(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元状に配置された複数のマイクロアクチュエータを備えたマイクロアクチュエータアレーであって、
前記各マイクロアクチュエータは、基板により支持されて前記基板に対して移動し得るように設けられた可動部を有し、
前記各マイクロアクチュエータの前記可動部に設けられた第１の配線と、
前記可動部以外の箇所に設けられ互いに交差する第２及び第３の配線と、
を備え、
前記第２の配線と前記第３の配線とが交差する場所付近における前記第２の配線の一部と、前記第１の配線とは、同時に成膜された第１の導電膜をパターニングすることにより形成され、
前記各マイクロアクチュエータは、前記基板に設けられた第１の電極部と、前記可動部に設けられ前記第１の電極部との間の電圧により前記第１の電極部との間に静電力を生じ得る第２の電極部と、前記可動部に設けられ磁界内に配置されて通電によりローレンツ力を生じる電流経路と、を有し、
前記各マイクロアクチュエータの前記可動部に設けられた前記第１の配線が、当該可動部に設けられた前記第２の電極部に電位を印加するための配線及び当該可動部に設けられた前記電流経路に電流を供給するための配線のうちの一方又は両方の配線であり、
前記第２及び第３の配線のうちの一方の配線が、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの前記可動部に設けられた前記電流経路に電流を供給するための配線であり、
前記第２の第３の配線のうちの他方の配線が、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの前記可動部に設けられた前記第２の電極部に電位を供給するための配線、又は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの前記第１の電極部に電位を供給するための配線であり、
各行又は各列毎に、当該列又は当該行のマイクロアクチュエータの前記電流経路が、通電された際に同じ向きのローレンツ力を生じるように、電気的に直列に接続されたことを特徴とするマイクロアクチュエータアレー。
【請求項２】
前記第２の配線の残りの部分と前記第３の配線とは、基板上に同時に成膜された第２の導電膜をパターニングすることにより形成されたことを特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエータアレー。
【請求項３】
前記各マイクロアクチュエータの前記可動部は、脚部を介して前記基板により支持されて前記基板から間隔をあけるように設けられ、
前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部とは別に、脚部を介して前記基板により支持されて前記基板から間隔をあけるように設けられた被支持部を、備え、
前記第２の配線の前記一部が前記被支持部に設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロアクチュエータアレー。
【請求項４】
前記被支持部が前記可動部と一括して形成されたことを特徴とする請求項３記載のマイクロアクチュエータアレー。
【請求項５】
前記被支持部が平面視で前記可動部と略同じ形状を有することを特徴とする請求項３又は４記載のマイクロアクチュエータアレー。
【請求項６】
前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部は、前記基板上の予め定めた有効領域に配置され、
前記被支持部は、前記有効領域の周辺の前記基板上の領域に配置されたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載マイクロアクチュエータアレー。
【請求項７】
２次元状に配置された複数のマイクロアクチュエータを備えたマイクロアクチュエータアレーであって、
前記各マイクロアクチュエータは、基板により支持されて前記基板に対して移動し得るように設けられた可動部を有し、
前記各マイクロアクチュエータは、前記基板に設けられた第１の電極部と、前記可動部に設けられ前記第１の電極部との間の電圧により前記第１の電極部との間に静電力を生じ得る第２の電極部と、前記可動部に設けられ磁界内に配置されて通電によりローレンツ力を生じる電流経路と、を有し、
前記可動部以外の箇所に設けられた第１乃至第３の配線を備え、
前記第１の配線は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの前記第１の電極部に電位を供給するための配線であり、
前記第２の配線は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの前記可動部に設けられた前記第２の電極部に電位を供給するための配線であり、
前記第３の配線は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの前記可動部に設けられた前記電流経路に電流を供給するための配線であり、
前記第１の配線又は前記第２の配線と前記第３の配線とが互いに交差し、
前記各マイクロアクチュエータの前記第２の電極部と前記電流経路とは、同時に成膜された第１の導電膜をパターニングすることにより形成され、
前記第１の配線又は前記第２の配線と前記第３の配線とが交差する場所付近における当該交差する２つの配線のうちの一方の配線の一部が、前記第１の導電膜をパターニングすることにより形成され、
各行又は各列毎に、当該列又は当該行のマイクロアクチュエータの前記電流経路が、通電された際に同じ向きのローレンツ力を生じるように、電気的に直列に接続されたことを特徴とするマイクロアクチュエータアレー。
【請求項８】
前記各マイクロアクチュエータの前記第１の電極部は、第２の導電膜をパターニングすることにより形成され、
前記第１の配線又は前記第２の配線と前記第３の配線とが交差する場所付近における当該交差する２つの配線のうちの他方の配線の一部が、前記第２の導電膜をパターニングすることにより形成されたことを特徴とする請求項７記載のマイクロアクチュエータアレー。
【請求項９】
前記各マイクロアクチュエータの前記可動部は、当該可動部に設けられた前記第２の電極部に電位を印加するための配線、及び、当該可動部に設けられた前記電流経路に電流を供給するための配線を有し、
前記各マイクロアクチュエータの前記可動部の前記各配線は、前記第１の導電膜をパターニングすることにより形成され、
前記各マイクロアクチュエータの前記第１の電極部は、第２の導電膜をパターニングすることにより形成され、
前記第１乃至第３の配線は、前記一方の配線の前記一部を除いて、前記第２の導電膜をパターニングすることにより形成されたことを特徴とする請求項７又は８記載のマイクロアクチュエータアレー。
【請求項１０】
前記各マイクロアクチュエータの前記可動部は、脚部を介して前記基板により支持されて前記基板から間隔をあけるように設けられ、
前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部とは別に、脚部を介して前記基板により支持されて前記基板から間隔をあけるように設けられた被支持部を、備え、
前記一方の配線の前記一部が前記被支持部に設けられたことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載のマイクロアクチュエータアレー。
【請求項１１】
前記被支持部が前記可動部と一括して形成されたことを特徴とする請求項１０記載のマイクロアクチュエータアレー。
【請求項１２】
前記被支持部が平面視で前記可動部と略同じ形状を有することを特徴とする請求項１０又は１１記載のマイクロアクチュエータアレー。
【請求項１３】
前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部は、前記基板上の予め定めた有効領域に配置され、
前記被支持部は、前記有効領域の周辺の前記基板上の領域に配置されたことを特徴とする請求項１１又は１２記載マイクロアクチュエータアレー。
【請求項１４】
各行毎に、当該行のマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部の一方が電気的に共通して接続され、
各列毎に、当該列のマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部の他方が電気的に共通して接続されたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のマイクロアクチュエータアレー。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載のマイクロアクチュエータアレーと、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部にそれぞれ搭載された前記被駆動体とを備え、前記各被駆動体が光学素子であることを特徴とする光学装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれかに記載のマイクロアクチュエータアレーと、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部にそれぞれ搭載された前記被駆動体とを備え、前記各被駆動体がミラーであることを特徴とする光スイッチアレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロアクチュエータアレー、並びに、これを用いた光学装置及び光スイッチアレーに関するものである。この光学装置及び光スイッチアレーは、例えば、光通信装置や光伝送装置等で用いることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシニング技術の進展に伴い、種々の分野においてマイクロアクチュエータの重要性が高まっている。マイクロアクチュエータが用いられている分野の一例として、例えば、光通信などに利用され光路を切り替える光スイッチを挙げることができる。このような光スイッチの例として、下記の特許文献１，２に開示された光スイッチを挙げることができる。
【０００３】
マイクロアクチュエータは、基板と、該基板により支持されて前記基板に対して移動し得る可動部とを備えている。可動部が片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータ（例えば、特許文献１の図２６、図３６〜図４０）や、可動部が両持ち構造を持つタイプのマイクロアクチュエータ（例えば、特許文献２の図１０、図１１）が知られている。これらのマイクロアクチュエータでは、可動部は、弾性部（例えば、片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータでは梁部を構成する板ばね部、両持ち構造を持つタイプのマイクロアクチュエータではフレクチュア部）を有し、該弾性部の変形に従って基板に対して移動し得るようになっている。
【０００４】
特許文献１，２に開示された各光スイッチでは、それぞれミラーの支持構造は異なるものの、いずれの光スイッチにおいても、可動部におけるミラー支持基板板となる部分にその面と垂直にミラーが搭載されている。そして、これらの光スイッチでは、ミラーがマイクロアクチュエータにより駆動されて上下方向に移動し、ミラーが入射光路に進出した時に光がそのミラーで反射される一方、ミラーが入射光路から退出した時に光が直進することにより、出射光路が切り替えられる。また、これらの光スイッチでは、可動部に駆動力等を与えるために供給する電気信号を導く配線パターンが、可動部に設けられるとともに基板上に形成されている。
【０００５】
また、特許文献１には、同一基板上に前記可動部を複数２次元状に配置したマイクロアクチュエータアレーと、各可動部にそれぞれ搭載されたミラーとを備えた光スイッチアレーも、開示されている。
【特許文献１】国際公開第０３／０６０５９２号パンフレット
【特許文献２】特開２００１−４２２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したような従来のマイクロアクチュエータアレーや光スイッチアレーでは、複数のマイクロアクチュエータの可動部に駆動力等を与えるために供給する電気信号を導く配線のうち前記可動部以外の箇所に設けられる配線は、全て基板上に形成された配線パターンとして構成されていた。マイクロアクチュエータアレーや光スイッチアレーでは複数のマイクロアクチュエータを有していることから、基板上の前記配線パターンが交差せざるを得ないことが多い。そこで、前述したような従来のマイクロアクチュエータアレーや光スイッチアレーでは、前記配線パターンとして、可動部の部分（可動部に設けられた配線パターンを含む）を形成する前に予め、基板上に層間絶縁膜を挟んで積層された２層の導電膜をそれぞれパターニングすることにより形成した、上層及び下層の配線パターンが用いられていた。
【０００７】
したがって、従来のマイクロアクチュエータアレーや光スイッチアレーを製造する場合には、可動部の形成工程に先立って、基板上に配線パターンを形成する工程として、下層の導電膜の成膜及びそのパターニング、層間絶縁膜の成膜及びそのパターニング、並びに、上層の導電膜の成膜及びそのパターニングが不可欠であった。このため、製造プロセスの工程数が多く、その分、コストアップを免れないとともに歩留りが低下していた。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、製造プロセスの工程数を少なくすることができ、これによりコストダウン及び歩留りの向上を図ることができる、マイクロアクチュエータアレー、並びに、これを用いた光学装置及び光スイッチアレー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】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、複数のマイクロアクチュエータを備えたマイクロアクチュエータアレーであって、（i）前記各マイクロアクチュエータは、基板により支持されて前記基板に対して移動し得るように設けられた可動部を有し、（ii）前記各マイクロアクチュエータの前記可動部に設けられた第１の配線と、前記可動部以外の箇所に設けられ互いに交差する第２及び第３の配線と、を備え、（iii）前記第２の配線と前記第３の配線とが交差する場所付近における前記第２の配線の一部と、前記第１の配線とは、同時に成膜された第１の導電膜をパターニングすることにより形成されたものである。
【００１０】
本発明の第２の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１の態様において、前記第２の配線の残りの部分と前記第３の配線とは、基板上に同時に成膜された第２の導電膜をパターニングすることにより形成されたものである。
【００１１】
本発明第３の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１又は２の態様において、（i）前記各マイクロアクチュエータの前記可動部は、脚部を介して前記基板により支持されて前記基板から間隔をあけるように設けられ、（ii）前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部とは別に、脚部を介して前記基板により支持されて前記基板から間隔をあけるように設けられた被支持部を、備え、（iii）前記第２の配線の前記一部が前記被支持部に設けられたものである。
【００１２】
本発明の第４の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第３の態様において、前記被支持部が前記可動部と一括して形成されたものである。
【００１３】
本発明の第５の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第３又は第４の態様において、前記被支持部が平面視で前記可動部と略同じ形状を有するものである。
【００１４】
本発明の第６の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第３乃至第５のいずれかの態様において、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部は、前記基板上の予め定めた有効領域に配置され、前記被支持部は、前記有効領域の周辺の前記基板上の領域に配置されたものである。
【００１５】
本発明の第７の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１乃至第６のいずれかの態様において、（i）前記各マイクロアクチュエータは、前記基板に設けられた第１の電極部と、前記可動部に設けられ前記第１の電極部との間の電圧により前記第１の電極部との間に静電力を生じ得る第２の電極部と、前記可動部に設けられ磁界内に配置されて通電によりローレンツ力を生じる電流経路と、を有し、（ii）前記各マイクロアクチュエータの前記可動部に設けられた前記第１の配線が、当該可動部に設けられた前記第２の電極部に電位を印加するための配線及び当該可動部に設けられた前記電流経路に電流を供給するための配線のうちの一方又は両方の配線であり、（iii）前記第２及び第３の配線のうちの一方の配線が、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの前記可動部に設けられた前記電流経路に電流を供給するための配線であり、（iv）前記第２の第３の配線のうちの他方の配線が、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの前記可動部に設けられた前記第２の電極部に電位を供給するための配線、又は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの前記第１の電極部に電位を供給するための配線であるものである。
【００１６】
本発明の第８の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、複数のマイクロアクチュエータを備えたマイクロアクチュエータアレーであって、（i）前記各マイクロアクチュエータは、基板により支持されて前記基板に対して移動し得るように設けられた可動部を有し、（ii）前記各マイクロアクチュエータは、前記基板に設けられた第１の電極部と、前記可動部に設けられ前記第１の電極部との間の電圧により前記第１の電極部との間に静電力を生じ得る第２の電極部と、前記可動部に設けられ磁界内に配置されて通電によりローレンツ力を生じる電流経路と、を有し、（iii）前記可動部以外の箇所に設けられた第１乃至第３の配線を備え、（iv）前記第１の配線は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの前記第１の電極部に電位を供給するための配線であり、（v）前記第２の配線は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの前記可動部に設けられた前記第２の電極部に電位を供給するための配線であり、（vi）前記第３の配線は、前記複数のマイクロアクチュエータのうちの少なくとも１つのマイクロアクチュエータの前記可動部に設けられた前記電流経路に電流を供給するための配線であり、（vii）前記第１の配線又は前記第２の配線と前記第３の配線とが互いに交差し、（viii）前記各マイクロアクチュエータの前記第２の電極部と前記電流経路とは、同時に成膜された第１の導電膜をパターニングすることにより形成され、（ix）前記第１の配線又は前記第２の配線と前記第３の配線とが交差する場所付近における当該交差する２つの配線のうちの一方の配線の一部が、前記第１の導電膜をパターニングすることにより形成されたものである。
【００１７】
本発明の第９のマイクロアクチュエータアレーは、前記第８の態様において、前記各マイクロアクチュエータの前記第１の電極部は、第２の導電膜をパターニングすることにより形成され、前記第１の配線又は前記第２の配線と前記第３の配線とが交差する場所付近における当該交差する２つの配線のうちの他方の配線の一部が、前記第２の導電膜をパターニングすることにより形成されたものである。
【００１８】
本発明の第１０の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第８又は第９の態様において、（i）前記各マイクロアクチュエータの前記可動部は、当該可動部に設けられた前記第２の電極部に電位を印加するための配線、及び、当該可動部に設けられた前記電流経路に電流を供給するための配線を有し、（ii）前記各マイクロアクチュエータの前記可動部の前記各配線は、前記第１の導電膜をパターニングすることにより形成され、（iii）前記各マイクロアクチュエータの前記第１の電極部は、第２の導電膜をパターニングすることにより形成され、（iv）前記第１乃至第３の配線は、前記一方の配線の前記一部を除いて、前記第２の導電膜をパターニングすることにより形成されたものである。
【００１９】
本発明の第１１の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第８乃至第１０のいずれかの態様において、（i）前記各マイクロアクチュエータの前記可動部は、脚部を介して前記基板により支持されて前記基板から間隔をあけるように設けられ、（ii）前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部とは別に、脚部を介して前記基板により支持されて前記基板から間隔をあけるように設けられた被支持部を、備え、（iii）前記一方の配線の前記一部が前記被支持部に設けられたものである。
【００２０】
本発明の第１２の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１１の態様において、前記被支持部が前記可動部と一括して形成されたものである。
【００２１】
本発明の第１３の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１１又は第１２の態様において、前記被支持部が平面視で前記可動部と略同じ形状を有するものである。
【００２２】
本発明の第１４の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１２又は第１３の態様において、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部は、前記基板上の予め定めた有効領域に配置され、前記被支持部は、前記有効領域の周辺の前記基板上の領域に配置されたものである。
【００２３】
本発明の第１５の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第７乃至第１４のいずれかの態様において、前記複数のマイクロアクチュエータが２次元状に配置され、各行又は各列毎に、当該列又は当該行のマイクロアクチュエータの前記電流経路が、通電された際に同じ向きのローレンツ力を生じるように、電気的に直列に接続されたものである。
【００２４】
本発明の第１６の態様によるマイクロアクチュエータアレーは、前記第１６の態様において、（i）各行毎に、当該行のマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部の一方が電気的に共通して接続され、（ii）各列毎に、当該列のマイクロアクチュエータの前記第１及び第２の電極部の他方が電気的に共通して接続されたものである。
【００２５】
本発明の第１７の態様による光学装置は、前記第１乃至第１６のいずれかの態様によるマイクロアクチュエータアレーと、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部にそれぞれ搭載された前記被駆動体とを備え、前記各被駆動体が光学素子であるものである。
【００２６】
本発明の第１８の態様による光スイッチアレーは、前記第１乃至第１６のいずれかの態様によるマイクロアクチュエータアレーと、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部にそれぞれ搭載された前記被駆動体とを備え、前記各被駆動体がミラーであるものである。
【００２７】
なお、前述した各態様において、前記可動部は例えば薄膜で構成され、前記被支持部は例えば薄膜で構成される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、製造プロセスの工程数を少なくすることができ、これによりコストダウン及び歩留りの向上を図ることができる、マイクロアクチュエータアレー、並びに、これを用いた光学装置及び光スイッチアレーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明によるマイクロアクチュエータアレー、光学装置及び光スイッチアレーについて、図面を参照して説明する。
【００３０】
［第１の実施の形態］
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施の形態による光学装置としての光スイッチアレー１を備えた光学システム（本実施の形態では、光スイッチシステム）の一例を模式的に示す概略構成図である。説明の便宜上、図１に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する（後述する図についても同様である。）。光スイッチアレー１の基板２１の面がＸＹ平面と平行となっている。また、Ｚ軸方向のうち矢印の向きを＋Ｚ方向又は＋Ｚ側、その反対の向きを−Ｚ方向又は−Ｚ側と呼び、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についても同様とする。なお、Ｚ軸方向の＋側を上側、Ｚ軸方向の−側を下側という場合がある。また、Ｘ軸方向の並びを列、Ｙ軸方向の並びを行という。
【００３２】
この光スイッチシステムは、図１に示すように、光スイッチアレー１と、ｍ本の光入力用光ファイバ２と、ｍ本の光出力用光ファイバ３と、ｎ本の光出力用光ファイバ４と、光スイッチアレー１に対して後述するように磁界を発生する磁界発生部としての磁石５と、光路切替状態指令信号に応答して、当該光路切替状態指令信号が示す光路切換状態を実現するための制御信号を光スイッチアレー１に供給する制御部としての外部制御回路６と、を備えている。図１に示す例では、ｍ＝３、ｎ＝３となっているが、ｍ及びｎはそれぞれ任意の数でよい。
【００３３】
本実施の形態では、磁石５は、図１に示すように、Ｘ軸方向の−側がＮ極に＋側がＳ極に着磁された板状の永久磁石であり、光スイッチアレー１の下側に配置され、光スイッチアレー１に対して磁力線５ａで示す磁界を発生している。すなわち、磁石５は、光スイッチアレー１に対して、Ｘ軸方向に沿ってその＋側へ向かう略均一な磁界を発生している。もっとも、磁界発生部として、磁石５に代えて、例えば、他の形状を有する永久磁石や、電磁石などを用いてもよい。
【００３４】
光スイッチアレー１は、図１に示すように、基板２１と、基板２１上に配置されたｍ×ｎ個のミラー１２とを備えている。ｍ本の光入力用光ファイバ２は、基板２１に対するＹ軸方向の一方の側からＹ軸方向に入射光を導くように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。ｍ本の光出力用光ファイバ３は、ｍ本の光入力用光ファイバ２とそれぞれ対向するように基板２１に対する他方の側に配置され、光スイッチアレー１のいずれのミラー１２によっても反射されずにＹ軸方向に進行する光が入射するように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。ｎ本の光出力用光ファイバ４は、光スイッチアレー１のいずれかのミラー１２により反射されてＸ軸方向に進行する光が入射するように、ＸＹ平面と平行な面内に配置されている。ｍ×ｎ個のミラー１２は、ｍ本の光入力用光ファイバ２の出射光路と光出力用光ファイバ４の入射光路との交差点に対してそれぞれ、後述するマイクロアクチュエータにより進出及び退出可能にＺ軸方向に移動し得るように、２次元マトリクス状に基板２１上に配置されている。なお、本例では、ミラー１２の向きは、その法線がＸＹ平面と平行な面内においてＸ軸と４５゜をなすように設定されている。もっとも、その角度は適宜変更することも可能であり、ミラー１２の角度を変更する場合には、その角度に応じて光出力用光ファイバ４の向きを設定すればよい。この光スイッチシステムの光路切替原理自体は、従来の２次元光スイッチの光路切替原理と同様である。
【００３５】
図２は、図１中の光スイッチアレー１を模式的に示す概略平面図である。ただし、図２では、基板２１に設けられた配線パターン６１ｂ，６２，６３等の図示は省略している。光スイッチアレー１は、図２に示すように、基板２１（図２では図示せず）と、該基板２１上に２次元状に配置されたｍ×ｎ個の可動部１１と、各可動部１１に搭載されたミラー１２と、可動部１１とは別に基板２１上に配置された被支持部１１１とを備えている。
【００３６】
図１及び図２並びに後述する図では、説明を簡単にするため、９個の光スイッチを３行３列に配置しているが、光スイッチの数は何ら限定されるものではない。光スイッチアレー１のうちのミラー１２以外の部分が、マイクロアクチュエータアレーを構成している。
【００３７】
次に、図１中の光スイッチアレー１の単位素子としての１つの光スイッチの構造について、図３乃至図１０を参照して説明する。
【００３８】
図３は、図１中の光スイッチアレー１の単位素子としての１つの光スイッチ（すなわち、１つのマイクロアクチュエータ及びこれにより駆動される１つのミラー１２）を模式的に示す概略平面図である。図３では、可動部１１及び脚部２２，２３の表面に全体に渡って形成された保護膜としてのＳｉＮ膜４４は省略して示し、本来実線で書くべき凸条部４９，５０のラインを破線で示し、Ａｌ膜４２，４３にそれぞれ異なるハッチングを付している。また、図３では、基板２１に設けられた配線パターン６１ｂ，６２，６３等の図示は省略している。図４は、図３中のＸ１１−Ｘ１２線に沿った概略断面図である。図面には示していないが、図３中のＸ１９−Ｘ２０線に沿った概略断面図は図４と同様となる。図５は、図３中のＸ１３−Ｘ１４線に沿った概略断面図である。図面には示していないが、図３中のＸ１７−Ｘ１８線に沿った概略断面図は図５と同様となる。図６は、図３中のＸ１５−Ｘ１６線に沿った概略断面図である。図７は、図３中のＹ１１−Ｙ１２線に沿った概略断面図である。図８は、図３中のＹ１３−Ｙ１４線に沿った概略断面図である。図９は、図３中のＹ１５−Ｙ１６線に沿った概略断面図である。図１０は、図３中のＹ１７−Ｙ１８線に沿った概略断面図である。
【００３９】
なお、図４乃至図１０では、この光スイッチが２行２列目に配置されたものとして、後述する配線パターン６１ｂ，６２，６３を表している。また、図４乃至図１０では、梁構成部３２，３４がＺ軸方向に湾曲していないものとして示しているが、梁構成部３２，３４は、実際には、後述する図１１（ａ）に示すように、可動部１１が力を受けていない状態において、当該梁構成部３２，３４を構成する膜の応力によって＋Ｚ方向に湾曲している。
【００４０】
本実施の形態で用いられているマイクロアクチュエータは、シリコン基板やガラス基板等の基板２１と、脚部２２，２３と、Ｚ軸方向から見た平面視で主としてＸ軸方向に並行して延びた２本の帯板状の梁部２４，２５と、梁部２４，２５の先端（自由端、＋Ｘ方向の端部）に設けられそれらの間を機械的に接続する平面視で長方形状の接続部２６と、梁部２４を構成する梁構成部３３及び梁部２５を構成する梁構成部３５の固定端側同士を補強のために機械的に接続する接続部２７と、固定電極（第１の電極部）６１ａと、を備えている。
【００４１】
梁部２４の固定端（−Ｘ方向の端部）は、基板２１上のシリコン酸化膜等の絶縁膜２９上に形成されたＡｌ膜からなる配線パターン６２，６３（図３では省略。図４及び後述する図１５参照。）をそれぞれ介して基板２１から立ち上がる立ち上がり部を持つ２つの個別脚部２２ａ，２２ｂからなる脚部２２を介して、基板２１に機械的に接続されている。同様に、梁部２５の固定端（−Ｘ方向の端部）は、基板２１上の絶縁膜２９上に形成されたＡｌ膜からなる２つの配線パターン６２，６３（図３では省略。後述する図１５参照。）をそれぞれ介して基板２１から立ち上がる立ち上がり部を持つ２つの個別脚部２３ａ，２３ｂからなる脚部２３を介して、基板２１に機械的に接続されている。ただし、後述する図１５からわかるように、１列目の３つの光スイッチでは、個別脚部２３ａは、配線パターン６２を介することなく、絶縁膜２９を介して基板２１から立ち上がっている。前述したように、梁部２４，２５の自由端間が接続部２６で機械的に接続され、梁構成部３３，３５の固定端側同士が接続部２７で機械的に接続されている。したがって、本実施の形態では、梁部２４，２５及び接続部２６，２７が、全体として、片持ち梁構造を持つ可動部１１を構成し、この可動部１１は、脚部２２，２３を介して基板２１により支持されて、基板２１に対して移動し得るようにかつ基板２１から間隔をあけるように設けられている。本実施の形態では、基板２１、絶縁膜２９、固定電極６１ａ及び配線パターン６１ｂ，６２，６３等が、固定部を構成している。
【００４２】
梁部２４は、可動部１１の固定端と自由端との間に機械的にＸ軸方向に直列に接続された２つの梁構成部３２，３３を有している。梁構成部３２は、Ｚ軸方向から見た平面視でＸ軸方向に延びた帯板状に構成されている。梁構成部３３は、帯板状に構成され、図３に示すように、Ｚ軸方向から見た平面視で、主としてＸ軸方向に延びているものの、−Ｘ側の位置でＹ軸方向に折れ曲がったような形状を有している。固定端側（−Ｘ側）の梁構成部３２はＺ軸方向に撓み得る板ばね部となっているのに対し、自由端側（＋Ｘ側）の梁構成部３３はＺ軸方向（基板２１側及びその反対側）の撓み及びその他の方向の撓みに対して実質的に剛性を有する剛性部となっている。
【００４３】
梁構成部３２は、下側のＳｉＮ膜４１と中間のＡｌ膜４２，４３と上側の保護膜としてのＳｉＮ膜４４とが積層された３層（ただし、Ａｌ膜４２，４３間の隙間では２層）の薄膜で、板ばねとして作用するように構成されている。なお、図３において、Ａｌ膜４２の後述する各部分を符号４２ａ，４２ｂで示し、Ａｌ膜４３の後述する各部分を符号４３ａ，４３ｂで示している。Ａｌ膜４２とＡｌ膜４３とは、同時に成膜されたＡｌ膜をパターニングすることにより同一階層に形成されているが、図３に示すように、若干Ｙ軸方向に隙間をあけて形成され、互いに電気的に分離されている。これは、Ａｌ膜４２の一部４２ａを静電力用可動電極として用いるとともにＡｌ膜４２の他の部分４２ｂを可動電極４２ａに電位を印加するための配線（可動電極用配線）として用い、Ａｌ膜４３の一部４３ａをローレンツ力用電流経路として用いるとともに他の部分４３ｂをローレンツ力用電流経路４３ａに電流を供給するための配線（ローレンツ力用配線）として用いるためである。静電力用配線ではほとんど電流を流さない一方、ローレンツ力用配線では比較的大きい電流を流すため、ローレンツ力用配線の電気抵抗を低減するべく、Ａｌ膜４２は幅が狭く形成され、Ａｌ膜４３は幅が広く形成されている。
【００４４】
梁構成部３３は、梁構成部３２からそのまま連続して延びた下側のＳｉＮ膜４１と中間のＡｌ膜４２，４３と上側の保護膜としてのＳｉＮ膜４４とが積層された３層（ただし、Ａｌ膜４２，４３間の隙間では２層）の薄膜で、構成されている。しかし、後述する凸条部４９，５０を形成することによって、梁構成部３３に前述した剛性を持たせている。
【００４５】
図４では、梁構成部３２がＺ軸方向に湾曲していないものとして示しているが、梁構成部３２は、実際には、後述する図１１（ａ）に示すように、駆動信号が供給されていない状態において、膜４１〜４４の応力によって、上方（基板２１と反対側、＋Ｚ方向）に湾曲している。このような湾曲状態は、膜４１〜４４の成膜条件を適宜設定することにより、実現することができる。一方、梁構成部３３は、駆動信号の供給の有無に拘わらずＺ軸方向に実質的に湾曲しておらず、前述した剛性を持つことにより、膜４１〜４４の応力により湾曲することがなく常に平板状の状態を維持する。このように、梁構成部３２と梁構成部３３とは、梁部２４が力を受けない状態で、異なる湾曲・非湾曲状態を持っている。
【００４６】
本実施の形態では、脚部２２は、梁構成部３２を構成するＳｉＮ膜４１，４４及びＡｌ膜４２，４３がそのまま連続して延びることによって構成され、２つの個別脚部２２ａ，２２ｂを有している。脚部２２が２つの個別脚部２２ａ，２２ｂを有しているのは、静電力用配線とローレンツ力用配線とを分離して、Ａｌ膜４２とＡｌ膜４３とを基板２１上の別々の配線パターン６２，６３にそれぞれ電気的に接続させるためである。Ａｌ膜４２は、個別脚部２２ａにおいてＳｉＮ膜４１に形成された開口を介して可動電極用配線パターン６２に電気的に接続されている。Ａｌ膜４３は、個別脚部２２ｂにおいてＳｉＮ膜４１に形成された開口を介してローレンツ力用配線パターン６３に電気的に接続されている。なお、脚部２２の上部には、脚部２２の強度を補強するために、凸条部５１がＺ方向から見た平面視で個別脚部２２ａ，２２ｂを一括して囲むように口の字状に形成されている。
【００４７】
梁部２５及び脚部２３は、前述した梁部２４及び脚部２２とそれぞれ全く同一の構造を有している。梁部２５を構成する梁構成部３４，３５は、梁部２４を構成する梁構成部３２，３３に相当している。脚部２３を構成する個別脚部２３ａ，２３ｂは、脚部２２を構成する個別脚部２２ａ，２２ｂにそれぞれ相当している。また、脚部２３の上部には、前述した凸条部５１に相当する凸条部５２が形成されている。
【００４８】
接続部２７は、梁構成部３３，３５からそのまま連続して延びたＳｉＮ膜４１，４４の２層膜で構成されている。接続部２７には、梁構成部３３，３５からのＡｌ膜４２は延びておらず、接続部２７においては、何ら電気的な接続は行われていない。
【００４９】
本実施の形態では、梁構成部３３，３５及び接続部２６，２７に一括して剛性を付与するべく、図３中の破線で示すように、平面視でこれらの一括した領域の外周側において周回するように凸条部４９が形成され、前記一括した領域の内周側に周回するように凸条部５０が形成されている。この凸条部４９，５０によって、梁構成部３３，３５が補強されて剛性を有している。梁構成部３３，３５は、駆動信号の供給の有無に拘わらずＺ軸方向に実質的に湾曲しておらず、前述した剛性を持つことにより、膜４１〜４４の応力により湾曲することがなく常に平板状の状態を維持する。
【００５０】
接続部２６は、梁構成部３３，３５を構成するＳｉＮ膜４１，４４及びＡｌ膜４２，４３がそのまま連続して延びることによって構成されている。接続部２６には、被駆動体としてのＡｕ、Ｎｉ又はその他の金属からなるミラー１２が設けられている。このミラー１２は、例えば、前記特許文献２に開示されているように、ミラー１２に対応する凹所をレジストに形成した後、電解メッキによりミラー１２となるべきＡｕ、Ｎｉその他の金属を成長させ、その後に前記レジストを除去することで、形成することができる。ミラー１２をその支持基体となる部分により支持する支持構造は、これに限定されるものではなく、例えば、特許文献１に開示された支持構造を採用してもよい。その場合、これらの支持構造及びミラー１２は、特許文献１に開示されている製造方法と同様の製造方法により製造することができる。
【００５１】
接続部２６におけるＡｌ膜４２の部分４２ａが、静電力用可動電極（第２の電極部）となっている。この可動電極４２ａに対向する基板２１上の領域には、Ａｌ膜からなる静電力用固定電極６１ａが形成されている。図６等に示すように、固定電極６１ａを構成するＡｌ膜は配線パターン（固定電極用配線パターン）６１ｂとしても延びており、可動電極用配線パターン４２ｂと共に利用することによって、固定電極６１ａと可動電極４２ａとの間に電圧（静電力用電圧）を、印加できるようになっている。両者の間に静電力用電圧を印加することで、両者の間に駆動力としての静電力が発生する。
【００５２】
一方、前述した説明からわかるように、Ａｌ膜４３によって、脚部２２の個別脚部２２ｂ下の配線パターン６３から、梁構成部３２→梁構成部３３→接続部２６→梁構成部３５→梁構成部３４を経て、脚部２３の個別脚部２３ｂ下の配線パターン６３（後述する図１５参照）へ至る、電流経路が構成されている。このＡｌ膜４３が構成する電流経路のうち、接続部２６におけるＹ軸方向に沿った電流経路が、Ｘ軸方向の磁界内に置かれたときに、Ｚ軸方向へ向かうローレンツ力を発生させる部分となっている。すなわち、接続部２６におけるＹ軸方向に沿ったＡｌ膜４３の部分４３ａがローレンツ力用電流経路となっている。また、Ａｌ膜４３における個別脚部２２ｂから梁構成部３２，３３を経てローレンツ力用電流経路４３ａに至る部分４３ｂ、及び、ローレンツ力用電流経路４３ａから梁構成部３５，３４を経て個別脚部２３ｂに至る部分４３ｂが、それぞれローレンツ力用配線パターンとなっている。したがって、前述した図１中の永久磁石５を用いてＸ軸方向の磁界内に置き、前記電流経路へ電流（ローレンツ力用電流）を流すと、ローレンツ力用電流経路４３ａにローレンツ力（駆動力）がＺ方向へ作用する。なお、このローレンツ力の向きが＋Ｚ方向であるか−Ｚ方向であるかは、ローレンツ力用電流の向きによって定まる。
【００５３】
以上の説明からわかるように、本実施の形態では、梁部２４，２５及び接続部２６，２７が構成する可動部１１が、基板２１等からなる固定部に対して、上下に（Ｚ軸方向に）移動し得るようになっている。すなわち、本実施の形態では、可動部１１は、板ばねを構成する梁構成部３２，３４のバネ力により復帰しようとする上側位置（後述する図１１（ａ）参照）と、接続部２６が固定電極６１ａに当接する下側位置（後述する図１１（ｂ）参照）との間を、移動し得るようになっている。前記上側位置では、可動部１１の可動電極４２ａと固定部の固定電極６１ａとの間隔が広がって、両者の間に生じ得る静電力は低下又は消失する。前記下側位置では、可動部１１の可動電極４２ａと固定部の固定電極６１ａとの間隔が狭まって、両者の間に生じ得る静電力は増大する。
【００５４】
本実施の形態では、可動電極４２ａと固定電極６１ａとの間の静電力用電圧及び前記ローレンツ力用電流を制御することで、ミラー１２が上側位置（基板２１と反対側）に保持された状態及びミラー１２が下側（基板２１側）に保持された状態にすることができる。本実施の形態では、後述するように、外部制御回路６によってこのような制御が行われるようになっている。
【００５５】
図１１は、可動部１１に設けられたミラー１２による光の切り替え状態を模式的に示す概略側面図である。図１１（ａ）はミラー１２が上側に保持されて光路に進出した状態、図１１（ｂ）はミラー１２が下側に保持されて光路から退出した状態を示している。なお、図１１において、各部の構造は大幅に簡略化して示している。図１１において、Ｋは、ミラー１２の進出位置に対する光路の断面を示している。
【００５６】
図１１（ａ）に示すように、前記静電力及び前記ローレンツ力が印加されていない状態では、梁構成部３２，３４がそれらを構成する膜の応力によって＋Ｚ方向に湾曲した状態に復帰し、ミラー１２が上側に保持される。これにより、ミラー１２が光路Ｋに進出して、当該光路に入射した光を反射させる。この状態から、光路に入射した光をミラー１２で反射させずにそのまま通過させる状態に切り替える場合には、例えば、まず、前記ローレンツ力を印加して板ばね部（梁構成部３２，３４）のバネ力に抗してミラー１２を下方へ移動させ、ミラー１２が基板２１に保持された後、前記静電力を印加してその保持を維持し、前記ローレンツ力の印加を停止させればよい。
【００５７】
なお、本実施の形態では、可動部１１及び脚部２２，２３の表面に全体に渡って、保護膜としてのＳｉＮ膜４４が形成されているが、このＳｉＮ膜４４は形成しなくてもよい。また、本実施の形態では、可動部１１において梁構成部３３，３５及び接続部２６，２７で囲まれた部分が開口となっているが、この部分にもＳｉＮ膜４１，４４を延在させて当該開口を閉塞し、そこにミラー１２を搭載してもよい。
【００５８】
次に、図２中の被支持部１１１について、図１２を参照して説明する。図１２は、図２中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。
【００５９】
被支持部１１１は、後述する図１４及び図１５からわかるように、可動部１１以外の箇所に設けられた可動電極用配線及びローレンツ力用配線が互いに交差する場所付近に、設けられている。本実施の形態では、この交差する場所が３箇所あるので、被支持部１１１は３つ設けられている。
【００６０】
被支持部１１１は、図２及び図１２に示すように、Ｙ軸方向に延びた帯板状に構成されている。被支持部１１１は、下側のＳｉＮ膜１４１と中間のＡｌ膜１４２と上側の保護膜としてのＳｉＮ膜１４４とが積層された３層の薄膜で、構成されている。被支持部１１１のＹ軸方向の両端は、基板２１上の絶縁膜２９上に形成されたＡｌ膜からなる可動電極用配線パターン６２を介して基板２１から立ち上がる立ち上がり部を持つ脚部１２２，１２３をそれぞれ介して、基板２１に機械的に接続されている。このように、被支持部１１１は、脚部１２２，１２３を介して基板２１により支持されて、基板２１から間隔をあけるように設けられている。
【００６１】
脚部１２２，１２３は、被支持部１１１を構成するＳｉＮ膜１４１，１４４及びＡｌ膜１４２がそのまま連続して延びることによって構成されている。Ａｌ膜１４２は、脚部１２２，１２３においてＳｉＮ膜１４１に形成された開口を介して可動電極用配線パターン６２に電気的に接続されている。Ａｌ膜１４２は、可動電極用配線パターンとなっており、基板上２１上の可動電極用配線パターン６２と共に、光スイッチアレー１における可動部１１以外の箇所に設けられた可動電極用配線を構成している。
【００６２】
脚部１２２の上部には、脚部１２２の強度を補強するために、凸条部１５１がＺ方向から見た平面視で当該脚部１２２を囲むように口の字状に形成されている。同様に、脚部１２３の上部には、脚部１２３の強度を補強するために、凸条部１５２がＺ方向から見た平面視で当該脚部１２３を囲むように口の字状に形成されている。
【００６３】
本実施の形態では、被支持部１１１及びこれを支持する脚部１２２，１２３を構成する下側のＳｉＮ膜１４１と、可動部１１及びこれを支持する脚部２２，２３を構成する下側のＳｉＮ膜４１とは、同時に成膜されたＳｉＮ膜をパターニングすることにより形成されている。被支持部１１１及びこれを支持する脚部１２２，１２３を構成する中間のＡｌ膜１４２と、可動部１１及びこれを支持する脚部２２，２３を構成する中間のＡｌ膜４２，４３とは、同時に成膜されたＡｌ膜をパターニングすることにより形成されている。被支持部１１１及びこれを支持する脚部１２２，１２３を構成する上側のＳｉＮ膜１４４と、可動部１１及びこれを支持する脚部２２，２３を構成する上側のＳｉＮ膜４４とは、同時に成膜されたＳｉＮ膜をパターニングすることにより形成されている。このように、本実施の形態では、被支持部１１１及び脚部１２２，１２３、並びに、可動部１１及び脚部２２，２３は、一括して形成されている。
【００６４】
なお、基板２１に設けられた固定電極６１ａ、固定電極用配線パターン６１ｂ、可動電極用配線パターン６２及びローレンツ力用配線パターン６３等を保護するために、これらの上面及び絶縁膜２９の上面に、シリコン酸化膜等の絶縁膜を形成してもよい。
【００６５】
図１３は、本実施の形態による光スイッチアレー１を示す電気回路図である。図３乃至図１０に示す単一の光スイッチは、電気回路的には、１個のコンデンサ（固定電極６１ａと可動電極４２ａとがなすコンデンサに相当）と、１個のコイル（ローレンツ力用電流路４３ａ（接続部２６におけるＹ軸方向に延びたＡｌ膜４３の直線部分）に相当）と見なせる。図１３では、ｍ行ｎ列目の光スイッチのコンデンサ及びコイルをそれぞれＣｍｎ及びＬｍｎと表記している。例えば、図２中の左上の（１行１列目の）光スイッチのコンデンサ及びコイルをそれぞれＣ１１，Ｌ１１と表記している。本実施の形態では、各コンデンサの図１３中の上側電極が固定電極６１ａ、図１３中の下側電極が可動電極４２ａとなっている。図１３では、説明を簡単にするため、既に説明したように、９個の光スイッチを３行３列に配置している。もっとも、光スイッチの数は何ら限定されるものではなく、例えば１００行１００列の光スイッチを有する場合も、原理は同一である。また、光スイッチの数が同じであっても、行数と列数を同数にする必要はないし、マトリクス配置にする必要もない。例えば、光スイッチの数が９個の場合、１行９列の配置でもよいし、光スイッチの数が１６個の場合、４行４列、１行１６列及び２行８列のいずれの配置でもよい。
【００６６】
本実施の形態では、先の説明からわかるように、光スイッチアレー１の全体において、可動部１１に設けられたローレンツ力用電流経路４３ａ、ローレンツ力用配線パターン４３ｂ、可動電極４２ａ及び可動電極用配線パターン４２ｂ、並びに、被支持部１１１に設けられた可動電極用配線パターン１４２が、図１４に示すように配置されることになる。なお、これらの要素４３ａ，４３ｂ，４２ａ，４２ｂ，１４２は、前述したように、同時に成膜されたＡｌ膜をパターニングすることにより形成されている。
【００６７】
そして、本実施の形態では、光スイッチアレー１において、図１５に示すように、固定電極６１ａ、固定電極用配線パターン６１ｂ、可動電極用配線パターン６２、ローレンツ力用配線パターン６３、及び、端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３，Ｌ０〜Ｌ３が基板２１上に配置されることによって、図１３に示す電気的な接続が実現されている。端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３，Ｌ０〜Ｌ３は、例えば、対応する配線パターンの一部を電極パッド（ボンディングパッド）とすることにより構成されている。前述した要素６１ａ，６１ｂ，６２，６３，ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３，Ｌ０〜Ｌ３は、同時に成膜されたＡｌ膜をパターニングすることにより、基板１２上の絶縁膜２９の上面に形成されている。なお、可動部１１及び被支持部１１１に設けられた配線パターンと基板２１に設けられた配線パターンとは、両者が重なっている個別脚部２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ及び脚部１２２，１２３で電気的に接続されている。
【００６８】
図１４は、光スイッチアレー１の全体における、可動部１１に設けられたローレンツ力用電流経路４３ａ、ローレンツ力用配線パターン４３ｂ、可動電極４２ａ及び可動電極用配線パターン４２ｂ、並びに、被支持部１１１に設けられた可動電極用配線パターン１４２の配置を示す概略平面図である。図１５は、光スイッチアレー１の全体における、基板２１に設けられた固定電極６１ａ、固定電極用配線パターン６１ｂ、可動電極用配線パターン６２、ローレンツ力用配線パターン６３、及び、端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３，Ｌ０〜Ｌ３の配置を示す概略平面図である。図１５には、可動部１１の外形及び個別脚部２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ、並びに、被支持部１１１の外形及び脚部１２２，１２３を、それぞれ破線で併せて示している。
【００６９】
本実施の形態による光スイッチアレー１には、図１３及び図１５に示すように、複数の端子ＣＤ１〜ＣＤ３からなる第１の端子群、複数の端子ＣＵ１〜ＣＵ３からなる第２の端子群、複数の端子Ｌ０〜Ｌ３からなる第３の端子群が設けられている。これらの端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３，Ｌ０〜Ｌ３は、図１中の外部制御回路６に接続するための外部接続用の端子である。
【００７０】
また、図１３では、第１の端子群の端子ＣＤ１〜ＣＤ３の数が光スイッチの列数と同じく３個とされ、第２の端子群の端子ＣＵ１〜ＣＵ３の数が光スイッチの行数と同じく３個とされている。
【００７１】
本実施の形態では、１列目のコンデンサＣ１１，Ｃ２１，Ｃ３１の固定電極６１ａは、第１の端子群の端子ＣＤ１に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。２列目のコンデンサＣ１２，Ｃ２２，Ｃ３２の固定電極６１ａは、第１の端子群の端子ＣＤ２に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。３列目のコンデンサＣ１３，Ｃ２３，Ｃ３３の固定電極６１ａは、第１の端子群の端子ＣＤ３に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。このように、各列毎に、当該列のマイクロアクチュエータの固定電極６１ａが電気的に共通して接続されている。これらの電気的な接続は、図１５に示すように、固定電極用配線パターン６１ｂによって実現されている。
【００７２】
また、１行目のコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３の可動電極４２ａは、第２の端子群の端子ＣＵ１に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。２行目のコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３の可動電極４２ａは、第２の端子群の端子ＣＵ２に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。３行目のコンデンサＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３の可動電極４２ａは、第２の端子群の端子ＣＵ３に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。このように、各行毎に、当該行のマイクロアクチュエータの可動部１１の可動電極４２ａが電気的に共通して接続されている。これらの電気的な接続は、図１４及び図１５に示すように、可動電極４２ａ、可動電極用配線パターン４２ｂ，１４２，６２によって実現されている。
【００７３】
また、図１３では、１行目のコイルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３が直列に接続され、その一端が端子Ｌ１に他端が端子Ｌ０にそれぞれ接続されている。２行目のコイルＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３が直列に接続され、その一端が端子Ｌ２に他端が端子Ｌ０にそれぞれ接続されている。３行目のコイルＬ３１，Ｌ３２，Ｌ３３が直列に接続され、その一端が端子Ｌ３に他端が端子Ｌ０にそれぞれ接続されている。
【００７４】
１行目のコイルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３は、端子Ｌ１，Ｌ０間に電流を流したときにこれらのコイルＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３に発生するローレンツ力の向きが同一になるように、電流の向きをそろえて接続されている。この点は、２行目のコイルＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３及び３行目のコイルＬ３１，Ｌ３２，Ｌ３３についても、同様である。本実施の形態では、電流を端子Ｌ０から端子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に向かう方向に流したときに（この方向の電流を正の電流とする。）、マイクロアクチュエータのローレンツ力用電流経路にローレンツ力が下向きに働くように設定されている。
【００７５】
このように、図１３に示す例では、各行毎に、当該行のマイクロアクチュエータのローレンツ力用電流経路４３ａが、通電された際に同じ向きのローレンツ力を生じるように、電気的に直列に接続されている。これらの電気的な接続は、図１４及び図１５に示すように、ローレンツ力用電流路４３ａ、ローレンツ力用配線パターン４３ｂ，６３によって実現されている。
【００７６】
なお、本実施の形態による光スイッチアレー１には、図１３に示すように、アドレス回路や列選択スイッチや行選択スイッチ等は搭載されていない。
【００７７】
本実施の形態では、図１中の外部制御回路６は、前記端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３，Ｌ０〜Ｌ３に接続され、端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３の電位をそれぞれ独立して制御するとともに、端子Ｌ１〜Ｌ３に流れる電流をそれぞれ独立して制御することで、前記光スイッチアレー１の各光スイッチの光路切換状態を制御する。外部制御回路６は、光路切替状態指令信号に応答して当該光路切替状態指令信号が示す光路切換状態を実現するための制御信号を、各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位及び端子Ｌ１〜Ｌ３に流す電流として供給し、その光路切換状態を実現する。なお、外部制御回路６の具体的な回路構成自体は、以下に説明する動作例から明らかである。
【００７８】
図１６は、外部制御回路６が各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位、及び、各端子Ｌ１〜Ｌ３を経由して各コイルに流す電流のタイミングチャートの一例を示すものである。図１６に示す例では、外部制御回路６は、第１の端子群の端子ＣＤ１〜ＣＤ３には２つの電位Ｖｈ，Ｖｍ１のいずれかの電位を与え、第２の端子群の端子ＣＵ１〜ＣＵ３には２つの電位Ｖｍ２，ＶＬのいずれかの電位を与える。ここで、電位Ｖｈ，Ｖｍ１，Ｖｍ２，ＶＬは、Ｖｈ＞Ｖｍ１≧Ｖｍ２＞ＶＬの関係を満たしている。各端子Ｌ１〜Ｌ３には、Ｉ１（下向きのローレンツ力が生ずる方向の電流），−Ｉ２（上向きのローレンツ力が生ずる方向の電流）のいずれかの電流が流されるか、あるいは、電流が流されない（電流ゼロ）。
【００７９】
図１６に示す例では、時刻ｔ１以前は、各端子ＣＤ１〜ＣＤ３の電位がＶｈとされ、各端子ＣＵ１〜ＣＵ３の電位がＶＬとされ、端子Ｌ１〜Ｌ３には電流が流れておらず、９個の全てのアクチュエータがラッチ解除状態（可動部１１が図１１（ａ）に示すように上側位置に位置する状態）になっているものとする。
【００８０】
時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、端子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に電流Ｉ１が流され、９個の全てのアクチュエータの可動部１１が下方向（基板２１側、すなわち、固定電極６１ａと可動電極４２ａの間隔が狭くなる方向）に動かされる。これにより、全てのアクチュエータの固定電極６１ａと可動電極４２ａの間隔が狭くなり、両電極間の静電力がある一定値を越えると、その静電力によって、全てのアクチュエータの可動部１１が図１１（ｂ）に示すように下側位置にラッチ（保持）される。
【００８１】
時刻ｔ３から時刻ｔ４の間では、端子ＣＤ１の電位がＶｈからＶｍ１に下げられ、端子ＣＵ１の電位がＶＬからＶｍ２に上昇され、さらに、端子Ｌ１に電流−Ｉ２が流される。これにより、図１３中のコンデンサＣ１１の電極間電圧はＶｈ−ＶＬからＶｍ１−Ｖｍ２に低下する。コンデンサＣ１１の電極間電圧の低下に伴い、コンデンサＣ１１の両電極間の静電力も低下する。一方、電流−Ｉ２によるローレンツ力は、固定電極６１ａと可動電極４２ａを引き離す方向に働く。ここで、ローレンツ力とバネ力が引き離す方向で、静電力が引き合う方向の力であり、引き離す方向の力が引き合う方向の力よりも強くなるように設定するとラッチが解除され、コンデンサＣ１１の固定電極６１ａと可動電極４２ａが引き離される。
【００８２】
また、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間、コンデンサＣ２１，Ｃ３１の両電極間電圧はＶｍ１−ＶＬとなる。端子Ｌ２，Ｌ３には電流は流さないので、コンデンサＣ２１，Ｃ３１に相当するマイクロアクチュエータのコイルＬ１２，Ｌ１３には、ローレンツ力が発生しない。よって、電圧差Ｖｍ１−ＶＬによって発生する静電力がバネ力よりも大きくなるように設定すれば、コンデンサＣ２１，Ｃ３１に相当するマイクロアクチュエータのラッチは維持される。
【００８３】
さらに、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間、コンデンサＣ１２、Ｃ１３の両電極間電圧はＶｈ−Ｖｍ２となる。端子Ｌ１には電流−Ｉ２が流れているので、コンデンサＣ１２、Ｃ１３に相当するマイクロアクチュエータのコイルＬ１２，Ｌ１３には、上向きのローレンツ力が発生する。よって、電圧Ｖｈ−Ｖｍ２によって発生する静電力がこのローレンツ力とバネ力の和よりも大きくなるように設定すれば、コンデンサＣ１３，Ｃ１３に相当するマイクロアクチュエータのラッチは維持される。
【００８４】
よって、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間に、コンデンサＣ１１に相当するマイクロアクチュエータのみがラッチが解除される。
【００８５】
時刻ｔ３から時刻ｔ４の間と同様に、時刻ｔ５からｔ６の間にコンデンサＣ２２に相当するマイクロアクチュエータのみがラッチが解除され、時刻ｔ７から時刻ｔ８の間にＣ３３の固定電極６１ａと可動電極４２ａのみがラッチが解除される。
【００８６】
ここまでで、コンデンサＣ１１，Ｃ２２，Ｃ３３に相当するマイクロアクチュエータのラッチを解除し、その他のマイクロアクチュエータのラッチを維持しているという当該光スイッチの初期のミラー配置が終了した。
【００８７】
さらに、この初期配置から一部のミラー配置を変更する手順を説明する。
【００８８】
時刻ｔ９から時刻ｔ１０の間に、端子Ｌ１に電流Ｉ１が流され、コンデンサＣ１１に相当するマイクロアクチュエータの可動部１１が下方向（基板２１側、すなわち、固定電極６１ａと可動電極の間隔が狭くなる方向）に動かされる。これにより、コンデンサＣ１１に相当するアクチュエータの固定電極６１ａと可動電極４２ａの間隔が狭くなり、両電極間の静電力がある一定値を越えると、その静電力によって、コンデンサＣ１１に相当するアクチュエータの可動部１１が下側位置にラッチされる。
【００８９】
時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の間に、端子Ｌ２に電流Ｉ１が流され、コンデンサＣ２２に相当するアクチュエータの可動部１１が下方向（基板２１側、すなわち、固定電極６１ａと可動電極４２ａの間隔が狭くなる方向）に動かされる。これにより、コンデンサＣ２２に相当するアクチュエータの固定電極６１ａと可動電極４２ａの間隔が狭くなり、両電極間の静電力がある一定値を越えると、その静電力によって、コンデンサＣ２２に相当するアクチュエータの可動部１１が下側位置にラッチされる。
【００９０】
時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の間では、端子ＣＤ２の電圧がＶｈからＶｍ１に下げられ、端子ＣＵ１の電位がＶＬからＶｍ２に上昇され、さらに、端子Ｌ１に電流−Ｉ２が流される。これにより、図１３中のコンデンサＣ１２の電極間電圧はＶｈ−ＶＬからＶｍ１−Ｖｍ２に低下する。コンデンサＣ１２の電極間電圧の低下に伴い、コンデンサＣ１２の両電極間の静電力も低下する。一方、電流−Ｉ２によるローレンツ力は、固定電極６１ａと可動電極４２ａを引き離す方向に働く。ここで、ローレンツ力とバネ力が引き離す方向で、静電力が引き合う方向の力であり、引き離す方向の力が引き合う方向の力よりも強くなるように設定するとラッチが解除され、コンデンサＣ１２の固定電極と可動電極が引き離される。このとき、その他のコンデンサに相当するマイクロアクチュエータは、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間と同様に、ラッチが維持される。
【００９１】
時刻ｔ１５から時刻ｔ１６の間では、端子ＣＤ１の電圧がＶｈからＶｍ１に下げられ、端子ＣＵ２の電位がＶＬからＶｍ２に上昇され、さらに、端子Ｌ２に電流−Ｉ２が流される。これにより、図１３中のコンデンサＣ２１の電極間電圧はＶｈ−ＶＬからＶｍ１−Ｖｍ２に低下する。コンデンサＣ２１の電極間電圧の低下に伴い、コンデンサＣ２１の両電極間の静電力も低下する。一方、電流−Ｉ２によるローレンツ力は、固定電極６１ａと可動電極４２ａを引き離す方向に働く。ここで、ローレンツ力とバネ力が引き離す方向で、静電力が引き合う方向の力であり、引き離す方向の力が引き合う方向の力よりも強くなるように設定するとラッチが解除され、コンデンサＣ２１の固定電極６１ａと可動電極４２ａが引き離される。このとき、その他のコンデンサに相当するマイクロアクチュエータは、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間と同様に、ラッチが維持される。
【００９２】
以上で、コンデンサＣ１２，Ｃ２１，Ｃ３３に相当するマイクロアクチュエータのラッチを解除し、その他のマイクロアクチュエータのラッチを維持しているという当該光スイッチのミラー配置の変更が終了した。
【００９３】
以上の動作説明から、所望の光路切換状態を適切に実現することができることがわかる。なお、前述した各電圧値及び電流値は、前述した動作を実現することができるように、適宜定めればよい。
【００９４】
図１６に示す例では、外部制御回路６が、各期間においてコンデンサの電極間電圧として直流電圧が印加されるように、固定電極及び可動電極の電位を制御しているが、代わりに、図１７に示すように、各期間においてコンデンサの電極間電圧としてパルスによる交流電圧が印加されるように、固定電極及び可動電極の電位を制御してもよい。図１７は、外部制御回路６が各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に与える電位、及び、各端子Ｌ１〜Ｌ３を経由して各コイルに流す電流のタイミングチャートの他の例を示すものであり、図１６に対応している。
【００９５】
図１７において、各時刻の各マイクロアクチュエータの可動電極４２ａの動きは、図１６の場合と同じである。図１７に示す例では、固定電極６１ａに印加する電位（端子ＣＤ１，ＣＤ２，ＣＤ３に印加する電位）は、それぞれ位相が同じでデューティーが５０％のパルス波形であり、グランドレベルを中心に正負方向に振幅Ｖｈ’もしくはＶｍで対称に振れている。また、可動電極４２ａに印加する電位（端子ＣＵ１，ＣＵ２，ＣＵ３に印加する電位）は、それぞれ位相が同じだが端子ＣＤ１，ＣＤ２，ＣＤ３に印加する電位とは逆位相のパルスで、デューティーは５０％でありグランドレベルを中心に正負方向に振幅Ｖｈ’もしくはＶｍで対称に振れている。コンデンサの電極間電圧は、可動電極４２ａの電位及び固定電極６１ａの電位が共に振幅Ｖｈ’の場合は２×Ｖｈ’、一方が振幅Ｖｈ’で他方が振幅Ｖｍの場合はＶｍ＋Ｖｈ’、共に振幅Ｖｍの場合は２×Ｖｍとなる。図１７に示す例においても、各振幅値等を適宜設定することで、図１６に示すように電位を供給する場合と同じ動作を実現することができる。なお、各期間において各端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３に、時間的にパルス状に変化する電位に代えて時間的に正弦波状に変化する電位を与えてもよい。
【００９６】
本実施の形態による光スイッチアレー１は、例えば、膜の形成及びパターニング、エッチング、犠牲層の形成・除去などの半導体製造技術を利用して、製造することができる。その具体例を図１８乃至図２１を参照して簡単に説明する。図１８乃至図２１は、本実施の形態による光スイッチアレー１の製造方法における各製造工程を模式的に示す概略断面図であり、図１２に対応している。
【００９７】
まず、基板２１上に絶縁膜２９を成膜する。次いで、絶縁膜２９上にＡｌ膜（第２の導電膜）を成膜し、フォトリソエッチング法等によって、このＡｌ膜（第２の導電膜）を図１５に示す固定電極６１ａ、固定電極用配線パターン６１ｂ、可動電極用配線パターン６２、ローレンツ力用配線パターン６３、及び、端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３，Ｌ０〜Ｌ３の形状にパターニングする（図１８）。
【００９８】
次に、この状態の基板上に犠牲層としてのレジスト１００を形成し、このレジスト１００に個別脚部２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ及び脚部１２２，１２３のための開口１００ａを形成する（図１９）。
【００９９】
次いで、このレジスト１００上に、凸条部４９〜５２，１５１，１５２を形成するための犠牲層としてレジスト１０１を島状に形成する（図２０）。その後、ＳｉＮ膜を形成し、フォトリソエッチング法等によって、このＳｉＮ膜を可動部１１のＳｉＮ膜４１及び被支持部１１１のＳｉＮ膜１４１の形状にパターニングするとともに、このＳｉＮ膜に、個別脚部２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ及び脚部１２２，１２３におけるコンタクトホールを形成する。
【０１００】
その後、この状態の基板上にＡｌ膜（第１の導電膜）を成膜し、フォトリソエッチング法等により、このＡｌ膜（第１の導電膜）を、ローレンツ力用電流経路４３ａ、ローレンツ力用配線パターン４３ｂ、可動電極４２ａ、可動電極用配線パターン４２ｂ及び可動電極用配線パターン１４２の形状にパターニングする。
【０１０１】
次に、この状態の基板上にＳｉＮ膜を成膜し、フォトリソエッチング法等によって、このＳｉＮ膜を、可動部１１のＳｉＮ膜４４及び被支持部１１１のＳｉＮ膜１４４の形状にパターニングする（図２１）。
【０１０２】
その後、例えば、前記特許文献１に開示されている製造方法と同様に、この状態の基板上にミラー形成用のレジストを塗布し、ミラー１２に対応する凹所をこのレジストに形成した後、電解メッキによりミラー１２となるべきＡｕ、Ｎｉその他の金属を成長させる。最後に、アッシング法等により、レジスト１００，１０１及び前記ミラー形成用レジストを除去する。これより、本実施の形態による光スイッチアレー１が完成する。
【０１０３】
本実施の形態による光スイッチアレー１では、図１３乃至図１５に示すように、可動部１１以外の箇所に設けられた可動電極用配線（本実施の形態では、基板２１に設けられた可動電極用配線パターン６２と被支持部１１１に設けられた可動電極用配線パターン１４２とからなる配線）と、可動部１１以外の箇所に設けられたローレンツ力用配線（本実施の形態では、基板２１に設けられたローレンツ力用配線パターン６３からなる配線）とが交差している。そして、本実施の形態では、前述したように、その交差場所付近における可動部１１以外の箇所に設けられた可動電極用配線の一部（本実施の形態では、可動電極用配線パターン１４２）と、可動部１１に設けられた可動電極用配線（本実施の形態では、可動電極用配線パターン４２ｂ）や可動電極４２ａやローレンツ力用電流経路４３ａやローレンツ力用配線パターン４３ｂとが、同時に成膜されたＡｌ膜をパターニングすることにより形成されている。したがって、本実施の形態によれば、前述した従来技術のようにその交差場所付近のおける可動電極用配線パターン１４２を可動部１１の形成工程に先立って形成する場合に比べて、製造プロセスの工程数が少なくなり、これによりコストダウン及び歩留りの向上を図ることができる。
【０１０４】
特に、本実施の形態では、固定電極６１ａ、固定電極用配線パターン６１ｂ、可動電極用配線パターン６２、ローレンツ力用配線パターン６３、及び、端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３，Ｌ０〜Ｌ３が同時に第１回目に成膜されたＡｌ膜（第２の導電膜）をパターニングすることにより形成されるとともに、ローレンツ力用電流経路４３ａ、ローレンツ力用配線パターン４３ｂ、可動電極４２ａ、及び、可動電極用配線パターン４２ｂ，１４２が、同時に第２回目に成膜されたＡｌ膜（第１の導電膜）をパターニングすることにより形成されているので、Ａｌ膜の成膜・パターニングを２回行うだけですみ、製造プロセスの工程数が一層少なくなり、これにより更なるコストダウン及び更なる歩留りの向上を図ることができる。
【０１０５】
また、本実施の形態では、可動部１１が脚部２２，２３を介して基板２１から間隔をあけるように設けられるのと同様に、被支持部１１１が脚部１２２，１２３を介して基板２１から間隔をあけるように設けられ、前記交差場所付近の上側配線部分となる可動電極用配線パターン１４２がこの被支持部１１１に設けられている。このため、製造途中において、第２回目に成膜されたＡｌ膜のおける可動電極用配線パターン１４２に相当する領域の高さを、第２回目に成膜されたＡｌ膜のおけるローレンツ力用電流経路４３ａ、ローレンツ力用配線パターン４３ｂ、可動電極４２ａ及び可動電極用配線パターン４２ｂにそれぞれ相当する領域の高さと揃えることができる。したがって、フォトリソエッチング法によって、第２回目に成膜されたＡｌ膜をこれらの形状にパターニングする際に、フォトレジストに対する露光精度を、ローレンツ力用電流経路４３ａ、ローレンツ力用配線パターン４３ｂ、可動電極４２ａ及び可動電極用配線パターン４２ｂにそれぞれ相当する領域に対して高めることができるのみならず、同時に、可動電極用配線パターン１４２に相当する領域に対しても高めることができる。このため、断線を生ずることなく、可動電極用配線パターン１４２を細く形成することができる。その結果、光スイッチアレー１の配線密度を高めることができ、ひいては光スイッチアレー１の小型化を図ることができる。もっとも、本発明では、必ずしも脚部１２２，１２３を設ける必要はなく、前記交差場所の上側配線部分となる可動電極用配線パターン１４２を基板２１に設けてもよい。
【０１０６】
また、本実施の形態では、被支持部１１１が、複数の可動部１１が配置されている有効領域の周辺の、基板２１上の領域に配置されている。このため、被支持部１１１（したがって、前記交差場所）を、複数の可動部１１が配置されている有効領域内に混在させて配置する場合に比べて、複数の可動部１１を規則正しく高い密度で配置することができるので、好ましい。もっとも、本発明では、被支持部１１１を、複数の可動部１１が配置されている有効領域内に混在させて配置してもよい。
【０１０７】
さらに、本実施の形態では、前述したように、各行毎に、当該行のマイクロアクチュエータのローレンツ力用電流経路４３ａが、通電された際に同じ向きのローレンツ力を生じるように、電気的に直列に接続されている。したがって、本実施の形態によれば、各行毎に、当該行のマイクロアクチュエータのローレンツ力用電流経路４３ａを電気的に並列に接続した場合に比べて、端子Ｌ１に流れる電流量を低減することができる。よって、本実施の形態によれば、電流容量の制約が大きくても十分なローレンツ力を生じさせることができ、小型化等の点でも非常に有利である。
【０１０８】
さらにまた、本実施の形態によれば、各行毎に当該行のマイクロアクチュエータの可動電極４２ａが電気的に共通に接続されるとともに、各列毎に当該列のマイクロアクチュエータの固定電極６１ａが電気的に共通に接続されているので、各マイクロアクチュエータの一方電極をそれぞれ１つずつの外部接続端子に個別に接続するような場合に比べて、静電力用の端子の数を大幅に減らすことができる。そして、本実施の形態では、コンデンサを選択するためのアドレス回路（Ｘアドレスデコーダ、Ｙアドレスデコーダ）等は搭載されていない。
【０１０９】
ところで、本実施の形態では、前記交差場所の上側配線部分を可動電極用配線の一部としている（すなわち、被支持部１１１に可動電極用配線パターン１４２を設けている）が、逆に、前記交差場所の上側配線部分をローレンツ力用配線の一部としてもよい。この場合、被支持部１１１を除去するとともに、可動部１１以外の箇所の可動電極用配線を、基板２１に設けた配線パターンのみで構成し、被支持部１１１に相当する被支持部をローレンツ力用配線に関連して設け、可動部１１以外の箇所のローレンツ力用配線を、基板２１に設けられた配線パターンと当該被支持部に設けた配線パターンとで構成すればよい。
【０１１０】
また、本実施の形態は、可動部１１以外の箇所に設けられた可動電極用配線と可動部１１以外の箇所に設けられたローレンツ力用配線とが交差する例であったが、本発明では、例えば、可動部１１以外の箇所に設けられた固定電極用配線と可動部１１以外の箇所に設けられたローレンツ力用配線とが交差する光スイッチアレーにも、同様に適用することができる。
【０１１１】
［第２の実施の形態］
【０１１２】
図２２は、本発明の第２の実施の形態による光スイッチアレー２０１を模式的に示す概略平面図であり、図２に対応している。図２３は、本実施の形態による光スイッチアレー２０１の全体における、可動部１１に設けられたローレンツ力用電流経路４３ａ、ローレンツ力用配線パターン４３ｂ、可動電極４２ａ及び可動電極用配線パターン４２ｂ、並びに、被支持部２１１に設けられたパターン４３ａ，４３ｂ，４２ａ，４２ｂの配置を示す概略平面図であり、図１４に対応している。図２４は、本実施の形態による光スイッチアレー２０１の全体における、基板２１に設けられた固定電極６１ａ、固定電極用配線パターン６１ｂ、可動電極用配線パターン６２、ローレンツ力用配線パターン６３、及び、端子ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３，Ｌ０〜Ｌ３の配置を示す概略平面図であり、図１５に対応している。図２２乃至図２４において、図２、図１４及び図１５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１１３】
本実施の形態による光スイッチアレー２０１が前記第１の実施の形態による光スイッチアレー１と異なる所は、可動部１１以外の箇所に設けられた可動電極用配線及びローレンツ力用配線が互いに交差する場所付近に、被支持部１１１及びこれを支持する脚部１２２，１２３に代えて、被支持部２１１及びこれを支持する個別脚部２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂを含む脚部が設けられている点のみである。なお、本実施の形態による光スイッチアレー１を示す電気回路図は、図１３と同一である。
【０１１４】
本実施の形態では、被支持部２１１は可動部１１と同一の構造を有しているので、可動部１１の構成要素と同一の被支持部２１１の構成要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１１５】
被支持部２１１は、可動部１１と同一の構造を有しているが、被支持部２１１にはミラー１２が搭載されておらず、光スイッチ用マイクロアクチュエータの可動部１１として有効に機能しない点に着目すると、ダミー構造体であると言える。
【０１１６】
被支持部２１１のパターン４３ａ，４３ｂ，４２ａ，４２ｂは、可動部１１のローレンツ力用電流経路４３ａ、ローレンツ力用配線パターン４３ｂ、可動電極４２ａ及び可動電極用配線パターン４２ｂとそれぞれ構造上は同一であるが、機能上は異なる。すなわち、被支持部２１１のパターン４３ａ，４３ｂは、電気的に無効であるダミーパターンとなっている。被支持部２１１のパターン４２ａ，４２ｂは、全体として、第１の実施の形態による光スイッチアレー１における被支持部１１１の配線パターン１４２に相当する可動電極用配線パターンとなっている。
【０１１７】
このように、被支持部２１１は、マイクロアクチュエータの可動部１１と同一の構造を持ちながらも、単に、前記第１の実施の形態による光スイッチアレー１の被支持部１１１に相当する配線部材となっている。
【０１１８】
本実施の形態による光スイッチアレー２０１によっても、前記第１の実施の形態による光スイッチアレー１と同様の利点が得られる。
【０１１９】
また、本実施の形態によれば、複数の可動部１１が配置されている有効領域の周辺の基板２１上の領域に配置されている被支持部２１１が、可動部１１と同一の構造を有している。したがって、本実施の形態によれば、製造工程における犠牲層除去ためのアッシング時に、有効領域における周辺側（特に、被支持部２１１の側）の温度上昇が抑えられ、可動部１１において薄膜の残留応力に差が生じてしまうような事態が低減され、可動部１１に意図しない形状のばらつきが低減されるという利点も得られる。
【０１２０】
この点について付言する。前述したように、前記第１の実施の形態による光スイッチアレー１の製造工程において、図２１に示す状態（基板２１上に犠牲層としてのレジスト１００，１０１が形成され、その上に、可動部１１の形状にパターニングされたＳｉＮ膜４１、Ａｌ膜４２，４３及びＳｉＮ膜４４からなる薄膜構造体が形成された状態）となった後に、アッシング等のドライプロセスによって犠牲層１００，１０１を除去する工程が行われる。このとき、複数の可動部１１が隣接して配置されているため、同じ基板２１上であっても、犠牲層１００，１０１が薄膜構造体と基板２１との間に挟まれている領域と、基板２１上に犠牲層１００，１０１だけが露出している領域とで、大きな温度差が生ずる。具体的には、例えば、基板２１上に犠牲層だけが露出している領域は、アッシング時に数百度の高温に達するのに対し、犠牲層が薄膜構造体と基板２１との間に挟まれている領域ではそれほど温度が上昇しない。このため、複数の可動部１１に相当する複数の薄膜構造体の周辺領域のアッシング時に生ずる高熱が、隣接して配列された複数の薄膜構造体のうち周辺部の薄膜構造体に伝導し、高温の熱処理が施された状態になる。これにより、中心部の薄膜構造体と周辺部側の薄膜構造体とで、薄膜の残留応力に差が生じ、薄膜構造体の形状（すなわち、可動部１１の形状）にばらつきが生ずるなどの問題が発生し易い。
【０１２１】
これに対し、本実施の形態による光スイッチアレー２０１では、複数の可動部１１が配置されている有効領域の周辺の基板２１上の領域に配置されている被支持部２１１が、可動部１１と同一の構造を有しているので、被支持部２１１の側に配置されている光スイッチのマイクロアクチュエータの可動部１１を構成する薄膜構造体には、アッシング時の高温が伝導され難くなり、光スイッチのマイクロアクチュエータの可動部１１を構成する薄膜構造体の形状のばらつき等が低減されるのである。
【０１２２】
したがって、このような可動部１１の形状ばらつき低減効果をより増進するためには、図面には示していないが、複数の可動部１１が配置されている有効領域の周辺の基板２１上の領域のうち、被支持部２１１が配置されていない領域にも、可動部１１及び被支持部２１１と同様の薄膜構造体をダミー構造体として配置することが好ましい。
【０１２３】
なお、本実施の形態では、被支持部２１１が可動部１１と同一の構造を有しているが、完全に同一の構造でなくても、被支持部２１１が可動部１１と平面視で略同じ形状を有していれば、本実施の形態と同様の利点が得られる。例えば、被支持部２１１では、梁構成部３２，３４に凸条部を形成して梁構成部３２，３４に剛性を持たせてもよい。
【０１２４】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【０１２５】
例えば、前述した各実施の形態は、駆動力として静電力及びローレンツ力を用いる例であったが、本発明では、駆動力として静電力及びローレンツ力のうちの一方のみを用いてもよい。また、本発明では、駆動力として磁気力などの他の駆動力や任意の２種類以上を複合した駆動力により駆動されるように構成することもできる。また、例えば、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層の、熱膨張による変形を利用した駆動方式を採用してもよい。この場合、例えば、電気抵抗部への通電などによって、前記変形のための熱を与えることができ、通電量を駆動信号として用いることができる。
【０１２６】
また、マイクロアクチュエータアレーに搭載される電気回路は、図１３に示す回路に限定されるものではなく、各マイクロアクチュエータの固定電極及び可動電極並びにローレンツ力用電流路の両端をそれぞれ独立して外部接続用端子に接続した回路や、アドレス回路等を搭載した回路など、種々の回路構成を採用してもよい。
【０１２７】
さらに、前述した各実施の形態は、本発明を可動部が片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータに適用した例であったが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、特許文献２に開示されているような可動部が両持ち構造を持つタイプのマイクロアクチュエータにも適用できる。
【０１２８】
また、前述した各実施の形態は、本発明によるマイクロアクチュエータアレーを光スイッチアレーに適用した例であったが、本発明は、ミラー１２に代えて、光の反射率の低い遮光膜や、偏光特性を有する偏光膜や、光波長フィルタ特性を有する光学薄膜などを搭載することにより、光減衰器、偏光器、波長選択器等の種々の光学装置に適用することができる。例えば、ミラー１２はそのままシャッタとして用いることができるので、前記第１及び第２の実施の形態による光スイッチアレーで採用されている光スイッチは、そのまま可変光減衰器として用いることができる。したがって、前記第１及び第２の実施の形態による光スイッチアレーで採用されている光スイッチを複数所望の位置関係に配置してアレー化することで、可変光減衰器アレーを得ることができる。この場合、前記静電力用電圧又はローレンツ力用電流の大きさを制御することで、ミラー１２を光路の途中の所望の位置で停止させて、光路を通過する光を所望の量だけ減衰させることができる。この場合、静電力及びローレンツ力の一方のみを用いるように構成してもよい。なお、可変光減衰器の場合、ミラー１２に代えて光の反射率の低いシャッタを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光スイッチアレーを備えた光学システムの一例を模式的に示す概略構成図である。
【図２】図１中の光スイッチアレーを模式的に示す概略平面図である。
【図３】図１中の光スイッチアレーの単位素子としての１つの光スイッチを模式的に示す概略平面図である。
【図４】図３中のＸ１１−Ｘ１２線に沿った概略断面図である。
【図５】図３中のＸ１３−Ｘ１４線に沿った概略断面図である。
【図６】図３中のＸ１５−Ｘ１６線に沿った概略断面図である。
【図７】図３中のＹ１１−Ｙ１２線に沿った概略断面図である。
【図８】図３中のＹ１３−Ｙ１４線に沿った概略断面図である。
【図９】図３中のＹ１５−Ｙ１６線に沿った概略断面図である。
【図１０】図３中のＹ１７−Ｙ１８線に沿った概略断面図である。
【図１１】図１中の光スイッチアレーの可動部に設けられたミラーによる光の切り替え状態を模式的に示す概略側面図である。
【図１２】図２中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。
【図１３】図１中の光スイッチアレーを示す電気回路図である。
【図１４】図１中の光スイッチアレーの全体における、可動部に設けられた配線パターン等及び被支持部に設けられた配線パターン等の配置を示す概略平面図である。
【図１５】図１中の光スイッチアレーの全体における、基板に設けられた配線パターン等の配置を示す概略平面図である。
【図１６】図１中の外部制御回路が各端子に与える電位及び電流のタイミングチャートである。
【図１７】図１中の外部制御回路が各端子に与える電位及び電流の他のタイミングチャートである。
【図１８】図１中の光スイッチアレーの製造方法における一工程を模式的に示す概略断面図である。
【図１９】図１８に引き続く工程を模式的に示す概略断面図である。
【図２０】図１９に引き続く工程を模式的に示す概略断面図である。
【図２１】図２０に引き続く工程を模式的に示す概略断面図である。
【図２２】本発明の第２の実施の形態による光スイッチアレーを模式的に示す概略平面図である。
【図２３】図２２に示す光スイッチアレーの全体における、可動部に設けられた配線パターン等及び被支持部に設けられた配線パターン等の配置を示す概略平面図である。
【図２４】図２２に示す光スイッチアレーの全体における、基板に設けられた配線パターン等の配置を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１，２０１  光スイッチアレー
１１  可動部
１２  ミラー（被駆動体）
２１  基板
２２，２３，１２２，１２３  脚部
２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ  個別脚部
４２ａ  可動電極
４２ｂ，６２，１４２  可動電極用配線パターン
４３ａ  ローレンツ力用電流経路
４３ｂ，６３  ローレンツ力用配線パターン
６１ａ  固定電極
６１ｂ  固定電極用配線パターン
１１１，２１１  被支持部
ＣＤ１〜ＣＤ３，ＣＵ１〜ＣＵ３，Ｌ０〜Ｌ３  端子
【図１】
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【図２】
0004604561.tif 000003
【図３】
0004604561.tif 000004
【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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