(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ヨークと薄膜コイルを有する薄膜電磁石であって、
前記磁気ヨークが第１磁気ヨーク部および第２磁気ヨーク部を有し、
前記第１磁気ヨーク部が前記薄膜コイルの巻線中心部で薄膜コイルに交差し、
前記第２磁気ヨークが前記薄膜コイルの下層又は上層の一部又は全体に配置されており、
前記第１磁気ヨークと前記第２磁気ヨークとが接続していることを特徴とする薄膜電磁石。
【請求項２】
前記薄膜電磁石の磁極が、前記第１磁気ヨーク部の端面であって、前記第１磁気ヨークと前記第２磁気ヨークとが接続している側と反対側の面、および、前記第２磁気ヨークの外周に形成されることを特徴とする請求項１記載の薄膜電磁石。
【請求項３】
薄膜電磁石と可動構造体とからなるスイッチング素子であって、
前記薄膜電磁石は、磁気ヨークと薄膜コイルを有し、
前記磁気ヨークが第１磁気ヨーク部および第２磁気ヨーク部を有し、
前記第１磁気ヨーク部が前記薄膜コイルの巻線中心部で薄膜コイルに交差し、
前記第２磁気ヨークが前記薄膜コイルの下層又は上層の一部又は全体に配置されており、
前記第１磁気ヨークと前記第２磁気ヨークとが接続しており、
前記可動構造体は、支柱部及び可動部を有する可動構造体であり、
前記薄膜電磁石と前記可動構造体の可動部との間に作用する電磁力によってスイッチングを行うことを特徴とするスイッチング素子。
【請求項４】
前記薄膜電磁石の磁極が、前記第１磁気ヨーク部の端面であって、前記第１磁気ヨークと前記第２磁気ヨークとが接続している側と反対側の面、および、前記第２磁気ヨークの外周に形成されることを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項５】
前記第１磁気ヨーク部が、前記可動構造体の可動部と対向していることを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項６】
前記可動部がばね部によって支柱部に接続されていることを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項７】
前記ばね部がアモルファス金属材料からなることを特徴とする請求項６記載のスイッチング素子。
【請求項８】
前記ばね部が形状記憶金属材料からなることを特徴とする請求項６記載のスイッチング素子。
【請求項９】
前記可動部が磁性体を有することを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項１０】
前記可動部の磁性体が残留磁化を有することを特徴とする請求項９記載のスイッチング素子。
【請求項１１】
前記薄膜電磁石を埋め込んだ基体上に第１電気接点を配備するとともに、第２電気接点を配備した可動部をばね部を介して支柱部に固定した可動構造体が配備されたスイッチング素子であって、
前記可動部はその両側からばね部を介して支柱部により支えられている可動構造体であって、前記可動部はばね部との接点位置を支点とし、かつ、前記可動部は前記支点の両側に延在しており、
前記可動部の端部の少なくとも一方に前記第２電気接点が配置されており、
前記基体には、前記可動部の電気接点に対向した第１電気接点と、前記可動部の端部の少なくとも一方に対向して前記薄膜電磁石が配置されることを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項１２】
前記薄膜電磁石を埋め込んだ基体上に第１電気接点を配備し、第２電気接点を配備した可動部をばね部を介して支柱部に固定した可動構造体が配備されたスイッチング素子であって、
前記可動部はその両側からばね部を介して支柱部により支えられている可動構造体であって、前記可動部はばね部との接点位置を支点とし、かつ、前記可動部は前記支点の両側に延在しており、
前記可動部の端部の少なくとも一方に第２電気接点が配置されており、
前記基体には、前記可動部の第２電気接点に対向した第１電気接点と、前記可動部の端部の少なくとも一方に対向して前記薄膜電磁石が配置され、前記基体の一部が前記第２磁気ヨークを兼用していることを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項１３】
前記薄膜電磁石を埋め込んだ基体上に第１電気接点を配備し、第２電気接点を配備した可動部をばね部を介して支柱部に固定した可動構造体が配備されたスイッチング素子であって、
前記可動部はその両側からばね部を介して支柱部により支えられている可動構造体であって、前記可動部はばね部との接点位置を支点とし、かつ、前記可動部は前記支点の両側に延在しており、
前記可動部の端部の少なくとも一方に第２電気接点が配置されており、
前記基体には、前記第２電気接点に対向した第１電気接点と、前記可動部の端部の少なくとも一方に対向して前記第１磁気ヨークが配置されることを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項１４】
前記薄膜電磁石を埋め込んだ基体上に、可動部をばね部を介して支柱部に固定した可動構造体が配備されたスイッチング素子であって、
前記可動部はその両側からばね部を介して支柱部により支えられている可動構造体であって、前記可動部はばね部との接点位置を支点とし、かつ、前記可動部は前記支点の両側に延在しており、かつ、前記可動部は光を反射するために配備され、
前記基体には、前記可動部の端部の少なくとも一方に対向して前記薄膜電磁石が配置されることを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項１５】
前記可動部の表面の一部又は全体は金又は銀で覆われていることを特徴とする請求項１４記載のスイッチング素子。
【請求項１６】
前記薄膜電磁石を埋め込んだ基体上に、可動部をばね部を介して支柱部に固定した可動構造体が配備されたスイッチング素子であって、
前記可動部はその両側からばね部を介して支柱部により支えられている可動構造体であって、前記可動部はばね部との接点位置を支点とし、かつ、前記可動部は前記支点の両側に延在しており、かつ、前記可動部は光を反射するために配備され、
前記基体には、前記可動部の端部の少なくとも一方に対向した前記薄膜電磁石が配置され前記基体の一部が前記第２磁気ヨークを兼用していることを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項１７】
前記可動部の表面の一部又は全体は金又は銀で覆われていることを特徴とする請求項１６記載のスイッチング素子。
【請求項１８】
前記薄膜電磁石を埋め込んだ基体上に、可動部をばね部を介して支柱部に固定した可動構造体が配備されたスイッチング素子であって、
前記可動部はその両側からばね部を介して支柱部により支えられている可動構造体であって、前記可動部はばね部との接点位置を支点とし、かつ、前記可動部は前記支点の両側に延在しており、かつ、前記可動部は光を反射するために配備され、
前記基体には、前記可動部の端部の少なくとも一方に対向した前記第１磁気ヨークが配置されることを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項１９】
前記可動部の表面の一部もしくは全体は金、あるいは、銀で覆われていることを特徴とする、請求項１８記載のスイッチング素子。
【請求項２０】
前記薄膜電磁石を埋め込んだ基体上に、可動部をばね部を介して支柱部に固定した可動構造体が配備されたスイッチング素子であって、
前記可動部はその両側からばね部を介して支柱部により支えられている可動構造体であって、前記可動部はばね部との接点位置を支点とし、かつ、前記可動部は前記支点の両側に延在しており、かつ、前記可動部上にはミラー構造体が配備され、
前記基体には、前記可動部の端部の少なくとも一方に対向して前記薄膜電磁石が配置されることを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項２１】
前記薄膜電磁石を埋め込んだ基体上に、可動部をばね部を介して支柱部に固定した可動構造体が配備されたスイッチング素子であって、
前記可動部はその両側からばね部を介して支柱部により支えられている可動構造体であって、前記可動部はばね部との接点位置を支点とし、かつ、前記可動部は前記支点の両側に延在しており、かつ、前記可動部上にはミラー構造体が配備され、
前記基体には、前記可動部の端部の少なくとも一方に対向して前記薄膜電磁石が配置され前記基体の一部が前記第２磁気ヨークを兼用していることを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項２２】
前記薄膜電磁石を埋め込んだ基体上に、可動部をばね部を介して支柱部に固定した可動構造体が配備されたスイッチング素子であって、
前記可動部はその両側からばね部を介して支柱部により支えられている可動構造体であって、前記可動部はばね部との接点位置を支点とし、かつ、前記可動部は前記支点の両側に延在しており、かつ、前記可動部上にはミラー構造体が配備され、
前記基体には、前記可動部の端部の少なくとも一方に対向して前記第１磁気ヨークが配置されたことを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項２３】
前記薄膜電磁石を埋め込んだ基体上に第１電気接点を配備し、第２電気接点を配備した片持ち梁の可動部と支柱部とからなる可動構造体が配備されたスイッチング素子であって、
前記可動部の端部に第１電気接点が配置されており、
前記基体には、前記可動部の第２電気接点に対向して第１電気接点を配置し、前記可動部の端部に対向して前記薄膜電磁石の磁極が配置されることを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【請求項２４】
前記薄膜電磁石を埋め込んだ基体上に第１電気接点を配備し、第２電気接点を配備した片持ち梁の可動部と支柱部とからなる可動構造体が配備されたスイッチング素子であって、
前記可動部の端部に第２電気接点が配置されており、
前記基体には、前記可動部の第２電気接点に対向して第１電気接点を配置し、前記可動部の端部に対向して薄膜電磁石の磁気ヨークを構成する前記第１磁気ヨークが配置され、前記基体の一部が前記第２磁気ヨークを兼用していることを特徴とする請求項３記載のスイッチング素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は薄膜電磁石及びこれを用いたスイッチング素子に関し、直流からギガヘルツ以上の幅広い周波数の信号をオン／オフするスイッチ、波長変換可能な半導体レーザや光学フィルタ、光スイッチ等のなどに適用するマイクロ  エレクトロニクス  メカニカル  システム（ＭＥＭＳ）スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜プロセスを用いたＭＥＭＳスイッチでは、従来、静電気力によって可動部を動作させることによりスイッチをオン／オフさせる方式のものが多く提案されている。例えば、ＵＳＰ５５７８９７６、ＵＳＰ６０６９５４０、ＵＳＰ６１００４７７、ＵＳＰ５６３８９４６、ＵＳＰ５９６４２４２、ＵＳＰ６０４６６５９、ＵＳＰ６０５７５２０、ＵＳＰ６１２３９８５、ＵＳＰ５６００３８３、ＵＳＰ５５３５０４７などが挙げられる。これらの中からＵＳＰ５５７８９７６、「Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ＲＦ  Ｓｗｉｔｃｈ」に記載の発明を例にして、従来技術を説明する。
【０００３】
図１７は、ＵＳＰ５５７８９７６に開示されたＭＥＭＳスイッチの平面図（ａ）、及び、Ｏ−Ｏ´での断面図（ｂ）を示す。図１７において、基体１０１上には、支柱１０３と、金からなる下部電極１０２と、金からなる信号線１０６とが設けられている。そして、支柱１０３の上にはシリコン酸化膜からなる片持ちアーム１０４が設けられ、この片持ちアーム１０４は、下部電極１０２を越えて信号線１０６の位置まで延在しており、これらと空間的な隙間を介して対向している。片持ちアーム１０４の上側には、アルミニウムからなる上部電極１０５が支柱１０３から下部電極１０２に対向する位置まで形成されている。また、片持ちアーム１０４の下側には、信号線１０６に対向する位置に金からなる接触電極１０７が形成されている。
【０００４】
以上の構造のＭＥＭＳスイッチにおいて、上部電極１０５と下部電極１０２との間に電圧を印加すると、静電気力により上部電極１０５に基板方向（矢印１０８の下向き）に引力が働く。このため、片持ちアーム１０４が基板側に変形し、接触電極１０７が信号線１０６の両端と接触する。通常の状態では、接触電極１０７と信号線１０６との間には隙間が設けられているため、２本の信号線１０６は互いに切り離されている。このため、上部電極１０５と下部電極１０２との間に電圧が印加されない状態では、信号線１０６に電流は流れない。上部電極１０５と下部電極１０２との間に電圧が印加されて接触電極１０７が信号線１０６と接触した状態では、２本の信号線１０６は短絡し、両者の間を電流が流れることができる。したがって、上部電極１０５と下部電極１０２との間への電圧印加によって、信号線１０６を通る電流あるいは信号のオン／オフを制御することができる。
【０００５】
ところで、前述の静電力を用いた従来の構成のＭＥＭＳスイッチには、以下に述べる問題点が明らかとなってきている。
【０００６】
第一に、静電力を用いているために引力が小さいことである。図２０に静電力および電磁力の寸法依存性を示す。ＭＥＭＳスイッチに適用される数μｍから数百μｍの領域では、静電力は電磁力に比べて１桁から３桁小さい。
【０００７】
図１７の構造の応用として挙げられるリレースイッチなどでは、電気接点の接触抵抗を抑制し良好な電気的接続を得るために、１０-2Ｎ程度の接圧が必要とされている。今、電極間の距離を１００μｍ、接触面積を１００００μｍ2とした場合、３×１０6Ｖ／ｃｍもの高電圧を印加しても１０-5Ｎ程度の力しか得られないことが図２０より分かる。
【０００８】
第二に、図１７に示すスイッチをオンの状態に保つためには、電極１０２と電極１０５との間に、常に高電圧を印加し続けなければならないことである。このことは電力を常に消費していることを意味する。更に、狭い電極間に高電圧が印加され続けていることは、素子の劣化、サージ電流の発生による素子の破壊などの障害発生の原因となる。
【０００９】
第三に、リレースイッチのように大きな接圧が要求されない場合でも、例えば、ＵＳＰ５０１８２５６、ＵＳＰ５０８３８５７、ＵＳＰ５０９９３５３、ＵＳＰ５２１６５３７等に開示されているデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の場合、対を成す電極が静電力で接触する際に吸着を起こし、これを静電力では引き離すことが出来ず、動作不良を起こすという問題が発生している。ＤＭＤについてはＵＳＰ５３３１４５４、ＵＳＰ５５３５０４７、ＵＳＰ５６１７２４２、ＵＳＰ５７１７５１３、ＵＳＰ５９３９７８５、ＵＳＰ５７６８００７、ＵＳＰ５７７１１１６などの発明により、ＤＭＤ固有の解決方法が実現してきている。しかしながら、ＤＭＤはＭＥＭＳデバイスの中でも最も小型な部類のデバイスであり、可動部の寸法は数μｍ程度であるので、静電力としては比較的大きな力が得られる領域に属している。しかし、ＤＭＤでの解決策が、１００μｍ程度、あるいはそれ以上の寸法を有する一般的なＭＥＭＳスイッチに必ずしも当てはまるわけではない。
【００１０】
第四に、ＵＳＰ６２０１６２９、ＵＳＰ６１２３９８５に開示されているＭＥＭＳミラーを用いた光スイッチの場合のように、アナログ的な動作を行う場合、制御可能な動作範囲が限られることである。平行に対向する２枚の電極の場合、電極間隔がその初期の値の２／３よりも小さくなると途端に、両電極は急速に接触しようとして制御不能に陥る。これは解析的にも求めることの出来る一般的な原則である。よって、前記ミラーの振れ角を大きくしようとすると、電極間隔を必然的に大きくすることとなり、静電力としては益々、力の弱い領域での使用が強いられることになる。逆に、小さな振れ角でデバイスを構成しようとすると、１０００×１０００、あるいは４０００×４０００という大規模なアレイ化が要求される光スイッチでは、極めて大きなスイッチ部を構成することとなり現実的でなくなる。
【００１１】
以上のように、数μｍから数百μｍというＭＥＭＳスイッチが構成される寸法領域では、静電力を使うことに起因する致命的な問題が多数発生する。
【００１２】
この問題を解決するための１つの方法が、静電力に代えて電磁力を使用することである。図２０に示されるように、ＭＥＭＳスイッチに適用される数μｍから数百μｍの領域では、電磁力は静電力に比べて１桁から３桁以上大きい。この電磁力をＭＥＭＳスイッチに適用した例としてＵＳＰ６１２４６５０が挙げられる。図１８を用いて電磁力を用いたＭＥＭＳスイッチの例を説明する。
【００１３】
図１８はＵＳＰ６１２４６５０に開示された電磁力を用いたＭＥＭＳスイッチの構成を示す。基体２０１上に電流線２０３が複数形成され、これを跨ぐように片持ち梁２０２が形成される。片持ち梁２０２上には磁性層２０４、および、電気接点２０６が設けられている。一方、固定されたもう一方の基体２０８には、前記片持ち梁２０２に対向する側に磁性層２０５、および、電気接点２０７が設けられている。磁性層２０４は軟磁性体、磁性層２０５は硬質磁性体からなる。
【００１４】
本スイッチの動作は以下のように行われる。電流線２０３に流れる電流により形成された磁界により、磁性層２０４が一方向に磁化される。図１８中の磁性層２０４において、例えば、磁性層２０４の左端がＮ極、右端がＳ極となる。この磁性層２０４の極性に対して、磁性層２０５を予め左端はＳ極、右端はＮ極となるように磁化させておく。これにより磁性層２０４の右端と磁性層２０５の右端の間には引力が発生し、片持ち梁２０２が上側の基体２０８の方向に反り上がる。電気接点２０６および電気接点２０７が接触することでスイッチオンとなる。また、電流線２０３に流れる電流を切っても、磁性層２０４および磁性層２０５には残留磁化が生じていることから、スイッチオンの状態が保たれる。
【００１５】
電流線２０３に前記と逆方向の電流を流すと、電流を徐々に増大させる過程で磁性層２０４の残留磁化が減少し、やがて、磁性層間に働く引力よりも、片持ち梁のばねが元に戻ろうとする力が上回る。この状態で電流を切ることにより、電気接点２０６および２０７が引き離され、スイッチオフとなる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の図１８に示した電磁力を用いたＭＥＭＳスイッチには以下の問題点がある。
【００１７】
第一に、電流線２０３に流れる電流が作る磁界によって磁性体２０４が磁化されるわけであるが、磁性体２０４の反磁界が大きいために十分な磁化ができないことである。これは、片持ち梁の上に磁性体２０４が配置されることによる寸法限界による。反磁界を小さくして弱い電流磁界でも十分に磁化させるためには、磁性体２０４を磁化方向に縦長で、かつ、薄くしなければならない。しかしながら、縦長で薄い磁性体としてしまうと、磁性体が発生する本来の磁束が減少してしまう。結果として、もう一方の磁性体２０５との間の引力が小さくなってしまう。磁性体２０４の幅を広くし、かつ、厚さを厚くすると反磁界が大きくなるので、これを磁化させるためには大きな電流量が必要となる。結果として、消費電力が大きくなる。以上のように、図１８の構造は、本質的に二律背反な問題を有している。
【００１８】
第二に、図１８の構造は製造が困難な点である。これは、可動部である片持ち梁が、固定された基体２０１と２０８の間隙に配置された構成となっていることに起因する。図１８に示すように、可動体である片持ち梁２０２を形成するためには、プロセスの最終段階で除去する犠牲層を予め形成し、その上に片持ち梁２０２、磁性層２０４、電気接点２０６を形成する。さらに、これら片持ち梁部上に、再度、犠牲層を形成した後に、磁性層２０５、電気接点２０７を含む基体２０８を形成する。プロセスの最終段階で、前述の片持ち梁部の上下に存在する犠牲層を、エッチングなどの方法で除去する。
【００１９】
この際に、以下に示す主に二つの障害が生じる。その第一番目は、エッチング後に、片持ち梁部および、基体２０１、基体２０８の表面に汚れ、エッチング残り、再付着物等が形成されることである。これにより、電気接点の劣化、可動部の動作不良、汚染物に粘性が生じた場合には可動部の吸着などの障害が生じる。第二番目は、犠牲層をウエットエッチングした場合、または、ドライエッチングした後にウエット洗浄を行った場合、エッチング液や洗浄液の表面張力によって、片持ち梁が基体２０１あるいは２０８に吸着し、剥がれなくなるという障害である。以上の障害は、可動部である片持ち梁部が固定された基体の間に配置されていることで、より頻繁に発生することとなり、製造歩留まりの低下、製造コストの増大を招く。
【００２０】
以上の障害を回避するために、磁性層２０５と電気接点２０７を含む基体２０８を、片持ち梁部や電流線２０３を含む基体２０１と別個に作製し、最終段階で両者を張り合わせる方法が考えられる。しかしながら、この方法では、基体となるセラミック等のウエハが２倍必要となり、製造コストの増大は免れない。
【００２１】
また、可動部である片持ち梁部が固定された基体間にあることは、片持ち梁部の観察や検査を困難なものにしている。これは、前述した吸着などの障害を確認し難くするものであり、障害の原因解明を妨げる。結果として、更なる製造歩留まりの低下、製造コストの増大を招くことになっている。
【００２２】
また、ＵＳＰ６１２４６５０では、図１９に示す構造を開示している。この構造は、基体３０１上に電流線３０３が形成され、これを跨ぐように片持ち梁３０２が形成される。片持ち梁３０２上には磁性層３０４、および、電気接点３０７が設けられている。一方、前記基体３０１には、前記片持ち梁３０２に対向する側に磁性層３０５、および、電気接点３０６が設けられている。磁性層３０４は軟磁性体、磁性層３０５は硬質磁性体からなる。
【００２３】
図１９に示す構造は、前述した第二の問題点に対する解決策を示すものとなっている。しかしながら、第一の本質的な問題点に対しては解決を与えてはいない。そこで、本発明は、電磁力によるＭＥＭＳスイッチング素子を提供するものであり、磁極間の引力と反発力を使い、大きな動作を実現し、光スイッチ、リレースイッチ、波長可変な半導体レーザや光学フィルタなどに好適で製造し易いＭＥＭＳスイッチ素子を提供することを課題としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の電磁石は、磁気ヨークと薄膜コイルを有する薄膜電磁石であって、磁気ヨークが第１磁気ヨーク部および第２磁気ヨーク部を有し、第１磁気ヨーク部が薄膜コイルの巻線中心部で薄膜コイルに交差し、第２磁気ヨークが薄膜コイルの下層もしくは上層の一部もしくは全体に配置されており、第１磁気ヨークと第２磁気ヨークとが接続している。
【００２５】
この薄膜電磁石の磁極が、第１磁気ヨーク部の端面であって、第１磁気ヨークと第２磁気ヨークとが接続している側と反対側の面、および、第２磁気ヨークの外周に形成される。
【００２６】
以上の薄膜電磁石の構造により、薄膜コイルの形成する磁界によって磁化される磁気ヨークの長さを十分に長くすることが可能となり、反磁界を減少させられる。実質的に磁気ヨークの長さを制限するものは、この薄膜電磁石が形成されている基体の大きさである。このとき、第１磁気ヨークと第２磁気ヨークとが接続している。結合の意味としては、第一には直接に接していることであり、第二には磁気的に接続していることである。
【００２７】
薄膜工程を用いて電磁石を作製することは、大面積なウエハ上に複数の電磁石を任意の配列で作製することを可能とし、かつ、従来の機械加工では不可能な小さい電磁石の作製を可能とする。さらに、電磁石の集積度を高くすることで、１枚のウエハ当りの電磁石の数量を多くすることができ、コストの低減が可能である。
【００２８】
また、本発明のスイッチング素子は、上述した薄膜電磁石とこの薄膜電磁石と対をなす可動構造体とからなり、可動構造体が支柱部、可動部を有する可動構造体であって、薄膜電磁石と可動構造体の可動部との間に作用する電磁力によってスイッチングを行う。これにより、薄膜コイルの形成する磁界によって磁化される磁気ヨークの長さを十分に長くすることが可能となり、反磁界を減少させられる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
図１（ａ）および（ｂ）に、本発明の第１の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＡ−Ａ´での断面構造を示す。基体１ａ上に、第２磁気ヨーク（２ａ）が配置され、さらに、薄膜コイル２ｃおよび第１磁気ヨーク（２ｂ）が配置される。薄膜コイル２ｃの巻線中心部で第１磁気ヨーク（２ｂ）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（２ｂ）と第２磁気ヨーク（２ａ）とは磁気的に接続している。薄膜コイル２ｃに電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図１（ｂ）に示すようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。第２磁気ヨーク（２ａ）は面内で十分大きく形成することができるので、反磁界を低減でき、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。第２磁気ヨーク（２ａ）は最大では基体１ａ端まで拡大できる。
【００３０】
図２に、図１に示した本発明の第１の実施の形態の製造工程を示す。基体１ａはアルミナを主成分とするセラミックである（図２（ａ））。基体１ａとしては、その他のセラミックやシリコンなどでも良い。
【００３１】
まず、基体１ａ上に第２磁気ヨーク（２ａ）を形成する（図２（ｂ））。第２磁気ヨーク（２ａ）としては膜厚５μｍのＮｉ−Ｆｅ合金であり、電気めっき法により形成する。第２磁気ヨーク（２ａ）としては飽和磁化が大きく透磁率の高い材料であれば良く、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｔａ−ＮなどのＦｅ系微結晶合金、Ｃｏ−Ｔａ−ＺｒなどのＣｏ系非晶質合金、軟鉄などを使用することができる。膜形成方法としては、電気めっき法の他にも、スパッタ法、蒸着法などを使用することができる。第２磁気ヨーク（２ａ）の膜厚としては、０．１μｍから２００μｍ、より好ましくは１μｍから５０μｍである。
【００３２】
次に、第２磁気ヨーク（２ａ）と薄膜コイルとを絶縁するための絶縁層２ｅを形成する（図２（ｃ））。絶縁層としては２５０℃でベークしたフォトレジストを用いる。絶縁層としては他に、アルミナやＳｉＯ2のスパッタ膜などを用いることができる。
【００３３】
次に、この絶縁層２ｅ上に薄膜コイルを形成する（図２（ｄ））。薄膜コイルとしては、予めコイルの形状を抜いたフォトレジストマスクを形成し、電気めっき法によりＣｕをマスクされていない部分に成長させ、所望のコイル形状を得る。
【００３４】
次に、この薄膜コイルを絶縁しかつ保護するための絶縁層２ｆを形成する（図２（ｅ））。絶縁層としては２５０℃でベークしたフォトレジストを用いる。絶縁層としては他に、アルミナやＳｉＯ2のスパッタ膜などを用いることができる。  次に、第１磁気ヨーク（２ｂ）を形成する（図２（ｆ））。第１磁気ヨーク（２ｂ）としては膜厚２０μｍのＮｉ−Ｆｅ合金であり、電気めっき法により形成する。第１磁気ヨーク（２ｂ）としては飽和磁化が大きく透磁率の高い材料であれば良く、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｔａ−ＮなどのＦｅ系微結晶合金、Ｃｏ−Ｔａ−ＺｒなどのＣｏ系非晶質合金、軟鉄などを使用することができる。膜形成方法としては、電気めっき法の他にも、スパッタ法、蒸着法などを使用することができる。第１磁気ヨーク（２ｂ）の膜厚としては、０．１μｍから２００μｍ、より好ましくは１μｍから５０μｍである。
【００３５】
次に、アルミナのスパッタ膜１ｂで全体を被覆し（図２（ｇ））、平坦化研磨することによって、磁極となる第１磁気ヨーク（２ｂ）を平坦な表面に露出させる（図２（ｈ））。
【００３６】
以上により、薄膜電磁石２を有する基体１が完成する。
【００３７】
基体１は磁極となる第１磁気ヨーク（２ｂ）が表面に露出していると共に、表面が平坦化されているので、この上に構造物を構築するためには誠に都合が良い。また、薄膜工程を用いて電磁石を作製することは、大面積なウエハ上に複数の電磁石を任意の配列で作製することを可能とし、かつ、従来の機械加工では不可能な小さい電磁石の作製を可能とする。さらに、電磁石の集積度を高くすることで、１枚のウエハ当りの電磁石の数量を多くすることができ、コストの低減が可能である。
【００３８】
［第２の実施の形態］
図３（ａ）および（ｂ）に、本発明の第２の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＢ−Ｂ´での断面構造を示す。基体１ａ上に、第２磁気ヨーク（２ａ）が配置され、さらに、薄膜コイル２ｃおよび第１磁気ヨーク（２ｂ）が配置される。第２磁気ヨーク（２ａ）はこの場合は薄膜コイルの下全面には存在していない。薄膜コイル２ｃの巻線中心部で第１磁気ヨーク（２ｂ）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（２ｂ）と第２磁気ヨーク（２ａ）とは磁気的に接続している。薄膜コイル２ｃに電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図３（ｂ）に示すようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。第２磁気ヨーク（２ａ）は面内で十分大きく形成することができるので、反磁界を低減でき、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。第２磁気ヨーク（２ａ）は最大では基体１ａ端まで拡大できる。
【００３９】
［第３の実施の形態］
図４（ａ）および（ｂ）に、本発明の第３の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＣ−Ｃ´での断面構造を示す。基体１ａ上に、第１磁気ヨーク（２ｂ）が配置され、さらに、薄膜コイル２ｃおよび第２磁気ヨーク（２ａ）が配置される。薄膜コイル２ｃの巻線中心部で第１磁気ヨーク（２ｂ）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（２ｂ）と第２磁気ヨーク（２ａ）とは磁気的に接続している。薄膜コイル２ｃに電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図４（ｂ）に示すようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。第２磁気ヨーク（２ａ）は面内で十分大きく形成することができるので、反磁界を低減でき、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。第２磁気ヨーク（２ａ）は最大では基体１ａ端まで拡大できる。
【００４０】
［第４の実施の形態］
図５（ａ）および（ｂ）に、本発明の第４の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＤ−Ｄ´での断面構造を示す。基体１ａはＭｎＺｎフェライトからなる。これにより基体１ａは第２磁気ヨークを兼用している。基体１ａとしては他に、ＮｉＺｎフェライトなどの軟磁性フェライト、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｆｅ−Ｓ−Ａｌ合金などの軟磁性体であれば使用可能である。この基体１ａ上に、薄膜コイル２ｃおよび第１磁気ヨーク（２ｂ）が配置される。薄膜コイル２ｃの巻線中心部で第１磁気ヨーク（２ｂ）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（２ｂ）と基体１ａとは磁気的に接続している。薄膜コイル２ｃに電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図５（ｂ）に示すようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。第２磁気ヨークは基体１ａで兼用されているために十分大きく、反磁界が低減され、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。
【００４１】
［第５の実施の形態］
図６（ａ）および（ｂ）に、本発明の第５の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＥ−Ｅ´での断面構造を示す。基体１ａ上に、第２磁気ヨーク（２ａ）が配置され、さらに、薄膜コイル２ｃおよび第１磁気ヨーク（２ｂ）が配置される。薄膜コイル２ｃの巻線中心部で第１磁気ヨーク（２ｂ）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（２ｂ）と第２磁気ヨーク（２ａ）とは磁気的に接続している。薄膜コイル２ｃに電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図１（ｂ）に示すようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。特に、第１磁気ヨーク（２ｂ）側の磁極は、薄膜コイル２Ｃの巻線中心部からずらした位置に設定することができる構成となっている。また、第２磁気ヨーク（２ａ）は面内で十分大きく形成することができるので、反磁界を低減でき、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。第２磁気ヨーク（２ａ）は最大では基体１ａ端まで拡大できる。
【００４２】
［第６の実施の形態］
図７（ａ）および（ｂ）に、本発明の第６の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＦ−Ｆ´での断面構造を示す。基体１ａ上に、第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）が配置され、さらに、薄膜コイル２ｃ、２ｃ´および第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）が配置される。薄膜コイル２ｃ、２ｃ´の巻線中心部で第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）と第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）とは磁気的に接続している。薄膜コイル２ｃ、２ｃ´に電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図１（ｂ）に示したようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）は面内で十分大きく形成することができるので、反磁界を低減でき、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）は最大では基体１ａ端まで拡大できる。以上の基体１ａ上の薄膜電磁石２、２´は保護層１ｂによって平坦化され、磁極となる第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）が平坦面に露出した基体１となる。
【００４３】
基体１上に、電気接点４、４´、及び、電気接点５、５´を配備した可動部３ａをばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に固定した可動構造体３が配備されている。可動部３ａはその両側からばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に支えられており、ばね部３ｃ、３ｃ´との接点位置を支点とし、支点の両側に延在している。可動部の端部には電気接点５、５´が配置されており、基体１には、可動部の電気接点５、５´に対向した電気接点４、４´が配置されている。電気接点４、４´は絶縁層６、６´を介して配置しているが、絶縁層６、６´は必要に応じて配置したり配置しなかったりすることができる。
可動部３ａを磁性体とすることで、可動部端部と、薄膜電磁石２、２´の磁極である第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）上面との間に電磁力が働く。
【００４４】
可動部３ａの磁性体としては、軟磁性体を使用することができる。軟磁性体としては、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｆｅ−Ｔａ−ＮなどのＦｅ系微結晶合金、Ｃｏ−Ｔａ−ＺｒなどのＣｏ系非晶質合金、軟鉄などが適当である。薄膜電磁石２、２´のコイル２ｃ、２ｃ´に交互に電流を流すことによって、第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）に互に磁束が発生し、磁束の発生している第１磁気ヨーク側に可動部３ａが引き寄せられる。これによって電気接点が接触しスイッチングが行われる。
【００４５】
また、可動部３ａの磁性体としては、残留磁化を形成しやすい磁性体を使用することができる。残留磁化を形成しやすい磁性体としては、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ系合金、Ｓｍ−Ｃｏ系合金、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｖ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ系合金などが適当である。残留磁化を形成しやすい磁性体により構成された可動部３ａを、図７の左右方向に着磁し、例えば、左側をＮ極、右側をＳ極とする。
【００４６】
薄膜電磁石の動作としては、左右の第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）表面を同時にＮ極、或いはＳ極となるよう動作させる。これにより、例えば、Ｎ極とした場合は、右側の電磁石２´と可動部の間には引力、左側の電磁石２と可動部の間には反発力が働き、可動部は右側に倒れ、右側の電気接点がオン、左側の電気接点がオフとなる。この状態でコイル電流を切っても、可動部の残留磁化によって、右側の電磁石２´の磁極と可動部の間には引力が働いているので、可動部は右側に倒れたままとなり、右側の電気接点がオンの状態が保たれる。次に、左右の第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）表面を同時にＳ極とすると、今度は右側の電磁石２´と可動部の間には反発力、左側の電磁石２と可動部の間には引力が働き、可動部は左側に倒れ、左側の電気接点がオン、右側の電気接点がオフとなる。
【００４７】
可動部３ａとしては、上記の磁性体を可動部３ａの部分的に適用することも可能である。
【００４８】
次に、図８に図７に本発明の第６の実施の形態の製造工程を示す。基体１ａはアルミナを主成分とするセラミックである（図８（ａ））。基体１ａとしては、その他のセラミックやシリコンなどを使用することができる。
【００４９】
まず、基体１ａ上に第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）を形成する（図８（ｂ））。第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）としては膜厚５μｍのＮｉ−Ｆｅ合金であり、電気めっき法により形成する。第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）としては飽和磁化が大きく透磁率の高い材料であれば良く、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｔａ−ＮなどのＦｅ系微結晶合金、Ｃｏ−Ｔａ−ＺｒなどのＣｏ系非晶質合金、軟鉄などを使用することができる。膜形成方法としては、電気めっき法の他にも、スパッタ法、蒸着法などを使用することができる。第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）の膜厚としては、０．１μｍから２００μｍ、より好ましくは１μｍから５０μｍである。
【００５０】
次に、第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）と薄膜コイルとを絶縁するための絶縁層２ｅ、２ｅ´を形成する（図８（ｃ））。絶縁層としては２５０℃でベークしたフォトレジストを用いる。絶縁層としては他に、アルミナやＳｉＯ2のスパッタ膜などを用いることができる。この絶縁層２ｅ、２ａ´上に薄膜コイルを形成する。薄膜コイルとしては、予めコイルの形状を抜いたフォトレジストマスクを形成し、電気めっき法によりＣｕをマスクされていない部分に成長させ、所望のコイル形状を得る。さらにこの薄膜コイルを絶縁しかつ保護するための絶縁層２ｆ、２ｆを形成する。絶縁層としては２５０℃でベークしたフォトレジストを用いる。絶縁層としては他に、アルミナやＳｉＯ2のスパッタ膜などを用いることができる。
【００５１】
次に、第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）を形成する（図８（ｄ））。第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）としては膜厚２０μｍのＮｉ−Ｆｅ合金であり、電気めっき法により形成する。第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）としては飽和磁化が大きく透磁率の高い材料であれば良く、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｔａ−ＮなどのＦｅ系微結晶合金、Ｃｏ−Ｔａ−ＺｒなどのＣｏ系非晶質合金、軟鉄などを使用することができる。膜形成方法としては、電気めっき法の他にも、スパッタ法、蒸着法などを使用することができる。第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）の膜厚としては、０．１μｍから２００μｍ、より好ましくは１μｍから５０μｍである。次に、アルミナのスパッタ膜１ｂで全体を被覆し（図８（ｅ））、平坦化研磨することによって、磁極となる第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）を平坦な表面に露出させる（図８（ｆ））。以上により、薄膜電磁石２を有する基体１が完成する。基体１は磁極となる第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）が表面に露出していると共に、表面が平坦化されているので、この上に構造物を構築するためには誠に都合が良い。また、薄膜工程を用いて電磁石を作製することは、ウエハ上に複数の電磁石を任意の配列で作製することを可能とし、かつ、従来の機械加工では不可能な小さい電磁石の作製を可能とする。
【００５２】
次に、以上の工程で作製した基体１上に電気接点および可動構造体を作製する工程を説明する。まず、薄膜電磁石２、２´を埋め込んだ基体１上に磁極面を絶縁するための絶縁層６、６´を形成する（図８（ｇ））。絶縁層６、６´はアルミナスパッタ膜であり、フォトレジストのマスクを用い、イオンビームエッチングで所望の形状を作製する。絶縁層６、６´はまた、必要に応じて、作製しない場合もある。
【００５３】
次に、この上に電気接点４、４´を作製する（図８（ｈ））。電気接点としては白金スパッタ膜であり、フォトレジストのマスクを用い、イオンビームエッチングで所望の形状を作製する。電気接点の材料としては、また、白金、ロジウム、パラジウム、金、ルテニウムの少なくとも１つを含有する金属を使用することができる。
【００５４】
次に、可動構造体を作製するにあたり、犠牲層１０を形成する（図８（ｉ））。犠牲層は後術する支柱部を作製する位置などを除いた部分に、厚さ５０μｍのＣｕ膜を電気めっき法で作製する。支柱部を作製する位置などのＣｕめっき膜を形成しない部分に、予め、フォトレジストパタンを形成することによって、所望の犠牲層を形成する。犠牲層の厚さとしては０．０５μｍから５００μｍ程度で調整可能である。また、犠牲層としてはフォトレジスト材料を使用することもできる。
【００５５】
次に支柱部３ｂを形成する（図８（ｊ））。支柱としては金めっき膜を埋め込む。この上にばね部３ｃ、および、電気接点５、５´を作成する（図８（ｋ））。ばね部はばね材料をスパッタ成膜した後に、フォトレジストマスクを用いてパタニングを行う。また、予めフォトレジストマスクを形成した後に、スパッタ成膜を行い、リフトオフによりばね部の形状を作製することも可能である。
【００５６】
ばね材料としてはＣｏＴａＺｒＣｒ非晶質合金を用いる。また、ばね材料としては、ＴａやＷを主成分とした非晶質金属や、Ｎｉ―Ｔｉ合金などの形状記憶金属を使用することができる。また、各種組成のりん青銅、ベリリウム銅、アルミニウム合金などを適用することができる。非晶質金属を用いることの利点は、結晶粒界が存在しないために、粒界からの金属疲労が原理的に発生しないため、信頼性の高い長寿命なばね部を実現できる点である。また、形状記憶金属を用いることの利点は、繰り返し変形に対して初期の形状を保持できる点である。それぞれ、目的に応じた使い分けが可能である。
【００５７】
次に、電気接点５、５´は予めフォトレジストマスクを形成した後に、スパッタ成膜を行い、リフトオフにより電気接点の形状を作製する（図８（ｋ））。電気接点としては白金スパッタ膜を用いる。また、白金、ロジウム、パラジウム、金、ルテニウムの少なくとも１つを含有する金属を使用することができる。
【００５８】
次に、前記ばね部３ｃおよび電気接点５、５´の段差を平坦化する（図８（ｌ））。平坦化層１１の作製としては、予め前記ばね部３ｃおよび電気接点５、５´上にフォトレジストマスクを形成しておき、イオンビームスパッタ法による指向性の高いスパッタ法によりＣｕ膜をリフトオフする。また、その他の方法として、フォトレジスト膜を塗布した後に、ばね部３ｃおよび電気接点５、５´の部分のフォトレジスト膜を除去する方法が可能である。いずれにしても、平坦化層１１は、犠牲層１０とともに最終的には除去される。
【００５９】
次に、可動部３ａを作製する（図８（ｍ））。可動部３ａは、可動部材料をスパッタ成膜した後に、フォトレジストマスクを用いてパタニングを行う。また、予めフォトレジストマスクを形成した後に、スパッタ成膜を行い、リフトオフによりばね部の形状を作製することも可能である。可動部３ａの厚さとしては１μｍとする。可動部３ａの厚さとしては０．１μｍから１００μｍ、より好ましくは０．５μｍから１０μｍである。可動部３ａの材料は、上述した通りである。残留磁化を形成しやすい磁性体により構成された可動部３ａについては、図８（ｍ）の左右方向に着磁し、例えば、左側をＮ極、右側をＳ極とする。
【００６０】
最終段階で犠牲層１０および平坦化層１１の除去を行う。犠牲層１０および平坦化層１１がＣｕの場合、ケミカルエッチングにより除去する。また、犠牲層１０および平坦化層１１がフォトレジストの場合、酸素アッシングで除去することができる。以上の工程により、本発明の第６の実施の形態のスイッチング素子を完成する。
【００６１】
［第７の実施の形態］
図９（ａ）および（ｂ）に、本発明の第７の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＧ−Ｇ´での断面構造を示す。基体１ａ上に、第２磁気ヨーク（２ａ）が配置され、さらに、薄膜コイル２ｃおよび第１磁気ヨーク（２ｂ）が配置される。薄膜コイル２ｃの巻線中心部で第１磁気ヨーク（２ｂ）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（２ｂ）と第２磁気ヨーク（２ａ）とは磁気的に接続している。薄膜コイル２ｃに電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図１（ｂ）に示したようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。第２磁気ヨーク（２ａ）は面内で十分大きく形成することができるので、反磁界を低減でき、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。第２磁気ヨーク（２ａ）は最大では基体１ａ端まで拡大できる。以上の基体１ａ上の薄膜電磁石２は保護層１ｂによって平坦化され、磁極となる第１磁気ヨーク（２ｂ）が平坦面に露出した基体１となる。
【００６２】
基体１上に、電気接点４、４´、及び、電気接点５、５´を配備した可動部３ａをばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に固定した可動構造体３が配備されている。可動部３ａはその両側からばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に支えられており、ばね部３ｃ、３ｃ´との接点位置を支点とし、支点の両側に延在している。可動部の端部には電気接点５、５´が配置されており、基体１には、可動部の電気接点５、５´に対向した電気接点４、４´が配置されている。電気接点４、４´は絶縁層６、６´を介して配置しているが、絶縁層６、６´は必要に応じて配置したり配置しなかったりすることができる。
【００６３】
可動部３ａを磁性体とすることで、可動部端部と、薄膜電磁石２の磁極である第１磁気ヨーク（２ｂ）上面との間に電磁力が働く。
【００６４】
可動部３ａの磁性体は、第６の実施形態と同様に、軟磁性体を使用することができる。薄膜電磁石２のコイル２ｃに電流を流すことによって、第１磁気ヨーク（２ｂ）に磁束が発生し、第１磁気ヨーク側に可動部３ａが引き寄せられる。これによって電気接点が接触しスイッチオンとなる。コイル電流を切ることによって、第１磁気ヨーク（２ｂ）の磁束が消滅し、第１磁気ヨーク側に引き寄せられていた可動部３ａが、ばね部３ｃ、３ｃ´の元に戻ろうとする力によって引き離され、スイッチオフとなる。
【００６５】
また、可動部３ａの磁性体としては、第６の実施形態と同様に、残留磁化を形成しやすい磁性体を使用することができる。残留磁化を形成しやすい磁性体により構成された可動部３ａを、図９の左右方向に着磁し、例えば、左側をＮ極、右側をＳ極とする。
【００６６】
薄膜電磁石の動作としては、第１磁気ヨーク（２ｂ）表面をＮ極、或いはＳ極となるよう動作させる。これにより、例えば、Ｓ極とした場合は、電磁石２と可動部３ａ左端との間には引力が働き、可動部は左側に倒れ、左側の電気接点がオン、右側の電気接点がオフとなる。この状態でコイル電流を切っても、可動部の残留磁化によって、左側の電磁石２の磁極と可動部３ａ左端との間には引力が働いているので、可動部は左側に倒れたままとなり、左側の電気接点がオンの状態が保たれる。次に、第１磁気ヨーク（２ｂ）表面を同時にＮ極とすると、今度は左側の電磁石２と可動部３ａ左端との間には反発力が働き、可動部は右側に倒れ、右側の電気接点がオン、左側の電気接点がオフとなる。
【００６７】
可動部３ａとしては、上記の磁性体を可動部３ａの部分的に適用することも可能である。
【００６８】
［第８の実施の形態］
図１０（ａ）および（ｂ）に、本発明の第８の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＨ−Ｈ´での断面構造を示す。基体１ａはＭｎＺｎフェライトからなる。これにより基体１ａは第２磁気ヨークを兼用している。基体１ａとしては他に、ＮｉＺｎフェライトなどの軟磁性フェライト、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｆｅ−Ｓ−Ａｌ合金などの軟磁性体であれば使用可能である。
【００６９】
この基体１ａ上に、薄膜コイル２ｃ、２ｃ´および第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）が配置される。薄膜コイル２ｃ、２ｃ´の巻線中心部で第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）と基体１ａとは磁気的に接続している。薄膜コイル２ｃ、２ｃ´に電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図５（ｂ）に示すようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。第２磁気ヨークは基体１ａで兼用されているために十分大きく、反磁界が低減され、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。
【００７０】
以上の基体１ａ上の薄膜電磁石２、２´は保護層１ｂによって平坦化され、磁極となる第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）が平坦面に露出した基体１となる。
【００７１】
基体１上に、電気接点４、４´、及び、電気接点５、５´を配備した可動部３ａをばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に固定した可動構造体３が配備されている。可動部３ａはその両側からばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に支えられており、ばね部３ｃ、３ｃ´との接点位置を支点とし、支点の両側に延在している。可動部の端部には電気接点５、５´が配置されており、基体１には、可動部の電気接点５、５´に対向した電気接点４、４´が配置されている。電気接点４、４´は絶縁層６、６´を介して配置しているが、絶縁層６、６´は必要に応じて配置したり配置しなかったりすることができる。
【００７２】
可動部３ａを磁性体とすることで、可動部端部と、薄膜電磁石２、２´の磁極である第２磁気ヨークｂ、２ｂ´上面との間に電磁力が働く。
【００７３】
可動部３ａの磁性体は、第６の実施形態と同様に、軟磁性体を使用することができる。薄膜電磁石２、２´のコイル２ｃ、２ｃ´に交互に電流を流すことによって、第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）の磁束の強度が交互に変化し、強い磁束の発生している第１磁気ヨーク側に可動部３ａが引き寄せられる。これによって電気接点が接触しスイッチングが行われる。
【００７４】
また、可動部３ａの磁性体としては、第６の実施形態と同様に、残留磁化を形成しやすい磁性体を使用することができる。残留磁化を形成しやすい磁性体により構成された可動部３ａを、図１０の左右方向に着磁し、例えば、左側をＮ極、右側をＳ極とする。
【００７５】
薄膜電磁石の動作は、第６の実施の形態と同様である。
【００７６】
［第９の実施の形態］
図１１（ａ）および（ｂ）に、本発明の第９の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＩ−Ｉ´での断面構造を示す。基体１ａ上に、第２磁気ヨーク（２ａ）が配置され、さらに、薄膜コイル２ｃおよび第１磁気ヨーク（２ｂ）が配置される。薄膜コイル２ｃの巻線中心部で第１磁気ヨーク（２ｂ）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（２ｂ）と第２磁気ヨーク（２ａ）とは磁気的に接続している。薄膜コイル２ｃに電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図６（ｂ）に示したようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。特に、第１磁気ヨーク（２ｂ）側の磁極は、薄膜コイル２Ｃの巻線中心部からずらした位置に設定することができる構成となっている。図６と図１１の薄膜電磁石の第１磁気ヨークの違いは、図１１では第１磁気ヨークの終端が二股に分かれている点である。
【００７７】
第２磁気ヨーク（２ａ）は面内で十分大きく形成することができるので、反磁界を低減でき、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。第２磁気ヨーク（２ａ）は最大では基体１ａ端まで拡大できる。以上の基体１ａ上の薄膜電磁石２は保護層１ｂによって平坦化され、磁極となる第１磁気ヨーク（２ｂ）が平坦面に露出した基体１となる。
【００７８】
基体１上に、電気接点４、４´、及び、電気接点５、５´を配備した可動部３ａをばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に固定した可動構造体３が配備されている。可動部３ａはその両側からばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に支えられており、ばね部３ｃ、３ｃ´との接点位置を支点とし、支点の両側に延在している。可動部の端部には電気接点５、５´が配置されており、基体１には、可動部の電気接点５、５´に対向した電気接点４、４´が配置されている。電気接点４、４´は絶縁層６、６´を介して配置しているが、絶縁層６、６´は必要に応じて配置したり配置しなかったりすることができる。
【００７９】
可動部３ａを磁性体とすることで、可動部端部と、薄膜電磁石２の磁極である第１磁気ヨーク（２ｂ）上面との間に電磁力が働く。
【００８０】
可動部３ａの磁性体としては、第６の実施形態と同様に、残留磁化を形成しやすい磁性体を使用することができる。残留磁化を形成しやすい磁性体により構成された可動部３ａを、図１１の左右方向に着磁し、例えば、左側をＮ極、右側をＳ極とする。
【００８１】
薄膜電磁石の動作としては、左右の第１磁気ヨーク（２ｂ）表面をＮ極、或いはＳ極となるよう動作させる。これにより、例えば、Ｎ極とした場合は、右側の磁極と可動部の間には引力、左側の磁極と可動部の間には反発力が働き、可動部は右側に倒れ、右側の電気接点がオン、左側の電気接点がオフとなる。この状態でコイル電流を切っても、可動部の残留磁化によって、右側の磁極と可動部の間には引力が働いているので、可動部は右側に倒れたままとなり、右側の電気接点がオンの状態が保たれる。次に、第１磁気ヨーク（２ｂ）表面をＳ極とすると、今度は右側の磁極と可動部の間には反発力、左側の磁極と可動部の間には引力が働き、可動部は左側に倒れ、左側の電気接点がオン、右側の電気接点がオフとなる。
【００８２】
可動部３ａとしては、上記の磁性体を可動部３ａの部分的に適用することも可能である。
【００８３】
［第１０の実施の形態］
図１２（ａ）および（ｂ）に、本発明の第１０の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＪ−Ｊ´での断面構造を示す。基体１ａ上に、第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）が配置され、さらに、薄膜コイル２ｃ、２ｃ´および第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）が配置される。薄膜コイル２ｃ、２ｃ´の巻線中心部で第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）と第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）とは磁気的に接続している。薄膜コイル２ｃ、２ｃ´に電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図１（ｂ）に示したようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）は面内で十分大きく形成することができるので、反磁界を低減でき、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）は最大では基体１ａ端まで拡大できる。以上の基体１ａ上の薄膜電磁石２、２´は保護層１ｂによって平坦化され、磁極となる第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）が平坦面に露出した基体１となる。
【００８４】
基体１上に、電気接点４、４´、及び、電気接点５、５´を配備した可動部３ａをばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に固定した可動構造体３が配備されている。可動部３ａはその両側からばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に支えられており、ばね部３ｃ、３ｃ´との接点位置を支点とし、支点の両側に延在している。可動部の端部には、接続部Ｉ（７、７´）および接続部ＩＩ（８、８´）が設けられ、接続部ＩＩ（８、８´）に電気接点５、５´が配置されている。接続部Ｉ（７、７´）には、Ｔａなどの金属材料、あるいは、アルミナなどの絶縁材料を用いることができる。接続部ＩＩ（８、８´）には、Ｔａなどの金属材料、あるいは、アルミナなどの絶縁材料を用いることができる。
【００８５】
基体１には、可動部の電気接点５、５´に対向した電気接点４、４´が配置されている。電気接点４、４´は絶縁層６、６´を介して配置している。絶縁層６、６´は必要に応じて配置したり配置しなかったりすることができる。
【００８６】
可動部３ａを磁性体とすることで、可動部端部と、薄膜電磁石２、２´の磁極である第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）上面との間に電磁力が働く。
【００８７】
可動部３ａの磁性体は、第６の実施の形態と同様に、軟磁性体を使用することができる。薄膜電磁石２、２´のコイル２ｃ、２ｃ´に交互に電流を流すことによって、第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）に互に磁束が発生し、磁束の発生している第１磁気ヨーク側に可動部３ａが引き寄せられる。これによって電気接点が接触しスイッチングが行われる。
【００８８】
また、可動部３ａの磁性体としては、第６の実施の形態と同様に、残留磁化を形成しやすい磁性体を使用することができる。残留磁化を形成しやすい磁性体により構成された可動部３ａを、図１２の左右方向に着磁し、例えば、左側をＮ極、右側をＳ極とする。
【００８９】
薄膜電磁石の動作は、第６の実施形態と同様である。
【００９０】
可動部３ａとしては、上記の磁性体を可動部３ａの部分的に適用することも可能である。
【００９１】
［第１１の実施の形態］
図１３（ａ）および（ｂ）に、本発明の第１１の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＫ−Ｋ´での断面構造を示す。基体１ａ上に、第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）が配置され、さらに、薄膜コイル２ｃ、２ｃ´および第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）が配置される。薄膜コイル２ｃ、２ｃ´の巻線中心部で第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）と第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）とは磁気的に接続している。薄膜コイル２ｃ、２ｃ´に電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図１（ｂ）に示したようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）は面内で十分大きく形成することができるので、反磁界を低減でき、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）は最大では基体１ａ端まで拡大できる。以上の基体１ａ上の薄膜電磁石２、２´は保護層１ｂによって平坦化され、磁極となる第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）が平坦面に露出した基体１となる。
【００９２】
基体１上に、可動部３ａをばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に固定した可動構造体３が配備されている。可動部３ａはその両側からばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に支えられており、ばね部３ｃ、３ｃ´との接点位置を支点とし、支点の両側に延在している。可動部３ａの表面には光を反射するために適した材料が被覆されている。具体的には可動部３ａの表面全体、あるいは少なくとも光が当る領域に、金、あるいは銀の薄膜が被覆されている。金、あるいは銀の薄膜はスパッタ法、あるいは蒸着法で形成する。
【００９３】
可動部３ａを磁性体とすることで、可動部端部と、薄膜電磁石２、２´の磁極である第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）上面との間に電磁力が働く。
【００９４】
可動部３ａの磁性体としては、第６の実施形態と同様に、軟磁性体を使用することができる。薄膜電磁石２、２´のコイル２ｃ、２ｃ´に交互に電流を流すことによって、第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）に互に磁束が発生し、磁束の発生している第１磁気ヨーク側に可動部３ａが引き寄せられる。このとき、コイルの電流量を調節することによって、可動部３ａの傾斜角度を制御することができる。すなわち、アナログ制御の可能な光スイッチが実現する。
【００９５】
また、可動部３ａの磁性体としては、第６の実施の形態と同様に、残留磁化を形成しやすい磁性体を使用することができる。残留磁化を形成しやすい磁性体により構成された可動部３ａを、図１３の左右方向に着磁し、例えば、左側をＮ極、右側をＳ極とする。
【００９６】
薄膜電磁石の動作としては、左右の第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）表面を同時にＮ極、或いはＳ極となるよう動作させる。これにより、例えば、Ｎ極とした場合は、右側の電磁石２´と可動部の間には引力、左側の電磁石２と可動部の間には反発力が働き、可動部は右側に倒れる。このとき、コイルの電流量を調節することによって、可動部３ａの傾斜角度を制御することができる。すなわち、アナログ制御の可能な光スイッチが実現する。
【００９７】
又、可動部を右側に倒し、第１磁気ヨーク（２ｂ’）に接触させた状態で、コイル電流を切っても、可動部の残留磁化によって右側の電磁石２’の磁極と可動部の間には引力が働いているので、可動部は右側に倒れたままになる。次に、左右の第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）表面を同時にＳ極とすると、今度は右側の電磁石２´と可動部の間には反発力、左側の電磁石２と可動部の間には引力が働き、可動部は左側に倒れる。
【００９８】
図１３の左右方向に着磁し、左側をＮ極、右側をＳ極とした状態で、左右の電磁石２、２´を交互に動作させ、可動体３ａとの間の力を常に反発力とすることで、安定で大きな振れ角度が得られるアナログ制御が実現する。すなわち、磁極間の引力を使った場合、ある程度磁極間隔が狭くなると、両磁極間の引力が急激に増大し、可動部の角度制御ができなくなる。これに対して、磁極間の反発力を使うとこの問題を解決することができる。
【００９９】
今、コイル電流を切った状態とする。この状態では、可動部３ａはばね部３ｃ、３ｃ´に支えられ水平を保っている。ここで、薄膜電磁石２（左側）の第１磁気ヨーク（２ｂ）上面がＮ極となるようにコイル電流を流す。第１磁気ヨーク（２ｂ）と可動部３ａの左端には反発力が生じ、可動部は右側に傾斜し、最大、右端が右側の第１磁気ヨーク（２ｂ´）上面に接するまで傾斜する。このとき、可動部３ａの右端はＳ極となっており、可動部３ａ右端と右側磁気ヨーク上面が接近すると、両者の引力が増大する。そこで、両者の引力を打ち消すべく、薄膜電磁石２´（右側）の第１磁気ヨーク（２ｂ´）上面に磁極が発生しないようにコイル２ｃ´の電流を調整する。これにより、可動部右端が右側の第１磁気ヨーク（２ｂ´）上面に接するまでのアナログ制御が可能である。
【０１００】
逆に、薄膜電磁石２´（右側）の第１磁気ヨーク（２ｂ´）上面がＮ極となるようにコイル電流を流す。第１磁気ヨーク（２ｂ´）と可動部３ａの右端には反発力が生じ、可動部は左側に傾斜し、最大、左端が左側の第１磁気ヨーク（２ｂ）上面に接するまで傾斜する。このとき、可動部３ａの左端はＮ極となっており、可動部３ａ左端と左側磁気ヨーク上面が接近すると、両者の引力が増大する。そこで、両者の引力を打ち消すべく、薄膜電磁石２（左側）の第１磁気ヨーク（２ｂ）上面に磁極が発生しないようにコイル２ｃの電流を調整する。これにより、可動部左端が左側の第１磁気ヨーク（２ｂ）上面に接するまでのアナログ制御が可能である。
【０１０１】
以上の動作により、安定で大きな振れ角度が得られるアナログ制御の光スイッチが実現する。可動部３ａとしては、上記の磁性体を可動部３ａの部分的に適用することも可能である。
【０１０２】
［第１２の実施の形態］
図１４（ａ）および（ｂ）に、本発明の第１２の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＫ−Ｋ´での断面構造を示す。基体１ａ上に、第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）が配置され、さらに、薄膜コイル２ｃ、２ｃ´および第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）が配置される。薄膜コイル２ｃ、２ｃ´の巻線中心部で第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）と第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）とは磁気的に接続している。薄膜コイル２ｃ、２ｃ´に電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図１（ｂ）に示したようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）は面内で十分大きく形成することができるので、反磁界を低減でき、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。第２磁気ヨーク（２ａ、２ａ´）は最大では基体１ａ端まで拡大できる。以上の基体１ａ上の薄膜電磁石２、２´は保護層１ｂによって平坦化され、磁極となる第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）が平坦面に露出した基体１となる。
【０１０３】
基体１上に、可動部３ａをばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に固定した可動構造体３が配備されている。可動部３ａはその両側からばね部３ｃ、３ｃ´を介して支柱部３ｂ、３ｂ´に支えられており、ばね部３ｃ、３ｃ´との接点位置を支点とし、支点の両側に延在している。可動部３ａの上面には光を反射するためのミラー構造体９が形成されている。ミラー構造体９は、予め形成された犠牲層上にスパッタ法などでミラー構造体となる金属膜、あるいは絶縁膜を成膜しパタニングすることで作製される。
【０１０４】
可動部３ａを磁性体とすることで、可動部端部と、薄膜電磁石２、２´の磁極である第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）上面との間に電磁力が働く。
【０１０５】
可動部３ａの磁性体としては、第６の実施の形態と同様に、軟磁性体を使用することができる。薄膜電磁石２、２´のコイル２ｃ、２ｃ´に交互に電流を流すことによって、第１磁気ヨーク（２ｂ、２ｂ´）に互に磁束が発生し、磁束の発生している第１磁気ヨーク側に可動部３ａが引き寄せられる。このとき、コイルの電流量を調節することによって、可動部３ａの傾斜角度を制御することができる。すなわち、アナログ制御の可能な光スイッチが実現する。
【０１０６】
また、可動部３ａの磁性体としては、第６の実施の形態と同様に、残留磁化を形成しやすい磁性体を使用することができる。残留磁化を形成しやすい磁性体により構成された可動部３ａを、図１４の左右方向に着磁し、例えば、左側をＮ極、右側をＳ極とする。
【０１０７】
薄膜電磁石の動作は、第１１の実施の形態と同様である。
【０１０８】
図１４の左右方向に着磁し、左側をＮ極、右側をＳ極とした状態で、左右の電磁石２、２´を交互に動作させ、可動体３ａとの間の力を常に反発力とすることで、安定で大きな振れ角度が得られるアナログ制御が実現する。すなわち、磁極間の引力を使った場合、ある程度磁極間隔が狭くなると、両磁極間の引力が急激に増大し、可動部の角度制御ができなくなる。これに対して、磁極間の反発力を使うとこの問題を解決することができる。
【０１０９】
今、コイル電流を切った状態とする。この状態では、可動部３ａはばね部３ｃ、３ｃ´に支えられ水平を保っている。ここで、薄膜電磁石２（左側）の第１磁気ヨーク（２ｂ）上面がＮ極となるようにコイル電流を流す。第１磁気ヨーク（２ｂ）と可動部３ａの左端には反発力が生じ、可動部は右側に傾斜し、最大、右端が右側の第１磁気ヨーク（２ｂ´）上面に接するまで傾斜する。このとき、可動部３ａの右端はＳ極となっており、可動部３ａ右端と右側磁気ヨーク上面が接近すると、両者の引力が増大する。そこで、両者の引力を打ち消すべく、薄膜電磁石２´（右側）の第１磁気ヨーク（２ｂ´）上面に磁極が発生しないようにコイル２ｃ´の電流を調整する。これにより、可動部右端が右側の第１磁気ヨーク（２ｂ´）上面に接するまでのアナログ制御が可能である。
【０１１０】
逆に、薄膜電磁石２´（右側）の第１磁気ヨーク（２ｂ´）上面がＮ極となるようにコイル電流を流す。第１磁気ヨーク（２ｂ´）と可動部３ａの右端には反発力が生じ、可動部は左側に傾斜し、最大、左端が左側の第１磁気ヨーク（２ｂ）上面に接するまで傾斜する。このとき、可動部３ａの左端はＮ極となっており、可動部３ａ左端と左側磁気ヨーク上面が接近すると、両者の引力が増大する。そこで、両者の引力を打ち消すべく、薄膜電磁石２（左側）の第１磁気ヨーク（２ｂ）上面に磁極が発生しないようにコイル２ｃの電流を調整する。これにより、可動部左端が左側の第１磁気ヨーク（２ｂ）上面に接するまでのアナログ制御が可能である。
【０１１１】
以上の動作により、安定で大きな振れ角度が得られるアナログ制御の光スイッチが実現する。可動部３ａとしては、上記の磁性体を可動部３ａの部分的に適用することも可能である。
【０１１２】
［第１３の実施の形態］
図１５（ａ）および（ｂ）に、本発明の第１３の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＭ―Ｍ´での断面構造を示す。基体１１ａ上に、第２磁気ヨーク（１２ａ）が配置され、さらに、薄膜コイル１２ｃおよび第１磁気ヨーク（１２ｂ）が配置される。薄膜コイル１２ｃの巻線中心部で第１磁気ヨーク（１２ｂ）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（１２ｂ）と第２磁気ヨーク（１２ａ）とは磁気的に接続している。薄膜コイル１２ｃに電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図３（ｂ）に示したようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。第２磁気ヨーク（１２ａ）は面内で十分大きく形成することができるので、反磁界を低減でき、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。第２磁気ヨーク（１２ａ）は最大では基体１ａ端まで拡大できる。また、接続部１２ｄは無くても良いが、第１磁気ヨークと同様の磁性体で形成することもできる。
【０１１３】
第１磁気ヨーク（２ｂ）としては膜厚２０μｍのＮｉ−Ｆｅ合金であり、電気めっき法により形成する。第１磁気ヨーク（２ｂ）としては飽和磁化が大きく透磁率の高い材料であれば良く、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｔａ−ＮなどのＦｅ系微結晶合金、Ｃｏ−Ｔａ−ＺｒなどのＣｏ系非晶質合金、軟鉄などを使用することができる。膜形成方法としては、電気めっき法の他にも、スパッタ法、蒸着法などを使用することができる。第１磁気ヨーク（２ｂ）の膜厚としては、０．１μｍから２００μｍ、より好ましくは１μｍから５０μｍである。
【０１１４】
第２磁気ヨーク（１２ａ）は軟磁性材料を用いることができる。具体的には、飽和磁化が大きく透磁率の高い材料であれば良く、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｔａ−ＮなどのＦｅ系微結晶合金、Ｃｏ−Ｔａ−ＺｒなどのＣｏ系非晶質合金、軟鉄などを使用することができる。膜形成方法としては、電気めっき法の他にも、スパッタ法、蒸着法などを使用することができる。第２磁気ヨーク（２ａ）の膜厚としては、０．１μｍから２００μｍ、より好ましくは１μｍから５０μｍである。
【０１１５】
以上の基体１１ａ上の薄膜電磁石１２は保護層１１ｂによって平坦化され、磁極となる第１磁気ヨーク（１２ｂ）が平坦面に露出した基体１１となる。
【０１１６】
基体１１上に、電気接点１４、及び、電気接点１５を配備した片持ち梁の可動部１３ａを支柱部１３ｂに固定した可動構造体１３が配備されている。支柱部１３ｂは接続部同様、第１磁気ヨークと同様の磁性体で形成することができる。
【０１１７】
可動部１３ａを磁性体とすることで、可動部端部と、薄膜電磁石１２の磁極である第１磁気ヨーク（１２ｂ）上面との間に電磁力が働く。
【０１１８】
可動部１３ａの磁性体としては、第６の実施の形態と同様に、軟磁性体を使用することができる。薄膜電磁石１２のコイル１２ｃに電流を流すことによって、第１磁気ヨーク（１２ｂ）に磁束が発生し、第１磁気ヨーク側に可動部１３ａが引き寄せられる。これによって電気接点が接触しスイッチングが行われる。
【０１１９】
また、可動部１３ａの磁性体としては、第６の実施形態と同様に、残留磁化を形成しやすい磁性体を使用することができる。残留磁化を形成しやすい磁性体により構成された可動部１３ａを、図１５の左右方向に着磁し、例えば、左側をＮ極、右側をＳ極とする。
【０１２０】
薄膜電磁石の動作としては、第１磁気ヨーク（２ｂ）表面をＮ極、或いはＳ極となるよう動作させる。これにより、例えば、Ｎ極とした場合は、電磁石１２と可動部右端との間には引力が働き、可動部右端は電磁石側に倒れ、電気接点がオンと成る。この状態でコイル電流を切っても、可動部の残留磁化によって、電磁石１２の磁極と可動部右端との間には引力が働いているので、可動部は倒れたままとなり、電気接点がオンの状態が保たれる。次に、第１磁気ヨーク（２ｂ）表面をＳ極とすると、今度は電磁石１２と可動部の間には反発力が働き、可動部は元に戻って、電気接点がオフとなる。
【０１２１】
可動部３ａとしては、上記の磁性体を可動部３ａの部分的に適用することも可能である。
【０１２２】
［第１４の実施の形態］
図１６（ａ）および（ｂ）に、本発明の第１４の実施の形態を示す。（ａ）は上面構造を、（ｂ）はＮ―Ｎ´での断面構造を示す。基体１１ａはＭｎＺｎフェライトからなる。これにより基体１１ａは第２磁気ヨークを兼用している。基体１１ａとしては他に、ＮｉＺｎフェライトなどの軟磁性フェライト、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｆｅ−Ｓ−Ａｌ合金などの軟磁性体であれば使用可能である。この基体１１ａ上に、薄膜コイル１２ｃおよび第１磁気ヨーク（１２ｂ）が配置される。薄膜コイル２ｃの巻線中心部で第１磁気ヨーク（１２ｂ）は薄膜コイルと交差する。第１磁気ヨーク（１２ｂ）と基体１ａとは磁気的に接続している。薄膜コイル１２ｃに電流を流すことで磁気ヨークは磁化し、図５（ｂ）に示すようにＮ（Ｓ）、Ｓ（Ｎ）の磁極を形成する。第２磁気ヨークは基体１１ａで兼用されているために十分大きく、反磁界が低減され、少ないコイル電流でも磁気ヨークは磁化しやすい構造となっている。
【０１２３】
また、接続部１２ｄは無くても良いが、第１磁気ヨークと同様の磁性体で形成することもできる。
【０１２４】
第１磁気ヨーク（２ｂ）の材料及び製法は第１３の実施の形態と同様である。
【０１２５】
以上の基体１１ａ上の薄膜電磁石１２は保護層１１ｂによって平坦化され、磁極となる第１磁気ヨーク（１２ｂ）が平坦面に露出した基体１１となる。
【０１２６】
基体１１上に、電気接点１４、及び、電気接点１５を配備した片持ち梁の可動部１３ａを支柱部１３ｂに固定した可動構造体１３が配備されている。支柱部１３ｂは接続部同様、第１磁気ヨークと同様の磁性体で形成することができる。
【０１２７】
可動部１３ａを磁性体とすることで、可動部端部と、薄膜電磁石１２の磁極である第１磁気ヨーク（１２ｂ）上面との間に電磁力が働く。
【０１２８】
可動部１３ａの磁性体としては、第６の実施形態と同様に、軟磁性体を使用することができる。薄膜電磁石１２のコイル１２ｃに電流を流すことによって、第１磁気ヨーク（１２ｂ）に磁束が発生し、第１磁気ヨーク側に可動部１３ａが引き寄せられる。これによって電気接点が接触しスイッチングが行われる。
【０１２９】
また、可動部１３ａの磁性体としては、第６の実施形態と同様に、残留磁化を形成しやすい磁性体を使用することができる。残留磁化を形成しやすい磁性体により構成された可動部１３ａを、図１５の左右方向に着磁し、例えば、左側をＮ極、右側をＳ極とする。
【０１３０】
薄膜電磁石の動作は、第１３の実施の形態と同様である。
【０１３１】
可動部３ａとしては、上記の磁性体を可動部３ａの部分的に適用することも可能である。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、磁気ヨークの磁化が容易な薄膜電磁石が実現することから、磁極間の引力と反発力によって、大きな力での大きな空間動作の可能な、光スイッチ、リレースイッチ、波長可変な半導体レーザや光学フィルタなどに好適で製造し易いＭＥＭＳスイッチ素子が実現する。また、電磁力を用いたＭＥＭＳデバイスの低消費電力化が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の薄膜電磁石である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の薄膜電磁石の製造工程である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の薄膜電磁石である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の薄膜電磁石である。
【図５】本発明の第４の実施の形態の薄膜電磁石である。
【図６】本発明の第５の実施の形態の薄膜電磁石である。
【図７】本発明の第６の実施の形態のＭＥＭＳスイッチング素子である。
【図８】本発明の第６の実施の形態のＭＥＭＳスイッチング素子の製造工程である。
【図９】本発明の第７の実施の形態のＭＥＭＳスイッチング素子である。
【図１０】本発明の第８の実施の形態のＭＥＭＳスイッチング素子である。
【図１１】本発明の第９の実施の形態のＭＥＭＳスイッチング素子である。
【図１２】本発明の第１０の実施の形態のＭＥＭＳスイッチング素子である。
【図１３】本発明の第１１の実施の形態のＭＥＭＳスイッチング素子である。
【図１４】本発明の第１２の実施の形態のＭＥＭＳスイッチング素子である。
【図１５】本発明の第１３の実施の形態のＭＥＭＳスイッチング素子である。
【図１６】本発明の第１４の実施の形態のＭＥＭＳスイッチング素子である。
【図１７】従来の形態のＭＥＭＳスイッチング素子である。
【図１８】従来の形態のＭＥＭＳスイッチング素子である。
【図１９】従来の形態のＭＥＭＳスイッチング素子である。
【図２０】電磁力と静電力の比較図である。
【符号の説明】
１ａ  基体
１ｂ  保護層
２ａ  第２磁気ヨーク
２ｂ  第１磁気ヨーク
２ｃ  薄膜コイル
３ａ  可動部
３ｂ  支柱部
３ｃ  ばね部
４、５  電気接点
６  絶縁層
【図１】
0003750574.tif 000002
【図２】
0003750574.tif 000003
【図３】
0003750574.tif 000004
【図４】
0003750574.tif 000005
【図５】
0003750574.tif 000006
【図６】
0003750574.tif 000007
【図７】
0003750574.tif 000008
【図８】
0003750574.tif 000009
【図９】
0003750574.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0003750574.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0003750574.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003750574.tif 000016
【図１６】
0003750574.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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