(57)【要約】【課題】駆動櫛歯電極対間のスティッキングを回避するのに適したマイクロ揺動素子とその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のマイクロ揺動素子Ｘ１は、フレーム２１と、櫛歯電極１３Ａを含む揺動部１０と、櫛歯電極２３Ａとを備える。櫛歯電極１３Ａは複数の電極歯１３ａからなり、櫛歯電極２３Ａは、各々が側面Ｓ１，Ｓ２を有する複数の電極歯２３ａからなる。側面Ｓ２はテーパ領域Ｓ２’を含む。本発明の方法は、例えば、第１層と、第２層と、これらの間の中間層とを含む積層構造を有する材料基板における第２層上に、櫛歯電極２３Ａの電極歯２３ａに対応するパターン形状を有するマスク部位を含むマスクパターンを形成する工程と、当該マスクパターンを利用しつつ第２層に対して異方性ドライエッチング処理を施す工程とを含み、当該マスク部位は、電極歯２３ａの側面Ｓ２を形成するためのテーパ面を有する。【選択図】図３
2009113128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
第１櫛歯電極を有する揺動部と、
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回転変位の軸心を規定する捩れ連結部と、
前記第１櫛歯電極を引き込んで前記揺動部を回転変位させるための第２櫛歯電極とを備え、
前記第１櫛歯電極は、前記軸心の延び方向に各々が延び且つ前記延び方向に交差する方向に互いに離隔して並列する複数の第１電極歯を有し、
前記第２櫛歯電極は、前記軸心の延び方向に各々が延び且つ前記延び方向に交差する方向に互いに離隔して並列する複数の第２電極歯を有し、
前記第２電極歯は、前記軸心の側の第１側面および当該第１側面とは反対の側の第２側面を有し、
前記第２側面は、前記第２電極歯における前記第１電極歯とは反対の側に、前記第１電極歯から遠ざかるほど前記軸心に接近するように傾斜する領域を有する、マイクロ揺動素子。
【請求項２】
前記第１側面は、前記第２電極歯における前記第１電極歯とは反対の側に、前記第１電極歯から遠ざかるほど前記軸心から遠ざかるように傾斜する領域を有する、請求項１に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項３】
前記複数の第１電極歯の延び方向は、前記軸心に対して平行である、請求項１または２に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項４】
前記第１電極歯および／または前記第２電極歯は、誘電体薄膜により被覆されている部位を有する、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】
第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とを含む積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことにより、請求項１に記載のマイクロ揺動素子を製造するための方法であって、
前記第２櫛歯電極の前記第２電極歯に対応するパターン形状を有する第２電極歯用マスク部位を含むマスクパターンを第２層上に形成する工程と、
前記マスクパターンを利用しつつ前記第２層に対して異方性ドライエッチング処理を施す工程と、を含み、
前記第２電極歯用マスク部位は、前記第２電極歯の前記第２側面を形成するためのテーパ面を有する、マイクロ揺動素子製造方法。
【請求項６】
第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とを含む積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことにより、請求項１に記載のマイクロ揺動素子を製造するための方法であって、
前記第２櫛歯電極の前記第２電極歯に対応するパターン形状を有する第２電極歯用マスク部位を含むマスクパターンを第２層上に形成する工程と、
前記マスクパターンを利用しつつ前記第２層に対して異方性ドライエッチング処理を施すエッチング工程と、を含み、
前記エッチング工程では、エッチングガスを用いて行うエッチングと保護ガスを用いて行う側壁保護とを交互に繰り返すサイクルエッチングプロセスを実行し、当該サイクルエッチングプロセスの途中において、エッチングガスを用いて行うエッチングの時間を長くする、マイクロ揺動素子製造方法。
【請求項７】
第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とを含む積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことにより、請求項１に記載のマイクロ揺動素子を製造するための方法であって、
前記第２櫛歯電極の前記第２電極歯に対応するパターン形状を有する第２電極歯用マスク部位を含むマスクパターンを第２層上に形成する工程と、
前記マスクパターンを利用しつつ前記第２層に対して異方性ドライエッチング処理を施すエッチング工程と、を含み、
前記エッチング工程の途中において、エッチング圧力を低減する、マイクロ揺動素子製造方法。
【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その製造方法に関する。
【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、エアバッグ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１５から図１８は、従来のマイクロ揺動素子Ｘ３を表す。図１５は、マイクロ揺動素子Ｘ３の平面図である。図１６は、マイクロ揺動素子Ｘ３の一部省略平面図である。図１７および図１８は、各々、図１５の線XVII−XVIIおよび線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。
【０００５】
マイクロ揺動素子Ｘ３は、揺動部３０と、フレーム４１と、捩れ連結部４２と、櫛歯電極４３Ａ，４３Ｂとを備え、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）基板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Ｘ３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は、マイクロ揺動素子Ｘ３において第２シリコン層に由来する構造を表す。
【０００６】
揺動部３０は、ミラー支持部３１と、アーム部３２と、櫛歯電極３３Ａ，３３Ｂとを有する。ミラー支持部３１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３１ａが設けられている。アーム部３２は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー支持部３１から延出する。櫛歯電極３３Ａは、アーム部３２から各々が延出し且つアーム部３２の延び方向に互いに離隔する複数の電極歯３３ａからなる。電極歯３３ａの延び方向とアーム部３２の延び方向とは直交する。櫛歯電極３３Ｂは、電極歯３３ａとは反対の側にアーム部３２から各々が延出し且つアーム部３２の延び方向に互いに離隔する複数の電極歯３３ｂからなる。電極歯３３ｂの延び方向とアーム部３２の延び方向とは直交する。電極歯３３ａ，３３ｂは、主に第１シリコン層に由来する部位であり、アーム部３２を介して電気的に接続されている。
【０００７】
フレーム４１は、主に第１および第２シリコン層に由来する部位であり、揺動部３０を囲む形状を有する。フレーム４１において第２シリコン層に由来する部位は図１６に示す。
【０００８】
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、主に第１シリコン層に由来する部位であり、揺動部３０のアーム部３２とフレーム４１において第１シリコン層に由来する部位とに接続してこれらを連結する。トーションバー４２ａにより、フレーム４１の第１シリコン層由来部位とアーム部３２とは電気的に接続される。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の揺動動作の軸心Ａ３を規定する。軸心Ａ３は、図１５に示す矢印Ｄ方向と、即ちアーム部３２の延び方向と、直交する。したがって、アーム部３２の延び方向に直交する方向にアーム部３２から延出する上述の電極歯３３ａ，３３ｂの延び方向は、軸心Ａ３に対して平行である。
【０００９】
櫛歯電極４３Ａは、櫛歯電極３３Ａと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯４３ａからなる。複数の電極歯４３ａは、フレーム４１から各々が延出し、且つ、アーム部３２の延び方向に互いに離隔する。また、櫛歯電極４３Ａは、主に第２シリコン層に由来する部位であり、図１６に示すように、フレーム４１の第２シリコン層由来部位に固定されている。また、電極歯４３ａの延び方向とアーム部３２の延び方向とは直交し、電極歯４３ａの延び方向は軸心Ａ３に対して平行である。このような櫛歯電極４３Ａは、櫛歯電極３３Ａと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極３３Ａ，４３Ａは、揺動部３０の例えば非動作時には、図１７および図１８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３３Ａ，４３Ａは、揺動部３０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３３ａ，４３ａが位置ずれした態様で配されている。
【００１０】
櫛歯電極４３Ｂは、櫛歯電極３３Ｂと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯４３ｂからなる。複数の電極歯４３ｂは、フレーム４１から各々が延出し、且つ、アーム部３２の延び方向に互いに離隔する。また、櫛歯電極４３Ｂは、主に第２シリコン層に由来する部位であり、図１６に示すように、フレーム４１の第２シリコン層由来部位に固定されている。櫛歯電極４３Ｂないし電極歯４３ｂは、フレーム４１の第２シリコン層由来部位を介して櫛歯電極４３Ａないし電極歯４３ａと電気的に接続されている。また、電極歯４３ｂの延び方向とアーム部３２の延び方向とは直交し、電極歯４３ｂの延び方向は軸心Ａ３に対して平行である。このような櫛歯電極４３Ｂは、櫛歯電極３３Ｂと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極３３Ｂ，４３Ｂは、揺動部３０の例えば非動作時には、図１８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３３Ｂ，４３Ｂは、揺動部３０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３３ｂ，４３ｂが位置ずれした態様で配されている。
【００１１】
マイクロ揺動素子Ｘ３においては、櫛歯電極３３Ａ，３３Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ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を軸心Ａ３まわりに回転変位させることができる。櫛歯電極３３Ａ，３３Ｂに対する電位付与は、フレーム４１の第１シリコン層由来部位、両トーションバー４２ａ、およびアーム部３２を介して実現することができる。櫛歯電極３３Ａ，３３Ｂは、例えばグラウンド接続される。一方、櫛歯電極４３Ａ，４３Ｂに対する電位付与は、フレーム４１の第２シリコン層由来部位を介して実現することができる。フレーム４１における第１シリコン層由来部位と第２シリコン層由来部位との間には絶縁層が介在し、当該第１および第２シリコン層由来部位は電気的に分離されている。
【００１２】
櫛歯電極３３Ａ，３３Ｂ，４３Ａ，４３Ｂの各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極３３Ａ，４３Ａ間および櫛歯電極３３Ｂ，４３Ｂ間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極３３Ａは櫛歯電極４３Ａに引き込まれ、且つ、櫛歯電極３３Ｂは櫛歯電極４３Ｂに引き込まれる。そのため、揺動部３０ないしミラー支持部３１は、軸心Ａ３まわりに揺動動作し、当該静電引力と各トーションバー４２ａ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、櫛歯電極３３Ａ，４３Ａは、例えば図１９に示す配向をとり、櫛歯電極３３Ｂ，４３Ｂも同様の配向をとる。また、櫛歯電極３３Ａ，４３Ａ間の静電引力および櫛歯電極３３Ｂ，４３Ｂ間の静電引力を消滅させると、各トーションバー４２ａはその自然状態に復帰し、揺動部３０ないしミラー支持部３１は、図１７に表れているような配向をとる。以上のような揺動部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。
【００１３】
しかしながら、マイクロ揺動素子Ｘ３においては、図２０に示すように、櫛歯電極３３Ａ，４３Ａ間にスティッキングが発生しやすい。揺動部３０が回転変位すると、軸心Ａ３から遠い電極歯３３ａほど櫛歯電極４３Ａの電極歯４３ａ間に深く入り込み、軸心Ａ３から遠い電極歯３３ａほど、その軸心Ａ３側で隣り合う電極歯４３ａとの距離は小さくなるところ、当該隣り合う電極歯３３ａ，４３ａ間の離隔距離は比較的小さい。そのため、当該隣り合う電極歯３３ａ，４３ａ間において、いわゆるプルイン現象が生じやすく、従って、櫛歯電極３３Ａ，４３Ａ間ないし電極歯３３ａ，４３ａ間にスティッキングが発生しやすいのである。同様に、マイクロ揺動素子Ｘ３においては、櫛歯電極３３Ｂ，４３Ｂ間ないし電極歯３３ｂ，４３ｂ間にもスティッキングが発生しやすい。櫛歯電極３３Ａ，４３Ａ間や櫛歯電極３３Ｂ，４３Ｂ間にスティッキングが発生すると、揺動部３０が櫛歯電極４３Ａ，４３Ｂを介してフレーム４１に固定されてしまい、揺動部３０を揺動動作させることができなくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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、駆動用の櫛歯電極対の間のスティッキングを回避するのに適したマイクロ揺動素子およびその製造方法を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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、第１櫛歯電極を有する揺動部と、フレームおよび揺動部を連結して当該揺動部の回転変位の軸心を規定する捩れ連結部と、第１櫛歯電極を引き込んで揺動部を回転変位させるための第２櫛歯電極とを備える。第１櫛歯電極は、軸心の延び方向に各々が延び且つ延び方向に交差する方向に互いに離隔して並列する複数の第１電極歯を有する。第２櫛歯電極は、軸心の延び方向に各々が延び且つ延び方向に交差する方向に互いに離隔して並列する複数の第２電極歯を有する。第２電極歯は、軸心側の第１側面および当該第１側面とは反対の側の第２側面を有する。第２側面は、第２電極歯における第１電極歯とは反対の側に、第１電極歯から遠ざかるほど軸心に接近するように傾斜する領域を有する。本素子における第１および第２櫛歯電極は、揺動部の揺動動作のための駆動機構としての、いわゆる櫛歯電極型アクチュエータを構成する（第１および第２櫛歯電極間には、揺動部の回転変位のための駆動力が発生し得る）。また、本素子は、例えばマイクロミラー素子や、加速度センサ、角速度センサ、振動素子に適用することができる。
【００１６】
本素子の揺動部が回転変位すると、揺動部の軸心から遠い第１電極歯ほど、第２櫛歯電極の第２電極歯間等に深く入り込み、その軸心側で隣り合う第２電極歯との距離は小さくなるところ、本素子では、当該隣り合う第１および第２電極歯間の離隔距離は、比較的大きい。すなわち、隣り合う第１および第２電極歯間の、揺動部回転変位時における離隔距離については、上述の従来のマイクロ揺動素子Ｘ３において隣り合う例えば電極歯３３ａ，４３ａの、揺動部３０の回転変位時における離隔距離よりも、充分な大きさに確保しやすい。第２電極歯の第２側面は、第２電極歯における第１電極歯とは反対の側にて、第１電極歯から遠ざかるほど軸心に接近するように傾斜する領域を有するからである。揺動部回転変位時には、軸心から遠い第１電極歯ほど、第２櫛歯電極の第２電極歯間等に深く入り込み、その軸心側で隣り合う第２電極歯との距離は小さくなるところ、第２櫛歯電極における各第２電極歯の第２側面が上述のようなテーパ領域を有するため、揺動部回転変位時に第２櫛歯電極に引き込まれる第１櫛歯電極の第１電極歯は、その軸心側で隣り合う第２電極歯に当接しにくく、また、当該第２電極歯との間でのいわゆるプルイン現象が生じにくいのである。そのため、第１櫛歯電極と第２櫛歯電極の間ないし第１電極歯と第２電極歯との間において、スティッキングは発生しにくい。このように、本素子は、駆動用の櫛歯電極対の間のスティッキングを回避するのに適する。
【００１７】
本素子において、第２電極歯の第１側面は、第２電極歯における第１電極歯とは反対の側に、第１電極歯から遠ざかるほど軸心から遠ざかるように傾斜する領域を有してもよい。
【００１８】
好ましくは、複数の第１電極歯の延び方向は、軸心に対して平行である。この場合、複数の第２電極歯の延び方向は、第１電極歯の延び方向に対して平行であるのが好ましい。第１および第２電極歯の延び方向が軸心に対して平行である構成は、当該軸心まわりの回転変位のための駆動力を第１および第２櫛歯電極間に効率よく発生させるうえで、好適である。
【００１９】
好ましくは、第１電極歯および／または第２電極歯は、誘電体薄膜により被覆されている部位を有する。このような構成は、駆動用の櫛歯電極対の間のスティッキングを回避するのに資する。誘電体薄膜としては、パリレン膜、または、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などの疎水性有機分子の自己組織化単分子膜を採用するのが好ましい。
【００２０】
本発明の第２の側面によると、第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とを含む積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことにより、第１の側面に係る上述のマイクロ揺動素子を製造するための方法が提供される。この方法は、第２櫛歯電極の第２電極歯に対応するパターン形状を有する第２電極歯用マスク部位を含むマスクパターンを第２層上に形成する工程と、マスクパターンを利用しつつ第２層に対して異方性ドライエッチング処理を施す工程とを含む。また、本方法において、第２電極歯用マスク部位は、第２電極歯の第２側面を形成するためのテーパ面を有する。このような方法によると、本発明の第１の側面に係るマイクロ揺動素子を適切に製造することが可能である。
【００２１】
本発明の第３の側面によると、第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とを含む積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことにより、第１の側面に係る上述のマイクロ揺動素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、第２櫛歯電極の第２電極歯に対応するパターン形状を有する第２電極歯用マスク部位を含むマスクパターンを第２層上に形成する工程と、マスクパターンを利用しつつ第２層に対して異方性ドライエッチング処理を施すエッチング工程とを含む。また、本方法におけるエッチング工程では、エッチングガスを用いて行うエッチングと保護ガスを用いて行う側壁保護とを交互に繰り返すサイクルエッチングプロセスを実行し、当該サイクルエッチングプロセスの途中において、エッチングガスを用いて行うエッチングの時間を長くする（即ち、サイクルエッチングプロセス中、一度のみエッチング時間を所定の長時間へと変更するか、或は、複数回にわたってエッチング時間を次第に長くしていく）。このような方法によると、本発明の第１の側面に係るマイクロ揺動素子を適切に製造することが可能である。
【００２２】
本発明の第４の側面によると、第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とを含む積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことにより、第１の側面に係る上述のマイクロ揺動素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、第２櫛歯電極の第２電極歯に対応するパターン形状を有する第２電極歯用マスク部位を含むマスクパターンを第２層上に形成する工程と、マスクパターンを利用しつつ第２層に対して異方性ドライエッチング処理を施すエッチング工程とを含む。また、本方法におけるエッチング工程では、その途中において、エッチング圧力を低減する（即ち、エッチング工程中、一度のみエッチング圧力を所定の低圧へと変更するか、或は、複数回にわたってエッチング圧力を次第に低減する）。このような方法によると、本発明の第１の側面に係るマイクロ揺動素子を適切に製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１から図５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り、図３から図５は、各々、図１の線III−III、線IV−IV、および線V−Vに沿った断面図である。
【００２４】
マイクロ揺動素子Ｘ１は、揺動部１０と、フレーム２１と、捩れ連結部２２と、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂとを備えてマイクロミラー素子として構成されたものであり、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）基板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構造を表す。
【００２５】
揺動部１０は、ミラー支持部１１と、アーム部１２と、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂとを有する。
【００２６】
ミラー支持部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。ミラー面１１ａは、例えば、第１シリコン層上に成膜されたＣｒ層およびその上のＡｕ層よりなる積層構造を有する。ミラー支持部１１について図１に示す長さＬ１は、例えば２０〜３００μｍである。
【００２７】
アーム部１２は、主に第１シリコン層に由来する部位であり、ミラー支持部１１から延出する。アーム部１２について図１に示す長さＬ２は、例えば１０〜１００μｍである。
【００２８】
櫛歯電極１３Ａは、複数の電極歯１３ａからなる。複数の電極歯１３ａは、アーム部１２から各々が延出し、且つ、アーム部１２の延び方向に互いに離隔して並列する。櫛歯電極１３Ｂは、複数の電極歯１３ｂからなる。複数の電極歯１３ｂは、電極歯１３ａとは反対の側にアーム部１２から各々が延出し、且つ、アーム部１２の延び方向に互いに離隔して並列する。電極歯１３ａ，１３ｂは、主に第１シリコン層に由来する部位である。本実施形態では、図１に示すように、電極歯１３ａ，１３ｂの延び方向とアーム部１２の延び方向とは直交する。このような櫛歯電極１３Ａないし電極歯１３ａと櫛歯電極１３Ｂないし電極歯１３ｂとは、アーム部１２を介して電気的に接続されている。
【００２９】
フレーム２１は、主に第１および第２シリコン層に由来する部位であり、揺動部１０を囲む形状を有する。フレーム２１において第２シリコン層に由来する部位は図２に示す。また、フレーム２１は、所定の機械的強度を有してフレーム２１内の構造を支持する。フレーム２１について図１に示す長さＬ３は、例えば５〜５０μｍである。
【００３０】
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、主に第１シリコン層に由来する部位であり、揺動部１０のアーム部１２とフレーム２１において第１シリコン層に由来する部位とに接続してこれらを連結する。トーションバー２２ａにより、フレーム２１の第１シリコン層由来部位とアーム部１２とは電気的に接続される。また、トーションバー２２ａは、素子厚さ方向Ｈにおいて、図３に示すようにアーム部１２より薄肉であり、フレーム２１の第１シリコン層由来部位よりも薄肉である。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の回転変位の軸心Ａ１を規定する。軸心Ａ１は、図１に示す矢印Ｄ方向と、即ちアーム部１２の延び方向と、直交する。したがって、アーム部１２の延び方向に直交する方向にアーム部１２から延出する上述の電極歯１３ａ，１３ｂの延び方向は、軸心Ａ１に対して平行である。このような軸心Ａ１は、好ましくは、揺動部１０の重心またはその近傍を通る。
【００３１】
本実施形態では、各トーションバー２２ａに代えて、第１シリコン層において成形されて並列する一組のトーションバーを設けてもよい。この場合、当該一組のトーションバーの間隔は、フレーム２１からアーム部１２に近付くにつれて漸増するのが好ましい。マイクロ揺動素子Ｘ１では、一対のトーションバー２２ａに代えて、このように並列する２つのトーションバーを２組設けることにより、軸心Ａ１を規定してもよい。後述のマイクロ揺動素子においても同様である。
【００３２】
櫛歯電極２３Ａは、櫛歯電極１３Ａと協働して静電引力を発生するための部位であり、第２シリコン層に由来する複数の電極歯２３ａからなる。複数の電極歯２３ａは、フレーム２１から各々が延出し、且つ、アーム部１２の延び方向に互いに離隔して並列する。本実施形態では、図１に示すように、電極歯２３ａの延び方向とアーム部１２の延び方向とは直交し、電極歯２３ａの延び方向は軸心Ａ１に対して平行である。また、各電極歯２３ａは、軸心Ａ１側の側面Ｓ１および側面Ｓ１とは反対の側の側面Ｓ２を有する。側面Ｓ２は、図３に示すように、電極歯１３ａから遠ざかるほど軸心Ａ１に接近するように傾斜しているテーパ領域Ｓ２’を有する。テーパ領域Ｓ２’は、少なくとも、電極歯２３ａにおける電極歯１３ａとは反対の側に設けられている。図３には、側面Ｓ２の全体がテーパ領域Ｓ２’である場合を示す。
【００３３】
このような櫛歯電極２３Ａは、櫛歯電極１３Ａと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極１３Ａ，２３Ａは、揺動部１０の例えば非動作時には、図３および図５に示すように、互いに異なる高さに位置する。これとともに、櫛歯電極１３Ａ，２３Ａは、揺動部１０の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１３ａ，２３ａが位置ずれした態様で配されている。また、隣り合う２つの電極歯１３ａ間の距離は全て同じであり、隣り合う２つの電極歯２３ａ間の距離は全て同じであり、アーム部１２の延び方向において、２つの電極歯２３ａの間に位置する電極歯１３ａは、２つの電極歯２３ａ間の中心に位置する。
【００３４】
櫛歯電極２３Ｂは、櫛歯電極１３Ｂと協働して静電引力を発生するための部位であり、第２シリコン層に由来する複数の電極歯２３ｂからなる。複数の電極歯２３ｂは、フレーム２１から各々が延出し、且つ、アーム部１２の延び方向に互いに離隔する。櫛歯電極２３Ｂないし電極歯２３ｂは、フレーム２１の第２シリコン層由来部位を介して櫛歯電極２３Ａないし電極歯２３ａと電気的に接続されている。本実施形態では、図１に示すように、電極歯２３ｂの延び方向とアーム部１２の延び方向とは直交し、電極歯２３ｂの延び方向は軸心Ａ１に対して平行である。また、各電極歯２３ｂは、軸心Ａ１側の側面Ｓ１および側面Ｓ１とは反対の側の側面Ｓ２を有する。側面Ｓ２は、図４に示すように、電極歯１３ｂから遠ざかるほど軸心Ａ１に接近するように傾斜しているテーパ領域Ｓ２’を有する。テーパ領域Ｓ２’は、少なくとも、電極歯２３ａにおける電極歯１３ａとは反対の側に設けられている。図４には、側面Ｓ２の全体がテーパ領域Ｓ２’である場合を示す。
【００３５】
このような櫛歯電極２３Ｂは、櫛歯電極１３Ｂと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂは、揺動部１０の例えば非動作時には、図４および図５に示すように、互いに異なる高さに位置する。これとともに、櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂは、揺動部１０の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１３ｂ，２３ｂが位置ずれした態様で配されている。また、隣り合う２つの電極歯１３ｂ間の距離は全て同じであり、隣り合う２つの電極歯２３ｂ間の距離は全て同じであり、アーム部１２の延び方向において、２つの電極歯２３ｂの間に位置する電極歯１３ｂは、２つの電極歯２３ｂ間の中心に位置する。
【００３６】
図６および図７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６および図７においては、図７（ｄ）に示すミラー支持部Ｍ、アーム部ＡＲ、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。ミラー支持部Ｍは、ミラー支持部１１の一部に相当する。アーム部ＡＲは、アーム部１２に相当し、アーム部１２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１３Ａ，１３Ｂの一部に相当し、電極歯１３ａ，１３ｂの横断面を表す。櫛歯電極Ｅ２は、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂの一部に相当し、電極歯２３ａ，２３ｂの横断面を表す。
【００３７】
マイクロ揺動素子Ｘ１の製造においては、まず、図６（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。
【００３８】
次に、図６（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と過塩素酸の混合液を使用することができる。
【００３９】
次に、図６（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上にレジストパターン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，アーム部ＡＲ，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。このような酸化膜パターン１１０は例えばＣＶＤ法によって形成される。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。このようなレジストパターン１１１は、シリコン層１０１上にフォトレジストをスピンコーティングにより成膜し、所定のマスクを利用して当該フォトレジストに対して露光を施し、所定の現像液を使用して当該フォトレジストを現像することによって、形成することができる（後出の他のレジストパターンも、このようなスピンコーティング、露光、および現像を経て形成される）。
【００４０】
また、レジストパターン１１２は、フレーム２１（フレームＦ１，Ｆ２）に対応するパターン形状を有し、且つ、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂ（櫛歯電極Ｅ２）に対応するパターン形状の電極歯用のマスク部位１１２Ａを含む。マスク部位１１２Ａは、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂの電極歯２３ａ，２３ｂの側面Ｓ２を形成するためのテーパ面Ｔａを有する。このようなマスク部位１１２Ａは、例えば、レジストパターン１１２の形成過程での露光工程においていわゆるグレイマスクをフォトマスクとして使用することによって、形成することができる。グレイマスクは、透過光量について所定のパターンで濃淡の分布を設けることの可能なフォトマスクである。レジストパターン１１２の形成過程での露光工程においてこのようなグレイマスクをフォトマスクとして使用することによって、フォトレジストの所定の箇所に対する露光量について部分的にグラデーションをつけることができ、露光量にグラデーションがつけられた箇所を現像することによって、レジストパターン１１２のマスク部位１１２Ａにおけるテーパ面Ｔａを形成することが可能なのである（フォトレジストにおいて露光量が少ない部分ほど現像工程後に相対的に分厚い）。或は、図８に示すように、複数の薄いレジストパターン１１２ａを積層してマスク部位１１２Ａを形成することによって、テーパ面Ｔａを設けてもよい。
【００４１】
次に、図６（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。本エッチング処理を経ることによって酸化膜パターン１１０およびレジストパターン１１１に生ずる劣化については、図の簡潔化の観点から図示しない。
【００４２】
次に、図７（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（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ製）を使用することができる。
【００４３】
次に、図７（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１１０をマスクとして利用して、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，アーム部ＡＲ，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７（ｃ）に示すように、マスク部位１１２Ａを含むレジストパターン１１２をマスクとして利用して、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、電極歯２３ａ，２３ｂからなる櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂ（櫛歯電極Ｅ２）が成形される。本エッチング処理の過程においては、レジストパターン１１２は次第に劣化し、テーパ面Ｔａを有するマスク部位１１２Ａは次第に細くなる。すなわち、マスク部位１１２Ａにおいて相対的に薄い部分から順次侵食を受けて消滅し、マスク部位１１２Ａのマスキング面積は次第に小さくなる。そのため、マスク部位１１２Ａのマスキング面積が次第に小さくなるのに対応して、図７（ｃ）に示すように、テーパ領域Ｓ２’が電極歯２３ａ，２３ｂの側面Ｓ２に形成されることとなる。
【００４５】
次に、図７（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を除去し、また、レジストパターン１１２を除去する。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を除去するには、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。一方、レジストパターン１１２を除去するには、所定の剥離液を作用させる。
【００４６】
以上の一連の工程を経ることにより、ミラー支持部Ｍ、アーム部ＡＲ、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揺動素子Ｘ１を製造することができる。
【００４７】
マイクロ揺動素子Ｘ１においては、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ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を軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂに対する電位付与は、フレーム２１の第１シリコン層由来部位、両トーションバー２２ａ、およびアーム部１２を介して実現することができる。櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂは、例えばグラウンド接続される。一方、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂに対する電位付与は、フレーム２１の第２シリコン層由来部位を介して実現することができる。フレーム２１における第１シリコン層由来部位と第２シリコン層由来部位との間には絶縁層が介在し、当該第１および第２シリコン層由来部位は電気的に分離されている。
【００４８】
櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂの各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極１３Ａ，２３Ａ間および櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂ間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極１３Ａは櫛歯電極２３Ａに引き込まれ、且つ、櫛歯電極１３Ｂは櫛歯電極２３Ｂ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、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、櫛歯電極１３Ａ，２３Ｂは、例えば図９に示す配向をとり、櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂも同様の配向をとる。このような揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ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１３Ａ，２３Ａ間の静電引力および櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂ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ないしミラー支持部１１は、図３から図５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。
【００４９】
マイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０が回転変位すると、軸心Ａ１から遠い電極歯１３ａほど、櫛歯電極２３Ａの電極歯２３ａ間等に深く入り込み、その軸心Ａ１側で隣り合う電極歯２３ａとの距離は小さくなり、且つ、軸心Ａ１から遠い電極歯１３ｂほど、櫛歯電極２３Ｂの電極歯２３ｂ間等に深く入り込み、その軸心Ａ１側で隣り合う電極歯２３ｂとの距離は小さくなるところ、マイクロ揺動素子Ｘ１においては、隣り合う電極歯１３ａ，２３ａ間の離隔距離、および、隣り合う電極歯１３ｂ，２３ｂ間の離隔距離は、比較的大きい。すなわち、隣り合う電極歯１３ａ，２３ａ間の、揺動部１０の回転変位時における離隔距離、および、隣り合う電極歯１３ｂ，２３ｂ間の、揺動部１０の回転変位時における離隔距離については、上述の従来のマイクロ揺動素子Ｘ３において隣り合う例えば電極歯３３ａ，４３ａの、揺動部３０の回転変位時における離隔距離よりも、充分な大きさに確保しやすい。電極歯２３ａの側面Ｓ２が、電極歯１３ａから遠ざかるほど軸心Ａ１に接近するように傾斜するテーパ領域Ｓ２’を含むからであり、また、電極歯２３ｂの側面Ｓ２が、電極歯１３ｂから遠ざかるほど軸心Ａ１に接近するように傾斜するテーパ領域Ｓ２’を含むからである。そのため、櫛歯電極１３Ａ，２３Ａ間（電極歯１３ａ，２３ａ間）および櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂ間（電極歯１３ｂ，２３ｂ間）において、スティッキングは発生しにくい。
【００５０】
マイクロ揺動素子Ｘ１においては、櫛歯電極１３Ａの複数の電極歯１３ａは、ミラー支持部１１から延出するアーム部１２の延び方向に互いに離隔してアーム部１２に支持されており、且つ、櫛歯電極２３Ａの複数の電極歯２３ａは、アーム部１２の延び方向に互いに離隔してフレーム２１に支持されている。一方、櫛歯電極１３Ｂの複数の電極歯１３ｂは、ミラー支持部１１から延出するアーム部１２の延び方向に互いに離隔してアーム部１２に支持されており、且つ、櫛歯電極２３Ｂの複数の電極歯２３ｂは、アーム部１２の延び方向に互いに離隔してフレーム２１に支持されている。これら電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂは、ミラー支持部１１に直接的には支持されていない。そのため、一組の櫛歯電極１３Ａ，２３Ａを構成する電極歯１３ａ，２３ａの数、および、一組の櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂを構成する電極歯１３ｂ，２３ｂの数は、アーム部１２の延び方向に対して直交する軸心Ａ１の延び方向において、ミラー支持部１１の長さによる制約を受けない。したがって、マイクロ揺動素子Ｘ１では、軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１の設計寸法に関わらず、所望数の電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂを設けることにより、電極歯１３ａ，２３ａどうしが対向可能な面積、および、電極歯１３ｂ，２３ｂどうしが対向可能な面積を、必要な程度に確保することができる。このようなマイクロ揺動素子Ｘ１は、軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１の設計寸法に関わらず所望数の電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂを設けることによって揺動部１０の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１したがって素子全体の設計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。
【００５１】
図１０および図１１は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロ揺動素子Ｘ２の断面図である。マイクロ揺動素子Ｘ２は、揺動部１０と、フレーム２１と、捩れ連結部２２と、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂとを備えてマイクロミラー素子として構成されたものである。マイクロ揺動素子Ｘ２は、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂの各電極歯２３ａ，２３ｂの側面Ｓ１がテーパ領域Ｓ１’を有する点において、上述のマイクロ揺動素子Ｘ１と異なる。
【００５２】
櫛歯電極２３Ａの各電極歯２３ａは、軸心Ａ１側の側面Ｓ１および側面Ｓ１とは反対の側の側面Ｓ２を有するところ、側面Ｓ１は、図１０に示すように、電極歯１３ａから遠ざかるほど軸心Ａ１から遠ざかるように傾斜しているテーパ領域Ｓ１’を有する。テーパ領域Ｓ１’は、少なくとも、電極歯２３ａにおける電極歯１３ａとは反対の側に設けられている。図１０には、側面Ｓ１の全体がテーパ領域Ｓ１’である場合を示す。一方、櫛歯電極２３Ｂの各電極歯２３ｂは、軸心Ａ１側の側面Ｓ１および側面Ｓ１とは反対の側の側面Ｓ２を有するところ、側面Ｓ１は、図１１に示すように、電極歯１３ｂから遠ざかるほど軸心Ａ１から遠ざかるように傾斜しているテーパ領域Ｓ１’を有する。テーパ領域Ｓ１’は、少なくとも、電極歯２３ｂにおける電極歯１３ｂとは反対の側に設けられている。図１１には、側面Ｓ１の全体がテーパ領域Ｓ１’である場合を示す。
【００５３】
このような構造を有するマイクロ揺動素子Ｘ２おいては、マイクロ揺動素子Ｘ１と同様にして、櫛歯電極１３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ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、例えば図１２に示すように、揺動部１０ないしミラー支持部１１を軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。その際、マイクロ揺動素子Ｘ１に関して上述したのと同様の理由で、櫛歯電極１３Ａ，２３Ａ間（電極歯１３ａ，２３ａ間）および櫛歯電極１３Ｂ，２３Ｂ間（電極歯１３ｂ，２３ｂ間）において、スティッキングは発生しにくい。また、マイクロ揺動素子Ｘ２は、マイクロ揺動素子Ｘ１と同様に、軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１の設計寸法に関わらず所望数の電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂを設けることによって揺動部１０の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、軸心Ａ１方向におけるミラー支持部１１したがって素子全体の設計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。
【００５４】
図１３および図１４は、マイクロ揺動素子Ｘ２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Ｘ２を製造するための一手法である。図１３および図１４においては、図１４（ｄ）に示すミラー支持部Ｍ、アーム部ＡＲ、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。ミラー支持部Ｍは、ミラー支持部１１の一部に相当する。アーム部ＡＲは、アーム部１２に相当し、アーム部１２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１３Ａ，１３Ｂの一部に相当し、電極歯１３ａ，１３ｂの横断面を表す。櫛歯電極Ｅ２は、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂの一部に相当し、電極歯２３ａ，２３ｂの横断面を表す。
【００５５】
マイクロ揺動素子Ｘ２の製造においては、まず、図１３（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。
【００５６】
次に、図１３（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の形成については、図６（ｂ）を参照して上述したのと同様である。
【００５７】
次に、図１３（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１１３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，アーム部ＡＲ，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。酸化膜パターン１１３は、フレーム２１（フレームＦ１，Ｆ２）に対応するパターン形状を有し、且つ、櫛歯電極２３Ａ，２３Ｂ（櫛歯電極Ｅ２）に対応するパターン形状の電極歯用のマスク部位１１３Ａを含む。
【００５８】
次に、図１３（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。具体的には、図６（ｄ）を参照して上述したのと同様である。
【００５９】
次に、図１４（ａ）に示すように、所定の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。
【００６０】
次に、図１４（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１１０をマスクとして利用して、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，アーム部ＡＲ，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。
【００６１】
次に、図１４（ｃ）に示すように、マスク部位１１３Ａを含む酸化膜パターン１１３をマスクとして利用して、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。本エッチング処理では、エッチングガス（ＳＦ6ガス）を用いて行うエッチングと保護ガス（Ｃ4Ｆ8ガス）を用いて行う側壁保護とを交互に繰り返すサイクルエッチングプロセスたるＢｏｓｃｈプロセスを実行するところ、当該プロセスの途中において、エッチングガスを用いて行うエッチングの時間を長くする（即ち、サイクルエッチングプロセス中、一度のみエッチング時間を所定の長時間へと変更するか、或は、複数回にわたってエッチング時間を次第に長くしていく）。或は、本エッチング処理では、その途中において、エッチング圧力を低減してもよい（即ち、エッチング工程中、一度のみエッチング圧力を所定の低圧へと変更するか、或は、複数回にわたってエッチング圧力を次第に低減する）。エッチングガスを用いて行うエッチングの時間の上述のような変更、または、エッチング圧力の上述のような変更により、本工程におけるエッチング処理の異方性が緩和され、従って、テーパ領域Ｓ１’，Ｓ２’が電極歯２３ａ，２３ｂの側面Ｓ１，Ｓ２に形成されることとなる。
【００６２】
次に、図１４（ｄ）に示すように、絶縁層１０３において露出している箇所、酸化膜パターン１１０、および酸化膜パターン１１３を除去する。除去手法は、図７（ｄ）を参照して酸化膜パターン１１０等の除去に関して上述したのと同様である。
【００６３】
以上の一連の工程を経ることにより、ミラー支持部Ｍ、アーム部ＡＲ、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揺動素子Ｘ２を製造することができる。
【００６４】
上述のマイクロ揺動素子Ｘ１，Ｘ２においては、導体材料よりなる電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂの一部または全体を、所定の誘電体材料よりなる薄膜で被覆してもよい。そのような薄膜は、例えば、パリレン膜や、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などの疎水性有機分子の自己組織化単分子膜である。誘電体薄膜によって電極歯１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂの一部または全体を被覆することは、電極間スティッキングの抑制に資する。
【００６５】
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。
【００６６】
（付記１）フレームと、
第１櫛歯電極を有する揺動部と、
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回転変位の軸心を規定する捩れ連結部と、
前記第１櫛歯電極を引き込んで前記揺動部を回転変位させるための第２櫛歯電極とを備え、
前記第１櫛歯電極は、前記軸心の延び方向に各々が延び且つ前記延び方向に交差する方向に互いに離隔して並列する複数の第１電極歯を有し、
前記第２櫛歯電極は、前記軸心の延び方向に各々が延び且つ前記延び方向に交差する方向に互いに離隔して並列する複数の第２電極歯を有し、
前記第２電極歯は、前記軸心の側の第１側面および当該第１側面とは反対の側の第２側面を有し、
前記第２側面は、前記第２電極歯における前記第１電極歯とは反対の側に、前記第１電極歯から遠ざかるほど前記軸心に接近するように傾斜する領域を有する、マイクロ揺動素子。
（付記２）前記第１側面は、前記第２電極歯における前記第１電極歯とは反対の側に、前記第１電極歯から遠ざかるほど前記軸心から遠ざかるように傾斜する領域を有する、請求項１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記３）前記複数の第１電極歯の延び方向は、前記軸心に対して平行である、付記１または２に記載のマイクロ揺動素子。
（付記４）前記複数の第２電極歯の延び方向は、前記第１電極歯の延び方向に対して平行である、付記３に記載のマイクロ揺動素子。
（付記５）前記第１電極歯および／または前記第２電極歯は、誘電体薄膜により被覆されている部位を有する、付記１から４のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記６）前記誘電体薄膜は、パリレン膜またはＨＭＤＳ自己組織化単分子膜である、付記５に記載のマイクロ揺動素子。
（付記７）第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とを含む積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことにより、付記１に記載のマイクロ揺動素子を製造するための方法であって、
前記第２櫛歯電極の前記第２電極歯に対応するパターン形状を有する第２電極歯用マスク部位を含むマスクパターンを第２層上に形成する工程と、
前記マスクパターンを利用しつつ前記第２層に対して異方性ドライエッチング処理を施す工程と、を含み、
前記第２電極歯用マスク部位は、前記第２電極歯の前記第２側面を形成するためのテーパ面を有する、マイクロ揺動素子製造方法。
（付記８）第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とを含む積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことにより、付記１に記載のマイクロ揺動素子を製造するための方法であって、
前記第２櫛歯電極の前記第２電極歯に対応するパターン形状を有する第２電極歯用マスク部位を含むマスクパターンを第２層上に形成する工程と、
前記マスクパターンを利用しつつ前記第２層に対して異方性ドライエッチング処理を施すエッチング工程と、を含み、
前記エッチング工程では、エッチングガスを用いて行うエッチングと保護ガスを用いて行う側壁保護とを交互に繰り返すサイクルエッチングプロセスを実行し、当該サイクルエッチングプロセスの途中において、エッチングガスを用いて行うエッチングの時間を長くする、マイクロ揺動素子製造方法。
（付記９）第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とを含む積層構造を有する材料基板に対して加工を施すことにより、付記１に記載のマイクロ揺動素子を製造するための方法であって、
前記第２櫛歯電極の前記第２電極歯に対応するパターン形状を有する第２電極歯用マスク部位を含むマスクパターンを第２層上に形成する工程と、
前記マスクパターンを利用しつつ前記第２層に対して異方性ドライエッチング処理を施すエッチング工程と、を含み、
前記エッチング工程の途中において、エッチング圧力を低減する、マイクロ揺動素子製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【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に沿った断面図である。
【図５】図１の線V−Vに沿った断面図である。
【図６】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７】図６の後に続く工程を表す。
【図８】電極歯用マスク部位の一の形成態様を表す。
【図９】駆動時における図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るマイクロ揺動素子の断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るマイクロ揺動素子の別の断面図である。
【図１２】図１０に示すマイクロ揺動素子の駆動時における断面図である。
【図１３】図１０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１４】図１３の後に続く工程を表す。
【図１５】従来の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に沿った断面図である。
【図１８】図１５の線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。
【図１９】駆動時における図１５の線XVII−XVIIに沿った断面図である。
【図２０】駆動時において櫛歯電極対間にスティッキングが発生した場合を表す。
【符号の説明】
【００６８】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３      マイクロ揺動素子
１０，３０      揺動部
１１，３１      ミラー支持部
１２，３２      アーム部
１３Ａ，２３Ａ，３３Ａ，４３Ａ      櫛歯電極
１３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ      電極歯
１３Ｂ，２３Ｂ，３３Ｂ，４３Ｂ      櫛歯電極
１３ｂ，２３ｂ，３３ｂ，４３ｂ      電極歯
２１，４１      フレーム
２２，４２      捩れ連結部
２２ａ，４２ａ      トーションバー
Ｓ１，Ｓ２      側面
Ｓ１’，Ｓ２’      テーパ領域
Ａ１，Ａ３      軸心
１００      材料基板
１０１，１０２      シリコン層
１０３      絶縁層
１１０，１１３      酸化膜パターン
１１１，１１２      レジストパターン
１１２Ａ，１１３Ａ      マスク部位
Ｔａ      テーパ面
【図１】
2009113128.tif 000003
【図２】
2009113128.tif 000004
【図３】
2009113128.tif 000005
【図４】
2009113128.tif 000006
【図５】
2009113128.tif 000007
【図６】
2009113128.tif 000008
【図７】
2009113128.tif 000009
【図８】
2009113128.tif 000010
【図９】
2009113128.tif 000011
【図１０】
2009113128.tif 000012
【図１１】
2009113128.tif 000013
【図１２】
2009113128.tif 000014
【図１３】
2009113128.tif 000015
【図１４】
2009113128.tif 000016
【図１５】
2009113128.tif 000017
【図１６】
2009113128.tif 000018
【図１７】
2009113128.tif 000019
【図１８】
2009113128.tif 000020
【図１９】
2009113128.tif 000021
【図２０】
2009113128.tif 000022