(57)【要約】【課題】２軸静電型のチルトミラー素子において、容易に作製可能にして製造時の良品率を向上させる。【解決手段】素子１は、酸化膜１２０を介し第１のシリコン層１００ａと第２のシリコン層１００ｂとが接合されて成るＳＯＩ基板１００から構成されている。素子１は、ミラー部２と、ミラー部２を第１のヒンジ５を介し支持する可動フレーム３と、可動フレーム３を第２のヒンジ６を介し支持する固定フレーム４と、ミラー部２及び可動フレーム３間、可動フレーム３及び固定フレーム４間にそれぞれ配された第１の櫛歯電極７及び第２の櫛歯電極８とを有している。第１の櫛歯電極７は第２のシリコン層１００ｂに形成され、第１のヒンジ５は第１のシリコン層１００ａに形成されている。ミラー部２の２つのシリコン層１００ａ，１００ｂは互いにコンタクトホール９を介し電気的に接続されている。一対の櫛歯電極を同時に形成できるので容易に作製可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入射した光を反射するミラー面を有するミラー部と、前記ミラー部を支持する可動フレームと、前記可動フレームを支持する固定フレームと、前記ミラー部と可動フレームとを連結する１つの軸となる第１のヒンジと、前記可動フレームと固定フレームとを連結するもう１つの軸となる第２のヒンジと、前記ミラー部と可動フレームとに互いに噛み合うように配設され、前記ミラー部に回転運動を与えるための一対の第１の櫛歯電極と、前記可動フレームと固定フレームとに互いに噛み合うように配設され、前記可動フレームに回転運動を与えるための一対の第２の櫛歯電極と、を備えた２軸静電型のチルトミラー素子において、
前記チルトミラー素子は、２層のシリコン層が絶縁膜を介し互いに接合されて成るＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板から構成されており、
前記ＳＯＩ基板の一方のシリコン層には、前記第１のヒンジが形成されており、
前記ＳＯＩ基板の他方のシリコン層には、前記第１の櫛歯電極が形成されており、
前記ＳＯＩ基板のうち前記ミラー部が形成された部位の前記２つのシリコン層同士を電気的に接続する導電構造を備え、前記導電構造を介して、前記第１の櫛歯電極のうち前記ミラー部側の電極が、前記第１のヒンジが形成されているシリコン層と同電位とされていることを特徴とするチルトミラー素子。
【請求項２】
前記ミラー面は、前記第１のヒンジが形成されているシリコン層に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のチルトミラー素子。
【請求項３】
前記ミラー面は、前記第１の櫛歯電極が形成されているシリコン層に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のチルトミラー素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミラー面を有するミラー部を２つの回転軸周りに回転運動させ、外部から入射される光ビームを２次元的に偏向又はスキャンする２軸静電型のチルトミラー素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばバーコードリーダやプロジェクタ等の光学機器には、ミラー面が設けられたミラー部を揺動させて、そのミラー面に入射した光ビーム等をスキャンするチルトミラー素子が搭載されている。このようなチルトミラー素子としては、例えば、マイクロマシニング技術を用いて成形される小型のものであって、静電力によりミラー部を２つの回転軸周りに回転運動させて、光ビームを２次元的に偏向又はスキャンする２軸静電型のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなチルトミラー素子は、ミラー部と、ミラー部を支持する可動フレームと、可動フレームを支持する固定フレームとを有している。ミラー部と可動フレーム、及び可動フレームと固定フレームとは、それぞれ互いにヒンジにより連結されている。ミラー部と可動フレームとの間、及び可動フレームと固定フレームとの間には、それぞれ、互いに噛み合う一対の櫛歯電極が形成されている。この櫛歯電極は、例えば互いの電極が２μｍ乃至５μｍ程度の間隔で噛み合うように形成されており、互いの電極間に電圧が印加されることにより静電力を発生する。このようなチルトミラー素子では、ミラー部と可動フレームとの間の櫛歯電極と、可動フレームと固定フレームとの間の櫛歯電極がそれぞれ発生する駆動力により、それぞれのヒンジを捻りながら、ミラー部が可動フレームに対して回動し、可動フレームが固定フレームに対して回動する。これにより、ミラー部が、２つの回転軸周りに回転運動し、スキャン動作を行う。
【０００４】
ここで、ミラー部を２つの回転軸周りに回転運動させるためには、ミラー部と可動フレームとの間に設けられた櫛歯電極が、ミラー部側の電極と可動フレーム側の電極とが互いに絶縁された状態に構成されており、両電極間に電圧を印加できるように構成されていなければならない。そこで、例えば特許文献１には、２つの互いに絶縁されたシリコン層を有するＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板により構成され、一方のシリコン層にミラー部と可動フレームとを連結するヒンジと上記櫛歯電極のうちミラー部側の電極とが形成され、もう一方のシリコン層に上記櫛歯電極のうち可動フレーム側の電極が形成された構成を有するチルトミラー素子が示されている。このチルトミラー素子では、互いに対向し櫛歯電極を構成する電極同士が同一のシリコン層に形成されていないので、ミラー部と可動フレームとが電気的に絶縁されており、上記櫛歯電極に電圧を印加することができる。また、このような構造とは別の構造として、例えば、可動フレームのうちミラー部と可動フレームとを連結するヒンジが形成されている部位と上記櫛歯電極のうち可動フレーム側の電極が形成されている部位とを絶縁するように、可動フレームに絶縁分離構造が形成されたチルトミラー素子も知られている。
【特許文献１】特開２００４‐１３０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような特許文献１に記載されているようなチルトミラー素子を作製するには、一対の櫛歯電極を形成する際、ＳＯＩ基板の各シリコン層の表面から、ミラー部側の電極と可動フレーム側の電極とをそれぞれ形成しなければならない。そのため、電極等をエッチング等により形成する際、電極同士が狭い間隔で互いに噛み合うように互いに精密な位置決めが必要であり、素子の作製が困難であり、良品率を高くすることが困難であるという問題があった。
【０００６】
一方、可動フレームに絶縁分離構造を形成するためには、可動フレーム内の絶縁分離構造を設ける部位に溝を形成する工程、その溝の端面を酸化させる工程、溝にポリシリコン等を埋め込む工程、及びチルトミラー素子を形成する基板の表面を研磨する工程等を行う必要がある。そのため、チルトミラー素子の製造工程が複雑になり、チルトミラー素子の作製が困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、容易に作製可能で製造時の良品率が高い２軸静電型のチルトミラー素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、外部から入射した光を反射するミラー面を有するミラー部と、前記ミラー部を支持する可動フレームと、前記可動フレームを支持する固定フレームと、前記ミラー部と可動フレームとを連結する１つの軸となる第１のヒンジと、前記可動フレームと固定フレームとを連結するもう１つの軸となる第２のヒンジと、前記ミラー部と可動フレームとに互いに噛み合うように配設され、前記ミラー部に回転運動を与えるための一対の第１の櫛歯電極と、前記可動フレームと固定フレームとに互いに噛み合うように配設され、前記可動フレームに回転運動を与えるための一対の第２の櫛歯電極と、を備えた２軸静電型のチルトミラー素子において、前記チルトミラー素子は、２層のシリコン層が絶縁膜を介し互いに接合されて成るＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板から構成されており、前記ＳＯＩ基板の一方のシリコン層には、前記第１のヒンジが形成されており、前記ＳＯＩ基板の他方のシリコン層には、前記第１の櫛歯電極が形成されており、前記ＳＯＩ基板のうち前記ミラー部が形成された部位の前記２つのシリコン層同士を電気的に接続する導電構造を備え、前記導電構造を介して、前記第１の櫛歯電極のうち前記ミラー部側の電極が、前記第１のヒンジが形成されているシリコン層と同電位とされているものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のチルトミラー素子において、前記ミラー面は、前記第１のヒンジが形成されているシリコン層に配設されているものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載のチルトミラー素子において、前記ミラー面は、前記第１の櫛歯電極が形成されているシリコン層に配設されているものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、一対の第１の櫛歯電極は、第１のヒンジが形成されているシリコン層とは異なるシリコン層に形成されており、第１の櫛歯電極のうちミラー部側の電極は第１のヒンジが形成されているシリコン層と同電位になるように構成されているので、一対の櫛歯電極を構成する各電極を同時に形成して、チルトミラー素子を作製することができる。可動フレームに絶縁分離構造を形成するような複雑な工程が必要なく、容易にミラー部と可動フレームとが絶縁された構造を形成することができるので、チルトミラー素子を容易に作製することができ、チルトミラー素子の良品率が高くなる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、ミラー面が、第１のヒンジが形成されているシリコン層に配設されているので、第１の櫛歯電極が形成されているシリコン層の厚さにかかわらず、ミラー部が形成された２つのシリコン層のうちミラー面が配設されているシリコン層の厚さを任意に選択することができる。従って、第１の櫛歯電極が形成されているシリコン層を厚くしてミラー部を回転させる駆動力を増大させると共に、ミラー面が配設されているシリコン層を薄くしてミラー部を軽量化することにより、ミラー部の共振周波数や振れ角を増大させ、チルトミラー素子を高性能化することができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、ミラー面が、第１の櫛歯電極が形成されているシリコン層に配設されているので、ミラー面が配設されているシリコン層の厚さにかかわらず、ミラー部が形成された２つのシリコン層のうち第１のヒンジが形成されているシリコン層の厚さを任意に選択することができ、第１のヒンジのばね定数を広い範囲の中で設定してミラー部の共振周波数を広い範囲で調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）、（ｂ）、図２、及び図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施形態に係るチルトミラー素子（以下、素子と称する）の一例を示す。素子１は、例えば、バーコードリーダ、外部のスクリーン等に画像を投影するプロジェクタ装置、又は光スイッチ等の光学機器に搭載される小型のものであり、外部の光源等（図示せず）から入射する光ビーム等をスキャン動作させる機能を有している。
【００１５】
先ず、この素子１の構成について以下に説明する。素子１は、導電性を有する第１のシリコン層１００ａと第２のシリコン層１００ｂとをシリコンの酸化膜（絶縁膜）１２０を介して接合して成る、３層のＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１００から構成されている。酸化膜１２０は絶縁性を有しているので、第１のシリコン層１００ａと第２のシリコン層１００ｂとは互いに絶縁されている。この素子１は、例えば、上面視で一辺が数ｍｍ程度の略正方形である直方体状の素子であり、例えば、ガラス等の支持基板１５０上に配置されて光学機器等に搭載される。なお、支持基板１５０は図３（ｃ）、（ｄ）に図示しており、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び図２においては図示を省略している。
【００１６】
この素子１は、上面視で略矩形形状であり上面にミラー面２０が形成されたミラー部２と、ミラー部２の周囲を囲むように略矩形の環状に形成された可動フレーム３と、可動フレーム３の周囲を囲むように形成され、素子１の側周部となる固定フレーム４とを有している。ミラー部２と可動フレーム３とは、互いに並んで１つの軸を成すように、ミラー部２の互いに対向する２側面から各面に直交するように形成された梁状の２つの第１のヒンジ５により連結されている。一方、可動フレーム３と固定フレーム４とは、第１のヒンジ５の長手方向と直交する方向に、互いに並んで１つの軸を成すように形成された梁状の２つの第２のヒンジ６により連結されている。第１のヒンジ５及び第２のヒンジ６は、それらそれぞれが成す軸が、上面視でミラー部２の重心位置を通過するように形成されている。ミラー部２は、第１のヒンジ５を回転軸として、可動フレーム３に対して回動可能に可動フレーム３に支持されている。一方、可動フレーム３は、第２のヒンジ６を回転軸として、固定フレーム４に対して回動可能に固定フレーム４に支持されている。すなわち、ミラー部２は、第１のヒンジ５と第２のヒンジ６とによりそれぞれ構成される２つの軸周りに、２次元的に回動可能に構成されている。以下、第１のヒンジ５の長手方向をＸ方向と称し、第２のヒンジ６の長手方向をＹ方向と称し、Ｘ方向とＹ方向に直交する垂直な方向をＺ方向と称する。
【００１７】
この素子１は静電力を用いてミラー部２を回動させるものであり、ミラー部２と可動フレーム３との間の第１のヒンジ５が形成されていない部位には第１の櫛歯電極７が形成されており、可動フレーム３と固定フレーム４との間の第２のヒンジ６が形成されていない部位には第２の櫛歯電極８が形成されている。第１の櫛歯電極７は、ミラー部２のうちＸ方向に略直交する２側面にそれぞれ櫛歯形状に形成された電極２ａと、可動フレーム３のうち電極２ａに対向する部位にそれぞれ櫛歯形状に形成された電極３ａとが、一対に互いに噛み合うように配置されて構成されている。第２の櫛歯電極８は、可動フレーム３のうちＹ方向に略直交する２側面にそれぞれ櫛歯形状に形成された電極３ｂと、固定フレーム４のうち電極３ｂに対向する部位にそれぞれ形成された電極４ａとが、一対に互いに噛み合うように配置されて構成されている。第１の櫛歯電極７及び第２の櫛歯電極８において、電極２ａ，３ａ間の隙間や、電極３ｂ，４ａ間の隙間は、例えば、２μｍ乃至５μｍ程度の大きさとなるように構成されている。第１の櫛歯電極７及び第２の櫛歯電極８は、それぞれの電極２ａ，３ａ間、又は電極３ｂ，４ａ間に電圧が印加されることにより、互いの電極２ａ，３ａ間、又は電極３ｂ，４ａに、互いに引き合う方向に作用する静電力を発生する。
【００１８】
ミラー部２、可動フレーム３、固定フレーム４等は、それぞれ、後述するようにＳＯＩ基板１００をマイクロマシニング技術を用いて加工することにより形成されており、それぞれ、ＳＯＩ基板１００の上記の３層で構成されている。以下に、素子１の各部位について、ＳＯＩ基板１００の各層の構造について説明する。
【００１９】
ミラー部２のうち第１のシリコン層１００ａにより形成された部位には、第１のヒンジ５が接続されている。また、ミラー部２のうち、第２のシリコン層１００ｂにより形成された部位には、第１の櫛歯電極７を構成する電極２ａが形成されている。ミラー部２において、ミラー面２０は、ミラー部２の上面となる第１のシリコン層１００ａの上面に、ミラー部２が静止状態のとき略Ｚ方向がその法線方向となるように形成されている。ミラー面２０は、例えばアルミニウム膜等であり、外部から入射した光ビームを反射する。なお、ミラー面２０の材質はこれに限られるものではなく、素子１によりスキャンする光ビームの種類等に応じて、金等、種々の材質を選択可能である。ミラー部２の下面となる第２のシリコン層１００ｂの下面には、酸化膜１２０が露出するように、ミラー部２の側面を残してくりぬかれた肉抜部２ｃが形成されている。これにより、肉抜部２ｃが形成されていない場合よりもミラー部２が軽量化され、ミラー部２の揺動角を大きくすることができるように構成されている。
【００２０】
可動フレーム３のうち、第１のシリコン層１００ａにより形成された部位は、第１のヒンジ５に連結される部位と第２のヒンジ６に連結される部位とを接続するように、下方の酸化膜１２０上にリブ形状に形成されている。そして、可動フレーム３のうち酸化膜１２０及び第２のシリコン層１００ｂにより形成された部位は、ミラー部２を囲むように環状に形成されている。第２のヒンジ６は、可動フレーム３を形成するＳＯＩ基板１００の上記３層のうち、酸化膜１２０と第２のシリコン層１００ｂにも接続されており、固定フレーム４と可動フレーム３は、ＳＯＩ基板１００の上記３層それぞれにおいて連結されている。可動フレーム３のうち、第２のシリコン層１００ｂには、ミラー部２の電極２ａと向き合うように形成された電極３ａと、第２の櫛歯電極８を構成する電極３ｂとが形成されている。電極３ｂと噛み合う電極４ａは、固定フレーム４のうち第２のシリコン層１００ｂに形成されている。
【００２１】
このように、この素子１では、互いに絶縁された第１のシリコン層１００ａと第２のシリコン層１００ｂのうち、第１のシリコン層１００ａには、第１のヒンジ５が形成されており、第２のシリコン層１００ｂには、第１の櫛歯電極７及び第２の櫛歯電極８が共に形成されている。
【００２２】
ここで、ミラー部２の第１のシリコン層１００ａの上面のうち、ミラー面２０が形成されていない部位には、複数（例えば８つ）のコンタクトホール（導電構造）９が形成されている。このコンタクトホール９は、第１のシリコン層１００ａと酸化膜１２０を貫通し、上面に第２のシリコン層１００ｂが露出するように形成した貫通孔内に、例えば銅等、導電性を有する金属が充填されて構成されている。このように設けられたコンタクトホール９を介して、ミラー部２を構成する第１のシリコン層１００ａと第２のシリコン層１００ｂとは電気的に接続されており、第１の櫛歯電極７のうちミラー部２側の電極２ａが、第１のシリコン層１００ａと同電位となるように構成されている。また、固定フレーム４を形成する第２のシリコン層１００ｂのうち、第２のヒンジ６が接続されている部位と、第２の櫛歯電極８を構成する電極４ａが形成されている部位とは、両部位間に酸化膜１２０まで達するように掘り込まれた絶縁溝部４ｇが形成されていることにより、電気的に絶縁されている。すなわち、本実施形態においては、固定フレーム４のうち、第１のシリコン層１００ａにより形成された部位４ｃが電極２ａと同電位となり、第２のシリコン層１００ｂにより形成され第２のヒンジ６が接続されている部位４ｄが電極３ａ，３ｂと同電位となり、第２のシリコン層１００ｂにより形成された他の部位４ｅが電極４ａとなるように形成されている。そして、この素子１は、各部位４ｃ，４ｄ，４ｅに設けられた電極パッド（図示せず）の電位を変更することにより、第１の櫛歯電極７及び第２の櫛歯電極８に電圧を印加してミラー部２を回転運動させることができるように構成されている。
【００２３】
次に、上記のように構成された素子１の動作について説明する。第１の櫛歯電極７及び第２の櫛歯電極８は、それぞれ、いわゆる垂直静電コムとして動作し、ミラー部２は、第１の櫛歯電極７及び第２の櫛歯電極８が所定の駆動周波数で駆動力を発生することにより駆動される。第１の櫛歯電極７及び第２の櫛歯電極８は、例えば、電極３ａ，３ｂが基準電位に接続された状態で、電極２ａ、及び電極４ａの電位をそれぞれ周期的に変化させることにより駆動され、静電力を発生する。この素子１においては、第１の櫛歯電極７及び第２の櫛歯電極８それぞれが、例えば矩形波形状の電圧が印加されて周期的に駆動力を発生するように構成されている。
【００２４】
上述のように形成されたミラー部２や可動フレーム３は、一般に多くの場合、その成型時に内部応力等が生じることにより、静止状態でも水平姿勢ではなく、きわめて僅かであるが傾いている。そのため、例えば第１の櫛歯電極７が駆動されると、静止状態からであっても、ミラー部２に略垂直な方向の駆動力が加わり、ミラー部２が第１のヒンジ５を回転軸として第１のヒンジ５を捻りながら回動する。そして、第１の櫛歯電極７の駆動力を、ミラー部２が電極２ａ，３ａが完全に重なりあうような姿勢となったときに解除すると、ミラー部２は、その慣性力により、第１のヒンジ５を捻りながら回動を継続する。そして、ミラー部２の回動方向への慣性力と、第１のヒンジ５の復元力とが等しくなったとき、ミラー部２のその方向への回動が止まる。このとき、第１の櫛歯電極７が再び駆動され、ミラー部２は、第１のヒンジ５の復元力と第１の櫛歯電極７の駆動力により、それまでとは逆の方向への回動を開始する。ミラー部２は、このような第１の櫛歯電極７の駆動力と第１のヒンジ５の復元力による回動を繰り返して、第１のヒンジ５周りに揺動する。可動フレーム３も、ミラー部２の回動時と略同様に、第２の櫛歯電極８の駆動力と第２のヒンジ６の復元力による回動を繰り返して、第２のヒンジ６周りに揺動する。このとき、ミラー部２の姿勢が可動フレーム３の揺動に応じて変化するので、ミラー部２は、２次元的な揺動を繰り返す。
【００２５】
ここで、第１の櫛歯電極７は、ミラー部２と第１のヒンジ５により構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数の電圧が印加されて駆動される。また、第２の櫛歯電極８は、ミラー部２及び可動フレーム３と第２のヒンジ６とにより構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数の電圧が印加されて駆動される。これにより、ミラー部２が共振現象を伴って駆動され、その揺動角が大きくなるように構成されている。なお、第１の櫛歯電極７や第２の櫛歯電極８の電圧の印加態様や駆動周波数は、上述に限られるものではなく、例えば、駆動電圧が正弦波形で印加されるように構成されていても、また、電極３ａ，３ｂの電位が、電極２ａ及び電極４ａの電位と共に変化するように構成されていてもよい。
【００２６】
次に、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、及び図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照しつつ、素子１の製造工程について説明する。なお、素子１は、例えば４インチ程度の大きさのＳＯＩ基板１００上に複数個同時に形成された後、ダイシングされて個別の素子１に分割され製造される。なお、加工前のＳＯＩ基板１００においては、第２のシリコン層１００ｂは所定の厚さよりも厚く構成されている。
【００２７】
先ず、ＳＯＩ基板１００の第１のシリコン層１００ａに、ミラー部２と、それに連結する第１のヒンジ５と、第１のヒンジ５から固定フレーム４までを接続する部位とをエッチングにより形成する。また、ミラー部２の上面のうちミラー面２０が形成される部位の周縁部に、貫通孔９ａを、ミラー部２等と同時に形成する（図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）。次に、ミラー部２のうち第１のシリコン層１００ａと第２のシリコン層１００ｂとを電気的に接続するために、貫通孔９ａ内に銅等の金属を埋め込み、コンタクトホール９を形成する。また、ミラー部２上に、光ビームの反射率を向上するためのアルミニウム等の薄膜を蒸着し、ミラー面２０を形成する（図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。このように素子１の上部を加工した後、第２のシリコン層１００ｂを研磨して、所定の厚さまで薄くする。そして、第２のシリコン層１００ｂ内に、ミラー部２の下部となる部位と、可動フレーム３及び固定フレーム４と、第１の櫛歯電極７及び第２の櫛歯電極８と、それらを連結する第２のヒンジ６とをエッチングにより形成する。なお、コンタクトホール９、ミラー面２０、櫛歯電極７，８、及びヒンジ５，６等の形成の順番は、工程上の都合により前後しても構わない。その後、固定フレーム４の下面を支持基板１５０に接合して素子１を補強し、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すような素子１が製造される。
【００２８】
このように、本実施形態においては、ＳＯＩ基板１００を用いて、一対の第１の櫛歯電極７及び第２の櫛歯電極８を構成する各電極２ａ，３ａ，３ｂ，４ａを第２のシリコン層１００ｂに同時に形成し、素子１を作製する。従って、可動フレーム３に絶縁分離構造を形成するような複雑な工程が必要なく、容易にミラー部２と可動フレーム３とが絶縁された構造を形成することができるので、素子１を容易に作製することができ、素子１の良品率が高くなる。また、ミラー面２０は、第１のヒンジ５が形成されている第１のシリコン層に形成されているので、ミラー部２が形成されている部位の２つのシリコン層１００ａ，１００ｂのうち、ミラー面２０が形成されている第１のシリコン層１００ａの厚さを、第２のシリコン層１００ｂの厚さにかかわらず任意に選択することができる。従って、第１の櫛歯電極７が形成されている第２のシリコン層１００ｂを厚くしてミラー部２を回転させる駆動力を増大させると共に、第１のシリコン層１００ａを薄くしてミラー部２を軽量化することにより、ミラー部２の共振周波数や振れ角を増大させ、素子１を高性能化することができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態に係る素子について、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を参照して説明する。以下の各実施形態において、上述の第１の実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、上述の実施形態と相違する部分についてのみ説明する。
【００３０】
第２の実施形態に係る素子３１は、ミラー面３０が、第１の櫛歯電極７が形成されている第２のシリコン層１００ｂに形成されている点で、上述の素子１とは相違する。換言すると、この素子３１は、上述の素子１とは逆に、ＳＯＩ基板１００のうち、第１の櫛歯電極７及び第２の櫛歯電極８が形成されている第２のシリコン層１００ｂの表面が、ミラー面３０が形成された上面となり、第１のヒンジ５が形成されている第１のシリコン層１００ａの表面が下面となる。
【００３１】
素子３１においては、上述のコンタクトホール９に替えて、ミラー部３２に、素子３１の上面から第２のシリコン層１００ｂと酸化膜１２０とを貫通するように形成されたコンタクトホール３９が形成されている。すなわち、第１の櫛歯電極７のうちミラー部３２側の電極３２ａは、コンタクトホール３９を介して、固定フレーム４のうち第１のシリコン層１００ａにより構成された部位４ｃと電気的に接続されて同電位となっている。また、ミラー部３２のうち第１のシリコン層１００ａの下面には、酸化膜１２０が下方に露出するように、ミラー部３２の側面を残してくりぬかれた肉抜部３２ｃが形成されている。これにより、肉抜部３２ｃが形成されていない場合よりもミラー部３２が軽量化され、ミラー部３２の揺動角を大きくすることができるように構成されている。
【００３２】
次に、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、及び図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照しつつ、素子３１の製造工程について説明する。素子３１の製造時にも、上述の第１の実施形態と略同様に、ＳＯＩ基板１００のうち、第１のシリコン層１００ａの加工から開始する。先ず、ＳＯＩ基板１００の第１のシリコン層１００ａに、ミラー部３２と、それに連結する第１のヒンジ５と、第１のヒンジ５から固定フレーム４までを接続する部位とをエッチングにより形成する。また、それと同時に、ミラー部３２の下面に、肉抜部３２ｃを形成する（図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）。
【００３３】
次に、第２のシリコン層１００ｂの加工を行う。先ず、第２のシリコン層１００ｂを研磨して所定の厚さまで薄くする。そして、薄くした第２のシリコン層１００ｂのうち、ミラー面３０を形成する部位の周辺部位に、貫通孔を形成した後銅等の金属を埋め込むことによりコンタクトホール３９を形成する。また、第２のシリコン層１００ｂの上面に、上述の第１の実施形態と同様にミラー面３０を形成する（図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。そして、第２のシリコン層１００ｂ内に、可動フレーム３及び固定フレーム４と、第１の櫛歯電極７及び第２の櫛歯電極８と、それらを連結する第２のヒンジ６とをエッチングにより形成する。なお、コンタクトホール３９、ミラー面３０、櫛歯電極７，８、及びヒンジ５，６等の形成の順番は、工程上の都合により前後しても構わない。その後、固定フレーム４の下面を支持基板１５０に接合して素子３１を補強し、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すような素子３１が製造される。
【００３４】
このように、第２の実施形態においては、ミラー面３０が、第１の櫛歯電極７が形成されている第２のシリコン層１００ｂに形成されているので、ミラー部３２が形成されている部位の２つのシリコン層１００ａ，１００ｂのうち、第１のヒンジ５が形成されている第１のシリコン層１００ａの厚さを、第２のシリコン層１００ｂの厚さにかかわらず任意に選択することができる。従って、第１のヒンジ５のばね定数の設定範囲が広くなり、ミラー部３２の共振周波数を調整可能な範囲が広くなる。また、第１の櫛歯電極７と第２の櫛歯電極８とを構成する各電極２ａ，３ａ，３ｂ，４ａを同時に形成して素子３１を作製することができるので、素子３１を容易に作製することができ、素子３１の良品率が高くなる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、ミラー部のうち第１のシリコン層と第２のシリコン層とは、上述のようなコンタクトホールではなく、他の導電構造を設けることにより互いに電気的に接続されていてもよい。また、第１の櫛歯電極と、第２の櫛歯電極は、互いに異なるシリコン層に形成されていてもよい。すなわち、本発明では、ミラー部と可動フレームとを接続する第１のヒンジと、ミラー部と可動フレームとの間の第１の櫛歯電極とを互いに異なるシリコン層に配置し、ミラー部の２つのシリコン層を互いに電気的に接続する導電構造を設けて、ＳＯＩ基板を用いてチルトミラー素子を構成することにより、一対の櫛歯電極を同時に形成してチルトミラー素子を容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るチルトミラー素子を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の下面を示す斜視図。
【図２】図１（ａ）のＳ−Ｓ線における断面を示す斜視図。
【図３】（ａ）は上記チルトミラー素子の平面図、（ｂ）は（ａ）の裏面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線における側断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における側断面図。
【図４】（ａ）は上記チルトミラー素子の製造工程を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における側断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における側断面図。
【図５】（ａ）は上記チルトミラー素子の製造工程の図４より後の工程を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における側断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における側断面図。
【図６】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るチルトミラー素子を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の裏面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線における側断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における側断面図。
【図７】（ａ）は上記チルトミラー素子の製造工程を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における側断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における側断面図。
【図８】（ａ）は上記チルトミラー素子の製造工程の図７より後の工程を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における側断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における側断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１，３１  チルトミラー素子
２，３２  ミラー部
２ａ，３２ａ  （ミラー部側の）電極
３  可動フレーム
４  固定フレーム
５  第１のヒンジ
６  第２のヒンジ
７  第１の櫛歯電極
８  第２の櫛歯電極
９，３９  コンタクトホール（導電構造）
２０，３０  ミラー面
１００  ＳＯＩ基板
１００ａ  第１のシリコン層
１００ｂ  第２のシリコン層
１２０  酸化膜（絶縁膜）
【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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