(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の表面に光を反射させるミラー面が形成され、一方または両側の表面に第１電極が形成された第１基板と、枠状の基部と、前記第１電極と対向する位置に配置された第２電極と、前記ミラー面の下に位置し前記第１基板を保持する固定保持部と、前記ミラー面の下に位置し、前記基部と前記固定保持部とを連結し、かつ固定保持部を所定の角度範囲で回動可能に支持するトーションバー部とを含む第２基板とからなり、前記第１基板のミラー面が形成されていない表面の一部と、前記第２基板の前記固定保持部とが接合されたことを特徴とするガルバノマイクロミラー。
【請求項２】
前記第１基板および第２基板を半導体バルク基板を用いて形成することを特徴とする請求項１のガルバノマイクロミラー。
【請求項３】
第１基板が半導体バルク基板からなり、この第１基板の一方の表面上に光反射膜からなるミラー面、一方または両方の表面上に金属薄膜からなる第１電極、ミラー面が形成されない表面上に凸形状の固定部とが形成され、
第２基板が半導体バルク基板からなり、第２基板の一方の表面上に、前記第１電極と対向する位置に第２電極、前記第１基板を保持するための凸形状の固定保持部、固定保持部を所定の角度範囲で回動可能に支持するための凸形状のトーションバー部とが形成され、
前記第１基板を形成する半導体バルク基板のミラー面が形成されない表面上に、外周枠と、外周枠と第１基板とを分離する分離溝とが形成され、
前記第２基板を形成する半導体バルク基板の固定保持部が形成された表面上に、前記第１基板に形成された外周枠及び分離溝に対応するように外周枠及び分離溝とが形成され、
前記ミラー面の下に前記固定保持部とトーションバー部とが配置され、かつ前記第１基板の固定部と、第２基板の固定保持部とが接するように両基板が接合された後に、
分離溝をエッチングにより貫通させて、両基板と外周枠とを分離することを特徴とするガルバノマイクロミラーの製造方法。
【請求項４】
前記第１電極が第１基板の両側の表面に形成される場合に、第１基板の所定の位置に両側の電極を電気的に接続するための貫通孔が形成されることを特徴とする請求項３のガルバノマイクロミラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガルバノマイクロミラーに関し、特に、光ディスク装置などに用いられて、光ビームの照射位置を制御する静電駆動方式のガルバノマイクロミラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な静電駆動方式のガルバノマイクロミラーは、たとえば「シリコン  トーショナル  スキャンニング  ミラー（Sillicon Torsional Scanning Mirror）」（IBM J. RES. and DEVELOP., Vol. 24, No.5, Sep. 1980）に開示されている。このガルバノマイクロミラーは、図１６および図１７に示すように、電極基板１００と、その上に位置するミラー基板１０２とを備えている。
【０００３】
ミラー基板１０２は、枠状の基部１０４と、一方の主面にミラー面１０６ａが形成されたミラー部１０６と、基部１０４とミラー部１０６とを連結し、ミラー部１０６を回動可能に支持するトーションバー部１０８とを備えている。ミラー部１０６の他方の主面には、１対の電極板１１０ａ，１１０ｂからなる第１電極が形成されている。電極基板１００には、第１電極の電極板１１０ａ，１１０ｂに対向する１対の電極板１１２ａ，１１２ｂからなる第２電極が形成されている。電極基板１００には、ミラー部１０６に当接する直線状で断面山形の突起１００ａが一体に突設されており、この突起１００ａの稜線は、トーションバー部１０８の軸芯に沿っている。
【０００４】
このガルバノマイクロミラーは、第１電極の一方の電極板１１０ａと第２電極の一方の電極板１１２ａとの間に電圧を印加することにより、静電引力によってミラー部１０６が図１７において反時計回りの方向に回動する。また、第１電極の他方の電極板１１０ｂと第２電極の他方の電極板１１２ｂとの間に電圧を印加することにより、静電引力によってミラー部１０６が図１７のように時計回りの方向に回動する。このような静電引力は電極面積に比例することから、より低電圧で駆動するために、電極板１１０ａ，１１０ｂからなる第１電極は、ミラー部１０６の他方の主面のほぼ全面にわたって形成されており、その大きさに応じて第２電極の電極板１１２ａ，１１２ｂの大きさが決定されていた。
【０００５】
また、光ディスク駆動装置に用いたガルバノマイクロミラーが、特開平９−１４６０３４号公報に開示されている。この光ディスク駆動装置に用いたガルバノマイクロミラーも、図１６に示したガルバノマイクロミラーと同様に、ミラー基板に設けた電極と、その電極に相対する位置にある電極基板の表面に設けた電極との間に、電圧を印加し、これらの電極間に働く静電引力によってミラー基板を振動させる機能を持つ。
【０００６】
ところで、光ディスク駆動装置に用いられるマイクロミラーは、高性能の電気−機械的動作特性が要求されると共に、ミラー面の平面度が高いこと、光ディスク駆動装置の薄型化のためにその外形を小型化することが特に要求されている。たとえば、平面度は、０．０５λ（λ：使用する光源の波長）であることが要求される。さらに、小型化の要求に関しては、２本のトーションバーを結ぶ方向（図１６における紙面の縦方向）の長さを短縮することが要求されている。
【０００７】
また、特開平７−２８７１７７号公報には、ミラーの下にトーションバーを設けたマイクロミラー装置が開示されている。このミラー構造は、犠牲層の形成とパターニング及び除去を利用して、基板上に薄膜を順次所望のパターンに加工しながら積層していくといういわゆる表面マイクロマシン技術を用いて作られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現在、表面マイクロマシン技術で形成可能なミラー構造は、数ミクロンの厚さの薄膜ミラーに限られる。光ディスク駆動装置に利用可能な平面度のミラー面を実現しようとすると、せいぜいミラー面が数百ミクロン程度の大きさのものしか作ることができない。
【０００９】
一般に、光ディスク駆動装置に利用されるマイクロミラーは、数ｍｍ角あるいは楕円形の形状のもので、１次共振周波数が１００〜数１００Ｈｚ程度という低いものが使われるが、このような大きなマイクロミラーを表面マイクロマシン技術で作ったとすると、その製造プロセスの過程で生じる残留応力等のために、形成された薄膜に反りや歪みが発生し、また薄膜ミラーのために、動作時にたわみが発生し要求される平面度を持つミラー面は得られない。
【００１０】
たとえば、数ｍｍ角のミラー面に高反射率の金属膜や誘電体多層膜を形成した状態で要求される十分高い光学的平面度を保つためには、経験時にミラー基板の厚みは最小でも１５０μｍ程度は必要と考えられる。したがって、薄膜と犠牲層の積層という工程を利用する表面マイクロマシン技術では、光ディスク装置に用いられるように、低共振周波数と高いミラー平面度を持つマイクロミラーを作成することは困難である。
【００１１】
そこで、この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、光ディスク駆動装置に利用可能な性能を備えかつ小型化されたマイクロミラーを実現することのできる、ガルバノマイクロミラー及びその製造方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、一方の表面に光を反射させるミラー面が形成され、一方または両側の表面に第１電極が形成された第１基板と、枠状の基部と、前記第１電極と対向する位置に配置された第２電極と、前記ミラー面の下に位置し前記第１基板を保持する固定保持部と、前記ミラー面の下に位置し、前記基部と前記固定保持部とを連結し、かつ固定保持部を所定の角度範囲で回動可能に支持するトーションバー部とを含む第２基板とからなり、前記第１基板のミラー面が形成されていない表面の一部と、前記第２基板の前記固定保持部とが接合されたことを特徴とするガルバノマイクロミラーを提供するものである。
これにより、光ディスク駆動装置等に利用可能なガルバノマイクロミラーの所望の性能を備えたまま、その大きさを小型化することができる。
【００１３】
またこの発明は、第１基板が半導体バルク基板からなり、この第１基板の一方の表面上に光反射膜からなるミラー面、一方または両方の表面上に金属薄膜からなる第１電極、ミラー面が形成されない表面上に凸形状の固定部とが形成され、第２基板が半導体バルク基板からなり、第２基板の一方の表面上に、前記第１電極と対向する位置に第２電極、前記第１基板を保持するための凸形状の固定保持部、固定保持部を所定の角度範囲で回動可能に支持するための凸形状のトーションバー部とが形成され、前記ミラー面の下に前記固定保持部とトーションバー部とが配置され、かつ前記第１基板の固定部と、第２基板の固定保持部とが接するように両基板が接合されることを特徴とするガルバノマイクロミラーの製造方法を提供するものである。ここで半導体バルク基板の表面上に形成されるミラー面や電極等の構成要素は、バルクマイクロマシン法を用いて製造することができる。
これによれば、この発明のガルバノマイクロミラーはバルクマイクロマシン法を用いてミラー基板の厚いマイクロミラーを製造することができるので、平面度の高いマイクロミラーが提供できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明において、バルクマイクロマシン法とは、使用する半導体バルク基板に、数回エッチング加工を施し、所望の形状を得る方法で、エッチング加工とともに電極やミラー面の形成に必要な薄膜の形成・パターン加工等も含む。すなわち、従来用いられていた表面マイクロマシン法が、半導体基板の上に薄膜と犠牲層の形成・パターン加工を行いながら順次積層する工程によって所望の構造体を形成する方法であるのに対し、バルクマイクロマシン法は、犠牲層を形成等する工程は含まず、バルク基板に対する薄膜の形成と所定形状のパターン形成を、バルク基板のエッチングという工程で行う。表面マイクロマシン法では、基板は加工されないが、バルクマイクロマシン法では、基板自体が加工される。
【００１５】
たとえば、バルク基板上に、所定形状の凸部を形成するためには、この凸部の領域にレジストを形成した後、このレジストを形成していない領域のバルク基板を所定の条件のもとで所定量だけエッチングする。このように、この発明のガルバノマイクロミラーは、バルクマイクロマシン法を用いて、その主要構成要素を形成することを特徴とする。
【００１６】
また、この発明は、前記第１基板を形成する半導体バルク基板のミラー面が形成されない表面上に、外周枠と、外周枠と第１基板とを分離する分離溝とを形成し、前記第２基板を形成する半導体バルク基板の固定保持部が形成された表面上に、前記第１基板に形成された外周枠及び分離溝に対応するように外周枠及び分離溝とを形成し、前記第１基板と第２基板とを接合した後に、分離溝をエッチングにより貫通させて、両基板と外周枠とを分離することを特徴とする。
さらに前記第１電極が第１基板の両側の表面に形成される場合には、第１基板の所定の位置に、両側の電極を電気的に接続するための貫通孔を形成することを特徴とする。
【００１７】
また、この発明は、枠状の基部と、基部の内部にあって一方の表面に光を反射させるミラー面と静電駆動用電極とを含むミラー部と、前記基部とミラー部とを連結し、かつミラー部を所定の角度範囲で回動可能に支持する２つのトーションバー部とからなり、ミラー面の一部領域に凹部が形成され、前記トーションバー部が、ミラー面の凹部の端部と、前記基部の一部とを接続するように前記凹部内に配置されていることを特徴とするガルバノマイクロミラーを提供するものである。
これによれば、１枚の基板でガルバノマイクロミラーを構成できる。
【００１８】
さらに、この発明は、１枚の半導体バルク基板の一方の表面上に、所定形状の光反射膜からなるミラー面、第１電極、及びミラー面の所定位置に形成される凹部内に配置されかつミラー面を所定の角度範囲で回動可能に支持するための２つのトーションバー部とが形成され、半導体バルク基板の他方の表面上に、前記ミラー面及び第１電極が形成されたミラー部と基板外周に形成される枠状の基部とを分離する第１の分離溝と、前記トーションバー部の下方であって、前記ミラー面の凹部とトーションバー部とを形成するための第２の分離溝とが形成され、前記第１の分離溝による前記基部とミラー部との分離工程、及び前記トーションバー部によって前記基部とミラー部とが接続されるようにミラー面の凹部の貫通工程とが、エッチングを用いて行われることを特徴とするガルバノマイクロミラーの製造方法を提供するものである。
このエッチングはドライエッチングでもウェットエッチングでもよい。
【００１９】
ここで、前記ミラー面の所定位置に形成された凹部の面積が、ミラー面全体の面積に対して無視できる程度に小さく（例えば２％程度に）なるように、前記凹部を形成してもよい。
また、前記第１の分離溝による基部とミラー部との分離工程、及び前記ミラー面の凹部の貫通工程にドライエッチングを用いてもよい。
さらに、前記第１電極を、前記半導体バルク基板の他方の表面上であって一方の表面と対応する位置にも形成し、基板の両表面の電極を電気的に接続するための貫通孔を形成してもよい。
ここで、半導体バルク基板としては、一般的にシリコンを使用するが、ゲルマニウムや、半導体ではないがガラス板を使用することもできる。
ミラー面を形成する光反射膜は、高い光反射率を持ち、高い平面度を有することが必要であり、たとえば、Ｃｒ，Ａｕ，Ａｌなどの金属膜を利用することができるが、この他に、誘電体多層膜等を用いてもよい。
【００２０】
以下、図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。
この発明のガルバノマイクロミラーの一実施例は、２枚の基板（第１基板１，第２基板２）の組合せにより構成される。図１に第１基板１の斜視図、図３に第２基板の斜視図を示す。また、図８は、後述する製造プロセスによって形成されたこの発明のガルバノマイクロミラーの完成図の一実施例である。
【００２１】
この発明のガルバノマイクロミラーは、ミラー面１１の下に、トーションバー部２２を設けた構造を備え、プッシュプル方式でミラー面を±０．１°程度の範囲で角度制御しながら往復運動させることのできる性能を持つ光ディスク駆動装置用のマイクロミラーである。ただし、図８で上面側の電極基板は示していない。
この実施例では、ミラーが形成される第１基板１の大きさを縦２ｍｍ，横４ｍｍ，基板の厚さを３００μｍとする。また、トーションバー部２２の断面積を１５μｍ×５０μｍ、長さを５００μｍとし、ミラー面１１が形成された第１基板１と、電極基板となる第２基板２との間の静止状態での電極間隔を２０μｍとする。
図１６に示した従来のガルバノマイクロミラーの構造にくらべ、図８に示したガルバノマイクロミラーは、トーションバーと外枠が第１基板に隠れた構造であるため小型化が実現されている。
【００２２】
以下に、まず第１基板及び第２基板の構造の実施例について説明し、次に、それぞれの基板の製造方法の実施例について説明する。
第１基板の構造
図１は、この発明のガルバノマイクロミラーの第１基板の斜視図であり、図２は、この第１基板の図１のＡ−Ｂ面における断面図である。
図１（ａ）は第１基板１の表面形状をし示し、図１（ｂ）は第１基板１の裏面形状を示している。
【００２３】
図１（ａ）において、第１基板１の表面には、高反射率の金属膜からなるミラー面１１と、ミラー面の両側に駆動電極１２，１３が形成され、さらにこれらの電極１２，１３を裏面側へ電気的に接続するための貫通孔１４，１５が形成されている。
ここで、ミラー面１１の大きさは、例えば縦１．８ｍｍ×横１．５ｍｍであり、電極１２，１３の大きさは縦１．８ｍｍ×横０．７ｍｍ程度の大きさである。
【００２４】
図１（ｂ）において、第１基板の裏面には、中央部分に凸形状の固定部１６が形成され、その固定部１６のまわりに固定部よりも高さの低い凹部１９が形成され、この凹部１９の表面の一部に、駆動電極１２′，１３′が形成される。さらに、この凹部１９と外周枠１７とを分離する分離溝１８が形成される。ここで、外周枠１７の大きさは例えば３．５ｍｍ×６．５ｍｍ程度である。
【００２５】
また、分離溝１８の溝幅は３５０μｍ程度であり、溝の深さは２５０μｍ程度とする。固定部１６の大きさは０．８ｍｍ×２ｍｍ程度であり、凹部１９に対する高さは数μｍ程度である。固定部１６の内部には貫通孔１４′，１５′が形成される。
駆動電極１２′，１３′の大きさはそれぞれ表面の電極１２，１３と同じとする。電極１２と１２′とは貫通孔１４，１４′を通して電気的に接続され、電極１３と１３′とは貫通孔１５，１５′を通して電気的に接続される。
【００２６】
ミラー面１１は、光反射膜が形成された面であるが、その性能の観点から、Ｃｒ,Ａｕ，Ａｌ等の金属材料を用いて形成する。ミラー面に偏光特性に変調を与えないＳｉＯ2とＴｉＯ2の積層膜やＴａ2Ｏ5とＳｉＯ2の積層膜などの誘電体多層膜を用いることもできる。また、駆動電極１２，１２′，１３，１３′と、貫通孔１４，１４′，１５，１５′は、ミラー面と同様にＣｒ，Ａｕ，Ａｌ等の金属材料を用いることができる。
第１基板１は、厚さ３００μｍ程度のシリコン、ゲルマニウムやガラス基板を用いて作ることができる。
【００２７】
このガルバノマイクロミラーの駆動において、第１基板１の表裏の電極を等電位として駆動する場合、ミラー面１１と電極１２，１３を分離して形成する必要はなく、ミラー面と電極とを接続し、一体として表裏全面に金属膜を形成してもよい。この場合、貫通孔１４は１つあればよい。
【００２８】
さらに、第１基板１の表裏の電極を等電位として駆動する場合、第１基板の表面全体を、低抵抗の高濃度不純物層とし、第１基板自体を電極として用いることもできる。このとき、１つの貫通孔と、ミラー面１１となるべき位置に光反射膜を形成するだけでよく、図１に示したような電極１２，１３等のパターンの形成は不要となる。
また、第１基板１の基板材料自身に高濃度不純物導入基板を用いれば、ミラー面となるべき位置に光反射膜のみを形成するだけでよい。
【００２９】
第２基板の構造
次に、第２基板の構造について説明する。
図３は、この発明のガルバノマイクロミラーの第２基板の斜視図であり、図４は、この第２基板の図３のＣ−Ｄ面における断面図である。
図３（ａ）は第２基板２の表面形状を示し、図３（ｂ）は第２基板２の裏面形状を示している。
【００３０】
図３（ａ）において、第２基板２の表面には、その中央部分に、固定保持部２１と、この固定保持部２１に接続された細長いトーションバー部２２が形成され、固定保持部２１の周囲に凹部２５が形成される。さらに固定保持部２１の上に接続パッド部２６，２７、凹部２５の外側に、電極３１，３２が形成され、表面の周囲に、外周枠２３と分離溝２４とが形成される。
電極３１，３２及び接続パッド部２６，２７は、配線パターンを通して外部との電気的接続のための外部端子部２６′、２７′、３１′、３２′に接続される。ここで、接続パッド部２６，２７と外部端子部とをつなぐ配線パターンは、トーションバー部２２の上を経由して形成される。
【００３１】
図３（ｂ）において、第２基板の裏面には、中央部分に凹形状の凹部２８が形成される。
ここで、固定保持部２１は、第１基板の固定部１６と接合するための領域であり、その大きさは、第１基板の裏面に形成された固定部１６とほぼ同じである。
【００３２】
接続パッド部２６，２７は、固定保持部２１の上に形成され、それぞれ、第１基板１の貫通孔に形成された金属膜１４′、１５′と電気的に接触される部分であり、その大きさは例えば５００μｍ×５００μｍ程度とすればよい。
凹部２５の深さ、すなわち凹部２５の表面からの固定保持部２１の高さは５０μｍ程度である。
【００３３】
凹部２８は、第２基板２の表面に形成された固定保持部２１と相対する裏面部分の領域を凹形に加工した部分であり、後述するように固定保持部２１が完全にフリーとなるように、第２基板２の裏面から浮かせるために形成する部分である。この凹部２８の大きさは、縦１ｍｍ×横２．２ｍｍ程度、凹部２８の深さは５０μｍ程度とすればよい。
【００３４】
図３（ａ）において、２本のトーションバー部２２は、長さ５００μｍ，幅１５μｍ，高さ５０μｍ程度の棒状に形成されており、トーションバー部２２の面の高さは、固定保持部２１の面の高さよりも数μｍ程度低い。
これは、固定部１６と固定保持部２１とは直接接するが、トーションバー部２２は第１基板１の固定部１６と直接接しないことを意味する。
【００３５】
ここで、第２基板２の表面に形成される電極３１，３２、接続パッド部２６，２７及び外部端子部２６′、２７′、３１′、３２′とその配線パターンは、Ｃｒ，Ａｕ，Ａｌ等の材料を用いた金属膜で形成できる。
第１基板と同様に、第２基板２は厚さ３００μｍのシリコン等の材料からなる半導体バルク基板を用いて作ることができる。
【００３６】
図５は、第１基板１と第２基板２との貼り合わせについての説明図である。
図５（ａ）は、第１基板１の裏面と第２基板２の表面とが接合され、第１基板１と第２基板２の外周枠１７と２３とが一致するように位置合わせすることを示している。
図５（ｂ）は、両基板を貼り合わせた後の斜視図である。また、図６は、図５（ｂ）のＥ−Ｆ断面における接合後の両基板の断面図である。ここで、両基板は、外周枠１７，２３と、固定部１６，２１とによって接触していることがわかる。
【００３７】
第１基板の製造プロセス
図９及び図１０に、図１に示したガルバノマイクロミラーの第１基板１の製造プロセスの説明図を示す。
図９（ａ）は、第１基板１の基体となるシリコンからなるウエハ（１，０，０）５１を示している。ここでこのシリコンウエハは厚さが３００μｍのものを用いる。
【００３８】
図９（ｂ）において、ウエハ５１の表面及び裏面に、全面にわたって一様な酸化膜（ＳｉＯ2）５２ａ，５２ｂを形成する。ウエハ５１を１１００℃、酸素ガスと水蒸気（３Ｌ／分）の雰囲気中に置き、１．０〜１．２μｍ程度の膜厚の酸化膜を形成する。
【００３９】
次に、図９（ｃ）において、ウエハ５１の裏面中央の酸化膜５２ｂの表面に、レジストパターンを形成し、レジストによって覆われていない酸化膜５２ｂをエッチングにより完全に除去する。この除去された領域は、第１基板１の裏面の凹部１９に相当する部分となる。
エッチング液としては、フッ酸＋フッ化アンモニウム＋水の混合液を用いる。
【００４０】
次に、図９（ｄ）において、酸化膜５２ｂを除去した領域についてのシリコンエッチングを行う。ここでエッチングは、エッチング液としてＫＯＨ２０〜３５ｗ％水溶液を用い、１５μｍ程度の深さまで行う。これにより、第１基板１の裏面の凹部１９と、固定部１６が形成される。
【００４１】
次に、図９（ｅ）において、図９（ｂ）と同じ条件を用いて、裏面の全面について、新たな酸化膜を形成する。このとき、シリコンエッチングを行った領域に膜厚１．２μｍ程度の酸化膜５３が形成される。
【００４２】
次に、図９（ｆ）において、裏面の外周枠１７，分離溝１８及び貫通孔１４′，１５′を形成するための準備として、所定のレジストパターンの形成後、レジストのない領域の酸化膜（５２ｂ，５３）をエッチングする。
ここで、エッチングの条件は図９（ｃ）と同様の条件とすればよい。
【００４３】
次に、図１０（ｇ）において、酸化膜をエッチングした領域について、シリコンエッチングを行う。ここで、エッチング液としてＫＯＨ２０〜３５ｗ％水溶液を用いて、２２０μｍ程度の深さまで行う。これにより、裏面の外周枠１７と分離溝１８が形成され、貫通孔１４′，１５′となるべき位置１４′，１５′に凹みが形成される。分離溝１８は、当初のウエハ５１の裏面の上面に対して２２０＋１５＝２３５μｍの深さとなっている。
【００４４】
次に、図１０（ｈ）において、ウエハ５１の表面側の酸化膜５２ａのエッチングを行う。これは、貫通孔１４，１５を形成するためである。ここで、図９（ｂ）に示したのと同条件で、貫通孔１４，１５以外の領域に貫通孔用レジストパターンを形成した後、酸化膜のエッチングを行う。
【００４５】
次に、図１０（ｉ）において、４０μｍ程度のシリコンエッチングを行い、表裏を貫く貫通孔１４，１５を形成する。ここで、シリコンエッチング液としては、図１０（ｇ）の場合と同じものを用いればよい。このとき、分離溝１８は深さ２７５μｍ程度となり、２５μｍ程度の厚さの部分で、外周枠１７と内部基板とが接続されることになる。
【００４６】
次に、図１０（ｊ）において、ウエハ５１の全面に、膜厚１．２μｍ程度の酸化膜５５ａ，５５ｂを形成する。酸化膜の形成条件は、図９（ｂ）と同様とすればよい。このとき、分離溝１８と貫通孔１４，１５の側面にも酸化膜が形成される。
【００４７】
次に、図１０（ｋ）において、表面及び裏面の全面に対して、その酸化膜５５ａ，５５ｂの上に金属膜５６ａ，５６ｂを形成する。ここで、金属膜の形成は、例えばスパッタリング法を用いる。また、金属膜は、膜厚５０ｎｍのＣｒと膜厚２００ｎｍのＡｕの２層の膜によって構成する。このとき、貫通孔１４，１５内にも、金属膜が形成される。
【００４８】
次に、図１０（ｌ）において、所定の領域の金属膜のみを残すように、レジストパターンを形成し、金属膜５６ａ，５６ｂのエッチングを行う。Ａｕのエッチング液としては、例えば沃素＋沃化カリウム水溶液を用い、Ｃｒのエッチング液としては、硝酸第２セリウムアンモニウム＋過塩素酸水溶液を用いる。
以上により、図１に示したような、ミラー面１１，電極１２，１２′，１３，１３′、貫通孔１４，１４′，１５，１５′となる金属膜が形成される。
上記図９（ａ）から図１０（ｌ）までの工程により、貼り合わせ前の第１基板１が形成される。
【００４９】
第２基板の製造プロセス
図１１及び図１２に、図３に示したガルバノマイクロミラーの第２基板の製造プロセスの説明図を示す。
図１１（ａ）は第２基板２の基体となるシリコンからなるウエハ（１，０，０）６１を示している。
【００５０】
図１１（ｂ）において、図９（ｂ）と同様の条件によって、全面に膜厚１．２μｍ程度の酸化膜６２ａ，６２ｂを形成する。
【００５１】
図１１（ｃ）において、ウエハ６１の表面中央の酸化膜６２ａの表面に、レジストをパターン形成し、レジストによって覆われていない酸化膜６２ｂをエッチングにより除去する。エッチングの条件は図９（ｃ）と同様でよい。
【００５２】
次に、図１１（ｄ）において、シリコンエッチングを行い、図３の固定保持部２１と凹部２５を形成する。エッチング液は、図９（ｄ）で用いたのと同じ液を用いればよい。ここで、エッチングは、５μｍ程度行う。
【００５３】
次に図１１（ｅ）において、第２基板２の表面の全面に、新しい酸化膜を形成する。形成条件は図１１（ｂ）と同様である。このとき、凹部２５の部分に、膜厚１．２μｍ程度の酸化膜６３が形成される。
【００５４】
次に、図１１（ｆ）において、第２基板２の表面に、図３に示した外周枠２３と分離溝２４とを形成するためのレジストパターンを形成して、レジストのない部分の酸化膜６３をエッチングする。この酸化膜エッチングの条件は、図９（ｆ）と同様でよい。
【００５５】
次に、図１２（ｇ）において、シリコンエッチングを行い、外周枠２３及び分離溝２４を形成する。エッチング液は、図１０（ｇ）と同じものを用いればよい。ここで、分離溝の深さは後の工程も含め最終的に２７５μｍ程度となるようにする。
【００５６】
次に、図１２（ｈ）において、ウエハ６１の表面に形成するトーションバー部２２と、ウエハ６１の裏面に形成する凹部２８のためのレジストパターンを形成し、レジストのない部分の酸化膜をエッチングする。条件は、図１１（ｂ）と同じでよい。
【００５７】
次に、図１２（ｉ）において酸化膜を除去した部分のシリコンエッチングを行う。条件は、図１１（ｇ）と同じでよい。ここで、エッチングする深さは、表面，裏面とも、５０μｍ程度である。これにより、表面のトーションバー部２２（高さ５０μｍ）と、裏面の凹部２８とが形成される。
【００５８】
次に、図１２（ｊ）において、ウエハ６１の表裏両面の全面に、膜厚１．２μｍ程度の新しい酸化膜６４ａ，６４ｂを形成する。条件は図１１（ｂ）と同様でよい。
【００５９】
次に図１２（ｋ）において、ウエハ６１の表面側の全面に、例えばスパッタリング法用いて金属膜６５を形成する。
ここで、金属膜６５は、第１基板上に形成した金属膜と同様にＣｒ（膜厚５０ｎｍ）とＡｕ（膜厚２００ｎｍ）の２層から構成する。
【００６０】
次に、図１２（ｌ）において、前記金属膜６５を図３の表面上に形成すべきパターンとなるように、エッチングのためのレジストパターンを形成し、レジストのない領域の金属膜６５のエッチングを行う。
この金属膜エッチングにより、ウエハ６１の表面上に、電極３１，３２、接続パッド部２６，２７、接続端子（２６′、２７′、３１′、３２′）、接続端子と接続パッド部との配線パターンが形成される。
【００６１】
以上が第１基板及び第２基板の製造プロセスであるが、シリコンエッチングは、上記に示した条件によるエッチングの他、他のアルカリ水溶液（エチレンジアミン＋ピロカテコール溶液やＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウム水溶液）など）を用いたウエットエッチング法や、ＲＩＥ装置（ＤＲＩＥも含む）を用いたドライエッチング法を用いてもよい。金属膜は、Ｃｒ／Ａｕ膜の他、Ａｌ膜を用いてもよく、その形成は、スパッタリング法の他、蒸着法を用いてもよい。
【００６２】
また、図９（ｄ）のエッチング深さを１５μｍとしたが、図１１（ｄ）のエッチング深さ：５μｍと合算して所望の電極間隔（ギャップ：図７の符号ａ）２０μｍを実現すればよく、図９（ｄ）と図１１（ｄ）のそれぞれのエッチング深さは特にこの数値の組合わせに限定する必要はない。
【００６３】
このようにして作成された第１基板１及び第２基板２は、図５に示すように、第１基板の裏面と第２基板の表面が接合するように位置合わせをして貼り合わせられる。この貼り合わせは、たとえば次のような公知の技術を用いることができる。
（１）導電性接着剤による貼付け
（２）陽極接合
（３）高温圧着
（４）Ａｕ膜を介したシリサイド形成接合
（５）中間に低融点導電性ガラス層を塗布し溶融させる接合
（６）少量の低濃度ＨＦ水溶液を用いた接合
【００６４】
第１及び第２基板上にはすでに金属膜パターンが形成されており、高温にさらすことは避けることが望ましく、これらのうち、特に（１），（４），（５）の技術を用いることが好ましい。
【００６５】
図７に、図５に示したような接合された基板に対して、第２基板の凹部２８と外周枠の分離プロセスを実行した後の概略断面図を示す。
図７（ａ），（ｂ）はどちらも図５（ｂ）のＥ−Ｆ断面における断面図である。
図７（ａ）は、図６に示した構造から、凹部２８の分離工程により、第２基板の底面、すなわち裏面の基体の一部を除去した構造を示している。これにより、凹部２８が開口されて、第２基板に形成された固定保持部２１及びこの固定保持部２１に接合された第１基板は、トーションバー部２２のみを介して、電極３１，３２等が形成された第２基板の基体に接続された構造となる。ここで分離工程にはドライエッチングを用いることができる。
【００６６】
図７（ｂ）は、図７（ａ）の構造から、さらに、分離溝１８，２４の上下に残っていた２５μｍ程度の厚さの基体部分をエッチングにより除去して、外周枠１７，２３を分離した状態を示している。
図８は、図７（ｂ）で外周枠１７，２３を分離した後の完成したガルバノマイクロミラーの斜視図である。
【００６７】
以上の製造プロセスにより、固定部１６，２１上に形成されたミラー面１１が、２本のトーションバー部２２によってのみ支持された構造で、そのトーションバー部２２がミラー面１１の下方に形成されたガルバノマイクロミラーが形成された。
【００６８】
ここで、従来のマイクロミラーは、ミラーが形成された面の幅が２ｍｍ，トーションバーの長さが５００μｍ×２＝１ｍｍ，外枠が５００μｍ×２＝１ｍｍ程度とすると、その全幅は少なくとも４ｍｍは必要であったが、図８に示したこの発明のマイクロミラーでは、ミラーが形成された面の幅を２ｍｍ程度にまで半減させることができる。したがって従来よりもかなり小型化できさらに、最小限必要なミラー面の大きさで決まる実質上最小の幅を持つマイクロミラーを実現することができる。
【００６９】
また、ミラー面は、厚さほぼ３００μｍのシリコンの基体上に形成されているので、金属膜形成時の残留応力がわずかに生じているものの、ミラー面は、シリコン基体の加工精度をほぼそのまま保持していると言えるため、高い平面度を保つことができる。
【００７０】
他の実施例
図１３に、この発明のガルバノマイクロミラーの他の実施例の構造を示す。
図１３（ａ）は全体の斜視図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＧ−Ｈ断面での断面図である。
ここでは、一枚のシリコン基板上に、ミラー面７４とトーションバー部８１，８２を形成し、かつ、トーションバー８１，８２は、ミラー面７４内に設けた凹部に形成したことを特徴とする。基板上方から見ると、トーションバー部８１，８２は、ミラー面７４の下には隠れないで、ミラー面７４とほぼ同じ高さに露出して形成される。シリコン基板の外周枠７１は、ミラー面７４の外側にある。この外周枠７１と、ミラー面７４等が形成されたいわゆるミラー部７２とは、トーションバー部８１，８２によって接続された構造となっている。
【００７１】
図１３から明らかなように、この実施例では、トーションバー部８１，８２をミラー面内の２つの凹部に形成しているので、従来よりも基板の全幅で２本のトーションバーの長さ分に相当する約１ｍｍ程度小型化することができる。ただし、ミラー面７４に凹部を設けているので、いくらかは光量損失が生じる。
【００７２】
図１３において、トーションバー部８１，８２の線幅を１５μｍ，ミラー面とトーションバー部との分離幅をトーションバー部の両側にそれぞれ１５μｍとり、トーションバー部８１，８２の長さを５００μｍとすると、ミラー面７４に設ける凹部の面積は、４５μｍ×５００μｍ×２＝０．０４５ｍｍ2となる。すなわち、この凹部の面積は、ミラー面７４の面積（たとえば１．５×２．＝３．０ｍｍ2）に対して、高々１．５％程度であり、この程度であればこの凹部にトーションバー部８１，８２を設けたことによるミラー面内での光量損失は、ほとんど無視してもさしつかえない。
【００７３】
図１３において、表面の電極７３，７５は、図１の電極１２，１３に対応するものであり、裏面の電極８３，８４は電極１２′、１３′に対応するものである。また、貫通孔７８，７９が、それぞれミラー面７４と各電極７３，７５との間に設けられ、この貫通孔７８，７９を通して、裏面の電極８３，８４と電気的に接続される。さらに、外部との接続のために、配線パターン７６，７７がミラー面７４からトーションバー部８１，８２を経由して図１３のように形成される。
【００７４】
図１４及び図１５に、図１３に示したガルバノマイクロミラー基板の製造プロセスの説明図を示す。
図１４は、図１３におけるＪ−Ｋ断面における断面図であり、図１５は、図１３におけるＧ−Ｈ断面における断面図である。
図１４（ａ）は、図１３の基板７１となるシリコンからなるウエハ（１，０，０）を示している。このシリコンウエハの厚さは３００μｍとする。
【００７５】
図１４（ｂ）において、ウエハ７１の表面及び裏面に、全面にわたって一様な酸化膜９０ａ，９０ｂを形成する。ここで、この酸化膜の形成条件は、図９（ｂ）と同様でよい。これにより、膜厚１．２μｍ程度の酸化膜が形成される。
【００７６】
図１４（ｃ）において、貫通孔７８，７９を形成するためのレジストパターンを形成し、レジストのない領域の酸化膜９０ａ，９０ｂをエッチングする。エッチング条件は、図９（ｃ）に示したものと同じでよい。ここで、酸化膜が除去された部分が、貫通孔７８，７９の領域となる。
【００７７】
図１４（ｄ）において、シリコンエッチングを行い、貫通孔７８，７９を形成する。ここでエッチング液は図９（ｄ）に示したものと同じものを用いる。
図１４（ｅ）において、新しい酸化膜９１ａ，９１ｂを基板全面に形成する。条件は、図１４（ｂ）と同様でよい。
図１４（ｆ）において、スパッタリング法を用いて表裏全面に、金属膜９２ａ，９２ｂを形成する。金属膜９２ａ，９２ｂは、図１０（ｋ）と同様の材料（Ｃｒ／Ａｕ）で同じ膜厚に形成すればよい。
【００７８】
図１５（ｇ）において、図１３の電極等となるべき定形状の金属膜を形成するために、レジストパターンを形成後、金属膜９２ａ，９２ｂのエッチングを行う。条件は、図１０（ｌ）と同様でよい。このエッチングにより、図１３の電極７２，７５，８３，８５、ミラー面７４、トーションバー部上の配線パターン８１，８２，７６，７７、貫通孔７８，７９の金属膜が形成される。
【００７９】
図１５（ｈ）において、裏面に、分離溝８０，トーションバー下部の溝を形成するための酸化膜エッチングを行う。ここで、裏面の酸化膜の所定位置を除く部分にレジストパターンを形成し、レジストのない部分の酸化膜のエッチングを行う。条件は、図１４（ｃ）と同様でよい。
【００８０】
図１５（ｉ）において、酸化膜を除去した部分のシリコンエッチングを行う。図１４（ｄ）と同じ条件で、エッチングの深さが２５０μｍ程度となるまで行う。これにより、分離溝８０と、トーションバー部８１，８２の下方の溝８５とが形成される。
【００８１】
図１５（ｊ）において、基板表面に、トーションバー部８１，８２の形成と、分離溝８０の貫通のための酸化膜エッチングを行う。ここで、表面の所定位置を除く部分にレジストパターンを形成し、レジストのない部分の酸化膜のエッチングを行う。条件は、図１４（ｃ）と同様でよい。
【００８２】
図１５（ｋ）において、表面の酸化膜を除去した部分のシリコンエッチングを行う。ここでは、トーションバー部に形成する溝を可能な限り狭くするため、５０μｍの深さまで、ＤＲＩＥ装置を用いたドライエッチングを行う。これにより、分離溝８０と、トーションバー部８１，８２の両側とが貫通されて、図１３に示した実施例のガルバノマイクロミラーが完成する。
この実施例では、１枚の基板でガルバノマイクロミラーを形成できるので、製造プロセスを大幅に簡素化できるという特徴を有する。
【００８３】
【発明の効果】
この発明によれば、トーションバー部が、ミラー面の下あるいは、ミラー面の一部の領域内に位置するように形成されるので、ガルバノマイクロミラーの所望の性能を備えたまま、ガルバノマイクロミラー全体の大きさを小型化することができる。さらに、ガルバノマイクロミラーの小型化に伴い、このガルバノマイクロミラーを用いた光ディスク駆動装置の薄型化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のガルバノマイクロミラーの第１基板の一実施例の斜視図である。
【図２】図１の第１基板のＡ−Ｂ面における断面図である。
【図３】この発明のガルバノマイクロミラーの第２基板の一実施例の斜視図である。
【図４】図３の第２基板のＣ−Ｄ面における断面図である。
【図５】この発明のガルバノマイクロミラーを構成する第１基板と第２基板の接合の説明図である。
【図６】図５のＥ−Ｆ面における断面図である。
【図７】この発明の第１基板と第２基板を接合した後、外周枠を分離するプロセスを説明するためのＣ−Ｄ面における断面図である。
【図８】この発明のガルバノマイクロミラーの一実施例の完成後の斜視図である。
【図９】この発明のガルバノマイクロミラーの第１基板の製造プロセスの説明図である。
【図１０】この発明のガルバノマイクロミラーの第１基板の製造プロセスの説明図である。
【図１１】この発明のガルバノマイクロミラーの第２基板の製造プロセスの説明図である。
【図１２】この発明のガルバノマイクロミラーの第２基板の製造プロセスの説明図である。
【図１３】この発明のガルバノマイクロミラーの他の実施例の構成図である。
【図１４】この発明の図１３に示したガルバノマイクロミラーの製造プロセスの説明図である。
【図１５】この発明の図１３に示したガルバノマイクロミラーの製造プロセスの説明図である。
【図１６】従来の一般的なガルバノマイクロミラーの平面図である。
【図１７】従来の一般的なガルバノマイクロミラーの断面図である。
【符号の説明】
１  第１基板
２  第２基板
１１  ミラー面
１２  電極
１３  電極
１４  貫通孔
１５  貫通孔
１６  固定部
１７  外周枠
１８  分離溝
１９  凹部
２１  固定部
２２  トーションバー部
２３  外周枠
２４  分離溝
２５  凹部
２６  接続パッド部
２７  接続パッド部
２８  凹部
【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】
0003910333.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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