光偏向装置および光偏向装置の製造方法
【課題】可動部を正確に揺動させることが可能な光偏向装置および光偏向装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】光偏向装置は、基板と、可動部と、可動部を基板から離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持している可撓梁と、可動部の下面に対向する位置において基板に設けられている固定電極と、可動部に設けられている可動電極と、を備えている。可動部の下面には、基板側へ突出している突起部が形成されている。突起部は、可動部の揺動軸を含み可動部に垂直な面の面内に頂点を有している。可動部を揺動させている期間において、突起部が基板に接触している。
【解決手段】光偏向装置は、基板と、可動部と、可動部を基板から離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持している可撓梁と、可動部の下面に対向する位置において基板に設けられている固定電極と、可動部に設けられている可動電極と、を備えている。可動部の下面には、基板側へ突出している突起部が形成されている。突起部は、可動部の揺動軸を含み可動部に垂直な面の面内に頂点を有している。可動部を揺動させている期間において、突起部が基板に接触している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電力によってミラーを揺動させることによって、光ビームの反射方向を変化させる光偏向装置および光偏向装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、光ビームを偏向させる静電駆動型の光学装置５００が開示されている。図２９に示すように、光学装置５００は、下部基板５０１と、上部基板５０２と、可動ミラー５０３と、可動ミラー５０３の外周に位置するリング部５０８と、可動ミラー５０３を揺動可能に支持するトーションスプリング５０４と、可動ミラー５０３の中央部に対向する位置において下部基板５０１に設置された凸部５０５と、可動ミラー５０３の中心に対向する位置において凸部５０５の上面に設置された支点突起５０６と、下部基板５０１の上面に設置された下部電極５０７を備えている。トーションスプリング５０４は、図２９に示す位置に１対設置されており、可動ミラー５０３とリング部５０８を接続している。図２９に示す１対のトーションスプリング５０４と垂直な方向（紙面に対して垂直な方向）にさらに１対のトーションスプリング（図示しない）が設置されており、リング部５０８と上部基板５０２を接続している。下部電極５０７は、図２９に示す位置に１対設置されており、図２９に示す１対のトーションスプリング５０４と垂直な方向（紙面に対して垂直な方向）に、さらに１対の下部電極５０７が設置されている。合計４箇所に設置された下部電極５０７の中から選択した単数または複数の下部電極５０７に電圧を印加することによって、電圧を印加した下部電極５０７に対向する範囲の可動ミラー５０３を静電気力で基板側に引き寄せる。すなわち、下部電極５０７への電圧印加により、可動ミラー５０３に駆動トルクが作用する。これによって、可動ミラー５０３は揺動し、可動ミラー５０３に入射する光ビームの反射方向を変化させる。
【０００３】
可動ミラー５０３は支点突起５０６と２対のトーションスプリング５０４とリング部５０８によって支持されており、支点突起５０６を中心に揺動する。可動ミラー５０３の中心と対向する位置に支点突起５０６が設置されているため、可動ミラー５０３が下方へ変位すること（沈み込むこと）を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−５７５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の光学装置５００では、可動ミラー５０３が支点突起５０６を支点として揺動する。可動ミラー５０３が平面方向に移動した場合や、支点突起５０６が可動ミラー５０３の中心に対向する位置に正確に設置されていない場合などには、揺動支点が可動ミラー５０３の中心に正確に位置しないことになる。すると、可動ミラー５０３が揺動する方向によって、同一の駆動トルクに対する揺動角が変化する。また、可動ミラー５０３が複数備えられる場合には、可動ミラー５０３間で、可動ミラー５０３に対する支点の位置が異なることとなる。すると、可動ミラー５０３間で、揺動角のばらつきが発生する。
【０００６】
本願は、光偏向装置の可動部を正確に揺動させることができる技術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】
【０００７】
本願の光偏向装置は、基板と、平板形状の可動部と、可動部を基板から離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持している可撓梁と、可動部の下面に対向する位置において基板に設けられている固定電極と、可動部に設けられている可動電極と、を備えている。また、可動部の下面には、基板側へ突出している突起部が形成されている。突起部は、可動部の揺動軸を含み可動部に垂直な面の面内に頂点を有している。可動部を揺動させている期間において、突起部が基板に接触している。
【０００８】
上記の光偏向装置は、静電駆動式の光偏向装置である。可動部を揺動させている期間では、可動部に設置された可動電極と、可動電極の下方に位置する基板に固定された固定電極との間に静電引力を作用させて、可動部を揺動させる。この静電引力によって、可撓梁が下方に撓み、可動部の揺動軸が基板に向けて下方に変位する。この現象を可動部の沈み込みという。可動部の沈み込みにより、可動部を駆動している期間では、突起部が基板に接触している。よって、突起部が基板に接触した状態を維持しながら、可動部が揺動軸を中心として揺動する。
【０００９】
対比として、突起部が基板側に形成されており、可動部が沈み込んだ場合に突起部の頂点が可動部の下面に当接することで支点が形成される構造を有する光偏向装置について説明する。このような光偏向装置では、ミラーが支点突起に当接する際の当接位置によって、ミラーの揺動の支点が決定される。よって、揺動の支点がミラーに対して固定されていない状態である。すると、揺動の支点が可動部の中心に正確に位置していない状態が発生しうる。この状態では、同一の駆動トルクに対する揺動角が、可動部が揺動する方向によって変化してしまうなど、可動部が正確に揺動しないおそれがある。一方、本願の光偏向装置では、可動部に固定された突起部を支点として揺動するため、揺動の支点がミラーに対して固定されている状態である。すると、揺動の支点が可動部の中心に正確に位置していない状態が発生する事態を防止することができる。また、本願の光偏向装置では、可動部の揺動時に、突起部が基板に接触した状態が維持される。よって、突起部によって可動部の沈み込み量を所定値に維持することができる。
【００１０】
また例えば、可動部が沈み込んだ場合に基板側に形成された突起部の頂点が可動部の下面に当接することで支点が形成される構造を有する光偏向装置では、沈み込みの有無などにより、可動部と固定電極とのギャップ値が変化する。ギャップ値は、可動部の下面と基板表面との間の距離である。ギャップ値が変化すると、可動部の最大傾き角度（可動部が傾いて可動部端部が固定電極に当接する際の角度）が変化してしまうおそれがある。一方、本願の光偏向装置では、可動部を揺動させている期間において、突起部が基板に接触している。よって、可動部と固定電極とのギャップ値は、突起部の高さで規定されるため、一定値に維持される。これにより、可動部の最大傾き角度を一定に維持することが可能となる。
【００１１】
また本願の光偏向装置では、揺動軸に垂直な断面における突起部の頂点の形状が、曲面に形成されているとしてもよい。揺動軸に垂直な断面において、基板の形状は平面に形成されている。そして、突起部の頂点が基板に接触した状態を保ったまま、可動部が揺動する。すると、平面と曲面とが接触するため、揺動軸に垂直な断面で見たときに、その接触部は揺動状態に関わらず常に点接触となる。よって、可動部が揺動する際に、引っかかりが発生することがないため、スムーズに可動部を揺動させることができる。
【００１２】
また本願の光偏向装置では、揺動軸に垂直な断面における突起部の断面形状は、一定厚さの板状部材が基板側へ突出するように屈曲している形状とされてもよい。また、揺動軸に垂直な断面における可動部の断面形状は、一定厚さの板状部材が突起部の始点部から揺動軸から遠ざかる方向に向けて同一平面内で伸びている形状であるとしてもよい。本願の光偏向装置では、一定厚さの板状部材により、突起部および可動部が連続的に形成されている。すると、材料膜を堆積させる１の工程により、可動部および突起部を同時に作成することができる。よって、突起部を形成する工程を簡略化することが可能となる。
【００１３】
また本願の光偏向装置では、可動部の一端には第１の可撓梁が接続されており、可動部の他端には第２の可撓梁が接続されており、第１の可撓梁と第２の可撓梁とは揺動軸を共通にしているとしてもよい。また、突起部は、第１の可撓梁の接続部から第２の可撓梁の接続部へ至る全長に渡って連続して形成されているとしてもよい。これにより、可動部において、突起部が形成された部位は、断面形状が平板状ではなくなるため、曲げ剛性が高くなる。そして突起部は、揺動軸に沿って、可動部の全体に形成されている。よって、可動部の揺動軸方向の曲げ剛性を高めることができる。
【００１４】
また本願の光偏向装置では、可動部の下面に、基板側へ突出している少なくとも１つの第２突起部がさらに形成されていてもよい。また、第２突起部の第２頂点の可動部下面からの突出高さが、突起部の頂点と可動部の端部とを結んだ線を越えて基板側へ突出しない高さにされていてもよい。これにより、可動部が揺動する際に、可動部の端部の下面が基板表面へ当接するよりも先に、第２突起部が基板表面へ当接してしまう事態を防止できる。よって、第２突起部によって最大傾き角度が制限される影響を、小さくすることができる。また、可動部において第２突起部が形成されている部位は、断面形状が平板状ではなくなるため、曲げ剛性が高くなる。よって、可動部の強度をより高めることが可能となる。
【００１５】
また本願の光偏向装置では、固定電極および可動電極に可動部を揺動させるための電圧を印加した場合に、可動部の側端が基板に接触するより先に突起部が基板に接触するように、可撓梁の断面形状が設定されているとしてもよい。この光偏向装置では、固定電極および可動電極に、可動部を揺動させるための電圧を印加している期間では、可撓梁がたわんで突起部が確実に基板に接触する。なお、可撓梁の基板方向へのたわみやすさは、可撓梁の断面形状および長さによって決定されている。揺動軸に垂直な断面での、可動部に垂直な方向における可撓梁の厚さが薄くなるほど、可撓梁は基板方向へたわみやすくなる。また、可撓梁の長さが長くなるほど、可撓梁は基板方向へたわみやすくなる。
【００１６】
また本願の光偏向装置の製造方法は、基板と、平板形状の可動部と、可動部を基板から離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持している可撓梁と、可動部の下面に対向する位置において基板に設けられている固定電極と、可動部に設けられている可動電極と、を備えており、可動部の下面には、可動部の揺動軸を含み可動部に垂直な面の面内に頂点を有するように、基板側へ突出している突起部が形成されており、可動部を揺動させている期間において、突起部が基板に接触している光偏向装置の製造方法である。また、本願の光偏向装置の製造方法は、基板となる材料ウェハの上面に、犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、犠牲層の上面に、突起部を形成する部分にエッチングホールを有するエッチング用マスクを形成するエッチング用マスク形成工程と、エッチングホールを通して犠牲層を等方性エッチング処理する等方性エッチング工程と、等方性エッチング処理が行われた犠牲層に、可動部を形成する可動部形成工程と、可動部形成工程の後に、犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、を含んでいる。
【００１７】
犠牲層において突起部を形成する部分に、エッチングホールを有するエッチング用マスクを形成する。エッチングホールを通して犠牲層を等方性エッチング処理することにより、犠牲層に窪み部を形成することができる。そして、窪み部を有する犠牲層上に可動部を形成し、犠牲層を除去することによって、窪み部の形状が転写された突起部を下面に有する可動部を形成することができる。すなわち、可動部の揺動角を規定する突起部の高さは、等方性エッチング工程によってのみ制御されている。等方性エッチング工程は、薄膜形成工程、ＣＭＰ工程、異方性エッチング工程などのプロセスに比して、制御するパラメータが少ない単純なプロセスである。よって、突起部の高さのウェハ面内バラツキやウェハ間バラツキを小さくすることができる。そして、突起部の高さによって可動部の最大傾き角度が決まることから、可動部の最大傾き角度の各種バラツキ量を抑えることができる。
【００１８】
また、エッチングホールを通して犠牲層を等方性エッチング処理する。等方性エッチングでは、縦横方向に同時にエッチングされるため、アンダーカット（エッチングホールの横方向へのエッチング）が発生する。よって、エッチングによって犠牲層に形成される窪み部の断面形状を、半円形状にすることができる。すると、窪み部の形状が突起部に転写されるため、突起部の断面形状を曲面に形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本願によれば、可動部を正確に揺動させることが可能な光偏向装置および光偏向装置の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１で製造する光偏向装置の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】実施例１の光偏向装置の揺動状態を説明する図である。
【図５】実施例１の光偏向装置の揺動状態を説明する図である。
【図６】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図７】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図８】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図９】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１１】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１２】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１３】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１４】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１５】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１６】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１７】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１８】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１９】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図２０】実施例１の光偏向装置の揺動状態を説明する図である。
【図２１】揺動抵抗を説明する図である。
【図２２】揺動抵抗を説明する図である。
【図２３】実施例２で製造する光偏向装置の平面図である。
【図２４】図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線断面図である。
【図２５】実施例２の光偏向装置の揺動状態を説明する図である。
【図２６】実施例２の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図２７】実施例２の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図２８】実施例２の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図２９】従来技術の光学装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る好ましい実施形態は、例えば、下記に列挙する特徴を備えた実施例によって具現化される。
（特徴１）光偏向装置は、半導体プロセス（犠牲層プロセスを含む）を利用した製造方法によって製造される。
【実施例１】
【００２２】
（第１の光偏向装置）
実施例１に係る第１の製造方法によって製造される、第１の光偏向装置２０について説明する。図１は、光偏向装置２０の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図２に示すように、光偏向装置２０は、基板下層２００と、基板下層２００の上面側に積層された基板上層２１０を備えている。また、可動部２２０を基板下層２００に対して揺動可能に支持する、１対の可撓梁２４１ａ、２４１ｂ（図１参照）が形成されている。
【００２３】
可動部２２０は、導電層２２５と、導電層２２５の周囲に形成された絶縁層２２３、２２４とを含んでいる。絶縁層２２３の上面に導電層２２５が形成されており、導電層２２５の上面および側面に絶縁層２２４が形成されている。可動部２２０を形成している導電層２２５は、可動電極として作用する。可動部２２０の導電層２２５は、外部端子２３２に電気的に接続されている。
【００２４】
図１に示すように、基板上層２１０は可動部２２０の周囲を取り囲む枠状部分を備えている。基板上層２１０の枠状部分の内側の一端から可撓梁２４１ａが伸びており、可動部２２０の第１の接続点２４２ａに連結されている。また、基板上層２１０の枠状部分の内側の他端から可撓梁２４１ｂが伸びており、可動部２２０の第２の接続点２４２ｂに連結されている。可動部２２０は、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの長手方向の側面に沿って延びる部分を有しており、平面視すると、Ｈ字形状となっている。
【００２５】
図３に示すように、１対の可撓梁２４１ａ、２４１ｂは、絶縁層２２３、２２４および導電層２２５を備えており、基板上層２１０と可動部２２０とを接続している。図１および図３に示すように、可撓梁２４１ａ、２４１ｂは細長く形成されており、その長手方向を軸として捩れ易い。可撓梁２４１ａ、２４１ｂがその長手方向軸の周りに捩れることによって、可動部２２０がこの長手方向軸の周りに揺動する。可撓梁２４１ａ、２４１ｂの長手方向軸が、可動部２２０の揺動軸２４０となる。
【００２６】
可撓梁２４１ａ、２４１ｂの基板下層２００方向へのたわみやすさは、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの断面形状および長さによって決定されている。可撓梁２４１ａ、２４１ｂがたわみやすいほど、可動部２２０が基板下層２００方向へ移動しやすくなる。可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの揺動軸２４０に垂直な断面において、可動部２２０に垂直な方向での厚さが薄くなるほど、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは基板下層２００方向へたわみやすくなる。また、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの長さが長くなるほど、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは基板下層２００方向へたわみやすくなる。本願の光偏向装置２０では、可動部２２０をＨ字形状とすることで、可動部２２０の内側の領域まで伸びるように可撓梁２４１ａおよび２４１ｂを形成している。よって、可動部２２０を矩形形状とした場合に比して、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの全長を長くすることができる。これにより、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂを、基板下層２００方向へたわみやすくすることができる。そして、固定電極２０４ａおよび２０４ｂと可動部２２０の導電層２２５（可動電極）とに可動部２２０を揺動させるための電圧を印加した場合に、可動部２２０の側端が基板下層２００に接触するより先に突起部２２１が基板下層２００に接触するように、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの断面形状を設定することで、可動部２２０の揺動時に突起部２２１が確実に基板下層２００に接触している状態を作ることが出来る。
【００２７】
可動部２２０の下面には、基板下層２００側へ突出している突起部２２１が形成されている。突起部２２１は、可動部２２０の揺動軸２４０を含み可動部２２０に垂直な面（すなわち、図３の断面図の面）の面内に、頂点を有している。よって、突起部２２１の頂点は、揺動軸２４０の垂直下方に正確に位置している。また可動部２２０の上面には、突起部２２１に対応する位置に、陥没部２２６が形成されている。
【００２８】
また、揺動軸２４０に垂直な断面（例えば、図２の断面図の面）において、突起部２２１の断面形状は、一定厚さの板状部材が基板下層２００側へ突出するように屈曲している形状とされている。また、可動部２２０の断面形状は、一定厚さの板状部材が突起部２２１の始点部２２２ａおよび２２２ｂから、揺動軸２４０から遠ざかる方向に向けて、同一平面内で伸びている形状とされている。また、突起部２２１の頂点の形状は、曲面に形成されている。
【００２９】
図２に示すように、基板下層２００は、ウェハ層２０１と、絶縁層２０２、２０３と、固定電極２０４ａ、２０４ｂとを含んでいる。ウェハ層２０１と、ウェハ層２０１の上面全体に形成されている絶縁層２０２と、固定電極２０４ａ、２０４ｂとは、平面状である。固定電極２０４ａ、２０４ｂは、可動部２２０の揺動軸２４０を含み可動部２２０に垂直な面に対して、対称に形成されている。また固定電極２０４ａ、２０４ｂは互いに絶縁されている。外部端子２３１ａ、２３１ｂの各々は、絶縁層２０３、２２３および２２４を貫通している。固定電極２０４ａは外部端子２３１ａと電気的に接続されており、固定電極２０４ｂは外部端子２３１ｂと電気的に接続されている。固定電極２０４ａ、２０４ｂおよび絶縁層２０２の上面には、絶縁層２０３が形成されている。そして基板下層２００は、その全体が平面状となっている。
【００３０】
図３に示すように、基板上層２１０は、絶縁層２２３および２２４と、絶縁層２２３と絶縁層２２４との間に形成されている導電層２２５とを備えている。外部端子２３２は、絶縁層２２４を貫通している。外部端子２３２は、導電層２２５と電気的に接続されている。基板上層２１０の絶縁層２２３と、可動部２２０の絶縁層２２３は、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの絶縁層２２３によって連続している。また、基板上層２１０の絶縁層２２４と、可動部２２０の絶縁層２２４は、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの絶縁層２２４によって連続している。また、基板上層２１０の導電層２２５と、可動部２２０の導電層２２５は、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの導電層２２５によって連続している。また、突起部２２１は、可撓梁２４１ａの第１の接続点２４２ａから、可撓梁２４１ｂの第２の接続点２４２ｂへ至る全長に渡って、連続して形成されている。
【００３１】
基板上層２１０は、基板下層２００の平面部分に一体に形成されている。また、１対の可撓梁２４１ａおよび２４１ｂと、可動部２２０とは、基板下層２００から離反した高さに支持されている。
【００３２】
可動部２２０の上面には傘状のミラー設置部（図示せず）が備えられている。ミラー設置部には、ミラー（図示せず）が設置される。これにより、可動部２２０のＨ字形状部分の上面側のみならず、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの上面側にもミラーを設置することができる。よって、開口率（光偏向装置を平面視したときに、光偏向装置が占有する面積に対して、ミラーの面積が占める割合）を向上させることができる。
【００３３】
光偏向装置２０の動作を説明する。光偏向装置２０は、静電駆動式の装置である。光偏向装置２０では、固定電極２０４ａに印加する駆動電圧と固定電極２０４ｂに印加する駆動電圧とを制御することによって、可動部２２０を揺動軸２４０の周りに揺動させる。例えば、外部端子２３２を接地し、外部端子２３１ａ、２３１ｂを駆動信号生成器（図示しない）に接続する場合を説明する。
【００３４】
駆動信号生成器を用いて、固定電極２０４ａに駆動電圧を印加する場合には、可動部２２０の導電層２２５（可動電極）と固定電極２０４ａとの間に静電引力が発生する。よって、固定電極２０４ａに対向する位置の可動部２２０が、基板下層２００に吸引される。ここで、固定電極２０４ａおよび２０４ｂと可動部２２０の導電層２２５（可動電極）とに可動部２２０を揺動させるための電圧を印加した場合に、可動部２２０の側端が基板下層２００に接触するより先に突起部２２１が基板下層２００に接触するように、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの断面形状が設定されている。よって、可動部２２０が下方に変位して沈み込みが発生し、突起部２２１の頂点が基板下層２００に接触する。そして、図４に示すように、可動部２２０の第１端部２２７ａの下端が固定電極２０４ａに近づくとともに、第２端部２２７ｂが固定電極２０４ｂから離れるように、可動部２２０が傾く。
【００３５】
次に、図４の状態において、固定電極２０４ｂに駆動電圧を印加する場合には、可動部２２０の導電層２２５（可動電極）と固定電極２０４ｂとの間に静電引力が発生する。よって図５に示すように、可動部２２０の第２端部２２７ｂの下端が固定電極２０４ｂに近づくとともに、第１端部２２７ａが固定電極２０４ａから離れるように、可動部２２０が傾く。このとき、突起部２２１の下端が基板下層２００に接触している状態が維持されたまま、可動部２２０が揺動する。
【００３６】
実施例１に係る光偏向装置２０の効果を説明する。対比として、図２９の光学装置５００について説明する。光学装置５００では、可動ミラー５０３が支点突起５０６を支点として揺動しており、支点が可動ミラー５０３に対して固定されていない。すると、支点の位置が可動ミラー５０３の中心からずれることによって、可動ミラー５０３が正確に揺動しなくなる事態が発生しうる。一方、本願の光偏向装置２０では、可動部２２０が突起部２２１を支点として揺動しており、支点が可動部２２０に対して固定されている状態である。支点の位置が可動部２２０の中心からずれることがない。また、本願の光偏向装置２０では、可動部２２０の揺動時に、突起部２２１が基板下層２００に接触した状態が維持される。よって、突起部２２１によって、可動部２２０の沈み込み量を所定値に維持することができる。また、突起部２２１が揺動軸２４０の垂直下方に正確に位置していない場合には、同一の駆動トルクに対する揺動角が、可動部２２０が揺動する方向によって変化してしまうなど、可動部２２０が正確に揺動しないおそれがある。しかし本願の光偏向装置２０では、突起部２２１が揺動軸２４０の垂直下方に正確に位置している状態とされている。よって、可動部２２０を正確に揺動させることが可能となる。
【００３７】
また例えば、図２９の光学装置５００では、可動ミラー５０３の沈み込みの有無などにより、可動ミラー５０３と下部電極５０７とのギャップ値が変化する。ギャップ値が変化すると、可動ミラー５０３の最大傾き角度（可動ミラー５０３が傾いて可動ミラー５０３の端部が基板に当接する際の角度）が変化してしまうおそれがある。一方、本願の光偏向装置２０では、可動部２２０を揺動させている期間において、突起部２２１が基板下層２００に常に接触している。すると図２０に示すように、可動部２２０の下面と、基板下層２００のうち固定電極２０４ａおよび２０４ｂが形成されている領域の表面との間のギャップ値Ｇ１は、突起部２２１の高さＨ１で規定される。よって、ギャップ値Ｇ１は、可動部２２０を揺動させている期間中において一定値に維持されることになる。これにより、可動部２２０の最大傾き角度を一定に維持することが可能となる。
【００３８】
また、図２９の光学装置５００では、可動ミラー５０３と支点突起５０６とが別体で形成されている。すると、マスク合わせずれ等の製造工程でのプロセスばらつきの影響により、支点突起５０６が可動ミラー５０３の中心に対向する位置に正確に設置されていない事態などが発生しやすくなる。すると、複数の光学装置５００間における、揺動の支点の位置ばらつきが発生しやすくなる。一方、本願の光偏向装置２０では、揺動の支点となる突起部２２１は、可動部２２０と一体で形成されている。すると、可動部２２０に対する突起部２２１の位置については、製造工程でのプロセスばらつきの影響を受けにくくすることができる。よって、複数の光偏向装置２０間における、揺動軸２４０の位置ばらつきを発生しにくくすることができる。
【００３９】
また突起部の頂点が平面の場合には、突起部と基板下層とが接触する際に、平面と平面とが接することになる。この場合、揺動軸に垂直な断面において、突起部と基板下層が線で接触する。すると、突起部を基板下層に接触させたまま、揺動軸を中心にして可動部を揺動させると、突起部と基板下層との接触部で引っかかりが発生する。よって、スムーズに可動部を揺動させることができない。一方、本願の光偏向装置２０では、揺動軸２４０に垂直な断面（図２）において、突起部２２１の頂点の形状が曲面に形成されている。また、揺動軸２４０に垂直な断面において、基板下層２００の形状は平面に形成されている。よって、揺動軸２４０に垂直な断面において、突起部２２１と基板下層２００の接触部は、揺動状態に関わらず常に点接触となる。すると、突起部２２１を基板下層２００に接触させたまま、揺動軸２４０を中心にして可動部２２０を揺動させても、突起部２２１と基板下層２００との接触部で引っかかりが発生しない。よって、スムーズに可動部２２０を揺動させることができる。
【００４０】
また、図２１に示す可動部２２０ａのように、突起部２２１ａの頂点が尖った形状である場合に、可動部２２０ａが傾いていない状態（図２１（Ａ））から、傾いた状態（図２１（Ｂ））に遷移する場合を説明する。このとき、可動部２２０ａは、揺動軸２４０ａを中心にして傾く。また、突起部２２１ａの頂点を基板下層２００に接触させたまま傾く。すると図２１（Ｂ）に示すように、突起部２２１ａの頂点は、図中右方向へ距離Ｄ１だけ滑りながら移動する必要がある。よって、揺動に際して滑り抵抗が発生する。一方、図２２に示すように本願の光偏向装置２０では、突起部２２１は、揺動軸２４０を中心とした半円形状とされている。よって、可動部２２０が傾いていない状態（図２２（Ａ））から、傾いた状態（図２２（Ｂ））に遷移することに応じて、突起部２２１の頂点は基板下層２００の表面を転がることになる。よって、揺動に際して転がり抵抗が発生する。そして、滑り抵抗に比して転がり抵抗は小さいため、揺動時に発生する抵抗を小さくすることが可能となる。また、突起部２２１が揺動軸２４０を中心とした半円形状であるため、揺動軸２４０と基板下層２００との距離を、傾き角度に係らず一定に保つことが可能となる。
【００４１】
また、可動部２２０の揺動角は、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの捻り抵抗力と、静電引力とが釣り合う位置によって決まる。よって、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂを細長くし、捻り抵抗力を低減することができれば、小さい静電引力によって大きな揺動角を得ることができる。本実施例の光偏向装置２０では、突起部２２１によって可動部２２０の沈み込みを抑止することができるため、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂをより細長く、基板下層２００方向へたわみ易いように設計することができる。よって、より低い駆動電圧で、可動部２２０を大きく揺動させることが可能となる。
【００４２】
また、光偏向装置２０では、可動部２２０において、突起部２２１が形成された部位は、図２に示すように断面形状が平板状ではなくなるため、曲げ剛性が高くなる。そして突起部２２１は、第１の接続点２４２ａから第２の接続点２４２ｂへ至る全長に渡って、連続して形成されている。よって、可動部２２０の揺動軸２４０方向の曲げ剛性を高めることができる。
【００４３】
（第１の製造方法）
次に、実施例１に係る第１の製造方法について、図６〜図１９を用いて説明する。第１の製造方法は、光偏向装置２０を半導体プロセス（犠牲層プロセスを含む）を利用して製造する方法である。
【００４４】
実施例１に係る第１の製造方法は、犠牲層形成工程、エッチング用マスク形成工程、等方性エッチング工程、可動部形成工程、犠牲層除去工程をこの順序で含んでいる。ウェハ層２０１となる材料ウェハ層を準備して、基板下層２００に含まれる構成を形成した後で、犠牲層形成工程、エッチング用マスク形成工程、等方性エッチング工程を行うことによって、可動部２２０の下面を図２に示すような形状に形成するための鋳型として用いる犠牲層を形成することができる。すなわち、可動部２２０下面の突起部２２１を形成する領域に、半円形状の断面形状を有する窪み部を形成することができる。可動部形成工程では、犠牲層の窪み部の上面に可動部２２０を形成すると同時に、可撓梁２４１ａ、２４１ｂ、基板上層２１０を形成する。犠牲層除去工程では、基板下層２００と可動部２２０との間の犠牲層を除去する。図６〜図１９は、光偏向装置２０の製造工程の各工程における材料ウェハ、または材料ウェハの上面に絶縁層等を積層した積層体の状態を図２と同じ断面で図示している。
【００４５】
（基板下層の形成工程）
第１の製造方法では、最初に基板下層２００を構成する各層を形成する。まず、図６に示すような材料ウェハ９３１を準備する。材料ウェハ９３１の材料には、例えば単結晶シリコン基板を用いることができる。次に、熱酸化等を行い、材料ウェハ９３１の上面に酸化膜から成る絶縁層９３２を形成する。次に、絶縁層９３２の上面にポリシリコン等を材料とする導電層を成膜し、フォトエッチングを行ってパターニングして、導電層９３３ａ、９３３ｂを形成する。ここで、フォトエッチングとは、フォトリソグラフィーからエッチングまでの一連の処理を意味する。さらに熱酸化等を行うことで、絶縁層９３２、導電層９３３ａおよび９３３ｂの上面に、絶縁層９３４を形成する。これにより、図７に示す構造を形成することができる。絶縁層９３２、９３４は、それぞれ絶縁層２０２、２０３となる層である。導電層９３３ａ、９３３ｂは、それぞれ固定電極２０４ａ、２０４ｂとなる層である。
【００４６】
（犠牲層形成工程）
犠牲層形成工程では、絶縁層９３４の上面にポリシリコン等を材料とする犠牲層９３５を形成する。犠牲層９３５を形成した段階では、導電層９３３ａおよび９３３ｂによる段差によって、犠牲層９３５の上面にも段差が形成される。そして、犠牲層９３５の上面に形成されている段差を、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等によって平坦化する。これにより、図８に示す平坦な犠牲層９３５を形成することができる。犠牲層９３５の上面に段差が残った状態で可動部２２０を作成すると、可動部２２０の表面に段差が残る。そして、可動部２２０に段差が残った状態で、可動部２２０上面に反射膜を形成すると、当該段差によって反射膜の反射率が低下してしまう。よって、犠牲層９３５の上面をＣＭＰで平坦化することで、このような事態が発生することを防止できる。
【００４７】
（エッチング用マスク形成工程）
エッチング用マスク形成工程では、熱酸化等を行い、犠牲層９３５の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク９３６を成膜する。エッチング用マスク９３６上に塗布したレジストをフォトリソグラフィーによりパターニング処理することによって、エッチング用マスクをフォトエッチング処理し、エッチングホール９５０を形成する。これにより、図９に示すように、エッチングホール９５０を有する、エッチング用マスク９３６が形成される。
【００４８】
このエッチングホール９５０は、図２に示す突起部２２１を形成する範囲内に形成する。また、エッチングホール９５０の中心位置は、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの長手方向軸の中心位置と一致している。なお、エッチングホール９５０の開口幅は、突起部２２１が可動部２２０に接続される始点部２２２ａおよび２２２ｂの幅よりも小さい。これは後述するように、等方性エッチングにより、エッチングホール９５０の横方向へのエッチングが発生するためである。
【００４９】
（等方性エッチング工程）
等方性エッチング工程では、エッチング用マスク９３６のエッチングホール９５０を通して、犠牲層９３５に等方性エッチング処理を行う。等方性エッチングの例としては、ＸｅＦ２（二フッ化キセノン）ガス等を用いたドライエッチングが挙げられる。また、界面活性剤入りＴＭＡＨ（Tetra methyl ammonium hydroxide）等を用いたウェットエッチングが挙げられる。図９に示す積層体に対して、等方性エッチング処理を行うと、図１０に示すように、エッチングホール９５０の開口部を中心として、窪み部９５１が形成される。等方性エッチングでは、縦横方向に同時にエッチングされるため、アンダーカット（エッチングホール９５０の横方向へのエッチング）が発生する。よって、エッチングによって犠牲層９３５に形成される窪み部９５１の断面形状を、半円形状にすることができる。また、窪み部９５１の半円形状における半径の値は、等方性エッチング処理の処理時間によって調整することができる。その後、エッチング用マスク９３６を除去することにより、図１１に示すように、犠牲層９３５に窪み部９５１が形成されている形状が得られる。
【００５０】
（可動部形成工程）
可動部形成工程では、犠牲層９３５の上面に可動部２２０となる層を形成すると同時に、可撓梁２４１ａ、２４１ｂ、基板上層２１０となる絶縁層２２３層を形成する。そのために、図１１に示す積層体に熱酸化等を行い、犠牲層９３５の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク９４６を成膜する。エッチング用マスク９４６上に塗布したレジストをフォトリソグラフィーによりパターニング処理する。パターニング処理は、可動部２２０の大きさおよび形状にあわせて行われる。これにより、図１２に示すようにパターニングされたエッチング用マスク９４６が得られる。パターニングされたエッチング用マスク９４６のエッチングホールを通して、犠牲層９３５を異方性エッチング処理する。異方性エッチングの例としては、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）が挙げられる。その後、エッチング用マスク９４６を除去することにより、図１３に示す形状が得られる。
【００５１】
図１３に示す積層体に熱酸化処理を行うことにより、図１４に示すように、犠牲層９３５の上面および絶縁層９３４の平面部の上面に、絶縁層９３７を形成する。窪み部９５１に絶縁層９３７が形成されることで、突起部２２１の形状が形成される。すなわち、窪み部９５１の窪み形状が、突起部２２１の突起形状として転写される。絶縁層９３７は、図２に示す絶縁層２２３となる層である。絶縁層９３７は熱処理によって絶縁層９３４の平面部の上面に直接成膜されるため、絶縁層９３７と絶縁層９３４とはその接触部分において強固に結合される。
【００５２】
次に、絶縁層９３７の上面にポリシリコン等の導電層を成膜し、さらに、可動部２２０の大きさおよび形状にあわせてパターニングすることによって、導電層９３８を形成する。そして、熱酸化処理を行って、絶縁層９３７および導電層９３８の上面に絶縁層９３９を形成する。これにより、図１５に示す構造が形成される。導電層９３８は、導電層２２５となる層である。また絶縁層９３９は、絶縁層２２４となる層である。
【００５３】
さらに、図１６に示すように、絶縁層９３９の平面部に、コンタクトホール９６０ａおよび９６０ｂを形成する。コンタクトホール９６０ａは、絶縁層９３４、９３７および９３９を貫通して、導電層９３３ａに達する孔部である。また、コンタクトホール９６０ｂは、絶縁層９３４、９３７および９３９を貫通して、導電層９３３ｂに達する孔部である。また、図１６の工程では、図３に示すコンタクトホール９６２も形成される。コンタクトホール９６２は、絶縁層２２４を貫通して、導電層２２５に達する孔部である。
【００５４】
次に、スパッタリング等の方法を用いて、図１６に示す積層体の上面にＡｌ等の金属を材料として金属層を成膜した後、フォトエッチングを行ってパターニングする。これにより、図１７に示すように、金属層９４０ａ、９４０ｂが形成される。金属層９４０ａ、９４０ｂは、それぞれ外部端子２３１ａ、２３１ｂとなる層であり、外部端子の形状および大きさにパターニングされている。金属層９４０ａは、コンタクトホール９６０ａを貫通して導電層９３３ａと電気的に接続している。同様に、金属層９４０ｂは、コンタクトホール９６０ｂを貫通して導電層９３３ｂと電気的に接続している。また、図１７の工程では、図３に示す外部端子２３２も形成される。外部端子２３２は、コンタクトホール９６２を貫通して導電層２２５と電気的に接続している。
【００５５】
さらに、図１８に示すように、絶縁層９３７および９３９の一部をエッチングによって除去することで、エッチングホール９６１ａおよび９６１ｂを形成する。エッチングホール９６１ａおよび９６１ｂによって、図１、図２に示すように、基板上層２１０と可動部２２０と可撓梁２４１ａ、２４１ｂがパターニングされる。また、エッチングホール９６１ａおよび９６１ｂの底面に、犠牲層９３５が露出する。
【００５６】
（犠牲層除去工程）
可動部形成工程の後に、犠牲層を除去する犠牲層除去工程を行う。犠牲層除去工程では、絶縁層９３４と絶縁層９３７との間の犠牲層９３５を除去する。具体的には、図１８に示す積層体に対して、ＸｅＦ２ガスによる等方性エッチング等を行うと、エッチングホール９６１ａおよび９６１ｂを通して犠牲層９３５が除去される。図１８の工程で行われる等方性エッチング処理は、犠牲層９３５が完全に除去されるまで行なわれる。これによって、図１９に示すように、可動部２２０に相当する層を基板下層２００に相当する層から離反させることができる。なお、図１９に示す光偏向装置は、図１、図２および図３に示す光偏向装置２０に相当する。
【００５７】
実施例１に係る光偏向装置２０の製造方法の効果を説明する。可動部２２０の最大傾き角度は、可動部２２０の揺動時における、可動部２２０の下面と基板下層２００の表面との間のギャップ値によって規定される。ギャップ値は、可動部２２０に突起部２２１が備えられていない従来の光偏向装置では、可動部２２０の下面と基板下層２００の表面との間の離反距離によって決まる。離反距離は、可動部２２０と基板下層２００との間に存在する犠牲層９３５の膜厚によって主に定まる。また犠牲層９３５の膜厚は、平坦な可動部２２０を形成するためのＣＭＰ工程や、犠牲層９３５をパターニングするための異方性エッチング工程など、複数の工程によって決まる。そして、ＣＭＰ工程や異方性エッチング工程は、制御するパラメータが多い複雑なプロセスである。以上より、従来の光偏向装置では、犠牲層９３５の膜厚にウェハ面内バラツキやウェハ間バラツキなどの各種のバラツキを発生させる要因が多いため、ギャップ値にも各種のバラツキが発生する。その結果、同一ウェハ内で作成された光偏向装置であっても、可動部２２０の最大傾き角度に各種のバラツキが発生するため、複数の光偏向装置間で揺動角を均一とすることが困難であった。
【００５８】
一方、本願の光偏向装置２０では、可動部２２０の揺動時における、可動部２２０の下面と基板下層２００の表面との間のギャップ値は、突起部２２１の高さＨ１によって規定される。突起部２２１の高さＨ１は、図１０で説明したように、等方性エッチング工程によって形成される窪み部９５１の深さによって制御されている。等方性エッチング工程で主に制御するパラメータは、ガスや薬液等の流量やエッチング時間であるため、制御するパラメータが少なく単純なプロセスである。よって、犠牲層９３５の膜厚の各種バラツキに比して、窪み部９５１の深さの各種バラツキの方を小さくすることができる。以上より、本願の光偏向装置２０の製造方法では、可動部２２０の最大傾き角度における、ウェハ面内バラツキやウェハ間バラツキを小さくすることが可能となる。
【００５９】
また、実施例１に係る光偏向装置２０の製造方法では、図１０で説明したように、犠牲層９３５を等方性エッチング処理することで、窪み部９５１が形成される。等方性エッチングでは、縦横方向に同時にエッチングされるため、窪み部９５１の断面形状を、半円形状にすることができる。そして、図１５で説明したように、窪み部９５１の窪み形状が、突起部２２１の突起形状として転写される。以上より、本願の光偏向装置２０の製造方法では、突起部２２１の断面形状を、揺動軸２４０を中心とした半円形状に形成することができる。
【００６０】
また、本願の光偏向装置２０の製造方法では、図１５で説明したように、絶縁層９３７、導電層９３８および絶縁層９３９を形成する工程により、可動部２２０および突起部２２１を同時に作成することができる。よって、突起部２２１を形成する工程を簡略化することが可能となる。また、突起部２２１を作成するために必要な工程としては、エッチング用マスク形成工程（図９）と、等方性エッチング工程（図１０）の２工程を追加するのみである。よって、大幅に製造工程を変更することなく、突起部２２１を有する可動部２２０を製造することが可能である。
【実施例２】
【００６１】
（第２の光偏向装置）
実施例２に係る第２の製造方法によって製造する第２の光偏向装置３０について説明する。図２３は、光偏向装置３０の平面図である。図２４は、図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線断面図である。図２４において、可動部３２０の下面には、基板下層３００側へ突出している突起部３２１、３２８ａ、３２８ｂが形成されている。また、可動部３２０の上面には、陥没部３２６、３２９ａ、３２９ｂが形成されている。陥没部３２６は、突起部３２１に対応する位置に形成されている。また、陥没部３２９ａは突起部３２８ａに対応する位置に形成されており、陥没部３２９ｂは突起部３２８ｂに対応する位置に形成されている。ここで、突起部３２１の頂点と可動部３２０の端部下面とを結んだ線を、線Ｌ１と定義する。同様に、突起部３２１の頂点と可動部３２０の端部下面とを結んだ線を、線Ｌ２と定義する。突起部３２８ａの可動部３２０下面からの突出高さは、線Ｌ１を越えて基板下層３００側へ突出しない高さにされている。同様に、突起部３２８ｂの頂点の高さは、線Ｌ２を越えて基板下層３００側へ突出しない高さにされている。また図２３において、突起部３２８ａおよび３２８ｂは、可動部３２０の端部３２０ａから、可動部３２０の端部３２０ｂへ至る全長に渡って、連続して形成されている。なお、光偏向装置３０のその他の構造は、実施例１の光偏向装置２０と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６２】
光偏向装置３０の動作を説明する。駆動信号生成器を用いて、固定電極３０４ａに駆動電圧を印加する場合には、可動部３２０の導電層３２５（可動電極）と固定電極３０４ａとの間に静電引力が発生する。よって、固定電極３０４ａに対向する位置の可動部３２０が、基板下層３００に吸引される。よって、可動部３２０が下方に変位して沈み込みが発生し、突起部３２１の頂点が基板下層３００に接触する。そして、図２５に示すように、可動部３２０の突起部３２８ａの下端が、絶縁層３０３の表面に接触するように、可動部３２０が傾く。
【００６３】
実施例２に係る光偏向装置３０の効果を説明する。光偏向装置３０の組み立て時や、光偏向装置３０の落下時などに、ウェハ表面に垂直な方向の加速度が可動部３２０に印加され、可動部３２０が基板下層３００方向に沈み込む場合がある。また、固定電極３０４ａ、３０４ｂに大きな静電引力が加えられ、可動部３２０が基板下層３００方向に沈み込む場合がある。このような場合に、突起部３２８ａおよび３２８ｂが形成されていないと、可動部３２０が大きく変形して、可動部３２０下面と絶縁層３０３の表面とが直接に接触する場合がある。この場合、面と面の接触であるため、接触面積が最大となり、可動部３２０下面が絶縁層３０３上面に張り付くスティッキングが発生するおそれがある。一方、本願の光偏向装置３０では、突起部３２８ａおよび３２８ｂが形成されている。よって、可動部３２０が基板下層３００方向に沈み込んだ場合においても、可動部３２０は突起部３２８ａまたは３２８ｂを介して絶縁層３０３に接触することになる。すると、可動部３２０下面と基板下層３００表面との接触面積を小さくすることができるため、スティッキングの発生を防止することができる。
【００６４】
また例として、第１端部３２７ａが基板下層３００へ近づき、第２端部３２７ｂが基板下層３００から遠ざかるように、可動部３２０が揺動する場合を考える。この場合、突起部３２８ａの頂点の可動部３２０下面からの突出高さが、線Ｌ１を越えて基板下層３００側へ突出している場合には、可動部３２０が揺動する際に、第１端部３２７ａの下面が基板下層３００へ当接するよりも先に、突起部３２８ａが基板下層３００へ当接する。よって、突起部３２８ａによって、可動部３２０の最大傾き角度が制限されてしまう。しかし、光偏向装置３０では、突起部３２８ａの頂点の可動部３２０下面からの突出高さが、線Ｌ１を越えて基板下層３００側へ突出しない高さとされている。すると、可動部３２０が揺動する際に、第１端部３２７ａの下面が基板下層３００へ当接するよりも先に、突起部３２８ａが基板下層３００へ当接してしまう事態を防止できる。よって、突起部３２８ａによって最大傾き角度が制限される影響を、小さくすることができる。また、突起部３２８ｂにおいても、突起部３２８ｂの頂点の可動部３２０下面からの突出高さが、線Ｌ２を越えて基板下層３００側へ突出しない高さとされている。よって、突起部３２８ｂによって最大傾き角度が制限される影響を小さくすることができる。
【００６５】
また、光偏向装置３０では、可動部３２０において、突起部３２８ａおよび３２８ｂが形成された部位は、図２４に示すように断面形状が平板状ではなくなるため、曲げ剛性が高くなる。そして突起部３２８ａおよび３２８ｂは、端部３２０ａから端部３２０ｂへ至る可動部３２０の全長に渡って、連続して形成されている。よって、可動部３２０の揺動軸３４０方向の曲げ剛性を高めることができる。
【００６６】
（第２の製造方法）
次に、実施例２に係る第２の製造方法について、図２６〜図３２を用いて説明する。実施例２に係る第２の製造方法は、犠牲層形成工程、エッチング用マスク形成工程、等方性エッチング工程、可動部形成工程、犠牲層除去工程をこの順序で含んでいる。そして、実施例２に係る第２の製造方法は、実施例１に係る第１の製造方法（図６〜図１９）と比して、エッチング用マスク形成工程、および等方性エッチング工程に差異点が存在している。よって以下では、実施例１に係る第１の製造方法と異なる点を重点的に説明する。
【００６７】
（エッチング用マスク形成工程）
エッチング用マスク形成工程では、熱酸化等を行い、犠牲層８３５の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク８３６を成膜する。エッチング用マスク８３６上に塗布したレジストをフォトリソグラフィーによりパターニング処理することによって、エッチング用マスクをフォトエッチング処理し、エッチングホール８５０、８５２ａ、８５２ｂを形成する。これにより、図２６に示すように、複数のエッチングホールを有する、エッチング用マスク８３６を形成する。
【００６８】
高さの高い突起部３２１を形成する部分では、開口径が大きいエッチングホール８５０が形成される。また、高さの低い突起部３２８ａおよび３２８ｂを形成する部分では、開口径が小さいエッチングホール８５２ａおよび８５２ｂが形成される。エッチングホール８５０、８５２ａ、８５２ｂの揺動軸３４０に沿う方向の位置および長さは、同一に形成される。また、エッチングホール８５２ａと８５２ｂとは、エッチングホール８５０に対して対称の位置に形成されている。
【００６９】
（等方性エッチング工程）
等方性エッチング工程では、エッチングホール８５０、８５２ａ、８５２ｂを通して、犠牲層８３５に等方性エッチング処理を行う。図２６に示す積層体に対して、等方性エッチング処理を行うと、図２７に示すように、エッチングホール８５０の開口部を中心として、窪み部８５１が形成される。同様に、エッチングホール８５２ａおよび８５２ｂの開口部を中心として、窪み部８５３ａおよび８５３ｂが形成される。窪み部の深さは、エッチングホールの開口径が大きくなるほど、深く形成される。これは、開口径が大きくなるほど、エッチング面積が大きくなるためである。また、開口径が大きくなるほど、エッチング用のガスや薬液等が入り込みやすくなるためである。その後、エッチング用マスク８３６を除去することにより、図２８に示すように、犠牲層８３５に窪み部８５１、８５３ａ、８５３ｂが形成されている形状が得られる。
【００７０】
なお、図２８以降に実施される可動部形成工程の詳細な内容は、実施例１の光偏向装置２０の製造過程における可動部形成工程（図１１〜図１９）と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００７１】
（変形例）
上記の実施例においては、１対の可撓梁を備えた１軸駆動型の光偏向装置を例示して説明したが、２対の可撓梁を備えており、互いに直交する２軸を揺動軸として可動部を揺動させることが可能な、２軸駆動型の光偏向装置に対しても、本発明に係る第１、第２の製造方法を適用することが可能である。エッチング用マスク形成工程において、エッチングホールのパターニングを調整することによって、２軸駆動型の光偏向装置においても、可動部の下面に突起部を有する構造を容易に形成することができ、また、基板と可動部とを半導体プロセスを利用した製造方法によって一体的に形成することができる。
【００７２】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００７３】
実施例１および２では、基板上層が可動部の周囲を取り囲む枠形状に形成されており、基板上層の枠状部分の内側の２点からそれぞれ可撓梁が伸びている構造を説明したが、この形態に限られない。可動部の外側であって、可動部に対して対称となる２つの位置に、柱形状の基板上層が形成されており、各々の基板上層から可撓梁が伸びている構造においても、本願の技術を適用することができる。また、枠形状の可動部の内側であって可動部の中心となる位置に、柱形状の基板上層が形成されており、基板上層の外周から可動部の内枠へ可撓梁が伸びている構造においても、本願の技術を適用することができる。
【００７４】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００７５】
２００、３００ 基板下層
２１０ 基板上層
２２０、３２０ 可動部
２２１、３２１、３２８ａ、３２８ｂ 突起部
２４１ａ、２４１ｂ 可撓梁
２０４ａ、２０４ｂ、３０４ａ、３０４ｂ 固定電極
２２５、３２５ 導電層
３２８ａ、３２８ｂ 突起部
９３５ 犠牲層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電力によってミラーを揺動させることによって、光ビームの反射方向を変化させる光偏向装置および光偏向装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、光ビームを偏向させる静電駆動型の光学装置５００が開示されている。図２９に示すように、光学装置５００は、下部基板５０１と、上部基板５０２と、可動ミラー５０３と、可動ミラー５０３の外周に位置するリング部５０８と、可動ミラー５０３を揺動可能に支持するトーションスプリング５０４と、可動ミラー５０３の中央部に対向する位置において下部基板５０１に設置された凸部５０５と、可動ミラー５０３の中心に対向する位置において凸部５０５の上面に設置された支点突起５０６と、下部基板５０１の上面に設置された下部電極５０７を備えている。トーションスプリング５０４は、図２９に示す位置に１対設置されており、可動ミラー５０３とリング部５０８を接続している。図２９に示す１対のトーションスプリング５０４と垂直な方向（紙面に対して垂直な方向）にさらに１対のトーションスプリング（図示しない）が設置されており、リング部５０８と上部基板５０２を接続している。下部電極５０７は、図２９に示す位置に１対設置されており、図２９に示す１対のトーションスプリング５０４と垂直な方向（紙面に対して垂直な方向）に、さらに１対の下部電極５０７が設置されている。合計４箇所に設置された下部電極５０７の中から選択した単数または複数の下部電極５０７に電圧を印加することによって、電圧を印加した下部電極５０７に対向する範囲の可動ミラー５０３を静電気力で基板側に引き寄せる。すなわち、下部電極５０７への電圧印加により、可動ミラー５０３に駆動トルクが作用する。これによって、可動ミラー５０３は揺動し、可動ミラー５０３に入射する光ビームの反射方向を変化させる。
【０００３】
可動ミラー５０３は支点突起５０６と２対のトーションスプリング５０４とリング部５０８によって支持されており、支点突起５０６を中心に揺動する。可動ミラー５０３の中心と対向する位置に支点突起５０６が設置されているため、可動ミラー５０３が下方へ変位すること（沈み込むこと）を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−５７５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の光学装置５００では、可動ミラー５０３が支点突起５０６を支点として揺動する。可動ミラー５０３が平面方向に移動した場合や、支点突起５０６が可動ミラー５０３の中心に対向する位置に正確に設置されていない場合などには、揺動支点が可動ミラー５０３の中心に正確に位置しないことになる。すると、可動ミラー５０３が揺動する方向によって、同一の駆動トルクに対する揺動角が変化する。また、可動ミラー５０３が複数備えられる場合には、可動ミラー５０３間で、可動ミラー５０３に対する支点の位置が異なることとなる。すると、可動ミラー５０３間で、揺動角のばらつきが発生する。
【０００６】
本願は、光偏向装置の可動部を正確に揺動させることができる技術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】
【０００７】
本願の光偏向装置は、基板と、平板形状の可動部と、可動部を基板から離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持している可撓梁と、可動部の下面に対向する位置において基板に設けられている固定電極と、可動部に設けられている可動電極と、を備えている。また、可動部の下面には、基板側へ突出している突起部が形成されている。突起部は、可動部の揺動軸を含み可動部に垂直な面の面内に頂点を有している。可動部を揺動させている期間において、突起部が基板に接触している。
【０００８】
上記の光偏向装置は、静電駆動式の光偏向装置である。可動部を揺動させている期間では、可動部に設置された可動電極と、可動電極の下方に位置する基板に固定された固定電極との間に静電引力を作用させて、可動部を揺動させる。この静電引力によって、可撓梁が下方に撓み、可動部の揺動軸が基板に向けて下方に変位する。この現象を可動部の沈み込みという。可動部の沈み込みにより、可動部を駆動している期間では、突起部が基板に接触している。よって、突起部が基板に接触した状態を維持しながら、可動部が揺動軸を中心として揺動する。
【０００９】
対比として、突起部が基板側に形成されており、可動部が沈み込んだ場合に突起部の頂点が可動部の下面に当接することで支点が形成される構造を有する光偏向装置について説明する。このような光偏向装置では、ミラーが支点突起に当接する際の当接位置によって、ミラーの揺動の支点が決定される。よって、揺動の支点がミラーに対して固定されていない状態である。すると、揺動の支点が可動部の中心に正確に位置していない状態が発生しうる。この状態では、同一の駆動トルクに対する揺動角が、可動部が揺動する方向によって変化してしまうなど、可動部が正確に揺動しないおそれがある。一方、本願の光偏向装置では、可動部に固定された突起部を支点として揺動するため、揺動の支点がミラーに対して固定されている状態である。すると、揺動の支点が可動部の中心に正確に位置していない状態が発生する事態を防止することができる。また、本願の光偏向装置では、可動部の揺動時に、突起部が基板に接触した状態が維持される。よって、突起部によって可動部の沈み込み量を所定値に維持することができる。
【００１０】
また例えば、可動部が沈み込んだ場合に基板側に形成された突起部の頂点が可動部の下面に当接することで支点が形成される構造を有する光偏向装置では、沈み込みの有無などにより、可動部と固定電極とのギャップ値が変化する。ギャップ値は、可動部の下面と基板表面との間の距離である。ギャップ値が変化すると、可動部の最大傾き角度（可動部が傾いて可動部端部が固定電極に当接する際の角度）が変化してしまうおそれがある。一方、本願の光偏向装置では、可動部を揺動させている期間において、突起部が基板に接触している。よって、可動部と固定電極とのギャップ値は、突起部の高さで規定されるため、一定値に維持される。これにより、可動部の最大傾き角度を一定に維持することが可能となる。
【００１１】
また本願の光偏向装置では、揺動軸に垂直な断面における突起部の頂点の形状が、曲面に形成されているとしてもよい。揺動軸に垂直な断面において、基板の形状は平面に形成されている。そして、突起部の頂点が基板に接触した状態を保ったまま、可動部が揺動する。すると、平面と曲面とが接触するため、揺動軸に垂直な断面で見たときに、その接触部は揺動状態に関わらず常に点接触となる。よって、可動部が揺動する際に、引っかかりが発生することがないため、スムーズに可動部を揺動させることができる。
【００１２】
また本願の光偏向装置では、揺動軸に垂直な断面における突起部の断面形状は、一定厚さの板状部材が基板側へ突出するように屈曲している形状とされてもよい。また、揺動軸に垂直な断面における可動部の断面形状は、一定厚さの板状部材が突起部の始点部から揺動軸から遠ざかる方向に向けて同一平面内で伸びている形状であるとしてもよい。本願の光偏向装置では、一定厚さの板状部材により、突起部および可動部が連続的に形成されている。すると、材料膜を堆積させる１の工程により、可動部および突起部を同時に作成することができる。よって、突起部を形成する工程を簡略化することが可能となる。
【００１３】
また本願の光偏向装置では、可動部の一端には第１の可撓梁が接続されており、可動部の他端には第２の可撓梁が接続されており、第１の可撓梁と第２の可撓梁とは揺動軸を共通にしているとしてもよい。また、突起部は、第１の可撓梁の接続部から第２の可撓梁の接続部へ至る全長に渡って連続して形成されているとしてもよい。これにより、可動部において、突起部が形成された部位は、断面形状が平板状ではなくなるため、曲げ剛性が高くなる。そして突起部は、揺動軸に沿って、可動部の全体に形成されている。よって、可動部の揺動軸方向の曲げ剛性を高めることができる。
【００１４】
また本願の光偏向装置では、可動部の下面に、基板側へ突出している少なくとも１つの第２突起部がさらに形成されていてもよい。また、第２突起部の第２頂点の可動部下面からの突出高さが、突起部の頂点と可動部の端部とを結んだ線を越えて基板側へ突出しない高さにされていてもよい。これにより、可動部が揺動する際に、可動部の端部の下面が基板表面へ当接するよりも先に、第２突起部が基板表面へ当接してしまう事態を防止できる。よって、第２突起部によって最大傾き角度が制限される影響を、小さくすることができる。また、可動部において第２突起部が形成されている部位は、断面形状が平板状ではなくなるため、曲げ剛性が高くなる。よって、可動部の強度をより高めることが可能となる。
【００１５】
また本願の光偏向装置では、固定電極および可動電極に可動部を揺動させるための電圧を印加した場合に、可動部の側端が基板に接触するより先に突起部が基板に接触するように、可撓梁の断面形状が設定されているとしてもよい。この光偏向装置では、固定電極および可動電極に、可動部を揺動させるための電圧を印加している期間では、可撓梁がたわんで突起部が確実に基板に接触する。なお、可撓梁の基板方向へのたわみやすさは、可撓梁の断面形状および長さによって決定されている。揺動軸に垂直な断面での、可動部に垂直な方向における可撓梁の厚さが薄くなるほど、可撓梁は基板方向へたわみやすくなる。また、可撓梁の長さが長くなるほど、可撓梁は基板方向へたわみやすくなる。
【００１６】
また本願の光偏向装置の製造方法は、基板と、平板形状の可動部と、可動部を基板から離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持している可撓梁と、可動部の下面に対向する位置において基板に設けられている固定電極と、可動部に設けられている可動電極と、を備えており、可動部の下面には、可動部の揺動軸を含み可動部に垂直な面の面内に頂点を有するように、基板側へ突出している突起部が形成されており、可動部を揺動させている期間において、突起部が基板に接触している光偏向装置の製造方法である。また、本願の光偏向装置の製造方法は、基板となる材料ウェハの上面に、犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、犠牲層の上面に、突起部を形成する部分にエッチングホールを有するエッチング用マスクを形成するエッチング用マスク形成工程と、エッチングホールを通して犠牲層を等方性エッチング処理する等方性エッチング工程と、等方性エッチング処理が行われた犠牲層に、可動部を形成する可動部形成工程と、可動部形成工程の後に、犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、を含んでいる。
【００１７】
犠牲層において突起部を形成する部分に、エッチングホールを有するエッチング用マスクを形成する。エッチングホールを通して犠牲層を等方性エッチング処理することにより、犠牲層に窪み部を形成することができる。そして、窪み部を有する犠牲層上に可動部を形成し、犠牲層を除去することによって、窪み部の形状が転写された突起部を下面に有する可動部を形成することができる。すなわち、可動部の揺動角を規定する突起部の高さは、等方性エッチング工程によってのみ制御されている。等方性エッチング工程は、薄膜形成工程、ＣＭＰ工程、異方性エッチング工程などのプロセスに比して、制御するパラメータが少ない単純なプロセスである。よって、突起部の高さのウェハ面内バラツキやウェハ間バラツキを小さくすることができる。そして、突起部の高さによって可動部の最大傾き角度が決まることから、可動部の最大傾き角度の各種バラツキ量を抑えることができる。
【００１８】
また、エッチングホールを通して犠牲層を等方性エッチング処理する。等方性エッチングでは、縦横方向に同時にエッチングされるため、アンダーカット（エッチングホールの横方向へのエッチング）が発生する。よって、エッチングによって犠牲層に形成される窪み部の断面形状を、半円形状にすることができる。すると、窪み部の形状が突起部に転写されるため、突起部の断面形状を曲面に形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本願によれば、可動部を正確に揺動させることが可能な光偏向装置および光偏向装置の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１で製造する光偏向装置の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】実施例１の光偏向装置の揺動状態を説明する図である。
【図５】実施例１の光偏向装置の揺動状態を説明する図である。
【図６】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図７】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図８】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図９】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１１】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１２】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１３】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１４】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１５】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１６】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１７】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１８】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図１９】実施例１の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図２０】実施例１の光偏向装置の揺動状態を説明する図である。
【図２１】揺動抵抗を説明する図である。
【図２２】揺動抵抗を説明する図である。
【図２３】実施例２で製造する光偏向装置の平面図である。
【図２４】図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線断面図である。
【図２５】実施例２の光偏向装置の揺動状態を説明する図である。
【図２６】実施例２の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図２７】実施例２の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図２８】実施例２の光偏向装置の製造方法を説明する図である。
【図２９】従来技術の光学装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る好ましい実施形態は、例えば、下記に列挙する特徴を備えた実施例によって具現化される。
（特徴１）光偏向装置は、半導体プロセス（犠牲層プロセスを含む）を利用した製造方法によって製造される。
【実施例１】
【００２２】
（第１の光偏向装置）
実施例１に係る第１の製造方法によって製造される、第１の光偏向装置２０について説明する。図１は、光偏向装置２０の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図２に示すように、光偏向装置２０は、基板下層２００と、基板下層２００の上面側に積層された基板上層２１０を備えている。また、可動部２２０を基板下層２００に対して揺動可能に支持する、１対の可撓梁２４１ａ、２４１ｂ（図１参照）が形成されている。
【００２３】
可動部２２０は、導電層２２５と、導電層２２５の周囲に形成された絶縁層２２３、２２４とを含んでいる。絶縁層２２３の上面に導電層２２５が形成されており、導電層２２５の上面および側面に絶縁層２２４が形成されている。可動部２２０を形成している導電層２２５は、可動電極として作用する。可動部２２０の導電層２２５は、外部端子２３２に電気的に接続されている。
【００２４】
図１に示すように、基板上層２１０は可動部２２０の周囲を取り囲む枠状部分を備えている。基板上層２１０の枠状部分の内側の一端から可撓梁２４１ａが伸びており、可動部２２０の第１の接続点２４２ａに連結されている。また、基板上層２１０の枠状部分の内側の他端から可撓梁２４１ｂが伸びており、可動部２２０の第２の接続点２４２ｂに連結されている。可動部２２０は、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの長手方向の側面に沿って延びる部分を有しており、平面視すると、Ｈ字形状となっている。
【００２５】
図３に示すように、１対の可撓梁２４１ａ、２４１ｂは、絶縁層２２３、２２４および導電層２２５を備えており、基板上層２１０と可動部２２０とを接続している。図１および図３に示すように、可撓梁２４１ａ、２４１ｂは細長く形成されており、その長手方向を軸として捩れ易い。可撓梁２４１ａ、２４１ｂがその長手方向軸の周りに捩れることによって、可動部２２０がこの長手方向軸の周りに揺動する。可撓梁２４１ａ、２４１ｂの長手方向軸が、可動部２２０の揺動軸２４０となる。
【００２６】
可撓梁２４１ａ、２４１ｂの基板下層２００方向へのたわみやすさは、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの断面形状および長さによって決定されている。可撓梁２４１ａ、２４１ｂがたわみやすいほど、可動部２２０が基板下層２００方向へ移動しやすくなる。可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの揺動軸２４０に垂直な断面において、可動部２２０に垂直な方向での厚さが薄くなるほど、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは基板下層２００方向へたわみやすくなる。また、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの長さが長くなるほど、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは基板下層２００方向へたわみやすくなる。本願の光偏向装置２０では、可動部２２０をＨ字形状とすることで、可動部２２０の内側の領域まで伸びるように可撓梁２４１ａおよび２４１ｂを形成している。よって、可動部２２０を矩形形状とした場合に比して、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの全長を長くすることができる。これにより、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂを、基板下層２００方向へたわみやすくすることができる。そして、固定電極２０４ａおよび２０４ｂと可動部２２０の導電層２２５（可動電極）とに可動部２２０を揺動させるための電圧を印加した場合に、可動部２２０の側端が基板下層２００に接触するより先に突起部２２１が基板下層２００に接触するように、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの断面形状を設定することで、可動部２２０の揺動時に突起部２２１が確実に基板下層２００に接触している状態を作ることが出来る。
【００２７】
可動部２２０の下面には、基板下層２００側へ突出している突起部２２１が形成されている。突起部２２１は、可動部２２０の揺動軸２４０を含み可動部２２０に垂直な面（すなわち、図３の断面図の面）の面内に、頂点を有している。よって、突起部２２１の頂点は、揺動軸２４０の垂直下方に正確に位置している。また可動部２２０の上面には、突起部２２１に対応する位置に、陥没部２２６が形成されている。
【００２８】
また、揺動軸２４０に垂直な断面（例えば、図２の断面図の面）において、突起部２２１の断面形状は、一定厚さの板状部材が基板下層２００側へ突出するように屈曲している形状とされている。また、可動部２２０の断面形状は、一定厚さの板状部材が突起部２２１の始点部２２２ａおよび２２２ｂから、揺動軸２４０から遠ざかる方向に向けて、同一平面内で伸びている形状とされている。また、突起部２２１の頂点の形状は、曲面に形成されている。
【００２９】
図２に示すように、基板下層２００は、ウェハ層２０１と、絶縁層２０２、２０３と、固定電極２０４ａ、２０４ｂとを含んでいる。ウェハ層２０１と、ウェハ層２０１の上面全体に形成されている絶縁層２０２と、固定電極２０４ａ、２０４ｂとは、平面状である。固定電極２０４ａ、２０４ｂは、可動部２２０の揺動軸２４０を含み可動部２２０に垂直な面に対して、対称に形成されている。また固定電極２０４ａ、２０４ｂは互いに絶縁されている。外部端子２３１ａ、２３１ｂの各々は、絶縁層２０３、２２３および２２４を貫通している。固定電極２０４ａは外部端子２３１ａと電気的に接続されており、固定電極２０４ｂは外部端子２３１ｂと電気的に接続されている。固定電極２０４ａ、２０４ｂおよび絶縁層２０２の上面には、絶縁層２０３が形成されている。そして基板下層２００は、その全体が平面状となっている。
【００３０】
図３に示すように、基板上層２１０は、絶縁層２２３および２２４と、絶縁層２２３と絶縁層２２４との間に形成されている導電層２２５とを備えている。外部端子２３２は、絶縁層２２４を貫通している。外部端子２３２は、導電層２２５と電気的に接続されている。基板上層２１０の絶縁層２２３と、可動部２２０の絶縁層２２３は、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの絶縁層２２３によって連続している。また、基板上層２１０の絶縁層２２４と、可動部２２０の絶縁層２２４は、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの絶縁層２２４によって連続している。また、基板上層２１０の導電層２２５と、可動部２２０の導電層２２５は、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの導電層２２５によって連続している。また、突起部２２１は、可撓梁２４１ａの第１の接続点２４２ａから、可撓梁２４１ｂの第２の接続点２４２ｂへ至る全長に渡って、連続して形成されている。
【００３１】
基板上層２１０は、基板下層２００の平面部分に一体に形成されている。また、１対の可撓梁２４１ａおよび２４１ｂと、可動部２２０とは、基板下層２００から離反した高さに支持されている。
【００３２】
可動部２２０の上面には傘状のミラー設置部（図示せず）が備えられている。ミラー設置部には、ミラー（図示せず）が設置される。これにより、可動部２２０のＨ字形状部分の上面側のみならず、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの上面側にもミラーを設置することができる。よって、開口率（光偏向装置を平面視したときに、光偏向装置が占有する面積に対して、ミラーの面積が占める割合）を向上させることができる。
【００３３】
光偏向装置２０の動作を説明する。光偏向装置２０は、静電駆動式の装置である。光偏向装置２０では、固定電極２０４ａに印加する駆動電圧と固定電極２０４ｂに印加する駆動電圧とを制御することによって、可動部２２０を揺動軸２４０の周りに揺動させる。例えば、外部端子２３２を接地し、外部端子２３１ａ、２３１ｂを駆動信号生成器（図示しない）に接続する場合を説明する。
【００３４】
駆動信号生成器を用いて、固定電極２０４ａに駆動電圧を印加する場合には、可動部２２０の導電層２２５（可動電極）と固定電極２０４ａとの間に静電引力が発生する。よって、固定電極２０４ａに対向する位置の可動部２２０が、基板下層２００に吸引される。ここで、固定電極２０４ａおよび２０４ｂと可動部２２０の導電層２２５（可動電極）とに可動部２２０を揺動させるための電圧を印加した場合に、可動部２２０の側端が基板下層２００に接触するより先に突起部２２１が基板下層２００に接触するように、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの断面形状が設定されている。よって、可動部２２０が下方に変位して沈み込みが発生し、突起部２２１の頂点が基板下層２００に接触する。そして、図４に示すように、可動部２２０の第１端部２２７ａの下端が固定電極２０４ａに近づくとともに、第２端部２２７ｂが固定電極２０４ｂから離れるように、可動部２２０が傾く。
【００３５】
次に、図４の状態において、固定電極２０４ｂに駆動電圧を印加する場合には、可動部２２０の導電層２２５（可動電極）と固定電極２０４ｂとの間に静電引力が発生する。よって図５に示すように、可動部２２０の第２端部２２７ｂの下端が固定電極２０４ｂに近づくとともに、第１端部２２７ａが固定電極２０４ａから離れるように、可動部２２０が傾く。このとき、突起部２２１の下端が基板下層２００に接触している状態が維持されたまま、可動部２２０が揺動する。
【００３６】
実施例１に係る光偏向装置２０の効果を説明する。対比として、図２９の光学装置５００について説明する。光学装置５００では、可動ミラー５０３が支点突起５０６を支点として揺動しており、支点が可動ミラー５０３に対して固定されていない。すると、支点の位置が可動ミラー５０３の中心からずれることによって、可動ミラー５０３が正確に揺動しなくなる事態が発生しうる。一方、本願の光偏向装置２０では、可動部２２０が突起部２２１を支点として揺動しており、支点が可動部２２０に対して固定されている状態である。支点の位置が可動部２２０の中心からずれることがない。また、本願の光偏向装置２０では、可動部２２０の揺動時に、突起部２２１が基板下層２００に接触した状態が維持される。よって、突起部２２１によって、可動部２２０の沈み込み量を所定値に維持することができる。また、突起部２２１が揺動軸２４０の垂直下方に正確に位置していない場合には、同一の駆動トルクに対する揺動角が、可動部２２０が揺動する方向によって変化してしまうなど、可動部２２０が正確に揺動しないおそれがある。しかし本願の光偏向装置２０では、突起部２２１が揺動軸２４０の垂直下方に正確に位置している状態とされている。よって、可動部２２０を正確に揺動させることが可能となる。
【００３７】
また例えば、図２９の光学装置５００では、可動ミラー５０３の沈み込みの有無などにより、可動ミラー５０３と下部電極５０７とのギャップ値が変化する。ギャップ値が変化すると、可動ミラー５０３の最大傾き角度（可動ミラー５０３が傾いて可動ミラー５０３の端部が基板に当接する際の角度）が変化してしまうおそれがある。一方、本願の光偏向装置２０では、可動部２２０を揺動させている期間において、突起部２２１が基板下層２００に常に接触している。すると図２０に示すように、可動部２２０の下面と、基板下層２００のうち固定電極２０４ａおよび２０４ｂが形成されている領域の表面との間のギャップ値Ｇ１は、突起部２２１の高さＨ１で規定される。よって、ギャップ値Ｇ１は、可動部２２０を揺動させている期間中において一定値に維持されることになる。これにより、可動部２２０の最大傾き角度を一定に維持することが可能となる。
【００３８】
また、図２９の光学装置５００では、可動ミラー５０３と支点突起５０６とが別体で形成されている。すると、マスク合わせずれ等の製造工程でのプロセスばらつきの影響により、支点突起５０６が可動ミラー５０３の中心に対向する位置に正確に設置されていない事態などが発生しやすくなる。すると、複数の光学装置５００間における、揺動の支点の位置ばらつきが発生しやすくなる。一方、本願の光偏向装置２０では、揺動の支点となる突起部２２１は、可動部２２０と一体で形成されている。すると、可動部２２０に対する突起部２２１の位置については、製造工程でのプロセスばらつきの影響を受けにくくすることができる。よって、複数の光偏向装置２０間における、揺動軸２４０の位置ばらつきを発生しにくくすることができる。
【００３９】
また突起部の頂点が平面の場合には、突起部と基板下層とが接触する際に、平面と平面とが接することになる。この場合、揺動軸に垂直な断面において、突起部と基板下層が線で接触する。すると、突起部を基板下層に接触させたまま、揺動軸を中心にして可動部を揺動させると、突起部と基板下層との接触部で引っかかりが発生する。よって、スムーズに可動部を揺動させることができない。一方、本願の光偏向装置２０では、揺動軸２４０に垂直な断面（図２）において、突起部２２１の頂点の形状が曲面に形成されている。また、揺動軸２４０に垂直な断面において、基板下層２００の形状は平面に形成されている。よって、揺動軸２４０に垂直な断面において、突起部２２１と基板下層２００の接触部は、揺動状態に関わらず常に点接触となる。すると、突起部２２１を基板下層２００に接触させたまま、揺動軸２４０を中心にして可動部２２０を揺動させても、突起部２２１と基板下層２００との接触部で引っかかりが発生しない。よって、スムーズに可動部２２０を揺動させることができる。
【００４０】
また、図２１に示す可動部２２０ａのように、突起部２２１ａの頂点が尖った形状である場合に、可動部２２０ａが傾いていない状態（図２１（Ａ））から、傾いた状態（図２１（Ｂ））に遷移する場合を説明する。このとき、可動部２２０ａは、揺動軸２４０ａを中心にして傾く。また、突起部２２１ａの頂点を基板下層２００に接触させたまま傾く。すると図２１（Ｂ）に示すように、突起部２２１ａの頂点は、図中右方向へ距離Ｄ１だけ滑りながら移動する必要がある。よって、揺動に際して滑り抵抗が発生する。一方、図２２に示すように本願の光偏向装置２０では、突起部２２１は、揺動軸２４０を中心とした半円形状とされている。よって、可動部２２０が傾いていない状態（図２２（Ａ））から、傾いた状態（図２２（Ｂ））に遷移することに応じて、突起部２２１の頂点は基板下層２００の表面を転がることになる。よって、揺動に際して転がり抵抗が発生する。そして、滑り抵抗に比して転がり抵抗は小さいため、揺動時に発生する抵抗を小さくすることが可能となる。また、突起部２２１が揺動軸２４０を中心とした半円形状であるため、揺動軸２４０と基板下層２００との距離を、傾き角度に係らず一定に保つことが可能となる。
【００４１】
また、可動部２２０の揺動角は、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの捻り抵抗力と、静電引力とが釣り合う位置によって決まる。よって、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂを細長くし、捻り抵抗力を低減することができれば、小さい静電引力によって大きな揺動角を得ることができる。本実施例の光偏向装置２０では、突起部２２１によって可動部２２０の沈み込みを抑止することができるため、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂをより細長く、基板下層２００方向へたわみ易いように設計することができる。よって、より低い駆動電圧で、可動部２２０を大きく揺動させることが可能となる。
【００４２】
また、光偏向装置２０では、可動部２２０において、突起部２２１が形成された部位は、図２に示すように断面形状が平板状ではなくなるため、曲げ剛性が高くなる。そして突起部２２１は、第１の接続点２４２ａから第２の接続点２４２ｂへ至る全長に渡って、連続して形成されている。よって、可動部２２０の揺動軸２４０方向の曲げ剛性を高めることができる。
【００４３】
（第１の製造方法）
次に、実施例１に係る第１の製造方法について、図６〜図１９を用いて説明する。第１の製造方法は、光偏向装置２０を半導体プロセス（犠牲層プロセスを含む）を利用して製造する方法である。
【００４４】
実施例１に係る第１の製造方法は、犠牲層形成工程、エッチング用マスク形成工程、等方性エッチング工程、可動部形成工程、犠牲層除去工程をこの順序で含んでいる。ウェハ層２０１となる材料ウェハ層を準備して、基板下層２００に含まれる構成を形成した後で、犠牲層形成工程、エッチング用マスク形成工程、等方性エッチング工程を行うことによって、可動部２２０の下面を図２に示すような形状に形成するための鋳型として用いる犠牲層を形成することができる。すなわち、可動部２２０下面の突起部２２１を形成する領域に、半円形状の断面形状を有する窪み部を形成することができる。可動部形成工程では、犠牲層の窪み部の上面に可動部２２０を形成すると同時に、可撓梁２４１ａ、２４１ｂ、基板上層２１０を形成する。犠牲層除去工程では、基板下層２００と可動部２２０との間の犠牲層を除去する。図６〜図１９は、光偏向装置２０の製造工程の各工程における材料ウェハ、または材料ウェハの上面に絶縁層等を積層した積層体の状態を図２と同じ断面で図示している。
【００４５】
（基板下層の形成工程）
第１の製造方法では、最初に基板下層２００を構成する各層を形成する。まず、図６に示すような材料ウェハ９３１を準備する。材料ウェハ９３１の材料には、例えば単結晶シリコン基板を用いることができる。次に、熱酸化等を行い、材料ウェハ９３１の上面に酸化膜から成る絶縁層９３２を形成する。次に、絶縁層９３２の上面にポリシリコン等を材料とする導電層を成膜し、フォトエッチングを行ってパターニングして、導電層９３３ａ、９３３ｂを形成する。ここで、フォトエッチングとは、フォトリソグラフィーからエッチングまでの一連の処理を意味する。さらに熱酸化等を行うことで、絶縁層９３２、導電層９３３ａおよび９３３ｂの上面に、絶縁層９３４を形成する。これにより、図７に示す構造を形成することができる。絶縁層９３２、９３４は、それぞれ絶縁層２０２、２０３となる層である。導電層９３３ａ、９３３ｂは、それぞれ固定電極２０４ａ、２０４ｂとなる層である。
【００４６】
（犠牲層形成工程）
犠牲層形成工程では、絶縁層９３４の上面にポリシリコン等を材料とする犠牲層９３５を形成する。犠牲層９３５を形成した段階では、導電層９３３ａおよび９３３ｂによる段差によって、犠牲層９３５の上面にも段差が形成される。そして、犠牲層９３５の上面に形成されている段差を、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等によって平坦化する。これにより、図８に示す平坦な犠牲層９３５を形成することができる。犠牲層９３５の上面に段差が残った状態で可動部２２０を作成すると、可動部２２０の表面に段差が残る。そして、可動部２２０に段差が残った状態で、可動部２２０上面に反射膜を形成すると、当該段差によって反射膜の反射率が低下してしまう。よって、犠牲層９３５の上面をＣＭＰで平坦化することで、このような事態が発生することを防止できる。
【００４７】
（エッチング用マスク形成工程）
エッチング用マスク形成工程では、熱酸化等を行い、犠牲層９３５の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク９３６を成膜する。エッチング用マスク９３６上に塗布したレジストをフォトリソグラフィーによりパターニング処理することによって、エッチング用マスクをフォトエッチング処理し、エッチングホール９５０を形成する。これにより、図９に示すように、エッチングホール９５０を有する、エッチング用マスク９３６が形成される。
【００４８】
このエッチングホール９５０は、図２に示す突起部２２１を形成する範囲内に形成する。また、エッチングホール９５０の中心位置は、可撓梁２４１ａ、２４１ｂの長手方向軸の中心位置と一致している。なお、エッチングホール９５０の開口幅は、突起部２２１が可動部２２０に接続される始点部２２２ａおよび２２２ｂの幅よりも小さい。これは後述するように、等方性エッチングにより、エッチングホール９５０の横方向へのエッチングが発生するためである。
【００４９】
（等方性エッチング工程）
等方性エッチング工程では、エッチング用マスク９３６のエッチングホール９５０を通して、犠牲層９３５に等方性エッチング処理を行う。等方性エッチングの例としては、ＸｅＦ２（二フッ化キセノン）ガス等を用いたドライエッチングが挙げられる。また、界面活性剤入りＴＭＡＨ（Tetra methyl ammonium hydroxide）等を用いたウェットエッチングが挙げられる。図９に示す積層体に対して、等方性エッチング処理を行うと、図１０に示すように、エッチングホール９５０の開口部を中心として、窪み部９５１が形成される。等方性エッチングでは、縦横方向に同時にエッチングされるため、アンダーカット（エッチングホール９５０の横方向へのエッチング）が発生する。よって、エッチングによって犠牲層９３５に形成される窪み部９５１の断面形状を、半円形状にすることができる。また、窪み部９５１の半円形状における半径の値は、等方性エッチング処理の処理時間によって調整することができる。その後、エッチング用マスク９３６を除去することにより、図１１に示すように、犠牲層９３５に窪み部９５１が形成されている形状が得られる。
【００５０】
（可動部形成工程）
可動部形成工程では、犠牲層９３５の上面に可動部２２０となる層を形成すると同時に、可撓梁２４１ａ、２４１ｂ、基板上層２１０となる絶縁層２２３層を形成する。そのために、図１１に示す積層体に熱酸化等を行い、犠牲層９３５の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク９４６を成膜する。エッチング用マスク９４６上に塗布したレジストをフォトリソグラフィーによりパターニング処理する。パターニング処理は、可動部２２０の大きさおよび形状にあわせて行われる。これにより、図１２に示すようにパターニングされたエッチング用マスク９４６が得られる。パターニングされたエッチング用マスク９４６のエッチングホールを通して、犠牲層９３５を異方性エッチング処理する。異方性エッチングの例としては、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）が挙げられる。その後、エッチング用マスク９４６を除去することにより、図１３に示す形状が得られる。
【００５１】
図１３に示す積層体に熱酸化処理を行うことにより、図１４に示すように、犠牲層９３５の上面および絶縁層９３４の平面部の上面に、絶縁層９３７を形成する。窪み部９５１に絶縁層９３７が形成されることで、突起部２２１の形状が形成される。すなわち、窪み部９５１の窪み形状が、突起部２２１の突起形状として転写される。絶縁層９３７は、図２に示す絶縁層２２３となる層である。絶縁層９３７は熱処理によって絶縁層９３４の平面部の上面に直接成膜されるため、絶縁層９３７と絶縁層９３４とはその接触部分において強固に結合される。
【００５２】
次に、絶縁層９３７の上面にポリシリコン等の導電層を成膜し、さらに、可動部２２０の大きさおよび形状にあわせてパターニングすることによって、導電層９３８を形成する。そして、熱酸化処理を行って、絶縁層９３７および導電層９３８の上面に絶縁層９３９を形成する。これにより、図１５に示す構造が形成される。導電層９３８は、導電層２２５となる層である。また絶縁層９３９は、絶縁層２２４となる層である。
【００５３】
さらに、図１６に示すように、絶縁層９３９の平面部に、コンタクトホール９６０ａおよび９６０ｂを形成する。コンタクトホール９６０ａは、絶縁層９３４、９３７および９３９を貫通して、導電層９３３ａに達する孔部である。また、コンタクトホール９６０ｂは、絶縁層９３４、９３７および９３９を貫通して、導電層９３３ｂに達する孔部である。また、図１６の工程では、図３に示すコンタクトホール９６２も形成される。コンタクトホール９６２は、絶縁層２２４を貫通して、導電層２２５に達する孔部である。
【００５４】
次に、スパッタリング等の方法を用いて、図１６に示す積層体の上面にＡｌ等の金属を材料として金属層を成膜した後、フォトエッチングを行ってパターニングする。これにより、図１７に示すように、金属層９４０ａ、９４０ｂが形成される。金属層９４０ａ、９４０ｂは、それぞれ外部端子２３１ａ、２３１ｂとなる層であり、外部端子の形状および大きさにパターニングされている。金属層９４０ａは、コンタクトホール９６０ａを貫通して導電層９３３ａと電気的に接続している。同様に、金属層９４０ｂは、コンタクトホール９６０ｂを貫通して導電層９３３ｂと電気的に接続している。また、図１７の工程では、図３に示す外部端子２３２も形成される。外部端子２３２は、コンタクトホール９６２を貫通して導電層２２５と電気的に接続している。
【００５５】
さらに、図１８に示すように、絶縁層９３７および９３９の一部をエッチングによって除去することで、エッチングホール９６１ａおよび９６１ｂを形成する。エッチングホール９６１ａおよび９６１ｂによって、図１、図２に示すように、基板上層２１０と可動部２２０と可撓梁２４１ａ、２４１ｂがパターニングされる。また、エッチングホール９６１ａおよび９６１ｂの底面に、犠牲層９３５が露出する。
【００５６】
（犠牲層除去工程）
可動部形成工程の後に、犠牲層を除去する犠牲層除去工程を行う。犠牲層除去工程では、絶縁層９３４と絶縁層９３７との間の犠牲層９３５を除去する。具体的には、図１８に示す積層体に対して、ＸｅＦ２ガスによる等方性エッチング等を行うと、エッチングホール９６１ａおよび９６１ｂを通して犠牲層９３５が除去される。図１８の工程で行われる等方性エッチング処理は、犠牲層９３５が完全に除去されるまで行なわれる。これによって、図１９に示すように、可動部２２０に相当する層を基板下層２００に相当する層から離反させることができる。なお、図１９に示す光偏向装置は、図１、図２および図３に示す光偏向装置２０に相当する。
【００５７】
実施例１に係る光偏向装置２０の製造方法の効果を説明する。可動部２２０の最大傾き角度は、可動部２２０の揺動時における、可動部２２０の下面と基板下層２００の表面との間のギャップ値によって規定される。ギャップ値は、可動部２２０に突起部２２１が備えられていない従来の光偏向装置では、可動部２２０の下面と基板下層２００の表面との間の離反距離によって決まる。離反距離は、可動部２２０と基板下層２００との間に存在する犠牲層９３５の膜厚によって主に定まる。また犠牲層９３５の膜厚は、平坦な可動部２２０を形成するためのＣＭＰ工程や、犠牲層９３５をパターニングするための異方性エッチング工程など、複数の工程によって決まる。そして、ＣＭＰ工程や異方性エッチング工程は、制御するパラメータが多い複雑なプロセスである。以上より、従来の光偏向装置では、犠牲層９３５の膜厚にウェハ面内バラツキやウェハ間バラツキなどの各種のバラツキを発生させる要因が多いため、ギャップ値にも各種のバラツキが発生する。その結果、同一ウェハ内で作成された光偏向装置であっても、可動部２２０の最大傾き角度に各種のバラツキが発生するため、複数の光偏向装置間で揺動角を均一とすることが困難であった。
【００５８】
一方、本願の光偏向装置２０では、可動部２２０の揺動時における、可動部２２０の下面と基板下層２００の表面との間のギャップ値は、突起部２２１の高さＨ１によって規定される。突起部２２１の高さＨ１は、図１０で説明したように、等方性エッチング工程によって形成される窪み部９５１の深さによって制御されている。等方性エッチング工程で主に制御するパラメータは、ガスや薬液等の流量やエッチング時間であるため、制御するパラメータが少なく単純なプロセスである。よって、犠牲層９３５の膜厚の各種バラツキに比して、窪み部９５１の深さの各種バラツキの方を小さくすることができる。以上より、本願の光偏向装置２０の製造方法では、可動部２２０の最大傾き角度における、ウェハ面内バラツキやウェハ間バラツキを小さくすることが可能となる。
【００５９】
また、実施例１に係る光偏向装置２０の製造方法では、図１０で説明したように、犠牲層９３５を等方性エッチング処理することで、窪み部９５１が形成される。等方性エッチングでは、縦横方向に同時にエッチングされるため、窪み部９５１の断面形状を、半円形状にすることができる。そして、図１５で説明したように、窪み部９５１の窪み形状が、突起部２２１の突起形状として転写される。以上より、本願の光偏向装置２０の製造方法では、突起部２２１の断面形状を、揺動軸２４０を中心とした半円形状に形成することができる。
【００６０】
また、本願の光偏向装置２０の製造方法では、図１５で説明したように、絶縁層９３７、導電層９３８および絶縁層９３９を形成する工程により、可動部２２０および突起部２２１を同時に作成することができる。よって、突起部２２１を形成する工程を簡略化することが可能となる。また、突起部２２１を作成するために必要な工程としては、エッチング用マスク形成工程（図９）と、等方性エッチング工程（図１０）の２工程を追加するのみである。よって、大幅に製造工程を変更することなく、突起部２２１を有する可動部２２０を製造することが可能である。
【実施例２】
【００６１】
（第２の光偏向装置）
実施例２に係る第２の製造方法によって製造する第２の光偏向装置３０について説明する。図２３は、光偏向装置３０の平面図である。図２４は、図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線断面図である。図２４において、可動部３２０の下面には、基板下層３００側へ突出している突起部３２１、３２８ａ、３２８ｂが形成されている。また、可動部３２０の上面には、陥没部３２６、３２９ａ、３２９ｂが形成されている。陥没部３２６は、突起部３２１に対応する位置に形成されている。また、陥没部３２９ａは突起部３２８ａに対応する位置に形成されており、陥没部３２９ｂは突起部３２８ｂに対応する位置に形成されている。ここで、突起部３２１の頂点と可動部３２０の端部下面とを結んだ線を、線Ｌ１と定義する。同様に、突起部３２１の頂点と可動部３２０の端部下面とを結んだ線を、線Ｌ２と定義する。突起部３２８ａの可動部３２０下面からの突出高さは、線Ｌ１を越えて基板下層３００側へ突出しない高さにされている。同様に、突起部３２８ｂの頂点の高さは、線Ｌ２を越えて基板下層３００側へ突出しない高さにされている。また図２３において、突起部３２８ａおよび３２８ｂは、可動部３２０の端部３２０ａから、可動部３２０の端部３２０ｂへ至る全長に渡って、連続して形成されている。なお、光偏向装置３０のその他の構造は、実施例１の光偏向装置２０と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６２】
光偏向装置３０の動作を説明する。駆動信号生成器を用いて、固定電極３０４ａに駆動電圧を印加する場合には、可動部３２０の導電層３２５（可動電極）と固定電極３０４ａとの間に静電引力が発生する。よって、固定電極３０４ａに対向する位置の可動部３２０が、基板下層３００に吸引される。よって、可動部３２０が下方に変位して沈み込みが発生し、突起部３２１の頂点が基板下層３００に接触する。そして、図２５に示すように、可動部３２０の突起部３２８ａの下端が、絶縁層３０３の表面に接触するように、可動部３２０が傾く。
【００６３】
実施例２に係る光偏向装置３０の効果を説明する。光偏向装置３０の組み立て時や、光偏向装置３０の落下時などに、ウェハ表面に垂直な方向の加速度が可動部３２０に印加され、可動部３２０が基板下層３００方向に沈み込む場合がある。また、固定電極３０４ａ、３０４ｂに大きな静電引力が加えられ、可動部３２０が基板下層３００方向に沈み込む場合がある。このような場合に、突起部３２８ａおよび３２８ｂが形成されていないと、可動部３２０が大きく変形して、可動部３２０下面と絶縁層３０３の表面とが直接に接触する場合がある。この場合、面と面の接触であるため、接触面積が最大となり、可動部３２０下面が絶縁層３０３上面に張り付くスティッキングが発生するおそれがある。一方、本願の光偏向装置３０では、突起部３２８ａおよび３２８ｂが形成されている。よって、可動部３２０が基板下層３００方向に沈み込んだ場合においても、可動部３２０は突起部３２８ａまたは３２８ｂを介して絶縁層３０３に接触することになる。すると、可動部３２０下面と基板下層３００表面との接触面積を小さくすることができるため、スティッキングの発生を防止することができる。
【００６４】
また例として、第１端部３２７ａが基板下層３００へ近づき、第２端部３２７ｂが基板下層３００から遠ざかるように、可動部３２０が揺動する場合を考える。この場合、突起部３２８ａの頂点の可動部３２０下面からの突出高さが、線Ｌ１を越えて基板下層３００側へ突出している場合には、可動部３２０が揺動する際に、第１端部３２７ａの下面が基板下層３００へ当接するよりも先に、突起部３２８ａが基板下層３００へ当接する。よって、突起部３２８ａによって、可動部３２０の最大傾き角度が制限されてしまう。しかし、光偏向装置３０では、突起部３２８ａの頂点の可動部３２０下面からの突出高さが、線Ｌ１を越えて基板下層３００側へ突出しない高さとされている。すると、可動部３２０が揺動する際に、第１端部３２７ａの下面が基板下層３００へ当接するよりも先に、突起部３２８ａが基板下層３００へ当接してしまう事態を防止できる。よって、突起部３２８ａによって最大傾き角度が制限される影響を、小さくすることができる。また、突起部３２８ｂにおいても、突起部３２８ｂの頂点の可動部３２０下面からの突出高さが、線Ｌ２を越えて基板下層３００側へ突出しない高さとされている。よって、突起部３２８ｂによって最大傾き角度が制限される影響を小さくすることができる。
【００６５】
また、光偏向装置３０では、可動部３２０において、突起部３２８ａおよび３２８ｂが形成された部位は、図２４に示すように断面形状が平板状ではなくなるため、曲げ剛性が高くなる。そして突起部３２８ａおよび３２８ｂは、端部３２０ａから端部３２０ｂへ至る可動部３２０の全長に渡って、連続して形成されている。よって、可動部３２０の揺動軸３４０方向の曲げ剛性を高めることができる。
【００６６】
（第２の製造方法）
次に、実施例２に係る第２の製造方法について、図２６〜図３２を用いて説明する。実施例２に係る第２の製造方法は、犠牲層形成工程、エッチング用マスク形成工程、等方性エッチング工程、可動部形成工程、犠牲層除去工程をこの順序で含んでいる。そして、実施例２に係る第２の製造方法は、実施例１に係る第１の製造方法（図６〜図１９）と比して、エッチング用マスク形成工程、および等方性エッチング工程に差異点が存在している。よって以下では、実施例１に係る第１の製造方法と異なる点を重点的に説明する。
【００６７】
（エッチング用マスク形成工程）
エッチング用マスク形成工程では、熱酸化等を行い、犠牲層８３５の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク８３６を成膜する。エッチング用マスク８３６上に塗布したレジストをフォトリソグラフィーによりパターニング処理することによって、エッチング用マスクをフォトエッチング処理し、エッチングホール８５０、８５２ａ、８５２ｂを形成する。これにより、図２６に示すように、複数のエッチングホールを有する、エッチング用マスク８３６を形成する。
【００６８】
高さの高い突起部３２１を形成する部分では、開口径が大きいエッチングホール８５０が形成される。また、高さの低い突起部３２８ａおよび３２８ｂを形成する部分では、開口径が小さいエッチングホール８５２ａおよび８５２ｂが形成される。エッチングホール８５０、８５２ａ、８５２ｂの揺動軸３４０に沿う方向の位置および長さは、同一に形成される。また、エッチングホール８５２ａと８５２ｂとは、エッチングホール８５０に対して対称の位置に形成されている。
【００６９】
（等方性エッチング工程）
等方性エッチング工程では、エッチングホール８５０、８５２ａ、８５２ｂを通して、犠牲層８３５に等方性エッチング処理を行う。図２６に示す積層体に対して、等方性エッチング処理を行うと、図２７に示すように、エッチングホール８５０の開口部を中心として、窪み部８５１が形成される。同様に、エッチングホール８５２ａおよび８５２ｂの開口部を中心として、窪み部８５３ａおよび８５３ｂが形成される。窪み部の深さは、エッチングホールの開口径が大きくなるほど、深く形成される。これは、開口径が大きくなるほど、エッチング面積が大きくなるためである。また、開口径が大きくなるほど、エッチング用のガスや薬液等が入り込みやすくなるためである。その後、エッチング用マスク８３６を除去することにより、図２８に示すように、犠牲層８３５に窪み部８５１、８５３ａ、８５３ｂが形成されている形状が得られる。
【００７０】
なお、図２８以降に実施される可動部形成工程の詳細な内容は、実施例１の光偏向装置２０の製造過程における可動部形成工程（図１１〜図１９）と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００７１】
（変形例）
上記の実施例においては、１対の可撓梁を備えた１軸駆動型の光偏向装置を例示して説明したが、２対の可撓梁を備えており、互いに直交する２軸を揺動軸として可動部を揺動させることが可能な、２軸駆動型の光偏向装置に対しても、本発明に係る第１、第２の製造方法を適用することが可能である。エッチング用マスク形成工程において、エッチングホールのパターニングを調整することによって、２軸駆動型の光偏向装置においても、可動部の下面に突起部を有する構造を容易に形成することができ、また、基板と可動部とを半導体プロセスを利用した製造方法によって一体的に形成することができる。
【００７２】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００７３】
実施例１および２では、基板上層が可動部の周囲を取り囲む枠形状に形成されており、基板上層の枠状部分の内側の２点からそれぞれ可撓梁が伸びている構造を説明したが、この形態に限られない。可動部の外側であって、可動部に対して対称となる２つの位置に、柱形状の基板上層が形成されており、各々の基板上層から可撓梁が伸びている構造においても、本願の技術を適用することができる。また、枠形状の可動部の内側であって可動部の中心となる位置に、柱形状の基板上層が形成されており、基板上層の外周から可動部の内枠へ可撓梁が伸びている構造においても、本願の技術を適用することができる。
【００７４】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００７５】
２００、３００ 基板下層
２１０ 基板上層
２２０、３２０ 可動部
２２１、３２１、３２８ａ、３２８ｂ 突起部
２４１ａ、２４１ｂ 可撓梁
２０４ａ、２０４ｂ、３０４ａ、３０４ｂ 固定電極
２２５、３２５ 導電層
３２８ａ、３２８ｂ 突起部
９３５ 犠牲層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
平板形状の可動部と、
前記可動部を前記基板から離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持している可撓梁と、
前記可動部の下面に対向する位置において前記基板に設けられている固定電極と、
前記可動部に設けられている可動電極と、
を備えており、
前記可動部の下面には、前記基板側へ突出している突起部が形成されており、
前記突起部は、前記可動部の揺動軸を含み前記可動部に垂直な面の面内に頂点を有しており、
前記可動部を揺動させている期間において、前記突起部が前記基板に接触していることを特徴とする光偏向装置。
【請求項２】
前記揺動軸に垂直な断面における前記突起部の前記頂点の形状が、曲面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光偏向装置。
【請求項３】
前記揺動軸に垂直な断面における前記突起部の断面形状は、一定厚さの板状部材が前記基板側へ突出するように屈曲している形状であり、
前記揺動軸に垂直な断面における前記可動部の断面形状は、前記一定厚さの前記板状部材が前記突起部の始点部から前記揺動軸から遠ざかる方向に向けて同一平面内で伸びている形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の光偏向装置。
【請求項４】
前記可動部の一端には第１の可撓梁が接続されており、
前記可動部の他端には第２の可撓梁が接続されており、
前記第１の可撓梁と前記第２の可撓梁とは前記揺動軸を共通にしており、
前記突起部は、前記第１の可撓梁の接続部から前記第２の可撓梁の接続部へ至る全長に渡って連続して形成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の光偏向装置。
【請求項５】
前記可動部の下面に、前記基板側へ突出している少なくとも１つの第２突起部がさらに形成されており、
前記第２突起部の第２頂点の可動部下面からの突出高さが、前記突起部の前記頂点と前記可動部の端部とを結んだ線を越えて基板側へ突出しない高さにされていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の光偏向装置。
【請求項６】
前記固定電極および前記可動電極に前記可動部を揺動させるための電圧を印加した場合に、前記可動部の側端が前記基板に接触するより先に前記突起部が前記基板に接触するように、前記可撓梁の断面形状が設定されていることを特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載の光偏向装置。
【請求項７】
基板と、
平板形状の可動部と、
前記可動部を前記基板から離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持している可撓梁と、
前記可動部の下面に対向する位置において前記基板に設けられている固定電極と、
前記可動部に設けられている可動電極と、
を備えており、
前記可動部の下面には、前記可動部の揺動軸を含み前記可動部に垂直な面の面内に頂点を有するように、前記基板側へ突出している突起部が形成されており、
前記可動部を揺動させている期間において、前記突起部が前記基板に接触している光偏向装置の製造方法であって、
前記基板となる材料ウェハの上面に、犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
前記犠牲層の上面に、前記突起部を形成する部分にエッチングホールを有するエッチング用マスクを形成するエッチング用マスク形成工程と、
前記エッチングホールを通して前記犠牲層を等方性エッチング処理する等方性エッチング工程と、
前記等方性エッチング処理が行われた前記犠牲層に、前記可動部を形成する可動部形成工程と、
前記可動部形成工程の後に、前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、
を含む光偏向装置の製造方法。
【請求項１】
基板と、
平板形状の可動部と、
前記可動部を前記基板から離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持している可撓梁と、
前記可動部の下面に対向する位置において前記基板に設けられている固定電極と、
前記可動部に設けられている可動電極と、
を備えており、
前記可動部の下面には、前記基板側へ突出している突起部が形成されており、
前記突起部は、前記可動部の揺動軸を含み前記可動部に垂直な面の面内に頂点を有しており、
前記可動部を揺動させている期間において、前記突起部が前記基板に接触していることを特徴とする光偏向装置。
【請求項２】
前記揺動軸に垂直な断面における前記突起部の前記頂点の形状が、曲面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光偏向装置。
【請求項３】
前記揺動軸に垂直な断面における前記突起部の断面形状は、一定厚さの板状部材が前記基板側へ突出するように屈曲している形状であり、
前記揺動軸に垂直な断面における前記可動部の断面形状は、前記一定厚さの前記板状部材が前記突起部の始点部から前記揺動軸から遠ざかる方向に向けて同一平面内で伸びている形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の光偏向装置。
【請求項４】
前記可動部の一端には第１の可撓梁が接続されており、
前記可動部の他端には第２の可撓梁が接続されており、
前記第１の可撓梁と前記第２の可撓梁とは前記揺動軸を共通にしており、
前記突起部は、前記第１の可撓梁の接続部から前記第２の可撓梁の接続部へ至る全長に渡って連続して形成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の光偏向装置。
【請求項５】
前記可動部の下面に、前記基板側へ突出している少なくとも１つの第２突起部がさらに形成されており、
前記第２突起部の第２頂点の可動部下面からの突出高さが、前記突起部の前記頂点と前記可動部の端部とを結んだ線を越えて基板側へ突出しない高さにされていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の光偏向装置。
【請求項６】
前記固定電極および前記可動電極に前記可動部を揺動させるための電圧を印加した場合に、前記可動部の側端が前記基板に接触するより先に前記突起部が前記基板に接触するように、前記可撓梁の断面形状が設定されていることを特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載の光偏向装置。
【請求項７】
基板と、
平板形状の可動部と、
前記可動部を前記基板から離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持している可撓梁と、
前記可動部の下面に対向する位置において前記基板に設けられている固定電極と、
前記可動部に設けられている可動電極と、
を備えており、
前記可動部の下面には、前記可動部の揺動軸を含み前記可動部に垂直な面の面内に頂点を有するように、前記基板側へ突出している突起部が形成されており、
前記可動部を揺動させている期間において、前記突起部が前記基板に接触している光偏向装置の製造方法であって、
前記基板となる材料ウェハの上面に、犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
前記犠牲層の上面に、前記突起部を形成する部分にエッチングホールを有するエッチング用マスクを形成するエッチング用マスク形成工程と、
前記エッチングホールを通して前記犠牲層を等方性エッチング処理する等方性エッチング工程と、
前記等方性エッチング処理が行われた前記犠牲層に、前記可動部を形成する可動部形成工程と、
前記可動部形成工程の後に、前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、
を含む光偏向装置の製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１２−３２４８２（Ｐ２０１２−３２４８２Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７０２６８（Ｐ２０１０−１７０２６８）
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
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