光偏向装置
【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、平板形状の可動部と、可動部を基板の上方に離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持する可撓梁と、可動部を揺動させるアクチュエータと、基板上に設置されているとともに可撓梁の下方から可撓梁に接離可能な下限規制部と、を備えている。揺動軸に垂直な断面における可撓梁の下面の形状が、下限規制部の上方に位置する領域において、曲面を有して下方へ突起している形状とされているか、または、揺動軸に垂直な断面における下限規制部の上面の形状が、曲面を有して上方へ突起している形状とされている。
【解決手段】光偏向装置は、基板と、平板形状の可動部と、可動部を基板の上方に離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持する可撓梁と、可動部を揺動させるアクチュエータと、基板上に設置されているとともに可撓梁の下方から可撓梁に接離可能な下限規制部と、を備えている。揺動軸に垂直な断面における可撓梁の下面の形状が、下限規制部の上方に位置する領域において、曲面を有して下方へ突起している形状とされているか、または、揺動軸に垂直な断面における下限規制部の上面の形状が、曲面を有して上方へ突起している形状とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、光ビームを偏向させる（光ビームの反射方向を変化させることをいう）光偏向装置であって、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用するものに関する。
【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４５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４５に示す位置に１対設置されており、可動ミラー５０３と上部基板５０２を接続している。図４５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４５に示す位置に１対設置されており、図４５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を揺動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に対する基板に沿う方向での揺動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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の光偏向装置は、基板と、平板形状の可動部と、可動部を基板の上方に離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持する可撓梁と、可動部を揺動させるアクチュエータと、基板上に設置されているとともに可撓梁の下方から可撓梁に接離可能な下限規制部と、を備えた光偏向装置である。また、揺動軸に垂直な断面における可撓梁の下面の形状が、下限規制部の上方に位置する領域において、曲面を有して下方へ突起している形状とされているか、または、揺動軸に垂直な断面における下限規制部の上面の形状が、曲面を有して上方へ突起している形状とされている。
【０００７】
アクチュエータは、可動部に駆動トルクを与えることで、可動部を揺動させる機構である。アクチュエータの駆動方式の例としては、静電駆動式、電磁駆動式、熱駆動式、などが挙げられる。アクチュエータによって可動部を揺動させる場合に、可動部が基板に向けて変位する（すなわち可動部が沈み込む）ことがある。しかし本願の光偏向装置では、下限規制部によって可撓梁を下方から支持することができるので、可撓梁が下限規制部の高さ以下には下方に変位しないようにすることができる。よって、可動部の沈み込み量を所定値に制限することができる。
【０００８】
また可撓梁は、可動部を揺動軸の周りに揺動可能に支持している。よって可撓梁が、揺動支点の基板に沿う方向の位置を決定している。よって、下限規制部の設置位置によって、揺動支点の基板に沿う方向の位置が影響を受けることはない。すると、下限規制部が可撓梁の中心に対向する位置に正確に設置されていない場合においても、下限規制部によって揺動支点の基板に沿う方向の位置がずらされてしまうことがない。よって、同一駆動トルクに対する揺動角が可動部の揺動方向によって変化してしまう事態などを防止できるため、可動部を正常動作させることが可能となる。また、光偏向装置が複数備えられる場合においても、揺動支点の可動部に対する基板に沿う方向の位置が、光偏向装置間でばらつくことを防止できる。よって、光偏向装置間で、揺動角がばらつくことを防止することが可能となる。
【０００９】
また、可撓梁が下限規制部によって支持されている状態で、可動部が揺動する場合を説明する。可撓梁の下面および下限規制部の上面が共に平面の場合には、可撓梁と下限規制部とが接触する際に、平面と平面とが接することになる。すなわち、揺動軸に垂直な断面において、両者が線接触する。すると、揺動軸を中心にして可動部を揺動させると、可撓梁と下限規制部との接触部で引っかかりが発生するため、スムーズに可動部を揺動させることができない。一方、本願の光偏向装置では、揺動軸に垂直な断面において、可撓梁の下面の形状または下限規制部の上面の形状が、曲面を有して突起している形状とされている。すると、可撓梁の下面と下限規制部の上面が接触する際に、平面と曲面との接触となる。すなわち、揺動軸に垂直な断面において、両者が常に点接触する。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。
【００１０】
また、可撓梁の下面の形状および下限規制部の上面の形状の両方が、曲面を有して突起している形状とされていてもよい。この場合にも、可撓梁の下面と下限規制部の上面が接触する際に、曲面同士の接触となる。よって揺動状態に関わらず、揺動軸に垂直な断面において、接触部は常に点接触となる。これにより、スムーズに可動部を揺動させることができる。
【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可撓梁の下面の形状が、可撓梁の全長に渡って、曲面を有して下方へ突起している形状とされているとしてもよい。可撓梁は、可撓梁の揺動軸に垂直な断面での、可動部に垂直な方向の厚さが厚くなることに応じて、基板方向へたわみにくくなる。そして本願の光偏向装置では、可撓梁の下面の形状が、可撓梁の全長に渡って曲面を有して下方へ突起している。すると、可撓梁の下面の形状が平面形状とされている場合に比して、可撓梁の揺動軸に垂直な断面における、可動部に垂直な方向での厚さが厚くなる。よって、可撓梁の全長に渡って下面の形状が平面形状とされている可撓梁に比して、可撓梁を基板方向へたわみにくくすることができる。
【００１２】
また、本願の光偏向装置では、可動部の下面に、下方へ突起している少なくとも１つの突起部がさらに形成されているとしてもよい。可動部の下面に突起部が形成されていない場合に、可動部に大きな駆動トルクが加えられると、可動部が大きく変形して、可動部下面と基板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、可動部下面が基板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、本願の光偏向装置では、突起部が形成されている。よって、大きな駆動トルクが加えられて可動部が大きく変形した場合においても、可動部は突起部を介して基板の上面に接触することになる。すると、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。
【００１３】
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可撓梁の下面の形状が、下限規制部の上方に位置する領域において、曲面を有して下方へ突起している形状とされており、揺動軸に垂直な断面における下限規制部の上面の形状が、曲面を有して陥没している形状とされているとしてもよい。これにより、可動部に沈み込みが発生し、可撓梁の下面と下限規制部の上面が接触する場合には、可撓梁の下面の突起部と、下限規制部の上面の陥没部とが噛み合うことになる。よって、可撓梁が、基板に平行な方向であって揺動軸に垂直な方向へ移動することを規制することができる。すなわち、下限規制部に可撓梁が接する際の、可撓梁の下限規制部上での位置決めをすることができる。
【００１４】
また、突起部と陥没部とは共に曲面で形成されている。よって、突起部と陥没部とが噛み合った状態で、揺動軸を中心にして可動部を揺動させる場合においても、突起部と陥没部との噛み合い部で引っかかりが発生しないため、スムーズに可動部を揺動させることができる。
【００１５】
また、本願の光偏向装置では、可撓梁の下面の形状において曲面を有して下方へ突起している形状の曲面の曲率が、下限規制部の上面の形状において曲面を有して陥没している形状の曲面の曲率以上とされていてもよい。曲率は、曲面の曲がり具合を表す量であり、曲がり具合がきついほど曲率は大きくなる。可撓梁の下面の形状において曲面を有して下方へ突起している形状の曲面の曲率と、下限規制部の上面の形状において曲面を有して陥没している形状の曲面の曲率とが、同等である場合には、可撓梁の突起部と下限規制部の陥没部とが噛み合う際に、突起部の曲面全体と陥没部の曲面全体とが接触する。すると、噛み合い部に隙間が形成されにくくなる。よって、突起部と陥没部とが噛み合った状態で、揺動軸を中心にして可動部を揺動させる場合においても、突起部と陥没部との噛み合い部でがたつきが発生しにくくなる。よって、より正確に位置決めをしながら、可動部を揺動させることが可能となる。また、可撓梁の下面の形状において曲面を有して下方へ突起している形状の曲面の曲率が、下限規制部の上面の形状において曲面を有して陥没している形状の曲面の曲率よりも大きい場合には、隙間を有して、可撓梁の突起部と下限規制部の陥没部とが噛み合う。よって、可撓梁が、基板に平行な方向であって揺動軸に垂直な方向へ移動することを規制することができる。
【００１６】
また、本願の光偏向装置では、可動部の表面から上方に伸びている支柱部と、支柱部の上端から支柱部から遠ざかる方向に向けて可動部の上面と平行に伸びており、光を反射する材料で形成されているミラー部とをさらに備えるとしてもよい。そして、可動部において下面側に突起部が形成されている領域の上面側に、支柱部が形成されているとしてもよい。ミラー部は、光を反射することにより、ミラーの役割を果たす。また、ミラー部は、支柱部によって可動部に固定されているため、可動部の揺動と共にミラー部が揺動する。可動部において下面側に突起部が形成されている領域の上面側には、突起部の突起形状に沿った曲面を有する陥没部が形成されている場合がある。そして、陥没部に支柱部を作成すると、支柱部と可動部との界面に曲面が存在することになる。すると、界面の全面が平面である場合に比して、支柱部と可動部との接触面積を大きくすることができるため、支柱部と可動部との接続強度を高めることができる。また、支柱部と可動部とを異なる材料で作成する場合には、接触面積を大きくすることで、異種界面の安定性を高くすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、可動部を正確に揺動させることが可能な光偏向装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１の光偏向装置の平面図である。
【図２】図１に示す光偏向装置のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】図１に示す光偏向装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図４】図１に示す光偏向装置のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図５】光偏向装置の可動部の沈み込みを説明する図である。
【図６】光偏向装置の可動部の沈み込みを説明する図である。
【図７】実施例１の光偏向装置の可動部の沈み込みを説明する図である。
【図８】実施例１の光偏向装置の動作を説明する図である。
【図９】実施例１の光偏向装置の動作を説明する図である。
【図１０】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１１】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１２】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１３】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１４】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１５】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１６】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１７】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１８】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１９】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２０】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２１】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２２】実施例２の光偏向装置の平面図である。
【図２３】図２２に示す光偏向装置のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線における断面図である。
【図２４】実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２５】実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２６】実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２７】実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２８】実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２９】実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図３０】実施例３の光偏向装置の平面図である。
【図３１】図３０に示す光偏向装置のＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線における断面図である。
【図３２】図３０に示す光偏向装置のＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線における断面図である。
【図３３】実施例３の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図３４】実施例３の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図３５】実施例３の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図３６】実施例３の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図３７】実施例４の光偏向装置の平面図である。
【図３８】図３７に示す光偏向装置のＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＸＶＩＩＩ線における断面図である。
【図３９】実施例４の光偏向装置の動作を説明する図である。
【図４０】実施例４の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図４１】実施例４の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図４２】実施例４の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図４３】光偏向装置の変形例の平面図である。
【図４４】光偏向装置の動作を説明する図である。
【図４５】従来例の光学装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に説明する実施例の主要な特徴を以下に列記する。
（特徴１）１対の可撓梁で可動部を揺動可能に支持している。各々の可撓梁が捻れることによって可動部が揺動する。各々の可動梁の下方に下限規制部が設置されている。
（特徴２）１対の可撓梁の両側に分けて、一対のアクチュエータが配置されている。
（特徴３）各々のアクチュエータは静電駆動型であり、アクチュエータに向かい合う範囲の可動部を基板に向けて引き付ける吸引力を生成する。一方のアクチュエータを作動させると可動部は基板に対して揺動する。下限規制部がなければ、可動部は基板に対して揺動する際に、その揺動中心が基板に接近する。下限規制部は揺動中心が基板に接近する途中で、可撓梁の下面に接触し、可撓梁がそれ以上に下方に変位することを規制する。
【実施例１】
【００２０】
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、図３参照）が形成されている。
【００２１】
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の導電層２２５は、外部端子２３２に電気的に接続されている。
【００２２】
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。
【００２３】
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を備えている。可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは、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特性を有している。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。図１および図３に示すように、各々の可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下方に、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂが設置されている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。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。
【００２６】
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。
【００２７】
図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線断面を拡大した図である。図４は、可撓梁２４１ｂの揺動軸２４０に垂直な断面についての断面図に相当する。揺動軸２４０に垂直な断面における可撓梁２４１ｂの下面の形状が、曲面を有して基板下層２００側へ突起している形状とされていることで、突起部２４３ｂが形成されている。また、可撓梁２４１ｂの上面には、陥没部２２８ｂが形成されている。突起部２４３ｂおよび陥没部２２８ｂは、可撓梁２４１ｂの全長に渡って形成されている。なお可撓梁２４１ａにおいても、同様にして、突起部２４３ａおよび陥没部２２８ａが、可撓梁２４１ａの全長に渡って形成されている。下限規制部２５０ｂは、基板下層２００の絶縁層２０３の上に設置された第１犠牲層２５１と、その側面および上面に形成された絶縁層２５３とを備えている。下限規制部２５０ｂの高さは高さＨとされている。また、下限規制部２５０ｂの上面は、可撓梁２４１ｂの下面に形成されている突起部２４３ｂと、距離Ｄだけ離反している。
【００２８】
図４の下部に矢印で示す可撓梁２４１ｂの幅方向において、下限規制部２５０ｂの幅Ｗ２は、可撓梁２４１ｂの幅Ｗ１よりも大きくなっている。これにより、可撓梁２４１ｂの幅方向における下限規制部２５０ｂの設置位置のマージンを確保することができる。また、図４に示すように、下限規制部２５０ｂの幅Ｗ２は、可撓梁２４１ｂを挟んで対向する位置にある可動部２２０の端部間の距離Ｂよりも小さいため、可動部２２０と下限規制部２５０ｂが接触することはない。よって、下限規制部２５０ｂによって可動部２２０の揺動が阻害されることはない。
【００２９】
図１および図４に示すように、可動部２２０の正常動作を阻害しないように、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂは、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下方に設置されており、可動部２２０の下面には侵入していない。
【００３０】
尚、本実施例においては上記のとおり、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂの幅Ｗ２は、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの幅Ｗ１よりも大きくなっている場合を説明した。しかしこの形態に限られず、幅Ｗ２と幅Ｗ１の大きさがほぼ同程度である場合や、幅Ｗ２が幅Ｗ１よりも小さい場合であっても、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下方への変位量を規制することは可能である。
【００３１】
下限規制部２５０ａおよび２５０ｂの作用を、図５〜図７を用いて説明する。図５〜図７は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。図５〜図７は、可動部２２０の変位によって、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂがどのように変位するかを説明する図である。図５は、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂが備えられていない場合において、可動部２２０に沈み込みが発生した場合を示している。図６は、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂが備えられていない場合において、可動部２２０が基板下層２００と接触して固着した状態（スティッキング）を示している。図７は、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂが備えられている場合において、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂによって、沈み込み量が制限されている場合を示している。
【００３２】
図５に示すように、可動部２２０に沈み込みが発生すると、可動部２２０は平面の状態を維持したまま、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂが歪曲することによって、可動部２２０の位置が下方（図中下方向）へ変位する。図５に示すように沈み込みが発生すると、図３の場合と比較して、基板下層２００と可動部２２０との距離が小さくなってしまい、可動部２２０が揺動する際の揺動角の最大値が小さくなってしまう。さらに、沈み込み量が大き過ぎると図６のように、可動部２２０が基板下層２００と固着してしまう（スティッキング）。スティッキングが起こった場合、破壊を伴わずに可動部２２０を基板下層２００から離すことは、非常に困難である。
【００３３】
一方、本実施例のように、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂを設置すれば、図７に示すように、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂが下限規制部２５０ａおよび２５０ｂによって下方から支持される。これよって、可動部２２０の沈み込み量を制限することができる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。そして、可動部２２０が下方に変位して沈み込みが発生する場合には、可撓梁２４１ａ下面の突起部２４３ａが下限規制部２５０ａの上面に接触するとともに、可撓梁２４１ｂ下面の突起部２４３ｂが下限規制部２５０ｂの上面に接触する。よって、図８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。
【００３６】
次に、図８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、導電層２２５と固定電極２０４ｂとの間に静電引力が発生する。よって図９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。
【００３７】
実施例１に係る光偏向装置２０の効果を説明する。実施例１の光偏向装置２０によれば、可動部２２０に沈み込みが発生した場合においても、図７で説明したとおり、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂによって可撓梁２４１ａおよび２４１ｂを下方から支持することができる。よって、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂが、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂの高さＨを越えて、さらに基板下層２００側へ変位しないようにすることができる。これにより、可動部２２０の沈み込み量を所定値に制限することができる。
【００３８】
また可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは、可動部２２０を揺動軸２４０の周りに揺動可能に支持している。よって可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは、基板下層２００に沿う方向における、可動部２２０の揺動支点の位置を決定している。下限規制部２５０ａおよび２５０ｂの設置位置によって、基板下層２００に沿う方向での、可動部２２０の揺動支点の位置が影響を受けることはない。すると、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂが、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの中心に対向する位置からずれた位置に設置されている場合においても、この設置位置ずれによって、基板下層２００に沿う方向での可動部２２０の揺動支点の位置がずらされてしまうことがない。よって例えば、同一駆動トルクに対する揺動角が可動部２２０の揺動方向によって変化してしまう事態などを防止できるため、可動部２２０を正常動作させることが可能となる。また、光偏向装置２０が複数備えられる場合においても、光偏向装置２０間で、基板下層２００に沿う方向での揺動支点の位置がばらつくことを防止できる。よって、光偏向装置２０間で、揺動角がばらつくことを防止することが可能となる。
【００３９】
また、図４５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、基板に沿う方向での揺動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、基板に沿う方向での揺動支点の位置を決定する可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは、可動部２２０と一体で形成されている。すると、基板下層２００に沿う方向における可動部２２０の揺動支点の位置については、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、基板に沿う方向での可動部２２０の揺動支点の位置ばらつきを発生しにくくすることができる。
【００４０】
また、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂが、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂによって支持されている状態で、可動部２２０が揺動する場合を説明する。可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下面、および、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂの上面が共に平面の場合には、図１のＩＶ−ＩＶ線断面図は、図４４に示す形態になる。図４４に示すように、可撓梁２４１ｂと下限規制部２５０ｂとは、平面と平面とで接している。すなわち、揺動軸２４０に垂直な断面で見た場合に、両者が線接触する。すると、可撓梁２４１ａと下限規制部２５０ａとの接触部、および、可撓梁２４１ｂと下限規制部２５０ｂとの接触部を支点として可動部２２０を揺動させると、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂと下限規制部２５０ａおよび２５０ｂとの接触部で引っかかりが発生するため、スムーズに可動部２２０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に垂直な断面において、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下面に、曲面を有して突起している突起部２４３ａおよび２４３ｂが形成されている。すると、図８および図９で説明したように、可撓梁２４１ｂの下面と下限規制部２５０ｂの上面とは、曲面と平面とで接している。すなわち、揺動軸２４０に垂直な断面で見た場合に、両者が常に点接触する。よって、可撓梁２４１ａと下限規制部２５０ａとの接触部、および、可撓梁２４１ｂと下限規制部２５０ｂとの接触部を支点として可動部２２０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２２０を揺動させることができる。
【００４１】
また、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは、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に垂直な方向の厚さが厚くなることに応じて、基板下層２００方向へたわみにくくなる。可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下面の形状が平面形状の場合には、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの可動部２２０に垂直な方向の厚さは、絶縁層２２３、導電層２２５および絶縁層２２４の堆積厚さで決定される。しかし、絶縁層２２３、導電層２２５および絶縁層２２４の堆積厚さを厚くすると、可動部２２０の厚さも厚くなってしまう。一方、本願の光偏向装置２０では、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの全長に渡って、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下面に突起部２４３ａおよび２４３ｂが形成されている。これにより、絶縁層２２３、導電層２２５および絶縁層２２４の堆積厚さを変えずに、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの可動部２２０に垂直な方向での厚さを、さらに厚くすることができる。よって、可動部２２０の厚さを厚くすることなく、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂを基板下層２００方向へよりたわみにくくすることができる。
【００４２】
また、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂ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、可動部２２０を支持する可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの断面積を、従来よりも小さく設計することも可能である。可動部２２０の揺動角は、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの捻り抵抗力と、アクチュエータによる駆動トルクによる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の断面積を小さくし、捻り抵抗力を低減することができれば、少ない駆動力によって大きな揺動角を得ることができる。
【００４３】
次に、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂを備えている光偏向装置２０の、第１の製造方法について、図１０〜図２１を用いて説明する。図１０〜図２１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４と同じ断面で図示している。尚、光偏向装置２０のその他の構成については、従来用いられている一般的なＭＥＭＳ技術を用いた光偏向装置の製造方法を適用することができる。
【００４４】
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１０に示すような材料ウェハ２０１を準備する。材料ウェハ２０１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２０１の上面に酸化膜から成る絶縁層２０２を形成する。次に、絶縁層２０２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、固定電極２０４ａ、２０４ｂ（図１、図２参照）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２０２、固定電極２０４ａ、２０４ｂの上面に、絶縁層２０３を形成する。これにより、図１１に示す基板下層２００を形成することができる。
【００４５】
図１１の状態の基板下層２００に対して、ポリシリコン等を用いて、第１犠牲層２５１を形成する。第１犠牲層２５１の厚さは、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂの高さＨに応じて設計すればよい。次に、第１犠牲層２５１上にレジスト層２５２を塗布する。そして、レジスト層２５２をフォトエッチングによりパターニング処理する。パターニング処理は、下限規制部２５０ｂの大きさおよび形状に合わせて行われる。これにより、図１２に示すようにパターニングされたレジスト層２５２が得られる。
【００４６】
パターニングされたレジスト層２５２を通して、第１犠牲層２５１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、レジスト層２５２を除去する。そして、積層体に熱酸化処理を行い、第１犠牲層２５１の表面に酸化膜からなる絶縁層２５３を成膜する。これにより、図１３に示すように、第１犠牲層２５１および絶縁層２５３によって、下限規制部２５０ｂが形成される。
【００４７】
図１３に示す積層体に、ポリシリコン等を材料とする第２犠牲層２６０を形成する。第２犠牲層２６０を形成した段階では、固定電極２０４ａ、２０４ｂおよび下限規制部２５０ｂによる段差によって、第２犠牲層２６０の上面にも段差が形成される。そして、第２犠牲層２６０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１４に示す平坦な第２犠牲層２６０を形成することができる。第２犠牲層２６０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、第２犠牲層２６０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。なお、絶縁層２５３の上表面と第２犠牲層２６０の上表面との距離ｄは、図４に示す可撓梁２４１ｂの下表面の突起部２４３ｂと下限規制部２５０ｂの上表面との距離Ｄに応じて設計すればよい。
【００４８】
次に、熱酸化等を行い、第２犠牲層２６０の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク２６１を成膜する。フォトエッチングによりエッチング用マスク２６１にパターニング処理することによって、エッチングホール２６２を形成する。これにより、図１５に示すように、エッチングホール２６２を有する、エッチング用マスク２６１が形成される。図１５において、エッチングホール２６２の中心位置は、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの中心位置と一致している。また、エッチングホール２６２の開口幅Ｗ５は、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの幅Ｗ１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２６２の横方向へのエッチングが発生するためである。
【００４９】
次に、エッチングホール２６２を通して、第２犠牲層２６０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。等方性エッチング処理により、図１６に示すように、エッチングホール２６２の開口部を中心として、窪み部２６３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２６２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第２犠牲層２６０に形成される窪み部２６３の断面形状を、半円形状にすることができる。また、窪み部２６３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２６１を除去することにより、図１７に示すように、第２犠牲層２６０に窪み部２６３が形成されている形状が得られる。
【００５０】
図１７に示す積層体に熱酸化処理を行うことにより、図１８に示すように、第２犠牲層２６０の上面に、絶縁層２２３を形成する。窪み部２６３に絶縁層２２３が形成されることで、突起部２４３ｂの形状が形成される。すなわち、窪み部２６３の窪み形状が、突起部２４３ｂの突起形状として転写される。次に、絶縁層２２３の上面にポリシリコン等の導電層２２５を成膜する。そして、可動部２２０、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの形状に合わせて、フォトエッチングにより導電層２２５をパターニングする。これにより、図１９に示す構造が形成される。図１９において、中央部の導電層２２５の幅Ｗ４は、図４に示す可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの幅Ｗ１に応じて設計される。具体的には、後述する工程で中央部の導電層２２５の両側に絶縁層２２４を形成した後の厚さが幅Ｗ１となるように、中央部の導電層２２５の幅Ｗ４を設計すればよい。また、両側の導電層２２５間の距離ｂは、図４に示す可動部２２０間の距離Ｂに応じて設計される。
【００５１】
図１９に示す積層体に熱酸化処理を行うことにより、絶縁層２２３および導電層２２５の上面に絶縁層２２４を形成する。これにより、図２０に示す構造が形成される。また、フォトエッチングにより、図２に示すコンタクトホール２５８ａおよび２５８ｂと、図３に示すコンタクトホール２５９を形成する。そしてスパッタリング等の方法を用いて、コンタクトホール２５８ａ、２５８ｂ、２５９が形成されている積層体の上面に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１ないし図３に示すように、外部端子２３１ａ、２３１ｂ、２３２が形成される。
【００５２】
さらに、図２１に示すように、絶縁層２２３の一部をフォトエッチングによって除去することで、エッチングホール２２６を形成する。エッチングホール２２６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２２６の底面に、第２犠牲層２６０が露出する。
【００５３】
図２１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２２６を通して第２犠牲層２６０が除去される。なお、図２１の工程で行われる等方性エッチング処理は、第２犠牲層２６０が完全に除去されるまで行なわれる。これによって、図４に示すように、可動部２２０を基板下層２００から離反させることができる。これにより、図１ないし図３に示す光偏向装置２０が完成する。
【００５４】
実施例１に係る第１の製造方法の効果を説明する。第１の製造方法では、図１９で説明したように、絶縁層２２３、導電層２２５および絶縁層２２４を形成する工程により、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂと突起部２４３ａおよび２４３ｂとを、同時に作成することができる。よって、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下面に突起部２４３ａおよび２４３ｂ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２４３ａおよび２４３ｂを作成するために必要な工程は、図１５のエッチング用マスク形成工程と、図１６および図１７の等方性エッチング工程のみである。よって、大幅に製造工程を変更することなく、突起部２４３ａおよび２４３ｂを有する可撓梁２４１ａおよび２４１ｂを製造することが可能である。
【実施例２】
【００５５】
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２２は、光偏向装置３０の平面図である。図２３は、図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線断面図である。図２３に示すように、揺動軸３４０に垂直な断面における下限規制部３５０ｂの上面の形状が、曲面を有して上方へ突起している形状とされている。また、揺動軸３４０に垂直な断面における可撓梁３４１ｂの下面の形状が、平面形状とされている。下限規制部３５０ｂの高さは、高さＨ２とされている。また、下限規制部３５０ｂの上面は、可撓梁３４１ｂの下面と距離Ｄ２だけ離反している。なお、下限規制部３５０ａの形状も、下限規制部３５０ｂの形状と同様とされている。また、可撓梁３４１ａの下面形状も、可撓梁３４１ｂの下面形状と同様とされている。また、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。
【００５６】
実施例２に係る光偏向装置３０の効果を説明する。実施例２の光偏向装置３０によれば、可動部３２０に沈み込みが発生した場合に、下限規制部３５０ａおよび３５０ｂによって、可撓梁３４１ａおよび３４１ｂを下方から支持することができる。よって、可撓梁３４１ａおよび３４１ｂが、下限規制部３５０ａおよび３５０ｂの高さＨ２を越えて、さらに基板下層３００側に変位しないようにすることができる。これにより、可動部３２０の沈み込み量を所定値に制限することができる。
【００５７】
また、可撓梁３４１ａおよび３４１ｂが下限規制部３５０ａおよび３５０ｂによって支持されている状態で、可動部３２０が揺動する場合を説明する。実施例２の光偏向装置３０では、揺動軸３４０に垂直な断面において、下限規制部３５０ａおよび３５０ｂの上面の断面形状が、曲面を有して突起している形状とされている。すると、可撓梁３４１ａおよび３４１ｂの下面と、下限規制部３５０ａおよび３５０ｂの上面が接触する際に、平面と曲面との接触となる。すなわち、揺動軸３４０に垂直な断面で見た場合に、両者が常に点接触する。よって、可撓梁３４１ａと下限規制部３５０ａとの接触部、および、可撓梁３４１ｂと下限規制部３５０ｂとの接触部を支点として可動部３２０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３２０を揺動させることができる。
【００５８】
次に、実施例２に係る第２の製造方法について、図２４〜図２９を用いて説明する。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１０〜図２１）と比して、下限規制部３５０ａおよび３５０ｂの上面を曲面に形成する工程を有している点が異なっている。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。
【００５９】
実施例１に係る第１の製造方法の図１０および図１１の工程によって形成された積層体に、ポリシリコン等を材料とする第１犠牲層３５１を形成し、さらに第１犠牲層３５１上にレジスト層３５２を塗布することで、図２４に示す積層体が形成される。次に、レジスト層３５２を、グレースケールマスクという特殊なマスクを用いて露光をすることで、パターニング処理を行う。パターニングは、下限規制部３５０ｂの大きさおよび形状に合わせて行われる。グレースケールマスクは、マスク部分に濃淡を有しており、濃淡により露光時の光の透過量を制御することが可能なマスクである。レジスト層３５２の露光工程では、マスクの光の透過量が大きい部分ほど、より深い部分のレジストが露光される。すると、ポジ型のレジスト（露光されると現像液に対して溶解性が増大し、露光部が除去されるレジスト）を用いる場合には、光の透過量が大きい部分ほど、現像後に残るレジスト層３５２の高さが低くなる。
【００６０】
実施例２で用いられるグレースケールマスクは、下限規制部３５０ｂの上面の中央部（図２５、点Ｐ１）での光の透過量が小さく、下限規制部３５０ｂの両端部（図２５、点Ｐ２）に行くほど光の透過量が大きくなるように作られている。すると、露光後のレジスト層３５２を現像することで、図２５に示すように、下限規制部３５０ｂを形成する領域の上面に、曲面を有して突起している３次元形状のレジスト層３５２を形成することができる。
【００６１】
なお、ネガ型のレジスト（露光されると現像液に対して溶解性が低下し、現像後に露光部分が残るレジスト）を用いることも可能である。この場合は、下限規制部３５０ｂの上面の中央部（図２５、点Ｐ１）での光の透過量が大きく、下限規制部３５０ｂの端部（図２５、点Ｐ２）に行くほど光の透過量が小さくなるようなグレースケールマスクを用いればよい。
【００６２】
次に、３次元形状にパターニングされたレジスト層３５２を通して、第１犠牲層３５１を異方性エッチング処理する。このとき、レジスト層３５２の３次元形状が、下層の第１犠牲層３５１に転写される。よって、図２６に示すように、揺動軸３４０に垂直な断面において、上面が曲面を有して上方へ突起している形状を有する、第１犠牲層３５１が形成される。そして、図２６に示す積層体に熱酸化処理を行うことで、第１犠牲層３５１の表面に酸化膜からなる絶縁層３５３を成膜する。これにより、図２７に示すように、下限規制部３５０ｂが形成される。
【００６３】
図２７に示す積層体に、ポリシリコン等を材料とする第２犠牲層３６０を形成する。そして、第２犠牲層３６０の上面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等によって平坦化する。これにより、図２８に示す平坦な第２犠牲層３６０を形成することができる。なお、絶縁層３５３の上表面と、第２犠牲層３６０の上表面との距離ｄ２は、図２３に示す可撓梁３４１ｂの下表面と下限規制部３５０ｂの上表面との距離Ｄ２と同等となるように設計すればよい。
【００６４】
図２８に示す積層体に熱酸化処理を行うことにより、第２犠牲層３６０の上面に、絶縁層３２３を形成する。次に、絶縁層３２３の上面にポリシリコン等の導電層３２５を成膜する。そして、可動部３２０、可撓梁３４１ａおよび３４１ｂの形状に合わせて、フォトエッチングにより導電層３２５をパターニングする。これにより、図２９に示す構造が形成される。
【００６５】
なお、図２９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２０、図２１）と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００６６】
実施例３に係る第３の製造方法によって製造する第３の光偏向装置４０について説明する。図３０は、光偏向装置４０の平面図である。図３１は、図３０のＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線断面図である。図３２は、図３０のＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線断面図である。図３１において、可動部４２０の下面には、基板下層４００側へ突出している突起部４２８ａないし４２８ｇが形成されている。突起部４２８ａは、可動部４２０において、第１の接続点４４２ａ（図３０）から第２の接続点４４２ｂへ至る全長に渡って、連続して形成されている。突起部４２８ｂないし４２８ｇは、可動部４２０の端部４２０ａ（図３０）から可動部４２０の端部４２０ｂへ至る全長に渡って、連続して形成されている。また、可撓梁４４１ａおよび４４１ｂの下面には、可撓梁４４１ａおよび４４１ｂの全長に渡って、突起部４４３ａおよび４４３ｂが形成されている。突起部４２８ａ、４４３ａおよび４４３ｂが形成されている領域の上面側には、陥没部４２９ａが形成されている。また、突起部４２８ｂないし４２８ｇが形成されている領域の上面側には、陥没部４２９ｂないし４２９ｇが形成されている。
【００６７】
図３１において、支柱部４７０が、可動部４２０の中央部の表面から上方に伸びるように形成されている。支柱部４７０は、陥没部４２９ａが形成されている領域の上面側に形成されている。支柱部４７０の上端には、可動部４２０の上面と平行に伸びているミラー部４７１が形成されている。支柱部４７０およびミラー部４７１は、光を反射する材料であるアルミニウムで形成されている。ミラー部４７１は、光を反射することにより、ミラーの役割を果たす。また、光偏向装置４０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。
【００６８】
実施例３に係る光偏向装置４０の効果を説明する。可動部４２０の下面に突起部４２８ａないし４２８ｇが形成されていない場合に、大きな駆動トルクが加えられると、可動部４２０が大きく変形して、可動部４２０下面と基板下層４００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４２０下面が基板下層４００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、実施例３に係る光偏向装置４０では、可動部４２０の下面に、突起部４２８ａないし４２８ｇが形成されている。よって、大きな駆動トルクが加えられて可動部４２０が大きく変形した場合においても、可動部４２０は突起部４２８ａないし４２８ｇを介して基板下層４００の上面に接触することになる。すると、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可能となる。
【００６９】
また、実施例３に係る光偏向装置４０では、可動部４２０において下面側に突起部４２８ａが形成されている領域の上面側に、支柱部４７０が形成されている。よって、陥没部４２９ａ上に支柱部４７０が形成されている。これにより、陥没部が存在しない平面上に支柱部４７０を作成する場合に比して、支柱部４７０と可動部４２０との接触面積を大きくすることができるため、支柱部４７０と可動部４２０との接続強度を高めることができる。また、支柱部４７０（アルミニウム）と可動部４２０表面の絶縁層４２４（シリコン酸化膜）とは異なる材料であるため、接触面積を大きくすることで、異種界面の安定性を高くすることができる。
【００７０】
次に、実施例３に係る第３の製造方法について、図３３〜図３６を用いて説明する。図３３〜図３６は、図３０のＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線断面図である。実施例３に係る第３の製造方法は、実施例１に係る第１の製造方法（図１０〜図２１）と比して、可動部４２０の下面に、突起部４２８ａないし４２８ｇを形成する工程をさらに有している点が異なっている。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。
【００７１】
実施例１に係る第１の製造方法の図１０〜図１４の工程の後、図３３に示すように、熱酸化等を行い、第２犠牲層４６０の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク４６１を成膜する。フォトエッチングによりエッチング用マスク４６１をパターニング処理することによって、エッチングホール４６２ａないし４６２ｅを形成する。これにより、エッチングホール４６２ａないし４６２ｅを有する、エッチング用マスク４６１が形成される。エッチングホール４６２ａの中心位置は、可撓梁４４１ａおよび４４１ｂの中心位置と一致している。
【００７２】
次に、エッチングホール４６２ａないし４６２ｅを通して、第２犠牲層４６０に等方性エッチング処理を行う。等方性エッチング処理により、図３４に示すように、エッチングホール４６２ａないし４６２ｅの開口部を中心として、窪み部４６３ａないし４６３ｅが形成される。その後、エッチング用マスク４６１を除去する。
【００７３】
次に、熱酸化処理を行うことにより、図３５に示すように、第２犠牲層４６０の上面に、絶縁層４２３を形成する。図３５に示すように、窪み部４６３ａないし４６３ｅに、絶縁層４２３が形成されることで、突起部４２８ａないし４２８ｇの形状が形成される。すなわち、窪み部４６３ａないし４６３ｅの窪み形状が、突起部４２８ａないし４２８ｇの突起形状として転写される。
【００７４】
次に、絶縁層４２３の上面にポリシリコン等の導電層４２５を成膜する。そして、可動部４２０、可撓梁４４１ａおよび４４１ｂの形状に合わせて、フォトエッチングにより導電層４２５をパターニングする。これにより、図３６に示す構造が形成される。
【００７５】
なお、図３６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２０、図２１）と同様であるため、詳細な説明は省略する。これにより、図３１および図３２に示す構造を製造することができる。
【実施例４】
【００７６】
実施例４に係る第４の製造方法によって製造する第４の光偏向装置６０について説明する。図３７は、光偏向装置６０の平面図である。図３８は、図３７のＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＸＶＩＩＩ線断面図である。
【００７７】
図３８に示すように、揺動軸６４０に垂直な断面における可撓梁６４１ｂの下面に、曲面を有して基板下層６００側へ突起している突起部６４４ｂが形成されている。また、下限規制部６５０ｂの上面に、曲面を有して陥没している陥没部６５４ｂが形成されている。そして、突起部６４４ｂの曲面の曲率と、陥没部６５４ｂの曲面の曲率とが、同等の曲率とされている。また、揺動軸６４０に垂直な断面で見た場合に、突起部６４４ｂの中心位置と陥没部６５４ｂの中心位置とが、一致している。これにより、可動部６２０が垂直下方へ沈み込んだ際に、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとが噛み合うことになる。なお、可撓梁６４１ａの形状も、可撓梁６４１ｂの形状と同様の形状とされている。また、下限規制部６５０ａの形状も、下限規制部６５０ｂの形状と同様とされている。また、光偏向装置６０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。
【００７８】
光偏向装置６０の動作を説明する。駆動信号生成器を用いて、固定電極６０４ａに駆動電圧を印加する場合には、可動部６２０の導電層６２５と固定電極６０４ａとの間に静電引力が発生する。よって、固定電極６０４ａに対向する位置の可動部６２０が、基板下層６００に吸引される。そして、可動部６２０が下方に変位して沈み込みが発生する場合には、突起部６４４ａと陥没部６５４ａとが噛み合うとともに、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとが噛み合う。そして、図３９に示すように、可動部６２０の第１端部６２７ａの下端が固定電極６０４ａに近づくとともに、第２端部６２７ｂが固定電極６０４ｂから離れるように、可動部６２０が傾く。
【００７９】
実施例４に係る光偏向装置６０の効果を説明する。光偏向装置６０によれば、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとは共に曲面で形成されている。よって、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとが噛み合った状態で、揺動軸６４０を中心にして可動部６２０を揺動させる場合においても、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとの噛み合い部で引っかかりが発生しないため、スムーズに可動部６２０を揺動させることができる。
【００８０】
また、突起部６４４ｂの曲面の曲率と、陥没部６５４ｂの曲面の曲率とが、同等の曲率とされている。すると、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとが噛み合う際に、突起部６４４ｂの曲面全体と陥没部６５４ｂの曲面全体とが接触するため、噛み合い部に隙間が形成されにくくなる。よって、可動部６２０を揺動させる場合においても、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとの噛み合い部でがたつきが発生しにくくなる。これにより、より正確に位置決めをしながら、可動部６２０を揺動させることが可能となる。
【００８１】
なお、突起部６４４ｂの曲面の曲率が、陥没部６５４ｂの曲面の曲率よりも大きくてもよい。この場合には、隙間を有して、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとが噛み合うことになる。よって、可撓梁６４１ｂが、基板下層６００に平行な方向であって揺動軸６４０に垂直な方向へ、移動することを規制することができる。
【００８２】
次に、実施例４に係る第４の製造方法について、図４０〜図４２を用いて説明する。実施例４に係る第４の製造方法は、実施例１に係る第１の製造方法（図１０〜図２１）と比して、下限規制部６５０ａおよび６５０ｂに陥没部６５４ａおよび６５４ｂを形成する工程を有している点が異なっている。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。
【００８３】
実施例１に係る第１の製造方法の図１０および図１１の工程によって形成された積層体に、ポリシリコン等を材料とする第１犠牲層６５１を形成し、さらに第１犠牲層６５１の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク６７１を成膜する。そしてフォトエッチングにより、エッチング用マスク６７１にエッチングホール６７２を形成する。これにより、図４０に示す積層体が形成される。なお、エッチングホール６７２の中心位置は、下限規制部６５０ａおよび６５０ｂの中心位置と一致している。
【００８４】
次に、エッチングホール６７２を通して、第１犠牲層６５１に等方性エッチング処理を行う。等方性エッチング処理により、図４１に示すように、エッチングホール６７２の開口部を中心として、窪み部６７３が形成される。また、窪み部６７３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６７１を除去する。
【００８５】
次に、第１犠牲層６５１上にレジスト層を塗布した後に、レジスト層をフォトエッチングによりパターニング処理する。パターニング処理は、下限規制部６５０ｂの大きさおよび形状に合わせて行われる。パターニングされたレジスト層を通して、第１犠牲層６５１を異方性エッチング処理する。そして、積層体に熱酸化処理を行い、パターニング後の第１犠牲層６５１の表面に酸化膜からなる絶縁層６５３を成膜する。このとき、窪み部６７３の窪み形状に基づいて、陥没部６５４ｂの陥没形状が形成される。これにより、図４２に示すように、陥没部６５４ｂを有する下限規制部６５０ｂが形成される。
【００８６】
なお、図４２以降に実施される製造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（図１４〜図２１）と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８７】
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。
【００８８】
実施例１ないし４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。図４３の平面図に示す光偏向装置７０のように、可動部７２０が基板上層７１０の周囲を取り囲む枠形状に形成されており、基板上層７１０の外周の２点から可撓梁７４１ａおよび７４１ｂ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。光偏向装置７０では、可撓梁７４１ａおよび７４１ｂによって、可動部７２０が揺動可能に支持されている。そして、各々の可撓梁７４１ａおよび７４１ｂの下方に、下限規制部７５０ａおよび７５０ｂが設置されている。これにより、可動部７２０に沈み込みが発生した場合においても、下限規制部７５０ａおよび２５０ｂによって、可撓梁７４１ａおよび７４１ｂを下方から支持することができる。よって、可動部７２０の沈み込み量を所定値に制限することができる。
【００８９】
また実施例１ないし４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。
【００９０】
また実施例１では、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下面が、曲面を有して突起している形状とされている場合を説明した。また実施例２では、下限規制部３５０ａおよび３５０ｂの上面が、曲面を有して突起している形状とされている場合を説明した。しかし、これらの形態に限られない。可撓梁の下面および下限規制部の上面が、共に曲面を有して突起している形状であってもよい。この場合においても、可撓梁の下面と下限規制部の上面が接触する際に、曲面同士の接触となる。よって、揺動軸に垂直な断面で見た場合に、揺動状態に関わらず接触部は常に点接触となる。よって、スムーズに可動部を揺動させることができる。また、可撓梁の下面および下限規制部の上面が共に曲面を有する場合には、一方の曲面の曲率を他方の曲面の曲率よりも小さくすることが好ましい。下限規制部の上面に可撓梁の下面が接触した状態で、基板に平行な方向であって揺動軸に垂直な方向へ可撓梁が移動すると、曲面に沿って可撓梁が下方へ移動してしまう。すると、可動部に沈み込みが発生してしまう。しかし、可撓梁の下面または下限規制部の上面の一方の曲率が小さくなるほど、なだらかな曲面となるため、可撓梁が移動した場合の可動部の沈み込み量を、小さくすることができる。よって、可動部の揺動角をより安定させることが可能となる。また、より好ましくは、可撓梁の下面の曲率よりも下限規制部の上面の曲率の方が小さいことがよい。図４に示すように、下限規制部２５０ｂの幅Ｗ２は、可撓梁２４１ｂの幅Ｗ１よりも大きくなっているため、下限規制部２５０ｂの方が曲面の曲率を小さくしやすいためである。
【００９１】
また実施例１では、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂにおいて、突起部２４３ａおよび２４３ｂを形成する領域が、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの全長に渡っている場合を説明した。しかし、これらの形態に限られない。突起部２４３ａおよび２４３ｂを形成する領域が、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂが存在する領域のみである形態としてもよい。
【００９２】
また、実施例１ないし４では、可動部を揺動させるアクチュエータが静電駆動式である場合を説明したが、この形態に限られない。本願の技術は、可動部の揺動に関する技術である。よって、電磁駆動式や熱駆動式などの他の駆動方式に対しても、本願の技術を適用することが可能である。
【００９３】
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】
【００９４】
２０、３０、４０、６０、７０ 光偏向装置
２００、３００、４００、６００ 基板下層
２２０、３２０、４２０、６２０、７２０ 可動部
２４１ａ、２４１ｂ、３４１ａ、３４１ｂ、４４１ａ、４４１ｂ、６４１ａ、６４１ｂ、７４１ａ、７４１ｂ 可撓梁
２５０ａ、２５０ｂ、３５０ａ、３５０ｂ、６５０ａ、６５０ｂ、７５０ａ、７５０ｂ、 下限規制部
４７０ 支柱部
４７１ ミラー部
【技術分野】
【０００１】
本願は、光ビームを偏向させる（光ビームの反射方向を変化させることをいう）光偏向装置であって、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用するものに関する。
【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４５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４５に示す位置に１対設置されており、可動ミラー５０３と上部基板５０２を接続している。図４５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４５に示す位置に１対設置されており、図４５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を揺動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に対する基板に沿う方向での揺動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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の光偏向装置は、基板と、平板形状の可動部と、可動部を基板の上方に離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持する可撓梁と、可動部を揺動させるアクチュエータと、基板上に設置されているとともに可撓梁の下方から可撓梁に接離可能な下限規制部と、を備えた光偏向装置である。また、揺動軸に垂直な断面における可撓梁の下面の形状が、下限規制部の上方に位置する領域において、曲面を有して下方へ突起している形状とされているか、または、揺動軸に垂直な断面における下限規制部の上面の形状が、曲面を有して上方へ突起している形状とされている。
【０００７】
アクチュエータは、可動部に駆動トルクを与えることで、可動部を揺動させる機構である。アクチュエータの駆動方式の例としては、静電駆動式、電磁駆動式、熱駆動式、などが挙げられる。アクチュエータによって可動部を揺動させる場合に、可動部が基板に向けて変位する（すなわち可動部が沈み込む）ことがある。しかし本願の光偏向装置では、下限規制部によって可撓梁を下方から支持することができるので、可撓梁が下限規制部の高さ以下には下方に変位しないようにすることができる。よって、可動部の沈み込み量を所定値に制限することができる。
【０００８】
また可撓梁は、可動部を揺動軸の周りに揺動可能に支持している。よって可撓梁が、揺動支点の基板に沿う方向の位置を決定している。よって、下限規制部の設置位置によって、揺動支点の基板に沿う方向の位置が影響を受けることはない。すると、下限規制部が可撓梁の中心に対向する位置に正確に設置されていない場合においても、下限規制部によって揺動支点の基板に沿う方向の位置がずらされてしまうことがない。よって、同一駆動トルクに対する揺動角が可動部の揺動方向によって変化してしまう事態などを防止できるため、可動部を正常動作させることが可能となる。また、光偏向装置が複数備えられる場合においても、揺動支点の可動部に対する基板に沿う方向の位置が、光偏向装置間でばらつくことを防止できる。よって、光偏向装置間で、揺動角がばらつくことを防止することが可能となる。
【０００９】
また、可撓梁が下限規制部によって支持されている状態で、可動部が揺動する場合を説明する。可撓梁の下面および下限規制部の上面が共に平面の場合には、可撓梁と下限規制部とが接触する際に、平面と平面とが接することになる。すなわち、揺動軸に垂直な断面において、両者が線接触する。すると、揺動軸を中心にして可動部を揺動させると、可撓梁と下限規制部との接触部で引っかかりが発生するため、スムーズに可動部を揺動させることができない。一方、本願の光偏向装置では、揺動軸に垂直な断面において、可撓梁の下面の形状または下限規制部の上面の形状が、曲面を有して突起している形状とされている。すると、可撓梁の下面と下限規制部の上面が接触する際に、平面と曲面との接触となる。すなわち、揺動軸に垂直な断面において、両者が常に点接触する。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。
【００１０】
また、可撓梁の下面の形状および下限規制部の上面の形状の両方が、曲面を有して突起している形状とされていてもよい。この場合にも、可撓梁の下面と下限規制部の上面が接触する際に、曲面同士の接触となる。よって揺動状態に関わらず、揺動軸に垂直な断面において、接触部は常に点接触となる。これにより、スムーズに可動部を揺動させることができる。
【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可撓梁の下面の形状が、可撓梁の全長に渡って、曲面を有して下方へ突起している形状とされているとしてもよい。可撓梁は、可撓梁の揺動軸に垂直な断面での、可動部に垂直な方向の厚さが厚くなることに応じて、基板方向へたわみにくくなる。そして本願の光偏向装置では、可撓梁の下面の形状が、可撓梁の全長に渡って曲面を有して下方へ突起している。すると、可撓梁の下面の形状が平面形状とされている場合に比して、可撓梁の揺動軸に垂直な断面における、可動部に垂直な方向での厚さが厚くなる。よって、可撓梁の全長に渡って下面の形状が平面形状とされている可撓梁に比して、可撓梁を基板方向へたわみにくくすることができる。
【００１２】
また、本願の光偏向装置では、可動部の下面に、下方へ突起している少なくとも１つの突起部がさらに形成されているとしてもよい。可動部の下面に突起部が形成されていない場合に、可動部に大きな駆動トルクが加えられると、可動部が大きく変形して、可動部下面と基板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、可動部下面が基板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、本願の光偏向装置では、突起部が形成されている。よって、大きな駆動トルクが加えられて可動部が大きく変形した場合においても、可動部は突起部を介して基板の上面に接触することになる。すると、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。
【００１３】
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可撓梁の下面の形状が、下限規制部の上方に位置する領域において、曲面を有して下方へ突起している形状とされており、揺動軸に垂直な断面における下限規制部の上面の形状が、曲面を有して陥没している形状とされているとしてもよい。これにより、可動部に沈み込みが発生し、可撓梁の下面と下限規制部の上面が接触する場合には、可撓梁の下面の突起部と、下限規制部の上面の陥没部とが噛み合うことになる。よって、可撓梁が、基板に平行な方向であって揺動軸に垂直な方向へ移動することを規制することができる。すなわち、下限規制部に可撓梁が接する際の、可撓梁の下限規制部上での位置決めをすることができる。
【００１４】
また、突起部と陥没部とは共に曲面で形成されている。よって、突起部と陥没部とが噛み合った状態で、揺動軸を中心にして可動部を揺動させる場合においても、突起部と陥没部との噛み合い部で引っかかりが発生しないため、スムーズに可動部を揺動させることができる。
【００１５】
また、本願の光偏向装置では、可撓梁の下面の形状において曲面を有して下方へ突起している形状の曲面の曲率が、下限規制部の上面の形状において曲面を有して陥没している形状の曲面の曲率以上とされていてもよい。曲率は、曲面の曲がり具合を表す量であり、曲がり具合がきついほど曲率は大きくなる。可撓梁の下面の形状において曲面を有して下方へ突起している形状の曲面の曲率と、下限規制部の上面の形状において曲面を有して陥没している形状の曲面の曲率とが、同等である場合には、可撓梁の突起部と下限規制部の陥没部とが噛み合う際に、突起部の曲面全体と陥没部の曲面全体とが接触する。すると、噛み合い部に隙間が形成されにくくなる。よって、突起部と陥没部とが噛み合った状態で、揺動軸を中心にして可動部を揺動させる場合においても、突起部と陥没部との噛み合い部でがたつきが発生しにくくなる。よって、より正確に位置決めをしながら、可動部を揺動させることが可能となる。また、可撓梁の下面の形状において曲面を有して下方へ突起している形状の曲面の曲率が、下限規制部の上面の形状において曲面を有して陥没している形状の曲面の曲率よりも大きい場合には、隙間を有して、可撓梁の突起部と下限規制部の陥没部とが噛み合う。よって、可撓梁が、基板に平行な方向であって揺動軸に垂直な方向へ移動することを規制することができる。
【００１６】
また、本願の光偏向装置では、可動部の表面から上方に伸びている支柱部と、支柱部の上端から支柱部から遠ざかる方向に向けて可動部の上面と平行に伸びており、光を反射する材料で形成されているミラー部とをさらに備えるとしてもよい。そして、可動部において下面側に突起部が形成されている領域の上面側に、支柱部が形成されているとしてもよい。ミラー部は、光を反射することにより、ミラーの役割を果たす。また、ミラー部は、支柱部によって可動部に固定されているため、可動部の揺動と共にミラー部が揺動する。可動部において下面側に突起部が形成されている領域の上面側には、突起部の突起形状に沿った曲面を有する陥没部が形成されている場合がある。そして、陥没部に支柱部を作成すると、支柱部と可動部との界面に曲面が存在することになる。すると、界面の全面が平面である場合に比して、支柱部と可動部との接触面積を大きくすることができるため、支柱部と可動部との接続強度を高めることができる。また、支柱部と可動部とを異なる材料で作成する場合には、接触面積を大きくすることで、異種界面の安定性を高くすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、可動部を正確に揺動させることが可能な光偏向装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１の光偏向装置の平面図である。
【図２】図１に示す光偏向装置のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】図１に示す光偏向装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図４】図１に示す光偏向装置のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図５】光偏向装置の可動部の沈み込みを説明する図である。
【図６】光偏向装置の可動部の沈み込みを説明する図である。
【図７】実施例１の光偏向装置の可動部の沈み込みを説明する図である。
【図８】実施例１の光偏向装置の動作を説明する図である。
【図９】実施例１の光偏向装置の動作を説明する図である。
【図１０】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１１】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１２】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１３】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１４】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１５】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１６】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１７】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１８】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図１９】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２０】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２１】実施例１の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２２】実施例２の光偏向装置の平面図である。
【図２３】図２２に示す光偏向装置のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線における断面図である。
【図２４】実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２５】実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２６】実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２７】実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２８】実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図２９】実施例２の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図３０】実施例３の光偏向装置の平面図である。
【図３１】図３０に示す光偏向装置のＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線における断面図である。
【図３２】図３０に示す光偏向装置のＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線における断面図である。
【図３３】実施例３の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図３４】実施例３の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図３５】実施例３の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図３６】実施例３の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図３７】実施例４の光偏向装置の平面図である。
【図３８】図３７に示す光偏向装置のＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＸＶＩＩＩ線における断面図である。
【図３９】実施例４の光偏向装置の動作を説明する図である。
【図４０】実施例４の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図４１】実施例４の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図４２】実施例４の光偏向装置の製造工程を説明する図である。
【図４３】光偏向装置の変形例の平面図である。
【図４４】光偏向装置の動作を説明する図である。
【図４５】従来例の光学装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に説明する実施例の主要な特徴を以下に列記する。
（特徴１）１対の可撓梁で可動部を揺動可能に支持している。各々の可撓梁が捻れることによって可動部が揺動する。各々の可動梁の下方に下限規制部が設置されている。
（特徴２）１対の可撓梁の両側に分けて、一対のアクチュエータが配置されている。
（特徴３）各々のアクチュエータは静電駆動型であり、アクチュエータに向かい合う範囲の可動部を基板に向けて引き付ける吸引力を生成する。一方のアクチュエータを作動させると可動部は基板に対して揺動する。下限規制部がなければ、可動部は基板に対して揺動する際に、その揺動中心が基板に接近する。下限規制部は揺動中心が基板に接近する途中で、可撓梁の下面に接触し、可撓梁がそれ以上に下方に変位することを規制する。
【実施例１】
【００２０】
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、図３参照）が形成されている。
【００２１】
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の導電層２２５は、外部端子２３２に電気的に接続されている。
【００２２】
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。
【００２３】
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を備えている。可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは、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特性を有している。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。図１および図３に示すように、各々の可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下方に、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂが設置されている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。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。
【００２６】
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。
【００２７】
図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線断面を拡大した図である。図４は、可撓梁２４１ｂの揺動軸２４０に垂直な断面についての断面図に相当する。揺動軸２４０に垂直な断面における可撓梁２４１ｂの下面の形状が、曲面を有して基板下層２００側へ突起している形状とされていることで、突起部２４３ｂが形成されている。また、可撓梁２４１ｂの上面には、陥没部２２８ｂが形成されている。突起部２４３ｂおよび陥没部２２８ｂは、可撓梁２４１ｂの全長に渡って形成されている。なお可撓梁２４１ａにおいても、同様にして、突起部２４３ａおよび陥没部２２８ａが、可撓梁２４１ａの全長に渡って形成されている。下限規制部２５０ｂは、基板下層２００の絶縁層２０３の上に設置された第１犠牲層２５１と、その側面および上面に形成された絶縁層２５３とを備えている。下限規制部２５０ｂの高さは高さＨとされている。また、下限規制部２５０ｂの上面は、可撓梁２４１ｂの下面に形成されている突起部２４３ｂと、距離Ｄだけ離反している。
【００２８】
図４の下部に矢印で示す可撓梁２４１ｂの幅方向において、下限規制部２５０ｂの幅Ｗ２は、可撓梁２４１ｂの幅Ｗ１よりも大きくなっている。これにより、可撓梁２４１ｂの幅方向における下限規制部２５０ｂの設置位置のマージンを確保することができる。また、図４に示すように、下限規制部２５０ｂの幅Ｗ２は、可撓梁２４１ｂを挟んで対向する位置にある可動部２２０の端部間の距離Ｂよりも小さいため、可動部２２０と下限規制部２５０ｂが接触することはない。よって、下限規制部２５０ｂによって可動部２２０の揺動が阻害されることはない。
【００２９】
図１および図４に示すように、可動部２２０の正常動作を阻害しないように、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂは、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下方に設置されており、可動部２２０の下面には侵入していない。
【００３０】
尚、本実施例においては上記のとおり、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂの幅Ｗ２は、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの幅Ｗ１よりも大きくなっている場合を説明した。しかしこの形態に限られず、幅Ｗ２と幅Ｗ１の大きさがほぼ同程度である場合や、幅Ｗ２が幅Ｗ１よりも小さい場合であっても、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下方への変位量を規制することは可能である。
【００３１】
下限規制部２５０ａおよび２５０ｂの作用を、図５〜図７を用いて説明する。図５〜図７は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。図５〜図７は、可動部２２０の変位によって、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂがどのように変位するかを説明する図である。図５は、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂが備えられていない場合において、可動部２２０に沈み込みが発生した場合を示している。図６は、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂが備えられていない場合において、可動部２２０が基板下層２００と接触して固着した状態（スティッキング）を示している。図７は、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂが備えられている場合において、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂによって、沈み込み量が制限されている場合を示している。
【００３２】
図５に示すように、可動部２２０に沈み込みが発生すると、可動部２２０は平面の状態を維持したまま、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂが歪曲することによって、可動部２２０の位置が下方（図中下方向）へ変位する。図５に示すように沈み込みが発生すると、図３の場合と比較して、基板下層２００と可動部２２０との距離が小さくなってしまい、可動部２２０が揺動する際の揺動角の最大値が小さくなってしまう。さらに、沈み込み量が大き過ぎると図６のように、可動部２２０が基板下層２００と固着してしまう（スティッキング）。スティッキングが起こった場合、破壊を伴わずに可動部２２０を基板下層２００から離すことは、非常に困難である。
【００３３】
一方、本実施例のように、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂを設置すれば、図７に示すように、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂが下限規制部２５０ａおよび２５０ｂによって下方から支持される。これよって、可動部２２０の沈み込み量を制限することができる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。そして、可動部２２０が下方に変位して沈み込みが発生する場合には、可撓梁２４１ａ下面の突起部２４３ａが下限規制部２５０ａの上面に接触するとともに、可撓梁２４１ｂ下面の突起部２４３ｂが下限規制部２５０ｂの上面に接触する。よって、図８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。
【００３６】
次に、図８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、導電層２２５と固定電極２０４ｂとの間に静電引力が発生する。よって図９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。
【００３７】
実施例１に係る光偏向装置２０の効果を説明する。実施例１の光偏向装置２０によれば、可動部２２０に沈み込みが発生した場合においても、図７で説明したとおり、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂによって可撓梁２４１ａおよび２４１ｂを下方から支持することができる。よって、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂが、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂの高さＨを越えて、さらに基板下層２００側へ変位しないようにすることができる。これにより、可動部２２０の沈み込み量を所定値に制限することができる。
【００３８】
また可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは、可動部２２０を揺動軸２４０の周りに揺動可能に支持している。よって可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは、基板下層２００に沿う方向における、可動部２２０の揺動支点の位置を決定している。下限規制部２５０ａおよび２５０ｂの設置位置によって、基板下層２００に沿う方向での、可動部２２０の揺動支点の位置が影響を受けることはない。すると、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂが、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの中心に対向する位置からずれた位置に設置されている場合においても、この設置位置ずれによって、基板下層２００に沿う方向での可動部２２０の揺動支点の位置がずらされてしまうことがない。よって例えば、同一駆動トルクに対する揺動角が可動部２２０の揺動方向によって変化してしまう事態などを防止できるため、可動部２２０を正常動作させることが可能となる。また、光偏向装置２０が複数備えられる場合においても、光偏向装置２０間で、基板下層２００に沿う方向での揺動支点の位置がばらつくことを防止できる。よって、光偏向装置２０間で、揺動角がばらつくことを防止することが可能となる。
【００３９】
また、図４５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、基板に沿う方向での揺動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、基板に沿う方向での揺動支点の位置を決定する可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは、可動部２２０と一体で形成されている。すると、基板下層２００に沿う方向における可動部２２０の揺動支点の位置については、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、基板に沿う方向での可動部２２０の揺動支点の位置ばらつきを発生しにくくすることができる。
【００４０】
また、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂが、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂによって支持されている状態で、可動部２２０が揺動する場合を説明する。可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下面、および、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂの上面が共に平面の場合には、図１のＩＶ−ＩＶ線断面図は、図４４に示す形態になる。図４４に示すように、可撓梁２４１ｂと下限規制部２５０ｂとは、平面と平面とで接している。すなわち、揺動軸２４０に垂直な断面で見た場合に、両者が線接触する。すると、可撓梁２４１ａと下限規制部２５０ａとの接触部、および、可撓梁２４１ｂと下限規制部２５０ｂとの接触部を支点として可動部２２０を揺動させると、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂと下限規制部２５０ａおよび２５０ｂとの接触部で引っかかりが発生するため、スムーズに可動部２２０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に垂直な断面において、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下面に、曲面を有して突起している突起部２４３ａおよび２４３ｂが形成されている。すると、図８および図９で説明したように、可撓梁２４１ｂの下面と下限規制部２５０ｂの上面とは、曲面と平面とで接している。すなわち、揺動軸２４０に垂直な断面で見た場合に、両者が常に点接触する。よって、可撓梁２４１ａと下限規制部２５０ａとの接触部、および、可撓梁２４１ｂと下限規制部２５０ｂとの接触部を支点として可動部２２０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２２０を揺動させることができる。
【００４１】
また、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂは、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に垂直な方向の厚さが厚くなることに応じて、基板下層２００方向へたわみにくくなる。可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下面の形状が平面形状の場合には、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの可動部２２０に垂直な方向の厚さは、絶縁層２２３、導電層２２５および絶縁層２２４の堆積厚さで決定される。しかし、絶縁層２２３、導電層２２５および絶縁層２２４の堆積厚さを厚くすると、可動部２２０の厚さも厚くなってしまう。一方、本願の光偏向装置２０では、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの全長に渡って、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下面に突起部２４３ａおよび２４３ｂが形成されている。これにより、絶縁層２２３、導電層２２５および絶縁層２２４の堆積厚さを変えずに、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの可動部２２０に垂直な方向での厚さを、さらに厚くすることができる。よって、可動部２２０の厚さを厚くすることなく、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂを基板下層２００方向へよりたわみにくくすることができる。
【００４２】
また、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂ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、可動部２２０を支持する可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの断面積を、従来よりも小さく設計することも可能である。可動部２２０の揺動角は、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの捻り抵抗力と、アクチュエータによる駆動トルクによる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の断面積を小さくし、捻り抵抗力を低減することができれば、少ない駆動力によって大きな揺動角を得ることができる。
【００４３】
次に、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂを備えている光偏向装置２０の、第１の製造方法について、図１０〜図２１を用いて説明する。図１０〜図２１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４と同じ断面で図示している。尚、光偏向装置２０のその他の構成については、従来用いられている一般的なＭＥＭＳ技術を用いた光偏向装置の製造方法を適用することができる。
【００４４】
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１０に示すような材料ウェハ２０１を準備する。材料ウェハ２０１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２０１の上面に酸化膜から成る絶縁層２０２を形成する。次に、絶縁層２０２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、固定電極２０４ａ、２０４ｂ（図１、図２参照）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２０２、固定電極２０４ａ、２０４ｂの上面に、絶縁層２０３を形成する。これにより、図１１に示す基板下層２００を形成することができる。
【００４５】
図１１の状態の基板下層２００に対して、ポリシリコン等を用いて、第１犠牲層２５１を形成する。第１犠牲層２５１の厚さは、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂの高さＨに応じて設計すればよい。次に、第１犠牲層２５１上にレジスト層２５２を塗布する。そして、レジスト層２５２をフォトエッチングによりパターニング処理する。パターニング処理は、下限規制部２５０ｂの大きさおよび形状に合わせて行われる。これにより、図１２に示すようにパターニングされたレジスト層２５２が得られる。
【００４６】
パターニングされたレジスト層２５２を通して、第１犠牲層２５１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、レジスト層２５２を除去する。そして、積層体に熱酸化処理を行い、第１犠牲層２５１の表面に酸化膜からなる絶縁層２５３を成膜する。これにより、図１３に示すように、第１犠牲層２５１および絶縁層２５３によって、下限規制部２５０ｂが形成される。
【００４７】
図１３に示す積層体に、ポリシリコン等を材料とする第２犠牲層２６０を形成する。第２犠牲層２６０を形成した段階では、固定電極２０４ａ、２０４ｂおよび下限規制部２５０ｂによる段差によって、第２犠牲層２６０の上面にも段差が形成される。そして、第２犠牲層２６０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１４に示す平坦な第２犠牲層２６０を形成することができる。第２犠牲層２６０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、第２犠牲層２６０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。なお、絶縁層２５３の上表面と第２犠牲層２６０の上表面との距離ｄは、図４に示す可撓梁２４１ｂの下表面の突起部２４３ｂと下限規制部２５０ｂの上表面との距離Ｄに応じて設計すればよい。
【００４８】
次に、熱酸化等を行い、第２犠牲層２６０の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク２６１を成膜する。フォトエッチングによりエッチング用マスク２６１にパターニング処理することによって、エッチングホール２６２を形成する。これにより、図１５に示すように、エッチングホール２６２を有する、エッチング用マスク２６１が形成される。図１５において、エッチングホール２６２の中心位置は、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの中心位置と一致している。また、エッチングホール２６２の開口幅Ｗ５は、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの幅Ｗ１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２６２の横方向へのエッチングが発生するためである。
【００４９】
次に、エッチングホール２６２を通して、第２犠牲層２６０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。等方性エッチング処理により、図１６に示すように、エッチングホール２６２の開口部を中心として、窪み部２６３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２６２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第２犠牲層２６０に形成される窪み部２６３の断面形状を、半円形状にすることができる。また、窪み部２６３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２６１を除去することにより、図１７に示すように、第２犠牲層２６０に窪み部２６３が形成されている形状が得られる。
【００５０】
図１７に示す積層体に熱酸化処理を行うことにより、図１８に示すように、第２犠牲層２６０の上面に、絶縁層２２３を形成する。窪み部２６３に絶縁層２２３が形成されることで、突起部２４３ｂの形状が形成される。すなわち、窪み部２６３の窪み形状が、突起部２４３ｂの突起形状として転写される。次に、絶縁層２２３の上面にポリシリコン等の導電層２２５を成膜する。そして、可動部２２０、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの形状に合わせて、フォトエッチングにより導電層２２５をパターニングする。これにより、図１９に示す構造が形成される。図１９において、中央部の導電層２２５の幅Ｗ４は、図４に示す可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの幅Ｗ１に応じて設計される。具体的には、後述する工程で中央部の導電層２２５の両側に絶縁層２２４を形成した後の厚さが幅Ｗ１となるように、中央部の導電層２２５の幅Ｗ４を設計すればよい。また、両側の導電層２２５間の距離ｂは、図４に示す可動部２２０間の距離Ｂに応じて設計される。
【００５１】
図１９に示す積層体に熱酸化処理を行うことにより、絶縁層２２３および導電層２２５の上面に絶縁層２２４を形成する。これにより、図２０に示す構造が形成される。また、フォトエッチングにより、図２に示すコンタクトホール２５８ａおよび２５８ｂと、図３に示すコンタクトホール２５９を形成する。そしてスパッタリング等の方法を用いて、コンタクトホール２５８ａ、２５８ｂ、２５９が形成されている積層体の上面に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１ないし図３に示すように、外部端子２３１ａ、２３１ｂ、２３２が形成される。
【００５２】
さらに、図２１に示すように、絶縁層２２３の一部をフォトエッチングによって除去することで、エッチングホール２２６を形成する。エッチングホール２２６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２２６の底面に、第２犠牲層２６０が露出する。
【００５３】
図２１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２２６を通して第２犠牲層２６０が除去される。なお、図２１の工程で行われる等方性エッチング処理は、第２犠牲層２６０が完全に除去されるまで行なわれる。これによって、図４に示すように、可動部２２０を基板下層２００から離反させることができる。これにより、図１ないし図３に示す光偏向装置２０が完成する。
【００５４】
実施例１に係る第１の製造方法の効果を説明する。第１の製造方法では、図１９で説明したように、絶縁層２２３、導電層２２５および絶縁層２２４を形成する工程により、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂと突起部２４３ａおよび２４３ｂとを、同時に作成することができる。よって、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下面に突起部２４３ａおよび２４３ｂ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２４３ａおよび２４３ｂを作成するために必要な工程は、図１５のエッチング用マスク形成工程と、図１６および図１７の等方性エッチング工程のみである。よって、大幅に製造工程を変更することなく、突起部２４３ａおよび２４３ｂを有する可撓梁２４１ａおよび２４１ｂを製造することが可能である。
【実施例２】
【００５５】
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２２は、光偏向装置３０の平面図である。図２３は、図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線断面図である。図２３に示すように、揺動軸３４０に垂直な断面における下限規制部３５０ｂの上面の形状が、曲面を有して上方へ突起している形状とされている。また、揺動軸３４０に垂直な断面における可撓梁３４１ｂの下面の形状が、平面形状とされている。下限規制部３５０ｂの高さは、高さＨ２とされている。また、下限規制部３５０ｂの上面は、可撓梁３４１ｂの下面と距離Ｄ２だけ離反している。なお、下限規制部３５０ａの形状も、下限規制部３５０ｂの形状と同様とされている。また、可撓梁３４１ａの下面形状も、可撓梁３４１ｂの下面形状と同様とされている。また、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。
【００５６】
実施例２に係る光偏向装置３０の効果を説明する。実施例２の光偏向装置３０によれば、可動部３２０に沈み込みが発生した場合に、下限規制部３５０ａおよび３５０ｂによって、可撓梁３４１ａおよび３４１ｂを下方から支持することができる。よって、可撓梁３４１ａおよび３４１ｂが、下限規制部３５０ａおよび３５０ｂの高さＨ２を越えて、さらに基板下層３００側に変位しないようにすることができる。これにより、可動部３２０の沈み込み量を所定値に制限することができる。
【００５７】
また、可撓梁３４１ａおよび３４１ｂが下限規制部３５０ａおよび３５０ｂによって支持されている状態で、可動部３２０が揺動する場合を説明する。実施例２の光偏向装置３０では、揺動軸３４０に垂直な断面において、下限規制部３５０ａおよび３５０ｂの上面の断面形状が、曲面を有して突起している形状とされている。すると、可撓梁３４１ａおよび３４１ｂの下面と、下限規制部３５０ａおよび３５０ｂの上面が接触する際に、平面と曲面との接触となる。すなわち、揺動軸３４０に垂直な断面で見た場合に、両者が常に点接触する。よって、可撓梁３４１ａと下限規制部３５０ａとの接触部、および、可撓梁３４１ｂと下限規制部３５０ｂとの接触部を支点として可動部３２０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３２０を揺動させることができる。
【００５８】
次に、実施例２に係る第２の製造方法について、図２４〜図２９を用いて説明する。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１０〜図２１）と比して、下限規制部３５０ａおよび３５０ｂの上面を曲面に形成する工程を有している点が異なっている。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。
【００５９】
実施例１に係る第１の製造方法の図１０および図１１の工程によって形成された積層体に、ポリシリコン等を材料とする第１犠牲層３５１を形成し、さらに第１犠牲層３５１上にレジスト層３５２を塗布することで、図２４に示す積層体が形成される。次に、レジスト層３５２を、グレースケールマスクという特殊なマスクを用いて露光をすることで、パターニング処理を行う。パターニングは、下限規制部３５０ｂの大きさおよび形状に合わせて行われる。グレースケールマスクは、マスク部分に濃淡を有しており、濃淡により露光時の光の透過量を制御することが可能なマスクである。レジスト層３５２の露光工程では、マスクの光の透過量が大きい部分ほど、より深い部分のレジストが露光される。すると、ポジ型のレジスト（露光されると現像液に対して溶解性が増大し、露光部が除去されるレジスト）を用いる場合には、光の透過量が大きい部分ほど、現像後に残るレジスト層３５２の高さが低くなる。
【００６０】
実施例２で用いられるグレースケールマスクは、下限規制部３５０ｂの上面の中央部（図２５、点Ｐ１）での光の透過量が小さく、下限規制部３５０ｂの両端部（図２５、点Ｐ２）に行くほど光の透過量が大きくなるように作られている。すると、露光後のレジスト層３５２を現像することで、図２５に示すように、下限規制部３５０ｂを形成する領域の上面に、曲面を有して突起している３次元形状のレジスト層３５２を形成することができる。
【００６１】
なお、ネガ型のレジスト（露光されると現像液に対して溶解性が低下し、現像後に露光部分が残るレジスト）を用いることも可能である。この場合は、下限規制部３５０ｂの上面の中央部（図２５、点Ｐ１）での光の透過量が大きく、下限規制部３５０ｂの端部（図２５、点Ｐ２）に行くほど光の透過量が小さくなるようなグレースケールマスクを用いればよい。
【００６２】
次に、３次元形状にパターニングされたレジスト層３５２を通して、第１犠牲層３５１を異方性エッチング処理する。このとき、レジスト層３５２の３次元形状が、下層の第１犠牲層３５１に転写される。よって、図２６に示すように、揺動軸３４０に垂直な断面において、上面が曲面を有して上方へ突起している形状を有する、第１犠牲層３５１が形成される。そして、図２６に示す積層体に熱酸化処理を行うことで、第１犠牲層３５１の表面に酸化膜からなる絶縁層３５３を成膜する。これにより、図２７に示すように、下限規制部３５０ｂが形成される。
【００６３】
図２７に示す積層体に、ポリシリコン等を材料とする第２犠牲層３６０を形成する。そして、第２犠牲層３６０の上面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等によって平坦化する。これにより、図２８に示す平坦な第２犠牲層３６０を形成することができる。なお、絶縁層３５３の上表面と、第２犠牲層３６０の上表面との距離ｄ２は、図２３に示す可撓梁３４１ｂの下表面と下限規制部３５０ｂの上表面との距離Ｄ２と同等となるように設計すればよい。
【００６４】
図２８に示す積層体に熱酸化処理を行うことにより、第２犠牲層３６０の上面に、絶縁層３２３を形成する。次に、絶縁層３２３の上面にポリシリコン等の導電層３２５を成膜する。そして、可動部３２０、可撓梁３４１ａおよび３４１ｂの形状に合わせて、フォトエッチングにより導電層３２５をパターニングする。これにより、図２９に示す構造が形成される。
【００６５】
なお、図２９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２０、図２１）と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００６６】
実施例３に係る第３の製造方法によって製造する第３の光偏向装置４０について説明する。図３０は、光偏向装置４０の平面図である。図３１は、図３０のＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線断面図である。図３２は、図３０のＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線断面図である。図３１において、可動部４２０の下面には、基板下層４００側へ突出している突起部４２８ａないし４２８ｇが形成されている。突起部４２８ａは、可動部４２０において、第１の接続点４４２ａ（図３０）から第２の接続点４４２ｂへ至る全長に渡って、連続して形成されている。突起部４２８ｂないし４２８ｇは、可動部４２０の端部４２０ａ（図３０）から可動部４２０の端部４２０ｂへ至る全長に渡って、連続して形成されている。また、可撓梁４４１ａおよび４４１ｂの下面には、可撓梁４４１ａおよび４４１ｂの全長に渡って、突起部４４３ａおよび４４３ｂが形成されている。突起部４２８ａ、４４３ａおよび４４３ｂが形成されている領域の上面側には、陥没部４２９ａが形成されている。また、突起部４２８ｂないし４２８ｇが形成されている領域の上面側には、陥没部４２９ｂないし４２９ｇが形成されている。
【００６７】
図３１において、支柱部４７０が、可動部４２０の中央部の表面から上方に伸びるように形成されている。支柱部４７０は、陥没部４２９ａが形成されている領域の上面側に形成されている。支柱部４７０の上端には、可動部４２０の上面と平行に伸びているミラー部４７１が形成されている。支柱部４７０およびミラー部４７１は、光を反射する材料であるアルミニウムで形成されている。ミラー部４７１は、光を反射することにより、ミラーの役割を果たす。また、光偏向装置４０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。
【００６８】
実施例３に係る光偏向装置４０の効果を説明する。可動部４２０の下面に突起部４２８ａないし４２８ｇが形成されていない場合に、大きな駆動トルクが加えられると、可動部４２０が大きく変形して、可動部４２０下面と基板下層４００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４２０下面が基板下層４００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、実施例３に係る光偏向装置４０では、可動部４２０の下面に、突起部４２８ａないし４２８ｇが形成されている。よって、大きな駆動トルクが加えられて可動部４２０が大きく変形した場合においても、可動部４２０は突起部４２８ａないし４２８ｇを介して基板下層４００の上面に接触することになる。すると、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可能となる。
【００６９】
また、実施例３に係る光偏向装置４０では、可動部４２０において下面側に突起部４２８ａが形成されている領域の上面側に、支柱部４７０が形成されている。よって、陥没部４２９ａ上に支柱部４７０が形成されている。これにより、陥没部が存在しない平面上に支柱部４７０を作成する場合に比して、支柱部４７０と可動部４２０との接触面積を大きくすることができるため、支柱部４７０と可動部４２０との接続強度を高めることができる。また、支柱部４７０（アルミニウム）と可動部４２０表面の絶縁層４２４（シリコン酸化膜）とは異なる材料であるため、接触面積を大きくすることで、異種界面の安定性を高くすることができる。
【００７０】
次に、実施例３に係る第３の製造方法について、図３３〜図３６を用いて説明する。図３３〜図３６は、図３０のＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線断面図である。実施例３に係る第３の製造方法は、実施例１に係る第１の製造方法（図１０〜図２１）と比して、可動部４２０の下面に、突起部４２８ａないし４２８ｇを形成する工程をさらに有している点が異なっている。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。
【００７１】
実施例１に係る第１の製造方法の図１０〜図１４の工程の後、図３３に示すように、熱酸化等を行い、第２犠牲層４６０の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク４６１を成膜する。フォトエッチングによりエッチング用マスク４６１をパターニング処理することによって、エッチングホール４６２ａないし４６２ｅを形成する。これにより、エッチングホール４６２ａないし４６２ｅを有する、エッチング用マスク４６１が形成される。エッチングホール４６２ａの中心位置は、可撓梁４４１ａおよび４４１ｂの中心位置と一致している。
【００７２】
次に、エッチングホール４６２ａないし４６２ｅを通して、第２犠牲層４６０に等方性エッチング処理を行う。等方性エッチング処理により、図３４に示すように、エッチングホール４６２ａないし４６２ｅの開口部を中心として、窪み部４６３ａないし４６３ｅが形成される。その後、エッチング用マスク４６１を除去する。
【００７３】
次に、熱酸化処理を行うことにより、図３５に示すように、第２犠牲層４６０の上面に、絶縁層４２３を形成する。図３５に示すように、窪み部４６３ａないし４６３ｅに、絶縁層４２３が形成されることで、突起部４２８ａないし４２８ｇの形状が形成される。すなわち、窪み部４６３ａないし４６３ｅの窪み形状が、突起部４２８ａないし４２８ｇの突起形状として転写される。
【００７４】
次に、絶縁層４２３の上面にポリシリコン等の導電層４２５を成膜する。そして、可動部４２０、可撓梁４４１ａおよび４４１ｂの形状に合わせて、フォトエッチングにより導電層４２５をパターニングする。これにより、図３６に示す構造が形成される。
【００７５】
なお、図３６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２０、図２１）と同様であるため、詳細な説明は省略する。これにより、図３１および図３２に示す構造を製造することができる。
【実施例４】
【００７６】
実施例４に係る第４の製造方法によって製造する第４の光偏向装置６０について説明する。図３７は、光偏向装置６０の平面図である。図３８は、図３７のＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＸＶＩＩＩ線断面図である。
【００７７】
図３８に示すように、揺動軸６４０に垂直な断面における可撓梁６４１ｂの下面に、曲面を有して基板下層６００側へ突起している突起部６４４ｂが形成されている。また、下限規制部６５０ｂの上面に、曲面を有して陥没している陥没部６５４ｂが形成されている。そして、突起部６４４ｂの曲面の曲率と、陥没部６５４ｂの曲面の曲率とが、同等の曲率とされている。また、揺動軸６４０に垂直な断面で見た場合に、突起部６４４ｂの中心位置と陥没部６５４ｂの中心位置とが、一致している。これにより、可動部６２０が垂直下方へ沈み込んだ際に、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとが噛み合うことになる。なお、可撓梁６４１ａの形状も、可撓梁６４１ｂの形状と同様の形状とされている。また、下限規制部６５０ａの形状も、下限規制部６５０ｂの形状と同様とされている。また、光偏向装置６０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。
【００７８】
光偏向装置６０の動作を説明する。駆動信号生成器を用いて、固定電極６０４ａに駆動電圧を印加する場合には、可動部６２０の導電層６２５と固定電極６０４ａとの間に静電引力が発生する。よって、固定電極６０４ａに対向する位置の可動部６２０が、基板下層６００に吸引される。そして、可動部６２０が下方に変位して沈み込みが発生する場合には、突起部６４４ａと陥没部６５４ａとが噛み合うとともに、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとが噛み合う。そして、図３９に示すように、可動部６２０の第１端部６２７ａの下端が固定電極６０４ａに近づくとともに、第２端部６２７ｂが固定電極６０４ｂから離れるように、可動部６２０が傾く。
【００７９】
実施例４に係る光偏向装置６０の効果を説明する。光偏向装置６０によれば、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとは共に曲面で形成されている。よって、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとが噛み合った状態で、揺動軸６４０を中心にして可動部６２０を揺動させる場合においても、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとの噛み合い部で引っかかりが発生しないため、スムーズに可動部６２０を揺動させることができる。
【００８０】
また、突起部６４４ｂの曲面の曲率と、陥没部６５４ｂの曲面の曲率とが、同等の曲率とされている。すると、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとが噛み合う際に、突起部６４４ｂの曲面全体と陥没部６５４ｂの曲面全体とが接触するため、噛み合い部に隙間が形成されにくくなる。よって、可動部６２０を揺動させる場合においても、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとの噛み合い部でがたつきが発生しにくくなる。これにより、より正確に位置決めをしながら、可動部６２０を揺動させることが可能となる。
【００８１】
なお、突起部６４４ｂの曲面の曲率が、陥没部６５４ｂの曲面の曲率よりも大きくてもよい。この場合には、隙間を有して、突起部６４４ｂと陥没部６５４ｂとが噛み合うことになる。よって、可撓梁６４１ｂが、基板下層６００に平行な方向であって揺動軸６４０に垂直な方向へ、移動することを規制することができる。
【００８２】
次に、実施例４に係る第４の製造方法について、図４０〜図４２を用いて説明する。実施例４に係る第４の製造方法は、実施例１に係る第１の製造方法（図１０〜図２１）と比して、下限規制部６５０ａおよび６５０ｂに陥没部６５４ａおよび６５４ｂを形成する工程を有している点が異なっている。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。
【００８３】
実施例１に係る第１の製造方法の図１０および図１１の工程によって形成された積層体に、ポリシリコン等を材料とする第１犠牲層６５１を形成し、さらに第１犠牲層６５１の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク６７１を成膜する。そしてフォトエッチングにより、エッチング用マスク６７１にエッチングホール６７２を形成する。これにより、図４０に示す積層体が形成される。なお、エッチングホール６７２の中心位置は、下限規制部６５０ａおよび６５０ｂの中心位置と一致している。
【００８４】
次に、エッチングホール６７２を通して、第１犠牲層６５１に等方性エッチング処理を行う。等方性エッチング処理により、図４１に示すように、エッチングホール６７２の開口部を中心として、窪み部６７３が形成される。また、窪み部６７３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６７１を除去する。
【００８５】
次に、第１犠牲層６５１上にレジスト層を塗布した後に、レジスト層をフォトエッチングによりパターニング処理する。パターニング処理は、下限規制部６５０ｂの大きさおよび形状に合わせて行われる。パターニングされたレジスト層を通して、第１犠牲層６５１を異方性エッチング処理する。そして、積層体に熱酸化処理を行い、パターニング後の第１犠牲層６５１の表面に酸化膜からなる絶縁層６５３を成膜する。このとき、窪み部６７３の窪み形状に基づいて、陥没部６５４ｂの陥没形状が形成される。これにより、図４２に示すように、陥没部６５４ｂを有する下限規制部６５０ｂが形成される。
【００８６】
なお、図４２以降に実施される製造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（図１４〜図２１）と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８７】
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。
【００８８】
実施例１ないし４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。図４３の平面図に示す光偏向装置７０のように、可動部７２０が基板上層７１０の周囲を取り囲む枠形状に形成されており、基板上層７１０の外周の２点から可撓梁７４１ａおよび７４１ｂ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。光偏向装置７０では、可撓梁７４１ａおよび７４１ｂによって、可動部７２０が揺動可能に支持されている。そして、各々の可撓梁７４１ａおよび７４１ｂの下方に、下限規制部７５０ａおよび７５０ｂが設置されている。これにより、可動部７２０に沈み込みが発生した場合においても、下限規制部７５０ａおよび２５０ｂによって、可撓梁７４１ａおよび７４１ｂを下方から支持することができる。よって、可動部７２０の沈み込み量を所定値に制限することができる。
【００８９】
また実施例１ないし４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。
【００９０】
また実施例１では、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの下面が、曲面を有して突起している形状とされている場合を説明した。また実施例２では、下限規制部３５０ａおよび３５０ｂの上面が、曲面を有して突起している形状とされている場合を説明した。しかし、これらの形態に限られない。可撓梁の下面および下限規制部の上面が、共に曲面を有して突起している形状であってもよい。この場合においても、可撓梁の下面と下限規制部の上面が接触する際に、曲面同士の接触となる。よって、揺動軸に垂直な断面で見た場合に、揺動状態に関わらず接触部は常に点接触となる。よって、スムーズに可動部を揺動させることができる。また、可撓梁の下面および下限規制部の上面が共に曲面を有する場合には、一方の曲面の曲率を他方の曲面の曲率よりも小さくすることが好ましい。下限規制部の上面に可撓梁の下面が接触した状態で、基板に平行な方向であって揺動軸に垂直な方向へ可撓梁が移動すると、曲面に沿って可撓梁が下方へ移動してしまう。すると、可動部に沈み込みが発生してしまう。しかし、可撓梁の下面または下限規制部の上面の一方の曲率が小さくなるほど、なだらかな曲面となるため、可撓梁が移動した場合の可動部の沈み込み量を、小さくすることができる。よって、可動部の揺動角をより安定させることが可能となる。また、より好ましくは、可撓梁の下面の曲率よりも下限規制部の上面の曲率の方が小さいことがよい。図４に示すように、下限規制部２５０ｂの幅Ｗ２は、可撓梁２４１ｂの幅Ｗ１よりも大きくなっているため、下限規制部２５０ｂの方が曲面の曲率を小さくしやすいためである。
【００９１】
また実施例１では、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂにおいて、突起部２４３ａおよび２４３ｂを形成する領域が、可撓梁２４１ａおよび２４１ｂの全長に渡っている場合を説明した。しかし、これらの形態に限られない。突起部２４３ａおよび２４３ｂを形成する領域が、下限規制部２５０ａおよび２５０ｂが存在する領域のみである形態としてもよい。
【００９２】
また、実施例１ないし４では、可動部を揺動させるアクチュエータが静電駆動式である場合を説明したが、この形態に限られない。本願の技術は、可動部の揺動に関する技術である。よって、電磁駆動式や熱駆動式などの他の駆動方式に対しても、本願の技術を適用することが可能である。
【００９３】
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】
【００９４】
２０、３０、４０、６０、７０ 光偏向装置
２００、３００、４００、６００ 基板下層
２２０、３２０、４２０、６２０、７２０ 可動部
２４１ａ、２４１ｂ、３４１ａ、３４１ｂ、４４１ａ、４４１ｂ、６４１ａ、６４１ｂ、７４１ａ、７４１ｂ 可撓梁
２５０ａ、２５０ｂ、３５０ａ、３５０ｂ、６５０ａ、６５０ｂ、７５０ａ、７５０ｂ、 下限規制部
４７０ 支柱部
４７１ ミラー部
【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の上方に離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持する可撓梁と、
前記可動部を揺動させるアクチュエータと、
前記基板上に設置されているとともに前記可撓梁の下方から前記可撓梁に接離可能な下限規制部と、
を備えた光偏向装置であって、
前記揺動軸に垂直な断面における前記可撓梁の下面の形状が、前記下限規制部の上方に位置する領域において、曲面を有して下方へ突起している形状とされているか、または、前記揺動軸に垂直な断面における前記下限規制部の上面の形状が、曲面を有して上方へ突起している形状とされ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可撓梁の下面の形状が、前記可撓梁の全長に渡って、曲面を有して下方へ突起している形状と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】
前記可動部の下面に、下方へ突起している少なくとも１つの突起部がさらに形成されてい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】
前記揺動軸に垂直な断面における前記可撓梁の下面の形状が、前記下限規制部の上方に位置する領域において、曲面を有して下方へ突起している形状とされており、
前記揺動軸に垂直な断面における前記下限規制部の上面の形状が、曲面を有して陥没している形状と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】
前記可撓梁の下面の形状において曲面を有して下方へ突起している形状の曲面の曲率が、前記下限規制部の上面の形状において曲面を有して陥没している形状の曲面の曲率以上とされていることを特徴とする請求項４に記載の光偏向装置。
【請求項６】
前記可動部の表面から上方に伸びている支柱部と、
前記支柱部の上端から前記支柱部から遠ざかる方向に向けて前記可動部の上面と平行に伸びており、光を反射する材料で形成されているミラー部とをさらに備え、
前記可動部において下面側に前記突起部が形成されている領域の上面側に、前記支柱部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光偏向装置。
【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の上方に離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持する可撓梁と、
前記可動部を揺動させるアクチュエータと、
前記基板上に設置されているとともに前記可撓梁の下方から前記可撓梁に接離可能な下限規制部と、
を備えた光偏向装置であって、
前記揺動軸に垂直な断面における前記可撓梁の下面の形状が、前記下限規制部の上方に位置する領域において、曲面を有して下方へ突起している形状とされているか、または、前記揺動軸に垂直な断面における前記下限規制部の上面の形状が、曲面を有して上方へ突起している形状とされ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可撓梁の下面の形状が、前記可撓梁の全長に渡って、曲面を有して下方へ突起している形状と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】
前記可動部の下面に、下方へ突起している少なくとも１つの突起部がさらに形成されてい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】
前記揺動軸に垂直な断面における前記可撓梁の下面の形状が、前記下限規制部の上方に位置する領域において、曲面を有して下方へ突起している形状とされており、
前記揺動軸に垂直な断面における前記下限規制部の上面の形状が、曲面を有して陥没している形状と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】
前記可撓梁の下面の形状において曲面を有して下方へ突起している形状の曲面の曲率が、前記下限規制部の上面の形状において曲面を有して陥没している形状の曲面の曲率以上とされていることを特徴とする請求項４に記載の光偏向装置。
【請求項６】
前記可動部の表面から上方に伸びている支柱部と、
前記支柱部の上端から前記支柱部から遠ざかる方向に向けて前記可動部の上面と平行に伸びており、光を反射する材料で形成されているミラー部とをさらに備え、
前記可動部において下面側に前記突起部が形成されている領域の上面側に、前記支柱部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光偏向装置。
【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２】
【図３】
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【図５】
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【図９】
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【図１４】
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【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
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【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】
【公開番号】特開２０１２−３２４８１（Ｐ２０１２−３２４８１Ａ）
【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２０１０−１７０２６７（Ｐ２０１０−１７０２６７）
【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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