(57)【要約】【課題】製造に用いるウエハの平面サイズについての制限を低減可能なマイクロミラー素子、および、その製造方法を提供すること。【解決手段】材料基板から一体的に成形された、ミラー部１１１を有する可動部１１０，１２０と、フレーム部１３０と、当該フレーム部１３０および可動部１１０，１２０を連結するトーションバー１５０とを備えるマイクロミラー素子Ｘ１において、フレーム部１３０は、可動部１１０，１２０よりも厚い部位を有することとする。【選択図】　図１
2004013099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料基板から一体的に成形された、ミラー部を有する可動部と、フレーム部と、当該フレーム部および可動部を連結するトーションバーと、を備え、
前記フレーム部は、前記可動部よりも厚い部位を有することを特徴とする、マイクロミラー素子。
【請求項２】
中間層およびこれを挟むシリコン層を含む積層構造を有する材料基板から一体的に成形された、可動部と、フレーム部と、当該可動部およびフレーム部を連結するトーションバーと、を備え、
前記可動部は、前記中間層に由来する第１中間部と、当該第１中間部に接する第１構造体と、当該第１構造体とは反対側で前記第１中間部に接する第２構造体とを含み、前記第１構造体の上にはミラー部が形成されており、
前記フレーム部は、前記中間層に由来する第２中間部と、前記第１構造体と同じ側で前記第２中間部に接する第３構造体と、前記第２構造体と同じ側で前記第２中間部に接する第４構造体とを含み、
前記第４構造体は、前記積層構造の積層方向において前記第２構造体よりも突き出ていることを特徴とする、マイクロミラー素子。
【請求項３】
前記第３構造体は、前記積層方向において前記第１構造体よりも突き出ている、請求項２に記載のマイクロミラー素子。
【請求項４】
中間層およびこれを挟むシリコン層を含む積層構造を有する材料基板から一体的に成形された、可動部と、フレーム部と、当該可動部およびフレーム部を連結するトーションバーと、を備え、
前記可動部は、前記中間層に由来する第１中間部と、当該第１中間部に接する第１構造体と、当該第１構造体とは反対側で前記第１中間部に接する第２構造体とを含み、前記第１構造体の上にはミラー部が形成されており、
前記フレーム部は、前記中間層に由来する第２中間部と、前記第１構造体と同じ側で前記第２中間部に接する第３構造体と、前記第２構造体と同じ側で前記第２中間部に接する第４構造体とを含み、
前記第３構造体は、前記積層構造の積層方向において前記第１構造体よりも突き出ていることを特徴とする、マイクロミラー素子。
【請求項５】
前記可動部の前記第１構造体には第１櫛歯電極部が形成されており、前記フレーム部の前記第４構造体における前記第２中間部に接する部位には、前記第１櫛歯電極部との間に静電力を生じさせることにより前記可動部を変位させるための前記第２櫛歯電極部が形成されている、請求項１から４のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子。
【請求項６】
可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
材料基板に対して、前記フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための第１マスクパターン、および、前記可動部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、前記材料基板の厚み方向に第１エッチング処理を行う工程と、
前記第２マスクパターンを除去する工程と、
前記材料基板に対して、前記第１マスクパターンを介して第２エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
【請求項７】
可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層を含む積層構造を有する材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための第１マスクパターン、および、前記可動部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、第１エッチング処理を行う工程と、
前記第２マスクパターンを除去する工程と、
前記第１シリコン層に対して、前記第１マスクパターンを介して第２エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
【請求項８】
可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する第１材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記可動部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを形成する工程と、
前記第１シリコン層において前記第１マスクパターンが形成された面に対して第３シリコン層を接合することによって、前記第１マスクパターンが内蔵された第２材料基板を作製する工程と、
前記第３シリコン層に対して、前記フレーム部の少なくとも一部をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、前記第１シリコン層に至るまで第１エッチング処理を行う工程と、
前記第１エッチング処理により露出された第１シリコン層に対して、前記第１マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
【請求項９】
可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層よりなる第１材料基板に対して、前記フレーム部に形成される櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを介して、前記櫛歯電極部の厚みに相当する深さまで第１エッチング処理を行う工程と、
前記第１材料基板と、前記第１材料基板のエッチング処理済み表面に接する中間層と、当該中間層に接する第２シリコン層による積層構造を有する第２材料基板を作製する工程と、
前記第１シリコン層に対して、前記フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターン、および、前記可動部および前記櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第３マスクパターンを介して、前記第１シリコン層の途中まで第２エッチング処理を行う工程と、
前記第３マスクパターンを除去する工程と、
前記第１シリコン層に対して、前記第２マスクパターンを介して、前記櫛歯電極部に至るまで第３エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
【請求項１０】
可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層、第２シリコン層、これらの間の中間層、および、前記中間層に接して前記第１シリコン層の側に内蔵されているトーションバーを有する第１材料基板における第１シリコン層に対して、前記可動部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを形成する工程と、
前記第１シリコン層において前記第１マスクパターンが形成された面に対して第３シリコン層を接合することによって、前記第１マスクパターンが内蔵された第２材料基板を作製する工程と、
前記第３シリコン層に対して、前記フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための第２マスクパターンを介して、前記第１マスクパターンが露出するまで第１エッチング処理を行う工程と、
前記第１シリコン層に対して、前記第１マスクパターンを介して前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光ファイバ間の光路の切り換えを行う光スイッチング装置や、光ディスクに対してデータの記録・再生処理を行う光ディスク装置などに組み込まれる素子であって、光反射によって光の進行方向を変更するためのマイクロミラー素子、および、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信技術が様々な分野で広く利用されるようになってきた。光通信においては、光ファイバを媒体として光信号が伝送され、光信号の伝送経路を或るファイバから他のファイバへと切換えるためには、一般に、いわゆる光スイッチング装置が使用されている。良好な光通信を達成するうえで光スイッチング装置に求められる特性としては、切換え動作における、大容量性、高速性、高信頼性などが挙げられる。これらの観点より、光スイッチング装置に組み込まれるスイッチング素子としては、マイクロマシニング技術によって作製されるマイクロミラー素子が注目を集めている。マイクロミラー素子によると、光スイッチング装置における入力側の光伝送路と出力側の光伝送路との間で、光信号を電気信号に変換せずに光信号のままでスイッチング処理を行うことができ、上述の特性を得るうえで好適だからである。
【０００３】
マイクロミラー素子については、例えば、特開平４−３４３３１８号公報や特開平１１−５２２７８号公報に開示されている。また、マイクロマシニング技術により作製されたマイクロミラー素子を用いた光スイッチング装置は、例えば、論文“ＭＥＭＳ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ＷＤＭ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ”（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ〔ＯＦＣ〕　２００２，　ｐｐ．８９−９０）などに開示されている。
【０００４】
図２１は、一般的な光スイッチング装置５００の概略構成を表す。光スイッチング装置５００は、一対のマイクロミラーアレイ５０１，５０２と、入力ファイバアレイ５０３と、出力ファイバアレイ５０４と、複数のマイクロレンズ５０５，５０６とを備える。入力ファイバアレイ５０３は所定数の入力ファイバ５０３ａからなり、マイクロミラーアレイ５０１には、各入力ファイバ５０３ａに対応するマイクロミラー素子５０１ａが複数配設されている。同様に、出力ファイバアレイ５０４は所定数の出力ファイバ５０４ａからなり、マイクロミラーアレイ５０２には、各出力ファイバ５０４ａに対応するマイクロミラー素子５０２ａが複数配設されている。マイクロミラー素子５０１ａ，５０２ａは、各々、光を反射するためのミラー面を有し、当該ミラー面の向きを制御できるように構成されている。複数のマイクロレンズ５０５は、各々、入力ファイバ５０３ａの端部に対向するように配置されている。同様に、複数のマイクロレンズ５０６は、各々、出力ファイバ５０４ａの端部に対向するように配置されている。
【０００５】
光伝送時において、入力ファイバ５０３ａから出射される光Ｌ１は、対応するマイクロレンズ５０５を通過することによって、相互に平行光とされ、マイクロミラーアレイ５０１へ向かう。光Ｌ１は、対応するマイクロミラー素子５０１ａで反射し、マイクロミラーアレイ５０２へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子５０１ａのミラー面は、光Ｌ１を所望のマイクロミラー素子５０２ａに入射させるように、予め所定の方向を向いている。次に、光Ｌ１は、マイクロミラー素子５０２ａで反射し、出力ファイバアレイ５０４へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子５０２ａのミラー面は、所望の出力ファイバ５０４ａに光Ｌ１を入射させるように、予め所定の方向を向いている。
【０００６】
このように、光スイッチング装置５００によると、各入力ファイバ５０３ａから出射した光Ｌ１は、マイクロミラーアレイ５０１，５０２における偏向によって、所望の出力ファイバ５０４ａに到達する。すなわち、入力ファイバ５０３ａと出力ファイバ５０４ａは１対１で接続される。そして、マイクロミラー素子５０１ａ，５０２ａにおける偏向角度を適宜変更することによって、光Ｌ１が到達する出力ファイバ５０４ａが切換えられる。
【０００７】
図２２は、他の一般的な光スイッチング装置６００の概略構成を表す。光スイッチング装置６００は、マイクロミラーアレイ６０１と、固定ミラー６０２と、入出力ファイバアレイ６０３と、複数のマイクロレンズ６０４とを備える。入出力ファイバアレイ６０３は所定数の入力ファイバ６０３ａおよび所定数の出力ファイバ６０３ｂからなり、マイクロミラーアレイ６０１には、各ファイバ６０３ａ，６０３ｂに対応するマイクロミラー素子６０１ａが複数配設されている。マイクロミラー素子６０１ａは、各々、光を反射するためのミラー面を有し、当該ミラー面の向きを制御できるように構成されている。複数のマイクロレンズ６０４は、各々、各ファイバ６０３ａ，６０３ｂの端部に対向するように配置されている。
【０００８】
光伝送時において、入力ファイバ６０３ａから出射された光Ｌ２は、マイクロレンズ６０４を介してマイクロミラーアレイ６０１に向かって出射する。光Ｌ２は、対応する第１のマイクロミラー素子６０１ａで反射されることによって固定ミラー６０２へと偏向され、固定ミラー６０２で反射された後、第２のマイクロミラー素子６０１ａに入射する。このとき、第１のマイクロミラー素子６０１ａのミラー面は、光Ｌ２を所望の第２のマイクロミラー素子６０１ａに入射させるように、予め所定の方向を向いている。次に、光Ｌ２は、第２のマイクロミラー素子６０１ａで反射されることによって、入出力ファイバアレイ６０３へと偏向される。このとき、第２のマイクロミラー素子６０１ａのミラー面は、光Ｌ２を所望の出力ファイバ６０３ｂに入射させるように、予め所定の方向を向いている。
【０００９】
このように、光スイッチング装置６００によると、各入力ファイバ６０３ａから出射した光Ｌ２は、マイクロミラーアレイ６０１および固定ミラー６０２における偏向によって、所望の出力ファイバ６０３ｂに到達する。すなわち、入力ファイバ６０３ａと出力ファイバ６０３ｂは１対１で接続される。そして、第１および第２のマイクロミラー素子６０１ａにおける偏向角度を適宜変更することによって、光Ｌ２が到達する出力ファイバ６０３ｂが切換えられる。
【００１０】
図２３は、光スイッチング装置５００，６００などに組み込むためのマイクロミラー素子として提案されているマイクロミラー素子７００の一部省略斜視図である。マイクロミラー素子７００は、上面にミラー面（図示略）が設けられたミラー形成部７１０と、内フレーム７２０と、外フレーム７３０（一部省略）とを有し、各々に、櫛歯電極が一体的に形成されている。具体的には、ミラー形成部７１０には、その相対向する端部に一対の櫛歯電極７１０ａ，７１０ｂが形成されている。内フレーム７２０には、櫛歯電極７１０ａ，７１０ｂに対応して一対の櫛歯電極７２０ａ，７２０ｂが内方に延びて形成されているとともに、一対の櫛歯電極７２０ｃ，７２０ｄが外方に延びて形成されている。外フレーム７３０には、櫛歯電極７２０ｃ，７２０ｄに対応して、一対の櫛歯電極７３０ａ，７３０ｂが内方に延びて形成されている。また、ミラー形成部７１０と内フレーム７２０は、一対のトーションバー７４０により連結されており、内フレーム７２０と外フレーム７３０は、一対のトーションバー７５０により連結されている。一対のトーションバー７４０は、内フレーム７２０に対するミラー形成部７１０の回転動作の回転軸心を規定し、一対のトーションバー７５０は、外フレーム７３０に対する内フレーム７２０およびこれに伴うミラー形成部７１０の回転動作の回転軸心を規定している。
【００１１】
このような構成のマイクロミラー素子７００においては、静電力を発生させるために近接して設けられた一組の櫛歯電極、例えば櫛歯電極７１０ａおよび櫛歯電極７２０ａは、電圧非印加時には、図２４（ａ）に示すように、上下２段に分かれた状態をとっている。そして、電圧印加時には、図２４（ｂ）に示すように、櫛歯電極７１０ａが櫛歯電極７２０ａに引き込まれ、これによってミラー形成部７１０が揺動する。より具体的には、図２３において、例えば、櫛歯電極７１０ａを正に帯電させ、櫛歯電極７２０ａを負に帯電させると、ミラー形成部７１０が、一対のトーションバー７４０を捩りながらＭ１の方向に回転する。一方、櫛歯電極７２０ｃを正に帯電させ、櫛歯電極７３０ａを負に帯電させると、内フレーム７２０は、一対のトーションバー７５０を捩りながらＭ２の方向に回転する。
【００１２】
従来のマイクロミラー素子７００の製造方法としては、例えば、絶縁層をシリコン層で挟んでなるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハから形成するという手法が知られている。具体的には、まず、図２５（ａ）に示すように、第１シリコン層８０１と、第２シリコン層８０２と、これらに挟まれた絶縁層８０３とからなる積層構造を有するウエハ８００を用意する。次に、図２５（ｂ）に示すように、第１シリコン層８０１に対して、所定のマスクを介して異方性エッチングを行い、ミラー形成部７１０、トーションバー１４０、櫛歯電極７１０ａなどの、第１シリコン層８０１において成形されるべき構造体を形成する。次に、図２５（ｃ）に示すように、第２シリコン層８０２に対して、所定のマスクを介して異方性エッチングを行い、櫛歯電極７２０ａなどの、第２シリコン層８０２において成形されるべき構造体が形成される。ただし、図２５（ａ）〜図２５（ｃ）は、図面の簡潔化の観点より、ウエハ８００における複数箇所の断面を単一断面図で表したものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の製造方法においては、ウエハ８００の厚さがマイクロミラー素子７００の厚さに直接的に反映される。すなわち、マイクロミラー素子７００の厚さは、これを形成するために使用するウエハ８００の厚さと同一となる。そのため、従来の製造方法では、製造目的のマイクロミラー素子７００の厚さと同一の厚さを有するウエハ８００を使用する必要があり、マイクロミラー素子７００の厚さが薄い場合、薄いウエハ８００を使用しなければならない。例えば、ミラー面サイズが１００〜１０００μｍ程度のマイクロミラー素子７００を形成する場合、ミラー形成部７１０および内フレーム７２０からなる可動部全体の質量、当該可動部の動作量、および、当該動作量を達成するために必要な櫛歯電極のサイズなどを総合的に考慮すると、可動部ひいてはマイクロミラー素子７００の厚さは１００〜２００μｍ程度が望ましく、従って、そのようなマイクロミラー素子７００を形成するためには、１００〜２００μｍ程度の厚さのウエハ８００が使用される。
【００１４】
従来の製造方法においては、薄いマイクロミラー素子７００の厚さに応じてこのような薄いウエハ８００を使用する必要があるので、ウエハ８００がより大口径となる程、そのハンドリングが困難となる。例えば、厚さ２００μｍで直径６インチのＳＯＩウエハ８００から上述のようにしてマイクロミラー素子７００を製造する場合、一連の工程の途中においてウエハ８００が割れてしまう場合が多い。図２５（ｂ）に示すように、第１シリコン層８０１にて所定の構造体を形成した後には、ウエハ８００の強度が低下して、第２シリコン層８０２を加工する際のハンドリングは特に難しくなる。ウエハ８００が薄いと、このように、ハンドリングの観点からウエハの平面サイズは制限されてしまうのである。また、ウエハの平面サイズが制限されると、複数のマイクロミラー素子を単一の基板に対してアレイ状に形成することによってマイクロミラーアレイチップを製造する場合において、アレイサイズが制限されることとなる。
【００１５】
図２６は、配線基板に搭載されたマイクロミラー素子７００を表す。マイクロミラー素子７００については、図２３の線ＸＸＶＩ−ＸＸＶＩに沿った断面が表されている。図２３の従来のマイクロミラー素子７００においては、ミラー形成部７１０および内フレーム７２０からなる可動部は、外フレーム７３０と同一の厚みを有する。そのため、マイクロミラー素子７００を配線基板８１０に搭載した状態で当該可動部を適切に動作させるためには、図２６に示すように、当該配線基板８１０と外フレーム７３０との間にスペーサ８１１を介在させる必要がある。マイクロミラー素子７００と配線基板８１０との間に充分な厚さのスペーサ８１１を介在させることによって、可動部が配線基板８１０に当接してその動作が妨げられるのを、回避することができる。配線基板８１０へのマイクロミラー素子７００の搭載の際に、そのようなスペーサ８１１を別途設けるのは、配線基板８１０へのマイクロミラー素子７００の実装工程上、効率的でない。
【００１６】
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って、製造に用いるウエハの平面サイズについての制限を低減可能なマイクロミラー素子、および、その製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によるとマイクロミラー素子が提供される。このマイクロミラー素子は、材料基板から一体的に成形された、ミラー部を有する可動部と、フレーム部と、当該フレーム部および可動部を連結するトーションバーとを備え、フレーム部は、可動部よりも厚い部位を有することを特徴とする。
【００１８】
このような構成のマイクロミラー素子では、その製造の過程において、使用する材料基板ないしウエハのサイズについての制限は低減される。第１の側面に係るマイクロミラー素子は、可動部よりも厚い部位を有するフレーム部を備える。そのため、可動部全体の質量、可動部の動作量、および、当該動作量を達成するために必要な例えば櫛歯電極などのサイズなどを考慮して、可動部の厚さを、例えば１００〜２００μｍ程度に薄い第１の厚さに設定する場合であっても、マイクロミラー素子の製造において、第１の厚さよりも厚い第２の厚さを有するウエハを使用することができる。このようなウエハを使用する場合、素子の各構造体の形成過程において、フレーム部における所定以上の領域で第２の厚さを維持することにより、当該ウエハの強度を維持することができる。その結果、マイクロミラー素子製造の過程において、材料基板ないしウエハの割れなどを適切に防止することが可能となるのである。
【００１９】
また、第１の側面に係るマイクロミラー素子は、可動部よりも厚い部位を有するフレーム部を備える。すなわち、フレーム部は、素子の厚み方向の少なくとも一方にて、可動部よりも突き出ている。そのため、フレーム部が、例えば、可動部のミラー面とは反対の側に充分に突き出ている場合には、当該マイクロミラー素子は、フレーム部を介して直接的に配線基板に搭載することが可能となる。充分に突き出ているフレーム部が、可動部と配線基板との間の適切な離隔状態を確保し、その結果、可動部の動作が配線基板に阻害されないからである。一方、フレーム部が、可動部のミラー面と同じ側に充分に突き出ている場合には、当該マイクロミラー素子には、ミラー面を保護するように、フレーム部を介してガラス基板などの透明カバーを直接的に接合することができる。充分に突き出ているフレーム部が、可動部と透明カバーとの間の適切な離隔状態を確保し、その結果、可動部の動作が透明カバーに阻害されないからである。
【００２０】
このように、本発明の第１の側面に係るマイクロミラー素子によると、製造に用いるウエハの平面サイズについての制限を低減可能であり、更に、隣接配置すべき配線基板や透明カバーなどの部材を、スペーサを別途用いなくとも適切に接合することが可能なのである。
【００２１】
本発明の第２の側面によると別のマイクロミラー素子が提供される。このマイクロミラー素子は、中間層およびこれを挟むシリコン層を含む積層構造を有する材料基板から一体的に成形された、可動部と、フレーム部と、当該可動部およびフレーム部を連結するトーションバーとを備え、可動部は、中間層に由来する第１中間部と、当該第１中間部に接する第１構造体と、当該第１構造体とは反対側で第１中間部に接する第２構造体とを含み、第１構造体の上にはミラー部が形成されており、フレーム部は、中間層に由来する第２中間部と、第１構造体と同じ側で第２中間部に接する第３構造体と、第２構造体と同じ側で第２中間部に接する第４構造体とを含み、第４構造体は、積層構造の積層方向において第２構造体よりも突き出ていることを特徴とする。
【００２２】
このような構成のマイクロミラー素子によっても、第１の側面に関して上述したのと同様に、製造に用いるウエハの平面サイズについての制限を低減可能である。また、第１の側面に関して上述したのと同様に、素子に対して、配線基板などの隣接配置部材を、スペーサを別途用いなくとも適切に接合することが可能である。第２の側面に係るマイクロミラー素子の好ましい実施の形態においては、更に、第４構造体に接合された配線基板を備える。
【００２３】
好ましくは、第３構造体は、積層方向において第１構造体よりも突き出ている。このような構成によると、第１の側面に関して上述したのと同様に、素子に対して、透明カバーなどの隣接配置部材を、スペーサを別途用いなくとも適切に接合することが可能である。
【００２４】
本発明の第３の側面によると他のマイクロミラー素子が提供される。このマイクロミラー素子は、中間層およびこれを挟むシリコン層を含む積層構造を有する材料基板から一体的に成形された、可動部と、フレーム部と、当該可動部およびフレーム部を連結するトーションバーとを備え、可動部は、中間層に由来する第１中間部と、当該第１中間部に接する第１構造体と、当該第１構造体とは反対側で第１中間部に接する第２構造体とを含み、第１構造体の上にはミラー部が形成されており、フレーム部は、中間層に由来する第２中間部と、第１構造体と同じ側で第２中間部に接する第３構造体と、第２構造体と同じ側で第２中間部に接する第４構造体とを含み、第３構造体は、積層構造の積層方向において第１構造体よりも突き出ていることを特徴とする。
【００２５】
このような構成のマイクロミラー素子によっても、第１の側面に関して上述したのと同様に、製造に用いるウエハの平面サイズについての制限を低減可能である。また、第１の側面に関して上述したのと同様に、素子に対して、透明カバーなどの隣接配置部材を、スペーサを別途用いなくとも適切に接合することが可能である。
【００２６】
第３の側面に係るマイクロミラー素子の好ましい実施の形態においては、更に、第３構造体に接合された透明カバーを備える。
【００２７】
本発明の第１から第３の実施形態において、好ましくは、可動部は第１櫛歯電極部を有し、フレーム部は、第１櫛歯電極部との間に静電力を生じさせることにより可動部を変位させるための第２櫛歯電極部を有する。本発明のマイクロミラー素子は、このように、駆動用電極として櫛歯電極を備えるのが好ましい。この場合、第１櫛歯電極部は第１構造体に形成されており、第２櫛歯電極部は、第４構造体における第２中間部に接する部位に形成されているのが好ましい。
【００２８】
好ましい実施の形態においては、可動部は、トーションバーを介してフレーム部に連結された中継フレームと、当該中継フレームから離隔するミラー形成部と、当該中継フレームおよびミラー形成部を連結する中継トーションバーとを備え、中継トーションバーは、トーションバーの延び方向に対して交差する方向に延びている。本発明のマイクロミラー素子は、このように、２軸型として構成されているのが好ましい。この場合、ミラー形成部は第３櫛歯電極部を有し、中継フレームは、第３櫛歯電極部との間に静電力を生じさせることによりミラー形成部を変位させるための第４櫛歯電極部を有するのが好ましい。第３櫛歯電極部は第１構造体に形成されており、第４櫛歯電極部は第２構造体に形成されているのが好ましい。
【００２９】
本発明の第４の側面によると、可動部と、フレーム部と、当該可動部およびフレーム部を連結するトーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法が提供される。この方法は、材料基板に対して、フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための第１マスクパターン、および、可動部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、材料基板の厚み方向に第１エッチング処理を行う工程と、第２マスクパターンを除去する工程と、材料基板に対して、第１マスクパターンを介して第２エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【００３０】
好ましくは、第１エッチング処理は、厚み方向の途中まで行い、第２エッチング処理は、少なくとも可動部を形成するように材料基板を貫通するまで行う。或は、第１エッチング処理は、材料基板を貫通するまで行い、第２エッチング処理は、少なくとも可動部を形成するように材料基板の厚み方向の途中まで行う。
【００３１】
本発明の第５の側面によるとマイクロミラー素子の別の製造方法が提供される。この方法は、可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層を含む積層構造を有する材料基板における第１シリコン層に対して、フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための第１マスクパターン、および、可動部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、第１エッチング処理を行う工程と、第２マスクパターンを除去する工程と、第１シリコン層に対して、第１マスクパターンを介して第２エッチング処理を行う工程とを含むことを特徴とする。
【００３２】
好ましくは、第１エッチング処理は第１シリコン層の厚み方向の途中まで行い、第２エッチング処理は中間層に至るまで行う。或は、第１エッチング処理は中間層に至るまで行い、第２エッチング処理は第１シリコン層の厚み方向の途中まで行う。また、好ましくは、第２マスクパターンは、更に、フレーム部に形成される櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する。
【００３３】
本発明の第６の側面によると可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する第１材料基板における第１シリコン層に対して、可動部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを形成する工程と、第１シリコン層において第１マスクパターンが形成された面に対して第３シリコン層を接合することによって、第１マスクパターンが内蔵された第２材料基板を作製する工程と、第３シリコン層に対して、フレーム部の少なくとも一部をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、第１シリコン層に至るまで第１エッチング処理を行う工程と、第１エッチング処理により露出された第１シリコン層に対して、第１マスクパターンを介して、中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【００３４】
好ましくは、第１マスクパターンは、更に、フレーム部に形成される櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する。
【００３５】
本発明の第７の側面によると、可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、第１シリコン層よりなる第１材料基板に対して、フレーム部に形成される櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを介して、櫛歯電極部の厚みに相当する深さまで第１エッチング処理を行う工程と、第１材料基板と、第１材料基板のエッチング処理済み表面に接する中間層と、当該中間層に接する第２シリコン層による積層構造を有する第２材料基板を作製する工程と、第１シリコン層に対して、フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターン、および、可動部および櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第３マスクパターンを介して、第１シリコン層の途中まで第２エッチング処理を行う工程と、第３マスクパターンを除去する工程と、第１シリコン層に対して、第２マスクパターンを介して、櫛歯電極部に至るまで第３エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【００３６】
本発明の第８の側面によると、可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、第１シリコン層、第２シリコン層、これらの間の中間層、および、中間層に接して第１シリコン層の側に内蔵されているトーションバーを有する第１材料基板における第１シリコン層に対して、可動部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを形成する工程と、第１シリコン層において第１マスクパターンが形成された面に対して第３シリコン層を接合することによって、第１マスクパターンが内蔵された第２材料基板を作製する工程と、第３シリコン層に対して、フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための第２マスクパターンを介して、第１マスクパターンが露出するまで第１エッチング処理を行う工程と、第１シリコン層に対して、第１マスクパターンを介して中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【００３７】
本発明の第４から第８の側面に係る方法によると、本発明の第１から第３の側面に係るマイクロミラー素子を製造することができる。したがって、第４から第８の側面に係る方法によると、製造に用いるウエハの平面サイズについての制限を低減可能である。また、製造される素子に対しては、スペーサを別途用いなくとも隣接配置部材を適切に接合することが可能である。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ１の斜視図である。図２は図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。図３は図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図であり、図４は図１の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。
【００３９】
図１に示すように、マイクロミラー素子Ｘ１は、ミラー形成部１１０、これを囲む内フレーム１２０、内フレーム１２０を囲む外フレーム１３０、ミラー形成部１１０と内フレーム１２０とを連結する一対のトーションバー１４０、内フレーム１２０と外フレーム１３０とを連結する一対のトーションバー１５０を備える。一対のトーションバー１４０は、内フレーム１２０に対するミラー形成部１１０の回転動作の回転軸心Ａ１を規定する。一対のトーションバー１５０は、外フレーム１３０に対する内フレーム１２０およびこれに伴うミラー形成部１１０の回転動作の回転軸心Ａ２を規定する。本実施形態においては、回転軸心Ａ１と回転軸心Ａ２は略直交している。マイクロミラー素子Ｘ１は、後述のミラー面１１１および絶縁層１６０などを除いて導電性材料により一体的に構成されている。導電性材料としては、シリコンやポリシリコンにＰやＡｓなどのｎ型不純物やＢなどのｐ型不純物をドープしたものを用いる。
【００４０】
ミラー形成部１１０には、その上面にミラー面１１１が薄膜形成されている。また、ミラー形成部１１０の相対向する２つの側面には、櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂが延出成形されている。
【００４１】
内フレーム１２０は、図１〜図４を合わせて参照するとよく理解できるように、内フレーム主部１２１と、一対の電極基台１２２と、これらの間の絶縁層１６０とからなる積層構造を有する。内フレーム主部１２１と電極基台１２２は、絶縁層１６０によって電気的に分断されている。一対の電極基台１２２には、内方に延出する櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂが一体的に成形されており、内フレーム主部１２１には、外方に延出する櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂが一体的に成形されている。櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂは、図２によく表れているように、ミラー形成部１１０の櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂの下方に位置している。櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂおよび櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂは、ミラー形成部１１０の回転動作時において互いに当接しないように、例えば櫛歯電極１１０ａおよび櫛歯電極１２２ａについて図４に示す態様で、互いの歯が位置ずれするように配されている。
【００４２】
一対のトーションバー１４０は、図３によく表れているように、各々、ミラー形成部１１０よりも薄肉であり、ミラー形成部１１０と内フレーム主部１２１とに接続している。
【００４３】
外フレーム１３０は、図２によく表れているように、第１外フレーム部１３１と、第２外フレーム部１３２と、これらの間の絶縁層１６０とからなる積層構造を有する。第１外フレーム部１３１と第２外フレーム部１３２は、絶縁層１６０によって電気的に分断されている。図３によく表れているように、第２外フレーム部１３２には、内方に延出する櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂが一体的に成形されている。櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂは、各々、内フレーム主部１２１の櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂの下方に位置している。櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂおよび櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂは、内フレーム１２０の回転動作時において互いに当接しないように、互いの歯が位置ずれするように配されている。第２外フレーム部１３２は、図２〜図４によく表れているように、可動部である内フレーム１２０の電極基台１２２および櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂ、並びに、外フレーム１３０に形成されている櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂよりも、所定の長さ下方に突き出ている。
【００４４】
一対のトーションバー１５０は、各々、図２に示されているように、上層１５１と、下層１５２と、これらの間の絶縁層１６０とからなる積層構造を有する。上層１５１と下層１５２は、絶縁層によって電気的に分断されている。上層１５１は、内フレーム主部１２１と第１外フレーム部１３１とに接続し、下層１５２は、電極基台１２２と第２外フレーム部１３２とに接続している。
【００４５】
このような構成のマイクロミラー素子Ｘ１において、第１外フレーム部１３１をグランド接続すると、第１外フレーム部１３１と同一のシリコン系材料により一体的に成形されているトーションバー１５０の上層１５１、内フレーム主部１２１、トーションバー１４０およびミラー形成部１１０を介して、櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂと櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂとがグランド接続されることとなる。この状態において、櫛歯電極１２２ａまたは櫛歯電極１２２ｂに所望の電位を付与し、櫛歯電極１１０ａと櫛歯電極１２２ａとの間、または、櫛歯電極１１０ｂと櫛歯電極１２２ｂとの間に静電力を発生させることによって、ミラー形成部１１０を、回転軸心Ａ１まわりに揺動させることができる。また、櫛歯電極１３２ａまたは櫛歯電極１３２ｂに所望の電位を付与し、櫛歯電極１２１ａと櫛歯電極１３２ａとの間、または、櫛歯電極１２１ｂと櫛歯電極１３２ｂとの間に静電力を発生させることによって、内フレーム１２０およびミラー形成部１１０を、回転軸心Ａ２まわりに揺動させることができる。第２外フレーム部１３２は、櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂ，１３２ａ，１３２ｂに対して選択的に電位を付与するための導電経路が形成される場として機能すべく、空隙などにより電気的に適宜分断された複数の区画を有する。
【００４６】
図５は、マイクロミラー素子Ｘ１を配線基板４００に搭載した状態を表す。マイクロミラー素子Ｘ１については、図１の線Ｖ−Ｖに沿った断面を表す。マイクロミラー素子Ｘ１においては、外フレーム１３０は、ミラー形成部１１０および内フレーム１２０からなる可動部よりも肉厚である。具体的には、外フレーム１３０の第２外フレーム部１３２は、内フレーム１２０の電極基台１２２および櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂ、並びに、外フレーム１３０に形成されている櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂよりも、所定の長さ下方に突き出ている。駆動時における可動部の最下到達位置、例えば内フレーム１２０の電極基台１２２の最下到達位置よりも、第２外フレーム部１３２は下方に突き出ている。そのため、第２外フレーム部１３２の下面に配線基板４００を接合した状態において、可動部が動作するための空間が確保され、可動部が配線基板４００に当接してしまうことが回避される。したがって、マイクロミラー素子Ｘ１を配線基板４００に搭載する場合には、マイクロミラー素子Ｘ１と配線基板４００の間において、スペーサを別途介在させる必要はない。
【００４７】
図６〜図８は、マイクロミラー素子Ｘ１の第１の製造方法を表す。この方法は、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子Ｘ１を製造するための一手法である。図６〜図８においては、簡略化の観点より、一の断面によって、ミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、内フレームＦ１、一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２、外フレームＦ２の形成過程を表す。当該一の断面は、マイクロマシニングが施される材料基板における複数の所定箇所断面をモデル化したものである。具体的には、ミラー形成部Ｍによってミラー形成部１１０の部分断面を表し、トーションバーＴによってトーションバー１４０の横断面またはトーションバー１５０の部分横断面を表し、内フレームＦ１によって、内フレーム主部１２１および電極基台１２２を含む内フレーム１２０の部分断面を表し、櫛歯電極Ｅ１によって櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂまたは櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂの横断面の一部を表し、櫛歯電極Ｅ２によって櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂまたは櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂの横断面の一部を表し、外フレームＦ２によって第１外フレーム部１３１および第２外フレーム部１３２を含む外フレーム１３０の部分断面を表す。
【００４８】
マイクロミラー素子Ｘ１の製造においては、まず、図６（ａ）に示すように、基板として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハ１を用意する。ＳＯＩウエハ１は、相対的に薄い第１シリコン層１１と、厚い第２シリコン層１２と、これらに挟まれた中間層としての絶縁層１６０とからなる積層構造を有する。第１シリコン層１１は、ＰやＡｓなどのｎ型の不純物をドープすることによって導電性が付与されたシリコンよりなる。第２シリコン層１２は、ＰやＡｓなどのｎ型の不純物をドープすることによって導電性が付与されたシリコンやポリシリコンよりなる。ただし、これら導電性の付与においては、Ｂなどのｐ型の不純物を用いてもよい。絶縁層１６０は、熱酸化法により、第１シリコン層１１または第２シリコン層１２の表面に成長形成された酸化シリコンよりなる。絶縁層１６０の成膜手段としては、熱酸化法に代えて、ＣＶＤ法を採用してもよい。絶縁層１６０の成長形成の後、第１シリコン層１１と第２シリコン層１２とを絶縁層１６０を介して接合することによって、ＳＯＩウエハ１が作製される。本実施形態では、第１シリコン層１１の厚みは１００μｍであり、第２シリコン層１２の厚みは２００μｍであり、絶縁層１６０の厚みは１μｍである。
【００４９】
次に、図６（ｂ）に示すように、第１シリコン層１１の上に酸化膜パターン５１を形成するとともに、第２シリコン層１２の上に酸化膜パターン５２を形成する。具体的には、まず、ＣＶＤ法により、第１シリコン層１１および第２シリコン層１２の上に、酸化シリコンよりなる酸化膜を成長させる。そして、所定のマスクを介したエッチングにより、当該酸化膜をパターニングする。このパターニングにおけるエッチング薬液としては、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を使用することができる。以降の酸化膜パターンについても、このような酸化膜の成長およびその後のエッチング処理により形成することができる。酸化膜パターン５１は、第１シリコン層１１において、ミラー形成部Ｍ、内フレームＦ１、櫛歯電極Ｅ１、外フレームＦ２へと加工される箇所をマスクするためのものである。より具体的には、酸化膜パターン５１は、図１に表れているミラー形成部１１０、内フレーム主部１２１、櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂ、櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂ、第１外フレーム部１３１の平面視形態に対応して形成される。酸化膜パターン５２は、第２シリコン層１２において外フレームＦ２へと加工される箇所をマスクするためのものである。より具体的には、酸化膜パターン５２は、図１に表れている第２外フレーム部１３２の平面視形態に対応して形成される。
【００５０】
次に、図６（ｃ）に示すように、第１シリコン層１１の上にレジストパターン５３を形成する。具体的には、第１シリコン層１１上に液状のフォトレジストをスピンコーティングにより成膜し、露光および現像を経て、レジストパターン５３を形成する。フォトレジストとしては、例えば、ＡＺＰ４２１０（クラリアントジャパン製）やＡＺ１５００（クラリアントジャパン製）を使用することができる。以降のレジストパターンについても、このようなフォトレジストの成膜およびその後の露光・現象を経て形成される。レジストパターン５３は、第１シリコン層１１において、ミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、内フレームＦ１、櫛歯電極Ｅ１の形成領域、外フレームＦ２をマスクするためのものである。より具体的には、レジストパターン５３は、図１に表れているミラー形成部１１０、トーションバー１４０，１５０、内フレーム主部１２１、櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂの形成領域、櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂの形成領域、第１外フレーム部１３１の平面視形態に対応して形成される。
【００５１】
次に、図６（ｄ）に示すように、第１シリコン層１１に対して、レジストパターン５３をマスクとして、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ　Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、トーションバーＴの厚みに相当する深さまでエッチング処理を行う。本実施形態では５μｍの深さまで行う。ＤＲＩＥでは、エッチングと側壁保護を交互に行うＢｏｓｃｈプロセスにおいて、ＳＦ６ガスによるエッチングを８秒行い、Ｃ４Ｆ８ガスによる側壁保護を６．５秒行い、ウエハに印加するバイアスは２３Ｗとすることによって、良好なエッチング処理を行うことができる。以降のシリコン層に対するＤＲＩＥについても、この条件を採用することができる。
【００５２】
次に、図７（ａ）に示すように、レジストパターン５３を剥離する。剥離液としては、ＡＺリムーバ７００（クラリアントジャパン製）を使用することができる。以降のレジストパターンの剥離についても、これを使用することができる。
【００５３】
次に、図７（ｂ）に示すように、第１シリコン層１１に対して、酸化膜パターン５１をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、ミラー形成部Ｍと、トーションバーＴと、内フレームＦ１の一部と、櫛歯電極Ｅ１と、外フレームＦ２の一部とが形成される。
【００５４】
次に、図７（ｃ）に示すように、第２シリコン層１２の上にレジストパターン５４を形成する。レジストパターン５４は、第２シリコン層１２において、内フレームＦ１および櫛歯電極Ｅ２をマスクするためのものである。より具体的には、レジストパターン５４は、図１に表れている電極基台１２２、櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂ，櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂの平面視形態に対応して形成される。
【００５５】
次に、図７（ｄ）に示すように、酸化膜パターン５２およびレジストパターン５４をマスクとして、第２シリコン層１２に対して、ＤＲＩＥにより、櫛歯電極Ｅ２の厚みに相当する深さまでエッチング処理を行う。
【００５６】
次に、図８（ａ）に示すようにレジストパターン５４を剥離した後、図８（ｂ）に示すように、第２シリコン層１２に対して、酸化膜パターン５２を介して、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、内フレームＦ１の一部と、櫛歯電極Ｅ２と、外フレームＦ２の一部とが形成される。
【００５７】
次に、図８（ｃ）に示すように、エッチング液に浸漬することによって、露出している絶縁層１６０をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化膜パターン５１，５２も同時に除去される。これによって、絶縁層１６０から１００μｍ以内においてミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、内フレームＦ１、櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２が形成されるとともに、厚さ２００μｍの第２外フレーム部１３２を有する外フレームＦ２が形成される。このようにして、マイクロミラー素子Ｘ１が製造される。
【００５８】
このような方法によると、使用される材料基板すなわちウエハよりも薄い可動部および２段櫛歯構造が形成される。したがって、ウエハとしては、可動部および２段櫛歯構造に要求される厚みにかかわらず、マイクロミラー素子の製造における一連の工程において充分な強度を維持可能な厚みを有するものを使用することが可能となる。可動部や２段櫛歯構造に要求される厚みにかかわらず、充分な強度を維持可能な厚みを有するウエハを使用することが可能であるため、ウエハの平面サイズについての制限が低減される。
【００５９】
図９および図１０は、マイクロミラー素子Ｘ１の第２の製造方法を表す。この方法も、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子Ｘ１を製造するための一手法である。図９および図１０においては、図６〜図８と同様に、モデル化した一の断面によって、ミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、内フレームＦ１、一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２、外フレームＦ２の形成過程を表す。
【００６０】
第２の製造方法では、まず、第１の製造方法について図６（ａ）〜図６（ｄ）および図７（ａ）〜図７（ｃ）を参照して説明したのと同様の工程を経て、ＳＯＩウエハ１に対して図９（ａ）に示す状態にまで加工する。具体的には、図９（ａ）に示すＳＯＩウエハ１においては、酸化膜パターン５１をマスクとしたＤＲＩＥにより第１シリコン層１１が加工されており、かつ、第２シリコン層１２の上に酸化膜パターン５２およびレジストパターン５４が形成されている。
【００６１】
次に、図９（ｂ）に示すように、第１シリコン層１１に対して、レジストパターン５４および酸化膜パターン５２をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。この後、図９（ｃ）に示すように、レジストパターン５４を除去する。
【００６２】
次に、図９（ｄ）に示すように、図中下方からのスプレーにより、フォトレジスト５５’を成膜する。スプレーに供するフォトレジスト溶液は、例えば、ＡＺＰ４２１０（クラリアントジャパン製）をＡＺ５２００シンナー（クラリアントジャパン製）で４倍希釈したものを使用することができる。
【００６３】
次に、フォトレジスト５５’に対する露光および現像を経て、図１０（ａ）に示すように、レジストパターン５５を形成する。レジストパターン５５は、主に絶縁層１６０を保護するためのものである。
【００６４】
次に、図１０（ｂ）に示すように、第２シリコン層１２に対して、酸化膜パターン５２をマスクとして、ＤＲＩＥにより所定の深さまでエッチング処理を行う。これによって、内フレームＦ１の一部および櫛歯電極Ｅ２が形成される。
【００６５】
次に、図１０（ｃ）に示すようにレジストパターン５５を除去した後、図１０（ｄ）に示すように、エッチング液に浸漬することによって、露出している絶縁層１６０をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化膜パターン５１，５２も同時に除去される。これによって、絶縁層１６０から１００μｍ以内においてミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、内フレームＦ１、櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２が形成されるとともに、厚さ２００μｍの第２外フレーム部１３２を有する外フレームＦ１が形成される。このようにして、マイクロミラー素子Ｘ１が製造される。
【００６６】
このような方法によると、使用される材料基板すなわちウエハよりも薄い可動部および２段櫛歯構造を形成することができる。したがって、第２の製造方法によっても、第１の製造方法に関して上述したのと同様の効果が奏される。
【００６７】
図１１および図１２は、マイクロミラー素子Ｘ１の第３の製造方法を表す。この方法も、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子Ｘ１を製造するための一手法である。図１１および図１２においては、図６〜図８と同様に、モデル化した一の断面によって、ミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、内フレームＦ１、一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２、外フレームＦ２の形成過程を表す。
【００６８】
第３の製造方法においては、まず、図１１（ａ）に示すように、基板として、ＳＯＩウエハ２を用意する。ＳＯＩウエハ２は、第１シリコン層１３と、第２シリコン層１４と、これらに挟まれた中間層としての絶縁層１６０とからなる積層構造を有する。本実施形態では、第１シリコン層１３の厚みは１００μｍであり、第２シリコン層１４の厚みは１００μｍであり、絶縁層１６０の厚みは１μｍである。ＳＯＩウエハ２の形成において、シリコン層に対する導電性の付与手法および絶縁層１６０の形成手法については、第１の製造方法に関して上述したのと同様である。
【００６９】
次に、図１１（ｂ）に示すように、第１シリコン層１３の上に酸化膜パターン５６を形成するとともに、第２シリコン層１４の上に酸化膜パターン５７を形成する。酸化膜パターン５６は、第１シリコン層１３において、ミラー形成部Ｍ、内フレームＦ１、櫛歯電極Ｅ１、外フレームＦ２へと加工される箇所をマスクするためのものである。より具体的には、酸化膜パターン５６は、図１に表れているミラー形成部１１０、内フレーム主部１２１、櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂ，櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂ、第１外フレーム部１３１の平面視形態に対応して形成される。酸化膜パターン５７は、第２シリコン層１４において内フレームＦ１および櫛歯電極Ｅ２へと加工される箇所をマスクするためのものである。より具体的には、酸化膜パターン５７は、図１に表れている電極基台１２２、櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂ，櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂの平面視形態に対応して形成される。
【００７０】
次に、図１１（ｃ）に示すように、ＳＯＩウエハ２の第２シリコン層１４に対して、第３シリコン層１５を直接接合する。第３シリコン層１５は、不純物のドープにより導電性が付与されたシリコンよりなり、１００μｍの厚みを有する。また、第３シリコン層１５には、酸化膜パターン５７に対応する箇所に、ＤＲＩＥにより予め退避部が形成されている。本実施形態においては、当該退避部の深さは５μｍである。本工程の接合は、例えば、真空度１０−４Ｔｏｒｒ、加熱温度１１００℃にて行う。この接合により、第３シリコン層１５は、第２シリコン層１４と一体となる。
【００７１】
次に、図１１（ｄ）に示すように、第１シリコン層１３に対して、酸化膜パターン５６をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これにより、ミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、内フレームＦ１の一部、櫛歯電極Ｅ１、外フレームＦ２の一部が形成される。
【００７２】
次に、図１２（ａ）に示すように、第３シリコン層１５の上に酸化膜パターン５８を形成する。酸化膜パターン５８は、外フレームＦ２へと加工される箇所をマスクするためのものである。より具体的には、酸化膜パターン５８は、図１に表れている第２外フレーム部１３２の平面視形態に対応して形成される。
【００７３】
次に、図１２（ｂ）に示すように、第３シリコン層１５に対して、酸化膜パターン５８をマスクとして、ＤＲＩＥにより、酸化膜パターン５７が露出するまでエッチング処理を行う。
【００７４】
次に、図１２（ｃ）に示すように、第２シリコン層１４に対して、酸化膜パターン５７，５８をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、内フレームＦ１の一部、櫛歯電極Ｅ２、外フレームＦ２の一部が形成される。
【００７５】
次に、図１２（ｄ）に示すようにエッチング液に浸漬することによって、露出している絶縁層１６０をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化膜パターン５６，５７，５８も同時に除去される。これによって、絶縁層１６０から１００μｍ以内においてミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、内フレームＦ１、櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２が形成されるとともに、厚さ２００μｍの第２外フレーム部１３２を有する外フレーム１３０が形成される。このようにして、マイクロミラー素子Ｘ１が製造される。
【００７６】
このような方法によると、可動部および２段櫛歯構造の形成は、これらよりも肉厚の材料基板ないしウエハに対して行うことができる。したがって、第３の製造方法によっても、第１の製造方法に関して上述したのと同様の効果が奏される。図１１（ｄ）に示す工程より前には、ウエハの強度低下の要因である、シリコン層に対する構造体の成形加工工程は、行われない。したがって、図１１（ｄ）に示す工程より前には、ウエハの平面サイズは過度に抑制されない。
【００７７】
図１３および図１４は、マイクロミラー素子Ｘ１の第４の製造方法を表す。この方法も、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子Ｘ１を製造するための一手法である。図１３および図１４においては、図６〜図８と同様に、モデル化した一の断面によって、ミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、内フレームＦ１、一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２、外フレームＦ２の形成過程を表す。
【００７８】
第４の製造方法においては、まず、図１３（ａ）に示すように、基板として、ＳＯＩウエハ３を用意する。ＳＯＩウエハ３は、第１シリコン層１６と、第２シリコン層１７と、これらに挟まれた中間層としての絶縁層１６０とからなる積層構造を有する。第２シリコン層１７には、ＤＲＩＥにより予め櫛歯電極Ｅ２に対応する形状が形成されており、第２シリコン層１７は、櫛歯電極Ｅ２が絶縁層１６０に接合するように、絶縁層１６０が形成された第１シリコン層１６に対して接合されている。本実施形態では、第１シリコン層１６の厚みは１００μｍであり、第２シリコン層１７の厚みは２００μｍであり、絶縁層１６０の厚みは１μｍである。ＳＯＩウエハ３の形成において、シリコン層に対する導電性の付与手法および絶縁層１６０の形成手法については、第１の製造方法に関して上述したのと同様である。
【００７９】
次に、図１３（ｂ）に示すように、第１シリコン層１６の上に酸化膜パターン５９を形成するとともに、第２シリコン層１７の上に酸化膜パターン６０を形成する。酸化膜パターン５９は、第１シリコン層１６において、ミラー形成部Ｍ、内フレームＦ１、櫛歯電極Ｅ１、外フレームＦ２へと加工される箇所をマスクするためのものである。より具体的には、酸化膜パターン５９は、図１に表れているミラー形成部１１０、内フレーム主部１２１、櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂ、櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂ、第１外フレーム部１３１の平面視形態に対応して形成される。酸化膜パターン６０は、第２シリコン層１７において外フレームＦ２へと加工される箇所をマスクするためのものである。より具体的には、酸化膜パターン６０は、図１に表れている第２外フレーム部１３２の平面視形態に対応して形成される。
【００８０】
次に、図６（ｃ）〜（ｄ）および図７（ａ）〜（ｂ）を参照して第１の製造方法に関して上述したのと同様の工程を経て、ＳＯＩウエハ３に対して図１３（ｃ）に示す状態にまで加工する。
【００８１】
次に、図１３（ｄ）に示すように、第２シリコン層１７の上にレジストパターン６１を形成する。レジストパターン６１は、第２シリコン層１７において、内フレームＦ１、櫛歯電極Ｅ２の形成領域、外フレームＦ２へと加工される箇所をマスクするためのものである。
【００８２】
次に、図１４（ａ）に示すように、第２シリコン層１７に対して、レジストパターン６１をマスクとして、ＤＲＩＥにより、櫛歯電極Ｅ２の高さを残す所定の深さまでエッチング処理を行う。この後、図１４（ｂ）に示すように、レジストパターン６１を除去する。
【００８３】
次に、図１４（ｃ）に示すように、第２シリコン層１７に対して、酸化膜パターン６０をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これにより、内フレームＦ１の一部、櫛歯電極Ｅ２、外フレームＦ２の一部が形成される。
【００８４】
次に、図１４（ｄ）に示すようにエッチング液に浸漬することによって、露出している絶縁層１６０をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化膜パターン５９，６０も同時に除去される。これによって、絶縁層１６０から１００μｍ以内においてミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、内フレームＦ１、櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２が形成されるとともに、厚さ２００μｍの第２外フレーム部１３２を有する外フレームＦ２が形成される。このようにして、マイクロミラー素子Ｘ１が製造される。
【００８５】
このような方法によると、使用される材料基板すなわちウエハよりも薄い可動部および２段櫛歯構造を形成することができる。したがって、第４の製造方法によっても、第１の製造方法に関して上述したのと同様の効果が奏される。
【００８６】
図１５は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ２の斜視図である。図１６は、図１５の線ＸＶＩ−ＸＶＩに沿った断面図である。マイクロミラー素子Ｘ２は、ミラー形成部１１０、これを囲む内フレーム１２０、内フレーム１２０を囲む外フレーム１３０’、ミラー形成部１１０と内フレーム１２０とを連結する一対のトーションバー１４０、内フレーム１２０と外フレーム１３０’とを連結する一対のトーションバー１５０を備える。マイクロミラー素子Ｘ２は、外フレームの構成において、マイクロミラー素子Ｘ１と相違する。マイクロミラー素子Ｘ２のミラー形成部１１０、内フレーム１２０、トーションバー１４０，１５０の構成については、マイクロミラー素子Ｘ１に関して上述したのと同様である。
【００８７】
外フレーム１３０’は、図１６によく表れているように、第１外フレーム部１３１’と、第２外フレーム部１３２と、これらの間の絶縁層１６０とからなる積層構造を有する。第１外フレーム部１３１’と第２外フレーム部１３２は、絶縁層１６０によって電気的に分断されている。第１外フレーム部１３１’は、図１６によく表れているように、可動部であるミラー形成部１１０、内フレーム１２０の内フレーム主部１２１よりも上方に突き出ている。第２外フレーム部１３２の構成については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。
【００８８】
図１７は、マイクロミラー素子Ｘ２を配線基板４００に搭載するとともに透明カバー４０１で覆った態様を表す。マイクロミラー素子Ｘ２については、図１５の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿った断面を表す。マイクロミラー素子Ｘ２においては、外フレーム１３０’は、ミラー形成部１１０および内フレーム１２０からなる可動部よりも肉厚である。具体的には、第２外フレーム部１３２は、内フレーム１２０の電極基台１２２および櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂ、並びに、外フレーム１３０に形成されている櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂよりも下方に突き出ている。駆動時における可動部の最下到達位置、例えば内フレーム１２０の電極基台１２２の最下到達位置よりも、第２外フレーム部１３２は下方に突き出ている。そのため、第２外フレーム部１３２の下面に配線基板４００を接合した状態において、可動部が動作するための空間が確保され、可動部が配線基板４００に当接してしまうことが回避される。また、第１外フレーム部１３１’は、ミラー形成部１１０および櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂ、内フレーム１２０の内フレーム主部１２１および櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂよりも上方に突き出ている。駆動時における可動部の最上到達位置、例えば内フレーム１２０の櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂの最上到達位置よりも、第１外フレーム部１３１’は上方に突き出ている。そのため、第１外フレーム部１３１’の上面に透明カバー４０１を接合した状態において、可動部が動作するための空間が確保され、可動部が透明カバー４０１に当接してしまうことが回避される。このように、マイクロミラー素子Ｘ２においては第１外フレーム部１３１’および第２外フレーム部１３２が可動部よりも突き出ているため、マイクロミラー素子Ｘ２を配線基板４００や透明カバー４０１に搭載する場合には、マイクロミラー素子Ｘ２と配線基板４００または透明カバー４０１との間において、スペーサを別途介在させる必要はない。
【００８９】
図１８〜図２０は、マイクロミラー素子Ｘ２の製造方法を表す。この方法は、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子Ｘ２を製造するための一手法である。図１８〜図２０においては、図６〜図８と同様に、モデル化した一の断面によって、ミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、内フレームＦ１、一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２、外フレームＦ２の形成過程を表す。
【００９０】
マイクロミラー素子Ｘ２の製造においては、まず、図１８（ａ）に示すように、基板として、ＳＯＩウエハ４を用意する。ＳＯＩウエハ４は、第１シリコン層１８と、第２シリコン層１９と、これらに挟まれた中間層としての絶縁層１６０とからなる積層構造を有する。第１シリコン層１８には、予めトーションバーＴが埋め込み形成されている。具体的には、第１シリコン層１８に所定の溝を形成して当該溝表面に酸化膜を成膜した後、当該溝をポリシリコンで充填することによって、第１シリコン層１８に対してトーションバーＴを埋め込み形成することができる。このような第１シリコン層１８は、トーションバーＴが絶縁層１６０に接するように、絶縁層１６０が形成された第２シリコン層１９に対して接合されている。本実施形態では、第１シリコン層１８の厚みは１００μｍであり、第２シリコン層１９の厚みは１００μｍであり、絶縁層１６０の厚みは１μｍである。また、トーションバーＴの厚みは５μｍである。ＳＯＩウエハ４の形成において、シリコン層に対する導電性の付与手法および絶縁層１６０の形成手法については、マイクロミラー素子Ｘ１の第１の製造方法に関して上述したのと同様である。
【００９１】
次に、図１８（ｂ）に示すように、第１シリコン層１８の上に酸化膜パターン６２を形成するとともに、第２シリコン層１９の上に酸化膜パターン６３を形成する。酸化膜パターン６２は、第１シリコン層１８において、ミラー形成部Ｍ、内フレームＦ１、櫛歯電極Ｅ１へと加工される箇所をマスクするためのものである。より具体的には、酸化膜パターン６２は、図１５に表れているミラー形成部１１０、内フレーム主部１２１、櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂ、櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂの平面視形態に対応して形成される。酸化膜パターン６３は、第２シリコン層１９において、内フレームＦ１および櫛歯電極Ｅ２へと加工される箇所をマスクするためのものである。より具体的には、酸化膜パターン６３は、図１５に表れている電極基台１２２、櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂ、櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂの平面視形態に対応して形成される。
【００９２】
次に、図１８（ｃ）に示すように、ＳＯＩウエハ４の第１シリコン層１８に対して第３シリコン層２０を直接接合するとともに、第２シリコン層１９に対して第４シリコン層２１を直接接合する。第３シリコン層２０および第４シリコン層２１は、各々、不純物のドープにより導電性が付与されたシリコンよりなり、１００μｍの厚みを有する。また、第３シリコン層２０および第４シリコン層２１には、各々、酸化膜パターン６２，６３に対応する箇所に、ＤＲＩＥにより予め退避部が形成されている。本実施形態においては、当該退避部の深さは５μｍである。本工程の接合は、例えば、真空度１０−４Ｔｏｒｒ、加熱温度１１００℃にて行う。この接合により、第３シリコン層２０は第１シリコン層１８と一体となるとともに、第４シリコン層２１は第２シリコン層１９と一体となる。
【００９３】
次に、図１９（ａ）に示すように、第３シリコン層２０の上に酸化膜パターン６４を形成するとともに、第４シリコン層２１の上に酸化膜パターン６５を形成する。酸化膜パターン６４は、第３シリコン層２０および第１シリコン層１８において、外フレームＦ２へと加工される箇所をマスクするためのものである。より具体的には、酸化膜パターン６４は、図１５に表れている第１外フレーム部１３１’の平面視形態に対応して形成される。酸化膜パターン６５は、第４シリコン層２１において、外フレームＦ２へと加工される箇所をマスクするためのものである。より具体的には、酸化膜パターン６５は、図１５に表れている第２外フレーム部１３２の平面視形態に対応して形成される。
【００９４】
次に、図１９（ｂ）に示すように、第３シリコン層２０に対して、酸化膜パターン６４をマスクとして、ＤＲＩＥにより、酸化膜パターン６２が露出するまでエッチング処理を行う。続いて、図１９（ｃ）に示すように、第１シリコン層１８に対して、酸化膜パターン６２，６４をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。
【００９５】
次に、図２０（ａ）に示すように、第４シリコン層２１に対して、酸化膜パターン６５をマスクとして、ＤＲＩＥにより、酸化膜パターン６３が露出するまでエッチング処理を行う。続いて、図２０（ｂ）に示すように、第２シリコン層１９に対して、酸化膜パターン６３，６５をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。
【００９６】
次に、図２０（ｃ）に示すように、エッチング液に浸漬することによって、露出している絶縁層１６０をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化膜パターン６２〜６５も同時に除去される。これによって、絶縁層１６０から１００μｍ以内においてミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、内フレームＦ１、櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２が形成されるとともに、厚さ２００μｍの第１外フレーム部１３１’および第２外フレーム部１３２を有する外フレームＦ２が形成される。このようにして、マイクロミラー素子Ｘ２が製造される。
【００９７】
このような方法によると、可動部および２段櫛歯構造の形成は、これらよりも肉厚の材料基板ないしウエハに対して行うことができる。したがって、当該製造方法によっても、マイクロミラー素子Ｘ１の第１の製造方法に関して上述したのと同様の効果が奏される。図１９（ｂ）に示す工程より前には、ウエハの強度低下の要因である、シリコン層に対する構造体の成形加工工程は、行われない。したがって、図１９（ｂ）に示す工程より前には、ウエハの平面サイズは過度に抑制されない。
【００９８】
上述のいずれのマイクロミラー素子製造方法においても、ミラー形成部１１０に対するミラー面１１１の形成は、ミラー形成部１１０へと加工される箇所をＣＶＤ法により酸化膜パターンで覆う前に行う。例えば、ミラー面１１１は、ミラー形成部１１０へと加工されるシリコン層の上に対するＡｕやＣｒのスパッタリングにより形成することができる。
【００９９】
また、マイクロミラー素子Ｘ２の絶縁層１６０に対する下層の加工については、上述のような加工法に代えて、マイクロミラー素子Ｘ１の第１から第４の製造方法に関して上述したいずれかの下層加工法を採用してもよい。そのような組み合わせによる方法であっても、上にも下にも突き出ている外フレーム１３０’を有するマイクロミラー素子Ｘ２を製造することができる。
【０１００】
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。
【０１０１】
（付記１）材料基板から一体的に成形された、ミラー部を有する可動部と、フレーム部と、当該フレーム部および可動部を連結するトーションバーと、を備え、前記フレーム部は、前記可動部よりも厚い部位を有することを特徴とする、マイクロミラー素子。
（付記２）中間層およびこれを挟むシリコン層を含む積層構造を有する材料基板から一体的に成形された、可動部と、フレーム部と、当該可動部およびフレーム部を連結するトーションバーと、を備え、
前記可動部は、前記中間層に由来する第１中間部と、当該第１中間部に接する第１構造体と、当該第１構造体とは反対側で前記第１中間部に接する第２構造体とを含み、前記第１構造体の上にはミラー部が形成されており、
前記フレーム部は、前記中間層に由来する第２中間部と、前記第１構造体と同じ側で前記第２中間部に接する第３構造体と、前記第２構造体と同じ側で前記第２中間部に接する第４構造体とを含み、
前記第４構造体は、前記積層構造の積層方向において前記第２構造体よりも突き出ていることを特徴とする、マイクロミラー素子。
（付記３）更に、前記第４構造体に接合された配線基板を備える、付記２に記載のマイクロミラー素子。
（付記４）前記第３構造体は、前記積層方向において前記第１構造体よりも突き出ている、付記２に記載のマイクロミラー素子。
（付記５）中間層およびこれを挟むシリコン層を含む積層構造を有する材料基板から一体的に成形された、可動部と、フレーム部と、当該可動部およびフレーム部を連結するトーションバーと、を備え、
前記可動部は、前記中間層に由来する第１中間部と、当該第１中間部に接する第１構造体と、当該第１構造体とは反対側で前記第１中間部に接する第２構造体とを含み、前記第１構造体の上にはミラー部が形成されており、
前記フレーム部は、前記中間層に由来する第２中間部と、前記第１構造体と同じ側で前記第２中間部に接する第３構造体と、前記第２構造体と同じ側で前記第２中間部に接する第４構造体とを含み、
前記第３構造体は、前記積層構造の積層方向において前記第１構造体よりも突き出ていることを特徴とする、マイクロミラー素子。
（付記６）更に、前記第３構造体に接合された透明カバーを備える、付記４または５に記載のマイクロミラー素子。
（付記７）前記可動部は第１櫛歯電極部を有し、前記フレーム部は、前記第１櫛歯電極部との間に静電力を生じさせることにより前記可動部を変位させるための第２櫛歯電極部を有する、付記１から６のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子。
（付記８）前記第１櫛歯電極部は前記第１構造体に形成されており、前記第２櫛歯電極部は、前記第４構造体における前記第２中間部に接する部位に形成されている、付記７に記載のマイクロミラー素子。
（付記９）前記可動部は、前記トーションバーを介して前記フレーム部に連結された中継フレームと、当該中継フレームから離隔するミラー形成部と、当該中継フレームおよびミラー形成部を連結する中継トーションバーとを備え、前記中継トーションバーは、前記トーションバーの延び方向に対して交差する方向に延びている、付記１から８のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子。
（付記１０）前記ミラー形成部は第３櫛歯電極部を有し、前記中継フレームは、前記第３櫛歯電極部との間に静電力を生じさせることにより前記ミラー形成部を変位させるための第４櫛歯電極部を有する、付記９に記載のマイクロミラー素子。
（付記１１）前記第３櫛歯電極部は前記第１構造体に形成されており、前記第４櫛歯電極部は前記第２構造体に形成されている、付記１０に記載のマイクロミラー素子。
（付記１２）可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
材料基板に対して、前記フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための第１マスクパターン、および、前記可動部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、前記材料基板の厚み方向に第１エッチング処理を行う工程と、
前記第２マスクパターンを除去する工程と、
前記材料基板に対して、前記第１マスクパターンを介して第２エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記１３）前記第１エッチング処理は、前記厚み方向の途中まで行い、前記第２エッチング処理は、少なくとも前記可動部を形成するように前記材料基板を貫通するまで行う、付記１２に記載のマイクロミラー素子の製造方法。
（付記１４）前記第１エッチング処理は、前記材料基板を貫通するまで行い、前記第２エッチング処理は、少なくとも前記可動部を形成するように前記材料基板の厚み方向の途中まで行う、付記１２に記載のマイクロミラー素子の製造方法。（付記１５）可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層を含む積層構造を有する材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための第１マスクパターン、および、前記可動部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、第１エッチング処理を行う工程と、
前記第２マスクパターンを除去する工程と、
前記第１シリコン層に対して、前記第１マスクパターンを介して第２エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記１６）前記第１エッチング処理は、前記第１シリコン層の厚み方向の途中まで行い、前記第２エッチング処理は、前記中間層に至るまで行う、付記１５に記載のマイクロミラー素子の製造方法。
（付記１７）前記第１エッチング処理は、前記中間層に至るまで行い、前記第２エッチング処理は、前記第１シリコン層の厚み方向の途中まで行う、付記１５に記載のマイクロミラー素子の製造方法。
（付記１８）前記第２マスクパターンは、更に、前記フレーム部に形成される櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する、付記１５から１７のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子の製造方法。
（付記１９）可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する第１材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記可動部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを形成する工程と、
前記第１シリコン層において前記第１マスクパターンが形成された面に対して第３シリコン層を接合することによって、前記第１マスクパターンが内蔵された第２材料基板を作製する工程と、
前記第３シリコン層に対して、前記フレーム部の少なくとも一部をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、前記第１シリコン層に至るまで第１エッチング処理を行う工程と、
前記第１エッチング処理により露出された第１シリコン層に対して、前記第１マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記２０）前記第１マスクパターンは、更に、前記フレーム部に形成される櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する、付記１９に記載のマイクロミラー素子の製造方法。
（付記２１）可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層よりなる第１材料基板に対して、前記フレーム部に形成される櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを介して、前記櫛歯電極部の厚みに相当する深さまで第１エッチング処理を行う工程と、
前記第１材料基板と、前記第１材料基板のエッチング処理済み表面に接する中間層と、当該中間層に接する第２シリコン層による積層構造を有する第２材料基板を作製する工程と、
前記第１シリコン層に対して、前記フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターン、および、前記可動部および前記櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第３マスクパターンを介して、前記第１シリコン層の途中まで第２エッチング処理を行う工程と、
前記第３マスクパターンを除去する工程と、
前記第１シリコン層に対して、前記第２マスクパターンを介して、前記櫛歯電極部に至るまで第３エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記２２）可動部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層、第２シリコン層、これらの間の中間層、および、前記中間層に接して前記第１シリコン層の側に内蔵されているトーションバーを有する第１材料基板における第１シリコン層に対して、前記可動部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを形成する工程と、
前記第１シリコン層において前記第１マスクパターンが形成された面に対して第３シリコン層を接合することによって、前記第１マスクパターンが内蔵された第２材料基板を作製する工程と、
前記第３シリコン層に対して、前記フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための第２マスクパターンを介して、前記第１マスクパターンが露出するまで第１エッチング処理を行う工程と、
前記第１シリコン層に対して、前記第１マスクパターンを介して前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によると、マイクロミラー素子の製造に用いるウエハの平面サイズについての制限が低減される。更に、本発明によると、隣接配置すべき配線基板や透明カバーなどの部材を、スペーサを別途用いなくともマイクロミラー素子に対して適切に接合することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロミラー素子の斜視図である。
【図２】図１に示すマイクロミラー素子の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図３】図１に示すマイクロミラー素子の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】図１に示すマイクロミラー素子の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。
【図５】図１に示すマイクロミラー素子の駆動時の態様を表す。
【図６】図１に示すマイクロミラー素子の製造方法における一部の工程を表す断面図である。
【図７】図６に続く工程を表す。
【図８】図７に続く工程を表す。
【図９】図１に示すマイクロミラー素子の他の製造方法における一部の工程を表す断面図である。
【図１０】図９に続く工程を表す。
【図１１】図１に示すマイクロミラー素子の他の製造方法における一部の工程を表す断面図である。
【図１２】図１１に続く工程を表す。
【図１３】図１に示すマイクロミラー素子の他の製造方法における一部の工程を表す断面図である。
【図１４】図１３に続く工程を表す。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子の斜視図である。
【図１６】図１５の線ＸＶＩ−ＸＶＩに沿った断面図である。
【図１７】図１５に示すマイクロミラー素子を配線基板に搭載し、透明カバーを接合した態様を表す。
【図１８】図１５に示すマイクロミラー素子の製造方法における一部の工程を表す断面図である。
【図１９】図１８に続く工程を表す。
【図２０】図１９に続く工程を表す。
【図２１】光スイッチング装置の一例の概略構成図である。
【図２２】光スイッチング装置の他の例の概略構成図である。
【図２３】従来の櫛歯電極型マイクロミラー素子の一部省略斜視図である。
【図２４】一組の櫛歯電極の配向を表す部分斜視図である。
【図２５】図２３に示すマイクロミラー素子の製造方法を表す。
【図２６】図２３に示すマイクロミラー素子の駆動時の態様を表す。
【符号の説明】
Ｘ１，Ｘ２　　　マイクロミラー素子
１１０　　　ミラー形成部
１１０ａ，１１０ｂ　　　第１櫛歯電極
１２０　　　内フレーム
１２１　　　内フレーム主部
１２１ａ，１２１ｂ　　　第３櫛歯電極
１２２　　　電極基台
１２２ａ，１２２ｂ　　　第２櫛歯電極
１３０，１３０’　　　外フレーム
１３１，１３１’　　　第１外フレーム部
１３２　　　第２外フレーム部
１３２ａ，１３２ｂ　　　第４櫛歯電極
１４０，１５０　　　トーションバー
１６０　　　絶縁層
Ｍ　　　ミラー形成部
Ｔ　　　トーションバー
Ｅ１，Ｅ２　櫛歯電極
Ｆ１　　内フレーム
Ｆ２　　外フレーム
【図１】
2004013099.tif 000003
【図２】
2004013099.tif 000004
【図３】
2004013099.tif 000005
【図４】
2004013099.tif 000006
【図５】
2004013099.tif 000007
【図６】
2004013099.tif 000008
【図７】
2004013099.tif 000009
【図８】
2004013099.tif 000010
【図９】
2004013099.tif 000011
【図１０】
2004013099.tif 000012
【図１１】
2004013099.tif 000013
【図１２】
2004013099.tif 000014
【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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