JP5527152B2

JP5527152B2 - 光偏向装置

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Publication number: JP5527152B2
Application number: JP2010227460A
Authority: JP
Inventors: 徳夫藤塚; 貴志尾崎; 勲青柳; 敬一島岡
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-10-07
Also published as: JP2012083408A

Description

本願は、光ビームを偏向させる（光ビームの反射方向を変化させることをいう）光偏向装置であって、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用するものに関する。

特許文献１に、光ビームを偏向させる静電駆動型の光偏向装置１０００が開示されている。図８６および図８７に見られるように、基板１１０１上に絶縁膜１１０２を介し、複数（この例では２個）の電極１１０３、支点部材１１０６、規制部材１１０８、着地部材１１０９が形成されている。図８７において、１１０７はミラー部材としての板状部材である（図８６は板状部材１１０７を除いた状態を示している）。板状部材１１０７は、その上面に光反射領域を有し、また、その少なくとも裏面は導体層とされている。支点部材１１０６は、板状部材１１０７に電位を付与するための電極を兼ねるものであり、少なくとも頂部に導体が露出しており、板状部材１１０７と電気的に接触する。板状部材１１０７は、支点部材１１０６の頂部を支点として図８７に示す向きに傾斜させ、あるいは、その逆向きに傾斜させることができる。具体的には、板状部材１１０７と、一対の電極１１０３の一方との間に駆動電圧を印加すると、駆動電圧を印加した電極１１０３と板状部材１１０７との間に静電引力が作用し、両者が接近するように板状部材１１０７が傾斜する。板状部材１１０７の基板面方向の移動範囲は規制部材１１０８によって制限される。また、板状部材１１０７の飛び出しを防止するため、規制部材１１０８の頂部に傘状のストッパ部１１０８ａが設けられている。規制部材１１０８およびストッパ部１１０８ａによって、板状部材１１０７が紛失してしまうことが防止されている。

特許文献１の光偏向装置１０００は、板状部材１１０７を支持するための支持梁等の固定部を有さない。よって、板状部材１１０７を傾斜させる際の抵抗力（支持梁の捻り抵抗など）を小さくすることができるため、板状部材１１０７を低電圧で駆動させることが可能となる。

特開２００８−２２５３６３号公報

特許文献１の光偏向装置１０００では、規制部材１１０８およびストッパ部１１０８ａによって、板状部材１１０７の角部の移動が規制されている。板状部材１１０７の角部は、支点部材１１０６から最も離れている部位であるため、板状部材１１０７を傾斜させたときの移動距離が最も大きくなる。すると、角部の移動距離に合わせて規制部材１１０８およびストッパ部１１０８ａを作成する必要があるため、規制部材１１０８やストッパ部１１０８ａが大型化する。これにより、光偏向装置１０００を平面視したときに、光偏向装置１０００が占有する面積に対して板状部材１１０７の面積が占める割合（開口率）が低下してしまう。

本願の光偏向装置は、基板と、平板形状の可動部と、可動部の第１の端部に接続されている第１の突出部と、第１の突出部と同一の中心軸を有するように、可動部の第２の端部に接続されている第２の突出部と、基板上に設置されており、第１の突出部が回転可能に第１の突出部の中心軸の周囲を取り囲んでいる第１の規制部と、基板上に設置されており、第２の突出部が回転可能に第２の突出部の中心軸の周囲を取り囲んでいる第２の規制部と、可動部を揺動させるアクチュエータと、を備えている。そして、第１の規制部で第１の突出部が支持されており、第２の規制部で第２の突出部が支持されていることで、可動部が基板の上方に離反した位置で中心軸の周りに揺動可能に支持されている。

アクチュエータは、可動部に駆動トルクを与えることで、可動部を揺動させる機構である。アクチュエータの駆動方式の例としては、静電駆動式、電磁駆動式、熱駆動式、などが挙げられる。

比較対象として、可動部の移動範囲を規制する場合に、中心軸から離れた部位を規制する場合を説明する。この場合、可動部が揺動するときの規制部位の移動距離は、規制部位が中心軸から離れることに従って大きくなる。そして、規制部位の移動距離に合わせて規制部を作成する必要があるため、移動距離が大きくなるほど規制部が大型化してしまう。本願の光偏向装置では、第１の突出部および第２の突出部によって中心軸が形成されている。そして、第１の突出部の周囲を第１の規制部で取り囲むとともに、第２の突出部の周囲を第２の規制部で取り囲むことで、中心軸に垂直な方向への中心軸の移動範囲を規制することができる。可動部が揺動するときには中心軸の周りに揺動するため、可動部の揺動時においても、中心軸の位置は移動しない。よって、中心軸から離れた部位を規制する場合に比して、規制部を小さくすることができる。これにより、光偏向装置を平面視したときに、光偏向装置が占有する面積に対して可動部の面積が占める割合（開口率）を高めることができる。

また、本願の光偏向装置では、第１の突出部が第１の端部から中心軸に沿って突出している距離、および、第２の突出部が第２の端部から中心軸に沿って突出している距離の各々は、可動部の第１の端部と第１の規制部との間の中心軸に沿った第１の離反距離と、可動部の第２の端部と第２の規制部との間の中心軸に沿った第２の離反距離を合計した距離よりも大きいとしてもよい。第１の端部と第１の規制部が接触するまで、中心軸に沿って可動部が移動した場合には、第２の端部と第２の規制部との距離が最大距離となる。この最大距離は、第１の離反距離と第２の離反距離を合計した距離となる。そして本願の光偏向装置では、第２の突出部が突出している距離が、第１の離反距離と第２の離反距離を合計した距離（最大距離）よりも大きくされているため、第２の突出部が第２の規制部から外れてしまうことを防止できる。同様にして、第２の端部と第２の規制部が接触するまで、中心軸に沿って可動部が移動した場合においても、第１の突出部が突出している距離が、第１の離反距離と第２の離反距離を合計した距離（最大距離）よりも大きくされているため、第１の突出部が第１の規制部から外れてしまうことを防止できる。

また、本願の光偏向装置では、中心軸に垂直な断面における第１の突出部の下面の形状が、曲面を有して基板側へ突出している形状とされており、中心軸に垂直な断面における第２の突出部の下面の形状が、曲面を有して基板側へ突出している形状とされているとしてもよい。第１の突出部の下面が、第１の規制部によって支持されている状態で、可動部が揺動する場合を説明する。第１の突出部の下面と、第１の規制部を支持している第１の規制部の支持面が共に平面の場合には、平面と平面とが接することになる。すなわち、中心軸に垂直な断面において、両者が線接触する。すると、中心軸を中心にして可動部を揺動させると、第１の突出部と第１の規制部との接触部で引っかかりが発生するため、スムーズに可動部を揺動させることができない。一方、本願の光偏向装置では、中心軸に垂直な断面において、第１の突出部の下面の形状が、曲面を有して基板側へ突出している形状とされている。すると、第１の突出部の下面と第１の規制部の支持面が接触する際に、曲面と平面との接触となる。すなわち、中心軸に垂直な断面において、両者が常に点接触する。よって、可動部が揺動する際に、引っかかりが発生することがないため、スムーズに可動部を揺動させることができる。なお、第２の突出部と第２の規制部においても、同様にして、引っかかりが発生することがないため、スムーズに可動部を揺動させることができる。

また、本願の光偏向装置では、第１の規制部の中心軸に垂直な断面において、第１の突出部の下面と対向する面が曲面を有して窪んでいる形状とされており、第２の規制部の中心軸に垂直な断面において、第２の突出部の下面と対向する面が曲面を有して窪んでいる形状とされており、第１の突出部の下面の曲率が、第１の規制部の第１の突出部の下面と対向する面の曲率以上とされており、第２の突出部の下面の曲率が、第２の規制部の第２の突出部の下面と対向する面の曲率以上とされているとしてもよい。これにより、第１の突出部の下面と、第１の規制部の第１の突出部の下面と対向する面とが噛み合うことになる。よって、第１の突出部が、基板に平行な方向であって中心軸に垂直な方向へ移動することを規制することができる。すなわち、第１の突出部の第１の規制部上での位置決めをすることができる。また、第１の突出部の下面と、第１の規制部の第１の突出部の下面と対向する面とは、共に曲面で形成されている。よって、両者の面が噛み合った状態で、中心軸を中心にして可動部を揺動させる場合においても、噛み合い部で引っかかりが発生しないため、スムーズに可動部を揺動させることができる。なお、第２の突出部と第２の規制部においても、同様にして、引っかかりが発生することがないため、スムーズに可動部を揺動させることができる。

また、本願の光偏向装置では、第１の突出部の中心軸に垂直な断面の形状が円形状とされており、第２の突出部の中心軸に垂直な断面の形状が円形状とされているとしてもよい。可動部に静電引力などの様々な力が作用することにより、第１の突出部の外周面が、第１の規制部の内壁の側面部分や上面部分に接触した状態で、可動部が揺動する場合がある。本願の光偏向装置では、第１の突出部の中心軸に垂直な断面の形状が円形状であるため、第１の突出部の外周面は全て曲面とされている。よって、このような場合においても、第１の突出部の外周面と第１の規制部の内壁との接触部分で引っかかりが発生することがないため、スムーズに可動部を揺動させることができる。なお、第２の突出部と第２の規制部においても、同様にして、引っかかりが発生することがないため、スムーズに可動部を揺動させることができる。

また、本願の光偏向装置では、基板上に設置され、外部と電気的に接続される端子部と、第１の突出部の基板に沿った方向の幅よりも小さい幅を有し、導電材料で形成されており、一端が端子部に電気的に接続され、他端が第１の突出部の端部に電気的に接続されている導通部と、をさらに備えてもよい。また、アクチュエータは、基板上の、中心軸を通り基板に垂直な面に対して対称な位置に、一対の下部電極を備えるとしてもよい。また、可動部および第１の突出部は、導電材料で形成されており、第１の突出部と可動部とが電気的に接続されているとしてもよい。導通部、第１の突出部、可動部は導電材料で形成されている。導電材料の一例としては、ポリシリコンが挙げられる。導通部、第１の突出部、可動部は、導電材料が表面に露出していてもよいし、表面がシリコン酸化膜等の絶縁材料で被覆されていてもよい。

端子部、導通部、第１の突出部および可動部は、互いに電気的に導通している。そして、端子部と一方の下部電極との間に駆動電圧を印加することにより、可動部と一方の下部電極との間に静電引力を作用させることができる。これにより、一方の下部電極に向かい合う範囲の可動部を基板に向けて引き付けることができるため、可動部を基板に対して揺動させることが可能となる。

また、本願の光偏向装置では、基板上に設置され、外部と電気的に接続される端子部をさらに備えてもよい。また、アクチュエータは、基板上の、中心軸を通り基板に垂直な面に対して対称な位置に、一対の下部電極を備えていてもよい。また、第１の規制部は、導電材料で形成され、端子部に電気的に接続されていてもよい。また、可動部および第１の突出部は、導電材料で形成されていてもよい。また、第１の突出部と可動部とが電気的に接続されており、第１の突出部の表面、および、第１の規制部の第１の突出部を取り囲んでいる部位の内壁面は、導電材料が露出しているとしてもよい。

第１の突出部の表面、および、第１の規制部の第１の突出部を取り囲んでいる部位の内壁面は、導電材料が露出している。よって、第１の突出部を第１の規制部で支持する際に、導電材料同士が接触することで、電気的に導通を取ることができる。すると、端子部、第１の規制部、第１の突出部および可動部が、互いに電気的に導通する。
そして、端子部と一方の下部電極との間に駆動電圧を印加することにより、可動部と一方の下部電極との間に静電引力を作用させることができる。これにより、一方の下部電極に向かい合う範囲の可動部を基板に向けて引き付けることができるため、可動部を基板に対して揺動させることが可能となる。

本発明によれば、低い駆動力でミラーを揺動させることが可能な光偏向装置を提供することが可能となる。

実施例１の光偏向装置の平面図である。図１に示す光偏向装置のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図１に示す光偏向装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。図１に示す光偏向装置のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。図１に示す光偏向装置のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線における断面図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の平面図である。図５３に示す光偏向装置のＬＩＶ−ＬＩＶ線における断面図である。図５３に示す光偏向装置のＬＶ−ＬＶ線における断面図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。図５３に示す光偏向装置のＬＸＩＸ−ＬＸＩＸ線における断面図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。突出部および規制部の変形例を示す図である。突出部および規制部の変形例を示す図である。光偏向装置の変形例を示す図である。突出部および規制部の変形例を示す図である。従来例の光学装置を示す図である。従来例の光学装置を示す図である。

以下に説明する実施例の主要な特徴を以下に列記する。
（特徴１）導通部は折り返し形状を有している。これにより、導通部の捻り抵抗力が、突出部の捻り抵抗力よりも小さくされている。よって、可動部の揺動動作に対して導通部の捻り抵抗力が与える影響を、小さくすることができる。
（特徴２）基板下層に第１の柱状部および第２の柱状部が形成されている。第１および第２の柱状部の外周の一端から、第１および第２の突出部が突出している。可動部の端部に第１および第２の規制部が形成されている。第１の規制部は、第１の突出部の中心軸の周囲を取り囲んでいる。第２の規制部は、第２の突出部の中心軸の周囲を取り囲んでいる。

実施例１に係る光偏向装置２０について説明する。図１は、光偏向装置２０の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線断面を拡大した図である。図４は、規制部２５０ａの、中心軸２４０に垂直な断面についての断面図に相当する。図２９は、図１のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線断面を拡大した図である。

可動部２２０は、導電層２２５と、導電層２２５の周囲に形成された絶縁層２２３、２２４とを含んでいる。絶縁層２２３の上面に導電層２２５が形成されており、導電層２２５の上面および側面に絶縁層２２４が形成されている。また可動部２２０の上層に、反射層（図示せず）が形成されることで、可動部２２０はミラーとして機能する。可動部２２０の端部２４２ａに、突出部２４１ａが形成されている。また、可動部２２０の端部２４２ｂに、突出部２４１ｂが形成されている。突出部２４１ａおよび２４１ｂは、同一の中心軸２４０を有している。図３に示すように、１対の突出部２４１ａ、２４１ｂは、絶縁層２２３、２２４および導電層２２５を備えている。図１および図３に示すように、突出部２４１ａ、２４１ｂは細長く形成されている。突出部２４１ａ、２４１ｂの長手方向軸が、可動部２２０の中心軸２４０となる。

図１および図３に示すように、基板下層２００上には、規制部２５０ａおよび２５０ｂが設置されている。規制部２５０ａは、突出部２４１ａが回転可能となるような適度の間隙を有して、突出部２４１ａの中心軸２４０の周囲を取り囲んでいる。同様にして、規制部２５０ｂは、突出部２４１ｂが回転可能なように、突出部２４１ｂの中心軸２４０の周囲を取り囲んでいる。これにより、規制部２５０ａで突出部２４１ａが支持されており、規制部２５０ｂで突出部２４１ｂが支持されている。そして可動部２２０が、基板下層２００の上方に離反した位置で、中心軸２４０の周りに揺動可能に支持されている。

図１に示すように、突出部２４１ａは、端部２４２ａから中心軸２４０に沿って、距離Ｌａだけ突出している。同様に、突出部２４１ｂは、端部２４２ｂから中心軸２４０に沿って、距離Ｌｂだけ突出している。規制部２５０ａの可動部２２０側の端部と、可動部２２０の端部２４２ａとの間の距離を、距離Ｄａとする。同様に、規制部２５０ｂの可動部２２０側の端部と、可動部２２０の端部２４２ｂとの間の距離を、距離Ｄｂとする。ここで、距離Ｌａおよび距離Ｌｂの各々は、距離Ｄａと距離Ｄｂを合計した距離よりも大きくされている。

図２に示すように、基板下層２００は、ウェハ層２０１と、絶縁層２０２、２０３と、固定電極２０４ａ、２０４ｂとを含んでいる。ウェハ層２０１と、ウェハ層２０１の上面全体に形成されている絶縁層２０２と、固定電極２０４ａ、２０４ｂとは、平面状である。固定電極２０４ａ、２０４ｂは、可動部２２０の中心軸２４０を含み可動部２２０に垂直な面に対して対称に形成されている。また固定電極２０４ａ、２０４ｂは互いに絶縁されている。外部端子２３１ａ、２３１ｂの各々は、絶縁層２０３、２２３および２２４を貫通している。固定電極２０４ａは外部端子２３１ａと電気的に接続されており、固定電極２０４ｂは外部端子２３１ｂと電気的に接続されている。固定電極２０４ａ、２０４ｂおよび絶縁層２０２の上面には、絶縁層２０３が形成されている。そして基板下層２００は、その全体が平面状となっている。

図１および図３に示すように、基板下層２００上には柱状部２１０が形成されている。柱状部２１０の外周の一端から、導通部２７０が伸びており、突出部２４１ａの端部２４４に電気的に接続されている。導通部２７０は、突出部２４１ａの幅Ｗａよりも小さい幅を有している。また導通部２７０は、折り返し形状を有している。これにより、導通部２７０の捻り抵抗力が、突出部２４１ａの捻り抵抗力よりも小さくされている。よって、可動部２２０を揺動させる際に必要な駆動力に対して、導通部２７０の捻り抵抗力が与える影響を、小さくすることができる。また、導通部２７０の捻り抵抗力の影響を小さくすることで、可動部２２０が固定電極２０４ａに近づくように傾く場合と固定電極２０４ｂに近づくように傾く場合での、各々の傾き角度を揃えることができる。

図３に示すように、柱状部２１０は、絶縁層２２３および２２４と、絶縁層２２３と絶縁層２２４との間に形成されている導電層２２５とを備えている。外部端子２３２から引き出された導電層は、絶縁層２２４を貫通して、導電層２２５と電気的に接続されている。柱状部２１０の絶縁層２２３と、可動部２２０の絶縁層２２３とは、導通部２７０および突出部２４１ａの絶縁層２２３によって連続している。また、柱状部２１０の絶縁層２２４と、可動部２２０の絶縁層２２４とは、導通部２７０および突出部２４１ａの絶縁層２２４によって連続している。また、柱状部２１０の導電層２２５と、可動部２２０の導電層２２５とは、導通部２７０および突出部２４１ａの導電層２２５によって連続している。これにより、外部端子２３２、導通部２７０、突出部２４１ａおよび可動部２２０は、互いに電気的に導通している。

図４において、突出部２４１ａの中心軸２４０に垂直な断面は円形状とされており、その直径はＲ１である。また、規制部２５０ａの中心軸２４０に垂直な断面は、突出部２４１ａの周囲を円形状に取り囲んでいる形状とされている。規制部２５０ａの内壁の直径はＲ２である。突出部２４１ａの直径Ｒ１は、規制部２５０ａの内壁の直径Ｒ２よりも小さくされている。突出部２４１ａの断面は、中心軸２４０に沿った全長に渡って円形状とされている。なお突出部２４１ｂにおいても、同様にして、中心軸２４０に沿った全長に渡って断面が円形状とされている。規制部２５０ａは、基板下層２００の絶縁層２０２の上に設置された、導電層２０４の上方に形成されている。規制部２５０ａは、その内部に存在する導電層２５４および導電層２９５、導電層の外周を被覆する絶縁層２５３および絶縁層２９６、導電層の内周を被覆する絶縁層２５５および絶縁層２９４を備えている。規制部２５０ａの内壁の最下点（最も基板下層２００に近い点）と、絶縁層２０３との距離は、距離Ｈとされている。距離Ｈは、可動部２２０が絶縁層２０３表面から離反する距離の最小値である。また、突出部２４１ａは、中心部に存在する導電層２２５、導電層の外周を被覆する絶縁層２２３および絶縁層２２４を備えている。なお、規制部２５０ｂおよび突出部２４１ｂの構造は、規制部２５０ａおよび突出部２４１ａの各々と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

光偏向装置２０の動作を説明する。光偏向装置２０は、静電駆動式の装置である。光偏向装置２０では、固定電極２０４ａに印加する駆動電圧と固定電極２０４ｂに印加する駆動電圧とを制御することによって、可動部２２０を中心軸２４０の周りに揺動させる。例えば、外部端子２３２を接地し、外部端子２３１ａ、２３１ｂを駆動信号生成器（図示しない）に接続する場合を説明する。外部端子２３２、導通部２７０、突出部２４１ａおよび可動部２２０は、互いに電気的に導通しているため、可動部２２０の電位は接地電位とされる。

駆動信号生成器を用いて、固定電極２０４ａに駆動電圧を印加する場合には、可動部２２０の導電層２２５と固定電極２０４ａとの間に静電引力が発生する。よって、固定電極２０４ａに対向する位置の可動部２２０が、基板下層２００に吸引される。よって図２において、可動部２２０の第１端部２２７ａの下端が固定電極２０４ａに近づくとともに、第２端部２２７ｂが固定電極２０４ｂから離れるように、可動部２２０が傾く。

次に、固定電極２０４ｂに駆動電圧を印加する場合には、導電層２２５と固定電極２０４ｂとの間に静電引力が発生する。よって、可動部２２０の第２端部２２７ｂの下端が固定電極２０４ｂに近づくとともに、第１端部２２７ａが固定電極２０４ａから離れるように、可動部２２０が傾く。

実施例１に係る光偏向装置２０の効果を説明する。本願の光偏向装置２０では、突出部２４１ａおよび突出部２４１ｂによって中心軸２４０が形成されている。そして、突出部２４１ａの周囲を規制部２５０ａで取り囲むとともに、突出部２４１ｂの周囲を規制部２５０ｂで取り囲むことで、中心軸２４０に垂直な方向への中心軸２４０の移動範囲を規制することができる。可動部２２０が揺動するときには中心軸２４０の周りに揺動するため、可動部２２０の揺動時においても、中心軸２４０の位置は移動しない。よって、図８６および図８７に示す特許文献１の光偏向装置１０００のように、中心軸から離れた部位を規制する場合に比して、規制部を小さくすることができる。これにより、光偏向装置２０を平面視したときに、光偏向装置２０が占有する面積に対して可動部２２０の面積が占める割合（開口率）を高めることができる。

また、本願の光偏向装置２０では、距離Ｌａおよび距離Ｌｂの各々は、距離Ｄａと距離Ｄｂを合計した距離よりも大きくされている。端部２４２ａと規制部２５０ａが接触するまで、中心軸２４０に沿って可動部２２０が図１の左側へ移動した場合には、端部２４２ｂと規制部２５０ｂとの離反距離が最大となる。この離反距離の最大値は、距離Ｄａと距離Ｄｂを合計した距離となる。そして本願の光偏向装置２０では、突出部２４１ｂが突出している距離Ｌｂが、距離Ｄａと距離Ｄｂを合計した距離よりも大きくされているため、突出部２４１ｂが規制部２５０ｂから外れてしまうことを防止できる。同様にして、端部２４２ｂと規制部２５０ｂが接触するまで、中心軸２４０に沿って可動部２２０が図１の右側へ移動した場合においても、突出部２４１ａが突出している距離Ｌａが、距離Ｄａと距離Ｄｂを合計した距離よりも大きくされているため、突出部２４１ａが規制部２５０ａから外れてしまうことを防止できる。

また、突出部２４１ａおよび２４１ｂが、規制部２５０ａおよび２５０ｂによって支持されている状態で、可動部２２０が揺動する場合を説明する。本願の光偏向装置２０では、中心軸２４０に垂直な断面において、突出部２４１ａの断面は円形である。よって、突出部２４１ａの下面の形状が、曲面を有して基板下層２００側へ突出している。すると、突出部２４１ａの下面と規制部２５０ａの内壁が接触する際に、曲面で接触することになる。すなわち、中心軸２４０に垂直な断面（図４）で見た場合に、両者が常に点接触する。よって、可動部２２０が揺動する際に、引っかかりが発生することがないため、スムーズに可動部２２０を揺動させることができる。なお、突出部２４１ｂと規制部２５０ｂにおいても、同様にして、引っかかりが発生することがないため、スムーズに可動部２２０を揺動させることができる。

また、本願の光偏向装置２０では、突出部２４１ａおよび突出部２４１ｂは、中心軸２４０に垂直な断面の形状が円形状とされている。可動部２２０に静電引力などの様々な力が作用することにより、突出部２４１ａの外周面が、規制部２５０ａの内壁の側面部分や上面部分など様々な部分に接触した状態で、可動部２２０が揺動する場合がある。本願の光偏向装置２０では、突出部２４１ａの中心軸２４０に垂直な断面の形状が円形状であるため、突出部２４１ａの外周面は全て曲面とされている。よって、突出部２４１ａの外周面が、規制部２５０ａの内壁の何れの位置に接触する場合においても、両者の接触部分で引っかかりが発生することがないため、スムーズに可動部２２０を揺動させることができる。なお、突出部２４１ｂと規制部２５０ｂにおいても、同様にして、引っかかりが発生することがないため、スムーズに可動部２２０を揺動させることができる。

また、比較例として、可動部が支持梁によって支持され、固定端を有する光偏向装置を説明する。当該光偏向装置では、支持梁を基板下層の垂直上下方向へたわみにくくするには、支持梁断面の可動部に垂直な方向の厚さを厚くする必要がある。しかし、支持梁断面の可動部に垂直な方向の厚さを厚くするほど、支持梁の捻り抵抗力が大きくなるため、可動部を揺動させる際に必要な駆動力が大きくなってしまう。よって、支持梁のたわみにくさと駆動力とのバランスを取る必要があるため、光偏向装置の設計が困難となるなどの問題があった。一方、本願の光偏向装置２０では、突出部２４１ａおよび２４１ｂの周囲を、規制部２５０ａおよび２５０ｂで取り囲んでいる構造であるため、可動部２２０を支持している突出部２４１ａおよび２４１ｂの端部が固定されていない。よって、支持梁の捻り抵抗がないため、突出部２４１ａおよび２４１ｂを基板下層２００の垂直上下方向へたわみにくくするために、突出部２４１ａおよび２４１ｂの断面の可動部２２０に垂直な方向の厚さを厚くした場合においても、可動部を揺動させる際に必要な駆動力が大きくならない。よって、可動部２２０の基板下層２００の垂直上下方向への移動量を小さくすることと、少ない駆動力によって大きな揺動角を得ることを両立することが可能となる。これにより、光偏向装置２０の組み立て時や、光偏向装置２０の落下時など、ウェハ表面に垂直な方向を有する大きな加速度が可動部２２０に印加される場合においても、可動部２２０が基板下層２００方向に沈み込む量を小さくすることができる。よって、可動部２２０下面が基板下層２００上面に張り付いてしまう、いわゆるスティッキングの発生を防止することができる。

次に、規制部２５０ａおよび２５０ｂを備えている光偏向装置２０の製造方法について、図４〜図５２を用いて説明する。図５〜図２８は、光偏向装置２０の製造工程の各工程における材料ウェハ、または材料ウェハの上面に絶縁層等を積層した積層体の状態を、図４と同じ断面で図示している。また、図３０〜５１は、積層体の状態を、図２９と同じ断面で図示している。尚、光偏向装置２０のその他の構成については、従来用いられている一般的なＭＥＭＳ技術を用いた光偏向装置の製造方法を適用することができる。

最初に基板下層２００を構成する各層を形成する。まず、図５に示すような材料ウェハ２０１を準備する。材料ウェハ２０１の材料には、例えば単結晶シリコン基板を用いることができる。次に、熱酸化等を行い、材料ウェハ２０１の上面に酸化膜から成る絶縁層２０２を形成する。次に、絶縁層２０２の上面にポリシリコン等を材料とする導電層２０４を成膜し、フォトエッチングを行ってパターニングして、規制部２５０ａの土台部分を形成する。またこのフォトエッチングによって、固定電極２０４ａ、２０４ｂ（図１、図２参照）も同時に形成される。ここで、フォトエッチングとは、フォトリソグラフィーからエッチングまでの一連の処理を意味する。さらに、絶縁層２０２、導電層２０４、固定電極２０４ａ、２０４ｂの上面に、絶縁層２０３を形成する。これにより、図６に示す基板下層２００を形成することができる。

図６に示す積層体に、ポリシリコン等を材料とする第１犠牲層２５１を形成する。次に、熱酸化等を行い、第１犠牲層２５１の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク２６１を成膜する。フォトエッチングによりエッチング用マスク２６１にパターニング処理することによって、エッチングホール２６２を形成する。これにより、図７および図３０に示すように、エッチングホール２６２を有する、エッチング用マスク２６１が形成される。図７において、エッチングホール２６２の中心位置は、規制部２５０ａの中心位置と一致している。また、エッチングホール２６２の開口幅Ｗ５は、規制部２５０ａの幅Ｗ１（図４参照）よりも小さい。これは後述するように、等方性エッチングにより、エッチングホール２６２の横方向へのエッチングが発生するためである。

次に、エッチングホール２６２を通して、第１犠牲層２５１に等方性エッチング処理を行う。等方性エッチングの例としては、ＸｅＦ_２（二フッ化キセノン）ガス等を用いたドライエッチングが挙げられる。また、界面活性剤入りＴＭＡＨ（Tetra methyl ammonium hydroxide）等を用いたウェットエッチングが挙げられる。等方性エッチング処理により、図８および図３１に示すように、エッチングホール２６２の開口部を中心として、窪み部２６３が形成される。等方性エッチングでは、縦横方向に同時にエッチングされるため、アンダーカット（エッチングホール２６２の横方向へのエッチング）が発生する。よって図８に示すように、エッチングによって第１犠牲層２５１に形成される窪み部２６３の断面形状を、半円形状にすることができる。また、窪み部２６３の半円形状における半径の値は、等方性エッチング処理の処理時間によって調整することができる。また、窪み部２６３は、図５２の平面図に示すように、可動部２２０、突出部２４１ａおよび２４１ｂ、規制部２５０ａおよび２５０ｂ、導通部２７０を含む領域の全体を掘り下げるように形成される。その後、エッチング用マスク２６１を除去することにより、図９および図３２に示すように、第１犠牲層２５１に窪み部２６３が形成されている形状が得られる。

次に、第１犠牲層２５１上にレジスト層（不図示）を塗布する。そして、窪み部２６３の底部に開口部が形成されるように、レジスト層をフォトエッチングによりパターニング処理する。パターニングされたレジスト層を通して、第１犠牲層２５１および絶縁層２０３を異方性エッチング処理する。異方性エッチングの例としては、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）が挙げられる。その後、レジスト層を除去する。これにより、図１０および図３３に示すように、窪み部２６３の底面の第１犠牲層２５１および絶縁層２０３が除去され、孔部２６４が形成される。

図１０および図３３に示す積層体に熱酸化処理を行い、第１犠牲層２５１および導電層２０４の表面に、酸化膜からなる絶縁層２５３を成膜する。これにより、図１１および図３４に示す積層体が得られる。

図１１および図３４に示す積層体に対して、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）によって平坦化が行われる。これにより、第１犠牲層２５１の上面に形成されている絶縁層２５３が除去されることで、窪み部２６３および孔部２６４の表面のみに絶縁層２５３が残存する。また、孔部２６４の底面のみが露出しているレジスト層（不図示）を形成し、異方性エッチング処理を行った後に、当該レジスト層を除去する。これにより、孔部２６４の底面の絶縁層２５３が除去され、導電層２０４が露出する。よって、図１２および図３５に示す積層体が得られる。

図１２および図３５に示す積層体に、ポリシリコンの導電層２５４を成膜する。そして、ＣＭＰによる平坦化により、第１犠牲層２５１の上面に形成されている導電層２５４のみを除去する。そして、可動部２２０、規制部２５０ａおよび２５０ｂの形状に合わせたレジスト層２６５を形成する。そしてフォトエッチング処理により、導電層２５４をパターニングする。これにより、図１３および図３６に示す積層体が得られる。また、図３６に示すように、可動部２２０の領域の導電層２５４と、突出部２４１ｂの領域の導電層２５４とが、分離される。

図１３および図３６に示す積層体からレジスト層２６５を除去する。そして、導電層２５４の上面に、熱酸化膜からなる絶縁層２５５を成膜する。さらに、ＣＭＰによる平坦化により、第１犠牲層２５１の上面に形成されている絶縁層２５５のみを除去する。これにより、図１４および図３７に示す積層体が得られる。

図１４および図３７に示す積層体の上面に、可動部２２０、規制部２５０ａおよび２５０ｂの形状に合わせたレジスト層２６６を形成する。そしてフォトエッチング処理により、絶縁層２５５および絶縁層２５３をパターニングする。これにより、図１５および図３８に示す積層体が得られる。また、図３８に示すように、可動部２２０の領域の絶縁層２５３および２５５と、規制部２５０ｂの領域の絶縁層２５３および２５５とが、分離される。

図１５および図３８に示す積層体の上面に、ポリシリコンを用いて、第２犠牲層２５６を形成する。そしてＣＭＰ工程により平坦化することで、窪み部２５７（図１６）内および窪み部２６３（図３９）内の第２犠牲層２５６のみが残される。これにより、図１６および図３９に示す積層体が得られる。

次に熱酸化等を行い、図１６および図３９に示す積層体の上面に、酸化膜から成るエッチング用マスク２８０を成膜する。フォトエッチングによりエッチング用マスク２８０にパターニング処理することによって、エッチングホール２８２を形成する。エッチングホール２６２の形状は、図５２の上面図のハッチング部に示すように、可動部２２０、突出部２４１ａおよび２４１ｂに対応した形状とされる。突出部２４１ａに対応しているエッチングホール２８２の中心位置は、突出部２４１ａの中心位置と一致している。次に、エッチングホール２８２を通して、第２犠牲層２５６に等方性エッチング処理を行う。等方性エッチング処理により、図１７および図４０に示すように、エッチングホール２８２の開口部を中心として、窪み部２８３が形成される。等方性エッチングでは、縦横方向に同時にエッチングされるため、突出部２４１ａに対応する領域では、図１７に示すように、窪み部２８３の断面形状を半円形状にすることができる。また、窪み部２８３の半円形状における半径は、等方性エッチング処理の処理時間によって調整することができる。図１７における窪み部２８３の半径は、突出部２４１ａ断面の円の半径と一致するように決めればよい。

図１７および図４０に示す積層体からエッチング用マスク２８０を除去した上で、エッチングホール２６８を有するレジスト層２６７を形成する。エッチングホール２６８は、図１７および図４０に示す積層体を上面から観測した場合に、可動部２２０が形成される領域内に位置するように形成される。そしてフォトエッチング処理により、第２犠牲層２５６をパターニングする。これにより、トレンチ部２６９が形成される。また、トレンチ部２６９の底面には、絶縁層２５５が露出する。そして、図１８および図４１に示す積層体が得られる。

図１８および図４１に示す積層体からレジスト層２６７を除去した上で、酸化膜からなる絶縁層２２３を成膜する。このとき、トレンチ部２６９内が絶縁層２２３で充填される。そして、トレンチ部２６９に充填された絶縁層２２３が、トレンチ部２６９の下面に露出している絶縁層２５５に接続される。その後、ＣＭＰ工程により平坦化することで、窪み部２８３内の絶縁層２２３のみが残される。これにより、図１９および図４２に示す積層体が得られる。

図１９および図４２に示す積層体に、ポリシリコンの導電層２２５を成膜する。そしてＣＭＰにより平坦化する。これにより、図２０および図４３に示す積層体が得られる。

図２０および図４３の積層体に、レジスト層２５８を塗布する。次に、レジスト層２５８を、グレースケールマスクという特殊なマスクを用いて露光をすることで、パターニング処理を行う。パターニングは、突出部２４１ａの導電層の大きさおよび形状に合わせて行われる。グレースケールマスクは、マスク部分に濃淡を有しており、濃淡により露光時の光の透過量を制御することが可能なマスクである。レジスト層２５８の露光工程では、マスクの光の透過量が大きい部分ほど、より深い部分のレジストが露光される。すると、ポジ型のレジスト（露光されると現像液に対して溶解性が増大し、露光部が除去されるレジスト）を用いる場合には、光の透過量が大きい部分ほど、現像後に残るレジスト層２５８の高さが低くなる。これにより、図２１および図４４に示す積層体が得られる。

実施例１で用いられるグレースケールマスクは、突出部２４１ａの導電層の上面の中央部（図２１、点Ｐ１）での光の透過量が小さく、突出部２４１ａの導電層の両端部（図２１、点Ｐ２）に行くほど光の透過量が大きくなるように作られている。すると、露光後のレジスト層２５８を現像することで、図２１に示すように、突出部２４１ａを形成する領域の上面に、曲面を有して突起している３次元形状のレジスト層２５８を形成することができる。

なお、ネガ型のレジスト（露光されると現像液に対して溶解性が低下し、現像後に露光部分が残るレジスト）を用いることも可能である。この場合は、突出部２４１ａの上面の中央部（図２１、点Ｐ１）での光の透過量が大きく、突出部２４１ａの端部（図２１、点Ｐ２）に行くほど光の透過量が小さくなるようなグレースケールマスクを用いればよい。

次に、３次元形状にパターニングされたレジスト層２５８を通して、導電層２２５を異方性エッチング処理する。このとき、レジスト層２５８の３次元形状が、下層の導電層２２５に転写される。これにより、図２２および図４５に示す積層体が得られる。よって、図２２に示すように、中心軸２４０に垂直な断面において、円形断面を有する、導電層２２５が形成される。

なお、導電層２２５は、可動部２２０を作成する領域にも同時に成膜される。そして、可動部２２０を作成する領域の導電層２２５は、図２２のグレースケールマスクを用いたエッチング工程の前後において、別のフォトエッチング処理により可動部２２０の形状にパターニングされる。これにより、可動部２２０内部の導電層２２５（図２、図３）が形成される。

図２２および図４５に示す積層体に熱酸化処理を行うことで、酸化膜からなる絶縁層２２４を成膜する。これにより、図２３および図４６に示す積層体が得られる。

図２３および図４６に示す積層体に、レジスト層２９２を形成する。そして、突出部２４１ａおよび２４１ｂや可動部２２０の形状に合わせたフォトエッチングにより、絶縁層２２４および絶縁層２２３をパターニングする。これにより、導電層２２５を覆う絶縁層２２４のみが残されることで、図２４および図４７に示す積層体が形成される。なお、可動部２２０を作成する領域の絶縁層２２４も同時にフォトエッチングされることで、可動部２２０の形状にパターニングされる。これにより、可動部２２０の上面の絶縁層２２４（図２、図３）が形成される。

図２４および図４７の積層体からレジスト層２９２を除去し、ポリシリコンを材料とする第３犠牲層２９３を成膜する。そして、第２犠牲層２５６の形状に合わせたフォトエッチングにより、第３犠牲層２９３をパターニングする。これにより、絶縁層２２４を覆う第３犠牲層２９３のみが残されることで、図２５および図４８に示す積層体が形成される。

図２５および図４８の積層体に熱酸化処理を行うことで、酸化膜からなる絶縁層２９４を成膜する。そして、規制部２５０ａおよび２５０ｂの形状に合わせたフォトエッチングにより、絶縁層２９４をパターニングする。これにより、図２６および図４９に示す積層体が形成される。そして、図２６に示すように、第３犠牲層２９３を覆う絶縁層２９４のみが残される。

以下同様にして、図２６および図４９の積層体にポリシリコンを材料とする導電層２９５を成膜し、規制部２５０ａおよび２５０ｂの形状に合わせたフォトエッチングを行うことで、図２７および図５０に示す積層体が形成される。また、図２７および図５０の積層体に酸化膜からなる絶縁層２９６を成膜する。その後フォトエッチングにより、規制部２５０ａおよび２５０ｂ以外の部分の、絶縁層２９６および絶縁層２９４を除去する。これにより、図２８および図５１に示す積層体が形成される。

図２８および図５１に示す積層体に対して、ＸｅＦ_２ガスによる等方性エッチング等を行うと、第１犠牲層２５１、第２犠牲層２５６および第３犠牲層２９３が除去される。なお、図２８および図５１の工程で行われる等方性エッチング処理は、第１犠牲層２５１〜第３犠牲層２９３の全てが完全に除去されるまで行なわれる。これによって、図４および図２９に示すように、突出部２４１ａを規制部２５０ａの内壁から離反させるとともに、突出部２４１ｂを規制部２５０ｂの内壁から離反させることができる。これにより、図１ないし図３に示す光偏向装置２０が完成する。

なお、導通部２７０は、突出部２４１ａを作る工程と同様にして、突出部２４１ａと同時に作成されるため、ここでは導通部２７０の製造工程の詳細な説明は省略する。

実施例２に係る光偏向装置３０について説明する。図５３は、光偏向装置３０の平面図である。図５４は、図５３のＬＩＶ−ＬＩＶ線断面図である。図５５は、図５３のＬＶ−ＬＶ線断面を拡大した図である。図６９は、図５３のＬＸＩＸ−ＬＸＩＸ線断面を拡大した図である。可動部３２０は、導電層３２５によって形成されている。可動部３２０の端部３４２ａに、突出部３４１ａが形成されている。また、可動部３２０の端部３４２ｂに、突出部３４１ｂが形成されている。突出部３４１ａおよび３４１ｂは、同一の中心軸３４０を有している。

図５３および図５４に示すように、基板下層３００上には、規制部３５０ａおよび３５０ｂが設置されている。規制部３５０ａで突出部３４１ａが支持されており、規制部３５０ｂで突出部３４１ｂが支持されている。そして、可動部３２０が基板下層３００の上方に離反した位置で、中心軸３４０の周りに揺動可能に支持されている。また、基板下層３００上には外部端子３３２が形成されている。規制部３５０ａの土台となっている導電層３０４は、外部端子３３２側へ伸びており、外部端子３３２と電気的に接続されている。

図５５において、突出部３４１ａの中心軸３４０に垂直な断面は、円形状とされている。また、規制部３５０ａの中心軸３４０に垂直な断面は、突出部３４１ａの周囲を円形状に取り囲んでいる形状とされている。規制部３５０ａは、基板下層３００のウェハ層３０１の上に設置された、導電層３０４の上方に形成されている。規制部３５０ａは、導電層３５４および導電層３９５によって形成されている。また、突出部３４１ａは、導電層３２５によって形成されている。

なお、規制部３５０ｂおよび突出部３４１ｂの構造は、規制部３５０ａおよび突出部３４１ａの各々と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、光偏向装置３０のその他の構造は、実施例１の光偏向装置２０と同様であるため、詳細な説明は省略する。

突出部３４１ａの表面、および、規制部３５０ａの突出部３４１ａを取り囲んでいる部位の内壁面は、導電材料が露出している。よって、突出部３４１ａを規制部３５０ａで支持する際に、導電材料同士が接触することで、電気的に導通を取ることができる。すると、外部端子３３２、導電層３０４、規制部３５０ａ、突出部３４１ａおよび可動部３２０が、互いに電気的に導通する。そして、外部端子３３２に接地電位を与え、固定電極３０４ａまたは３０４ｂの一方に駆動電圧を印加することにより、可動部３２０と駆動電圧を印加した固定電極との間に静電引力を作用させることができる。これにより、可動部３２０を基板下層３００に対して揺動させることが可能となる。

実施例２に係る光偏向装置３０の効果を説明する。実施例２の光偏向装置３０によれば、規制部３５０ａを、突出部３４１ａを支持する支持部として機能させるとともに、外部端子３３２と可動部３２０との間の導通をとるための導通部としても機能させることができる。これにより、実施例１の光偏向装置２０が備えている導通部２７０を、別途形成する必要がないため、光偏向装置３０の構造をより簡略化することができる。

次に、実施例２に係る光偏向装置３０の製造方法について、図５５〜図８１を用いて説明する。光偏向装置３０の製造方法は、実施例１に係る光偏向装置２０の製造方法（図４〜図５２）と比して、規制部３５０ａおよび突出部３４１ａが導電層３２５のみで形成されている点が異なっている。また、犠牲層として酸化膜を用いる点が異なっている。

図５６に示すように、材料ウェハ３０１の上面にポリシリコンを材料とする導電層３０４を成膜し、フォトエッチングを行ってパターニングして、規制部３５０ａの土台部分を形成する。またこのフォトエッチングによって、固定電極３０４ａ、３０４ｂ（図５３参照）も同時に形成される。その後、絶縁層３０２および導電層３０３を順番に積層する。これにより、図５６に示す基板下層３００を形成することができる。

図５６に示す積層体に、酸化膜を材料とする第１犠牲層３５１を形成する。次に、第１犠牲層３５１の上面にレジスト層から成るエッチング用マスク３６１を成膜する。フォトエッチングによりエッチング用マスク３６１にパターニング処理することによって、エッチングホール３６２を形成する。エッチングホール３６２を通して、第１犠牲層３５１に等方性エッチング処理を行う。等方性エッチングの例としては、フッ素系ガス等を用いたドライエッチングが挙げられる。等方性エッチング処理により、図５７および図７０に示すように、エッチングホール３６２の開口部を中心として、窪み部３６３が形成される。窪み部３６３の半円形状における半径の値は、等方性エッチング処理の処理時間によって調整することができる。また、窪み部３６３は、可動部３２０、突出部３４１ａおよび３４１ｂ、規制部３５０ａおよび３５０ｂを含む領域の全体を掘り下げるように形成される。その後、エッチング用マスク３６１を除去する。

第１犠牲層３５１上にレジスト層（不図示）を塗布する。そして、窪み部３６３の底部に開口部が形成されるように、レジスト層をフォトエッチングによりパターニング処理する。パターニングされたレジスト層を通して、導電層３０３および絶縁層３０２を異方性エッチング処理する。これにより、図５８および図７１に示すように、窪み部３６３の底面の第１犠牲層３５１、導電層３０３および絶縁層３０２が除去され、孔部３６４が形成される。

図５８および図７１に示す積層体に、ポリシリコンの導電層３５４を成膜する。そして、ＣＭＰによる平坦化により、第１犠牲層３５１の上面に形成されている導電層３５４のみを除去する。これにより、図５９および図７２に示す積層体が得られる。

図５９および図７２に示す積層体の上面に、レジスト層からなるエッチング用マスク３８０を成膜する。フォトエッチングによりエッチング用マスク３８０にパターニング処理することによって、エッチングホール３８２を形成する。次に、エッチングホール３８２を通して、導電層３５４に等方性エッチング処理を行う。等方性エッチング処理により、図６０および図７３に示す積層体が得られる。そして、突出部３４１ｂを作成する領域では、図６０に示すように、エッチングホール３８２の開口部を中心として窪み部３８３が形成される。

図６０および図７３に示す積層体からエッチング用マスク３８０を除去した後に、可動部３２０、規制部３５０ａおよび３５０ｂの形状に合わせたレジスト層３６６を形成する。そしてフォトエッチング処理により、導電層３５４をパターニングする。これにより、図６１および図７４に示す積層体が得られる。また、図７４に示すように、可動部３２０の領域の導電層３５４と、規制部３５０ｂの領域の導電層３５４とが、分離される。

図６１および図７４に示す積層体からレジスト層３６６を除去した後に、酸化膜を用いて、第２犠牲層３５６を成膜する。そしてＣＭＰ工程により平坦化することで、窪み部３８３内の第２犠牲層３５６のみが残される。これにより、図６２および図７５に示す積層体が得られる。

図６２および図７５に示す積層体に、エッチングホール３６８を有するレジスト層３６７を形成する。エッチングホール３６８は、図６２および図７５に示す積層体を上面から観測した場合に、可動部３２０が形成される領域内に位置するように形成される。そしてフォトエッチング処理により、第２犠牲層３５６をパターニングする。これにより、トレンチ部３６９が形成される。また、トレンチ部３６９の底面には、導電層３５４が露出する。そして、図６３および図７６に示す積層体が得られる。

図６３および図７６に示す積層体からレジスト層３６７を除去した後に、ポリシリコンの導電層３２５を成膜する。このとき、トレンチ部３６９内が導電層３２５で充填される。そして、トレンチ部３６９に充填された導電層３２５が、トレンチ部３６９の下面に露出している導電層３５４に接続される。そしてＣＭＰにより平坦化する。これにより、図６４および図７７に示す積層体が得られる。

図６４および図７７の積層体に、レジスト層３５９を塗布する。次に、レジスト層３５９を、グレースケールマスクを用いて露光をすることで、パターニング処理を行う。パターニングは、突出部３４１ａの大きさおよび形状に合わせて行われる。露光後のレジスト層３５９を現像することで、図６５および図７８に示す積層体が得られる。このとき、図６５に示すように、突出部３４１ａを形成する領域の上面に、曲面を有して突起している３次元形状のレジスト層３５９を形成することができる。次に、３次元形状にパターニングされたレジスト層３５９を通して、導電層３２５を異方性エッチング処理する。このとき、レジスト層３５９の３次元形状が、下層の導電層３２５に転写される。よって、図６６および図７９に示す積層体が得られる。このとき、図６６に示すように、中心軸３４０に垂直な断面において、円形断面を有する導電層３２５が形成される。

なお、導電層３２５は、可動部３２０を作成する領域にも同時に成膜される。そして、可動部３２０を作成する領域の導電層３２５は、図６６および図７９のグレースケールマスクを用いたエッチング工程の前後において、別のフォトエッチング処理により可動部３２０の形状にパターニングされる。これにより、導電層３２５によって、可動部３２０（図５３、図５４）が形成される。

図６６および図７９の積層体上に、酸化膜を材料とする第３犠牲層３９３を成膜する。次にレジストを材料とするエッチング用マスク３９８を成膜する。そして、突出部３４１ａおよび３４１ｂや可動部３２０の形状に合わせたフォトエッチングにより、第３犠牲層３９３をパターニングする。これにより、図６７および図８０に示す積層体が形成される。

図６７および図８０に示す積層体からエッチング用マスク３９８を除去し、ポリシリコンを材料とする導電層３９５を成膜する。次にレジストを材料とするエッチング用マスク３９９を成膜する。そして、規制部３５０ａおよび３５０ｂの形状に合わせたフォトエッチングにより、導電層３９５をパターニングする。これにより、図６８および図８１に示す積層体が形成される。

図６８および図８１に示す積層体からエッチング用マスク３９９を除去した上で、フッ素系ガスによる等方性エッチング等を行うと、第１犠牲層３５１、第２犠牲層３５６および第３犠牲層３９３が除去される。なお、図６８の工程で行われる等方性エッチング処理は、第１犠牲層３５１〜第３犠牲層３９３の全てが完全に除去されるまで行なわれる。これによって、図５５および図６９に示すように、突出部３４１ａを規制部３５０ａの内壁から離反させることができる。これにより、図５３および図５４に示す光偏向装置３０が完成する。

実施例２に係る光偏向装置３０の製造方法の効果を説明する。実施例２に係る光偏向装置３０では、可動部３２０、突出部３４１ａおよび３４１ｂ、規制部３５０ａおよび３５０ｂを、ポリシリコンの導電層のみで形成することができる。よって、実施例１に係る光偏向装置２０に比して、導電層の表面を絶縁層で被覆するための工程を省略することができるため、より少ない工程で光偏向装置３０を作成することが可能となる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

実施例１および２では、グレースケールマスクを用いる場合を説明したが、この形態に限られない。グレースケールマスクを用いない場合にも、本願の突出部および規制部を形成することが可能である。実施例１の図２１の工程において、グレースケールマスクに替えて通常のマスクを用いた場合には、レジスト層２５８は、一定厚さを有する２次元形状にパターニングされる。この場合、異方性エッチングの処理時において、レジスト層２５８の２次元形状が下層の導電層２２５に転写される。その後、図２２〜図２８の工程を適用すると、図８２に示すような突出部４４１ａおよび規制部４５０ａが得られる。突出部４４１ａの中心軸に垂直な断面は、下面が半円形状となり、上面が矩形形状となる。すなわち、突出部４４１ａの下面の形状が、曲面を有して基板下層４００側へ突出している形状とされている。また、規制部４５０ａの中心軸に垂直な断面も、内壁面の下面が半円形状となり、内壁面の上面が矩形形状となる。すなわち、規制部４５０ａの内壁のうち、突出部４４１ａの下面と対向する部分が、曲面を有して窪んでいる形状とされている。

これにより、突出部４４１ａの下面と、規制部４５０ａの内壁の上面（窪んでいる面）とが噛み合うことになる。よって、突出部４４１ａが、基板下層４００に平行な方向であって中心軸に垂直な方向へ移動することを規制することができる。すなわち、突出部４４１ａの規制部４５０ａ上での位置決めをすることができる。また、突出部４４１ａの下面と、規制部４５０ａの内壁の上面とは、共に曲面で形成されている。よって、両者の面が噛み合った状態で、中心軸を中心にして可動部を揺動させる場合においても、噛み合い部で引っかかりが発生しないため、スムーズに可動部を揺動させることができる。

同様にして、実施例２の図６５の工程において、通常のマスクを用いた場合には、レジスト層３５９は、一定厚さを有する２次元形状にパターニングされる。この場合、異方性エッチングの処理時において、レジスト層３５９の２次元形状が下層の導電層３２５に転写される。その後、図６６〜図６８の工程を適用すると、図８３に示すような突出部５４１ａおよび規制部５５０ａが得られる。突出部５４１ａの中心軸に垂直な断面は、下面が半円形状となり、上面が矩形形状となる。また、規制部５５０ａの中心軸に垂直な断面も、内壁面の下面が半円形状となり、内壁面の上面が矩形形状となる。よって、図８３に示す構造においても、図８２に示す構造と同様にして、スムーズに可動部を揺動させることができる。

また、実施例１および２では、突出部が可動部に形成され、突出部の周囲を取り囲んでいる規制部が基板下層上に形成される場合を説明したが、この形態に限られない。図８４の斜視図に示す、光偏向装置６０のような形態であってもよい。光偏向装置６０では、基板下層に柱状部６１０ａおよび６１０ｂが形成されている。柱状部６１０ａおよび６１０ｂの外周の一端から、突出部６４１ａおよび６４１ｂが突出している。また、可動部６２０の端部に規制部６５０ａおよび６５０ｂが形成されている。規制部６５０ａは、突出部６４１ａの中心軸６４０の周囲を取り囲んでいる。同様に、規制部６５０ｂは、突出部６４１ｂの中心軸６４０の周囲を取り囲んでいる。この形態によっても、可動部６２０を、基板下層の上方に離反した位置で、中心軸６４０の周りに揺動可能に支持することができる。

また、突出部および規制部の形状は、様々な組み合わせが可能である。例えば、図８５に示すような突出部７４１ａおよび規制部７５０ａの組み合わせであってもよい。図８５では、中心軸に垂直な断面において、突出部７４１ａの下面の形状が、曲面を有して基板下層７００へ突出している形状とされている。すると、突出部７４１ａの下面と規制部７５０ａの内壁の上面（突出部７４１ａを支持する面）が接触する際に、曲面と平面との接触となる。よって、可動部が揺動する際に、引っかかりが発生することがないため、スムーズに可動部を揺動させることができる。

また、実施例１および２では、可動部を揺動させるアクチュエータが静電駆動式である場合を説明したが、この形態に限られない。本願の技術は、可動部の揺動に関する技術である。よって、電磁駆動式や熱駆動式などの他の駆動方式に対しても、本願の技術を適用することが可能である。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２０、３０、６０光偏向装置
２００、３００、４００基板下層
２２０、３２０、６２０可動部
２４０、３４０、６４０中心軸
２４１ａ、２４１ｂ、３４１ａ、３４１ｂ、４４１ａ、４４１ｂ、６４１ａ、６４１ｂ、７４１ａ、７４１ｂ突出部
２５０ａ、２５０ｂ、３５０ａ、３５０ｂ、６５０ａ、６５０ｂ、７５０ａ、７５０ｂ、規制部

Claims

基板と、
平板形状の可動部と、
前記可動部の第１の端部に接続されている第１の突出部と、
前記第１の突出部と同一の中心軸を有するように、前記可動部の第２の端部に接続されている第２の突出部と、
前記基板上に設置されており、前記第１の突出部が回転可能に前記第１の突出部の前記中心軸の周囲を取り囲んでいる第１の規制部と、
前記基板上に設置されており、前記第２の突出部が回転可能に前記第２の突出部の前記中心軸の周囲を取り囲んでいる第２の規制部と、
前記可動部を揺動させるアクチュエータと、
を備え、
前記第１の規制部で前記第１の突出部が支持されており、前記第２の規制部で前記第２の突出部が支持されていることで、前記可動部が前記基板の上方に離反した位置で前記中心軸の周りに揺動可能に支持されており、
前記第１の規制部の前記中心軸に垂直な断面において、前記第１の突出部の下面と対向する面が曲面を有して窪んでいる形状とされており、
前記第２の規制部の前記中心軸に垂直な断面において、前記第２の突出部の下面と対向する面が曲面を有して窪んでいる形状とされており、
前記中心軸に垂直な断面における前記第１の突出部の下面の形状が、曲面を有して前記基板側へ突出している形状とされており、
前記第１の突出部の下面の曲率が、前記第１の規制部の前記第１の突出部の下面と対向する面の曲率以上とされており、
前記中心軸に垂直な断面における前記第２の突出部の下面の形状が、曲面を有して前記基板側へ突出している形状とされており、
前記第２の突出部の下面の曲率が、前記第２の規制部の前記第２の突出部の下面と対向する面の曲率以上とされていることを特徴とする光偏向装置。
基板と、
平板形状の可動部と、
前記可動部の第１の端部に接続されている第１の突出部と、
前記第１の突出部と同一の中心軸を有するように、前記可動部の第２の端部に接続されている第２の突出部と、
前記基板上に設置されており、前記第１の突出部が回転可能に前記第１の突出部の前記中心軸の周囲を取り囲んでいる第１の規制部と、
前記基板上に設置されており、前記第２の突出部が回転可能に前記第２の突出部の前記中心軸の周囲を取り囲んでいる第２の規制部と、
前記基板上の、前記中心軸を通り前記基板に垂直な面に対して対称な位置に、一対の下部電極を備えているアクチュエータであって、前記可動部を揺動させるアクチュエータと、
前記基板上に設置され、外部と電気的に接続される端子部と、
前記第１の突出部の前記基板に沿った方向の幅よりも小さい幅を有し、導電材料で形成されており、一端が前記端子部に電気的に接続され、他端が前記第１の突出部の端部に電気的に接続されている導通部と、
を備え、
前記第１の規制部で前記第１の突出部が支持されており、前記第２の規制部で前記第２の突出部が支持されていることで、前記可動部が前記基板の上方に離反した位置で前記中心軸の周りに揺動可能に支持されており、
前記可動部および前記第１の突出部は、前記導電材料で形成されており、
前記第１の突出部と前記可動部とが電気的に接続されていることを特徴とする光偏向装置。
基板と、
平板形状の可動部と、
前記可動部の第１の端部に接続されている第１の突出部と、
前記第１の突出部と同一の中心軸を有するように、前記可動部の第２の端部に接続されている第２の突出部と、
前記基板上に設置されており、前記第１の突出部が回転可能に前記第１の突出部の前記中心軸の周囲を取り囲んでいる第１の規制部と、
前記基板上に設置されており、前記第２の突出部が回転可能に前記第２の突出部の前記中心軸の周囲を取り囲んでいる第２の規制部と、
前記基板上の、前記中心軸を通り前記基板に垂直な面に対して対称な位置に、一対の下部電極を備えているアクチュエータであって、前記可動部を揺動させるアクチュエータと、
前記基板上に設置され、外部と電気的に接続される端子部と、
を備え、
前記第１の規制部で前記第１の突出部が支持されており、前記第２の規制部で前記第２の突出部が支持されていることで、前記可動部が前記基板の上方に離反した位置で前記中心軸の周りに揺動可能に支持されており、
前記第１の規制部は、導電材料で形成され、前記端子部に電気的に接続されており、
前記可動部および前記第１の突出部は、前記導電材料で形成されており、
前記第１の突出部と前記可動部とが電気的に接続されており、
前記第１の突出部の表面、および、前記第１の規制部の前記第１の突出部を取り囲んでいる部位の内壁面は、前記導電材料が露出していることを特徴とする光偏向装置。
前記第１の突出部が前記第１の端部から前記中心軸に沿って突出している距離、および、前記第２の突出部が前記第２の端部から前記中心軸に沿って突出している距離の各々は、
前記可動部の前記第１の端部と前記第１の規制部との間の前記中心軸に沿った第１の離反距離と、前記可動部の前記第２の端部と前記第２の規制部との間の前記中心軸に沿った第２の離反距離を合計した距離よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の光偏向装置。
前記第１の突出部の前記中心軸に垂直な断面の形状が円形状とされており、
前記第２の突出部の前記中心軸に垂直な断面の形状が円形状とされていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の光偏向装置。
基板と、
平板形状の可動部と、
前記基板上の前記可動部の第１の端部と対向する位置に設置されており、前記基板の上方に伸びている第１の土台部と、
前記基板上の前記可動部の第２の端部と対向する位置に設置されており、前記基板の上方に伸びている第２の土台部と、
前記第１の土台部から、前記可動部の側へ前記基板と平行に伸びている第１の突出部と、
前記第２の土台部から、前記第１の突出部と同一の中心軸を有するように、前記可動部の側へ前記基板と平行に伸びている第２の突出部と、
前記可動部の第１の端部に接続されており、前記第１の突出部が回転可能に前記第１の突出部の前記中心軸の周囲を取り囲んでいる第１の規制部と、
前記可動部の第２の端部に接続されており、前記第２の突出部が回転可能に前記第２の突出部の前記中心軸の周囲を取り囲んでいる第２の規制部と、
前記可動部を揺動させるアクチュエータと、
を備え、
前記第１の突出部で前記第１の規制部が支持されており、前記第２の突出部で前記第２の規制部が支持されていることで、前記可動部が前記基板の上方に離反した位置で前記中心軸の周りに揺動可能に支持されており、
前記第１の規制部の前記中心軸に垂直な断面において、前記第１の突出部の上面と対向する面が曲面を有して窪んでいる形状とされており、
前記第２の規制部の前記中心軸に垂直な断面において、前記第２の突出部の上面と対向する面が曲面を有して窪んでいる形状とされており、
前記中心軸に垂直な断面における前記第１の突出部の上面の形状が、曲面を有して前記基板の上方側へ突出している形状とされており、
前記第１の突出部の上面の曲率が、前記第１の規制部の前記第１の突出部の上面と対向する面の曲率以上とされており、
前記中心軸に垂直な断面における前記第２の突出部の上面の形状が、曲面を有して前記基板の上方側へ突出している形状とされており、
前記第２の突出部の上面の曲率が、前記第２の規制部の前記第２の突出部の上面と対向する面の曲率以上とされていることを特徴とする光偏向装置。
基板と、
平板形状の可動部と、
前記基板上の前記可動部の第１の端部と対向する位置に設置されており、前記基板の上方に伸びている第１の土台部と、
前記基板上の前記可動部の第２の端部と対向する位置に設置されており、前記基板の上方に伸びている第２の土台部と、
前記第１の土台部から、前記可動部の側へ前記基板と平行に伸びている第１の突出部と、
前記第２の土台部から、前記第１の突出部と同一の中心軸を有するように、前記可動部の側へ前記基板と平行に伸びている第２の突出部と、
前記可動部の第１の端部に接続されており、前記第１の突出部が回転可能に前記第１の突出部の前記中心軸の周囲を取り囲んでいる第１の規制部と、
前記可動部の第２の端部に接続されており、前記第２の突出部が回転可能に前記第２の突出部の前記中心軸の周囲を取り囲んでいる第２の規制部と、
前記基板上の、前記中心軸を通り前記基板に垂直な面に対して対称な位置に、一対の下部電極を備えているアクチュエータであって、前記可動部を揺動させるアクチュエータと、
前記基板上に設置され、外部と電気的に接続される端子部と、
前記第１の突出部の前記基板に沿った方向の幅よりも小さい幅を有し、導電材料で形成されており、一端が前記端子部に電気的に接続され、他端が前記第１の規制部の端部に電気的に接続されている導通部と、
を備え、
前記第１の突出部で前記第１の規制部が支持されており、前記第２の突出部で前記第２の規制部が支持されていることで、前記可動部が前記基板の上方に離反した位置で前記中心軸の周りに揺動可能に支持されており、
前記可動部および前記第１の規制部は、前記導電材料で形成されており、
前記第１の規制部と前記可動部とが電気的に接続されていることを特徴とする光偏向装置。
基板と、
平板形状の可動部と、
前記基板上の前記可動部の第１の端部と対向する位置に設置されており、前記基板の上方に伸びている第１の土台部と、
前記基板上の前記可動部の第２の端部と対向する位置に設置されており、前記基板の上方に伸びている第２の土台部と、
前記第１の土台部から、前記可動部の側へ前記基板と平行に伸びている第１の突出部と、
前記第２の土台部から、前記第１の突出部と同一の中心軸を有するように、前記可動部の側へ前記基板と平行に伸びている第２の突出部と、
前記可動部の第１の端部に接続されており、前記第１の突出部が回転可能に前記第１の突出部の前記中心軸の周囲を取り囲んでいる第１の規制部と、
前記可動部の第２の端部に接続されており、前記第２の突出部が回転可能に前記第２の突出部の前記中心軸の周囲を取り囲んでいる第２の規制部と、
前記基板上の、前記中心軸を通り前記基板に垂直な面に対して対称な位置に、一対の下部電極を備えているアクチュエータであって、前記可動部を揺動させるアクチュエータと、
前記基板上に設置され、外部と電気的に接続される端子部と、
を備え、
前記第１の突出部で前記第１の規制部が支持されており、前記第２の突出部で前記第２の規制部が支持されていることで、前記可動部が前記基板の上方に離反した位置で前記中心軸の周りに揺動可能に支持されており、
前記第１の突出部は、導電材料で形成され、前記端子部に電気的に接続されており、
前記可動部および前記第１の規制部は、前記導電材料で形成されており、
前記第１の規制部と前記可動部とが電気的に接続されており、
前記第１の突出部の表面、および、前記第１の規制部の前記第１の突出部を取り囲んでいる部位の内壁面は、前記導電材料が露出していることを特徴とする光偏向装置。