JP2004233653A

JP2004233653A - ミラー駆動装置

Info

Publication number: JP2004233653A
Application number: JP2003022092A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Fujita; 藤田　　淳; Yoshihiko Suzuki; 美彦鈴木
Original assignee: Nikon Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Nikon Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】梁を大きく湾曲させた場合であっても破損を防止でき、ミラーをより大きく変位させることができるミラー駆動装置を提供する。
【解決手段】基板と、一方の主面にミラー膜が形成されたミラープレートと、一端部で基板に固定され他端部が接続部を介してミラープレートの他方の主面に接続された梁部を有しその梁部の他端部が上下するアクチュエーターとを備えたミラー駆動装置であって、梁部をシリコン窒化膜を含むように構成した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として光スイッチに使用されるミラー駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ通信量が飛躍的に増大しているテレコミュニケーションシステム等に利用される光通信システムにおいて、その高速化のために波長分割多重（ＷＤＭ）による高密度化が不可欠である。そのための高速・大容量光通信システムの光ネットワークでは、中継地や分岐点に設置されるクロスコネクト装置（ＸＣ）や挿入・分岐多重装置（ＡＤＭ）を電気式から光式に転換する必要がある。それらの装置の光化に光スイッチは不可欠な部品である。この光化したＸＣ、ＡＤＭ等に使用される光スイッチは、例えば円形の複数のミラーの方向を所望の方向に変化させる駆動機構部とを備えてなり、そのミラーの方向を変化させることにより光をスイッチングする。このような光スイッチの駆動機構としては、ミラーが形成されたプレートを２軸のジンバルにより支持して、方向を変化させる方法がある。この方法では、ミラーとなる反射膜が成膜されたポリシリコンのプレートを直交する２軸の回転自由度を持つジンバルで支持し、プレートとその下の電極間に電圧をかけ静電力によりミラーの傾き角を制御している。この構成部品は全てウェハープロセスによりシリコン基板表面に形成され、ジンバルとプレートは弱いばねで接続されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
ディー．ティー．ニールソン（Ｄ．Ｔ．Ｎｅｉｌｓｏｎ）著、「フリープロビィジョンド１１２×１１２マイクロ−メカニカルオプティカルクロスコネクトウイズ３５．８Ｔｂ／ｓデモンストレーティドキャパシティー（ＦｕｌｌｙＰｒｏｖｉｓｉｏｎｅｄ１１２×１１２Ｍｉｃｒｏ−ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＯｐｔｉｃａｌＣｒｏｓｓｃｏｎｎｅｃｔＷｉｔｈ３５．８Ｔｂ／ｓＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄＣａｐａｃｉｔｙ）」、ＯＦＣ２０００（テクニカル・ダイジェスト）、米国、オプティカル・ソサイアティ・オブ・アメリカ（ＯｐｔｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａ）、２０００年３月５日、第１巻、ＰＤ１２−２、ｐｐ１−２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のミラー駆動装置は、駆動電圧が大きいという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、駆動電圧を低くできるミラー駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係るミラー駆動装置は、基板と、一方の主面にミラー膜が形成されたミラープレートと、一端部が接続部を介して上記ミラープレートに接続され他端部で基板に固定された梁部を有しその梁部の一端部が上下するアクチュエーターとを備えたミラー駆動装置であって、上記梁部をシリコン窒化膜を含むように構成したこと、又は上記梁部に上記一端部から上記他端部に至る長手方向にその中心軸が交差するように切欠き部を形成したことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態のミラー駆動装置について説明する。
図１は、本実施の形態１のミラー駆動装置（マイクロミラー）の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’線についての断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ’線についての断面図である。尚、本明細書において、上面とはミラー側の面を意味し、下面とはミラーと反対側に位置する面を意味するものとする。
【０００８】
実施の形態１のミラー駆動装置において、ミラーの駆動機構は、図１に示すように、３つのアクチュエーター２０によって構成される。具体的には、図１〜図３に示すように、第１基板１の上方に、ピボット３１によって揺動可能に配置されたミラープレート６が、３箇所で接続バネ３を介して各アクチュエーター２０の梁の部分（梁部）１０の一端部（移動端）１２に接続され、その梁部１０の他端部（固定部）１１が第１基板１の上面に固定されることにより構成されている。
【０００９】
より詳細には、本実施の形態１のミラー駆動装置において、各アクチュエーター２０は、上下に移動可能な移動端１２と固定部１１とを有しかつその上面に上部電極４を備えた梁部１０と、他方の電極を兼ねる第１基板１上とによって構成され、上部電極４と第１基板１との間に印加された電圧に対応した静電力によって移動端１２を上下させることができる。
以上のように構成されたミラー駆動機構は、所望の反射方向に対応させて３つのアクチュエーター２０に印加する電圧を制御することによってミラープレート６を所望の方向に向けることができる。
【００１０】
ここで、特に本実施の形態１のミラー駆動装置は、アクチュエーター２０の主要部を構成する梁部絶縁膜５がＳｉＮｘで表されるシリコン窒化膜からなることを特徴とし、これにより梁部１０の剛性を小さくすることができる。
従って、特に本実施の形態１のミラー駆動装置のアクチュエーター２０は、小さな静電力により大きな変位（上下の変位）を得ることが可能となりかつ破壊を防止できることから高い信頼性が実現できる。
【００１１】
以下、本発明に係る実施の形態１のミラー駆動装置の製造方法について説明する。
図４〜図９は、本実施の形態１のミラー駆動装置の製造方法における、ミラー駆動機構部の加工プロセスの流れを示す断面図である。図４〜図９の断面は、図１のＣ−Ｃ’線（梁部１０の固定部１１から移動端１２に至る円弧の部分とその円弧と移動端１２において連続し移動端からミラープレートの中心に向う直線部分からなる）についての断面を平面的に描いたものである。
【００１２】
本方法ではまず、図４に示す、シリコン単結晶からなる第１基板１上にＳｉＯｘ層１０８を介して活性シリコン層（単結晶シリコン層）１０６が形成されたＳＯＩ基板を用い、活性シリコン層１０６を所定の形状（ミラープレートの形状：本実施の形態１では円形）にエッチングすることによりミラープレート６を形成する（図５）。
尚、本実施の形態１では、ＳＯＩ基板として、例えば、活性層シリコン１０６の厚さが１０μｍ、ＳｉＯｘ酸化膜層１０８の厚さが２．５μｍ、シリコン基板部分の厚さが４５０μｍのものを用いる。
以上のように、薄膜形成技術により形成したものではないいわゆるバルクシリコンである活性層シリコン１０６を用いてミラープレート６を形成すると、高い平面度を有しかつ撓み変形の少ないミラープレートを容易に作製できる。
具体的には、光スイッチに用いられるミラー駆動装置のミラープレート６には、反射面の曲率半径が３ｍ程度又はそれ以上の曲率半径であることが必要とされるが、活性層シリコン１０６を用いてミラープレート６を構成すると曲率半径が３ｍ以上の平面度の良い反射面を作製できる。
尚、本発明は、ＳＯＩ基板の作製方法により限定されるものではなく、例えば、貼り合わせ法により作製されたものであってもよいし、活性層シリコンをエピタキシャル成長により作製したものであってもよい。
【００１３】
ミラープレート６を形成した後、梁部１０、接続バネ３を構成するためのシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ膜）をミラープレート６を覆うようにＣＶＤ等により形成した後、エッチングにより梁部１０、接続バネ３の形状にパターンニングする（図６）。
エッチングにより残す部分は、（１）ミラープレート６の外側に、アクチュエーター２０の固定部１１を構成するための矩形形状の部分とその部分からミラープレート６の外周に沿った円弧形状の部分とその先端部にあたる移動端１２からなる梁部の絶縁層（梁部絶縁層５）、（２）ミラープレート６の上面と側面及びその側面から外側に張り出したつばの部分（本明細書において、ミラープレート６の上面の絶縁膜をプレート絶縁膜５ａという。）、（３）梁部の移動端１２とミラープレート６から外側に張り出したつばの部分とを一体的に接続する接続バネ３の部分である（図１及び図６参照）。
【００１４】
このようにして、梁部の絶縁層（梁部絶縁層５）、プレート絶縁膜５ａ、つばの部分及び接続バネ３が同一材料でかつ一体で構成される。
このように、梁部の絶縁層（梁部絶縁層５）、プレート絶縁膜５ａ及び接続バネ３を同一材料で一体的に構成すると、各結合部分における破損を防止でき、信頼性を高くできる。
また、プレート絶縁膜５ａと接続バネ３の間に、ミラープレートの外周全体に亙ってつばの部分を一体で形成することによってより効果的にプレート絶縁膜５ａと接続バネ３の間の破損を防止することができる。
【００１５】
また、本実施の形態１のミラー駆動装置において、梁部絶縁層５を低応力（剛性の低い）のシリコン窒化膜を用いて構成している点が極めて重要な要素であり、これにより、極めて低い駆動電圧でミラープレート６の傾き制御を可能としている（後述の試作評価結果により実証）。さらに、梁部絶縁層５、プレート絶縁膜５ａ及び接続バネ３を低応力のシリコン窒化膜で一体的に構成することにより各結合部分における破損をより効果的に防止でき、極めて信頼性を高くできる。すなわち、シリコン窒化膜より剛性の高い材料で梁部絶縁層５、プレート絶縁膜５ａ及び接続バネ３を構成すると、低駆動電圧化が難しくなるだけではなく、同じミラー傾き角が得られるように駆動したとき、梁部絶縁層の固定部分や接続バネの部分等により大きな力が集中し、破損しやすくなるが、梁部絶縁層５の剛性を低くすることにより固定部分や接続部分等に集中する力を緩和でき、高い信頼性が得られる。
【００１６】
また、本実施の形態１のミラー駆動装置において、梁部絶縁層５等をシリコン窒化膜で構成することによってさらに以下のような利点がある。
第１に、梁部１０及び接続バネ３は機械的強度が等方的な材料を用いて構成することが好ましいが、シリコン窒化膜は機械的強度が等方的である。
従って、梁部絶縁層５等をシリコン窒化膜で構成することによって、梁部の変形状態とかかる力の向きによらず剛性が一定となり、復元力のバラツキを小さくできる。また、例えば、結晶方位により機械的強度が異なる場合、その最弱方位で破損しやすいが、機械的強度が等方的であると力がかかる方向により機械的強度が異なることの影響がなくなり、梁部１０及び接続バネ３の破損を防止でき信頼性を高くできる。
【００１７】
第２に、本実施の形態１のように、犠牲層としてＳｉＯ_２を用いる場合には、梁部１０（梁部絶縁層５）等は、フッ化水素（ＨＦ）エッチング液に対して耐性がある材料を用いることが好ましい（すくなくとも、ＳｉＯ_２よりフッ化水素に対するエッチングレートの小さい材料とし、好ましくはエッチング選択比が１０以上になるように材料を選択する。）が、シリコン窒化膜はフッ化水素（ＨＦ）エッチング液に対して耐性がある。
尚、シリコン窒化膜の５０％ＨＦに対するエッチングレートは、５〜６ｎｍ／分であり、シリコン熱酸化膜の５０％ＨＦに対するエッチングレートは、１３００ｎｍ／分程度である。
【００１８】
また、アクチュエーターの復元力のバラツキを小さく抑えるために、梁部１０の膜厚を精度よく制御する必要があるので、梁部１０及び接続バネ３は成膜プロセス（ＣＶＤ、スパッタリング、蒸着等）で形成した膜を用いることが好ましく、より低応力なシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ膜）を得るために、大気圧以下の圧力で成長させるＬＰＣＶＤ（低圧化学気相成長法）により成膜することがより好ましい。
尚、本明細書において、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ膜）は、ｘが特定の値のものに限定されるものではなく、例えば、低圧化学気相成長法における成膜条件により所望の物性（本発明では特に低い剛性）を実現するように任意に組成が設定されるものである。
【００１９】
次に、上部電極４、上部電極４に制御電圧を印加するための配線、ミラー膜（反射膜）７を構成するための金属膜（本実施の形態１では、Ａｕ膜を用い、Ａｕ膜とＳｉＮｘとの密着力を強化するために下地としてＮｉ−Ｃｒ膜を形成した）を成膜した後、所定の形状にパターンニングする（図１，図７）。
ここで、上部電極４は、梁部絶縁層５のほぼ全面に重ねて形成されるが、上部電極４の外周が梁部絶縁層５の外周より若干内側に位置するようにすることが好ましい。
尚、上部電極４に制御電圧を印加するための配線は図示していない。
また、実施の形態１のようにミラー膜７及び上部電極等を形成した後、犠牲層であるＳｉＯ_２を除去する場合には、ミラー膜７等もＳｉＯ_２を除去するためのフッ酸に対して耐性のある金属を緻密に形成する必要がある。このことを考慮して、本実施の形態１では、フッ酸に対して耐性がありかつ緻密に形成することができるＡｕ膜を用いている。
【００２０】
次に、第１基板１に、ミラープレート６を揺動可能に支持するピボット３１を貫通させるための貫通孔１００をエッチングにより形成する（図８）。
そして、犠牲層であるＳｉＯｘ膜１０８をエッチングにより除去する（図９）。このエッチングの際、梁部絶縁層５の下のＳｉＯｘ膜１０８は、層５の下を横方向に進むエッチング（サイドエッチング）により除去される。
また、本実施の形態１では、梁部１０の固定部１１は、図９に示すように、固定部１１の下に残ったＳｉＯｘ膜によって第１基板１に固定される。
従って、本実施の形態１では、梁部１０の下に位置するＳｉＯｘ膜１０８が十分除去され、固定部１１と第１基板１とを固定するのに十分なＳｉＯｘ膜１０８が固定部１１の下に残されるように、固定部１１の面積及びエッチングの時間が設定される。
【００２１】
以上のようにして、それぞれ第１基板１上に固定部１１で固定され、移動端１２と第１基板１との距離を変化させることができるように撓むことが可能な３つの梁部１０と、その移動端１２においてそれぞれ接続バネ３によって接続されることにより基板から浮いた状態で保持されたミラープレート６が形成される。
【００２２】
そして、上述のようにしてミラー駆動機構に係る構造体が形成された第１基板１を、ピボット３１が形成された第２基板３０と組み合わせることにより、本実施の形態１のミラー駆動装置が完成される。
具体的には、第１基板１と第２基板３０とはピボット３１が貫通孔１００を貫通してその先端が第１基板の上面から突出するように配置されて、プレート６がピボット３１の先端で揺動可能に支持されるように、第２基板の上面が第一の基板の下面とを例えば接着剤によって接合する。
尚、この際、ピボット３１が第１基板１の開口部の略中央に位置するように、好ましくは、同軸となるように配置されて第１基板と第２基板とは接合される。また、第２基板３０は、例えば、シリコン基板を用いて構成し、そのピボット３１は、円錐形状又は角錐形状等にシリコンのバルクマイクロマシニングで容易に加工することができる。
【００２３】
以上説明した実施の形態１のミラー駆動装置においては、アクチュエーター２０を構成する梁部絶縁膜５等をシリコン窒化膜により構成しているので、梁部１０の剛性を小さくすることができ、小さな静電力により大きな変位（上下の変位）を得ることが可能となりかつ破壊を防止できる。これにより高い信頼性が実現できる。
【００２４】
（実施の形態１に係るミラー駆動装置の試作評価結果）
以下、実施の形態１のミラー駆動装置を実際に作製して評価した結果を説明する。
尚、この試作評価したミラー駆動装置の主要部の寸法は以下の表１に示すように設定した。
【００２５】
表１

【００２６】
また、本試作検討において、梁部等を構成するためのシリコン窒化膜の成膜条件は以下のようにした。
シリコン窒化膜の成膜条件：
ガス；ＮＨ_３／ＳｉＣ１_２Ｈ_２、
成膜圧力；３５０ｍＴｏｒｒ、
成膜温度；８００℃、
成膜速度；０．２９μｍ／ｈｒ。
【００２７】
以上のようにして作製したミラー駆動装置は、ミラーの押上げ量を約７０μｍとしたときに、約１５Ｖの駆動電圧で、ミラープレート６を４度傾けることができた。
ここで、ミラーの押上げ量約７０μｍとは、傾きが無い（０度）状態で、第１基板１とミラープレート６の間隔が約７０μｍであることを意味する。
これは従来技術の欄で説明した非特許文献１に開示された平行平板電極型のミラー駆動装置の構成における駆動電圧（２００−３００Ｖの駆動電圧）に比較して１桁以上の低電圧化が図られたことになる。
尚、比較として挙げた平行平板電極型のミラー駆動装置の駆動電圧は、非特許文献１において直接記載されたものではないが、平行平板電極型のミラー駆動装置の構成では、ミラープレートを５度程度傾けるために２００Ｖ−３００Ｖの駆動電圧が必要であることが一般的な認識である。
以上の評価結果により本実施の形態１のミラー駆動装置は極めて低電圧化が可能であることが確認された。
尚、本評価サンプルでは、梁部絶縁膜５の厚さは、０．７μｍに設定したが、本実施の形態１では、梁部絶縁膜５の膜厚によって制限されるものではない。
しかしながら、犠牲層を除去するプロセスを経て製造される場合の製造の容易さ、及び破損等を防止する観点から、梁部絶縁膜５の膜厚は０．４μｍ〜０．９μｍの範囲に設定することが好ましい。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態２のミラー駆動装置は、図１０及び図１１に示すように、実施の形態１のミラー駆動装置の梁部１０に切り欠き部２を形成した以外は、実施の形態１のミラー駆動装置と同様に構成される。
ここで、図１０及び図１１において、実施の形態１と同様のものには同様の符号を付して示している。
【００２９】
この実施の形態２のミラー駆動装置では、アクチュエーター２０の主要部を構成する梁部１０がそれぞれ切り欠き部２を有しているので、これにより梁部１０の剛性を実施の形態１に比較してより小さくすることができる。
従って、特に本実施の形態２のミラー駆動装置のアクチュエーター２０は、小さな静電力により大きな変位（上下の変位）を得ることが可能となる。
また、梁部１０をより低剛性にできることから、固定部等の接続部分にかかる力を小さくでき、破壊をより効果的に防止できる。
【００３０】
尚、実施の形態２のミラー駆動装置は、梁部１０の形状加工の際、同時に切り欠き部を形成できるので、実施の形態１のミラー駆動装置の製造方法と同様な方法により製造することができる。
すなわち、実施の形態２では、実施の形態１の製造方法において、梁部絶縁層５は、切り欠き部２が形成されるようにパターンニングされる。また、実施の形態２において、切り欠き部２は、梁部１０をより低剛性にするために、好ましくは切り欠き部２の中心軸が長手方向（固定部１１から移動端１２に至る方向）に交差するように、より好ましくは直交するように形成される。
また、切り欠き部２は、梁部１０のたわみ変形をより容易にするために、複数個形成することが好ましく、本実施の形態２では３つ形成した例で示している。
さらに、本実施の形態２では、より好ましい形態として、３つの切り欠きをほぼ等間隔に形成し、さらに３つの切り欠き２のうち両側に位置する２つの切り欠き２は梁部絶縁層５の内側側面（ミラープレート６に近い側の側面）に形成し、中央に位置する切り欠き２を外側側面（ミラープレート６から離れた側の側面）に形成するようにして、交互に配置している。
【００３１】
尚、本実施の形態２では、梁部絶縁膜５、接続バネ３をシリコン窒化（ＳｉＮｘ）膜により構成したが、実施の形態２では、切り欠き部２によって梁部１０の剛性を低くできるので、梁部絶縁膜５等の材料はシリコン窒化（ＳｉＮｘ）膜に限られるものではない。
しかしながら、実施の形態１でも説明したように、梁部絶縁膜５及び接続バネ３は復元力のバラツキを小さくしかつ梁部１０及び接続バネ３の破損を防止するために、機械的強度が等方的な材料を用いて構成することが好ましい点、犠牲層として、ＳｉＯ_２を用いる場合には、梁部１０（梁部絶縁層５）等は、フッ化水素（ＨＦ）エッチング液に対して耐性がある材料を用いることが好ましい点等を考慮すると、梁部絶縁層の材料としては窒化シリコンを用いることが好ましい。また、梁部１０はより低応力であることが望ましい点からも、梁部絶縁層５はＳｉＮｘ膜で形成することが好ましく、さらにシリコン窒化膜はＬＰＣＶＤ（低圧化学気相成長法）により成膜することが好ましい。
【００３２】
以上説明した実施の形態２のミラー駆動装置は、半導体製造技術を用いて作製されたアクチュエーター２０において、梁部１０に切り欠き２を形成しているので、梁部１０の剛性を小さくすることができ、小さな静電力により大きな変位（上下の変位）を得ることが可能となりかつ破壊を防止できることから高い信頼性が実現できる。
例えば、ミラープレート６の直径を１ｍｍ、梁部１０の膜厚を０．５μｍ、梁部の幅を１５０μｍとし、長さが１００μｍの切り欠き２を３つ形成したもの（本発明）と、切り欠き２を形成しないもの剛性を、有限要素法を用いてシミュレーションした結果、切り欠き２を形成した本実施の形態２は、切り欠き２を形成しないものに比べて、約５倍変形しやすいことが確認された。
【００３３】
変形例．
以上の実施の形態２の説明において、基板及び各層として実施の形態１と同様の材料を用いて構成したとして説明した。しかしながら、本発明はこれらの例示した材料に限られるものではない。
例えば、梁部絶縁膜５の例として、ＳｉＮｘ膜を挙げたが、本実施の形態２では、ポリシリコン、アモルファスシリコン膜等を用いるようにしてもよい。
【００３４】
以上の実施の形態１及び２では、上部電極４及び反射膜７として、Ｃｒ下地のＡｕ膜を例として挙げたが、本発明では、下地層として、ＮｉＣｒ、Ｔｉ、Ｔｉ／Ｐｔを用いることもできる。
また、実施の形態では、上部電極４と反射膜７とを同一の材料（Ｃｒ下地のＡｕ膜）を用いたが本発明では、上部電極４と反射膜７とは異なる材料により構成されていてもよい。
【００３５】
本発明において、プレート膜上にミラー膜としてＡｕ膜を形成する場合、プレート膜のベースとなる膜の材質に対して、Ａｕ膜の密着力を改善すること、及びベースとなる材質とＡｕ膜との反応を防止する構成をとることが好ましい。具体的には、ミラープレート６をシリコン単結晶により構成し、プレート膜をＳｉＮｘ膜により構成し、かつミラー膜としてＡｕを用いる場合、Ａｕ膜とプレート膜との間の密着力を高くするために、Ａｕ膜とプレート膜の間の密着強化膜として例えば、Ｃｒ膜を形成することが好ましく、また、Ａｕ膜とプレート膜との間の反応を防止するための反応防止膜として、例えばＴｉ／Ｐｔ膜を形成することが好ましい。尚、ここでは、密着強化膜としてＣｒ膜を、反応防止膜としてＴｉ／Ｐｔ膜を例としてあげたが、本発明はこれらのものに限定されるものではなく、同様の効果のある膜であれば用いることができる。
尚、光通信における信号波長が１．５５μｍである場合、ミラー膜として用いる金属の膜厚は１００ｎｍ以上あればよい。
【００３６】
以上の実施の形態１及び２の説明では、１つのミラープレート部分に関して説明した。しかしながら、本発明はミラープレートが１つのものに限られるものではなく、それぞれアクチュエーターを備え反射方向を変更できる２つ以上のミラープレートがアレー状又はマトリクス状に配列されたミラー駆動装置に適用できることは言うまでもない。
【００３７】
本実施の形態１及び２では、静電アクチュエーターについて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、少なくとも一端部で基板に固定され他端部でミラープレートに接続された梁部を含むようなアクチュエーターに幅広く適用できる。
【００３８】
さらに、本実施の形態１及び２のミラー駆動装置では、ピボット３１が形成された第２基板３０を用いて、ミラープレートをピボット３１の先端で揺動可能に支持している。
しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、ミラープレートを揺動可能に支持することができる他の手段を適用することもできる。
【００３９】
またさらに、本実施の形態１及び２のミラー駆動装置では、本発明の好ましい形態として、ミラープレートと貫通孔は互いに同軸の円形とし、梁部１０は長手方向がプレート６の外周に沿った円弧形状になるように形成した。
このように、梁部１０の長手方向がプレート６の外周に沿った円弧形状になるように形成することにより、梁部１０を長くできるので、移動端１１の変位を大きくでき、ミラーの反射方向を大きく変化させることができる。
【００４０】
また、本実施の形態１及び２のミラー駆動装置では、本発明の好ましい形態として、１つのミラープレートに対して３つのアクチュエーターでミラー駆動機構を構成しているので、反射方向の制御を容易にできる。
【００４１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係るミラー駆動装置は、上記アクチュエーターの梁部を低応力にできるので、梁を大きく湾曲させた場合であっても破損を防止でき、ミラーをより大きく変位させることができるミラー駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１のミラー駆動装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線についての断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線についての断面図である。
【図４】本発明に係る実施の形態１のミラー駆動装置の製造方法において、第１基板として用いるＳＯＩ基板の断面図である。
【図５】実施の形態１のミラー駆動装置の製造方法において、ミラープレートの形状加工後の断面図である。
【図６】実施の形態１のミラー駆動装置の製造方法において、梁部絶縁層を形成した後の断面図である。
【図７】実施の形態１のミラー駆動装置の製造方法において、上部電極及びミラー膜を形成した後の断面図である。
【図８】実施の形態１のミラー駆動装置の製造方法において、貫通孔を形成した後の断面図である。
【図９】実施の形態１のミラー駆動装置の製造方法において、犠牲層１０８を除去した後の断面図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態２のミラー駆動装置の平面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ’線についての断面図である。
【符号の説明】
１第１基板、２切り欠き、３接続バネ、４上部電極、５梁部絶縁膜、６ミラープレート、７ミラー膜（反射膜）、８固定部接続層、１０梁部、１１固定部、１２移動端、２０アクチュエーター、３０第２基板、３１ピボット、１００貫通孔。

Claims

基板と、一方の主面にミラー膜が形成されたミラープレートと、一端部が接続部を介して上記ミラープレートに接続され他端部で基板に固定された梁部を有しその梁部の一端部が上下するアクチュエーターとを備えたミラー駆動装置であって、
上記梁部は、シリコン窒化膜を含んでなることを特徴とするミラー駆動装置。
上記接続部がさらにシリコン窒化膜からなり、該接続部と上記梁部のシリコン窒化膜とが一体で形成された請求項１記載のミラー駆動装置。
上記ミラー膜は、上記ミラープレート上にシリコン窒化膜を介して形成されており、該シリコン窒化膜は上記接続部及び上記梁部のシリコン窒化膜と一体で形成された請求項２記載のミラー駆動装置。
上記シリコン窒化膜は低圧化学気相成長法により成膜された請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のミラー駆動装置。
上記梁部と接続部とは、上記基板上にシリコン窒化膜を成膜してそのシリコン窒化膜を形状加工した後に、上記梁部の他端部を除いて基板から分離してなる請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載のミラー駆動装置。
上記シリコン窒化膜は、上記基板上にシリコン酸化膜を介して成膜され、上記梁部と接続部とは形状加工された後に上記シリコン酸化膜をＨＦ溶液で除去することにより上記基板から分離された請求項５記載のミラー駆動装置。
上記梁部は、上記一端部から上記他端部に至る長手方向にその中心軸が交差するように形成された切欠き部を有する請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載のミラー駆動装置。
基板と、一方の主面にミラー膜が形成されたミラープレートと、一端部が接続部を介して上記ミラープレートに接続され他端部で基板に固定された梁部を有しその梁部の一端部が上下するアクチュエーターとを備えたミラー駆動装置であって、
上記梁部は、上記一端部から上記他端部に至る長手方向にその中心軸が交差するように形成された切欠き部を有することを特徴とするミラー駆動装置。
上記接続部は、上記梁部と同一材料によりその梁部と一体で形成された接続バネである請求項８記載のミラー駆動装置。
基板と、一方の主面にミラー膜が形成されたミラープレートと、一端部が接続部を介して上記ミラープレートに接続され他端部で基板に固定された梁部を有しその梁部の一端部が上下するアクチュエーターとを備えたミラー駆動装置であって、
上記接続部は、上記梁部と同一材料によりその梁部と一体で形成された接続バネであることを特徴とするミラー駆動装置。
上記ミラープレートと上記ミラー膜の間に、上記梁部及び上記接続バネと同一材料により上記接続バネと一体的に接続されたプレート膜を有する請求項９又は１０記載のミラー駆動装置。
上記梁部と接続部とは、上記基板上に絶縁層を成膜してその絶縁層を形状加工した後に、上記梁部の他端部を除いて基板から分離してなる請求項８〜１１のうちのいずれか１つに記載のミラー駆動装置。
上記絶縁層は、上記基板上に犠牲層を介して成膜され、上記梁部と接続部とは形状加工された後に上記犠牲層をＨＦ溶液で除去することにより上記基板から分離されるものであって、
上記梁部及び接続部が上記犠牲層よりＨＦ溶液に対するエッチングレートの小さい材料からなる請求項１２記載のミラー駆動装置。
上記梁部と接続部とは、等方的な機械的強度を有する材料からなる請求項８〜１３記載のうちのいずれか１つに記載のミラー駆動装置。
上記基板はシリコン単結晶基板であり、
上記ミラープレートは、上記シリコン単結晶基板の上に酸化シリコン層を介してシリコン単結晶層が形成されてなるＳＯＩ基板において該シリコン単結晶層が上記ミラープレートの形状に加工された後に上記シリコン単結晶基板から分離されてなる請求項１〜１４のうちのいずれか１つに記載のミラー駆動装置。
上記ミラープレート１つに対して上記アクチュエーターを複数個設けた請求項１〜１５のうちのいずれか１つに記載のミラー駆動装置。
上記基板は導電性を有する半導体基板であってかつ上記梁部には電極が形成されており、上記アクチュエーターは上記梁部に形成された上記電極と上記基板との間の電位差に対応して上記梁部の上記一端部が上下する静電アクチュエーターである請求項１〜１６のうちのいずれか１つに記載のミラー駆動装置。
上記基板は上記ミラープレートの下に貫通孔を有し、かつ上記ミラー駆動装置は上記基板とは別にさらに一方の主面にピボットが形成された第２基板を有しており、上記基板と上記第２基板とは上記ピボットが上記貫通孔を貫通してその先端が上記基板の上面から突出するように配置されて、上記ミラープレートが上記ピボットの先端で揺動可能に支持された請求項１〜１７のうちのいずれか１つに記載のミラー駆動装置。
上記ミラープレートと貫通孔は互いに同軸の円形であって、上記梁部は長手方向が該ミラープレートの外周に沿った円弧形状になるように形成されている請求項１８記載のミラー駆動装置。
上記ミラープレート１つに対して上記アクチュエーターを３つ備えた請求項１〜１９のうちのいずれか１つに記載のミラー駆動装置。