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主部について近接配置するのに適したマイクロ揺動素子、そのようなマイクロ揺動素子を含んでな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。
【解決手段】本発明のマイクロ揺動素子Ｘ１は、フレーム２０と、揺動主部（１１，１１’）を有する揺動部１０と、フレーム２０および揺動部１０を連結して揺動部１０の揺動動作の軸心を規定する捩れ連結部４０とを備える。フレーム２０は、一対の延び部２０Ａを有する。一対の延び部２０Ａは、軸心Ａ１の延び方向に離隔し、且つ、揺動動作の方向において空隙を介して揺動主部（１１，１１’）に対向して当該揺動主部に沿って延びる。
【解決手段】本発明のマイクロ揺動素子Ｘ１は、フレーム２０と、揺動主部（１１，１１’）を有する揺動部１０と、フレーム２０および揺動部１０を連結して揺動部１０の揺動動作の軸心を規定する捩れ連結部４０とを備える。フレーム２０は、一対の延び部２０Ａを有する。一対の延び部２０Ａは、軸心Ａ１の延び方向に離隔し、且つ、揺動動作の方向において空隙を介して揺動主部（１１，１１’）に対向して当該揺動主部に沿って延びる。
【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、角速度センサ、加速度センサなど、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、例えば光通信技術や光ディスク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５２から図５４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を表す。図５２は、マイクロ揺動素子９０の平面図である。図５３および図５４は、各々、図５２の線LIII−LIIIおよび線LIV−LIVに沿った断面図である。
【０００５】
マイクロ揺動素子９０は、揺動主部９１と、これを囲むフレーム９２と、これを囲むフレーム９３と、揺動主部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、揺動主部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９２およびこれに伴う揺動主部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。
【０００６】
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、揺動主部９１上にミラー面９１ａが設けられ、揺動主部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主部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、揺動主部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。このような揺動主部９１の揺動駆動により、揺動主部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。
【０００７】
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、揺動主部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）の各々が揺動主部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主部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主部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、揺動主部９１に所定の角速度が作用すると、揺動主部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、揺動主部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ないし揺動主部９１に作用する角速度が導出される。
【０００８】
図５５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、軸心Ｂ１の延び方向に一列に配されている。
【０００９】
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主部９１どうしを充分に近接して配置することができない。マイクロ揺動素子アレイ９０Ａに含まれる各素子において、揺動主部９１は、フレーム９２から適当な距離を隔てて当該フレーム９２の内郭内に収まるように配設されているからである。すなわち、軸心Ｂ１の延び方向において隣り合う素子における揺動主部９１の間には、図５６に示すように、二本のフレーム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に必要なスペースＳ1に、各フレーム９２において揺動主部９１に沿って延びる部分の全幅に相当するスペースＳ2と、各素子における揺動主部９１およびフレーム９２の間のスペースＳ3とを、和したスペースＳ0を、確保しなければならないからである。
【００１０】
隣り合う素子における揺動主部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主部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装置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主部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主部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主部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】
【００１１】
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主部について近接配置するのに適したマイクロ揺動素子、そのようなマイクロ揺動素子を含んでな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】
【００１２】
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、フレームと、揺動主部を有する揺動部と、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軸心を規定する捩れ連結部とを備える。フレームは、軸心の延び方向に離隔し且つ揺動動作の方向において空隙を介して揺動主部に対向して当該揺動主部に沿って延びる、第１延び部および第２延び部を有する。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。本マイクロ揺動素子における揺動主部は、揺動部の一部であって、本マイクロ揺動素子がマイクロミラー素子として構成される場合、ミラーを伴う部位である。
【００１３】
本マイクロ揺動素子において、揺動部の揺動動作の軸心の延び方向に離隔し且つ揺動主部に沿って延びる、フレームの二本の延び部（第１延び部，第２延び部）は、各々、揺動動作方向に揺動主部から離隔する。また、フレームの二本の延び部は、各々、軸心延び方向において少なくとも部分的に揺動主部と重なり合う（即ち、第１および第２延び部の間の離隔距離は、軸心延び方向における揺動主部の長さより小さい）。複数のこのようなマイクロ揺動素子を軸心延び方向に隣接配置する場合、隣り合う二つの素子における揺動主部間には、フレームにおける前記の延び部は位置しない。そのため、複数の本マイクロ揺動素子を軸心延び方向に隣接配置する場合、隣り合う二つの素子における揺動主部間には、各延び部の全幅に相当するスペースと、各素子における揺動主部およびフレームの前記延び部の間に必要なスペースとを、和したスペースを、確保する必要はない。したがって、複数の本マイクロ揺動素子を軸心延び方向に隣接配置する場合には、隣り合う素子における揺動主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主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、フレームの第１および第２延び部は、軸心の延び方向において、揺動主部の端部間以内に設けられている。このような構成は、複数の本マイクロ揺動素子を軸心延び方向に隣接配置する場合において、隣り合う素子の揺動主部を近接配置するのに資する。
【００１５】
好ましくは、揺動部は、更に、第１電極部と、当該第１電極部および揺動主部を連結する梁部とを有し、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、フレームに固定された第２電極部を更に備える。第１および第２電極部は、好ましくは、複数の電極歯が並列してなる櫛歯電極構造を有する。
【００１６】
好ましくは、フレームは、軸心の延び方向に離隔し且つ第１電極部に沿って延びる第３延び部および第４延び部を有し、第３および第４延び部の間の離隔距離は、軸心の延び方向における第１電極部の長さより大きい。この場合、好ましくは、フレームにおける第１および第２延び部の間の離隔距離は、第３および第４延び部の間の離隔距離より小さい。
【００１７】
好ましくは、第１の側面に係るマイクロ揺動素子は、第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含む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り、揺動主部は、第１層から形成された第１層由来部位を有し、当該第１層由来部位は、第１延び部に対向する第１対向部と第２延び部に対向する第２対向部とを含み、第１および第２延び部は第２層に由来し、第１対向部および第１延び部の間の離隔距離は中間層の厚さ以上であり、第２対向部および第２延び部の間の離隔距離は中間層の厚さ以上である。
【００１８】
好ましい実施の形態では、揺動主部の第１および第２対向部は、各々、第１層において中間層側の面が当該中間層から退避するように部分的に薄肉とされた箇所に由来する。他の好ましい実施の形態では、第１および第２延び部は、各々、第２層において中間層側の面が当該中間層から退避するように部分的に薄肉とされた箇所に由来する。これらの構成によると、揺動主部と第１延び部の間、および、揺動主部と第２延び部の間において、充分な空隙を設けやすい。
【００１９】
好ましくは、追加フレームと、当該追加フレームおよびフレームを連結して当該フレームの揺動動作の軸心を規定する追加捩れ連結部とを更に備える。本マイクロ揺動素子は、いわゆる二軸型の揺動素子として構成することが可能である。
【００２０】
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。
【００２１】
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】
【００２２】
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。
【００２３】
図２から図１１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１１は、各々、図２の線IV−IV、線V−V、線VI−VI、線VII−VII、線VIII−VIII、線IX−IX、線X−X、および線XI−XIに沿った拡大断面図である。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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１１’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１１’は、本発明における揺動主部を構成する。この揺動主部ないしランド部１１は、図５に示すように、厚さ方向Ｈにおいて部分的に薄肉であってフレーム２０に対向する対向部１１ａを有する。対向部１１ａは、ランド部１１の縁端において、図２に示す矢印Ｄ方向に延びる。また、ランド部１１について図２および図５に示す長さＬ１は、例えば２０〜３００μｍである。
【００２７】
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。電極歯１２ａは、図２および図７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。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。
【００２８】
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。
【００２９】
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６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。
【００３０】
フレーム２０は、例えば図４や図８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、当該第１および第２層部２１，２２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、相互に離隔した部分２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有する。第２層部２２は、図３に示すように、相互に離隔した部分２２ａ，２２ｂを有する。第１層部２１の部分２１ａは、図２に示すように揺動部１０を部分的に囲む形状を有する。第２層部２２の部分２２ａは、揺動部１０を部分的に囲む形状を有するフレーム本体である。部分２１ａ，２２ａは、図８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。部分２１ｂ，２２ｂは、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。部分２１ｃ，２２ａは、図１０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。
【００３１】
また、フレーム２０は、揺動部１０のランド部１１ないし揺動主部に沿って図２に示す矢印Ｄ方向に延びる一対の延び部２０Ａ、および、揺動部１０の電極部１２に沿って矢印Ｄ方向に延びる一対の延び部２０Ｂを含む。
【００３２】
一対の延び部２０Ａは、本発明における第１および第２延び部であり、後述の軸心Ａ１の延び方向に離隔し、且つ、図５に示すように厚さ方向Ｈにおいて空隙を介してランド部１１ないし揺動主部の対向部１１ａに対向する。厚さ方向Ｈにおけるランド部１１と延び部２０Ａの間の離隔距離Ｇ１は、上述の材料基板の絶縁層の厚さより大きく、例えば０.５〜２０μｍである。また、一対の延び部２０Ａの間の離隔距離Ｇ２は、ランド部１１ないし揺動主部についての長さＬ１より小さい。
【００３３】
一対の延び部２０Ｂは、本発明における第３および第４延び部であり、後述の軸心Ａ１の延び方向に離隔する。図７に示すように、一対の延び部２０Ｂの間の離隔距離Ｇ３は、揺動部１０の電極部１２についての長さＬ２より大きい。また、本実施形態では、図３に示すように、離隔距離Ｇ３は、上述の離隔距離Ｇ２と等しい。
【００３４】
フレーム３０は、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、当該第１および第２層部３１，３２の間の絶縁層３３とからなる積層構造を有する。図２および図９に示すように、第１層部３１は、相互に離隔する部分３１ａ，３１ｂを含む。図３および図９に示すように、第２層部３２は、相互に離隔する部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃを含む。部分３１ｂ，３２ｂ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。部分３１ａ，３２ｃは、図１１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。
【００３５】
一対の連結部４０は、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ないし揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の揺動動作の軸心Ａ１を規定する。上述の電極歯１２ａ，１２ｂの延出方向は、軸心Ａ１の延び方向と平行である。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。
【００３６】
一対の連結部５０Ａ，５０Ｂは、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）。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２１ｃ，３１ａ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、厚さ方向Ｈにおいて、トーションバー４１と同様にフレーム２０の第１層部２１よりも薄肉であり、且つ、フレーム３０の第１層部３１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。
【００３７】
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２２ｂ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。
【００３８】
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１１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。このように、電極部７０は櫛歯電極構造を有する。
【００３９】
電極部８０は、第２シリコン層に由来する部位であり、図３に示すようにアーム８１および複数の電極歯８２からなる。アーム８１は、軸心Ａ２の延び方向に延びる。複数の電極歯８２は、アーム８１から電極部７０側へ延出し、且つ、アーム８１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。
【００４０】
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。
【００４１】
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の部分３１ａ、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、導電ビア２６（図１０に示す）、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ａ、導電ビア２４（図８に示す）、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の部分３１ａ、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、例えばグラウンド電位であり、好ましくは一定に維持される。
【００４２】
そして、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０，８０の各々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図１２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、また、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、いわゆる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の第２層部３２の部分３２ｂ、導電ビア３４（図９に示す）、フレーム３０の第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の第１層部２１の部分２１ｂ、導電ビア２５（図８に示す）、およびフレーム２０の第２層部２２の部分２２ｂ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のランド部１１上に設けられたミラー面１１’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。
【００４３】
マイクロ揺動素子アレイＹ１は、以上のようなマイクロ揺動素子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、軸心Ａ１の延び方向に一列に配されている。
【００４４】
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の部分３１ａは、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，２１ｃおよび第２層部２２の部分２２ａ、フレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【００４５】
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１１’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。
【００４６】
マイクロ揺動素子Ｘ１において、揺動部１０の揺動動作の軸心Ａ１の延び方向に離隔し且つ揺動主部ないしランド部１１に沿って延びる、フレーム２０の二本の延び部２０Ａは、各々、図５に示すように、厚さ方向Ｈすなわち揺動動作方向において揺動主部から離隔する。また、二本の延び部２０Ａは、各々、軸心Ａ１の延び方向において部分的にランド部１１と重なり合う。すなわち、自然状態（非駆動時）にあるマイクロ揺動素子アレイＹ１では、図１３に示すように、隣り合う二つの素子におけるランド部１１間に、フレーム２０の延び部２０Ａは位置しない。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ１では、隣り合う二つの素子におけるランド部１１間に、各延び部２０Ａの全幅に相当するスペースと、各素子におけるランド部１１および延び部２０Ａの間に必要なスペースとを、和したスペースを、確保する必要はない。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ１では、隣り合う素子におけるランド部１１ないし揺動主部を、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揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）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ミラー面１１’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１１’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。
【００４７】
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と、フレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃ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，３２ｃ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側を越えて素子外に漏出しにくい）。これとともに、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８０から電極部７０とは反対の側に発する電界は、部分３２ｃによって吸収されやすい（即ち、当該電界は、部分３２ｃ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Ｘ１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揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【００４８】
図１４および図１５は、マイクロ揺動素子Ｘ１の第１変形例を表す。図１４は当該第１変形例の平面図である。図１５は、図１４の線XV−XVに沿った拡大断面図であり、図２に示すマイクロ揺動素子Ｘ１にとっての図５に相当する。
【００４９】
マイクロ揺動素子Ｘ１においては、図１４および図１５に示すように、軸心Ａ１の延び方向におけるランド部１１の長さＬ１について、図２および図５に示すよりも長く設計してもよい。具体的には、軸心Ａ１の延び方向において、フレーム２０の二本の延び部２０Ａが、ランド部１１ないし揺動主部の端部間以内に収まるように、ランド部１１の長さＬ１について、図２および図５に示すよりも長く設計してもよい。このような構成は、マイクロ揺動素子アレイＹ１において、隣り合う素子のランド部１１ないし揺動主部について近接配置するうえで好ましく、ひいては、素子配列方向における揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【００５０】
図１６から図１８は、マイクロ揺動素子Ｘ１の第２変形例を表す。図１６は当該第２変形例の平面図である。図１７は当該第２変形例の一部省略平面図である。図１８は、図１６の線XVIII−XVIIIに沿った拡大断面図であり、図２に示すマイクロ揺動素子Ｘ１にとっての図５に相当する。
【００５１】
マイクロ揺動素子Ｘ１においては、図１７および図１８に示すように、フレーム２０の延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２について、図３および図５に示すよりも短く設計してもよい。具体的には、軸心Ａ１の延び方向において、フレーム２０の二本の延び部２０Ａが、ランド部１１ないし揺動主部の端部間以内に収まるように、延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２について、図３および図５に示すよりも短く設計してもよい。本変形例では、フレーム２０における延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２は、延び部２０Ｂ間の離隔距離Ｇ３より小さい。このような構成は、マイクロ揺動素子アレイＹ１において、隣り合う素子のフレーム２０間の電気的干渉を低減するうえで好適であり、従って、ランド部１１ないし揺動主部について近接配置するうえで好ましく、ひいては、素子配列方向における揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【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１１’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、発生させ得る）。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１９から図２１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１９から図２１においては、図２１（ｄ）に示すランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３、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に相当する。フレームＦ１は、フレーム２０の一部に相当する。フレームＦ２は、フレーム２０における延び部２０Ａ（第２層部２２の部分２２ａの一部）に相当する。フレームＦ３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１９（ａ）に示すようなシリコンウエハ１０１’を用意する。シリコンウエハ１０１’は、ランド部１１における薄肉の対向部１１ａが成形される箇所に対応して延びる溝１０１ａを有する。このようなシリコンウエハ１０１’の作製においては、厚さが例えば２００μｍの未加工のシリコンウエハに対し、溝１０１ａに対応する開口部を有するレジストパターンをマスクとして利用して、ＤＲＩＥ（deep reactive ion etching）により、所定の深さ（例えば３０μｍ）までエッチング処理を行う。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。また、シリコンウエハ１０１’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。
【００５８】
次に、図１９（ｂ）に示すように、シリコンウエハ１０１’上に絶縁膜１０１ｂを形成する。絶縁膜１０１ｂは、例えば、シリコンウエハ１０１’の表面を熱酸化法によって酸化することによって形成することができる。絶縁膜１０１ｂの厚さは例えば５００ｎｍである。本工程の後、上述の導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５の各々の一部をなすこととなる複数の導電部（図示せず）を、絶縁膜１０１ｂに埋め込み形成する。具体的には、絶縁膜１０１ｂの所定の箇所に開口部を形成し、当該開口部に導電材料を充填する。導電材料としては、例えばタングステンやポリシリコンを採用することができる。
【００５９】
次に、図１９（ｃ）に示すような、表面に絶縁膜１０２ａを伴うシリコンウエハ１０２’を用意する。シリコンウエハ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。シリコンウエハ１０２’の厚さは例えば２００μｍである。絶縁膜１０２ａの厚さは例えば５００ｎｍである。絶縁膜１０２ａは、例えば、シリコンウエハ１０２’の表面を熱酸化法によって酸化することによって形成することができる。また、絶縁膜１０２ａには、上述の導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５の各々の一部をなすこととなる複数の導電部（図示せず）が、埋め込み形成されている。このような導電部は、絶縁膜１０２ａの所定の箇所に開口部を形成し、当該開口部に導電材料を充填することによって、形成することができる。導電材料としては、例えばタングステンやポリシリコンを採用することができる。
【００６０】
次に、図１９（ｄ）に示すように、シリコンウエハ１０１’，１０２’を位置合わせしたうえで接合する（これにより、絶縁膜１０１ｂに埋め込み形成されている上述の導電部と、絶縁膜１０２ａに埋め込み形成されている上述の導電部とから、導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５が形成されることとなる）。シリコンウエハ１０１’，１０２’を接合するには、例えば、シリコンウエハ１０１’，１０２’を、アンモニア水溶液で洗浄し、清浄な環境にて貼り合わせ、窒素雰囲気下において例えば１２００℃の高温でアニールする。
【００６１】
次に、シリコンウエハ１０１’，１０２’の各々に対して研磨処理を施すことにより、図２０（ａ）に示すようにシリコンウエハ１０１’，１０２’を所望の厚さにまで薄くする。これにより、溝１０１ａを伴うシリコン層１０１と、シリコン層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ウエハたる材料基板１００が得られる。材料基板１００の絶縁層１０３には、図外の所定の箇所において、上述の導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５が埋め込み形成されている。シリコン層１０１の厚さは例えば２０〜２００μｍであり、シリコン層１０２の厚さは例えば２０〜２００μｍであり、絶縁層１０３の厚さは例えば０.３〜２μｍである。
【００６２】
次に、図２０（ｂ）に示すように、シリコン層１０１上にミラー面１１’を形成する。ミラー面１１’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上に例えば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１１’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。
【００６３】
次に、図２０（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２１、フレーム３０の第１層部３１、および電極部７０に対応する図２２に示すパターン形状を有する。酸化膜パターン１１０の形成においては、例えば、スパッタリング法またはＣＶＤ法によって材料基板１００のシリコン層１０１側に酸化物材料を成膜した後、当該酸化物膜をパターニングする。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。レジストパターン１１１の形成においては、例えば、スピンコーティング法によって材料基板１００のシリコン層１０１側にレジスト材料を成膜した後、当該レジスト膜をパターニングする。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２３に示すパターン形状を有する。酸化膜パターン１１２の形成においては、例えば、スパッタリング法またはＣＶＤ法によって材料基板１００のシリコン層１０２側に酸化物材料を成膜した後、当該酸化物膜をパターニングする。
【００６４】
次に、図２０（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。
【００６５】
次に、図２１（ａ）に示すようにレジストパターン１１１を除去する。例えば、所定の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。
【００６６】
次に、図２１（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１１０をマスクとして利用して、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。
【００６７】
次に、図２１（ｃ）に示すように、酸化膜パターン１１２をマスクとして利用して、ＤＲＩＥによりシリコン層１０２に対して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（フレーム２０の第２層部２２の一部たる延び部２０Ａ）、フレームＦ３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。
【００６８】
次に、図２１（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。
【００６９】
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，Ｆ３、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。
【００７０】
本方法によって製造されるマイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０のランド部１１（ないし揺動主部）における対向部１１ａは、各々、用いた材料基板１００のシリコン層１０１において絶縁層１０３側の面が当該絶縁層１０３から退避するように部分的に薄肉とされた箇所に由来する。そして、マイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０のランド部１１における対向部１１ａとフレーム２０の第２層部２２における延び部２０Ａとの間の離隔距離Ｇ１は、用いた材料基板１００の絶縁層１０３（中間層）の厚さより大きい。このような本実施形態では、ランド部１１と延び部２０Ａの間において、充分な離隔距離Ｇ１を確保しやすい。
【００７１】
図２４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。
【００７２】
図２５から図２７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２５は、マイクロ揺動素子Ｘ２の平面図であり、図２６は、マイクロ揺動素子Ｘ２の一部省略平面図である。図２７は、図２５の線XXVII−XXVIIに沿った拡大断面図である。
【００７３】
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、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２４および図２５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２６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。
【００７４】
マイクロ揺動素子Ｘ２は、揺動部１０の一部の構造およびフレーム２０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。
【００７５】
本実施形態における揺動部１０が第１の実施形態における揺動部１０と異なる点は、ランド部１１においてフレーム２０に対向する箇所（対向部１１ａ）が、厚さ方向Ｈにおいて薄肉とされていない点である。この相違点の他は、本実施形態における揺動部１０は第１の実施形態における揺動部１０と同一の構成を備える。
【００７６】
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、揺動部１０のランド部１１に沿って延びる延び部２０Ａ（第２層部２２の一部）が、厚さ方向Ｈにおいて、第２層部２２の他の部位よりも薄肉とされている点である。図２６では、フレーム２０の第２層部２２において部分的に薄肉とされている箇所（即ち、部分的に凹んでいる箇所）について、斜線ハッチングを付して表す。この相違点の他は、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。
【００７７】
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１２，７０に対する基準電位の付与は、第１の実施形態において上述したのと同様に、実現することができる。基準電位は、例えばグラウンド電位であり、好ましくは一定に維持される。
【００７８】
そして、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０，８０の各々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、また、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、いわゆる二軸型の揺動素子である。電極部６０，８０に対する駆動電位の付与は、第１の実施形態において上述したのと同様に、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のランド部１１上に設けられたミラー面１１’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。
【００７９】
マイクロ揺動素子アレイＹ２は、以上のようなマイクロ揺動素子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２４では図示せず）が相互に平行となるように、軸心Ａ１の延び方向に一列に配されている。
【００８０】
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の部分３１ａは、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２１ａ，２１ｃおよび第２層部２２の部分２２ａ、フレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【００８１】
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１１’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。
【００８２】
マイクロ揺動素子Ｘ２において、揺動部１０の揺動動作の軸心Ａ１の延び方向に離隔し且つ揺動主部ないしランド部１１に沿って延びる、フレーム２０の二本の延び部２０Ａは、各々、図２７に示すように、厚さ方向Ｈすなわち揺動動作方向において揺動主部から離隔する。また、二本の延び部２０Ａは、各々、軸心Ａ１の延び方向において部分的にランド部１１と重なり合う。すなわち、自然状態（非駆動時）にあるマイクロ揺動素子アレイＹ２では、図２８に示すように、隣り合う二つの素子におけるランド部１１間に、フレーム２０の延び部２０Ａは位置しない。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ２では、隣り合う二つの素子におけるランド部１１間に、各延び部２０Ａの全幅に相当するスペースと、各素子におけるランド部１１および延び部２０Ａの間に必要なスペースとを、和したスペースを、確保する必要はない。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ２では、隣り合う素子におけるランド部１１ないし揺動主部を、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揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）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ミラー面１１’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１１’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。
【００８３】
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、第１の実施形態において上述したのと同様に、シールド部１４、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ａ、およびフレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃが、電界吸収効果を発揮し得る。この電界吸収効果は、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、当該電界吸収効果は、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揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【００８４】
図２９および図３０は、マイクロ揺動素子Ｘ２の第１変形例を表す。図２９は当該第１変形例の平面図である。図３０は、図２９の線XXX−XXXに沿った拡大断面図であり、図２５に示すマイクロ揺動素子Ｘ２にとっての図２７に相当する。
【００８５】
マイクロ揺動素子Ｘ２においては、図２９および図３０に示すように、軸心Ａ１の延び方向におけるランド部１１の長さＬ１について、図２５および図２７に示すよりも長く設計してもよい。具体的には、軸心Ａ１の延び方向において、フレーム２０の二本の延び部２０Ａが、ランド部１１ないし揺動主部の端部間以内に収まるように、ランド部１１の長さＬ１について、図２５および図２７に示すよりも長く設計してもよい。このような構成は、マイクロ揺動素子アレイＹ２において、隣り合う素子のランド部１１ないし揺動主部について近接配置するうえで好ましく、ひいては、素子配列方向における揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【００８６】
図３１から図３３は、マイクロ揺動素子Ｘ２の第２変形例を表す。図３１は当該第２変形例の平面図である。図３２は当該第２変形例の一部省略平面図である。図３３は、図３１の線XXXIII−XXXIIIに沿った拡大断面図であり、図２５に示すマイクロ揺動素子Ｘ２にとっての図２７に相当する。
【００８７】
マイクロ揺動素子Ｘ２においては、図３２および図３３に示すように、フレーム２０の延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２について、図２６および図２７に示すよりも短く設計してもよい。具体的には、軸心Ａ１の延び方向において、フレーム２０の二本の延び部２０Ａが、ランド部１１ないし揺動主部の端部間以内に収まるように、延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２について、図２６および図２７に示すよりも短く設計してもよい。本変形例では、フレーム２０における延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２は、延び部２０Ｂ間の離隔距離Ｇ３より小さい。このような構成は、マイクロ揺動素子アレイＹ２において、隣り合う素子のフレーム２０間の電気的干渉を低減するうえで好適であり、従って、ランド部１１ないし揺動主部について近接配置するうえで好ましく、ひいては、素子配列方向における揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【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１１’は必ずしも設ける必要はない。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による加速度検出方法と同様である。
【００８９】
図３４から図３６は、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Ｘ２を製造するための一手法である。図３４から図３６においては、図３６（ｄ）に示すランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３、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に相当する。フレームＦ１は、フレーム２０の一部に相当する。フレームＦ２は、フレーム２０における延び部２０Ａ（第２層部２２の部分２２ａの一部）に相当する。フレームＦ３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。
【００９０】
マイクロ揺動素子Ｘ２の製造においては、まず、図３４（ａ）に示すようなシリコンウエハ２０２’を用意する。シリコンウエハ２０２’は、フレーム２０における薄肉の延び部２０Ａが成形される箇所に対応して延びる溝２０２ａを有する。このようなシリコンウエハ２０２’の作製においては、厚さが例えば２００μｍの未加工のシリコンウエハに対し、溝２０２ａに対応する開口部を有するレジストパターンをマスクとして利用して、ＤＲＩＥにより、所定の深さ（例えば３０μｍ）までエッチング処理を行う。また、シリコンウエハ２０２’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。
【００９１】
次に、図３４（ｂ）に示すように、シリコンウエハ２０２’上に絶縁膜２０２ｂを形成する。絶縁膜２０２ｂは、例えば、シリコンウエハ２０２’の表面を熱酸化法によって酸化することによって形成することができる。絶縁膜２０２ｂの厚さは例えば５００ｎｍである。本工程の後、マイクロ揺動素子Ｘ２の具備する導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５の各々の一部をなすこととなる複数の導電部（図示せず）を、絶縁膜２０２ｂに埋め込み形成する。具体的には、絶縁膜２０２ｂの所定の箇所に開口部を形成し、当該開口部に導電材料を充填する。導電材料としては、例えばタングステンやポリシリコンを採用することができる。
【００９２】
次に、図３４（ｃ）に示すような、表面に絶縁膜２０１ａを伴うシリコンウエハ２０１’を用意する。シリコンウエハ２０１’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。シリコンウエハ２０１’の厚さは例えば２００μｍである。絶縁膜２０１ａの厚さは例えば５００ｎｍである。絶縁膜２０１ａは、例えば、シリコンウエハ２０１’の表面を熱酸化法によって酸化することによって形成することができる。また、絶縁膜２０１ａには、マイクロ揺動素子Ｘ２の具備する導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５の各々の一部をなすこととなる複数の導電部（図示せず）が、埋め込み形成されている。このような導電部は、絶縁膜２０１ａの所定の箇所に開口部を形成し、当該開口部に導電材料を充填することによって、形成することができる。導電材料としては、例えばタングステンやポリシリコンを採用することができる。
【００９３】
次に、図３４（ｄ）に示すように、シリコンウエハ２０１’，２０２’を位置合わせしたうえで接合する（これにより、絶縁膜２０１ａに埋め込み形成されている上述の導電部と、絶縁膜２０２ｂに埋め込み形成されている上述の導電部とから、導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５が形成されることとなる）。シリコンウエハ２０１’，２０２’を接合するには、例えば、シリコンウエハ２０１’，２０２’を、アンモニア水溶液で洗浄し、清浄な環境にて貼り合わせ、窒素雰囲気下において例えば１２００℃の高温でアニールする。
【００９４】
次に、シリコンウエハ２０１’，２０２’の各々に対して研磨処理を施すことにより、図３５（ａ）に示すようにシリコンウエハ２０１’，２０２’を所望の厚さにまで薄くする。これにより、シリコン層２０１と、溝２０２ａを伴うシリコン層２０２と、当該シリコン層２０１，２０２間の絶縁層２０３とからなる積層構造を有するＳＯＩウエハたる材料基板２００が得られる。材料基板２００の絶縁層２０３には、図外の所定の箇所において、上述の導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５が埋め込み形成されている。シリコン層２０１の厚さは例えば２０〜２００μｍであり、シリコン層２０２の厚さは例えば２０〜２００μｍであり、絶縁層２０３の厚さは例えば０.３〜２μｍである。
【００９５】
次に、図３５（ｂ）に示すように、シリコン層２０１上にミラー面１１’を形成する。ミラー面１１’の形成手法については、第１の実施形態に関して図２０（ｂ）を参照して上述したのと同様である。
【００９６】
次に、図３５（ｃ）に示すように、シリコン層２０１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２０２上に酸化膜パターン１１２を形成する。酸化膜パターン１１０，１１２およびレジストパターン１１１のパターン形状および形成手法については、第１の実施形態に関して図２０（ｃ）を参照して上述したのと同様である。
【００９７】
次に、図３５（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により、シリコン層２０１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。
【００９８】
次に、図３６（ａ）に示すようにレジストパターン１１１を除去する。例えば、所定の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。
【００９９】
次に、図３６（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１１０をマスクとして利用して、ＤＲＩＥにより、連結部Ｃ１，Ｃ２を残存形成しつつシリコン層２０１に対して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。
【０１００】
次に、図３６（ｃ）に示すように、酸化膜パターン１１２をマスクとして利用して、ＤＲＩＥによりシリコン層２０２に対して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（フレーム２０の第２層部２２の一部たる延び部２０Ａ）、フレームＦ３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。
【０１０１】
次に、図３６（ｄ）に示すように、絶縁層２０３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。エッチング手法については、第１の実施形態に関して図２１（ｄ）を参照して上述したのと同様である。
【０１０２】
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，Ｆ３、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Ｘ２を製造することができる。
【０１０３】
本方法によって製造されるマイクロ揺動素子Ｘ２のフレーム２０における延び部２０Ａは、各々、用いた材料基板２００のシリコン層２０２において絶縁層２０３側の面が当該絶縁層２０３から退避するように部分的に薄肉とされた箇所に由来する。そして、マイクロ揺動素子Ｘ２の揺動部１０のランド部１１における対向部１１ａとフレーム２０の第２層部２２における延び部２０Ａとの間の離隔距離Ｇ１は、用いた材料基板２００の絶縁層２０３（中間層）の厚さより大きい。このような本実施形態では、ランド部１１と延び部２０Ａの間において、充分な離隔距離Ｇ１を確保しやすい。
【０１０４】
図３７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。
【０１０５】
図３８から図４０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３８は、マイクロ揺動素子Ｘ３の平面図であり、図３９は、マイクロ揺動素子Ｘ３の一部省略平面図である。図４０は、図３８の線XL−XLに沿った拡大断面図である。
【０１０６】
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、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３７および図３８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３９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。
【０１０７】
マイクロ揺動素子Ｘ３は、揺動部１０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。
【０１０８】
本実施形態における揺動部１０が第１の実施形態における揺動部１０と異なる点は、ランド部１１においてフレーム２０に対向する箇所（対向部１１ａ）が、厚さ方向Ｈにおいて薄肉とされていない点である。この相違点の他は、本実施形態における揺動部１０は第１の実施形態における揺動部１０と同一の構成を備える。
【０１０９】
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１２，７０に対する基準電位の付与は、第１の実施形態において上述したのと同様に、実現することができる。基準電位は、例えばグラウンド電位であり、好ましくは一定に維持される。
【０１１０】
そして、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０，８０の各々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、また、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、いわゆる二軸型の揺動素子である。電極部６０，８０に対する駆動電位の付与は、第１の実施形態において上述したのと同様に、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のランド部１１上に設けられたミラー面１１’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。
【０１１１】
マイクロ揺動素子アレイＹ３は、以上のようなマイクロ揺動素子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３７では図示せず）が相互に平行となるように、軸心Ａ１の延び方向に一列に配されている。
【０１１２】
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の部分３１ａは、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２１ａ，２１ｃおよび第２層部２２の部分２２ａ、フレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【０１１３】
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１１’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。
【０１１４】
マイクロ揺動素子Ｘ３において、揺動部１０の揺動動作の軸心Ａ１の延び方向に離隔し且つ揺動主部ないしランド部１１に沿って延びる、フレーム２０の二本の延び部２０Ａは、各々、図４０に示すように、厚さ方向Ｈないし揺動動作方向に揺動主部から離隔する。また、二本の延び部２０Ａは、各々、軸心Ａ１の延び方向において部分的にランド部１１と重なり合う。すなわち、自然状態（非駆動時）にあるマイクロ揺動素子アレイＹ３では、図４１に示すように、隣り合う二つの素子におけるランド部１１間に、フレーム２０の延び部２０Ａは位置しない。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ３では、隣り合う二つの素子におけるランド部１１間に、各延び部２０Ａの全幅に相当するスペースと、各素子におけるランド部１１および延び部２０Ａの間に必要なスペースとを、和したスペースを、確保する必要はない。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ３では、隣り合う素子におけるランド部１１ないし揺動主部を、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揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）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ミラー面１１’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１１’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。
【０１１５】
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、第１の実施形態において上述したのと同様に、シールド部１４、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ａ、およびフレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃが、電界吸収効果を発揮し得る。この電界吸収効果は、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、当該電界吸収効果は、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揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【０１１６】
図４２および図４３は、マイクロ揺動素子Ｘ３の第１変形例を表す。図４２は当該第１変形例の平面図である。図４３は、図４２の線XLIII−XLIIIに沿った拡大断面図であり、図３８に示すマイクロ揺動素子Ｘ３にとっての図４０に相当する。
【０１１７】
マイクロ揺動素子Ｘ３においては、図４２および図４３に示すように、軸心Ａ１の延び方向におけるランド部１１の長さＬ１について、図３８および図４０に示すよりも長く設計してもよい。具体的には、軸心Ａ１の延び方向において、フレーム２０の二本の延び部２０Ａが、ランド部１１ないし揺動主部の端部間以内に収まるように、ランド部１１の長さＬ１について、図３８および図４０に示すよりも長く設計してもよい。このような構成は、マイクロ揺動素子アレイＹ３において、隣り合う素子のランド部１１ないし揺動主部について近接配置するうえで好ましく、ひいては、素子配列方向における揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【０１１８】
図４４から図４６は、マイクロ揺動素子Ｘ３の第２変形例を表す。図４４は当該第２変形例の平面図である。図４５は当該第２変形例の一部省略平面図である。図４６は、図４４の線XLVI−XLVIに沿った拡大断面図であり、図３８に示すマイクロ揺動素子Ｘ３にとっての図４０に相当する。
【０１１９】
マイクロ揺動素子Ｘ３においては、図４５および図４６に示すように、フレーム２０の延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２について、図３９および図４０に示すよりも短く設計してもよい。具体的には、軸心Ａ１の延び方向において、フレーム２０の二本の延び部２０Ａが、ランド部１１ないし揺動主部の端部間以内に収まるように、延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２について、図３９および図４０に示すよりも短く設計してもよい。本変形例では、フレーム２０における延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２は、延び部２０Ｂ間の離隔距離Ｇ３より小さい。このような構成は、マイクロ揺動素子アレイＹ３において、隣り合う素子のフレーム２０間の電気的干渉を低減するうえで好適であり、従って、ランド部１１ないし揺動主部について近接配置するうえで好ましく、ひいては、素子配列方向における揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【０１２０】
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１１’は必ずしも設ける必要はない。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による加速度検出方法と同様である。
【０１２１】
図４７から図４９は、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Ｘ３を製造するための一手法である。図４７から図４９においては、図４９（ｃ）に示すランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３、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に相当する。フレームＦ１は、フレーム２０の一部に相当する。フレームＦ２は、フレーム２０における延び部２０Ａ（第２層部２２の部分２２ａの一部）に相当する。フレームＦ３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。
【０１２２】
マイクロ揺動素子Ｘ３の製造においては、まず、図４７（ａ）に示すような材料基板３００を用意する。材料基板３００は、シリコン層３０１，３０２と、当該シリコン層３０１，３０２間の絶縁層３０３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１６，２４〜２６，３４，３５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３０１，３０２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３０３は例えば酸化シリコンよりなる。シリコン層３０１の厚さは例えば２０〜２００μｍであり、シリコン層３０２の厚さは例えば２０〜２００μｍであり、絶縁層３０３の厚さは例えば０.３〜２μｍである。
【０１２３】
次に、図４７（ｂ）に示すように、シリコン層３０１上にミラー面１１’を形成する。ミラー面１１’の形成手法については、第１の実施形態に関して図２０（ｂ）を参照して上述したのと同様である。
【０１２４】
次に、図４７（ｃ）に示すように、シリコン層３０１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３０２上に酸化膜パターン１１２を形成する。酸化膜パターン１１０，１１２およびレジストパターン１１１のパターン形状および形成手法については、第１の実施形態に関して図２０（ｃ）を参照して上述したのと同様である。
【０１２５】
次に、図４７（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により、シリコン層３０１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。
【０１２６】
次に、図４８（ａ）に示すようにレジストパターン１１１を除去する。例えば、所定の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。
【０１２７】
次に、図４８（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１１０をマスクとして利用して、ＤＲＩＥにより、連結部Ｃ１，Ｃ２を残存形成しつつシリコン層２０１に対して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。
【０１２８】
次に、図４８（ｃ）に示すように、材料基板３０１のシリコン層３０１側にレジストパターン３１０を形成する。レジストパターン３１０は、ランド部Ｌ（ランド部１１）においてフレームＦ２（フレーム２０の延び部２０Ａ）に対向することとなる縁端部に沿って延びる開口部３１０ａを有する。このようなレジストパターン３１０は、例えば、フィルム状のレジスト材料を材料基板３０１のシリコン層３０１に貼り合わせた後、当該レジスト膜をパターニングすることによって、形成することができる。
【０１２９】
次に、図４８（ｄ）に示すように、レジストパターン３１０をマスクとして利用して、絶縁層３０３に対してエッチング処理を行う。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。
【０１３０】
次に、図４９（ａ）に示すように、レジストパターン３１０を除去する。例えば、所定の剥離液を作用させることにより、レジストパターン３１０を剥離することができる。
【０１３１】
次に、図４９（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１１２をマスクとして利用して、ＤＲＩＥによりシリコン層３０２に対して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（フレーム２０の第２層部２２の一部たる延び部２０Ａ）、フレームＦ３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。
【０１３２】
次に、図４９（ｃ）に示すように、絶縁層３０３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。エッチング手法については、第１の実施形態に関して図２１（ｄ）を参照して上述したのと同様である。
【０１３３】
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，Ｆ３、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Ｘ３を製造することができる。
【０１３４】
本方法によって製造されるマイクロ揺動素子Ｘ３の揺動部１０のランド部１１における対向部１１ａとフレーム２０の第２層部２２における延び部２０Ａとの間の離隔距離Ｇ１は、用いた材料基板３００の絶縁層３０３（中間層）の厚さと等しい。このような本実施形態では、離隔距離Ｇ１について、高精度に設定しやすい。
【０１３５】
上述のマイクロ揺動素子アレイＹ１〜Ｙ３を構成するマイクロ揺動素子Ｘ１〜Ｘ３については、いわゆる一軸型の揺動素子として構成してもよい。マイクロ揺動素子Ｘ１〜Ｘ３を一軸型の揺動素子として構成する場合、電極部７０，８０を設けず、且つ、フレーム２０をフレーム３０に対して固定する構造を採用する。
【０１３６】
上述のマイクロ揺動素子Ｘ１〜Ｘ３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。
【０１３７】
図５０は、第４の実施形態に係る空間光結合型の光スイッチング装置４００の概略構成を表す。光スイッチング装置４００は、一対のマイクロミラーアレイユニット４０１，４０２と、入力ファイバアレイ４０３と、出力ファイバアレイ４０４と、複数のマイクロレンズ４０５，４０６とを備える。入力ファイバアレイ４０３は所定数の入力ファイバ４０３ａからなり、マイクロミラーアレイユニット４０１には、各入力ファイバ４０３ａに対応するマイクロミラー素子４０１ａが複数配設されている。出力ファイバアレイ４０４は所定数の出力ファイバ４０４ａからなり、マイクロミラーアレイユニット４０２には、各出力ファイバ４０４ａに対応するマイクロミラー素子４０２ａが複数配設されている。マイクロミラー素子４０１ａ，４０２ａ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〜Ｘ３のいずれかによって構成される。マイクロミラーアレイユニット４０１，４０２は、マイクロ揺動素子アレイＹ１〜Ｙ３のいずれかによって構成してもよい。複数のマイクロレンズ４０５は、各々、入力ファイバ４０３ａ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４０６は、各々、出力ファイバ４０５ａの端部に対向するように配置されている。
【０１３８】
光スイッチング装置４００において、入力ファイバ４０３ａから出射される光Ｌ１は、対応するマイクロレンズ４０５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４０１へ向かう。光Ｌ１は、対応するマイクロミラー素子４０１ａで反射し、マイクロミラーアレイユニット４０２へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子４０１ａのミラー面は、光Ｌ１を所望のマイクロミラー素子４０２ａ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４０２ａで反射し、出力ファイバアレイ４０４へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子４０２ａのミラー面は、所望の出力ファイバ４０４ａ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。
【０１３９】
このように、光スイッチング装置４００によると、各入力ファイバ４０３ａから出射した光Ｌは、マイクロミラーアレイユニット４０１，４０２における偏向によって、所望の出力ファイバ４０４ａに到達する。すなわち、入力ファイバ４０３ａと出力ファイバ４０４ａは一対一で接続される。そして、マイクロミラー素子４０１ａ，４０２ａ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４０４ａが切換えられる。
【０１４０】
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。
【０１４１】
図５１は、第５の実施形態に係る波長選択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、マイクロミラーアレイユニット５０１と、一本の入力ファイバ５０２と、三本の出力ファイバ５０３と、複数のマイクロレンズ５０４ａ，５０４ｂと、分光器５０５と、集光レンズ５０６とを備える。マイクロミラーアレイユニット５０１は、複数のマイクロミラー素子５０１ａを有し、当該複数のマイクロミラー素子５０１ａは、マイクロミラーアレイユニット５０１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５０１ａ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〜Ｘ３のいずれかによって構成される。マイクロミラーアレイユニット５０１は、上述のマイクロ揺動素子アレイＹ１〜Ｙ３のいずれかによって構成してもよい。マイクロレンズ５０４ａは、入力ファイバ５０２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５０４ｂは、出力ファイバ５０３の端部に対向するように配置されている。分光器５０５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。
【０１４２】
光スイッチング装置５００において、入力ファイバ５０２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５０４ａ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５０５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５０６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５０１において対応するマイクロミラー素子５０１ａ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５０１ａで所定方向に反射される。このとき、マイクロミラー素子５０１ａのミラー面は、対応する波長の光を所望の出力ファイバ５０３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５０１ａにて反射した光は、その後、集光レンズ５０６、分光器５０５、およびマイクロレンズ５０４ｂを経由して、選択された所定の出力ファイバ５０３に入射する。このようにして、光スイッチング装置５００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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
（付記１）フレームと、
揺動主部を有する揺動部と、
前記フレームおよび前記揺動部を連結して当該揺動部の揺動動作の軸心を規定する捩れ連結部と、を備え、
前記フレームは、前記軸心の延び方向に離隔し且つ前記揺動動作の方向において空隙を介して前記揺動主部に対向して当該揺動主部に沿って延びる、第１延び部および第２延び部を有する、マイクロ揺動素子。
（付記２）前記第１および第２延び部の間の離隔距離は、前記軸心の延び方向における前記揺動主部の長さより小さい、付記１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記３）前記第１および第２延び部は、前記軸心の延び方向において、前記揺動主部の端部間以内に設けられている、付記１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記４）前記揺動部は、更に、第１電極部と、当該第１電極部および前記揺動主部を連結する梁部とを有し、
前記捩れ連結部は、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、前記フレームに固定された第２電極部を更に備える、付記１から３のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記５）前記第１および第２電極部は、複数の電極歯が並列してなる櫛歯電極構造を有する、付記４に記載のマイクロ揺動素子。
（付記６）前記フレームは、前記軸心の延び方向に離隔し且つ前記第１電極部に沿って延びる第３延び部および第４延び部を有し、前記第３および第４延び部の間の離隔距離は、前記軸心の延び方向における前記第１電極部の長さより大きい、付記４または５に記載のマイクロ揺動素子。
（付記７）前記フレームにおける前記第１および第２延び部の間の離隔距離は、前記第３および第４延び部の間の離隔距離より小さい、付記６に記載のマイクロ揺動素子。
（付記８）第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含む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り、
前記揺動主部は、前記第１層から形成された第１層由来部位を有し、当該第１層由来部位は、前記第１延び部に対向する第１対向部と前記第２延び部に対向する第２対向部とを含み、
前記第１および第２延び部は前記第２層に由来し、
前記第１対向部および前記第１延び部の間の離隔距離は前記中間層の厚さ以上であり、
前記第２対向部および前記第２延び部の間の離隔距離は前記中間層の厚さ以上である、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）前記揺動主部の前記第１および第２対向部は、各々、前記第１層において前記中間層側の面が当該中間層から退避するように部分的に薄肉とされた箇所に由来する、付記８に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１０）前記第１および第２延び部は、各々、前記第２層において前記中間層側の面が当該中間層から退避するように部分的に薄肉とされた箇所に由来する、付記８に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１１）追加フレームと、当該追加フレームおよび前記フレームを連結して当該フレームの揺動動作の軸心を規定する追加捩れ連結部とを更に備える、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）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されている、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。
（付記１３）付記１から１２のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を複数含む、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１１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】
【０１４５】
【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の平面図である。
【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に沿った拡大断面図である。
【図１０】図２の線X−Xに沿った拡大断面図である。
【図１１】図２の線XI−XIに沿った拡大断面図である。
【図１２】駆動時における図２の線IV−IVに沿った拡大断面図である。
【図１３】図１の線XIII−XIIIに沿った拡大断面図である。
【図１４】第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子の第１変形例の平面図である。
【図１５】図１４の線XV−XVに沿った拡大断面図である。
【図１６】第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子の第２変形例の平面図である。
【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２０】図１９の後に続く工程を表す。
【図２１】図２０の後に続く工程を表す。
【図２２】マスクパターンの平面図である。
【図２３】他のマスクパターンの平面図である。
【図２４】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の平面図である。
【図２５】図２４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２６】図２５に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図２７】図２５の線XXVII−XXVIIに沿った拡大断面図である。
【図２８】図２４の線XXVIII−XXVIIIに沿った拡大断面図である。
【図２９】第２の実施形態におけるマイクロ揺動素子の第１変形例の平面図である。
【図３０】図２９の線XXX−XXXに沿った拡大断面図である。
【図３１】第２の実施形態におけるマイクロ揺動素子の第２変形例の平面図である。
【図３２】図３１に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図３３】図３１の線XXXIII−XXXIIIに沿った拡大断面図である。
【図３４】図２５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３５】図３４の後に続く工程を表す。
【図３６】図３５の後に続く工程を表す。
【図３７】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の平面図である。
【図３８】図３７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３９】図３８に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図４０】図３８の線XL−XLに沿った拡大断面図である。
【図４１】図３７の線XLI−XLIに沿った拡大断面図である。
【図４２】第３の実施形態におけるマイクロ揺動素子の第１変形例の平面図である。
【図４３】図４２の線XLIII−XLIIIに沿った拡大断面図である。
【図４４】第３の実施形態におけるマイクロ揺動素子の第２変形例の平面図である。
【図４５】図４４に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図４６】図４４の線XLVI−XLVIに沿った拡大断面図である。
【図４７】図３８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４８】図４７の後に続く工程を表す。
【図４９】図４８の後に続く工程を表す。
【図５０】第４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５１】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５２】従来のマイクロ揺動素子の平面図である。
【図５３】図５２の線LIII−LIIIに沿った断面図である。
【図５４】図５２の線LIV−LIVに沿った断面図である。
【図５５】従来のマイクロ揺動素子アレイを表す。
【図５６】図５５の線LVI−LVIに沿った断面図である。
【符号の説明】
【０１４６】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，９０ マイクロ揺動素子
Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，９０Ａ マイクロ揺動素子アレイ
１０ 揺動部
１１ ランド部
１１’ ミラー面
１１ａ 対向部
１２，６０，７０，８０ 電極部
１２ａ，１２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７１，８１ 電極歯
１３ 梁部
１４ シールド部
２０，３０，９２，９３ フレーム
２０Ａ，２０Ｂ 延び部
２１，３１ 第１層部
２２，３２ 第２層部
２３，３３ 絶縁層
４０，５０Ａ，５０Ｂ 連結部
４１，５１，９４，９５ トーションバー
Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２ 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、角速度センサ、加速度センサなど、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、例えば光通信技術や光ディスク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５２から図５４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を表す。図５２は、マイクロ揺動素子９０の平面図である。図５３および図５４は、各々、図５２の線LIII−LIIIおよび線LIV−LIVに沿った断面図である。
【０００５】
マイクロ揺動素子９０は、揺動主部９１と、これを囲むフレーム９２と、これを囲むフレーム９３と、揺動主部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、揺動主部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９２およびこれに伴う揺動主部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。
【０００６】
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、揺動主部９１上にミラー面９１ａが設けられ、揺動主部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主部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、揺動主部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。このような揺動主部９１の揺動駆動により、揺動主部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。
【０００７】
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、揺動主部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）の各々が揺動主部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主部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主部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、揺動主部９１に所定の角速度が作用すると、揺動主部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、揺動主部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ないし揺動主部９１に作用する角速度が導出される。
【０００８】
図５５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、軸心Ｂ１の延び方向に一列に配されている。
【０００９】
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主部９１どうしを充分に近接して配置することができない。マイクロ揺動素子アレイ９０Ａに含まれる各素子において、揺動主部９１は、フレーム９２から適当な距離を隔てて当該フレーム９２の内郭内に収まるように配設されているからである。すなわち、軸心Ｂ１の延び方向において隣り合う素子における揺動主部９１の間には、図５６に示すように、二本のフレーム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に必要なスペースＳ1に、各フレーム９２において揺動主部９１に沿って延びる部分の全幅に相当するスペースＳ2と、各素子における揺動主部９１およびフレーム９２の間のスペースＳ3とを、和したスペースＳ0を、確保しなければならないからである。
【００１０】
隣り合う素子における揺動主部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主部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装置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主部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主部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主部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】
【００１１】
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主部について近接配置するのに適したマイクロ揺動素子、そのようなマイクロ揺動素子を含んでな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】
【００１２】
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、フレームと、揺動主部を有する揺動部と、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軸心を規定する捩れ連結部とを備える。フレームは、軸心の延び方向に離隔し且つ揺動動作の方向において空隙を介して揺動主部に対向して当該揺動主部に沿って延びる、第１延び部および第２延び部を有する。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。本マイクロ揺動素子における揺動主部は、揺動部の一部であって、本マイクロ揺動素子がマイクロミラー素子として構成される場合、ミラーを伴う部位である。
【００１３】
本マイクロ揺動素子において、揺動部の揺動動作の軸心の延び方向に離隔し且つ揺動主部に沿って延びる、フレームの二本の延び部（第１延び部，第２延び部）は、各々、揺動動作方向に揺動主部から離隔する。また、フレームの二本の延び部は、各々、軸心延び方向において少なくとも部分的に揺動主部と重なり合う（即ち、第１および第２延び部の間の離隔距離は、軸心延び方向における揺動主部の長さより小さい）。複数のこのようなマイクロ揺動素子を軸心延び方向に隣接配置する場合、隣り合う二つの素子における揺動主部間には、フレームにおける前記の延び部は位置しない。そのため、複数の本マイクロ揺動素子を軸心延び方向に隣接配置する場合、隣り合う二つの素子における揺動主部間には、各延び部の全幅に相当するスペースと、各素子における揺動主部およびフレームの前記延び部の間に必要なスペースとを、和したスペースを、確保する必要はない。したがって、複数の本マイクロ揺動素子を軸心延び方向に隣接配置する場合には、隣り合う素子における揺動主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主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、フレームの第１および第２延び部は、軸心の延び方向において、揺動主部の端部間以内に設けられている。このような構成は、複数の本マイクロ揺動素子を軸心延び方向に隣接配置する場合において、隣り合う素子の揺動主部を近接配置するのに資する。
【００１５】
好ましくは、揺動部は、更に、第１電極部と、当該第１電極部および揺動主部を連結する梁部とを有し、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、フレームに固定された第２電極部を更に備える。第１および第２電極部は、好ましくは、複数の電極歯が並列してなる櫛歯電極構造を有する。
【００１６】
好ましくは、フレームは、軸心の延び方向に離隔し且つ第１電極部に沿って延びる第３延び部および第４延び部を有し、第３および第４延び部の間の離隔距離は、軸心の延び方向における第１電極部の長さより大きい。この場合、好ましくは、フレームにおける第１および第２延び部の間の離隔距離は、第３および第４延び部の間の離隔距離より小さい。
【００１７】
好ましくは、第１の側面に係るマイクロ揺動素子は、第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含む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り、揺動主部は、第１層から形成された第１層由来部位を有し、当該第１層由来部位は、第１延び部に対向する第１対向部と第２延び部に対向する第２対向部とを含み、第１および第２延び部は第２層に由来し、第１対向部および第１延び部の間の離隔距離は中間層の厚さ以上であり、第２対向部および第２延び部の間の離隔距離は中間層の厚さ以上である。
【００１８】
好ましい実施の形態では、揺動主部の第１および第２対向部は、各々、第１層において中間層側の面が当該中間層から退避するように部分的に薄肉とされた箇所に由来する。他の好ましい実施の形態では、第１および第２延び部は、各々、第２層において中間層側の面が当該中間層から退避するように部分的に薄肉とされた箇所に由来する。これらの構成によると、揺動主部と第１延び部の間、および、揺動主部と第２延び部の間において、充分な空隙を設けやすい。
【００１９】
好ましくは、追加フレームと、当該追加フレームおよびフレームを連結して当該フレームの揺動動作の軸心を規定する追加捩れ連結部とを更に備える。本マイクロ揺動素子は、いわゆる二軸型の揺動素子として構成することが可能である。
【００２０】
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。
【００２１】
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】
【００２２】
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。
【００２３】
図２から図１１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１１は、各々、図２の線IV−IV、線V−V、線VI−VI、線VII−VII、線VIII−VIII、線IX−IX、線X−X、および線XI−XIに沿った拡大断面図である。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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１１’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１１’は、本発明における揺動主部を構成する。この揺動主部ないしランド部１１は、図５に示すように、厚さ方向Ｈにおいて部分的に薄肉であってフレーム２０に対向する対向部１１ａを有する。対向部１１ａは、ランド部１１の縁端において、図２に示す矢印Ｄ方向に延びる。また、ランド部１１について図２および図５に示す長さＬ１は、例えば２０〜３００μｍである。
【００２７】
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。電極歯１２ａは、図２および図７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。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。
【００２８】
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。
【００２９】
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６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。
【００３０】
フレーム２０は、例えば図４や図８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、当該第１および第２層部２１，２２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、相互に離隔した部分２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有する。第２層部２２は、図３に示すように、相互に離隔した部分２２ａ，２２ｂを有する。第１層部２１の部分２１ａは、図２に示すように揺動部１０を部分的に囲む形状を有する。第２層部２２の部分２２ａは、揺動部１０を部分的に囲む形状を有するフレーム本体である。部分２１ａ，２２ａは、図８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。部分２１ｂ，２２ｂは、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。部分２１ｃ，２２ａは、図１０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。
【００３１】
また、フレーム２０は、揺動部１０のランド部１１ないし揺動主部に沿って図２に示す矢印Ｄ方向に延びる一対の延び部２０Ａ、および、揺動部１０の電極部１２に沿って矢印Ｄ方向に延びる一対の延び部２０Ｂを含む。
【００３２】
一対の延び部２０Ａは、本発明における第１および第２延び部であり、後述の軸心Ａ１の延び方向に離隔し、且つ、図５に示すように厚さ方向Ｈにおいて空隙を介してランド部１１ないし揺動主部の対向部１１ａに対向する。厚さ方向Ｈにおけるランド部１１と延び部２０Ａの間の離隔距離Ｇ１は、上述の材料基板の絶縁層の厚さより大きく、例えば０.５〜２０μｍである。また、一対の延び部２０Ａの間の離隔距離Ｇ２は、ランド部１１ないし揺動主部についての長さＬ１より小さい。
【００３３】
一対の延び部２０Ｂは、本発明における第３および第４延び部であり、後述の軸心Ａ１の延び方向に離隔する。図７に示すように、一対の延び部２０Ｂの間の離隔距離Ｇ３は、揺動部１０の電極部１２についての長さＬ２より大きい。また、本実施形態では、図３に示すように、離隔距離Ｇ３は、上述の離隔距離Ｇ２と等しい。
【００３４】
フレーム３０は、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、当該第１および第２層部３１，３２の間の絶縁層３３とからなる積層構造を有する。図２および図９に示すように、第１層部３１は、相互に離隔する部分３１ａ，３１ｂを含む。図３および図９に示すように、第２層部３２は、相互に離隔する部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃを含む。部分３１ｂ，３２ｂ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。部分３１ａ，３２ｃは、図１１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。
【００３５】
一対の連結部４０は、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ないし揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の揺動動作の軸心Ａ１を規定する。上述の電極歯１２ａ，１２ｂの延出方向は、軸心Ａ１の延び方向と平行である。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。
【００３６】
一対の連結部５０Ａ，５０Ｂは、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）。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２１ｃ，３１ａ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、厚さ方向Ｈにおいて、トーションバー４１と同様にフレーム２０の第１層部２１よりも薄肉であり、且つ、フレーム３０の第１層部３１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。
【００３７】
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２２ｂ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。
【００３８】
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１１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。このように、電極部７０は櫛歯電極構造を有する。
【００３９】
電極部８０は、第２シリコン層に由来する部位であり、図３に示すようにアーム８１および複数の電極歯８２からなる。アーム８１は、軸心Ａ２の延び方向に延びる。複数の電極歯８２は、アーム８１から電極部７０側へ延出し、且つ、アーム８１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。
【００４０】
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。
【００４１】
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の部分３１ａ、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、導電ビア２６（図１０に示す）、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ａ、導電ビア２４（図８に示す）、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の部分３１ａ、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、例えばグラウンド電位であり、好ましくは一定に維持される。
【００４２】
そして、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０，８０の各々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図１２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、また、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、いわゆる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の第２層部３２の部分３２ｂ、導電ビア３４（図９に示す）、フレーム３０の第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の第１層部２１の部分２１ｂ、導電ビア２５（図８に示す）、およびフレーム２０の第２層部２２の部分２２ｂ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のランド部１１上に設けられたミラー面１１’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。
【００４３】
マイクロ揺動素子アレイＹ１は、以上のようなマイクロ揺動素子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、軸心Ａ１の延び方向に一列に配されている。
【００４４】
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の部分３１ａは、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，２１ｃおよび第２層部２２の部分２２ａ、フレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【００４５】
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１１’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。
【００４６】
マイクロ揺動素子Ｘ１において、揺動部１０の揺動動作の軸心Ａ１の延び方向に離隔し且つ揺動主部ないしランド部１１に沿って延びる、フレーム２０の二本の延び部２０Ａは、各々、図５に示すように、厚さ方向Ｈすなわち揺動動作方向において揺動主部から離隔する。また、二本の延び部２０Ａは、各々、軸心Ａ１の延び方向において部分的にランド部１１と重なり合う。すなわち、自然状態（非駆動時）にあるマイクロ揺動素子アレイＹ１では、図１３に示すように、隣り合う二つの素子におけるランド部１１間に、フレーム２０の延び部２０Ａは位置しない。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ１では、隣り合う二つの素子におけるランド部１１間に、各延び部２０Ａの全幅に相当するスペースと、各素子におけるランド部１１および延び部２０Ａの間に必要なスペースとを、和したスペースを、確保する必要はない。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ１では、隣り合う素子におけるランド部１１ないし揺動主部を、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揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）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ミラー面１１’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１１’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。
【００４７】
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と、フレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃ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，３２ｃ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側を越えて素子外に漏出しにくい）。これとともに、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８０から電極部７０とは反対の側に発する電界は、部分３２ｃによって吸収されやすい（即ち、当該電界は、部分３２ｃ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Ｘ１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揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【００４８】
図１４および図１５は、マイクロ揺動素子Ｘ１の第１変形例を表す。図１４は当該第１変形例の平面図である。図１５は、図１４の線XV−XVに沿った拡大断面図であり、図２に示すマイクロ揺動素子Ｘ１にとっての図５に相当する。
【００４９】
マイクロ揺動素子Ｘ１においては、図１４および図１５に示すように、軸心Ａ１の延び方向におけるランド部１１の長さＬ１について、図２および図５に示すよりも長く設計してもよい。具体的には、軸心Ａ１の延び方向において、フレーム２０の二本の延び部２０Ａが、ランド部１１ないし揺動主部の端部間以内に収まるように、ランド部１１の長さＬ１について、図２および図５に示すよりも長く設計してもよい。このような構成は、マイクロ揺動素子アレイＹ１において、隣り合う素子のランド部１１ないし揺動主部について近接配置するうえで好ましく、ひいては、素子配列方向における揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【００５０】
図１６から図１８は、マイクロ揺動素子Ｘ１の第２変形例を表す。図１６は当該第２変形例の平面図である。図１７は当該第２変形例の一部省略平面図である。図１８は、図１６の線XVIII−XVIIIに沿った拡大断面図であり、図２に示すマイクロ揺動素子Ｘ１にとっての図５に相当する。
【００５１】
マイクロ揺動素子Ｘ１においては、図１７および図１８に示すように、フレーム２０の延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２について、図３および図５に示すよりも短く設計してもよい。具体的には、軸心Ａ１の延び方向において、フレーム２０の二本の延び部２０Ａが、ランド部１１ないし揺動主部の端部間以内に収まるように、延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２について、図３および図５に示すよりも短く設計してもよい。本変形例では、フレーム２０における延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２は、延び部２０Ｂ間の離隔距離Ｇ３より小さい。このような構成は、マイクロ揺動素子アレイＹ１において、隣り合う素子のフレーム２０間の電気的干渉を低減するうえで好適であり、従って、ランド部１１ないし揺動主部について近接配置するうえで好ましく、ひいては、素子配列方向における揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【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１１’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、発生させ得る）。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１９から図２１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１９から図２１においては、図２１（ｄ）に示すランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３、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に相当する。フレームＦ１は、フレーム２０の一部に相当する。フレームＦ２は、フレーム２０における延び部２０Ａ（第２層部２２の部分２２ａの一部）に相当する。フレームＦ３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１９（ａ）に示すようなシリコンウエハ１０１’を用意する。シリコンウエハ１０１’は、ランド部１１における薄肉の対向部１１ａが成形される箇所に対応して延びる溝１０１ａを有する。このようなシリコンウエハ１０１’の作製においては、厚さが例えば２００μｍの未加工のシリコンウエハに対し、溝１０１ａに対応する開口部を有するレジストパターンをマスクとして利用して、ＤＲＩＥ（deep reactive ion etching）により、所定の深さ（例えば３０μｍ）までエッチング処理を行う。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。また、シリコンウエハ１０１’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。
【００５８】
次に、図１９（ｂ）に示すように、シリコンウエハ１０１’上に絶縁膜１０１ｂを形成する。絶縁膜１０１ｂは、例えば、シリコンウエハ１０１’の表面を熱酸化法によって酸化することによって形成することができる。絶縁膜１０１ｂの厚さは例えば５００ｎｍである。本工程の後、上述の導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５の各々の一部をなすこととなる複数の導電部（図示せず）を、絶縁膜１０１ｂに埋め込み形成する。具体的には、絶縁膜１０１ｂの所定の箇所に開口部を形成し、当該開口部に導電材料を充填する。導電材料としては、例えばタングステンやポリシリコンを採用することができる。
【００５９】
次に、図１９（ｃ）に示すような、表面に絶縁膜１０２ａを伴うシリコンウエハ１０２’を用意する。シリコンウエハ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。シリコンウエハ１０２’の厚さは例えば２００μｍである。絶縁膜１０２ａの厚さは例えば５００ｎｍである。絶縁膜１０２ａは、例えば、シリコンウエハ１０２’の表面を熱酸化法によって酸化することによって形成することができる。また、絶縁膜１０２ａには、上述の導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５の各々の一部をなすこととなる複数の導電部（図示せず）が、埋め込み形成されている。このような導電部は、絶縁膜１０２ａの所定の箇所に開口部を形成し、当該開口部に導電材料を充填することによって、形成することができる。導電材料としては、例えばタングステンやポリシリコンを採用することができる。
【００６０】
次に、図１９（ｄ）に示すように、シリコンウエハ１０１’，１０２’を位置合わせしたうえで接合する（これにより、絶縁膜１０１ｂに埋め込み形成されている上述の導電部と、絶縁膜１０２ａに埋め込み形成されている上述の導電部とから、導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５が形成されることとなる）。シリコンウエハ１０１’，１０２’を接合するには、例えば、シリコンウエハ１０１’，１０２’を、アンモニア水溶液で洗浄し、清浄な環境にて貼り合わせ、窒素雰囲気下において例えば１２００℃の高温でアニールする。
【００６１】
次に、シリコンウエハ１０１’，１０２’の各々に対して研磨処理を施すことにより、図２０（ａ）に示すようにシリコンウエハ１０１’，１０２’を所望の厚さにまで薄くする。これにより、溝１０１ａを伴うシリコン層１０１と、シリコン層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ウエハたる材料基板１００が得られる。材料基板１００の絶縁層１０３には、図外の所定の箇所において、上述の導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５が埋め込み形成されている。シリコン層１０１の厚さは例えば２０〜２００μｍであり、シリコン層１０２の厚さは例えば２０〜２００μｍであり、絶縁層１０３の厚さは例えば０.３〜２μｍである。
【００６２】
次に、図２０（ｂ）に示すように、シリコン層１０１上にミラー面１１’を形成する。ミラー面１１’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上に例えば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１１’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。
【００６３】
次に、図２０（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２１、フレーム３０の第１層部３１、および電極部７０に対応する図２２に示すパターン形状を有する。酸化膜パターン１１０の形成においては、例えば、スパッタリング法またはＣＶＤ法によって材料基板１００のシリコン層１０１側に酸化物材料を成膜した後、当該酸化物膜をパターニングする。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。レジストパターン１１１の形成においては、例えば、スピンコーティング法によって材料基板１００のシリコン層１０１側にレジスト材料を成膜した後、当該レジスト膜をパターニングする。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２３に示すパターン形状を有する。酸化膜パターン１１２の形成においては、例えば、スパッタリング法またはＣＶＤ法によって材料基板１００のシリコン層１０２側に酸化物材料を成膜した後、当該酸化物膜をパターニングする。
【００６４】
次に、図２０（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。
【００６５】
次に、図２１（ａ）に示すようにレジストパターン１１１を除去する。例えば、所定の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。
【００６６】
次に、図２１（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１１０をマスクとして利用して、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。
【００６７】
次に、図２１（ｃ）に示すように、酸化膜パターン１１２をマスクとして利用して、ＤＲＩＥによりシリコン層１０２に対して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（フレーム２０の第２層部２２の一部たる延び部２０Ａ）、フレームＦ３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。
【００６８】
次に、図２１（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。
【００６９】
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，Ｆ３、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。
【００７０】
本方法によって製造されるマイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０のランド部１１（ないし揺動主部）における対向部１１ａは、各々、用いた材料基板１００のシリコン層１０１において絶縁層１０３側の面が当該絶縁層１０３から退避するように部分的に薄肉とされた箇所に由来する。そして、マイクロ揺動素子Ｘ１の揺動部１０のランド部１１における対向部１１ａとフレーム２０の第２層部２２における延び部２０Ａとの間の離隔距離Ｇ１は、用いた材料基板１００の絶縁層１０３（中間層）の厚さより大きい。このような本実施形態では、ランド部１１と延び部２０Ａの間において、充分な離隔距離Ｇ１を確保しやすい。
【００７１】
図２４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。
【００７２】
図２５から図２７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２５は、マイクロ揺動素子Ｘ２の平面図であり、図２６は、マイクロ揺動素子Ｘ２の一部省略平面図である。図２７は、図２５の線XXVII−XXVIIに沿った拡大断面図である。
【００７３】
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、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２４および図２５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２６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。
【００７４】
マイクロ揺動素子Ｘ２は、揺動部１０の一部の構造およびフレーム２０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。
【００７５】
本実施形態における揺動部１０が第１の実施形態における揺動部１０と異なる点は、ランド部１１においてフレーム２０に対向する箇所（対向部１１ａ）が、厚さ方向Ｈにおいて薄肉とされていない点である。この相違点の他は、本実施形態における揺動部１０は第１の実施形態における揺動部１０と同一の構成を備える。
【００７６】
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、揺動部１０のランド部１１に沿って延びる延び部２０Ａ（第２層部２２の一部）が、厚さ方向Ｈにおいて、第２層部２２の他の部位よりも薄肉とされている点である。図２６では、フレーム２０の第２層部２２において部分的に薄肉とされている箇所（即ち、部分的に凹んでいる箇所）について、斜線ハッチングを付して表す。この相違点の他は、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。
【００７７】
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１２，７０に対する基準電位の付与は、第１の実施形態において上述したのと同様に、実現することができる。基準電位は、例えばグラウンド電位であり、好ましくは一定に維持される。
【００７８】
そして、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０，８０の各々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、また、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、いわゆる二軸型の揺動素子である。電極部６０，８０に対する駆動電位の付与は、第１の実施形態において上述したのと同様に、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のランド部１１上に設けられたミラー面１１’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。
【００７９】
マイクロ揺動素子アレイＹ２は、以上のようなマイクロ揺動素子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２４では図示せず）が相互に平行となるように、軸心Ａ１の延び方向に一列に配されている。
【００８０】
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の部分３１ａは、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２１ａ，２１ｃおよび第２層部２２の部分２２ａ、フレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【００８１】
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１１’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。
【００８２】
マイクロ揺動素子Ｘ２において、揺動部１０の揺動動作の軸心Ａ１の延び方向に離隔し且つ揺動主部ないしランド部１１に沿って延びる、フレーム２０の二本の延び部２０Ａは、各々、図２７に示すように、厚さ方向Ｈすなわち揺動動作方向において揺動主部から離隔する。また、二本の延び部２０Ａは、各々、軸心Ａ１の延び方向において部分的にランド部１１と重なり合う。すなわち、自然状態（非駆動時）にあるマイクロ揺動素子アレイＹ２では、図２８に示すように、隣り合う二つの素子におけるランド部１１間に、フレーム２０の延び部２０Ａは位置しない。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ２では、隣り合う二つの素子におけるランド部１１間に、各延び部２０Ａの全幅に相当するスペースと、各素子におけるランド部１１および延び部２０Ａの間に必要なスペースとを、和したスペースを、確保する必要はない。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ２では、隣り合う素子におけるランド部１１ないし揺動主部を、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揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）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ミラー面１１’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１１’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。
【００８３】
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、第１の実施形態において上述したのと同様に、シールド部１４、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ａ、およびフレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃが、電界吸収効果を発揮し得る。この電界吸収効果は、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、当該電界吸収効果は、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揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【００８４】
図２９および図３０は、マイクロ揺動素子Ｘ２の第１変形例を表す。図２９は当該第１変形例の平面図である。図３０は、図２９の線XXX−XXXに沿った拡大断面図であり、図２５に示すマイクロ揺動素子Ｘ２にとっての図２７に相当する。
【００８５】
マイクロ揺動素子Ｘ２においては、図２９および図３０に示すように、軸心Ａ１の延び方向におけるランド部１１の長さＬ１について、図２５および図２７に示すよりも長く設計してもよい。具体的には、軸心Ａ１の延び方向において、フレーム２０の二本の延び部２０Ａが、ランド部１１ないし揺動主部の端部間以内に収まるように、ランド部１１の長さＬ１について、図２５および図２７に示すよりも長く設計してもよい。このような構成は、マイクロ揺動素子アレイＹ２において、隣り合う素子のランド部１１ないし揺動主部について近接配置するうえで好ましく、ひいては、素子配列方向における揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【００８６】
図３１から図３３は、マイクロ揺動素子Ｘ２の第２変形例を表す。図３１は当該第２変形例の平面図である。図３２は当該第２変形例の一部省略平面図である。図３３は、図３１の線XXXIII−XXXIIIに沿った拡大断面図であり、図２５に示すマイクロ揺動素子Ｘ２にとっての図２７に相当する。
【００８７】
マイクロ揺動素子Ｘ２においては、図３２および図３３に示すように、フレーム２０の延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２について、図２６および図２７に示すよりも短く設計してもよい。具体的には、軸心Ａ１の延び方向において、フレーム２０の二本の延び部２０Ａが、ランド部１１ないし揺動主部の端部間以内に収まるように、延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２について、図２６および図２７に示すよりも短く設計してもよい。本変形例では、フレーム２０における延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２は、延び部２０Ｂ間の離隔距離Ｇ３より小さい。このような構成は、マイクロ揺動素子アレイＹ２において、隣り合う素子のフレーム２０間の電気的干渉を低減するうえで好適であり、従って、ランド部１１ないし揺動主部について近接配置するうえで好ましく、ひいては、素子配列方向における揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【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１１’は必ずしも設ける必要はない。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による加速度検出方法と同様である。
【００８９】
図３４から図３６は、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Ｘ２を製造するための一手法である。図３４から図３６においては、図３６（ｄ）に示すランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３、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に相当する。フレームＦ１は、フレーム２０の一部に相当する。フレームＦ２は、フレーム２０における延び部２０Ａ（第２層部２２の部分２２ａの一部）に相当する。フレームＦ３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。
【００９０】
マイクロ揺動素子Ｘ２の製造においては、まず、図３４（ａ）に示すようなシリコンウエハ２０２’を用意する。シリコンウエハ２０２’は、フレーム２０における薄肉の延び部２０Ａが成形される箇所に対応して延びる溝２０２ａを有する。このようなシリコンウエハ２０２’の作製においては、厚さが例えば２００μｍの未加工のシリコンウエハに対し、溝２０２ａに対応する開口部を有するレジストパターンをマスクとして利用して、ＤＲＩＥにより、所定の深さ（例えば３０μｍ）までエッチング処理を行う。また、シリコンウエハ２０２’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。
【００９１】
次に、図３４（ｂ）に示すように、シリコンウエハ２０２’上に絶縁膜２０２ｂを形成する。絶縁膜２０２ｂは、例えば、シリコンウエハ２０２’の表面を熱酸化法によって酸化することによって形成することができる。絶縁膜２０２ｂの厚さは例えば５００ｎｍである。本工程の後、マイクロ揺動素子Ｘ２の具備する導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５の各々の一部をなすこととなる複数の導電部（図示せず）を、絶縁膜２０２ｂに埋め込み形成する。具体的には、絶縁膜２０２ｂの所定の箇所に開口部を形成し、当該開口部に導電材料を充填する。導電材料としては、例えばタングステンやポリシリコンを採用することができる。
【００９２】
次に、図３４（ｃ）に示すような、表面に絶縁膜２０１ａを伴うシリコンウエハ２０１’を用意する。シリコンウエハ２０１’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。シリコンウエハ２０１’の厚さは例えば２００μｍである。絶縁膜２０１ａの厚さは例えば５００ｎｍである。絶縁膜２０１ａは、例えば、シリコンウエハ２０１’の表面を熱酸化法によって酸化することによって形成することができる。また、絶縁膜２０１ａには、マイクロ揺動素子Ｘ２の具備する導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５の各々の一部をなすこととなる複数の導電部（図示せず）が、埋め込み形成されている。このような導電部は、絶縁膜２０１ａの所定の箇所に開口部を形成し、当該開口部に導電材料を充填することによって、形成することができる。導電材料としては、例えばタングステンやポリシリコンを採用することができる。
【００９３】
次に、図３４（ｄ）に示すように、シリコンウエハ２０１’，２０２’を位置合わせしたうえで接合する（これにより、絶縁膜２０１ａに埋め込み形成されている上述の導電部と、絶縁膜２０２ｂに埋め込み形成されている上述の導電部とから、導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５が形成されることとなる）。シリコンウエハ２０１’，２０２’を接合するには、例えば、シリコンウエハ２０１’，２０２’を、アンモニア水溶液で洗浄し、清浄な環境にて貼り合わせ、窒素雰囲気下において例えば１２００℃の高温でアニールする。
【００９４】
次に、シリコンウエハ２０１’，２０２’の各々に対して研磨処理を施すことにより、図３５（ａ）に示すようにシリコンウエハ２０１’，２０２’を所望の厚さにまで薄くする。これにより、シリコン層２０１と、溝２０２ａを伴うシリコン層２０２と、当該シリコン層２０１，２０２間の絶縁層２０３とからなる積層構造を有するＳＯＩウエハたる材料基板２００が得られる。材料基板２００の絶縁層２０３には、図外の所定の箇所において、上述の導電ビア１６，２４〜２６，３４，３５が埋め込み形成されている。シリコン層２０１の厚さは例えば２０〜２００μｍであり、シリコン層２０２の厚さは例えば２０〜２００μｍであり、絶縁層２０３の厚さは例えば０.３〜２μｍである。
【００９５】
次に、図３５（ｂ）に示すように、シリコン層２０１上にミラー面１１’を形成する。ミラー面１１’の形成手法については、第１の実施形態に関して図２０（ｂ）を参照して上述したのと同様である。
【００９６】
次に、図３５（ｃ）に示すように、シリコン層２０１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２０２上に酸化膜パターン１１２を形成する。酸化膜パターン１１０，１１２およびレジストパターン１１１のパターン形状および形成手法については、第１の実施形態に関して図２０（ｃ）を参照して上述したのと同様である。
【００９７】
次に、図３５（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により、シリコン層２０１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。
【００９８】
次に、図３６（ａ）に示すようにレジストパターン１１１を除去する。例えば、所定の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。
【００９９】
次に、図３６（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１１０をマスクとして利用して、ＤＲＩＥにより、連結部Ｃ１，Ｃ２を残存形成しつつシリコン層２０１に対して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。
【０１００】
次に、図３６（ｃ）に示すように、酸化膜パターン１１２をマスクとして利用して、ＤＲＩＥによりシリコン層２０２に対して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（フレーム２０の第２層部２２の一部たる延び部２０Ａ）、フレームＦ３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。
【０１０１】
次に、図３６（ｄ）に示すように、絶縁層２０３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。エッチング手法については、第１の実施形態に関して図２１（ｄ）を参照して上述したのと同様である。
【０１０２】
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，Ｆ３、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Ｘ２を製造することができる。
【０１０３】
本方法によって製造されるマイクロ揺動素子Ｘ２のフレーム２０における延び部２０Ａは、各々、用いた材料基板２００のシリコン層２０２において絶縁層２０３側の面が当該絶縁層２０３から退避するように部分的に薄肉とされた箇所に由来する。そして、マイクロ揺動素子Ｘ２の揺動部１０のランド部１１における対向部１１ａとフレーム２０の第２層部２２における延び部２０Ａとの間の離隔距離Ｇ１は、用いた材料基板２００の絶縁層２０３（中間層）の厚さより大きい。このような本実施形態では、ランド部１１と延び部２０Ａの間において、充分な離隔距離Ｇ１を確保しやすい。
【０１０４】
図３７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。
【０１０５】
図３８から図４０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３８は、マイクロ揺動素子Ｘ３の平面図であり、図３９は、マイクロ揺動素子Ｘ３の一部省略平面図である。図４０は、図３８の線XL−XLに沿った拡大断面図である。
【０１０６】
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、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３７および図３８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３９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。
【０１０７】
マイクロ揺動素子Ｘ３は、揺動部１０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。
【０１０８】
本実施形態における揺動部１０が第１の実施形態における揺動部１０と異なる点は、ランド部１１においてフレーム２０に対向する箇所（対向部１１ａ）が、厚さ方向Ｈにおいて薄肉とされていない点である。この相違点の他は、本実施形態における揺動部１０は第１の実施形態における揺動部１０と同一の構成を備える。
【０１０９】
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１２，７０に対する基準電位の付与は、第１の実施形態において上述したのと同様に、実現することができる。基準電位は、例えばグラウンド電位であり、好ましくは一定に維持される。
【０１１０】
そして、基準電位よりも高い駆動電位を電極部６０，８０の各々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、また、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、いわゆる二軸型の揺動素子である。電極部６０，８０に対する駆動電位の付与は、第１の実施形態において上述したのと同様に、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のランド部１１上に設けられたミラー面１１’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。
【０１１１】
マイクロ揺動素子アレイＹ３は、以上のようなマイクロ揺動素子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３７では図示せず）が相互に平行となるように、軸心Ａ１の延び方向に一列に配されている。
【０１１２】
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の部分３１ａは、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２１ａ，２１ｃおよび第２層部２２の部分２２ａ、フレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃ、並びに電極部７０は、電気的に接続されている。
【０１１３】
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１１’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。
【０１１４】
マイクロ揺動素子Ｘ３において、揺動部１０の揺動動作の軸心Ａ１の延び方向に離隔し且つ揺動主部ないしランド部１１に沿って延びる、フレーム２０の二本の延び部２０Ａは、各々、図４０に示すように、厚さ方向Ｈないし揺動動作方向に揺動主部から離隔する。また、二本の延び部２０Ａは、各々、軸心Ａ１の延び方向において部分的にランド部１１と重なり合う。すなわち、自然状態（非駆動時）にあるマイクロ揺動素子アレイＹ３では、図４１に示すように、隣り合う二つの素子におけるランド部１１間に、フレーム２０の延び部２０Ａは位置しない。そのため、マイクロ揺動素子アレイＹ３では、隣り合う二つの素子におけるランド部１１間に、各延び部２０Ａの全幅に相当するスペースと、各素子におけるランド部１１および延び部２０Ａの間に必要なスペースとを、和したスペースを、確保する必要はない。したがって、マイクロ揺動素子アレイＹ３では、隣り合う素子におけるランド部１１ないし揺動主部を、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揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）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ミラー面１１’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１１’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。
【０１１５】
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、第１の実施形態において上述したのと同様に、シールド部１４、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ａ、およびフレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃが、電界吸収効果を発揮し得る。この電界吸収効果は、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、当該電界吸収効果は、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揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【０１１６】
図４２および図４３は、マイクロ揺動素子Ｘ３の第１変形例を表す。図４２は当該第１変形例の平面図である。図４３は、図４２の線XLIII−XLIIIに沿った拡大断面図であり、図３８に示すマイクロ揺動素子Ｘ３にとっての図４０に相当する。
【０１１７】
マイクロ揺動素子Ｘ３においては、図４２および図４３に示すように、軸心Ａ１の延び方向におけるランド部１１の長さＬ１について、図３８および図４０に示すよりも長く設計してもよい。具体的には、軸心Ａ１の延び方向において、フレーム２０の二本の延び部２０Ａが、ランド部１１ないし揺動主部の端部間以内に収まるように、ランド部１１の長さＬ１について、図３８および図４０に示すよりも長く設計してもよい。このような構成は、マイクロ揺動素子アレイＹ３において、隣り合う素子のランド部１１ないし揺動主部について近接配置するうえで好ましく、ひいては、素子配列方向における揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【０１１８】
図４４から図４６は、マイクロ揺動素子Ｘ３の第２変形例を表す。図４４は当該第２変形例の平面図である。図４５は当該第２変形例の一部省略平面図である。図４６は、図４４の線XLVI−XLVIに沿った拡大断面図であり、図３８に示すマイクロ揺動素子Ｘ３にとっての図４０に相当する。
【０１１９】
マイクロ揺動素子Ｘ３においては、図４５および図４６に示すように、フレーム２０の延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２について、図３９および図４０に示すよりも短く設計してもよい。具体的には、軸心Ａ１の延び方向において、フレーム２０の二本の延び部２０Ａが、ランド部１１ないし揺動主部の端部間以内に収まるように、延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２について、図３９および図４０に示すよりも短く設計してもよい。本変形例では、フレーム２０における延び部２０Ａ間の離隔距離Ｇ２は、延び部２０Ｂ間の離隔距離Ｇ３より小さい。このような構成は、マイクロ揺動素子アレイＹ３において、隣り合う素子のフレーム２０間の電気的干渉を低減するうえで好適であり、従って、ランド部１１ないし揺動主部について近接配置するうえで好ましく、ひいては、素子配列方向における揺動主部（ランド部１１，ミラー面１１’）の占有比率の向上に資する。
【０１２０】
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１１’は必ずしも設ける必要はない。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による加速度検出方法と同様である。
【０１２１】
図４７から図４９は、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Ｘ３を製造するための一手法である。図４７から図４９においては、図４９（ｃ）に示すランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３、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に相当する。フレームＦ１は、フレーム２０の一部に相当する。フレームＦ２は、フレーム２０における延び部２０Ａ（第２層部２２の部分２２ａの一部）に相当する。フレームＦ３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。
【０１２２】
マイクロ揺動素子Ｘ３の製造においては、まず、図４７（ａ）に示すような材料基板３００を用意する。材料基板３００は、シリコン層３０１，３０２と、当該シリコン層３０１，３０２間の絶縁層３０３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１６，２４〜２６，３４，３５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３０１，３０２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３０３は例えば酸化シリコンよりなる。シリコン層３０１の厚さは例えば２０〜２００μｍであり、シリコン層３０２の厚さは例えば２０〜２００μｍであり、絶縁層３０３の厚さは例えば０.３〜２μｍである。
【０１２３】
次に、図４７（ｂ）に示すように、シリコン層３０１上にミラー面１１’を形成する。ミラー面１１’の形成手法については、第１の実施形態に関して図２０（ｂ）を参照して上述したのと同様である。
【０１２４】
次に、図４７（ｃ）に示すように、シリコン層３０１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３０２上に酸化膜パターン１１２を形成する。酸化膜パターン１１０，１１２およびレジストパターン１１１のパターン形状および形成手法については、第１の実施形態に関して図２０（ｃ）を参照して上述したのと同様である。
【０１２５】
次に、図４７（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により、シリコン層３０１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。
【０１２６】
次に、図４８（ａ）に示すようにレジストパターン１１１を除去する。例えば、所定の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。
【０１２７】
次に、図４８（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１１０をマスクとして利用して、ＤＲＩＥにより、連結部Ｃ１，Ｃ２を残存形成しつつシリコン層２０１に対して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。
【０１２８】
次に、図４８（ｃ）に示すように、材料基板３０１のシリコン層３０１側にレジストパターン３１０を形成する。レジストパターン３１０は、ランド部Ｌ（ランド部１１）においてフレームＦ２（フレーム２０の延び部２０Ａ）に対向することとなる縁端部に沿って延びる開口部３１０ａを有する。このようなレジストパターン３１０は、例えば、フィルム状のレジスト材料を材料基板３０１のシリコン層３０１に貼り合わせた後、当該レジスト膜をパターニングすることによって、形成することができる。
【０１２９】
次に、図４８（ｄ）に示すように、レジストパターン３１０をマスクとして利用して、絶縁層３０３に対してエッチング処理を行う。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。
【０１３０】
次に、図４９（ａ）に示すように、レジストパターン３１０を除去する。例えば、所定の剥離液を作用させることにより、レジストパターン３１０を剥離することができる。
【０１３１】
次に、図４９（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１１２をマスクとして利用して、ＤＲＩＥによりシリコン層３０２に対して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（フレーム２０の第２層部２２の一部たる延び部２０Ａ）、フレームＦ３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。
【０１３２】
次に、図４９（ｃ）に示すように、絶縁層３０３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。エッチング手法については、第１の実施形態に関して図２１（ｄ）を参照して上述したのと同様である。
【０１３３】
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，Ｆ３、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Ｘ３を製造することができる。
【０１３４】
本方法によって製造されるマイクロ揺動素子Ｘ３の揺動部１０のランド部１１における対向部１１ａとフレーム２０の第２層部２２における延び部２０Ａとの間の離隔距離Ｇ１は、用いた材料基板３００の絶縁層３０３（中間層）の厚さと等しい。このような本実施形態では、離隔距離Ｇ１について、高精度に設定しやすい。
【０１３５】
上述のマイクロ揺動素子アレイＹ１〜Ｙ３を構成するマイクロ揺動素子Ｘ１〜Ｘ３については、いわゆる一軸型の揺動素子として構成してもよい。マイクロ揺動素子Ｘ１〜Ｘ３を一軸型の揺動素子として構成する場合、電極部７０，８０を設けず、且つ、フレーム２０をフレーム３０に対して固定する構造を採用する。
【０１３６】
上述のマイクロ揺動素子Ｘ１〜Ｘ３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。
【０１３７】
図５０は、第４の実施形態に係る空間光結合型の光スイッチング装置４００の概略構成を表す。光スイッチング装置４００は、一対のマイクロミラーアレイユニット４０１，４０２と、入力ファイバアレイ４０３と、出力ファイバアレイ４０４と、複数のマイクロレンズ４０５，４０６とを備える。入力ファイバアレイ４０３は所定数の入力ファイバ４０３ａからなり、マイクロミラーアレイユニット４０１には、各入力ファイバ４０３ａに対応するマイクロミラー素子４０１ａが複数配設されている。出力ファイバアレイ４０４は所定数の出力ファイバ４０４ａからなり、マイクロミラーアレイユニット４０２には、各出力ファイバ４０４ａに対応するマイクロミラー素子４０２ａが複数配設されている。マイクロミラー素子４０１ａ，４０２ａ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〜Ｘ３のいずれかによって構成される。マイクロミラーアレイユニット４０１，４０２は、マイクロ揺動素子アレイＹ１〜Ｙ３のいずれかによって構成してもよい。複数のマイクロレンズ４０５は、各々、入力ファイバ４０３ａ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４０６は、各々、出力ファイバ４０５ａの端部に対向するように配置されている。
【０１３８】
光スイッチング装置４００において、入力ファイバ４０３ａから出射される光Ｌ１は、対応するマイクロレンズ４０５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４０１へ向かう。光Ｌ１は、対応するマイクロミラー素子４０１ａで反射し、マイクロミラーアレイユニット４０２へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子４０１ａのミラー面は、光Ｌ１を所望のマイクロミラー素子４０２ａ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４０２ａで反射し、出力ファイバアレイ４０４へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子４０２ａのミラー面は、所望の出力ファイバ４０４ａ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。
【０１３９】
このように、光スイッチング装置４００によると、各入力ファイバ４０３ａから出射した光Ｌは、マイクロミラーアレイユニット４０１，４０２における偏向によって、所望の出力ファイバ４０４ａに到達する。すなわち、入力ファイバ４０３ａと出力ファイバ４０４ａは一対一で接続される。そして、マイクロミラー素子４０１ａ，４０２ａ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４０４ａが切換えられる。
【０１４０】
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。
【０１４１】
図５１は、第５の実施形態に係る波長選択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、マイクロミラーアレイユニット５０１と、一本の入力ファイバ５０２と、三本の出力ファイバ５０３と、複数のマイクロレンズ５０４ａ，５０４ｂと、分光器５０５と、集光レンズ５０６とを備える。マイクロミラーアレイユニット５０１は、複数のマイクロミラー素子５０１ａを有し、当該複数のマイクロミラー素子５０１ａは、マイクロミラーアレイユニット５０１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５０１ａ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〜Ｘ３のいずれかによって構成される。マイクロミラーアレイユニット５０１は、上述のマイクロ揺動素子アレイＹ１〜Ｙ３のいずれかによって構成してもよい。マイクロレンズ５０４ａは、入力ファイバ５０２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５０４ｂは、出力ファイバ５０３の端部に対向するように配置されている。分光器５０５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。
【０１４２】
光スイッチング装置５００において、入力ファイバ５０２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５０４ａ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５０５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５０６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５０１において対応するマイクロミラー素子５０１ａ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５０１ａで所定方向に反射される。このとき、マイクロミラー素子５０１ａのミラー面は、対応する波長の光を所望の出力ファイバ５０３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５０１ａにて反射した光は、その後、集光レンズ５０６、分光器５０５、およびマイクロレンズ５０４ｂを経由して、選択された所定の出力ファイバ５０３に入射する。このようにして、光スイッチング装置５００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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
（付記１）フレームと、
揺動主部を有する揺動部と、
前記フレームおよび前記揺動部を連結して当該揺動部の揺動動作の軸心を規定する捩れ連結部と、を備え、
前記フレームは、前記軸心の延び方向に離隔し且つ前記揺動動作の方向において空隙を介して前記揺動主部に対向して当該揺動主部に沿って延びる、第１延び部および第２延び部を有する、マイクロ揺動素子。
（付記２）前記第１および第２延び部の間の離隔距離は、前記軸心の延び方向における前記揺動主部の長さより小さい、付記１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記３）前記第１および第２延び部は、前記軸心の延び方向において、前記揺動主部の端部間以内に設けられている、付記１に記載のマイクロ揺動素子。
（付記４）前記揺動部は、更に、第１電極部と、当該第１電極部および前記揺動主部を連結する梁部とを有し、
前記捩れ連結部は、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、前記フレームに固定された第２電極部を更に備える、付記１から３のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子。
（付記５）前記第１および第２電極部は、複数の電極歯が並列してなる櫛歯電極構造を有する、付記４に記載のマイクロ揺動素子。
（付記６）前記フレームは、前記軸心の延び方向に離隔し且つ前記第１電極部に沿って延びる第３延び部および第４延び部を有し、前記第３および第４延び部の間の離隔距離は、前記軸心の延び方向における前記第１電極部の長さより大きい、付記４または５に記載のマイクロ揺動素子。
（付記７）前記フレームにおける前記第１および第２延び部の間の離隔距離は、前記第３および第４延び部の間の離隔距離より小さい、付記６に記載のマイクロ揺動素子。
（付記８）第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含む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り、
前記揺動主部は、前記第１層から形成された第１層由来部位を有し、当該第１層由来部位は、前記第１延び部に対向する第１対向部と前記第２延び部に対向する第２対向部とを含み、
前記第１および第２延び部は前記第２層に由来し、
前記第１対向部および前記第１延び部の間の離隔距離は前記中間層の厚さ以上であり、
前記第２対向部および前記第２延び部の間の離隔距離は前記中間層の厚さ以上である、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）前記揺動主部の前記第１および第２対向部は、各々、前記第１層において前記中間層側の面が当該中間層から退避するように部分的に薄肉とされた箇所に由来する、付記８に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１０）前記第１および第２延び部は、各々、前記第２層において前記中間層側の面が当該中間層から退避するように部分的に薄肉とされた箇所に由来する、付記８に記載のマイクロ揺動素子。
（付記１１）追加フレームと、当該追加フレームおよび前記フレームを連結して当該フレームの揺動動作の軸心を規定する追加捩れ連結部とを更に備える、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）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されている、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。
（付記１３）付記１から１２のいずれか一つに記載のマイクロ揺動素子を複数含む、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１１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】
【０１４５】
【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の平面図である。
【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に沿った拡大断面図である。
【図１０】図２の線X−Xに沿った拡大断面図である。
【図１１】図２の線XI−XIに沿った拡大断面図である。
【図１２】駆動時における図２の線IV−IVに沿った拡大断面図である。
【図１３】図１の線XIII−XIIIに沿った拡大断面図である。
【図１４】第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子の第１変形例の平面図である。
【図１５】図１４の線XV−XVに沿った拡大断面図である。
【図１６】第１の実施形態におけるマイクロ揺動素子の第２変形例の平面図である。
【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２０】図１９の後に続く工程を表す。
【図２１】図２０の後に続く工程を表す。
【図２２】マスクパターンの平面図である。
【図２３】他のマスクパターンの平面図である。
【図２４】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の平面図である。
【図２５】図２４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２６】図２５に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図２７】図２５の線XXVII−XXVIIに沿った拡大断面図である。
【図２８】図２４の線XXVIII−XXVIIIに沿った拡大断面図である。
【図２９】第２の実施形態におけるマイクロ揺動素子の第１変形例の平面図である。
【図３０】図２９の線XXX−XXXに沿った拡大断面図である。
【図３１】第２の実施形態におけるマイクロ揺動素子の第２変形例の平面図である。
【図３２】図３１に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図３３】図３１の線XXXIII−XXXIIIに沿った拡大断面図である。
【図３４】図２５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３５】図３４の後に続く工程を表す。
【図３６】図３５の後に続く工程を表す。
【図３７】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の平面図である。
【図３８】図３７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３９】図３８に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図４０】図３８の線XL−XLに沿った拡大断面図である。
【図４１】図３７の線XLI−XLIに沿った拡大断面図である。
【図４２】第３の実施形態におけるマイクロ揺動素子の第１変形例の平面図である。
【図４３】図４２の線XLIII−XLIIIに沿った拡大断面図である。
【図４４】第３の実施形態におけるマイクロ揺動素子の第２変形例の平面図である。
【図４５】図４４に示すマイクロ揺動素子の一部省略平面図である。
【図４６】図４４の線XLVI−XLVIに沿った拡大断面図である。
【図４７】図３８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４８】図４７の後に続く工程を表す。
【図４９】図４８の後に続く工程を表す。
【図５０】第４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５１】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５２】従来のマイクロ揺動素子の平面図である。
【図５３】図５２の線LIII−LIIIに沿った断面図である。
【図５４】図５２の線LIV−LIVに沿った断面図である。
【図５５】従来のマイクロ揺動素子アレイを表す。
【図５６】図５５の線LVI−LVIに沿った断面図である。
【符号の説明】
【０１４６】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，９０ マイクロ揺動素子
Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，９０Ａ マイクロ揺動素子アレイ
１０ 揺動部
１１ ランド部
１１’ ミラー面
１１ａ 対向部
１２，６０，７０，８０ 電極部
１２ａ，１２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７１，８１ 電極歯
１３ 梁部
１４ シールド部
２０，３０，９２，９３ フレーム
２０Ａ，２０Ｂ 延び部
２１，３１ 第１層部
２２，３２ 第２層部
２３，３３ 絶縁層
４０，５０Ａ，５０Ｂ 連結部
４１，５１，９４，９５ トーションバー
Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２ 軸心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
揺動主部を有する揺動部と、
前記フレームおよび前記揺動部を連結して当該揺動部の揺動動作の軸心を規定する捩れ連結部と、を備え、
前記フレームは、前記軸心の延び方向に離隔し且つ前記揺動動作の方向において空隙を介して前記揺動主部に対向して当該揺動主部に沿って延びる、第１延び部および第２延び部を有する、マイクロ揺動素子。
【請求項２】
前記第１および第２延び部は、前記軸心の延び方向において、前記揺動主部の端部間以内に設けられている、請求項１に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項３】
前記揺動部は、更に、第１電極部と、当該第１電極部および前記揺動主部を連結する梁部とを有し、
前記捩れ連結部は、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または２に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項４】
前記フレームは、前記軸心の延び方向に離隔し且つ前記第１電極部に沿って延びる第３延び部および第４延び部を有し、前記第３および第４延び部の間の離隔距離は、前記軸心の延び方向における前記第１電極部の長さより大きい、請求項３に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項５】
第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含む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り、
前記揺動主部は、前記第１層から形成された第１層由来部位を有し、当該第１層由来部位は、前記第１延び部に対向する第１対向部と前記第２延び部に対向する第２対向部とを含み、
前記第１および第２延び部は前記第２層に由来し、
前記第１対向部および前記第１延び部の間の離隔距離は前記中間層の厚さ以上であり、
前記第２対向部および前記第２延び部の間の離隔距離は前記中間層の厚さ以上である、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】
フレームと、
揺動主部を有する揺動部と、
前記フレームおよび前記揺動部を連結して当該揺動部の揺動動作の軸心を規定する捩れ連結部と、を備え、
前記フレームは、前記軸心の延び方向に離隔し且つ前記揺動動作の方向において空隙を介して前記揺動主部に対向して当該揺動主部に沿って延びる、第１延び部および第２延び部を有する、マイクロ揺動素子。
【請求項２】
前記第１および第２延び部は、前記軸心の延び方向において、前記揺動主部の端部間以内に設けられている、請求項１に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項３】
前記揺動部は、更に、第１電極部と、当該第１電極部および前記揺動主部を連結する梁部とを有し、
前記捩れ連結部は、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または２に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項４】
前記フレームは、前記軸心の延び方向に離隔し且つ前記第１電極部に沿って延びる第３延び部および第４延び部を有し、前記第３および第４延び部の間の離隔距離は、前記軸心の延び方向における前記第１電極部の長さより大きい、請求項３に記載のマイクロ揺動素子。
【請求項５】
第１層と、第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含む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り、
前記揺動主部は、前記第１層から形成された第１層由来部位を有し、当該第１層由来部位は、前記第１延び部に対向する第１対向部と前記第２延び部に対向する第２対向部とを含み、
前記第１および第２延び部は前記第２層に由来し、
前記第１対向部および前記第１延び部の間の離隔距離は前記中間層の厚さ以上であり、
前記第２対向部および前記第２延び部の間の離隔距離は前記中間層の厚さ以上である、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３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【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３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【公開番号】特開２０１０−７２３４６（Ｐ２０１０−７２３４６Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３９７０９（Ｐ２００８−２３９７０９）
【出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【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４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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