プレーナ型アクチュエータ、及びその製造方法
【課題】 平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーを有するプレーナ型アクチュエータであってミラー部以外での光の反射を低減する。
【解決手段】 平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーを有するプレーナ型アクチュエータであって、前記可動板に形成されたミラー部を有し、ミラー部以外の部分に反射防止膜を形成したプレーナ型アクチュエータとする。
【解決手段】 平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーを有するプレーナ型アクチュエータであって、前記可動板に形成されたミラー部を有し、ミラー部以外の部分に反射防止膜を形成したプレーナ型アクチュエータとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレーナ型アクチュエータ、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光スキャナ等に用いられる偏光器として、シリコン基板等をＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical-Systems）技術を用いて加工し製造されたプレーナ型アクチュエータが知られている。これは、ミラー面を形成した可動板をそれと一体的に形成したトーションバーを軸として回動させるものであり、小型で低消費電力、更には大量生産により製造コストが抑えられる等の特徴を有している。
【０００３】
プレーナ型アクチュエータは、その駆動方式により電磁駆動型と静電駆動型に大別され、特に前者の電磁駆動型のプレーナ型アクチュエータは、可動板の周縁部に沿って形成された金属薄膜からなる駆動コイルに静電磁界を発生させ、可動板の周辺に配置された静磁界発生手段（例えば、永久磁石）との磁力的な相互作用により可動板を駆動するように構成されたものである。（例えば特許文献１参照）
【０００４】
このようにして構成された電磁駆動型のプレーナ型アクチュエータ、即ちプレーナ型電磁アクチュエータの駆動コイルに電流を供給すると、前記静磁界発生手段により発生された静磁界が駆動コイルのトーションバーの軸方向と平行な部位を流れる電流に作用して駆動コイルにローレンツ力が発生し、可動板は前記トーションバーを中心に回動する。この時、トーションバーと可動板の固有振動数にほぼ等しい周波数の電流が駆動コイルに供給されると、可動板はこの周波数で共振して効率よく回動する。
【０００５】
図３は従来のプレーナ型電磁アクチュエータを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。また、図４はその製造工程を示すＡ−Ａ’断面図（一部ハッチングを省略、以下同じ）である。以下、図３、４を参照して従来のプレーナ型電磁アクチュエータ、及びその製造方法について説明する。１は平板状の可動板であり、２本のトーションバー２、２を介して枠状のフレーム３に回動可能に軸支されている。可動板１の表面側周縁部には薄膜コイル４（１層目コイル４ａ、２層目コイル４ｂ）が２層に渡って形成されており、裏面側中央部にはミラー部５が形成されている。プレーナ型電磁アクチュエータを駆動する際には、前記薄膜コイル４に通電して静磁界を発生させ、フレーム３上もしくはその周辺部に設けられた磁石６、６との磁力的な相互作用により可動板１を回動させる。
【０００６】
前記従来のプレーナ型電磁アクチュエータは、以下の工程により製造される。尚、レジスト塗布・除去工程は図示を省略してある。
工程（ａ）：ＳＯＩ（Silicon‐On‐Insulator）基板７の表裏面を熱酸化してシリコン酸化膜８ａ、８ｂを形成する。ＳＯＩ基板７とは、例えば１００μｍの厚みを有するシリコン活性層７ａと、１μｍの厚みを有する中間層７ｂと、４００μｍの厚みを有するシリコン支持基板７ｃとの積層体である。
工程（ｂ）：前工程（ａ）で形成されたシリコン酸化膜８ａ上面全体にアルミニウム（Ａｌ）からなる金属膜９をスパッタリング等により形成する。
工程（ｃ）：前工程（ｂ）で形成された金属膜９上面全体にポジ型の感光性レジストをスピンコートにより均一に塗布する。その後、所望のコイルパターン（引出し線含む）形状で遮光領域を有するフォトマスクを被せて紫外線露光し、露光後、露光（感光）された領域の感光性レジストを現像液を用いて溶解除去する。ポジ型の感光性レジストは紫外線により感光された部分のみが現像液に溶解するため、感光された感光性レジストを当該現像液により現像した際には非感光領域、即ち前記フォトマスクの遮光領域の形状に沿った形状に感光性レジストがパターニングされる。そして、以上の工程により形成されたレジストパターンをマスクとして金属膜９をドライエッチングし、１層目コイルパターン４ａを形成する。１層目コイルパターン４ａ形成後、マスクとして用いた前記レジストパターンを薬液（アセトン等）もしくはＯ2アッシングにより除去する。
工程（ｄ）：前工程（ｃ）で形成された１層目コイルパターン４ａ上にネガ型のポリイミド（以下ＰＩという。）からなる絶縁膜１０ａを形成する。絶縁膜１０ａを形成する際には、まずＳＯＩ基板７の上面全体にネガ型のＰＩをスピンコートにより均一に塗布する。塗布後、前記1層目コイルパターン４ａの形状に相当する部分が開口したフォトマスクをＳＯＩ基板７上に被せ、フォトマスクの上方から紫外線を照射してＰＩの露光を行う。露光後、露光された領域以外のＰＩを現像液により除去する。ネガ型のＰＩは、露光された部分のみが現像液に溶解しない性質を有しており、露光された部分、即ち1層目コイルパターン４ａ部分のみが現像液に溶解されずに残り、絶縁膜１０ａとして形成される。
工程（ｅ）：前工程（ｄ）で形成された絶縁膜１０ａを被うようにＳＯＩ基板７の上面全体に工程（ｂ）で形成したものと同様のアルミニウム（Ａｌ）からなる金属膜９を形成する。
工程（ｆ）：前工程（ｅ）で形成された金属膜９をパターニングして２層目コイルパターン４ｂを形成する。尚、金属膜９のパターニングは前記工程（ｃ）と同様の方法により行う。
工程（ｇ）：前工程（ｆ）で形成された２層目コイルパターン４ｂ上にネガ型のＰＩからなる保護膜（絶縁膜）１０ｂを前記工程（ｄ）にならい形成する。
工程（ｈ）：シリコン酸化膜８ａの、可動板形成部、トーションバー形成部、ならびにフレーム形成部を除いた部分をドライエッチングにより除去する。
工程（ｉ）：前工程（ｈ）により露出されたシリコン活性層７ａを異方性エッチングにより除去し、次いでそれにより露出された中間層７ｂをドライエッチングにより除去する。
工程（ｊ）：ＳＯＩ基板７下面側に形成されたシリコン酸化膜８ｂの、フレーム形成部を除いた部分をドライエッチングにより除去する。
工程（ｋ）：前工程（ｊ）により露出されたシリコン支持基板７ｃを異方性エッチングにより除去する。
工程（ｌ）：前工程（ｋ）により露出された中間層７ｂ上にミラー膜（ミラー部）５をスパッタリング、又は真空蒸着により形成する。
【特許文献１】特開平７−１７５００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
プレーナー型アクチュエータは、レーザー光などをミラー部に当てて反射させて対象物に描画したり、またレーザー光を対象物にあててその散乱光をプレーナー型アクチュエータで反射させ受光素子などで受光することにより対象物の計測を行うために用いられているが、対象物からの散乱光がミラー部以外で反射し、真データとはタイミングがずれて受光素子などに入光してしまい、これがノイズとなってデータの精度が悪くなってしまう。特にプレーナー型アクチュエータを小型化することによりミラー部も小型になり、この現象が起こりやすい。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、ミラー部以外での反射を押さえることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
少なくとも、平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーを有するプレーナ型アクチュエータであって、前記可動板に形成されたミラー部を有し、ミラー部以外の部分に反射防止膜を形成したプレーナ型アクチュエータとする。
【００１０】
少なくとも、平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーと、前記可動板の少なくとも一方の面に形成されたミラー部を有するプレーナ型アクチュエータの製造方法において、反射防止膜を形成する工程を有することを特徴とするプレーナ型アクチュエータの製造方法とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ミラー部以外に反射防止膜を形成したことにより、ミラー部以外でのレーザー光の反射を防止でき、信号の伝達精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
少なくとも、平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーを有するプレーナ型アクチュエータであって、前記可動板に形成されたミラー部を有し、ミラー部以外のミラー部周辺でレーザー光などがあたる部分に反射防止膜を形成したプレーナ型アクチュエータとする。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明によるプレーナー型アクチュエータであり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は下面図である。図２はその製造方法を示すＡ−Ａ’断面図である。可動板下面中央のミラー部５以外の部分に反射防止膜１１を形成してあり、その他の構成は従来のプレーナー型アクチュエータと同じ構成である。
【００１４】
本発明においては、図１ではミラー部５以外の部分全面に反射防止膜１１を形成しているが、誤反射する部分だけ反射防止膜１１を形成してもよい。
【００１５】
前記本発明によるプレーナー型アクチュエータは、以下の工程により製造される。尚、従来と同じ部分に関しては説明を省略する。
工程（ａ）〜（ｌ）省略
工程（ｍ）：前記工程で形成されたミラー部側に反射防止膜１１を蒸着などで形成する。例えば屈折率の異なる薄膜、SiO2、TiO2、ZnO2などを積層する。このときにミラー部へ反射防止膜が形成されないように例えばメタルマスクなどで保護する。
【００１６】
本発明の製造方法において、図２の製造工程において工程（ｌ）と（ｍ）の工程の順番を入れ替えてもよい。そのときは反射防止膜の形成はミラー部以外の部分ではなく、全面に形成してもよい。工程を入れ替えることにより反射防止膜形成時にミラーを保護するためのメタルマスクが不要になる。反射防止膜上にミラー膜を形成するためミラーの反射率が低下することはない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるプレーナー型アクチュエータを示す図で（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は下面図
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図の製造工程を示した断面図
【図３】従来のプレーナー型アクチュエータを示した図で、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ‘断面図
【図４】図3のＡ−Ａ‘断面図の製造工程を示した断面図
【符号の説明】
【００１８】
１ 可動板
２ トーションバー
３ フレーム
４ 駆動コイル
４ａ １層目駆動コイル
４ｂ ２層目駆動コイル
５ ミラー
６ 磁石
７ ＳＯＩ基板
７ａ 活性層
７ｂ 中間層
７ｃ 支持層
８ａ シリコン酸化膜
８ｂ シリコン酸化膜
９ 金属膜
１０ａ 絶縁膜
１０ｂ 保護膜（絶縁膜）
１１ 反射防止膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレーナ型アクチュエータ、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光スキャナ等に用いられる偏光器として、シリコン基板等をＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical-Systems）技術を用いて加工し製造されたプレーナ型アクチュエータが知られている。これは、ミラー面を形成した可動板をそれと一体的に形成したトーションバーを軸として回動させるものであり、小型で低消費電力、更には大量生産により製造コストが抑えられる等の特徴を有している。
【０００３】
プレーナ型アクチュエータは、その駆動方式により電磁駆動型と静電駆動型に大別され、特に前者の電磁駆動型のプレーナ型アクチュエータは、可動板の周縁部に沿って形成された金属薄膜からなる駆動コイルに静電磁界を発生させ、可動板の周辺に配置された静磁界発生手段（例えば、永久磁石）との磁力的な相互作用により可動板を駆動するように構成されたものである。（例えば特許文献１参照）
【０００４】
このようにして構成された電磁駆動型のプレーナ型アクチュエータ、即ちプレーナ型電磁アクチュエータの駆動コイルに電流を供給すると、前記静磁界発生手段により発生された静磁界が駆動コイルのトーションバーの軸方向と平行な部位を流れる電流に作用して駆動コイルにローレンツ力が発生し、可動板は前記トーションバーを中心に回動する。この時、トーションバーと可動板の固有振動数にほぼ等しい周波数の電流が駆動コイルに供給されると、可動板はこの周波数で共振して効率よく回動する。
【０００５】
図３は従来のプレーナ型電磁アクチュエータを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。また、図４はその製造工程を示すＡ−Ａ’断面図（一部ハッチングを省略、以下同じ）である。以下、図３、４を参照して従来のプレーナ型電磁アクチュエータ、及びその製造方法について説明する。１は平板状の可動板であり、２本のトーションバー２、２を介して枠状のフレーム３に回動可能に軸支されている。可動板１の表面側周縁部には薄膜コイル４（１層目コイル４ａ、２層目コイル４ｂ）が２層に渡って形成されており、裏面側中央部にはミラー部５が形成されている。プレーナ型電磁アクチュエータを駆動する際には、前記薄膜コイル４に通電して静磁界を発生させ、フレーム３上もしくはその周辺部に設けられた磁石６、６との磁力的な相互作用により可動板１を回動させる。
【０００６】
前記従来のプレーナ型電磁アクチュエータは、以下の工程により製造される。尚、レジスト塗布・除去工程は図示を省略してある。
工程（ａ）：ＳＯＩ（Silicon‐On‐Insulator）基板７の表裏面を熱酸化してシリコン酸化膜８ａ、８ｂを形成する。ＳＯＩ基板７とは、例えば１００μｍの厚みを有するシリコン活性層７ａと、１μｍの厚みを有する中間層７ｂと、４００μｍの厚みを有するシリコン支持基板７ｃとの積層体である。
工程（ｂ）：前工程（ａ）で形成されたシリコン酸化膜８ａ上面全体にアルミニウム（Ａｌ）からなる金属膜９をスパッタリング等により形成する。
工程（ｃ）：前工程（ｂ）で形成された金属膜９上面全体にポジ型の感光性レジストをスピンコートにより均一に塗布する。その後、所望のコイルパターン（引出し線含む）形状で遮光領域を有するフォトマスクを被せて紫外線露光し、露光後、露光（感光）された領域の感光性レジストを現像液を用いて溶解除去する。ポジ型の感光性レジストは紫外線により感光された部分のみが現像液に溶解するため、感光された感光性レジストを当該現像液により現像した際には非感光領域、即ち前記フォトマスクの遮光領域の形状に沿った形状に感光性レジストがパターニングされる。そして、以上の工程により形成されたレジストパターンをマスクとして金属膜９をドライエッチングし、１層目コイルパターン４ａを形成する。１層目コイルパターン４ａ形成後、マスクとして用いた前記レジストパターンを薬液（アセトン等）もしくはＯ2アッシングにより除去する。
工程（ｄ）：前工程（ｃ）で形成された１層目コイルパターン４ａ上にネガ型のポリイミド（以下ＰＩという。）からなる絶縁膜１０ａを形成する。絶縁膜１０ａを形成する際には、まずＳＯＩ基板７の上面全体にネガ型のＰＩをスピンコートにより均一に塗布する。塗布後、前記1層目コイルパターン４ａの形状に相当する部分が開口したフォトマスクをＳＯＩ基板７上に被せ、フォトマスクの上方から紫外線を照射してＰＩの露光を行う。露光後、露光された領域以外のＰＩを現像液により除去する。ネガ型のＰＩは、露光された部分のみが現像液に溶解しない性質を有しており、露光された部分、即ち1層目コイルパターン４ａ部分のみが現像液に溶解されずに残り、絶縁膜１０ａとして形成される。
工程（ｅ）：前工程（ｄ）で形成された絶縁膜１０ａを被うようにＳＯＩ基板７の上面全体に工程（ｂ）で形成したものと同様のアルミニウム（Ａｌ）からなる金属膜９を形成する。
工程（ｆ）：前工程（ｅ）で形成された金属膜９をパターニングして２層目コイルパターン４ｂを形成する。尚、金属膜９のパターニングは前記工程（ｃ）と同様の方法により行う。
工程（ｇ）：前工程（ｆ）で形成された２層目コイルパターン４ｂ上にネガ型のＰＩからなる保護膜（絶縁膜）１０ｂを前記工程（ｄ）にならい形成する。
工程（ｈ）：シリコン酸化膜８ａの、可動板形成部、トーションバー形成部、ならびにフレーム形成部を除いた部分をドライエッチングにより除去する。
工程（ｉ）：前工程（ｈ）により露出されたシリコン活性層７ａを異方性エッチングにより除去し、次いでそれにより露出された中間層７ｂをドライエッチングにより除去する。
工程（ｊ）：ＳＯＩ基板７下面側に形成されたシリコン酸化膜８ｂの、フレーム形成部を除いた部分をドライエッチングにより除去する。
工程（ｋ）：前工程（ｊ）により露出されたシリコン支持基板７ｃを異方性エッチングにより除去する。
工程（ｌ）：前工程（ｋ）により露出された中間層７ｂ上にミラー膜（ミラー部）５をスパッタリング、又は真空蒸着により形成する。
【特許文献１】特開平７−１７５００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
プレーナー型アクチュエータは、レーザー光などをミラー部に当てて反射させて対象物に描画したり、またレーザー光を対象物にあててその散乱光をプレーナー型アクチュエータで反射させ受光素子などで受光することにより対象物の計測を行うために用いられているが、対象物からの散乱光がミラー部以外で反射し、真データとはタイミングがずれて受光素子などに入光してしまい、これがノイズとなってデータの精度が悪くなってしまう。特にプレーナー型アクチュエータを小型化することによりミラー部も小型になり、この現象が起こりやすい。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、ミラー部以外での反射を押さえることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
少なくとも、平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーを有するプレーナ型アクチュエータであって、前記可動板に形成されたミラー部を有し、ミラー部以外の部分に反射防止膜を形成したプレーナ型アクチュエータとする。
【００１０】
少なくとも、平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーと、前記可動板の少なくとも一方の面に形成されたミラー部を有するプレーナ型アクチュエータの製造方法において、反射防止膜を形成する工程を有することを特徴とするプレーナ型アクチュエータの製造方法とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ミラー部以外に反射防止膜を形成したことにより、ミラー部以外でのレーザー光の反射を防止でき、信号の伝達精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
少なくとも、平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーを有するプレーナ型アクチュエータであって、前記可動板に形成されたミラー部を有し、ミラー部以外のミラー部周辺でレーザー光などがあたる部分に反射防止膜を形成したプレーナ型アクチュエータとする。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明によるプレーナー型アクチュエータであり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は下面図である。図２はその製造方法を示すＡ−Ａ’断面図である。可動板下面中央のミラー部５以外の部分に反射防止膜１１を形成してあり、その他の構成は従来のプレーナー型アクチュエータと同じ構成である。
【００１４】
本発明においては、図１ではミラー部５以外の部分全面に反射防止膜１１を形成しているが、誤反射する部分だけ反射防止膜１１を形成してもよい。
【００１５】
前記本発明によるプレーナー型アクチュエータは、以下の工程により製造される。尚、従来と同じ部分に関しては説明を省略する。
工程（ａ）〜（ｌ）省略
工程（ｍ）：前記工程で形成されたミラー部側に反射防止膜１１を蒸着などで形成する。例えば屈折率の異なる薄膜、SiO2、TiO2、ZnO2などを積層する。このときにミラー部へ反射防止膜が形成されないように例えばメタルマスクなどで保護する。
【００１６】
本発明の製造方法において、図２の製造工程において工程（ｌ）と（ｍ）の工程の順番を入れ替えてもよい。そのときは反射防止膜の形成はミラー部以外の部分ではなく、全面に形成してもよい。工程を入れ替えることにより反射防止膜形成時にミラーを保護するためのメタルマスクが不要になる。反射防止膜上にミラー膜を形成するためミラーの反射率が低下することはない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるプレーナー型アクチュエータを示す図で（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は下面図
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図の製造工程を示した断面図
【図３】従来のプレーナー型アクチュエータを示した図で、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ‘断面図
【図４】図3のＡ−Ａ‘断面図の製造工程を示した断面図
【符号の説明】
【００１８】
１ 可動板
２ トーションバー
３ フレーム
４ 駆動コイル
４ａ １層目駆動コイル
４ｂ ２層目駆動コイル
５ ミラー
６ 磁石
７ ＳＯＩ基板
７ａ 活性層
７ｂ 中間層
７ｃ 支持層
８ａ シリコン酸化膜
８ｂ シリコン酸化膜
９ 金属膜
１０ａ 絶縁膜
１０ｂ 保護膜（絶縁膜）
１１ 反射防止膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーと、前記可動板の少なくとも一方の面に形成されたミラー部を有するプレーナ型アクチュエータにおいて、前記可動板に形成された少なくとも前記ミラー部の面のミラー部以外に反射防止膜を形成することを特徴とするプレーナ型アクチュエータ。
【請求項２】
少なくとも、平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーと、前記可動板の少なくとも一方の面に形成されたミラー部を有するプレーナ型アクチュエータの製造方法において、反射防止膜を形成する工程を有することを特徴とするプレーナ型アクチュエータの製造方法。
【請求項１】
少なくとも、平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーと、前記可動板の少なくとも一方の面に形成されたミラー部を有するプレーナ型アクチュエータにおいて、前記可動板に形成された少なくとも前記ミラー部の面のミラー部以外に反射防止膜を形成することを特徴とするプレーナ型アクチュエータ。
【請求項２】
少なくとも、平板状の可動板と、該可動板を回動可能に軸支する一対のトーションバーと、前記可動板の少なくとも一方の面に形成されたミラー部を有するプレーナ型アクチュエータの製造方法において、反射防止膜を形成する工程を有することを特徴とするプレーナ型アクチュエータの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３９１５６（Ｐ２００６−３９１５６Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１８０４１（Ｐ２００４−２１８０４１）
【出願日】平成１６年７月２７日（２００４．７．２７）
【出願人】（０００１６６９４８）シチズンミヨタ株式会社 (438)
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２７日（２００４．７．２７）
【出願人】（０００１６６９４８）シチズンミヨタ株式会社 (438)
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
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