(57)【要約】【課題】櫛歯電極を含むアクチュエータやそれを用いる可変形状ミラー等で、可動量を大きくする為に駆動電圧を大きくするときにも弾性部のプルインを抑制できる構造を提供する。【解決手段】静電櫛歯アクチュエータは、支持部１０５と、支持部から延出する複数の固定櫛歯電極１０８と、可動部１０３と、支持部と可動部とを繋ぐ弾性部１０４と、可動部から固定櫛歯電極と略平行に延出しかつ固定櫛歯電極と交互に配置された複数の可動櫛歯電極１０６と、を有する。可動部は、固定櫛歯電極と可動櫛歯電極との間に働く静電気力によって駆動され、弾性部は、可動部の駆動時において可動櫛歯電極と同じ電圧が印加される。可動部の駆動時に支持部と同電位となる部分のうち、可動部の可動方向から見たときに弾性部の延びる方向に垂直な方向において弾性部に最も近い部分と、弾性部と、の間に、弾性部と同じ電圧が印加される構造部１４０が配置される。【選択図】図１
2017053920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部と、前記支持部に設けられ、前記支持部から延出する複数の固定櫛歯電極と、可動部と、前記支持部と前記可動部とを繋ぐ弾性部と、前記可動部に設けられ、前記可動部から前記固定櫛歯電極と略平行に延出し、かつ前記固定櫛歯電極と間隔を隔てて交互に配置された複数の可動櫛歯電極と、を有する静電櫛歯アクチュエータであって、
前記可動部は、前記複数の固定櫛歯電極と前記複数の可動櫛歯電極の間に働く静電気力によって、前記複数の固定櫛歯電極と前記複数の可動櫛歯電極が交互に配置された方向に対して略垂直に駆動され、
前記弾性部は、前記可動部の駆動時において前記複数の可動櫛歯電極と同じ電圧が印加され、
前記可動部の駆動時に前記支持部と同電位となる部分のうち、前記可動部の可動方向から見たときに前記弾性部の延びる方向に垂直な方向において前記弾性部と間隔を隔てた最も近い部分と、前記弾性部と、の間に、前記弾性部と同じ電圧が印加される構造部が配置されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記弾性部と前記構造部は、互いに略平行であり、前記弾性部と間隔を隔てた最も近い部分と略平行であり、
前記弾性部と間隔を隔てた最も近い部分と対向する前記構造部が、厚さ：ｔ、前記弾性部の延びる方向に略平行な方向の前記構造部の長さ：ｌ、前記構造部のヤング率：Ｅ、前記弾性部と間隔を隔てた最も近い部分と前記構造部とのギャップの距離：ｇ、前記ギャップ間の誘電率：ε、前記可動部の駆動電圧：Ｖとすると、次の関係式を満たすことを特徴とするアクチュエータ。
Ｖ２≦（１６Ｅｇ３ｔ３）／（８１εｌ４）
【請求項３】
請求項１または２に記載のアクチュエータにおいて、
駆動時に前記可動部の可動方向から見たときに前記弾性部の延びる方向に垂直な方向において、前記弾性部と間隔を隔てた複数の最も近い部分に挟まれた空間領域内に前記弾性部が位置することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載のアクチュエータにおいて、
前記構造部から延出する可動櫛歯電極を更に有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載のアクチュエータにおいて、
前記可動部の可動方向から見て、前記弾性部は、前記可動部の周りに９０度の角度間隔で十字状に配された４つの部分を有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】
請求項１から４の何れか１項に記載のアクチュエータにおいて、
前記弾性部は、前記可動部を挟んで互いに略平行に伸長した一対の１以上の部分の組で構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載のアクチュエータにおいて、
前記弾性部は、シリコンからなることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項８】
請求項７に記載のアクチュエータにおいて、
前記弾性部は、ハンドル層とボックス層と活性層を含むＳＯＩ基板の前記活性層のシリコン層からなることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項９】
請求項８に記載のアクチュエータにおいて、
前記可動部と前記支持部は、それぞれ、前記ＳＯＩ基板のハンドル層とボックス層と活性層を含むことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１項に記載のアクチュエータにおいて、
前記弾性部は、前記可動部から延出した仕切りの両側に設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１から９の何れか１項に記載のアクチュエータにおいて、
前記弾性部は、前記支持部から延出した仕切りの両側に設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のアクチュエータにおいて、
前記構造部は、前記仕切りと前記弾性部との間にも設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１から１２の何れか１項に記載のアクチュエータにおいて、
絶対値の最大電圧で１５０Ｖ以上の駆動電圧で駆動されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載のアクチュエータと、
一方の面が反射面であるミラー部と、を有し、
前記アクチュエータの可動部は、前記ミラー部の前記反射面とは反対側の面に接続されていることを特徴とする可変形状ミラー。
【請求項１５】
一方の面に反射面を有し、該反射面とは反対側の面で請求項１から１３のいずれか１項に記載のアクチュエータの前記可動部と接続されているメンブレンミラー部と、
該メンブレンミラー部を周辺で支持し、前記アクチュエータの前記支持部と接続されたミラー周辺支持部と、
を有することを特徴とする可変形状ミラー。
【請求項１６】
波面収差を補正する補償光学システムであって、
入射する光の波面収差を補正する反射型光変調素子と、
入射する光の波面収差を測定する収差測定ユニットと、
前記収差測定ユニットの測定結果に基づいて前記反射型光変調素子を制御する制御ユニットと、を有し、
前記反射型光変調素子が請求項１４または１５に記載の可変形状ミラーを有していることを特徴とする補償光学システム。
【請求項１７】
被検眼の画像を取得する眼科装置であって、 
測定光及び戻り光の少なくとも一方の波面収差を補正する反射型光変調素子と、
前記被検眼にて発生する収差を測定する収差測定ユニットと、
前記収差測定ユニットの測定結果に基づいて前記反射型光変調素子を制御する制御ユニットと、を有し、
前記反射型光変調素子が請求項１４または１５に記載の可変形状ミラーを有していることを特徴とする眼科装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電櫛歯アクチュエータ、該アクチュエータを用いた可変形状ミラー、該ミラーを用いた補償光学システムなどの装置、その製造方法等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電引力によって変位させるタイプの可動ミラーないし可変形状ミラーは、光を利用した様々な分野への応用が期待されている。例えば、眼底検査装置、天体望遠鏡などの補償光学用波面補正デバイスとして利用することができる。このような静電引力で反射面を変位させる可動ミラーの典型例として、２枚の平行平板電極を使って可動にする手法が挙げられるが、この平行平板型の欠点として可動量が小さいことが挙げられる。
【０００３】
それに対して、より大きな可動量を得ることが出来る櫛歯電極を用いた可変形状ミラーが提案されている。その一例が特許文献１に開示されている。図１０に示すように、この可変形状ミラーでは、可動側の櫛歯電極５２０を支持する支持部５３０と、固定側の櫛歯電極５１０を支持する支持部５７０が、図１０紙面上では垂直方向上下に位置している。可動櫛歯電極と固定櫛歯電極は、互いに対向し、かつ間隔を隔てて交互になるように配置されている。これにより、上記平行平板型よりも大きな電極重なり面積が生じるため、櫛歯電極間で発生する静電引力が大きくなり、可動量を大きくすることが出来る。しかし、この様な櫛歯電極構造のデバイスを駆動する場合には、構造の僅かな偏りで静電気力の不均衡が発生することにより、可動櫛歯電極と固定櫛歯電極または櫛歯電極と支持構造とのプルイン（引き込み）現象が引き起こされ、駆動が阻害されることがある。その対策として、特許文献２に開示の図１１に示す構造のように、可動部６０２に対する複数の弾性部６０５による二次元的な支持構造によって、可動櫛歯電極６０３と固定櫛歯電極６０４による更に大きな可動量が得られる構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６３８４９５２号
【特許文献２】特開２０１４−９５７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２によるアクチュエータ構造においては、櫛歯電極と他の構造体とのプルインの問題を解決している。しかし、可動部への電圧印加手段を、弾性部を経由する構造として、大きな可動量を得るために駆動電圧を大きくするときに発生し得るプルインの課題についての言及はない。本発明はこのような課題に鑑みてなされたものである。その目的は、櫛歯電極を含むアクチュエータ、それを用いる可変形状ミラーなどにおいて、可動量を大きくするために駆動電圧を大きくするときにも弾性部のプルインの発生を抑えることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に鑑み、本発明の静電櫛歯アクチュエータは以下の構成を有する。支持部と、前記支持部に設けられ、前記支持部から延出する複数の固定櫛歯電極と、可動部と、前記支持部と前記可動部とを繋ぐ弾性部と、前記可動部に設けられ、前記可動部から前記固定櫛歯電極と略平行に延出し、かつ前記固定櫛歯電極と間隔を隔てて交互に配置された複数の可動櫛歯電極と、を有する。前記可動部は、前記複数の固定櫛歯電極と前記複数の可動櫛歯電極との間に働く静電気力によって駆動され、前記弾性部は、前記可動部の駆動時において前記複数の可動櫛歯電極と同じ電圧が印加される。そして、前記可動部の駆動時に前記支持部と同電位となる部分のうち、前記可動部の可動方向から見たときに前記弾性部の延びる方向に垂直な方向において前記弾性部と間隔を隔てた最も近い部分と、前記弾性部と、の間に、前記弾性部と同じ電圧が印加される構造部が配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、櫛歯電極構造のアクチュエータ、それを用いる可変形状ミラー等において、高い駆動電圧で駆動したときにおいても、可動部に接続される弾性部のプルインの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１のアクチュエータないし可変形状ミラーを示す下面図。
【図２−１】実施形態１の可変形状ミラーの作製方法を説明するための断面図。
【図２−２】実施形態１の可変形状ミラーの作製方法を説明するための断面図。
【図３】比較例の可変形状ミラーを示す下面図。
【図４】比較例の可変形状ミラーの駆動動作の前後を説明する断面図。
【図５】本発明の実施形態１の可変形状ミラーの駆動動作の前後を説明する断面図。
【図６】本発明の実施形態２のアクチュエータないし可変形状ミラーを示す下面図。
【図７】関係式１の説明のための下面図。
【図８】本発明の実施形態３のアクチュエータないし可変形状ミラーを示す図。
【図９】本発明に係る光学補償システムとそれを用いた眼科装置の一例の概要図。
【図１０】一従来例を示す断面図。
【図１１】他の従来例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、櫛歯電極を含むアクチュエータやそれを用いる可変形状ミラーなどにおいて、可動量を大きくするために駆動電圧を大きくするときにも弾性部のプルインが抑制できる構造を提供する。その為に、可動部の駆動時に支持部と同電位となる部分のうち、可動部の可動方向から見たときに弾性部の延びる方向に垂直な方向において弾性部と間隔を隔てた最も近い部分と、弾性部と、の間に、弾性部と同じ電圧が印加される構造部を配置する。本明細書では、このような最も近い部分を支持部側壁、固定櫛歯電極側壁などとも称する。また、その支持部側壁もしくは固定櫛歯電極側壁と弾性部との間に形成され、弾性部と同じ電圧が印加される構造部ないし部材を弾性部保護構造部とも称する。本発明は、例えば、静電櫛歯アクチュエータを用いた可変形状ミラーの大変位化と高解像度化を意図しており、次の観点から構造を構築している。すなわち、駆動電圧の高電圧化、構造の密集化（アクチュエータ素子の高密度化）と支持部の強度の保持、等を意図した構造としている。出来れば、弾性部保護構造部からの駆動力の確保を意図した構造としてもよい（後述の図８の例を参照）。これら駆動力確保と構造強度の保持を両立させ、さらに、要求に応じた可変形状ミラーの残収差低減のために必要な構造であれば、どの様な手段でも採用することができる。
【００１０】
一方、静電櫛歯アクチュエータの変位量を、より大きくするための以下のようなデバイス構造においては、特に上記課題が生じる。このデバイス構造は、ハンドル層とボックス層と活性層とを含むＳＯＩ基板を用いて作製され得る。こうした構造は、アクチュエータ基板において、大きな変位量を得るために大きな力がかかる脆弱箇所であるハンドル層に形成した電極分離溝を、活性層に形成する構造である。これにより、活性層を配線として利用して可動櫛歯電極に個別電圧を印加する構造となり、駆動電圧は弾性部を経由して可動部及び可動櫛歯電極へ印加される。また、可動部への電圧印加による駆動の際には、弾性部がアクチュエータ基板のハンドル層に囲まれた領域、言い換えると支持部側壁などに囲まれた空間領域内において移動する構造となる。こうした点に鑑みて、弾性部付近の電位差の勾配を緩やかにして弾性部に対して働く静電引力を充分に減らす。このために、アクチュエータの可動部の可動方向から見て、弾性部と支持部側壁などとの間の弾性部から離間した直近に、弾性部と同電位の弾性部保護構造部を設置する。ここにおいて、弾性部の縁及び直近部分である支持部側壁などの縁は、典型的には略平行であるが、必ずしも平行である必要はなく非平行であってもよい。この弾性部保護構造部にも支持部側壁などから静電気力が働き、プルインされる可能性があるが、以下の形成条件を満たす形状の構造部とすることで防ぐことができる。この構造部の形成条件は、構造部の厚さｔ、長さ：ｌ、ヤング率：Ｅ、ギャップの誘電率：ε、ギャップ間隔：ｇ、駆動電圧：Ｖ、とするとき、次の関係式（１）を満たす。これの詳細については後述する。
Ｖ２≦（１６Ｅｇ３ｔ３）／（８１εｌ４）            （関係式１）
【００１１】
以下、実施形態ないし実施例で、より具体的な構造を説明する。勿論、本発明はこれらに限られるものではない。発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々に変形や変更が施されても良い。
【００１２】
（実施形態１）
図１、図２−１、図２−２により、本発明に係る実施形態１の可変形状ミラー１００について説明する。図１は本実施形態の可変形状ミラー１００の下面図であり、図２−１と図２−２は本実施形態の可変形状ミラーの作製方法を説明するための図１におけるＡ−Ａ’断面図である。アクチュエータ１０１は第一の基板１０２を加工して形成される。可動部１０３は２本以上の弾性部１０４により支持部１０５に可動に支持される。弾性部１０４は、可動部１０３と、固定櫛歯電極１０８に電気的に繋がる支持部１０５の部分から電極分離溝１２７により絶縁された支持部１０５の部分１２４と、の間で伸長している。ここでは、弾性部１０４は、可動部１０３を挟んで互いに略平行に伸長した一対の２つの部分の組で構成されているが、一対の１以上の部分の組で構成することができる。可動櫛歯電極１０６は、それぞれ、可動部１０３から第一の基板１０２面に水平な方向に延出する。支持部１０５に固定された固定櫛歯電極１０８は、支持部１０５の上面に平行な方向に延出する。可動櫛歯電極１０６と固定櫛歯電極１０８は互いに向き合うように配置され、且つそれぞれの櫛歯が等間隔１２３で交互に並ぶように配置されて、アクチュエータの櫛歯電極対を構成している。可動部１０３は、可動櫛歯電極１０６と固定櫛歯電極１０８が交互に配置された方向に対して略垂直な方向に動く。この可動部１０３が動く方向を可動方向という。
【００１３】
また、可動部１０３の可動方向から見たときに、弾性部１０４と支持部１０５との間の双方から垂直な方向に離間した位置に櫛歯電極に類似した形状の弾性部保護構造部１４０が可動部１０３から延出している。本実施形態では、可動部１０３と支持部１０５とを結ぶ略平行な２本の弾性部１０４の間に、電極分離溝で囲まれて支持部１０５と同電位となる部分から延出する弾性部開口仕切り１４１が形成されている。そして、仕切り１４１の両側に弾性部１０４が形成されていて、仕切り１４１と弾性部１０４との間にも弾性部保護構造部１４０が可動部１０３から延出している。可動部１０３は金バンプ１２６により、反射部１０９と接合されており、可動部が移動したときにミラーが変形する構成である（後述の図２−２を参照）。図１において反射部１０９が不図示となっているが、図１におけるアクチュエータ１０１の裏側に存在しているため、見えない位置にあるので省いている。
【００１４】
なお、図１には単体のアクチュエータが図示されているが、これは、可変形状ミラー１００が１つのアクチュエータからなるものであることに限定する趣旨ではない。アクチュエータ１０１の構造をより分かり易く説明するためのものである。実際には、複数個からなっていてもかまわない。本実施形態の可変形状ミラー１００は、図１に図示のアクチュエータ１０１を、第一の基板１０２上に、１０ｍｍ直径の円に入るように６１個を六方配列して構成されている。可変形状ミラーは、例えば、一方の面に反射面を有し、該反射面とは反対側の面で静電櫛歯アクチュエータの前記可動部と接続されているメンブレンミラー部と、静電櫛歯アクチュエータの前記支持部と接続されたミラー周辺支持部とから構成される。ミラー周辺支持部は、メンブレンミラー部を周辺で支持する。
【００１５】
次に可変形状ミラーの作製方法について、説明する。初めに、図２−１（ａ）に示すように、第一の基板１０２を用意する（Ｓ１０１）。第一の基板１０２は、ハンドル層（Ｓｉ）１１０、ボックス層（ＳｉＯ２）１１１、活性層（Ｓｉ）１１２、ハンドル層側の面上に形成された絶縁層１１３で構成されたＳＯＩ基板である。
【００１６】
次に、図２−１（ｂ）に示すように、第一の基板１０２の裏面に、絶縁層１１３ａの櫛歯電極形成領域、及び配線部、コンタクト用電極穴部のパターンを形成するエッチングを行なう（Ｓ１０２）。熱酸化によって酸化シリコン（ＳｉＯ２）を絶縁層１１３ａとして形成し、その後に基板１０２の裏面にレジストパターン（不図示）を形成する。そのレジストパターン（不図示）をマスクにして、絶縁層１１３ａをエッチングする。
【００１７】
次に、図２−１（ｃ）に示すように、第一の基板１０２の両面に等方的に窒化シリコン層１３０を形成する。基板１０２の裏面に配線部分離のためのレジストパターン（不図示）を形成し、それをマスクにして、活性層（Ｓｉ）１１２をエッチングして、電極分離溝１２７を形成する。その後に、ＣＶＤにより、等方的に窒化シリコン層１３０を形成する。
【００１８】
次に、図２−１（ｄ）に示すように、第一の基板１０２の裏面に、窒化シリコン層１３０及びボックス層１１１の可動櫛歯電極保護、及び配線部、コンタクト用電極穴部、弾性部１０４のパターンを形成するエッチングを行なう（Ｓ１０３）。この工程では、第一の基板１０２の裏面にレジストパターン（不図示）を形成する。そのレジストパターン（不図示）をマスクにして、窒化シリコン層１３０をエッチングし、さらにボックス層１１１をエッチングする。
【００１９】
次に、図２−１（ｅ）に示すように、第一の基板１０２の表面に、窒化シリコン層１３０及び絶縁層１１３ｂの固定櫛歯電極保護のパターンのエッチングを行ない、シリコン深掘りエッチングのためのマスクパターン形成を行なう（Ｓ１０４）。さらに、図２−１（ｆ）に示すように、電極材料となるクロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）を積層成膜した後、レジストパターン（不図示）を形成する。そのレジストパターン（不図示）をマスクにして、金（Ａｕ）及びクロム（Ｃｒ）をエッチングする。これにより、バンプ接合用のパッド１１５及び電極が形成される（Ｓ１０５）。形成された電極は、それぞれ可動櫛歯電極用のコンタクト用電極１１４ａ、可動部用のコンタクト用電極１１４ｂ、及び支持部共通の電極パッド部１１４ｃとなる。
【００２０】
次に、図２−１（ｇ）に示すように、第一の基板１０２の表面において、絶縁層１１３の固定櫛歯電極、弾性部開口１２２、弾性部保護構造部１４０のレジストパターン１１６の形成と絶縁層１１３のエッチングを行なう。そして、シリコン深掘りエッチングのためのマスクパターン形成を行なう（Ｓ１０６）。
【００２１】
次に、図２−２（ｈ）に示すように、第一の基板１０２表面から可動櫛歯電極１０６、固定櫛歯電極１０８、弾性部開口１２２、弾性部保護構造部１４０を形成する（Ｓ１０７）。レジストパターン１１６、及び絶縁層１１３ｂをマスクにして、ハンドル層１１０（Ｓｉ）をシリコン深掘りエッチングにより形成する工程である。ハンドル層（Ｓｉ）１１０をエッチングして、所望の櫛歯形状を形成するためには、側壁保護のためのパッシベーション工程と等方的なエッチング工程とを細かく繰り返してシリコンエッチングを行なうボッシュプロセスを用いる。これにより、垂直性及びアスペクト比が高い形状のシリコンエッチング加工が可能である。
【００２２】
次に、図２−２（ｉ）に示すように、表面側と裏面側から両面からの櫛歯の段差を形成する（Ｓ１０８）。可動櫛歯電極１０６側の段差を形成するために、表面のレジストパターン１１６をアッシングにて除去した後に、表面の絶縁層（ＳｉＯ２）１１３ｂをマスクに、可動櫛歯電極１０６のシリコン（Ｓｉ）をエッチングする。また、固定櫛歯電極１０８の段差を形成するために、裏面のレジストパターン（不図示）を剥離した後に、Ｓ１０３で形成したボックス層と窒化シリコンのマスクパターンを用いて固定櫛歯電極１０８のシリコン（Ｓｉ）を、エッチングする。
【００２３】
次に、図２−２（ｊ）に示すように、ボックス層（ＳｉＯ２）１１１をエッチングして、弾性部１０４、可動櫛歯電極１０６、固定櫛歯電極１０８をリリースする（Ｓ１０９）。ボックス層（ＳｉＯ２）１１１のエッチングでは、０．５％フッ化水素酸（ＨＦ）によって、ボックス層（ＳｉＯ２）１１１を選択的にウェットエッチングされる。ここにおいて、弾性部は、ＳＯＩ基板の活性層のシリコン層からなり、可動部と支持部は、それぞれ、ＳＯＩ基板のハンドル層とボックス層と活性層を含むことになる。後述の図５で示す様に、構造部は、少なくともハンドル層を含む。従って、支持部の剛性を向上させ、弾性部の剛性を低くすることができる。
【００２４】
次に、図２−２（ｋ）に示すように、Ｓ１０９までで形成したアクチュエータ１０１と第二の基板１１７を接合する（Ｓ１１０）。第二の基板１１７は、ハンドル層（Ｓｉ）１１８、ボックス層（ＳｉＯ２）１１９、活性層（Ｓｉ）１２０で構成されたＳＯＩ基板である。第二の基板１１７のハンドル層１１８表面に、熱酸化による酸化シリコンの絶縁層（不図示）を形成する。
【００２５】
次に、レジストパターン（不図示）を形成し、ウェットエッチングすることにより、ハンドル層（Ｓｉ）１１８の表面に絶縁層のパターニング（不図示）を形成する。また、第二の基板１１７の活性層１２０表面に、金（Ａｕ）バンプを形成するパッド部１２１を形成するために、クロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）を積層成膜した後、レジストパターン（不図示）を形成する。このレジストパターン（不図示）をマスクにして、金（Ａｕ）及びクロム（Ｃｒ）をエッチングする。さらに、パッド部１２１上に、金（Ａｕ）バンプ１２６を形成する。
【００２６】
次に、第一の基板１０２のパッド部１１５と第二の基板１１７の金（Ａｕ）バンプ１２６の正確な位置合わせを行い、バンプ接合する。また、接合の方法は、シリコン-シリコン（Ｓｉ-Ｓｉ）、酸化シリコン-酸化シリコン（ＳｉＯ２-ＳｉＯ２）、及びシリコン-酸化シリコン（Ｓｉ-ＳｉＯ２）などのフュージョン接合や接着剤などによる接合でも可能である。
【００２７】
次に、図２−２（ｌ）に示すように、第二の基板１１７のハンドル層（Ｓｉ）１１８とボックス層（ＳｉＯ２）１１９を選択的にエッチングする（Ｓ１１１）。ハンドル層（Ｓｉ）１１８を選択的にエッチングするためには、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（ＴＭＡＨ）や、水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの薬液であれば可能である。また、エッチング装置やサンプルに工夫を加えることにより、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）による選択的エッチングも可能である。露出したボックス層（ＳｉＯ２）１１９を選択的にウェットエッチングする。この工程により、活性層（Ｓｉ）１２０が露出される。
【００２８】
次に、図２−２（ｍ）に示すように、反射部の反射率を向上するために、活性層１２０表面に、チタン（Ｔｉ）及び金（Ａｕ）をスパッタ成膜により積層成膜する。この工程により、活性層（Ｓｉ）１２０表面に形成された金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ）積層膜が反射部１０９となり、可変形状ミラー１００が形成される。なお、上記の方法は一例であり、製造方法を限定することを趣旨としたものではない。所望の形状を形成できる方法であれば、適用することが可能である。
【００２９】
本実施形態の効果を説明する。本実施形態の可変形状ミラー１００及び比較例の可変形状ミラー２００における駆動前後の２つの異なる状態を用いて説明する。図３は弾性部保護構造部が無い比較例の可変形状ミラー２００の下面図である。図４は比較例の可変形状ミラー２００の図３のＣ−Ｃ’断面を表す図である。また、図５は本実施形態の可変形状ミラー１００の図１のＢ−Ｂ’断面を表す図である。
【００３０】
図４に示すように、比較例の可変形状ミラー２００においては高い駆動電圧をかけることにより、支持部側壁への弾性部１０４のプルインが引き起こされていた。他方、本実施形態の可変形状ミラー１００の、６１個配列した中心付近の１つのアクチュエータ１０１の可動部１０３に１５０Ｖまで電圧を印加して駆動させたところ、可動部１０３が反射部１０９を押し上げる方向に８μｍ以上移動した。なお、弾性部１０４はシリコンから成り、支持部１０５と可動部１０３を結ぶ方向の長さが５００μｍ、幅が１８μｍ、厚さが１．５μｍで形成した。また、絶対値の最大電圧で１５０Ｖ以上の電圧で駆動することもできる。弾性部１０４の支持部側壁へのプルインは見られず、可変形状ミラーとして安定した駆動動作を実現することができた。
【００３１】
プロセス負担軽減と支持部剛性を向上するという観点から、ハンドル層側の電極分離溝を無くして可動部への電圧印加を弾性部を経由して行い、加えて、さらなる大きな可動量を得るために駆動電圧を大きくすると共に弾性部の剛性を低くする構造を考える。こうした場合、それに伴って、駆動時に弾性部１０４が支持部へプルインする現象が発生し、デバイス駆動が阻害される恐れが生じる。しかし、本実施形態によれば、櫛歯電極構造の静電アクチュエータ、それを用いる可変形状ミラー等において、製造が比較的容易な構造であり、高い駆動電圧で駆動したときにも、図５に示す様に、弾性部のプルインの発生を抑制する技術を提供できる。また、大きな変位量を得られる櫛歯静電アクチュエータ及び可変形状ミラーを提供できる。
【００３２】
（実施形態２）
実施形態２では、実施形態１と同様の製造方法にて、以下で導く関係式（１）を満たす形状の弾性部保護構造部１４０を有する図６の構造の可変形状ミラー３００を形成した。図６は可変形状ミラー３００の下面図である。図６においても、図１と同様の理由で反射部１０９を省いている。
【００３３】
なお、本実施形態では、弾性部開口及び櫛歯構造の形成時のエッチング工程におけるローディング効果の影響を小さくする為に、可動部１０３と支持部１０５を結ぶ２本の弾性部１０４の間に、可動部１０３から延出する弾性部開口仕切り１４１を形成している。ローディング効果は、ドライエッチングにおいて開口が大きい部分でのエッチングレートが速くなる効果を言い、これにより、加工条件によってはパターン開口が大きい部分と小さい部分の境界付近でパターン異常が発生し易くなる。それに対して、仕切り１４１を形成して開口の大きさを整えることでエッチングレートの勾配を小さくし、パターン異常を抑制できる。実施形態１では、仕切り１４１が、電極分離溝で囲まれて支持部１０５と同電位となる部分から延出していたが、ここでは、仕切り１４１を可動部１０３から延出させたので、仕切り１４１と弾性部１０４との間に弾性部保護構造部１４０を設ける必要はない。
【００３４】
弾性部保護構造部１４０は支持部側壁側から偏った静電気力Ｆを受けるため、その形状によってはプルインを引き起こす。図７は、弾性部保護構造部１４０が支持部側壁にプルインしないための形状条件を表す関係式（１）を導く際の形状を説明する概略図である。一般的に片持ちバネのバネ定数ｋは、関係式（２）で示される。Ｅは弾性部保護構造部１４０のヤング率、ｗは弾性部保護構造部１４０の可動部可動方向の幅、ｔは弾性部保護構造部１４０の厚さ、ｌは弾性部保護構造部１４０の可動部からの延出方向の長さを示している。
ｋ＝２／３・Ｅｗ（ｔ／ｌ）３          （関係式２）
【００３５】
弾性部保護構造部１４０と支持部側壁とのギャップ間に働く静電気力Ｆは関係式（３）で示される。なお、ｇはギャップ距離、εはギャップ間の誘電率、Ｓはギャップに面した弾性部保護構造部の面積、Ｖはギャップ間電位差、ｘは支持部側壁に対する弾性部保護構造部１４０の移動量を表している。
Ｆ＝１／２・ε［Ｓ／（ｇ−ｘ）２］Ｖ２          （関係式３）
【００３６】
プルインが発生しないためには、復元力であるｋｘと弾性部保護構造部１４０に加わる静電気力Ｆとの関係式（４）と、関係式（５）を満たす必要がある。
ｋｘ≧Ｆ      （関係式４）          ｘｐｕｌｉｎ≦１／３・ｇ      （関係式５）
ここで、関係式（５）の右辺で１／３とする根拠は、これ以上、変位量ｘが大きくなるとプルインすることが一般的に認められていることに依る。
【００３７】
関係式（３）と関係式（４）から、次の式が導ける。
ｋｘ≧１／２・ε［Ｓ／（ｇ−ｘ）２］Ｖ２
【００３８】
関係式（５）により、次の式が導かれる。
ｋｇ／３≧１／２・ε［Ｓ／ｇ２（１−１／３）２］Ｖ２＝［（９εＳ）／（８ｇ２）］Ｖ２
Ｖ２≦（８ｋｇ３）／（２７εＳ）
【００３９】
Ｓ＝ｗｌを代入すると、次の式が導かれる。
Ｖ２≦（８ｋｇ３）／（２７εｗｌ）          関係式（６）
【００４０】
関係式（２）から、次の式が導かれる。
Ｖ２≦（８ｇ３）／（２７εｗｌ）×２／３・Ｅｗ（ｔ／ｌ）３
≦（１６Ｅｇ３ｔ３）／（８１εｌ４）
【００４１】
よって、上述した下記の関係式（１）が導き出される。
Ｖ２≦（１６Ｅｇ３ｔ３）／（８１εｌ４）            （関係式１）
【００４２】
なお、弾性部保護構造部は上記の関係式（１）を満たす構造であることが好ましいが、この関係式（１）を満たす構造に限定する趣旨のものではない。本例においては、弾性部保護構造部１４０がシリコンから成り、弾性部保護構造部１４０と支持部側壁のギャップ距離（ｇ）が１０μｍ、弾性部保護構造部１４０の厚さ（ｔ）が１０μｍ、弾性部保護構造部１４０の長さ（ｌ）が４００μｍの形状とした。よって、Ｅ＝１３０ＧＰａであるとすると、関係式（１）の右項は、約１１３，２８０であり、Ｖ≦３３６であれば関係式（１）を満たす。
【００４３】
この可変形状ミラー３００は、第一の基板１０２上に７３個のアクチュエータ１０１を１０ｍｍ直径の円に入るように等ピッチで六方配列した構成である。その配列の中心付近の１つの可動部に１５０Ｖまで電圧を印加して駆動させたところ、可動部１０３が反射部１０９を押し上げる方向に、８μｍ強程度、移動した。なお、弾性部１０４はシリコンから成り、支持部１０５と可動部１０３を結ぶ方向の長さが４８０μｍ、幅が２０μｍ、厚さが１．３μｍで形成した。弾性部１０４の支持部側壁へのプルインは見られず、可変形状ミラーとして安定した駆動動作を実現することができた。
【００４４】
（実施形態３）
実施形態１と同様の製造方法にて、弾性部保護構造部１４０から可動櫛歯電極が延出した構造である図８の構造の可変形状ミラー４００を形成した。図８（ａ）は本実施形態の可変形状ミラー４００の下面図である。ここで、図８（ａ）においても、図１と同様の理由で反射部１０９を省いている。弾性部保護構造部１４０ａからは可動櫛歯電極１０６が、固定櫛歯電極１０８と平行に離間し、噛み合うように延出している。また、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＤ−Ｄ’の断面を表す図である。弾性部保護構造部１４０ｂは他の可動櫛歯電極１０６と同様に固定櫛歯電極１０８に対して同等の段差を有する構造を有している。これにより、電圧印加時（駆動時）の弾性部保護構造部１４０ｂには、図８のＺ軸方向（紙面奥方向）への力成分が働くことになる。
【００４５】
この可変形状ミラー４００は、第一の基板１０２上に６０個のアクチュエータ１０１を１０ｍｍ直径の円に入るように等ピッチで正方格子配列した構成である。その配列の中心付近の１つの可動部に２００Ｖまで電圧を印加して駆動させたところ、可動部１０３が反射部１０９を押し上げる方向に１０μｍ程度移動した。なお、なお、弾性部１０４はシリコンから成り、支持部１０５と可動部１０３を結ぶ方向の長さが５００μｍ、幅が１５μｍ、厚さが１．２μｍで形成した。弾性部１０４の支持部側壁及び固定櫛歯電極側壁へのプルインは見られず、可変形状ミラーとして安定した駆動動作を実現することができた。本実施形態では、可動部１０３の可動方向から見て、弾性部１０４が、可動部１０３の周りに９０度の角度間隔で十字状に配された４つの部分を有するので、より安定的に可動部１０３が変位できる。つまり、Ｘ方向またはＹ方向に対する捻れなどに強く、それら不要方向に働く力に対して強い構造となる。
【００４６】
（実施形態４：眼科装置）
以上説明した可変形状ミラーを、光学収差を補償する波面補正デバイスとして用いた補償光学システムについて、走査型レーザ検眼鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ：以下ＳＬＯ装置と記述する）を例にとって説明する。ＳＬＯ装置とは、光を眼底に照射し、視細胞・網膜神経線維束・血球動態等の観察を可能にする眼科装置である。
【００４７】
本実施形態にかかるＳＬＯ装置の概略構成を図７に示す。光源７０１から出射した光は、単一モード光ファイバー７０２を伝播し、コリメータ７０３を通過して平行光線となる。平行光線は、測定光７０５として光分割手段であるビームスプリッタ７０４を透過し、補償光学システム７２０に導光される。例えばレーザ光を出射する光源７０１の波長は特に制限されるものではないが、特に眼底撮像用としては被験者の眩しさの軽減と分解能維持のために、８００〜１５００ｎｍ程度（例えば、８５０ｎｍ帯以下）が好適に用いられる。補償光学システム７２０は、光分割手段であるビームスプリッタ７０６、波面センサ（収差測定ユニット）７１５、反射型光変調素子をなす可変形状ミラー（波面補正デバイス）７０８、および、それらに導光するための反射ミラー７０７−１〜４を含む。各反射ミラー７０７は、少なくとも被検眼の瞳と波面センサ７１５、可変形状ミラー７０８とが光学的に共役関係になるように設置されている。
【００４８】
補償光学システム７２０を通過した光は、光走査部７０９によって、一次元もしくは二次元に走査される。光走査システム７０９で走査された測定光は、接眼レンズ７１０−１、７１０−２を通して被検眼７１１に照射される。接眼レンズ７１０−１、７１０−２の位置を調整することによって、被検眼７１１の視度に合わせて最適な照射を行うことが可能となる。ここでは接眼部にレンズを用いているが、球面ミラー等で構成しても良い。
【００４９】
被検眼７１１に照射された測定光は眼底（網膜）で反射もしくは散乱される。被検眼７１１の眼底で反射散乱された光は、入射したときと同様の経路を逆向きに進行し、ビームスプリッタ７０６によって一部が反射されて波面センサ７１５に入射し、光線の波面測定に用いられる。波面センサ７１５には、公知のシャックハルトマンセンサなどを用いることができる。ビームスプリッタ７０６を透過した反射散乱光は、ビームスプリッタ７０４によって一部が反射され、コリメータ７１２、光ファイバー７１３を通して光強度センサ７１４に導光される。光強度センサ７１４に入射した光は電気信号に変換され、画像処理手段７２５にて眼底画像へと加工される。
【００５０】
波面センサ７１５は、制御ユニットである補償光学制御機７１６に接続されており、受光した光線の波面を補償光学制御機７１６に伝える。補償光学制御機７１６は可変形状ミラー７０８に接続されており、ミラー７０８を補償光学制御機７１６から指示された形状に変形する。補償光学制御機７１６は、波面センサ７１５から取得した波面の測定結果を基に、収差のない波面へと補正するようなミラー形状を計算する。そして、可変形状ミラー７０８がその形状を再現するために必要な各櫛歯電極の印加電圧差を算出して、可変形状ミラー７０８へと送る。可変形状ミラー７０８は、補償光学制御機７１６から送られる電位差を可動櫛歯電極と固定櫛歯電極との間に印加し、所定の形状になるようにミラー面を変形させる。
【００５１】
このような波面センサ７１５による波面の測定と、その波面の補償光学制御機７１６への伝達と、補償光学制御機７１６による収差の補正の可変形状ミラーへの指示は、繰り返し処理されて常に最適な波面となるようにフィードバック制御が行われる。なお、反射型光変調素子をなす可変形状ミラーは、測定光および戻り光の少なくとも一方の波面収差を補正するように設けられればよい。
【００５２】
本実施形態にかかる補償光学システムは、静電櫛歯型アクチュエータがミラー面の垂直な方向においてプラス・マイナス２方向に変位可能であるため、従来と比較して略半分の可変形状ミラーの駆動量で補償光学処理を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０１・・アクチュエータ、１０２・・第一の基板、１０３・・可動部、１０４・・弾性部、１０５・・支持部、１０６・・可動櫛歯電極、１０８・・固定櫛歯電極、１０９・・反射部、１４０・・構造部
【図１】
2017053920.tif 000003
【図２−１】
2017053920.tif 000004
【図２−２】
2017053920.tif 000005
【図３】
2017053920.tif 000006
【図４】
2017053920.tif 000007
【図５】
2017053920.tif 000008
【図６】
2017053920.tif 000009
【図７】
2017053920.tif 000010
【図８】
2017053920.tif 000011
【図９】
2017053920.tif 000012
【図１０】
2017053920.tif 000013
【図１１】
2017053920.tif 000014