやすい（即ち、当該電界は、駆動電極３３およびシールド電極部３５を越えにくい）。また、素子駆動時に駆動電極３４から駆動電極３３とは反対の側へ発する電界は、シールド電極部３６，３７によって吸収されやすい（即ち、当該電界は、シールド電極部３６，３７を越えて素子外に漏出しにくい）。これら電界吸収効果も、素子外への電界漏れを抑制するのに資する。
【００７２】
マイクロ揺動素子アレイＹ２は、このようなマイクロ揺動素子Ｘ２を複数含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ２において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ２は、全ての軸心Ａ２（図１４には図示せず）が相互に平行となるように一列に配されている。
【００７３】
マイクロ揺動素子アレイＹ２において、フレーム３１の第１層部３１ａは、各部分３１ａ’を除き、全てのマイクロ揺動素子Ｘ２にわたって連続しており、従って、全てのマイクロ揺動素子Ｘ２における駆動電極１２と、揺動部１０のシールド電極部１４と、フレーム２１の第１層部２１ａの一部（シールド電極部２１ａ’）および第２層部２１ｂの一部（シールド電極部２１ｂ’）と、シールド電極部２４とは、電気的に接続されている。
【００７４】
マイクロ揺動素子アレイＹ２の駆動時には、全てのマイクロ揺動素子Ｘ２における揺動部１０の駆動電極１２に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ揺動素子Ｘ２の駆動電極２３，３４に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ揺動素子Ｘ２の揺動部１０およびフレーム２１’が個別に揺動駆動され、各マイクロ揺動素子Ｘ２のランド部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。
【００７５】
各マイクロ揺動素子Ｘ２では、上述のように、素子駆動時に駆動電極２３から発する電界の素子外への漏出は、抑制される。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ２においては、一のマイクロ揺動素子Ｘ２の駆動機構（駆動電極１２，２３）からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ２の駆動特性に不当な影響を与えることが、抑制される。加えて、各マイクロ揺動素子Ｘ２では、上述のように、素子駆動時に駆動電極３４から発する電界の素子外への漏出は、抑制される。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ２においては、一のマイクロ揺動素子Ｘ２の駆動機構（駆動電極３３，３４）からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ２の駆動特性に不当な影響を与えることが、抑制される。このようなマイクロ揺動素子アレイＹ２は、複数の二軸型のマイクロ揺動素子Ｘ２について、従って、複数のミラー面１１ａについて、短い配設ピッチを実現するのに適する。すなわち、マイクロ揺動素子アレイＹ２は、マイクロ揺動素子Ｘ２ないしミラー面１１ａの高密度化を図るのに適するのである。
【００７６】
図２１から図２４は、本発明の第４の実施形態に係るマイクロ揺動素子Ｘ３を表す。図２１は、マイクロ揺動素子Ｘ３の平面図であり、図２２は、マイクロ揺動素子Ｘ３の一部省略平面図である。図２３および図２４は、各々、図２３の線XXIII−XXIIIおよび線XXIV−XXIVに沿った断面図である。
【００７７】
マイクロ揺動素子Ｘ３は、揺動部１０’と、フレーム２１と、一対の連結部２２と、駆動電極２６とを備え、本実施形態ではマイクロミラー素子として構成されている。また、マイクロ揺動素子Ｘ３は、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ウエハである材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。マイクロ揺動素子Ｘ３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２１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２２に示される構造は、マイクロ揺動素子Ｘ３において第２シリコン層に由来するものである。
【００７８】
マイクロ揺動素子Ｘ３は、揺動部１０に代えて揺動部１０’を備える点、駆動電極２３に代えて駆動電極２６を備える点、および、シールド電極部２４を備えない点において、第１の実施形態たるマイクロ揺動素子Ｘ１と異なる。マイクロ揺動素子Ｘ３におけるフレーム２１および一対の連結部２２は、マイクロ揺動素子Ｘ１におけるフレーム２１および一対の連結部２２と同様である。
【００７９】
揺動部１０’は、ランド部１１と、駆動電極１７と、梁部１３と、シールド電極部１４とを有し、駆動電極１２に代えて駆動電極１７を有する点において、マイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０と異なる。
【００８０】
駆動電極１７は、第１シリコン層に由来する部位であり、基台部１７Ａおよび電極歯１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆを有する。電極歯１７ａ〜１７ｆは、図２１に示すように基台部１７Ａから駆動電極２６側へ延出し、且つ、図２１および図２４に示すように軸心Ａ１の延び方向に離隔して並列する。電極歯１７ａ，１７ｆは、図２１に示す矢印Ｄ方向に平行であり、本発明における第１および第２端延び部にあたる。駆動電極１７は、マイクロ揺動素子Ｘ３の駆動時に所定の基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されるための部位である。このような駆動電極１７は、本発明における第１駆動電極にあたる。
【００８１】
駆動電極２６は、図２３によく表れているように、第２シリコン層に由来する部位であり、基台部２６Ａおよび複数の電極歯２６ａからなる。複数の電極歯２６ａは、図２１に示すように基台部２６Ａから駆動電極１７側へ延出し、且つ、例えば図２２および図２４に示すように軸心Ａ１の延び方向に離隔して並列する。
【００８２】
マイクロ揺動素子Ｘ３において、一対の駆動電極１７，２６は、揺動部１０’に係る駆動力を発生させるための駆動機構ないしアクチュエータを構成する。当該駆動機構において、駆動電極１７の電極１７ａ，１７ｆ（第１および第２端延び部）は、離隔し、軸心Ａ１と直交する方向に延びる。一対の端延び部たる電極歯１７ａ，１７ｆは、駆動電極１７，２６からなる駆動機構の構造において、揺動部１０’に係る軸心Ａ１の延び方向における最も外側の部位をなす。駆動電極２６は、図２１および図２４に示すように、このような電極歯１７ａ，１７ｆの離隔距離Ｌ３以内に設けられている。離隔距離Ｌ３は、例えば１０〜３００μｍである。
【００８３】
マイクロ揺動素子Ｘ３の駆動時には、上述のように、揺動部１０’の駆動電極１７に所定の基準電位が付与される。駆動電極１７に対する基準電位の付与は、フレーム２１の第１層部２１ａ、連結部２２のトーションバー２２ａ、および、揺動部１０’の梁部１３を介して実現することができる。基準電位は、例えばグラウンド電位であり、好ましくは一定に維持される。そして、基準電位よりも高い駆動電位を駆動電極２６に付与することにより、駆動電極１７，２６間に静電引力を発生させることができる。駆動電極１７，２６間に所定以上の静電引力が発生すると、駆動電極１７は駆動電極２６に引き込まれる。そのため、揺動部１０’ないしランド部１１は、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。このような揺動動作における回転変位量は、駆動電極２６に対して付与する駆動電位を調整することにより、調節することができる。また、駆動電極１７，２６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する。以上のような揺動部１０’ないしランド部１１の揺動駆動により、ランド部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。
【００８４】
マイクロ揺動素子Ｘ３の駆動電極１７の一部を構成する電極歯１７ａ，１７ｆは、駆動電極１７，２６からなる駆動機構の構造において、揺動部１０’に係る軸心Ａ１の延び方向における最も外側の部位をなし、且つ、素子駆動時には、電極歯１７ａ，１７ｆを含む駆動電極１７に対して基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されている。このような電極歯１７ａ，１７ｆ間の離隔距離Ｌ３以内に、駆動電極２６は設けられている。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に駆動電極２６から発する電界は、駆動電極１７の電極歯１７ａ，１７ｆによって吸収されやすい（即ち、駆動電極２６から発する電界は、電極歯１７ａ，１７ｆを越えて駆動機構外に漏出しにくい）。加えて、マイクロ揺動素子Ｘ３では、第１の実施形態におけるシールド電極部１４，２１ａ’，２１ｂ’に関して上述したのと同様に、シールド電極部１４，２１ａ’，２１ｂ’も電界吸収効果を発揮する。したがって、マイクロ揺動素子Ｘ３は、その駆動時に素子外への電界漏れを抑制するのに適する。
【００８５】
図２６は、第５の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイＹ３を表す。マイクロ揺動素子アレイＹ３は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ３を含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ３において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ３は、軸心Ａ１の方向に一列に（即ち一次元的に）配されている。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ３では、複数のミラー面１１ａは、軸心Ａ１の方向に一列に配されている。
【００８６】
マイクロ揺動素子アレイＹ３において、フレーム２１の第１層部２１ａは、全てのマイクロ揺動素子Ｘ３にわたって連続しており、従って、全てのマイクロ揺動素子Ｘ３における駆動電極１７と、揺動部１０’のシールド電極部１４と、フレーム２１のシールド電極部２１ａ’，２１ｂ’（第１層部２１ａおよび第２層部２１ｂ）とは、電気的に接続されている。
【００８７】
マイクロ揺動素子アレイＹ３の駆動時には、全てのマイクロ揺動素子Ｘ３における揺動部１０’の駆動電極１７に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ揺動素子Ｘ３の駆動電極２６に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ揺動素子Ｘ３の揺動部１０’ないしランド部１１が個別に揺動駆動され、各マイクロ揺動素子Ｘ３のランド部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。各マイクロ揺動素子Ｘ３の駆動手法については、具体的には、第４の実施形態に関して上述したとおりである。
【００８８】
第４の実施形態に関して上述したように、各マイクロ揺動素子Ｘ３では、駆動機構（駆動電極１７，２６）の構造において軸心Ａ１の延び方向における最も外側の部位をなし且つ素子駆動時に基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されている電極歯１７ａ，１７ｆ間の離隔距離Ｌ３以内に、駆動電極２６は設けられているため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して素子駆動時に駆動電極２６から発する電界は、当該駆動電極１７の電極歯１７ａ，１７ｆによって吸収されやすく、当該素子外への電界漏れは抑制される。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ３においては、一のマイクロ揺動素子Ｘ３の駆動機構（駆動電極１７，２６）からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ３の駆動特性に不当な影響を与えることが、抑制される。このようなマイクロ揺動素子アレイＹ３は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ３について、従って、複数のミラー面１１ａについて、短い配設ピッチを実現するのに適する。すなわち、マイクロ揺動素子アレイＹ３は、マイクロ揺動素子Ｘ１ないしミラー面１１ａの高密度化を図るのに適するのである。
【００８９】
第４の実施形態に関して上述したように、各マイクロ揺動素子Ｘ３では、駆動電極１７の電極歯１７ａ，１７ｆに加えてシールド電極部１４，２１ａ’，２１ｂ’も電界吸収効果を発揮することができる。シールド電極部１４，２１ａ’，２１ｂ’の各々の電界吸収効果も、マイクロ揺動素子アレイＹ３における一のマイクロ揺動素子Ｘ３の駆動機構（駆動電極１７，２６）からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ３の駆動特性に不当な影響を与えることを抑制するのに、資する。
【００９０】
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。
【００９１】
（付記１）フレームと、
基準電位が付与されるための第１駆動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軸心を規定する連結部と、
前記第１駆動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、前記フレームに固定された第２駆動電極と、を備え、
前記第１駆動電極は、前記軸心と交差する方向に延びる、離隔した第１端延び部および第２端延び部を有し、
前記第２駆動電極は、前記第１および第２端延び部間の離隔距離以内に設けられている、マイクロ揺動素子。
（付記２）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、前記フレームの揺動動作の、前記軸心と交差する方向に延びる追加軸心を規定する、追加連結部と、
前記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に記載のマイクロ揺動素子。
（付記３）前記第１駆動電極は、前記第１端延び部から第２端延び部側へ延出し且つ当該第１端延び部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯と、前記第２端延び部から第１端延び部側へ延出し且つ当該第２端延び部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯とを有し、前記第２駆動電極は、前記第１および第２端延び部に沿って延びるアーム部と、当該アーム部から第１端延び部側へ延出し且つ当該アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯と、前記アーム部から第２端延び部側へ延出し且つ当該アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯とを有する、付記１または２に記載のマイクロ揺動素子。
（付記４）前記第１駆動電極は、前記軸心の延び方向に離隔して並列し且つ前記第２駆動電極に向って延びる複数の電極歯を有し、前記第１および第２端延び部は、当該第１駆動電極において最も端に位置する二本の電極歯をなし、前記第２駆動電極は、前記軸心の延び方向に離隔して並列し且つ前記第１駆動電極に向って延びる複数の電極歯を有する、付記１または２に記載のマイクロ揺動素子。
（付記５）前記揺動部は、可動機能部および第１シールド電極部を更に有し、当該第１シールド電極部は、当該可動機能部および前記第２駆動電極の間に配されている、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）第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を含む材料基板に加工を施すことによって得られたマイクロ揺動素子であって、前記可動機能部は前記第１導体層において成形された部位であり、前記第２駆動電極および前記第１シールド電極部は前記第２導体層において成形された部位である、付記５に記載のマイクロ揺動素子。
（付記７）前記アーム部に対して絶縁層を介して接合している第２シールド電極部を更に備える、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）第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を含む材料基板に加工を施すことによって得られたマイクロ揺動素子であって、前記第２シールド電極部は前記第１導体層において成形された部位であり、前記アーム部は前記第２導体層において成形された部位である、付記７に記載のマイクロ揺動素子。
（付記９）前記フレームは、フレーム本体および第３シールド電極部を有する、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）第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を含む材料基板に加工を施すことによって得られたマイクロ揺動素子であって、前記第１駆動電極および前記第３シールド電極部は前記第１導体層において成形された部位であり、前記第２駆動電極および前記フレーム本体は前記第２導体層において成形された部位である、付記９に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１１）前記第１、第２、および第３シールド電極部、並びに第１駆動電極は、電気的に接続されている、付記１０に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１２）前記フレーム本体は、第４シールド電極部を含む、請求項１０または１１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１３）前記第１、第２、第３、および第４シールド電極部、並びに第１駆動電極は、電気的に接続されている、付記１２に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１４）付記１から１３のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を複数含む、マイクロ揺動素子アレイ。
（付記１５）前記複数のマイクロ揺動素子の前記軸心は相互に平行である、付記１４に記載のマイクロ揺動素子アレイ。
（付記１６）前記複数のマイクロ揺動素子における前記揺動部の前記第１駆動電極には、前記基準電位を共通的に付与可能であり、且つ、前記複数のマイクロ揺動素子における前記第２駆動電極には、マイクロ揺動素子ごとに個別に電位を付与可能である、付記１４または１５に記載のマイクロ揺動素子アレイ。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロ揺動素子の平面図である。
【図２】図１に示すマイクロ揺動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に沿った拡大断面図である。
【図５】図１の線V−Vに沿った拡大断面図である。
【図６】図１の線VI−VIに沿った拡大断面図である。
【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に示すマイクロ揺動素子の製造方法における一部の工程を表す。
【図９】図８の後に続く工程を表す。
【図１０】一のマスクパターンの平面図である。
【図１１】他のマスクパターンの平面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイを表す。
【図１３】図１２の線XIII−XIIIに沿った部分拡大断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイの部分平面図である。
【図１５】図１４に示すマイクロ揺動素子アレイに含まれるマイクロ揺動素子の平面図である。
【図１６】図１５に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図１７】図１５の線XVII−XVIIに沿った拡大断面図である。
【図１８】図１５の線XVIII−XVIIIに沿った拡大断面図である。
【図１９】図１５の線XIX−XIXに沿った拡大断面図である。
【図２０】図１５の線XX−XXに沿った拡大断面図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態に係るマイクロ揺動素子の平面図である。
【図２２】図２１に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図２３】図２１の線XXIII−XXIIIに沿った断面図である。
【図２４】図２１の線XXIV−XXIVに沿った拡大断面図である。
【図２５】本発明の第５の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイを表す。
【符号の説明】
【００９３】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３  マイクロ揺動素子
Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３  マイクロ揺動素子アレイ
１０  揺動部
１１  ランド部
１２，１７，２３，２６，３３，３４  駆動電極
１２Ａ，１２Ｂ，２３Ａ，３４Ａ  アーム
１２ａ，１２ｂ，１７ａ〜１７ｆ，２３ａ，２３ｂ，２６ａ，３３ａ，３４ａ  電極歯
１３  梁部
１４，２１ａ’，２１ｂ’，２４，３５，３６，３７  シールド電極部
１６，２１ｄ，２１ｇ，２１ｈ，３１ｄ，３９ａ  導電ビア
２１，３１  フレーム
２１ａ，３１ａ  第１層部
２１ｂ，３１ｂ  第２層部
２１ｃ，３１ｃ，３８，３９  絶縁層
２２，３２Ａ，３２Ｂ  連結部
２２ａ，３２ａ，３２ｂ  トーションバー
Ａ１，Ａ２  軸心
Ｌ２，Ｌ３  離隔距離
【図１】
2008246655.tif 000003
【図２】
2008246655.tif 000004
【図３】
2008246655.tif 000005
【図４】
2008246655.tif 000006
【図５】
2008246655.tif 000007
【図６】
2008246655.tif 000008
【図７】
2008246655.tif 000009
【図８】
2008246655.tif 000010
【図９】
2008246655.tif 000011
【図１０】
2008246655.tif 000012
【図１１】
2008246655.tif 000013
【図１２】
2008246655.tif 000014
【図１３】
2008246655.tif 000015
【図１４】
2008246655.tif 000016
【図１５】
2008246655.tif 000017
【図１６】
2008246655.tif 000018
【図１７】
2008246655.tif 000019
【図１８】
2008246655.tif 000020
【図１９】
2008246655.tif 000021
【図２０】
2008246655.tif 000022
【図２１】
2008246655.tif 000023
【図２２】
2008246655.tif 000024
【図２３】
2008246655.tif 000025
【図２４】
2008246655.tif 000026
【図２５】
2008246655.tif 000027