(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
可動機能部、当該可動機能部に連結する第１駆動電極、および、当該第１駆動電極を基準として前記可動機能部とは反対の側において前記第１駆動電極に連結する錘部、を有する揺動部と、
前記フレームおよび前記揺動部を連結して当該揺動部の揺動動作の軸心を規定する連結部と、
前記第１駆動電極と協働して前記揺動動作の駆動力を発生させるための、前記フレームに固定された第２駆動電極と、を備え、
前記軸心の延び方向において、前記錘部は、前記第１駆動電極において当該錘部と接続している箇所よりも、幅太である、マイクロ揺動素子。
【請求項２】
前記第１駆動電極は櫛歯電極構造を有し、
前記第２駆動電極は櫛歯電極構造を有し、
前記軸心の延び方向において、前記錘部は、櫛歯電極構造を有する前記第１駆動電極において当該錘部と接続している箇所よりも、幅太である、請求項１に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項３】
前記第１駆動電極は、前記軸心と交差する方向に延び且つ並列する第１アーム部および第２アーム部と、前記第１アーム部から前記第２アーム部側へ延出し且つ当該第１アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯と、前記第２アーム部から前記第１アーム部側へ延出し且つ当該第２アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯とを有し、
前記第２駆動電極は、前記第１および第２アーム部に沿って延びる第３アーム部と、当該第３アーム部から前記第１アーム部側へ延出し且つ当該第３アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯と、前記第３アーム部から前記第２アーム部側へ延出し且つ当該第３アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯とを有し、
前記錘部は、前記第１アーム部にて前記第１駆動電極に連結する第１錘部と、前記第２アーム部にて前記第１駆動電極に連結する第２錘部とを有し、
前記軸心の延び方向において、前記第１錘部は、前記第１アーム部よりも幅太であり、
前記軸心の延び方向において、前記第２錘部は、前記第２アーム部よりも幅太である、請求項１または２に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項４】
前記錘部は、前記第１駆動電極と電気的に接続されている、請求項１から３のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項５】
前記錘部および前記第２駆動電極の間に静電力を発生させることが可能である、請求項４に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項６】
前記錘部は、前記第１駆動電極から遠のくほど当該錘部および前記第２駆動電極の間の離隔距離が漸増する部位を有する、請求項５に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項７】
前記揺動部は、前記可動機能部および前記錘部の間において前記第１駆動電極に接合された追加錘部を更に有する、請求項１から６のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を複数含む、マイクロ揺動素子アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な揺動部を有する例えばマイクロミラー素子、加速度センサ、角速度センサ、振動素子などのマイクロ揺動素子およびマイクロ揺動素子アレイに関する。
【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。そのような素子には、例えば、マイクロミラー素子や、角速度センサ、加速度センサなど、微小な揺動部を有するマイクロ揺動素子が含まれる。マイクロミラー素子は、例えば光ディスク技術や光通信技術の分野において、光反射機能を担う素子として利用される。角速度センサおよび加速度センサは、例えば、ビデオカメラやカメラ付き携帯電話の手振れ防止機能、カーナビゲーションシステム、エアバック開放タイミングシステム、車やロボット等の姿勢制御システムの用途で、利用される。このようなマイクロ揺動素子については、例えば下記の特許文献１〜３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９７００号公報
【特許文献２】特開２００４−３４１３６４号公報
【特許文献３】特開２００６−７２２５２号公報
【０００４】
図２１から図２３は、従来のマイクロ揺動素子の一例たるマイクロ揺動素子Ｘ３を表す。図２１は、マイクロ揺動素子Ｘ３の平面図であり、図２２および図２３は、各々、図２１の線XXII−XXIIおよび線XXIII−XXIIIに沿った断面図である。
【０００５】
マイクロ揺動素子Ｘ３は、揺動部４０と、フレーム５１と、一対のトーションバー５２と、櫛歯電極５３とを備え、マイクロミラー素子として構成されたものである。図の明確化の観点より、図２１においては、揺動部４０およびフレーム５１についてハッチングを付して表す。
【０００６】
揺動部４０は、ランド部４１と、櫛歯電極４２と、梁部４３とを有する。ランド部４１の表面には、光反射機能を有するミラー面４１ａが設けられている。櫛歯電極４２は、本素子の駆動機構における可動電極を構成し、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。梁部４３は、ランド部４１および櫛歯電極４２を連結する。このような梁部４３は、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。
【０００７】
フレーム５１は、揺動部４０を囲む形状を有し、シリコン材料よりなる。また、フレーム５１内には、所定の導電経路（図示略）が設けられている。
【０００８】
一対のトーションバー５２は、揺動部４０ないしランド部４１の揺動動作の軸心Ａ３を規定する。各トーションバー５２は、揺動部４０の梁部４３およびフレーム５１に接続してこれらを連結し、図２３に示すように、厚さ方向Ｈにおいて梁部４３およびフレーム５１よりも薄肉である。また、トーションバー５２は、フレーム５１内の導電経路と梁部４３とを電気的に接続する機能を有し、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。
【０００９】
櫛歯電極５３は、櫛歯電極４２と協働して静電気力を発生するための部位であり、図２３に表れているようにフレーム５１に固定されている。すなわち、櫛歯電極５３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５３は、導電性を付与されたシリコン材料よりなる。櫛歯電極４２，５３は、揺動部４０の例えば非動作時には、図２２および図２３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４２，５３は、揺動部４０の揺動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。
【００１０】
マイクロ揺動素子Ｘ３においては、櫛歯電極４２，５３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４０ないしランド部４１を軸心Ａ３まわりに回転変位させることができる。櫛歯電極４２に対する電位付与は、フレーム５１内の所定の導電経路、両トーションバー５２、および梁部４３を介して実現することができ、櫛歯電極４２は、例えばグランド接続されている。櫛歯電極４２，５３の各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極４２，５３間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極４２は櫛歯電極５３に引き込まれる。そのため、揺動部４０ないしランド部４１は、軸心Ａ３まわりに揺動動作し、電極間の静電引力と各トーションバー５２の捩り抵抗力の総和とが釣り合う角度まで回転変位し得る。このような揺動動作における回転変位量を調節するには、櫛歯電極４２，５３への付与電位が調整される。また、櫛歯電極４２，５３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５２はその自然状態に復帰し、揺動部４０ないしランド部４１は、図２３に表れているような配向をとる。以上のような揺動部４０ないしランド部４１の揺動駆動により、ランド部４１上に設けられたミラー面４１ａ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。
【００１１】
マイクロ揺動素子Ｘ３では、トーションバー５２によって規定される軸心Ａ３を揺動中心として揺動部４０は上述のように揺動動作するところ、揺動部４０における軸心Ａ３まわりの重量バランスは悪い傾向にある。図２１に示すように、揺動部４０において、軸心Ａ３から図中上位の構造は全体として相対的に密な構造であり、軸心Ａ３から図中下位の構造は全体として相対的に疎な構造である（軸心Ａ３から図中上位の構造と軸心Ａ３から図中下位の構造とは非対称である）。これとともに、図２３に示すように、軸心Ａ３は、揺動部４０の厚さ方向Ｈにおける中間位置から図中下位方向に偏位する。このような構造においては、揺動部４０について軸心Ａ３まわりの重量バランスをとりにくいのである。揺動部４０の重量バランスの悪さは、揺動部４０の揺動動作における回転変位量の高精度制御を阻害する。例えば、重力の影響を受けて揺動部４０が僅かながらも回転変位してしまう場合がある。一方、加速度センサや角速度センサとして構成されているマイクロ揺動素子の揺動部における重量バランスの悪さは、センサ特性を劣化させる要因であることが、知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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り、揺動部の重量バランスをとるのに適したマイクロ揺動素子およびマイクロ揺動素子アレイを提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の側面によるとマイクロ揺動素子が提供される。このマイクロ揺動素子は、フレームと、可動機能部、当該可動機能部に連結する第１駆動電極、および可動機能部とは反対の側において第１駆動電極に連結する錘部、を有する揺動部と、フレームおよび揺動部を連結して当該揺動部の揺動動作の軸心を規定する連結部と、第１駆動電極と協働して揺動動作の駆動力を発生させるための、フレームに固定された第２駆動電極とを備える。
【００１４】
本マイクロ揺動素子の揺動部においては、相対的に疎な構造となりやすい第１駆動電極が可動機能部と錘部との間に位置するように、可動機能部、第１駆動電極、および錘部は配列されている。このような揺動部の揺動動作の軸心は、フレームと揺動部を連結する連結部によって規定されるところ、相対的に疎な構造となりやすい第１駆動電極側に錘部が連結している構成によると、可動機能部および第１駆動電極を含む揺動部における当該軸心まわりの重量バランスをとりやすい（特に、可動機能部、第１駆動電極、および錘部の前記配列の方向において軸心を中心として一方に延びる側と他方に延びる側との重量バランスをとりやすい）。すなわち、本マイクロ揺動素子は、揺動部の重量バランスをとるのに適するのである。このようなマイクロ揺動素子においては、揺動部の揺動動作における回転変位量について、高精度に制御しやすい。また、マイクロ揺動素子が加速度センサや角速度センサとして構成されている場合、当該マイクロ揺動素子の揺動部における重量バランスがよいことは、良好なセンサ特性を得るうえで好適である。
【００１５】
本マイクロ揺動素子が、第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を含む材料基板に加工を施すことによって得られたものである場合には、例えば、可動機能部、第１駆動電極、および錘部は、第１導体層において成形された部位であり、第２駆動電極は第２導体層において成形された部位である。
【００１６】
好ましくは、連結部は、揺動部における可動機能部および第１駆動電極の間に接続する。例えば、揺動部は、可動機能部および第１駆動電極を連結する梁部を有し、連結部は、当該梁部において揺動部に接続する。
【００１７】
好ましくは、錘部は、第１駆動電極と電気的に接続されている。このような構成は、第１駆動電極とともに錘部にも所定の電位を付与するうえで好適である。
【００１８】
好ましくは、錘部および第２駆動電極の間に静電力を発生させることが可能とされている。このような構成によると、第１駆動電極とともに錘部にも所定の電位を付与することによって、第１駆動電極および第２駆動電極の間に駆動力たる静電力を発生させるとともに、錘部および第２駆動電極の間にも静電力を発生させることが可能となり、そして、当該静電力を、揺動部の揺動動作のための駆動力として利用することが可能となる。
【００１９】
好ましくは、錘部は、第１駆動電極から遠のくほど（従って、揺動動作の軸心から遠のくほど）当該錘部および第２駆動電極の間の離隔距離が漸増する部位を、有する。このような構成によると、錘部において、第１駆動電極から遠のくほど（従って軸心から遠のくほど）、錘部と第２駆動電極の間に生ずる単位面積あたりの静電力を低減しやすい。したがって、このような構成は、錘部が連結している第１駆動電極を曲げる方向に作用するモーメントを抑制して、第１駆動電極が不当に変形するのを回避するうえで好ましい。仮に、第１駆動電極ないし軸心からの距離にかかわらず錘部と第２駆動電極の間の離隔距離が一定であるとすると、錘部が連結する第１駆動電極を曲げる方向に作用する比較的大きなモーメントが錘部および第２駆動電極の間に生じてしまう場合がある。
【００２０】
好ましくは、第１駆動電極は、軸心と交差する方向に延び且つ並列する第１アーム部および第２アーム部と、第１アーム部から第２アーム部側へ延出し且つ当該第１アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯と、第２アーム部から第１アーム部側へ延出し且つ当該第２アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯とを有し、第２駆動電極は、第１および第２アーム部に沿って延びる第３アーム部と、当該第３アーム部から第１アーム部側へ延出し且つ当該第３アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯と、第３アーム部から第２アーム部側へ延出し且つ当該第３アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯とを有する。
【００２１】
好ましくは、揺動部は、可動機能部および錘部の間において第１駆動電極に接合された追加錘部を更に有する。追加錘部は、揺動部ないし第１駆動電極の厚さ方向において第１駆動電極上に積層形成されたものである。このような追加錘部は、可動機能部と、第１駆動電極と、上述の錘部とを含む揺動部における軸心まわりの重量バランスをとるのに資する（特に、揺動部の厚さ方向において軸心を中心として一方の側に位置する構造部と他方の側に位置する構造部との重量バランスをとるのに資する）。
【００２２】
本マイクロ揺動素子が、第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を含む材料基板に加工を施すことによって得られたものである場合には、例えば、可動機能部、第１駆動電極、および錘部は、第１導体層において成形された部位であり、第２駆動電極および追加錘部は、第２導体層において成形された部位である。
【００２３】
好ましくは、追加錘部は、第１駆動電極と電気的に接続されている。このような構成は、第１駆動電極とともに追加錘部にも所定の電位を付与するうえで好適である。
【００２４】
本マイクロ揺動素子は、追加フレームと、フレームおよび追加フレームを連結し、且つ、フレームの揺動動作の、軸心と交差する方向に延びる追加軸心を規定する、追加連結部と、フレームの揺動動作の駆動力を発生させるための駆動機構とを、を更に備えてもよい。本マイクロ揺動素子は、このような構成を具備するいわゆる二軸型揺動素子であってもよい。
【００２５】
本発明の第２の側面によるとマイクロ揺動素子アレイが提供される。このマイクロ揺動素子アレイは、本発明の第１の側面に係るマイクロ揺動素子を複数含んでなる。好ましくは、複数のマイクロ揺動素子の軸心は相互に平行である。好ましくは、複数のマイクロ揺動素子における揺動部の第１駆動電極には、共通的に電位を付与可能であり、且つ、複数のマイクロ揺動素子における第２駆動電極には、マイクロ揺動素子ごとに個別に電位を付与可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１から図６は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロ揺動素子Ｘ１を表す。図１は、マイクロ揺動素子Ｘ１の平面図であり、図２は、マイクロ揺動素子Ｘ１の一部省略平面図である。図３は、図１の線III−IIIに沿った断面図である。図４から図６は、各々、図１の線IV−IV、線V−V、および線VI−VIに沿った拡大断面図である。
【００２７】
マイクロ揺動素子Ｘ１は、揺動部１０と、フレーム２１と、一対の連結部２２と、駆動電極２３と、シールド電極部２４とを備え、本実施形態ではマイクロミラー素子として構成されている。また、マイクロ揺動素子Ｘ１は、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、いわゆるＳＯＩ（silicon on insulator）ウエハである材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。マイクロ揺動素子Ｘ１における上述の各部位は主に第１シリコン層および／または第２シリコン層に由来して形成されるところ、図の明確化の観点より、図１においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。また、図２に示される構造は、マイクロ揺動素子Ｘ１において第２シリコン層に由来するものである。
【００２８】
揺動部１０は、ランド部１１と、駆動電極１２と、梁部１３と、錘部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃとを有する。
【００２９】
ランド部１１は、第１シリコン層に由来する部位であり、その表面には、光反射機能を有するミラー面１１ａが設けられている。このようなランド部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、ランド部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２０〜３００μｍである。
【００３０】
駆動電極１２は、第１シリコン層に由来する部位であり、一対のアーム１２Ａ，１２Ｂ、複数の電極歯１２ａ、および複数の電極歯１２ｂを有する。アーム１２Ａ，１２Ｂは、図１に示す矢印Ｄ方向に平行である。電極歯１２ａは、図１および図４に示すようにアーム１２Ａからアーム１２Ｂ側へ延出し、且つ、図１に示すようにアーム１２Ａの延び方向に離隔して並列する。電極歯１２ｂは、アーム１２Ｂからアーム１２Ａ側へ延出し、且つ、アーム１２Ｂの延び方向に離隔して並列する。また、駆動電極１２は、マイクロ揺動素子Ｘ１の駆動時に所定の基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されるための部位である。このような駆動電極１２は、本発明における第１駆動電極にあたる。
【００３１】
梁部１３は、第１シリコン層に由来する部位であり、ランド部１１および駆動電極１２を連結する。
【００３２】
錘部１４Ａは、駆動電極１２のアーム１２Ａの先端に固定され、且つ、駆動電極１２と電気的に接続されている。駆動電極１２を介して錘部１４Ａに電位を付与することが可能である。
【００３３】
錘部１４Ｂは、駆動電極１２のアーム１２Ｂの先端に固定され、且つ、駆動電極１２と電気的に接続されている。駆動電極１２を介して錘部１４Ｂに電位を付与することが可能である。
【００３４】
錘部１４Ｃは、図２に示すように第２シリコン層に由来する部位であり、ランド部１１および駆動電極１２の間において、図５に示すように絶縁層１５を介して駆動電極１２に接合している。錘部１４Ｃおよび駆動電極１２は、絶縁層１５を貫通する導電ビア１６を介して電気的に接続されている。このような錘部１４Ｃは、本発明における追加錘部にあたる。
【００３５】
フレーム２１は、例えば図３および図６に示すように、第１シリコン層に由来する第１層部２１ａと、第２シリコン層に由来する第２層部２１ｂと、当該第１および第２層部２１ａ，２１ｂの間の絶縁層２１ｃとからなる積層構造を有する。第１層部２１ａは、図１に示すように揺動部１０を部分的に囲む形状を有する。第２層部２１ｂは、揺動部１０を全体的に囲む形状を有するフレーム本体である。これら第１層部２１ａおよび第２層部２１ｂは、図６に示すように、絶縁層２１ｃを貫通する導電ビア２１ｄを介して電気的に接続されている。
【００３６】
連結部２２は、各々、図１に示すように二本のトーションバー２２ａからなる。各トーションバー２２ａは、第１シリコン層に由来する部位であり、揺動部１０の梁部１３とフレーム２１の第１層部２１ａとに接続して、揺動部１０およびフレーム２１を連結する。トーションバー２２ａにより、梁部１３と第１層部２１ａは電気的に接続される。各連結部２２を構成する二本のトーションバー２２ａの間隔は、フレーム２１の側から揺動部１０の側にかけて漸増する。また、トーションバー２２ａは、図３に示すように、厚さ方向Ｈにおいて、揺動部１０より薄肉であり、且つ、フレーム２１の第１層部２１ａよりも薄肉である。このような一対の連結部２２は、揺動部１０ないしランド部１１の揺動動作の軸心Ａ１を規定する。軸心Ａ１は、図１に示す矢印Ｄ方向と、即ち、駆動電極１２のアーム１２Ａ，１２Ｂの延び方向と、直交する。フレーム２１の側からランド部１１の側にかけて間隔が漸増する二本のトーションバー２２ａを含む各連結部２２は、ランド部１１の揺動動作における不要な変位成分の発生を抑制するのに好適である。
【００３７】
駆動電極２３は、図２によく表れているように、第２シリコン層に由来する部位であり、アーム２３Ａ、複数の電極歯２３ａ、および複数の電極歯２３ｂからなる。アーム２３Ａは、図１に示す矢印Ｄ方向に延びる。複数の電極歯２３ａは、駆動電極１２のアーム１２Ａ側へアーム２３Ａから延出し、且つ、アーム２３Ａの延び方向に離隔して並列する。複数の電極歯２３ｂは、駆動電極１２のアーム１２Ｂ側へアーム２３Ａから延出し、且つ、アーム２３Ａの延び方向に離隔して並列する。また、駆動電極２３は、駆動電極１２に近接するとともに、錘部１４Ａ，１４Ｂにも近接する。
【００３８】
シールド電極部２４は、第１シリコン層に由来する部位であり、例えば図４に示すように、絶縁層２５を介して駆動電極２３のアーム２３Ａに接合している。シールド電極部２４および駆動電極２３は電気的に分離されている。また、シールド電極部２４は、図１に示すように、フレーム２１の第１層部２１ａと連続し且つ電気的に接続されている。
【００３９】
マイクロ揺動素子Ｘ１において、一対の駆動電極１２，２３は、揺動部１０に係る駆動力を発生させるための駆動機構ないしアクチュエータを構成する。当該駆動機構において、駆動電極１２のアーム１２Ａ，１２Ｂは、離隔して、軸心Ａ１と直交する方向に延びる。一対のアーム１２Ａ，１２Ｂは、駆動電極１２，２３からなる駆動機構の構造において、揺動部１０に係る軸心Ａ１の延び方向における最も外側の部位をなす。駆動電極２３は、図１および図４に示すように、このようなアーム１２Ａ，１２Ｂの離隔距離Ｌ２以内に設けられている。離隔距離Ｌ２は、例えば１０〜３００μｍである。
【００４０】
マイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０においては、ランド部１１よりも疎な構造をとる駆動電極１２がランド部１１と錘部１４Ａ，１４Ｂとの間に位置するように、ランド部１１、駆動電極１２、および錘部１４Ａ，１４Ｂは配列されている。このような揺動部１０の揺動動作の軸心Ａ１は、ランド部１１および駆動電極１２の間の梁部１３に接続してフレーム２１と揺動部１０とを連結する連結部２２ないしトーションバー２２ａによって規定されるところ、相対的に疎な構造をとる駆動電極１２の側に錘部１４Ａ，１４Ｂが連結している構成によると、ランド部１１および駆動電極１２を含む揺動部１０における軸心Ａ１まわりの重量バランスをとりやすい（特に、図１に示す矢印Ｄ方向において軸心Ａ１を中心として一方に延びる側と他方に延びる側との重量バランスをとりやすい）。すなわち、マイクロ揺動素子Ｘ１は、揺動部１０の重量バランスをとるのに適するのである。
【００４１】
マイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０は、このような錘部１４Ａ，１４Ｂに加えて錘部１４Ｃを有する。錘部１４Ｃは、揺動部１０の厚さ方向Ｈにおいて駆動電極１２上に積層形成されたものである。このような錘部１４Ｃは、ランド部１１と、駆動電極１２と、錘部１４Ａ，１４Ｂとを含む揺動部１０における軸心Ａ１まわりの重量バランスをとるのに資する（特に、揺動部１０の厚さ方向Ｈにおいて軸心Ａ１を中心として一方の側に位置する構造部と他方の側に位置する構造部との重量バランスをとるのに資する）。
【００４２】
これら錘部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを具備することによって、マイクロ揺動素子Ｘ１においては、揺動部１０について軸心Ａ１まわりの重量バランスがとられている。具体的には、揺動部１０における軸心Ａ１から図３中右側に位置する構造（ランド部１１、梁部１３の一部、および錘部１４Ｃの一部を含む）の質量と、軸心Ａ１から図３中左側に位置する構造（駆動電極１２、梁部１３の一部、錘部１４Ａ，１４Ｂ、錘部１４Ｃの一部を含む）の質量とが等しくなり（すなわち、揺動部１０における軸心Ａ１から図１中上側に位置する構造の質量と、軸心Ａ１から図１中下側に位置する構造の質量とが等しくなり）、且つ、揺動部１０における軸心Ａ１から図３中上側に位置する構造（ランド部１１の一部、駆動電極１２の一部、梁部１３の一部、および錘部１４Ａ，１４Ｂの一部を含む）の質量と、軸心Ａ１から図３中下側に位置する構造（ランド部１１の一部、駆動電極１２の一部、梁部１３の一部、錘部１４Ａ，１４Ｂの一部、および錘部１４Ｃを含む）の質量とが等しくなるように、ランド部１１、駆動電極１２、および梁部１３に加えて揺動部１０に錘部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが設けられている。
【００４３】
マイクロ揺動素子Ｘ１の駆動時には、揺動部１０の駆動電極１２に所定の基準電位が付与される。駆動電極１２に対する基準電位の付与は、フレーム２１の第１層部２１ａ、連結部２２のトーションバー２２ａ、および、揺動部１０の梁部１３を介して実現することができる。基準電位は、例えばグラウンド電位であり、好ましくは一定に維持される。そして、基準電位よりも高い駆動電位を駆動電極２３に付与することにより、駆動電極１２，２３間（電極歯１２ａ，２３ａ間，電極歯１２ｂ，２３ｂ間）に静電引力を発生させることができる。駆動電極１２，２３間に所定以上の静電引力が発生すると、駆動電極１２は駆動電極２３に引き込まれる。そのため、揺動部１０ないしランド部１１は、軸心Ａ１まわりに揺動動作し、当該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変位する。釣り合い状態においては、駆動電極１２，２３は、例えば図７に示す配向をとる。このような揺動動作における回転変位量は、駆動電極２３に対して付与する駆動電位を調整することにより、調節することができる。また、駆動電極１２，２３間の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ないしランド部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ないしランド部１１の揺動駆動により、ランド部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。
【００４４】
マイクロ揺動素子Ｘ１においては、錘部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを具備することによって上述のように揺動部１０の重量バランスがとられているため、当該揺動部１０の揺動動作における回転変位量について、高精度に制御しやすい。
【００４５】
マイクロ揺動素子Ｘ１においては、上述のように駆動電極１２とともに錘部１４Ａ，１４Ｂにも所定の電位を付与することができ、従って、駆動電極１２，２３間に駆動力たる静電力を発生させるとともに、錘部１４Ａ，１４Ｂおよび駆動電極２３の間にも静電力を発生させることが可能である。この追加的な静電力は、揺動部１０の揺動動作のための駆動力として利用することが可能である。
【００４６】
マイクロ揺動素子Ｘ１においては、錘部１４Ａは、駆動電極１２から遠のくほど（従って、揺動動作の軸心Ａ１から遠のくほど）当該錘部１４Ａおよび駆動電極２３の間の離隔距離Ｌ３が漸増する部位１４ａを、有する。これとともに、錘部１４Ｂは、駆動電極１２から遠のくほど（従って軸心Ａ１から遠のくほど）当該錘部１４Ｂおよび駆動電極２３の間の離隔距離Ｌ４が漸増する部位１４ｂを、有する。このような構成によると、錘部１４Ａ，１４Ｂにおいて、駆動電極１２から遠のくほど（従って軸心Ａ１から遠のくほど）、錘部１４Ａ，１４Ｂと駆動電極２３の間に生ずる単位面積あたりの静電力を低減しやすい。したがって、このような構成は、錘部１４Ａ，１４Ｂが連結している駆動電極１２（アーム１２Ａ，１２Ｂ）を曲げる方向に作用するモーメントを抑制して、駆動電極１２が不当に変形するのを回避するうえで好ましい。
【００４７】
マイクロ揺動素子Ｘ１においては、駆動電極１２の一部を構成するアーム１２Ａ，１２Ｂは、駆動電極１２，２３からなる駆動機構の構造において、揺動部１０に係る軸心Ａ１の延び方向における最も外側の部位をなし、且つ、素子駆動時には、アーム１２Ａ，１２Ｂを含む駆動電極１２に対して基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されている。このようなアーム１２Ａ，１２Ｂ間の離隔距離Ｌ２以内に、駆動電極２３は設けられている。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に駆動電極２３から発する電界は、駆動電極１２のアーム１２Ａ，１２Ｂによって吸収されやすい（即ち、駆動電極２３から発する電界は、アーム１２Ａ，１２Ｂを越えて駆動機構外に漏出しにくい）。したがって、マイクロ揺動素子Ｘ１は、その駆動時に素子外への電界漏れを抑制するのに適する。このようなマイクロ揺動素子Ｘ１は、素子密度の高いマイクロ揺動素子アレイを構成するうえで好ましい。当該マイクロ揺動素子アレイでは、複数のマイクロ揺動素子Ｘ１を一次元的に配してもよいし、二次元的に配してもよい。
【００４８】
マイクロ揺動素子Ｘ１においては、駆動電極１２と、揺動部１０の錘部１４Ｃと、フレーム２１の第１層部２１ａおよび第２層部２１ｂと、シールド電極部２４とは、電気的に接続されている。したがって、素子駆動時には、駆動電極１２と共に、錘部１４Ｃ、第１層部２１ａ、第２層部２１ｂ、シールド電極部２４にも基準電位（例えばグラウンド電位）が付与される。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に駆動電極２３から例えばランド部１１側へ発する電界は、錘部１４Ｃによって吸収されやすい（即ち、錘部１４Ｃはシールド電極部としても機能し、当該電界は錘部１４Ｃを越えて例えばランド部１１に至りにくい）。また、素子駆動時に駆動電極２３から発する電界は、第１層部２１ａによって吸収されやすい（即ち、第１層部２１ａはシールド電極部としても機能し、当該電界は、フレーム２１の第１層部２１ａ側を越えて素子外に漏出しにくい）。加えて、素子駆動時に駆動電極２３から発する電界は、第２層部２１ｂによって吸収されやすい（即ち、第２層部２１ｂはシールド電極部としても機能し、当該電界は、フレーム２１の第２層部２１ｂ側を越えて素子外に漏出しにくい）。更に加えて、素子駆動時に駆動電極２３の電極歯２３ａから例えば駆動電極１２のアーム１２Ｂ側へ発する電界や、素子駆動時に電極歯２３ｂから例えばアーム１２Ａ側へ発する電界は、シールド電極部２４によって吸収されやすい。これら電界吸収効果も、素子外への電界漏れを抑制するのに資する。
【００４９】
図８および図９は、マイクロ揺動素子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によりマイクロ揺動素子Ｘ１を製造するための一手法である。図８および図９においては、図９（ｄ）に示すランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２、連結部Ｃ１，Ｃ２、および一組の電極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揺動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。ランド部Ｌは、ランド部１１の一部に相当する。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。連結部Ｃ１は、連結部２２に相当し、トーションバー２２ａの延び方向の断面を表す。連結部Ｃ２は、連結部２２に相当し、トーションバー２２ａの横断面を表す。電極Ｅ１は、駆動電極１２の一部に相当し、電極歯１２ａ，１２ｂの横断面を表す。電極Ｅ２は、駆動電極２３の一部に相当し、電極歯２３ａ，２３ｂの横断面を表す。
【００５０】
マイクロ揺動素子Ｘ１の製造においては、まず、図８（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ウエハであり、図外において導電ビア１６，２１ｄが予め埋め込み形成されたものである。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。
【００５１】
次に、図８（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。
【００５２】
次に、図８（ｃ）に示すように、シリコン層１０１上に酸化膜パターン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、シリコン層１０１において成形されるべき揺動部１０（ランド部１１、梁部１３、駆動電極１２、錘部１４Ａ，１４Ｂを含む）、フレーム２１の一部、およびシールド電極部２４に対応する図１０に示すパターン形状を有する。レジストパターン１１１は、連結部２２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、シリコン層１０２において成形されるべきフレーム２１の一部、駆動電極２３、および錘部１４Ｃに対応する図１１に示すパターン形状を有する。
【００５３】
次に、図８（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をマスクとして利用して、ＤＲＩＥ（deep reactive ion etching）により、シリコン層１０１に対して所定の深さまでエッチング処理を行う。所定の深さとは、連結部Ｃ１，Ｃ２の厚さに相当する深さであり、例えば５μｍである。ＤＲＩＥでは、ＳＦ6ガスを用いて行うエッチングとＣ4Ｆ8ガスを用いて行う側壁保護とを交互に繰り返すＢｏｓｃｈプロセスにおいて、良好な異方性エッチング加工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。
【００５４】
次に、図９（ａ）に示すようにレジストパターン１１１を除去する。例えば、剥離液を作用させることにより、レジストパターン１１１を剥離することができる。
【００５５】
次に、図９（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、連結部Ｃ１，Ｃ２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（ランド部Ｌ、梁部Ｂ、電極Ｅ１を含む）、フレーム２１（フレームＦ１，Ｆ２を含む）の一部（第１層部２１ａ）、各連結部２２（連結部Ｃ１，Ｃ２を含む）、およびシールド電極部２４が、成形される。
【００５６】
次に、図９（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を含む）の一部（第２層部２１ｂ）、駆動電極２３（電極Ｅ２を含む）、および錘部１４Ｃが、成形される。
【００５７】
次に、図９（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。
【００５８】
以上の一連の工程を経ることにより、ランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２、連結部Ｃ１，Ｃ２、および一組の電極Ｅ１，Ｅ２などを成形してマイクロ揺動素子Ｘ１を製造することができる。
【００５９】
図１２は、第２の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイＹ１を表す。図１３は、図１２の線XIII−XIIIに沿った、マイクロ揺動素子アレイＹ１の部分断面図である。
【００６０】
マイクロ揺動素子アレイＹ１は、複数（本実施形態では４個）のマイクロ揺動素子Ｘ１を含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ１において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ１は、軸心Ａ１の方向に一列に（即ち一次元的に）配されている。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ１では、複数のミラー面１１ａは、軸心Ａ１の方向に一列に配されている。
【００６１】
マイクロ揺動素子アレイＹ１において、フレーム２１の第１層部２１ａは、全てのマイクロ揺動素子Ｘ１にわたって連続しており、従って、全てのマイクロ揺動素子Ｘ１における駆動電極１２と、揺動部１０の錘部１４Ｃと、フレーム２１の第１層部２１ａおよび第２層部２１ｂと、シールド電極部２４とは、電気的に接続されている。
【００６２】
マイクロ揺動素子アレイＹ１の駆動時には、全てのマイクロ揺動素子Ｘ１における揺動部１０の駆動電極１２に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動電極２３に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０ないしランド部１１が個別に揺動駆動され、各マイクロ揺動素子Ｘ１のランド部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。各マイクロ揺動素子Ｘ１の駆動手法については、具体的には、第１の実施形態に関して上述したとおりである。
【００６３】
第１の実施形態に関して上述したように、各マイクロ揺動素子Ｘ１においては、錘部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを具備することによって揺動部１０の重量バランスがとられているため、各揺動部１０の揺動動作における回転変位量について、高精度に制御しやすい。
【００６４】
第１の実施形態に関して上述したように、各マイクロ揺動素子Ｘ１では、駆動機構（駆動電極１２，２３）の構造において軸心Ａ１の延び方向における最も外側の部位をなし且つ素子駆動時に基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されているアーム１２Ａ，１２Ｂ間の離隔距離Ｌ２以内に、駆動電極２３は設けられているため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して素子駆動時に駆動電極２３から発する電界は、当該駆動電極１２のアーム１２Ａ，１２Ｂによって吸収されやすく、当該素子外への電界漏れは抑制される。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ１においては、一のマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動機構（駆動電極１２，２３）からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動特性に不当な影響を与えることが、抑制される。このようなマイクロ揺動素子アレイＹ１は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ１について、従って、複数のミラー面１１ａについて、短い配設ピッチを実現するのに適する。すなわち、マイクロ揺動素子アレイＹ１は、マイクロ揺動素子Ｘ１ないしミラー面１１ａの高密度化を図るのに適するのである。
【００６５】
第１の実施形態に関して上述したように、各マイクロ揺動素子Ｘ１では、駆動電極１２のアーム１２Ａ，１２Ｂに加えて錘部１４Ｃ、第１層部２１ａ、第２層部２１ｂ、シールド電極部２４も電界吸収効果を発揮することができる。これらによる電界吸収効果も、マイクロ揺動素子アレイＹ１における一のマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動機構（駆動電極１２，２３）からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動特性に不当な影響を与えることを抑制するのに、資する。
【００６６】
図１４は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイＹ２の部分平面図である。マイクロ揺動素子アレイＹ２は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ２を含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ２において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ２は、一列に（即ち一次元的に）配されている。
【００６７】
図１５から図２０は、マイクロ揺動素子アレイＹ２を構成するマイクロ揺動素子Ｘ２を表す。図１５は、マイクロ揺動素子Ｘ２の平面図であり、図１６は、マイクロ揺動素子Ｘ２の一部省略平面図である。図１７から図２０は、各々、図１５の線XVII−XVII、線XVIII−XVIII、線XIX−XIX、および線XX-XXに沿った断面図である。
【００６８】
マイクロ揺動素子Ｘ２は、揺動部１０と、フレーム２１’と、一対の連結部２２と、駆動電極２３と、シールド電極部２４と、フレーム３１と、一対の連結部３２Ａ，３２Ｂと、駆動電極３３，３４と、シールド電極部３５，３６，３７とを備え、本実施形態ではマイクロミラー素子として構成されている。また、マイクロ揺動素子Ｘ２は、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、いわゆるＳＯＩウエハである材料基板に対して加工を施すことによって得られたものである。当該材料基板は、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。マイクロ揺動素子Ｘ２における上述の各部位は主に第１シリコン層および／または第２シリコン層に由来して形成されるところ、図の明確化の観点より、図１５においては、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。また、図１６に示される構造は、マイクロ揺動素子Ｘ２において第２シリコン層に由来するものである。
【００６９】
マイクロ揺動素子Ｘ２は、フレーム２１に代えてフレーム２１’を備える点、および、フレーム３１と、一対の連結部３２Ａ，３２Ｂと、駆動電極３３，３４と、シールド電極部３５，３６，３７とを追加的に備える点において、第１の実施形態たるマイクロ揺動素子Ｘ１と異なる。マイクロ揺動素子Ｘ２における揺動部１０、一対の連結部２２、駆動電極２３、およびシールド電極部２４は、マイクロ揺動素子Ｘ１における揺動部１０、一対の連結部２２、駆動電極２３、およびシールド電極部２４と、同様である。
【００７０】
フレーム２１’は、第１層部２１ａが部分２１ｅ，２１ｆを有する点において、フレーム２１と異なる。部分２１ｅは、図１５および図１７に示すように、第１層部２１ａにおいて、空隙を介して周囲と分離する。部分２１ｅは、絶縁層２１ｃを貫通する導電ビア２１ｇを介して、駆動電極２３のアーム２３Ａと電気的に接続されている。部分２１ｆは、図１５に示すように、フレーム２１’の端部に位置し、図１５に示す矢印Ｄ方向に延びる部位を有し、図２０に示すように、絶縁層２１ｃを貫通する導電ビア２１ｈを介して第２層部２１ｂと電気的に接続されている。
【００７１】
フレーム３１は、図１８に示すように、第１シリコン層に由来する第１層部３１ａと、第２シリコン層に由来する第２層部３１ｂと、当該第１および第２層部３１ａ，３１ｂの間の絶縁層３１ｃとからなる積層構造を有する。図１５および図１８に示すように、第１層部３１ａは、空隙を介して周囲と分離する部分３１ａ’を含む。図１６および図１８に示すように、第２層部３１ｂは、空隙を介して周囲と分離する部分３１ｂ’を含む。部分３１ａ’，３１ｂ’は、絶縁層３１ｃを貫通する導電ビア３１ｄを介して電気的に接続されている。
【００７２】
連結部３２Ａは、図１５に示すように二本のトーションバー３２ａからなる。各トーションバー３２ａは、第１シリコン層に由来する部位であり、フレーム２１’の第１層部２１ａの部分２１ｅとフレーム３１の第１層部３１ａの部分３１ａ’とに接続して、フレーム２１’，３１を連結する。トーションバー３２ａにより、部分２１ｅ，３１ａ’は電気的に接続される。二本のトーションバー３２ａの間隔は、フレーム３１の側からフレーム２１’の側にかけて漸増する。また、トーションバー３２ａは、第１の実施形態における連結部２２のトーションバー２２ａと同様に薄肉である。
【００７３】
連結部３２Ｂは、図１５に示すように二本のトーションバー３２ｂからなる。各トーションバー３２ｂは、第１シリコン層に由来する部位であり、フレーム２１’の第１層部２１ａの部分２１ｆとフレーム３１の第１層部３１ａとに接続して、フレーム２１’，３１を連結する。トーションバー３２ｂにより、部分２１ｆおよび第１層部３１ａの一部は電気的に接続される。二本のトーションバー３２ｂの間隔は、フレーム３１の側からフレーム２１’の側にかけて漸増する。また、トーションバー３２ｂは、第１の実施形態における連結部２２のトーションバー２２ａと同様に薄肉である。
【００７４】
これら一対の連結部３２Ａ，３２Ｂは、フレーム２１’の揺動動作の軸心Ａ２を規定する。軸心Ａ２は、図１５に示す矢印Ｄ方向に延びる。フレーム３１の側からフレーム２１’の側にかけて間隔が漸増する二本のトーションバー３２ａを含む連結部３２Ａ、および、フレーム３１の側からフレーム２１’の側にかけて間隔が漸増する二本のトーションバー３２ｂを含む連結部３２Ｂは、フレーム２１’の揺動動作における不要な変位成分の発生を抑制するのに好適である。
【００７５】
駆動電極３３は、第１シリコン層に由来する部位であり、複数の電極歯３３ａからなる。複数の電極歯３３ａは、フレーム２１’における部分２１ｆから駆動電極３４側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【００７６】
駆動電極３４は、第２シリコン層に由来する部位であり、アーム３４Ａおよび複数の電極歯３４ａからなる。アーム３４Ａは、軸心Ａ２の延び方向に延びる。複数の電極歯３４ａは、アーム３４Ａから駆動電極３３側へ延出し、且つ、アーム３４Ａの延び方向に離隔して並列する。
【００７７】
シールド電極部３５は、図１６によく表れているように、第２シリコン層に由来する部位であり、フレーム２１’の第２層部２１ｂの一部と連続する。また、シールド電極部３５は、図１９に示すように、絶縁層３８を介してフレーム２１’における部分２１ｆに接合している。
【００７８】
シールド電極部３６は、図１５によく表れているように、第１シリコン層に由来する部位であり、フレーム３１の第１層部３１ａの一部と連続する。また、シールド電極部３６は、図１９に示すように、絶縁層３９を介して駆動電極３４に接合する。シールド電極部３６および駆動電極３４は、電気的に分離されている。
【００７９】
シールド電極部３７は、図１６によく表れているように、第２シリコン層に由来する部位であり、駆動電極３４に沿って延びる。また、シールド電極部３７は、図１９に示すように、絶縁層３９を介してシールド電極部３６に接合し、絶縁層３９を貫通する導電ビア３９ａを介して電気的に接続されている。
【００８０】
マイクロ揺動素子Ｘ２において、一対の駆動電極１２，２３は、揺動部１０に係る駆動力を発生させるための駆動機構ないしアクチュエータを構成し、且つ、一対の駆動電極３３，３４は、フレーム２１’に係る駆動力を発生させるための駆動機構ないしアクチュエータを構成する。
【００８１】
マイクロ揺動素子Ｘ２の駆動時には、揺動部１０の駆動電極１２および駆動電極３３に所定の基準電位が付与される。駆動電極１２に対する基準電位の付与は、フレーム３１の第１層部３１ａの一部、連結部３２Ｂのトーションバー３２ｂ、フレーム２１’の第１層部２１ａの部分２１ｆ、導電ビア２１ｈ、フレーム２１’の第２層部２１ｂ、導電ビア２１ｄ（図６に示す）、フレーム２１’の第１層部２１ａの一部、連結部２２のトーションバー２２ａ、および揺動部１０の梁部１３を介して、実現することができる。駆動電極３３に対する基準電位の付与は、フレーム３１の第１層部３１ａの一部、連結部３２Ｂのトーションバー３２ｂ、およびフレーム２１’の第１層部２１ａの部分２１ｆを介して、実現することができる。基準電位は、例えばグラウンド電位であり、好ましくは一定に維持される。
【００８２】
そして、マイクロ揺動素子Ｘ２においては、基準電位よりも高い駆動電位を駆動電極２３，３４の各々に対して必要に応じて付与することにより、駆動電極１２，２３間に静電引力を発生させて揺動部１０を軸心Ａ１まわりに揺動駆動することができ、また、駆動電極３３，３４間に静電引力を発生させてフレーム２１’およびこれに伴う揺動部１０を軸心Ａ２まわりに揺動駆動することができる。マイクロ揺動素子Ｘ２は、いわゆる二軸型の揺動素子である。駆動電極２３に対する駆動電位の付与は、フレーム３１の第２層部３１ｂの部分３１ｂ’、導電ビア３１ｄ、フレーム３１の第１層部３１ａの部分３１ａ’、連結部３２Ａのトーションバー３２ａ、フレーム２１’の第１層部２１ａの部分２１ｅ、および導電ビア２１ｇを介して、実現することができる。このような二軸型の揺動駆動により、マイクロ揺動素子Ｘ２のランド部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。
【００８３】
第１の実施形態たるマイクロ揺動素子Ｘ１の構成を実質的に全て具備するマイクロ揺動素子Ｘ２においては、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、各揺動部１０の揺動動作における回転変位量について、高精度に制御しやすい。
【００８４】
第１の実施形態たるマイクロ揺動素子Ｘ１の構成を実質的に全て具備するマイクロ揺動素子Ｘ２においては、第１の実施形態に関して上述したのと同様に、素子駆動時に駆動電極２３から発する電界の素子外への漏出は抑制される。
【００８５】
加えて、マイクロ揺動素子Ｘ２においては、素子駆動時に駆動電極３４から発する電界の素子外への漏出も抑制される。マイクロ揺動素子Ｘ２においては、駆動電極３３およびシールド電極部３５，３６，３７は電気的に接続されており、素子駆動時には、駆動電極３３と共にシールド電極部３５，３６，３７にも基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されている。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に駆動電極３４から例えば駆動電極３３側へ発する電界は、駆動電極３３に加えてシールド電極部３５によっても吸収されやすい（即ち、当該電界は、駆動電極３３およびシールド電極部３５を越えにくい）。また、素子駆動時に駆動電極３４から駆動電極３３とは反対の側へ発する電界は、シールド電極部３６，３７によって吸収されやすい（即ち、当該電界は、シールド電極部３６，３７を越えて素子外に漏出しにくい）。これら電界吸収効果も、素子外への電界漏れを抑制するのに資する。
【００８６】
マイクロ揺動素子アレイＹ２は、このようなマイクロ揺動素子Ｘ２を複数含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ２において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ２は、全ての軸心Ａ２（図１４には図示せず）が相互に平行となるように一列に配されている。
【００８７】
マイクロ揺動素子アレイＹ２において、フレーム３１の第１層部３１ａは、各部分３１ａ’を除き、全てのマイクロ揺動素子Ｘ２にわたって連続しており、従って、全てのマイクロ揺動素子Ｘ２における駆動電極１２と、揺動部１０の錘部１４Ｃと、フレーム２１の第１層部２１ａの一部および第２層部２１ｂの一部と、シールド電極部２４とは、電気的に接続されている。
【００８８】
マイクロ揺動素子アレイＹ２の駆動時には、全てのマイクロ揺動素子Ｘ２における揺動部１０の駆動電極１２に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ揺動素子Ｘ２の駆動電極２３，３４に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ揺動素子Ｘ２の揺動部１０およびフレーム２１’が個別に揺動駆動され、各マイクロ揺動素子Ｘ２のランド部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。
【００８９】
各マイクロ揺動素子Ｘ２では、上述のように、素子駆動時に駆動電極２３から発する電界の素子外への漏出は、抑制される。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ２においては、一のマイクロ揺動素子Ｘ２の駆動機構（駆動電極１２，２３）からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ２の駆動特性に不当な影響を与えることが、抑制される。加えて、各マイクロ揺動素子Ｘ２では、上述のように、素子駆動時に駆動電極３４から発する電界の素子外への漏出は、抑制される。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ２においては、一のマイクロ揺動素子Ｘ２の駆動機構（駆動電極３３，３４）からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ２の駆動特性に不当な影響を与えることが、抑制される。このようなマイクロ揺動素子アレイＹ２は、複数の二軸型のマイクロ揺動素子Ｘ２について、従って、複数のミラー面１１ａについて、短い配設ピッチを実現するのに適する。すなわち、マイクロ揺動素子アレイＹ２は、マイクロ揺動素子Ｘ２ないしミラー面１１ａの高密度化を図るのに適するのである。
【００９０】
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。
【００９１】
（付記１）フレームと、
可動機能部、当該可動機能部に連結する第１駆動電極、および前記可動機能部とは反対の側において前記第１駆動電極に連結する錘部、を有する揺動部と、
前記フレームおよび前記揺動部を連結して当該揺動部の揺動動作の軸心を規定する連結部と、
前記第１駆動電極と協働して前記揺動動作の駆動力を発生させるための、前記フレームに固定された第２駆動電極と、を備えるマイクロ揺動素子。
（付記２）第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を含む材料基板に加工を施すことによって得られたマイクロ揺動素子であって、前記可動機能部、前記第１駆動電極、および前記錘部は、前記第１導体層において成形された部位であり、前記第２駆動電極は前記第２導体層において成形された部位である、付記１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記３）前記連結部は、前記揺動部における前記可動機能部および前記第１駆動電極の間に接続する、付記１または２に記載のマイクロ揺動素子。
（付記４）前記錘部は、前記第１駆動電極と電気的に接続されている、付記１から３のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記５）前記錘部および前記第２駆動電極の間に静電力を発生させることが可能である、付記４に記載のマイクロ揺動素子。
（付記６）前記錘部は、前記第１駆動電極から遠のくほど当該錘部および前記第２駆動電極の間の離隔距離が漸増する部位を有する、付記５に記載のマイクロ揺動素子。
（付記７）前記第１駆動電極は、前記軸心と交差する方向に延び且つ並列する第１アーム部および第２アーム部と、前記第１アーム部から第２アーム部側へ延出し且つ当該第１アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯と、前記第２アーム部から第１アーム部側へ延出し且つ当該第２アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯とを有し、
前記第２駆動電極は、前記第１および第２アーム部に沿って延びる第３アーム部と、当該第３アーム部から第１アーム部側へ延出し且つ当該第３アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯と、前記第３アーム部から第２アーム部側へ延出し且つ当該第３アーム部の延び方向に離隔して並列する複数の電極歯とを有する、付記１から６のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記８）前記揺動部は、前記可動機能部および前記錘部の間において前記第１駆動電極に接合された追加錘部を更に有する、付記１から７のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記９）第１導体層と、第２導体層と、当該第１および第２導体層の間の絶縁層とからなる積層構造を含む材料基板に加工を施すことによって得られたマイクロ揺動素子であって、前記可動機能部、前記第１駆動電極、および前記錘部は、前記第１導体層において成形された部位であり、前記第２駆動電極および前記追加錘部は前記第２導体層において成形された部位である、付記８に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１０）前記追加錘部は、前記第１駆動電極と電気的に接続されている、付記８または９に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１１）追加フレームと、
前記フレームおよび前記追加フレームを連結し、且つ、前記フレームの揺動動作の、前記軸心と交差する方向に延びる追加軸心を規定する、追加連結部と、
前記フレームの前記揺動動作の駆動力を発生させるための駆動機構と、を更に備える、付記１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）付記１から１１のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を複数含む、マイクロ揺動素子アレイ。
（付記１３）前記複数のマイクロ揺動素子の前記軸心は相互に平行である、付記１２に記載のマイクロ揺動素子アレイ。
（付記１４）前記複数のマイクロ揺動素子における前記揺動部の前記第１駆動電極には、共通的に電位を付与可能であり、且つ、前記複数のマイクロ揺動素子における前記第２駆動電極には、マイクロ揺動素子ごとに個別に電位を付与可能である、付記１２または１３に記載のマイクロ揺動素子アレイ。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロ揺動素子の平面図である。
【図２】図１に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図３】図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図４】図１の線IV−IVに沿った拡大断面図である。
【図５】図１の線V−Vに沿った拡大断面図である。
【図６】図１の線VI−VIに沿った拡大断面図である。
【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】図１に示すマイクロ揺動素子の製造方法における一部の工程を表す。
【図９】図８の後に続く工程を表す。
【図１０】マスクパターンの平面図である。
【図１１】他のマスクパターンの平面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイを表す。
【図１３】図１２の線XIII−XIIIに沿った拡大断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイを表す。
【図１５】図１４に示すマイクロ揺動素子アレイに含まれるマイクロ揺動素子の平面図である。
【図１６】図１５に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図１７】図１５の線XVII−XVIIに沿った拡大断面図である。
【図１８】図１５の線XVIII−XVIIIに沿った拡大断面図である。
【図１９】図１５の線XIX−XIXに沿った拡大断面図である。
【図２０】図１５の線XX−XXに沿った拡大断面図である。
【図２１】従来のマイクロ揺動素子の平面図である。
【図２２】図２１の線XXII−XXIIに沿った断面図である。
【図２３】図２１の線XXIII−XXIIIに沿った断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３      マイクロ揺動素子
Ｙ１，Ｙ２      マイクロ揺動素子アレイ
１０      揺動部
１１      ランド部
１２，２３，３３，３４      駆動電極
１２Ａ，１２Ｂ，２３Ａ，３４Ａ      アーム
１２ａ，１２ｂ，２３ａ，２３ｂ，３３ａ，３４ａ      電極歯
１３      梁部
２４，３５，３６，３７      シールド電極部
１６，２１ｄ，２１ｇ，３１ｄ      導電ビア
２１，３１  フレーム
２１ａ，３１ａ  第１層部
２１ｂ，３１ｂ  第２層部
２１ｃ，３１ｃ  絶縁層
２２，３２Ａ，３２Ｂ  連結部
２２ａ，３２ａ，３２ｂ  トーションバー
Ａ１，Ａ２  軸心
Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４  離隔距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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