(57)【要約】【課題】ミラー基板に回動可能に設けられたミラーと電極基板に設けられた電極とを、高い位置（間隔）精度で近設させた状態が、より容易に得られるようにする。【解決手段】支持基板１０１と、支持基板１０１の上に支持部（枠部１２６）で支持されて回動可能なミラー１２５を有するミラー基板１０２と、ミラー１２５に対向して配置された制御電極部１３２を有してミラー基板１０２の下部の支持基板１０１の上に固定された電極基板１０３とを備える。【選択図】  図１Ａ
2009282467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
この支持基板の上に支持部で支持されて回動可能なミラーを有するミラー基板と、
前記ミラーに対向して配置される制御電極を有して前記ミラー基板下部の前記支持基板上に固定された電極基板と
を備えることを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロミラー素子において、
前記電極基板は、前記制御電極に接続して前記電極基板の裏面に貫通する貫通配線を備える
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項３】
請求項１または２記載のマイクロミラー素子において、
前記電極基板は、前記支持基板の上に形成された凸部領域の上に配置されている
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【請求項４】
請求項１または２記載のマイクロミラー素子において、
前記電極基板は、前記支持基板の上に形成された凹部領域の上に配置されている
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信用の光スイッチ素子、計測機器、ディスプレイ、スキャナ、波長選択スイッチなどに使用されるマイクロミラー素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネット通信網などの基盤となる光ネットワークの分野では、多チャンネル化，波長分割多重化，および低コスト化を実現する技術として、光ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術が脚光を浴びている。例えば、光ＭＥＭＳ技術を用いた微細な光スイッチが開発されている（例えば、特許文献１参照）。光ＭＥＭＳ技術を用いた光スイッチとしては、マイクロミラーがある。マイクロミラーを用いた光スイッチによれば、光を電気信号に変換することなく、また、多重化された光を波長毎に分波することなく、経路の切り替えが可能となる。また、複数のマイクロミラーを配列させて用いることで、複数の光信号を同時に切り替え処理することが可能となる。
【０００３】
光ＭＥＭＳ技術を用いたマイクロミラーは、例えば、図４および図５に示すように、２つの回動軸を備えて回動可能なミラーを備えたものである。なお、図４は斜視図、図５は断面図である。このマイクロミラーは、ミラー２３０が形成されたミラー基板２００と、ミラー２３０を駆動する駆動電極が形成された電極基板３００とが、平行に配設された構造を有している。
【０００４】
ミラー基板２００は、平面視円形の開口を有する板状の枠部２１０を備える。また、平面視円形の開口部を有して一対の可動枠連結部２１１ａ，２１１ｂにより枠部２１０の開口内に連結して配設された可動枠２２０を備える。また、一対のミラー連結部２２１ａ，２２１ｂにより可動枠２２０の開口内に連結して配設された平面視円形のミラー２３０を備える。枠部２１０、可動枠連結部２１１ａ，２１１ｂ、可動枠２２０，ミラー連結部２２１ａ，２２１ｂ、およびミラー２３０は、例えば、単結晶シリコンで一体形成されている。また、枠部２１０の上面には、可動枠２２０およびミラー２３０を取り囲むような枠状部材２４０が形成されている。枠部材２４０は、絶縁層２５０を介して枠部２１０に接続している。
【０００５】
一対の可動枠連結部２１１ａ，２１１ｂは、それぞれトーションバネから構成され、枠部２１０と可動枠２２０とを連結している。可動枠２２０は、一対の可動枠連結部２１１ａ，２１１ｂを通る可動枠回動軸ｘ（図４）を軸として回動することができる。同様に、一対のミラー連結部２２１ａ，２２１ｂは、それぞれトーションバネから構成され、可動枠２２０とミラー２３０とを連結している。ミラー２３０は、一対のミラー連結部２２１ａ，２２１ｂを通るミラー回動軸ｙ（図４）を軸として回動することができる。結果として、ミラー２３０は、直交する２軸で回動する。
【０００６】
電極基板３００は、板状の基部３１０と、基部３１０の表面（上面）から突出し、対向するミラー基板２００のミラー２３０と対向する位置に形成された段丘状の突出部３２０を有する。基部３１０と突出部３２０とは、例えば単結晶シリコンからなる。突出部３２０は、基部３１０の上面に形成された角錐台の形状を有する第２テラス３２２と、第２テラス３２２の上面に形成された角錐台の形状を有する第１テラス３２１と、第１テラス３２１の上面に形成された柱状の形状を有するピボット３３０とから構成される。ピボット３３０は、第１テラス３２１の中央に位置するように形成される。
【０００７】
突出部３２０の四隅とこの四隅に続く基部３１０の上面には、対向するミラー基板２００のミラー２３０と同心の円内に４つの電極３４０ａ，３４０ｂ，３４０ｃ，３４０ｄが形成されている。また、基部３１０の上面には、突出部３２０をはさむように並設された一対の凸部３６０ａ，３６０ｂが形成されている。さらに、基部３１０の上面の突出部３２０と凸部３６０ａおよび凸部３６０ｂとの間の箇所には、それぞれ配線３７０が形成されており、配線３７０には、引き出し線３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃ，３４１ｄを介して電極３４０ａ〜３４０ｄが形成されている。これらの電極および配線は、絶縁層３１１の上に形成されている。
【０００８】
以上のようなミラー基板２００および電極基板３００は、ミラー２３０およびミラー２３０に対応する電極３４０ａ〜３４０ｄが対向配置されるように、枠部２１０の下面および凸部３６０ａ，３６０ｂの上面を接合することにより、図５の断面図に示すように、一体のマイクロミラー装置を構成する。このようなマイクロミラー装置においては、ミラー２３０を電気的に接地し、電極３４０ａ〜３４０ｄに正の電圧（駆動電圧）を印加し、かつ電極３４０ａ〜３４０ｄの間に非対称な電位差を生じさせることにより、ミラー２３０を静電引力で電極基板３００の側に吸引し、ミラー２３０を任意の方向へ回動させることができる。
【０００９】
このようなマイクロミラー装置では、電極３４０ａ〜３４０ｄに駆動電圧を印加した際にミラー２３０が電極３４０ａ〜３４０ｄの側に引き寄せされて衝突することを防止するために、ピボット３３０が形成されている。ピボット３３０は、この位置を支点としてミラー２３０が回動する役割も果たす。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−０５７５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したようなマイクロミラー装置に代表される静電駆動型のＭＥＭＳ素子では、数十〜数百ミクロン単位の寸法に形成された微小な可動部（ミラー）を、高い位置精度で動作（回動）させるためには、可動部と固定電極とを可能な範囲で近設させることが重要となる。この間隔は、例えば、１００μｍ程度となる。また、静電駆動では、駆動電圧により発生する静電引力が、駆動電圧の２乗に比例するとともに、上述した間隔の２乗に反比例するため、上述した間隔の精度が、可動部の動作特性に大きな影響を与える。例えば、マイクロミラー装置では、ミラーと電極との間隔が、電極に印加される駆動電圧とミラーの回動角度との関係に大きく影響する。
【００１２】
このため、上述したマイクロミラー装置では、電極基板３００に形成された凸部３６０ａ，３６０ｂにより、ミラー２３０と電極３４０ａ〜３４０ｄとの間隔を決定している。この場合、例えば、単結晶シリコンよりなる基板に凹部を形成することで、突出部３２０および凸部３６０ａ，３６０ｂが形成された状態とし、これらの間の狭い領域に、電極３４０ａ〜３４０ｄおよび配線３７０などを形成することになる。上述したように１００μｍ程度の間隔を形成するためには、凹部の深さが１００μｍ程度となる。しかしながら、電極３４０ａ〜３４０ｄの側や配線３７０などは、よく知られているように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて作製される。このため、上述したような１００μｍ程度の段差を有する突出部３２０と凸部３６０ａ，３６０ｂとの間の狭い領域では、フォトリソグラフィー技術におけるパターンの形成が容易ではない。
【００１３】
これに対し、図６の断面図に示すように、ミラー基板２００の枠状部材２４０の厚さにより、ミラー２３０と電極３４０ａ〜３４０ｄとの間隔を決定することも可能である。この場合、電極基板３００の側には凸部３６０ａ，３６０ｂを形成する必要がなく、突出部３２０は存在していても、より広い領域が存在する状態が得られるので、より容易に、電極３４０ａ〜３４０ｄおよび配線３７０などを形成することが可能となる。
【００１４】
しかしながら、ミラー基板２００の枠状部材２４０で間隔を決定する場合、枠状部材２４０の厚さを１００μｍ程度にすることになり、ミラー基板２００を非常に薄い状態にすることになる。しかしながら、このような薄い状態では、ミラー基板２００が破損しやすい状態となるため、製造が容易ではなく、ハンドリングも困難なものとなる。
【００１５】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ミラー基板に回動可能に設けられたミラーと電極基板に設けられた電極とを、高い位置（間隔）精度で近設させた状態が、より容易に得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るマイクロミラー素子は、支持基板と、この支持基板の上に支持部で支持されて回動可能なミラーを有するミラー基板と、ミラーに対向して配置される制御電極を有してミラー基板下部の支持基板上に固定された電極基板とを備えるようにしたものである。
【００１７】
上記マイクロミラー素子において、電極基板は、制御電極に接続して電極基板の裏面に貫通する貫通配線を備えていてもよい。
【００１８】
上記マイクロミラー素子において、電極基板は、支持基板の上に形成された凸部領域の上に配置されていてもよい。また、電極基板は、支持基板の上に形成された凹部領域の上に配置されていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、支持基板の上にミラー基板および電極基板を配置するようにしたので、ミラー基板に回動可能に設けられたミラーと電極基板に設けられた電極（制御電極）とを、高い位置（間隔）精度で近設させるた状態が、より容易に得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２１】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について、図１Ａを用いて説明する。図１Ａは、本発明の実施の形態１におけるマイクロミラー素子の構成を示す断面図である。このマイクロミラー素子は、支持基板１０１と、支持基板１０１の上に支持部（枠部１２６）で支持されて回動可能なミラー１２５を有するミラー基板１０２と、ミラー１２５に対向して配置された制御電極部１３２を有してミラー基板１０２の下部の支持基板１０１の上に固定された電極基板１０３とを備える。
【００２２】
ここで、ミラー基板１０２について説明する。ミラー基板１０２は、板状の基部１２１とリング状の可動枠１２３と円板状のミラー１２５とを備える。基部１２１は、平面視略円形の開口を備える。図１Ｂの斜視図にも示すように、可動枠１２３は、基部１２１の開口内に配置され、一対の連結部１２２ａ，１２２ｂにより基部１２１に連結されている。また、可動枠１２３も、平面視略円形の開口を備えている。ミラー１２５は、可動枠１２３の開口内に配置され、一対のミラー連結部１２４ａ，１２４ｂにより可動枠１２３に連結されている。
【００２３】
また、基部１２１の周辺部には、可動枠１２３およびミラー１２５を取り囲むような枠部１２６が形成されている。枠部１２６は、ミラー基板１０２の全体を支持するための支持部となる。なお、枠部１２６は、絶縁層１２７を介して基部１２１に固定されている。また、ミラー基板１０２の上面には、例えば、金やアルミニウムなどの金属よりなる反射層１２８が形成され、ミラー１２５の表面が赤外線などを反射することができる。
【００２４】
連結部１２２ａ，１２２ｂは、可動枠１２３の切り欠き内に設けられており、例えばつづら折りの形状を有するトーションバネから構成され、基部１２１と可動枠１２３とを連結している。このように基部１２１に連結された可動枠１２３は、連結部１２２ａ，１２２ｂによって、これらを通る回動軸（可動枠回動軸）を中心に、回動可能に支持されている。また、ミラー連結部１２４ａ，１２４ｂは、可動枠１２３の切り欠き内に設けられており、例えばつづら折りの形状を有するトーションバネから構成され、可動枠１２３とミラー１２５とを連結している。このように可動枠１２３に連結されたミラー１２５は、ミラー連結部１２４ａ，１２４ｂを通る回動軸（ミラー回動軸）を中心に回動可能に支持されている。なお、本実施の形態において、可動枠回動軸とミラー回動軸とは、互いに直交している。なお、連結部１２２ａ，１２２ｂおよびミラー連結部１２４ａ，１２４ｂは、つづら折りの形状に限らず、可動枠１２３およびミラー１２５の回動に適した形状とされていればよい。
【００２５】
上述したミラー基板１０２は、例えば、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板から構成さすることが可能である。ＳＯＩ基板の埋め込み絶縁層上に備えられる単結晶シリコンよりなるＳＯＩ層をパターニングすることで、基部１２１，連結部１２２ａ，１２２ｂ，可動枠１２３、ミラー連結部１２４ａ，１２４ｂ、およびミラー１２５を形成することができる。また、埋め込み絶縁層の下の基体部を加工することで、枠部１２６とすることができる。なお、本実施の形態においては、絶縁層１２７がＳＯＩ基板の埋め込み絶縁層に対応する。
【００２６】
次に、電極基板１０３について説明する。電極基板１０３は、例えば、単結晶シリコンから構成されている。また、電極基板１０３は、層間絶縁層１３１を備え、層間絶縁層１３１の上には、制御電極部１３２および配線１３３が形成されている。制御電極部１３２は、例えば、金属パターン１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃが積層されて構成された積層構造体である。各金属パターンは、下層の金属パターンほど面積が大きく形成されている。また、制御電極部１３２および配線１３３は、電極基板１０３を貫通する貫通配線１３４および貫通配線１３５に接続している。貫通配線１３４および貫通配線１３５は、電極基板１０３の本体とは、絶縁層１３６により絶縁分離され、電極基板１０３の裏面に引き出されている。
【００２７】
例えば、制御電極部１３２は、上部に行くほど、可動部であるミラー１２５の中央部に向かって細くなるように、３次元的に各金属パターン１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃが積層されている。このように、制御電極部１３２を３次元の立体構造（３次元電極構造）とすることで、ミラー１２５の可動空間をより多く確保することができる。制御電極部１３２の最上端は、ミラー１２５により近く配置され、制御電極部１３２に制御電位を印加したときの静電力が、ミラー１２５により大きく作用するようになる。一方、制御電極部１３２は、ミラー１２５の周端に行くほどミラー１２５より離れているので、ミラー１２５がより大きく回動することが可能となっている。
【００２８】
制御電極部を、初期状態のミラー１２５との距離が全域で等しくなるように２次元的に構成した場合、制御電極部とミラー１２５との間隔を小さくすると、静電力は大きく作用するようになるが、ミラー１２５の回動範囲は小さくなる。また、制御電極部を２次元的に構成した場合、制御電極部とミラー１２５との間隔を大きくすると、ミラー１２５の回動範囲は大きくなるが、静電力の作用が小さくなる。これらに対し、３次元構造とした制御電極部１３２では、上述した問題が解消し、ミラー１２５の回動に必要な制御電位を著しく小さくした状態で、ミラー１２５をより大きな範囲で回動させることが可能となる。
【００２９】
制御電極部１３２は、例えば、４つの制御電極から構成されている。なお、図１Ａでは、２つの制御電極を示している。このように、複数の制御電極から制御電極部１３２を構成することで、ミラー１２５の姿勢をより細かく制御することが可能となる。なお、制御電極部１３２を積層構造体としたが、これに限るものではない。一体に構成された３次元電極構造から、制御電極部を構成するようにしてもよい。この場合、制御電極部の一方の側部は、段差が無くなだらかな斜面としてもよい。
【００３０】
上述した本実施の形態におけるマイクロミラー素子によれば、ミラー１２５と制御電極部１３２との間隔は、枠部１２６の厚さ（高さ）と電極基板１０３の厚さとの差により決定されるようになる。このため、枠部１２６を薄くすることなく、ミラー１２５と制御電極部１３２との間隔を、例えば１００μｍ程度とすることが可能となる。この結果、ミラー基板１０２に高い機械強度を備えた状態で、ミラー１２５と制御電極部１３２とを高い位置精度で近設させることができるので、ミラー基板１０２の破損が抑制されるようになる。また、ミラー基板１０２を取り扱いやすい形状で加工することが可能となりハンドリングが容易となる。また、電極基板１０３に凸部を形成する必要がないため、制御電極部１３２および配線１３３などを、高い位置精度，寸法精度で形成することが可能となる。
【００３１】
また、ミラー１２５と制御電極部１３２との間隔が、枠部１２６の厚さと電極基板１０３の厚さとの差により決定されるので、間隔の制御がより容易となる。例えば、枠部のみで間隔を制御する場合、枠部を１００μｍ程度の薄い状態に加工することになるため、破損などを抑制するためには、特別な加工装置が必要となる。また、破損を抑制するために、加工の速度を上げることが容易ではない。これに対し、本実施の形態によれば、機械的な強度が十分に得られる範囲で枠部１２６の厚さを可変することで、上記間隔の制御が行えるので、より簡便な加工装置を用いて間隔の制御がより容易となる。また、特別な加工装置を用いる必要がなく、より迅速な加工をすることが可能となり、製造コストの低減が図れ、製造時間の短縮が図れる。
【００３２】
また、枠部のみで間隔を制御する場合、破損を抑制するために、ミラー基板を粘着フィルムなどに貼り付けて剛性の向上を図ることもできる。しかしながら、粘着フィルムなどを用いる場合、粘着フィルムの貼り付けおよび取り外しの工程が必要となり、また、粘着フィルムが必要となる。これに対し、本実施の形態によれば、このような粘着フィルムを用いる必要はない。このため、製造に要する時間の短縮が図れ、製造コストの低減が図れるようになる。
【００３３】
次に、本実施の形態におけるマイクロミラー素子の製造について簡単に説明する。はじめに、ミラー基板１０２の製造方法について簡単に説明する。まず、ＳＯＩ基板を用意し、このＳＯＩ基板のＳＯＩ層を、公知のリソグラフィー技術とエッチング技術とによりパターニングし、基部１２１，連結部１２２ａ，１２２ｂ，可動枠１２３、ミラー連結部１２４ａ，１２４ｂ、およびミラー１２５を形成する。
【００３４】
例えば、感光性レジストをＳＯＩ層の上にスピンコーティング法により塗布し、所望の層厚の感光性レジスト層を形成する。次に、上述したミラーや連結部となるパターンに応じた形状の遮光体パターンを有するレチクル（フォトマスク）を、感光性レジスト層が形成されたＳＯＩ基板に位置合わせをして保持する。この状態で、感光性レジストの感光波長の光をレチクルに照射し、遮光体パターンの投影像が感光性レジスト層に投影されるようにする。所望のレジストパターンが所望の寸法に形成されるように、決定された照射時間で光を照射する。この露光により、遮光体パターンの潜像が、感光性レジスト層に形成される。
【００３５】
このようにして潜像が形成された後、所望のレジストパターンが所望の寸法に形成されるように、決定された時間で現像処理を行う。この現像処理により、例えば、露光部分が現像液に溶解して未露光部分がレジストパターンとして残る。この後、現像の停止などの液処理を施した後、ＳＯＩ基板を乾燥させ、加えて加熱処理によりレジストパターンを硬化させる。
【００３６】
次に、上述したことにより形成したレジストパターンをマスクとし、ＳＯＩ層を選択的にエッチング除去する。例えば、よく知られたシリコンの深掘加工技術であるＤＲＩＥエッチング技術により、上記レストパターンをマスクとしてＳＯＩ層を、埋め込み絶縁層に到達する深さまでエッチングする。このエッチングにより、ＳＯＩ層に、基部１２１，連結部１２２ａ，１２２ｂ，可動枠１２３、ミラー連結部１２４ａ，１２４ｂ、およびミラー１２５が形成される。
【００３７】
このパターニングにおいて、無機材料よりなるエッチング中間膜を利用し、上記レジストパターンの形状を一度エッチング中間膜に転写してから、このエッチング中間膜に形成したパターンをマスクに、ＳＯＩ層をエッチングしてもよい。なお、いずれにおいても、ミラーや連結部となるパターンをＳＯＩ層に形成した後、エッチングマスクに用いたマスク層は除去する。例えば、レジストパターンは、酸素プラズマなどを用いた灰化処理により除去することができる。また、このようにしてマスク層を除去した後、清浄なシリコン面を露出させるために洗浄を行う。
【００３８】
次に、ＳＯＩ基板の基体部を加工することで、枠部１２６を形成する。例えば、まず、ミラーや連結部となるパターンが形成されたＳＯＩ層の表面に保護用の有機膜を形成する。この有機膜としては、感光性レジストを用いてもよく、また、ポリイミドなどの加工性が明らかとなっている材料を用いてもよい。この有機膜は、最終的に除去することになるため、剥離性に富み、また容易に除去可能な膜を利用することが望ましい。
【００３９】
以上のようにしてＳＯＩ層の表面に保護のための有機膜を形成した後、基体部の表面（ＳＯＩ基板の裏面）に感光性レジストを塗布して感光性レジスト膜を形成する。この感光性レジスト膜の形成では、ＳＯＩ層の側が塗布装置の基板台に対向配置されることになるが、保護のための有機膜が形成されているので、直接に接触することがなく、また、形成されている各部分が、破損することがない。
【００４０】
次に、枠部１２６の開口部となるパターンに応じた形状の遮光体パターンを有するレチクル（フォトマスク）を、感光性レジスト層が形成されたＳＯＩ基板に位置合わせをして保持する。この状態で、感光性レジストの感光波長の光をレチクルに照射し、遮光体パターンの投影像が感光性レジスト層に投影されるようにする。所望のレジストパターンが所望の寸法に形成されるように、決定された照射時間で光を照射する。この露光により、遮光体パターンの潜像が、感光性レジスト層に形成される。
【００４１】
このようにして潜像が形成された後、例えば枠状のレジストパターンが所望の寸法に形成されるように、決定された時間で現像処理を行う。この現像処理により、例えば、露光部分が現像液に溶解して未露光部分が枠状のレジストパターンとして残る。この後、現像の停止などの液処理を施した後、ＳＯＩ基板を乾燥させ、加えて加熱処理によりレジストパターンを硬化させる。
【００４２】
以上のようにして、枠部１２６を形成するためのレジストパターンが形成された後、例えば、前述同様のＤＲＩＥエッチング技術により、基体部を選択的にエッチング除去する。このエッチングにおいても、上記レストパターンをマスクとし、基体部を埋め込み絶縁層に到達する深さまでエッチングする。このエッチングにより、基体部に開口部が形成され、上述したミラーや可動枠などの部分に対応する領域に開口部を備える枠部１２６が形成される。また、選択的に埋め込み絶縁層をエッチング除去し、枠部１２６の側に可動枠１２３およびミラー１２５などを露出させる。このエッチングは、例えば、よく知られた緩衝フッ酸（ＢＨＦ）を用いたウエット処理や、公知のドライエッチングにより行えばよい。
【００４３】
これらのパターニングにおいて、無機材料よりなるエッチング中間膜を利用し、上記レジストパターンの形状を一度エッチング中間膜に転写してから、このエッチング中間膜に形成したパターンをマスクに、基体部（および埋め込み絶縁層）をエッチングしてもよい。なお、いずれにおいても、枠部１２６となるパターンを基体部に形成し、埋め込み絶縁層を除去した後、エッチングマスクに用いたマスク層は除去する。例えば、レジストパターンは、酸素プラズマなどを用いた灰化処理により除去することができる。また、このようにしてマスク層を除去した後、清浄なシリコン面を露出させるために洗浄を行う。
【００４４】
以上のように枠部１２６が形成された後、ＳＯＩ層の側を保護している有機膜を除去することで、ミラー１２５や可動枠１２３が回動可能な状態とする。なお、ＳＯＩ基板に複数のマイクロミラー素子を形成する場合、ＳＯＩ基板に形成された各マイクロミラー素子の部分となるミラー基板チップを各々切り離すことになる。この場合、各チップに切り離した後、上述した有機膜（保護膜）を除去する。
【００４５】
以上のようにしてミラー基板１０２を形成した後、例えば、ステンシルマスクを用いた蒸着法により、所望とする領域に金属を堆積して反射層１２８を形成する。例えば、通信用に用いる場合、用いる信号光（赤外線）の反射率を大きくするために、金あるいはアルミニウムなどの金属を用いる。なお、金を用いる場合、シリコンとの密着性を向上させるために、チタンやクロムなどの密着性向上層を利用してもよい。
【００４６】
なお、反射層１２８は、基部１２１，連結部１２２ａ，１２２ｂ，可動枠１２３、ミラー連結部１２４ａ，１２４ｂ、およびミラー１２５を形成する前に、ＳＯＩ層のミラー１２５の配置部分に形成するようにしてもよい。例えば、ＳＯＩ層の全域に金属膜を形成し、形成した金属膜を公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングして反射層１２８を形成してもよい。また、いわゆるリフトオフ法により選択的に金属膜を形成することで、反射層１２８を形成してもよい。リフトオフ法の場合、レジストパターンの形成が先となり、レジストパターンを形成した後に金属膜の形成をする。この後、レジストパターンを除去してレジストパターン上の金属膜を除去し、所望とする領域に金属膜を残すことで、反射層１２８が形成できる。
【００４７】
次に、ミラー基板１０２と電極基板１０３との組み立てについて説明する。まず、電極基板１０３を支持基板１０１に位置合わせをした後に接合する。例えば、ボールバンプを利用して自己整合的に位置合わせができる一般的なチップ接合法を利用することができる。支持基板１０１には、電極基板１０３の貫通配線１３４および貫通配線１３５に接続する電極パッド（不図示）が形成されている。電極基板１０３を支持基板１０１に貼り合わせる際には、貫通配線１３４，貫通配線１３５の電極基板１０３の裏面側の裏面パッド（不図示）と支持基板１０１の上記電極パッドとが、バンプなどにより確実に接続されるように位置合わせをする。これらの接合においては、はんだ接合を用いてもよいが、銀ペーストなどの導電性接着材を用いてもよい。
【００４８】
以上のように、支持基板１０１に電極基板１０３を取り付けた後、支持基板１０１にミラー基板１０２を取り付ける。このミラー基板１０２の支持基板１０１への接合においても、一般的に使用されるチップ接合法を利用することが可能である。ここで、ミラー基板１０２の接合においては、既に電極基板１０３が接合されているので、ミラー基板１０２を電極基板１０３に相対的に位置合わせをする。また、既に接合されている電極基板１０３が、支持基板１０１の上で位置変化を生じないように、接合時の温度を制御する。例えば、銀ペーストを用いれば、１５０℃程度の温度で接合が可能であり、位置変化を抑制できる。
【００４９】
なお、支持基板１０１は、配線構造を備えたシリコン基板であってもよく、また、表面に電極パッドが形成されたいわゆるパッケージであってもよい。シリコン基板を用いる場合、ミラー基板１０２と電極基板１０３とを電気的に分離しておき、各々を、シリコン基板の上に設けた電気的接続部（電気パッドなど）に接続した状態とする。また、金属による配線や電極パッドなどが形成されたガラスエポキシ系の樹脂基板であってもよい。支持基板１０１は、電極基板１０３の貫通配線と接続可能な配線部（電極パッド）を備え、加えて、これら配線部が外部に接続可能な状態となっていればよい。
【００５０】
次に、ミラー基板１０２や電極基板１０３の各部分の厚さと、電極およびミラー１２５の間隔について説明する。まず、電極基板１０３の厚さをＤ１とする。また、制御電極部１３２（金属パターン１３２ａ）の厚さをＤ２とする。なお、厚さＤ２は、制御電極部１３２より生成される静電引力がミラー１２５の回転（回動）に最も大きく作用する部分の厚さ（高さ）である。図１Ａでは、面積の最も広く、ミラー１２５の端部が上方に配置されている金属パターン１３２ａの厚さをＤ２としている。また、枠部１２６（絶縁層１２７を含む）の厚さ（高さ）をＤ４としている。
【００５１】
ミラー１２５と制御電極部１３２との間隔は、Ｄ４−（Ｄ１＋Ｄ２）となるので、この間隔が所望の値となるように、ミラー基板１０２を構成する枠部１２６（ＳＯＩ基板の基体部）の厚さＤ４、電極基板１０３の厚さＤ１、および制御電極部１３２の厚さＤ２を決定する。この際に、比較的に入手が容易な寸法を各構造に対して選択することが可能となり、部材の選択の幅が広がる。
【００５２】
ＳＯＩ基板の基体部のエッチング加工の時間を短縮するためには、基体部の厚さＤ４を、ミラー基板１０２の取り扱い（ハンドリング）などに問題が発生しない範囲で薄くすることが重要となる。また、電極基板１０３の制御電極部１３２の形成時間を短縮するためには、例えば、金属パターン１３２ａの厚さＤ２を小さく（薄く）することが重要となる。これらのことを勘案すると、電極基板１０３の厚さＤ１は、「Ｄ４−Ｄ２−所望の間隔」により決定すればよい。例えば、ミラー基板１０２となるＳＯＩ基板の基体部を薄いものとすれば、電極基板１０３の厚さＤ１は薄くなる。電極基板１０３の貫通配線の形成においても、電極基板１０３が厚いほど形成に要する時間が長くなるので、電極基板１０３も、加工に支障を来さない範囲で可能な範囲で薄い方がよい。
【００５３】
また、制御電極部１３２の全高さＤ３については、Ｄ４−（Ｄ３＋Ｄ１）が正の値となるように制限する。また、製造の余裕度を大きくするためには、可能な範囲で、Ｄ４−（Ｄ３＋Ｄ１）が大きくなるようにする。
【００５４】
ところで、ミラー１２５と制御電極部１３２との間隔は、上述したことからも明らかなように、電極基板１０３の厚さＤ１と枠部１２６の厚さＤ４とによりほぼ決定される。従って、電極基板１０３および枠部１２６の厚さが、設計通りの値に形成されれば、ミラー１２５と制御電極部１３２との間隔が設計の通りに正確に得られる。これに対し、部材のばらつきなどにより、電極基板１０３および枠部１２６の厚さが、設計値とは異なる場合も発生する。このような場合、制御電極部１３２の厚さ（Ｄ２，Ｄ３）により、ミラー１２５と制御電極部１３２との間隔を調整することが可能である。例えば、めっき法により金属膜を形成することでミクロン単位で厚さの調整が可能である。また、このように、めっき法により形成することで、高い精度で制御電極部１３２の厚さを制御できる。従って、制御電極部１３２の厚さの制御により、ミラー１２５と制御電極部１３２との間隔をより高精度に調整することができる。
【００５５】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態２におけるマイクロミラー素子の構成を示す断面図である。このマイクロミラー素子は、支持基板１０１と、支持基板１０１の上に配置されたミラー基板１０２および電極基板１０３を備え、電極基板１０３が支持基板１０１の上に設けられた凸部領域１０４の上に配置（接合）されているようにしたものである。
【００５６】
本実施の形態では、凸部領域１０４の上に電極基板１０３が設けられている点以外は、前述した実施の形態１と同様であり、例えば、まず、ミラー基板１０２は、板状の基部１２１とリング状の可動枠１２３と円板状のミラー１２５とを備える。基部１２１は、平面視略円形の開口を備える。可動枠１２３は、基部１２１の開口内に配置され、一対の連結部１２２ａ，１２２ｂにより基部１２１に連結している。また、可動枠１２３も、平面視略円形の開口を備えている。ミラー１２５は、可動枠１２３の開口内に配置され、一対のミラー連結部１２４ａ，１２４ｂにより可動枠１２３に連結されている。また、基部１２１の周辺部には、可動枠１２３およびミラー１２５を取り囲むような枠部１２６が形成されている。枠部１２６は、絶縁層１２７を介して基部１２１に固定されている。また、ミラー基板１０２の上面には、反射層１２８が形成されている。
【００５７】
また、電極基板１０３は、層間絶縁層１３１を備え、層間絶縁層１３１の上には、制御電極部１３２および配線１３３が形成されている。制御電極部１３２は、例えば、金属パターン１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃが積層されて構成された積層構造体である。各金属パターンは、下層の金属パターンほど面積が大きく形成されている。また、制御電極部１３２および配線１３３は、電極基板１０３を貫通する貫通配線１３４および貫通配線１３５に接続している。貫通配線１３４および貫通配線１３５は、電極基板１０３の本体とは、絶縁層１３６により絶縁分離され、電極基板１０３の裏面に引き出されている。
【００５８】
上述した本実施の形態におけるマイクロミラー素子においても、前述した実施の形態１と同様であり、ミラー基板１０２に高い機械強度を備えた状態で、ミラー１２５と制御電極部１３２とを、高い位置精度で近設させた状態が得られるようになり、ミラー基板１０２の破損が抑制されるようになり、また、ミラー基板１０２を取り扱いやすい形状で加工することが可能となりハンドリングが容易となる。また、ミラー１２５と制御電極部１３２との間隔の制御がより容易となる。また、特別な加工装置を用いる必要がなく、より迅速な加工をすることが可能となり、製造コストの低減が図れ、製造時間の短縮が図れる。本実施の形態２では、実施の形態１に比較して、より厚い枠部１２６と、より薄い電極基板１０３との組み合わせに適している。
【００５９】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態３におけるマイクロミラー素子の構成を示す断面図である。このマイクロミラー素子は、支持基板１０１と、支持基板１０１の上に配置されたミラー基板１０２および電極基板１０３を備え、電極基板１０３が支持基板１０１の上に設けられた凹部領域１０１ａに配置（接合）されているようにしたものである。
【００６０】
本実施の形態では、凹部領域１０１ａに電極基板１０３が設けられている点以外は、前述した実施の形態１と同様であり、例えば、まず、ミラー基板１０２は、板状の基部１２１とリング状の可動枠１２３と円板状のミラー１２５とを備える。基部１２１は、平面視略円形の開口を備える。可動枠１２３は、基部１２１の開口内に配置され、一対の連結部１２２ａ，１２２ｂにより基部１２１に連結している。また、可動枠１２３も、平面視略円形の開口を備えている。ミラー１２５は、可動枠１２３の開口内に配置され、一対のミラー連結部１２４ａ，１２４ｂにより可動枠１２３に連結されている。また、基部１２１の周辺部には、可動枠１２３およびミラー１２５を取り囲むような枠部１２６が形成されている。枠部１２６は、絶縁層１２７を介して基部１２１に固定されている。また、ミラー基板１０２の上面には、反射層１２８が形成されている。
【００６１】
また、電極基板１０３は、層間絶縁層１３１を備え、層間絶縁層１３１の上には、制御電極部１３２および配線１３３が形成されている。制御電極部１３２は、例えば、金属パターン１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃが積層されて構成された積層構造体である。各金属パターンは、下層の金属パターンほど面積が大きく形成されている。また、制御電極部１３２および配線１３３は、電極基板１０３を貫通する貫通配線１３４および貫通配線１３５に接続している。貫通配線１３４および貫通配線１３５は、電極基板１０３の本体とは、絶縁層１３６により絶縁分離され、電極基板１０３の裏面に引き出されている。
【００６２】
上述した本実施の形態におけるマイクロミラー素子においても、前述した実施の形態１と同様であり、ミラー基板１０２に高い機械強度を備えた状態で、ミラー１２５と制御電極部１３２とを、高い位置精度で近設させた状態が得られるようになり、ミラー基板１０２の破損が抑制されるようになり、また、ミラー基板１０２を取り扱いやすい形状で加工することが可能となりハンドリングが容易となる。また、ミラー１２５と制御電極部１３２との間隔の制御がより容易となる。また、特別な加工装置を用いる必要がなく、より迅速な加工をすることが可能となり、製造コストの低減が図れ、製造時間の短縮が図れる。本実施の形態３では、実施の形態１に比較して、より薄い枠部１２６と、より厚い電極基板１０３との組み合わせに適している。
【００６３】
なお、本発明は、支持基板１０１の上に、ミラー基板１０２および電極基板１０３が配置されていることが重要であり、他の構成は発明の要旨を変更しない範囲で、適宜変更してもよいことは言うまでもない。例えば、可動枠は必ずしも必要なものではなく、一対のミラー連結部で連結（回動可能に支持）された１軸動作のマイクロミラー素子であってもよい。また、制御電極部は、４個に限るものではない。また、ミラーの両面に金属膜を形成することで、ミラーの反りを抑制するようにしてもよい。また、シリコンに限らず、各構成は、適宜最適な材料を用いるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１におけるマイクロミラー素子の構成を示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態１におけるマイクロミラー素子の一部構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態２におけるマイクロミラー素子の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３におけるマイクロミラー素子の構成を示す断面図である。
【図４】光ＭＥＭＳ技術を用いたマイクロミラーの構成を示す斜視図である。
【図５】光ＭＥＭＳ技術を用いたマイクロミラー構成を示す断面図である。
【図６】光ＭＥＭＳ技術を用いたマイクロミラー構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０１…支持基板、１０１ａ…凹部領域、１０２…ミラー基板、１０３…電極基板、１０４…凸部領域、１２１…基部、１２２ａ，１２２ｂ…連結部、１２３…可動枠、１２４ａ，１２４ｂ…ミラー連結部、１２５…ミラー、１２６…枠部、１２７…絶縁層、１２８…反射層、１３１…層間絶縁層、１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ…制御電極部、１３３…配線、１３４，１３５…貫通配線、１３６…絶縁層。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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