(57)【要約】【課題】  良好な素子特性を得つつ小型化を図るのに適したマイクロ揺動素子を提供すること。【解決手段】  本発明のマイクロ揺動素子Ｘ１は、フレーム２１と、可動機能部１１と、駆動機構１２，２３と、可動機能部１１から駆動機構（一組の櫛歯電極１２，２３）まで延びる梁部１３と、フレーム２１および梁部１３を連結する捩れ連結部２２（一対のトーションバー２２ａ）とを備える。捩れ連結部２２は、可動機能部１１の回転動作の、梁部１３の延び方向に交差する回転軸心Ａ１を規定する。回転軸心Ａ１の延び方向において、梁部１３は可動機能部１１より短い。【選択図】  図１
2005305582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
可動機能部と、
駆動機構と、
前記可動機能部から前記駆動機構まで延びる梁部と、
前記フレームおよび前記梁部を連結し、且つ、前記可動機能部の回転動作の、前記梁部の延び方向に交差する回転軸心を規定する、捩れ連結部と、を備え、
前記回転軸心の延び方向において、前記梁部は前記可動機能部より短い、マイクロ揺動素子。
【請求項２】
前記駆動機構は、協働して静電気力を発生するための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を有し、前記第１櫛歯電極は前記梁部に固定され、前記第２櫛歯電極は前記フレームに固定されている、請求項１に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項３】
前記可動機能部における前記梁部とは反対の側に連結された追加駆動機構を更に備える、請求項１または２に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項４】
前記追加駆動機構は、協働して静電気力を発生するための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を有し、前記第１櫛歯電極は前記可動機能部に固定され、前記第２櫛歯電極は前記フレームに固定されている、請求項３に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項５】
フレームと、
可動機能部、第１電極、および当該可動機能部から当該第１電極まで延びる梁部、を有する、揺動部と、
前記フレームおよび前記梁部を連結し、且つ、前記揺動部の回転動作の、前記梁部の延び方向に交差する回転軸心を規定する、捩れ連結部と、
前記第１電極と協働して前記回転動作の駆動力を発生するための第２電極と、を備え、
前記回転軸心の延び方向において、前記梁部は前記可動機能部より短い、マイクロ揺動素子。
【請求項６】
前記第１電極は櫛歯電極であり、前記第２電極は、前記フレームに固定された櫛歯電極である、請求項５に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項７】
更にベース部を備え、前記第１電極は平板電極であり、前記第２電極は、前記ベース部上に設けられて前記第１電極に対向する平板電極である、請求項５に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項８】
前記可動機能部における前記梁部とは反対の側に固定された第３電極と、当該第３電極と協働して前記回転動作の駆動力を発生するための第４電極とを更に備える、請求項５から７のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項９】
第１フレームおよび第２フレームと、
可動機能部と、
第１駆動機構および第２駆動機構と、
前記可動機能部から前記第１駆動機構まで延びる第１梁部と、
前記第１フレームおよび前記第１梁部を連結し、且つ、前記可動機能部の回転動作の、前記第１梁部の延び方向に交差する第１回転軸心を規定する、第１捩れ連結部と、
前記第１フレームから前記第２駆動機構まで延びる第２梁部と、
前記第２フレームおよび前記第２梁部を連結し、且つ、前記第１フレームの回転動作の、前記第２梁部の延び方向に交差する第２回転軸心を規定する、第２捩れ連結部と、を備え、
前記第１回転軸心の延び方向において、前記第１梁部は前記可動機能部より短く、前記第２回転軸心の延び方向において、前記第２梁部は前記第１フレームより短い、マイクロ揺動素子。
【請求項１０】
前記回転軸心または前記第１回転軸心の延び方向に離隔する、前記可動機能部における２箇所、に対して個々に姿勢調整力を作用させることが可能な姿勢調整機構を更に備える、請求項１から９のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転変位可能な可動部を有する例えばマイクロミラー素子などのマイクロ揺動素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な技術分野において、マイクロマシニング技術により形成される微小構造を有する素子の応用化が図られている。例えば光通信技術の分野においては、光反射機能を有する微小なマイクロミラー素子が注目されている。
【０００３】
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、また、一般に、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べく光スイッチング装置が使用される。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としては、マイクロマシニング技術により作製されるマイクロミラー素子を組み込んだものに対する期待が高まっている。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、上掲の特性を得るうえで好適だからである。
【０００４】
マイクロミラー素子は、光を反射するためのミラー面を備え、当該ミラー面の揺動により光の反射方向を変化させることができる。ミラー面を揺動するうえで静電気力を利用する静電駆動型のマイクロミラー素子が、多くの装置で採用されている。静電駆動型マイクロミラー素子は、いわゆる表面マイクロマシニング技術により製造されるマイクロミラー素子と、いわゆるバルクマイクロマシニング技術により製造されるマイクロミラー素子とに、大きく２つに類別することができる。
【０００５】
表面マイクロマシニング技術では、基板上において、各構成部位に対応する材料薄膜を所望のパターンに加工し、このようなパターンを順次積層することにより、支持固定部、揺動部、ミラー面、および電極部など、素子を構成する各部位や、後に除去される犠牲層を形成する。一方、バルクマイクロマシニング技術では、材料基板自体をエッチングすることにより固定支持部や揺動部などを所望の形状に成形し、ミラー面や電極を薄膜形成する。バルクマイクロマシニング技術については、例えば下記の特許文献１〜３に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１９０００７号公報
【特許文献２】特開平１０−２７０７１４号公報
【特許文献３】特開平２０００−３１５０２号公報
【０００７】
マイクロミラー素子に要求される技術的事項の一つとして、光反射を担うミラー面の平面度が高いことが挙げられる。しかしながら、表面マイクロマシニング技術によると、最終的に形成されるミラー面が薄いためにミラー面が湾曲しやすく、従って、広面積のミラー面において高い平面度を達成するのが困難である。これに対し、バルクマイクロマシニング技術によると、相対的に分厚い材料基板自体をエッチング技術により削り込んでミラー支持部を構成して当該ミラー支持部上にミラー面を設けるため、広面積のミラー面であっても、その剛性を確保することができる。その結果、充分に高い光学的平面度を有するミラー面を形成することが可能である。
【０００８】
図２０および図２１は、バルクマイクロマシニング技術によって作製される静電駆動型の従来のマイクロミラー素子Ｘ５を表す。図２０は、マイクロミラー素子Ｘ５の分解斜視図であり、図２１は、組み立てられた状態のマイクロミラー素子Ｘ５における図２１の線XXI−XXIに沿った断面図である。
【０００９】
マイクロミラー素子Ｘ５は、ミラー基板２００とベース基板２０６とが積層する構造を有する。ミラー基板２００は、ミラー支持部２０１と、フレーム２０２と、これらを連結する一対のトーションバー２０３とからなる。導電性を有するシリコン基板などの所定の材料基板に対して、その片面側からエッチングを施すことにより、ミラー基板２００におけるミラー支持部２０１、フレーム２０２、および一対のトーションバー２０３の外郭形状を成形することができる。ミラー支持部２０１の表面には、ミラー面２０４が設けられている。ミラー支持部２０１の裏面には、一対の電極２０５ａ，２０５ｂが設けられている。一対のトーションバー２０３は、ミラー支持部２０１の後述の回転動作における回転軸心Ａ５を規定する。ベース基板２０６上には、ミラー支持部２０１の電極２０５ａに対向する電極２０７ａ、および、電極２０５ｂに対向する電極２０７ｂが、設けられている。
【００１０】
マイクロミラー素子Ｘ５においては、ミラー基板２００のフレーム２０２に電位を付与すると、フレーム２０２と同一の導体材料により一体的に成形されている一対のトーションバー２０３およびミラー支持部２０１を介して、電極２０５ａおよび電極２０５ｂに電位が伝達される。したがって、フレーム２０２に所定の電位を付与することにより、電極２０５ａ，２０５ｂを例えば正に帯電させることができる。この状態において、ベース基板２０６の電極２０７ａを負に帯電させると、電極２０５ａと電極２０７ａの間に静電引力が発生し、ミラー支持部２０１は、一対のトーションバー２０３を捩りながら、図２１に示すように回転軸心Ａ５まわりに矢印Ｍ５の方向に回転する。ミラー支持部２０１は、電極間の静電引力と各トーションバー２０３の捩り抵抗力の総和とが釣り合う角度まで揺動し得る。これに代えて、ミラー支持部２０１の電極２０５ａ，２０５ｂを正に帯電させた状態で電極２０７ｂを負に帯電させると、電極２０５ｂと電極２０７ｂの間に静電引力が発生し、ミラー支持部２０１は、矢印Ｍ５とは反対の方向に回転する。以上のようなミラー支持部２０１の揺動駆動により、ミラー面２０４にて反射される光の反射方向を切り換えることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
マイクロミラー素子Ｘ５において回転軸心Ａ５方向の短縮化により小型化を図るためには、ミラー支持部２０１について図２０に示す長さＬ５１、フレーム２０２について図２０に示す長さＬ５２、または、トーションバー２０３について図２０に示す長さＬ５３を、小さくする必要がある。しかしながら、ミラー支持部２０１の長さＬ５１が小さいほど、ミラー支持部２０１の表面に設けられるミラー面２０４について大面積を確保するのが困難となり、素子の光反射機能について良好な光学的特性を得るのが困難となる。また、ミラー支持部２０１の長さＬ５１が小さいほど、ミラー支持部２０１の裏面に設けられている電極２０５ａ，２０５ｂの面積について大面積を確保するのが困難となり、素子を駆動するのに要する動作電圧を低減するのが困難となる。フレーム２０２の長さＬ５２は、フレーム２０２の強度を確保すべく一定以上に設定する必要がある。トーションバー２０３の長さＬ５３が過度に小さい場合、当該トーションバー２０３について良好な機械的特性（バネ定数，強度など）を得るのが困難である。このように、マイクロミラー素子Ｘ５は、回転軸心Ａ５方向の短縮化により小型化を図るうえで困難性を有する。マイクロミラー素子については、一般に、回転角度が大きく且つ高速の回転動作を低い駆動電圧にて実現することができる素子特性が要求されるところ、マイクロミラー素子Ｘ５では、そのような良好な素子特性を得つつ小型化を図るのが困難なのである。
【００１２】
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、良好な素子特性を得つつ小型化を図るのに適したマイクロ揺動素子を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の側面により提供されるマイクロ揺動素子は、フレームと、可動機能部と、駆動機構と、可動機能部から駆動機構まで延びる梁部と、フレームおよび梁部を連結する捩れ連結部とを備える。捩れ連結部は、可動機能部の回転動作の、梁部の延び方向に交差する回転軸心を規定する。また、回転軸心の延び方向において、梁部は可動機能部より短い。本素子は、例えばマイクロミラー素子に適用することができる。
【００１４】
本発明の第１の側面に係るマイクロ揺動素子では、可動機能部の回転動作の回転軸心を規定する捩れ連結部は、可動機能部に対して直接には接続せず、可動機能部より細くて当該可動機能部から延出する梁部に接続している。そのため、本素子においては、可動機能部および捩れ連結部について、これらが回転軸心方向において重なり合うように、配設することが可能である。可動機能部および捩れ連結部が回転軸心方向において重なり合う構成は、可動機能部および捩れ連結部について回転軸心方向に充分な長さを確保しつつ、素子全体の回転軸心方向の寸法を短く設定するうえで好適である。回転軸心方向寸法が適切に確保されている可動機能部や捩れ連結部では、各々に要求される特性が得られやすい。したがって、本素子は、各部位（フレーム，可動機能部，捩れ連結部，駆動機構）の回転軸心方向寸法を適切に確保することによって良好な素子特性を得つつ、素子全体の回転軸心方向寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適しているのである。
【００１５】
本発明の第１の側面において、好ましくは、駆動機構は、協働して静電気力を発生するための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を有し、第１櫛歯電極は梁部に固定され、第２櫛歯電極はフレームに固定されている。このような構成は、駆動電圧を低減するうえで好適である。
【００１６】
本発明の第１の側面における好ましい実施の形態では、マイクロ揺動素子は、可動機能部における梁部とは反対の側に連結された追加駆動機構を更に備える。この場合、好ましくは、駆動機構および追加駆動機構は、回転動作における同一回転方向のための駆動力を発生可能である。このような構成は、駆動電圧を低減するうえで好適である。また、好ましくは、追加駆動機構は、協働して静電気力を発生するための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を有し、第１櫛歯電極は可動機能部に固定され、第２櫛歯電極はフレームに固定されている。
【００１７】
本発明の第１の側面における他の好ましい実施の形態では、マイクロ揺動素子は、追加フレームと、当該追加フレームおよびフレームを連結して当該フレームの追加回転動作の追加回転軸心を規定する追加捩れ連結部と、追加回転動作のための駆動力を発生するための追加駆動機構と、を更に備える。この場合、回転軸心および追加回転軸心は平行である。本素子は、このように２軸型の揺動素子として構成してもよい。
【００１８】
本発明の第２の側面により提供されるマイクロ揺動素子は、可動機能部、第１電極、および当該可動機能部から当該第１電極まで延びる梁部、を有する揺動部と、フレームと、当該フレームおよび梁部を連結し、且つ、揺動部ないし可動機能部の回転動作の、梁部の延び方向に交差する回転軸心を規定する、捩れ連結部と、第１電極と協働して回転動作の駆動力を発生するための第２電極と、を備える。本素子では、回転軸心の延び方向において、梁部は可動機能部より短い。
【００１９】
本発明の第２の側面に係るマイクロ揺動素子では、揺動部の回転動作、従って可動機能部の回転動作、の回転軸心を規定する捩れ連結部は、可動機能部に対して直接には接続せず、可動機能部より細くて当該可動機能部から延出する梁部に接続している。そのため、本素子においては、可動機能部および捩れ連結部について、これらが回転軸心方向において重なり合うように、配設することが可能である。可動機能部および捩れ連結部が回転軸心方向において重なり合う構成は、可動機能部および捩れ連結部について回転軸心方向に充分な長さを確保しつつ、素子全体の回転軸心方向の寸法を短く設定するうえで好適である。したがって、本素子は、各部位（フレーム，可動機能部，捩れ連結部，駆動機構）の回転軸心方向寸法を適切に確保することによって良好な素子特性を得つつ、素子全体の回転軸心方向寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適しているのである。
【００２０】
本発明の第２の側面における好ましい実施の形態では、第１電極は櫛歯電極であり、第２電極は、フレームに固定された櫛歯電極である。本素子の駆動機構としては、このような一組の櫛歯電極を採用することができる。
【００２１】
本発明の第２の側面における他の好ましい実施の形態では、マイクロ揺動素子は更にベース部を備え、第１電極は平板電極であり、第２電極は、ベース部上に設けられて第１電極に対向する平板電極である。本素子の駆動機構としては、このような一組の平板電極を採用することができる。
【００２２】
本発明の第２の側面において、好ましくは、マイクロ揺動素子は、可動機能部における梁部とは反対の側に固定された第３電極と、当該第３電極と協働して回転動作の駆動力を発生するための第４電極とを更に備える。この場合、好ましくは、第３電極は櫛歯電極であり、第４電極はフレームに固定された櫛歯電極である。このような構成は、駆動電圧を低減するうえで好適である。
【００２３】
本発明の第３の側面により提供されるマイクロ揺動素子は、第１フレームおよび第２フレームと、可動機能部と、第１駆動機構および第２駆動機構と、可動機能部から第１駆動機構まで延びる第１梁部と、第１フレームおよび第１梁部を連結し、且つ、可動機能部の回転動作の、第１梁部の延び方向に交差する第１回転軸心を規定する、第１捩れ連結部と、第１フレームから第２駆動機構まで延びる第２梁部と、第２フレームおよび第２梁部を連結し、且つ、第１フレームの回転動作の、第２梁部の延び方向に交差する第２回転軸心を規定する、第２捩れ連結部と、を備える。本素子では、第１回転軸心の延び方向において、第１梁部は可動機能部より短く、且つ、第２回転軸心の延び方向において、第２梁部は第１フレームより短い。
【００２４】
本発明の第３の側面に係るマイクロ揺動素子では、可動機能部の第１回転動作の第１回転軸心を規定する第１捩れ連結部は、可動機能部に対して直接には接続せず、可動機能部より細くて当該可動機能部から延出する第１梁部に接続している。そのため、本素子においては、可動機能部および第１捩れ連結部について、これらが第１回転軸心方向において重なり合うように、配設することが可能である。可動機能部および第１捩れ連結部が第１回転軸心方向において重なり合う構成は、可動機能部および第１捩れ連結部について第１回転軸心方向に充分な長さを確保しつつ、素子全体の第１回転軸心方向の寸法を短く設定するうえで好適である。
【００２５】
加えて、本素子では、第１フレームの回転動作の第２回転軸心を規定する第２捩れ連結部は、フレームに対して直接には接続せず、第１フレームの全幅より小さな幅を有して当該第１フレームから延出する第２梁部に接続している。そのため、本素子においては、第１フレームおよび第２捩れ連結部について、これらが第２回転軸心方向において重なり合うように、配設することが可能である。第１フレームおよび第２捩れ連結部が第２回転軸心方向において重なり合う構成は、第１フレームおよび第２捩れ連結部について第２回転軸心方向に充分な長さを確保しつつ、素子全体の第２回転軸心方向の寸法を短く設定するうえで好適である。
【００２６】
したがって、本素子は、各部位の第１および第２回転軸心方向寸法を適切に確保することによって良好な素子特性を得つつ、素子全体の第１および第２回転軸心方向寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適しているのである。
【００２７】
本発明の第３の側面において、好ましくは、第１回転軸心および第２回転軸心は平行である。このような構成は、本素子の第１ないし第２回転軸心方向寸法を短く設定するうえで好適である。
【００２８】
好ましくは、第１駆動機構は、協働して静電気力を発生するための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を有し、第１櫛歯電極は第１梁部に固定され、第２櫛歯電極は第１フレームに固定されている。好ましくは、第２駆動機構は、協働して静電気力を発生するための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を有し、第１櫛歯電極は第２梁部に固定され、第２櫛歯電極は第２フレームに固定されている。これらの構成は、駆動電圧を低減するうえで好適である。
【００２９】
本発明の第１から第３の側面において、好ましくは、回転軸心の延び方向に離隔する、可動機能部における２箇所、に対して個々に姿勢調整力を作用させることが可能な姿勢調整機構を更に備える。このような姿勢調整機構は、可動機能部の不当な変位を抑制するうえで、即ち可動機能部の姿勢を調整するうえで、好適である。
【００３０】
好ましくは、マイクロ揺動素子は、可動機能部に対向するベース部と、可動機能部と協働して静電気力を発生するための第１補助電極と、可動機能部と協働して静電気力を発生するための第２補助電極とを更に備え、当該第１および第２補助電極は、回転軸心の延び方向に相互に離隔してベース部上に設けられ且つ可動機能部に対向する。姿勢調整機構としては、このような静電型姿勢調整機構を採用してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１〜図３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を表す。図１は、マイクロミラー素子Ｘ１の平面図であり、図２および図３は、各々、図１の線II−IIおよび線III−IIIに沿った断面図である。
【００３２】
マイクロミラー素子Ｘ１は、揺動部１０と、フレーム２１と、捩れ連結部２２と、櫛歯電極２３とを備える。図の明確化の観点より、図１においては、揺動部１０およびフレーム２１についてハッチングを付して表す。
【００３３】
揺動部１０は、ミラー支持部１１と、櫛歯電極１２と、梁部１３とを有する。ミラー支持部１１の表面には、光反射機能を有するミラー面１１ａが設けられている。ミラー支持部１１は、例えばシリコン材料よりなり、ミラー面１１ａは例えば金よりなる。このようなミラー支持部１１およびミラー面１１ａは、本発明における可動機能部を構成する。また、ミラー支持部１１ないし可動機能部について図１に示す長さＬ１は、例えば２０〜２００μｍである。一方、櫛歯電極１２は、本素子の駆動機構における可動電極を構成し、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。梁部１３は、図１に示す矢印Ｄ１方向に延びてミラー支持部１１および櫛歯電極１２を連結する。梁部１３について図１に示す長さＬ２は、例えば３〜３０μｍであり且つ長さＬ１より短い。このような梁部１３は、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。
【００３４】
フレーム２１は、揺動部１０を囲む形状を有し、例えばシリコン材料よりなる。また、フレーム２１内には、所定の導電経路（図示略）が設けられている。
【００３５】
捩れ連結部２２は、一対のトーションバー２２ａからなる。各トーションバー２２ａは、揺動部１０の梁部１３およびフレーム２１に接続してこれらを連結し、図３に示すように、素子厚さ方向において梁部１３およびフレーム２１よりも薄肉である。このような捩れ連結部２２ないし一対のトーションバー２２ａは、揺動部１０ないしミラー支持部１１の回転動作の回転軸心Ａ１を規定する。回転軸心Ａ１は、図１に示す矢印Ｄ１方向と、すなわち梁部１３の延び方向と、直交する。好ましくは、回転軸心Ａ１は、揺動部１０の重心またはその近傍を通る。また、トーションバー２２ａは、フレーム２１内の導電経路と梁部１３とを電気的に接続する機能を有し、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。
【００３６】
櫛歯電極２３は、櫛歯電極１２と協働して静電気力を発生するための部位であり、図３に表れているようにフレーム２１に固定されている。すなわち、櫛歯電極２３は、本素子の駆動機構における固定電極を構成する。このような櫛歯電極２３は、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。櫛歯電極１２，２３は、揺動部１０の例えば非動作時には、図２および図３に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極１２，２３は、揺動部１０の回転動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯が位置ずれした態様で配されている。
【００３７】
図４および図５は、マイクロミラー素子Ｘ１の製造方法の一例を表す。この方法は、バルクマイクロマシニング技術の一種であるＭＥＭＳ(micro electro mechanical systems)技術により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４および図５においては、図５（ｄ）に示すミラー支持部Ｍ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２、トーションバーＴ１，Ｔ２、および一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２の形成過程を、一の断面の変化として表す。当該一の断面は、加工が施される材料基板（多層構造を有するウエハ）における単一のマイクロミラー素子形成区画に含まれる複数の所定箇所の断面を、モデル化して連続断面として表したものである。ミラー支持部Ｍは、ミラー支持部１１の一部位に相当する。梁部Ｂは、梁部１３に相当し、梁部１３の横断面を表す。フレームＦ１，Ｆ２は、各々、フレーム２１に相当し、フレーム２１の横断面を表す。トーションバーＴ１は、トーションバー２２ａに相当し、トーションバー２２ａの延び方向の断面を表す。トーションバーＴ２は、トーションバー２２ａに相当し、トーションバー２２ａの横断面を表す。櫛歯電極Ｅ１は、櫛歯電極１２に相当し、櫛歯電極１２の櫛歯横断方向の断面を表す。櫛歯電極Ｅ２は、櫛歯電極２３に相当し、櫛歯電極２３における櫛歯横断方向の断面を表す。
【００３８】
マイクロミラー素子Ｘ１の製造においては、まず、図４（ａ）に示すような材料基板１００を用意する。材料基板１００は、シリコン層１０１，１０２と、当該シリコン層１０１，１０２間の絶縁層１０３とからなる積層構造を有するＳＯＩ（silicon on insulator）基板である。シリコン層１０１，１０２は、不純物をドープすることにより導電性を付与されたシリコン材料よりなる。不純物としては、Ｂなどのｐ型不純物や、ＰおよびＳｂなどのｎ型不純物を採用することができる。絶縁層１０３は例えば酸化シリコンよりなる。シリコン層１０１の厚さは例えば１０〜１００μｍであり、シリコン層１０２の厚さは例えば５０〜５００μｍであり、絶縁層１０３の厚さは例えば０．３〜３μｍである。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように、シリコン層１０１上にミラー面１１ａを形成する。ミラー面１１ａの形成においては、まず、スパッタリング法により、シリコン層１０１に対して例えばＣｒ（５０ｎｍ）およびこれに続いてＡｕ（２００ｎｍ）を成膜する。次に、所定のマスクを介してこれら金属膜に対してエッチング処理を順次行うことにより、ミラー面１１ａをパターン形成する。Ａｕに対するエッチング液としては、例えば、ヨウ化カリウム−ヨウ素水溶液を使用することができる。Ｃｒに対するエッチング液としては、例えば硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液を使用することができる。
【００４０】
次に、図４（ｃ）に示すように、シリコン層１０１上には酸化膜パターン１１０およびレジストパターン１１１を形成し、シリコン層１０２上に酸化膜パターン１１２を形成する。酸化膜パターン１１０は、揺動部１０（ミラー支持部Ｍ，梁部Ｂ，櫛歯電極Ｅ１）およびフレーム２１（フレームＦ１，Ｆ２）に対応するパターン形状を有する。レジストパターン１１１は、両トーションバー２２ａ（トーションバーＴ１，Ｔ２）に対応するパターン形状を有する。また、酸化膜パターン１１２は、フレーム２１（フレームＦ１，Ｆ２）および櫛歯電極２３（櫛歯電極Ｅ２）に対応するパターン形状を有する。
【００４１】
次に、図４（ｄ）に示すように、酸化膜パターン１１０およびレジストパターン１１１をマスクとして、ＤＲＩＥ（deep reactive ion etching）により、シリコン層１０１に対し所定の深さまでエッチング処理を行う。所定の深さとは、トーションバーＴ１，Ｔ２の厚みに相当する深さであり、例えば５μｍである。ＤＲＩＥでは、エッチングと側壁保護とを交互に行うＢｏｓｃｈプロセスにおいて、良好なエッチング処理を行うことができる。後出のＤＲＩＥについても、このようなＢｏｓｃｈプロセスを採用することができる。
【００４２】
次に、図５（ａ）に示すように、剥離液を作用させることにより、レジストパターン１１１を剥離する。剥離液としては、例えば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。
【００４３】
次に、図５（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１１０をマスクとして、ＤＲＩＥにより、トーションバーＴ１，Ｔ２を残存形成しつつシリコン層１０１に対して絶縁層１０３に至るまでエッチング処理を行う。本エッチング処理により、揺動部１０（ミラー支持部Ｍ，梁部Ｂ，櫛歯電極Ｅ１）、両トーションバー２２ａ（トーションバーＴ１，Ｔ２）、およびフレーム２１（フレームＦ１，Ｆ２）の一部が成形される。
【００４４】
次に、図５（ｃ）に示すように、酸化膜パターン１１２をマスクとして、ＤＲＩＥによりシリコン層１０２に対して絶縁層１０３に至るまでエッチング処理を行う。本エッチング処理により、フレーム２１（フレームＦ１，Ｆ２）の一部および櫛歯電極Ｅ２（櫛歯電極２３）が成形される。
【００４５】
次に、図５（ｄ）に示すように、絶縁層１０３において露出している箇所、および酸化膜パターン１１０，１１２を、エッチング除去する。エッチング手法としては、ドライエッチングまたはウエットエッチングを採用することができる。ドライエッチングを採用する場合、エッチングガスとしては、例えば、ＣＦ4やＣＨＦ3などを採用することができる。ウエットエッチングを採用する場合、エッチング液としては、例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムからなるバッファードフッ酸（ＢＨＦ）を使用することができる。
【００４６】
以上の一連の工程を経ることにより、ミラー支持部Ｍ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２、トーションバーＴ１，Ｔ２、および一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２を成形してマイクロミラー素子Ｘ１を製造することができる。
【００４７】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、櫛歯電極１２，２３の各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部１０ないしミラー支持部１１を回転軸心Ａ１まわりに回転させることができる。櫛歯電極１２に対する電位付与は、フレーム２１内の所定の導電経路、両トーションバー２２ａ、および梁部１３を介して実現することができ、櫛歯電極１２は、例えばグランド接続されている。櫛歯電極１２，２３の各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極１２，２３間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極１２は櫛歯電極２３に引き込まれる。そのため、揺動部１０ないしミラー支持部１１は、回転軸心Ａ１まわりに回転動作し、電極間の静電引力と各トーションバー２２ａの捩り抵抗力の総和とが釣り合う角度まで回転し得る。釣り合い状態においては、櫛歯電極１２，２３は、例えば図６および図７に示す配向をとる。このような回転動作における回転変位量は、櫛歯電極１２，２３への付与電位を調整することにより、調節することができる。また、櫛歯電極１２，２３間に作用する静電引力を消滅させると、各トーションバー２２ａはその自然状態に復帰し、揺動部１０ないしミラー支持部１１は、図３に表れているような配向をとる。以上のような揺動部１０ないしミラー支持部１１の揺動駆動により、ミラー支持部１１上に設けられたミラー面１１ａにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【００４８】
マイクロミラー素子Ｘ１においては、揺動部１０ないしミラー支持部１１の回転動作の回転軸心Ａ１を規定する捩れ連結部２２は、ミラー支持部１１より細くて当該ミラー支持部１１から延出する梁部１３に接続し、ミラー支持部１１および捩れ連結部２２（一対のトーションバー２２ａ）は、回転軸心Ａ１方向において重なり合う。そのため、マイクロミラー素子Ｘ１では、ミラー支持部１１および捩れ連結部２２について回転軸心Ａ１方向に充分な長さを確保しつつ、素子全体の回転軸心Ａ１方向の寸法を短く設定しやすい。回転軸心Ａ１方向寸法が適切に確保されているミラー支持部１１や捩れ連結部２２では、各々に要求される特性が得られやすい。したがって、マイクロミラー素子Ｘ１は、良好な素子特性を得つつ、素子全体の回転軸心Ａ１方向寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適しているのである。
【００４９】
図８は、複数のマイクロミラー素子Ｘ１を含むマイクロミラーアレイＹを表す。図の明確化の観点より、図８においては、揺動部１０およびフレーム２１についてハッチングを付して表す。マイクロミラーアレイＹでは、複数のマイクロミラー素子Ｘ１は、回転軸心Ａ１の方向に一列に配されている。したがって、マイクロミラーアレイＹでは、複数のミラー面１１ａは、回転軸心Ａ１の方向に一列に配されている。各マイクロミラー素子Ｘ１は、上述のように、良好な素子特性を得つつ素子全体の回転軸心Ａ１方向寸法を短く設定することによって小型化を図るのに適している。そのため、マイクロミラーアレイＹも、回転軸心Ａ１方向の寸法を短く設定することによって小型化を図るのに適している。加えて、各マイクロミラー素子Ｘ１では、ミラー支持部１１および捩れ連結部２２が回転軸心Ａ１方向において重なり合うため、マイクロミラーアレイＹによると、複数のミラー面１１ａについて、短い配設ピッチを実現することができる。すなわち、マイクロミラーアレイＹでは、複数のミラー面１１ａを、列の延び方向において高密度に配設することができる。
【００５０】
図９〜図１１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を表す。図９は、マイクロミラー素子Ｘ２の平面図であり、図１０は、マイクロミラー素子Ｘ２の一部省略平面図である。また、図１１は、図９の線XI−XIに沿った断面図である。
【００５１】
マイクロミラー素子Ｘ２は、揺動部３０と、フレーム４１と、捩れ連結部４２と、櫛歯電極４３と、ベース基板５１と、一対の平板電極５２，５３とを備える。図の明確化の観点より、図９および図１０においては、ベース基板５１についてハッチングを付して表す。
【００５２】
揺動部３０は、ミラー支持部３１と、櫛歯電極３２と、梁部３３とを有する。ミラー支持部３１の表面には、光反射機能を有するミラー面３１ａが設けられている。ミラー支持部３１は、例えば導電性を付与されたシリコン材料よりなり、ミラー面３１ａは例えば金よりなる。このようなミラー支持部３１およびミラー面３１ａは、本発明における可動機能部を構成する。また、ミラー支持部３１ないし可動機能部について図９に示す長さＬ１は、例えば２０〜２００μｍである。櫛歯電極３２および梁部３３の構成は、各々、上述の櫛歯電極１２および梁部１３の構成と同一である。
【００５３】
フレーム４１は、揺動部３０を囲む形状を有し、例えばシリコン材料よりなる。また、フレーム４１内には、所定の導電経路（図示略）が設けられている。
【００５４】
捩れ連結部４２は、一対のトーションバー４２ａからなる。各トーションバー４２ａは、揺動部３０の梁部３３およびフレーム４１に接続してこれらを連結し、素子厚さ方向において梁部３３およびフレーム４１よりも薄肉である。このような捩れ連結部４２ないし一対のトーションバー４２ａは、揺動部３０ないしミラー支持部３１の回転動作の回転軸心Ａ２を規定する。回転軸心Ａ２は、図９に示す矢印Ｄ１方向と、すなわち梁部３３の延び方向と、直交する。好ましくは、回転軸心Ａ２は、揺動部３０の重心またはその近傍を通る。また、トーションバー４２ａは、フレーム４１内の導電経路と梁部３３とを電気的に接続する機能を有し、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。
【００５５】
櫛歯電極４３は、櫛歯電極３２と協働して静電気力を発生するための部位であり、フレーム４１に固定されている。すなわち、櫛歯電極４３は、本素子の駆動機構における固定電極を構成する。このような櫛歯電極４３は、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。櫛歯電極３２，４３は、揺動部３０の例えば非動作時には、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極３２，４３は、揺動部３０の回転動作時において互いに当接しないよう、それらの電極歯が位置ずれした態様で配されている。
【００５６】
ベース基板５１は、例えばシリコン基板であり、図１１に示すようにフレーム４１に対して固定されている。フレーム４１およびベース基板５１は、例えばフリップチップボンディング技術により、接合されている。平板電極５２，５３は、図１０に示すように、回転軸心Ａ２の方向に相互に離隔してベース基板５１上に設けられており、図１１によく表れているように、ミラー支持部３１に対向している。また、ベース基板５１上には、平板電極５２，５３と電気的に接続する所定の配線パターン（図示略）が設けられている。
【００５７】
マイクロミラー素子Ｘ２においては、櫛歯電極３２，４３の各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部３０ないしミラー支持部３１を回転軸心Ａ２まわりに回転させることができる。櫛歯電極３２に対する電位付与は、フレーム４１内の所定の導電経路、両トーションバー４２ａ、および梁部３３を介して実現することができ、櫛歯電極３２は、例えばグランド接続されている。回転動作における回転変位量は、櫛歯電極３２，４３への付与電位を調整することにより、調節することができる。このような揺動部３０ないしミラー支持部３１の揺動駆動により、ミラー支持部３１上に設けられたミラー面３１ａにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【００５８】
マイクロミラー素子Ｘ２においては、櫛歯電極３２と電気的に接続して当該櫛歯電極３２と同電位であるミラー支持部３１と、平板電極５２との間には、平板電極５２に対して所定の電位を付与することにより所望の静電気力（図１１に示す静電気力Ｓ１）を発生させることができる。同様に、ミラー支持部３１と平板電極５３との間には、平板電極５３に対して所定の電位を付与することにより所望の静電気力（図１１に示す静電気力Ｓ２）を発生させることができる。静電気力Ｓ１，Ｓ２は、各々、静電引力または静電斥力である。このような静電気力Ｓ１，Ｓ２の各々を必要に応じて調節することにより、揺動部３０ないしミラー支持部３１について、不当な回転変位（回転軸心Ａ２まわりの回転変位以外の回転変位）を、抑制することができる。例えば、回転軸心Ａ２と垂直に交差する軸心（図９および図１１に示す例えば軸心Ａ２’）まわりの、揺動部３０ないしミラー支持部３１の回転変位を、抑制することができる。したがって、マイクロミラー素子Ｘ２では、回転軸心Ａ２に対してミラー面３１ａが常時的に平行となるように、揺動部３０ないしミラー支持部３１の姿勢を制御することが可能である。このような姿勢調整機構は、高精度な光反射機能を実現するうえで好適である。
【００５９】
姿勢調整機構としては、静電気力を利用する上述のような構成に代えて、ローレンツ力を利用する構成を採用してもよい。当該構成においては、例えば、ミラー支持部３１におけるベース基板５１に対向する面に永久磁石を配設し、且つ、回転軸心Ａ２方向に離隔して当該永久磁石に対向する一対の平面コイルを、平板電極５２，５３に代えてベース基板５１上に配設する。また、ベース基板５１には、各平面コイルに通電するための所定の配線パターン（図示略）が設けられる。このような磁力型姿勢調整機構においては、各平面コイルの発生する磁界を必要に応じて調節することにより、各平面コイルと永久磁石の間に所望の磁力を発生させ、揺動部３０ないしミラー支持部３１について不当な回転変位を抑制することが可能である。
【００６０】
マイクロミラー素子Ｘ２においては、ミラー支持部３１の回転動作の回転軸心Ａ２を規定する捩れ連結部４２は、ミラー支持部３１より細くて当該ミラー支持部３１から延出する梁部３３に接続し、ミラー支持部３１および捩れ連結部４２は、回転軸心Ａ２方向において重なり合う。そのため、マイクロミラー素子Ｘ２では、ミラー支持部３１および捩れ連結部４２について回転軸心Ａ２方向に充分な長さを確保しつつ、素子全体の回転軸心Ａ２方向の寸法を短く設定しやすい。したがって、マイクロミラー素子Ｘ２は、良好な素子特性を得つつ、素子全体の回転軸心Ａ２方向寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適しているのである。
【００６１】
図１２〜図１５は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ３を表す。図１２は、マイクロミラー素子Ｘ３の平面図であり、図１３〜図１５は、各々、図１２の線XIII−XIII、線XIV−XIV、および線XV−XVに沿った断面図である。
【００６２】
マイクロミラー素子Ｘ３は、揺動部６０と、フレーム７１と、捩れ連結部７２と、櫛歯電極７３，７４とを備える。図の明確化の観点より、図１２においては、揺動部６０、フレーム７１、および櫛歯電極７４についてハッチングを付して表す。
【００６３】
揺動部６０は、ミラー支持部６１と、櫛歯電極６２，６４と、梁部６３とを有する。ミラー支持部６１の表面には、光反射機能を有するミラー面６１ａが設けられている。ミラー支持部６１は、例えば導電性を付与されたシリコン材料よりなり、ミラー面６１ａは例えば金よりなる。このようなミラー支持部６１およびミラー面６１ａは、本発明における可動機能部を構成する。また、ミラー支持部６１ないし可動機能部について図１２に示す長さＬ１は、例えば２０〜２００μｍである。櫛歯電極６２および梁部６３の構成は、各々、上述の櫛歯電極１２および梁部１３の構成と同一である。一方、櫛歯電極６４は、例えば導電性を付与されたシリコン材料よりなり、図１５に示すようにミラー支持部６１に対して固定されている。また、櫛歯電極６４は、ミラー支持部６１および櫛歯電極６４にわたって埋設されている導電プラグ（図示略）を介して、ミラー支持部６１と電気的に接続されている。
【００６４】
フレーム７１は、揺動部６０を囲む形状を有し、例えばシリコン材料よりなる。また、フレーム７１内には、所定の導電経路（図示略）が設けられている。
【００６５】
捩れ連結部７２は、一対のトーションバー７２ａからなる。各トーションバー７２ａは、揺動部６０の梁部６３およびフレーム７１に接続してこれらを連結し、図１５に示すように、素子厚さ方向において梁部６３およびフレーム７１よりも薄肉である。このような捩れ連結部７２ないし一対のトーションバー７２ａは、揺動部６０ないしミラー支持部６１の回転動作の回転軸心Ａ３を規定する。回転軸心Ａ３は、図１２に示す矢印Ｄ１方向と、すなわち梁部６３の延び方向と、直交する。好ましくは、回転軸心Ａ３は、揺動部６０の重心またはその近傍を通る。また、トーションバー７２ａは、フレーム７１内の導電経路と梁部６３とを電気的に接続する機能を有し、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。
【００６６】
櫛歯電極７３は、櫛歯電極６２と協働して静電気力を発生するための部位であり、図１５に示すようにフレーム７１に固定されている。櫛歯電極７３は、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。櫛歯電極７３および上述の櫛歯電極６２は、本素子の一の駆動機構を構成する。櫛歯電極６２，７３は、揺動部６０の例えば非動作時には、図１３および図１５に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極６２，７３は、揺動部６０の回転動作時において互いに当接しないよう、それらの電極歯が位置ずれした態様で配されている。
【００６７】
櫛歯電極７４は、櫛歯電極６４と協働して静電気力を発生するための部位であり、図１２および図１５に示すようにフレーム７１に固定されている。櫛歯電極７４は、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。櫛歯電極７４および上述の櫛歯電極６４は、本素子の一の駆動機構を構成する。櫛歯電極６４，７４は、揺動部６０の例えば非動作時には、図１４および図１５に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極６４，７４は、揺動部６０の回転動作時において互いに当接しないよう、それらの電極歯が位置ずれした態様で配されている。
【００６８】
このようなマイクロミラー素子Ｘ３は、マイクロミラー素子Ｘ１に関して上述したようにＭＥＭＳ技術を利用して所定の材料基板に加工を施すことによって、製造することができる。
【００６９】
マイクロミラー素子Ｘ３においては、揺動部６０ないし櫛歯電極６２，６４に対して必要に応じて所定の電位を付与しつつ、櫛歯電極７３，７４の各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部６０ないしミラー支持部６１を回転軸心Ａ３まわりに回転させることができる。揺動部６０に対する電位付与は、フレーム７１内の所定の導電経路および両トーションバー７２ａを介して実現することができ、揺動部６０ないし櫛歯電極６２，６４は、例えばグランド接続されている。櫛歯電極７３，７４の各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極６２，７３間および櫛歯電極６４，７４間の各々に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極６２は櫛歯電極７３に引き込まれ、且つ、櫛歯電極６４は櫛歯電極７４に引き込まれる。そのため、揺動部６０ないしミラー支持部６１は、回転軸心Ａ３まわりに回転動作し、生じる静電引力と各トーションバー７２ａの捩り抵抗力の総和とが釣り合う角度まで揺動し得る。このような回転動作における回転変位量は、櫛歯電極７３，７４への付与電位を調整することにより、調節することができる。このような揺動部６０ないしミラー支持部６１の揺動駆動により、ミラー支持部６１上に設けられたミラー面６１ａにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【００７０】
マイクロミラー素子Ｘ３は、櫛歯電極６２，７３により構成される駆動機構に加えて、櫛歯電極６４，７４により構成される駆動機構を具備する。これら２つの駆動機構は、揺動部６０ないしミラー支持部６１の回転動作における同一回転方向のための駆動力を発生することができる。したがって、マイクロミラー素子Ｘ３は、駆動電圧を低減するうえで好適である。
【００７１】
マイクロミラー素子Ｘ３においては、ミラー支持部６１の回転動作の回転軸心Ａ３を規定する捩れ連結部７２は、ミラー支持部６１より細くて当該ミラー支持部６１から延出する梁部６３に接続し、ミラー支持部６１および捩れ連結部７２は、回転軸心Ａ３方向において重なり合う。そのため、マイクロミラー素子Ｘ３では、ミラー支持部６１および捩れ連結部７２について回転軸心Ａ３方向に充分な長さを確保しつつ、素子全体の回転軸心Ａ３方向の寸法を短く設定しやすい。回転軸心Ａ３方向寸法が適切に確保されているミラー支持部６１や捩れ連結部７２では、各々に要求される特性が得られやすい。したがって、マイクロミラー素子Ｘ３は、良好な素子特性を得つつ、素子全体の回転軸心Ａ３方向寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適しているのである。
【００７２】
図１６〜図１９は、本発明の第４の実施形態に係るマイクロミラー素子Ｘ４を表す。図１６は、マイクロミラー素子Ｘ４の平面図であり、図１７〜図１９は、各々、図１６の線XVII−XVII、線XVIII−XVIII、および線XIX−XIXに沿った断面図である。
【００７３】
マイクロミラー素子Ｘ４は、揺動部８０と、フレーム９１，９２と、捩れ連結部９３，９４と、梁部９５と、櫛歯電極９６，９７，９８とを備える。図の明確化の観点より、図１６においては、揺動部８０、フレーム９１，９２、梁部９５、および櫛歯電極９８についてハッチングを付して表す。
【００７４】
揺動部８０は、ミラー支持部８１と、櫛歯電極８２と、梁部８３とを有する。ミラー支持部８１の表面には、光反射機能を有するミラー面８１ａが設けられている。ミラー支持部８１は、例えば導電性を付与されたシリコン材料よりなり、ミラー面８１ａは例えば金よりなる。このようなミラー支持部８１およびミラー面８１ａは、本発明における可動機能部を構成する。また、ミラー支持部８１ないし可動機能部について図１６に示す長さＬ１は、例えば２０〜２００μｍである。櫛歯電極８２および梁部８３の構成は、各々、上述の櫛歯電極１２および梁部１３の構成と同一である。
【００７５】
フレーム９１は、揺動部８０を囲む形状を有し、例えばシリコン材料よりなる。また、フレーム９１内には、所定の導電経路（図示略）が設けられている。フレーム９１について図１６に示す長さＬ３は、例えば３０〜３００μｍであり且つミラー支持部８１の長さＬ１より長い。
【００７６】
フレーム９２は、フレーム９１を囲む形状を有し、例えばシリコン材料よりなる。また、フレーム９２内には、所定の導電経路（図示略）が設けられている。
【００７７】
捩れ連結部９３は、一対のトーションバー９３ａからなる。各トーションバー９３ａは、揺動部８０の梁部８３およびフレーム９１に接続してこれらを連結し、図１９に示すように、素子厚さ方向において梁部８３およびフレーム９１よりも薄肉である。このような捩れ連結部９３ないし一対のトーションバー９３ａは、揺動部８０ないしミラー支持部８１の回転動作の回転軸心Ａ４を規定する。回転軸心Ａ４は、図１６に示す矢印Ｄ１方向と、すなわち梁部８３の延び方向と、直交する。好ましくは、回転軸心Ａ４は、揺動部８０の重心またはその近傍を通る。また、トーションバー９３ａは、フレーム９１内の導電経路と梁部８３とを電気的に接続する機能を有し、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。
【００７８】
櫛歯電極９６は、櫛歯電極８２と協働して静電気力を発生するための部位であり、図１９に示すようにフレーム９１に固定されている。また、櫛歯電極９６は、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。櫛歯電極９６および上述の櫛歯電極８２は、相互に電気的に分離されており、本素子の一の駆動機構を構成する。櫛歯電極８２，９６は、揺動部８０の例えば非動作時には、図１７および図１９に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極８２，９６は、揺動部８０の回転動作時において互いに当接しないよう、それらの電極歯が位置ずれした態様で配されている。
【００７９】
梁部９５は、図１６に示す矢印Ｄ１方向に延び、フレーム９１および櫛歯電極９７を連結する。また、梁部９５について図１６に示す長さＬ４は、例えば３〜３０μｍであり且つフレーム９１の長さＬ３より短い。梁部９５は、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。
【００８０】
捩れ連結部９４は、一対のトーションバー９４ａからなる。各トーションバー９４ａは、梁部９５およびフレーム９２に接続してこれらを連結し、図１９に示すように、素子厚さ方向において梁部９５およびフレーム９２よりも薄肉である。このような一対のトーションバー９４ａないし捩れ連結部９４は、フレーム９１、およびこれに伴う揺動部８０ないしミラー支持部８１の、回転動作の回転軸心Ａ４’を規定する。回転軸心Ａ４’は、図１６に示す矢印Ｄ１方向すなわち梁部９５の延び方向と直交し、回転軸心Ａ４に対して平行である。また、トーションバー９４ａは、フレーム９２内の導電経路と梁部９５とを電気的に接続する機能を有し、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。
【００８１】
櫛歯電極９７，９８は、協働して静電気力を発生するための部位であり、相互に電気的に分離され且つ本素子の一の駆動機構を構成する。櫛歯電極９７は、梁部９５と電気的かつ機械的に接続し、櫛歯電極９８は、図１６および図１９に示すようにフレーム９２に固定されている。梁部９５および櫛歯電極９７の電気的接続は、例えば、梁部９５および櫛歯電極９７にわたって埋設されている導電プラグ（図示略）を介して達成される。櫛歯電極９７，９８は、フレーム９１の例えば非動作時には、図１８および図１９に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極９７，９８は、フレーム９１の回転動作時において互いに当接しないよう、それらの電極歯が位置ずれした態様で配されている。櫛歯電極９７，９８は、例えば、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。
【００８２】
このようなマイクロミラー素子Ｘ４は、マイクロミラー素子Ｘ１に関して上述したようにＭＥＭＳ技術を利用して所定の材料基板に加工を施すことによって、製造することができる。
【００８３】
マイクロミラー素子Ｘ４においては、櫛歯電極８２，９６の各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部８０ないしミラー支持部８１を回転軸心Ａ４まわりに回転させることができる。櫛歯電極８２，９６に所定の電位を付与することにより櫛歯電極８２，９６間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極８２は櫛歯電極９６に引き込まれる。このような回転動作における回転変位量は、櫛歯電極８２，９６への付与電位を調整することにより、調節することができる。これとともに、マイクロミラー素子Ｘ４においては、櫛歯電極９７，９８の各々に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、フレーム９１、およびこれに伴う揺動部８０ないしミラー支持部８１を、回転軸心Ａ４’まわりに回転させることができる。櫛歯電極９７，９８に所定の電位を付与することにより櫛歯電極９７，９８間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極９７は櫛歯電極９８に引き込まれる。このような回転動作における回転変位量は、櫛歯電極９７，９８への付与電位を調整することにより、調節することができる。以上のような揺動駆動により、ミラー支持部８１上に設けられたミラー面８１ａにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【００８４】
マイクロミラー素子Ｘ４においては、揺動部８０ないしミラー支持部８１の回転動作の回転軸心Ａ４を規定する捩れ連結部９３は、ミラー支持部８１より細くて当該ミラー支持部８１から延出する梁部８３に接続し、ミラー支持部８１および捩れ連結部９３は、回転軸心Ａ４方向（矢印Ｄ２方向）において重なり合う。そのため、マイクロミラー素子Ｘ４では、ミラー支持部８１および捩れ連結部９３について矢印Ｄ２方向に充分な長さを確保しつつ、素子全体の矢印Ｄ２方向の寸法を短く設定しやすい。加えて、マイクロミラー素子Ｘ４においては、フレーム９１、およびこれに伴う揺動部８０ないしミラー支持部８１、の回転動作の回転軸心Ａ４’を規定する捩れ連結部９４は、フレーム９１より細くて当該フレーム９１から延出する梁部９５に接続し、フレーム９１および捩れ連結部９４は、回転軸心Ａ４’方向（矢印Ｄ２方向）において重なり合う。そのため、マイクロミラー素子Ｘ４では、フレーム９１および捩れ連結部９４について矢印Ｄ２方向に充分な長さを確保しつつ、素子全体の矢印Ｄ２方向の寸法を短く設定しやすい。したがって、マイクロミラー素子Ｘ４は、各部位の回転軸心方向寸法（矢印Ｄ２方向寸法）を適切に確保することによって良好な素子特性を得つつ、素子全体の回転軸心方向寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適しているのである。
【００８５】
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。
【００８６】
（付記１）フレームと、
可動機能部と、
駆動機構と、
前記可動機能部から前記駆動機構まで延びる梁部と、
前記フレームおよび前記梁部を連結し、且つ、前記可動機能部の回転動作の、前記梁部の延び方向に交差する回転軸心を規定する、捩れ連結部と、を備え、
前記回転軸心の延び方向において、前記梁部は前記可動機能部より短い、マイクロ揺動素子。
（付記２）前記駆動機構は、協働して静電気力を発生するための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を有し、前記第１櫛歯電極は前記梁部に固定され、前記第２櫛歯電極は前記フレームに固定されている、付記１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記３）前記可動機能部における前記梁部とは反対の側に連結された追加駆動機構を更に備える、付記１または２に記載のマイクロ揺動素子。
（付記４）前記駆動機構および前記追加駆動機構は、前記回転動作における同一回転方向のための駆動力を発生可能である、付記３に記載のマイクロ揺動素子。
（付記５）前記追加駆動機構は、協働して静電気力を発生するための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を有し、前記第１櫛歯電極は前記可動機能部に固定され、前記第２櫛歯電極は前記フレームに固定されている、付記３または４に記載のマイクロ揺動素子。
（付記６）追加フレームと、当該追加フレームおよび前記フレームを連結して当該フレームの追加回転動作の追加回転軸心を規定する追加捩れ連結部と、前記追加回転動作のための駆動力を発生するための追加駆動機構と、を更に備える、付記１または２に記載のマイクロ揺動素子。
（付記７）前記回転軸心および前記追加回転軸心は平行である、付記６に記載のマイクロ揺動素子。
（付記８）フレームと、
可動機能部、第１電極、および当該可動機能部から当該第１電極まで延びる梁部、を有する、揺動部と、
前記フレームおよび前記梁部を連結し、且つ、前記揺動部の回転動作の、前記梁部の延び方向に交差する回転軸心を規定する、捩れ連結部と、
前記第１電極と協働して前記回転動作の駆動力を発生するための第２電極と、を備え、
前記回転軸心の延び方向において、前記梁部は前記可動機能部より短い、マイクロ揺動素子。
（付記９）前記第１電極は櫛歯電極であり、前記第２電極は、前記フレームに固定された櫛歯電極である、付記８に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１０）更にベース部を備え、前記第１電極は平板電極であり、前記第２電極は、前記ベース部上に設けられて前記第１電極に対向する平板電極である、付記８に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１１）前記可動機能部における前記梁部とは反対の側に固定された第３電極と、当該第３電極と協働して前記回転動作の駆動力を発生するための第４電極とを更に備える、付記８から１０のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１２）前記第３電極は櫛歯電極であり、前記第４電極は前記フレームに固定された櫛歯電極である、付記１１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１３）第１フレームおよび第２フレームと、
可動機能部と、
第１駆動機構および第２駆動機構と、
前記可動機能部から前記第１駆動機構まで延びる第１梁部と、
前記第１フレームおよび前記第１梁部を連結し、且つ、前記可動機能部の回転動作の、前記第１梁部の延び方向に交差する第１回転軸心を規定する、第１捩れ連結部と、
前記第１フレームから前記第２駆動機構まで延びる第２梁部と、
前記第２フレームおよび前記第２梁部を連結し、且つ、前記第１フレームの回転動作の、前記第２梁部の延び方向に交差する第２回転軸心を規定する、第２捩れ連結部と、を備え、
前記第１回転軸心の延び方向において、前記第１梁部は前記可動機能部より短く、前記第２回転軸心の延び方向において、前記第２梁部は前記第１フレームより短い、マイクロ揺動素子。
（付記１４）前記第１回転軸心および前記第２回転軸心は平行である、付記１３に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１５）前記第１駆動機構は、協働して静電気力を発生するための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を有し、前記第１櫛歯電極は前記第１梁部に固定され、前記第２櫛歯電極は前記第１フレームに固定されている、付記１３または１４に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１６）前記第２駆動機構は、協働して静電気力を発生するための第１櫛歯電極および第２櫛歯電極を有し、前記第１櫛歯電極は前記第２梁部に固定され、前記第２櫛歯電極は前記第２フレームに固定されている、付記１３から１５のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１７）前記回転軸心または前記第１回転軸心の延び方向に離隔する、前記可動機能部における２箇所、に対して個々に姿勢調整力を作用させることが可能な姿勢調整機構を更に備える、付記１から１６のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１８）前記可動機能部に対向するベース部と、前記可動機能部と協働して静電気力を発生するための第１補助電極と、前記可動機能部と協働して静電気力を発生するための第２補助電極とを更に備え、当該第１および第２補助電極は、前記回転軸心の延び方向に相互に離隔して前記ベース部上に設けられ且つ前記可動機能部に対向する、付記１から１６のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【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平面図である。
【図２】図１の線II−IIに沿った断面図である。
【図３】図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図４】図１の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。
【図５】図４の後に続く工程を表す。
【図６】駆動時における図１の線II−IIに沿った断面図である。
【図７】駆動時における図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図８】複数の図１のマイクロミラー素子を含むマイクロミラーアレイを表す。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子の一部省略平面図である。
【図１１】図９の線XI−XIに沿った断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図１３】図１２の線XIII−XIIIに沿った断面図である。
【図１４】図１２の線XIV−XIVに沿った断面図である。
【図１５】図１２の線XV−XVに沿った断面図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。
【図１７】図１６の線XVII−XVIIに沿った断面図である。
【図１８】図１６の線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。
【図１９】図１６の線XIX−XIXに沿った断面図である。
【図２０】従来のマイクロミラー素子の分解斜視図である。
【図２１】組み立てられた状態における図２０のマイクロミラー素子の線XXI−XXIに沿った断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５      マイクロミラー素子
１０，３０，６０，８０      揺動部
１１，３１，６１，８１      ミラー支持部
１２，２３，３２，４３，６２，６４，７３，７４，８２，９６〜９８      櫛歯電極
１３，３３，６３，８３，９５      梁部
２１，４１，７１，９１，９２      フレーム
２２，４２，７２，９３，９４      捩れ連結部
２２ａ，４２ａ，７２ａ，９３ａ，９４ａ      トーションバー
５１      ベース基板
５２，５３      平板電極
【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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