マイクロ揺動素子、マイクロ揺動素子アレイ、および光スイッチング装置
【課題】隣り合う素子における揺動部について近接配置するのに適した二軸型のマイクロ揺動素子、並びに、そのようなマイクロ揺動素子を備えるマイクロ揺動素子アレイおよび光スイッチング装置を提供する。
【解決手段】本発明のマイクロ揺動素子Ｘ１は、揺動部１０と、フレーム２０と、揺動部およびフレーム２０を連結して揺動部１０の揺動動作の軸心Ａ１を規定する一対の連結部４０と、支持基部３０Ａおよびこれから揺動部１０の側に延出するアーム部３０Ｂを有するフレーム３０と、フレーム２０，３０を連結してフレーム２０の揺動動作の軸心Ａ２を規定する一対の連結部５０Ａ，５０Ｂとを備える。連結部５０Ａは、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム部３０Ｂとに接続し、連結部５０Ｂは、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０と支持基部３０Ａまたはアーム部３０Ｂとに接続している。
【解決手段】本発明のマイクロ揺動素子Ｘ１は、揺動部１０と、フレーム２０と、揺動部およびフレーム２０を連結して揺動部１０の揺動動作の軸心Ａ１を規定する一対の連結部４０と、支持基部３０Ａおよびこれから揺動部１０の側に延出するアーム部３０Ｂを有するフレーム３０と、フレーム２０，３０を連結してフレーム２０の揺動動作の軸心Ａ２を規定する一対の連結部５０Ａ，５０Ｂとを備える。連結部５０Ａは、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム部３０Ｂとに接続し、連結部５０Ｂは、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０と支持基部３０Ａまたはアーム部３０Ｂとに接続している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な揺動部を有する例えばマイクロミラー素子、角速度センサ、加速度センサなどのマイクロ揺動素子、マイクロ揺動素子アレイ、およびマイクロミラー素子を含んで構成される光スイッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。そのような素子には、例えば、マイクロミラー素子や、加速度センサ、角速度センサなど、微小な揺動部を有するマイクロ揺動素子が含まれる。マイクロミラー素子は、例えば光ディスク技術や光通信技術の分野において、光反射機能を担う素子として利用される。角速度センサおよび加速度センサは、例えば、ビデオカメラやカメラ付き携帯電話の手振れ防止機能、カーナビゲーションシステム、エアバッグ開放タイミングシステム、車やロボット等の姿勢制御システムの用途で、利用される。このようなマイクロ揺動素子については、例えば下記の特許文献１〜３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９７００号公報
【特許文献２】特開２００４−３４１３６４号公報
【特許文献３】特開２００６−７２２５２号公報
【０００４】
図３２は、従来のマイクロ揺動素子の一例たるマイクロ揺動素子９０の概略構成を表す平面図である。マイクロ揺動素子９０は、揺動部９１と、これを囲むフレーム９２と、これを更に囲むフレーム９３と、揺動部９１およびフレーム９２を連結する一対のトーションバー９４と、フレーム９２，９３を連結する一対のトーションバー９５とを備える。一対のトーションバー９４は、揺動部９１の揺動動作の軸心Ｂ１を規定し、一対のトーションバー９５は、フレーム９３およびこれに伴う揺動部９１の揺動動作の軸心Ｂ２を規定し、軸心Ｂ１，Ｂ２は直交する。すなわち、マイクロ揺動素子９０は、いわゆる二軸型の揺動素子である。
【０００５】
このようなマイクロ揺動素子９０が例えばマイクロミラー素子として構成される場合、揺動部９１上にミラー面９１ａが設けられ、揺動部９１が軸心Ｂ１まわりに回転変位するための駆動力を発生させる所定の第１アクチュエータ（図示略）が設けられ、また、フレーム９２およびこれに伴う揺動部９１が軸心Ｂ２まわりに回転変位するための駆動力を発生させる所定の第２アクチュエータ（図示略）が設けられる。そして、両アクチュエータが適宜稼動することによって、揺動部９１が各軸心Ｂ１，Ｂ２まわりに所定程度に回転変位ないし揺動駆動される。このような揺動部９１の揺動駆動により、揺動部９１上に設けられたミラー面９１ａにて反射される光信号の反射方向が適宜切り換えられる。
【０００６】
一方、マイクロ揺動素子９０が角速度センサとして構成される場合、例えば、揺動部９１の軸心Ｂ１まわりの回転変位量に応じて静電容量が変化する、相対する一対の検出用キャパシタ電極（図示略）の各々が揺動部９１およびフレーム９２に設けられ、また、フレーム９２およびこれに伴う揺動部９１が軸心Ｂ２まわりに回転変位するための駆動力を発生させる所定のアクチュエータ（図示略）が設けられる。そして、アクチュエータが稼動してフレーム９２およびこれに伴う揺動部９１が所定の振動数ないし周期で軸心Ｂ２まわりに揺動動作される。この振動状態において、揺動部９１に所定の角速度が作用すると、揺動部９１が軸心Ｂ１まわりに所定程度に回転変位し、検出用キャパシタ電極対間の静電容量が変化する。この静電容量変化に基づいて、揺動部９１の回転変位量が検出され、その検出結果に基づき、マイクロ揺動素子９０ないし揺動部９１に作用する角速度が導出される。
【０００７】
図３３は、複数のマイクロ揺動素子９０により構成されるマイクロ揺動素子アレイ９０Ａの概略構成を表す平面図である。マイクロ揺動素子アレイ９０Ａでは、マイクロ揺動素子９０の外側のフレーム９３が共通化されたうえで、複数のマイクロ揺動素子９０（一部省略）が一列に配されている。
【０００８】
このようにフレーム９３が共通化される場合であっても、マイクロ揺動素子アレイ９０Ａでは、隣り合う素子における揺動部９１どうしを充分に近接して配置することができない。各揺動部９１がフレーム９２に囲まれているからである。マイクロ揺動素子アレイ９０Ａにおいて隣り合う二つの素子の揺動部９１間には、二本のフレーム９２を配するスペースと、当該フレーム９２どうしが機械的干渉や電気的干渉をするのを回避するためのスペースとを、確保する必要がある。
【０００９】
隣り合う素子における揺動部９１どうしを充分に近接配置することができないマイクロ揺動素子アレイ９０Ａでは、素子配列方向において充分に高い揺動部９１の占有比率を実現することができない場合があり、そのために、充分な高機能化を図ることができない場合がある。例えば、各マイクロ揺動素子９０がマイクロミラー素子として構成されて、マイクロ揺動素子アレイ９０Ａが波長選択型光スイッチング素子に組み込まれるマイクロミラー素子アレイとして構成されている場合、素子配列方向における揺動部９１の占有比率が低いほど、マイクロ揺動素子アレイ９０Ａが全体として受けて各ミラー面９１ａにて反射する光信号について、損失が増大することが知られている。例えば、各マイクロ揺動素子９０が角速度センサや加速度センサとして構成されて、マイクロ揺動素子アレイ９０Ａがセンシングデバイスとして構成されている場合、素子配列方向における揺動部９１の占有比率が低いほど、検出信号がノイズの影響を受けやすく、センサ感度が低下することが知られている（複数のマイクロ揺動素子９０が隣り合って配置されることで、各素子にて発生するノイズが、隣り合う素子間でキャンセルし合う効果が期待されるが、素子配列方向における揺動部９１の占有比率が低いほど、当該ノイズキャンセル効果ないしノイズ低減効果が減弱する）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のような事情の下で考え出されたものであって、隣り合う素子における揺動部について近接配置するのに適した二軸型のマイクロ揺動素子、そのようなマイクロ揺動素子を備えるマイクロ揺動素子アレイ、および、そのようなマイクロ揺動素子を備える光スイッチング装置を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。このマイクロ揺動素子は、第１フレームと、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揺動動作の第１軸心を規定する第１捩れ連結部および第２捩れ連結部と、支持基部および当該支持基部から揺動部の側に延出するアーム部を有する第２フレームと、第２フレームおよび第１フレームを連結して当該第１フレームの揺動動作の第２軸心を規定する第３捩れ連結部および第４捩れ連結部とを備え、第３捩れ連結部は、揺動部および支持基部の間において第１フレームとアーム部とに接続し、第４捩れ連結部は、揺動部および支持基部の間において第１フレームと支持基部またはアーム部とに接続している。本マイクロ揺動素子は、例えば、マイクロミラー素子、角速度センサ、または加速度センサとして構成することができる。
【００１２】
本マイクロ揺動素子は、二軸型の揺動素子であり、上述のように、揺動部、当該揺動部と連結されている第１フレーム、および、当該第１フレームと連結されている第２フレームを備える。そして、本マイクロ揺動素子では、第２フレームの支持基部と揺動部との間において、第１および第２フレームが第３および第４捩れ連結部によって連結されている。具体的には、第１および第２フレームを連結する一方の捩れ連結部（第３捩れ連結部）は、揺動部および支持基部の間において第１フレームとアーム部とに接続し、他方の捩れ連結部（第４捩れ連結部）は、揺動部および支持基部の間において第１フレームと支持基部またはアーム部とに接続している。すなわち、本マイクロ揺動素子では、揺動部および第１フレームを有する可動部が、第３および第４捩れ連結部ならびにアーム部を介して、第２フレームの支持基部によって支持されているのである。
【００１３】
このような片持ち構造で可動部が第２フレームに支持されている本マイクロ揺動素子においては、第１および第２フレームを連結するための一対の第３および第４捩れ連結部の間に揺動部が位置しないので（即ち、第２フレームに対して可動部が支持される様式が両持ち構造でないので）、第１フレームについて、揺動部を実質的に囲むような形状で設ける必要はない。そのため、本マイクロ揺動素子では、揺動部の外郭において第１フレームに対向しない領域ないし周域を増大させやすい。したがって、複数の本マイクロ揺動素子を隣接配置した場合には、隣り合う素子における揺動部について近接配置しやすい。このように、本マイクロ揺動素子は、隣り合う素子における揺動部について近接配置するのに適する。
【００１４】
本発明の第１の側面において、好ましくは、第１軸心および第２軸心は直交する。二軸型の揺動素子としては、このような構成が好ましい。
【００１５】
好ましくは、揺動部は、揺動機能部と、第１電極部と、当該揺動機能部および第１電極部を連結する梁部とを有し、第１フレームは、揺動部の第１電極部側を囲む形状を有し、第１および第２捩れ連結部は、揺動部における梁部に接続し、本マイクロ揺動素子は、第１電極部と協働して揺動部の揺動動作の駆動力を発生させるための、第１フレームに固定された第２電極部を更に備える。この場合、好ましくは、第１および第２電極部は、各々、複数の電極歯が並列してなる櫛歯電極である。
【００１６】
好ましくは、本マイクロ揺動素子は、アーム部に固定された第３電極部と、第３電極部と協働して第１フレームの揺動動作の駆動力を発生させるための、第１フレームに固定された第４電極部とを更に備える。この場合、好ましくは、第３および第４電極部は、各々、複数の電極歯が並列してなる櫛歯電極である。
【００１７】
好ましくは、櫛歯電極の各電極歯は、素子厚さ方向における長さよりも小さな幅を有する。このような構成は、櫛歯電極の機械的強度、ひいては素子の機械的強度を確保するうえで、好適である。
【００１８】
好ましくは、アーム部は、素子厚さ方向における長さよりも幅が小さな部位を有する。このような構成は、アーム部の機械的強度、ひいては素子の機械的強度を確保するうえで、好適である。
【００１９】
好ましくは、第１フレームは、素子厚さ方向における長さよりも幅が小さな部位を有する。このような構成は、第１フレームの機械的強度、ひいては素子の機械的強度を確保するうえで、好適である。
【００２０】
好ましくは、揺動部を第２フレームに対して一時的に固定するために当該揺動部および第２フレームを連結する連結部を更に備える。この連結部は、切断されるまでは、揺動部を第２フレームに連結しておく機能または揺動部と第２フレームの連結を補強する機能を担うものであり、且つ、本マイクロ揺動素子が使用されるまでには切断されるものである。
【００２１】
本発明の第２の側面によるとマイクロ揺動素子アレイが提供される。このマイクロ揺動素子アレイは、本発明の第１の側面に係るマイクロ揺動素子を複数含んでなる。好ましくは、複数のマイクロ揺動素子における第１軸心は相互に平行であり、且つ、複数のマイクロ揺動素子における第２軸心は相互に平行である。
【００２２】
本発明の第３の側面によると光スイッチング装置が提供される。この光スイッチング装置は、マイクロミラー素子として構成された第１の側面に係るマイクロ揺動素子を備える。本光スイッチング装置は、例えば、空間光結合型の光スイッチング装置や波長選択型の光スイッチング装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイＹ１の平面図である。マイクロ揺動素子アレイＹ１は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ１（一部省略）を含んでなる。
【００２４】
図２から図９は、マイクロ揺動素子アレイＹ１を構成するマイクロ揺動素子Ｘ１を表す。図２は、マイクロ揺動素子Ｘ１の平面図であり、図３は、マイクロ揺動素子Ｘ１の一部省略平面図である。図４から図９は、各々、図２の線IV−IV、線V−V、線VI−VI、線VII−VII、線VIII−VIII、および線IX−IXに沿った拡大断面図である。
【００２５】
マイクロ揺動素子Ｘ１は、揺動部１０と、フレーム２０と、フレーム３０と、一対の連結部４０と、一対の連結部５０Ａ，５０Ｂと、電極部６０，７０，８０とを備え、本実施形態では例えばマイクロミラー素子として構成されている。また、マイクロ揺動素子Ｘ１は、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）ウエハ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。マイクロ揺動素子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および図２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３に示される構造は、マイクロ揺動素子Ｘ１において第２シリコン層に由来するものである。
【００２６】
揺動部１０は、ランド部１１と、電極部１２と、梁部１３と、シールド部１４とを有する。
【００２７】
ランド部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。このようなランド部１１およびミラー面１１ａは、揺動機能部を構成する。また、ランド部１１について図２に示す長さＬ１は、例えば２０〜３００μｍである。
【００２８】
電極部１２は、第１シリコン層に由来する部位であり、一対のアーム１２Ａ，１２Ｂ、複数の電極歯１２ａ、および複数の電極歯１２ｂを有する。アーム１２Ａ，１２Ｂは、図２に示す矢印Ｄ方向に平行である。電極歯１２ａは、図２および図６に示すようにアーム１２Ａからアーム１２Ｂ側へ延出し、且つ、図２に示すようにアーム１２Ａの延び方向に離隔して並列する。電極歯１２ｂは、アーム１２Ｂからアーム１２Ａ側へ延出し、且つ、アーム１２Ｂの延び方向に離隔して並列する。このように、電極部１２は櫛歯電極構造を有する。このような電極部１２の各電極歯１２ａ，１２ｂは、電極歯１２ｂについて図４に示すように、厚さ方向Ｈにおける長さよりも小さな幅を有する。このような構成は、電極部１２ひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。また、電極部１２は、マイクロ揺動素子Ｘ１の駆動時に所定の基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されるための部位である。
【００２９】
梁部１３は、第１シリコン層に由来する部位であり、ランド部１１および電極部１２を連結する。
【００３０】
シールド部１４は、図３に示すように第２シリコン層に由来する部位であり、図５に示すように絶縁層１５を介して電極部１２に接合している。シールド部１４および電極部１２は、絶縁層１５を貫通する導電ビア１６を介して電気的に接続されている。
【００３１】
フレーム２０は、図２に示すように、囲み形状部２０Ａおよびこれから延出する延出形状部２０Ｂを有する。囲み形状部２０Ａは、矢印Ｄ方向に延びる一対のアーム２０Ａ’を含んで揺動部１０の電極部１２を囲む。アーム２０Ａ’は、図５および図６に示すように、厚さ方向Ｈの長さＴ１を幅Ｗ１で除した値であるアスペクト比が１より大きい。すなわち、フレーム２０は、厚さ方向Ｈにおける長さよりも幅が小さな部位を有する。この構成は、フレーム２０ないしアーム２０Ａ’ひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【００３２】
また、フレーム２０は、例えば図４および図６に示すように、第１シリコン層に由来する第１層部２１と、第２シリコン層に由来する第２層部２２と、これらの間の絶縁層２３とからなる積層構造を有する。第１層部２１は、図２に示すように、空隙を介して分離する部分２１ａ，２１ｂからなる。部分２１ａは、フレーム２０の囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなす。部分２１ｂは、囲み形状部２０Ａの一部をなす。第２層部２２は、図３に示すように、空隙を介して分離する部分２２ａ，２２ｂ，２２ｃからなる。部分２２ａは、フレーム２０の囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなす。部分２２ｂ，２２ｃは、囲み形状部２０Ａの一部をなす。フレーム２０における第１層部２１の部分２１ａおよび第２層部２２の部分２２ａは、図７に示すように、絶縁層２３を貫通する導電ビア２４を介して電気的に接続されている。第１層部２１の部分２１ａおよび第２層部２２の部分２２ｂは、図７に示すように、絶縁層２３を貫通する導電ビア２５を介して電気的に接続されている。第１層部２１の部分２１ｂおよび第２層部２２の部分２２ｃは、図９に示すように、絶縁層２３を貫通する導電ビア２６を介して電気的に接続されている。
【００３３】
フレーム３０は、例えば図２に示すように、支持基部３０Ａおよびアーム３０Ｂを有する。また、フレーム３０は、例えば図８および図９に示すように、第１シリコン層に由来する第１層部３１と、第２シリコン層に由来する第２層部３２と、これらの間の絶縁層３３とからなる積層構造を有する。
【００３４】
支持基部３０Ａは、図３に示すように、第２層部３２において、空隙を介して分離する部分３２ａ，３２ｂを有する。
【００３５】
アーム３０Ｂは、図２に示すように、支持基部３０Ａから揺動部１０の側に延出し、且つ、屈曲している。アーム３０Ｂは、図８に示すように、厚さ方向Ｈの長さＴ２を幅Ｗ２で除した値であるアスペクト比が１より大きい。すなわち、アーム３０Ｂは、厚さ方向Ｈにおける長さよりも幅が小さな部位を有する。この構成は、アーム３０Ｂひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【００３６】
また、アーム３０Ｂは、図２および図９に示すように、第１層部３１において部分３１ａを有し、且つ、図３に示すように、第２層部３２において、空隙を介して分離する部分３２ｃ，３２ｄを有する。部分３２ｃは、支持基部３０Ａの部分３２ａと接続されており、部分３２ｄは、支持基部３０Ａの部分３２ｂと接続されている。アーム３０Ｂにおける部分３１ａおよび部分３２ｃは、図９に示すように、絶縁層３３を貫通する導電ビア３４を介して電気的に接続されている。
【００３７】
一対の連結部４０は、本発明における第１および第２捩れ連結部であり、各々、図２に示すように二本のトーションバー４１からなる。各連結部４０は、第１シリコン層に由来する部位であり、揺動部１０の梁部１３とフレーム２０の第１層部２１の部分２１ａとに接続して、揺動部１０およびフレーム２０を連結する（梁部１３と部分２１ａは連結部４０を介して電気的に接続されている）。各連結部４０を構成する二本のトーションバー４１の間隔は、フレーム２０の側から揺動部１０の側にかけて漸増する。また、トーションバー４１は、図４に示すように、厚さ方向Ｈにおいて、揺動部１０よりも薄肉であり、且つ、フレーム２０の第１層部２１よりも薄肉である。このような一対の連結部４０は、揺動部１０ないしランド部１１の揺動動作の軸心Ａ１を規定する。軸心Ａ１は、図２に示す矢印Ｄ方向と、即ち、電極部１２のアーム１２Ａ，１２Ｂの延び方向と、直交する。フレーム２０の側から揺動部１０の側にかけて間隔が漸増する二本のトーションバー４１を含む各連結部４０は、揺動部１０の揺動動作における不要な変位成分の発生を抑制するのに好適である。
【００３８】
一対の連結部５０Ａ，５０Ｂは、本発明における第３および第４捩れ連結部であり、各々、図２に示すように二本のトーションバー５１からなる。各連結部５０Ａ，５０Ｂは、第１シリコン層に由来する部位であり、フレーム２０およびフレーム３０を連結する。具体的には、図２および図９に示すように、連結部５０Ａは、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｂと、フレーム３０のアーム３０Ｂにおける第１層部３１の部分３１ａとに接続して、これらを連結する（部分２１ｂ，３１ａは連結部５０Ａを介して電気的に接続されている）。連結部５０Ｂは、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ａと、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第１層部３１とに接続して、これらを連結する（部分２１ａと支持基部３０Ａの第１層部３１の一部は連結部５０Ｂを介して電気的に接続されている）。各連結部５０Ａ，５０Ｂを構成する二本のトーションバー５１の間隔は、フレーム３０の側からフレーム２０の側にかけて漸増する。また、トーションバー５１は、図９に示すように、厚さ方向Ｈにおいて、フレーム２０，３０よりも薄肉である。このような一対の連結部５０Ａ，５０Ｂは、フレーム２０およびこれに伴う揺動部１０の揺動動作の軸心Ａ２を規定する。本実施形態では、軸心Ａ２は軸心Ａ１と直交する。フレーム３０の側からフレーム２０の側にかけて間隔が漸増する二本のトーションバー５１を含む各連結部５０Ａ，５０Ｂは、フレーム２０およびこれに伴う揺動部１０の揺動動作における不要な変位成分の発生を抑制するのに好適である。
【００３９】
電極部６０は、第２シリコン層に由来する部位であり、図３によく表れているように、アーム６１、複数の電極歯６２ａ、および複数の電極歯６２ｂを有する。アーム６１は、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｃから延出する。複数の電極歯６２ａは、電極部１２のアーム１２Ａ側へアーム６１から延出し、且つ、アーム６１の延び方向に離隔して並列する。複数の電極歯６２ｂは、電極部１２のアーム１２Ｂ側へアーム６１から延出し、且つ、アーム６１の延び方向に離隔して並列する。このように、電極部６０は櫛歯電極構造を有する。このような電極部６０の各電極歯６２ａ，６２ｂは、電極歯６２ｂについて図４に示すように、厚さ方向Ｈにおける長さよりも小さな幅を有する。このような構成は、電極部６０ひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【００４０】
電極部７０は、第１シリコン層に由来する部位であり、図２に示すように複数の電極歯７１からなる。複数の電極歯７１は、図２および図８に示すようにフレーム２０の第１層部２１の部分２１ａから電極部８０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。このように、電極部７０は櫛歯電極構造を有する。このような電極部７０の各電極歯７１は、厚さ方向Ｈにおける長さよりも小さな幅を有する。このような構成は、電極部７０ひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【００４１】
電極部８０は、第２シリコン層に由来する部位であり、図２および図３に示すように複数の電極歯８１からなる。複数の電極歯８１は、図３および図８に示すようにフレーム３０のアーム３０Ｂにおける部分３２ｄから電極部７０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。このように、電極部８０は櫛歯電極構造を有する。このような電極部８０の各電極歯８１は、厚さ方向Ｈにおける長さよりも小さな幅を有する。このような構成は、電極部８０ひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【００４２】
マイクロ揺動素子Ｘ１において、一対の電極部１２，６０は、軸心Ａ１まわりの揺動部１０の揺動動作に係る駆動力を発生させるための駆動機構ないしアクチュエータを構成し得る。また、一対の電極部７０，８０は、フレーム２０およびこれに伴う揺動部１０の軸心Ａ２まわりの揺動動作に係る駆動力を発生させるための駆動機構ないしアクチュエータを構成し得る。
【００４３】
マイクロ揺動素子Ｘ１の駆動時には、揺動部１０の電極部１２および電極部７０に所定の基準電位が付与される。電極部１２に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１の一部、連結部５０Ｂのトーションバー５１、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ａ、連結部４０のトーションバー４１、および揺動部１０の梁部１３を介して、実現することができる。電極部７０に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１の一部、連結部５０Ｂのトーションバー５１、およびフレーム２０の第１層部２１の部分２１ａを介して、実現することができる。基準電位は、好ましくは一定に維持され、例えばグラウンド電位である。
【００４４】
そして、マイクロ揺動素子Ｘ１においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０に対して必要に応じて付与することにより、電極部１２，６０間に静電引力を発生させて、例えば図１０に示すように揺動部１０を軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。これとともに、マイクロ揺動素子Ｘ１においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部８０に対して必要に応じて付与することにより、電極部７０，８０間に静電引力を発生させて、フレーム２０およびこれに伴う揺動部１０を軸心Ａ２まわりに回転変位させることができる。マイクロ揺動素子Ｘ１は、二軸型の揺動素子である。電極部６０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ａ、アーム３０Ｂにおける第２層部３２の部分３２ｃと導電ビア３４と第１層部３１の部分３１ａ、連結部５０Ａのトーションバー５１、フレーム２０における第１層部２１の部分２１ｂと導電ビア２６と第２層部２２の部分２２ｃを介して、実現することができる。電極部８０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ｂ、および、アーム３０Ｂにおける第２層部３２の部分３２ｄを介して、実現することができる。このような二軸型の揺動駆動により、マイクロ揺動素子Ｘ１における揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【００４５】
マイクロ揺動素子アレイＹ１は、以上の構成を有するマイクロ揺動素子Ｘ１を複数含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ１において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ１は、全ての軸心Ａ２（図１では図示せず）が相互に平行となるように一列に配されている。
【００４６】
マイクロ揺動素子アレイＹ１において、各マイクロ揺動素子Ｘ１のフレーム３０は一体化されて枠体をなし、揺動部１０およびフレーム２０を含む全マイクロ揺動素子Ｘ１の可動部を囲む。フレーム３０の第１層部３１は、各部分３１ａを除き、全てのマイクロ揺動素子Ｘ１にわたって連続しており、従って、全てのマイクロ揺動素子Ｘ１における揺動部１０の電極部１２およびシールド部１４、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ａおよび第２層部２２の部分２２ａ，２２ｂ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【００４７】
マイクロ揺動素子アレイＹ１の駆動時には、全てのマイクロ揺動素子Ｘ１における揺動部１０の電極部１２および電極部７０に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ揺動素子Ｘ１の電極部６０，８０の各々に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０およびフレーム２０が個別に揺動駆動され、各マイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【００４８】
マイクロ揺動素子アレイＹ１に含まれる各マイクロ揺動素子Ｘ１は、二軸型の揺動素子であり、上述のように、揺動部１０、当該揺動部１０と連結されているフレーム２０、および、当該フレーム２０と連結されているフレーム３０を備える。そして、各マイクロ揺動素子Ｘ１において、フレーム２０，３０は、フレーム３０の支持基部３０Ａと揺動部１０との間において、連結部５０Ａ，５０Ｂによって連結されている。具体的には、フレーム２０，３０を連結する一方の連結部５０Ａ（二本のトーションバー５１）は、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム３０Ｂとに接続し、他方の連結部５０Ｂ（二本のトーションバー５１）は、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０と支持基部３０Ａとに接続している。すなわち、各マイクロ揺動素子Ｘ１では、揺動部１０およびフレーム２０を有する可動部が、連結部５０Ａ，５０Ｂならびにアーム３０Ｂを介して、フレーム３０の支持基部３０Ａによって支持されているのである。
【００４９】
このような片持ち構造で可動部がフレーム３０に支持されている各マイクロ揺動素子Ｘ１では、フレーム２０，３０を連結するための一対の連結部５０Ａ，５０Ｂの間に揺動部１０が位置しないので（即ち、フレーム３０に対して可動部が支持される様式が両持ち構造でないので）、揺動部１０の外郭においてフレーム２０に対向しない領域を長く確保することができ、上述のように、フレーム２０は揺動部１０のランド部１１を囲まない構造をとることができる。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ１では、隣り合う二つのマイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０の間に、二本のフレーム２０を配するためのスペースや、当該フレーム２０どうしが機械的干渉や電気的干渉をするのを回避するためのスペースを、確保する必要がない。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ１では、隣り合うマイクロ揺動素子Ｘ１における揺動部１０のランド部１１を充分に近接して配置することができる。このようなマイクロ揺動素子アレイＹ１では、素子配列方向において充分に高いランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率を実現することができる。素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率が高いほど、マイクロ揺動素子アレイＹ１が全体として受けて各ミラー面１１ａにて反射する光信号について、損失を低減することができる。
【００５０】
マイクロ揺動素子アレイＹ１の各マイクロ揺動素子Ｘ１では、揺動部１０の電極部１２と、シールド部１４と、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ａ，２２ｂとは、電気的に接続されている。したがって、素子駆動時には、電極部１２と共にシールド部１４および部分２２ａ，２２ｂにも基準電位（例えばグラウンド電位）が付与される。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に電極部６０から例えば揺動部１０のランド部１１側へ発する電界は、シールド部１４によって吸収されやすい（即ち、当該電界は、シールド部１４を越えて例えばランド部１１に至りにくい）。これとともに、素子駆動時に電極部６０から発する電界は、部分２２ａ，２２ｂによって吸収されやすい（即ち、当該電界は、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ａ，２２ｂ側を越えて素子外に漏出しにくい）。これら電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ１における素子外への電界漏れを防止または抑制する。このような素子外への電界漏れの防止または抑制により、マイクロ揺動素子アレイＹ１における一のマイクロ揺動素子Ｘ１の電極部１２，６０によって構成される駆動機構からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動特性に不当な影響を与えることを、回避することができる。したがって、上述の電界吸収効果は、マイクロ揺動素子１の配列方向における高密度化、ひいては、素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの高占有比率化に資する。
【００５１】
マイクロ揺動素子アレイＹ１の各マイクロ揺動素子Ｘ１において、フレーム２０のアーム２０Ａ’は、図５および図６を参照して上述したように、厚さ方向Ｈの長さＴ１を幅Ｗ１で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これとともに、フレーム３０のアーム３０Ｂは、図８を参照して上述したように、厚さ方向Ｈの長さＴ２を幅Ｗ２で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これらの構成は、可動部がフレーム３０の支持基部３０Ａによって片持ち構造で支持されるマイクロ揺動素子Ｘ１において、揺動部１０と支持基部３０Ａとの間の支持構造における厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保するのに好適である。
【００５２】
マイクロ揺動素子Ｘ１は、角速度センサや加速度センサなどのセンシングデバイスとしても構成することができる。センシングデバイスとしてのマイクロ揺動素子Ｘ１においては、揺動部１０のランド部１１上のミラー面１１ａは必ずしも設ける必要はない。
【００５３】
角速度センサとして構成されたマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動時には、例えば、可動部（揺動部１０，フレーム２０，連結部４０，電極部６０）は、所定の振動数ないし周期で軸心Ａ２まわりに揺動動作される。この揺動動作は、電極部７０，８０間に対して所定の周期で電圧印加を行うことによって実現される。本実施形態では、例えば、電極部７０をグラウンド接続したうえで、電極部８０への所定電位の付与を所定周期で行う。
【００５４】
例えばこのようにして可動部を揺動動作ないし振動させている状態において、マイクロ揺動素子Ｘ１ないし揺動部１０に所定の角速度が作用すると、揺動部１０が軸心Ａ１まわりに所定程度に回転変位して、電極部１２，６０の相対的配置が変化して当該電極部１２，６０間の静電容量が変化する。これら静電容量変化に基づいて、揺動部１０の回転変位量を検出することができる。その検出結果に基づき、マイクロ揺動素子Ｘ１ないし揺動部１０に作用する角速度を導出することが可能である。
【００５５】
加速度センサとして構成されたマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動時には、例えば、電極部１２，６０間に所定の直流電圧印加を行うことによって、フレーム２０や電極部６０に対して揺動部１０を静止状態にさせる。この状態で、マイクロ揺動素子Ｘ１ないし揺動部１０に法線方向（図２の平面図において紙面に垂直な方向）の加速度が作用すると、加速度と平行なベクトル成分の慣性力が働いて、揺動部１０に対し、一対の連結部４０によって規定される軸心Ａ１まわりに回転トルクが作用し、加速度に比例した回転変位（軸心Ａ１まわりの回転変位）が揺動部１０に生じる（当該慣性力は、図２に現れる平面視において揺動部１０の重心位置が軸心Ａ１と重ならないように設計しておくことで、発生させることができる）。回転変位量は、電極部１２，６０間の静電容量の変化として電気的に検出することができる。その検出結果に基づき、マイクロ揺動素子Ｘ１ないし揺動部１０に作用する加速度を導出することが可能である。
【００５６】
図１１および図１２は、マイクロ揺動素子アレイＹ１に含まれる各マイクロ揺動素子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揺動素子Ｘ１を製造するための一手法である。図１１および図１２においては、図１２（ｄ）に示すランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２、連結部Ｃ１，Ｃ２、および一組の電極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揺動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。ランド部Ｌは、ランド部１１の一部に相当する。梁部Ｂは、梁部１３に相当し、梁部１３の横断面を表す。フレームＦ１は、フレーム２０に相当し、フレーム２０のアーム２０Ａ’の横断面を表す。フレームＦ２は、フレーム３０の一部に相当する。連結部Ｃ１は、連結部４０に相当し、トーションバー４１の延び方向の断面を表す。連結部Ｃ２は、連結部４０，５０Ａ，５０Ｂの各々に相当し、各トーションバー４１，５１の横断面を表す。電極Ｅ１は、電極部１２，７０の各々の一部に相当し、一組の電極歯１２ａおよび一組の電極歯７１の各々の横断面を表す。電極Ｅ２は、電極部６０，８０の各々の一部に相当し、一組の電極歯６１および一組の電極歯８１の各々の横断面を表す。
【００５７】
マイクロ揺動素子Ｘ１の製造においては、まず、図１１（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ウエハであり、図外において上述の導電ビア１６，２４〜２６，３４を構成することとなる導電ビアが所定の箇所に予め埋め込み形成されたものである。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。
【００５８】
次に、図１１（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。
【００５９】
次に、図１１（ｃ）に示すように、シリコン層１０１上に酸化膜パターン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、シリコン層１０１において成形されるべき揺動部１０の一部（ランド部１１、電極部１２、梁部１３を含む）、フレーム２０の第１層部２１ａ、フレーム３０の第１層部３１（部分３１ａを含む）、および電極部７０に対応する図１３に示すパターン形状を有する。レジストパターン１１１は、連結部４０，５０Ａ，５０Ｂ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、シリコン層１０２において成形されるべき揺動部１０のシールド部１４、フレーム２０の第２層部２２、フレーム３０の第２層部３２、および電極部６０，８０に対応する図１４に示すパターン形状を有する。
【００６０】
次に、図１１（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をマスクとして利用して、ＤＲＩＥ（deep reactive ion etching）により、シリコン層１０１に対して所定の深さまでエッチング処理を行う。所定の深さとは、連結部Ｃ１，Ｃ２の厚さに相当する深さであり、例えば５μｍである。ＤＲＩＥでは、ＳＦ6ガスを用いて行うエッチングとＣ4Ｆ8ガスを用いて行う側壁保護とを交互に繰り返すＢｏｓｃｈプロセスにおいて、良好な異方性エッチング加工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。
【００６１】
次に、図１２（ａ）に示すようにレジストパターン１１１を除去する。例えば、剥離液を作用させることにより、レジストパターン１１１を剥離することができる。
【００６２】
次に、図１２（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、連結部Ｃ１，Ｃ２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。本工程にて、ランド部Ｌ、梁部Ｂ、電極Ｅ１、フレームＦ１の一部（フレーム２０の第１層部２１）、フレームＦ３の一部（フレーム３０の第１層部３１）、および各連結部Ｃ１，Ｃ２が、成形される。
【００６３】
次に、図１２（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。本工程にて、フレームＦ１の一部（フレーム２０の第２層部２２）、フレームＦ２の一部（フレーム３０の第２層部３２）、および電極Ｅ２が、成形される。
【００６４】
次に、図１２（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。
【００６５】
以上の一連の工程を経ることにより、ランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２、連結部Ｃ１，Ｃ２、および一組の電極Ｅ１，Ｅ２を成形するなどしてマイクロ揺動素子Ｘ１を製造することができる。
【００６６】
マイクロ揺動素子Ｘ１は、揺動部１０をフレーム３０に対して一時的に固定するためのサポートビーム４２を更に備えてもよい。サポートビーム４２は、図２において破線で示すように、フレーム３０における支持基部３０Ａとは反対側の辺の第１層部３１と揺動部１０を連結する。このサポートビーム４２は、切断されるまでは、一対の連結部４０による揺動部１０とフレーム２０の間の連結や、一対の連結部５０による可動部（揺動部１０およびフレーム２０を含む）とフレーム３０の間の連結を、補強する機能を担い、且つ、マイクロ揺動素子Ｘ１の駆動前ないし使用前にレーザビーム等を用いて切断される。
【００６７】
図１５は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイＹ２の平面図である。マイクロ揺動素子アレイＹ２は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ２（一部省略）を含んでなる。
【００６８】
図１６から図１９は、マイクロ揺動素子アレイＹ２を構成するマイクロ揺動素子Ｘ２を表す。図１６は、マイクロ揺動素子Ｘ２の平面図であり、図１７は、マイクロ揺動素子Ｘ２の一部省略平面図である。図１８および図１９は、図１６の線XVIII−XVIIIおよび線XIX−XIXに沿った拡大断面図である。
【００６９】
マイクロ揺動素子Ｘ２は、揺動部１０と、フレーム２０と、フレーム３０と、一対の連結部４０と、一対の連結部５０Ａ，５０Ｂと、電極部６０，７０，８０とを備え、本実施形態では例えばマイクロミラー素子として構成されている。また、マイクロ揺動素子Ｘ２は、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、マイクロ揺動素子Ｘ１と同様にしてＳＯＩウエハ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。マイクロ揺動素子Ｘ２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１６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１７に示される構造は、マイクロ揺動素子Ｘ２において第２シリコン層に由来するものである。
【００７０】
マイクロ揺動素子Ｘ２は、フレーム２０，３０の一部の構造において、第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子Ｘ１と異なる。マイクロ揺動素子Ｘ２の他の構造については、マイクロ揺動Ｘ１と同様である。
【００７１】
本実施形態におけるフレーム２０が第１の実施形態におけるフレーム２０と異なる点は、延出形状部２０Ｂの形状、第１層部２１が部分２１ａ，２１ｂに代えて部分２１ｃ，２１ｄからなる点、および、第２層部２２が部分２１ａに代えて部分２２ｄを有する点である。本実施形態におけるフレーム２０の部分２１ｃは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出形状部２０Ｂにおける形状について第１の実施形態における部分２１ａとは異なる。部分２１ｄは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出部形状部２０Ｂの一部をもなす点において第１の実施形態における部分２１ｂとは異なる。部分２１ｄは、図１９に示すように、絶縁層２３を貫通するビア２６を介して第２層部２２の部分２２ｃと電気的に接続されている。部分２２ｄは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出形状部２０Ｂにおける形状について第１の実施形態における部分２２ａとは異なる。これら相違点の他は、本実施形態におけるフレーム２０は第１の実施形態におけるフレーム２０と同一の構成を備える。
【００７２】
本実施形態におけるフレーム３０が第１の実施形態におけるフレーム３０と異なる点は、アーム３０Ｂに代えてアーム３０Ｂ’を有する点である。アーム３０Ｂ’は、図１６に示すように、支持基部３０Ａから可動部ないし揺動部１０の側に延出し、且つ、屈曲している。アーム３０Ｂ’の一部は、図１８に示すように、厚さ方向Ｈの長さＴ３を幅Ｗ３で除した値であるアスペクト比が１より大きい。すなわち、アーム３０Ｂ’は、厚さ方向Ｈにおける長さよりも幅が小さな部位を有する。この構成は、アーム３０Ｂ’ひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。また、アーム３０Ｂ’は、図１６に示すように、アーム３０の第１層部３１の形状の一部において第１の実施形態におけるアーム３０Ｂと異なり、図１７に示すように、第２層部３２が部分３２ｃに代えて部分３２ｅを有する点において第１の実施形態におけるアーム３０Ｂと異なる。部分３２ｅは、図１９に示すように、絶縁層３３を貫通するビア３４を介して第１層部３１の部分３１ａと電気的に接続されている。これら相違点の他は、フレーム３０Ｂ’は第１の本実施形態におけるフレーム３０Ｂと同一の構成を備え、本実施形態におけるフレーム３０は第１の本実施形態におけるフレーム３０と同一の構成を備える。
【００７３】
本実施形態における各連結部４０は、図１６に示すように、揺動部１０の梁部１３とフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃとに接続して、揺動部１０およびフレーム２０を連結する（梁部１３と部分２２ｃは連結部４０を介して電気的に接続されている）。
【００７４】
本実施形態における連結部５０Ａは、図１９に示すように、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｄと、フレーム３０のアーム３０Ｂ’における第１層部３１の部分３１ａとに接続して、これらを連結する（部分２１ｄ，３１ａは連結部５０Ａを介して電気的に接続されている）。
【００７５】
本実施形態における連結部５０Ｂは、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃと、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第１層部３１とに接続して、これらを連結する（部分２１ｃと支持基部３０Ａの第１層部３１の一部は連結部５０Ｂを介して電気的に接続されている）。
【００７６】
本実施形態における電極部６０は、図１７によく表れているように、アーム６１、複数の電極歯６２ａ、および複数の電極歯６２ｂを有するところ、アーム６１は、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｃから延出する。
【００７７】
本実施形態における電極部７０は複数の電極歯７１からなるところ、当該複数の電極歯７１は、図１６および図１８に示すようにフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃから電極部８０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【００７８】
本実施形態における電極部８０は複数の電極歯８１からなるところ、当該複数の電極歯８１は、図１７および図１８に示すようにアーム３０Ｂ’の第２層部３２の部分３２ｄから電極部７０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【００７９】
マイクロ揺動素子Ｘ２の駆動時には、揺動部１０の電極部１２および電極部７０に所定の基準電位が付与される。電極部１２に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１の一部、連結部５０Ｂのトーションバー５１、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃ、連結部４０のトーションバー４１、および揺動部１０の梁部１３を介して、実現することができる。電極部７０に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１の一部、連結部５０Ｂのトーションバー５１、およびフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃを介して、実現することができる。基準電位は、好ましくは一定に維持され、例えばグラウンド電位である。
【００８０】
そして、マイクロ揺動素子Ｘ２においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０に対して必要に応じて付与することにより、電極部１２，６０間に静電引力を発生させて、揺動部１０を軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。これとともに、マイクロ揺動素子Ｘ２においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部８０に対して必要に応じて付与することにより、電極部７０，８０間に静電引力を発生させて、フレーム２０およびこれに伴う揺動部１０を軸心Ａ２まわりに回転変位させることができる。マイクロ揺動素子Ｘ２は、二軸型の揺動素子である。電極部６０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ａ、アーム３０Ｂ’における第２層部３２の部分３２ｅと導電ビア３４と第１層部３１の部分３１ａ、連結部５０Ａのトーションバー５１、フレーム２０における第１層部２１の部分２１ｄと導電ビア２６と第２層部２２の部分２２ｃを介して、実現することができる。電極部８０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ｂ、および、アーム３０Ｂ’における第２層部３２の部分３２ｄを介して、実現することができる。このような二軸型の揺動駆動により、マイクロ揺動素子Ｘ２における揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【００８１】
マイクロ揺動素子アレイＹ２は、以上の構成を有するマイクロ揺動素子Ｘ２を複数含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ２において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ２は、全ての軸心Ａ２（図１５では図示せず）が相互に平行となるように一列に配されている。
【００８２】
マイクロ揺動素子アレイＹ２において、各マイクロ揺動素子Ｘ２のフレーム３０は一体化されて枠体をなし、揺動部１０およびフレーム２０を含む全マイクロ揺動素子Ｘ２の可動部を囲む。フレーム３０の第１層部３１は、各部分３１ａを除き、全てのマイクロ揺動素子Ｘ２にわたって連続しており、従って、全てのマイクロ揺動素子Ｘ２における揺動部１０の電極部１２およびシールド部１４、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃおよび第２層部２２の部分２２ｂ，２２ｄ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【００８３】
マイクロ揺動素子アレイＹ２の駆動時には、全てのマイクロ揺動素子Ｘ２における揺動部１０の電極部１２および電極部７０に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ揺動素子Ｘ２の電極部６０，８０の各々に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ揺動素子Ｘ２の揺動部１０およびフレーム２０が個別に揺動駆動され、各マイクロ揺動素子Ｘ２の揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【００８４】
マイクロ揺動素子アレイＹ２に含まれる各マイクロ揺動素子Ｘ２は、二軸型の揺動素子であり、上述のように、揺動部１０、当該揺動部１０と連結されているフレーム２０、および、当該フレーム２０と連結されているフレーム３０を備える。そして、各マイクロ揺動素子Ｘ２において、フレーム２０，３０は、フレーム３０の支持基部３０Ａと揺動部１０との間において、連結部５０Ａ，５０Ｂによって連結されている。具体的には、フレーム２０，３０を連結する一方の連結部５０Ａ（二本のトーションバー５１）は、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム３０Ｂ’とに接続し、他方の連結部５０Ｂ（二本のトーションバー５１）は、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０と支持基部３０Ａとに接続している。すなわち、各マイクロ揺動素子Ｘ２では、揺動部１０およびフレーム２０を有する可動部が、連結部５０Ａ，５０Ｂならびにアーム３０Ｂ’を介して、フレーム３０の支持基部３０Ａによって支持されているのである。
【００８５】
このような片持ち構造で可動部がフレーム３０に支持されている各マイクロ揺動素子Ｘ２では、フレーム２０，３０を連結するための一対の連結部５０Ａ，５０Ｂの間に揺動部１０が位置しないので、第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子Ｘ１に関して上述したのと同様の理由で、フレーム２０は揺動部１０のランド部１１を囲まない構造をとることができる。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ２では、マイクロ揺動素子アレイＹ１に関して上述したのと同様の理由で、隣り合う素子における揺動部１０のランド部１１を充分に近接して配置することができる。このようなマイクロ揺動素子アレイＹ２では、素子配列方向において充分に高いランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率を実現することができる。素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率が高いほど、マイクロ揺動素子アレイＹ２が全体として受けて各ミラー面１１ａにて反射する光信号について、損失を低減することができる。
【００８６】
マイクロ揺動素子アレイＹ２の各マイクロ揺動素子Ｘ２では、揺動部１０の電極部１２と、シールド部１４と、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｂ，２２ｄとは、電気的に接続されている。したがって、素子駆動時には、電極部１２と共にシールド部１４および部分２２ｂ，２２ｄにも基準電位（例えばグラウンド電位）が付与される。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に電極部６０から例えば揺動部１０のランド部１１側へ発する電界は、シールド部１４によって吸収されやすい。これとともに、素子駆動時に電極部６０から発する電界は、部分２２ｂ，２２ｄによって吸収されやすい。これら電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ２における素子外への電界漏れを防止または抑制する。このような素子外への電界漏れの防止または抑制により、マイクロ揺動素子アレイＹ２における一のマイクロ揺動素子Ｘ２の電極部１２，６０によって構成される駆動機構からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ２の駆動特性に不当な影響を与えることを、回避することができる。したがって、上述の電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ２の配列方向における高密度化、ひいては、素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの高占有比率化に資する。
【００８７】
マイクロ揺動素子アレイＹ２の各マイクロ揺動素子Ｘ２において、フレーム２０のアーム２０Ａ’は、マイクロ揺動素子Ｘ１のと同様に、厚さ方向Ｈの長さＴ１を幅Ｗ１で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これとともに、フレーム３０のアーム３０Ｂ’は、図１８を参照して上述したように、厚さ方向Ｈの長さＴ３を幅Ｗ３で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これらの構成は、可動部がフレーム３０の支持基部３０Ａによって片持ち構造で支持されるマイクロ揺動素子Ｘ２において、揺動部１０と支持基部３０Ａとの間の支持構造における厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保するのに好適である。
【００８８】
マイクロ揺動素子Ｘ２は、角速度センサや加速度センサなどのセンシングデバイスとしても構成することができる。センシングデバイスとしてのマイクロ揺動素子Ｘ２においては、揺動部１０のランド部１１上のミラー面１１ａは設ける必要はない。角速度センサとして構成された場合のマイクロ揺動素子Ｘ２による角速度検出方法は、例えば、角速度センサとして構成された場合の上述のマイクロ揺動素子Ｘ１による角速度検出方法と同様である。加速度センサとして構成された場合のマイクロ揺動素子Ｘ２による加速度検出方法は、例えば、加速度センサとして構成された場合の上述のマイクロ揺動素子Ｘ１による角速度検出方法と同様である。
【００８９】
図２０は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイＹ３の平面図である。マイクロ揺動素子アレイＹ３は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ３（一部省略）を含んでなる。
【００９０】
図２１から図２４は、マイクロ揺動素子アレイＹ３を構成するマイクロ揺動素子Ｘ３を表す。図２１は、マイクロ揺動素子Ｘ３の平面図であり、図２２は、マイクロ揺動素子Ｘ３の一部省略平面図である。図２３および図２４は、図２１の線XXIII−XXIIIおよび線XXIV−XXIVに沿った拡大断面図である。
【００９１】
マイクロ揺動素子Ｘ３は、揺動部１０と、フレーム２０と、フレーム３０と、一対の連結部４０と、一対の連結部５０Ａ，５０Ｂと、電極部６０，７０，８０とを備え、本実施形態では例えばマイクロミラー素子として構成されている。また、マイクロ揺動素子Ｘ３は、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、マイクロ揺動素子Ｘ１と同様にしてＳＯＩウエハ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。マイクロ揺動素子Ｘ３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２１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２２に示される構造は、マイクロ揺動素子Ｘ３において第２シリコン層に由来するものである。
【００９２】
マイクロ揺動素子Ｘ３は、フレーム２０，３０の一部の構造において、第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子Ｘ１と異なる。マイクロ揺動素子Ｘ３の他の構造については、マイクロ揺動Ｘ１と同様である。
【００９３】
本実施形態におけるフレーム２０が第１の実施形態におけるフレーム２０と異なる点は、延出形状部２０Ｂの形状、第１層部２１が部分２１ａに代えて部分２１ｅを有する点、および、第２層部２２が部分２２ａに代えて部分２２ｅを有する点である。本実施形態におけるフレーム２０の部分２１ｅは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出形状部２０Ｂにおける形状について第１の実施形態における部分２１ａとは異なる。部分２２ｅは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出形状部２０Ｂにおける形状について第１の実施形態における部分２２ａとは異なる。これら相違点の他は、本実施形態におけるフレーム２０は第１の実施形態におけるフレーム２０と同一の構成を備える。
【００９４】
本実施形態におけるフレーム３０が第１の実施形態におけるフレーム３０と異なる点は、アーム３０Ｂに代えてアーム３０Ｃを有する点である。アーム３０Ｃは、図２１に示すように、支持基部３０Ａから可動部ないし揺動部１０の側に延出して屈曲するとともに、ブランチ部３０ｄを有する。アーム３０Ｃの一部は、図２３に示すように、厚さ方向Ｈの長さＴ４を幅Ｗ４で除した値であるアスペクト比が１より大きい。すなわち、アーム３０Ｃは、厚さ方向Ｈにおける長さよりも幅が小さな部位を有する。この構成は、アーム３０Ｃひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【００９５】
また、アーム３０Ｃは、図２１および図２４に示すように、第１層部３１において部分３１ｂを有し、且つ、図２２に示すように、第２層部３２において、空隙を介して分離する部分３２ｆ，３２ｇを有する。部分３２ｆは、支持基部３０Ａの部分３２ａと接続されており、部分３２ｇは、支持基部３０Ａの部分３２ｂと接続されている。アーム３０Ｃにおける部分３１ｂおよび部分３２ｆは、図２４に示すように、絶縁層３３を貫通する導電ビア３５を介して電気的に接続されている。
【００９６】
本実施形態における各連結部４０は、図２１に示すように、揺動部１０の梁部１３とフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅとに接続して、揺動部１０およびフレーム２０を連結する（梁部１３と部分２１ｅは連結部４０を介して電気的に接続されている）。
【００９７】
本実施形態における連結部５０Ａは、図２４に示すように、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｂと、フレーム３０のアーム３０Ｃにおける第１層部３１の部分３１ｂとに接続して、これらを連結する（部分２１ｂ，３１ｂは連結部５０Ａを介して電気的に接続されている）。
【００９８】
本実施形態における連結部５０Ｂは、図２４に示すように、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅと、フレーム３０のアーム３０Ｃのブランチ部３０ｄとに接続して、これらを連結する（部分２１ｅおよびブランチ部３０ｄは連結部５０Ｂを介して電気的に接続されている）。
【００９９】
本実施形態における電極部６０は、図２２によく表れているように、アーム６１、複数の電極歯６２ａ、および複数の電極歯６２ｂを有するところ、アーム６１は、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｃから延出する。
【０１００】
本実施形態における電極部７０は複数の電極歯７１からなるところ、当該複数の電極歯７１は、図２１および図２３に示すようにフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅから電極部８０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【０１０１】
本実施形態における電極部８０は複数の電極歯８１からなるところ、当該複数の電極歯８１は、図２２および図２３に示すようにアーム３０Ｃの第２層部３２の部分３２ｇから電極部７０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【０１０２】
マイクロ揺動素子Ｘ３の駆動時には、揺動部１０の電極部１２および電極部７０に所定の基準電位が付与される。電極部１２に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１の一部、連結部５０Ｂのトーションバー５１、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅ、連結部４０のトーションバー４１、および揺動部１０の梁部１３を介して、実現することができる。電極部７０に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１の一部、連結部５０Ｂのトーションバー５１、およびフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅを介して、実現することができる。基準電位は、好ましくは一定に維持され、例えばグラウンド電位である。
【０１０３】
そして、マイクロ揺動素子Ｘ３においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０に対して必要に応じて付与することにより、電極部１２，６０間に静電引力を発生させて、揺動部１０を軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。これとともに、マイクロ揺動素子Ｘ３においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部８０に対して必要に応じて付与することにより、電極部７０，８０間に静電引力を発生させてフレーム２０およびこれに伴う揺動部１０を軸心Ａ２まわりに回転変位させることができる。マイクロ揺動素子Ｘ３は、二軸型の揺動素子である。電極部６０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ａ、アーム３０Ｃにおける第２層部３２の部分３２ｆと導電ビア３５と第１層部３１の部分３１ｂ、連結部５０Ａのトーションバー５１、フレーム２０における第１層部２１の部分２１ｂと導電ビア２６と第２層部２２の部分２２ｃを介して、実現することができる。電極部８０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ｂ、および、アーム３０Ｃにおける第２層部３２の部分３２ｇを介して、実現することができる。このような二軸型の揺動駆動により、マイクロ揺動素子Ｘ３における揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【０１０４】
マイクロ揺動素子アレイＹ３は、以上の構成を有するマイクロ揺動素子Ｘ３を複数含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ３において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ３は、全ての軸心Ａ２（図２０では図示せず）が相互に平行となるように一列に配されている。
【０１０５】
マイクロ揺動素子アレイＹ３において、各マイクロ揺動素子Ｘ３のフレーム３０は一体化されて枠体をなし、揺動部１０およびフレーム２０を含む全マイクロ揺動素子Ｘ３の可動部を囲む。フレーム３０の第１層部３１は、各部分３１ｂを除き、全てのマイクロ揺動素子Ｘ３にわたって連続しており、従って、全てのマイクロ揺動素子Ｘ３における揺動部１０の電極部１２およびシールド部１４、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅおよび第２層部２２の部分２２ｂ，２２ｅ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【０１０６】
マイクロ揺動素子アレイＹ３の駆動時には、全てのマイクロ揺動素子Ｘ３における揺動部１０の電極部１２および電極部７０に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ揺動素子Ｘ３の電極部６０，８０の各々に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ揺動素子Ｘ３の揺動部１０およびフレーム２０が個別に揺動駆動され、各マイクロ揺動素子Ｘ３の揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【０１０７】
マイクロ揺動素子アレイＹ３に含まれる各マイクロ揺動素子Ｘ３は、二軸型の揺動素子であり、上述のように、揺動部１０、当該揺動部１０と連結されているフレーム２０、および、当該フレーム２０と連結されているフレーム３０を備える。そして、各マイクロ揺動素子Ｘ３において、フレーム２０，３０は、フレーム３０の支持基部３０Ａと揺動部１０との間において、連結部５０Ａ，５０Ｂによって連結されている。具体的には、フレーム２０，３０を連結する一方の連結部５０Ａ（二本のトーションバー５１）は、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム３０Ｃとに接続し、他方の連結部５０Ｂ（二本のトーションバー５１）も、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム３０Ｃ（ないしブランチ部３３ｄ）とに接続している。すなわち、各マイクロ揺動素子Ｘ３では、揺動部１０およびフレーム２０を有する可動部が、連結部５０Ａ，５０Ｂならびにアーム３０Ｃを介して、フレーム３０の支持基部３０Ａによって支持されているのである。
【０１０８】
このような片持ち構造で可動部がフレーム３０に支持されている各マイクロ揺動素子Ｘ３では、フレーム２０，３０を連結するための一対の連結部５０Ａ，５０Ｂの間に揺動部１０が位置しないので、第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子Ｘ１に関して上述したのと同様の理由で、フレーム２０は揺動部１０のランド部１１を囲まない構造をとることができる。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ３では、マイクロ揺動素子アレイＹ１に関して上述したのと同様の理由で、隣り合う素子における揺動部１０のランド部１１を充分に近接して配置することができる。このようなマイクロ揺動素子アレイＹ３では、素子配列方向において充分に高いランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率を実現することができる。素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率が高いほど、マイクロ揺動素子アレイＹ３が全体として受けて各ミラー面１１ａにて反射する光信号について、損失を低減することができる。
【０１０９】
マイクロ揺動素子アレイＹ３の各マイクロ揺動素子Ｘ３では、揺動部１０の電極部１２と、シールド部１４と、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｂ，２２ｅとは、電気的に接続されている。したがって、素子駆動時には、電極部１２と共にシールド部１４および部分２２ｂ，２２ｅにも基準電位（例えばグラウンド電位）が付与される。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に電極部６０から例えば揺動部１０のランド部１１側へ発する電界は、シールド部１４によって吸収されやすい。これとともに、素子駆動時に電極部６０から発する電界は、部分２２ｂ，２２ｅによって吸収されやすい。これら電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ３における素子外への電界漏れを防止または抑制する。このような素子外への電界漏れの防止または抑制により、マイクロ揺動素子アレイＹ３における一のマイクロ揺動素子Ｘ３の電極部１２，６０によって構成される駆動機構からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ３の駆動特性に不当な影響を与えることを、回避することができる。したがって、上述の電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ３の配列方向における高密度化、ひいては、素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの高占有比率化に資する。
【０１１０】
マイクロ揺動素子アレイＹ３の各マイクロ揺動素子Ｘ３において、フレーム２０のアーム２０Ａ’は、マイクロ揺動素子Ｘ１のと同様に、厚さ方向Ｈの長さＴ１を幅Ｗ１で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これとともに、フレーム３０のアーム３０Ｃは、図２３を参照して上述したように、厚さ方向Ｈの長さＴ４を幅Ｗ４で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これらの構成は、可動部がフレーム３０の支持基部３０Ａによって片持ち構造で支持されるマイクロ揺動素子Ｘ３において、揺動部１０と支持基部３０Ａとの間の支持構造における厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保するのに好適である。
【０１１１】
マイクロ揺動素子Ｘ３は、角速度センサや加速度センサなどのセンシングデバイスとしても構成することができる。センシングデバイスとしてのマイクロ揺動素子Ｘ３においては、揺動部１０のランド部１１上のミラー面１１ａは設ける必要はない。角速度センサとして構成された場合のマイクロ揺動素子Ｘ３による角速度検出方法は、例えば、角速度センサとして構成された場合の上述のマイクロ揺動素子Ｘ１による角速度検出方法と同様である。加速度センサとして構成された場合のマイクロ揺動素子Ｘ３による加速度検出方法は、例えば、加速度センサとして構成された場合の上述のマイクロ揺動素子Ｘ１による角速度検出方法と同様である。
【０１１２】
図２５は、本発明の第４の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイＹ４の平面図である。マイクロ揺動素子アレイＹ４は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ４（一部省略）を含んでなる。
【０１１３】
図２６から図２９は、マイクロ揺動素子アレイＹ４を構成するマイクロ揺動素子Ｘ４を表す。図２６は、マイクロ揺動素子Ｘ４の平面図であり、図２７は、マイクロ揺動素子Ｘ４の一部省略平面図である。図２８および図２９は、図２６の線XXVIII−XXVIIIおよび線XXIX−XXIXに沿った拡大断面図である。
【０１１４】
マイクロ揺動素子Ｘ４は、揺動部１０と、フレーム２０と、フレーム３０と、一対の連結部４０と、一対の連結部５０Ａ，５０Ｂと、電極部６０，７０，８０とを備え、本実施形態では例えばマイクロミラー素子として構成されている。また、マイクロ揺動素子Ｘ４は、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、マイクロ揺動素子Ｘ１と同様にしてＳＯＩウエハ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。マイクロ揺動素子Ｘ４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に示される構造は、マイクロ揺動素子Ｘ４において第２シリコン層に由来するものである。
【０１１５】
マイクロ揺動素子Ｘ４は、フレーム２０，３０の一部の構造において、第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子Ｘ１と異なる。マイクロ揺動素子Ｘ４の他の構造については、マイクロ揺動Ｘ１と同様である。
【０１１６】
本実施形態におけるフレーム２０が第１の実施形態におけるフレーム２０と異なる点は、延出形状部２０Ｂの形状、第１層部２１が部分２１ａ，２１ｂに代えて部分２１ｆ，２１ｇを有する点、および、第２層部２２が部分２１ａに代えて部分２２ｆを有する点である。本実施形態におけるフレーム２０の部分２１ｆは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出形状部２０Ｂにおける形状について第１の実施形態における部分２１ａとは異なる。部分２１ｇは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出部形状部２０Ｂの一部をもなす点において第１の実施形態における部分２１ｂとは異なる。部分２２ｆは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出形状部２０Ｂにおける形状について第１の実施形態における部分２２ａとは異なる。これら相違点の他は、本実施形態におけるフレーム２０は第１の実施形態におけるフレーム２０と同一の構成を備える。
【０１１７】
本実施形態におけるフレーム３０が第１の実施形態におけるフレーム３０と異なる点は、アーム３０Ｂに代えてアーム３０Ｄを有する点である。アーム３０Ｄは、図２６に示すように、支持基部３０Ａから可動部ないし揺動部１０の側に延出して屈曲するとともに、ブランチ部３０ｄ’を有する。アーム３０Ｄの一部は、図２８に示すように、厚さ方向Ｈの長さＴ５を幅Ｗ５で除した値であるアスペクト比が１より大きい。すなわち、アーム３０Ｄは、厚さ方向Ｈにおける長さよりも幅が小さな部位を有する。この構成は、アーム３０Ｄひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【０１１８】
また、アーム３０Ｄは、図２６および図２９に示すように、第１層部３１において部分３１ｃを有し、且つ、図２７に示すように、第２層部３２において、空隙を介して分離する部分３２ｈ，３２ｉを有する。部分３２ｈは、支持基部３０Ａの部分３２ａと接続されており、部分３２ｉは、支持基部３０Ａの部分３２ｂと接続されている。アーム３０Ｄにおける部分３１ｃおよび部分３２ｈは、図２９に示すように、絶縁層３３を貫通する導電ビア３６を介して電気的に接続されている。
【０１１９】
本実施形態における各連結部４０（二本のトーションバー４１）は、図２６に示すように、揺動部１０の梁部１３とフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｆとに接続して、揺動部１０およびフレーム２０を連結する（梁部１３と部分２１ｆは連結部４０を介して電気的に接続されている）。
【０１２０】
本実施形態における連結部５０Ａは、図２９に示すように、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｇと、フレーム３０のアーム３０Ｄにおける第１層部３１の部分３１ｃとに接続して、これらを連結する（部分２１ｇ，３１ｃは連結部５０Ａを介して電気的に接続されている）。
【０１２１】
本実施形態における連結部５０Ｂは、図２９に示すように、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｆと、フレーム３０のアーム３０Ｄのブランチ部３０ｄ’とに接続して、これらを連結する（部分２１ｆおよびブランチ部３０ｄ’は連結部５０Ｂを介して電気的に接続されている）。
【０１２２】
本実施形態における電極部６０は、図２７によく表れているように、アーム６１、複数の電極歯６２ａ、および複数の電極歯６２ｂを有するところ、アーム６１は、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｃから延出する。
【０１２３】
本実施形態における電極部７０は複数の電極歯７１からなるところ、当該複数の電極歯７１は、図２６および図２８に示すようにフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｆから電極部８０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【０１２４】
本実施形態における電極部８０は複数の電極歯８１からなるところ、当該複数の電極歯８１は、図２７および図２８に示すようにアーム３０Ｄの第２層部３２の部分３２ｉから電極部７０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【０１２５】
マイクロ揺動素子Ｘ４の駆動時には、揺動部１０の電極部１２および電極部７０に所定の基準電位が付与される。電極部１２に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１、連結部５０Ｂのトーションバー５１、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｆ、連結部４０のトーションバー４１、および揺動部１０の梁部１３を介して、実現することができる。電極部７０に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１、連結部５０Ｂのトーションバー５１、およびフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｆを介して、実現することができる。基準電位は、好ましくは一定に維持され、例えばグラウンド電位である。
【０１２６】
そして、マイクロ揺動素子Ｘ４においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０に対して必要に応じて付与することにより、電極部１２，６０間に静電引力を発生させて、揺動部１０を軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。これとともに、マイクロ揺動素子Ｘ４においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部８０に対して必要に応じて付与することにより、電極部７０，８０間に静電引力を発生させてフレーム２０およびこれに伴う揺動部１０を軸心Ａ２まわりに回転変位させることができる。マイクロ揺動素子Ｘ４は、二軸型の揺動素子である。電極部６０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ａ、アーム３０Ｄにおける第２層部３２の部分３２ｈと導電ビア３６と第１層部３１の部分３１ｃ、連結部５０Ａのトーションバー５１、フレーム２０における第１層部２１の部分２１ｇと導電ビア２６と第２層部２２の部分２２ｃを介して、実現することができる。電極部８０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ｂ、および、アーム３０Ｄにおける第２層部３２の部分３２ｉを介して、実現することができる。このような二軸型の揺動駆動により、マイクロ揺動素子Ｘ４における揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【０１２７】
マイクロ揺動素子アレイＹ４は、以上の構成を有するマイクロ揺動素子Ｘ４を複数含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ４において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ４は、全ての軸心Ａ２（図２５では図示せず）が相互に平行となるように一列に配されている。
【０１２８】
マイクロ揺動素子アレイＹ４において、各マイクロ揺動素子Ｘ４のフレーム３０は一体化されて枠体をなし、揺動部１０およびフレーム２０を含む全マイクロ揺動素子Ｘ４の可動部を囲む。フレーム３０の第１層部３１は、各部分３１ｃを除き、全てのマイクロ揺動素子Ｘ４にわたって連続しており、従って、全てのマイクロ揺動素子Ｘ４における揺動部１０の電極部１２およびシールド部１４、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｆおよび第２層部の部分２２ｂ，２２ｆ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【０１２９】
マイクロ揺動素子アレイＹ４の駆動時には、全てのマイクロ揺動素子Ｘ４における揺動部１０の電極部１２および電極部７０に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ揺動素子Ｘ４の電極部６０，８０の各々に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ揺動素子Ｘ４の揺動部１０およびフレーム２０が個別に揺動駆動され、各マイクロ揺動素子Ｘ４の揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【０１３０】
マイクロ揺動素子アレイＹ４に含まれる各マイクロ揺動素子Ｘ４は、二軸型の揺動素子であり、上述のように、揺動部１０、当該揺動部１０と連結されているフレーム２０、および、当該フレーム２０と連結されているフレーム３０を備える。そして、各マイクロ揺動素子Ｘ４において、フレーム２０，３０は、フレーム３０の支持基部３０Ａと揺動部１０との間において、連結部５０Ａ，５０Ｂによって連結されている。具体的には、フレーム２０，３０を連結する一方の連結部５０Ａ（二本のトーションバー５１）は、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム３０Ｄとに接続し、他方の連結部５０Ｂ（二本のトーションバー５１）も、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム３０Ｄ（ないしブランチ部３３ｄ’）とに接続している。すなわち、各マイクロ揺動素子Ｘ４では、揺動部１０およびフレーム２０を有する可動部が、連結部５０Ａ，５０Ｂならびにアーム３０Ｄを介して、フレーム３０の支持基部３０Ａによって支持されているのである。
【０１３１】
このような片持ち構造で可動部がフレーム３０に支持されている各マイクロ揺動素子Ｘ４では、フレーム２０，３０を連結するための一対の連結部５０Ａ，５０Ｂの間に揺動部１０が位置しないので、第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子Ｘ１に関して上述したのと同様の理由で、フレーム２０は揺動部１０のランド部１１を囲まない構造をとることができる。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ４では、マイクロ揺動素子アレイＹ１に関して上述したのと同様の理由で、隣り合う素子における揺動部１０のランド部１１を充分に近接して配置することができる。このようなマイクロ揺動素子アレイＹ４では、素子配列方向において充分に高いランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率を実現することができる。素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率が高いほど、マイクロ揺動素子アレイＹ４が全体として受けて各ミラー面１１ａにて反射する光信号について、損失を低減することができる。
【０１３２】
マイクロ揺動素子アレイＹ４の各マイクロ揺動素子Ｘ４では、揺動部１０の電極部１２と、シールド部１４と、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｂ，２２ｆとは、電気的に接続されている。したがって、素子駆動時には、電極部１２と共にシールド部１４および部分２２ｂ，２２ｆにも基準電位（例えばグラウンド電位）が付与される。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に電極部６０から例えば揺動部１０のランド部１１側へ発する電界は、シールド部１４によって吸収されやすい。これとともに、素子駆動時に電極部６０から発する電界は、部分２２ｂ，２２ｆによって吸収されやすい。これら電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ４における素子外への電界漏れを防止または抑制する。このような素子外への電界漏れの防止または抑制により、マイクロ揺動素子アレイＹ４における一のマイクロ揺動素子Ｘ４の電極部１２，６０によって構成される駆動機構からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ４の駆動特性に不当な影響を与えることを、回避することができる。したがって、上述の電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ４の配列方向における高密度化、ひいては、素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの高占有比率化に資する。
【０１３３】
マイクロ揺動素子アレイＹ４の各マイクロ揺動素子Ｘ４において、フレーム２０のアーム２０Ａ’は、マイクロ揺動素子Ｘ１のと同様に、厚さ方向Ｈの長さＴ１を幅Ｗ１で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これとともに、フレーム３０のアーム３０Ｄは、図２８を参照して上述したように、厚さ方向Ｈの長さＴ５を幅Ｗ５で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これらの構成は、可動部がフレーム３０の支持基部３０Ａによって片持ち構造で支持されるマイクロ揺動素子Ｘ４において、揺動部１０と支持基部３０Ａとの間の支持構造における厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保するのに好適である。
【０１３４】
マイクロ揺動素子Ｘ４は、角速度センサや加速度センサなどのセンシングデバイスとしても構成することができる。センシングデバイスとしてのマイクロ揺動素子Ｘ４においては、揺動部１０のランド部１１上のミラー面１１ａは設ける必要はない。角速度センサとして構成された場合のマイクロ揺動素子Ｘ４による角速度検出方法は、例えば、角速度センサとして構成された場合の上述のマイクロ揺動素子Ｘ１による角速度検出方法と同様である。加速度センサとして構成された場合のマイクロ揺動素子Ｘ４による加速度検出方法は、例えば、加速度センサとして構成された場合の上述のマイクロ揺動素子Ｘ１による角速度検出方法と同様である。
【０１３５】
上述のマイクロ揺動素子Ｘ１〜Ｘ４は、光スイッチング装置を構成するためのマイクロミラー素子として採用することができる。
【０１３６】
図３０は、第５の実施形態に係る空間光結合型の光スイッチング装置５００の概略構成を表す。光スイッチング装置５００は、一対のマイクロミラーアレイユニット５０１，５０２と、入力ファイバアレイ５０３と、出力ファイバアレイ５０４と、複数のマイクロレンズ５０５，５０６とを備える。入力ファイバアレイ５０３は所定数の入力ファイバ５０３ａからなり、マイクロミラーアレイユニット５０１には、各入力ファイバ５０３ａに対応するマイクロミラー素子５０１ａが複数配設されている。出力ファイバアレイ５０４は所定数の出力ファイバ５０４ａからなり、マイクロミラーアレイユニット５０２には、各出力ファイバ５０４ａに対応するマイクロミラー素子５０２ａが複数配設されている。マイクロミラー素子５０１ａ，５０２ａは、各々、光を反射するためのミラー面を有して当該ミラー面の向きを制御できるように構成されており、上述のマイクロ揺動素子Ｘ１〜Ｘ４のいずれかによって構成される。複数のマイクロレンズ５０５は、各々、入力ファイバ５０３ａの端部に対向するように配置されている。また、複数のマイクロレンズ５０６は、各々、出力ファイバ５０５ａの端部に対向するように配置されている。
【０１３７】
光スイッチング装置５００において、入力ファイバ５０３ａから出射される光Ｌ１は、対応するマイクロレンズ５０５を通過することによって、相互に平行光とされ、マイクロミラーアレイユニット５０１へ向かう。光Ｌ１は、対応するマイクロミラー素子５０１ａで反射し、マイクロミラーアレイユニット５０２へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子５０１ａのミラー面は、光Ｌ１を所望のマイクロミラー素子５０２ａに入射させるように、予め所定の方向を向いている。次に、光Ｌ１は、マイクロミラー素子５０２ａで反射し、出力ファイバアレイ５０４へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子５０２ａのミラー面は、所望の出力ファイバ５０４ａに光Ｌ１を入射させるように、予め所定の方向を向いている。
【０１３８】
このように、光スイッチング装置５００によると、各入力ファイバ５０３ａから出射した光Ｌは、マイクロミラーアレイユニット５０１，５０２における偏向によって、所望の出力ファイバ５０４ａに到達する。すなわち、入力ファイバ５０３ａと出力ファイバ５０４ａは一対一で接続される。そして、マイクロミラー素子５０１ａ，５０２ａにおける偏向角度を適宜変更することによって、光Ｌ１が到達する出力ファイバ５０４ａが切換えられる。
【０１３９】
光ファイバを媒体として伝送された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換えるための光スイッチング装置に求められる特性としては、切換え動作における、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に組み込まれるスイッチング素子としては、マイクロマシニング技術によって作製されるマイクロミラー素子が好ましい。マイクロミラー素子によると、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、上述の特性を得るうえで好適だからである。
【０１４０】
図３１は、第６の実施形態に係る波長選択型の光スイッチング装置６００の概略構成を表す。光スイッチング装置６００は、マイクロミラーアレイユニット６０１と、一本の入力ファイバ６０２と、三本の出力ファイバ６０３と、複数のマイクロレンズ６０４ａ，６０４ｂと、分光器６０５と、集光レンズ６０６とを備える。マイクロミラーアレイユニット６０１は、複数のマイクロミラー素子６０１ａを有し、当該複数のマイクロミラー素子６０１ａは、マイクロミラーアレイユニット６０１において例えば一列に配設されている。各マイクロミラー素子６０１ａは、光を反射するためのミラー面を有して当該ミラー面の向きを制御できるように構成されており、上述のマイクロ揺動素子Ｘ１〜Ｘ４のいずれかによって構成される。すなわち、マイクロミラーアレイユニット６０１は、上述のマイクロ揺動素子アレイＹ１〜Ｙ４のいずれかによって構成することができる。マイクロレンズ６０４ａは、入力ファイバ６０２の端部に対向するように配置されている。マイクロレンズ６０４ｂは、出力ファイバ６０３の端部に対向するように配置されている。分光器６０５は、波長によって反射光の回折の程度が異なる反射型回折格子である。
【０１４１】
光スイッチング装置６００において、入力ファイバ６０２から出射される光Ｌ２（複数の波長が混在している）は、マイクロレンズ６０４ａを通過することによって、平行光とされる。この光Ｌ２は、分光器６０５にて反射する（このとき、波長ごとに異なる角度で反射する）。当該反射光は、集光レンズ６０６を通過する。その際、波長ごとに、マイクロミラーアレイユニット６０１において対応するマイクロミラー素子６０１ａへ集光される。各波長の光は、対応するマイクロミラー素子６０１ａで所定方向に反射される。このとき、マイクロミラー素子６０１ａのミラー面は、対応する波長の光を所望の出力ファイバ６０３に到達させるように、予め所定の方向を向いている。マイクロミラー素子６０１ａにて反射した光は、その後、集光レンズ６０６、分光器６０５、およびマイクロレンズ６０４ｂを経由して、選択された所定の出力ファイバ６０３に入射する。このようにして、光スイッチング装置６００によると、光Ｌ２から所望の波長の光を選択することができる。
【０１４２】
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。
【０１４３】
（付記１）第１フレームと、
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揺動動作の第１軸心を規定する第１捩れ連結部および第２捩れ連結部と、
支持基部、および、当該支持基部から前記揺動部の側に延出するアーム部、を有する第２フレームと、
前記第２フレームおよび前記第１フレームを連結して当該第１フレームの揺動動作の第２軸心を規定する第３捩れ連結部および第４捩れ連結部と、を備え、
前記第３捩れ連結部は、前記揺動部および前記支持基部の間において、前記第１フレームと前記アーム部とに接続し、
前記第４捩れ連結部は、前記揺動部および前記支持基部の間において、前記第１フレームと前記支持基部または前記アーム部とに接続している、マイクロ揺動素子。
（付記２）前記第１軸心および前記第２軸心は直交する、付記１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記３）前記揺動部は、揺動機能部と、第１電極部と、当該揺動機能部および第１電極部を連結する梁部とを有し、
前記第１フレームは、前記揺動部の前記第１電極部側を囲む形状を有し、
前記第１および第２捩れ連結部は、前記揺動部における前記梁部に接続し、
前記第１電極部と協働して前記揺動部の前記揺動動作の駆動力を発生させるための、前記第１フレームに固定された第２電極部を更に備える、付記１または２に記載のマイクロ揺動素子。
（付記４）前記第１および第２電極部は、各々、複数の電極歯が並列してなる櫛歯電極である、付記３に記載のマイクロ揺動素子。
（付記５）前記アーム部に固定された第３電極部と、
前記第３電極部と協働して前記第１フレームの前記揺動動作の駆動力を発生させるための、前記第１フレームに固定された第４電極部とを、更に備える、付記３または４に記載のマイクロ揺動素子。
（付記６）前記第３および第４電極部は、各々、複数の電極歯が並列してなる櫛歯電極である、付記５に記載のマイクロ揺動素子。
（付記７）前記櫛歯電極の各電極歯は、素子厚さ方向における長さよりも小さな幅を有する、付記４または６に記載のマイクロ揺動素子。
（付記８）前記アーム部は、素子厚さ方向における長さよりも幅が小さな部位を有する、付記１から７のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記９）前記第１フレームは、素子厚さ方向における長さよりも幅が小さな部位を有する、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）前記揺動部を前記第２フレームに対して一時的に固定するために当該揺動部および第２フレームを連結する連結部を更に備える、付記１から９のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１１）マイクロミラー素子、加速度センサ、または角速度センサとして構成されている、付記１から１０のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１２）付記１から１１のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を複数含む、マイクロ揺動素子アレイ。
（付記１３）前記複数のマイクロ揺動素子における前記第１軸心は相互に平行であり、且つ、前記複数のマイクロ揺動素子における前記第２軸心は相互に平行である、付記１２に記載のマイクロ揺動素子アレイ。
（付記１４）マイクロミラー素子として構成された付記１から１０のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を備える、光スイッチング装置。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイを表す。
【図２】図１に示すマイクロ揺動素子アレイに含まれるマイクロ揺動素子の平面図である。
【図３】図２に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図４】図２の線IV−IVに沿った拡大断面図である。
【図５】図２の線V−Vに沿った拡大断面図である。
【図６】図２の線VI−VIに沿った拡大断面図である。
【図７】図２の線VII−VIIに沿った拡大断面図である。
【図８】図２の線VIII−VIIIに沿った拡大断面図である。
【図９】図２の線IX−IXに沿った断面図である。
【図１０】駆動時における図２の線IV−IVに沿った断面図である。
【図１１】図２に示すマイクロ揺動素子の製造方法における一部の工程を表す。
【図１２】図１１の後に続く工程を表す。
【図１３】マスクパターンの平面図である。
【図１４】他のマスクパターンの平面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイを表す。
【図１６】図１５に示すマイクロ揺動素子アレイに含まれるマイクロ揺動素子の平面図である。
【図１７】図１６に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図１８】図１６の線XVIII−XVIIIに沿った拡大断面図である。
【図１９】図１６の線XIX−XIXに沿った拡大断面図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイを表す。
【図２１】図２０に示すマイクロ揺動素子アレイに含まれるマイクロ揺動素子の平面図である。
【図２２】図２１に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図２３】図２１の線XXIII−XXIIIに沿った拡大断面図である。
【図２４】図２１の線XXIV−XXIVに沿った拡大断面図である。
【図２５】本発明の第４の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイを表す。
【図２６】図２５に示すマイクロ揺動素子アレイに含まれるマイクロ揺動素子の平面図である。
【図２７】図２６に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図２８】図２６の線XXVIII−XXVIIIに沿った拡大断面図である。
【図２９】図２６の線XXIX−XXIXに沿った拡大断面図である。
【図３０】第５の実施形態に係る光スイッチング装置の概略構成を表す。
【図３１】第６の実施形態に係る光スイッチング装置の概略構成を表す。
【図３２】従来のマイクロ揺動素子の平面図である。
【図３３】従来のマイクロ揺動素子アレイを表す。
【符号の説明】
【０１４５】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，９０ マイクロ揺動素子
Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，９０Ａ マイクロ揺動素子アレイ
１０ 揺動部
１１ ランド部
１１ａ ミラー面
１２，６０，７０，８０ 電極部
１２Ａ，１２Ｂ，２０Ａ’，６１ アーム
１２ａ，１２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７１，８１ 電極歯
１３ 梁部
１４ シールド部
２０，３０ フレーム
２０Ａ 囲み形状部
２０Ｂ 延出形状部
２１，３１ 第１層部
２２，３２ 第２層部
２３，３３ 絶縁層
３０Ａ 支持基部
３０Ｂ，３０Ｂ’，３０Ｃ，３０Ｄ アーム
４０，５０Ａ，５０Ｂ 連結部
４１，５１ トーションバー
４２ サポートビーム
Ａ１，Ａ２ 軸心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な揺動部を有する例えばマイクロミラー素子、角速度センサ、加速度センサなどのマイクロ揺動素子、マイクロ揺動素子アレイ、およびマイクロミラー素子を含んで構成される光スイッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。そのような素子には、例えば、マイクロミラー素子や、加速度センサ、角速度センサなど、微小な揺動部を有するマイクロ揺動素子が含まれる。マイクロミラー素子は、例えば光ディスク技術や光通信技術の分野において、光反射機能を担う素子として利用される。角速度センサおよび加速度センサは、例えば、ビデオカメラやカメラ付き携帯電話の手振れ防止機能、カーナビゲーションシステム、エアバッグ開放タイミングシステム、車やロボット等の姿勢制御システムの用途で、利用される。このようなマイクロ揺動素子については、例えば下記の特許文献１〜３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９７００号公報
【特許文献２】特開２００４−３４１３６４号公報
【特許文献３】特開２００６−７２２５２号公報
【０００４】
図３２は、従来のマイクロ揺動素子の一例たるマイクロ揺動素子９０の概略構成を表す平面図である。マイクロ揺動素子９０は、揺動部９１と、これを囲むフレーム９２と、これを更に囲むフレーム９３と、揺動部９１およびフレーム９２を連結する一対のトーションバー９４と、フレーム９２，９３を連結する一対のトーションバー９５とを備える。一対のトーションバー９４は、揺動部９１の揺動動作の軸心Ｂ１を規定し、一対のトーションバー９５は、フレーム９３およびこれに伴う揺動部９１の揺動動作の軸心Ｂ２を規定し、軸心Ｂ１，Ｂ２は直交する。すなわち、マイクロ揺動素子９０は、いわゆる二軸型の揺動素子である。
【０００５】
このようなマイクロ揺動素子９０が例えばマイクロミラー素子として構成される場合、揺動部９１上にミラー面９１ａが設けられ、揺動部９１が軸心Ｂ１まわりに回転変位するための駆動力を発生させる所定の第１アクチュエータ（図示略）が設けられ、また、フレーム９２およびこれに伴う揺動部９１が軸心Ｂ２まわりに回転変位するための駆動力を発生させる所定の第２アクチュエータ（図示略）が設けられる。そして、両アクチュエータが適宜稼動することによって、揺動部９１が各軸心Ｂ１，Ｂ２まわりに所定程度に回転変位ないし揺動駆動される。このような揺動部９１の揺動駆動により、揺動部９１上に設けられたミラー面９１ａにて反射される光信号の反射方向が適宜切り換えられる。
【０００６】
一方、マイクロ揺動素子９０が角速度センサとして構成される場合、例えば、揺動部９１の軸心Ｂ１まわりの回転変位量に応じて静電容量が変化する、相対する一対の検出用キャパシタ電極（図示略）の各々が揺動部９１およびフレーム９２に設けられ、また、フレーム９２およびこれに伴う揺動部９１が軸心Ｂ２まわりに回転変位するための駆動力を発生させる所定のアクチュエータ（図示略）が設けられる。そして、アクチュエータが稼動してフレーム９２およびこれに伴う揺動部９１が所定の振動数ないし周期で軸心Ｂ２まわりに揺動動作される。この振動状態において、揺動部９１に所定の角速度が作用すると、揺動部９１が軸心Ｂ１まわりに所定程度に回転変位し、検出用キャパシタ電極対間の静電容量が変化する。この静電容量変化に基づいて、揺動部９１の回転変位量が検出され、その検出結果に基づき、マイクロ揺動素子９０ないし揺動部９１に作用する角速度が導出される。
【０００７】
図３３は、複数のマイクロ揺動素子９０により構成されるマイクロ揺動素子アレイ９０Ａの概略構成を表す平面図である。マイクロ揺動素子アレイ９０Ａでは、マイクロ揺動素子９０の外側のフレーム９３が共通化されたうえで、複数のマイクロ揺動素子９０（一部省略）が一列に配されている。
【０００８】
このようにフレーム９３が共通化される場合であっても、マイクロ揺動素子アレイ９０Ａでは、隣り合う素子における揺動部９１どうしを充分に近接して配置することができない。各揺動部９１がフレーム９２に囲まれているからである。マイクロ揺動素子アレイ９０Ａにおいて隣り合う二つの素子の揺動部９１間には、二本のフレーム９２を配するスペースと、当該フレーム９２どうしが機械的干渉や電気的干渉をするのを回避するためのスペースとを、確保する必要がある。
【０００９】
隣り合う素子における揺動部９１どうしを充分に近接配置することができないマイクロ揺動素子アレイ９０Ａでは、素子配列方向において充分に高い揺動部９１の占有比率を実現することができない場合があり、そのために、充分な高機能化を図ることができない場合がある。例えば、各マイクロ揺動素子９０がマイクロミラー素子として構成されて、マイクロ揺動素子アレイ９０Ａが波長選択型光スイッチング素子に組み込まれるマイクロミラー素子アレイとして構成されている場合、素子配列方向における揺動部９１の占有比率が低いほど、マイクロ揺動素子アレイ９０Ａが全体として受けて各ミラー面９１ａにて反射する光信号について、損失が増大することが知られている。例えば、各マイクロ揺動素子９０が角速度センサや加速度センサとして構成されて、マイクロ揺動素子アレイ９０Ａがセンシングデバイスとして構成されている場合、素子配列方向における揺動部９１の占有比率が低いほど、検出信号がノイズの影響を受けやすく、センサ感度が低下することが知られている（複数のマイクロ揺動素子９０が隣り合って配置されることで、各素子にて発生するノイズが、隣り合う素子間でキャンセルし合う効果が期待されるが、素子配列方向における揺動部９１の占有比率が低いほど、当該ノイズキャンセル効果ないしノイズ低減効果が減弱する）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のような事情の下で考え出されたものであって、隣り合う素子における揺動部について近接配置するのに適した二軸型のマイクロ揺動素子、そのようなマイクロ揺動素子を備えるマイクロ揺動素子アレイ、および、そのようなマイクロ揺動素子を備える光スイッチング装置を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。このマイクロ揺動素子は、第１フレームと、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揺動動作の第１軸心を規定する第１捩れ連結部および第２捩れ連結部と、支持基部および当該支持基部から揺動部の側に延出するアーム部を有する第２フレームと、第２フレームおよび第１フレームを連結して当該第１フレームの揺動動作の第２軸心を規定する第３捩れ連結部および第４捩れ連結部とを備え、第３捩れ連結部は、揺動部および支持基部の間において第１フレームとアーム部とに接続し、第４捩れ連結部は、揺動部および支持基部の間において第１フレームと支持基部またはアーム部とに接続している。本マイクロ揺動素子は、例えば、マイクロミラー素子、角速度センサ、または加速度センサとして構成することができる。
【００１２】
本マイクロ揺動素子は、二軸型の揺動素子であり、上述のように、揺動部、当該揺動部と連結されている第１フレーム、および、当該第１フレームと連結されている第２フレームを備える。そして、本マイクロ揺動素子では、第２フレームの支持基部と揺動部との間において、第１および第２フレームが第３および第４捩れ連結部によって連結されている。具体的には、第１および第２フレームを連結する一方の捩れ連結部（第３捩れ連結部）は、揺動部および支持基部の間において第１フレームとアーム部とに接続し、他方の捩れ連結部（第４捩れ連結部）は、揺動部および支持基部の間において第１フレームと支持基部またはアーム部とに接続している。すなわち、本マイクロ揺動素子では、揺動部および第１フレームを有する可動部が、第３および第４捩れ連結部ならびにアーム部を介して、第２フレームの支持基部によって支持されているのである。
【００１３】
このような片持ち構造で可動部が第２フレームに支持されている本マイクロ揺動素子においては、第１および第２フレームを連結するための一対の第３および第４捩れ連結部の間に揺動部が位置しないので（即ち、第２フレームに対して可動部が支持される様式が両持ち構造でないので）、第１フレームについて、揺動部を実質的に囲むような形状で設ける必要はない。そのため、本マイクロ揺動素子では、揺動部の外郭において第１フレームに対向しない領域ないし周域を増大させやすい。したがって、複数の本マイクロ揺動素子を隣接配置した場合には、隣り合う素子における揺動部について近接配置しやすい。このように、本マイクロ揺動素子は、隣り合う素子における揺動部について近接配置するのに適する。
【００１４】
本発明の第１の側面において、好ましくは、第１軸心および第２軸心は直交する。二軸型の揺動素子としては、このような構成が好ましい。
【００１５】
好ましくは、揺動部は、揺動機能部と、第１電極部と、当該揺動機能部および第１電極部を連結する梁部とを有し、第１フレームは、揺動部の第１電極部側を囲む形状を有し、第１および第２捩れ連結部は、揺動部における梁部に接続し、本マイクロ揺動素子は、第１電極部と協働して揺動部の揺動動作の駆動力を発生させるための、第１フレームに固定された第２電極部を更に備える。この場合、好ましくは、第１および第２電極部は、各々、複数の電極歯が並列してなる櫛歯電極である。
【００１６】
好ましくは、本マイクロ揺動素子は、アーム部に固定された第３電極部と、第３電極部と協働して第１フレームの揺動動作の駆動力を発生させるための、第１フレームに固定された第４電極部とを更に備える。この場合、好ましくは、第３および第４電極部は、各々、複数の電極歯が並列してなる櫛歯電極である。
【００１７】
好ましくは、櫛歯電極の各電極歯は、素子厚さ方向における長さよりも小さな幅を有する。このような構成は、櫛歯電極の機械的強度、ひいては素子の機械的強度を確保するうえで、好適である。
【００１８】
好ましくは、アーム部は、素子厚さ方向における長さよりも幅が小さな部位を有する。このような構成は、アーム部の機械的強度、ひいては素子の機械的強度を確保するうえで、好適である。
【００１９】
好ましくは、第１フレームは、素子厚さ方向における長さよりも幅が小さな部位を有する。このような構成は、第１フレームの機械的強度、ひいては素子の機械的強度を確保するうえで、好適である。
【００２０】
好ましくは、揺動部を第２フレームに対して一時的に固定するために当該揺動部および第２フレームを連結する連結部を更に備える。この連結部は、切断されるまでは、揺動部を第２フレームに連結しておく機能または揺動部と第２フレームの連結を補強する機能を担うものであり、且つ、本マイクロ揺動素子が使用されるまでには切断されるものである。
【００２１】
本発明の第２の側面によるとマイクロ揺動素子アレイが提供される。このマイクロ揺動素子アレイは、本発明の第１の側面に係るマイクロ揺動素子を複数含んでなる。好ましくは、複数のマイクロ揺動素子における第１軸心は相互に平行であり、且つ、複数のマイクロ揺動素子における第２軸心は相互に平行である。
【００２２】
本発明の第３の側面によると光スイッチング装置が提供される。この光スイッチング装置は、マイクロミラー素子として構成された第１の側面に係るマイクロ揺動素子を備える。本光スイッチング装置は、例えば、空間光結合型の光スイッチング装置や波長選択型の光スイッチング装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイＹ１の平面図である。マイクロ揺動素子アレイＹ１は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ１（一部省略）を含んでなる。
【００２４】
図２から図９は、マイクロ揺動素子アレイＹ１を構成するマイクロ揺動素子Ｘ１を表す。図２は、マイクロ揺動素子Ｘ１の平面図であり、図３は、マイクロ揺動素子Ｘ１の一部省略平面図である。図４から図９は、各々、図２の線IV−IV、線V−V、線VI−VI、線VII−VII、線VIII−VIII、および線IX−IXに沿った拡大断面図である。
【００２５】
マイクロ揺動素子Ｘ１は、揺動部１０と、フレーム２０と、フレーム３０と、一対の連結部４０と、一対の連結部５０Ａ，５０Ｂと、電極部６０，７０，８０とを備え、本実施形態では例えばマイクロミラー素子として構成されている。また、マイクロ揺動素子Ｘ１は、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）ウエハ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。マイクロ揺動素子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および図２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３に示される構造は、マイクロ揺動素子Ｘ１において第２シリコン層に由来するものである。
【００２６】
揺動部１０は、ランド部１１と、電極部１２と、梁部１３と、シールド部１４とを有する。
【００２７】
ランド部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。このようなランド部１１およびミラー面１１ａは、揺動機能部を構成する。また、ランド部１１について図２に示す長さＬ１は、例えば２０〜３００μｍである。
【００２８】
電極部１２は、第１シリコン層に由来する部位であり、一対のアーム１２Ａ，１２Ｂ、複数の電極歯１２ａ、および複数の電極歯１２ｂを有する。アーム１２Ａ，１２Ｂは、図２に示す矢印Ｄ方向に平行である。電極歯１２ａは、図２および図６に示すようにアーム１２Ａからアーム１２Ｂ側へ延出し、且つ、図２に示すようにアーム１２Ａの延び方向に離隔して並列する。電極歯１２ｂは、アーム１２Ｂからアーム１２Ａ側へ延出し、且つ、アーム１２Ｂの延び方向に離隔して並列する。このように、電極部１２は櫛歯電極構造を有する。このような電極部１２の各電極歯１２ａ，１２ｂは、電極歯１２ｂについて図４に示すように、厚さ方向Ｈにおける長さよりも小さな幅を有する。このような構成は、電極部１２ひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。また、電極部１２は、マイクロ揺動素子Ｘ１の駆動時に所定の基準電位（例えばグラウンド電位）が付与されるための部位である。
【００２９】
梁部１３は、第１シリコン層に由来する部位であり、ランド部１１および電極部１２を連結する。
【００３０】
シールド部１４は、図３に示すように第２シリコン層に由来する部位であり、図５に示すように絶縁層１５を介して電極部１２に接合している。シールド部１４および電極部１２は、絶縁層１５を貫通する導電ビア１６を介して電気的に接続されている。
【００３１】
フレーム２０は、図２に示すように、囲み形状部２０Ａおよびこれから延出する延出形状部２０Ｂを有する。囲み形状部２０Ａは、矢印Ｄ方向に延びる一対のアーム２０Ａ’を含んで揺動部１０の電極部１２を囲む。アーム２０Ａ’は、図５および図６に示すように、厚さ方向Ｈの長さＴ１を幅Ｗ１で除した値であるアスペクト比が１より大きい。すなわち、フレーム２０は、厚さ方向Ｈにおける長さよりも幅が小さな部位を有する。この構成は、フレーム２０ないしアーム２０Ａ’ひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【００３２】
また、フレーム２０は、例えば図４および図６に示すように、第１シリコン層に由来する第１層部２１と、第２シリコン層に由来する第２層部２２と、これらの間の絶縁層２３とからなる積層構造を有する。第１層部２１は、図２に示すように、空隙を介して分離する部分２１ａ，２１ｂからなる。部分２１ａは、フレーム２０の囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなす。部分２１ｂは、囲み形状部２０Ａの一部をなす。第２層部２２は、図３に示すように、空隙を介して分離する部分２２ａ，２２ｂ，２２ｃからなる。部分２２ａは、フレーム２０の囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなす。部分２２ｂ，２２ｃは、囲み形状部２０Ａの一部をなす。フレーム２０における第１層部２１の部分２１ａおよび第２層部２２の部分２２ａは、図７に示すように、絶縁層２３を貫通する導電ビア２４を介して電気的に接続されている。第１層部２１の部分２１ａおよび第２層部２２の部分２２ｂは、図７に示すように、絶縁層２３を貫通する導電ビア２５を介して電気的に接続されている。第１層部２１の部分２１ｂおよび第２層部２２の部分２２ｃは、図９に示すように、絶縁層２３を貫通する導電ビア２６を介して電気的に接続されている。
【００３３】
フレーム３０は、例えば図２に示すように、支持基部３０Ａおよびアーム３０Ｂを有する。また、フレーム３０は、例えば図８および図９に示すように、第１シリコン層に由来する第１層部３１と、第２シリコン層に由来する第２層部３２と、これらの間の絶縁層３３とからなる積層構造を有する。
【００３４】
支持基部３０Ａは、図３に示すように、第２層部３２において、空隙を介して分離する部分３２ａ，３２ｂを有する。
【００３５】
アーム３０Ｂは、図２に示すように、支持基部３０Ａから揺動部１０の側に延出し、且つ、屈曲している。アーム３０Ｂは、図８に示すように、厚さ方向Ｈの長さＴ２を幅Ｗ２で除した値であるアスペクト比が１より大きい。すなわち、アーム３０Ｂは、厚さ方向Ｈにおける長さよりも幅が小さな部位を有する。この構成は、アーム３０Ｂひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【００３６】
また、アーム３０Ｂは、図２および図９に示すように、第１層部３１において部分３１ａを有し、且つ、図３に示すように、第２層部３２において、空隙を介して分離する部分３２ｃ，３２ｄを有する。部分３２ｃは、支持基部３０Ａの部分３２ａと接続されており、部分３２ｄは、支持基部３０Ａの部分３２ｂと接続されている。アーム３０Ｂにおける部分３１ａおよび部分３２ｃは、図９に示すように、絶縁層３３を貫通する導電ビア３４を介して電気的に接続されている。
【００３７】
一対の連結部４０は、本発明における第１および第２捩れ連結部であり、各々、図２に示すように二本のトーションバー４１からなる。各連結部４０は、第１シリコン層に由来する部位であり、揺動部１０の梁部１３とフレーム２０の第１層部２１の部分２１ａとに接続して、揺動部１０およびフレーム２０を連結する（梁部１３と部分２１ａは連結部４０を介して電気的に接続されている）。各連結部４０を構成する二本のトーションバー４１の間隔は、フレーム２０の側から揺動部１０の側にかけて漸増する。また、トーションバー４１は、図４に示すように、厚さ方向Ｈにおいて、揺動部１０よりも薄肉であり、且つ、フレーム２０の第１層部２１よりも薄肉である。このような一対の連結部４０は、揺動部１０ないしランド部１１の揺動動作の軸心Ａ１を規定する。軸心Ａ１は、図２に示す矢印Ｄ方向と、即ち、電極部１２のアーム１２Ａ，１２Ｂの延び方向と、直交する。フレーム２０の側から揺動部１０の側にかけて間隔が漸増する二本のトーションバー４１を含む各連結部４０は、揺動部１０の揺動動作における不要な変位成分の発生を抑制するのに好適である。
【００３８】
一対の連結部５０Ａ，５０Ｂは、本発明における第３および第４捩れ連結部であり、各々、図２に示すように二本のトーションバー５１からなる。各連結部５０Ａ，５０Ｂは、第１シリコン層に由来する部位であり、フレーム２０およびフレーム３０を連結する。具体的には、図２および図９に示すように、連結部５０Ａは、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｂと、フレーム３０のアーム３０Ｂにおける第１層部３１の部分３１ａとに接続して、これらを連結する（部分２１ｂ，３１ａは連結部５０Ａを介して電気的に接続されている）。連結部５０Ｂは、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ａと、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第１層部３１とに接続して、これらを連結する（部分２１ａと支持基部３０Ａの第１層部３１の一部は連結部５０Ｂを介して電気的に接続されている）。各連結部５０Ａ，５０Ｂを構成する二本のトーションバー５１の間隔は、フレーム３０の側からフレーム２０の側にかけて漸増する。また、トーションバー５１は、図９に示すように、厚さ方向Ｈにおいて、フレーム２０，３０よりも薄肉である。このような一対の連結部５０Ａ，５０Ｂは、フレーム２０およびこれに伴う揺動部１０の揺動動作の軸心Ａ２を規定する。本実施形態では、軸心Ａ２は軸心Ａ１と直交する。フレーム３０の側からフレーム２０の側にかけて間隔が漸増する二本のトーションバー５１を含む各連結部５０Ａ，５０Ｂは、フレーム２０およびこれに伴う揺動部１０の揺動動作における不要な変位成分の発生を抑制するのに好適である。
【００３９】
電極部６０は、第２シリコン層に由来する部位であり、図３によく表れているように、アーム６１、複数の電極歯６２ａ、および複数の電極歯６２ｂを有する。アーム６１は、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｃから延出する。複数の電極歯６２ａは、電極部１２のアーム１２Ａ側へアーム６１から延出し、且つ、アーム６１の延び方向に離隔して並列する。複数の電極歯６２ｂは、電極部１２のアーム１２Ｂ側へアーム６１から延出し、且つ、アーム６１の延び方向に離隔して並列する。このように、電極部６０は櫛歯電極構造を有する。このような電極部６０の各電極歯６２ａ，６２ｂは、電極歯６２ｂについて図４に示すように、厚さ方向Ｈにおける長さよりも小さな幅を有する。このような構成は、電極部６０ひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【００４０】
電極部７０は、第１シリコン層に由来する部位であり、図２に示すように複数の電極歯７１からなる。複数の電極歯７１は、図２および図８に示すようにフレーム２０の第１層部２１の部分２１ａから電極部８０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。このように、電極部７０は櫛歯電極構造を有する。このような電極部７０の各電極歯７１は、厚さ方向Ｈにおける長さよりも小さな幅を有する。このような構成は、電極部７０ひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【００４１】
電極部８０は、第２シリコン層に由来する部位であり、図２および図３に示すように複数の電極歯８１からなる。複数の電極歯８１は、図３および図８に示すようにフレーム３０のアーム３０Ｂにおける部分３２ｄから電極部７０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。このように、電極部８０は櫛歯電極構造を有する。このような電極部８０の各電極歯８１は、厚さ方向Ｈにおける長さよりも小さな幅を有する。このような構成は、電極部８０ひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【００４２】
マイクロ揺動素子Ｘ１において、一対の電極部１２，６０は、軸心Ａ１まわりの揺動部１０の揺動動作に係る駆動力を発生させるための駆動機構ないしアクチュエータを構成し得る。また、一対の電極部７０，８０は、フレーム２０およびこれに伴う揺動部１０の軸心Ａ２まわりの揺動動作に係る駆動力を発生させるための駆動機構ないしアクチュエータを構成し得る。
【００４３】
マイクロ揺動素子Ｘ１の駆動時には、揺動部１０の電極部１２および電極部７０に所定の基準電位が付与される。電極部１２に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１の一部、連結部５０Ｂのトーションバー５１、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ａ、連結部４０のトーションバー４１、および揺動部１０の梁部１３を介して、実現することができる。電極部７０に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１の一部、連結部５０Ｂのトーションバー５１、およびフレーム２０の第１層部２１の部分２１ａを介して、実現することができる。基準電位は、好ましくは一定に維持され、例えばグラウンド電位である。
【００４４】
そして、マイクロ揺動素子Ｘ１においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０に対して必要に応じて付与することにより、電極部１２，６０間に静電引力を発生させて、例えば図１０に示すように揺動部１０を軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。これとともに、マイクロ揺動素子Ｘ１においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部８０に対して必要に応じて付与することにより、電極部７０，８０間に静電引力を発生させて、フレーム２０およびこれに伴う揺動部１０を軸心Ａ２まわりに回転変位させることができる。マイクロ揺動素子Ｘ１は、二軸型の揺動素子である。電極部６０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ａ、アーム３０Ｂにおける第２層部３２の部分３２ｃと導電ビア３４と第１層部３１の部分３１ａ、連結部５０Ａのトーションバー５１、フレーム２０における第１層部２１の部分２１ｂと導電ビア２６と第２層部２２の部分２２ｃを介して、実現することができる。電極部８０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ｂ、および、アーム３０Ｂにおける第２層部３２の部分３２ｄを介して、実現することができる。このような二軸型の揺動駆動により、マイクロ揺動素子Ｘ１における揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【００４５】
マイクロ揺動素子アレイＹ１は、以上の構成を有するマイクロ揺動素子Ｘ１を複数含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ１において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ１は、全ての軸心Ａ２（図１では図示せず）が相互に平行となるように一列に配されている。
【００４６】
マイクロ揺動素子アレイＹ１において、各マイクロ揺動素子Ｘ１のフレーム３０は一体化されて枠体をなし、揺動部１０およびフレーム２０を含む全マイクロ揺動素子Ｘ１の可動部を囲む。フレーム３０の第１層部３１は、各部分３１ａを除き、全てのマイクロ揺動素子Ｘ１にわたって連続しており、従って、全てのマイクロ揺動素子Ｘ１における揺動部１０の電極部１２およびシールド部１４、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ａおよび第２層部２２の部分２２ａ，２２ｂ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【００４７】
マイクロ揺動素子アレイＹ１の駆動時には、全てのマイクロ揺動素子Ｘ１における揺動部１０の電極部１２および電極部７０に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ揺動素子Ｘ１の電極部６０，８０の各々に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０およびフレーム２０が個別に揺動駆動され、各マイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【００４８】
マイクロ揺動素子アレイＹ１に含まれる各マイクロ揺動素子Ｘ１は、二軸型の揺動素子であり、上述のように、揺動部１０、当該揺動部１０と連結されているフレーム２０、および、当該フレーム２０と連結されているフレーム３０を備える。そして、各マイクロ揺動素子Ｘ１において、フレーム２０，３０は、フレーム３０の支持基部３０Ａと揺動部１０との間において、連結部５０Ａ，５０Ｂによって連結されている。具体的には、フレーム２０，３０を連結する一方の連結部５０Ａ（二本のトーションバー５１）は、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム３０Ｂとに接続し、他方の連結部５０Ｂ（二本のトーションバー５１）は、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０と支持基部３０Ａとに接続している。すなわち、各マイクロ揺動素子Ｘ１では、揺動部１０およびフレーム２０を有する可動部が、連結部５０Ａ，５０Ｂならびにアーム３０Ｂを介して、フレーム３０の支持基部３０Ａによって支持されているのである。
【００４９】
このような片持ち構造で可動部がフレーム３０に支持されている各マイクロ揺動素子Ｘ１では、フレーム２０，３０を連結するための一対の連結部５０Ａ，５０Ｂの間に揺動部１０が位置しないので（即ち、フレーム３０に対して可動部が支持される様式が両持ち構造でないので）、揺動部１０の外郭においてフレーム２０に対向しない領域を長く確保することができ、上述のように、フレーム２０は揺動部１０のランド部１１を囲まない構造をとることができる。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ１では、隣り合う二つのマイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０の間に、二本のフレーム２０を配するためのスペースや、当該フレーム２０どうしが機械的干渉や電気的干渉をするのを回避するためのスペースを、確保する必要がない。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ１では、隣り合うマイクロ揺動素子Ｘ１における揺動部１０のランド部１１を充分に近接して配置することができる。このようなマイクロ揺動素子アレイＹ１では、素子配列方向において充分に高いランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率を実現することができる。素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率が高いほど、マイクロ揺動素子アレイＹ１が全体として受けて各ミラー面１１ａにて反射する光信号について、損失を低減することができる。
【００５０】
マイクロ揺動素子アレイＹ１の各マイクロ揺動素子Ｘ１では、揺動部１０の電極部１２と、シールド部１４と、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ａ，２２ｂとは、電気的に接続されている。したがって、素子駆動時には、電極部１２と共にシールド部１４および部分２２ａ，２２ｂにも基準電位（例えばグラウンド電位）が付与される。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に電極部６０から例えば揺動部１０のランド部１１側へ発する電界は、シールド部１４によって吸収されやすい（即ち、当該電界は、シールド部１４を越えて例えばランド部１１に至りにくい）。これとともに、素子駆動時に電極部６０から発する電界は、部分２２ａ，２２ｂによって吸収されやすい（即ち、当該電界は、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ａ，２２ｂ側を越えて素子外に漏出しにくい）。これら電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ１における素子外への電界漏れを防止または抑制する。このような素子外への電界漏れの防止または抑制により、マイクロ揺動素子アレイＹ１における一のマイクロ揺動素子Ｘ１の電極部１２，６０によって構成される駆動機構からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動特性に不当な影響を与えることを、回避することができる。したがって、上述の電界吸収効果は、マイクロ揺動素子１の配列方向における高密度化、ひいては、素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの高占有比率化に資する。
【００５１】
マイクロ揺動素子アレイＹ１の各マイクロ揺動素子Ｘ１において、フレーム２０のアーム２０Ａ’は、図５および図６を参照して上述したように、厚さ方向Ｈの長さＴ１を幅Ｗ１で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これとともに、フレーム３０のアーム３０Ｂは、図８を参照して上述したように、厚さ方向Ｈの長さＴ２を幅Ｗ２で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これらの構成は、可動部がフレーム３０の支持基部３０Ａによって片持ち構造で支持されるマイクロ揺動素子Ｘ１において、揺動部１０と支持基部３０Ａとの間の支持構造における厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保するのに好適である。
【００５２】
マイクロ揺動素子Ｘ１は、角速度センサや加速度センサなどのセンシングデバイスとしても構成することができる。センシングデバイスとしてのマイクロ揺動素子Ｘ１においては、揺動部１０のランド部１１上のミラー面１１ａは必ずしも設ける必要はない。
【００５３】
角速度センサとして構成されたマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動時には、例えば、可動部（揺動部１０，フレーム２０，連結部４０，電極部６０）は、所定の振動数ないし周期で軸心Ａ２まわりに揺動動作される。この揺動動作は、電極部７０，８０間に対して所定の周期で電圧印加を行うことによって実現される。本実施形態では、例えば、電極部７０をグラウンド接続したうえで、電極部８０への所定電位の付与を所定周期で行う。
【００５４】
例えばこのようにして可動部を揺動動作ないし振動させている状態において、マイクロ揺動素子Ｘ１ないし揺動部１０に所定の角速度が作用すると、揺動部１０が軸心Ａ１まわりに所定程度に回転変位して、電極部１２，６０の相対的配置が変化して当該電極部１２，６０間の静電容量が変化する。これら静電容量変化に基づいて、揺動部１０の回転変位量を検出することができる。その検出結果に基づき、マイクロ揺動素子Ｘ１ないし揺動部１０に作用する角速度を導出することが可能である。
【００５５】
加速度センサとして構成されたマイクロ揺動素子Ｘ１の駆動時には、例えば、電極部１２，６０間に所定の直流電圧印加を行うことによって、フレーム２０や電極部６０に対して揺動部１０を静止状態にさせる。この状態で、マイクロ揺動素子Ｘ１ないし揺動部１０に法線方向（図２の平面図において紙面に垂直な方向）の加速度が作用すると、加速度と平行なベクトル成分の慣性力が働いて、揺動部１０に対し、一対の連結部４０によって規定される軸心Ａ１まわりに回転トルクが作用し、加速度に比例した回転変位（軸心Ａ１まわりの回転変位）が揺動部１０に生じる（当該慣性力は、図２に現れる平面視において揺動部１０の重心位置が軸心Ａ１と重ならないように設計しておくことで、発生させることができる）。回転変位量は、電極部１２，６０間の静電容量の変化として電気的に検出することができる。その検出結果に基づき、マイクロ揺動素子Ｘ１ないし揺動部１０に作用する加速度を導出することが可能である。
【００５６】
図１１および図１２は、マイクロ揺動素子アレイＹ１に含まれる各マイクロ揺動素子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揺動素子Ｘ１を製造するための一手法である。図１１および図１２においては、図１２（ｄ）に示すランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２、連結部Ｃ１，Ｃ２、および一組の電極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揺動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。ランド部Ｌは、ランド部１１の一部に相当する。梁部Ｂは、梁部１３に相当し、梁部１３の横断面を表す。フレームＦ１は、フレーム２０に相当し、フレーム２０のアーム２０Ａ’の横断面を表す。フレームＦ２は、フレーム３０の一部に相当する。連結部Ｃ１は、連結部４０に相当し、トーションバー４１の延び方向の断面を表す。連結部Ｃ２は、連結部４０，５０Ａ，５０Ｂの各々に相当し、各トーションバー４１，５１の横断面を表す。電極Ｅ１は、電極部１２，７０の各々の一部に相当し、一組の電極歯１２ａおよび一組の電極歯７１の各々の横断面を表す。電極Ｅ２は、電極部６０，８０の各々の一部に相当し、一組の電極歯６１および一組の電極歯８１の各々の横断面を表す。
【００５７】
マイクロ揺動素子Ｘ１の製造においては、まず、図１１（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ウエハであり、図外において上述の導電ビア１６，２４〜２６，３４を構成することとなる導電ビアが所定の箇所に予め埋め込み形成されたものである。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。
【００５８】
次に、図１１（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。
【００５９】
次に、図１１（ｃ）に示すように、シリコン層１０１上に酸化膜パターン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、シリコン層１０１において成形されるべき揺動部１０の一部（ランド部１１、電極部１２、梁部１３を含む）、フレーム２０の第１層部２１ａ、フレーム３０の第１層部３１（部分３１ａを含む）、および電極部７０に対応する図１３に示すパターン形状を有する。レジストパターン１１１は、連結部４０，５０Ａ，５０Ｂ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、シリコン層１０２において成形されるべき揺動部１０のシールド部１４、フレーム２０の第２層部２２、フレーム３０の第２層部３２、および電極部６０，８０に対応する図１４に示すパターン形状を有する。
【００６０】
次に、図１１（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をマスクとして利用して、ＤＲＩＥ（deep reactive ion etching）により、シリコン層１０１に対して所定の深さまでエッチング処理を行う。所定の深さとは、連結部Ｃ１，Ｃ２の厚さに相当する深さであり、例えば５μｍである。ＤＲＩＥでは、ＳＦ6ガスを用いて行うエッチングとＣ4Ｆ8ガスを用いて行う側壁保護とを交互に繰り返すＢｏｓｃｈプロセスにおいて、良好な異方性エッチング加工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。
【００６１】
次に、図１２（ａ）に示すようにレジストパターン１１１を除去する。例えば、剥離液を作用させることにより、レジストパターン１１１を剥離することができる。
【００６２】
次に、図１２（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、連結部Ｃ１，Ｃ２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。本工程にて、ランド部Ｌ、梁部Ｂ、電極Ｅ１、フレームＦ１の一部（フレーム２０の第１層部２１）、フレームＦ３の一部（フレーム３０の第１層部３１）、および各連結部Ｃ１，Ｃ２が、成形される。
【００６３】
次に、図１２（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。本工程にて、フレームＦ１の一部（フレーム２０の第２層部２２）、フレームＦ２の一部（フレーム３０の第２層部３２）、および電極Ｅ２が、成形される。
【００６４】
次に、図１２（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。
【００６５】
以上の一連の工程を経ることにより、ランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２、連結部Ｃ１，Ｃ２、および一組の電極Ｅ１，Ｅ２を成形するなどしてマイクロ揺動素子Ｘ１を製造することができる。
【００６６】
マイクロ揺動素子Ｘ１は、揺動部１０をフレーム３０に対して一時的に固定するためのサポートビーム４２を更に備えてもよい。サポートビーム４２は、図２において破線で示すように、フレーム３０における支持基部３０Ａとは反対側の辺の第１層部３１と揺動部１０を連結する。このサポートビーム４２は、切断されるまでは、一対の連結部４０による揺動部１０とフレーム２０の間の連結や、一対の連結部５０による可動部（揺動部１０およびフレーム２０を含む）とフレーム３０の間の連結を、補強する機能を担い、且つ、マイクロ揺動素子Ｘ１の駆動前ないし使用前にレーザビーム等を用いて切断される。
【００６７】
図１５は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイＹ２の平面図である。マイクロ揺動素子アレイＹ２は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ２（一部省略）を含んでなる。
【００６８】
図１６から図１９は、マイクロ揺動素子アレイＹ２を構成するマイクロ揺動素子Ｘ２を表す。図１６は、マイクロ揺動素子Ｘ２の平面図であり、図１７は、マイクロ揺動素子Ｘ２の一部省略平面図である。図１８および図１９は、図１６の線XVIII−XVIIIおよび線XIX−XIXに沿った拡大断面図である。
【００６９】
マイクロ揺動素子Ｘ２は、揺動部１０と、フレーム２０と、フレーム３０と、一対の連結部４０と、一対の連結部５０Ａ，５０Ｂと、電極部６０，７０，８０とを備え、本実施形態では例えばマイクロミラー素子として構成されている。また、マイクロ揺動素子Ｘ２は、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、マイクロ揺動素子Ｘ１と同様にしてＳＯＩウエハ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。マイクロ揺動素子Ｘ２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１６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１７に示される構造は、マイクロ揺動素子Ｘ２において第２シリコン層に由来するものである。
【００７０】
マイクロ揺動素子Ｘ２は、フレーム２０，３０の一部の構造において、第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子Ｘ１と異なる。マイクロ揺動素子Ｘ２の他の構造については、マイクロ揺動Ｘ１と同様である。
【００７１】
本実施形態におけるフレーム２０が第１の実施形態におけるフレーム２０と異なる点は、延出形状部２０Ｂの形状、第１層部２１が部分２１ａ，２１ｂに代えて部分２１ｃ，２１ｄからなる点、および、第２層部２２が部分２１ａに代えて部分２２ｄを有する点である。本実施形態におけるフレーム２０の部分２１ｃは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出形状部２０Ｂにおける形状について第１の実施形態における部分２１ａとは異なる。部分２１ｄは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出部形状部２０Ｂの一部をもなす点において第１の実施形態における部分２１ｂとは異なる。部分２１ｄは、図１９に示すように、絶縁層２３を貫通するビア２６を介して第２層部２２の部分２２ｃと電気的に接続されている。部分２２ｄは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出形状部２０Ｂにおける形状について第１の実施形態における部分２２ａとは異なる。これら相違点の他は、本実施形態におけるフレーム２０は第１の実施形態におけるフレーム２０と同一の構成を備える。
【００７２】
本実施形態におけるフレーム３０が第１の実施形態におけるフレーム３０と異なる点は、アーム３０Ｂに代えてアーム３０Ｂ’を有する点である。アーム３０Ｂ’は、図１６に示すように、支持基部３０Ａから可動部ないし揺動部１０の側に延出し、且つ、屈曲している。アーム３０Ｂ’の一部は、図１８に示すように、厚さ方向Ｈの長さＴ３を幅Ｗ３で除した値であるアスペクト比が１より大きい。すなわち、アーム３０Ｂ’は、厚さ方向Ｈにおける長さよりも幅が小さな部位を有する。この構成は、アーム３０Ｂ’ひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。また、アーム３０Ｂ’は、図１６に示すように、アーム３０の第１層部３１の形状の一部において第１の実施形態におけるアーム３０Ｂと異なり、図１７に示すように、第２層部３２が部分３２ｃに代えて部分３２ｅを有する点において第１の実施形態におけるアーム３０Ｂと異なる。部分３２ｅは、図１９に示すように、絶縁層３３を貫通するビア３４を介して第１層部３１の部分３１ａと電気的に接続されている。これら相違点の他は、フレーム３０Ｂ’は第１の本実施形態におけるフレーム３０Ｂと同一の構成を備え、本実施形態におけるフレーム３０は第１の本実施形態におけるフレーム３０と同一の構成を備える。
【００７３】
本実施形態における各連結部４０は、図１６に示すように、揺動部１０の梁部１３とフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃとに接続して、揺動部１０およびフレーム２０を連結する（梁部１３と部分２２ｃは連結部４０を介して電気的に接続されている）。
【００７４】
本実施形態における連結部５０Ａは、図１９に示すように、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｄと、フレーム３０のアーム３０Ｂ’における第１層部３１の部分３１ａとに接続して、これらを連結する（部分２１ｄ，３１ａは連結部５０Ａを介して電気的に接続されている）。
【００７５】
本実施形態における連結部５０Ｂは、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃと、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第１層部３１とに接続して、これらを連結する（部分２１ｃと支持基部３０Ａの第１層部３１の一部は連結部５０Ｂを介して電気的に接続されている）。
【００７６】
本実施形態における電極部６０は、図１７によく表れているように、アーム６１、複数の電極歯６２ａ、および複数の電極歯６２ｂを有するところ、アーム６１は、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｃから延出する。
【００７７】
本実施形態における電極部７０は複数の電極歯７１からなるところ、当該複数の電極歯７１は、図１６および図１８に示すようにフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃから電極部８０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【００７８】
本実施形態における電極部８０は複数の電極歯８１からなるところ、当該複数の電極歯８１は、図１７および図１８に示すようにアーム３０Ｂ’の第２層部３２の部分３２ｄから電極部７０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【００７９】
マイクロ揺動素子Ｘ２の駆動時には、揺動部１０の電極部１２および電極部７０に所定の基準電位が付与される。電極部１２に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１の一部、連結部５０Ｂのトーションバー５１、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃ、連結部４０のトーションバー４１、および揺動部１０の梁部１３を介して、実現することができる。電極部７０に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１の一部、連結部５０Ｂのトーションバー５１、およびフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃを介して、実現することができる。基準電位は、好ましくは一定に維持され、例えばグラウンド電位である。
【００８０】
そして、マイクロ揺動素子Ｘ２においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０に対して必要に応じて付与することにより、電極部１２，６０間に静電引力を発生させて、揺動部１０を軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。これとともに、マイクロ揺動素子Ｘ２においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部８０に対して必要に応じて付与することにより、電極部７０，８０間に静電引力を発生させて、フレーム２０およびこれに伴う揺動部１０を軸心Ａ２まわりに回転変位させることができる。マイクロ揺動素子Ｘ２は、二軸型の揺動素子である。電極部６０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ａ、アーム３０Ｂ’における第２層部３２の部分３２ｅと導電ビア３４と第１層部３１の部分３１ａ、連結部５０Ａのトーションバー５１、フレーム２０における第１層部２１の部分２１ｄと導電ビア２６と第２層部２２の部分２２ｃを介して、実現することができる。電極部８０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ｂ、および、アーム３０Ｂ’における第２層部３２の部分３２ｄを介して、実現することができる。このような二軸型の揺動駆動により、マイクロ揺動素子Ｘ２における揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【００８１】
マイクロ揺動素子アレイＹ２は、以上の構成を有するマイクロ揺動素子Ｘ２を複数含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ２において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ２は、全ての軸心Ａ２（図１５では図示せず）が相互に平行となるように一列に配されている。
【００８２】
マイクロ揺動素子アレイＹ２において、各マイクロ揺動素子Ｘ２のフレーム３０は一体化されて枠体をなし、揺動部１０およびフレーム２０を含む全マイクロ揺動素子Ｘ２の可動部を囲む。フレーム３０の第１層部３１は、各部分３１ａを除き、全てのマイクロ揺動素子Ｘ２にわたって連続しており、従って、全てのマイクロ揺動素子Ｘ２における揺動部１０の電極部１２およびシールド部１４、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃおよび第２層部２２の部分２２ｂ，２２ｄ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【００８３】
マイクロ揺動素子アレイＹ２の駆動時には、全てのマイクロ揺動素子Ｘ２における揺動部１０の電極部１２および電極部７０に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ揺動素子Ｘ２の電極部６０，８０の各々に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ揺動素子Ｘ２の揺動部１０およびフレーム２０が個別に揺動駆動され、各マイクロ揺動素子Ｘ２の揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【００８４】
マイクロ揺動素子アレイＹ２に含まれる各マイクロ揺動素子Ｘ２は、二軸型の揺動素子であり、上述のように、揺動部１０、当該揺動部１０と連結されているフレーム２０、および、当該フレーム２０と連結されているフレーム３０を備える。そして、各マイクロ揺動素子Ｘ２において、フレーム２０，３０は、フレーム３０の支持基部３０Ａと揺動部１０との間において、連結部５０Ａ，５０Ｂによって連結されている。具体的には、フレーム２０，３０を連結する一方の連結部５０Ａ（二本のトーションバー５１）は、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム３０Ｂ’とに接続し、他方の連結部５０Ｂ（二本のトーションバー５１）は、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０と支持基部３０Ａとに接続している。すなわち、各マイクロ揺動素子Ｘ２では、揺動部１０およびフレーム２０を有する可動部が、連結部５０Ａ，５０Ｂならびにアーム３０Ｂ’を介して、フレーム３０の支持基部３０Ａによって支持されているのである。
【００８５】
このような片持ち構造で可動部がフレーム３０に支持されている各マイクロ揺動素子Ｘ２では、フレーム２０，３０を連結するための一対の連結部５０Ａ，５０Ｂの間に揺動部１０が位置しないので、第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子Ｘ１に関して上述したのと同様の理由で、フレーム２０は揺動部１０のランド部１１を囲まない構造をとることができる。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ２では、マイクロ揺動素子アレイＹ１に関して上述したのと同様の理由で、隣り合う素子における揺動部１０のランド部１１を充分に近接して配置することができる。このようなマイクロ揺動素子アレイＹ２では、素子配列方向において充分に高いランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率を実現することができる。素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率が高いほど、マイクロ揺動素子アレイＹ２が全体として受けて各ミラー面１１ａにて反射する光信号について、損失を低減することができる。
【００８６】
マイクロ揺動素子アレイＹ２の各マイクロ揺動素子Ｘ２では、揺動部１０の電極部１２と、シールド部１４と、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｂ，２２ｄとは、電気的に接続されている。したがって、素子駆動時には、電極部１２と共にシールド部１４および部分２２ｂ，２２ｄにも基準電位（例えばグラウンド電位）が付与される。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に電極部６０から例えば揺動部１０のランド部１１側へ発する電界は、シールド部１４によって吸収されやすい。これとともに、素子駆動時に電極部６０から発する電界は、部分２２ｂ，２２ｄによって吸収されやすい。これら電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ２における素子外への電界漏れを防止または抑制する。このような素子外への電界漏れの防止または抑制により、マイクロ揺動素子アレイＹ２における一のマイクロ揺動素子Ｘ２の電極部１２，６０によって構成される駆動機構からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ２の駆動特性に不当な影響を与えることを、回避することができる。したがって、上述の電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ２の配列方向における高密度化、ひいては、素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの高占有比率化に資する。
【００８７】
マイクロ揺動素子アレイＹ２の各マイクロ揺動素子Ｘ２において、フレーム２０のアーム２０Ａ’は、マイクロ揺動素子Ｘ１のと同様に、厚さ方向Ｈの長さＴ１を幅Ｗ１で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これとともに、フレーム３０のアーム３０Ｂ’は、図１８を参照して上述したように、厚さ方向Ｈの長さＴ３を幅Ｗ３で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これらの構成は、可動部がフレーム３０の支持基部３０Ａによって片持ち構造で支持されるマイクロ揺動素子Ｘ２において、揺動部１０と支持基部３０Ａとの間の支持構造における厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保するのに好適である。
【００８８】
マイクロ揺動素子Ｘ２は、角速度センサや加速度センサなどのセンシングデバイスとしても構成することができる。センシングデバイスとしてのマイクロ揺動素子Ｘ２においては、揺動部１０のランド部１１上のミラー面１１ａは設ける必要はない。角速度センサとして構成された場合のマイクロ揺動素子Ｘ２による角速度検出方法は、例えば、角速度センサとして構成された場合の上述のマイクロ揺動素子Ｘ１による角速度検出方法と同様である。加速度センサとして構成された場合のマイクロ揺動素子Ｘ２による加速度検出方法は、例えば、加速度センサとして構成された場合の上述のマイクロ揺動素子Ｘ１による角速度検出方法と同様である。
【００８９】
図２０は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイＹ３の平面図である。マイクロ揺動素子アレイＹ３は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ３（一部省略）を含んでなる。
【００９０】
図２１から図２４は、マイクロ揺動素子アレイＹ３を構成するマイクロ揺動素子Ｘ３を表す。図２１は、マイクロ揺動素子Ｘ３の平面図であり、図２２は、マイクロ揺動素子Ｘ３の一部省略平面図である。図２３および図２４は、図２１の線XXIII−XXIIIおよび線XXIV−XXIVに沿った拡大断面図である。
【００９１】
マイクロ揺動素子Ｘ３は、揺動部１０と、フレーム２０と、フレーム３０と、一対の連結部４０と、一対の連結部５０Ａ，５０Ｂと、電極部６０，７０，８０とを備え、本実施形態では例えばマイクロミラー素子として構成されている。また、マイクロ揺動素子Ｘ３は、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、マイクロ揺動素子Ｘ１と同様にしてＳＯＩウエハ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。マイクロ揺動素子Ｘ３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２１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２２に示される構造は、マイクロ揺動素子Ｘ３において第２シリコン層に由来するものである。
【００９２】
マイクロ揺動素子Ｘ３は、フレーム２０，３０の一部の構造において、第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子Ｘ１と異なる。マイクロ揺動素子Ｘ３の他の構造については、マイクロ揺動Ｘ１と同様である。
【００９３】
本実施形態におけるフレーム２０が第１の実施形態におけるフレーム２０と異なる点は、延出形状部２０Ｂの形状、第１層部２１が部分２１ａに代えて部分２１ｅを有する点、および、第２層部２２が部分２２ａに代えて部分２２ｅを有する点である。本実施形態におけるフレーム２０の部分２１ｅは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出形状部２０Ｂにおける形状について第１の実施形態における部分２１ａとは異なる。部分２２ｅは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出形状部２０Ｂにおける形状について第１の実施形態における部分２２ａとは異なる。これら相違点の他は、本実施形態におけるフレーム２０は第１の実施形態におけるフレーム２０と同一の構成を備える。
【００９４】
本実施形態におけるフレーム３０が第１の実施形態におけるフレーム３０と異なる点は、アーム３０Ｂに代えてアーム３０Ｃを有する点である。アーム３０Ｃは、図２１に示すように、支持基部３０Ａから可動部ないし揺動部１０の側に延出して屈曲するとともに、ブランチ部３０ｄを有する。アーム３０Ｃの一部は、図２３に示すように、厚さ方向Ｈの長さＴ４を幅Ｗ４で除した値であるアスペクト比が１より大きい。すなわち、アーム３０Ｃは、厚さ方向Ｈにおける長さよりも幅が小さな部位を有する。この構成は、アーム３０Ｃひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【００９５】
また、アーム３０Ｃは、図２１および図２４に示すように、第１層部３１において部分３１ｂを有し、且つ、図２２に示すように、第２層部３２において、空隙を介して分離する部分３２ｆ，３２ｇを有する。部分３２ｆは、支持基部３０Ａの部分３２ａと接続されており、部分３２ｇは、支持基部３０Ａの部分３２ｂと接続されている。アーム３０Ｃにおける部分３１ｂおよび部分３２ｆは、図２４に示すように、絶縁層３３を貫通する導電ビア３５を介して電気的に接続されている。
【００９６】
本実施形態における各連結部４０は、図２１に示すように、揺動部１０の梁部１３とフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅとに接続して、揺動部１０およびフレーム２０を連結する（梁部１３と部分２１ｅは連結部４０を介して電気的に接続されている）。
【００９７】
本実施形態における連結部５０Ａは、図２４に示すように、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｂと、フレーム３０のアーム３０Ｃにおける第１層部３１の部分３１ｂとに接続して、これらを連結する（部分２１ｂ，３１ｂは連結部５０Ａを介して電気的に接続されている）。
【００９８】
本実施形態における連結部５０Ｂは、図２４に示すように、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅと、フレーム３０のアーム３０Ｃのブランチ部３０ｄとに接続して、これらを連結する（部分２１ｅおよびブランチ部３０ｄは連結部５０Ｂを介して電気的に接続されている）。
【００９９】
本実施形態における電極部６０は、図２２によく表れているように、アーム６１、複数の電極歯６２ａ、および複数の電極歯６２ｂを有するところ、アーム６１は、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｃから延出する。
【０１００】
本実施形態における電極部７０は複数の電極歯７１からなるところ、当該複数の電極歯７１は、図２１および図２３に示すようにフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅから電極部８０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【０１０１】
本実施形態における電極部８０は複数の電極歯８１からなるところ、当該複数の電極歯８１は、図２２および図２３に示すようにアーム３０Ｃの第２層部３２の部分３２ｇから電極部７０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【０１０２】
マイクロ揺動素子Ｘ３の駆動時には、揺動部１０の電極部１２および電極部７０に所定の基準電位が付与される。電極部１２に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１の一部、連結部５０Ｂのトーションバー５１、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅ、連結部４０のトーションバー４１、および揺動部１０の梁部１３を介して、実現することができる。電極部７０に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１の一部、連結部５０Ｂのトーションバー５１、およびフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅを介して、実現することができる。基準電位は、好ましくは一定に維持され、例えばグラウンド電位である。
【０１０３】
そして、マイクロ揺動素子Ｘ３においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０に対して必要に応じて付与することにより、電極部１２，６０間に静電引力を発生させて、揺動部１０を軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。これとともに、マイクロ揺動素子Ｘ３においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部８０に対して必要に応じて付与することにより、電極部７０，８０間に静電引力を発生させてフレーム２０およびこれに伴う揺動部１０を軸心Ａ２まわりに回転変位させることができる。マイクロ揺動素子Ｘ３は、二軸型の揺動素子である。電極部６０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ａ、アーム３０Ｃにおける第２層部３２の部分３２ｆと導電ビア３５と第１層部３１の部分３１ｂ、連結部５０Ａのトーションバー５１、フレーム２０における第１層部２１の部分２１ｂと導電ビア２６と第２層部２２の部分２２ｃを介して、実現することができる。電極部８０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ｂ、および、アーム３０Ｃにおける第２層部３２の部分３２ｇを介して、実現することができる。このような二軸型の揺動駆動により、マイクロ揺動素子Ｘ３における揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【０１０４】
マイクロ揺動素子アレイＹ３は、以上の構成を有するマイクロ揺動素子Ｘ３を複数含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ３において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ３は、全ての軸心Ａ２（図２０では図示せず）が相互に平行となるように一列に配されている。
【０１０５】
マイクロ揺動素子アレイＹ３において、各マイクロ揺動素子Ｘ３のフレーム３０は一体化されて枠体をなし、揺動部１０およびフレーム２０を含む全マイクロ揺動素子Ｘ３の可動部を囲む。フレーム３０の第１層部３１は、各部分３１ｂを除き、全てのマイクロ揺動素子Ｘ３にわたって連続しており、従って、全てのマイクロ揺動素子Ｘ３における揺動部１０の電極部１２およびシールド部１４、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅおよび第２層部２２の部分２２ｂ，２２ｅ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【０１０６】
マイクロ揺動素子アレイＹ３の駆動時には、全てのマイクロ揺動素子Ｘ３における揺動部１０の電極部１２および電極部７０に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ揺動素子Ｘ３の電極部６０，８０の各々に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ揺動素子Ｘ３の揺動部１０およびフレーム２０が個別に揺動駆動され、各マイクロ揺動素子Ｘ３の揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【０１０７】
マイクロ揺動素子アレイＹ３に含まれる各マイクロ揺動素子Ｘ３は、二軸型の揺動素子であり、上述のように、揺動部１０、当該揺動部１０と連結されているフレーム２０、および、当該フレーム２０と連結されているフレーム３０を備える。そして、各マイクロ揺動素子Ｘ３において、フレーム２０，３０は、フレーム３０の支持基部３０Ａと揺動部１０との間において、連結部５０Ａ，５０Ｂによって連結されている。具体的には、フレーム２０，３０を連結する一方の連結部５０Ａ（二本のトーションバー５１）は、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム３０Ｃとに接続し、他方の連結部５０Ｂ（二本のトーションバー５１）も、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム３０Ｃ（ないしブランチ部３３ｄ）とに接続している。すなわち、各マイクロ揺動素子Ｘ３では、揺動部１０およびフレーム２０を有する可動部が、連結部５０Ａ，５０Ｂならびにアーム３０Ｃを介して、フレーム３０の支持基部３０Ａによって支持されているのである。
【０１０８】
このような片持ち構造で可動部がフレーム３０に支持されている各マイクロ揺動素子Ｘ３では、フレーム２０，３０を連結するための一対の連結部５０Ａ，５０Ｂの間に揺動部１０が位置しないので、第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子Ｘ１に関して上述したのと同様の理由で、フレーム２０は揺動部１０のランド部１１を囲まない構造をとることができる。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ３では、マイクロ揺動素子アレイＹ１に関して上述したのと同様の理由で、隣り合う素子における揺動部１０のランド部１１を充分に近接して配置することができる。このようなマイクロ揺動素子アレイＹ３では、素子配列方向において充分に高いランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率を実現することができる。素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率が高いほど、マイクロ揺動素子アレイＹ３が全体として受けて各ミラー面１１ａにて反射する光信号について、損失を低減することができる。
【０１０９】
マイクロ揺動素子アレイＹ３の各マイクロ揺動素子Ｘ３では、揺動部１０の電極部１２と、シールド部１４と、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｂ，２２ｅとは、電気的に接続されている。したがって、素子駆動時には、電極部１２と共にシールド部１４および部分２２ｂ，２２ｅにも基準電位（例えばグラウンド電位）が付与される。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に電極部６０から例えば揺動部１０のランド部１１側へ発する電界は、シールド部１４によって吸収されやすい。これとともに、素子駆動時に電極部６０から発する電界は、部分２２ｂ，２２ｅによって吸収されやすい。これら電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ３における素子外への電界漏れを防止または抑制する。このような素子外への電界漏れの防止または抑制により、マイクロ揺動素子アレイＹ３における一のマイクロ揺動素子Ｘ３の電極部１２，６０によって構成される駆動機構からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ３の駆動特性に不当な影響を与えることを、回避することができる。したがって、上述の電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ３の配列方向における高密度化、ひいては、素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの高占有比率化に資する。
【０１１０】
マイクロ揺動素子アレイＹ３の各マイクロ揺動素子Ｘ３において、フレーム２０のアーム２０Ａ’は、マイクロ揺動素子Ｘ１のと同様に、厚さ方向Ｈの長さＴ１を幅Ｗ１で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これとともに、フレーム３０のアーム３０Ｃは、図２３を参照して上述したように、厚さ方向Ｈの長さＴ４を幅Ｗ４で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これらの構成は、可動部がフレーム３０の支持基部３０Ａによって片持ち構造で支持されるマイクロ揺動素子Ｘ３において、揺動部１０と支持基部３０Ａとの間の支持構造における厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保するのに好適である。
【０１１１】
マイクロ揺動素子Ｘ３は、角速度センサや加速度センサなどのセンシングデバイスとしても構成することができる。センシングデバイスとしてのマイクロ揺動素子Ｘ３においては、揺動部１０のランド部１１上のミラー面１１ａは設ける必要はない。角速度センサとして構成された場合のマイクロ揺動素子Ｘ３による角速度検出方法は、例えば、角速度センサとして構成された場合の上述のマイクロ揺動素子Ｘ１による角速度検出方法と同様である。加速度センサとして構成された場合のマイクロ揺動素子Ｘ３による加速度検出方法は、例えば、加速度センサとして構成された場合の上述のマイクロ揺動素子Ｘ１による角速度検出方法と同様である。
【０１１２】
図２５は、本発明の第４の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイＹ４の平面図である。マイクロ揺動素子アレイＹ４は、複数のマイクロ揺動素子Ｘ４（一部省略）を含んでなる。
【０１１３】
図２６から図２９は、マイクロ揺動素子アレイＹ４を構成するマイクロ揺動素子Ｘ４を表す。図２６は、マイクロ揺動素子Ｘ４の平面図であり、図２７は、マイクロ揺動素子Ｘ４の一部省略平面図である。図２８および図２９は、図２６の線XXVIII−XXVIIIおよび線XXIX−XXIXに沿った拡大断面図である。
【０１１４】
マイクロ揺動素子Ｘ４は、揺動部１０と、フレーム２０と、フレーム３０と、一対の連結部４０と、一対の連結部５０Ａ，５０Ｂと、電極部６０，７０，８０とを備え、本実施形態では例えばマイクロミラー素子として構成されている。また、マイクロ揺動素子Ｘ４は、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、マイクロ揺動素子Ｘ１と同様にしてＳＯＩウエハ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。マイクロ揺動素子Ｘ４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に示される構造は、マイクロ揺動素子Ｘ４において第２シリコン層に由来するものである。
【０１１５】
マイクロ揺動素子Ｘ４は、フレーム２０，３０の一部の構造において、第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子Ｘ１と異なる。マイクロ揺動素子Ｘ４の他の構造については、マイクロ揺動Ｘ１と同様である。
【０１１６】
本実施形態におけるフレーム２０が第１の実施形態におけるフレーム２０と異なる点は、延出形状部２０Ｂの形状、第１層部２１が部分２１ａ，２１ｂに代えて部分２１ｆ，２１ｇを有する点、および、第２層部２２が部分２１ａに代えて部分２２ｆを有する点である。本実施形態におけるフレーム２０の部分２１ｆは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出形状部２０Ｂにおける形状について第１の実施形態における部分２１ａとは異なる。部分２１ｇは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出部形状部２０Ｂの一部をもなす点において第１の実施形態における部分２１ｂとは異なる。部分２２ｆは、囲み形状部２０Ａの一部および延出形状部２０Ｂの一部をなし、延出形状部２０Ｂにおける形状について第１の実施形態における部分２２ａとは異なる。これら相違点の他は、本実施形態におけるフレーム２０は第１の実施形態におけるフレーム２０と同一の構成を備える。
【０１１７】
本実施形態におけるフレーム３０が第１の実施形態におけるフレーム３０と異なる点は、アーム３０Ｂに代えてアーム３０Ｄを有する点である。アーム３０Ｄは、図２６に示すように、支持基部３０Ａから可動部ないし揺動部１０の側に延出して屈曲するとともに、ブランチ部３０ｄ’を有する。アーム３０Ｄの一部は、図２８に示すように、厚さ方向Ｈの長さＴ５を幅Ｗ５で除した値であるアスペクト比が１より大きい。すなわち、アーム３０Ｄは、厚さ方向Ｈにおける長さよりも幅が小さな部位を有する。この構成は、アーム３０Ｄひいては素子の、厚さ方向Ｈの曲げ強度（厚さ方向Ｈに作用する負荷に対する機械的強度）を確保するのに好適である。
【０１１８】
また、アーム３０Ｄは、図２６および図２９に示すように、第１層部３１において部分３１ｃを有し、且つ、図２７に示すように、第２層部３２において、空隙を介して分離する部分３２ｈ，３２ｉを有する。部分３２ｈは、支持基部３０Ａの部分３２ａと接続されており、部分３２ｉは、支持基部３０Ａの部分３２ｂと接続されている。アーム３０Ｄにおける部分３１ｃおよび部分３２ｈは、図２９に示すように、絶縁層３３を貫通する導電ビア３６を介して電気的に接続されている。
【０１１９】
本実施形態における各連結部４０（二本のトーションバー４１）は、図２６に示すように、揺動部１０の梁部１３とフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｆとに接続して、揺動部１０およびフレーム２０を連結する（梁部１３と部分２１ｆは連結部４０を介して電気的に接続されている）。
【０１２０】
本実施形態における連結部５０Ａは、図２９に示すように、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｇと、フレーム３０のアーム３０Ｄにおける第１層部３１の部分３１ｃとに接続して、これらを連結する（部分２１ｇ，３１ｃは連結部５０Ａを介して電気的に接続されている）。
【０１２１】
本実施形態における連結部５０Ｂは、図２９に示すように、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｆと、フレーム３０のアーム３０Ｄのブランチ部３０ｄ’とに接続して、これらを連結する（部分２１ｆおよびブランチ部３０ｄ’は連結部５０Ｂを介して電気的に接続されている）。
【０１２２】
本実施形態における電極部６０は、図２７によく表れているように、アーム６１、複数の電極歯６２ａ、および複数の電極歯６２ｂを有するところ、アーム６１は、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｃから延出する。
【０１２３】
本実施形態における電極部７０は複数の電極歯７１からなるところ、当該複数の電極歯７１は、図２６および図２８に示すようにフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｆから電極部８０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【０１２４】
本実施形態における電極部８０は複数の電極歯８１からなるところ、当該複数の電極歯８１は、図２７および図２８に示すようにアーム３０Ｄの第２層部３２の部分３２ｉから電極部７０側へ延出し、且つ、軸心Ａ２の延び方向に離隔して並列する。
【０１２５】
マイクロ揺動素子Ｘ４の駆動時には、揺動部１０の電極部１２および電極部７０に所定の基準電位が付与される。電極部１２に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１、連結部５０Ｂのトーションバー５１、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｆ、連結部４０のトーションバー４１、および揺動部１０の梁部１３を介して、実現することができる。電極部７０に対する基準電位の付与は、フレーム３０の第１層部３１、連結部５０Ｂのトーションバー５１、およびフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｆを介して、実現することができる。基準電位は、好ましくは一定に維持され、例えばグラウンド電位である。
【０１２６】
そして、マイクロ揺動素子Ｘ４においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０に対して必要に応じて付与することにより、電極部１２，６０間に静電引力を発生させて、揺動部１０を軸心Ａ１まわりに回転変位させることができる。これとともに、マイクロ揺動素子Ｘ４においては、基準電位よりも高い駆動電位を電極部８０に対して必要に応じて付与することにより、電極部７０，８０間に静電引力を発生させてフレーム２０およびこれに伴う揺動部１０を軸心Ａ２まわりに回転変位させることができる。マイクロ揺動素子Ｘ４は、二軸型の揺動素子である。電極部６０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ａ、アーム３０Ｄにおける第２層部３２の部分３２ｈと導電ビア３６と第１層部３１の部分３１ｃ、連結部５０Ａのトーションバー５１、フレーム２０における第１層部２１の部分２１ｇと導電ビア２６と第２層部２２の部分２２ｃを介して、実現することができる。電極部８０に対する駆動電位の付与は、フレーム３０の支持基部３０Ａにおける第２層部３２の部分３２ｂ、および、アーム３０Ｄにおける第２層部３２の部分３２ｉを介して、実現することができる。このような二軸型の揺動駆動により、マイクロ揺動素子Ｘ４における揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【０１２７】
マイクロ揺動素子アレイＹ４は、以上の構成を有するマイクロ揺動素子Ｘ４を複数含んでなる。マイクロ揺動素子アレイＹ４において、複数のマイクロ揺動素子Ｘ４は、全ての軸心Ａ２（図２５では図示せず）が相互に平行となるように一列に配されている。
【０１２８】
マイクロ揺動素子アレイＹ４において、各マイクロ揺動素子Ｘ４のフレーム３０は一体化されて枠体をなし、揺動部１０およびフレーム２０を含む全マイクロ揺動素子Ｘ４の可動部を囲む。フレーム３０の第１層部３１は、各部分３１ｃを除き、全てのマイクロ揺動素子Ｘ４にわたって連続しており、従って、全てのマイクロ揺動素子Ｘ４における揺動部１０の電極部１２およびシールド部１４、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｆおよび第２層部の部分２２ｂ，２２ｆ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【０１２９】
マイクロ揺動素子アレイＹ４の駆動時には、全てのマイクロ揺動素子Ｘ４における揺動部１０の電極部１２および電極部７０に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ揺動素子Ｘ４の電極部６０，８０の各々に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ揺動素子Ｘ４の揺動部１０およびフレーム２０が個別に揺動駆動され、各マイクロ揺動素子Ｘ４の揺動部１０のランド部１１上のミラー面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。
【０１３０】
マイクロ揺動素子アレイＹ４に含まれる各マイクロ揺動素子Ｘ４は、二軸型の揺動素子であり、上述のように、揺動部１０、当該揺動部１０と連結されているフレーム２０、および、当該フレーム２０と連結されているフレーム３０を備える。そして、各マイクロ揺動素子Ｘ４において、フレーム２０，３０は、フレーム３０の支持基部３０Ａと揺動部１０との間において、連結部５０Ａ，５０Ｂによって連結されている。具体的には、フレーム２０，３０を連結する一方の連結部５０Ａ（二本のトーションバー５１）は、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム３０Ｄとに接続し、他方の連結部５０Ｂ（二本のトーションバー５１）も、揺動部１０および支持基部３０Ａの間においてフレーム２０とアーム３０Ｄ（ないしブランチ部３３ｄ’）とに接続している。すなわち、各マイクロ揺動素子Ｘ４では、揺動部１０およびフレーム２０を有する可動部が、連結部５０Ａ，５０Ｂならびにアーム３０Ｄを介して、フレーム３０の支持基部３０Ａによって支持されているのである。
【０１３１】
このような片持ち構造で可動部がフレーム３０に支持されている各マイクロ揺動素子Ｘ４では、フレーム２０，３０を連結するための一対の連結部５０Ａ，５０Ｂの間に揺動部１０が位置しないので、第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子Ｘ１に関して上述したのと同様の理由で、フレーム２０は揺動部１０のランド部１１を囲まない構造をとることができる。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ４では、マイクロ揺動素子アレイＹ１に関して上述したのと同様の理由で、隣り合う素子における揺動部１０のランド部１１を充分に近接して配置することができる。このようなマイクロ揺動素子アレイＹ４では、素子配列方向において充分に高いランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率を実現することができる。素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの占有比率が高いほど、マイクロ揺動素子アレイＹ４が全体として受けて各ミラー面１１ａにて反射する光信号について、損失を低減することができる。
【０１３２】
マイクロ揺動素子アレイＹ４の各マイクロ揺動素子Ｘ４では、揺動部１０の電極部１２と、シールド部１４と、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｂ，２２ｆとは、電気的に接続されている。したがって、素子駆動時には、電極部１２と共にシールド部１４および部分２２ｂ，２２ｆにも基準電位（例えばグラウンド電位）が付与される。そのため、基準電位よりも高い所定の駆動電位に起因して、素子駆動時に電極部６０から例えば揺動部１０のランド部１１側へ発する電界は、シールド部１４によって吸収されやすい。これとともに、素子駆動時に電極部６０から発する電界は、部分２２ｂ，２２ｆによって吸収されやすい。これら電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ４における素子外への電界漏れを防止または抑制する。このような素子外への電界漏れの防止または抑制により、マイクロ揺動素子アレイＹ４における一のマイクロ揺動素子Ｘ４の電極部１２，６０によって構成される駆動機構からの漏れ電界が、隣接する他のマイクロ揺動素子Ｘ４の駆動特性に不当な影響を与えることを、回避することができる。したがって、上述の電界吸収効果は、マイクロ揺動素子Ｘ４の配列方向における高密度化、ひいては、素子配列方向におけるランド部１１ないしミラー面１１ａの高占有比率化に資する。
【０１３３】
マイクロ揺動素子アレイＹ４の各マイクロ揺動素子Ｘ４において、フレーム２０のアーム２０Ａ’は、マイクロ揺動素子Ｘ１のと同様に、厚さ方向Ｈの長さＴ１を幅Ｗ１で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これとともに、フレーム３０のアーム３０Ｄは、図２８を参照して上述したように、厚さ方向Ｈの長さＴ５を幅Ｗ５で除した値であるアスペクト比が１より大きく、厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保しやすい構造を有する。これらの構成は、可動部がフレーム３０の支持基部３０Ａによって片持ち構造で支持されるマイクロ揺動素子Ｘ４において、揺動部１０と支持基部３０Ａとの間の支持構造における厚さ方向Ｈの曲げ強度を確保するのに好適である。
【０１３４】
マイクロ揺動素子Ｘ４は、角速度センサや加速度センサなどのセンシングデバイスとしても構成することができる。センシングデバイスとしてのマイクロ揺動素子Ｘ４においては、揺動部１０のランド部１１上のミラー面１１ａは設ける必要はない。角速度センサとして構成された場合のマイクロ揺動素子Ｘ４による角速度検出方法は、例えば、角速度センサとして構成された場合の上述のマイクロ揺動素子Ｘ１による角速度検出方法と同様である。加速度センサとして構成された場合のマイクロ揺動素子Ｘ４による加速度検出方法は、例えば、加速度センサとして構成された場合の上述のマイクロ揺動素子Ｘ１による角速度検出方法と同様である。
【０１３５】
上述のマイクロ揺動素子Ｘ１〜Ｘ４は、光スイッチング装置を構成するためのマイクロミラー素子として採用することができる。
【０１３６】
図３０は、第５の実施形態に係る空間光結合型の光スイッチング装置５００の概略構成を表す。光スイッチング装置５００は、一対のマイクロミラーアレイユニット５０１，５０２と、入力ファイバアレイ５０３と、出力ファイバアレイ５０４と、複数のマイクロレンズ５０５，５０６とを備える。入力ファイバアレイ５０３は所定数の入力ファイバ５０３ａからなり、マイクロミラーアレイユニット５０１には、各入力ファイバ５０３ａに対応するマイクロミラー素子５０１ａが複数配設されている。出力ファイバアレイ５０４は所定数の出力ファイバ５０４ａからなり、マイクロミラーアレイユニット５０２には、各出力ファイバ５０４ａに対応するマイクロミラー素子５０２ａが複数配設されている。マイクロミラー素子５０１ａ，５０２ａは、各々、光を反射するためのミラー面を有して当該ミラー面の向きを制御できるように構成されており、上述のマイクロ揺動素子Ｘ１〜Ｘ４のいずれかによって構成される。複数のマイクロレンズ５０５は、各々、入力ファイバ５０３ａの端部に対向するように配置されている。また、複数のマイクロレンズ５０６は、各々、出力ファイバ５０５ａの端部に対向するように配置されている。
【０１３７】
光スイッチング装置５００において、入力ファイバ５０３ａから出射される光Ｌ１は、対応するマイクロレンズ５０５を通過することによって、相互に平行光とされ、マイクロミラーアレイユニット５０１へ向かう。光Ｌ１は、対応するマイクロミラー素子５０１ａで反射し、マイクロミラーアレイユニット５０２へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子５０１ａのミラー面は、光Ｌ１を所望のマイクロミラー素子５０２ａに入射させるように、予め所定の方向を向いている。次に、光Ｌ１は、マイクロミラー素子５０２ａで反射し、出力ファイバアレイ５０４へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子５０２ａのミラー面は、所望の出力ファイバ５０４ａに光Ｌ１を入射させるように、予め所定の方向を向いている。
【０１３８】
このように、光スイッチング装置５００によると、各入力ファイバ５０３ａから出射した光Ｌは、マイクロミラーアレイユニット５０１，５０２における偏向によって、所望の出力ファイバ５０４ａに到達する。すなわち、入力ファイバ５０３ａと出力ファイバ５０４ａは一対一で接続される。そして、マイクロミラー素子５０１ａ，５０２ａにおける偏向角度を適宜変更することによって、光Ｌ１が到達する出力ファイバ５０４ａが切換えられる。
【０１３９】
光ファイバを媒体として伝送された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換えるための光スイッチング装置に求められる特性としては、切換え動作における、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に組み込まれるスイッチング素子としては、マイクロマシニング技術によって作製されるマイクロミラー素子が好ましい。マイクロミラー素子によると、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、上述の特性を得るうえで好適だからである。
【０１４０】
図３１は、第６の実施形態に係る波長選択型の光スイッチング装置６００の概略構成を表す。光スイッチング装置６００は、マイクロミラーアレイユニット６０１と、一本の入力ファイバ６０２と、三本の出力ファイバ６０３と、複数のマイクロレンズ６０４ａ，６０４ｂと、分光器６０５と、集光レンズ６０６とを備える。マイクロミラーアレイユニット６０１は、複数のマイクロミラー素子６０１ａを有し、当該複数のマイクロミラー素子６０１ａは、マイクロミラーアレイユニット６０１において例えば一列に配設されている。各マイクロミラー素子６０１ａは、光を反射するためのミラー面を有して当該ミラー面の向きを制御できるように構成されており、上述のマイクロ揺動素子Ｘ１〜Ｘ４のいずれかによって構成される。すなわち、マイクロミラーアレイユニット６０１は、上述のマイクロ揺動素子アレイＹ１〜Ｙ４のいずれかによって構成することができる。マイクロレンズ６０４ａは、入力ファイバ６０２の端部に対向するように配置されている。マイクロレンズ６０４ｂは、出力ファイバ６０３の端部に対向するように配置されている。分光器６０５は、波長によって反射光の回折の程度が異なる反射型回折格子である。
【０１４１】
光スイッチング装置６００において、入力ファイバ６０２から出射される光Ｌ２（複数の波長が混在している）は、マイクロレンズ６０４ａを通過することによって、平行光とされる。この光Ｌ２は、分光器６０５にて反射する（このとき、波長ごとに異なる角度で反射する）。当該反射光は、集光レンズ６０６を通過する。その際、波長ごとに、マイクロミラーアレイユニット６０１において対応するマイクロミラー素子６０１ａへ集光される。各波長の光は、対応するマイクロミラー素子６０１ａで所定方向に反射される。このとき、マイクロミラー素子６０１ａのミラー面は、対応する波長の光を所望の出力ファイバ６０３に到達させるように、予め所定の方向を向いている。マイクロミラー素子６０１ａにて反射した光は、その後、集光レンズ６０６、分光器６０５、およびマイクロレンズ６０４ｂを経由して、選択された所定の出力ファイバ６０３に入射する。このようにして、光スイッチング装置６００によると、光Ｌ２から所望の波長の光を選択することができる。
【０１４２】
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。
【０１４３】
（付記１）第１フレームと、
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揺動動作の第１軸心を規定する第１捩れ連結部および第２捩れ連結部と、
支持基部、および、当該支持基部から前記揺動部の側に延出するアーム部、を有する第２フレームと、
前記第２フレームおよび前記第１フレームを連結して当該第１フレームの揺動動作の第２軸心を規定する第３捩れ連結部および第４捩れ連結部と、を備え、
前記第３捩れ連結部は、前記揺動部および前記支持基部の間において、前記第１フレームと前記アーム部とに接続し、
前記第４捩れ連結部は、前記揺動部および前記支持基部の間において、前記第１フレームと前記支持基部または前記アーム部とに接続している、マイクロ揺動素子。
（付記２）前記第１軸心および前記第２軸心は直交する、付記１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記３）前記揺動部は、揺動機能部と、第１電極部と、当該揺動機能部および第１電極部を連結する梁部とを有し、
前記第１フレームは、前記揺動部の前記第１電極部側を囲む形状を有し、
前記第１および第２捩れ連結部は、前記揺動部における前記梁部に接続し、
前記第１電極部と協働して前記揺動部の前記揺動動作の駆動力を発生させるための、前記第１フレームに固定された第２電極部を更に備える、付記１または２に記載のマイクロ揺動素子。
（付記４）前記第１および第２電極部は、各々、複数の電極歯が並列してなる櫛歯電極である、付記３に記載のマイクロ揺動素子。
（付記５）前記アーム部に固定された第３電極部と、
前記第３電極部と協働して前記第１フレームの前記揺動動作の駆動力を発生させるための、前記第１フレームに固定された第４電極部とを、更に備える、付記３または４に記載のマイクロ揺動素子。
（付記６）前記第３および第４電極部は、各々、複数の電極歯が並列してなる櫛歯電極である、付記５に記載のマイクロ揺動素子。
（付記７）前記櫛歯電極の各電極歯は、素子厚さ方向における長さよりも小さな幅を有する、付記４または６に記載のマイクロ揺動素子。
（付記８）前記アーム部は、素子厚さ方向における長さよりも幅が小さな部位を有する、付記１から７のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記９）前記第１フレームは、素子厚さ方向における長さよりも幅が小さな部位を有する、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）前記揺動部を前記第２フレームに対して一時的に固定するために当該揺動部および第２フレームを連結する連結部を更に備える、付記１から９のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１１）マイクロミラー素子、加速度センサ、または角速度センサとして構成されている、付記１から１０のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記１２）付記１から１１のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を複数含む、マイクロ揺動素子アレイ。
（付記１３）前記複数のマイクロ揺動素子における前記第１軸心は相互に平行であり、且つ、前記複数のマイクロ揺動素子における前記第２軸心は相互に平行である、付記１２に記載のマイクロ揺動素子アレイ。
（付記１４）マイクロミラー素子として構成された付記１から１０のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を備える、光スイッチング装置。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイを表す。
【図２】図１に示すマイクロ揺動素子アレイに含まれるマイクロ揺動素子の平面図である。
【図３】図２に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図４】図２の線IV−IVに沿った拡大断面図である。
【図５】図２の線V−Vに沿った拡大断面図である。
【図６】図２の線VI−VIに沿った拡大断面図である。
【図７】図２の線VII−VIIに沿った拡大断面図である。
【図８】図２の線VIII−VIIIに沿った拡大断面図である。
【図９】図２の線IX−IXに沿った断面図である。
【図１０】駆動時における図２の線IV−IVに沿った断面図である。
【図１１】図２に示すマイクロ揺動素子の製造方法における一部の工程を表す。
【図１２】図１１の後に続く工程を表す。
【図１３】マスクパターンの平面図である。
【図１４】他のマスクパターンの平面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイを表す。
【図１６】図１５に示すマイクロ揺動素子アレイに含まれるマイクロ揺動素子の平面図である。
【図１７】図１６に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図１８】図１６の線XVIII−XVIIIに沿った拡大断面図である。
【図１９】図１６の線XIX−XIXに沿った拡大断面図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイを表す。
【図２１】図２０に示すマイクロ揺動素子アレイに含まれるマイクロ揺動素子の平面図である。
【図２２】図２１に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図２３】図２１の線XXIII−XXIIIに沿った拡大断面図である。
【図２４】図２１の線XXIV−XXIVに沿った拡大断面図である。
【図２５】本発明の第４の実施形態に係るマイクロ揺動素子アレイを表す。
【図２６】図２５に示すマイクロ揺動素子アレイに含まれるマイクロ揺動素子の平面図である。
【図２７】図２６に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図２８】図２６の線XXVIII−XXVIIIに沿った拡大断面図である。
【図２９】図２６の線XXIX−XXIXに沿った拡大断面図である。
【図３０】第５の実施形態に係る光スイッチング装置の概略構成を表す。
【図３１】第６の実施形態に係る光スイッチング装置の概略構成を表す。
【図３２】従来のマイクロ揺動素子の平面図である。
【図３３】従来のマイクロ揺動素子アレイを表す。
【符号の説明】
【０１４５】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，９０ マイクロ揺動素子
Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，９０Ａ マイクロ揺動素子アレイ
１０ 揺動部
１１ ランド部
１１ａ ミラー面
１２，６０，７０，８０ 電極部
１２Ａ，１２Ｂ，２０Ａ’，６１ アーム
１２ａ，１２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７１，８１ 電極歯
１３ 梁部
１４ シールド部
２０，３０ フレーム
２０Ａ 囲み形状部
２０Ｂ 延出形状部
２１，３１ 第１層部
２２，３２ 第２層部
２３，３３ 絶縁層
３０Ａ 支持基部
３０Ｂ，３０Ｂ’，３０Ｃ，３０Ｄ アーム
４０，５０Ａ，５０Ｂ 連結部
４１，５１ トーションバー
４２ サポートビーム
Ａ１，Ａ２ 軸心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１フレームと、
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揺動動作の軸心を規定する第１捩れ連結部および第２捩れ連結部と、
支持基部、および、当該支持基部から前記揺動部の側に延出するアーム部、を有する第２フレームと、
前記第２フレームおよび前記第１フレームを連結して当該第１フレームの揺動動作の軸心を規定する第３捩れ連結部および第４捩れ連結部と、を備え、
前記第３捩れ連結部は、前記揺動部および前記支持基部の間において、前記第１フレームと前記アーム部とに接続し、
前記第４捩れ連結部は、前記揺動部および前記支持基部の間において、前記第１フレームと前記支持基部または前記アーム部とに接続している、マイクロ揺動素子。
【請求項２】
前記揺動部は、揺動機能部と、第１電極部と、当該揺動機能部および第１電極部を連結する梁部とを有し、
前記第１フレームは、前記揺動部の前記第１電極部側を囲む形状を有し、
前記第１および第２捩れ連結部は、前記揺動部における前記梁部に接続し、
前記第１電極部と協働して前記揺動部の前記揺動動作の駆動力を発生させるための、前記第１フレームに固定された第２電極部を更に備える、請求項１に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項３】
前記アーム部に固定された第３電極部と、
前記第３電極部と協働して前記第１フレームの前記揺動動作の駆動力を発生させるための、前記第１フレームに固定された第４電極部とを、更に備える、請求項１または２に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項４】
前記アーム部は、素子厚さ方向における長さよりも幅が小さな部位を有する、請求項１から３のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項５】
前記第１フレームは、素子厚さ方向における長さよりも幅が小さな部位を有する、請求項１から４のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を複数含む、マイクロ揺動素子アレイ。
【請求項７】
マイクロミラー素子として構成された請求項１から５のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を備える、光スイッチング装置。
【請求項１】
第１フレームと、
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揺動動作の軸心を規定する第１捩れ連結部および第２捩れ連結部と、
支持基部、および、当該支持基部から前記揺動部の側に延出するアーム部、を有する第２フレームと、
前記第２フレームおよび前記第１フレームを連結して当該第１フレームの揺動動作の軸心を規定する第３捩れ連結部および第４捩れ連結部と、を備え、
前記第３捩れ連結部は、前記揺動部および前記支持基部の間において、前記第１フレームと前記アーム部とに接続し、
前記第４捩れ連結部は、前記揺動部および前記支持基部の間において、前記第１フレームと前記支持基部または前記アーム部とに接続している、マイクロ揺動素子。
【請求項２】
前記揺動部は、揺動機能部と、第１電極部と、当該揺動機能部および第１電極部を連結する梁部とを有し、
前記第１フレームは、前記揺動部の前記第１電極部側を囲む形状を有し、
前記第１および第２捩れ連結部は、前記揺動部における前記梁部に接続し、
前記第１電極部と協働して前記揺動部の前記揺動動作の駆動力を発生させるための、前記第１フレームに固定された第２電極部を更に備える、請求項１に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項３】
前記アーム部に固定された第３電極部と、
前記第３電極部と協働して前記第１フレームの前記揺動動作の駆動力を発生させるための、前記第１フレームに固定された第４電極部とを、更に備える、請求項１または２に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項４】
前記アーム部は、素子厚さ方向における長さよりも幅が小さな部位を有する、請求項１から３のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項５】
前記第１フレームは、素子厚さ方向における長さよりも幅が小さな部位を有する、請求項１から４のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を複数含む、マイクロ揺動素子アレイ。
【請求項７】
マイクロミラー素子として構成された請求項１から５のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を備える、光スイッチング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２０１０−２０２１８（Ｐ２０１０−２０２１８Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８２６４２（Ｐ２００８−１８２６４２）
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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