アクチュエータ及びその製造方法
【課題】簡単な製造方法により、横ずれが少ない長寿命のアクチュエータを提供する。
【解決手段】アクチュエータ１は、基体２と、基体２上に固定された微細構造体３とを有する。微細構造体３に、相対向する第１の支持部４と、相対向する第２の支持部５と、Ｖ字状の弾性連結部６を介して第１の支持部４に回動自在に連結され基体２から浮く回動板７と、回動板７の端部に設けられた櫛歯状の可動電極群１１と、ばね部８を介して第２の支持部５に連結され基体２に固定された固定部９と、固定部９の端部に可動電極群１１とかみ合って設けられた櫛歯状の固定電極群１０と、基体２・微細構造体３を位置決めする位置決め部１４とを備える。固定電極群１０を含む固定部９は、第２の支持部５よりも肉薄で、自重とばね部８の変形とにより可動電極群１１を含む回動板７よりも下方に変位して基体２に固定され、可動電極群１１は固定電極群１０よりも上方にずれて位置する。
【解決手段】アクチュエータ１は、基体２と、基体２上に固定された微細構造体３とを有する。微細構造体３に、相対向する第１の支持部４と、相対向する第２の支持部５と、Ｖ字状の弾性連結部６を介して第１の支持部４に回動自在に連結され基体２から浮く回動板７と、回動板７の端部に設けられた櫛歯状の可動電極群１１と、ばね部８を介して第２の支持部５に連結され基体２に固定された固定部９と、固定部９の端部に可動電極群１１とかみ合って設けられた櫛歯状の固定電極群１０と、基体２・微細構造体３を位置決めする位置決め部１４とを備える。固定電極群１０を含む固定部９は、第２の支持部５よりも肉薄で、自重とばね部８の変形とにより可動電極群１１を含む回動板７よりも下方に変位して基体２に固定され、可動電極群１１は固定電極群１０よりも上方にずれて位置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれ櫛歯状であって近接してかみ合う固定電極群と可動電極群とからなる電極対を２対有し、各可動電極群につながる１個の回動板を有するアクチュエータ及びその製造方法に関するものである。本発明は、特に、回動板が光を反射する反射鏡として機能するアクチュエータ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光スイッチ用等のミラーデバイスとして使用されるアクチュエータは、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を使用して製造される（例えば、特許文献１参照）。以下、特許文献１の文言と符号とを適宜使用して説明する。
【０００３】
この従来技術によれば、ＳＯＩ基板の両面において、フォトリソグラフィー法によるマスクの形成及びエッチングを順次行う。そして、主としてＳｉＯ２で構成された第２の層７からなるスペーサ５によって、可動側櫛歯状電極２１１、２１２及びこれらにつながる質量部２１と、可動側櫛歯状電極２１１、２１２にそれぞれ噛み合っている固定側櫛歯状電極３３１、３４１とが、第３の層８すなわち支持基板４から浮いた状態になる（特許文献１の第１１−１３頁、図３（ｄ）参照）。
【０００４】
言い換えれば、ウエットエッチングによるパターニングにおいてエッチングされずに残存した第２の層７により、第１の支持部２２、２３および第２の支持部３１、３２が第３の層８（支持基板４）に、それぞれ固定される。この残存した第２の層７がスペーサ５として機能する。その後に、第１の層６のうち固着部３３、３４に対応する部分を第３の層８（すなわち支持基板４）に固着させる（特許文献１の第１３頁参照）。この固着方法としては、前述したパターニングの後に、基板１０を洗浄水により洗浄し、その後、乾燥させて、第１の層６と第２の層７との間に介在する洗浄水の除去に伴う引力により、第１の層６のうち固着部３３、３４に対応する部分を第３の層８とを接触させ前記固着を行うのが好ましいとされている（特許文献１の第１４頁参照）。これにより、固定側櫛歯状電極３３１、３４１は、前述した可動側櫛歯状電極２１１、２１２に対し支持基板４の板厚方向でずれるように、より具体的には、スペーサ５の厚さ分だけ支持基板４側へずれるように、初期変位している（特許文献１の第９頁、図２参照）。
【０００５】
また、この従来技術によれば、固着部３３、３４に対応する部分を第３の層８（すなわち支持基板４）に固着させた状態で、可動側櫛歯状電極２１１、２１２と固定側櫛歯状電極３３１、３４１とに交互に電圧（例えば位相を１８０度ずらした交流（交番）電圧）を印加する。すると、可動側櫛歯状電極２１１と固定側櫛歯状電極３３１との間と、可動側櫛歯状電極２１２と固定側櫛歯状電極３４１との間とに交互に静電気力（クーロン力）が生じる。この静電気力により、質量部２１が、“Ｉ”字状の平面形状を有する弾性連結部２４、２５を回動中心軸として支持基板４の板面（図１における紙面に平行な面）に対して傾斜するように振動（回動）する。これにより、質量部２１の上面に設けられている光反射部２１３が振動（回動）する。したがって、特許文献１に記載されたアクチュエータ１を光スキャナ、光アッテネータ、光スイッチなどの光デバイスに適用することができる（特許文献１の第９−１０頁、図１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３４６９７号公報（第９〜１４頁、図１〜図３）
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術によれば次のような問題がある。第１に、次の２つの理由から、アクチュエータを製造する際の製造費を削減することが困難である。最初の理由は、ＳＯＩ基板を使用するので、材料費の削減が困難であることである。次の理由は、ＳＯＩ基板の両面においてフォトリソグラフィー法によるマスクの形成及びエッチングを順次行うので、工数、ひいては加工費の削減が困難であることである。
【０００８】
第２に、固定側櫛歯状電極３３１、３４１と可動側櫛歯状電極２１１、２１２との間の噛み合わせ具合がばらついて、質量部２１が振動（回動）する運動がばらつくおそれがある。質量部２１が振動（回動）する運動がばらつく理由は、次の２つである。
【０００９】
最初の理由は、ウエットエッチングによるパターニングにおいて、本来除去されるべき部分にＳｉＯ２で構成された第２の層７が残る、言い換えればエッチング残りが発生するおそれがあることに起因する。本来除去されるべき部分に第２の層７が残った場合には、支持基板４に一様に固着されるべき固着部３３、３４が、浮いたり傾いたりするおそれがある。そして、固着部３３、３４が浮いたり傾いたりすることによって、接続部３５、３６における撓み具合がばらつく。これにより、固定側櫛歯状電極３３１、３４１と可動側櫛歯状電極２１１、２１２との間の噛み合わせ具合がばらつくので、可動側櫛歯状電極２１２と固定側櫛歯状電極３４１との間とに生じる静電気力（クーロン力）がばらつく。したがって、アクチュエータ１相互間において、質量部２１が振動（回動）する運動がばらつくおそれがある。この問題は、第１の層６および第３の層８に覆われた第２の層７の部分が、エッチングにより露出した側面側からウエットエッチングが進行して（言い換えれば水平方向にもエッチングされて）、徐々に除去されることに起因している（特許文献１の第１３頁、図３（ｃ）〜（ｅ）参照）。
【００１０】
次の理由は、可動側櫛歯状電極２１２と固定側櫛歯状電極３４１との間において静電気力（クーロン力）によって引力が発生し、その引力によって弾性連結部２４、２５に加えられる力に水平方向の成分が存在し得ることに起因する。この力の水平方向の成分によって、“Ｉ”字状の平面形状を有する弾性連結部２４、２５が水平方向に変形して、質量部２１が振動（回動）する運動において横ずれ（横滑り）が発生するおそれがある。また、平面視して質量部２１が微小な角度だけ回動するおそれがある。したがって、１個のアクチュエータ１において質量部２１が振動（回動）する運動がばらつくおそれがある。
【００１１】
第３に、“Ｉ”字状の平面形状を有する弾性連結部２４、２５において、“Ｉ”の上下方向に伸びる回動中心軸の回りに質量部２１が回動する。このことにより、弾性連結部２４、２５の付け根部分において、応力が集中するので疲労破壊が発生するおそれがある。したがって、アクチュエータ１の長寿命化が図れないおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、アクチュエータについて、製造費を削減することが困難であること、回動板が回動する運動がばらつくおそれがあること、及び、長寿命化が困難であることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下の説明における（）内の数字・記号は、図面における符号を示しており、説明における用語と図面に示された構成要素とを対比しやすくする目的で記載されたものである。また、これらの数字は、「説明における用語を、図面に示された構成要素に限定して解釈すること」を意味するものではない。
【００１４】
上述の課題を解決するために、本発明に係るアクチュエータ（１、３７）は、基体（２）と、基体（２）の上面に固定され相対向する第１の支持部（４）と、基体（２）の上面に固定され相対向する第２の支持部（５）と、第１の支持部（４）から各々伸びるとともに基体（２）の上面から浮いている弾性連結部（６）と、弾性連結部（６）を介して第１の支持部（４）の各々につながるとともに基体（２）の上面から浮いている回動板（７）と、回動板（７）において第２の支持部（５）と対向する側に設けられた櫛歯状の可動電極群（１１）と、第２の支持部（５）の各々から回動板（７）に向かって伸びるとともに少なくとも第２の支持部（５）の側において基体（２）の上面から浮いている変形可能部（８）と、変形可能部（８）を介して第２の支持部（５）の各々につながるとともに基体（２）の上面に固定されている固定部（９）と、可動電極群（１１）に対して所定の距離を隔ててかみ合わされるようにして固定部（９）に設けられた櫛歯状の固定電極群（１０）とを備えるとともに、可動電極群（１１）は固定電極群（１０）に対して所定の距離だけ上方に位置しており、固定部（９）は該固定部（９）の自重によって下降して基体（２）の上面に接触して固定されており、固定部（９）と第２の支持部（５）とをつなぐ変形可能部（８）は変形しており、かみ合っている可動電極群（１１）と固定電極群（１０）とに対して異なる極性の電圧を印加することによって可動電極群（１１）と固定電極群（１０）との間に引力を発生させ、該引力によって弾性連結部（６）を回動軸として回動板（７）が回動することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るアクチュエータは、上述したアクチュエータ（１、３７）において、基体（２）の上面に一部が固定された微細構造体（３）を備えるとともに、第１の支持部（４）と第２の支持部（５）と弾性連結部（６）と回動板（７）と可動電極群（１１）と変形可能部（８）と固定部（９）と固定電極群（１０）とは微細構造体（３）に含まれることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るアクチュエータは、上述したアクチュエータ（１）において、微細構造体（３）は、該微細構造体（３）における基体（２）に固定される側からエッチングされることと、該エッチング後に残った薄肉部（２８、３６）が除去されることとによって製作されたことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るアクチュエータは、上述したアクチュエータ（１、３７）において、基体（２）の上面と固定部（９）とを位置決めする位置決め部（１４）を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るアクチュエータは、上述したアクチュエータ（１、３７）において、弾性連結部（６）の平面形状は「Ｖ」字状、「Ａ」字状、「Ｘ」字状、又は、「Ｈ」字状のいずれかであることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るアクチュエータの製造方法は、基体（２）と、基体（２）の上面に一部が固定された微細構造体（３）とを備えたアクチュエータ（１）を製造するアクチュエータの製造方法であって、微細構造体（３）の材料である基板（１７）を準備する工程と、基板（１７）の１つの面をエッチングして第１の溝（２３）を形成する第１のエッチング工程と、１つの面をエッチングして、第１の溝（２３）を掘り下げた第２の溝（２５）と、１つの面を掘り下げた凹部と、第２の溝（２５）及び凹部以外の部分である第１の支持部（４）及び第２の支持部（５）と、基板（１７）において１つの面に相対向する他の面の側に残る薄肉部（２８）とを有するエッチングされた基板（２６）を形成する第２のエッチング工程と、エッチングされた基板（２６）を基体（２）の上面に固定して中間体（２９）を形成する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去することによって、中間体（２９）においては薄肉部（２８）によって保持されていた固定部（９）を該固定部（９）の自重によって下方に変位させて基体（２）の上面に固定する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去することによって、凹部の一部に相当する部分において回動板（７）を形成する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去することによって、凹部の一部に相当する部分において回動板（７）と第１の支持部（４）とをつなぐ弾性連結部（６）を形成する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去することによって、凹部の一部に相当する部分において固定部（９）と第２の支持部（５）とをつなぐ変形可能部（８）を形成する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去することによって、凹部の一部に相当する部分のうち回動板（７）において第２の支持部（５）と対向する側に櫛歯状の可動電極群（１１）を形成する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去することによって、凹部の一部に相当する部分のうち固定部（９）において可動電極群（１１）に対して所定の距離を隔ててかみ合わされるようにして櫛歯状の固定電極群（１０）を形成する工程とを備えるとともに、可動電極群（１１）は固定電極群（１０）に対して所定の距離だけ上方に位置しており、中間体（２９）から薄肉部（２８）が除去された状態において固定部（９）と第２の支持部（５）とをつなぐ変形可能部（８）が変形していることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係るアクチュエータ（１）の製造方法は、上述の製造方法において、基板（１７）はシリコン又はプラスチックからなることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係るアクチュエータ（１）の製造方法は、上述の製造方法において、固定する工程では、基体（２）の上面に設けられた凸部（１５）又は凹部若しくは貫通孔（１３）と固定部（９）に設けられた凹部若しくは貫通孔（１３）又は凸部（１５）とを位置決めすることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係るアクチュエータ（１）の製造方法は、上述の製造方法において、除去する工程では、振動切削加工、研削加工、研磨加工、又は、プラズマ加工のいずれかを使用することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係るアクチュエータ（１）の製造方法は、上述の製造方法において、弾性連結部（６）の平面形状は「Ｖ」字状、「Ａ」字状、「Ｘ」字状、又は、「Ｈ」字状のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、固定部（９）が自重によって下方に変位する（下降する）。また、基体（２）に対して微細構造体（３）を高精度で容易に位置決めすることができる。したがって、簡易な工程によってアクチュエータ（１、３７）を製造するので、アクチュエータ（１、３７）を製造する際の加工費を削減することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、基体（２）の上面に一部が固定された微細構造体（３）を備え、第１の支持部（４）と第２の支持部（５）と弾性連結部（６）と回動板（７）と可動電極群（１１）と変形可能部（８）と固定部（９）と固定電極群（１０）とが微細構造体（３）に含まれる。加えて、微細構造体（３）は、該微細構造体（３）における基体（２）に固定される側からエッチングされること、該エッチング後に残った薄肉部（２８、３６）が除去されること、及び、固定部（９）は該固定部（９）の自重によって下降して基体（２）の上面に接触して固定されることにより、製作される。これらにより、第１に、微細構造体（３）の材料の同じ面に対して、微細構造体（３）の厚さ方向に複数回エッチングを施すことによって、アクチュエータ（１、３７）を製造する。第２に、固定部（９）に外力を加えることなく、かつ、特別な工程を必要とすることなく、固定部（９）が自重によって下方に変位する（下降する）。したがって、簡易な工程によりアクチュエータ（１、３７）を製造するので、アクチュエータ（１、３７）を製造する際の加工費を削減することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、固定部（９）が該固定部（９）の自重によって下降して基体（２）の上面に接触して固定される際に、位置決め部（１４）において基体（２）の上面と固定部（９）とが位置決めされる。したがって、基体（２）に対して微細構造体（３）を高精度で容易に位置決めすることができる。
【００２７】
また、本発明によれば、固定電極群（１０）を含む固定部（９）と可動電極群（１１）を含む回動板（７）とは、同じエッチング工程において溝が形成される方向（微細構造体（３）の厚さ方向）にエッチングされることによって、形成される。これにより、回動板（７）が回動する運動に関係する部分においてエッチング残りの発生が防止される。したがって、回動板（７）が回動する運動のばらつきが抑制される。
【００２８】
また、本発明によれば、アクチュエータ（１、３７）が有する弾性連結部（６）の平面形状は、「Ｖ」字状、「Ａ」字状、「Ｘ」字状、又は、「Ｈ」字状のいずれかである。これにより、第１に、回動板（７）がθ方向に回動する際の横ずれ（横滑り）、及び、平面視した場合に回動板（７）が微小な角度だけ回動する運動が抑制される。したがって、回動板（７）がθ方向に回動する運動のばらつきが抑制される。第２に、回動板（７）がθ方向に回動する際に、弾性連結部（６）における応力が分散するので、弾性連結部（６）における疲労破壊の発生が抑制される。したがって、アクチュエータ（１、３７）の長寿命化を図ることができる。
【００２９】
また、本発明によれば、微細構造体（３）が製作される際に、微細構造体（３）の材料がエッチングされた後に残った薄肉部（２８、３６）が、振動切削加工、研削加工、研磨加工、又は、プラズマ加工のいずれかによって除去される。これによって、形成された回動板（７）の表面が鏡面になる。したがって、回動板（７）に光反射部を別途取り付ける必要がないので、少ない工数でアクチュエータ（１、３７）を製造することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、固定部（９）が自重によって下方に変位する際に変形可能部（８）が伸張することにより、固定部（９）が、ひいては固定電極群（１０）が傾くことが防止される。したがって、回動板（７）が回動する運動のばらつきが抑制される。加えて、固定部（９）が自重によって下方に変位する際に第２の支持部（５）の側に引っ張られにくいので、固定電極群（１０）と可動電極群（１１）とのＸ方向における重なりの量が増大する。したがって、回動板（７）が回動する運動の効率が向上する。
【００３１】
また、本発明によれば、微細構造体（３）の材料である基板（１７）は、シリコン又はプラスチックからなる。したがって、ＳＯＩ基板を使用する必要がないので、アクチュエータ（１、３７）を製造する際の材料費を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
アクチュエータ（１、３７）に、基体（２）と、基体（２）の上面に固定された微細構造体（３）とを備える。微細構造体（３）は、いずれも同じ厚さを有し基体（２）の上面に固定されている、Ｙ方向に相対向する第１の支持部（４）とＸ方向に相対向する第２の支持部（５）とを有する。相対向する第１の支持部（４）には「Ｖ」字状の平面形状を有する１対の弾性連結部（６）が設けられ、それらの弾性連結部（６）を介してアクチュエータ（１、３７）のほぼ中央部に回動板（７）が設けられている。相対向する第２の支持部（５）からは、それぞれアクチュエータ（１、３７）の中央部に向かって折り返しばねからなるばね部（８）が設けられている。それらのばね部（８）は、アクチュエータ（１、３７）の中央部に向かって伸びて、それぞれ固定部（９）につながっている。
２つの固定部（９）におけるアクチュエータ（１、３７）の中央部に近い側の端部には櫛歯上の固定電極群（１０）が設けられ、固定部（９）と固定電極群（１０）とは基体（２）の上面に固定されている。回動板（７）の左右の端部には櫛歯上の可動電極群（１１）が設けられ、弾性連結部（６）と回動板（７）と可動電極群（１１）とは基体（２）の上面から距離を隔てて浮いている。固定電極群（１０）と可動電極群（１１）とは、Ｙ方向に微小な距離を隔ててかみ合わされるようにして設けられている。これらによって、基体（２）の上面に固定された固定電極群（１０）に対して、可動電極群（１１）は所定の距離だけ上方（＋Ｚ方向）に位置して設けられていることになる。また、固定電極群（１０）を含む固定部（９）は、該固定部（９）の自重とばね部（８）が伸張することとによって直下に変位して、基体（２）の上面に接触して固定されている。
【実施例１】
【００３３】
本発明に係るアクチュエータ及びその製造方法の実施例１を、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本実施例に係るアクチュエータを示す概略平面図である。図２（１）及び図２（２）は、図１におけるアクチュエータ１をそれぞれＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿って示す断面図である。図３（１）〜（５）は、本実施例に係るアクチュエータの製造方法におけるシリコン基板に成膜する工程から１回目のエッチング後のレジスト除去工程までを順次示した断面図である。図４（１）〜（５）は、本実施例に係るアクチュエータの製造方法における２回目のエッチング工程からアクチュエータを完成させる工程までを順次示した断面図である。なお、本出願書類に含まれるいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。また、単なる「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、「Ｚ方向」、及び「θ方向」という文言を使用した場合には、それぞれ「±Ｘ方向」、「±Ｙ方向」、「±Ｚ方向」、及び「±θ方向」を意味する。
【００３４】
図１のアクチュエータ１は、シリコン基板（シリコンウェーハ）、ガラス板、プラスチック板等からなる基体２と、基体２の上面に固定された微細構造体３とを有する。以下、アクチュエータ１の主として平面的な構造について図１と図２とを参照して説明する。
【００３５】
図１に示されているように、微細構造体３は、Ｙ方向に相対向する第１の支持部４と、Ｘ方向に相対向する第２の支持部５とを有する。第１の支持部４及び第２の支持部５は、それぞれ２枚の薄板からなり、基体２の上面に固定（接着又は固着）されている。また、図２に示されているように、第１の支持部４と第２の支持部５とは同じ厚さを有する。Ｙ方向に相対向する第１の支持部４には、「Ｖ」字状（逆「Ｖ」字状を含む）の平面形状を有する弾性連結部（トーションバー）６が設けられている。そして、それらの弾性連結部６を介して、アクチュエータ１のほぼ中央部に回動板７が設けられている。弾性連結部６と回動板７とは、基体２の上面からは距離を隔てて浮いている。回動板７の表面（上面）は、照射された光が反射されるように鏡面になっている。
【００３６】
図１及び図２（２）における右側の第２の支持部５には、その第２の支持部５の平面視した場合の両端（上端及び下端）に近い側において、それぞれ折り返しばねからなる２つのばね部８が設けられている。それらのばね部８は、アクチュエータ１の中央部に向かって（−Ｘ方向に向かって）伸びて右側の固定部９につながっている。同様に、図１における左側の第２の支持部５にも２つのばね部８が設けられ、それらのばね部８は、アクチュエータ１の中央部に向かって（＋Ｘ方向に向かって）伸びて左側の固定部９につながっている。回動板７と各ばね部８と各固定部９とは同じ厚さを有し、その厚さは第１の支持部４及び第２の支持部５の厚さよりも小さい。また、各固定部９は、基体２の上面に固定されている。
【００３７】
各ばね部８は、薄板状の部材が複数回折り返された形状を有している。また、各ばね部８は、抵抗器（ｒｅｓｉｓｔｏｒ）の旧式の図記号がＸ方向に沿って描かれたような形状を有しているので、Ｘ方向の力が加えられることによってＸ方向に伸縮することが可能である。また、各ばね部８と第２の支持部５との上面同士はつながっているので、各ばね部８は第２の支持部５の側において基体２の上面から距離を隔てて浮いている（図２（２）参照）。
【００３８】
２つの固定部９におけるアクチュエータ１の中央部に近い側の端部には、櫛歯上の固定電極群１０が設けられている。固定部９に含まれる固定電極群１０は、基体２の上面に固定（接着又は固着）されている。また、回動板７の左右の端部には、櫛歯上の可動電極群１１が設けられている。回動板７に含まれる可動電極群１１は、基体２の上面から距離を隔てて浮いている。また、固定電極群１０を含む固定部９と可動電極群１１を含む回動板７とは同じ厚さを有し、その厚さは第１の支持部４及び第２の支持部５の厚さよりも小さい。また、固定電極群１０と可動電極群１１とは、Ｙ方向に微小な距離を隔ててかみ合わされるようにして設けられている。これらによって、基体２の上面に固定された固定電極群１０に対して、可動電極群１１は所定の距離だけ上方（＋Ｚ方向）に位置して設けられていることになる（図２参照）。そして、この所定の距離は、回動板７及び固定部９の厚さと第１の支持部４及び第２の支持部５の厚さとの差に等しい。
【００３９】
なお、固定電極群１０及び可動電極群１１の個別の電極の幅（厚さ）は、例えば、３〜５μｍ程度である。また、固定電極群１０の個別の電極とこれに隣接する可動電極群１１の個別の電極との間の間隔は、例えば、１．５〜５μｍ程度である。
【００４０】
２つの固定部９には、それぞれ、複数の開口１２と、「＋」字状の位置決め孔１３とが設けられている。そして、基体２とその上面に固定された微細構造体３とは、位置決め部１４によって位置決めされている。この位置決め部１４は、固定部９に設けられた「＋」字状の位置決め孔１３と、位置決め孔１３に対応して基体２に設けられた「＋」字状の位置決め用突起（図１には示されていない）とを有する。なお、複数の開口１２を位置決め孔として使用することもできる。また、位置決め孔１３は貫通孔でも止り穴でもよい。
【００４１】
以下、アクチュエータ１の主として立体的な構造について図２を参照して説明する。なお、図２においては、わかりにくくなることを避けるために適宜省略して示している。
【００４２】
図２に示されているように、基体２と微細構造体３とは、固定部９に設けられた位置決め孔１３と、位置決め孔１３に対応して基体２に設けられた位置決め用突起１５とによって、位置決めされている。また、微細構造体３が有する第１の支持部４及び第２の支持部５は、基体２の上面において外周に沿って設けられた二重の枠１６の間に挟まれるようにして固定されている。なお、基体２がシリコン基板である場合には、基体２の表面（少なくとも上面）に絶縁膜（図示なし）が設けられている。
【００４３】
図２に示されているように、第１の支持部４と、第２の支持部５と、固定電極群１０を含む固定部９とは、基体２の上面に固定（接着又は固着）されている。また、弾性連結部６（図２には示されていない）と可動電極群１１を含む回動板７と固定電極群１０を含む固定部９とは、第１の支持部４と第２の支持部５とに比べて小さい厚さを有する。
【００４４】
弾性連結部６と可動電極群１１を含む回動板７とは、基体２の上面からは距離を隔てて浮いている。折り返しばねからなるばね部８は、第２の支持部５と固定部９とをつないでいる。そして、ばね部８は、第２の支持部５の側においては基体２の上面からは距離を隔てて浮いているとともに、固定部９の側では基体２の上面の位置まで下がっている。言い換えれば、ばね部８は、第２の支持部５から固定部９に向かって斜め下に下がり、かつ、伸張するようにして設けられている（図２（２）参照）。
【００４５】
本実施例に係るアクチュエータ１の動作を説明する。図２の状態において、可動電極群１１が上方に位置した状態でかみ合っている固定電極群１０と可動電極群１１とに、異なる極性の電圧を印加する。例えば、図２の左側の固定電極群１０には正の電圧を、可動電極群１１には負の電圧を、それぞれ印加する。すると、静電気力によって固定電極群１０と可動電極群１１との間には互いに引き合う力（引力）が発生する。ここで、固定電極群１０に対して可動電極群１１は所定の距離だけ上方（＋Ｚ方向）に位置して設けられている。したがって、図２の左側において可動電極群１１が固定電極群１０に向かって、すなわち下方（−Ｚ方向）に引きつけられる。このことにより、弾性連結部６（図１参照）を回動軸として、回動板７が＋θ方向に回動する。この動作によって、回動板７の表面（図２では上面）に照射された光を反射させることができ、かつ、所定の範囲の角度内において光の向き（角度）を制御することができる。言い換えれば、回動板７は照射された光を反射する反射鏡として機能することができる。
【００４６】
本実施例に係るアクチュエータの製造方法を、主として図３と図４とを参照して説明する。なお、図３と図４とにおいては、わかりにくくなることを避けるために、図２に比較して更に模式的に示している。
【００４７】
まず、図３（１）に示すように、シリコン基板１７の上に適当な材料を使用して膜１８を形成する。膜１８は、熱酸化法によって形成されるＳｉＯ２膜でもよく、蒸着法等によって形成されるＡｌ（アルミニウム）膜でもよい。
【００４８】
次に、図３（２）に示すように、周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を使用して、膜１８のうち必要な部分のみをパターン１９として残すとともに他の部分を除去する。このことにより、シリコン基板１７の元の表面からなる第１の露出面２０を形成する。パターン１９は、これ以降の２度のエッチング工程において、シリコン基板１７の表面において残したい部分を保護するマスクとして機能する。
【００４９】
次に、図３（３）に示すように、周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を使用して、シリコン基板１７の表面のうち残したい部分の上及びパターン１９の上に、レジストパターン２１を形成する。この工程により、レジストパターン２１同士の間には凹部２２が形成され、凹部２２においては第１の露出面２０が露出する。
【００５０】
次に、図３（４）に示すように、レジストパターン２１が形成されたシリコン基板１７の表面に対して、シリコン基板１７の厚さ方向に向かって１回目のエッチングを行う。このことによって、図３（３）に示された第１の露出面２０において、所定の深さの浅い溝２３を形成することができる。ここで、本実施例において使用するエッチングとしては、ウエットエッチング及びドライエッチングのいずれをも使用することができる。好ましくは、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を使用すればよく、Ｄｅｅｐ ＲＩＥを使用すればいっそうよい。
【００５１】
次に、図３（５）に示すように、図３（４）に示されたレジストパターン２１を除去する。ここまでの工程によって、シリコン基板１７の表面においては、パターン１９に覆われた部分と第１の露出面２０と浅い溝２３とが形成される。
【００５２】
次に、図４（１）に示すように、図３（５）に示されている状態から、レジストパターン２１が除去されたシリコン基板１７の表面に対して、シリコン基板１７の厚さ方向に向かって２回目のエッチングを行う。このことにより、第１の露出面２０が掘り下げられた浅い第２の露出面２４と、図３（５）に示された浅い溝２３が更に掘り下げられた所定の深さの深い溝２５とを形成することができる。
【００５３】
次に、図４（２）に示すように、図４（１）に示されたパターン１９を除去する。ここまでの工程によって、表面に微細な凹凸を有する微細構造体、言い換えればエッチングされたエッチング後の基板２６が完成する。エッチング後の基板２６は、外周に沿って元のシリコン基板１７の厚さが残っている外枠部２７と、外枠部２７における第１の露出面２０と、外枠部２７の内側における第２の露出面２４と、第２の露出面２４において形成された深い溝２５と、深い溝２５におけるシリコン基板の残存部からなる薄肉部２８とを有する。
【００５４】
なお、１回目及び２回目のエッチングにより、図１に示された「＋」字状の位置決め孔１３（図３及び図４には示されていない）を所定の場所に形成しておくことが好ましい。このことによって、基体２に対してエッチング後の基板２６を高精度で容易に位置決めすることができる（後述）。
【００５５】
次に、図４（３）に示されている基体２を準備する。基体２としては、例えば、シリコン基板、ガラス板、プラスチック板等を使用することができる。完成したアクチュエータ１において静電気力を発生させるためには、基体２の表面が非導電性（絶縁性）を有することが必要である。そこで、基体２としてシリコン基板を使用する場合には、表面（少なくとも上面）にＳｉＯ２等の絶縁膜を予め形成しておく。この絶縁膜の材料として、基体２にエッチング後の基板２６を固定するための接着（粘着）テープ、液状接着剤等を使用してもよい。
【００５６】
ここで、周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を使用して、基体２に位置決め用突起１５（図２（１）参照）と二重の枠１６（図２（２）参照）とを予め形成しておくことが好ましい。これらによって、第１に、位置決め部１４において、位置決め用突起１５と位置決め孔１３（図１、図２（１）参照）とを使用して、基体２に対してエッチング後の基板２６を高精度で容易に位置決めすることができる。第２に、二重の枠１６と外枠部２７とによって、基体２とエッチング後の基板２６との位置決め（特に、粗い位置決め）と固定とを図ることができる（図４（３）参照）。すなわち、二重の枠１６と外枠部２７とは位置決め部としても機能する。
【００５７】
次に、図４（３）に示すように、基体２に対してエッチング後の基板２６を粗く位置決めした後に、基体２にエッチング後の基板２６を固定する。この固定には、接着剤や接着テープ等による接着を使用することができる。また、基体２の上面とエッチング後の基板２６の下面とをそれぞれ活性化処理した後に、活性化されたそれらの面を接合することによって固着してもよい。ここまでの工程によって、基体２とエッチング後の基板２６とが一体化された中間体２９が完成する。
【００５８】
次に、図４（４）に示すように、エッチング後の基板２６が有する薄肉部２８を除去する。薄肉部２８を除去する方法としては、振動切削加工、特に楕円（真円を含む）振動切削加工を使用することが好ましい。これにより、切削ツール３０を使用してエッチング後の基板２６を切削する際に、切削ツール３０の楕円状の振動方向に沿って切削くず３１がエッチング後の基板２６から引き上げられるようにして、エッチング後の基板２６が切削される。なお、この工程では、切削加工に起因するエッチング後の基板２６の変形を防止するために、基体２とエッチング後の基板２６との間の空間に周知の補強材を充填しておくことが好ましい。
【００５９】
次に、引き続き図４（４）の切削工程において薄肉部２８を完全に除去する。これにより、エッチング後の基板２６において薄肉部２８が除去されることによって生成された面が鏡面になる。また、薄肉部２８を完全に除去することによって、固定部９が自重によって下方（直下の方向）に変位するとともにばね部８が伸張する。ここまでの工程により、図１、図２、及び、図４（５）に示されたアクチュエータ１が完成する。
【００６０】
ここで、固定部９が自重によって直下の方向に変位する際にばね部８が伸張することによって、固定部９が傾くことが防止される。加えて、固定部９が自重によって直下の方向に変位する際に第２の支持部５の側に引っ張られにくいので、固定電極群１０と可動電極群１１とのＸ方向における重なりの量が増大する（図２参照）。
【００６１】
また、中間体２９は次の構造を有する（図４（４）参照）。第１に、薄肉部２８が完全に除去される前は、図４（５）に示されている固定部９に相当する部分は、基体２の上面から距離を隔てて浮いている。第２に、薄肉部２８が完全に除去される前は、図４（５）に示されている固定部９に相当する部分は、基体２に固定されている第２の支持部５に対してばね部８（図４には直接示されていない）に相当する部分によってつながっている。第３に、ばね部８に相当する部分は、薄肉部２８が完全に除去されることによって、本来のばね部８（図１、図２（２）参照）として変形（伸縮）可能になる。第４に、位置決め部１４において、基体２に設けられた位置決め用突起１５と、位置決め用突起１５に対応してエッチング後の基板２６に設けられた位置決め孔１３（図２（１）参照）とが、設けられている。
【００６２】
上述した中間体２９の構造によって、図４（５）に示されたアクチュエータ１は、次の特徴を有する。第１に、図４（５）に示すように、薄肉部２８が完全に除去されることによって、固定部９に外力を加えることなく、固定部９が自重によって下方に変位する（下降する）。固定部９が自重によって下降する理由は、まず、薄肉部２８が完全に除去される前は、固定部９に相当する部分が基体２の上面から距離を隔てて浮いているからである（図４（４）参照）。また、基体２に固定されている第２の支持部５に対して、固定部９がばね部８（図４には直接示されていない）でつながっているとともに、ばね部８が容易に伸張するからである（図１、図２（２）参照）。
【００６３】
第２に、固定電極群１０と可動電極群１１とが互いにかみ合わされるようにして設けられている（図１、図２参照）電極部３２において、固定部９につながっている固定電極群１０に対して、基体２の上面から浮いている回動板７につながっている可動電極群１１が上方（＋Ｚ方向）に位置して設けられている。
【００６４】
第３に、位置決め部１４（図４（４）参照）において、位置決め用突起１５と位置決め孔１３（図１、図２（１）参照）とを使用することによって、基体２に対して微細構造体３が高精度で容易に位置決めされる。
【００６５】
以上説明したように、本実施例によれば、ＳＯＩ基板を使用することなく、通常のシリコン基板１７の同じ面に対して複数回エッチングを施すことによって、アクチュエータ１を製造する。したがって、アクチュエータ１を製造する際の材料費と加工費とを削減することができる。
【００６６】
また、本実施例によれば、固定部９に外力を加えることなく、かつ、特別な工程を必要とすることなく、固定部９が自重によって下方に変位する（下降する）。また、基体２に対して微細構造体３を高精度で容易に位置決めすることができる。したがって、簡易な工程によってアクチュエータ１を製造するので、アクチュエータ１を製造する際の加工費を削減することができる。
【００６７】
また、本実施例によれば、固定電極群１０を含む固定部９と可動電極群１１を含む回動板７とは、同じエッチング工程において、シリコン基板１７がＺ方向にエッチングされることによって形成される。これにより、回動板７が回動する運動に関係する部分においてエッチング残りの発生が防止される。したがって、回動板７がθ方向に回動する運動のばらつきが抑制される。
【００６８】
また、本実施例によれば、図１に示されているように、回動板７がθ方向に回動する際の回動軸である弾性連結部６が、「Ｖ」字状の平面形状を有する。これにより、第１に、弾性連結部６が有する斜めの部分が、Ｘ方向に加えられる力に対して弾性連結部６を補強するように作用する。このことによって、回動板７がθ方向に回動する際の横ずれ（横滑り）が抑制される。したがって、回動板７がθ方向に回動する運動のばらつきが抑制される。第２に、回動板７がθ方向に回動する際に、弾性連結部６における応力が分散する。これにより、弾性連結部６における疲労破壊の発生が抑制される。したがって、アクチュエータ１の長寿命化を図ることができる。
【００６９】
また、本実施例によれば、シリコン基板１７から形成されるエッチング後の基板２６の薄肉部２８を、振動切削加工によって除去する。これにより、形成された回動板７の表面（図２では上面）が鏡面になる。したがって、回動板７に光反射部を別途取り付ける必要がないので、少ない工数でアクチュエータ１を製造することができる。
【００７０】
また、本実施例によれば、固定部９が自重によって下方に変位する際にばね部８が伸張することにより、固定部９が、ひいては固定電極群１０が傾くことが防止される。これにより、固定電極群１０と可動電極群１１とのＸ方向における重なりの量が安定する。したがって、回動板７がθ方向に回動する運動のばらつきが抑制される。加えて、固定部９が自重によって下方に変位する際に第２の支持部５の側に引っ張られにくいので、固定電極群１０と可動電極群１１とのＸ方向における重なりの量が増大する。したがって、回動板７が回動する運動の効率が向上する。
【００７１】
なお、本実施例では、エッチング後の基板２６の薄肉部２８を除去する工程において振動切削加工を使用した。振動切削加工に代えて、ラッピング加工等の研磨加工を使用してもよい。また、プラズマ加工を使用してもよい。プラズマ加工の場合には、基体２とエッチング後の基板２６との間の空間に補強材を充填する必要がないという利点がある。
【００７２】
また、図１に示されたアクチュエータ１において、２個の弾性連結部６の平面形状を入れ替えることもできる。言い換えれば、上側にある弾性連結部６の平面形状が「Ｖ」字状（又は逆「Ｖ」字状）であるとともに、下側にある弾性連結部６の平面形状が逆「Ｖ」字状（又は「Ｖ」字状）であればよい。いずれの場合にも、回動板７がθ方向に回動する運動のばらつきが抑制される。また、アクチュエータ１の長寿命化を図ることができる。
【００７３】
また、ここでいう「Ｖ」字状の平面形状については、それらの文字を構成する２本の帯状の部分が、根元においてつながっていてもよく、離れていてもよい。図１には後者の例が示されている。
【００７４】
また、図１に示されたアクチュエータ１において、上側にある弾性連結部６の平面形状を「Ａ」字状（又は逆「Ａ」字状）にするとともに、下側にある弾性連結部６の平面形状を逆「Ａ」字状（又は「Ａ」字状）とすることもできる。この場合には、「Ａ」字の横棒の部分により、回動板７が回動する際の横ずれ（横滑り）がいっそう抑制されるので、回動板７がθ方向に回動する運動のばらつきが抑制される。また、アクチュエータ１の長寿命化を図ることができる。
【００７５】
また、ここでいう「Ａ」字状の平面形状については、それらの文字を構成する２本の帯状の部分（斜めの部分）が、根元においてつながっていてもよく、離れていてもよい。
【００７６】
また、本実施例では、１回目及び２回目のエッチングを使用して、原材料であるシリコン基板１７から微細構造体３を製作した。原材料としては、シリコン基板１７以外にアクリル（ＰＭＭＡ）等のプラスチックを使用することもできる。
【実施例２】
【００７７】
本発明に係るアクチュエータ及びその製造方法の実施例２について、図５を参照して説明する。図５（１）〜（４）は、本実施例に係るアクチュエータの製造方法において、製作された成形型を使用してインプリント成形する工程からアクチュエータを完成させる工程までを順次示した断面図である。本実施例では、実施例１と同じ方法によりシリコン基板１７を材料として製作した微細構造体（図４（２）のエッチング後の基板２６に相当する）を、図５（１）に示されているインプリント成形用の成形型３３として使用する。
【００７８】
以下、本実施例に係るアクチュエータの製造方法を、図５を参照して説明する。まず、図５（１）に示されているように、１８０℃程度に加熱したプラスチック板（アクリル板等）に、適当な圧力で成形型３３を押圧する。これにより、表面に微細な凹凸を有する微細構造体、言い換えればインプリント成形された成形後の基板３４が製作される。
【００７９】
次に、図５（２）に示されているように、基体２に対して成形後の基板３４を位置決めして、その後に基体２に成形後の基板３４を固定する。ここまでの工程によって、基体２と成形後の基板３４とが一体化された中間体３５が完成する。ここで、位置決め部１４、位置決め用突起１５、及び、二重の枠１６は、実施例１の場合と同様に機能する。
【００８０】
次に、図５（３）に示されているように、切削ツール３０を使用する振動切削加工によって、成形後の基板３４が有する薄肉部３６を除去する。この工程は、実施例１において図４（４）に示された工程と同じである。この工程により、成形後の基板３４において薄肉部３６が除去されることによって生成された面が鏡面になる。
【００８１】
次に、図５（３）に示された工程の後に、薄肉部３６が除去された成形後の基板３４の表面に、スパッタリング等の方法によってＡｕ膜等の導電膜（図示なし）を形成する。この導電膜を形成する理由は、完成したアクチュエータにおいて静電気力を発生させるために必要だからである。ここまでの工程によって、図５（４）に示されたアクチュエータ３７が完成する。このアクチュエータ３７は、図１及び図２に示されたアクチュエータ１に相当する。ここで、成形後の基板３４の材料として導電性プラスチックを使用した場合には、導電膜の形成は不要である。
【００８２】
本実施例によれば、実施例１における効果と同様の効果が得られる。加えて、シリコン基板を材料として製作した成形型３３を使用して、プラスチック板を材料として成形後の基板３４を製作し、その成形後の基板３４を基体２に固定する。これにより、シリコン基板１７を材料として製作したエッチング後の基板２６を基体２に固定する実施例１（図４参照）に比較して、アクチュエータ３７を製造する際の材料費をいっそう削減することができる。
【００８３】
本実施例には、次の変形例がある。それは、シリコン基板を材料として製作したエッチング後の基板２６（図４（２）参照）を使用して、電鋳によって微細構造体を製作するというものである。この微細構造体は、図５（１）に示された成形型３３に相当する形状を有する。この変形例によれば、電鋳によって製作した微細構造体をインプリント成形用の成形型として、その微細構造体をプラスチック板に押圧する。これにより、エッチング後の基板２６を母型として電鋳によってインプリント成形用の成形型を製作し、その成形型を使用して成形後の基板３４を製作し、その成形後の基板３４を基体２に固定することができる。したがって、インプリント成形用の成形型を安価に製作できる。また、電鋳によって製作した成形型のほうが、シリコン基板から製作した成形型よりも破損しにくい。これらによって、アクチュエータ３７を製造する際のランニングコストを削減することができる。
【実施例３】
【００８４】
本発明に係るアクチュエータ及びその製造方法の実施例３を、図６と図７とを参照して説明する。図６は、本実施例に係るアクチュエータの一例を示す概略平面図である。図７は、本実施例に係るアクチュエータの他の例を示す概略平面図である。なお、図６と図７とにおけるＡ−Ａ線に沿って示す断面図が図２（１）に、Ｂ−Ｂ線に沿って示す断面図が図２（２）に、それぞれ示されている。
【００８５】
図６に示されているように、本実施例に係るアクチュエータの１つの例によれば、Ｙ方向に相対向する第１の支持部４と回動板７とを連結する弾性連結部６が、「Ｘ」字状の平面形状を有する。これにより、図６の弾性連結部６は、第１の支持部４と回動板７との双方に対してそれぞれ２か所で連結されていることになる。
【００８６】
また、図７に示されているように、本実施例に係るアクチュエータの別の例によれば、Ｙ方向に相対向する第１の支持部４と回動板７とを連結する弾性連結部６が、「Ｈ」字状の平面形状を有する。これにより、図７の弾性連結部６は、第１の支持部４と回動板７との双方に対してそれぞれ２か所で連結されていることになる。
【００８７】
以上説明したように、本実施例によれば、第１の支持部４と回動板７との双方に対して弾性連結部６がそれぞれ２か所で連結されている。更に、「Ｘ」字状の場合には、交差する２本の斜めの部分が設けられている。また、「Ｈ」字状の場合には、Ｙ方向に相対向する第１の支持部４と回動板７とを連結する２本の部分が、Ｘ方向に伸びる部分によって連結されている。これらによって、回動板７が回動する際のＸ方向の横ずれ（横滑り）がいっそう抑制される。
【００８８】
また、本実施例によれば、第１の支持部４と回動板７との双方に対して弾性連結部６がそれぞれ２か所で連結されているので、弾性連結部６における疲労破壊の発生がいっそう抑制される。したがって、アクチュエータ１の更なる長寿命化を図ることができる。
【００８９】
なお、図６に示されたアクチュエータ１において、「Ｘ」字における交差する部分においてＸ方向に伸びる部分が設けられていてもよい。これによれば、回動板７が回動する際の横ずれ（横滑り）がよりいっそう抑制される。図６では、下側の弾性連結部６にＸ方向に伸びる部分が示されている。
【００９０】
なお、ここまでの各実施例では、固定部９が自重によって下方に変位する（下降する）際にばね部８が伸張する。このことによって、固定部９が自重によって下方に変位することが容易になる。このばね部８に代えて、撓むようにして変形する部材を使用することもできる。要は、ばね部８に相当する部分が、薄肉部２８が完全に除去された状態で固定部９がその固定部９の自重によって下降することができる程度に変形することが可能な部分（変形可能部）であればよい。
【００９１】
また、ここまでの各実施例では、１回目及び２回目のエッチングを使用して、原材料であるシリコン基板１７等からエッチング後の基板２６及びインプリント成形用の成形型３３を製作した。エッチング後の基板２６及び成形型３３は、Ｚ方向に異なる位置を有する３つの面を備える。これらの面の数を増やすために、エッチングの回数を３回以上にすることもできる。要は、少なくとも２回のエッチングを使用して、エッチング後の基板２６及び成形型３３を製作すればよい。
【００９２】
また、本発明は、上述の各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施例１に係るアクチュエータを示す概略平面図である。
【図２】図２（１）及び図２（２）は、図１におけるアクチュエータ１をそれぞれＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿って示す断面図である。
【図３】図３（１）〜（５）は、実施例１に係るアクチュエータの製造方法におけるシリコン基板に成膜する工程から１回目のエッチング後のレジスト除去工程までを順次示した断面図である。
【図４】図４（１）〜（５）は、実施例１に係るアクチュエータの製造方法における２回目のエッチング工程からアクチュエータを完成させる工程までを順次示した断面図である。
【図５】図５（１）〜（４）は、実施例２に係るアクチュエータの製造方法において、製作された成形型を使用してインプリント成形する工程からアクチュエータを完成させる工程までを順次示した断面図である。
【図６】実施例３に係るアクチュエータの一例を示す概略平面図である。
【図７】実施例３に係るアクチュエータの他の例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１、３７ アクチュエータ
２ 基体
３ 微細構造体
４ 第１の支持部
５ 第２の支持部
６ 弾性連結部
７ 回動板
８ ばね部（変形可能部）
９ 固定部
１０ 固定電極群
１１ 可動電極群
１２ 開口
１３ 位置決め孔（貫通孔）
１４ 位置決め部
１５ 位置決め用突起（凸部）
１６ 枠
１７ シリコン基板（基板）
１８ 膜
１９ パターン
２０ 第１の露出面
２１ レジストパターン
２２ 凹部
２３ 浅い溝（第１の溝）
２４ 第２の露出面
２５ 深い溝（第２の溝）
２６ エッチング後の基板（エッチングされた基板）
２７ 外枠部
２８、３６ 薄肉部
２９、３５ 中間体
３０ 切削ツール
３１ 切削くず
３２ 電極部
３３ 成形型
３４ 成形後の基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれ櫛歯状であって近接してかみ合う固定電極群と可動電極群とからなる電極対を２対有し、各可動電極群につながる１個の回動板を有するアクチュエータ及びその製造方法に関するものである。本発明は、特に、回動板が光を反射する反射鏡として機能するアクチュエータ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光スイッチ用等のミラーデバイスとして使用されるアクチュエータは、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を使用して製造される（例えば、特許文献１参照）。以下、特許文献１の文言と符号とを適宜使用して説明する。
【０００３】
この従来技術によれば、ＳＯＩ基板の両面において、フォトリソグラフィー法によるマスクの形成及びエッチングを順次行う。そして、主としてＳｉＯ２で構成された第２の層７からなるスペーサ５によって、可動側櫛歯状電極２１１、２１２及びこれらにつながる質量部２１と、可動側櫛歯状電極２１１、２１２にそれぞれ噛み合っている固定側櫛歯状電極３３１、３４１とが、第３の層８すなわち支持基板４から浮いた状態になる（特許文献１の第１１−１３頁、図３（ｄ）参照）。
【０００４】
言い換えれば、ウエットエッチングによるパターニングにおいてエッチングされずに残存した第２の層７により、第１の支持部２２、２３および第２の支持部３１、３２が第３の層８（支持基板４）に、それぞれ固定される。この残存した第２の層７がスペーサ５として機能する。その後に、第１の層６のうち固着部３３、３４に対応する部分を第３の層８（すなわち支持基板４）に固着させる（特許文献１の第１３頁参照）。この固着方法としては、前述したパターニングの後に、基板１０を洗浄水により洗浄し、その後、乾燥させて、第１の層６と第２の層７との間に介在する洗浄水の除去に伴う引力により、第１の層６のうち固着部３３、３４に対応する部分を第３の層８とを接触させ前記固着を行うのが好ましいとされている（特許文献１の第１４頁参照）。これにより、固定側櫛歯状電極３３１、３４１は、前述した可動側櫛歯状電極２１１、２１２に対し支持基板４の板厚方向でずれるように、より具体的には、スペーサ５の厚さ分だけ支持基板４側へずれるように、初期変位している（特許文献１の第９頁、図２参照）。
【０００５】
また、この従来技術によれば、固着部３３、３４に対応する部分を第３の層８（すなわち支持基板４）に固着させた状態で、可動側櫛歯状電極２１１、２１２と固定側櫛歯状電極３３１、３４１とに交互に電圧（例えば位相を１８０度ずらした交流（交番）電圧）を印加する。すると、可動側櫛歯状電極２１１と固定側櫛歯状電極３３１との間と、可動側櫛歯状電極２１２と固定側櫛歯状電極３４１との間とに交互に静電気力（クーロン力）が生じる。この静電気力により、質量部２１が、“Ｉ”字状の平面形状を有する弾性連結部２４、２５を回動中心軸として支持基板４の板面（図１における紙面に平行な面）に対して傾斜するように振動（回動）する。これにより、質量部２１の上面に設けられている光反射部２１３が振動（回動）する。したがって、特許文献１に記載されたアクチュエータ１を光スキャナ、光アッテネータ、光スイッチなどの光デバイスに適用することができる（特許文献１の第９−１０頁、図１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３４６９７号公報（第９〜１４頁、図１〜図３）
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術によれば次のような問題がある。第１に、次の２つの理由から、アクチュエータを製造する際の製造費を削減することが困難である。最初の理由は、ＳＯＩ基板を使用するので、材料費の削減が困難であることである。次の理由は、ＳＯＩ基板の両面においてフォトリソグラフィー法によるマスクの形成及びエッチングを順次行うので、工数、ひいては加工費の削減が困難であることである。
【０００８】
第２に、固定側櫛歯状電極３３１、３４１と可動側櫛歯状電極２１１、２１２との間の噛み合わせ具合がばらついて、質量部２１が振動（回動）する運動がばらつくおそれがある。質量部２１が振動（回動）する運動がばらつく理由は、次の２つである。
【０００９】
最初の理由は、ウエットエッチングによるパターニングにおいて、本来除去されるべき部分にＳｉＯ２で構成された第２の層７が残る、言い換えればエッチング残りが発生するおそれがあることに起因する。本来除去されるべき部分に第２の層７が残った場合には、支持基板４に一様に固着されるべき固着部３３、３４が、浮いたり傾いたりするおそれがある。そして、固着部３３、３４が浮いたり傾いたりすることによって、接続部３５、３６における撓み具合がばらつく。これにより、固定側櫛歯状電極３３１、３４１と可動側櫛歯状電極２１１、２１２との間の噛み合わせ具合がばらつくので、可動側櫛歯状電極２１２と固定側櫛歯状電極３４１との間とに生じる静電気力（クーロン力）がばらつく。したがって、アクチュエータ１相互間において、質量部２１が振動（回動）する運動がばらつくおそれがある。この問題は、第１の層６および第３の層８に覆われた第２の層７の部分が、エッチングにより露出した側面側からウエットエッチングが進行して（言い換えれば水平方向にもエッチングされて）、徐々に除去されることに起因している（特許文献１の第１３頁、図３（ｃ）〜（ｅ）参照）。
【００１０】
次の理由は、可動側櫛歯状電極２１２と固定側櫛歯状電極３４１との間において静電気力（クーロン力）によって引力が発生し、その引力によって弾性連結部２４、２５に加えられる力に水平方向の成分が存在し得ることに起因する。この力の水平方向の成分によって、“Ｉ”字状の平面形状を有する弾性連結部２４、２５が水平方向に変形して、質量部２１が振動（回動）する運動において横ずれ（横滑り）が発生するおそれがある。また、平面視して質量部２１が微小な角度だけ回動するおそれがある。したがって、１個のアクチュエータ１において質量部２１が振動（回動）する運動がばらつくおそれがある。
【００１１】
第３に、“Ｉ”字状の平面形状を有する弾性連結部２４、２５において、“Ｉ”の上下方向に伸びる回動中心軸の回りに質量部２１が回動する。このことにより、弾性連結部２４、２５の付け根部分において、応力が集中するので疲労破壊が発生するおそれがある。したがって、アクチュエータ１の長寿命化が図れないおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、アクチュエータについて、製造費を削減することが困難であること、回動板が回動する運動がばらつくおそれがあること、及び、長寿命化が困難であることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下の説明における（）内の数字・記号は、図面における符号を示しており、説明における用語と図面に示された構成要素とを対比しやすくする目的で記載されたものである。また、これらの数字は、「説明における用語を、図面に示された構成要素に限定して解釈すること」を意味するものではない。
【００１４】
上述の課題を解決するために、本発明に係るアクチュエータ（１、３７）は、基体（２）と、基体（２）の上面に固定され相対向する第１の支持部（４）と、基体（２）の上面に固定され相対向する第２の支持部（５）と、第１の支持部（４）から各々伸びるとともに基体（２）の上面から浮いている弾性連結部（６）と、弾性連結部（６）を介して第１の支持部（４）の各々につながるとともに基体（２）の上面から浮いている回動板（７）と、回動板（７）において第２の支持部（５）と対向する側に設けられた櫛歯状の可動電極群（１１）と、第２の支持部（５）の各々から回動板（７）に向かって伸びるとともに少なくとも第２の支持部（５）の側において基体（２）の上面から浮いている変形可能部（８）と、変形可能部（８）を介して第２の支持部（５）の各々につながるとともに基体（２）の上面に固定されている固定部（９）と、可動電極群（１１）に対して所定の距離を隔ててかみ合わされるようにして固定部（９）に設けられた櫛歯状の固定電極群（１０）とを備えるとともに、可動電極群（１１）は固定電極群（１０）に対して所定の距離だけ上方に位置しており、固定部（９）は該固定部（９）の自重によって下降して基体（２）の上面に接触して固定されており、固定部（９）と第２の支持部（５）とをつなぐ変形可能部（８）は変形しており、かみ合っている可動電極群（１１）と固定電極群（１０）とに対して異なる極性の電圧を印加することによって可動電極群（１１）と固定電極群（１０）との間に引力を発生させ、該引力によって弾性連結部（６）を回動軸として回動板（７）が回動することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るアクチュエータは、上述したアクチュエータ（１、３７）において、基体（２）の上面に一部が固定された微細構造体（３）を備えるとともに、第１の支持部（４）と第２の支持部（５）と弾性連結部（６）と回動板（７）と可動電極群（１１）と変形可能部（８）と固定部（９）と固定電極群（１０）とは微細構造体（３）に含まれることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るアクチュエータは、上述したアクチュエータ（１）において、微細構造体（３）は、該微細構造体（３）における基体（２）に固定される側からエッチングされることと、該エッチング後に残った薄肉部（２８、３６）が除去されることとによって製作されたことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るアクチュエータは、上述したアクチュエータ（１、３７）において、基体（２）の上面と固定部（９）とを位置決めする位置決め部（１４）を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るアクチュエータは、上述したアクチュエータ（１、３７）において、弾性連結部（６）の平面形状は「Ｖ」字状、「Ａ」字状、「Ｘ」字状、又は、「Ｈ」字状のいずれかであることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るアクチュエータの製造方法は、基体（２）と、基体（２）の上面に一部が固定された微細構造体（３）とを備えたアクチュエータ（１）を製造するアクチュエータの製造方法であって、微細構造体（３）の材料である基板（１７）を準備する工程と、基板（１７）の１つの面をエッチングして第１の溝（２３）を形成する第１のエッチング工程と、１つの面をエッチングして、第１の溝（２３）を掘り下げた第２の溝（２５）と、１つの面を掘り下げた凹部と、第２の溝（２５）及び凹部以外の部分である第１の支持部（４）及び第２の支持部（５）と、基板（１７）において１つの面に相対向する他の面の側に残る薄肉部（２８）とを有するエッチングされた基板（２６）を形成する第２のエッチング工程と、エッチングされた基板（２６）を基体（２）の上面に固定して中間体（２９）を形成する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去することによって、中間体（２９）においては薄肉部（２８）によって保持されていた固定部（９）を該固定部（９）の自重によって下方に変位させて基体（２）の上面に固定する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去することによって、凹部の一部に相当する部分において回動板（７）を形成する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去することによって、凹部の一部に相当する部分において回動板（７）と第１の支持部（４）とをつなぐ弾性連結部（６）を形成する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去することによって、凹部の一部に相当する部分において固定部（９）と第２の支持部（５）とをつなぐ変形可能部（８）を形成する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去することによって、凹部の一部に相当する部分のうち回動板（７）において第２の支持部（５）と対向する側に櫛歯状の可動電極群（１１）を形成する工程と、中間体（２９）から薄肉部（２８）を除去することによって、凹部の一部に相当する部分のうち固定部（９）において可動電極群（１１）に対して所定の距離を隔ててかみ合わされるようにして櫛歯状の固定電極群（１０）を形成する工程とを備えるとともに、可動電極群（１１）は固定電極群（１０）に対して所定の距離だけ上方に位置しており、中間体（２９）から薄肉部（２８）が除去された状態において固定部（９）と第２の支持部（５）とをつなぐ変形可能部（８）が変形していることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係るアクチュエータ（１）の製造方法は、上述の製造方法において、基板（１７）はシリコン又はプラスチックからなることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係るアクチュエータ（１）の製造方法は、上述の製造方法において、固定する工程では、基体（２）の上面に設けられた凸部（１５）又は凹部若しくは貫通孔（１３）と固定部（９）に設けられた凹部若しくは貫通孔（１３）又は凸部（１５）とを位置決めすることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係るアクチュエータ（１）の製造方法は、上述の製造方法において、除去する工程では、振動切削加工、研削加工、研磨加工、又は、プラズマ加工のいずれかを使用することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係るアクチュエータ（１）の製造方法は、上述の製造方法において、弾性連結部（６）の平面形状は「Ｖ」字状、「Ａ」字状、「Ｘ」字状、又は、「Ｈ」字状のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、固定部（９）が自重によって下方に変位する（下降する）。また、基体（２）に対して微細構造体（３）を高精度で容易に位置決めすることができる。したがって、簡易な工程によってアクチュエータ（１、３７）を製造するので、アクチュエータ（１、３７）を製造する際の加工費を削減することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、基体（２）の上面に一部が固定された微細構造体（３）を備え、第１の支持部（４）と第２の支持部（５）と弾性連結部（６）と回動板（７）と可動電極群（１１）と変形可能部（８）と固定部（９）と固定電極群（１０）とが微細構造体（３）に含まれる。加えて、微細構造体（３）は、該微細構造体（３）における基体（２）に固定される側からエッチングされること、該エッチング後に残った薄肉部（２８、３６）が除去されること、及び、固定部（９）は該固定部（９）の自重によって下降して基体（２）の上面に接触して固定されることにより、製作される。これらにより、第１に、微細構造体（３）の材料の同じ面に対して、微細構造体（３）の厚さ方向に複数回エッチングを施すことによって、アクチュエータ（１、３７）を製造する。第２に、固定部（９）に外力を加えることなく、かつ、特別な工程を必要とすることなく、固定部（９）が自重によって下方に変位する（下降する）。したがって、簡易な工程によりアクチュエータ（１、３７）を製造するので、アクチュエータ（１、３７）を製造する際の加工費を削減することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、固定部（９）が該固定部（９）の自重によって下降して基体（２）の上面に接触して固定される際に、位置決め部（１４）において基体（２）の上面と固定部（９）とが位置決めされる。したがって、基体（２）に対して微細構造体（３）を高精度で容易に位置決めすることができる。
【００２７】
また、本発明によれば、固定電極群（１０）を含む固定部（９）と可動電極群（１１）を含む回動板（７）とは、同じエッチング工程において溝が形成される方向（微細構造体（３）の厚さ方向）にエッチングされることによって、形成される。これにより、回動板（７）が回動する運動に関係する部分においてエッチング残りの発生が防止される。したがって、回動板（７）が回動する運動のばらつきが抑制される。
【００２８】
また、本発明によれば、アクチュエータ（１、３７）が有する弾性連結部（６）の平面形状は、「Ｖ」字状、「Ａ」字状、「Ｘ」字状、又は、「Ｈ」字状のいずれかである。これにより、第１に、回動板（７）がθ方向に回動する際の横ずれ（横滑り）、及び、平面視した場合に回動板（７）が微小な角度だけ回動する運動が抑制される。したがって、回動板（７）がθ方向に回動する運動のばらつきが抑制される。第２に、回動板（７）がθ方向に回動する際に、弾性連結部（６）における応力が分散するので、弾性連結部（６）における疲労破壊の発生が抑制される。したがって、アクチュエータ（１、３７）の長寿命化を図ることができる。
【００２９】
また、本発明によれば、微細構造体（３）が製作される際に、微細構造体（３）の材料がエッチングされた後に残った薄肉部（２８、３６）が、振動切削加工、研削加工、研磨加工、又は、プラズマ加工のいずれかによって除去される。これによって、形成された回動板（７）の表面が鏡面になる。したがって、回動板（７）に光反射部を別途取り付ける必要がないので、少ない工数でアクチュエータ（１、３７）を製造することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、固定部（９）が自重によって下方に変位する際に変形可能部（８）が伸張することにより、固定部（９）が、ひいては固定電極群（１０）が傾くことが防止される。したがって、回動板（７）が回動する運動のばらつきが抑制される。加えて、固定部（９）が自重によって下方に変位する際に第２の支持部（５）の側に引っ張られにくいので、固定電極群（１０）と可動電極群（１１）とのＸ方向における重なりの量が増大する。したがって、回動板（７）が回動する運動の効率が向上する。
【００３１】
また、本発明によれば、微細構造体（３）の材料である基板（１７）は、シリコン又はプラスチックからなる。したがって、ＳＯＩ基板を使用する必要がないので、アクチュエータ（１、３７）を製造する際の材料費を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
アクチュエータ（１、３７）に、基体（２）と、基体（２）の上面に固定された微細構造体（３）とを備える。微細構造体（３）は、いずれも同じ厚さを有し基体（２）の上面に固定されている、Ｙ方向に相対向する第１の支持部（４）とＸ方向に相対向する第２の支持部（５）とを有する。相対向する第１の支持部（４）には「Ｖ」字状の平面形状を有する１対の弾性連結部（６）が設けられ、それらの弾性連結部（６）を介してアクチュエータ（１、３７）のほぼ中央部に回動板（７）が設けられている。相対向する第２の支持部（５）からは、それぞれアクチュエータ（１、３７）の中央部に向かって折り返しばねからなるばね部（８）が設けられている。それらのばね部（８）は、アクチュエータ（１、３７）の中央部に向かって伸びて、それぞれ固定部（９）につながっている。
２つの固定部（９）におけるアクチュエータ（１、３７）の中央部に近い側の端部には櫛歯上の固定電極群（１０）が設けられ、固定部（９）と固定電極群（１０）とは基体（２）の上面に固定されている。回動板（７）の左右の端部には櫛歯上の可動電極群（１１）が設けられ、弾性連結部（６）と回動板（７）と可動電極群（１１）とは基体（２）の上面から距離を隔てて浮いている。固定電極群（１０）と可動電極群（１１）とは、Ｙ方向に微小な距離を隔ててかみ合わされるようにして設けられている。これらによって、基体（２）の上面に固定された固定電極群（１０）に対して、可動電極群（１１）は所定の距離だけ上方（＋Ｚ方向）に位置して設けられていることになる。また、固定電極群（１０）を含む固定部（９）は、該固定部（９）の自重とばね部（８）が伸張することとによって直下に変位して、基体（２）の上面に接触して固定されている。
【実施例１】
【００３３】
本発明に係るアクチュエータ及びその製造方法の実施例１を、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本実施例に係るアクチュエータを示す概略平面図である。図２（１）及び図２（２）は、図１におけるアクチュエータ１をそれぞれＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿って示す断面図である。図３（１）〜（５）は、本実施例に係るアクチュエータの製造方法におけるシリコン基板に成膜する工程から１回目のエッチング後のレジスト除去工程までを順次示した断面図である。図４（１）〜（５）は、本実施例に係るアクチュエータの製造方法における２回目のエッチング工程からアクチュエータを完成させる工程までを順次示した断面図である。なお、本出願書類に含まれるいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。また、単なる「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、「Ｚ方向」、及び「θ方向」という文言を使用した場合には、それぞれ「±Ｘ方向」、「±Ｙ方向」、「±Ｚ方向」、及び「±θ方向」を意味する。
【００３４】
図１のアクチュエータ１は、シリコン基板（シリコンウェーハ）、ガラス板、プラスチック板等からなる基体２と、基体２の上面に固定された微細構造体３とを有する。以下、アクチュエータ１の主として平面的な構造について図１と図２とを参照して説明する。
【００３５】
図１に示されているように、微細構造体３は、Ｙ方向に相対向する第１の支持部４と、Ｘ方向に相対向する第２の支持部５とを有する。第１の支持部４及び第２の支持部５は、それぞれ２枚の薄板からなり、基体２の上面に固定（接着又は固着）されている。また、図２に示されているように、第１の支持部４と第２の支持部５とは同じ厚さを有する。Ｙ方向に相対向する第１の支持部４には、「Ｖ」字状（逆「Ｖ」字状を含む）の平面形状を有する弾性連結部（トーションバー）６が設けられている。そして、それらの弾性連結部６を介して、アクチュエータ１のほぼ中央部に回動板７が設けられている。弾性連結部６と回動板７とは、基体２の上面からは距離を隔てて浮いている。回動板７の表面（上面）は、照射された光が反射されるように鏡面になっている。
【００３６】
図１及び図２（２）における右側の第２の支持部５には、その第２の支持部５の平面視した場合の両端（上端及び下端）に近い側において、それぞれ折り返しばねからなる２つのばね部８が設けられている。それらのばね部８は、アクチュエータ１の中央部に向かって（−Ｘ方向に向かって）伸びて右側の固定部９につながっている。同様に、図１における左側の第２の支持部５にも２つのばね部８が設けられ、それらのばね部８は、アクチュエータ１の中央部に向かって（＋Ｘ方向に向かって）伸びて左側の固定部９につながっている。回動板７と各ばね部８と各固定部９とは同じ厚さを有し、その厚さは第１の支持部４及び第２の支持部５の厚さよりも小さい。また、各固定部９は、基体２の上面に固定されている。
【００３７】
各ばね部８は、薄板状の部材が複数回折り返された形状を有している。また、各ばね部８は、抵抗器（ｒｅｓｉｓｔｏｒ）の旧式の図記号がＸ方向に沿って描かれたような形状を有しているので、Ｘ方向の力が加えられることによってＸ方向に伸縮することが可能である。また、各ばね部８と第２の支持部５との上面同士はつながっているので、各ばね部８は第２の支持部５の側において基体２の上面から距離を隔てて浮いている（図２（２）参照）。
【００３８】
２つの固定部９におけるアクチュエータ１の中央部に近い側の端部には、櫛歯上の固定電極群１０が設けられている。固定部９に含まれる固定電極群１０は、基体２の上面に固定（接着又は固着）されている。また、回動板７の左右の端部には、櫛歯上の可動電極群１１が設けられている。回動板７に含まれる可動電極群１１は、基体２の上面から距離を隔てて浮いている。また、固定電極群１０を含む固定部９と可動電極群１１を含む回動板７とは同じ厚さを有し、その厚さは第１の支持部４及び第２の支持部５の厚さよりも小さい。また、固定電極群１０と可動電極群１１とは、Ｙ方向に微小な距離を隔ててかみ合わされるようにして設けられている。これらによって、基体２の上面に固定された固定電極群１０に対して、可動電極群１１は所定の距離だけ上方（＋Ｚ方向）に位置して設けられていることになる（図２参照）。そして、この所定の距離は、回動板７及び固定部９の厚さと第１の支持部４及び第２の支持部５の厚さとの差に等しい。
【００３９】
なお、固定電極群１０及び可動電極群１１の個別の電極の幅（厚さ）は、例えば、３〜５μｍ程度である。また、固定電極群１０の個別の電極とこれに隣接する可動電極群１１の個別の電極との間の間隔は、例えば、１．５〜５μｍ程度である。
【００４０】
２つの固定部９には、それぞれ、複数の開口１２と、「＋」字状の位置決め孔１３とが設けられている。そして、基体２とその上面に固定された微細構造体３とは、位置決め部１４によって位置決めされている。この位置決め部１４は、固定部９に設けられた「＋」字状の位置決め孔１３と、位置決め孔１３に対応して基体２に設けられた「＋」字状の位置決め用突起（図１には示されていない）とを有する。なお、複数の開口１２を位置決め孔として使用することもできる。また、位置決め孔１３は貫通孔でも止り穴でもよい。
【００４１】
以下、アクチュエータ１の主として立体的な構造について図２を参照して説明する。なお、図２においては、わかりにくくなることを避けるために適宜省略して示している。
【００４２】
図２に示されているように、基体２と微細構造体３とは、固定部９に設けられた位置決め孔１３と、位置決め孔１３に対応して基体２に設けられた位置決め用突起１５とによって、位置決めされている。また、微細構造体３が有する第１の支持部４及び第２の支持部５は、基体２の上面において外周に沿って設けられた二重の枠１６の間に挟まれるようにして固定されている。なお、基体２がシリコン基板である場合には、基体２の表面（少なくとも上面）に絶縁膜（図示なし）が設けられている。
【００４３】
図２に示されているように、第１の支持部４と、第２の支持部５と、固定電極群１０を含む固定部９とは、基体２の上面に固定（接着又は固着）されている。また、弾性連結部６（図２には示されていない）と可動電極群１１を含む回動板７と固定電極群１０を含む固定部９とは、第１の支持部４と第２の支持部５とに比べて小さい厚さを有する。
【００４４】
弾性連結部６と可動電極群１１を含む回動板７とは、基体２の上面からは距離を隔てて浮いている。折り返しばねからなるばね部８は、第２の支持部５と固定部９とをつないでいる。そして、ばね部８は、第２の支持部５の側においては基体２の上面からは距離を隔てて浮いているとともに、固定部９の側では基体２の上面の位置まで下がっている。言い換えれば、ばね部８は、第２の支持部５から固定部９に向かって斜め下に下がり、かつ、伸張するようにして設けられている（図２（２）参照）。
【００４５】
本実施例に係るアクチュエータ１の動作を説明する。図２の状態において、可動電極群１１が上方に位置した状態でかみ合っている固定電極群１０と可動電極群１１とに、異なる極性の電圧を印加する。例えば、図２の左側の固定電極群１０には正の電圧を、可動電極群１１には負の電圧を、それぞれ印加する。すると、静電気力によって固定電極群１０と可動電極群１１との間には互いに引き合う力（引力）が発生する。ここで、固定電極群１０に対して可動電極群１１は所定の距離だけ上方（＋Ｚ方向）に位置して設けられている。したがって、図２の左側において可動電極群１１が固定電極群１０に向かって、すなわち下方（−Ｚ方向）に引きつけられる。このことにより、弾性連結部６（図１参照）を回動軸として、回動板７が＋θ方向に回動する。この動作によって、回動板７の表面（図２では上面）に照射された光を反射させることができ、かつ、所定の範囲の角度内において光の向き（角度）を制御することができる。言い換えれば、回動板７は照射された光を反射する反射鏡として機能することができる。
【００４６】
本実施例に係るアクチュエータの製造方法を、主として図３と図４とを参照して説明する。なお、図３と図４とにおいては、わかりにくくなることを避けるために、図２に比較して更に模式的に示している。
【００４７】
まず、図３（１）に示すように、シリコン基板１７の上に適当な材料を使用して膜１８を形成する。膜１８は、熱酸化法によって形成されるＳｉＯ２膜でもよく、蒸着法等によって形成されるＡｌ（アルミニウム）膜でもよい。
【００４８】
次に、図３（２）に示すように、周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を使用して、膜１８のうち必要な部分のみをパターン１９として残すとともに他の部分を除去する。このことにより、シリコン基板１７の元の表面からなる第１の露出面２０を形成する。パターン１９は、これ以降の２度のエッチング工程において、シリコン基板１７の表面において残したい部分を保護するマスクとして機能する。
【００４９】
次に、図３（３）に示すように、周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を使用して、シリコン基板１７の表面のうち残したい部分の上及びパターン１９の上に、レジストパターン２１を形成する。この工程により、レジストパターン２１同士の間には凹部２２が形成され、凹部２２においては第１の露出面２０が露出する。
【００５０】
次に、図３（４）に示すように、レジストパターン２１が形成されたシリコン基板１７の表面に対して、シリコン基板１７の厚さ方向に向かって１回目のエッチングを行う。このことによって、図３（３）に示された第１の露出面２０において、所定の深さの浅い溝２３を形成することができる。ここで、本実施例において使用するエッチングとしては、ウエットエッチング及びドライエッチングのいずれをも使用することができる。好ましくは、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を使用すればよく、Ｄｅｅｐ ＲＩＥを使用すればいっそうよい。
【００５１】
次に、図３（５）に示すように、図３（４）に示されたレジストパターン２１を除去する。ここまでの工程によって、シリコン基板１７の表面においては、パターン１９に覆われた部分と第１の露出面２０と浅い溝２３とが形成される。
【００５２】
次に、図４（１）に示すように、図３（５）に示されている状態から、レジストパターン２１が除去されたシリコン基板１７の表面に対して、シリコン基板１７の厚さ方向に向かって２回目のエッチングを行う。このことにより、第１の露出面２０が掘り下げられた浅い第２の露出面２４と、図３（５）に示された浅い溝２３が更に掘り下げられた所定の深さの深い溝２５とを形成することができる。
【００５３】
次に、図４（２）に示すように、図４（１）に示されたパターン１９を除去する。ここまでの工程によって、表面に微細な凹凸を有する微細構造体、言い換えればエッチングされたエッチング後の基板２６が完成する。エッチング後の基板２６は、外周に沿って元のシリコン基板１７の厚さが残っている外枠部２７と、外枠部２７における第１の露出面２０と、外枠部２７の内側における第２の露出面２４と、第２の露出面２４において形成された深い溝２５と、深い溝２５におけるシリコン基板の残存部からなる薄肉部２８とを有する。
【００５４】
なお、１回目及び２回目のエッチングにより、図１に示された「＋」字状の位置決め孔１３（図３及び図４には示されていない）を所定の場所に形成しておくことが好ましい。このことによって、基体２に対してエッチング後の基板２６を高精度で容易に位置決めすることができる（後述）。
【００５５】
次に、図４（３）に示されている基体２を準備する。基体２としては、例えば、シリコン基板、ガラス板、プラスチック板等を使用することができる。完成したアクチュエータ１において静電気力を発生させるためには、基体２の表面が非導電性（絶縁性）を有することが必要である。そこで、基体２としてシリコン基板を使用する場合には、表面（少なくとも上面）にＳｉＯ２等の絶縁膜を予め形成しておく。この絶縁膜の材料として、基体２にエッチング後の基板２６を固定するための接着（粘着）テープ、液状接着剤等を使用してもよい。
【００５６】
ここで、周知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を使用して、基体２に位置決め用突起１５（図２（１）参照）と二重の枠１６（図２（２）参照）とを予め形成しておくことが好ましい。これらによって、第１に、位置決め部１４において、位置決め用突起１５と位置決め孔１３（図１、図２（１）参照）とを使用して、基体２に対してエッチング後の基板２６を高精度で容易に位置決めすることができる。第２に、二重の枠１６と外枠部２７とによって、基体２とエッチング後の基板２６との位置決め（特に、粗い位置決め）と固定とを図ることができる（図４（３）参照）。すなわち、二重の枠１６と外枠部２７とは位置決め部としても機能する。
【００５７】
次に、図４（３）に示すように、基体２に対してエッチング後の基板２６を粗く位置決めした後に、基体２にエッチング後の基板２６を固定する。この固定には、接着剤や接着テープ等による接着を使用することができる。また、基体２の上面とエッチング後の基板２６の下面とをそれぞれ活性化処理した後に、活性化されたそれらの面を接合することによって固着してもよい。ここまでの工程によって、基体２とエッチング後の基板２６とが一体化された中間体２９が完成する。
【００５８】
次に、図４（４）に示すように、エッチング後の基板２６が有する薄肉部２８を除去する。薄肉部２８を除去する方法としては、振動切削加工、特に楕円（真円を含む）振動切削加工を使用することが好ましい。これにより、切削ツール３０を使用してエッチング後の基板２６を切削する際に、切削ツール３０の楕円状の振動方向に沿って切削くず３１がエッチング後の基板２６から引き上げられるようにして、エッチング後の基板２６が切削される。なお、この工程では、切削加工に起因するエッチング後の基板２６の変形を防止するために、基体２とエッチング後の基板２６との間の空間に周知の補強材を充填しておくことが好ましい。
【００５９】
次に、引き続き図４（４）の切削工程において薄肉部２８を完全に除去する。これにより、エッチング後の基板２６において薄肉部２８が除去されることによって生成された面が鏡面になる。また、薄肉部２８を完全に除去することによって、固定部９が自重によって下方（直下の方向）に変位するとともにばね部８が伸張する。ここまでの工程により、図１、図２、及び、図４（５）に示されたアクチュエータ１が完成する。
【００６０】
ここで、固定部９が自重によって直下の方向に変位する際にばね部８が伸張することによって、固定部９が傾くことが防止される。加えて、固定部９が自重によって直下の方向に変位する際に第２の支持部５の側に引っ張られにくいので、固定電極群１０と可動電極群１１とのＸ方向における重なりの量が増大する（図２参照）。
【００６１】
また、中間体２９は次の構造を有する（図４（４）参照）。第１に、薄肉部２８が完全に除去される前は、図４（５）に示されている固定部９に相当する部分は、基体２の上面から距離を隔てて浮いている。第２に、薄肉部２８が完全に除去される前は、図４（５）に示されている固定部９に相当する部分は、基体２に固定されている第２の支持部５に対してばね部８（図４には直接示されていない）に相当する部分によってつながっている。第３に、ばね部８に相当する部分は、薄肉部２８が完全に除去されることによって、本来のばね部８（図１、図２（２）参照）として変形（伸縮）可能になる。第４に、位置決め部１４において、基体２に設けられた位置決め用突起１５と、位置決め用突起１５に対応してエッチング後の基板２６に設けられた位置決め孔１３（図２（１）参照）とが、設けられている。
【００６２】
上述した中間体２９の構造によって、図４（５）に示されたアクチュエータ１は、次の特徴を有する。第１に、図４（５）に示すように、薄肉部２８が完全に除去されることによって、固定部９に外力を加えることなく、固定部９が自重によって下方に変位する（下降する）。固定部９が自重によって下降する理由は、まず、薄肉部２８が完全に除去される前は、固定部９に相当する部分が基体２の上面から距離を隔てて浮いているからである（図４（４）参照）。また、基体２に固定されている第２の支持部５に対して、固定部９がばね部８（図４には直接示されていない）でつながっているとともに、ばね部８が容易に伸張するからである（図１、図２（２）参照）。
【００６３】
第２に、固定電極群１０と可動電極群１１とが互いにかみ合わされるようにして設けられている（図１、図２参照）電極部３２において、固定部９につながっている固定電極群１０に対して、基体２の上面から浮いている回動板７につながっている可動電極群１１が上方（＋Ｚ方向）に位置して設けられている。
【００６４】
第３に、位置決め部１４（図４（４）参照）において、位置決め用突起１５と位置決め孔１３（図１、図２（１）参照）とを使用することによって、基体２に対して微細構造体３が高精度で容易に位置決めされる。
【００６５】
以上説明したように、本実施例によれば、ＳＯＩ基板を使用することなく、通常のシリコン基板１７の同じ面に対して複数回エッチングを施すことによって、アクチュエータ１を製造する。したがって、アクチュエータ１を製造する際の材料費と加工費とを削減することができる。
【００６６】
また、本実施例によれば、固定部９に外力を加えることなく、かつ、特別な工程を必要とすることなく、固定部９が自重によって下方に変位する（下降する）。また、基体２に対して微細構造体３を高精度で容易に位置決めすることができる。したがって、簡易な工程によってアクチュエータ１を製造するので、アクチュエータ１を製造する際の加工費を削減することができる。
【００６７】
また、本実施例によれば、固定電極群１０を含む固定部９と可動電極群１１を含む回動板７とは、同じエッチング工程において、シリコン基板１７がＺ方向にエッチングされることによって形成される。これにより、回動板７が回動する運動に関係する部分においてエッチング残りの発生が防止される。したがって、回動板７がθ方向に回動する運動のばらつきが抑制される。
【００６８】
また、本実施例によれば、図１に示されているように、回動板７がθ方向に回動する際の回動軸である弾性連結部６が、「Ｖ」字状の平面形状を有する。これにより、第１に、弾性連結部６が有する斜めの部分が、Ｘ方向に加えられる力に対して弾性連結部６を補強するように作用する。このことによって、回動板７がθ方向に回動する際の横ずれ（横滑り）が抑制される。したがって、回動板７がθ方向に回動する運動のばらつきが抑制される。第２に、回動板７がθ方向に回動する際に、弾性連結部６における応力が分散する。これにより、弾性連結部６における疲労破壊の発生が抑制される。したがって、アクチュエータ１の長寿命化を図ることができる。
【００６９】
また、本実施例によれば、シリコン基板１７から形成されるエッチング後の基板２６の薄肉部２８を、振動切削加工によって除去する。これにより、形成された回動板７の表面（図２では上面）が鏡面になる。したがって、回動板７に光反射部を別途取り付ける必要がないので、少ない工数でアクチュエータ１を製造することができる。
【００７０】
また、本実施例によれば、固定部９が自重によって下方に変位する際にばね部８が伸張することにより、固定部９が、ひいては固定電極群１０が傾くことが防止される。これにより、固定電極群１０と可動電極群１１とのＸ方向における重なりの量が安定する。したがって、回動板７がθ方向に回動する運動のばらつきが抑制される。加えて、固定部９が自重によって下方に変位する際に第２の支持部５の側に引っ張られにくいので、固定電極群１０と可動電極群１１とのＸ方向における重なりの量が増大する。したがって、回動板７が回動する運動の効率が向上する。
【００７１】
なお、本実施例では、エッチング後の基板２６の薄肉部２８を除去する工程において振動切削加工を使用した。振動切削加工に代えて、ラッピング加工等の研磨加工を使用してもよい。また、プラズマ加工を使用してもよい。プラズマ加工の場合には、基体２とエッチング後の基板２６との間の空間に補強材を充填する必要がないという利点がある。
【００７２】
また、図１に示されたアクチュエータ１において、２個の弾性連結部６の平面形状を入れ替えることもできる。言い換えれば、上側にある弾性連結部６の平面形状が「Ｖ」字状（又は逆「Ｖ」字状）であるとともに、下側にある弾性連結部６の平面形状が逆「Ｖ」字状（又は「Ｖ」字状）であればよい。いずれの場合にも、回動板７がθ方向に回動する運動のばらつきが抑制される。また、アクチュエータ１の長寿命化を図ることができる。
【００７３】
また、ここでいう「Ｖ」字状の平面形状については、それらの文字を構成する２本の帯状の部分が、根元においてつながっていてもよく、離れていてもよい。図１には後者の例が示されている。
【００７４】
また、図１に示されたアクチュエータ１において、上側にある弾性連結部６の平面形状を「Ａ」字状（又は逆「Ａ」字状）にするとともに、下側にある弾性連結部６の平面形状を逆「Ａ」字状（又は「Ａ」字状）とすることもできる。この場合には、「Ａ」字の横棒の部分により、回動板７が回動する際の横ずれ（横滑り）がいっそう抑制されるので、回動板７がθ方向に回動する運動のばらつきが抑制される。また、アクチュエータ１の長寿命化を図ることができる。
【００７５】
また、ここでいう「Ａ」字状の平面形状については、それらの文字を構成する２本の帯状の部分（斜めの部分）が、根元においてつながっていてもよく、離れていてもよい。
【００７６】
また、本実施例では、１回目及び２回目のエッチングを使用して、原材料であるシリコン基板１７から微細構造体３を製作した。原材料としては、シリコン基板１７以外にアクリル（ＰＭＭＡ）等のプラスチックを使用することもできる。
【実施例２】
【００７７】
本発明に係るアクチュエータ及びその製造方法の実施例２について、図５を参照して説明する。図５（１）〜（４）は、本実施例に係るアクチュエータの製造方法において、製作された成形型を使用してインプリント成形する工程からアクチュエータを完成させる工程までを順次示した断面図である。本実施例では、実施例１と同じ方法によりシリコン基板１７を材料として製作した微細構造体（図４（２）のエッチング後の基板２６に相当する）を、図５（１）に示されているインプリント成形用の成形型３３として使用する。
【００７８】
以下、本実施例に係るアクチュエータの製造方法を、図５を参照して説明する。まず、図５（１）に示されているように、１８０℃程度に加熱したプラスチック板（アクリル板等）に、適当な圧力で成形型３３を押圧する。これにより、表面に微細な凹凸を有する微細構造体、言い換えればインプリント成形された成形後の基板３４が製作される。
【００７９】
次に、図５（２）に示されているように、基体２に対して成形後の基板３４を位置決めして、その後に基体２に成形後の基板３４を固定する。ここまでの工程によって、基体２と成形後の基板３４とが一体化された中間体３５が完成する。ここで、位置決め部１４、位置決め用突起１５、及び、二重の枠１６は、実施例１の場合と同様に機能する。
【００８０】
次に、図５（３）に示されているように、切削ツール３０を使用する振動切削加工によって、成形後の基板３４が有する薄肉部３６を除去する。この工程は、実施例１において図４（４）に示された工程と同じである。この工程により、成形後の基板３４において薄肉部３６が除去されることによって生成された面が鏡面になる。
【００８１】
次に、図５（３）に示された工程の後に、薄肉部３６が除去された成形後の基板３４の表面に、スパッタリング等の方法によってＡｕ膜等の導電膜（図示なし）を形成する。この導電膜を形成する理由は、完成したアクチュエータにおいて静電気力を発生させるために必要だからである。ここまでの工程によって、図５（４）に示されたアクチュエータ３７が完成する。このアクチュエータ３７は、図１及び図２に示されたアクチュエータ１に相当する。ここで、成形後の基板３４の材料として導電性プラスチックを使用した場合には、導電膜の形成は不要である。
【００８２】
本実施例によれば、実施例１における効果と同様の効果が得られる。加えて、シリコン基板を材料として製作した成形型３３を使用して、プラスチック板を材料として成形後の基板３４を製作し、その成形後の基板３４を基体２に固定する。これにより、シリコン基板１７を材料として製作したエッチング後の基板２６を基体２に固定する実施例１（図４参照）に比較して、アクチュエータ３７を製造する際の材料費をいっそう削減することができる。
【００８３】
本実施例には、次の変形例がある。それは、シリコン基板を材料として製作したエッチング後の基板２６（図４（２）参照）を使用して、電鋳によって微細構造体を製作するというものである。この微細構造体は、図５（１）に示された成形型３３に相当する形状を有する。この変形例によれば、電鋳によって製作した微細構造体をインプリント成形用の成形型として、その微細構造体をプラスチック板に押圧する。これにより、エッチング後の基板２６を母型として電鋳によってインプリント成形用の成形型を製作し、その成形型を使用して成形後の基板３４を製作し、その成形後の基板３４を基体２に固定することができる。したがって、インプリント成形用の成形型を安価に製作できる。また、電鋳によって製作した成形型のほうが、シリコン基板から製作した成形型よりも破損しにくい。これらによって、アクチュエータ３７を製造する際のランニングコストを削減することができる。
【実施例３】
【００８４】
本発明に係るアクチュエータ及びその製造方法の実施例３を、図６と図７とを参照して説明する。図６は、本実施例に係るアクチュエータの一例を示す概略平面図である。図７は、本実施例に係るアクチュエータの他の例を示す概略平面図である。なお、図６と図７とにおけるＡ−Ａ線に沿って示す断面図が図２（１）に、Ｂ−Ｂ線に沿って示す断面図が図２（２）に、それぞれ示されている。
【００８５】
図６に示されているように、本実施例に係るアクチュエータの１つの例によれば、Ｙ方向に相対向する第１の支持部４と回動板７とを連結する弾性連結部６が、「Ｘ」字状の平面形状を有する。これにより、図６の弾性連結部６は、第１の支持部４と回動板７との双方に対してそれぞれ２か所で連結されていることになる。
【００８６】
また、図７に示されているように、本実施例に係るアクチュエータの別の例によれば、Ｙ方向に相対向する第１の支持部４と回動板７とを連結する弾性連結部６が、「Ｈ」字状の平面形状を有する。これにより、図７の弾性連結部６は、第１の支持部４と回動板７との双方に対してそれぞれ２か所で連結されていることになる。
【００８７】
以上説明したように、本実施例によれば、第１の支持部４と回動板７との双方に対して弾性連結部６がそれぞれ２か所で連結されている。更に、「Ｘ」字状の場合には、交差する２本の斜めの部分が設けられている。また、「Ｈ」字状の場合には、Ｙ方向に相対向する第１の支持部４と回動板７とを連結する２本の部分が、Ｘ方向に伸びる部分によって連結されている。これらによって、回動板７が回動する際のＸ方向の横ずれ（横滑り）がいっそう抑制される。
【００８８】
また、本実施例によれば、第１の支持部４と回動板７との双方に対して弾性連結部６がそれぞれ２か所で連結されているので、弾性連結部６における疲労破壊の発生がいっそう抑制される。したがって、アクチュエータ１の更なる長寿命化を図ることができる。
【００８９】
なお、図６に示されたアクチュエータ１において、「Ｘ」字における交差する部分においてＸ方向に伸びる部分が設けられていてもよい。これによれば、回動板７が回動する際の横ずれ（横滑り）がよりいっそう抑制される。図６では、下側の弾性連結部６にＸ方向に伸びる部分が示されている。
【００９０】
なお、ここまでの各実施例では、固定部９が自重によって下方に変位する（下降する）際にばね部８が伸張する。このことによって、固定部９が自重によって下方に変位することが容易になる。このばね部８に代えて、撓むようにして変形する部材を使用することもできる。要は、ばね部８に相当する部分が、薄肉部２８が完全に除去された状態で固定部９がその固定部９の自重によって下降することができる程度に変形することが可能な部分（変形可能部）であればよい。
【００９１】
また、ここまでの各実施例では、１回目及び２回目のエッチングを使用して、原材料であるシリコン基板１７等からエッチング後の基板２６及びインプリント成形用の成形型３３を製作した。エッチング後の基板２６及び成形型３３は、Ｚ方向に異なる位置を有する３つの面を備える。これらの面の数を増やすために、エッチングの回数を３回以上にすることもできる。要は、少なくとも２回のエッチングを使用して、エッチング後の基板２６及び成形型３３を製作すればよい。
【００９２】
また、本発明は、上述の各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施例１に係るアクチュエータを示す概略平面図である。
【図２】図２（１）及び図２（２）は、図１におけるアクチュエータ１をそれぞれＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿って示す断面図である。
【図３】図３（１）〜（５）は、実施例１に係るアクチュエータの製造方法におけるシリコン基板に成膜する工程から１回目のエッチング後のレジスト除去工程までを順次示した断面図である。
【図４】図４（１）〜（５）は、実施例１に係るアクチュエータの製造方法における２回目のエッチング工程からアクチュエータを完成させる工程までを順次示した断面図である。
【図５】図５（１）〜（４）は、実施例２に係るアクチュエータの製造方法において、製作された成形型を使用してインプリント成形する工程からアクチュエータを完成させる工程までを順次示した断面図である。
【図６】実施例３に係るアクチュエータの一例を示す概略平面図である。
【図７】実施例３に係るアクチュエータの他の例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１、３７ アクチュエータ
２ 基体
３ 微細構造体
４ 第１の支持部
５ 第２の支持部
６ 弾性連結部
７ 回動板
８ ばね部（変形可能部）
９ 固定部
１０ 固定電極群
１１ 可動電極群
１２ 開口
１３ 位置決め孔（貫通孔）
１４ 位置決め部
１５ 位置決め用突起（凸部）
１６ 枠
１７ シリコン基板（基板）
１８ 膜
１９ パターン
２０ 第１の露出面
２１ レジストパターン
２２ 凹部
２３ 浅い溝（第１の溝）
２４ 第２の露出面
２５ 深い溝（第２の溝）
２６ エッチング後の基板（エッチングされた基板）
２７ 外枠部
２８、３６ 薄肉部
２９、３５ 中間体
３０ 切削ツール
３１ 切削くず
３２ 電極部
３３ 成形型
３４ 成形後の基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体の上面に固定され相対向する第１の支持部と、
前記基体の上面に固定され相対向する第２の支持部と、
前記第１の支持部から各々伸びるとともに前記基体の上面から浮いている弾性連結部と、
前記弾性連結部を介して前記第１の支持部の各々につながるとともに前記基体の上面から浮いている回動板と、
前記回動板において前記第２の支持部と対向する側に設けられた櫛歯状の可動電極群と、
前記第２の支持部の各々から前記回動板に向かって伸びるとともに少なくとも前記第２の支持部の側において前記基体の上面から浮いている変形可能部と、
前記変形可能部を介して前記第２の支持部の各々につながるとともに前記基体の上面に固定されている固定部と、
前記可動電極群に対して所定の距離を隔ててかみ合わされるようにして前記固定部に設けられた櫛歯状の固定電極群とを備えるとともに、
前記可動電極群は前記固定電極群に対して所定の距離だけ上方に位置しており、
前記固定部は該固定部の自重によって下降して前記基体の上面に接触して固定されており、
前記固定部と前記第２の支持部とをつなぐ前記変形可能部は変形しており、
かみ合っている前記可動電極群と前記固定電極群とに対して異なる極性の電圧を印加することによって前記可動電極群と前記固定電極群との間に引力を発生させ、該引力によって前記弾性連結部を回動軸として前記回動板が回動することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載されたアクチュエータにおいて、
前記基体の上面に一部が固定された微細構造体を備えるとともに、
前記第１の支持部と前記第２の支持部と前記弾性連結部と前記回動板と前記可動電極群と前記変形可能部と前記固定部と前記固定電極群とは前記微細構造体に含まれることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたアクチュエータにおいて、
前記微細構造体は、該微細構造体における前記基体に固定される側からエッチングされることと、該エッチング後に残った薄肉部が除去されることとによって製作されたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載されたアクチュエータにおいて、
前記基体の上面と前記固定部とを位置決めする位置決め部を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載されたアクチュエータにおいて、
前記弾性連結部の平面形状は「Ｖ」字状、「Ａ」字状、「Ｘ」字状、又は、「Ｈ」字状のいずれかであることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】
基体と、前記基体の上面に一部が固定された微細構造体とを備えたアクチュエータを製造するアクチュエータの製造方法であって、
前記微細構造体の材料である基板を準備する工程と、
前記基板の１つの面をエッチングして第１の溝を形成する第１のエッチング工程と、
前記１つの面をエッチングして、前記第１の溝を掘り下げた第２の溝と、前記１つの面を掘り下げた凹部と、前記第２の溝及び前記凹部以外の部分である第１の支持部及び第２の支持部と、前記基板において前記１つの面に相対向する他の面の側に残る薄肉部とを有するエッチングされた基板を形成する第２のエッチング工程と、
前記エッチングされた基板を前記基体の上面に固定して中間体を形成する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去することによって、前記中間体においては前記薄肉部によって保持されていた固定部を該固定部の自重によって下方に変位させて前記基体の上面に固定する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去することによって、前記凹部の一部に相当する部分において回動板を形成する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去することによって、前記凹部の一部に相当する部分において前記回動板と前記第１の支持部とをつなぐ弾性連結部を形成する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去することによって、前記凹部の一部に相当する部分において前記固定部と前記第２の支持部とをつなぐ変形可能部を形成する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去することによって、前記凹部の一部に相当する部分のうち前記回動板において前記第２の支持部と対向する側に櫛歯状の可動電極群を形成する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去することによって、前記凹部の一部に相当する部分のうち前記固定部において前記可動電極群に対して所定の距離を隔ててかみ合わされるようにして櫛歯状の固定電極群を形成する工程とを備えるとともに、
前記可動電極群は前記固定電極群に対して所定の距離だけ上方に位置しており、
前記中間体から前記薄肉部が除去された状態において前記固定部と前記第２の支持部とをつなぐ前記変形可能部が変形していることを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載されたアクチュエータの製造方法において、
前記基板はシリコン又はプラスチックからなることを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載されたアクチュエータの製造方法において、
前記固定する工程では、前記基体の上面に設けられた凸部又は凹部若しくは貫通孔と前記固定部に設けられた凹部若しくは貫通孔又は凸部とを位置決めすることを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載されたアクチュエータの製造方法において、
前記除去する工程では、振動切削加工、研削加工、研磨加工、又は、プラズマ加工のいずれかを使用することを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載されたアクチュエータの製造方法において、
前記弾性連結部の平面形状は「Ｖ」字状、「Ａ」字状、「Ｘ」字状、又は、「Ｈ」字状のいずれかであることを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項１】
基体と、
前記基体の上面に固定され相対向する第１の支持部と、
前記基体の上面に固定され相対向する第２の支持部と、
前記第１の支持部から各々伸びるとともに前記基体の上面から浮いている弾性連結部と、
前記弾性連結部を介して前記第１の支持部の各々につながるとともに前記基体の上面から浮いている回動板と、
前記回動板において前記第２の支持部と対向する側に設けられた櫛歯状の可動電極群と、
前記第２の支持部の各々から前記回動板に向かって伸びるとともに少なくとも前記第２の支持部の側において前記基体の上面から浮いている変形可能部と、
前記変形可能部を介して前記第２の支持部の各々につながるとともに前記基体の上面に固定されている固定部と、
前記可動電極群に対して所定の距離を隔ててかみ合わされるようにして前記固定部に設けられた櫛歯状の固定電極群とを備えるとともに、
前記可動電極群は前記固定電極群に対して所定の距離だけ上方に位置しており、
前記固定部は該固定部の自重によって下降して前記基体の上面に接触して固定されており、
前記固定部と前記第２の支持部とをつなぐ前記変形可能部は変形しており、
かみ合っている前記可動電極群と前記固定電極群とに対して異なる極性の電圧を印加することによって前記可動電極群と前記固定電極群との間に引力を発生させ、該引力によって前記弾性連結部を回動軸として前記回動板が回動することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載されたアクチュエータにおいて、
前記基体の上面に一部が固定された微細構造体を備えるとともに、
前記第１の支持部と前記第２の支持部と前記弾性連結部と前記回動板と前記可動電極群と前記変形可能部と前記固定部と前記固定電極群とは前記微細構造体に含まれることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたアクチュエータにおいて、
前記微細構造体は、該微細構造体における前記基体に固定される側からエッチングされることと、該エッチング後に残った薄肉部が除去されることとによって製作されたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載されたアクチュエータにおいて、
前記基体の上面と前記固定部とを位置決めする位置決め部を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載されたアクチュエータにおいて、
前記弾性連結部の平面形状は「Ｖ」字状、「Ａ」字状、「Ｘ」字状、又は、「Ｈ」字状のいずれかであることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】
基体と、前記基体の上面に一部が固定された微細構造体とを備えたアクチュエータを製造するアクチュエータの製造方法であって、
前記微細構造体の材料である基板を準備する工程と、
前記基板の１つの面をエッチングして第１の溝を形成する第１のエッチング工程と、
前記１つの面をエッチングして、前記第１の溝を掘り下げた第２の溝と、前記１つの面を掘り下げた凹部と、前記第２の溝及び前記凹部以外の部分である第１の支持部及び第２の支持部と、前記基板において前記１つの面に相対向する他の面の側に残る薄肉部とを有するエッチングされた基板を形成する第２のエッチング工程と、
前記エッチングされた基板を前記基体の上面に固定して中間体を形成する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去することによって、前記中間体においては前記薄肉部によって保持されていた固定部を該固定部の自重によって下方に変位させて前記基体の上面に固定する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去することによって、前記凹部の一部に相当する部分において回動板を形成する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去することによって、前記凹部の一部に相当する部分において前記回動板と前記第１の支持部とをつなぐ弾性連結部を形成する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去することによって、前記凹部の一部に相当する部分において前記固定部と前記第２の支持部とをつなぐ変形可能部を形成する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去することによって、前記凹部の一部に相当する部分のうち前記回動板において前記第２の支持部と対向する側に櫛歯状の可動電極群を形成する工程と、
前記中間体から前記薄肉部を除去することによって、前記凹部の一部に相当する部分のうち前記固定部において前記可動電極群に対して所定の距離を隔ててかみ合わされるようにして櫛歯状の固定電極群を形成する工程とを備えるとともに、
前記可動電極群は前記固定電極群に対して所定の距離だけ上方に位置しており、
前記中間体から前記薄肉部が除去された状態において前記固定部と前記第２の支持部とをつなぐ前記変形可能部が変形していることを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載されたアクチュエータの製造方法において、
前記基板はシリコン又はプラスチックからなることを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載されたアクチュエータの製造方法において、
前記固定する工程では、前記基体の上面に設けられた凸部又は凹部若しくは貫通孔と前記固定部に設けられた凹部若しくは貫通孔又は凸部とを位置決めすることを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載されたアクチュエータの製造方法において、
前記除去する工程では、振動切削加工、研削加工、研磨加工、又は、プラズマ加工のいずれかを使用することを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載されたアクチュエータの製造方法において、
前記弾性連結部の平面形状は「Ｖ」字状、「Ａ」字状、「Ｘ」字状、又は、「Ｈ」字状のいずれかであることを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−９７１３５（Ｐ２０１０−９７１３５Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６９９６９（Ｐ２００８−２６９９６９）
【出願日】平成２０年１０月２０日（２００８．１０．２０）
【出願人】（３９０００２４７３）ＴＯＷＡ株式会社 (192)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２０日（２００８．１０．２０）
【出願人】（３９０００２４７３）ＴＯＷＡ株式会社 (192)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
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