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JP4129045B2 - Micro oscillating element and movable functional element - Google Patents

Micro oscillating element and movable functional element Download PDF

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JP4129045B2
JP4129045B2 JP2007317362A JP2007317362A JP4129045B2 JP 4129045 B2 JP4129045 B2 JP 4129045B2 JP 2007317362 A JP2007317362 A JP 2007317362A JP 2007317362 A JP2007317362 A JP 2007317362A JP 4129045 B2 JP4129045 B2 JP 4129045B2
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tooth
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弘光 曾根田
知史 上田
一平 佐脇
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Fujitsu Ltd
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Description

本発明は、回転変位可能な揺動部を有する例えばマイクロミラー素子、加速度センサ、角速度センサ、振動素子などのマイクロ揺動素子、および、そのようなマイクロ揺動素子を構成要素として含む可動機能素子に関する。   The present invention relates to a micro oscillating element such as a micromirror element, an acceleration sensor, an angular velocity sensor, and an oscillating element having an oscillating portion capable of rotational displacement, and a movable functional element including such a micro oscillating element as a component. About.

近年、様々な技術分野において、マイクロマシニング技術により形成される微小構造を有する素子の応用化が図られている。例えば光通信技術の分野においては、光反射機能を有する微小なマイクロミラー素子が注目されている。   In recent years, in various technical fields, devices having a micro structure formed by a micromachining technique have been applied. For example, in the field of optical communication technology, a micro-mirror element having a light reflection function has attracted attention.

光通信においては、光ファイバを媒体として光信号が伝送され、一般に、光信号の伝送経路を或るファイバから他のファイバへと切り換えるべく光スイッチング装置が利用される。良好な光通信を達成するうえで光スイッチング装置に求められる特性としては、切り換え動作における、大容量性、高速性、高信頼性などが挙げられる。これらの観点より、光スイッチング装置としては、マイクロマシニング技術により作製されるマイクロミラー素子を組み込んだものに対する期待が高まっている。マイクロミラー素子は、光スイッチング装置における入力側の光伝送路と出力側の光伝送路との間で、光信号を電気信号に変換せずに光信号のままでスイッチング処理を行うことができ、上掲の特性を得るうえで好適だからである。   In optical communication, an optical signal is transmitted using an optical fiber as a medium, and generally an optical switching device is used to switch the transmission path of the optical signal from one fiber to another. The characteristics required of the optical switching device for achieving good optical communication include large capacity, high speed, and high reliability in the switching operation. From these viewpoints, as an optical switching device, there is an increasing expectation for a device incorporating a micromirror element manufactured by a micromachining technique. The micromirror element can perform a switching process between the optical transmission path on the input side and the optical transmission path on the output side in the optical switching device as it is without converting the optical signal into an electrical signal. This is because it is suitable for obtaining the above characteristics.

マイクロミラー素子は、光を反射するためのミラー面を備え、当該ミラー面の揺動により光の反射方向を変化させることができる。ミラー面を揺動するうえで静電力を利用する静電駆動型のマイクロミラー素子が、多くの装置で採用されている。静電駆動型マイクロミラー素子は、いわゆる表面マイクロマシニング技術により製造されるマイクロミラー素子と、いわゆるバルクマイクロマシニング技術により製造されるマイクロミラー素子とに、大きく2つに類別することができる。   The micromirror element includes a mirror surface for reflecting light, and the light reflection direction can be changed by swinging the mirror surface. Many devices employ electrostatically driven micromirror elements that use electrostatic forces to swing the mirror surface. The electrostatic drive type micromirror element can be roughly classified into two types: a micromirror element manufactured by a so-called surface micromachining technique and a micromirror element manufactured by a so-called bulk micromachining technique.

表面マイクロマシニング技術では、基板上において、各構成部位に対応する材料薄膜を所望のパターンに加工し、このようなパターンを順次積層することにより、支持固定部、揺動部、ミラー面、および電極部など、素子を構成する各部位や、後に除去される犠牲層を形成する。一方、バルクマイクロマシニング技術では、材料基板自体をエッチングすることにより固定支持部や揺動部などを所望の形状に成形し、ミラー面や電極を薄膜形成する。バルクマイクロマシニング技術については、例えば下記の特許文献1〜4に記載されている。   In the surface micromachining technology, a material thin film corresponding to each constituent part is processed into a desired pattern on a substrate, and such patterns are sequentially laminated to support and fix a rocking part, a rocking part, a mirror surface, and an electrode. Each part constituting the element such as a portion and a sacrificial layer to be removed later are formed. On the other hand, in the bulk micromachining technology, the material substrate itself is etched to form a fixed support portion, a swing portion, and the like into a desired shape, and a mirror surface and electrodes are formed into a thin film. The bulk micromachining technology is described in, for example, the following Patent Documents 1 to 4.

特開平9−146032号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-146032 特開平9−146034号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-146034 特開平10−190007号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-190007 特開平2000−31502号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-31502

マイクロミラー素子に要求される技術的事項の一つとして、光反射を担うミラー面の平面度が高いことが挙げられる。しかしながら、表面マイクロマシニング技術によると、最終的に形成されるミラー面が薄いためにミラー面が湾曲しやすく、従って、広面積のミラー面において高い平面度を達成するのが困難である。これに対し、バルクマイクロマシニング技術によると、相対的に分厚い材料基板自体をエッチング技術により削り込んでミラー支持部を構成して当該ミラー支持部上にミラー面を設けるため、広面積のミラー面であっても、その剛性を確保することができる。その結果、充分に高い光学的平面度を有するミラー面を形成することが可能である。   One of the technical matters required for the micromirror element is that the flatness of the mirror surface responsible for light reflection is high. However, according to the surface micromachining technology, since the mirror surface finally formed is thin, the mirror surface is easily curved, and thus it is difficult to achieve high flatness in a large-area mirror surface. On the other hand, according to the bulk micromachining technology, a relatively thick material substrate itself is cut by etching technology to form a mirror support portion and a mirror surface is provided on the mirror support portion. Even if it exists, the rigidity can be ensured. As a result, it is possible to form a mirror surface having sufficiently high optical flatness.

図32は、バルクマイクロマシニング技術によって作製される従来のマイクロミラー素子X6の一部省略斜視図である。マイクロミラー素子X6は、上面にミラー面64が設けられたミラー支持部61と、フレーム62(一部省略)と、これらを連結する一対のトーションバー63とを有する。ミラー支持部61には、その一対の端部に櫛歯電極61a,61bが形成されている。フレーム62には、櫛歯電極61a,61bに対応して、内方に延びる一対の櫛歯電極62a,62bが形成されている。一対のトーションバー63は、フレーム62に対するミラー支持部61の揺動動作の揺動軸心A6を規定している。   FIG. 32 is a partially omitted perspective view of a conventional micromirror element X6 manufactured by bulk micromachining technology. The micromirror element X6 includes a mirror support portion 61 having a mirror surface 64 provided on the upper surface, a frame 62 (partially omitted), and a pair of torsion bars 63 that connect them. Comb electrodes 61 a and 61 b are formed on the pair of ends of the mirror support 61. In the frame 62, a pair of comb electrodes 62a and 62b extending inward is formed corresponding to the comb electrodes 61a and 61b. The pair of torsion bars 63 defines a swing axis A <b> 6 for swinging the mirror support 61 with respect to the frame 62.

このような構成のマイクロミラー素子X6においては、駆動力(静電引力)を発生させるために近接して設けられた一組の櫛歯電極、例えば櫛歯電極61a,62aは、電圧非印加時には、図33(a)に示すように、2段に分れた配向をとる。一方、所定電圧印加時には、図33(b)に示すように、櫛歯電極61aが櫛歯電極62aに引き込まれ、これによりミラー支持部61が回転変位する。具体的には、櫛歯電極61aを正に帯電させ且つ櫛歯電極62aを負に帯電させると、櫛歯電極61aが櫛歯電極62aに引き込まれ、ミラー支持部61が、一対のトーションバー63を捩りながら揺動軸心A6まわりに回転変位する。このようなミラー支持部61の揺動駆動により、ミラー支持部61上に設けられたミラー面64により反射される光の反射方向が切り換えられる。   In the micromirror element X6 having such a configuration, a pair of comb-teeth electrodes, for example, comb-teeth electrodes 61a and 62a, which are provided in proximity to generate a driving force (electrostatic attractive force), are not applied when no voltage is applied. As shown in FIG. 33A, the orientation is divided into two stages. On the other hand, when a predetermined voltage is applied, as shown in FIG. 33 (b), the comb-tooth electrode 61a is drawn into the comb-tooth electrode 62a, whereby the mirror support portion 61 is rotationally displaced. Specifically, when the comb-tooth electrode 61a is positively charged and the comb-tooth electrode 62a is negatively charged, the comb-tooth electrode 61a is drawn into the comb-tooth electrode 62a, and the mirror support 61 is connected to the pair of torsion bars 63. Is rotationally displaced about the oscillation axis A6. By such a swing drive of the mirror support portion 61, the reflection direction of the light reflected by the mirror surface 64 provided on the mirror support portion 61 is switched.

マイクロミラー素子X6において揺動軸心A6方向の短縮化により小型化を図るためには、実際上、揺動軸心A6方向において素子寸法の相当程度を占めるミラー支持部61の長さL61を、小さくする必要がある。しかしながら、マイクロミラー素子X6においては、ミラー支持部61の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心A6方向の短縮化による小型化を図ることは、困難である。   In order to reduce the size of the micromirror element X6 by shortening in the direction of the swing axis A6, the length L61 of the mirror support 61 that actually occupies a considerable degree of the element size in the direction of the swing axis A6 is: It needs to be small. However, in the micromirror element X6, it is difficult to reduce the size by shortening the direction of the swing axis A6 while securing the driving force for the swing operation of the mirror support portion 61.

マイクロミラー素子X6では、櫛歯電極61a,61bの各々の複数の電極歯が、揺動軸心A6方向に互いに離隔してミラー支持部61に支持されているので、櫛歯電極61a,61bの電極歯数は、ミラー支持部61の長さL61による制約を受ける。そのため、一組の櫛歯電極61a,62aを構成する電極歯の数、および、一組の櫛歯電極61b,62bを構成する電極歯の数は、ミラー支持部61の長さL61による制約を受ける。また、ミラー支持部61の揺動動作のための駆動力、即ち、櫛歯電極61a,62a間および櫛歯電極61b,62b間に発生し得る静電引力を、確保するためには、一組の櫛歯電極61a,62aにおいて電極歯どうしが対向可能な面積、および、一組の櫛歯電極61b,62bにおいて電極歯どうしが対向可能な面積を、確保しなければならない。したがって、ミラー支持部61の長さL61を小さくしたうえで当該対向可能面積を確保するためには、各電極歯の幅d1を短縮し且つ電極歯間ギャップd2を短縮することにより、各櫛歯電極61a,61b,62a,62bの電極歯数を一定以上に設定する手法や、ミラー支持部61およびフレーム62の間の距離を長くし且つ各電極歯の長さd3を増大する手法が、考えられる。   In the micromirror element X6, the plurality of electrode teeth of each of the comb-tooth electrodes 61a and 61b are supported by the mirror support portion 61 so as to be separated from each other in the direction of the swing axis A6. The number of electrode teeth is restricted by the length L61 of the mirror support 61. Therefore, the number of electrode teeth constituting the set of comb-tooth electrodes 61a and 62a and the number of electrode teeth constituting the set of comb-tooth electrodes 61b and 62b are limited by the length L61 of the mirror support portion 61. receive. Further, in order to ensure the driving force for the swinging operation of the mirror support portion 61, that is, the electrostatic attractive force that can be generated between the comb-tooth electrodes 61a and 62a and between the comb-tooth electrodes 61b and 62b, a set The area where the electrode teeth can be opposed to each other in the comb-tooth electrodes 61a and 62a and the area where the electrode teeth can be opposed to each other in the pair of comb-tooth electrodes 61b and 62b must be ensured. Therefore, in order to reduce the length L61 of the mirror support portion 61 and secure the area that can be opposed to each other, the width d1 of each electrode tooth is shortened and the gap d2 between the electrode teeth is shortened. A method of setting the number of electrode teeth of the electrodes 61a, 61b, 62a, and 62b to a certain value or a method of increasing the distance between the mirror support 61 and the frame 62 and increasing the length d3 of each electrode tooth is considered. It is done.

しかしながら、電極歯における幅d1の短縮および長さd3の増大は、電極歯の幅方向の機械的強度を低下させ、図33(b)を参照して上述したような電圧印加時において電極歯がその幅方向に変形して隣りの電極歯に張り付くという不具合を招来する。また、電極歯間ギャップd2の短縮は、マイクロミラー素子X6の製造において、プロセスの難化や、歩留まりの低下などを招来する。   However, the shortening of the width d1 and the increase of the length d3 of the electrode teeth decrease the mechanical strength in the width direction of the electrode teeth, and the electrode teeth are not subjected to voltage application as described above with reference to FIG. This causes a problem of deformation in the width direction and sticking to the adjacent electrode teeth. In addition, the shortening of the electrode inter-tooth gap d2 causes a difficulty in the process and a decrease in yield in the manufacture of the micromirror element X6.

このように、マイクロミラー素子X6は、ミラー支持部61の揺動動作のための駆動力を確保しつつ揺動軸心A6方向の短縮化による小型化を図るのに、困難性を有する。マイクロミラー素子X6のようなマイクロ揺動素子では、一般に、揺動動作する部位について、回転変位が大きく且つ高速の揺動動作を低い駆動電圧にて実現することができる特性が要求されるところ、そのような特性を得るうえでは、揺動部の揺動動作のための駆動力を一定以上に確保する必要がある。   Thus, the micromirror element X6 has difficulty in reducing the size by shortening the direction of the swing axis A6 while securing the driving force for the swing operation of the mirror support portion 61. In general, a micro oscillating device such as the micromirror element X6 is required to have a characteristic that a large rotational displacement and a high-speed oscillating operation can be realized with a low driving voltage for a portion that oscillates. In order to obtain such characteristics, it is necessary to ensure a certain driving force for the swinging motion of the swinging portion.

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであり、揺動部の揺動動作のための駆動力を確保しつつ小型化を図るのに適したマイクロ揺動素子を提供することを、目的とする。   The present invention has been conceived under such circumstances, and provides a micro oscillating device suitable for downsizing while ensuring a driving force for oscillating operation of an oscillating portion. The purpose is to do.

本発明の第1の側面によるとマイクロ揺動素子が提供される。本マイクロ揺動素子は、フレームと、可動機能部、当該可動機能部から延出するアーム部、および、当該アーム部の延び方向と交差する方向に当該アーム部から各々が延出し且つ延び方向に互いに離隔する複数の第1電極歯からなる第1櫛歯電極、を有する揺動部と、フレームおよび揺動部を連結し、且つ、当該揺動部の揺動動作の、アーム部の延び方向と交差する揺動軸心を規定する、捩れ連結部と、アーム部の延び方向と交差する方向にフレームから各々が延出し且つアーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第2電極歯からなる、第1櫛歯電極と協働して揺動動作の駆動力を発生させるための第2櫛歯電極と、を備える。本素子における第1および第2櫛歯電極は、揺動部の揺動動作のための駆動機構としての、いわゆる櫛歯電極型アクチュエータを構成する。また、本素子は、例えばマイクロミラー素子に適用することができる。   According to a first aspect of the present invention, a micro oscillating device is provided. The micro oscillating device includes a frame, a movable function part, an arm part extending from the movable function part, and an extension direction extending from the arm part in a direction intersecting the extension direction of the arm part. An oscillating portion having a first comb electrode composed of a plurality of first electrode teeth spaced apart from each other, a frame and the oscillating portion are connected, and the extending direction of the arm portion of the oscillating operation of the oscillating portion And a plurality of second electrode teeth each extending from the frame in a direction crossing the extending direction of the arm part and spaced apart from each other in the extending direction of the arm part. And a second comb electrode for generating a driving force for the swinging operation in cooperation with the first comb electrode. The first and second comb electrodes in this element constitute a so-called comb electrode actuator as a drive mechanism for the swing operation of the swing portion. Moreover, this element is applicable to a micromirror element, for example.

本素子では、第1櫛歯電極の複数の第1電極歯は、可動機能部から延出するアーム部の延び方向に互いに離隔して当該アーム部に支持されており、且つ、第2櫛歯電極の複数の第2電極歯は、可動機能部から延出するアーム部の延び方向に互いに離隔してフレームに支持されている。第1および第2電極歯は、可動機能部に直接的には支持されていない。そのため、一組の櫛歯電極(第1櫛歯電極,第2櫛歯電極)を構成する電極歯(第1電極歯,第2電極歯)の数は、アーム部の延び方向に対して例えば直角に交差する揺動軸心の延び方向における可動機能部の長さによる制約を受けない。したがって、本素子では、揺動軸心方向における可動機能部の設計寸法に関わらず、所望数の第1および第2電極歯を設けることにより、第1および第2櫛歯電極において電極歯どうしが対向可能な面積を確保することができる。本素子では、第1および第2櫛歯電極において電極歯どうしが対向可能な面積を確保するうえで、第1および第2電極歯の機械的強度に支障を来すほどに第1および第2電極歯について幅を短縮したり延出長さを増大する必要はなく、且つ、素子の製造過程に不具合を生じるほどに電極歯間ギャップを短縮する必要はない。このように、本素子は、揺動軸心方向における可動機能部の設計寸法に関わらず所望数の第1および第2電極歯を設けることによって揺動部の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心方向における可動機能部したがって素子全体の設計寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適しているのである。   In the present element, the plurality of first electrode teeth of the first comb-teeth electrode are supported by the arm part spaced apart from each other in the extending direction of the arm part extending from the movable function part, and the second comb tooth The plurality of second electrode teeth of the electrode are supported by the frame so as to be separated from each other in the extending direction of the arm portion extending from the movable function portion. The first and second electrode teeth are not directly supported by the movable function unit. Therefore, the number of electrode teeth (first electrode teeth, second electrode teeth) constituting one set of comb electrodes (first comb electrode, second comb electrode) is, for example, relative to the extending direction of the arm portion. It is not restricted by the length of the movable function part in the extending direction of the swing axis intersecting at right angles. Therefore, in this element, regardless of the design dimensions of the movable function portion in the direction of the swing axis, the electrode teeth between the first and second comb electrodes can be provided by providing a desired number of first and second electrode teeth. An area that can be opposed can be secured. In this element, the first and second comb electrodes have such an extent that the mechanical strength of the first and second electrode teeth is hindered in securing an area where the electrode teeth can face each other in the first and second comb electrodes. There is no need to shorten the width or increase the extension length of the electrode teeth, and it is not necessary to shorten the gap between the electrode teeth so as to cause a problem in the device manufacturing process. Thus, this element provides a driving force for the swinging operation of the swinging portion by providing a desired number of first and second electrode teeth regardless of the design dimensions of the movable function portion in the swinging axis direction. It is suitable for downsizing by setting the movable functional part in the direction of the swing axis and thus the design dimension of the entire element to be short while ensuring.

本発明の好ましい実施の形態では、複数の第1電極歯の延び方向は、揺動軸心に対して平行である。この場合、第2電極歯の延び方向は、第1電極歯の延び方向に対して平行であるのが好ましい。第1および第2電極歯の延び方向が揺動軸心に対して平行である構成は、当該揺動軸心まわりの揺動動作のための駆動力を効率よく発生するうえで好適である。   In a preferred embodiment of the present invention, the extending direction of the plurality of first electrode teeth is parallel to the swing axis. In this case, it is preferable that the extending direction of the second electrode teeth is parallel to the extending direction of the first electrode teeth. A configuration in which the extending directions of the first and second electrode teeth are parallel to the oscillation axis is suitable for efficiently generating a driving force for the oscillation operation around the oscillation axis.

本発明の他の好ましい実施の形態では、複数の第1電極歯の延び方向と揺動軸心の延び方向とは交差する。この場合、第2電極歯の延び方向は、第1電極歯の延び方向に対して平行であるのが好ましい。第1および第2電極歯の延び方向が、揺動軸心に対して非平行であっても、揺動軸心まわりの揺動動作のための駆動力を第1および第2櫛歯電極により発生可能な場合がある。   In another preferred embodiment of the present invention, the extending direction of the plurality of first electrode teeth intersects the extending direction of the swing axis. In this case, it is preferable that the extending direction of the second electrode teeth is parallel to the extending direction of the first electrode teeth. Even if the extending direction of the first and second electrode teeth is not parallel to the swing axis, the driving force for the swing operation around the swing axis is obtained by the first and second comb electrodes. It may occur.

好ましくは、第1櫛歯電極は3本以上の電極歯からなり、隣り合う2つの第1電極歯間の距離は、揺動軸心から遠いほど長い。また、好ましくは、第2櫛歯電極は3本以上の電極歯からなり、隣り合う2つの第2電極歯間の距離は、揺動軸心から遠いほど長い。第1電極歯は、揺動軸心から遠いほど、揺動部の揺動動作時における電極歯離隔方向(アーム部の延び方向)の変位量が大きいところ、これらの構成は、揺動部の揺動動作時において第1電極歯が第2電極歯に当接してしまうのを回避するうえで好適である。   Preferably, the first comb electrode includes three or more electrode teeth, and the distance between two adjacent first electrode teeth is longer as the distance from the oscillation axis is longer. Preferably, the second comb-tooth electrode is composed of three or more electrode teeth, and the distance between two adjacent second electrode teeth is longer as it is farther from the oscillation axis. As the first electrode teeth are farther from the swing axis, the displacement amount in the electrode tooth separation direction (extending direction of the arm portion) during the swing operation of the swing portion is larger. This is suitable for avoiding the first electrode teeth coming into contact with the second electrode teeth during the swinging operation.

好ましくは、アーム部の延び方向において隣り合う2つの第2電極歯の間に位置する第1電極歯は、当該2つの第2電極歯間の中心位置から、揺動軸心に近付く方に偏位している。或は、アーム部の延び方向において隣り合う2つの第2電極歯の間に位置する第1電極歯は、当該2つの第2電極歯間の中心位置から、揺動軸心から遠ざかる方に偏位している。いわゆるpull-in現象を抑制するうえでは、これらの構成を採用するのが好ましい場合がある。   Preferably, the first electrode teeth located between the two second electrode teeth adjacent in the extending direction of the arm portion are deviated from the center position between the two second electrode teeth toward the swing axis. Is ranked. Alternatively, the first electrode teeth positioned between the two second electrode teeth adjacent in the extending direction of the arm portion are biased away from the center position between the two second electrode teeth. Is ranked. In order to suppress the so-called pull-in phenomenon, it may be preferable to adopt these configurations.

好ましい実施の形態においては、本マイクロ揺動素子は、アーム部の延び方向と交差する方向に当該アーム部から各々が延出し且つ当該アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第3電極歯、からなる第3櫛歯電極と、アーム部の延び方向と交差する方向にフレームから各々が延出し且つアーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第4電極歯からなる、第3櫛歯電極と協働して揺動動作の駆動力を発生させるための第4櫛歯電極と、を更に備え、第2および第4櫛歯電極は電気的に分離されている。この場合、好ましくは、第1および第3櫛歯電極は電気的に接続されている。本構成によると、第2櫛歯電極に付与する電位と第4櫛歯電極に付与する電位とを異ならしめることによって、第1および第2櫛歯電極間に生ずる静電力と第3および第4櫛歯電極間に生ずる静電力とを異ならしめることができる。このような構成は、揺動軸心と交差する所定の軸心まわりの可動機能部の回転変位を制御するうえで、即ち、当該軸心まわりの可動機能部の姿勢を調整するうえで、好適である。   In a preferred embodiment, the micro oscillating device includes a plurality of third electrode teeth each extending from the arm portion in a direction intersecting the extending direction of the arm portion and spaced apart from each other in the extending direction of the arm portion, A third comb-tooth electrode comprising a plurality of fourth electrode teeth each extending from the frame in a direction crossing the extending direction of the arm portion and spaced apart from each other in the extending direction of the arm portion; A fourth comb electrode for cooperating to generate a driving force for the swinging operation, and the second and fourth comb electrodes are electrically separated. In this case, preferably, the first and third comb electrodes are electrically connected. According to this configuration, by making the potential applied to the second comb electrode different from the potential applied to the fourth comb electrode, the electrostatic force generated between the first and second comb electrodes and the third and fourth The electrostatic force generated between the comb electrodes can be made different. Such a configuration is suitable for controlling the rotational displacement of the movable function unit around a predetermined axis that intersects the oscillation axis, that is, for adjusting the posture of the movable function unit around the axis. It is.

本発明の第2の側面によるとマイクロ揺動素子が提供される。本マイクロ揺動素子は、第1フレームと、可動機能部、当該可動機能部に連結する第1アーム部、および、当該第1アーム部から各々が延出し且つ当該第1アーム部の長手方向に互いに離隔する複数の第1電極歯からなる第1櫛歯電極、を有する揺動部と、第1フレームおよび揺動部を連結して当該揺動部の第1回転揺動動作の第1揺動軸心を規定する第1捩れ連結部と、第1櫛歯電極と協働して第1回転揺動動作の駆動力を発生させるための、第1フレームに連結する複数の第2電極歯からなる、第2櫛歯電極と、第2フレームと、第1フレームおよび第2フレームを連結し、且つ、当該第1フレームの第2回転揺動動作の、第1揺動軸心の延び方向と交差する第2揺動軸心を規定する、第2捩れ連結部とを備える。このようなマイクロ揺動素子は、本発明の第1の側面に係るマイクロ揺動素子の構成を実質的に含む。したがって、第2の側面に係るマイクロ揺動素子によると、第1の側面に係るマイクロ揺動素子に関して上述した技術的効果を享受することができる。また、第2の側面に係るマイクロ揺動素子は、いわゆる2軸型の揺動素子として構成されたものである。好ましくは、第1フレームの第2回転揺動動作の駆動力を発生させるための駆動機構を更に備える。好ましい実施の形態においては、駆動機構は、第1フレームに連結する複数の第3電極歯からなる第3櫛歯電極と、第3櫛歯電極と協働して第2回転揺動動作の駆動力を発生させるための、第2フレームに連結する複数の第4電極歯からなる第4櫛歯電極とを含む。他の好ましい実施の形態においては、駆動機構は、第1フレームに連結する第2アーム部と、第2アーム部の延び方向と交差する方向に第1フレームから各々が延出し且つ第2アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第3電極歯、からなる第3櫛歯電極と、第3櫛歯電極と協働して第2回転揺動動作の駆動力を発生させるための第4櫛歯電極とを含む。   According to a second aspect of the present invention, a micro oscillating device is provided. The micro oscillating device includes a first frame, a movable function unit, a first arm unit coupled to the movable function unit, and each extending from the first arm unit and extending in the longitudinal direction of the first arm unit. A swing part having a first comb electrode composed of a plurality of first electrode teeth spaced apart from each other, and a first swing of the first rotational swinging motion of the swing part by connecting the first frame and the swing part. A plurality of second electrode teeth connected to the first frame for generating a driving force for the first rotational swinging operation in cooperation with the first torsional connection portion defining the dynamic axis and the first comb-tooth electrode The second comb electrode, the second frame, the first frame and the second frame are connected to each other, and the extending direction of the first swing axis of the second rotational swing operation of the first frame And a second torsion coupling portion that defines a second swing axis that intersects with the second pivot axis. Such a micro oscillating device substantially includes the configuration of the micro oscillating device according to the first aspect of the present invention. Therefore, according to the micro oscillating device according to the second aspect, it is possible to receive the technical effects described above with respect to the micro oscillating device according to the first side surface. Further, the micro oscillating device according to the second aspect is configured as a so-called biaxial oscillating device. Preferably, a drive mechanism for generating a drive force for the second rotational swing operation of the first frame is further provided. In a preferred embodiment, the drive mechanism includes a third comb electrode composed of a plurality of third electrode teeth connected to the first frame, and a drive for the second rotational swing operation in cooperation with the third comb electrode. A fourth comb electrode composed of a plurality of fourth electrode teeth connected to the second frame for generating a force. In another preferred embodiment, the drive mechanism includes a second arm portion coupled to the first frame, and each extending from the first frame in a direction intersecting the extending direction of the second arm portion, and the second arm portion. A third comb electrode comprising a plurality of third electrode teeth spaced apart from each other in the extending direction of the first comb, and a fourth comb for generating a driving force for the second rotational swing operation in cooperation with the third comb electrode Tooth electrode.

本発明の第3の側面によると可動機能素子が提供される。本可動機能素子は、第1フレームと、可動機能部、当該可動機能部に連結する第1アーム部、および、当該第1アーム部から各々が延出し且つ当該第1アーム部の長手方向に互いに離隔する複数の第1電極歯からなる第1櫛歯電極、を有する揺動部と、第1フレームおよび揺動部を連結して当該揺動部の第1回転揺動動作の第1揺動軸心を規定する第1捩れ連結部と、第1櫛歯電極と協働して第1回転揺動動作の駆動力を発生させるための、第1フレームに連結する複数の第2電極歯からなる、第2櫛歯電極と、第2フレームと、第1フレームおよび第2フレームを連結し、且つ、当該第1フレームの第2回転揺動動作の、第1揺動軸心の延び方向と交差する第2揺動軸心を規定する、第2捩れ連結部と、第1フレームの第2回転揺動動作の駆動力を発生させるための駆動機構と、を備える複数のマイクロ揺動素子が、第2フレームを共有して一体化している。このような可動機能素子は、本発明の第1の側面に係るマイクロ揺動素子の構成を実質的に含む。したがって、本可動機能素子によると、第1の側面に係るマイクロ揺動素子に関して上述した技術的効果を享受することができる。   According to a third aspect of the present invention, a movable functional element is provided. The movable functional element includes a first frame, a movable functional unit, a first arm unit coupled to the movable functional unit, and each extending from the first arm unit and extending in the longitudinal direction of the first arm unit. A swing part having a first comb electrode composed of a plurality of first electrode teeth spaced apart from each other, and a first swing of a first rotational swing operation of the swing part by connecting the first frame and the swing part. From a plurality of second electrode teeth connected to the first frame for generating a driving force for the first rotational swing operation in cooperation with the first torsional connection portion defining the axis and the first comb-tooth electrode The second comb electrode, the second frame, the first frame and the second frame, and the extending direction of the first swing axis of the second rotational swing operation of the first frame; A second torsion coupling portion defining the intersecting second swing axis, and a second rotational swing motion of the first frame. A plurality of micro-oscillation element and a driving mechanism for generating power has integrated by sharing a second frame. Such a movable functional element substantially includes the configuration of the micro oscillating device according to the first aspect of the present invention. Therefore, according to this movable function element, the technical effect mentioned above regarding the micro oscillating element which concerns on a 1st side surface can be enjoyed.

図1〜図4は、本発明の第1の実施形態に係るマイクロミラー素子X1を表す。図1は、マイクロミラー素子X1の平面図であり、図2は、マイクロミラー素子X1の一部省略平面図であり、図3および図4は、各々、図1の線III−IIIおよび線IV−IVに沿った断面図である。   1 to 4 show a micromirror element X1 according to the first embodiment of the present invention. 1 is a plan view of the micromirror element X1, FIG. 2 is a partially omitted plan view of the micromirror element X1, and FIGS. 3 and 4 are the lines III-III and IV in FIG. 1, respectively. It is sectional drawing along -IV.

マイクロミラー素子X1は、揺動部10と、フレーム21と、捩れ連結部22と、櫛歯電極23A,23Bとを備え、MEMS技術などのバルクマイクロマシニング技術により、いわゆるSOI(silicon on insulator)基板である材料基板に対して加工を施すことによって製造されたものである。当該材料基板は、第1および第2シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。マイクロミラー素子X1における上述の各部位は主に第1シリコン層および/または第2シリコン層に由来して形成されるところ、図の明確化の観点より、図1においては、第1シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。また、図2は、マイクロミラー素子X1において第2シリコン層に由来する構造を表す。   The micromirror element X1 includes an oscillating portion 10, a frame 21, a torsion coupling portion 22, and comb-tooth electrodes 23A and 23B, and is a so-called SOI (silicon on insulator) substrate by bulk micromachining technology such as MEMS technology. It is manufactured by processing the material substrate. The material substrate has a laminated structure composed of first and second silicon layers and an insulating layer between the silicon layers, and each silicon layer is given predetermined conductivity by doping impurities. Each of the above-described portions of the micromirror element X1 is formed mainly from the first silicon layer and / or the second silicon layer. From the viewpoint of clarifying the figure, in FIG. The part that is derived and protrudes from the insulating layer toward the front side of the drawing is indicated by hatching. FIG. 2 shows a structure derived from the second silicon layer in the micromirror element X1.

揺動部10は、ミラー支持部11と、アーム部12と、櫛歯電極13A,13Bとを有する。   The swing part 10 includes a mirror support part 11, an arm part 12, and comb-tooth electrodes 13A and 13B.

ミラー支持部11は、第1シリコン層に由来する部位であり、その表面には、光反射機能を有するミラー面11aが設けられている。ミラー面11aは、例えば、第1シリコン層上に成膜されたCr層およびその上のAu層よりなる積層構造を有する。このようなミラー支持部11およびミラー面11aは、本発明における可動機能部を構成する。また、ミラー支持部11ないし可動機能部について図1に示す長さL1は、例えば20〜300μmである。   The mirror support 11 is a part derived from the first silicon layer, and a mirror surface 11a having a light reflection function is provided on the surface thereof. The mirror surface 11a has, for example, a laminated structure including a Cr layer formed on the first silicon layer and an Au layer thereon. Such a mirror support part 11 and the mirror surface 11a comprise the movable function part in this invention. Moreover, the length L1 shown in FIG. 1 about the mirror support part 11 thru | or a movable function part is 20-300 micrometers, for example.

アーム部12は、主に第1シリコン層に由来する部位であり、ミラー支持部11から延出する。アーム部12について図1に示す長さL2は、例えば10〜100μmである。   The arm part 12 is a part mainly derived from the first silicon layer, and extends from the mirror support part 11. The length L2 shown in FIG. 1 for the arm part 12 is, for example, 10 to 100 μm.

櫛歯電極13Aは、複数の電極歯13aからなる。複数の電極歯13aは、アーム部12から各々が延出し、且つ、アーム部12の延び方向に互いに離隔する。櫛歯電極13Bは、複数の電極歯13bからなる。複数の電極歯13bは、電極歯13aとは反対の側にアーム部12から各々が延出し、且つ、アーム部12の延び方向に互いに離隔する。電極歯13a,13bは、主に第1シリコン層に由来する部位である。本実施形態では、図1に示すように、電極歯13a,13bの延び方向とアーム部12の延び方向とは直交し、電極歯13aは、図3に示すように素子厚さ方向Hに起立しており、電極歯13bも素子厚さ方向Hに起立している。また、本実施形態では、図1に示すように、電極歯13a,13bの幅は一様である。このような櫛歯電極13Aないし電極歯13aと櫛歯電極13Bないし電極歯13bとは、アーム部12を介して電気的に接続されている。   The comb electrode 13A includes a plurality of electrode teeth 13a. Each of the plurality of electrode teeth 13 a extends from the arm portion 12 and is separated from each other in the extending direction of the arm portion 12. The comb electrode 13B includes a plurality of electrode teeth 13b. Each of the plurality of electrode teeth 13b extends from the arm portion 12 on the side opposite to the electrode teeth 13a, and is separated from each other in the extending direction of the arm portion 12. The electrode teeth 13a and 13b are portions mainly derived from the first silicon layer. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the extending direction of the electrode teeth 13a and 13b and the extending direction of the arm portion 12 are orthogonal to each other, and the electrode teeth 13a stand up in the element thickness direction H as shown in FIG. The electrode teeth 13b are also erected in the element thickness direction H. Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the width | variety of the electrode teeth 13a and 13b is uniform. Such comb-tooth electrode 13A thru | or electrode tooth 13a and the comb-tooth electrode 13B thru | or electrode tooth 13b are electrically connected through the arm part 12. FIG.

フレーム21は、主に第1および第2シリコン層に由来する部位であり、揺動部10を囲む形状を有する。フレーム21において第2シリコン層に由来する部位は図2に示す。また、フレーム21は、所定の機械的強度を有してフレーム21内の構造を支持する。フレーム21について図1に示す長さL3は、例えば5〜50μmである。   The frame 21 is a part mainly derived from the first and second silicon layers, and has a shape surrounding the swinging part 10. The part derived from the second silicon layer in the frame 21 is shown in FIG. The frame 21 has a predetermined mechanical strength and supports the structure in the frame 21. The length L3 shown in FIG. 1 for the frame 21 is, for example, 5 to 50 μm.

捩れ連結部22は、一対のトーションバー22aからなる。各トーションバー22aは、主に第1シリコン層に由来する部位であり、揺動部10のアーム部12とフレーム21において第1シリコン層に由来する部位とに接続してこれらを連結する。トーションバー22aにより、フレーム21の第1シリコン層由来部位とアーム部12とは電気的に接続される。また、トーションバー22aは、素子厚さ方向Hにおいて、図3に示すようにアーム部12より薄肉であり、フレーム21の第1シリコン層由来部位よりも薄肉である。
このような捩れ連結部22ないし一対のトーションバー22aは、揺動部10ないしミラー支持部11の揺動動作の揺動軸心A1を規定する。揺動軸心A1は、図1に示す矢印D方向と、即ちアーム部12の延び方向と、直交する。したがって、アーム部12の延び方向に直交する方向にアーム部12から延出する上述の電極歯13a,13bの延び方向は、揺動軸心A1に対して平行である。このような揺動軸心A1は、好ましくは、揺動部10の重心またはその近傍を通る。
The torsional coupling portion 22 includes a pair of torsion bars 22a. Each torsion bar 22a is a part mainly derived from the first silicon layer, and is connected to the arm part 12 of the swing part 10 and the part derived from the first silicon layer in the frame 21 to connect them. The portion derived from the first silicon layer of the frame 21 and the arm portion 12 are electrically connected by the torsion bar 22a. Further, the torsion bar 22 a is thinner than the arm portion 12 in the element thickness direction H as shown in FIG. 3, and thinner than the portion derived from the first silicon layer of the frame 21.
Such a torsional coupling portion 22 or a pair of torsion bars 22a defines a swing axis A1 of the swinging motion of the swinging portion 10 or the mirror support portion 11. The swing axis A1 is orthogonal to the arrow D direction shown in FIG. Accordingly, the extending direction of the electrode teeth 13a and 13b extending from the arm part 12 in the direction orthogonal to the extending direction of the arm part 12 is parallel to the swing axis A1. Such a swing axis A1 preferably passes through the center of gravity of the swing portion 10 or the vicinity thereof.

本実施形態では、各トーションバー22aに代えて、第1シリコン層において成形されて並列する一組のトーションバーを設けてもよい。この場合、当該一組のトーションバーの間隔は、フレーム21からアーム部12に近付くにつれて漸増するのが好ましい。マイクロミラー素子X1では、一対のトーションバー22aに代えて、このように並列する2つのトーションバーを2組設けることにより、揺動軸心A1を規定してもよい。後述のマイクロミラー素子においても同様である。   In this embodiment, instead of each torsion bar 22a, a set of torsion bars formed in parallel in the first silicon layer may be provided. In this case, it is preferable that the distance between the pair of torsion bars gradually increases as the arm 21 is approached from the frame 21. In the micromirror element X1, the swing axis A1 may be defined by providing two sets of two torsion bars arranged in parallel in this way instead of the pair of torsion bars 22a. The same applies to the micromirror element described later.

櫛歯電極23Aは、櫛歯電極13Aと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯23aからなる。複数の電極歯23aは、フレーム21から各々が延出し、且つ、アーム部12の延び方向に互いに離隔する。また、櫛歯電極23Aは、主に第2シリコン層に由来する部位であり、図2に示すように、フレーム21の第2シリコン層由来部位に固定されている。本実施形態では、図1に示すように、電極歯23aの延び方向とアーム部12の延び方向とは直交し、電極歯23aの延び方向は揺動軸心A1に対して平行である。また、本実施形態では、図1に示すように電極歯23aの幅は一様であり、図3に示すように電極歯23aは素子厚さ方向Hに起立している。   The comb electrode 23A is a part for generating an electrostatic attractive force in cooperation with the comb electrode 13A, and includes a plurality of electrode teeth 23a. The plurality of electrode teeth 23 a extend from the frame 21 and are separated from each other in the extending direction of the arm portion 12. The comb electrode 23A is a part mainly derived from the second silicon layer, and is fixed to the part derived from the second silicon layer of the frame 21, as shown in FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the extending direction of the electrode teeth 23a and the extending direction of the arm portion 12 are orthogonal to each other, and the extending direction of the electrode teeth 23a is parallel to the oscillation axis A1. In the present embodiment, the width of the electrode teeth 23a is uniform as shown in FIG. 1, and the electrode teeth 23a stand up in the element thickness direction H as shown in FIG.

このような櫛歯電極23Aは、櫛歯電極13Aと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極13A,23Aは、揺動部10の例えば非動作時には、図3および図4に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極13A,23Aは、揺動部10の揺動動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯13a,23aが位置ずれした態様で配されている。本実施形態では、隣り合う2つの電極歯13a間の距離は全て同じであり、隣り合う2つの電極歯23a間の距離は全て同じであり、アーム部12の延び方向において2つの電極歯23aの間に位置する電極歯13aは、2つの電極歯23a間の中心に位置する。   Such a comb electrode 23A constitutes a drive mechanism together with the comb electrode 13A. The comb-tooth electrodes 13A and 23A are positioned at different heights as shown in FIGS. 3 and 4 when the swinging unit 10 is not in operation, for example. Further, the comb-tooth electrodes 13A and 23A are arranged in such a manner that the electrode teeth 13a and 23a are displaced so that they do not contact each other during the swinging operation of the swinging portion 10. In the present embodiment, the distances between the two adjacent electrode teeth 13a are all the same, the distances between the two adjacent electrode teeth 23a are all the same, and the two electrode teeth 23a are extended in the extending direction of the arm portion 12. The electrode tooth 13a located between them is located at the center between the two electrode teeth 23a.

櫛歯電極23Bは、櫛歯電極13Bと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯23bからなる。複数の電極歯23bは、フレーム21から各々が延出し、且つ、アーム部12の延び方向に互いに離隔する。また、櫛歯電極23Bは、主に第2シリコン層に由来する部位であり、図2に示すように、フレーム21の第2シリコン層由来部位に固定されている。櫛歯電極23Bないし電極歯23bは、フレーム21の第2シリコン層由来部位を介して櫛歯電極23Aないし電極歯23aと電気的に接続されている。本実施形態では、図1に示すように、電極歯23bの延び方向とアーム部12の延び方向とは直交し、電極歯23bの延び方向は揺動軸心A1に対して平行である。また、本実施形態では、図1に示すように電極歯23bの幅は一様であり、電極歯23aと同様に電極歯23bも素子厚さ方向Hに起立している。   The comb electrode 23B is a part for generating electrostatic attraction in cooperation with the comb electrode 13B, and includes a plurality of electrode teeth 23b. The plurality of electrode teeth 23 b extend from the frame 21 and are separated from each other in the extending direction of the arm portion 12. The comb electrode 23B is a part mainly derived from the second silicon layer, and is fixed to a part derived from the second silicon layer of the frame 21, as shown in FIG. The comb-tooth electrode 23B or the electrode tooth 23b is electrically connected to the comb-tooth electrode 23A or the electrode tooth 23a via the part derived from the second silicon layer of the frame 21. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the extending direction of the electrode teeth 23b and the extending direction of the arm portion 12 are orthogonal to each other, and the extending direction of the electrode teeth 23b is parallel to the swing axis A1. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the width of the electrode teeth 23b is uniform, and the electrode teeth 23b stand up in the element thickness direction H similarly to the electrode teeth 23a.

このような櫛歯電極23Bは、櫛歯電極13Bと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極13B,23Bは、揺動部10の例えば非動作時には、図4に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極13B,23Bは、揺動部10の揺動動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯13b,23bが位置ずれした態様で配されている。本実施形態では、隣り合う2つの電極歯13b間の距離は全て同じであり、隣り合う2つの電極歯23b間の距離は全て同じであり、アーム部12の延び方向において2つの電極歯23bの間に位置する電極歯13bは、2つの電極歯23b間の中心に位置する。   Such a comb-tooth electrode 23B comprises a drive mechanism with the comb-tooth electrode 13B. The comb-tooth electrodes 13B and 23B are positioned at different heights as shown in FIG. 4 when the swinging unit 10 is not operating, for example. Further, the comb-tooth electrodes 13B and 23B are arranged in such a manner that their electrode teeth 13b and 23b are displaced so that they do not contact each other during the swinging operation of the swinging portion 10. In the present embodiment, the distances between the two adjacent electrode teeth 13b are all the same, the distances between the two adjacent electrode teeth 23b are all the same, and the two electrode teeth 23b are extended in the extending direction of the arm portion 12. The electrode tooth 13b positioned between them is positioned at the center between the two electrode teeth 23b.

図5および図6は、マイクロミラー素子X1の製造方法の一例を表す。この方法は、バルクマイクロマシニング技術によりマイクロミラー素子X1を製造するための一手法である。図5および図6においては、図6(d)に示すミラー支持部M、アーム部AR、フレームF1,F2、トーションバーT1,T2、および一組の櫛歯電極E1,E2の形成過程を、一の断面の変化として表す。当該一の断面は、加工が施される材料基板(多層構造を有するウエハ)における単一のマイクロミラー素子形成区画に含まれる複数の所定箇所の断面を、モデル化して連続断面として表したものである。ミラー支持部Mは、ミラー支持部11の一部に相当する。アーム部ARは、アーム部12に相当し、アーム部12の横断面を表す。フレームF1,F2は、各々、フレーム21に相当し、フレーム21の横断面を表す。トーションバーT1は、トーションバー22aに相当し、トーションバー22aの延び方向の断面を表す。トーションバーT2は、トーションバー22aに相当し、トーションバー22aの横断面を表す。櫛歯電極E1は、櫛歯電極13A,13Bの一部に相当し、電極歯13a,13bの横断面を表す。櫛歯電極E2は、櫛歯電極23A,23Bの一部に相当し、電極歯23a,23bの横断面を表す。   5 and 6 show an example of a manufacturing method of the micromirror element X1. This method is one method for manufacturing the micromirror element X1 by the bulk micromachining technique. 5 and 6, the process of forming the mirror support portion M, the arm portion AR, the frames F1 and F2, the torsion bars T1 and T2, and the pair of comb electrodes E1 and E2 shown in FIG. It is expressed as a change in one cross section. The one cross section is obtained by modeling a cross section of a plurality of predetermined portions included in a single micromirror element forming section in a material substrate (a wafer having a multilayer structure) to be processed, and expressing it as a continuous cross section. is there. The mirror support part M corresponds to a part of the mirror support part 11. The arm part AR corresponds to the arm part 12 and represents a cross section of the arm part 12. Each of the frames F1 and F2 corresponds to the frame 21 and represents a cross section of the frame 21. The torsion bar T1 corresponds to the torsion bar 22a and represents a cross section in the extending direction of the torsion bar 22a. The torsion bar T2 corresponds to the torsion bar 22a and represents a cross section of the torsion bar 22a. The comb electrode E1 corresponds to a part of the comb electrodes 13A and 13B, and represents a cross section of the electrode teeth 13a and 13b. The comb electrode E2 corresponds to a part of the comb electrodes 23A and 23B, and represents a cross section of the electrode teeth 23a and 23b.

マイクロミラー素子X1の製造においては、まず、図5(a)に示すような材料基板100を用意する。材料基板100は、シリコン層101,102と、当該シリコン層101,102間の絶縁層103とからなる積層構造を有するSOI基板である。シリコン層101,102は、不純物をドープすることにより導電性を付与されたシリコン材料よりなる。不純物としては、Bなどのp型不純物や、PおよびSbなどのn型不純物を採用することができる。絶縁層103は例えば酸化シリコンよりなる。シリコン層101の厚さは例えば10〜100μmであり、シリコン層102の厚さは例えば50〜500μmであり、絶縁層103の厚さは例えば0.3〜3μmである。   In manufacturing the micromirror element X1, first, a material substrate 100 as shown in FIG. 5A is prepared. The material substrate 100 is an SOI substrate having a stacked structure including silicon layers 101 and 102 and an insulating layer 103 between the silicon layers 101 and 102. The silicon layers 101 and 102 are made of a silicon material imparted with conductivity by doping impurities. As the impurities, p-type impurities such as B and n-type impurities such as P and Sb can be employed. The insulating layer 103 is made of, for example, silicon oxide. The thickness of the silicon layer 101 is, for example, 10 to 100 μm, the thickness of the silicon layer 102 is, for example, 50 to 500 μm, and the thickness of the insulating layer 103 is, for example, 0.3 to 3 μm.

次に、図5(b)に示すように、シリコン層101上にミラー面11aを形成する。ミラー面11aの形成においては、まず、スパッタリング法により、シリコン層101に対して例えばCr(50nm)およびこれに続いてAu(200nm)を成膜する。次に、所定のマスクを介してこれら金属膜に対してエッチング処理を順次行うことにより、ミラー面11aをパターン形成する。Auに対するエッチング液としては、例えば、ヨウ化カリウム−ヨウ素水溶液を使用することができる。Crに対するエッチング液としては、例えば硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液を使用することができる。   Next, as illustrated in FIG. 5B, a mirror surface 11 a is formed on the silicon layer 101. In forming the mirror surface 11a, first, for example, Cr (50 nm) and subsequently Au (200 nm) are formed on the silicon layer 101 by sputtering. Next, the mirror surface 11a is patterned by sequentially performing an etching process on these metal films through a predetermined mask. As an etching solution for Au, for example, a potassium iodide-iodine aqueous solution can be used. As an etchant for Cr, for example, an aqueous solution of ceric ammonium nitrate can be used.

次に、図5(c)に示すように、シリコン層101上には酸化膜パターン110およびレジストパターン111を形成し、シリコン層102上に酸化膜パターン112を形成する。酸化膜パターン110は、揺動部10(ミラー支持部M,アーム部AR,櫛歯電極E1)およびフレーム21(フレームF1,F2)に対応するパターン形状を有する。レジストパターン111は、両トーションバー22a(トーションバーT1,T2)に対応するパターン形状を有する。また、酸化膜パターン112は、フレーム21(フレームF1,F2)および櫛歯電極23A,23B(櫛歯電極E2)に対応するパターン形状を有する。   Next, as illustrated in FIG. 5C, an oxide film pattern 110 and a resist pattern 111 are formed on the silicon layer 101, and an oxide film pattern 112 is formed on the silicon layer 102. The oxide film pattern 110 has a pattern shape corresponding to the swing part 10 (mirror support part M, arm part AR, comb electrode E1) and the frame 21 (frames F1, F2). The resist pattern 111 has a pattern shape corresponding to both torsion bars 22a (torsion bars T1, T2). The oxide film pattern 112 has a pattern shape corresponding to the frame 21 (frames F1 and F2) and the comb-tooth electrodes 23A and 23B (comb-tooth electrodes E2).

次に、図5(d)に示すように、酸化膜パターン110およびレジストパターン111をマスクとして、DRIE(deep reactive ion etching)により、シリコン層101に対し所定の深さまでエッチング処理を行う。所定の深さとは、トーションバーT1,T2の厚さに相当する深さであり、例えば5μmである。DRIEでは、エッチングと側壁保護とを交互に行うBoschプロセスにおいて、良好なエッチング処理を行うことができる。後出のDRIEについても、このようなBoschプロセスを採用することができる。   Next, as shown in FIG. 5D, the silicon layer 101 is etched to a predetermined depth by DRIE (deep reactive ion etching) using the oxide film pattern 110 and the resist pattern 111 as a mask. The predetermined depth is a depth corresponding to the thickness of the torsion bars T1 and T2, for example, 5 μm. In DRIE, a good etching process can be performed in a Bosch process in which etching and sidewall protection are alternately performed. Such a Bosch process can also be adopted for the later DRIE.

次に、図6(a)に示すように、剥離液を作用させることにより、レジストパターン111を剥離する。剥離液としては、例えばAZリムーバ700(クラリアントジャパン製)を使用することができる。   Next, as shown in FIG. 6A, the resist pattern 111 is peeled off by applying a stripping solution. As the stripper, for example, AZ remover 700 (manufactured by Clariant Japan) can be used.

次に、図6(b)に示すように、酸化膜パターン110をマスクとして、DRIEにより、トーションバーT1,T2を残存形成しつつシリコン層101に対して絶縁層103に至るまでエッチング処理を行う。本エッチング処理により、揺動部10(ミラー支持部M,アーム部AR,櫛歯電極E1)、両トーションバー22a(トーションバーT1,T2)、および、フレーム21(フレームF1,F2)の一部が、成形される。   Next, as shown in FIG. 6B, the silicon layer 101 is etched to reach the insulating layer 103 while remaining the torsion bars T1 and T2 by DRIE using the oxide film pattern 110 as a mask. . By this etching process, the swinging portion 10 (mirror support portion M, arm portion AR, comb electrode E1), both torsion bars 22a (torsion bars T1, T2), and a part of the frame 21 (frames F1, F2) Is formed.

次に、図6(c)に示すように、酸化膜パターン112をマスクとして、DRIEによりシリコン層102に対して絶縁層103に至るまでエッチング処理を行う。本エッチング処理により、フレーム21(フレームF1,F2)の一部および櫛歯電極23A,23B(櫛歯電極E2)が成形される。   Next, as shown in FIG. 6C, using the oxide film pattern 112 as a mask, the silicon layer 102 is etched by DRIE until the insulating layer 103 is reached. By this etching process, a part of the frame 21 (frames F1, F2) and the comb electrodes 23A, 23B (comb electrodes E2) are formed.

次に、図6(d)に示すように、絶縁層103において露出している箇所、および酸化膜パターン110,112を、エッチング除去する。エッチング手法としては、ドライエッチングまたはウエットエッチングを採用することができる。ドライエッチングを採用する場合、エッチングガスとしては、例えば、CF4やCHF3などを採用することができる。ウエットエッチングを採用する場合、エッチング液としては、例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムからなるバッファードフッ酸(BHF)を使用することができる。 Next, as shown in FIG. 6D, the exposed portions of the insulating layer 103 and the oxide film patterns 110 and 112 are removed by etching. As an etching method, dry etching or wet etching can be employed. When dry etching is employed, for example, CF 4 or CHF 3 can be employed as the etching gas. When wet etching is employed, for example, buffered hydrofluoric acid (BHF) made of hydrofluoric acid and ammonium fluoride can be used as the etchant.

以上の一連の工程を経ることにより、ミラー支持部M、アーム部AR、フレームF1,F2、トーションバーT1,T2、および一組の櫛歯電極E1,E2を成形してマイクロミラー素子X1を製造することができる。   Through the series of steps described above, the mirror support part M, the arm part AR, the frames F1 and F2, the torsion bars T1 and T2, and the pair of comb-tooth electrodes E1 and E2 are formed to manufacture the micromirror element X1. can do.

マイクロミラー素子X1においては、櫛歯電極13A,13B,23A,23Bに対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部10ないしミラー支持部11を揺動軸心A1まわりに回転変位させることができる。櫛歯電極13A,13Bに対する電位付与は、フレーム21の第1シリコン層由来部位、両トーションバー22a、およびアーム部12を介して実現することができる。櫛歯電極13A,13Bは、例えばグラウンド接続される。一方、櫛歯電極23A,23Bに対する電位付与は、フレーム21の第2シリコン層由来部位を介して実現することができる。フレーム21の第2シリコン層由来部位と、フレーム21の第1シリコン層由来部位とは、絶縁層(例えば上述の絶縁層103)により電気的に分離されている。   In the micromirror element X1, by applying a predetermined potential to the comb electrodes 13A, 13B, 23A, and 23B as necessary, the swinging portion 10 or the mirror support portion 11 is moved around the swing axis A1. It can be rotationally displaced. The potential application to the comb electrodes 13 </ b> A and 13 </ b> B can be realized through the first silicon layer-derived portion of the frame 21, both the torsion bars 22 a, and the arm portion 12. The comb electrodes 13A and 13B are grounded, for example. On the other hand, the potential application to the comb electrodes 23A and 23B can be realized through the second silicon layer-derived portion of the frame 21. The part derived from the second silicon layer of the frame 21 and the part derived from the first silicon layer of the frame 21 are electrically separated by an insulating layer (for example, the insulating layer 103 described above).

櫛歯電極13A,13B,23A,23Bの各々に所定の電位を付与することにより櫛歯電極13A,23A間および櫛歯電極13B,23B間に所望の静電引力を発生させると、櫛歯電極13Aは櫛歯電極23Aに引き込まれ、且つ、櫛歯電極13Bは櫛歯電極23Bに引き込まれる。そのため、揺動部10ないしミラー支持部11は、揺動軸心A1まわりに揺動動作し、当該静電引力と各トーションバー22aの捩り抵抗力の総和とが釣り合う角度まで回転変位する。釣り合い状態においては、櫛歯電極13A,23Bは、例えば図7に示す配向をとり、櫛歯電極13B,23Bも同様の配向をとる。このような揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極13A,13B,23A,23Bへの付与電位を調整することにより、調節することができる。また、櫛歯電極13A,23A間の静電引力および櫛歯電極23A,23B間の静電引力を消滅させると、各トーションバー22aはその自然状態に復帰し、揺動部10ないしミラー支持部11は、図3に表れているような配向をとる。以上のような揺動部10ないしミラー支持部11の揺動駆動により、ミラー支持部11上に設けられたミラー面11aにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。   When a desired electrostatic attraction is generated between the comb-tooth electrodes 13A and 23A and between the comb-tooth electrodes 13B and 23B by applying a predetermined potential to each of the comb-tooth electrodes 13A, 13B, 23A and 23B, the comb-tooth electrodes 13A is drawn into the comb electrode 23A, and the comb electrode 13B is drawn into the comb electrode 23B. Therefore, the oscillating part 10 or the mirror support part 11 oscillates around the oscillating axis A1, and is rotationally displaced to an angle at which the electrostatic attraction force and the total of the torsional resistance force of each torsion bar 22a are balanced. In the balanced state, the comb-tooth electrodes 13A and 23B have the orientation shown in FIG. 7, for example, and the comb-tooth electrodes 13B and 23B have the same orientation. The amount of rotational displacement in such a swinging operation can be adjusted by adjusting the potential applied to the comb electrodes 13A, 13B, 23A, and 23B. Further, when the electrostatic attractive force between the comb-tooth electrodes 13A and 23A and the electrostatic attractive force between the comb-tooth electrodes 23A and 23B are extinguished, each torsion bar 22a returns to its natural state, and the swinging portion 10 or the mirror support portion. 11 is oriented as shown in FIG. By the swing drive of the swing unit 10 or the mirror support unit 11 as described above, the reflection direction of the light reflected by the mirror surface 11a provided on the mirror support unit 11 can be appropriately switched.

マイクロミラー素子X1においては、櫛歯電極13Aの複数の電極歯13aは、ミラー支持部11から延出するアーム部12の延び方向に互いに離隔してアーム部12に支持されており、且つ、櫛歯電極23Aの複数の電極歯23aは、アーム部12の延び方向に互いに離隔してフレーム21に支持されている。一方、櫛歯電極13Bの複数の電極歯13bは、ミラー支持部11から延出するアーム部12の延び方向に互いに離隔してアーム部12に支持されており、且つ、櫛歯電極23Bの複数の電極歯23bは、アーム部12の延び方向に互いに離隔してフレーム21に支持されている。これら電極歯13a,13b,23a,23bは、ミラー支持部11に直接的には支持されていない。そのため、一組の櫛歯電極13A,23Aを構成する電極歯13a,23aの数、および、一組の櫛歯電極13B,23Bを構成する電極歯13b,23bの数は、アーム部12の延び方向に対して直交する揺動軸心A1の延び方向におけるミラー支持部11の長さによる制約を受けない。   In the micromirror element X1, the plurality of electrode teeth 13a of the comb-tooth electrode 13A are supported by the arm portion 12 so as to be separated from each other in the extending direction of the arm portion 12 extending from the mirror support portion 11, and The plurality of electrode teeth 23 a of the tooth electrode 23 </ b> A are supported by the frame 21 so as to be separated from each other in the extending direction of the arm portion 12. On the other hand, the plurality of electrode teeth 13b of the comb-tooth electrode 13B are supported by the arm portion 12 so as to be separated from each other in the extending direction of the arm portion 12 extending from the mirror support portion 11, and the plurality of comb-tooth electrodes 23B. The electrode teeth 23 b are supported by the frame 21 so as to be separated from each other in the extending direction of the arm portion 12. These electrode teeth 13a, 13b, 23a, and 23b are not directly supported by the mirror support portion 11. Therefore, the number of electrode teeth 13a and 23a constituting the set of comb-tooth electrodes 13A and 23A and the number of electrode teeth 13b and 23b constituting the set of comb-tooth electrodes 13B and 23B are determined by the extension of the arm portion 12. There is no restriction due to the length of the mirror support portion 11 in the extending direction of the swing axis A1 perpendicular to the direction.

したがって、マイクロミラー素子X1では、揺動軸心A1方向におけるミラー支持部11の設計寸法に関わらず、所望数の電極歯13a,13b,23a,23bを設けることにより、電極歯13a,23aどうしが対向可能な面積、および、電極歯13b,23bどうしが対向可能な面積を、確保することができる。マイクロミラー素子X1では、例えば、一組の櫛歯電極13A,23Aにおいて電極歯13a,23aどうしが対向可能な面積を確保するうえで、電極歯13a,23aの機械的強度に支障を来すほどに電極歯13a,23aについて幅を短縮したり延出長さを増大する必要はなく、且つ、素子の製造過程に不具合を生じるほどに電極歯間ギャップを短縮する必要はない。   Therefore, in the micromirror element X1, by providing the desired number of electrode teeth 13a, 13b, 23a, and 23b regardless of the design dimensions of the mirror support portion 11 in the direction of the swing axis A1, the electrode teeth 13a and 23a can be connected to each other. The area that can be opposed and the area that the electrode teeth 13b and 23b can face each other can be ensured. In the micromirror element X1, for example, in order to secure an area where the electrode teeth 13a and 23a can face each other in the pair of comb electrodes 13A and 23A, the mechanical strength of the electrode teeth 13a and 23a is hindered. In addition, it is not necessary to shorten the width or increase the extension length of the electrode teeth 13a and 23a, and it is not necessary to shorten the gap between the electrode teeth to the extent that a defect occurs in the device manufacturing process.

このように、マイクロミラー素子X1は、揺動軸心A1方向におけるミラー支持部11の設計寸法に関わらず所望数の電極歯13a,13b,23a,23bを設けることによって揺動部10の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心A1方向におけるミラー支持部11したがって素子全体の設計寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適しているのである。   As described above, the micromirror element X1 is provided with the desired number of electrode teeth 13a, 13b, 23a, and 23b regardless of the design dimensions of the mirror support portion 11 in the direction of the swing axis A1. This is suitable for downsizing by securing the driving force for the operation and by setting the design dimension of the mirror support portion 11 in the direction of the swing axis A1 and thus the entire element short.

図8は、マイクロミラー素子X1の第1変形例の平面図である。本変形例では、アーム部12の延び方向において隣り合う2つの電極歯23aの間に位置する電極歯13aは、当該2つの電極歯23a間の中心位置から、揺動軸心A1に近付く方に偏位しているか、或は、アーム部12の延び方向において隣り合う2つの電極歯13aの間に位置する電極歯23aは、当該2つの電極歯13a間の中心位置から、揺動軸心A1から遠ざかる方に偏位している。これとともに、アーム部12の延び方向において隣り合う2つの電極歯23bの間に位置する電極歯13bは、当該2つの電極歯23b間の中心位置から、揺動軸心A1に近付く方に偏位しているか、或は、アーム部12の延び方向において隣り合う2つの電極歯13bの間に位置する電極歯23bは、当該2つの電極歯13b間の中心位置から、揺動軸心A1から遠ざかる方に偏位している。   FIG. 8 is a plan view of a first modification of the micromirror element X1. In this modification, the electrode teeth 13a located between the two electrode teeth 23a adjacent to each other in the extending direction of the arm portion 12 are closer to the swing axis A1 from the center position between the two electrode teeth 23a. The electrode teeth 23a that are displaced or located between two electrode teeth 13a adjacent in the extending direction of the arm portion 12 are arranged from the center position between the two electrode teeth 13a from the oscillation axis A1. It is biased away from the distance. At the same time, the electrode teeth 13b located between the two electrode teeth 23b adjacent to each other in the extending direction of the arm portion 12 are displaced from the center position between the two electrode teeth 23b toward the swing axis A1. Or the electrode teeth 23b located between the two electrode teeth 13b adjacent in the extending direction of the arm portion 12 move away from the swing axis A1 from the center position between the two electrode teeth 13b. It is biased towards.

図9は、マイクロミラー素子X1の第2変形例の平面図である。本変形例では、アーム部12の延び方向において隣り合う2つの電極歯23aの間に位置する電極歯13aは、当該2つの電極歯23a間の中心位置から、揺動軸心A1から遠ざかる方に偏位しているか、或は、アーム部12の延び方向において隣り合う2つの電極歯13aの間に位置する電極歯23aは、当該2つの電極歯13a間の中心位置から、揺動軸心A1に近付く方に偏位している。これとともに、アーム部12の延び方向において隣り合う2つの電極歯23bの間に位置する電極歯13bは、当該2つの電極歯23b間の中心位置から、揺動軸心A1から遠ざかる方に偏位しているか、或は、アーム部12の延び方向において隣り合う2つの電極歯13bの間に位置する電極歯23bは、当該2つの電極歯13b間の中心位置から、揺動軸心A1に近付く方に偏位している。   FIG. 9 is a plan view of a second modification of the micromirror element X1. In this modification, the electrode teeth 13a located between the two electrode teeth 23a adjacent in the extending direction of the arm portion 12 are away from the oscillation axis A1 from the center position between the two electrode teeth 23a. The electrode teeth 23a that are displaced or located between two electrode teeth 13a adjacent in the extending direction of the arm portion 12 are arranged from the center position between the two electrode teeth 13a from the oscillation axis A1. It is deviated toward the near. At the same time, the electrode teeth 13b located between the two electrode teeth 23b adjacent to each other in the extending direction of the arm portion 12 are deviated from the center position between the two electrode teeth 23b away from the oscillation axis A1. Or the electrode teeth 23b located between the two electrode teeth 13b adjacent in the extending direction of the arm portion 12 approach the swing axis A1 from the center position between the two electrode teeth 13b. It is biased towards.

第1および第2変形例の構成は、一組の櫛歯電極13A,23Aおよび一組の櫛歯電極13B,23Bにおいて、素子駆動時にいわゆるpull-in現象の発生を抑制するのに好ましい場合がある。素子駆動時には、上述のように、櫛歯電極13A,23A間および櫛歯電極13B,23B間に所望の静電引力が発生され、櫛歯電極13Aは櫛歯電極23Aに引き込まれ、且つ、櫛歯電極13Bは櫛歯電極23Bに引き込まれる。櫛歯電極13A,23Aが図1,3,4に示す構造を有するマイクロミラー素子X1では、櫛歯電極13Aが櫛歯電極23Aに引き込まれた状態において、素子厚さ方向Hにおける揺動軸心A1の位置によっては、一の電極歯13aと揺動軸心A1に対して当該電極歯13aよりも外側で当該電極歯13aと隣り合う電極歯23aとの距離が、揺動軸心A1に対して当該電極歯13aよりも内側で当該電極歯13aと隣り合う他の電極歯23aと当該電極歯13aとの距離よりも、短い場合や長い場合がある。短い場合、電極歯13aと外側の電極歯23aとの間の静電引力(第1の静電引力)は、電極歯13aと内側の電極歯23aとの間の静電引力(第2の静電引力)よりも、大きい傾向にある。第1の静電引力が第2の静電引力より所定以上に大きいと、電極歯13aと外側の電極歯23aとが不当に引き合い、pull-in現象が生じやすい。第2の静電引力が第1の静電引力より所定以上に大きいと、電極歯13aと内側の電極歯23aとが不当に引き合い、pull-in現象が生じやすい。同様に、櫛歯電極13B,23Bが図1,4に示す構造を有するマイクロミラーX1では、当該櫛歯電極13B,23Bにおいてpull-in現象が発生してしまう場合がある。pull-in現象の発生は、素子の揺動特性を阻害するので好ましくない。   The configurations of the first and second modifications may be preferable for suppressing the occurrence of a so-called pull-in phenomenon when driving the element in the pair of comb electrodes 13A and 23A and the pair of comb electrodes 13B and 23B. is there. When the element is driven, as described above, a desired electrostatic attraction is generated between the comb-tooth electrodes 13A and 23A and between the comb-tooth electrodes 13B and 23B, and the comb-tooth electrode 13A is drawn into the comb-tooth electrode 23A. The tooth electrode 13B is drawn into the comb electrode 23B. In the micromirror element X1 in which the comb-tooth electrodes 13A and 23A have the structure shown in FIGS. 1, 3, and 4, the oscillation axis in the element thickness direction H in a state where the comb-tooth electrode 13A is drawn into the comb-tooth electrode 23A. Depending on the position of A1, the distance between the electrode tooth 13a and the electrode tooth 23a adjacent to the electrode tooth 13a outside the electrode tooth 13a with respect to the one electrode tooth 13a and the swing axis A1 may be relative to the swing axis A1. The distance between the electrode teeth 13a and the other electrode teeth 23a adjacent to the electrode teeth 13a inside the electrode teeth 13a may be shorter or longer. In a short case, the electrostatic attractive force (first electrostatic attractive force) between the electrode tooth 13a and the outer electrode tooth 23a is equal to the electrostatic attractive force (second electrostatic attractive force) between the electrode tooth 13a and the inner electrode tooth 23a. It tends to be larger than the (electric attraction). If the first electrostatic attraction is greater than the second electrostatic attraction, the electrode teeth 13a and the outer electrode teeth 23a are unreasonably attracted and a pull-in phenomenon is likely to occur. If the second electrostatic attractive force is larger than the first electrostatic attractive force by a predetermined amount or more, the electrode teeth 13a and the inner electrode teeth 23a are unreasonably attracted, and a pull-in phenomenon is likely to occur. Similarly, in the micromirror X1 in which the comb-tooth electrodes 13B and 23B have the structure shown in FIGS. 1 and 4, a pull-in phenomenon may occur in the comb-tooth electrodes 13B and 23B. The occurrence of the pull-in phenomenon is not preferable because it disturbs the oscillation characteristics of the element.

これに対し、アーム部12の延び方向において隣り合う2つの電極歯23aの間に位置する電極歯13aが、揺動部10が回転変位していない状態では当該2つの電極歯23a間の中心位置から内側または外側の電極歯23aの方に偏位している第1または第2変形例では、素子厚さ方向Hにおける揺動軸心A1の位置に応じて当該偏位量を適当に設定することにより、揺動部10が回転変位して櫛歯電極13Aが櫛歯電極23A,23Bに引き込まれた状態における、一の電極歯13aと外側の電極歯23aとの距離、および、当該電極歯13aと内側の電極歯23aとの距離を、実質的に等しくすることができる場合がある。この場合、櫛歯電極13A,23Aにおいてpull-in現象の発生を抑制すること
ができる。同様に、第1および第2変形例の構成によると、櫛歯電極13B,23Bにおいてpull-in現象の発生を抑制することができる場合がある。
On the other hand, the electrode tooth 13a located between the two electrode teeth 23a adjacent in the extending direction of the arm portion 12 is the center position between the two electrode teeth 23a when the swinging portion 10 is not rotationally displaced. In the first or second modification in which the electrode teeth 23a are displaced from the inner side toward the inner side or the outer side, the deviation amount is appropriately set according to the position of the oscillation axis A1 in the element thickness direction H. As a result, the distance between the one electrode tooth 13a and the outer electrode tooth 23a in the state where the oscillating portion 10 is rotationally displaced and the comb-tooth electrode 13A is drawn into the comb-tooth electrodes 23A and 23B, and the electrode teeth In some cases, the distance between 13a and the inner electrode teeth 23a can be made substantially equal. In this case, it is possible to suppress the occurrence of a pull-in phenomenon in the comb electrodes 13A and 23A. Similarly, according to the configuration of the first and second modified examples, it may be possible to suppress the occurrence of the pull-in phenomenon in the comb-tooth electrodes 13B and 23B.

図10は、マイクロミラー素子X1の第3変形例の平面図である。本変形例では、アーム部12の延び方向におけるアーム部12の寸法およびフレーム21の寸法が増大され、隣り合う2つの電極歯13a間の距離、隣り合う2つの電極歯13b間の距離、隣り合う2つの電極歯23a間の距離、および、隣り合う2つの電極歯23b間の距離は、揺動軸心A1から遠いほど長い。   FIG. 10 is a plan view of a third modification of the micromirror element X1. In this modification, the dimension of the arm part 12 and the dimension of the frame 21 in the extending direction of the arm part 12 are increased, the distance between the two adjacent electrode teeth 13a, the distance between the two adjacent electrode teeth 13b, and the adjacent ones. The distance between the two electrode teeth 23a and the distance between the two adjacent electrode teeth 23b are longer as they are farther from the oscillation axis A1.

電極歯13a,13bは、揺動軸心A1から遠いほど、揺動部10の揺動動作時における電極歯離隔方向(アーム部12の延び方向)の変位量が大きいところ、本変形例は、素子駆動時に揺動部10が回転変位して櫛歯電極13A,13Bが各々櫛歯電極23A,23Bに引き込まれた状態において、電極歯13a,23a間の距離を全て同程度にするうえで好適であり、電極歯13b,23b間の距離を全て同程度にするうえで好適である。素子駆動時における電極歯13a,23a間の距離を全て同程度にすることにより、素子駆動時において櫛歯電極13A,23A間の全体にわたって均等化された静電引力を発生させることが可能である。同様に、素子駆動時における電極歯13b,23b間の距離を全て同程度にすることにより、素子駆動時において櫛歯電極13B,23B間の全体にわたって均等化された静電引力を発生させることが可能である。   As the electrode teeth 13a and 13b are farther from the swing axis A1, the displacement amount in the electrode tooth separation direction (extending direction of the arm portion 12) during the swing operation of the swing portion 10 is larger. It is preferable to make the distance between the electrode teeth 13a and 23a substantially equal in a state where the swinging portion 10 is rotationally displaced during driving of the element and the comb electrodes 13A and 13B are pulled into the comb electrodes 23A and 23B, respectively. It is suitable for making the distance between the electrode teeth 13b and 23b almost the same. By making all the distances between the electrode teeth 13a and 23a the same when driving the element, it is possible to generate a uniform electrostatic attractive force between the comb-tooth electrodes 13A and 23A when driving the element. . Similarly, by making the distances between the electrode teeth 13b and 23b substantially equal when driving the element, it is possible to generate an equalized electrostatic attractive force between the comb-tooth electrodes 13B and 23B when driving the element. Is possible.

図11は、マイクロミラー素子X1の第4変形例の平面図である。本変形例では、櫛歯電極13A,13Bの複数の電極歯13a,13bの延び方向、および、櫛歯電極23A,23Bの複数の電極歯23a,23bの延び方向は、アーム部12の延び方向とは直交せず、電極歯13a,23aの延び方向は互いに平行であり、電極歯13b,23bの延び方向は互いに平行である。電極歯13a,13b,23a,23bの延び方向とアーム部12の延び方向とがなす鋭角は例えば45°である。マイクロミラー素子X1は、このような構造の櫛歯電極13A,13A,23A,23Bを有していてもよい。   FIG. 11 is a plan view of a fourth modification of the micromirror element X1. In this modification, the extending direction of the plurality of electrode teeth 13a and 13b of the comb-tooth electrodes 13A and 13B and the extending direction of the plurality of electrode teeth 23a and 23b of the comb-tooth electrodes 23A and 23B are the extending direction of the arm portion 12. Are not orthogonal to each other, and the extending directions of the electrode teeth 13a and 23a are parallel to each other, and the extending directions of the electrode teeth 13b and 23b are parallel to each other. The acute angle formed by the extending direction of the electrode teeth 13a, 13b, 23a, 23b and the extending direction of the arm portion 12 is, for example, 45 °. The micromirror element X1 may include the comb electrodes 13A, 13A, 23A, and 23B having such a structure.

図12は、マイクロミラー素子X1の第5変形例の平面図である。本変形例では、電極歯13a,13bの両側面がアーム部12の側面に対して非垂直であり、電極歯13a,13bの幅は、アーム部12から遠ざかるほど小さい。これとともに、電極歯23a,23bの両側面がフレーム21の側面に対して非垂直であり、電極歯23a,23bの幅は、フレーム21から遠ざかるほど小さい。   FIG. 12 is a plan view of a fifth modification of the micromirror element X1. In this modification, both side surfaces of the electrode teeth 13 a and 13 b are non-perpendicular to the side surface of the arm portion 12, and the width of the electrode teeth 13 a and 13 b is smaller as the distance from the arm portion 12 is increased. At the same time, both side surfaces of the electrode teeth 23 a and 23 b are non-perpendicular to the side surface of the frame 21, and the width of the electrode teeth 23 a and 23 b becomes smaller as the distance from the frame 21 increases.

このような構成は、素子駆動時に揺動部10が回転変位して櫛歯電極13A,13Bが各々櫛歯電極23A,23Bに引き込まれた状態において、電極歯13a,23a間や電極歯13b,23b間が過度に近接するのを回避するのに好適である。素子駆動時に電極歯13a,23a間が過度に近接するのを回避することにより、素子駆動時に櫛歯電極13A,23Aにおいてpull-in現象が発生するのを抑制することができる。同様に、素子駆動時に電極歯13b,23b間が過度に近接するのを回避することにより、素子駆動時に櫛歯電極13B,23Bにおいてpull-in現象が発生するのを抑制することができる。   In such a configuration, the oscillation unit 10 is rotationally displaced when the element is driven, and the comb-tooth electrodes 13A and 13B are pulled into the comb-tooth electrodes 23A and 23B, respectively, and between the electrode teeth 13a and 23a and the electrode teeth 13b, It is suitable for avoiding excessive proximity between 23b. By avoiding excessive proximity between the electrode teeth 13a and 23a when the element is driven, it is possible to prevent the pull-in phenomenon from occurring in the comb electrodes 13A and 23A when the element is driven. Similarly, by avoiding excessive proximity between the electrode teeth 13b and 23b when the element is driven, it is possible to suppress the occurrence of a pull-in phenomenon in the comb-tooth electrodes 13B and 23B when the element is driven.

図13は、マイクロミラー素子X1の第6変形例の平面図である。本変形例では、電極歯13a,13bの、ミラー支持部11側を向く側面が、アーム部12の側面に対して垂直であり、電極歯13a,13bの他方の側面がアーム部12の側面に対して非垂直であり、電極歯13a,13bの幅は、アーム部12から遠ざかるほど小さい。これとともに、電極歯23a,23bの、ミラー支持部11側を向く側面が、フレーム21の側面に対して非垂直であり、電極歯23a,23bの他方の側面がフレーム21の側面に対して垂直であり、電極歯23a,23bの幅は、フレーム21から遠ざかるほど小さい。   FIG. 13 is a plan view of a sixth modification of the micromirror element X1. In this modification, the side surfaces of the electrode teeth 13a and 13b facing the mirror support portion 11 are perpendicular to the side surface of the arm portion 12, and the other side surface of the electrode teeth 13a and 13b is the side surface of the arm portion 12. On the other hand, the electrode teeth 13a and 13b are non-perpendicular, and the width of the electrode teeth 13a and 13b decreases as the distance from the arm 12 increases. At the same time, the side surfaces of the electrode teeth 23 a and 23 b facing the mirror support portion 11 are non-perpendicular to the side surface of the frame 21, and the other side surfaces of the electrode teeth 23 a and 23 b are perpendicular to the side surface of the frame 21. The widths of the electrode teeth 23a and 23b are smaller as the distance from the frame 21 increases.

このような構成は、素子駆動時に揺動部10が回転変位して櫛歯電極13A,13Bが各々櫛歯電極23A,23Bに引き込まれた状態において、特に電極歯13aと外側の電極歯23aとの間や電極歯13bと外側の電極歯23bとの間が、過度に近接するのを回避するのに好適である。   In such a configuration, particularly when the swinging portion 10 is rotationally displaced during driving of the element and the comb-tooth electrodes 13A and 13B are pulled into the comb-tooth electrodes 23A and 23B, respectively, the electrode teeth 13a and the outer electrode teeth 23a It is suitable for avoiding excessive proximity between the electrode teeth 13b and the outer electrode teeth 23b.

図14は、マイクロミラー素子X1の第7変形例の、図1の線III−IIIに相当する断面図である。本変形例では、揺動部10の非動作時には電極歯13aの起立方向は、素子厚さ方向Hに対して傾斜している。具体的には、電極歯13aは、電極歯23aに近付くほどミラー支持部11に近付くように傾斜している。これとともに、電極歯23aは、電極歯13aに近付くほどミラー支持部11から遠ざかるように傾斜している。本変形例では、電極歯13b,23bも、電極歯13a,23aと同様に傾斜している。   FIG. 14 is a cross-sectional view corresponding to the line III-III in FIG. 1 of a seventh modification of the micromirror element X1. In this modification, the rising direction of the electrode teeth 13a is inclined with respect to the element thickness direction H when the swinging portion 10 is not operating. Specifically, the electrode teeth 13a are inclined so as to approach the mirror support portion 11 as they approach the electrode teeth 23a. At the same time, the electrode teeth 23a are inclined so as to move away from the mirror support portion 11 as they approach the electrode teeth 13a. In this modification, the electrode teeth 13b and 23b are also inclined similarly to the electrode teeth 13a and 23a.

揺動部10の非動作時における櫛歯電極23Aに対する櫛歯電極13Aの配向と、揺動部10が回転変位して櫛歯電極13Aが櫛歯電極23Aに引き込まれた状態での櫛歯電極23Aに対する櫛歯電極13Aの配向とは、異なる。櫛歯電極13A,23Aが図1,3,4に示す構造を有する場合、この配向の変化は比較的大きい。これに対し、本変形例の櫛歯電極13A,23Aは、櫛歯電極13Aが櫛歯電極23Aに引き込まれるときに電極歯13aが傾斜する方向に予め傾斜している電極歯13a,23aを有するので、非動作時と動作時との間での配向の変化は、比較的小さい。同様に、本変形例の櫛歯電極13B,23Bも、櫛歯電極13Bが櫛歯電極23Bに引き込まれるときに電極歯13bが傾斜する方向に予め傾斜している電極歯13b,23bを有するので、非動作時と動作時との
間での配向の変化は、比較的小さい。このような配向変化の抑制は、櫛歯電極13A,23A間および櫛歯電極13B,23B間にて安定した静電引力を発生させるうえで好ましい。
The orientation of the comb-tooth electrode 13A relative to the comb-tooth electrode 23A when the swinging portion 10 is not operating, and the comb-tooth electrode in a state where the swinging portion 10 is rotationally displaced and the comb-tooth electrode 13A is drawn into the comb-tooth electrode 23A. The orientation of the comb electrode 13A with respect to 23A is different. When the comb electrodes 13A and 23A have the structure shown in FIGS. 1, 3, and 4, this change in orientation is relatively large. On the other hand, the comb-tooth electrodes 13A and 23A of the present modification have electrode teeth 13a and 23a that are inclined in advance in a direction in which the electrode teeth 13a are inclined when the comb-tooth electrode 13A is drawn into the comb-tooth electrode 23A. Therefore, the change in orientation between non-operating and operating is relatively small. Similarly, the comb-tooth electrodes 13B and 23B of the present modification also have electrode teeth 13b and 23b that are inclined in advance in a direction in which the electrode teeth 13b are inclined when the comb-tooth electrode 13B is drawn into the comb-tooth electrode 23B. The change in orientation between non-operating and operating is relatively small. Such suppression of the orientation change is preferable in order to generate a stable electrostatic attractive force between the comb-tooth electrodes 13A and 23A and between the comb-tooth electrodes 13B and 23B.

図15〜図18は、本発明の第2の実施形態に係るマイクロミラー素子X2を表す。図15は、マイクロミラー素子X2の平面図であり、図16は、マイクロミラー素子X2の一部省略平面図であり、図17および図18は、各々、図15の線XVII−XVIIおよび線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。   15 to 18 show a micromirror element X2 according to the second embodiment of the present invention. 15 is a plan view of the micromirror element X2, FIG. 16 is a partially omitted plan view of the micromirror element X2, and FIGS. 17 and 18 are lines XVII-XVII and XVIII in FIG. 15, respectively. It is sectional drawing along -XVIII.

マイクロミラー素子X2は、揺動部10と、フレーム24と、捩れ連結部22と、櫛歯電極23A,23Bとを備える。マイクロミラー素子X2は、フレーム21に代えてフレーム24を備える点において、マイクロミラー素子X1と異なる。また、マイクロミラー素子X2は、マイクロミラー素子X1に関して上述したようにMEMS技術を利用して、SOI基板である材料基板に対して加工を施すことにより製造されたものである。当該材料基板は、第1および第2シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図15においては、第1シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。また、図16は、マイクロミラー素子X2において第2シリコン層に由来する構造を表す。   The micromirror element X2 includes the oscillating portion 10, the frame 24, the torsional coupling portion 22, and the comb electrodes 23A and 23B. The micromirror element X2 is different from the micromirror element X1 in that a frame 24 is provided instead of the frame 21. The micromirror element X2 is manufactured by processing a material substrate that is an SOI substrate using the MEMS technology as described above with respect to the micromirror element X1. The material substrate has a laminated structure composed of first and second silicon layers and an insulating layer between the silicon layers, and each silicon layer is given predetermined conductivity by doping impurities. From the viewpoint of clarifying the drawing, in FIG. 15, a portion derived from the first silicon layer and protruding from the insulating layer toward the front side of the drawing is indicated by hatching. FIG. 16 shows a structure derived from the second silicon layer in the micromirror element X2.

フレーム24は、主に第1および第2シリコン層に由来する部位であり、揺動部10を囲む形状を有する。フレーム24において第2シリコン層に由来する部位は、図16に示すように第1部位24aおよび第2部位24bに構造的に分離している。本実施形態では、第1部位24aおよび第2部位24bは電気的にも分離されている。   The frame 24 is a part mainly derived from the first and second silicon layers, and has a shape surrounding the rocking unit 10. The part derived from the second silicon layer in the frame 24 is structurally separated into a first part 24a and a second part 24b as shown in FIG. In the present embodiment, the first part 24a and the second part 24b are also electrically separated.

捩れ連結部22は、第1シリコン層に由来して成形された一対のトーションバー22aからなり、各トーションバー22aは、揺動部10のアーム部12とフレーム24における第1シリコン層由来部位とに接続してこれらを連結する。また、トーションバー22aは、素子厚さ方向Hにおいて、図17に示すようにアーム部12よりも薄肉であり、フレーム21の第1シリコン層由来部位よりも薄肉である。   The torsional coupling portion 22 includes a pair of torsion bars 22a formed from the first silicon layer, and each torsion bar 22a includes a portion derived from the first silicon layer in the arm portion 12 and the frame 24 of the swinging portion 10. Connect them together. Further, the torsion bar 22 a is thinner than the arm portion 12 in the element thickness direction H as shown in FIG. 17, and thinner than the portion derived from the first silicon layer of the frame 21.

櫛歯電極23Aは、揺動部10の櫛歯電極13Aと協働して静電引力を発生するための部位であり、フレーム24から各々が延出し且つアーム部12の延び方向に互いに離隔する複数の電極歯23aからなる。電極歯23aは、主に第2シリコン層に由来する部位であり、図16に示すようにフレーム24の第1部位24aに固定されている。このような櫛歯電極23Aは、櫛歯電極13Aと共に駆動機構を構成する。   The comb-tooth electrode 23A is a part for generating an electrostatic attractive force in cooperation with the comb-tooth electrode 13A of the swinging portion 10, and extends from the frame 24 and is separated from each other in the extending direction of the arm portion 12. It consists of a plurality of electrode teeth 23a. The electrode teeth 23a are portions mainly derived from the second silicon layer, and are fixed to the first portion 24a of the frame 24 as shown in FIG. Such a comb electrode 23A constitutes a drive mechanism together with the comb electrode 13A.

櫛歯電極23Bは、櫛歯電極13Bと協働して静電引力を発生するための部位であり、フレーム24から延出する複数の電極歯23bからなる。電極歯23bは、主に第2シリコン層に由来する部位であり、図16に示すようにフレーム24の第2部位24bに固定されている。フレーム24の第2部位24bは、第1部位24aとは構造的かつ電気的に分離されているため、櫛歯電極23Bないし電極歯23bは、第1部位24aに固定されている櫛歯電極23Aないし電極歯23aとは電気的に分離されている。このような櫛歯電極23Bは、櫛歯電極13Bと共に駆動機構を構成する。   The comb electrode 23 </ b> B is a part for generating electrostatic attraction in cooperation with the comb electrode 13 </ b> B, and includes a plurality of electrode teeth 23 b extending from the frame 24. The electrode teeth 23b are portions mainly derived from the second silicon layer, and are fixed to the second portions 24b of the frame 24 as shown in FIG. Since the second portion 24b of the frame 24 is structurally and electrically separated from the first portion 24a, the comb-tooth electrode 23B or the electrode teeth 23b are comb-tooth electrodes 23A fixed to the first portion 24a. Or the electrode teeth 23a are electrically separated. Such a comb-tooth electrode 23B comprises a drive mechanism with the comb-tooth electrode 13B.

マイクロミラー素子X2における揺動部10の構成、捩れ連結部22の他の構成、および、櫛歯電極23A,23Bの他の構成については、第1の実施形態における揺動部10、捩れ連結部22、および櫛歯電極23A,23Bに関して上述したのと同様である。   Regarding the configuration of the oscillating portion 10 in the micromirror element X2, the other configuration of the torsion coupling portion 22, and the other configurations of the comb-tooth electrodes 23A and 23B, the oscillating portion 10 and the torsion coupling portion in the first embodiment 22 and comb electrodes 23A and 23B are the same as described above.

マイクロミラー素子X2においては、櫛歯電極13A,13B,23A,23Bに対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部10ないしミラー支持部11を揺動軸心A1まわりに回転変位させることができる。櫛歯電極13A,13Bに対する電位付与は、フレーム24の第1シリコン層由来部位、両トーションバー22a、およびアーム部12を介して実現することができる。櫛歯電極13A,13Bは、例えばグラウンド接続される。一方、櫛歯電極23A,23Bに対する電位付与は、各々、フレーム24の第1部位24aおよび第2部位24bを介して実現することができる。揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極13A,13B,23A,23Bへの付与電位を調整することにより、調節することができる。このような揺動部10ないしミラー支持部11の揺動駆動により、ミラー支持部11上に設けられたミラー面11aにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。   In the micromirror element X2, by applying a predetermined potential to the comb electrodes 13A, 13B, 23A, and 23B as necessary, the swinging portion 10 or the mirror support portion 11 is moved around the swing axis A1. It can be rotationally displaced. The potential application to the comb electrodes 13A and 13B can be realized through the first silicon layer-derived portion of the frame 24, the torsion bars 22a, and the arm portion 12. The comb electrodes 13A and 13B are grounded, for example. On the other hand, potential application to the comb electrodes 23A and 23B can be realized via the first portion 24a and the second portion 24b of the frame 24, respectively. The amount of rotational displacement in the swinging operation can be adjusted by adjusting the potential applied to the comb electrodes 13A, 13B, 23A, and 23B. By such oscillating drive of the oscillating part 10 or the mirror support part 11, the reflection direction of the light reflected by the mirror surface 11a provided on the mirror support part 11 can be switched as appropriate.

マイクロミラー素子X2においては、櫛歯電極23Aに付与する電位と櫛歯電極23Bに付与する電位とを異ならしめることにより、櫛歯電極13A,23A間に生ずる静電引力と、櫛歯電極13B,23B間に生ずる静電引力とを異ならしめることができる。そのため、揺動部10ないしミラー支持部11について、回転軸心A1まわりの回転変位以外の回転変位量を制御することができる。例えば、回転軸心A1と交差する軸心(図18に示す例えば軸心A1’)まわりの、揺動部10ないしミラー支持部11の回転変位量を、調節することができる。したがって、マイクロミラー素子X2では、回転軸心A1に対してミラー面11aが常時的に平行となるように、揺動部10ないしミラー支持部11の姿勢を制御することが可能である。このような姿勢調整機構は、高精度な光反射機能を実現するうえで好適である。   In the micromirror element X2, by making the potential applied to the comb electrode 23A different from the potential applied to the comb electrode 23B, the electrostatic attraction generated between the comb electrodes 13A and 23A and the comb electrode 13B, It is possible to make the electrostatic attractive force generated between 23B different. Therefore, the rotational displacement amount other than the rotational displacement around the rotational axis A1 can be controlled for the swinging portion 10 or the mirror support portion 11. For example, the rotational displacement amount of the oscillating part 10 or the mirror support part 11 around the axis (for example, the axis A1 'shown in FIG. 18) intersecting the rotation axis A1 can be adjusted. Therefore, in the micromirror element X2, it is possible to control the posture of the oscillating part 10 or the mirror support part 11 so that the mirror surface 11a is always parallel to the rotational axis A1. Such a posture adjustment mechanism is suitable for realizing a highly accurate light reflection function.

また、マイクロミラー素子X2においては、一組の櫛歯電極13A,23Aを構成する電極歯13a,23aの数、および、一組の櫛歯電極13B,23Bを構成する電極歯13b,23bの数は、アーム部12の延び方向に対して直交する揺動軸心A1の延び方向におけるミラー支持部11の長さによる制約を受けない。したがって、マイクロミラー素子X2では、揺動軸心A1方向におけるミラー支持部11の設計寸法に関わらず、所望数の電極歯13a,13b,23a,23bを設けることにより、電極歯13a,23aどうしが対向可能な面積、および、電極歯13b,23bどうしが対向可能な面積を、確保することができる。このように、マイクロミラー素子X2は、マイクロミラー素子X1に関して上述したのと同様に、揺動軸心A1方向におけるミラー支持部11の設計寸法に関わらず所望数の電極歯13a,13b,23a,23bを設けることによって揺動部10の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心A1方向におけるミラー支持部11したがって素子全体の設計寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適しているのである。   In the micromirror element X2, the number of electrode teeth 13a and 23a constituting the set of comb-tooth electrodes 13A and 23A, and the number of electrode teeth 13b and 23b constituting the set of comb-tooth electrodes 13B and 23B. Is not restricted by the length of the mirror support portion 11 in the extending direction of the swing axis A <b> 1 orthogonal to the extending direction of the arm portion 12. Therefore, in the micromirror element X2, by providing the desired number of electrode teeth 13a, 13b, 23a, 23b irrespective of the design dimensions of the mirror support portion 11 in the direction of the swing axis A1, the electrode teeth 13a, 23a can be connected to each other. The area that can be opposed and the area that the electrode teeth 13b and 23b can face each other can be ensured. As described above, the micromirror element X2 has the desired number of electrode teeth 13a, 13b, 23a, regardless of the design dimensions of the mirror support portion 11 in the direction of the swing axis A1, as described above with respect to the micromirror element X1. By providing 23b, the driving force for the swinging motion of the swinging portion 10 is ensured, and the mirror support portion 11 in the swinging axis A1 direction, and thus the design dimension of the entire element is set short, thereby reducing the size. It is suitable for this.

図19〜図23は、本発明の第3の実施形態に係るマイクロミラー素子X3を表す。図19は、マイクロミラー素子X3の平面図であり、図20は、マイクロミラー素子X3の一部省略平面図であり、図21〜図23は、各々、図19の線XXI−XXI、線XXII−XXIIおよび線XXIII−XXIIIに沿った断面図である。   19 to 23 show a micromirror element X3 according to a third embodiment of the present invention. 19 is a plan view of the micromirror element X3, FIG. 20 is a partially omitted plan view of the micromirror element X3, and FIGS. 21 to 23 are lines XXI-XXI and XXII of FIG. 19, respectively. It is sectional drawing along line XXII and line XXIII-XXIII.

マイクロミラー素子X3は、揺動部10’と、フレーム25と、捩れ連結部22と、櫛歯電極23A,23Bとを備える。マイクロミラー素子X3は、揺動部10に代えて揺動部10’を備える点、および、フレーム21に代えてフレーム25を備える点において、マイクロミラー素子X1と異なる。また、マイクロミラー素子X3は、マイクロミラー素子X1に関して上述したようにMEMS技術を利用して、SOI基板である材料基板に対して加工を施すことにより製造されたものである。当該材料基板は、第1および第2シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図19においては、第1シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。また、図20は、マイクロミラー素子X3において第2シリコン層に由来する構造を表す。   The micromirror element X3 includes a swinging portion 10 ', a frame 25, a torsion coupling portion 22, and comb-tooth electrodes 23A and 23B. The micromirror element X3 is different from the micromirror element X1 in that the micromirror element X3 includes a rocking portion 10 'instead of the rocking portion 10 and a frame 25 instead of the frame 21. The micromirror element X3 is manufactured by processing a material substrate that is an SOI substrate using the MEMS technique as described above with respect to the micromirror element X1. The material substrate has a laminated structure composed of first and second silicon layers and an insulating layer between the silicon layers, and each silicon layer is given predetermined conductivity by doping impurities. From the viewpoint of clarifying the drawing, in FIG. 19, a portion derived from the first silicon layer and protruding from the insulating layer toward the front side of the drawing is indicated by hatching. FIG. 20 shows a structure derived from the second silicon layer in the micromirror element X3.

揺動部10’は、ミラー支持部11と、アーム部14,15と、櫛歯電極13A,13Bとを有し、アーム部12に代えてアーム部14,15を有する点において揺動部10と異なる。   The oscillating part 10 ′ includes a mirror support part 11, arm parts 14 and 15, and comb-shaped electrodes 13 A and 13 B. The oscillating part 10 ′ includes the arm parts 14 and 15 instead of the arm part 12. And different.

アーム部14は、主に第1シリコン層において成形された主部14aと、主に第2シリコン層において成形された基端部14bとを有し、ミラー支持部11から延出する。アーム部14の主部14aは、基端部14bを介してミラー支持部11に連結されている。   The arm portion 14 has a main portion 14 a mainly formed in the first silicon layer and a base end portion 14 b mainly formed in the second silicon layer, and extends from the mirror support portion 11. The main part 14a of the arm part 14 is connected to the mirror support part 11 through the base end part 14b.

アーム部15は、主に第1シリコン層に由来する部位であり、アーム部14と同じ方向にミラー支持部11から延出する。また、アーム部15は、アーム部14とは構造的に分離されている。本実施形態では、アーム部15は、アーム部14の主部14aとは電気的にも分離されている。このようなアーム部15とアーム部14との間の離隔距離は例えば15〜50μmである。   The arm part 15 is a part mainly derived from the first silicon layer, and extends from the mirror support part 11 in the same direction as the arm part 14. The arm portion 15 is structurally separated from the arm portion 14. In the present embodiment, the arm portion 15 is also electrically separated from the main portion 14 a of the arm portion 14. The separation distance between the arm portion 15 and the arm portion 14 is, for example, 15 to 50 μm.

櫛歯電極13Aは、複数の電極歯13aからなる。複数の電極歯13aは、アーム部14の主部14aから各々が延出し、且つ、アーム部14の延び方向に互いに離隔する。櫛歯電極13Bは、複数の電極歯13bからなる。複数の電極歯13bは、電極歯13aとは反対の側にアーム部15から延出し、且つ、アーム部15の延び方向に互いに離隔する。電極歯13a,13bは、主に第1シリコン層に由来する部位である。本実施形態では、図19に示すように、電極歯13aの延び方向とアーム部14の延び方向とは直交し、且つ、電極歯13bの延び方向とアーム部15の延び方向とは直交する。アーム部14の主部14aは、アーム部15とは電気的に分離されているため、主部14aに固定されている櫛歯電極13Aないし電極歯13aは、アーム部15に固定されている櫛歯電極13Bないし電極歯13bとは電気的に分離されている。   The comb electrode 13A includes a plurality of electrode teeth 13a. Each of the plurality of electrode teeth 13 a extends from the main portion 14 a of the arm portion 14 and is separated from each other in the extending direction of the arm portion 14. The comb electrode 13B includes a plurality of electrode teeth 13b. The plurality of electrode teeth 13 b extend from the arm portion 15 on the side opposite to the electrode teeth 13 a and are separated from each other in the extending direction of the arm portion 15. The electrode teeth 13a and 13b are portions mainly derived from the first silicon layer. In the present embodiment, as shown in FIG. 19, the extending direction of the electrode teeth 13a and the extending direction of the arm portion 14 are orthogonal to each other, and the extending direction of the electrode teeth 13b and the extending direction of the arm portion 15 are orthogonal to each other. Since the main portion 14 a of the arm portion 14 is electrically separated from the arm portion 15, the comb-tooth electrode 13 </ b> A to the electrode teeth 13 a fixed to the main portion 14 a are combs fixed to the arm portion 15. The tooth electrode 13B or the electrode tooth 13b is electrically separated.

揺動部10’におけるミラー支持部11の構成および櫛歯電極13A,13Bの他の構成については、第1の実施形態におけるミラー支持部11および櫛歯電極13A,13Bに関して上述したのと同様である。   About the structure of the mirror support part 11 in rocking | swiveling part 10 ', and the other structure of comb-tooth electrode 13A, 13B, it is the same as that mentioned above regarding the mirror support part 11 and comb-tooth electrode 13A, 13B in 1st Embodiment. is there.

フレーム25は、主に第1および第2シリコン層に由来する部位であり、揺動部10’を囲む形状を有する。フレーム25において第1シリコン層に由来する部位は、図19および図23に示すように第1部位25aおよび第2部位25bに構造的に分離している。本実施形態では、第1部位25aおよび第2部位25bは電気的にも分離されている。   The frame 25 is a part mainly derived from the first and second silicon layers, and has a shape surrounding the swinging part 10 ′. The part derived from the first silicon layer in the frame 25 is structurally separated into a first part 25a and a second part 25b as shown in FIGS. In the present embodiment, the first part 25a and the second part 25b are also electrically separated.

捩れ連結部22は、第1シリコン層に由来して成形された一対のトーションバー22aからなる。一方のトーションバー22aは、揺動部10’のアーム部14の主部14aとフレーム25の第1部25aとに接続してこれらを連結する。このトーションバー22aにより、第1部位25aと主部14aとは電気的に接続される。また、このトーションバー22aは、素子厚さ方向Hにおいて、図21に示すように主部14aよりも薄肉であり、第1部位25aよりも薄肉である。他方のトーションバー22aは、揺動部10’のアーム部15とフレーム25の第2部位25bとに接続してこれらを連結する。このトーションバー22aにより、第2部位25bとアーム部15とは電気的に接続される。また、このトーションバー22aは、素子厚さ方向Hにおいてアーム部15および第2部位25bよりも薄肉である。   The torsional coupling portion 22 is composed of a pair of torsion bars 22a formed from the first silicon layer. One torsion bar 22a is connected to the main portion 14a of the arm portion 14 of the swinging portion 10 'and the first portion 25a of the frame 25 to connect them. The first portion 25a and the main portion 14a are electrically connected by the torsion bar 22a. Further, the torsion bar 22a is thinner than the main portion 14a and thinner than the first portion 25a in the element thickness direction H as shown in FIG. The other torsion bar 22a is connected to and connected to the arm portion 15 of the swinging portion 10 'and the second portion 25b of the frame 25. The second portion 25b and the arm portion 15 are electrically connected by the torsion bar 22a. The torsion bar 22a is thinner in the element thickness direction H than the arm portion 15 and the second portion 25b.

櫛歯電極23Aは、揺動部10’の櫛歯電極13Aと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯23aからなる。複数の電極歯23aは、フレーム25から各々が延出し、且つ、アーム部14の延び方向に互いに離隔する。電極歯23aは、主に第2シリコン層に由来する部位であり、図20に示すように、フレーム25の第2シリコン層由来部位に固定されている。このような櫛歯電極23Aは、櫛歯電極13Aと共に駆動機構を構成する。   The comb electrode 23A is a part for generating an electrostatic attractive force in cooperation with the comb electrode 13A of the swinging portion 10 ', and includes a plurality of electrode teeth 23a. Each of the plurality of electrode teeth 23 a extends from the frame 25 and is separated from each other in the extending direction of the arm portion 14. The electrode teeth 23a are portions mainly derived from the second silicon layer, and are fixed to the portions derived from the second silicon layer of the frame 25 as shown in FIG. Such a comb electrode 23A constitutes a drive mechanism together with the comb electrode 13A.

櫛歯電極23Bは、櫛歯電極13Bと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯23bからなる。複数の電極歯23bは、フレーム25から各々が延出し、且つ、アーム部15の延び方向に互いに離隔する。電極歯23bは、主に第2シリコン層に由来する部位であり、図20に示すように、フレーム25の第2シリコン層由来部位に固定されている。櫛歯電極23Bは、フレーム25の第2シリコン層由来部位を介して櫛歯電極23Aと電気的に接続されている。このような櫛歯電極23Bは、櫛歯電極13Bと共に駆動機構を構成する。   The comb electrode 23B is a part for generating electrostatic attraction in cooperation with the comb electrode 13B, and includes a plurality of electrode teeth 23b. The plurality of electrode teeth 23 b extend from the frame 25 and are separated from each other in the extending direction of the arm portion 15. The electrode teeth 23b are portions mainly derived from the second silicon layer, and are fixed to the portions derived from the second silicon layer of the frame 25 as shown in FIG. The comb electrode 23 </ b> B is electrically connected to the comb electrode 23 </ b> A via a portion derived from the second silicon layer of the frame 25. Such a comb-tooth electrode 23B comprises a drive mechanism with the comb-tooth electrode 13B.

マイクロミラー素子X3における捩れ連結部22の他の構成および櫛歯電極23A,23Bの他の構成については、第1の実施形態における捩れ連結部22および櫛歯電極23A,23Bに関して上述したのと同様である。   Other configurations of the torsional coupling portion 22 and other configurations of the comb-tooth electrodes 23A and 23B in the micromirror element X3 are the same as those described above regarding the torsional coupling portion 22 and the comb-tooth electrodes 23A and 23B in the first embodiment. It is.

マイクロミラー素子X3においては、櫛歯電極13A,13B,23A,23Bに対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部10’ないしミラー支持部11を揺動軸心A1まわりに回転変位させることができる。櫛歯電極13Aに対する電位付与は、フレーム25の第1部位25a、一方のトーションバー22a、およびアーム部14の主部14aを介して実現することができる。櫛歯電極13Bに対する電位付与は、フレーム25の第2部位25b、他方のトーションバー22a、およびアーム部15を介して実現することができる。また、櫛歯電極23A,23Bに対する電位付与は、フレーム25の第2シリコン層由来部位を介して実現することができる。櫛歯電極23A,23Bは、例えばグラウンド接続される。フレーム25の第2シリコン層由来部位と、フレーム25の第1シリコン層由来部位(第1部位25a,第2部位25b)とは、絶縁層により電気的に分離されている。揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極13A,13B,23A,23Bへの付与電位を調整することにより、調節することができる。このような揺動部10’ないしミラー支持部11の揺動駆動により、ミラー支持部11上に設けられたミラー面11aにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。   In the micromirror element X3, a predetermined potential is applied to the comb-teeth electrodes 13A, 13B, 23A, and 23B as necessary, so that the oscillating portion 10 ′ or the mirror support portion 11 is moved around the oscillating axis A1. Can be rotationally displaced. The potential application to the comb electrode 13A can be realized through the first portion 25a of the frame 25, the one torsion bar 22a, and the main portion 14a of the arm portion 14. The potential application to the comb electrode 13B can be realized through the second portion 25b of the frame 25, the other torsion bar 22a, and the arm portion 15. Further, the potential application to the comb electrodes 23 </ b> A and 23 </ b> B can be realized through the second silicon layer-derived portion of the frame 25. The comb-tooth electrodes 23A and 23B are grounded, for example. The part derived from the second silicon layer of the frame 25 and the part derived from the first silicon layer of the frame 25 (first part 25a, second part 25b) are electrically separated by an insulating layer. The amount of rotational displacement in the swinging operation can be adjusted by adjusting the potential applied to the comb electrodes 13A, 13B, 23A, and 23B. By such oscillating drive of the oscillating portion 10 ′ or the mirror support portion 11, the reflection direction of the light reflected by the mirror surface 11 a provided on the mirror support portion 11 can be appropriately switched.

マイクロミラー素子X3においては、櫛歯電極13Aに付与する電位と櫛歯電極13Bに付与する電位とを異ならしめることにより、櫛歯電極13A,23A間に生ずる静電引力と、櫛歯電極13B,23B間に生ずる静電引力とを異ならしめることができる。そのため、揺動部10’ないしミラー支持部11について、回転軸心A1まわりの回転変位以外の回転変位量を制御することができる。例えば、回転軸心A1と交差する軸心(図22に示す例えば軸心A1’)まわりの、揺動部10’ないしミラー支持部11の回転変位量を、調節することができる。したがって、マイクロミラー素子X3では、回転軸心A1に対してミラー面11aが常時的に平行となるように、揺動部10’ないしミラー支持部11の姿勢を制御することが可能である。このような姿勢調整機構は、高精度な光反射機能を実現するうえで好適である。   In the micromirror element X3, by making the potential applied to the comb electrode 13A different from the potential applied to the comb electrode 13B, the electrostatic attraction generated between the comb electrodes 13A and 23A and the comb electrode 13B, It is possible to make the electrostatic attractive force generated between 23B different. Therefore, the rotational displacement amount other than the rotational displacement around the rotational axis A1 can be controlled for the swinging portion 10 'or the mirror support portion 11. For example, the rotational displacement amount of the swinging portion 10 ′ or the mirror support portion 11 around the axis center (for example, the axis center A <b> 1 ′ shown in FIG. 22) intersecting the rotation axis A <b> 1 can be adjusted. Therefore, in the micromirror element X3, it is possible to control the posture of the swinging portion 10 'or the mirror support portion 11 so that the mirror surface 11a is always parallel to the rotation axis A1. Such a posture adjustment mechanism is suitable for realizing a highly accurate light reflection function.

また、マイクロミラー素子X3は、マイクロミラー素子X1に関して上述したのと同様に、揺動軸心A1方向におけるミラー支持部11の設計寸法に関わらず所望数の電極歯13a,13b,23a,23bを設けることによって揺動部10’の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心A1方向におけるミラー支持部11したがって素子全体の設計寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適している。   Further, the micromirror element X3 has a desired number of electrode teeth 13a, 13b, 23a, and 23b regardless of the design dimensions of the mirror support portion 11 in the direction of the swing axis A1 as described above with respect to the micromirror element X1. By providing the driving force for the swinging operation of the swinging part 10 ′, the mirror support part 11 in the swinging axis A1 direction, and hence the design dimension of the entire element is set to be small so that the size can be reduced. Suitable for.

図24および図25は、本発明の第4の実施形態に係るマイクロミラー素子X4を表す。図24は、マイクロミラー素子X4の平面図であり、図25は、図24の線XXV−XXVに沿った断面図である。   24 and 25 show a micromirror element X4 according to the fourth embodiment of the present invention. 24 is a plan view of the micromirror element X4, and FIG. 25 is a cross-sectional view taken along line XXV-XXV in FIG.

マイクロミラー素子X4は、揺動部30と、フレーム41と、捩れ連結部42と、櫛歯電極43A,43B,44A,44Bとを備える。また、マイクロミラー素子X4は、マイクロミラー素子X1に関して上述したようにMEMS技術を利用して、SOI基板である材料基板に対して加工を施すことにより製造されたものである。当該材料基板は、第1および第2シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図24においては、第1シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。   The micromirror element X4 includes an oscillating portion 30, a frame 41, a torsion coupling portion 42, and comb-tooth electrodes 43A, 43B, 44A, and 44B. The micromirror element X4 is manufactured by processing a material substrate that is an SOI substrate using the MEMS technology as described above with respect to the micromirror element X1. The material substrate has a laminated structure composed of first and second silicon layers and an insulating layer between the silicon layers, and each silicon layer is given predetermined conductivity by doping impurities. From the viewpoint of clarifying the figure, in FIG. 24, a portion derived from the first silicon layer and protruding from the insulating layer toward the front side of the drawing is indicated by hatching.

揺動部30は、ミラー支持部31と、アーム部32,33と、櫛歯電極34A,34B,35A,35Bとを有する。   The swing part 30 has a mirror support part 31, arm parts 32, 33, and comb-tooth electrodes 34A, 34B, 35A, 35B.

ミラー支持部31は、主に第1シリコン層に由来する部位であり、その表面には、光反射機能を有するミラー面31aが設けられている。ミラー支持部31およびミラー面31aは、本発明における可動機能部を構成する。   The mirror support 31 is a part mainly derived from the first silicon layer, and a mirror surface 31a having a light reflection function is provided on the surface thereof. The mirror support part 31 and the mirror surface 31a constitute a movable function part in the present invention.

アーム部32は、主に第1シリコン層に由来する部位であり、ミラー支持部31から延出する。アーム部33は、主に第1シリコン層に由来する部位であり、アーム部32とは反対の側にミラー支持部31から延出する。アーム部32の延び方向とアーム部33の延び方向は一致する。   The arm part 32 is a part mainly derived from the first silicon layer, and extends from the mirror support part 31. The arm part 33 is a part mainly derived from the first silicon layer, and extends from the mirror support part 31 on the side opposite to the arm part 32. The extending direction of the arm part 32 and the extending direction of the arm part 33 coincide.

櫛歯電極34Aは、複数の電極歯34aからなる。複数の電極歯34aは、アーム部32から各々が延出し、且つ、アーム部32の延び方向に互いに離隔する。櫛歯電極34Bは、複数の電極歯34bからなる。複数の電極歯34bは、電極歯34aとは反対の側にアーム部32から延出し、且つ、アーム部32の延び方向に互いに離隔する。電極歯34a,34bは、主に第1シリコン層に由来する部位である。本実施形態では、図24に示すように、電極歯34a,34bの延び方向とアーム部32の延び方向とは直交する。このような櫛歯電極34Aないし電極歯34aと櫛歯電極34Bないし電極歯34bとは、アーム部32を介して電気的に接続されている。   The comb electrode 34A includes a plurality of electrode teeth 34a. Each of the plurality of electrode teeth 34 a extends from the arm portion 32 and is separated from each other in the extending direction of the arm portion 32. The comb electrode 34B is composed of a plurality of electrode teeth 34b. The plurality of electrode teeth 34 b extend from the arm portion 32 on the side opposite to the electrode teeth 34 a and are separated from each other in the extending direction of the arm portion 32. The electrode teeth 34a and 34b are portions mainly derived from the first silicon layer. In this embodiment, as shown in FIG. 24, the extending direction of the electrode teeth 34a and 34b and the extending direction of the arm portion 32 are orthogonal to each other. Such comb-tooth electrode 34A thru | or electrode tooth 34a and the comb-tooth electrode 34B thru | or electrode tooth 34b are electrically connected via the arm part 32. FIG.

櫛歯電極35Aは、複数の電極歯35aからなる。複数の電極歯35aは、アーム部33から各々が延出し、且つ、アーム部33の延び方向に互いに離隔する。櫛歯電極35Bは、複数の電極歯35bからなる。複数の電極歯35bは、電極歯35aとは反対の側にアーム部33から延出し、且つ、アーム部33の延び方向に互いに離隔する。電極歯35a,35bは、主に第1シリコン層に由来する部位である。本実施形態では、図24に示すように、電極歯35a,35bの延び方向とアーム部33の延び方向とは直交する。このような櫛歯電極35Aないし電極歯35aと櫛歯電極35Bないし電極歯35bとは、アーム部33を介して電気的に接続されている。また、櫛歯電極35A,35Bは、ミラー支持部31を介して櫛歯電極34A,34Bと電気的に接続されている。   The comb-tooth electrode 35A includes a plurality of electrode teeth 35a. The plurality of electrode teeth 35 a extend from the arm portion 33 and are separated from each other in the extending direction of the arm portion 33. The comb electrode 35B is composed of a plurality of electrode teeth 35b. The plurality of electrode teeth 35 b extend from the arm portion 33 on the side opposite to the electrode teeth 35 a and are separated from each other in the extending direction of the arm portion 33. The electrode teeth 35a and 35b are portions mainly derived from the first silicon layer. In this embodiment, as shown in FIG. 24, the extending direction of the electrode teeth 35a and 35b and the extending direction of the arm portion 33 are orthogonal to each other. The comb-tooth electrodes 35A to 35a and the comb-tooth electrodes 35B to 35b are electrically connected via the arm portion 33. The comb electrodes 35A and 35B are electrically connected to the comb electrodes 34A and 34B via the mirror support portion 31.

フレーム41は、主に第1および第2シリコン層に由来する部位であり、揺動部30を囲む形状を有する。また、フレーム41は、所定の機械的強度を有してフレーム41内の構造を支持する。   The frame 41 is a part mainly derived from the first and second silicon layers, and has a shape surrounding the swinging part 30. The frame 41 has a predetermined mechanical strength and supports the structure inside the frame 41.

捩れ連結部42は、一対のトーションバー42aからなる。各トーションバー42aは、主に第1シリコン層に由来する部位であり、揺動部30のミラー支持部31とフレーム41において第1シリコン層に由来する部位とに接続してこれらを連結する。トーションバー42aにより、フレーム41の第1シリコン層由来部位とミラー支持部31とは電気的に接続される。また、図25に示すように、トーションバー42aは、素子厚さ方向Hにおいて、ミラー支持部31、およびフレーム41の第1シリコン層由来部位よりも、薄肉である。このような捩れ連結部42ないし一対のトーションバー42aは、揺動部30ないしミラー支持部31の揺動動作の揺動軸心A4を規定する。揺動軸心A4は、図24に示す矢印D方向と、即ちアーム部32,33の延び方向と、直交する。したがって、アーム部32の延び方向に直交する方向にアーム部32から延出する上述の電極歯34a,34bの延び方向は、揺動軸心A4に対して平行であり、且つ、アーム部33の延び方向に直交する方向にアーム部33から延出する上述の電極歯35a,35bの延び方向は、揺動軸心A4に対して平行である。このような揺動軸心A4は、好ましくは、揺動部10の重心またはその近傍を通る。   The torsional coupling portion 42 includes a pair of torsion bars 42a. Each torsion bar 42a is a part mainly derived from the first silicon layer, and is connected to the mirror support part 31 of the swing part 30 and the part derived from the first silicon layer in the frame 41 to connect them. The portion derived from the first silicon layer of the frame 41 and the mirror support 31 are electrically connected by the torsion bar 42a. Further, as shown in FIG. 25, the torsion bar 42 a is thinner in the element thickness direction H than the mirror support 31 and the first silicon layer-derived portion of the frame 41. Such a torsional coupling portion 42 or a pair of torsion bars 42 a defines a swing axis A <b> 4 of the swing operation of the swing portion 30 or the mirror support portion 31. The swing axis A4 is orthogonal to the direction of the arrow D shown in FIG. 24, that is, the extending direction of the arm portions 32 and 33. Therefore, the extending direction of the electrode teeth 34a and 34b extending from the arm part 32 in a direction perpendicular to the extending direction of the arm part 32 is parallel to the swing axis A4 and the arm part 33 The extending direction of the electrode teeth 35a and 35b extending from the arm portion 33 in the direction orthogonal to the extending direction is parallel to the swing axis A4. Such a swing axis A4 preferably passes through the center of gravity of the swing portion 10 or the vicinity thereof.

櫛歯電極43Aは、櫛歯電極34Aと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯43aからなる。複数の電極歯43aは、フレーム41から各々が延出し、且つ、アーム部32の延び方向に互いに離隔する。また、電極歯43aは、主に第2シリコン層に由来する部位であり、フレーム41の第2シリコン層由来部位に固定されている。本実施形態では、図24に示すように、電極歯43aの延び方向とアーム部32の延び方向とは直交し、電極歯43aの延び方向は揺動軸心A4に対して平行である。   The comb-tooth electrode 43A is a part for generating an electrostatic attractive force in cooperation with the comb-tooth electrode 34A, and includes a plurality of electrode teeth 43a. Each of the plurality of electrode teeth 43 a extends from the frame 41 and is separated from each other in the extending direction of the arm portion 32. Further, the electrode teeth 43 a are portions mainly derived from the second silicon layer, and are fixed to the portions derived from the second silicon layer of the frame 41. In the present embodiment, as shown in FIG. 24, the extending direction of the electrode teeth 43a and the extending direction of the arm portion 32 are orthogonal to each other, and the extending direction of the electrode teeth 43a is parallel to the swing axis A4.

このような櫛歯電極43Aは、櫛歯電極34Aと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極34A,43Aは、揺動部30の例えば非動作時には、図25に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極34A,43Aは、揺動部30の揺動動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯34a,43aが位置ずれした態様で配されている。   Such a comb-tooth electrode 43A constitutes a drive mechanism together with the comb-tooth electrode 34A. The comb-tooth electrodes 34A and 43A are positioned at different heights as shown in FIG. 25 when the swinging unit 30 is not in operation, for example. Further, the comb-tooth electrodes 34A and 43A are arranged in such a manner that their electrode teeth 34a and 43a are displaced so that they do not come into contact with each other when the swinging portion 30 swings.

櫛歯電極43Bは、櫛歯電極34Bと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯43bからなる。複数の電極歯43bは、フレーム41から各々が延出し、且つ、アーム部32の延び方向に互いに離隔する。また、電極歯43bは、主に第2シリコン層に由来する部位であり、フレーム41の第2シリコン層由来部位に固定されている。櫛歯電極43Bないし電極歯43bは、フレーム41の第2シリコン層由来部位の一部を介して櫛歯電極43Aないし電極歯43aと電気的に接続されている。本実施形態では、図24に示すように、電極歯43bの延び方向とアーム部32の延び方向とは直交し、電極歯43bの延び方向は揺動軸心A4に対して平行である。   The comb electrode 43B is a part for generating electrostatic attraction in cooperation with the comb electrode 34B, and includes a plurality of electrode teeth 43b. The plurality of electrode teeth 43 b extend from the frame 41 and are separated from each other in the extending direction of the arm portion 32. Further, the electrode teeth 43 b are portions mainly derived from the second silicon layer, and are fixed to the portions derived from the second silicon layer of the frame 41. The comb-tooth electrode 43B or the electrode tooth 43b is electrically connected to the comb-tooth electrode 43A or the electrode tooth 43a through a part of the part derived from the second silicon layer of the frame 41. In the present embodiment, as shown in FIG. 24, the extending direction of the electrode teeth 43b and the extending direction of the arm portion 32 are orthogonal to each other, and the extending direction of the electrode teeth 43b is parallel to the swing axis A4.

このような櫛歯電極43Bは、櫛歯電極34Bと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極34B,43Bは、揺動部30の例えば非動作時には、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極34B,43Bは、揺動部30の揺動動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯34b,43bが位置ずれした態様で配されている。   Such a comb-tooth electrode 43B constitutes a drive mechanism together with the comb-tooth electrode 34B. The comb electrodes 34B and 43B are positioned at different heights when the swinging unit 30 is not operating, for example. Further, the comb-tooth electrodes 34B and 43B are arranged in such a manner that the electrode teeth 34b and 43b are displaced so that they do not contact each other during the swinging operation of the swinging portion 30.

櫛歯電極44Aは、櫛歯電極35Aと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯44aからなる。複数の電極歯44aは、フレーム41から各々が延出し、且つ、アーム部33の延び方向に互いに離隔する。また、電極歯44aは、主に第2シリコン層に由来する部位であり、フレーム41の第2シリコン層由来部位に固定されている。本実施形態では、フレーム41の第2シリコン層由来部において電極歯44aが固定されている箇所と、フレーム41の第2シリコン層由来部位において上述の電極歯43a,43bが固定されている箇所とは、電気的に分離されており、従って、櫛歯電極44Aないし電極歯44aと、櫛歯電極43A,43Bないし電極歯43a,43bとは、電気的に分離されている。また、本実施形態では、図24に示すように、電極歯44aの延び方向とアーム部33の延び方向とは直交し、電極歯44aの延び方向は揺動軸心A4に対して平行である。   The comb-tooth electrode 44A is a part for generating electrostatic attraction in cooperation with the comb-tooth electrode 35A, and includes a plurality of electrode teeth 44a. The plurality of electrode teeth 44 a extend from the frame 41 and are separated from each other in the extending direction of the arm portion 33. Further, the electrode teeth 44 a are portions mainly derived from the second silicon layer, and are fixed to the portions derived from the second silicon layer of the frame 41. In the present embodiment, the location where the electrode teeth 44a are fixed at the second silicon layer-derived portion of the frame 41, and the location where the above-described electrode teeth 43a, 43b are fixed at the second silicon layer-derived portion of the frame 41; Are electrically separated. Therefore, the comb-tooth electrodes 44A to 44a and the comb-tooth electrodes 43A and 43B to the electrode teeth 43a and 43b are electrically separated. In this embodiment, as shown in FIG. 24, the extending direction of the electrode teeth 44a and the extending direction of the arm portion 33 are orthogonal to each other, and the extending direction of the electrode teeth 44a is parallel to the swing axis A4. .

このような櫛歯電極44Aは、櫛歯電極35Aと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極35A,44Aは、揺動部30の例えば非動作時には、図25に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極35A,44Aは、揺動部30の揺動動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯35a,44aが位置ずれした態様で配されている。   Such a comb electrode 44A constitutes a driving mechanism together with the comb electrode 35A. The comb electrodes 35A and 44A are positioned at different heights as shown in FIG. 25 when the swinging unit 30 is not in operation, for example. Further, the comb-tooth electrodes 35A and 44A are arranged in such a manner that their electrode teeth 35a and 44a are displaced so that they do not contact each other during the swinging operation of the swinging portion 30.

櫛歯電極44Bは、櫛歯電極35Bと協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯44bからなる。複数の電極歯44bは、フレーム41から各々が延出し、且つ、アーム部33の延び方向に互いに離隔する。また、電極歯44bは、主に第2シリコン層に由来する部位であり、フレーム41の第2シリコン層由来部位の一部に固定されている。本実施形態では、フレーム41の第2シリコン層由来部位において電極歯44bが固定されている箇所と、フレーム41の第2シリコン層由来部位において上述の電極歯43a,43bが固定されている箇所とは、電気的に分離されており、従って、櫛歯電極44Bないし電極歯44bと、櫛歯電極43A,43Bないし電極歯43a,43bとは、電気的に分離されている。一方、櫛歯電極44Bないし電極歯44bは、フレーム41の第2シリコン層由来部位の一部を介して櫛歯電極44Aないし電極歯44aと電気的に接続されている。また、本実施形態では、図24に示すように、電極歯44bの延び方向とアーム部33の延び方向とは直交し、電極歯44bの延び方向は揺動軸心A4に対して平行である。   The comb electrode 44B is a part for generating an electrostatic attractive force in cooperation with the comb electrode 35B, and includes a plurality of electrode teeth 44b. The plurality of electrode teeth 44 b extend from the frame 41 and are separated from each other in the extending direction of the arm portion 33. Further, the electrode teeth 44b are portions mainly derived from the second silicon layer, and are fixed to a part of the portions derived from the second silicon layer of the frame 41. In the present embodiment, the position where the electrode teeth 44b are fixed at the part derived from the second silicon layer of the frame 41, and the position where the electrode teeth 43a, 43b are fixed at the part derived from the second silicon layer of the frame 41; Are electrically separated, and therefore, the comb-tooth electrode 44B or electrode tooth 44b and the comb-tooth electrodes 43A and 43B or electrode teeth 43a and 43b are electrically separated. On the other hand, the comb-tooth electrode 44B to the electrode tooth 44b are electrically connected to the comb-tooth electrode 44A to the electrode tooth 44a through a part of the part derived from the second silicon layer of the frame 41. In this embodiment, as shown in FIG. 24, the extending direction of the electrode teeth 44b and the extending direction of the arm portion 33 are orthogonal to each other, and the extending direction of the electrode teeth 44b is parallel to the swing axis A4. .

このような櫛歯電極44Bは、櫛歯電極35Bと共に駆動機構を構成する。櫛歯電極35B,44Bは、揺動部30の例えば非動作時には、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極35B,44Bは、揺動部30の揺動動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯35b,44bが位置ずれした態様で配されている。   Such comb electrode 44B constitutes a drive mechanism together with the comb electrode 35B. The comb electrodes 35B and 44B are positioned at different heights when the swinging unit 30 is not operating, for example. Further, the comb-tooth electrodes 35B and 44B are arranged in such a manner that their electrode teeth 35b and 44b are displaced so that they do not contact each other during the swinging operation of the swinging portion 30.

マイクロミラー素子X4においては、櫛歯電極34A,34B,35A,35B,43A,43B,44A,44Bに対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部30ないしミラー支持部31を揺動軸心A4まわりに回転変位させることができる。櫛歯電極34A,34B,35A,35Bに対する電位付与は、フレーム41の第1シリコン層由来部位、両トーションバー42a、ミラー支持部31、およびアーム部32,33を介して実現することができる。櫛歯電極34A,34B,35A,35Bは、例えばグラウンド接続される。一方、櫛歯電極43A,43Bに対する電位付与は、フレーム41の第2シリコン層由来部位の一部を介して実現することができる。櫛歯電極44A,44Bに対する電位付与は、フレーム41の第2シリコン層由来部位の他の一部を介して実現することができる。揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極34A,34B,35A,35B,43A,43B,44A,44Bへの付与電位を調整することにより、調節することができる。このような揺動部30ないしミラー支持部31の揺動駆動により、ミラー支持部31上に設けられたミラー面31aにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。   In the micromirror element X4, a predetermined potential is applied to the comb-tooth electrodes 34A, 34B, 35A, 35B, 43A, 43B, 44A, and 44B as necessary, so that the oscillating portion 30 or the mirror support portion 31 is provided. Can be rotationally displaced about the oscillation axis A4. The potential application to the comb electrodes 34A, 34B, 35A, and 35B can be realized through the first silicon layer-derived portion of the frame 41, both torsion bars 42a, the mirror support portion 31, and the arm portions 32 and 33. The comb electrodes 34A, 34B, 35A, and 35B are grounded, for example. On the other hand, potential application to the comb-tooth electrodes 43 </ b> A and 43 </ b> B can be realized through a part of the part of the frame 41 derived from the second silicon layer. The application of potential to the comb-tooth electrodes 44A and 44B can be realized through another part of the frame 41 derived from the second silicon layer. The amount of rotational displacement in the swinging operation can be adjusted by adjusting the potential applied to the comb electrodes 34A, 34B, 35A, 35B, 43A, 43B, 44A, 44B. By such oscillating drive of the oscillating part 30 or the mirror support part 31, the reflection direction of the light reflected by the mirror surface 31a provided on the mirror support part 31 can be appropriately switched.

また、マイクロミラー素子X4は、マイクロミラー素子X1に関して上述したのと同様に、揺動軸心A4方向におけるミラー支持部31の設計寸法に関わらず所望数の電極歯34a,34b,35a,35b,43a,43b,44a,44bを設けることによって揺動部30の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心A4方向におけるミラー支持部31したがって素子全体の設計寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適している。   In addition, the micromirror element X4 has the desired number of electrode teeth 34a, 34b, 35a, 35b, regardless of the design dimensions of the mirror support portion 31 in the direction of the oscillation axis A4, as described above with respect to the micromirror element X1. By providing 43a, 43b, 44a and 44b, the driving force for the swinging operation of the swinging portion 30 is secured, and the design dimensions of the mirror support portion 31 in the swinging axis A4 direction, and thus the entire element, are set short. This is suitable for downsizing.

図26〜図30は、本発明の第5の実施形態に係るマイクロミラー素子X5を表す。図26は、マイクロミラー素子X5の平面図であり、図27は、マイクロミラー素子X5の一部省略平面図である。また、図28〜図30は、各々、図26の線XXVIII−XXVIII、線XXIX−XXIX、および線XXX−XXXに沿った断面図である。   26 to 30 show a micromirror element X5 according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 26 is a plan view of the micromirror element X5, and FIG. 27 is a partially omitted plan view of the micromirror element X5. 28 to 30 are cross-sectional views taken along line XXVIII-XXVIII, line XXIX-XXIX, and line XXX-XXX in FIG. 26, respectively.

マイクロミラー素子X5は、揺動部10と、フレーム21と、捩れ連結部22と、櫛歯電極23A,23Bと、フレーム51(一部省略)と、アーム部52,53と、捩れ連結部54と、櫛歯電極55,56とを備える。また、マイクロミラー素子X5は、マイクロミラー素子X1に関して上述したようにMEMS技術を利用して、SOI基板である材料基板に対して加工を施すことにより製造されたものである。当該材料基板は、第1および第2シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図の明確化の観点より、図26においては、第1シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。また、図27は、マイクロミラー素子X5において第2シリコン層に由来する構造を表す。   The micromirror element X5 includes an oscillating portion 10, a frame 21, a twist coupling portion 22, comb electrodes 23A and 23B, a frame 51 (partially omitted), arm portions 52 and 53, and a twist coupling portion 54. And comb electrodes 55 and 56. The micromirror element X5 is manufactured by processing a material substrate that is an SOI substrate using the MEMS technology as described above with respect to the micromirror element X1. The material substrate has a laminated structure composed of first and second silicon layers and an insulating layer between the silicon layers, and each silicon layer is given predetermined conductivity by doping impurities. From the viewpoint of clarifying the drawing, in FIG. 26, a portion derived from the first silicon layer and protruding from the insulating layer toward the front side of the drawing is indicated by hatching. FIG. 27 shows a structure derived from the second silicon layer in the micromirror element X5.

マイクロミラー素子X5における揺動部10、フレーム21、捩れ連結部22、および櫛歯電極23A,23Bについては、第1の実施形態における揺動部10、フレーム21、捩れ連結部22、および櫛歯電極23A,23Bに関して上述したのと同様である。   Regarding the swinging portion 10, the frame 21, the torsion coupling portion 22, and the comb-tooth electrodes 23A and 23B in the micromirror element X5, the swinging portion 10, the frame 21, the torsion coupling portion 22, and the comb teeth in the first embodiment. This is the same as described above with respect to the electrodes 23A and 23B.

フレーム51は、主に第1および第2シリコン層に由来する部位であり、所定の機械的強度を有してフレーム51内の構造を支持する。フレーム51において第2シリコン層に由来する部位は図27に示す。   The frame 51 is a part mainly derived from the first and second silicon layers, and has a predetermined mechanical strength and supports the structure in the frame 51. The part derived from the second silicon layer in the frame 51 is shown in FIG.

アーム部52は、主に第1シリコン層に由来する部位であり、揺動部10の揺動軸心A1と直交する方向にフレーム21から延出する。また、アーム部52は、図28に示すように、フレーム21において第1シリコン層に由来する部位に固定されている。アーム部53は、主に第2シリコン層に由来する部位であり、揺動部10の揺動軸心A1と直交する方向であってアーム部52に平行にフレーム51から延出する。また、アーム部53は、図27に示すように、フレーム51において第2シリコン層に由来する部位に固定されている。   The arm part 52 is a part mainly derived from the first silicon layer, and extends from the frame 21 in a direction orthogonal to the swing axis A1 of the swing part 10. Further, as shown in FIG. 28, the arm portion 52 is fixed to a part derived from the first silicon layer in the frame 21. The arm portion 53 is a part mainly derived from the second silicon layer, and extends from the frame 51 in a direction perpendicular to the swing axis A <b> 1 of the swing portion 10 and parallel to the arm portion 52. Moreover, the arm part 53 is being fixed to the site | part originating in a 2nd silicon layer in the flame | frame 51, as shown in FIG.

捩れ連結部54は、一組のトーションバー54a,54bおよびトーションバー54cからなる。   The torsional coupling portion 54 includes a set of torsion bars 54a and 54b and a torsion bar 54c.

トーションバー54aは、主に第1シリコン層に由来する部位であり、フレーム21の第1シリコン層由来部位とフレーム51の第1シリコン層由来部位とに接続してこれらを連結する。トーションバー54aにより、フレーム51の第1シリコン層由来部位とフレーム21の第1シリコン層由来部位とは電気的に接続される。また、トーションバー54aは、図28に示すように、素子厚さ方向Hにおいてフレーム21の第1シリコン層由来部位およびフレーム51の第1シリコン層由来部位よりも薄肉である。   The torsion bar 54 a is a part mainly derived from the first silicon layer, and is connected to and connected to the part derived from the first silicon layer of the frame 21 and the part derived from the first silicon layer of the frame 51. The portion derived from the first silicon layer of the frame 51 and the portion derived from the first silicon layer of the frame 21 are electrically connected by the torsion bar 54a. Further, as shown in FIG. 28, the torsion bar 54 a is thinner in the element thickness direction H than the portion derived from the first silicon layer of the frame 21 and the portion derived from the first silicon layer of the frame 51.

トーションバー54bは、主に第2シリコン層に由来する部位であり、フレーム21の第2シリコン層由来部位とフレーム51の第2シリコン層由来部位とに接続してこれらを連結する。トーションバー54bにより、フレーム51の第2シリコン層由来部位とフレーム21の第2シリコン層由来部位と電気的に接続される。フレーム51の第2シリコン層由来部位において、トーションバー54bが固定されている箇所と、上述のアーム部53が固定されている箇所とは電気的に分離されている。また、トーションバー54bは、図28に示すように、素子厚さ方向Hにおいてフレーム21の第2シリコン層由来部位およびフレーム51の第2シリコン層由来部位よりも薄肉である。   The torsion bar 54 b is a part mainly derived from the second silicon layer, and is connected to and connected to the part derived from the second silicon layer of the frame 21 and the part derived from the second silicon layer of the frame 51. By the torsion bar 54b, the part derived from the second silicon layer of the frame 51 and the part derived from the second silicon layer of the frame 21 are electrically connected. In the part derived from the second silicon layer of the frame 51, the part where the torsion bar 54b is fixed and the part where the above-mentioned arm part 53 is fixed are electrically separated. Further, as shown in FIG. 28, the torsion bar 54 b is thinner in the element thickness direction H than the part derived from the second silicon layer of the frame 21 and the part derived from the second silicon layer of the frame 51.

トーションバー54cは、主に第1シリコン層に由来する部位であり、フレーム51の第1シリコン層由来部位とアーム部52とに接続してこれらを連結する。トーションバー54cにより、フレーム51の第1シリコン層由来部位とアーム部52とは電気的に接続される。また、トーションバー54cは、図28に示すように、素子厚さ方向Hにおいてフレーム51の第1シリコン層由来部位およびアーム部52よりも薄肉である。   The torsion bar 54c is a part mainly derived from the first silicon layer, and is connected to the part derived from the first silicon layer of the frame 51 and the arm portion 52 to connect them. The portion derived from the first silicon layer of the frame 51 and the arm portion 52 are electrically connected by the torsion bar 54c. Further, as shown in FIG. 28, the torsion bar 54 c is thinner than the portion derived from the first silicon layer of the frame 51 and the arm portion 52 in the element thickness direction H.

このような捩れ連結部54(トーションバー54a,54b,54c)は、フレーム21の揺動動作の揺動軸心A5を規定する。揺動軸心A5の延び方向は、揺動軸心A1の延び方向と直交する。このような揺動軸心A5は、好ましくは、揺動部10の重心またはその近傍を通る。   Such a torsional coupling portion 54 (torsion bars 54a, 54b, 54c) defines a swing axis A5 of the swing motion of the frame 21. The extending direction of the swing axis A5 is orthogonal to the extending direction of the swing axis A1. Such a swing axis A5 preferably passes through the center of gravity of the swing portion 10 or the vicinity thereof.

櫛歯電極55は、複数の電極歯55aからなる。複数の電極歯55aは、アーム部52から各々が延出し、且つ、アーム部52の延び方向に互いに離隔する。電極歯55aは、主に第1シリコン層に由来する部位である。   The comb electrode 55 includes a plurality of electrode teeth 55a. Each of the plurality of electrode teeth 55 a extends from the arm portion 52 and is spaced apart from each other in the extending direction of the arm portion 52. The electrode teeth 55a are portions mainly derived from the first silicon layer.

櫛歯電極56は、櫛歯電極55と協働して静電引力を発生するための部位であり、複数の電極歯56aからなる。複数の電極歯56aは、アーム部53から各々が延出し、且つ、アーム部53の延び方向に互いに離隔する。電極歯56aは、主に第2シリコン層に由来する部位である。   The comb electrode 56 is a part for generating electrostatic attractive force in cooperation with the comb electrode 55 and includes a plurality of electrode teeth 56a. The plurality of electrode teeth 56 a extend from the arm portion 53 and are separated from each other in the extending direction of the arm portion 53. The electrode teeth 56a are portions mainly derived from the second silicon layer.

このような櫛歯電極55,56は、本素子の駆動機構を構成する。櫛歯電極55,56は、フレーム21の例えば非動作時には、図28および図30に示すように、互いに異なる高さに位置する。また、櫛歯電極55,56は、フレーム21の揺動動作時において互いに当接しないように、それらの電極歯55a,56aが位置ずれした態様で配されている。   Such comb electrodes 55 and 56 constitute a drive mechanism of the present element. For example, when the frame 21 is not in operation, the comb-tooth electrodes 55 and 56 are positioned at different heights as shown in FIGS. Further, the comb-tooth electrodes 55 and 56 are arranged in such a manner that their electrode teeth 55a and 56a are displaced so that they do not come into contact with each other when the frame 21 swings.

マイクロミラー素子X5においては、櫛歯電極13A,13B,23A,23B,55,56に対して必要に応じて所定の電位を付与することにより、揺動部10ないしミラー支持部11を揺動軸心A1まわりに揺動駆動することができるとともに、フレーム21およびこれに伴う揺動部10を揺動軸心A5まわりに揺動駆動することができる。すなわち、マイクロミラー素子X5は、いわゆる2軸型の揺動素子である。   In the micromirror element X5, a predetermined potential is applied to the comb-tooth electrodes 13A, 13B, 23A, 23B, 55, and 56 as necessary, so that the swinging portion 10 or the mirror support portion 11 is swung. The frame 21 and the associated oscillating portion 10 can be oscillated about the oscillation axis A5 while being oscillated about the center A1. That is, the micromirror element X5 is a so-called biaxial oscillation element.

櫛歯電極13A,13Bに対する電位付与は、フレーム51の第1シリコン層由来部位、トーションバー54a、フレーム21の第1シリコン層由来部位、両トーションバー22a、およびアーム部12を介して、または、フレーム51の第1シリコン層由来部位、トーションバー54c、アーム部52、フレーム21の第1シリコン層由来部位、両トーションバー22a、およびアーム部12を介して、実現することができる。櫛歯電極55に対する電位付与は、フレーム51の第1シリコン層由来部位、トーションバー54a、フレーム21の第1シリコン層由来部位、およびアーム部52を介して、または、フレーム51の第1シリコン層由来部位、トーションバー54c、およびアーム部52を介して、実現することができる。櫛歯電極13A,13B,55は例えばグラウンド接続される。櫛歯電極23A,23Bに対する電位付与は、フレーム51の第2シリコン層由来部位、トーションバー54b、および、フレーム21の第2シリコン層由来部位を介して実現することができる。櫛歯電極56に対する電位付与は、フレーム51の第2シリコン層由来部位およびアーム部53を介して実現することができる。揺動軸心A1まわりの揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極13A,13B,23A,23Bへの付与電位を調整することにより、調節することができる。また、揺動軸心A5まわりの揺動動作における回転変位量は、櫛歯電極55,56への付与電位を調整することにより、調節することができる。このような、揺動部10ないしミラー支持部11の揺動駆動およびフレーム21およびこれに伴う揺動部10の揺動駆動により、ミラー支持部11上に設けられたミラー面11aにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。   The potential application to the comb-tooth electrodes 13A and 13B is performed via the first silicon layer-derived portion of the frame 51, the torsion bar 54a, the first silicon layer-derived portion of the frame 21, both the torsion bars 22a, and the arm portion 12, or This can be realized through the first silicon layer-derived portion of the frame 51, the torsion bar 54c, the arm portion 52, the first silicon layer-derived portion of the frame 21, both the torsion bars 22a, and the arm portion 12. The potential application to the comb-tooth electrode 55 is performed through the first silicon layer-derived portion of the frame 51, the torsion bar 54a, the first silicon layer-derived portion of the frame 21, and the arm portion 52, or the first silicon layer of the frame 51. This can be realized through the origin portion, the torsion bar 54 c, and the arm portion 52. The comb electrodes 13A, 13B, and 55 are grounded, for example. The potential application to the comb electrodes 23 </ b> A and 23 </ b> B can be realized through the second silicon layer-derived portion of the frame 51, the torsion bar 54 b, and the second silicon layer-derived portion of the frame 21. The potential application to the comb electrode 56 can be realized through the second silicon layer-derived portion of the frame 51 and the arm portion 53. The amount of rotational displacement in the swing operation around the swing axis A1 can be adjusted by adjusting the potential applied to the comb electrodes 13A, 13B, 23A, and 23B. Further, the amount of rotational displacement in the swing operation around the swing axis A5 can be adjusted by adjusting the potential applied to the comb electrodes 55 and 56. By such swinging drive of the swinging part 10 to the mirror support part 11 and the swinging drive of the frame 21 and the swinging part 10 associated therewith, it is reflected by the mirror surface 11 a provided on the mirror support part 11. The light reflection direction can be switched as appropriate.

また、マイクロミラー素子X5は、マイクロミラー素子X1に関して上述したのと同様に、揺動軸心A1方向におけるミラー支持部11の設計寸法に関わらず所望数の電極歯13a,13b,23a,23b,55a,56aを設けることによって揺動部10の揺動動作のための駆動力を確保しつつ、揺動軸心A1方向におけるミラー支持部11したがって素子全体の設計寸法を短く設定することによって小型化を図るのに、適している。   Further, the micromirror element X5 has a desired number of electrode teeth 13a, 13b, 23a, 23b, regardless of the design dimensions of the mirror support portion 11 in the direction of the swing axis A1, as described above with respect to the micromirror element X1. By providing 55a and 56a, the driving force for the oscillating operation of the oscillating unit 10 is ensured, and the mirror support unit 11 in the oscillating axis A1 direction, and thus the overall design size of the element is reduced. It is suitable for planning.

図31は、複数のマイクロミラー素子X5を含むマイクロミラーアレイYを表す。図の明確化の観点より、図31においては、揺動部10、フレーム21,51、アーム部52、および櫛歯電極55について斜線ハッチングを付して表す。マイクロミラーアレイYでは、複数のマイクロミラー素子X5は、回転軸心A1の方向に一列に配されている。したがって、マイクロミラーアレイYでは、複数のミラー面11aは、回転軸心A1の方向に一列に配されている。各マイクロミラー素子X5は、上述のように、駆動力を得つつ素子全体の回転軸心A1方向寸法を短く設定することによる小型化を図るのに適している。そのため、マイクロミラーアレイYによると、複数のミラー面11aについて、短い配設ピッチを実現することができる。すなわち、マイクロミラーアレイYでは、複数のミラー面11aを、揺動軸心A1方向において高密度に配設することが可能である。加えて、各マイクロミラー素子X5では、ミラー支持部11およびトーションバー22a(捩れ連結部22)が回転軸心A1方向において重なり合う。このような構成は、揺動軸心A1方向におけるミラー面11aの高密度化を図るうえで好適である。   FIG. 31 shows a micromirror array Y including a plurality of micromirror elements X5. From the viewpoint of clarifying the figure, in FIG. 31, the oscillating part 10, the frames 21, 51, the arm part 52, and the comb-tooth electrode 55 are indicated by hatching. In the micromirror array Y, the plurality of micromirror elements X5 are arranged in a line in the direction of the rotation axis A1. Therefore, in the micromirror array Y, the plurality of mirror surfaces 11a are arranged in a line in the direction of the rotation axis A1. As described above, each micromirror element X5 is suitable for downsizing by setting the dimension in the direction of the rotation axis A1 of the entire element to be short while obtaining a driving force. Therefore, according to the micromirror array Y, a short arrangement pitch can be realized for the plurality of mirror surfaces 11a. That is, in the micromirror array Y, the plurality of mirror surfaces 11a can be arranged with high density in the direction of the swing axis A1. In addition, in each micromirror element X5, the mirror support portion 11 and the torsion bar 22a (twisted connection portion 22) overlap in the direction of the rotation axis A1. Such a configuration is suitable for increasing the density of the mirror surface 11a in the direction of the swing axis A1.

以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。   As a summary of the above, the configurations of the present invention and variations thereof are listed below as supplementary notes.

(付記1)フレームと、
可動機能部、当該可動機能部から延出するアーム部、および、当該アーム部の延び方向と交差する方向に当該アーム部から各々が延出し且つ前記延び方向に互いに離隔する複数の第1電極歯からなる第1櫛歯電極、を有する揺動部と、
前記フレームおよび前記揺動部を連結して当該揺動部の揺動動作の揺動軸心を規定する捩れ連結部と、
前記アーム部の延び方向と交差する方向に前記フレームから各々が延出し且つ前記アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第2電極歯からなる、前記第1櫛歯電極と協働して前記揺動動作の駆動力を発生させるための第2櫛歯電極と、を備えるマイクロ揺動素子。
(付記2)前記複数の第1電極歯の延び方向は、前記揺動軸心に対して平行である、付記1に記載のマイクロ揺動素子。
(付記3)前記複数の第1電極歯の延び方向と前記揺動軸心の延び方向とは交差する、付記1に記載のマイクロ揺動素子。
(付記4)前記第2電極歯の延び方向は、前記第1電極歯の延び方向に対して平行である、付記1から3のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
(付記5)前記第1櫛歯電極は3本以上の電極歯からなり、隣り合う2つの第1電極歯間の距離は、前記揺動軸心から遠いほど長い、付記1から4のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
(付記6)前記第2櫛歯電極は3本以上の電極歯からなり、隣り合う2つの第2電極歯間の距離は、前記揺動軸心から遠いほど長い、付記1から5のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
(付記7)前記アーム部の延び方向において隣り合う2つの第2電極歯の間に位置する第1電極歯は、当該2つの第2電極歯間の中心位置から、前記揺動軸心に近付く方に偏位している、付記1から6のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
(付記8)前記アーム部の延び方向において隣り合う2つの第2電極歯の間に位置する第1電極歯は、当該2つの第2電極歯間の中心位置から、前記揺動軸心から遠ざかる方に偏位している、付記1から6のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
(付記9)前記アーム部の延び方向と交差する方向に当該アーム部から各々が延出し且つ前記アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第3電極歯、からなる第3櫛歯電極と、
前記アーム部の延び方向と交差する方向に前記フレームから各々が延出し且つ前記アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第4電極歯からなる、前記第3櫛歯電極と協働して前記揺動動作の駆動力を発生させるための第4櫛歯電極と、を更に備え、
前記第2および前記第4櫛歯電極は電気的に分離されている、付記1から8のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
(付記10)前記第1および前記第3櫛歯電極は電気的に接続されている、付記9に記載のマイクロ揺動素子。
(付記11)前記可動機能部から延出する追加アーム部と、
前記追加アーム部の延び方向と交差する方向に当該追加アーム部から各々が延出し且つ当該追加アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第3電極歯、からなる第3櫛歯電極と、
前記追加アーム部の延び方向と交差する方向に前記フレームから各々が延出し且つ前記追加アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第4電極歯からなる、前記第3櫛歯電極と協働して前記揺動動作の駆動力を発生させるための第4櫛歯電極と、を更に備え、
前記第1および前記第3櫛歯電極は電気的に分離されている、付記1から8のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
(付記12)前記第2および前記第4櫛歯電極は電気的に接続されている、付記11に記載のマイクロ揺動素子。
(付記13)追加フレームと、
前記フレームおよび前記追加フレームを連結し、且つ、当該追加フレームの揺動動作の、前記揺動軸心の延び方向と交差する追加揺動軸心を規定する、追加捩れ連結部と、
前記追加フレームの前記揺動動作の駆動力を発生させるための駆動機構と、を更に備える、付記1から12のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
(Appendix 1) Frame,
A movable function portion, an arm portion extending from the movable function portion, and a plurality of first electrode teeth each extending from the arm portion in a direction crossing the extending direction of the arm portion and spaced apart from each other in the extending direction A rocking portion having a first comb electrode made of
A torsion coupling portion that couples the frame and the rocking portion to define a rocking axis of the rocking motion of the rocking portion;
In cooperation with the first comb electrode, the first comb electrode includes a plurality of second electrode teeth each extending from the frame in a direction crossing the extending direction of the arm portion and spaced apart from each other in the extending direction of the arm portion. A micro oscillating device comprising: a second comb electrode for generating a driving force for the oscillating operation.
(Supplementary note 2) The micro oscillating device according to supplementary note 1, wherein an extending direction of the plurality of first electrode teeth is parallel to the oscillation axis.
(Supplementary note 3) The micro oscillating device according to supplementary note 1, wherein an extending direction of the plurality of first electrode teeth intersects with an extending direction of the oscillating axis.
(Supplementary note 4) The micro oscillating device according to any one of Supplementary notes 1 to 3, wherein an extension direction of the second electrode teeth is parallel to an extension direction of the first electrode teeth.
(Additional remark 5) The said 1st comb-tooth electrode consists of three or more electrode teeth, The distance between two adjacent 1st electrode teeth is long, so that it is far from the said rocking | fluctuation axis, Any one of Additional remark 1 to 4 The micro oscillating device according to one.
(Additional remark 6) The said 2nd comb-tooth electrode consists of three or more electrode teeth, The distance between two adjacent 2nd electrode teeth is long, so that it is far from the said rocking | fluctuation axis, Any one of Additional remark 1 to 5 The micro oscillating device according to one.
(Supplementary Note 7) The first electrode teeth located between two second electrode teeth adjacent in the extending direction of the arm portion approach the swing axis from the center position between the two second electrode teeth. The micro oscillating device according to any one of appendices 1 to 6, wherein the micro oscillating device is biased in the direction.
(Additional remark 8) The 1st electrode tooth located between the 2nd 2nd electrode teeth adjacent in the extension direction of the said arm part moves away from the said rocking | fluctuation axial center from the center position between the said 2nd electrode teeth. The micro oscillating device according to any one of appendices 1 to 6, wherein the micro oscillating device is biased in the direction.
(Supplementary note 9) a third comb electrode composed of a plurality of third electrode teeth each extending from the arm portion in a direction intersecting the extending direction of the arm portion and spaced apart from each other in the extending direction of the arm portion;
In cooperation with the third comb-tooth electrode, each of the fourth comb teeth includes a plurality of fourth electrode teeth extending from the frame in a direction intersecting with the extending direction of the arm portion and spaced apart from each other in the extending direction of the arm portion. A fourth comb electrode for generating a driving force for the swing motion;
The micro oscillating device according to any one of appendices 1 to 8, wherein the second and fourth comb electrodes are electrically separated.
(Supplementary note 10) The micro oscillating device according to supplementary note 9, wherein the first and third comb electrodes are electrically connected.
(Additional remark 11) The additional arm part extended from the said movable function part,
A third comb electrode composed of a plurality of third electrode teeth each extending from the additional arm portion in a direction intersecting with the extending direction of the additional arm portion and spaced apart from each other in the extending direction of the additional arm portion;
In cooperation with the third comb electrode, the electrode includes a plurality of fourth electrode teeth each extending from the frame in a direction crossing the extending direction of the additional arm portion and spaced apart from each other in the extending direction of the additional arm portion. And a fourth comb electrode for generating a driving force for the swinging motion,
The micro oscillating device according to any one of appendices 1 to 8, wherein the first and third comb electrodes are electrically separated.
(Supplementary note 12) The micro oscillating device according to Supplementary note 11, wherein the second and fourth comb electrodes are electrically connected.
(Supplementary note 13) an additional frame;
An additional torsion coupling portion that connects the frame and the additional frame, and defines an additional swing axis that intersects the extending direction of the swing axis of the swing operation of the additional frame;
The micro oscillating device according to any one of appendices 1 to 12, further comprising a driving mechanism for generating a driving force for the oscillating operation of the additional frame.

本発明の第1の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。1 is a plan view of a micromirror element according to a first embodiment of the present invention. 図1に示すマイクロミラー素子の一部省略平面図である。FIG. 2 is a partially omitted plan view of the micromirror element shown in FIG. 1. 図1の線III−IIIに沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1. 図1の線IV−IVに沿った断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1. 図1のマイクロミラー素子の製造方法における一部の工程を表す。FIG. 2 shows some steps in the method of manufacturing the micromirror element of FIG. 図5の後に続く工程を表す。The process which follows FIG. 5 is represented. 駆動時における図1の線III−IIIに沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1 during driving. 図1のマイクロミラー素子の第1変形例の平面図である。It is a top view of the 1st modification of the micromirror element of FIG. 図1のマイクロミラー素子の第2変形例の平面図である。It is a top view of the 2nd modification of the micromirror element of FIG. 図1のマイクロミラー素子の第3変形例の平面図である。It is a top view of the 3rd modification of the micromirror element of FIG. 図1のマイクロミラー素子の第4変形例の平面図である。It is a top view of the 4th modification of the micromirror element of FIG. 図1のマイクロミラー素子の第5変形例の平面図である。It is a top view of the 5th modification of the micromirror element of FIG. 図1のマイクロミラー素子の第6変形例の平面図である。It is a top view of the 6th modification of the micromirror element of FIG. 図1のマイクロミラー素子の第7変形例の平面図である。It is a top view of the 7th modification of the micromirror element of FIG. 本発明の第2の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。It is a top view of the micromirror element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図15に示すマイクロミラー素子の一部省略平面図である。FIG. 16 is a partially omitted plan view of the micromirror element shown in FIG. 15. 図15の線XVII−XVIIに沿った断面図である。It is sectional drawing along line XVII-XVII of FIG. 図15の線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。It is sectional drawing along line XVIII-XVIII of FIG. 本発明の第3の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。It is a top view of the micromirror element which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図19に示すマイクロミラー素子の一部省略平面図である。FIG. 20 is a partially omitted plan view of the micromirror element shown in FIG. 19. 図19の線XXI−XXIに沿った断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line XXI-XXI in FIG. 19. 図19の線XXII−XXIIに沿った断面図である。It is sectional drawing along line XXII-XXII of FIG. 図19の線XXIII−XXIIIに沿った断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line XXIII-XXIII in FIG. 19. 本発明の第4の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。It is a top view of the micromirror element which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 図24の線XXV−XXVに沿った断面図である。FIG. 25 is a sectional view taken along line XXV-XXV in FIG. 24. 本発明の第5の実施形態に係るマイクロミラー素子の平面図である。It is a top view of the micromirror element which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 図26に示すマイクロミラー素子の一部省略平面図である。FIG. 27 is a partially omitted plan view of the micromirror element shown in FIG. 26. 図26の線XXVIII−XXVIIIに沿った断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view taken along line XXVIII-XXVIII in FIG. 図26の線XXIX−XXIXに沿った断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view taken along line XXIX-XXIX in FIG. 26. 図26の線XXX−XXXに沿った断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view taken along line XXX-XXX in FIG. 26. 複数の図26のマイクロミラー素子を含むマイクロミラーアレイを表す。27 represents a micromirror array including a plurality of micromirror elements of FIG. 従来のマイクロミラー素子の一部省略斜視図である。It is a partial omission perspective view of the conventional micromirror element. 図32に示すマイクロミラー素子における一組の櫛歯電極の配向を表す。The orientation of a set of comb-tooth electrodes in the micromirror element shown in FIG. 32 is represented.

符号の説明Explanation of symbols

X1,X2,X3,X4,X5,X6 マイクロミラー素子
Y マイクロミラーアレイ
10,30 揺動部
11,31,61 ミラー支持部
12,14,15,32,33,52,53 アーム部
13A,23A,34A,35A,43A,44A 櫛歯電極
13a,23a,34a,35a,43a,44a 電極歯
13B,23B,34B,35B,43B,44B 櫛歯電極
13b,23b,34b,35b,43b,44b 電極歯
21,41,51,62 フレーム
22,42,54 捩れ連結部
22a,42a,54a,54b,54c トーションバー
55,56 櫛歯電極
55a,56 電極歯
X1, X2, X3, X4, X5, X6 Micromirror element Y Micromirror array 10, 30 Oscillating part 11, 31, 61 Mirror support part 12, 14, 15, 32, 33, 52, 53 Arm part 13A, 23A , 34A, 35A, 43A, 44A Comb electrode 13a, 23a, 34a, 35a, 43a, 44a Electrode tooth 13B, 23B, 34B, 35B, 43B, 44B Comb electrode 13b, 23b, 34b, 35b, 43b, 44b Electrode Teeth 21, 41, 51, 62 Frames 22, 42, 54 Torsional coupling portions 22a, 42a, 54a, 54b, 54c Torsion bars 55, 56 Comb electrodes 55a, 56 Electrode teeth

Claims (5)

第1フレームと、
可動機能部、当該可動機能部に連結する第1アーム部、および、当該第1アーム部から各々が延出し且つ当該第1アーム部の長手方向に互いに離隔する複数の第1電極歯からなる第1櫛歯電極、を有する揺動部と、
前記第1フレームおよび前記揺動部を連結して当該揺動部の第1回転揺動動作の第1揺動軸心を規定する第1捩れ連結部と、
前記第1櫛歯電極と協働して前記第1回転揺動動作の駆動力を発生させるための、前記第1フレームに連結する複数の第2電極歯からなる、第2櫛歯電極と、
第2フレームと、
前記第1フレームおよび前記第2フレームを連結し、且つ、当該第1フレームの第2回転揺動動作の、前記第1揺動軸心の延び方向と交差する第2揺動軸心を規定する、第2捩れ連結部と、を備え
前記第1櫛歯電極および前記第2櫛歯電極は、前記揺動部の前記第1回転揺動動作の方向に位置ずれしている、マイクロ揺動素子。
A first frame;
A movable function part, a first arm part connected to the movable function part, and a first electrode tooth each extending from the first arm part and spaced apart from each other in the longitudinal direction of the first arm part. An oscillating portion having one comb electrode;
A first torsional coupling part that couples the first frame and the rocking part to define a first rocking axis of the first rotational rocking movement of the rocking part;
A second comb electrode composed of a plurality of second electrode teeth connected to the first frame for generating a driving force for the first rotational swing operation in cooperation with the first comb electrode;
A second frame;
The first frame and the second frame are connected, and a second swing axis that intersects the extending direction of the first swing axis of the second rotational swing operation of the first frame is defined. A second torsion coupling portion ,
The micro oscillating device in which the first comb-tooth electrode and the second comb-tooth electrode are displaced in the direction of the first rotational oscillating operation of the oscillating portion .
前記第1フレームに連結する複数の第3電極歯からなる第3櫛歯電極と、
前記第3櫛歯電極と協働して前記第2回転揺動動作の駆動力を発生させるための、前記第2フレームに連結する複数の第4電極歯からなる第4櫛歯電極と、を備え、
前記第3櫛歯電極および前記第4櫛歯電極は、前記第1フレームの前記第2回転揺動動作の方向に位置ずれしている、請求項1に記載のマイクロ揺動素子。
A third comb electrode composed of a plurality of third electrode teeth connected to the first frame;
A fourth comb electrode composed of a plurality of fourth electrode teeth connected to the second frame for generating a driving force for the second rotational swing operation in cooperation with the third comb electrode; Prepared,
2. The micro oscillating device according to claim 1, wherein the third comb electrode and the fourth comb electrode are displaced in a direction of the second rotational swing operation of the first frame .
前記第1フレームの一部によって構成される第2アーム部と、
前記第2アーム部の延び方向と交差する方向に前記第2アーム部から各々が延出し且つ前記第2アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第3電極歯、からなる第3櫛歯電極と、
前記第3櫛歯電極と協働して前記第2回転揺動動作の駆動力を発生させるための第4櫛歯電極と、を備え、
前記第3櫛歯電極および前記第4櫛歯電極は、前記第1フレームの前記第2回転揺動動作の方向に位置ずれしている、請求項に記載のマイクロ揺動素子。
A second arm portion constituted by a part of the first frame;
A third comb electrode comprising a plurality of third electrode teeth each extending from the second arm portion in a direction intersecting with the extending direction of the second arm portion and spaced apart from each other in the extending direction of the second arm portion; When,
A fourth comb electrode for generating a driving force for the second rotational swing operation in cooperation with the third comb electrode;
2. The micro oscillating device according to claim 1 , wherein the third comb electrode and the fourth comb electrode are displaced in a direction of the second rotational oscillating operation of the first frame .
第1フレームと、A first frame;
可動機能部、当該可動機能部に連結する第1アーム部、および、当該第1アーム部から各々が延出し且つ当該第1アーム部の長手方向に互いに離隔する複数の第1電極歯からなる第1櫛歯電極、を有する揺動部と、A movable function part, a first arm part connected to the movable function part, and a first electrode tooth each extending from the first arm part and spaced apart from each other in the longitudinal direction of the first arm part. An oscillating portion having one comb electrode;
前記第1フレームおよび前記揺動部を連結して当該揺動部の第1回転揺動動作の第1揺動軸心を規定する第1捩れ連結部と、A first torsional coupling part that couples the first frame and the rocking part to define a first rocking axis of the first rotational rocking movement of the rocking part;
前記第1櫛歯電極と協働して前記第1回転揺動動作の駆動力を発生させるための、前記第1フレームに連結する複数の第2電極歯からなる、第2櫛歯電極と、A second comb electrode composed of a plurality of second electrode teeth connected to the first frame for generating a driving force for the first rotational swing operation in cooperation with the first comb electrode;
第2フレームと、A second frame;
前記第1フレームおよび前記第2フレームを連結し、且つ、当該第1フレームの第2回転揺動動作の、前記第1揺動軸心の延び方向と交差する第2揺動軸心を規定する、第2捩れ連結部と、The first frame and the second frame are connected, and a second swing axis that intersects the extending direction of the first swing axis of the second rotational swing operation of the first frame is defined. A second torsion coupling part;
前記第1フレームに連結する複数の第3電極歯からなる第3櫛歯電極と、A third comb electrode composed of a plurality of third electrode teeth connected to the first frame;
前記第3櫛歯電極と協働して前記第2回転揺動動作の駆動力を発生させるための、前記第2フレームに連結する複数の第4電極歯からなる第4櫛歯電極と、を備え、A fourth comb electrode composed of a plurality of fourth electrode teeth connected to the second frame for generating a driving force for the second rotational swing operation in cooperation with the third comb electrode; Prepared,
前記第1櫛歯電極および前記第2櫛歯電極は、前記揺動部の前記第1回転揺動動作の方向に位置ずれしており、The first comb-tooth electrode and the second comb-tooth electrode are displaced in the direction of the first rotational swing motion of the swing portion,
前記第3櫛歯電極および前記第4櫛歯電極は、前記第1フレームの前記第2回転揺動動作の方向に位置ずれしている、複数のマイクロ揺動素子が、The third comb electrode and the fourth comb electrode have a plurality of micro oscillating elements that are displaced in the direction of the second rotational oscillating operation of the first frame,
前記第2フレームを共有して一体化している、可動機能素子。A movable functional element sharing and integrating the second frame.
第1フレームと、
可動機能部、当該可動機能部に連結する第1アーム部、および、当該第1アーム部から各々が延出し且つ当該第1アーム部の長手方向に互いに離隔する複数の第1電極歯からなる第1櫛歯電極、を有する揺動部と、
前記第1フレームおよび前記揺動部を連結して当該揺動部の第1回転揺動動作の第1揺動軸心を規定する第1捩れ連結部と、
前記第1櫛歯電極と協働して前記第1回転揺動動作の駆動力を発生させるための、前記第1フレームに連結する複数の第2電極歯からなる、第2櫛歯電極と、
第2フレームと、
前記第1フレームおよび前記第2フレームを連結し、且つ、当該第1フレームの第2回転揺動動作の、前記第1揺動軸心の延び方向と交差する第2揺動軸心を規定する、第2捩れ連結部と、
前記第1フレームの一部によって構成される第2アーム部と、
前記第2アーム部の延び方向と交差する方向に前記第2アーム部から各々が延出し且つ前記第2アーム部の延び方向に互いに離隔する複数の第3電極歯、からなる第3櫛歯電極と、
前記第3櫛歯電極と協働して前記第2回転揺動動作の駆動力を発生させるための第4櫛歯電極と、を備え、
前記第1櫛歯電極および前記第2櫛歯電極は、前記揺動部の前記第1回転揺動動作の方向に位置ずれしており、
前記第3櫛歯電極および前記第4櫛歯電極は、前記第1フレームの前記第2回転揺動動作の方向に位置ずれしている、複数のマイクロ揺動素子が、
前記第2フレームを共有して一体化している、可動機能素子。
A first frame;
A movable function part, a first arm part connected to the movable function part, and a first electrode tooth each extending from the first arm part and spaced apart from each other in the longitudinal direction of the first arm part. An oscillating portion having one comb electrode;
A first torsional coupling part that couples the first frame and the rocking part to define a first rocking axis of the first rotational rocking movement of the rocking part;
A second comb electrode composed of a plurality of second electrode teeth connected to the first frame for generating a driving force for the first rotational swing operation in cooperation with the first comb electrode;
A second frame;
The first frame and the second frame are connected, and a second swing axis that intersects the extending direction of the first swing axis of the second rotational swing operation of the first frame is defined. A second torsion coupling part;
A second arm portion constituted by a part of the first frame;
A third comb electrode comprising a plurality of third electrode teeth each extending from the second arm portion in a direction intersecting with the extending direction of the second arm portion and spaced apart from each other in the extending direction of the second arm portion; When,
A fourth comb electrode for generating a driving force for the second rotational swing operation in cooperation with the third comb electrode;
The first comb-tooth electrode and the second comb-tooth electrode are displaced in the direction of the first rotational swing motion of the swing portion,
The third comb electrode and the fourth comb electrode have a plurality of micro oscillating elements that are displaced in the direction of the second rotational oscillating operation of the first frame ,
A movable functional element sharing and integrating the second frame.
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