(57)【要約】【課題】基板の反りの発生が防止された可動素子を提供する。【解決手段】チルトミラー素子１００はミラー基板１１０とＭＣＭ基板１３０とから構成されている。ミラー基板１１０とＭＣＭ基板１３０はパッド１５０によって接合されている。ミラー基板１１０は、ミラー支持外枠１１１と、ミラー支持外枠１１１の内側に位置しているミラー支持内枠１１３と、ミラー支持外枠１１１とミラー支持内枠１１３を接続している二本のねじりばね１１２と、ミラー支持内枠１１３の内側に位置しているミラープレート１１５と、ミラー支持内枠１１３とミラープレート１１５を接続している二本のねじりばねとから構成されている。ミラー支持外枠１１１は二つのシリコン層１２１，１２２と酸化シリコン膜１２３とから構成されている。酸化シリコン膜１２３は、ミラープレート１１５に面したミラー支持外枠１１１の端面の近傍のみに形成されている。【選択図】図２
2008194813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、可動体と、前記可動体と前記支持体を接続している弾性体とを有する基板を少なくとも有し、前記支持体がその内部に形成された埋め込み膜を含んでおり、支持体の埋め込み膜が、前記可動体に面した前記支持体の端面の近傍のみに形成されていることを特徴とする可動素子。
【請求項２】
前記支持体内部に、前記埋め込み膜と同一の材質から構成される網目状パターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の可動素子。
【請求項３】
前記支持体の埋め込み膜は、酸化シリコンあるいは窒化シリコンのいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の可動素子。
【請求項４】
前記可動体が、その内部に形成された埋め込み膜を含んでおり、可動体の埋め込み膜が、前記可動体の端面の近傍のみに形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかひとつに記載の可動素子。
【請求項５】
前記可動体の埋め込み膜は、酸化シリコンあるいは窒化シリコンのいずれかで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の可動素子。
【請求項６】
少なくとも前記支持体と前記可動体の一方が、単結晶シリコンから構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかひとつに記載の可動素子。
【請求項７】
パターニングされた埋め込み膜が内部に埋め込まれたＳＯＩ基板を用意する工程と、
前記基板の第１の面に第１のエッチングマスクを形成し、前記第１の面の裏側に位置する第２の面に第２のエッチングマスクを形成する工程と、
前記第１の面から前記基板のうち前記第１のエッチングマスクに被覆されていない部分のみを前記埋め込み膜が露出するまでエッチングする工程と、
前記第２の面から前記基板のうち前記第２のエッチングマスクに被覆されていない部分のみを前記埋め込み膜が露出するまでエッチングする工程と、
前記埋め込み膜のうち外部に露出している部分を除去する工程とを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかひとつに記載の可動素子の製造方法。
【請求項８】
パターニングされた埋め込み膜が内部に埋め込まれたＳＯＩ基板を用意する工程と、
前記基板の第１の面に第１のエッチングマスクを形成し、前記第１の面の裏側に位置する第２の面にエッチング停止膜を形成する工程と、
前記第１の面から前記基板のうち前記第１のエッチングマスクに被覆されていない部分のみを前記埋め込み膜が露出するまでエッチングする工程と、
前記埋め込み膜の露出した部分を一部除去することにより第２のエッチングマスクを形成する工程と、
前記第１の面から前記基板のうち前記第２のエッチングマスクに被覆されていない部分のみを前記エッチング停止膜が露出するまでエッチングする工程とを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかひとつに記載の可動素子の製造方法。
【請求項９】
パターニングされた埋め込み膜が内部に埋め込まれたＳＯＩ基板を用意する工程と、
前記基板の第１の面にエッチングマスクを形成し、前記第１の面の裏側に位置する第２の面にエッチング停止膜を形成する工程と、
前記第１の面から前記基板のうち前記エッチングマスクに被覆されていない部分のみを前記埋め込み膜が露出するまでエッチングする工程と、
この工程に引き続き前記基板のうち前記埋め込み膜に被覆されていない部分のみを前記エッチング停止膜が露出するまでエッチングする工程とを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかひとつに記載の可動素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を加工して製造される可動素子およびその製造方法に関し、特にＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を加工して製造されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ素子はマイクロマシン素子の一種であり、ＬＳＩ（Large scale integration）などの半導体デバイスの製造方法を流用することにより、高機能なマイクロマシン素子を低コストで効率良く製造できるため、近年盛んに研究されている。
【０００３】
ＭＥＭＳ素子の一つとして、シリコンなどの基板を加工することによって構成部品の一部を形成するいわゆるバルクマイクロマシンと呼ばれる一群があり、さらにこれらのバルクマイクロマシンを製造する方法の一つとして、ＳＯＩ（Silicon on insulator）基板を使用する方法が従来から使用されてきた。この方法は様々なＭＥＭＳ素子に応用されており、その一例として、例えば光制御用のチルトミラー素子がＵＳ２００３／０１６９９６２に開示されている。
【０００４】
このチルトミラー素子を図４３と図４４に示す。このチルトミラー素子１１００は、ミラー基板１１１０とＭＣＭ（Multi Chip Module）基板１１３０とから構成されている。ミラー基板１１１０は、ミラー支持外枠１１１１と、ねじりばね１１１２，１１１４と、ミラー支持内枠１１１３と、ミラープレート１１１５とから構成されている。ミラープレート１１１５はねじりばね１１１４によってミラー支持内枠１１１３に接続されており、ミラー支持内枠１１１３はねじりばね１１１２によってミラー支持外枠１１１１に接続されている。ミラー基板１１１０はパッド１１５０によってＭＣＭ基板１１３０に接合されている。またＭＣＭ基板１１３０には、ミラー支持内枠１１１３に対向する位置に二枚の電極１１３１が形成され、ミラープレート１１１５に対向する位置に二枚の電極１１３２が形成されている。
【０００５】
また図４４に示されるように、ミラー支持外枠１１１１は酸化シリコン膜１１２２，１１２３，１１２５とシリコン層１１２１，１１２４から構成されている。
【０００６】
このチルトミラー素子１１００を駆動するには、ミラープレート１１１５とミラー支持内枠１１１３を接地した状態で、電極１１３１，１１３２のうちねじりばね１１１２，１１１４の各々に対して片側に位置する電極のみに電圧を印加する。この結果、電極１１３１，１１３２とミラープレート１１１５およびミラー支持内枠１１１３の間に静電引力が発生する。この静電引力によって、ミラープレート１１１５あるいはミラー支持内枠１１１３の片側が電極１１３１，１１３２に引きよせられることにより、ミラープレート１１１５が所望の方向に偏向される。
【０００７】
図４３と図４４に示したチルトミラー素子の製造方法の工程を図４５〜図５０に順に示す。まず図４５に示すように、活性層１２１１とＢＯＸ（Buried Oxide）層１２１２と支持層１２１３とから構成されたＳＯＩ基板１２１０の表裏面に熱酸化膜１２２１を形成した後、活性層側に形成された熱酸化膜をパターニングすることにより第１のエッチングマスク１２２２を形成する。
【０００８】
次に図４６に示すように、活性層１２１１のうちエッチングマスク１２２２に被覆されていない部分をＢＯＸ層１２１２が露出するまでエッチングする。ここで、ＢＯＸ層１２１２はエッチング停止層として機能する。
【０００９】
次に図４７に示すように、活性層１２３１とＢＯＸ層１２３２と支持層１２３３とから構成された別のＳＯＩ基板１２３０の活性層表面に熱酸化膜１２４１を形成した後、図４６で作製した構造体をこれに接合する。
【００１０】
次に支持層１２３３を除去した後、図４８に示すように、露出したＢＯＸ層１２３２をパターニングすることにより第２のエッチングマスク１２３５を形成する。
【００１１】
次に図４９に示すように、活性層１２３１のうち第２のエッチングマスク１２３５に被覆されていない部分を熱酸化膜１２４１が露出するまでエッチングする。ここで熱酸化膜１２４１はエッチング停止層として機能する。次に熱酸化膜１２４１の露出している部分を除去した後、図５０に示すように、電極１１３２やパッド１１５０が形成されたＭＣＭ基板１１３０を接合する。最後に熱酸化膜１２２１と支持層１２１３とＢＯＸ層１２１２を除去することにより、図４３と図４４に示したチルトミラー素子１１００が完成する。
【特許文献１】ＵＳ２００３／０１６９９６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図４５〜図５０に示されるように、ＳＯＩ基板を使用したＭＥＭＳ素子の製造方法はＳｉの多段構造をエッチングによって形成する際に酸化シリコンからなるＢＯＸ層をエッチング停止層として使用する。このため、Ｓｉ基板のエッチング深さ制御が正確に行える、エッチング開口部の底面が平滑に仕上がるなど、様々な利点がある。特にエッチング深さは素子を構成する各部材の寸法に直接反映されるため、その制御は非常に重要である。
【００１３】
例えば図４６の工程において活性層１２１１をエッチングする場合に、ＢＯＸ層１２１２が無い通常の基板を使用していたとすると、エッチングを途中で一旦中断してエッチング深さの測定を行い、この測定値とそこまでのエッチングに要した時間から、エッチングの速さおよび目標深さまでエッチングするために必要な時間を計算して、再度エッチングを行うといった煩雑な手順を踏む必要がある。さらにエッチングの速さは通常基板の場所により異なるため、この方法で基板全体のエッチング深さを正確に制御することは困難である。
【００１４】
このようにＳＯＩ基板を使用した製造方法は、工程設計上は利点が多いが、その一方で図４４に示すように基板内部に埋め込まれた酸化シリコン膜１１２２，１１２３，１１２５が素子の構成要素として残ってしまう。このため、シリコン層１１２１と酸化シリコン膜１１２２の界面およびシリコン層１１２４と酸化シリコン膜１１２３，１１２５の界面に残留する応力によって、ミラー支持外枠１１１１が反ってしまうという問題がある。この問題は例えば光通信用の光スイッチに使用される大型のチップの性能に特に重大な悪影響を及ぼす。その一例を図５１と図５２を参照して説明する。
【００１５】
図４３と図４４に示したチルトミラー素子を縦横にアレイ状に並べて構成したチップを図５１に示す。このようなチップを図４５〜図５０に示した方法によって作製した場合、ミラー支持外枠１１１１の表面や内部に形成される酸化シリコン膜とシリコン層の界面に残留する応力によってミラー基板１１１０が反ってしまう。このため、ミラー基板１１１０をＭＣＭ基板１１３０に接合する際、図５２に示すようにチップの端ではミラー基板１１１０がＭＣＭ基板１１３０から浮いてしまい、チップの中央と端とで電極１１３１，１１３２とミラープレート１１１５の間隔が異なってしまう。
【００１６】
チルトミラー素子の駆動効率は電極１１３１，１１３２とミラープレート１１１５の間隔の２乗に反比例するため、図５２においてチップの端に近い位置ではミラープレートの駆動が困難になり、これを回避するためにミラー支持外枠１１１１の厚さを薄く設定すると、今度はチップの中央近くでミラープレートの可動範囲が狭くなってしまう。
【００１７】
さらにチップの端ではミラープレートが非駆動状態において傾いてしまうため、ミラープレートを傾ける方向によって駆動効率や可動範囲が変わってしまうという問題も発生する。例えば図５２中のミラープレート１１１５Ａの場合、同図において時計回りに傾いてしまっているが、この場合、右方向に傾ける場合と左方向に傾ける場合では、前者の方が駆動効率が高い代わりに可動範囲は狭くなってしまう。
【００１８】
ミラー基板１１１０をＭＣＭ基板１１３０に接合する際に、強い加重を印加してミラー基板１１１０の反りを矯正しながら接合すればこの問題は軽減できる。しかし、その場合、ミラー基板１１１０の弾性反発力が接合部に常に作用することになるため、長期間使用すると接合が外れて反りが元に戻ってしまう可能性があり、長期信頼性の点で問題になる。
【００１９】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、基板の反りの発生が防止された可動素子およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明による可動素子は、支持体と、可動体と、前記可動体と前記支持体を接続している弾性体とを有する基板を少なくとも有している。前記支持体は、その内部に形成された埋め込み膜を含んでいる。支持体の埋め込み膜は、前記可動体に面した前記支持体の端面の近傍のみに形成されている。
【００２１】
本発明による可動素子の製造方法は、パターニングされた埋め込み膜が内部に埋め込まれた基板を用意する工程と、前記基板の第１の面に第１のエッチングマスクを形成し、前記第１の面の裏側に位置する第２の面に第２のエッチングマスクを形成する工程と、前記第１の面から前記基板のうち前記第１のエッチングマスクに被覆されていない部分のみを前記埋め込み膜が露出するまでエッチングする工程と、前記第２の面から前記基板のうち前記第２のエッチングマスクに被覆されていない部分のみを前記埋め込み膜が露出するまでエッチングする工程と、前記埋め込み膜のうち外部に露出している部分を除去する工程とを有している。
【００２２】
本発明による可動素子の別の製造方法は、パターニングされた埋め込み膜が内部に埋め込まれた基板を用意する工程と、前記基板の第１の面に第１のエッチングマスクを形成し、前記第１の面の裏側に位置する第２の面にエッチング停止膜を形成する工程と、前記第１の面から前記基板のうち前記第１のエッチングマスクに被覆されていない部分のみを前記埋め込み膜が露出するまでエッチングする工程と、前記埋め込み膜の露出した部分を一部除去することにより第２のエッチングマスクを形成する工程と、前記第１の面から前記基板のうち前記第２のエッチングマスクに被覆されていない部分のみを前記エッチング停止膜が露出するまでエッチングする工程とを有している。
【００２３】
本発明による可動素子のまた別の製造方法は、パターニングされた埋め込み膜が内部に埋め込まれた基板を用意する工程と、前記基板の第１の面にエッチングマスクを形成し、前記第１の面の裏側に位置する第２の面にエッチング停止膜を形成する工程と、前記第１の面から前記基板のうち前記エッチングマスクに被覆されていない部分のみを前記埋め込みマスクが露出するまでエッチングする工程と、この工程に引き続き前記基板のうち前記埋め込みマスクに被覆されていない部分のみを前記エッチング停止膜が露出するまでエッチングする工程とを有している。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、基板の反りの発生が防止された可動素子が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
＜第一実施形態＞
本実施形態にかかわる可動素子であるチルトミラー素子を図１と図２に示す。チルトミラー素子１００はミラー基板１１０とＭＣＭ基板１３０とから構成されている。ミラー基板１１０とＭＣＭ基板１３０はパッド１５０によって接合されている。ミラー基板１１０は、ミラー支持外枠１１１と、ミラー支持外枠１１１の内側に位置しているミラー支持内枠１１３と、ミラー支持外枠１１１とミラー支持内枠１１３を接続している二本のねじりばね１１２と、ミラー支持内枠１１３の内側に位置しているミラープレート１１５と、ミラー支持内枠１１３とミラープレート１１５を接続している二本のねじりばね１１４とから構成されている。二本のねじりばね１１２はミラー支持内枠１１３の中心を通って延びている直線上に対称的に配置されている。同様に、二本のねじりばね１１４はミラープレート１１５の中心を通って延びている直線上に対称的に配置されている。ねじりばね１１２とねじりばね１１４は互いに直交して延びている。
【００２７】
ＭＣＭ基板１３０は、ミラー支持内枠１１３に対向している二枚の電極１３１と、ミラープレート１１５に対向している二枚の電極１３２とを有している。二枚の電極１３１は、ねじりばね１１２を通って延びている直線に対して線対称に配置されている。二枚の電極１３２は、ねじりばね１１４を通って延びている直線に対して線対称に配置されている。
【００２８】
ねじりばね１１２は弾性体であり、ねじり変形し得る。このため、ミラー支持内枠１１３はミラー支持外枠１１１に対して傾斜し得る。同様に、ねじりばね１１４は弾性体であり、ねじり変形し得る。このため、ミラープレート１１５はミラー支持内枠１１３に対して傾斜し得る。ねじりばね１１２とねじりばね１１４は直交して延びているため、ミラープレート１１５は二次元的に傾斜し得る。ミラー支持外枠１１１に対するミラー支持内枠１１３の傾斜動作では、ミラー支持外枠１１１が支持体であり、ミラー支持内枠１１３が可動体である。またミラー支持内枠１１３に対するミラープレート１１５の傾斜動作では、ミラー支持内枠１１３が支持体であり、ミラープレート１１５が可動体である。
【００２９】
チルトミラー素子１００は次のようにして駆動する。ミラープレート１１５とミラー支持内枠１１３を接地しておく。例えば、二枚の電極１３１の一方に電圧を印加すると、電圧が印加された電極１３１とミラー支持内枠１１３との間に静電引力が発生し、電圧が印加された電極１３１にミラー支持内枠１１３が引き寄せられ、ねじりばね１１２を通って延びている軸の周りにミラープレート１１５が傾斜する。また、二枚の電極１３２の一方に電圧を印加すると、電圧が印加された電極１３２とミラープレート１１５との間に静電引力が発生し、電圧が印加された電極１３２にミラープレート１１５が引き寄せられ、ねじりばね１１４を通って延びている軸の周りにミラープレート１１５が傾斜する。
【００３０】
図２に示すように、ミラー支持外枠１１１とねじりばね１１２とミラー支持内枠１１３とねじりばね１１４とミラープレート１１５はシリコン層１２２から構成され、ミラー支持外枠１１１は二つのシリコン層１２１，１２２と酸化シリコン膜１２３とから構成されている。シリコン層１２１，１２２は好ましくは単結晶シリコンであるとよい。ミラー支持外枠１１１の内部には基板の加工に使用する酸化シリコン膜１２３が埋め込まれている。この酸化シリコン膜１２３はミラー支持外枠１１１の開口部１１６の近くだけに形成され、それほかの部分には存在しない。つまり、埋め込み膜である酸化シリコン膜１２３は、ミラープレート１１５に面したミラー支持外枠１１１の端面の近傍のみに形成されている。
【００３１】
その結果、従来例では、図４４に示したように、二つのシリコン層１１２１，１１２４に挟まれた酸化シリコン膜１１２２，１１２３が基板全面に存在しているのに対して、本実施形態では、図２に示したように、ミラー支持外枠１１１に埋め込まれている酸化シリコン膜１２３の面積が格段に小さい。このため、シリコンと酸化シリコンの応力の差に起因するミラー基板１１０の反りが大幅に低減する。
【００３２】
以下、図１と図２に示したチルトミラー素子の製造方法について図３〜図１６を参照して説明する。本説明において、ミラー支持外枠１１１の開口部１１６に相当する部分をアクティブ領域と呼称することにする。図３〜図１３は、図２に対応する断面を示している。
【００３３】
まず図３に示すように、活性層２１１とＢＯＸ（Buried Oxide）層２１２と支持層２１３から構成されたＳＯＩ基板２１０を用意し、ＳＯＩ基板２１０の表裏面に熱酸化膜２２１を形成した後、活性層２１１の側に形成された熱酸化膜をパターニングして第１のエッチングマスク２２２を形成する。第１のエッチングマスク２２２は、ミラー支持外枠１１１とねじりばね１１２とミラー支持内枠１１３とねじりばね１１４とミラープレート１１５の形状に対応したパターンを有している。
【００３４】
次に図４に示すように、活性層２１１のうちエッチングマスク２２２に被覆されていない部分をＢＯＸ層２１２が露出するまでエッチングする。ここで、ＢＯＸ層２１２はエッチング停止層として機能する。
【００３５】
次に図５に示すように、活性層２３１とＢＯＸ層２３２と支持層２３３から構成された別のＳＯＩ基板２３０を用意し、ＳＯＩ基板２３０の活性層２３１の表面に熱酸化膜を形成した後、これをパターニングすることにより、アクティブ領域およびその近傍領域にのみ、熱酸化膜パターン２４１を形成する。熱酸化膜パターン２４１の大きさは、工程中で使用する装置の性能を考慮して、アクティブ領域の大きさよりもやや大きく設定しなければならない。この理由については後で詳しく説明する。さらに熱酸化膜パターン２４１の表面に図４で作製した基板を接合することにより、図６に示す構造体を得る。
【００３６】
ここで熱酸化膜パターン２４１のうち酸化膜の存在しない部分２５１の面積が大きい場合、図６においてＳＯＩ基板２１０と２３０を接合する際にこれらの接合界面においてボイドの発生頻度が増大することがある。この現象を回避するには図１３および図１４に示すようにＳＯＩ基板２１０と２３０の接合界面において、酸化膜の存在しない部分に網目状の酸化膜パターン２５２を追加すればよい。ここで図１３はこの網目状の酸化膜パターン２５２を図６に示される工程で形成した構造体の断面図であり、図１４は図１３中に示される熱酸化膜パターン２４１と網目状の酸化膜パターン２５２の上面図である。図１３は図１４中のＡ’−Ｂ’線に沿った断面を示している。
【００３７】
追加した網目状の酸化膜パターン２５２は最終的に図１および図２に示す完成品のミラー支持外枠１１１の内部に残るが、このパターン２５２の総面積は非常に小さいため、発生する残留応力は小さく、従って本実施形態の効果を損なうことはない。なお図１４においては網目状の酸化膜パターン２５２は複数の直線を格子状に配置したパターンで構成されているが、図１５や図１６に示すように、ハニカム形状のパターンや三角形を組み合わせたパターンなど、四角形以外の多角形を組み合わせたパターンで構成されてもよく、また複数の曲線を組み合わせたパターンで構成されてもよい。
【００３８】
図６中の熱酸化膜パターン２４１の端部近傍部分２４２を拡大して図１０に示す。図１０に示すように、熱酸化膜パターン２４１が存在しない領域では活性層２１１と活性層２３１が弾性変形することにより、接合面２４４で互いに接合される。熱酸化膜パターン２４１の端部近傍には、熱酸化膜パターン２４１の段差によって空間２４３が形成される。しかし、この空間２４３は極めて小さいため、基板全体の接合の品質を低下させることはない。
【００３９】
次に図６において支持層２３３を除去することにより図７に示す構造体を得る。さらに図８に示すように、露出したＢＯＸ層２３２をパターニングすることにより第２のエッチングマスク２３５を形成した後、活性層２３１のうち第２のエッチングマスク２３５に被覆されていない部分を熱酸化膜パターン２４１が露出するまでエッチングする。ここで熱酸化膜パターン２４１はエッチング停止層として機能する。
【００４０】
ここで、仮に熱酸化膜パターン２４１がアクティブ領域と全く同じ大きさに形成されているとする。この構成では、例えば第２のエッチングマスク２３５の位置が露光装置のアライメント誤差等の理由によりずれてしまった場合、図１１に示すように活性層２１１の一部（図１１中の矢印が示す部分）がエッチングされてしまうという問題が発生する。また活性層２３１のエッチングの際に、基板の深さ方向だけでなく面に沿った方向にも若干エッチングが進行することがある。この場合も、前述の構成では、図１２に示すように、活性層２３１が基板面に沿った方向にエッチングされることにより、活性層２１１の一部２１１ｂ（図１２中の矢印が示す部分）がエッチングされてしまうという同様の問題が発生する。
【００４１】
このような問題を回避するため、図５を用いて説明したように、工程中で使用する装置の性能、例えば位置合わせ精度やエッチング仕上がり形状等を考慮して、熱酸化膜パターン２４１をアクティブ領域よりやや大きく形成しておく必要がある。
【００４２】
次に第２のエッチングマスク２３５と熱酸化膜パターン２４１の露出している部分を除去した後、図９に示すように、電極１３２やパッド１５０が形成されたＭＣＭ基板１３０を接合する。最後に熱酸化膜２２１と支持層２１３とＢＯＸ層２１２を除去することにより、図１と図２に示したチルトミラー素子１００が完成する。
【００４３】
本実施形態においては、活性層２３１のエッチング停止層として形成する熱酸化膜パターン２４１のうち、アクティブ領域およびその近傍領域以外の工程上不要な部分をあらかじめ除去しておくことにより、完成したチルトミラー素子１００のミラー基板１１０の内部に残る酸化シリコン膜の面積が低減される。その結果、ミラー基板１１０の反りが低減され、また、反りに起因するチルトミラー素子１００の性能低下が防止される。
【００４４】
本実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変形されてよい。
【００４５】
可動素子としてチルトミラー素子を例にあげたが、可動素子はこれに限定されるものではなく、同様の工程により形成される素子であれば、例えば可動体を支持する弾性体がねじり変形ではなく伸縮変形する素子や、可動体が偏向動作ではなく直動動作する素子など、他のあらゆるＭＥＭＳ素子であってもよい。また、可動体の両端がねじりばねによって支持された例を示したが、可動体の支持形態はこれに限定されず、例えば可動体の一端のみがばねによって支持されたいわゆる片持ち構造であってもよい。またエッチング停止層として酸化シリコン膜を基板内部に形成する例を示したが、基板のエッチングに対して耐性を有し、かつ素子の構成要素を損傷すること無く除去可能な材料であれば、窒化シリコン膜や樹脂膜や金属膜など、他の材料の膜を基板内部に形成してもよい。その場合、この埋め込み膜をその表裏面に存在する活性層や支持層に対して引っ張り方向に応力が残留するように成膜することにより、工程の最後において構造がリリースされる際に埋め込み膜のたるみや皺の発生が防止され、ねじりばねなどの微細な構造の破損が回避される。
【００４６】
＜第二実施形態＞
本実施形態にかかわる可動素子であるチルトミラー素子を図１７と図１８に示す。チルトミラー素子３００はミラー基板３１０と電極基板３３０とから構成されている。ミラー基板３１０と電極基板３３０はバンプ３５０によって接合されている。ミラー基板３１０は、支持体としてのミラー支持枠３１１と、弾性体としての二本のねじりばね３１２と、可動体としてのミラープレート３１３とから構成されている。ミラープレート３１３はミラー支持枠３１１の内側に位置し、ミラープレート３１３は二本のねじりばね３１２によってミラー支持枠３１１に接続されている。二本のねじりばね３１２はミラープレート３１３の中心を通って延びている直線上に対称的に配置されている。ミラー支持枠３１１にはボンディングパッド３１４が形成されており、ボンディングパッド３１４はねじりばね３１２を通じてミラープレート３１３と電気的に接続されている。
【００４７】
電極基板３３０は、ミラープレート３１３に対向している二枚の電極３３１を有している。二枚の電極３３１は、ねじりばね３１２を通って延びている直線に対して線対称に配置されている。ねじりばね３１２はねじり変形し得る。このため、ミラープレート３１３はミラー支持枠３１１に対して傾斜し得る。電極基板３３０にはボンディングパッド３３２が形成されている。電極３３１とボンディングパッド３３２は絶縁膜３４２を介してシリコンなどの基板３４１の上に形成されている。電極３３１とボンディングパッド３３２は配線（図示せず）を介して制御回路（図示せず）や電源（図示せず）などに電気的に接続されている。
【００４８】
ミラー基板３１０と電極基板３３０は、ボンディングパッド３１４とボンディングパッド３３２を電気的に接続するバンプ３５０によって互いに固定されている。バンプ３５０はボンディングパッド間の電気的接続のほかに、ミラープレート３１３を電極基板３３０から離して配置する機能も兼ねている。
【００４９】
チルトミラー素子３００の動作は、図１と図２に示したチルトミラー素子１００とほぼ同様である。ミラープレート３１３を接地した状態で、二枚の電極３３１の一方に電圧を印加すると、電圧が印加された電極３３１とミラープレート３１３との間に静電引力が発生し、電圧が印加された電極３３１にミラープレート３１３が引き寄せられ、ねじりばね３１２を通って延びている軸の周りにミラープレート３１３が傾斜する。
【００５０】
図１８に示すように、ねじりばね３１２とミラープレート３１３はシリコン層３２２から構成され、ミラー支持枠３１１は二つのシリコン層３２１，３２２と酸化シリコン膜３２３とから構成されている。シリコン層３２１，３２２は好ましくは単結晶シリコンであるとよい。ミラー支持枠３１１の内部には、基板の加工に使用する酸化シリコン膜３２３が埋め込まれている。この酸化シリコン膜３２３はミラー支持枠３１１の開口部３１６の近くにだけ形成され、そのほかの部分には存在しない。つまり、埋め込み膜である酸化シリコン膜３２３は、ミラープレート３１３に面したミラー支持枠３１１の端面の近傍のみに形成されている。従って、第一実施形態同様、ミラー支持枠３１１に埋め込まれている酸化シリコン膜の面積が極めて小さく、ミラー基板３１０の反りの発生が大幅に低減する。
【００５１】
以下、図１７と図１８に示したチルトミラー素子の製造方法について図１９〜図２５を参照して説明する。図１９〜図２４は図１８に対応する断面を示しており、図２５は図１７のＥ−Ｆ線に沿った断面を示している。なお本説明において、ミラー支持枠３１１の開口部３１６に相当する部分をアクティブ領域と呼称することにする。
【００５２】
まず図１９に示すように、あらかじめパターニングされたＢＯＸ層４１２が内部に埋め込まれたＳＯＩ基板４１０を用意し、ＳＯＩ基板４１０の表面に熱酸化膜を形成した後、この熱酸化膜をエッチングなどによってパターニングすることによりエッチングマスク４２１と４２２を形成する。エッチングマスク４２１はねじりばね３１２とミラープレート３１３の形状に対応したパターンを有し、エッチングマスク４２２はミラー支持枠３１１の形状に対応したパターンを有している。また、ＢＯＸ層４１２はアクティブ領域およびその近傍にのみ形成されている。第一実施形態において熱酸化膜パターン２４１をアクティブ領域よりも大きく形成する必要があったのと同様の理由により、ＢＯＸ層４１２の大きさは、工程中で使用する装置の性能を考慮して、アクティブ領域の大きさよりもやや大きく設定しなければならない。以下、ＳＯＩ基板４１０の表面のうち、エッチングマスク４２１が形成されている面を表側面、エッチングマスク４２２が形成されている面を裏側面と呼称することにする。
【００５３】
ＳＯＩ基板４１０は、二枚のシリコン基板４１１と４１３がパターニングされたＢＯＸ層４１２を挟んで接合された基板であり、例えば次のようにして作製される。まず図２２に示すように、シリコン基板４１５の表面に酸化シリコン膜パターン４１４を形成する。その後、シリコン基板４１５の表面に図２３に示すように別のシリコン基板４３２を接合する。さらに図２４に示すように、シリコン基板４１５のうち不要部分４１６を研磨やエッチングなどにより除去して、シリコン基板４３１とする。このようにして、あらかじめパターニングされたＢＯＸ層が埋め込まれたＳＯＩ基板が完成する。なお、図２４中のシリコン基板４３１、４３２、酸化シリコン膜パターン４１４は、それぞれ図１９中のシリコン基板４１１、４１３、ＢＯＸ層４１２に相当する。ここで酸化シリコン膜パターン４１４の端部近傍部分４１７は、第一実施形態において図１０を使用して説明したとおり、酸化シリコン膜パターン４１４が存在しない部分では、互いに接合されたシリコン基板４３１と４３２が弾性変形して直接接合されることにより、酸化シリコン膜パターン４１４がシリコン基板４３１と４３２の内部に埋め込まれて、ＢＯＸ層になる。なお、図２２の酸化シリコン膜パターン４１４の平面位置を確定するための合わせマークを、酸化シリコン膜パターン４１４のパターン形成工程と同時またはその前後の工程で形成しておく。
【００５４】
図２２において酸化シリコン膜パターン４１４の存在しない部分４７１の面積が大きい場合、図２３においてシリコン基板４１５にシリコン基板４３２を接合する際に、接合界面においてボイドの発生頻度が増大することがある。この現象を回避するには、第一の実施形態に関して図１３や図１４を使用して参照した手法と同様に、酸化シリコン膜パターン４１４の存在しない部分４７１に網目状の酸化膜パターンを形成した状態でシリコン基板４１５にシリコン基板４３２を接合すればよい。
【００５５】
次に図２０に示すように、ＳＯＩ基板４１０の表側面にアルミなどの導電膜を形成した後、この導電膜をエッチングなどによってパターニングすることにより、ボンディングパッド４２３を形成する。このボンディングパッド４２３はシリコン基板４１１に直接接するように形成する。さらにボンディングパッド４２３の周辺部分を保護するため、ボンディングパッド４２３を含む部分にレジストパターン４２４を形成する。
【００５６】
次にＳＯＩ基板４１０のうちエッチングマスク４２１，４２２とレジストパターン４２４に被覆されていない部分のシリコンをエッチングなどにより表側面および裏側面からＢＯＸ層４１２が完全に露出するまで除去する。これにより、図２１に示すように、ミラープレート３１３とねじりばね３１２とミラー支持枠３１１を形成する。ここでＢＯＸ層４１２はエッチング停止層として機能する。この時点における図１７中のＥ−Ｆ線に沿った断面構造は図２５に示すようになる。
【００５７】
最後にレジストパターン４２４を除去し、エッチングマスク４２１，４２２と、ＢＯＸ層４１２のうち外部に露出している部分とを除去した後、バンプ３５０によって電極基板３３０に接合することにより、図１７と図１８に示したチルトミラー素子が完成する。ＳＯＩ基板４１０はＢＯＸ層４１２があらかじめパターニングされているため、この工程においてＢＯＸ層４１２のほとんどの部分が除去され、これによりミラー支持枠３１１の反りが防止される。
【００５８】
本実施形態においては、ＳＯＩ基板内部に埋め込まれているＢＯＸ層のうち工程上不要な部分をあらかじめ除去しておくことにより、完成したチルトミラー素子のミラー基板内部に残る酸化シリコン膜の面積が低減される。その結果、ミラー基板の反りが防止され、この反りに起因するチルトミラー素子の性能低下が防止される。
【００５９】
本実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変形されてよい。
【００６０】
可動素子として１軸方向にのみ偏向するチルトミラー素子を例にあげたが、実施形態１で示したような、２軸方向に偏向する素子にも適用できる。さらに可動素子はこれに限定されるものではなく、ＳＯＩ基板を両面からエッチング加工することにより形成される素子であれば、可動体を支持する弾性体が伸縮変形する素子や、可動体が直動動作する素子など、他のあらゆるＭＥＭＳ素子であってもよい。また、可動体の両端がねじりばねによって支持された例を示したが、可動体の支持形態はこれに限定されず、例えば可動体の一端のみがばねによって支持されたいわゆる片持ち構造であってもよい。またエッチング停止層としてあらかじめパターニングされた酸化シリコン膜を基板内部に形成する例を示したが、基板のエッチングに対して耐性を有し、かつ素子の構成要素を損傷すること無く除去可能な材料であれば、窒化シリコン膜や樹脂膜や金属膜など、あらかじめパターニングされた他の材料の膜を基板内部に形成してもよい。その場合、この埋め込み膜層をその表裏面に存在するシリコン基板に対して引っ張り方向に応力が残留するように成膜することにより、工程の最後において構造がリリースされる際に埋め込み膜のたるみや皺の発生が防止され、ねじりばねなどの微細な構造の破損が回避される。
【００６１】
また、ミラープレート３１３をねじりばね３１２と同じ厚さに形成する例を示したが、図１９の工程において、図２８に示すようにミラープレート３１３になる部分にもエッチングマスク４２２を形成しておくことにより、図２６と図２７に示すように、ミラープレート３１３をミラー支持枠３１１と同じ厚さに形成してもよい。この場合、図１９の工程において使用するＳＯＩ基板のＢＯＸ層４１２を、図２８に示すように、ミラープレートに面したミラー支持枠の端面の近傍を除いたミラー支持枠に埋め込まれる部分だけでなく、ミラープレートの端面の近傍を除いたミラープレートに埋め込まれる部分４１８もあらかじめ除去しておくとよい。その結果として形成されるミラー基板３１０においては、埋め込み膜である酸化シリコン膜３２３は、可動体であるミラープレート３１３の端面の近傍と、ミラープレート３１３に面したミラー支持外枠３１１の端面の近傍のみに形成されている。これによりミラー支持枠だけでなくミラープレートの反りも防止される。さらにこの場合、ＢＯＸ層４１２の存在しないミラープレートの端面の近傍を除いたミラープレートに埋め込まれる部分４１８の面積が大きいと、ＢＯＸ層４１２を接合によってＳＯＩ基板４１０の内部に埋め込む際にボイドの発生頻度が増大することがある。この現象を回避するには、第一の実施形態に関して図１３や図１４を使用して説明した手法と同様に、ＢＯＸ層４１２の存在しないミラープレートの端面の近傍を除いたミラープレートに埋め込まれる部分４１８に網目状の酸化膜パターンを形成した状態で二枚のシリコン基板４１１と４１３を接合すればよい。
【００６２】
また、二枚の基板すなわちミラー基板と電極基板から構成された可動素子を例示したが、可動素子は、図２９と図３０に示すように一枚の基板で構成されてもよい。この可動素子７００は、ミラー支持枠７１１と、ミラープレート７１３と、ミラープレート７１３をミラー支持枠７１１に接続しているねじりばね７１２と、ミラープレート７１３を回転させるための櫛歯アクチュエーターとから構成されている。櫛歯アクチュエーターは互いに離れた位置に形成された櫛構造７１４，７１５から構成されている。これらの櫛構造７１４，７１５の間に電圧を印加することにより両者間に発生する静電引力によってミラープレート７１３が回転される。
【００６３】
このような構造体も図１９〜図２５に示した工程によって形成される。具体的には、ねじりばね７１２と櫛構造７１４を形成するためのマスクを図１９中のエッチングマスク４２１に反映させ、櫛構造７１５を形成するためのマスクを図１９中のエッチングマスク４２２に反映させればよい。
【００６４】
図３０に示すように、ＢＯＸ層７１６が、ミラープレート７１３に面したミラー支持枠７１１の端面の近傍のみに形成され、その他の領域には存在しないため、ミラー支持枠７１１の反りが大幅に低減される。
【００６５】
＜第三実施形態＞
本実施形態にかかわる可動素子であるチルトミラー素子を図３１と図３２に示す。チルトミラー素子５００はミラー基板５１０と電極基板５３０とから構成されている。ミラー基板５１０と電極基板５３０はバンプ５５０によって接合されている。ミラー基板５１０は、支持体としてのミラー支持枠５１１と、弾性体としてのねじりばね５１２と、可動体としてのミラープレート５１３とから構成されている。ミラープレート５１３はミラー支持枠５１１の内側に位置し、ミラープレート５１３は二本のねじりばね５１２によってミラー支持枠５１１に接続されている。二本のねじりばね５１２はミラープレート５１３の中心を通って延びている直線上に対称的に配置されている。ねじりばね５１２は窒化シリコン膜で構成されている。ねじりばね５１２の表面には配線５１４が形成されており、配線５１４はミラー支持枠５１１とミラープレート５１３とを電気的に接続している。ミラー支持枠５１１にはボンディングパッド５１５が形成されおり、ミラー支持枠５１１や配線５１４を通じてミラープレート５１３と電気的に接続されている。
【００６６】
電極基板５３０は、ミラープレート５１３に対向している二枚の電極５３１を有している。二枚の電極５３１は、ねじりばね５１２を通って延びている直線に対して線対称に配置されている。ねじりばね５１２はねじり変形し得る。このため、ミラープレート５１３はミラー支持枠５１１に対して傾斜し得る。電極基板５３０にはボンディングパッド５３２が形成されている。電極５３１とボンディングパッド５３２は絶縁膜５４２を介してシリコンなどの基板５４１の上に形成されている。電極５３１とボンディングパッド５３２は配線（図示せず）を介して制御回路（図示せず）や電源（図示せず）などに電気的に接続されている。
【００６７】
ミラー基板５１０と電極基板５３０は、ボンディングパッド５３２とボンディングパッド５１５とを電気的に接続するバンプ５５０によって互いに固定されている。バンプ５５０はボンディングパッド間の電気的接続のほかに、ミラープレート５１３を電極基板５３０から離して配置する機能も兼ねている。
【００６８】
チルトミラー素子５００の動作は、第二実施形態のチルトミラー素子３００と同様である。ミラープレート５１３をボンディングパッド５３２とバンプ５５０と配線５１４やボンディングパッド５１５とを通して接地した状態で、二枚の電極５３１の一方に電圧を印加することにより、ミラープレート５１３と電圧が印加された電極５３１との間に発生する静電引力によってミラープレート５１３が所望の角度に回転する。
【００６９】
図３２に示すように、ミラープレート５１３はシリコン層５２２から構成され、ねじりばね５１２は窒化シリコン膜から構成され、ミラー支持枠５１１は二つのシリコン層５２１，５２２と酸化シリコン膜５２３とから構成されている。シリコン層５２１，５２２は好ましくは単結晶シリコンであるとよい。ミラー支持枠５１１の内部には、基板の加工に使用する酸化シリコン膜５２３が埋め込まれている。酸化シリコン膜５２３はミラー支持枠５１１の開口部５１６の近くにだけ形成され、そのほかの部分には存在しない。つまり、埋め込み膜である酸化シリコン膜５２３は、ミラープレート５１３に面したミラー支持枠５１１の端面の近傍のみに形成されている。従って、第一実施形態や第二実施形態と同様に、ミラー支持枠５１１に埋め込まれている酸化シリコン膜５２３の面積が極めて小さく、ミラー基板５１０の反りの発生が大幅に低減する。
【００７０】
図３１と図３２に示したチルトミラー素子の製造方法について図３３〜図３５を参照して説明する。図３３〜図３５は図３２に対応する断面を示している。なお本説明において、ミラー支持枠５１１の開口部５１６に相当する部分をアクティブ領域と呼称することにする。
【００７１】
まず図３３に示すように、あらかじめパターニングされたＢＯＸ層６１２が内部に埋め込まれたＳＯＩ基板６１０を用意し、ＳＯＩ基板６１０の表面に熱酸化膜を形成した後、この熱酸化膜をエッチングなどによってパターニングすることによりエッチングマスク６２１を形成する。ここでＢＯＸ層６１２はアクティブ領域およびその近傍にのみ形成されている。第一実施形態において熱酸化膜パターン２４１をアクティブ領域よりも大きく形成する必要があったのと同様の理由により、ＢＯＸ層６１２の大きさは、工程中で使用する装置の性能を考慮して、アクティブ領域の大きさよりもやや大きく設定しなければならない。エッチングマスク６２１は、図３２中のミラー支持枠５１１の形状に対応したパターンを有し、ＢＯＸ層６１２は、図３２中のミラープレート５１３の形状に対応したパターンを有している。以下、ＳＯＩ基板６１０の表面のうち、エッチングマスク６２１が形成されている面を裏側面、何も形成されていない面を表側面と呼称する。
【００７２】
ここで使用するＳＯＩ基板６１０は、例えば第二実施形態において図２２〜図２４を参照して説明した方法により製造される。
【００７３】
次に図３４に示すように、ＳＯＩ基板６１０の表面に低応力窒化シリコン膜を形成した後、この窒化膜をエッチングなどによってパターニングすることによりＳＯＩ基板６１０の表側面に窒化膜パターン５２４を形成する。窒化膜パターン５２４は、図３２中のねじりばね５１２の形状に対応したパターンを有している。さらにＳＯＩ基板６１０の表側面にアルミなどの導電膜を形成した後、この導電膜をエッチングなどによってパターニングすることにより導電膜パターン５２５を形成する。この導電膜パターン５２５は、図３２中の配線５１４やボンディングパッド５１５の形状に対応したパターンを有している。
【００７４】
次に図３５に示すように、ＳＯＩ基板６１０の表側面にポリイミド樹脂などから構成される保護膜６２５を形成した後、裏側面からＳＯＩ基板６１０のうちエッチングマスク６２１に被覆されていない部分のシリコンのみをＢＯＸ層６１２が露出するまでエッチングなどにより除去し、ＢＯＸ層６１２の露出後、引き続いてＳＯＩ基板６１０のうちＢＯＸ層６１２に被覆されていない部分のシリコンのみを保護膜６２５または窒化膜パターン５２４が露出するまでエッチングなどにより除去する。この工程において、エッチングマスク６２１に被覆されている部分のシリコンは除去されずに残り、ミラー支持枠５１１となる。また、ＢＯＸ層６１２が露出するまではエッチングマスク６２１に被覆されていない部分のシリコンすべてが除去されるが、ＢＯＸ層６１２が露出した以降はＢＯＸ層６１２に被覆されている部分のシリコンが除去されずに残り、ミラープレート５１３になる。ここで保護膜６２５と窒化膜パターン５２４は、エッチング停止層として機能する。
【００７５】
最後にＢＯＸ層６１２のうち外部に露出している部分とエッチングマスク６２１と保護膜６２５とを除去した後、バンプ５５０によって電極基板５３０に接合することにより、図３１と図３２に示したチルトミラー素子５００が完成する。ＳＯＩ基板６１０はＢＯＸ層６１２があらかじめパターニングされ、アクティブ領域およびその近傍領域以外のＢＯＸ層が除去されていることにより、この工程においてＢＯＸ層６１２のほとんどの部分が除去される。これによりミラー支持枠５１１の反りが防止される。
【００７６】
図３１と図３２に示したチルトミラー素子の別の製造方法について図３６〜図３９を参照して説明する。図３６〜図３９は図３２に対応する断面を示している。
【００７７】
まず図３６に示すように、あらかじめパターニングされたＢＯＸ層６５２が内部に埋め込まれたＳＯＩ基板６５０を用意し、ＳＯＩ基板６５０の表面に熱酸化膜を形成した後、この熱酸化膜をエッチングなどによってパターニングすることによりエッチングマスク６６１を形成する。エッチングマスク６６１は、ミラー支持枠５１１の形状に対応したパターンを有している。以下、ＳＯＩ基板６５０の表面のうち、エッチングマスク６６１が形成されている面を裏側面、何も形成されていない面を表側面と呼称する。
【００７８】
次に図３７に示すように、ＳＯＩ基板６５０の表側面に、低応力窒化シリコン膜などから構成される窒化膜パターン５２４と、アルミなどから構成される導電膜パターン５２５とを形成する。窒化膜パターン５２４は、ねじりばね５１２の形状に対応したパターンを有し、導電膜パターン５２５は、配線５１４やボンディングパッド５１５の形状に対応したパターンを有している。
【００７９】
次に図３８に示すように、ポリイミド樹脂膜などから構成される保護膜６６５を形成した後、ＳＯＩ基板６５０のうちエッチングマスク６６１に被覆されていない部分のシリコンを裏側面からＢＯＸ層６５２が露出するまでエッチングする。さらに図３９に示すように、レジストパターン６６６を形成した後、ＢＯＸ層６５２の露出している部分のうちレジストパターン６６６に被覆されていない部分を除去することにより、エッチングマスク６５５を形成する。エッチングマスク６５５は、ミラープレート５１３の形状に対応したパターンを有している。
【００８０】
次にレジストパターン６６６を除去した後、ＳＯＩ基板６５０のうちエッチングマスク６５５に被覆されていない部分のシリコンのみを裏側面からエッチングすることにより、図３５に示した構造体と同等のものが形成される。
【００８１】
最後にエッチングマスク６５５とエッチングマスク６６１と保護膜６６５とを除去した後、バンプによって電極基板５３０に接合することにより、図３１と図３２に示したチルトミラー素子５００が完成する。
【００８２】
本実施形態においても、ＳＯＩ基板内部に埋め込まれているＢＯＸ層のうち工程上不要な部分をあらかじめ除去しておくことにより、完成したチルトミラー素子のミラー基板内部に残る酸化シリコン膜の面積が低減されるため、ミラー基板５１０の反りが防止され、この反りに起因するチルトミラー素子の性能低下が防止される。
【００８３】
さらに図３５や図３８の工程以降は、基板の表側面が保護膜６２５や保護膜６６５によって保護された状態で処理が行われるため、工程中におけるねじりばねなどの破損が防止され、歩留まりの向上が期待される。
【００８４】
本実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変形されてよい。
【００８５】
可動素子として１軸方向にのみ偏向するチルトミラー素子を例にあげたが、実施形態１で示したような、２軸方向に偏向する素子にも適用できる。さらに可動素子はこれに限定されるものではなく、ＳＯＩ基板を片側からエッチング加工することにより形成される素子であれば、可動体を支持する弾性体が伸縮変形する素子や、可動体が直動動作する素子など、他のあらゆるＭＥＭＳ素子であってもよい。また、可動体の両端がねじりばねによって支持された例を示したが、可動体の支持形態はこれに限定されず、例えば可動体の一端のみがばねによって支持されたいわゆる片持ち構造であってもよい。
【００８６】
またＳＯＩ基板すなわち酸化シリコン膜が内部に埋め込まれた基板を使用する例を示したが、基板のエッチングに対して耐性を有し、かつ素子の構成要素を損傷すること無く除去可能な材料であれば、窒化シリコン膜や樹脂膜や金属膜など、他の材料が内部に埋め込まれた基板を使用してもよい。
【００８７】
また保護膜として基板表面にポリイミド樹脂膜をエッチング停止層として使用する例を示したが、基板のエッチングに対して耐性を有し、かつ素子の構成要素を損傷すること無く除去可能な材料であれば、窒化シリコン膜や樹脂膜や金属膜など、他の材料の膜をエッチング停止層として使用してもよい。その場合、この保護膜をその下層に存在するシリコン基板に対して引っ張り方向に応力が残留するように成膜することにより、工程の最後において構造がリリースされる際に保護膜のたるみや皺の発生が防止され、ねじりばねなどの微細な構造の破損が回避される。
【００８８】
またねじりばねの材料として低応力窒化シリコン膜を使用する例を示したが、他の無機絶縁膜やポリイミドなどの樹脂膜やチタンなどの導電膜を使用してもよい。ねじりばねの材料に導電膜を使用する場合は、図３４の工程において窒化膜パターン５２４を形成せずに、導電膜パターン５２５の一部をねじりばねとして使用してもよい。また、ミラープレート５１３をミラー支持枠５１１と異なる厚さに形成する例を示したが、図３３に示した工程においてミラープレートになる部分にもエッチングマスク６２１を形成しておくことにより、図３２におけるミラープレート５１３をミラー支持枠５１１と同じ厚さに形成してもよい。この場合、図３３において使用するＳＯＩ基板６１０のＢＯＸ層６１２を、ミラープレートに面したミラー支持枠の端面の近傍を除いたミラー支持枠に埋め込まれる部分だけでなく、ミラープレートの端面の近傍を除いたミラープレートに埋め込まれる部分もあらかじめ除去しておくことにより、ミラープレートの反りも防止される。
【００８９】
また第二実施形態において、図２１と図２５の工程においてエッチングマスク４２１を使用してＳＯＩ基板４１０の一部を表側面からエッチング加工することによりねじりばね３１２を形成する例を示したが、本実施形態を応用することにより、ＳＯＩ基板４１０の裏面側からのエッチングによってねじりばね３１２を形成してもよい。
【００９０】
具体的には、図４０に示すように、ＳＯＩ基板４５０のＢＯＸ層４５２をあらかじめエッチングマスク４２１と同一形状に加工しておく。またＳＯＩ基板４５０の裏側面に前述した手法に従ってエッチングマスク４２２を形成する。さらにＳＯＩ基板４５０の表側面に前述した手法に従ってボンディングパッド４２３を形成した後、ＳＯＩ基板４５０の表側面の全面にポリイミド樹脂などから構成されるエッチング停止層４６５を形成する。ここで図４０は図１７中のＥ−Ｆ線に沿った断面を示している。
【００９１】
図４０に示した構造体を裏面側からエッチングすると、図４１に示すようにＢＯＸ層４５２が露出するまではエッチングマスク４２２に被覆されていない部分すべてが除去されるが、エッチングが進行してＢＯＸ層４５２が露出した以降は、図４２に示すようにＢＯＸ層４５２に被覆されている部分が除去されずに残り、さらにエッチング停止層４６５が完全に露出するまで基板のエッチングを行うことによりミラープレート３１３とねじりばね（図示せず）が形成される。
【００９２】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第一実施形態にかかわるチルトミラー素子の斜視図である。
【図２】図１中のＡ−Ｂ線に沿ったチルトミラー素子の断面図である。
【図３】図１と図２に示したチルトミラー素子の製造方法における最初の工程を示している。
【図４】図３の工程に続く次の工程を示している。
【図５】図４の工程に続く次の工程を示している。
【図６】図５の工程に続く次の工程を示している。
【図７】図６の工程に続く次の工程を示している。
【図８】図７の工程に続く次の工程を示している。
【図９】図８の工程に続く次の工程を示している。
【図１０】図６に示した接合部を拡大して示している。
【図１１】熱酸化膜パターンがアクティブ領域と同じ大きさに形成されていた場合にエッチングマスクの位置ずれにより活性層の一部が不所望にエッチングされる様子を示している。
【図１２】熱酸化膜パターンがアクティブ領域と同じ大きさに形成されていた場合に活性層が基板の面方向にエッチングされるために活性層の一部が不所望にエッチングされる様子を示している。
【図１３】図５の工程において熱酸化膜パターンと一緒に網目状の酸化膜パターンが形成された構造体の図６に相当する断面図である。
【図１４】図１３中に示された熱酸化膜パターンと網目状の酸化膜パターンの上面図である。
【図１５】図１４に示された格子状の酸化膜パターンに代替可能な別の酸化膜パターンを示している。
【図１６】図１４に示された格子状の酸化膜パターンに代替可能なまた別の酸化膜パターンを示している。
【図１７】本発明の第二実施形態にかかわるチルトミラー素子の斜視図である。
【図１８】図１７中のＣ−Ｄ線に沿ったチルトミラー素子の断面図である。
【図１９】図１７と図１８に示したチルトミラー素子の製造方法における最初の工程を示している。
【図２０】図１９の工程に続く次の工程を示している。
【図２１】図２０の工程に続く次の工程を示している。
【図２２】図１９に示した基板を作製する最初の工程を示している。
【図２３】図２２の工程に続く次の工程を示している。
【図２４】図２３の工程に続く次の工程を示している。
【図２５】図２１の工程におけるＥ−Ｆ線に沿った断面を示している。
【図２６】第二実施形態の変形例にかかわるチルトミラー素子の斜視図である。
【図２７】図２６中のＧ−Ｈ線に沿ったチルトミラー素子の断面図である。
【図２８】図２６と図２７に示したチルトミラー素子の製造の最初の工程を示している。
【図２９】単一の基板から構成されるチルトミラー素子の斜視図である。
【図３０】図２９中のＩ−Ｊ線に沿ったチルトミラー素子の断面図である。
【図３１】本発明の第三実施形態にかかわるチルトミラー素子の斜視図である。
【図３２】図３１中のＫ−Ｌ線に沿ったチルトミラー素子の断面図である。
【図３３】図３１と図３２に示したチルトミラー素子の製造方法における最初の工程を示している。
【図３４】図３３の工程に続く次の工程を示している。
【図３５】図３４の工程に続く次の工程を示している。
【図３６】図３１と図３２に示したチルトミラー素子の別の製造方法における最初の工程を示している。
【図３７】図３６の工程に続く次の工程を示している。
【図３８】図３７の工程に続く次の工程を示している。
【図３９】図３８の工程に続く次の工程を示している。
【図４０】図１７と図１８に示したチルトミラー素子の別の製造方法における最初の工程を示している。
【図４１】図４０の工程に続く次の工程を示している。
【図４２】図４１の工程に続く次の工程を示している。
【図４３】従来例にかかわるチルトミラー素子の斜視図である。
【図４４】図４３中のＭ−Ｎ線に沿ったチルトミラー素子の断面図である。
【図４５】図４３と図４４に示したチルトミラー素子の製造方法における最初の工程を示している。
【図４６】図４５の工程に続く次の工程を示している。
【図４７】図４６の工程に続く次の工程を示している。
【図４８】図４７の工程に続く次の工程を示している。
【図４９】図４８の工程に続く次の工程を示している。
【図５０】図４９の工程に続く次の工程を示している。
【図５１】図４３と図４４に示したチルトミラー素子を縦横にアレイ状に並べて構成したチルトミラー素子アレイを示している。
【図５２】ミラー支持外枠の反りによってミラー基板がＭＣＭ基板から浮いた様子を示している。
【符号の説明】
【００９４】
１００…チルトミラー素子、１１０…ミラー基板、１１１…ミラー支持外枠、１１２…ねじりばね、１１３…ミラー支持内枠、１１４…ねじりばね、１１５…ミラープレート、１１６…開口部、１２１…シリコン層、１２２…シリコン層、１２３…酸化シリコン膜、１３０…ＭＣＭ基板、１３１…電極、１３２…電極、１５０…パッド、２１０…ＳＯＩ基板、２１１…活性層、２１２…ＢＯＸ層、２１３…支持層、２２１…熱酸化膜、２２２…エッチングマスク、２３０…ＳＯＩ基板、２３１…活性層、２３２…ＢＯＸ層、２３３…支持層、２３５…エッチングマスク、２４１…熱酸化膜パターン、２４２…端部近傍部分、２４３…空間、２４４…接合面、２５１…酸化膜の存在しない部分、２５２…網目状の酸化膜パターン、３００…チルトミラー素子、３１０…ミラー基板、３１１…ミラー支持枠、３１２…ねじりばね、３１３…ミラープレート、３１４…ボンディングパッド、３１６…開口部、３２１…シリコン層、３２２…シリコン層、３２３…酸化シリコン膜、３３０…電極基板、３３１…電極、３３２…ボンディングパッド、３４１…基板、３４２…絶縁膜、３５０…バンプ、４１０…ＳＯＩ基板、４１１…シリコン基板、４１２…ＢＯＸ層、４１３…シリコン基板、４１４…酸化シリコン膜パターン、４１５…シリコン基板、４１６…不要部分、４１７…端部近傍部分、４１８…埋め込まれる部分、４２１…エッチングマスク、４２２…エッチングマスク、４２３…ボンディングパッド、４２４…レジストパターン、４３１…シリコン基板、４３２…シリコン基板、４５０…ＳＯＩ基板、４５２…ＢＯＸ層、４６５…エッチング停止層、４７１…酸化シリコン膜パターンの存在しない部分、５００…チルトミラー素子、５１０…ミラー基板、５１１…ミラー支持枠、５１２…ねじりばね、５１３…ミラープレート、５１４…配線、５１５…ボンディングパッド、５１６…開口部、５２１…シリコン層、５２２…シリコン層、５２３…酸化シリコン膜、５２４…窒化膜パターン、５２５…導電膜パターン、５３０…電極基板、５３１…電極、５３２…ボンディングパッド、５４１…基板、５４２…絶縁膜、５５０…バンプ、６１０…ＳＯＩ基板、６１２…ＢＯＸ層、６２１…エッチングマスク、６２５…保護膜、６５０…ＳＯＩ基板、６５２…ＢＯＸ層、６５５…エッチングマスク、６６１…エッチングマスク、６６５…保護膜、６６６…レジストパターン、７００…可動素子、７１１…ミラー支持枠、７１２…ねじりばね、７１３…ミラープレート、７１４…櫛構造、７１５…櫛構造、７１６…ＢＯＸ層、１１００…チルトミラー素子、１１１０…ミラー基板、１１１１…ミラー支持外枠、１１１２…ねじりばね、１１１３…ミラー支持内枠、１１１４…ねじりばね、１１１５…ミラープレート、１１１５Ａ…ミラープレート、１１２１…シリコン層、１１２２…酸化シリコン膜、１１２３…酸化シリコン膜、１１２４…シリコン層、１１２５…酸化シリコン膜、１１３０…ＭＣＭ基板、１１３１…電極、１１３２…電極、１１５０…パッド、１２１０…ＳＯＩ基板、１２１１…活性層、１２１２…ＢＯＸ層、１２１３…支持層、１２２１…熱酸化膜、１２２２…エッチングマスク、１２３０…ＳＯＩ基板、１２３１…活性層、１２３２…ＢＯＸ層、１２３３…支持層、１２３５…エッチングマスク、１２４１…熱酸化膜。
【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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【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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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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