ＭＥＭＳ光スキャナおよびその製造方法
【課題】小型化が可能であり、且つ、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能なＭＥＭＳ光スキャナおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】ＳＯＩ基板（半導体基板）１００を用いて形成され、外側フレーム部１０、ミラー面２１が設けられた可動部２０、一対の捩りばね部３０，３０を有するミラー形成基板１と、第１のガラス基板２００を用いて形成されミラー形成基板１の一表面側に接合された第１のカバー基板２と、ミラー形成基板１の他表面側に接合された第２のカバー基板３とを備える。第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂により形成された成形部６を有し、当該成形部６の表面が、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側の平面とは非平行な非平行面６１となっている。
【解決手段】ＳＯＩ基板（半導体基板）１００を用いて形成され、外側フレーム部１０、ミラー面２１が設けられた可動部２０、一対の捩りばね部３０，３０を有するミラー形成基板１と、第１のガラス基板２００を用いて形成されミラー形成基板１の一表面側に接合された第１のカバー基板２と、ミラー形成基板１の他表面側に接合された第２のカバー基板３とを備える。第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂により形成された成形部６を有し、当該成形部６の表面が、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側の平面とは非平行な非平行面６１となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ光スキャナおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシニング技術などを利用して形成されるＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）デバイスの一種として、マイクロマシニング技術などを利用して形成されて、入射光を反射するミラー面が設けられた可動部と、可動部を駆動する駆動手段とを備え、ミラー面に入射する入射光を走査するＭＥＭＳ光スキャナが各所で研究開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。なお、この種のＭＥＭＳ光スキャナは、例えば、レーザプロジェクタ、レーザビームプリンタ、バーコードリーダ、内視鏡、距離画像センサなどの種々の光学機器への応用が考えられている。
【０００３】
ここにおいて、上記特許文献１には、図１０に示すように、半導体基板として第１のシリコン基板１０１ａ’と第２のシリコン基板１０１ｂ’とを絶縁層（ＳｉＯ２層）１０１ｃ’を介して張り合わせたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１００’を用いて形成され一表面側にミラー面（図示せず）が設けられたミラー形成基板１’と、第１のガラス基板２００’を用いて形成されミラー形成基板１’の上記一表面側に接合された第１のカバー基板２’と、第２のガラス基板３００’を用いて形成されミラー形成基板１’の他表面側に接合された第２のカバー基板３’とを備えたＭＥＭＳ光スキャナが提案されている。
【０００４】
上述のミラー形成基板１’は、矩形枠状の外側フレーム部１０’と、外側フレーム部１０’の内側に配置され上記ミラー面が設けられた矩形板状の可動部２０’と、外側フレーム部１０’の内側で可動部２０’を挟む形で配置され外側フレーム部１０’と可動部２０’とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部３０’，３０’とを備えている。また、ミラー形成基板１’は、可動部２０’において一対の捩りばね部３０’，３０’を結ぶ方向に直交する方向の両側に形成された櫛形状の可動電極２２’，２２’と、外側フレーム部１０’に形成され可動電極２２’の複数の可動櫛歯片２２ｂ’，２２ｂ’に対向する複数の固定櫛歯片１２ｂ’，１２ｂ’を有する櫛形状の固定電極１２’，１２’とで構成され静電力により可動部２０’を駆動する静電駆動式の駆動手段を備えている。なお、上述のＳＯＩ基板１００’は、第２のシリコン基板１０１ｂ’の厚さを５００μｍ程度とし、第１のシリコン基板１０１ａ’の厚さを１００μｍ以下としてある。
【０００５】
また、図１０に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナは、第２のカバー基板３’は、第２のガラス基板３００’におけるミラー形成基板１’側の表面に、可動部２０’の変位空間を確保する変位空間形成用凹部３０１’が形成されており、第１のカバー基板２’と外側フレーム部１０’と第２のカバー基板３’とで囲まれた気密空間を真空としてあるので、駆動電圧の低電圧化を図りながらも必要な振れ角を確保することが可能となる。
【０００６】
また、上記特許文献２には、図１１（ａ）に示すように、マイクロマシニング技術を利用して形成されたミラー形成基板（マイクロミラー素子）１”と、ミラー形成基板１”が一表面側にマウントされた基板４”と、基板４”の上記一表面側でミラー形成基板１”を囲む形で基板４”に封着されたガラス製の透光性カバー部材（ウィンドウ蓋）５”とを備えたＭＥＭＳ光スキャナが提案されている。
【０００７】
ここにおいて、ミラー形成基板１”は、図１１（ｂ）に示すように、外側フレーム部１０”と、外側フレーム部１０”の内側に配置されミラー面（図示せず）が設けられた可動部２０”と、可動部２０”を挟む形で配置され外側フレーム部１０”と可動部２０”とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部３０”，３０”と、可動部２０”を駆動する静電駆動式の駆動手段（図示せず）とを備えている。
【０００８】
また、図１１（ａ）に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナは、透光性カバー部材５”におけるミラー形成基板１”側の表面に、可動部２０”の変位空間を確保する凹部５０１”が形成されており、透光性カバー部材５”と基板４”とで囲まれた気密空間を真空としてあるので、駆動電圧の低電圧化を図りながらも必要な振れ角を確保することが可能となる。
【０００９】
ところで、図１０に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナでは、別置の光源（例えば、レーザ光源など）から出射され第１のカバー基板２’におけるミラー形成基板１’側とは反対の外表面に入射した光ビームのうち、第１のカバー基板２’を透過してミラー形成基板１’の上記ミラー面で反射されて第１のカバー基板２’の上記外表面から出射する所望の光ビームと、第１のカバー基板２’の上記外表面で反射された不要な光ビームとの進行方向が揃ってしまうことがあり、例えば、レーザプロジェクタに応用した場合、スクリーン上に不要な輝点が生じてしまう。
【００１０】
これに対して、図１１（ａ）に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナは、透光性カバー部材５”の一部をレンズ状の形状とすることで、レーザ光源から出射され透光性カバー部材５”の外表面に入射した光ビームのうち、透光性カバー部材５”の上記外表面で反射され進行方向が所望の光ビーム（図９中の「映像ビーム」）に揃ってしまう不要な光ビーム（図９中の「ノイズビームＢ」）を低減できるので、例えば、レーザプロジェクタに応用した場合、スクリーン上に不要な輝点が生じるのを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１０９６５１号公報
【特許文献２】特開２００７−３４３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１１（ａ）に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナでは、製造時に、基板４”と透光性カバー部材５”とをウェハレベルで接合してから個々の基板４”および透光性カバー部材５”に切断するので、ミラー形成基板１”よりも外形サイズの大きな基板４”と透光性カバー部材５”とでパッケージが構成され、ＭＥＭＳ光スキャナ全体の外形サイズが図１０に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナよりも大きくなってしまう。
【００１３】
そこで、図１０に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナにおいて第１のガラス基板２００’を用いて形成される第１のカバー基板２’の一部をレンズ状の形状に加工することが考えられるが、第１のガラス基板２００’を用いて形成する第１のカバー基板２’の一部を表面が滑らかなレンズ状に加工するのが難しく、コストが高くなってしまうとともに、ミラー形成基板１’と第２のカバー基板２’とを陽極接合などにより接合する際に適宜の荷重を印加するのが難しくなって接合性が低下してしまう。なお、第１のカバー基板２’は、気密封止のためのミラー形成基板１’との接合性、当該第１のカバー基板２’の透光性などを考慮して第１のガラス基板２００’を用いている。
【００１４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、小型化が可能であり、且つ、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能なＭＥＭＳ光スキャナおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１の発明は、半導体基板を用いて形成され、外側フレーム部、外側フレーム部の内側に配置されミラー面が設けられた可動部、および外側フレーム部の内側で可動部を挟む形で配置され外側フレーム部と可動部とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部を有するミラー形成基板と、ミラー形成基板においてミラー面が設けられた一表面側に接合されたガラス基板からなる第１のカバー基板と、ミラー形成基板の他表面側に接合された第２のカバー基板と、可動部を駆動する駆動手段とを備えたＭＥＭＳ光スキャナであって、第１のカバー基板および第２のカバー基板がミラー形成基板と同じ外形寸法に形成され、第１のカバー基板におけるミラー形成基板とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスにより形成された成形部を有し、当該成形部の表面が、第１のカバー基板におけるミラー形成基板側の平面とは非平行な非平行面であることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、第１のカバー基板および第２のカバー基板がミラー形成基板と同じ外形寸法に形成されていることにより、第１のカバー基板および第２のカバー基板の外形寸法がミラー形成基板の外形寸法よりも大きい場合に比べて小型化を図れ、また、第１のカバー基板におけるミラー形成基板とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスにより形成された成形部を有し、当該成形部の表面が、第１のカバー基板におけるミラー形成基板側の平面とは非平行な非平行面であるので、第１のカバー基板の基礎となる第１のガラス基板を加工して非平行面を形成する場合に比べて容易に低コストで非平行面を形成することができるから、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記非平行面は、前記両捩りばね部を結ぶ直線に直交する断面において曲率を有する凸曲面もしくは凹曲面であることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記成形部の前記非平行面での光学作用により、不要な反射光の方向がミラー面での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となる。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記ミラー形成基板は、前記一表面側において前記外側フレーム部に形成され前記駆動手段に接続された複数のパッドを備え、前記第１のカバー基板は、各パッドそれぞれを全周に亘って露出させる複数の貫通孔が形成されてなることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、前記第１のカバー基板が各パッドと重なることがなく、前記第１のカバー基板と前記外側フレーム部との間に各パッドの一部が介在することもないので、前記第１のカバー基板と前記ミラー形成基板の前記外側フレーム部との接合が各パッドにより妨げられるのを防止することができるから、各パッドの厚みの影響で接合性や気密性が損なわれるのを防止することができ、前記ミラー形成基板の外形寸法を大きくする要因となる前記外側フレーム部の幅寸法を増大させずに歩留まりの向上による低コスト化を図れるとともに、動作安定性の低下、経時安定性の低下を抑制することができる。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法であって、ミラー形成基板が複数形成された第１のウェハと、第１のカバー基板が複数形成された第２のウェハおよび第２のカバー基板が複数形成された第３のウェハとが接合されたウェハレベルパッケージ構造体を形成した後、ウェハレベルパッケージ構造体の各第１のカバー基板における各ミラー形成基板とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより各成形部を形成し、その後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板の外形サイズに分割することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、ウェハレベルパッケージ構造体を形成し各成形部を形成してから分割するので、小型化が可能であり、且つ、複数の成形部を同時に成形することができるので、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能なＭＥＭＳ光スキャナを提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明では、小型化が可能であり、且つ、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となるという効果がある。
【００２４】
請求項４の発明では、小型化が可能であり、且つ、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能なＭＥＭＳ光スキャナを提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１のＭＥＭＳ光スキャナを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。
【図２】同上のＭＥＭＳ光スキャナの概略分解斜視図である。
【図３】同上のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】実施形態２のＭＥＭＳ光スキャナを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。
【図５】実施形態３のＭＥＭＳ光スキャナを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。
【図６】実施形態４のＭＥＭＳ光スキャナの概略分解斜視図である。
【図７】同上のＭＥＭＳ光スキャナの概略斜視図である。
【図８】同上のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図９】同上のＭＥＭＳ光スキャナの他の構成例の概略断面図である。
【図１０】従来例のＭＥＭＳ光スキャナを示し、（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は概略断面図である。
【図１１】他の従来例のＭＥＭＳ光スキャナを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施形態１）
以下、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナについて図１および図２を参照しながら説明する。
【００２７】
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナは、半導体基板であるＳＯＩ基板１００を用いて形成され、外周形状が矩形状の枠状（ここでは、矩形枠状）の外側フレーム部（固定フレーム部）１０、外側フレーム部１０の内側に配置され平面視矩形状のミラー面２１が設けられた平面視矩形状の可動部２０、および外側フレーム部１０の内側で可動部２０を挟む形で配置され外側フレーム部１０と可動部２０とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部３０，３０を有するミラー形成基板１と、第１のガラス基板２００を用いて形成されミラー形成基板１においてミラー面２１が設けられた一表面側に接合された第１のカバー基板２と、第２のガラス基板３００を用いて形成されミラー形成基板１の他表面側に接合された第２のカバー基板３とを備えている。
【００２８】
ここにおいて、ミラー形成基板１および各カバー基板２，３の外周形状は矩形状であり、各カバー基板２，３はミラー形成基板１と同じ外形寸法に形成されている。
【００２９】
上述のミラー形成基板１は、導電性を有する第１のシリコン層（活性層）１００ａと第２のシリコン層（シリコン基板）１００ｂとの間に絶縁層（ＳｉＯ２層）１００ｃが介在する上述のＳＯＩ基板１００をバルクマイクロマシニング技術などにより加工することによって形成してある。また、第１のカバー基板２は、それぞれパイレックス（登録商標）ガラスなどからなる２枚のガラス板を厚み方向に重ねて接合することにより形成した第１のガラス基板２００を用いて形成してあり、第２のカバー基板３は、パイレックス（登録商標）ガラスなどからなる第２のガラス基板３００を加工することにより形成してある。なお、ＳＯＩ基板１００は、第１のシリコン層１００ａの厚さを３０μｍ、第２のシリコン層１００ｂの厚さを４００μｍに設定し、第１のガラス基板２００および第２のガラス基板３００の厚さは、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の範囲で設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、半導体基板たるＳＯＩ基板１００の一表面である第１のシリコン層１０ｃの表面は（１００）面としてある。
【００３０】
ミラー形成基板１の外側フレーム部１０は、ＳＯＩ基板１００の第１のシリコン層１００ａ、絶縁層１００ｃ、第２のシリコン層１００ｂそれぞれを利用して形成してあり、外側フレーム部１０のうち第１のシリコン層１００ａにより形成された部位が第１のカバー基板２の外周部と全周に亘って接合され、外側フレーム部１０のうち第２のシリコン層１００ｃにより形成された部位が第２のカバー基板３の外周部と全周に亘って接合されており、上記一表面側において外側フレーム部１０に、可動部２０を駆動する後述の駆動手段に電気的に接続される２つのパッド１３，１３が形成されている。各パッド１３，１３は平面視形状が円形状であり、第１の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）により構成されている。なお、本実施形態では、各パッド１３，１３の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００３１】
また、ミラー形成基板１の可動部２０および各捩りばね部３０，３０は、ＳＯＩ基板１００の第１のシリコン層１００ａを用いて形成されており、外側フレーム部１０よりも十分に薄肉となっている。また、可動部２０に設けられたミラー面２１は、光源（レーザ光源など）からの光を反射するものであり、可動部２０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位上に形成した第２の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる反射膜２１ａの表面により構成されている。なお、本実施形態では、反射膜２１ａの膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００３２】
以下では、図１（ａ），（ｂ）それぞれの左下に示すように、平面視において一対の捩りばね部３０，３０の並設方向に直交する方向をｘ軸方向、一対の捩りばね部３０，３０の並設方向をｙ軸方向、ｘ軸方向およびｙ軸方向に直交する方向をｚ軸方向として説明する。
【００３３】
上述のミラー形成基板１は、一対の捩りばね部３０，３０がｙ軸方向に並設されており、可動部２０が、外側フレーム部１０に対して一対の捩りばね部３０，３０の回りで変位可能となっている（ｙ軸方向の軸回りで回動可能となっている）。つまり、一対の捩りばね部３０，３０は、外側フレーム部１０に対して可動部２０が揺動自在となるように外側フレーム部１０と可動部２０とを連結している。言い換えれば、外側フレーム部１０の内側に配置される可動部２０は、可動部２０から相反する２方向へ連続一体に延長された２つの捩りばね部３０，３０を介して外側フレーム部１０に揺動自在に支持されている。ここで、一対の捩りばね部３０，３０は、両者のｙ軸方向に沿った中心線同士を結ぶ直線が、平面視で可動部２０の重心を通るように形成されている。なお、各捩りばね部３０，３０は、厚み寸法（ｚ軸方向の寸法）を３０μｍ、幅寸法（ｘ軸方向の寸法）を、５μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、可動部２０およびミラー面２１の平面視形状は、矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。また、外側フレーム部１０の内周形状も矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。
【００３４】
上述のミラー形成基板１は、可動部２０において一対の捩りばね部３０，３０を結ぶ方向（一対の捩りばね部３０，３０の並設方向）に直交する方向（つまり、ｘ軸方向）の両側に形成された櫛形状の可動電極２２と、外側フレーム部１０に形成され可動電極２２の複数の可動櫛歯片２２ｂに対向する複数の固定櫛歯片１２ｂを有する櫛形状の固定電極１２とで構成され静電力により可動部２０を駆動する静電駆動式の駆動手段を備えている。なお、本実施形態では、駆動手段が、静電力により可動部２０を駆動するものであるが、静電力によって可動部２０を駆動する静電駆動式に限らず、電磁力によって可動部２０を駆動する電磁駆動式でもよいし、圧電素子によって可動部２０を駆動する圧電駆動式でもよい。
【００３５】
上述の固定電極１２，１２は、平面視形状が櫛形状であり、櫛骨部１２ａが外側フレーム部１０のうちｙ軸方向に沿った枠片部において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位の一部により構成されており、櫛骨部１２ａにおける可動部２０との対向面（外側フレーム部１０におけるｙ軸方向に沿った内側面）には、第１のシリコン層１００ａの一部からなる多数の固定櫛歯片１２ｂが一対の捩りばね部３０，３０の並設方向に沿って列設されている。一方、可動電極２２，２２は、可動部２０における固定電極１２の櫛骨部１２ａ側の櫛骨部２２ａ，２２ａの側面（可動部２０におけるｙ軸方向に沿った側面）において、第１のシリコン層１００ａの一部により構成され固定櫛歯片１２ｂにそれぞれ対向する多数の可動櫛歯片２２ｂが上記並設方向に列設されている。ここで、櫛形状の固定電極１２と櫛形状の可動電極２２とは、櫛骨部１２ａ，２２ａが互いに対向し、固定電極１２の各固定櫛歯片１２ｂが可動電極２２の櫛溝に入り組んでおり、固定櫛歯片１２ｂと可動櫛歯片２２ｂとが、ｙ軸方向において互いに離間しており、固定電極１２と可動電極２２との間に電圧が印加されることにより、固定電極１２と可動電極２２との間に互いに引き合う方向に作用する静電力が発生する。なお、ｙ軸方向における固定櫛歯片１２ｂと可動櫛歯片２２ｂとの間の隙間は、例えば、２μｍ〜５μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００３６】
ミラー形成基板１の外側フレーム部１０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位には、一方のパッド１３（図２における右側のパッド１３ｂ）が固定電極１２，１２に電気的に接続されるとともに他方のパッド１３（図２における左側のパッド１３ａ）が可動電極２２，２２に電気的に接続され、且つ、固定電極１２，１２と可動電極２２，２２とが電気的に絶縁されるように、複数のスリット１０ａ，１０ａ，１０ａが絶縁層１００ｃに達する深さで形成されている。ここで、本実施形態では、各スリット１０ａ，１０ａ，１０ａをトレンチとし、各スリット１０ａ，１０ａ，１０ａの平面視形状を外側フレーム部１０の外側面側に開放されない形状とすることで、外側フレーム部１０にスリット１０ａ，１０ａ，１０ａを形成した構造を採用しながらも、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２との接合性が低下するのを防止し、外側フレーム部１０と各カバー基板２，３とで囲まれる空間の気密性を確保している。
【００３７】
ここで、外側フレーム部１０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部分は、上述のスリット１０ａ，１０ａ，１０ａを形成することにより、一端部が可動部２０の外側面に連続一体に連結された各捩りばね部３０，３０それぞれの他端部が内側面に連続一体に連結された２つのアンカー部１１ａ，１１ｂと、一方のアンカー部１１ａａと一方のパッド１３ａが形成された矩形状の島部１１ｃと、上記一方のアンカー部１１ａｂと島部１１ａｃとをつなぐ平面視Ｌ字状の導電部１１ａｄとで構成される第１の導電性構造体１１ａが、可動部２０の可動電極２２，２２と同電位になり、残りの部分からなり他方のパッド１３ｂが形成された第２の導電性構造体１１ｂが固定電極１２，１２と同電位になる。
【００３８】
第１のカバー基板２は、上述のように第１のガラス基板２００を用いており、第１のガラス基板２００の厚み方向に貫通して各パッド１３，１３それぞれを全周に亘って露出させる２つの貫通孔２０２，２０２が形成されている。ここにおいて、第１のガラス基板２００の各貫通孔２０２，２０２は、ミラー形成基板１から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなるテーパ状に形成されている。ここで、第１のカバー基板２の各貫通孔２０２，２０２は、サンドブラスト法により形成してあるが、サンドブラスト法に限定するものではなく、貫通孔２０２，２０２の形状によってはドリル加工法やエッチング法などを適宜採用してもよい。
【００３９】
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、各パッド１３，１３の平面視形状を直径が０．５ｍｍの円形状としてあり、各貫通孔２０２，２０２の第１のミラー形成基板１側での開口径が０．５ｍｍよりも大きくなるようにしてあるが、各パッド１３，１３の直径は特に限定するものではなく、また、必ずしも円形状とする必要はなく、例えば、正方形状としてもよいが、貫通孔２０２，２０２の開口径を小さくするうえでは円形状の方が正方形状よりも好ましい。
【００４０】
ここにおいて、各パッド１３，１３の一部が厚み方向において第１のカバー基板２に重なる場合には、パッド１３，１３の厚みの影響で接合性や気密性が損なわれて製造時の歩留まり低下や、動作安定性の低下、経時安定性の低下の原因となる懸念があり、外側フレーム部１０の幅寸法（外側フレーム部１０の外側面と内側面との距離）を増大させる必要が生じてＭＥＭＳ光スキャナの小型化が制限されてしまうことが考えられる。
【００４１】
これに対して、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、第１のカバー基板２が各パッド１３，１３と重なることがなく、第１のカバー基板２と外側フレーム部１０との間にパッド１３，１３の一部が介在することもないので、第１のカバー基板２とミラー形成基板１の外側フレーム部１０との接合が各パッド１３，１３により妨げられるのを防止することができるから、パッド１３，１３の厚みの影響で接合性や気密性が損なわれるのを防止することができ、外側フレーム部１０の幅寸法を増大させずに歩留まりの向上による低コスト化を図れるとともに、動作安定性の低下、経時安定性の低下を抑制することができる。
【００４２】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、ミラー形成基板１の外側フレーム部１０と各カバー基板２，３とで囲まれる気密空間を真空とすることで、低消費電力化を図りつつ可動部２０の機械振れ角を大きくすることが可能となるので、上記気密空間を真空とするとともに、第２のカバー基板３におけるミラー形成基板１との対向面において外側フレーム部１０に接合される部位よりも内側の適宜部位に非蒸発型ゲッタ（図示せず）を設けてある。なお、非蒸発型ゲッタは、例えば、Ｚｒを主成分とする合金やＴｉを主成分とする合金などにより形成すればよい。また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナにおいて、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２と第２のカバー基板３とで囲まれた気密空間を不活性ガス雰囲気（例えば、ドライ窒素ガス雰囲気など）としてもよく、真空（真空雰囲気）とした場合、不活性ガス雰囲気とした場合のいずれも、ミラー面２１の酸化を防止できるから、ミラー面２１の材料の選択肢が多くなるとともに、ミラー面２１の反射特性の経時変化を抑制することができる。
【００４３】
ところで、第１のガラス基板２００は、ミラー形成基板１との対向面に可動部２０の変位空間を確保する変位空間形成用凹部（以下、第１の変位空間形成用凹部と称する）２０１を有しているが、上述のように２枚のガラス板を接合して形成されており、ミラー形成基板１に近い側に配置するガラス板（以下、第１のガラス板と称する）において第１の変位空間形成用凹部２０１に対応する部位に厚み方向に貫通する開孔部を形成するとともにミラー形成基板１から遠い側に配置するガラス板（以下、第２のガラス板と称する）を平板状としてあるので、１枚のガラス基板を用いて当該ガラス基板にサンドブラスト加工などにより第１の変位空間形成用凹部２０１を形成する場合に比べて、第１の変位空間形成用凹部２０１の内底面を滑らかな表面とすることができ、第１の変位空間形成用凹部２０１の内底面での拡散反射、光拡散、散乱損失などを低減できる。
【００４４】
第２のカバー基板３は、第２のガラス基板３００を用いて形成されており、厚み方向の両面を平面状としてあるが、可動部２０の厚みや、半導体基板を構成するＳＯＩ基板１００の第２のシリコン層１００ｂの厚みなどによっては、第２のガラス基板３００におけるミラー形成基板１側の一表面に、可動部２０の変位空間を確保するための凹部（以下、第２の変位空間形成用凹部と称する）を形成してもよい。ここにおいて、第２のガラス基板３００の上記一表面に第２の変位空間形成用凹部を形成する場合は、例えば、サンドブラスト法などにより形成すればよい。なお、第２のカバー基板３は、光を透過させる必要がないので、第２のガラス基板３００に限らず、例えば、シリコン基板を用いて形成してもよく、この場合の第２の変位空間形成用凹部は、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して形成すればよい。
【００４５】
なお、上述の各ガラス基板２００，３００のガラス材料としては、硼珪酸ガラスであるパイレックス（登録商標）を採用しているが、硼珪酸ガラスに限らず、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、石英ガラスなどを採用してもよい。また、本実施形態では、各カバー基板２，３の厚さを０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の範囲で設定し、第１の変位空間形成用凹部２０１の深さを０．３ｍｍ程度に設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００４６】
次に、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの動作について簡単に説明する。
【００４７】
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、一対のパッド１３，１３を通して、対向する可動電極２２と固定電極１２との間に可動部２０を駆動するためのパルス電圧を与えることにより、可動電極２２・固定電極１２間に静電力が発生し、可動部２０がｙ軸方向の軸回りで回動する。しかして、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、可動電極２２・固定電極１２間に所定の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部２０を揺動させることができる。
【００４８】
ここで、上述の可動部２０は、内部応力に起因して、静止状態でも水平姿勢（ｘｙ平面に平行な姿勢）ではなく、きわめて僅かであるが傾いているので、例えば、可動電極２２・固定電極１２間にパルス電圧が印加されると、静止状態からであっても、可動部２０に略垂直な方向（ｚ軸方向）の駆動力が加わり、可動部２０が一対の捩りばね部３０，３０を回動軸として当該一対の捩りばね部３０，３０を捩りながら回動する。そして、可動電極２２・固定電極１２間の駆動力を、可動櫛歯片２２ｂと固定櫛歯片１２ｂとが完全に重なりあうような姿勢となったときに解除すると、可動部２０は、慣性力により、一対の捩りばね部３０，３０を捩りながら回動し続ける。そして、可動部２０の回動方向への慣性力と、一対の捩りばね部３０，３０の復元力とが等しくなったとき、当該回動方向への可動部２０の回動が停止する。このとき、可動電極２２・固定電極１２間に再びパルス電圧が印加されて静電力が発生すると、可動部２０は、一対の捩りばね部３０，３０の復元力と可動電極２２および固定電極１２により構成される駆動手段の駆動力により、それまでとは逆の方向への回動を開始する。可動部２０は、駆動手段の駆動力と一対の捩りばね部３０，３０の復元力とによる回動を繰り返して、一対の捩りばね部３０，３０を回動軸として揺動する。
【００４９】
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、可動部２０と一対の捩りばね部３０，３０とにより構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、可動部２０が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角（ｘｙ平面に平行な水平面を基準としたときの傾き）が大きくなる。なお、可動電極２２・固定電極１２間への電圧（駆動電圧）の印加形態や周波数は特に限定するものではなく、例えば、可動電極２２・固定電極１２間に印加する電圧を正弦波電圧としてもよい。
【００５０】
ところで、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナは、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂など）もしくは低融点ガラスにより形成された成形部６を有し、当該成形部６の表面が、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側の平面（ｘｙ平面に平行な平面であり、より具体的には、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１との接合面を含む仮想平面）とは非平行な非平行面（ここでは、凸曲面）６１となっており、第１のカバー基板２の外表面とも非平行となっている。ここにおいて、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、上述の非平行面６１が凸曲面により構成されており、図１（ｂ）に示すように、両捩りばね部３０，３０を結ぶ直線に直交する断面（ｘｚ平面に平行な面）において曲率を有している。なお、透光性樹脂としては、熱硬化型ものを用いているが、熱硬化型に限らず、紫外線硬化型のものや、紫外線・熱併用硬化型のものを用いてもよい。また、低融点ガラスとしては、環境負荷を低減する観点から、鉛フリーの低融点ガラスを用いることが好ましい。
【００５１】
以下、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法について図３を参照しながら説明するが、（ａ）〜（ｄ）は図１（ａ）のＡ−Ｂ’断面に対応する部分の概略断面を示している。
【００５２】
まず、半導体基板であるＳＯＩ基板１００の上記一表面側に所定膜厚（例えば、５００ｎｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法や蒸着法などにより成膜する金属膜形成工程を行い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターニングすることにより各パッド１３，１３および反射膜２１ａを形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図３（ａ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、各パッド１３，１３と反射膜２１ａとの材料および膜厚を同じに設定してあるので、各パッド１３，１３と反射膜２１ａとを同時に形成しているが、各パッド１３，１３と反射膜２１ａとの材料や膜厚が相違する場合には、各パッド１３，１３を形成するパッド形成工程と反射膜を形成する反射膜形成工程とを別々に設ければよく、パッド形成工程と反射膜形成工程との順序はどちらが先でもよい。
【００５３】
上述の各パッド１３，１３および反射膜２１ａを形成した後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側で、第１のシリコン層１００ａのうち可動部２０、一対の捩りばね部３０，３０、外側フレーム部１０、固定電極１２，１２、可動電極２２，２２に対応する部位を覆うようにパターニングされた第１のレジスト層１３０をマスクとして、第１のシリコン層１００ａを絶縁層１００ｃに達する深さ（第１の所定深さ）までエッチングすることにより第１のシリコン層１００ａをパターニングする第１のシリコン層パターニング工程（表面側パターニング工程）を行うことによって、図３（ｂ）に示す構造を得る。要するに、第１のシリコン層パターニング工程は、半導体基板であるＳＯＩ基板１００を上記一表面から第１の所定深さまでエッチングする表面側パターニング工程を構成している。第１のシリコン層パターニング工程での第１のシリコン層１００ａのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性の高いエッチングが可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第１のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００５４】
上述の第１のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の第１のレジスト層１３０を除去してから、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の全面に第２のレジスト層１３１を形成し、続いて、ＳＯＩ基板１００の他表面側で、第２のシリコン層１００ｂのうち外側フレーム部１０に対応する部位以外を露出させるようにパターニングされた第３のレジスト層１３２をマスクとして、第２のシリコン層１００ｂを絶縁層１００ｃに達する深さ（第２の所定深さ）までエッチングすることにより第２のシリコン層１００ｂをパターニングする第２のシリコン層パターニング工程を行うことによって、図３（ｃ）に示す構造を得る。要するに、第２のシリコン層パターニング工程は、半導体基板であるＳＯＩ基板１００を上記他表面から第２の所定深さまでエッチングする裏面側パターニング工程を構成している。第２のシリコン層パターニング工程での第２のシリコン層１００ｂのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性が高く垂直深堀が可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第２のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００５５】
上述の第２のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の絶縁層１００ｃにおいて外側フレーム部１０と可動部２０との間の部位、可動電極２２，２２と固定電極１２，１２との間の部位を、ＳＯＩ基板１００の上記他表面側からエッチングする絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成してから、第２のレジスト層１３１および第３のレジスト層１３２を除去し、その後、ミラー形成基板１と、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３とを陽極接合などにより接合する接合工程を行い、続いて、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより成形部６を形成する成形部形成工程を行うことによって、図３（ｄ）に示す構造のＭＥＭＳ光スキャナを得る。
【００５６】
ここにおいて、接合工程では、ミラー形成基板１のミラー面２１を保護する観点から、第１のカバー基板２とミラー形成基板１とを接合する第１の接合過程を行ってから、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合する第２の接合過程を行うことが好ましい。ここで、第１の接合過程では、先ず、第１のガラス基板２００に第１の変位空間形成用凹部２０１や各貫通孔２０２，２０２を形成した第１のカバー基板２とミラー形成基板１とを重ねた積層体を、所定真空度（例えば、１０Ｐａ以下）の真空中で所定の接合温度（例えば、３００℃〜４００℃程度）に加熱した状態で、第１のシリコン層１００ａと第１のカバー基板２との間に第１のカバー基板２側を低電位側として所定電圧（例えば、４００Ｖ〜８００Ｖ程度）を印加し、この状態を所定の接合時間（例えば、２０分〜６０分程度）だけ保持すればよい。また、第２の接合過程では、上述の第１の接合過程に準じて、第２のシリコン層１００ｂと第２のカバー基板３との陽極接合を行う。なお、ミラー形成基板１と各カバー基板２，３を接合する接合方法は、陽極接合に限らず、例えば、常温接合法などでもよい。また、第１のシリコン層パターニング工程の後に、ＳＯＩ基板１００と第１のカバー基板２とを接合し、その後、第２のシリコン層パターニング工程、絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成し、その後、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合するようにしてもよい。
【００５７】
また、成形部形成工程では、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に熱硬化型の透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから、成形部６の形状に対応したモールド型（本実施形態では、成形部６の非平行面６１となる凸曲面に対応する凹曲面を有するモールド型）を押し付けて当該モールド型を介して透光性樹脂もしくは低融点ガラスを加熱することで透光性樹脂もしくは低融点ガラスを硬化させ、モールド型を離型するようにしている。なお、透光性樹脂として紫外線硬化型のものを用いる場合には、モールド型を押し付けて紫外線を照射することで透光性樹脂を硬化させるようにすればよく、紫外線・熱併用硬化型紫外線のものを用いる場合には、紫外線を照射するとともに加熱を行うようにすればよい。また、成形部６を形成する成形部形成工程では、第１のカバー基板２の貫通孔２０２，２０２内に透光性樹脂もしくは低融点ガラスが入らないように、適宜、枠部材やマスクを設ければよい。
【００５８】
ところで、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法では、成形部形成工程が終了するまでの全工程をミラー形成基板１および各カバー基板２，３それぞれについてウェハレベルで行うことでＭＥＭＳ光スキャナを複数備えたウェハレベルパッケージ構造体を形成するようにし、当該ウェハレベルパッケージ構造体から個々のＭＥＭＳ光スキャナに分割する分割工程を行うようにしている。要するに、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法では、ミラー形成基板１を複数形成した第１のウェハと、第１のカバー基板２を複数形成した第２のウェハおよび第２のカバー基板３を複数形成した第３のウェハとを接合することでウェハレベルパッケージ構造体を形成した後、ウェハレベルパッケージ構造体の各第１のカバー基板２における各ミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより各成形部６を形成し、その後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板１の外形サイズに分割するようにしているので、各カバー基板２，３の平面サイズをミラー形成基板１の外形サイズに合わせることができるから、成形部６を備えた小型のＭＥＭＳ光スキャナセンサを簡易なプロセスで製造することができ、また、量産性を高めることができる。
【００５９】
以上説明した本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３がミラー形成基板１と同じ外形寸法に形成されていることにより、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３の外形寸法がミラー形成基板１の外形寸法よりも大きい場合に比べて小型化を図れ、また、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスにより形成された成形部６を有し、当該成形部６の表面が、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側の平面とは非平行な非平行面６１であるので、第１のカバー基板２の基礎となる第１のガラス基板２００を加工して非平行面を形成する場合に比べて容易に低コストで非平行面６１を形成することができるから、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光（ミラー面２１で反射されＭＥＭＳ光スキャナから出射される光）の方向に揃うのを抑制することが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、成形部６の非平行面６１が、両捩りばね部３０，３０を結ぶ直線に直交する断面において曲率を有する凸曲面により構成されているので、非平行面６１での光学作用により、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となる。ここで、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、成形部６が入射光を集光するレンズ機能を有することとなり、ミラー面２１での反射光の強度の低下を抑制できる。なお、本実施形態では、非平行面６１を構成する凸曲面を非球面の一部により構成している。
【００６１】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、ＳＯＩ基板１００の第１のシリコン層１００ａにより各捩りばね部３０，３０を形成してあるので、半導体基板としてシリコン基板を用いる場合に比べて各捩りばね部３０，３０の厚み寸法の精度を高めることができ、可動部２０と一対の捩りばね部３０，３０とで構成される振動系の共振周波数の精度を高めることができる。
【００６２】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法では、ミラー形成基板１が複数形成された第１のウェハと、第１のカバー基板２が複数形成された第２のウェハおよび第２のカバー基板３が複数形成された第３のウェハとが接合されたウェハレベルパッケージ構造体を形成した後、ウェハレベルパッケージ構造体の各第１のカバー基板２における各ミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより各成形部６を形成し、その後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板１の外形サイズに分割するので、小型化が可能であり、且つ、複数の成形部６を同時に成形することができるから、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能なＭＥＭＳ光スキャナを提供することができる。
【００６３】
（実施形態２）
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの基本構成は実施形態１と略同じであり、図４に示すように、成形部６の非平行面６１が凹曲面により構成されている点が相違するだけである。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
しかして、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、実施形態１と同様、小型化を図れ、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となる。
【００６５】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、成形部６の非平行面６１が、両捩りばね部３０，３０を結ぶ直線に直交する断面において曲率を有する凹曲面により構成されているので、非平行面６１での光学作用により、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となる。本実施形態では、非平行面６１を構成する凹曲面を非球面の一部により構成しており、成形部６の非平行面６１は、入射光の一部を散乱させることで不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光の方向に揃うのを抑制する。
【００６６】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法は、実施形態１のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法と基本的に同じであり、成形部形成工程で用いるモールド型が相違するだけである。すなわち、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法では、成形部形成工程において、成形部６の非平行面６１となる凹曲面に対応する凸曲面を有するモールド型を用いる。
【００６７】
（実施形態３）
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの基本構成は実施形態１と略同じであり、図５に示すように、成形部６の非平行面６１が傾斜面により構成されている点が相違するだけである。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
ここにおいて、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、成形部６の非平行面６１が、両捩りばね部３０，３０を結ぶ直線に直交する断面において傾斜する傾斜面により構成されており、図示しない光源（レーザ光源など）からの光が入射する側の方が成型部６の厚みが薄くなっている。なお、図５中の太線の矢印は光源からの光で成形部６の非平行面６１に入射する光のうちミラー面２１で反射される光の進行経路を模式的に示し、細線の矢印は上記光源からの光で成形部６の非平行面６１に入射する光のうち非平行面６１で反射される光（不要な反射光）の進行方向を模式的に示している。
【００６９】
しかして、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、実施形態１と同様、小型化を図れ、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となる。
【００７０】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法は、実施形態１のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法と基本的に同じであり、成形部形成工程で用いるモールド型が相違するだけである。
【００７１】
（実施形態４）
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの基本構成は実施形態１と略同じであって、図６および図７に示すように、可動部２０および第２のカバー基板３などの構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００７２】
本実施形態では、可動部２０が、外側フレーム部１０に一対の捩りばね部３０，３０（以下、第１の捩りばね部３０，３０と称する）を介して揺動自在に支持された枠状（ここでは、矩形枠状）の可動フレーム部２３と、可動フレーム部２３の内側に配置されミラー面２１が設けられた平面視矩形状のミラー部２４と、可動フレーム部２３の内側でミラー部２４を挟む形で配置され可動フレーム部２３とミラー部２４とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部２５，２５（以下、第２の捩りばね部２５，２５と称する）とを有している。
【００７３】
第２の捩りばね部２５，２５は、第１の捩りばね部３０，３０の並設方向（ｙ軸方向）とは直交する方向（ｘ軸方向）に並設されている。要するに、可動部２０は、一対の第２の捩りばね部２５，２５がｘ軸方向に並設されており、ミラー部２４が、可動フレーム部２３に対して一対の第２の捩りばね部２５，２５の回りで変位可能となっている（ｘ軸方向の軸回りで回動可能となっている）。つまり、一対の第２の捩りばね部２５，２５は、可動フレーム部２３に対してミラー部２４が揺動自在となるように可動フレーム部２３とミラー部２４とを連結している。言い換えれば、可動フレーム部２３の内側に配置されるミラー部２４は、ミラー部２４から相反する２方向へ連続一体に延長された２つの第２の捩りばね部２５，２５を介して可動フレーム部２３に揺動自在に支持されている。ここで、一対の第２の捩りばね部２５，２５は、両者のｘ軸方向に沿った中心線同士を結ぶ直線が、平面視でミラー部２４の重心を通るように形成されている。なお、各第２の捩りばね部２５，２５は、厚み寸法（ｚ軸方向の寸法）を３０μｍ、幅寸法（ｙ軸方向の寸法）を、３０μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、ミラー部２４およびミラー面２１の平面視形状は、矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。また、可動フレーム部２３の内周形状も矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。
【００７４】
上述の説明から分かるように、ミラー部２４は、一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りの回動と、一対の第２の捩りばね部２５，２５の軸回りの回動とが可能である。要するに、ミラー部２４のミラー面２１が、２次元的に回動可能に構成されている。ここにおいて、可動部２０は、可動フレーム部２３における第１のカバー基板２側とは反対側に一体に設けられ可動フレーム部２３を支持する枠状の支持体２９を備えており、当該支持体２９が可動フレーム部２３と一体に回動可能となっている。
【００７５】
そこで、第２のカバー基板３は、第２のガラス基板３００におけるミラー形成基板１側の上記一表面に、可動部２０の変位空間を確保するための第２の変位空間形成用凹部３０１を形成してある。
【００７６】
また、本実施形態では、外側フレーム部１０に、３つのパッド１３，１３，１３が平面視において一直線上に並ぶように略等間隔で並設されており、第１のカバー基板２に、各パッド１３，１３，１３それぞれを各別に露出させる３つのテーパ状の貫通孔２０２，２０２，２０２が貫設されている。
【００７７】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナにおけるミラー形成基板１は、実施形態１と同様、可動部２０において一対の第１の捩りばね部３０，３０を結ぶ方向（一対の第１の捩りばね部３０，３０の並設方向）に直交する方向（つまり、ｘ軸方向）の両側に形成された櫛形状の可動電極２２，２２（以下、第１の可動電極２２，２２と称する）と、外側フレーム部１０に形成され第１の可動電極２２，２２の複数の可動櫛歯片２２ｂに対向する複数の固定櫛歯片１２ｂを有する櫛形状の固定電極１２，１２（以下、第１の固定電極１２，１２と称する）とを備えているだけでなく、さらに、ミラー部２４において一対の第２の捩りばね部２５，２５を結ぶ方向（一対の第２の捩りばね部２５，２５の並設方向）に直交する方向（つまり、ｙ軸方向）の両側に形成された櫛形状の第２の可動電極２７，２７と、可動フレーム部２３に形成され第２の可動電極２７，２７の複数の可動櫛歯片２７ｂに対向する複数の固定櫛歯片２６ｂを有する櫛形状の第２の固定電極２６，２６とを備えており、第１の可動電極２２，２２と第１の固定電極１２，１２との組、第２の可動電極２７，２７と第２の固定電極２６，２６との組、それぞれが静電力により可動部２０を駆動する静電駆動式の駆動手段を構成している。
【００７８】
上述の第２の固定電極２６，２６は、平面視形状が櫛形状であり、櫛骨部２６ａが可動フレーム部２３の一部により構成されており、櫛骨部２６ａにおけるミラー部２４との対向面（可動フレーム部２３におけるｘ軸方向に沿った内側面）には多数の固定櫛歯片２６ｂが一対の第２の捩りばね部２５，２５の並設方向に沿って列設されている。一方、第２の可動電極２７，２７はミラー部２４の一部により構成されており、第２の固定電極２６，２６の櫛骨部２６ａ，２６ａ側の側面（ミラー部２４におけるｘ軸方向に沿った側面）には、固定櫛歯片２６ｂにそれぞれ対向する多数の可動櫛歯片２７ｂが上記並設方向に列設されている。ここで、櫛形状の第２の固定電極２６と櫛形状の第２の可動電極２７とは、櫛骨部２６ａ，２７ａが互いに対向し、第２の固定電極２６の各固定櫛歯片２６ｂが第２の可動電極２７の櫛溝に入り組んでおり、固定櫛歯片２６ｂと可動櫛歯片２７ｂとが、ｘ軸方向において互いに離間しており、第２の固定電極２６と第２の可動電極２２との間に電圧が印加されることにより、第２の固定電極２６と第２の可動電極２７との間に互いに引き合う方向に作用する静電力が発生する。なお、ｘ軸方向における固定櫛歯片２６ｂと可動櫛歯片２７ｂとの間の隙間は、例えば、２μｍ〜５μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００７９】
ミラー形成基板１は、外側フレーム部１０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位に複数のスリット１０ａ，１０ａ，１０ａを形成するとともに、可動部２０の可動フレーム部２３において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位に複数のスリット２０ａ，２０ａ，２０ａ，２０ａを形成することにより、３つのパッド１３，１３，１３のうち図６における真ん中のパッド１３（１３ｂ）が第１の固定電極１２，１２と電気的に接続されて同電位となり、右側のパッド１３（１３ａ）が第１の可動電極２２，２２および第２の可動電極２６，２６と電気的に接続されて同電位となり、左側のパッド１３（１３ｃ）がミラー部２４の第２の可動電極２７，２７と電気的に接続されて同電位となっている。
【００８０】
ここで、外側フレーム部１０の複数のスリット１０ａ，１０ａ，１０ａは絶縁層１００ｃに達する深さで形成されている。本実施形態においても、実施形態１と同様、各スリット１０ａ，１０ａ，１０ａをトレンチとし、各スリット１０ａ，１０ａ，１０ａの平面視形状を外側フレーム部１０の外側面側に開放されない形状とすることで、外側フレーム部１０にスリット１０ａ，１０ａ，１０ａを形成した構造を採用しながらも、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２との接合性が低下するのを防止し、外側フレーム部１０と各カバー基板２，３とで囲まれる空間の気密性を確保している。
【００８１】
また、可動部２０における可動フレーム部２３の各スリット２０ａ，２０ａ，２０ａ，２０ａは、トレンチとしてあり、ＳＯＩ基板１００の絶縁層１００ｃの一部と第２のシリコン層１００ｂの一部とで構成される上述の支持体２９における絶縁層１００ｃに達する深さに形成してある。要するに、本実施形態では、可動フレーム部２３に複数のスリット２０ａ，２０ａ，２０ａ，２０ａを形成した構成を採用しながらも支持体２９により可動フレーム部２３を支持しているので、可動フレーム部２３と支持体２９とが、一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りで一体に回動可能となっている。ここにおいて、支持体２９は、可動フレーム部２３のうち各固定櫛歯片２６ｂおよび各可動櫛歯片２２ｂを除く部位を覆う枠状（矩形枠状）に形成されている（図７参照）。また、可動フレーム部２３の複数のトレンチ２０ａ，２０ａ，２０ａ，２０ａは、支持体２９を含めた可動部２０の重心が、平面視において一対の第１の捩りばね部３０，３０のｙ軸方向に沿った中心線を結ぶ直線の略真ん中に位置するように形状設計してある。しかして、可動部２０が一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りでスムーズに揺動し、反射光のスキャンが適正に行われる。なお、本実施形態では、支持体２９において第２のシリコン層１００ｂにより構成される部位の厚さを外側フレーム部１０において第２のシリコン層１００ｂにより構成される部位と同じ厚さに設定してあるが、同じに限らず、厚くしてもよいし薄くしてもよい。
【００８２】
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、例えば、第１の可動電極２２および第２の固定電極２６が電気的に接続されたパッド１３ａの電位を基準電位として、第１の固定電極１２および第２の可動電極２７それぞれの電位を周期的に変化させることにより、可動部２０を一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りで回動させることができるとともに、ミラー部２４を一対の第２の捩りばね部２５，２５の軸回りで回動させることができる。要するに、一対のパッド１３ｂ，１３ａを通して、対向する第１の固定電極１２と可動電極２２との間に可動部２０を駆動するためのパルス電圧を与えることにより、第１の固定電極１２・第１の可動電極２２間に静電力が発生し、可動部２０がｙ軸方向の軸回りで回動し、また、一対のパッド１３ａ，１３ｃを通して、対向する第２の固定電極２６と第２の可動電極２７との間にミラー部２４を駆動するためのパルス電圧を与えることにより、第２の固定電極２６・第２の可動電極２７間に静電力が発生し、ミラー部２４がｘ軸方向の軸回りで回動する。しかして、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、第１の固定電極１２・第１の可動電極２２間に所定の第１の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部２０全体を揺動させることができ、さらに、第２の固定電極２６・第２の可動電極２７間に所定の第２の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部２０のミラー部２４を揺動させることができる。なお、本実施形態におけるミラー形成基板１は、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２とで囲まれた空間側において、第１のシリコン層１００ａの反射膜２１ａが形成されていない部位の表面に、シリコン酸化膜１１１ａ（図８（ｆ）参照）が形成されている。
【００８３】
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、第１の固定電極１２・第１の可動電極２２間に、可動部２０と一対の第１の捩りばね部３０，３０とにより構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、可動部２０が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角（ｘｙ平面に平行な水平面を基準としたときの傾き）が大きくなる。また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、第２の固定電極２６・第２の可動電極２７間に、ミラー部２４と一対の第２の捩りばね部２５，２５とにより構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、ミラー部２４が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角（可動フレーム部２３における第１のカバー基板２側の表面に平行な面を基準としたときの傾き）が大きくなる。
【００８４】
以下、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法について図８を参照しながら説明するが、（ａ）〜（ｄ）は図６のＡ−Ｂ断面に対応する部分の概略断面を示している。
【００８５】
まず、半導体基板であるＳＯＩ基板１００の上記一表面側および上記他表面側それぞれに熱酸化法などによりシリコン酸化膜１１１ａ，１１１ｂを形成する酸化膜形成工程を行うことによって、図８（ａ）に示す構造を得る。
【００８６】
その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側のシリコン酸化膜１１１ａのうち可動部２０において反射膜２１ａの形成予定領域以外の部分、第１の捩りばね部３０，３０などに対応する部位などが残るようにフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第１のシリコン層１００ａをパターニングする第１のシリコン層パターニング工程を行うことによって、図８（ｂ）に示す構造を得る。
【００８７】
その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側に所定膜厚（例えば、５００ｎｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法や蒸着法などにより成膜する金属膜形成工程を行い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターニングすることにより各パッド１３，１３および反射膜２１ａを形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図８（ｃ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、各パッド１３，１３，１３と反射膜２１ａとの材料および膜厚を同じに設定してあるので、各パッド１３，１３，１３と反射膜２１ａとを同時に形成しているが、各パッド１３，１３，１３と反射膜２１ａとの材料や膜厚が相違する場合には、各パッド１３，１３，１３を形成するパッド形成工程と反射膜を形成する反射膜形成工程とを別々に設ければよい。
【００８８】
上述の各パッド１３，１３，１３および反射膜２１ａを形成した後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側で、第１のシリコン層１００ａのうち可動フレーム部２３、ミラー部２４、一対の第１の捩りばね部３０，３０、一対の第２の捩りばね部２５，２５、外側フレーム部１０、第１の固定電極１２，１２、第２の可動電極２２，２２、第２の固定電極２６，２６、第２の可動電極２７，２７に対応する部位を覆うようにパターニングされた第１のレジスト層１３０をマスクとして、第１のシリコン層１００ａを絶縁層１００ｃに達する深さ（第１の所定深さ）までエッチングすることにより第１のシリコン層１００ａをパターニングする第１のシリコン層パターニング工程（表面側パターニング工程）を行うことによって、図８（ｄ）に示す構造を得る。第１のシリコン層パターニング工程での第１のシリコン層１００ａのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性の高いエッチングが可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第１のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００８９】
上述の第１のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の第１のレジスト層１３０を除去してから、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の全面に第２のレジスト層１３１を形成し、続いて、ＳＯＩ基板１００の他表面側で、第２のシリコン層１００ｂのうち外側フレーム部１０、支持体２９に対応する部位以外を露出させるようにパターニングされた第３のレジスト層１３２をマスクとして、第２のシリコン層１００ｂを絶縁層１００ｃに達する深さ（第２の所定深さ）までエッチングすることにより第２のシリコン層１００ｂをパターニングする第２のシリコン層パターニング工程を行うことによって、図８（ｅ）に示す構造を得る。第２のシリコン層パターニング工程での第２のシリコン層１００ｂのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性が高く垂直深堀が可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第２のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００９０】
上述の第２のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の絶縁層１００ｃの不要部分をＳＯＩ基板１００の上記他表面側からエッチングする絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成し、続いて、第２のレジスト層１３１および第３のレジスト層１３２を除去し、その後、ミラー形成基板１と、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３とを陽極接合などにより接合する接合工程を行い、続いて、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより成形部６を形成する成形部形成工程を行うことによって、図８（ｆ）に示す構造のＭＥＭＳ光スキャナを得る。ここにおいて、接合工程では、ミラー形成基板１のミラー面２１を保護する観点から、第１のカバー基板２とミラー形成基板１とを接合する第１の接合過程を行ってから、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合する第２の接合過程を行うことが好ましい。なお、第１のシリコン層パターニング工程の後に、ＳＯＩ基板１００と第１のカバー基板２とを接合し、その後、第２のシリコン層パターニング工程、絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成し、その後、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合するようにしてもよい。
【００９１】
ところで、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法では、成形部形成工程が終了するまでの全工程をミラー形成基板１および各カバー基板２，３それぞれについてウェハレベルで行うことでＭＥＭＳ光スキャナを複数備えたウェハレベルパッケージ構造体を形成するようにし、当該ウェハレベルパッケージ構造体から個々のＭＥＭＳ光スキャナに分割する分割工程を行うようにしている。要するに、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法では、ミラー形成基板１を複数形成した第１のウェハと、第１のカバー基板２を複数形成した第２のウェハおよび第２のカバー基板３を複数形成した第３のウェハとを接合することでウェハレベルパッケージ構造体を形成した後、ウェハレベルパッケージ構造体の各第１のカバー基板における各ミラー形成基板とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより各成形部６を形成し、その後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板１の外形サイズに分割するようにしているので、各カバー基板２，３の平面サイズをミラー形成基板１の外形サイズに合わせることができるから、成形部６を備えた小型のＭＥＭＳ光スキャナを簡易なプロセスで製造することができ、また、量産性を高めることができる。
【００９２】
しかして、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３がミラー形成基板１と同じ外形寸法に形成されていることにより、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３の外形寸法がミラー形成基板１の外形寸法よりも大きい場合に比べて小型化を図れ、また、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスにより形成された成形部６を有し、当該成形部６の表面が、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側の平面とは非平行な非平行面６１であるので、第１のカバー基板２の基礎となる第１のガラス基板２００を加工して非平行面を形成する場合に比べて容易に低コストで非平行面６１を形成することができるから、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光（ミラー面２１で反射されＭＥＭＳ光スキャナから出射される光）の方向に揃うのを抑制することが可能となる。
【００９３】
ところで、本実施形態では、成形部６の非平行面６１が、一対の第１の捩りばね部３０，３０を結ぶ直線に直交する断面、一対の第２の捩りばね部２５，２５を結ぶ直線に直交する断面それぞれにおいて曲率を有する凸曲面により構成されているが、各断面における曲率は同じでもよいし異なっていてもよい。また、非平行面６１は、各断面それぞれにおいて曲率を有する凹曲面により構成してもよい。
【００９４】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナにおいて、各パッド１３それぞれの代わりに、例えば、図９に示すように、第１のカバー基板２の外表面とミラー形成基板１における外側フレーム部１０の表面と貫通孔２０２の内側面とに跨って形成された貫通配線２１３を外部接続電極として形成してもよく、他の実施形態において同様の外部接続電極を採用してもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１ ミラー形成基板
２ 第１のカバー基板
３ 第２のカバー基板
６ 成形部
１３ パッド
６１ 非平行面
２０ 可動部
２１ ミラー面
３０ 捩りばね部
１００ ＳＯＩ基板（半導体基板）
２００ 第１のガラス基板
２０２ 貫通孔
３００ 第２のガラス基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ光スキャナおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシニング技術などを利用して形成されるＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）デバイスの一種として、マイクロマシニング技術などを利用して形成されて、入射光を反射するミラー面が設けられた可動部と、可動部を駆動する駆動手段とを備え、ミラー面に入射する入射光を走査するＭＥＭＳ光スキャナが各所で研究開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。なお、この種のＭＥＭＳ光スキャナは、例えば、レーザプロジェクタ、レーザビームプリンタ、バーコードリーダ、内視鏡、距離画像センサなどの種々の光学機器への応用が考えられている。
【０００３】
ここにおいて、上記特許文献１には、図１０に示すように、半導体基板として第１のシリコン基板１０１ａ’と第２のシリコン基板１０１ｂ’とを絶縁層（ＳｉＯ２層）１０１ｃ’を介して張り合わせたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１００’を用いて形成され一表面側にミラー面（図示せず）が設けられたミラー形成基板１’と、第１のガラス基板２００’を用いて形成されミラー形成基板１’の上記一表面側に接合された第１のカバー基板２’と、第２のガラス基板３００’を用いて形成されミラー形成基板１’の他表面側に接合された第２のカバー基板３’とを備えたＭＥＭＳ光スキャナが提案されている。
【０００４】
上述のミラー形成基板１’は、矩形枠状の外側フレーム部１０’と、外側フレーム部１０’の内側に配置され上記ミラー面が設けられた矩形板状の可動部２０’と、外側フレーム部１０’の内側で可動部２０’を挟む形で配置され外側フレーム部１０’と可動部２０’とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部３０’，３０’とを備えている。また、ミラー形成基板１’は、可動部２０’において一対の捩りばね部３０’，３０’を結ぶ方向に直交する方向の両側に形成された櫛形状の可動電極２２’，２２’と、外側フレーム部１０’に形成され可動電極２２’の複数の可動櫛歯片２２ｂ’，２２ｂ’に対向する複数の固定櫛歯片１２ｂ’，１２ｂ’を有する櫛形状の固定電極１２’，１２’とで構成され静電力により可動部２０’を駆動する静電駆動式の駆動手段を備えている。なお、上述のＳＯＩ基板１００’は、第２のシリコン基板１０１ｂ’の厚さを５００μｍ程度とし、第１のシリコン基板１０１ａ’の厚さを１００μｍ以下としてある。
【０００５】
また、図１０に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナは、第２のカバー基板３’は、第２のガラス基板３００’におけるミラー形成基板１’側の表面に、可動部２０’の変位空間を確保する変位空間形成用凹部３０１’が形成されており、第１のカバー基板２’と外側フレーム部１０’と第２のカバー基板３’とで囲まれた気密空間を真空としてあるので、駆動電圧の低電圧化を図りながらも必要な振れ角を確保することが可能となる。
【０００６】
また、上記特許文献２には、図１１（ａ）に示すように、マイクロマシニング技術を利用して形成されたミラー形成基板（マイクロミラー素子）１”と、ミラー形成基板１”が一表面側にマウントされた基板４”と、基板４”の上記一表面側でミラー形成基板１”を囲む形で基板４”に封着されたガラス製の透光性カバー部材（ウィンドウ蓋）５”とを備えたＭＥＭＳ光スキャナが提案されている。
【０００７】
ここにおいて、ミラー形成基板１”は、図１１（ｂ）に示すように、外側フレーム部１０”と、外側フレーム部１０”の内側に配置されミラー面（図示せず）が設けられた可動部２０”と、可動部２０”を挟む形で配置され外側フレーム部１０”と可動部２０”とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部３０”，３０”と、可動部２０”を駆動する静電駆動式の駆動手段（図示せず）とを備えている。
【０００８】
また、図１１（ａ）に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナは、透光性カバー部材５”におけるミラー形成基板１”側の表面に、可動部２０”の変位空間を確保する凹部５０１”が形成されており、透光性カバー部材５”と基板４”とで囲まれた気密空間を真空としてあるので、駆動電圧の低電圧化を図りながらも必要な振れ角を確保することが可能となる。
【０００９】
ところで、図１０に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナでは、別置の光源（例えば、レーザ光源など）から出射され第１のカバー基板２’におけるミラー形成基板１’側とは反対の外表面に入射した光ビームのうち、第１のカバー基板２’を透過してミラー形成基板１’の上記ミラー面で反射されて第１のカバー基板２’の上記外表面から出射する所望の光ビームと、第１のカバー基板２’の上記外表面で反射された不要な光ビームとの進行方向が揃ってしまうことがあり、例えば、レーザプロジェクタに応用した場合、スクリーン上に不要な輝点が生じてしまう。
【００１０】
これに対して、図１１（ａ）に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナは、透光性カバー部材５”の一部をレンズ状の形状とすることで、レーザ光源から出射され透光性カバー部材５”の外表面に入射した光ビームのうち、透光性カバー部材５”の上記外表面で反射され進行方向が所望の光ビーム（図９中の「映像ビーム」）に揃ってしまう不要な光ビーム（図９中の「ノイズビームＢ」）を低減できるので、例えば、レーザプロジェクタに応用した場合、スクリーン上に不要な輝点が生じるのを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１０９６５１号公報
【特許文献２】特開２００７−３４３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１１（ａ）に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナでは、製造時に、基板４”と透光性カバー部材５”とをウェハレベルで接合してから個々の基板４”および透光性カバー部材５”に切断するので、ミラー形成基板１”よりも外形サイズの大きな基板４”と透光性カバー部材５”とでパッケージが構成され、ＭＥＭＳ光スキャナ全体の外形サイズが図１０に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナよりも大きくなってしまう。
【００１３】
そこで、図１０に示した構成のＭＥＭＳ光スキャナにおいて第１のガラス基板２００’を用いて形成される第１のカバー基板２’の一部をレンズ状の形状に加工することが考えられるが、第１のガラス基板２００’を用いて形成する第１のカバー基板２’の一部を表面が滑らかなレンズ状に加工するのが難しく、コストが高くなってしまうとともに、ミラー形成基板１’と第２のカバー基板２’とを陽極接合などにより接合する際に適宜の荷重を印加するのが難しくなって接合性が低下してしまう。なお、第１のカバー基板２’は、気密封止のためのミラー形成基板１’との接合性、当該第１のカバー基板２’の透光性などを考慮して第１のガラス基板２００’を用いている。
【００１４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、小型化が可能であり、且つ、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能なＭＥＭＳ光スキャナおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１の発明は、半導体基板を用いて形成され、外側フレーム部、外側フレーム部の内側に配置されミラー面が設けられた可動部、および外側フレーム部の内側で可動部を挟む形で配置され外側フレーム部と可動部とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部を有するミラー形成基板と、ミラー形成基板においてミラー面が設けられた一表面側に接合されたガラス基板からなる第１のカバー基板と、ミラー形成基板の他表面側に接合された第２のカバー基板と、可動部を駆動する駆動手段とを備えたＭＥＭＳ光スキャナであって、第１のカバー基板および第２のカバー基板がミラー形成基板と同じ外形寸法に形成され、第１のカバー基板におけるミラー形成基板とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスにより形成された成形部を有し、当該成形部の表面が、第１のカバー基板におけるミラー形成基板側の平面とは非平行な非平行面であることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、第１のカバー基板および第２のカバー基板がミラー形成基板と同じ外形寸法に形成されていることにより、第１のカバー基板および第２のカバー基板の外形寸法がミラー形成基板の外形寸法よりも大きい場合に比べて小型化を図れ、また、第１のカバー基板におけるミラー形成基板とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスにより形成された成形部を有し、当該成形部の表面が、第１のカバー基板におけるミラー形成基板側の平面とは非平行な非平行面であるので、第１のカバー基板の基礎となる第１のガラス基板を加工して非平行面を形成する場合に比べて容易に低コストで非平行面を形成することができるから、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記非平行面は、前記両捩りばね部を結ぶ直線に直交する断面において曲率を有する凸曲面もしくは凹曲面であることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記成形部の前記非平行面での光学作用により、不要な反射光の方向がミラー面での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となる。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記ミラー形成基板は、前記一表面側において前記外側フレーム部に形成され前記駆動手段に接続された複数のパッドを備え、前記第１のカバー基板は、各パッドそれぞれを全周に亘って露出させる複数の貫通孔が形成されてなることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、前記第１のカバー基板が各パッドと重なることがなく、前記第１のカバー基板と前記外側フレーム部との間に各パッドの一部が介在することもないので、前記第１のカバー基板と前記ミラー形成基板の前記外側フレーム部との接合が各パッドにより妨げられるのを防止することができるから、各パッドの厚みの影響で接合性や気密性が損なわれるのを防止することができ、前記ミラー形成基板の外形寸法を大きくする要因となる前記外側フレーム部の幅寸法を増大させずに歩留まりの向上による低コスト化を図れるとともに、動作安定性の低下、経時安定性の低下を抑制することができる。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法であって、ミラー形成基板が複数形成された第１のウェハと、第１のカバー基板が複数形成された第２のウェハおよび第２のカバー基板が複数形成された第３のウェハとが接合されたウェハレベルパッケージ構造体を形成した後、ウェハレベルパッケージ構造体の各第１のカバー基板における各ミラー形成基板とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより各成形部を形成し、その後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板の外形サイズに分割することを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、ウェハレベルパッケージ構造体を形成し各成形部を形成してから分割するので、小型化が可能であり、且つ、複数の成形部を同時に成形することができるので、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能なＭＥＭＳ光スキャナを提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明では、小型化が可能であり、且つ、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となるという効果がある。
【００２４】
請求項４の発明では、小型化が可能であり、且つ、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能なＭＥＭＳ光スキャナを提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１のＭＥＭＳ光スキャナを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。
【図２】同上のＭＥＭＳ光スキャナの概略分解斜視図である。
【図３】同上のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】実施形態２のＭＥＭＳ光スキャナを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。
【図５】実施形態３のＭＥＭＳ光スキャナを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’概略断面図である。
【図６】実施形態４のＭＥＭＳ光スキャナの概略分解斜視図である。
【図７】同上のＭＥＭＳ光スキャナの概略斜視図である。
【図８】同上のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図９】同上のＭＥＭＳ光スキャナの他の構成例の概略断面図である。
【図１０】従来例のＭＥＭＳ光スキャナを示し、（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は概略断面図である。
【図１１】他の従来例のＭＥＭＳ光スキャナを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施形態１）
以下、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナについて図１および図２を参照しながら説明する。
【００２７】
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナは、半導体基板であるＳＯＩ基板１００を用いて形成され、外周形状が矩形状の枠状（ここでは、矩形枠状）の外側フレーム部（固定フレーム部）１０、外側フレーム部１０の内側に配置され平面視矩形状のミラー面２１が設けられた平面視矩形状の可動部２０、および外側フレーム部１０の内側で可動部２０を挟む形で配置され外側フレーム部１０と可動部２０とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部３０，３０を有するミラー形成基板１と、第１のガラス基板２００を用いて形成されミラー形成基板１においてミラー面２１が設けられた一表面側に接合された第１のカバー基板２と、第２のガラス基板３００を用いて形成されミラー形成基板１の他表面側に接合された第２のカバー基板３とを備えている。
【００２８】
ここにおいて、ミラー形成基板１および各カバー基板２，３の外周形状は矩形状であり、各カバー基板２，３はミラー形成基板１と同じ外形寸法に形成されている。
【００２９】
上述のミラー形成基板１は、導電性を有する第１のシリコン層（活性層）１００ａと第２のシリコン層（シリコン基板）１００ｂとの間に絶縁層（ＳｉＯ２層）１００ｃが介在する上述のＳＯＩ基板１００をバルクマイクロマシニング技術などにより加工することによって形成してある。また、第１のカバー基板２は、それぞれパイレックス（登録商標）ガラスなどからなる２枚のガラス板を厚み方向に重ねて接合することにより形成した第１のガラス基板２００を用いて形成してあり、第２のカバー基板３は、パイレックス（登録商標）ガラスなどからなる第２のガラス基板３００を加工することにより形成してある。なお、ＳＯＩ基板１００は、第１のシリコン層１００ａの厚さを３０μｍ、第２のシリコン層１００ｂの厚さを４００μｍに設定し、第１のガラス基板２００および第２のガラス基板３００の厚さは、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の範囲で設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、半導体基板たるＳＯＩ基板１００の一表面である第１のシリコン層１０ｃの表面は（１００）面としてある。
【００３０】
ミラー形成基板１の外側フレーム部１０は、ＳＯＩ基板１００の第１のシリコン層１００ａ、絶縁層１００ｃ、第２のシリコン層１００ｂそれぞれを利用して形成してあり、外側フレーム部１０のうち第１のシリコン層１００ａにより形成された部位が第１のカバー基板２の外周部と全周に亘って接合され、外側フレーム部１０のうち第２のシリコン層１００ｃにより形成された部位が第２のカバー基板３の外周部と全周に亘って接合されており、上記一表面側において外側フレーム部１０に、可動部２０を駆動する後述の駆動手段に電気的に接続される２つのパッド１３，１３が形成されている。各パッド１３，１３は平面視形状が円形状であり、第１の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）により構成されている。なお、本実施形態では、各パッド１３，１３の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００３１】
また、ミラー形成基板１の可動部２０および各捩りばね部３０，３０は、ＳＯＩ基板１００の第１のシリコン層１００ａを用いて形成されており、外側フレーム部１０よりも十分に薄肉となっている。また、可動部２０に設けられたミラー面２１は、光源（レーザ光源など）からの光を反射するものであり、可動部２０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位上に形成した第２の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる反射膜２１ａの表面により構成されている。なお、本実施形態では、反射膜２１ａの膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００３２】
以下では、図１（ａ），（ｂ）それぞれの左下に示すように、平面視において一対の捩りばね部３０，３０の並設方向に直交する方向をｘ軸方向、一対の捩りばね部３０，３０の並設方向をｙ軸方向、ｘ軸方向およびｙ軸方向に直交する方向をｚ軸方向として説明する。
【００３３】
上述のミラー形成基板１は、一対の捩りばね部３０，３０がｙ軸方向に並設されており、可動部２０が、外側フレーム部１０に対して一対の捩りばね部３０，３０の回りで変位可能となっている（ｙ軸方向の軸回りで回動可能となっている）。つまり、一対の捩りばね部３０，３０は、外側フレーム部１０に対して可動部２０が揺動自在となるように外側フレーム部１０と可動部２０とを連結している。言い換えれば、外側フレーム部１０の内側に配置される可動部２０は、可動部２０から相反する２方向へ連続一体に延長された２つの捩りばね部３０，３０を介して外側フレーム部１０に揺動自在に支持されている。ここで、一対の捩りばね部３０，３０は、両者のｙ軸方向に沿った中心線同士を結ぶ直線が、平面視で可動部２０の重心を通るように形成されている。なお、各捩りばね部３０，３０は、厚み寸法（ｚ軸方向の寸法）を３０μｍ、幅寸法（ｘ軸方向の寸法）を、５μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、可動部２０およびミラー面２１の平面視形状は、矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。また、外側フレーム部１０の内周形状も矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。
【００３４】
上述のミラー形成基板１は、可動部２０において一対の捩りばね部３０，３０を結ぶ方向（一対の捩りばね部３０，３０の並設方向）に直交する方向（つまり、ｘ軸方向）の両側に形成された櫛形状の可動電極２２と、外側フレーム部１０に形成され可動電極２２の複数の可動櫛歯片２２ｂに対向する複数の固定櫛歯片１２ｂを有する櫛形状の固定電極１２とで構成され静電力により可動部２０を駆動する静電駆動式の駆動手段を備えている。なお、本実施形態では、駆動手段が、静電力により可動部２０を駆動するものであるが、静電力によって可動部２０を駆動する静電駆動式に限らず、電磁力によって可動部２０を駆動する電磁駆動式でもよいし、圧電素子によって可動部２０を駆動する圧電駆動式でもよい。
【００３５】
上述の固定電極１２，１２は、平面視形状が櫛形状であり、櫛骨部１２ａが外側フレーム部１０のうちｙ軸方向に沿った枠片部において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位の一部により構成されており、櫛骨部１２ａにおける可動部２０との対向面（外側フレーム部１０におけるｙ軸方向に沿った内側面）には、第１のシリコン層１００ａの一部からなる多数の固定櫛歯片１２ｂが一対の捩りばね部３０，３０の並設方向に沿って列設されている。一方、可動電極２２，２２は、可動部２０における固定電極１２の櫛骨部１２ａ側の櫛骨部２２ａ，２２ａの側面（可動部２０におけるｙ軸方向に沿った側面）において、第１のシリコン層１００ａの一部により構成され固定櫛歯片１２ｂにそれぞれ対向する多数の可動櫛歯片２２ｂが上記並設方向に列設されている。ここで、櫛形状の固定電極１２と櫛形状の可動電極２２とは、櫛骨部１２ａ，２２ａが互いに対向し、固定電極１２の各固定櫛歯片１２ｂが可動電極２２の櫛溝に入り組んでおり、固定櫛歯片１２ｂと可動櫛歯片２２ｂとが、ｙ軸方向において互いに離間しており、固定電極１２と可動電極２２との間に電圧が印加されることにより、固定電極１２と可動電極２２との間に互いに引き合う方向に作用する静電力が発生する。なお、ｙ軸方向における固定櫛歯片１２ｂと可動櫛歯片２２ｂとの間の隙間は、例えば、２μｍ〜５μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００３６】
ミラー形成基板１の外側フレーム部１０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位には、一方のパッド１３（図２における右側のパッド１３ｂ）が固定電極１２，１２に電気的に接続されるとともに他方のパッド１３（図２における左側のパッド１３ａ）が可動電極２２，２２に電気的に接続され、且つ、固定電極１２，１２と可動電極２２，２２とが電気的に絶縁されるように、複数のスリット１０ａ，１０ａ，１０ａが絶縁層１００ｃに達する深さで形成されている。ここで、本実施形態では、各スリット１０ａ，１０ａ，１０ａをトレンチとし、各スリット１０ａ，１０ａ，１０ａの平面視形状を外側フレーム部１０の外側面側に開放されない形状とすることで、外側フレーム部１０にスリット１０ａ，１０ａ，１０ａを形成した構造を採用しながらも、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２との接合性が低下するのを防止し、外側フレーム部１０と各カバー基板２，３とで囲まれる空間の気密性を確保している。
【００３７】
ここで、外側フレーム部１０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部分は、上述のスリット１０ａ，１０ａ，１０ａを形成することにより、一端部が可動部２０の外側面に連続一体に連結された各捩りばね部３０，３０それぞれの他端部が内側面に連続一体に連結された２つのアンカー部１１ａ，１１ｂと、一方のアンカー部１１ａａと一方のパッド１３ａが形成された矩形状の島部１１ｃと、上記一方のアンカー部１１ａｂと島部１１ａｃとをつなぐ平面視Ｌ字状の導電部１１ａｄとで構成される第１の導電性構造体１１ａが、可動部２０の可動電極２２，２２と同電位になり、残りの部分からなり他方のパッド１３ｂが形成された第２の導電性構造体１１ｂが固定電極１２，１２と同電位になる。
【００３８】
第１のカバー基板２は、上述のように第１のガラス基板２００を用いており、第１のガラス基板２００の厚み方向に貫通して各パッド１３，１３それぞれを全周に亘って露出させる２つの貫通孔２０２，２０２が形成されている。ここにおいて、第１のガラス基板２００の各貫通孔２０２，２０２は、ミラー形成基板１から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなるテーパ状に形成されている。ここで、第１のカバー基板２の各貫通孔２０２，２０２は、サンドブラスト法により形成してあるが、サンドブラスト法に限定するものではなく、貫通孔２０２，２０２の形状によってはドリル加工法やエッチング法などを適宜採用してもよい。
【００３９】
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、各パッド１３，１３の平面視形状を直径が０．５ｍｍの円形状としてあり、各貫通孔２０２，２０２の第１のミラー形成基板１側での開口径が０．５ｍｍよりも大きくなるようにしてあるが、各パッド１３，１３の直径は特に限定するものではなく、また、必ずしも円形状とする必要はなく、例えば、正方形状としてもよいが、貫通孔２０２，２０２の開口径を小さくするうえでは円形状の方が正方形状よりも好ましい。
【００４０】
ここにおいて、各パッド１３，１３の一部が厚み方向において第１のカバー基板２に重なる場合には、パッド１３，１３の厚みの影響で接合性や気密性が損なわれて製造時の歩留まり低下や、動作安定性の低下、経時安定性の低下の原因となる懸念があり、外側フレーム部１０の幅寸法（外側フレーム部１０の外側面と内側面との距離）を増大させる必要が生じてＭＥＭＳ光スキャナの小型化が制限されてしまうことが考えられる。
【００４１】
これに対して、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、第１のカバー基板２が各パッド１３，１３と重なることがなく、第１のカバー基板２と外側フレーム部１０との間にパッド１３，１３の一部が介在することもないので、第１のカバー基板２とミラー形成基板１の外側フレーム部１０との接合が各パッド１３，１３により妨げられるのを防止することができるから、パッド１３，１３の厚みの影響で接合性や気密性が損なわれるのを防止することができ、外側フレーム部１０の幅寸法を増大させずに歩留まりの向上による低コスト化を図れるとともに、動作安定性の低下、経時安定性の低下を抑制することができる。
【００４２】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、ミラー形成基板１の外側フレーム部１０と各カバー基板２，３とで囲まれる気密空間を真空とすることで、低消費電力化を図りつつ可動部２０の機械振れ角を大きくすることが可能となるので、上記気密空間を真空とするとともに、第２のカバー基板３におけるミラー形成基板１との対向面において外側フレーム部１０に接合される部位よりも内側の適宜部位に非蒸発型ゲッタ（図示せず）を設けてある。なお、非蒸発型ゲッタは、例えば、Ｚｒを主成分とする合金やＴｉを主成分とする合金などにより形成すればよい。また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナにおいて、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２と第２のカバー基板３とで囲まれた気密空間を不活性ガス雰囲気（例えば、ドライ窒素ガス雰囲気など）としてもよく、真空（真空雰囲気）とした場合、不活性ガス雰囲気とした場合のいずれも、ミラー面２１の酸化を防止できるから、ミラー面２１の材料の選択肢が多くなるとともに、ミラー面２１の反射特性の経時変化を抑制することができる。
【００４３】
ところで、第１のガラス基板２００は、ミラー形成基板１との対向面に可動部２０の変位空間を確保する変位空間形成用凹部（以下、第１の変位空間形成用凹部と称する）２０１を有しているが、上述のように２枚のガラス板を接合して形成されており、ミラー形成基板１に近い側に配置するガラス板（以下、第１のガラス板と称する）において第１の変位空間形成用凹部２０１に対応する部位に厚み方向に貫通する開孔部を形成するとともにミラー形成基板１から遠い側に配置するガラス板（以下、第２のガラス板と称する）を平板状としてあるので、１枚のガラス基板を用いて当該ガラス基板にサンドブラスト加工などにより第１の変位空間形成用凹部２０１を形成する場合に比べて、第１の変位空間形成用凹部２０１の内底面を滑らかな表面とすることができ、第１の変位空間形成用凹部２０１の内底面での拡散反射、光拡散、散乱損失などを低減できる。
【００４４】
第２のカバー基板３は、第２のガラス基板３００を用いて形成されており、厚み方向の両面を平面状としてあるが、可動部２０の厚みや、半導体基板を構成するＳＯＩ基板１００の第２のシリコン層１００ｂの厚みなどによっては、第２のガラス基板３００におけるミラー形成基板１側の一表面に、可動部２０の変位空間を確保するための凹部（以下、第２の変位空間形成用凹部と称する）を形成してもよい。ここにおいて、第２のガラス基板３００の上記一表面に第２の変位空間形成用凹部を形成する場合は、例えば、サンドブラスト法などにより形成すればよい。なお、第２のカバー基板３は、光を透過させる必要がないので、第２のガラス基板３００に限らず、例えば、シリコン基板を用いて形成してもよく、この場合の第２の変位空間形成用凹部は、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して形成すればよい。
【００４５】
なお、上述の各ガラス基板２００，３００のガラス材料としては、硼珪酸ガラスであるパイレックス（登録商標）を採用しているが、硼珪酸ガラスに限らず、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、石英ガラスなどを採用してもよい。また、本実施形態では、各カバー基板２，３の厚さを０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の範囲で設定し、第１の変位空間形成用凹部２０１の深さを０．３ｍｍ程度に設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。
【００４６】
次に、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの動作について簡単に説明する。
【００４７】
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、一対のパッド１３，１３を通して、対向する可動電極２２と固定電極１２との間に可動部２０を駆動するためのパルス電圧を与えることにより、可動電極２２・固定電極１２間に静電力が発生し、可動部２０がｙ軸方向の軸回りで回動する。しかして、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、可動電極２２・固定電極１２間に所定の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部２０を揺動させることができる。
【００４８】
ここで、上述の可動部２０は、内部応力に起因して、静止状態でも水平姿勢（ｘｙ平面に平行な姿勢）ではなく、きわめて僅かであるが傾いているので、例えば、可動電極２２・固定電極１２間にパルス電圧が印加されると、静止状態からであっても、可動部２０に略垂直な方向（ｚ軸方向）の駆動力が加わり、可動部２０が一対の捩りばね部３０，３０を回動軸として当該一対の捩りばね部３０，３０を捩りながら回動する。そして、可動電極２２・固定電極１２間の駆動力を、可動櫛歯片２２ｂと固定櫛歯片１２ｂとが完全に重なりあうような姿勢となったときに解除すると、可動部２０は、慣性力により、一対の捩りばね部３０，３０を捩りながら回動し続ける。そして、可動部２０の回動方向への慣性力と、一対の捩りばね部３０，３０の復元力とが等しくなったとき、当該回動方向への可動部２０の回動が停止する。このとき、可動電極２２・固定電極１２間に再びパルス電圧が印加されて静電力が発生すると、可動部２０は、一対の捩りばね部３０，３０の復元力と可動電極２２および固定電極１２により構成される駆動手段の駆動力により、それまでとは逆の方向への回動を開始する。可動部２０は、駆動手段の駆動力と一対の捩りばね部３０，３０の復元力とによる回動を繰り返して、一対の捩りばね部３０，３０を回動軸として揺動する。
【００４９】
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、可動部２０と一対の捩りばね部３０，３０とにより構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、可動部２０が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角（ｘｙ平面に平行な水平面を基準としたときの傾き）が大きくなる。なお、可動電極２２・固定電極１２間への電圧（駆動電圧）の印加形態や周波数は特に限定するものではなく、例えば、可動電極２２・固定電極１２間に印加する電圧を正弦波電圧としてもよい。
【００５０】
ところで、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナは、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂など）もしくは低融点ガラスにより形成された成形部６を有し、当該成形部６の表面が、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側の平面（ｘｙ平面に平行な平面であり、より具体的には、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１との接合面を含む仮想平面）とは非平行な非平行面（ここでは、凸曲面）６１となっており、第１のカバー基板２の外表面とも非平行となっている。ここにおいて、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、上述の非平行面６１が凸曲面により構成されており、図１（ｂ）に示すように、両捩りばね部３０，３０を結ぶ直線に直交する断面（ｘｚ平面に平行な面）において曲率を有している。なお、透光性樹脂としては、熱硬化型ものを用いているが、熱硬化型に限らず、紫外線硬化型のものや、紫外線・熱併用硬化型のものを用いてもよい。また、低融点ガラスとしては、環境負荷を低減する観点から、鉛フリーの低融点ガラスを用いることが好ましい。
【００５１】
以下、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法について図３を参照しながら説明するが、（ａ）〜（ｄ）は図１（ａ）のＡ−Ｂ’断面に対応する部分の概略断面を示している。
【００５２】
まず、半導体基板であるＳＯＩ基板１００の上記一表面側に所定膜厚（例えば、５００ｎｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法や蒸着法などにより成膜する金属膜形成工程を行い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターニングすることにより各パッド１３，１３および反射膜２１ａを形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図３（ａ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、各パッド１３，１３と反射膜２１ａとの材料および膜厚を同じに設定してあるので、各パッド１３，１３と反射膜２１ａとを同時に形成しているが、各パッド１３，１３と反射膜２１ａとの材料や膜厚が相違する場合には、各パッド１３，１３を形成するパッド形成工程と反射膜を形成する反射膜形成工程とを別々に設ければよく、パッド形成工程と反射膜形成工程との順序はどちらが先でもよい。
【００５３】
上述の各パッド１３，１３および反射膜２１ａを形成した後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側で、第１のシリコン層１００ａのうち可動部２０、一対の捩りばね部３０，３０、外側フレーム部１０、固定電極１２，１２、可動電極２２，２２に対応する部位を覆うようにパターニングされた第１のレジスト層１３０をマスクとして、第１のシリコン層１００ａを絶縁層１００ｃに達する深さ（第１の所定深さ）までエッチングすることにより第１のシリコン層１００ａをパターニングする第１のシリコン層パターニング工程（表面側パターニング工程）を行うことによって、図３（ｂ）に示す構造を得る。要するに、第１のシリコン層パターニング工程は、半導体基板であるＳＯＩ基板１００を上記一表面から第１の所定深さまでエッチングする表面側パターニング工程を構成している。第１のシリコン層パターニング工程での第１のシリコン層１００ａのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性の高いエッチングが可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第１のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００５４】
上述の第１のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の第１のレジスト層１３０を除去してから、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の全面に第２のレジスト層１３１を形成し、続いて、ＳＯＩ基板１００の他表面側で、第２のシリコン層１００ｂのうち外側フレーム部１０に対応する部位以外を露出させるようにパターニングされた第３のレジスト層１３２をマスクとして、第２のシリコン層１００ｂを絶縁層１００ｃに達する深さ（第２の所定深さ）までエッチングすることにより第２のシリコン層１００ｂをパターニングする第２のシリコン層パターニング工程を行うことによって、図３（ｃ）に示す構造を得る。要するに、第２のシリコン層パターニング工程は、半導体基板であるＳＯＩ基板１００を上記他表面から第２の所定深さまでエッチングする裏面側パターニング工程を構成している。第２のシリコン層パターニング工程での第２のシリコン層１００ｂのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性が高く垂直深堀が可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第２のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００５５】
上述の第２のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の絶縁層１００ｃにおいて外側フレーム部１０と可動部２０との間の部位、可動電極２２，２２と固定電極１２，１２との間の部位を、ＳＯＩ基板１００の上記他表面側からエッチングする絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成してから、第２のレジスト層１３１および第３のレジスト層１３２を除去し、その後、ミラー形成基板１と、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３とを陽極接合などにより接合する接合工程を行い、続いて、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより成形部６を形成する成形部形成工程を行うことによって、図３（ｄ）に示す構造のＭＥＭＳ光スキャナを得る。
【００５６】
ここにおいて、接合工程では、ミラー形成基板１のミラー面２１を保護する観点から、第１のカバー基板２とミラー形成基板１とを接合する第１の接合過程を行ってから、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合する第２の接合過程を行うことが好ましい。ここで、第１の接合過程では、先ず、第１のガラス基板２００に第１の変位空間形成用凹部２０１や各貫通孔２０２，２０２を形成した第１のカバー基板２とミラー形成基板１とを重ねた積層体を、所定真空度（例えば、１０Ｐａ以下）の真空中で所定の接合温度（例えば、３００℃〜４００℃程度）に加熱した状態で、第１のシリコン層１００ａと第１のカバー基板２との間に第１のカバー基板２側を低電位側として所定電圧（例えば、４００Ｖ〜８００Ｖ程度）を印加し、この状態を所定の接合時間（例えば、２０分〜６０分程度）だけ保持すればよい。また、第２の接合過程では、上述の第１の接合過程に準じて、第２のシリコン層１００ｂと第２のカバー基板３との陽極接合を行う。なお、ミラー形成基板１と各カバー基板２，３を接合する接合方法は、陽極接合に限らず、例えば、常温接合法などでもよい。また、第１のシリコン層パターニング工程の後に、ＳＯＩ基板１００と第１のカバー基板２とを接合し、その後、第２のシリコン層パターニング工程、絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成し、その後、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合するようにしてもよい。
【００５７】
また、成形部形成工程では、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に熱硬化型の透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから、成形部６の形状に対応したモールド型（本実施形態では、成形部６の非平行面６１となる凸曲面に対応する凹曲面を有するモールド型）を押し付けて当該モールド型を介して透光性樹脂もしくは低融点ガラスを加熱することで透光性樹脂もしくは低融点ガラスを硬化させ、モールド型を離型するようにしている。なお、透光性樹脂として紫外線硬化型のものを用いる場合には、モールド型を押し付けて紫外線を照射することで透光性樹脂を硬化させるようにすればよく、紫外線・熱併用硬化型紫外線のものを用いる場合には、紫外線を照射するとともに加熱を行うようにすればよい。また、成形部６を形成する成形部形成工程では、第１のカバー基板２の貫通孔２０２，２０２内に透光性樹脂もしくは低融点ガラスが入らないように、適宜、枠部材やマスクを設ければよい。
【００５８】
ところで、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法では、成形部形成工程が終了するまでの全工程をミラー形成基板１および各カバー基板２，３それぞれについてウェハレベルで行うことでＭＥＭＳ光スキャナを複数備えたウェハレベルパッケージ構造体を形成するようにし、当該ウェハレベルパッケージ構造体から個々のＭＥＭＳ光スキャナに分割する分割工程を行うようにしている。要するに、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法では、ミラー形成基板１を複数形成した第１のウェハと、第１のカバー基板２を複数形成した第２のウェハおよび第２のカバー基板３を複数形成した第３のウェハとを接合することでウェハレベルパッケージ構造体を形成した後、ウェハレベルパッケージ構造体の各第１のカバー基板２における各ミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより各成形部６を形成し、その後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板１の外形サイズに分割するようにしているので、各カバー基板２，３の平面サイズをミラー形成基板１の外形サイズに合わせることができるから、成形部６を備えた小型のＭＥＭＳ光スキャナセンサを簡易なプロセスで製造することができ、また、量産性を高めることができる。
【００５９】
以上説明した本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３がミラー形成基板１と同じ外形寸法に形成されていることにより、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３の外形寸法がミラー形成基板１の外形寸法よりも大きい場合に比べて小型化を図れ、また、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスにより形成された成形部６を有し、当該成形部６の表面が、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側の平面とは非平行な非平行面６１であるので、第１のカバー基板２の基礎となる第１のガラス基板２００を加工して非平行面を形成する場合に比べて容易に低コストで非平行面６１を形成することができるから、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光（ミラー面２１で反射されＭＥＭＳ光スキャナから出射される光）の方向に揃うのを抑制することが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、成形部６の非平行面６１が、両捩りばね部３０，３０を結ぶ直線に直交する断面において曲率を有する凸曲面により構成されているので、非平行面６１での光学作用により、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となる。ここで、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、成形部６が入射光を集光するレンズ機能を有することとなり、ミラー面２１での反射光の強度の低下を抑制できる。なお、本実施形態では、非平行面６１を構成する凸曲面を非球面の一部により構成している。
【００６１】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、ＳＯＩ基板１００の第１のシリコン層１００ａにより各捩りばね部３０，３０を形成してあるので、半導体基板としてシリコン基板を用いる場合に比べて各捩りばね部３０，３０の厚み寸法の精度を高めることができ、可動部２０と一対の捩りばね部３０，３０とで構成される振動系の共振周波数の精度を高めることができる。
【００６２】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法では、ミラー形成基板１が複数形成された第１のウェハと、第１のカバー基板２が複数形成された第２のウェハおよび第２のカバー基板３が複数形成された第３のウェハとが接合されたウェハレベルパッケージ構造体を形成した後、ウェハレベルパッケージ構造体の各第１のカバー基板２における各ミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより各成形部６を形成し、その後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板１の外形サイズに分割するので、小型化が可能であり、且つ、複数の成形部６を同時に成形することができるから、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能なＭＥＭＳ光スキャナを提供することができる。
【００６３】
（実施形態２）
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの基本構成は実施形態１と略同じであり、図４に示すように、成形部６の非平行面６１が凹曲面により構成されている点が相違するだけである。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
しかして、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、実施形態１と同様、小型化を図れ、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となる。
【００６５】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、成形部６の非平行面６１が、両捩りばね部３０，３０を結ぶ直線に直交する断面において曲率を有する凹曲面により構成されているので、非平行面６１での光学作用により、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となる。本実施形態では、非平行面６１を構成する凹曲面を非球面の一部により構成しており、成形部６の非平行面６１は、入射光の一部を散乱させることで不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光の方向に揃うのを抑制する。
【００６６】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法は、実施形態１のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法と基本的に同じであり、成形部形成工程で用いるモールド型が相違するだけである。すなわち、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法では、成形部形成工程において、成形部６の非平行面６１となる凹曲面に対応する凸曲面を有するモールド型を用いる。
【００６７】
（実施形態３）
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの基本構成は実施形態１と略同じであり、図５に示すように、成形部６の非平行面６１が傾斜面により構成されている点が相違するだけである。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
ここにおいて、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、成形部６の非平行面６１が、両捩りばね部３０，３０を結ぶ直線に直交する断面において傾斜する傾斜面により構成されており、図示しない光源（レーザ光源など）からの光が入射する側の方が成型部６の厚みが薄くなっている。なお、図５中の太線の矢印は光源からの光で成形部６の非平行面６１に入射する光のうちミラー面２１で反射される光の進行経路を模式的に示し、細線の矢印は上記光源からの光で成形部６の非平行面６１に入射する光のうち非平行面６１で反射される光（不要な反射光）の進行方向を模式的に示している。
【００６９】
しかして、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、実施形態１と同様、小型化を図れ、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光の方向に揃うのを抑制することが可能となる。
【００７０】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法は、実施形態１のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法と基本的に同じであり、成形部形成工程で用いるモールド型が相違するだけである。
【００７１】
（実施形態４）
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの基本構成は実施形態１と略同じであって、図６および図７に示すように、可動部２０および第２のカバー基板３などの構造が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００７２】
本実施形態では、可動部２０が、外側フレーム部１０に一対の捩りばね部３０，３０（以下、第１の捩りばね部３０，３０と称する）を介して揺動自在に支持された枠状（ここでは、矩形枠状）の可動フレーム部２３と、可動フレーム部２３の内側に配置されミラー面２１が設けられた平面視矩形状のミラー部２４と、可動フレーム部２３の内側でミラー部２４を挟む形で配置され可動フレーム部２３とミラー部２４とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部２５，２５（以下、第２の捩りばね部２５，２５と称する）とを有している。
【００７３】
第２の捩りばね部２５，２５は、第１の捩りばね部３０，３０の並設方向（ｙ軸方向）とは直交する方向（ｘ軸方向）に並設されている。要するに、可動部２０は、一対の第２の捩りばね部２５，２５がｘ軸方向に並設されており、ミラー部２４が、可動フレーム部２３に対して一対の第２の捩りばね部２５，２５の回りで変位可能となっている（ｘ軸方向の軸回りで回動可能となっている）。つまり、一対の第２の捩りばね部２５，２５は、可動フレーム部２３に対してミラー部２４が揺動自在となるように可動フレーム部２３とミラー部２４とを連結している。言い換えれば、可動フレーム部２３の内側に配置されるミラー部２４は、ミラー部２４から相反する２方向へ連続一体に延長された２つの第２の捩りばね部２５，２５を介して可動フレーム部２３に揺動自在に支持されている。ここで、一対の第２の捩りばね部２５，２５は、両者のｘ軸方向に沿った中心線同士を結ぶ直線が、平面視でミラー部２４の重心を通るように形成されている。なお、各第２の捩りばね部２５，２５は、厚み寸法（ｚ軸方向の寸法）を３０μｍ、幅寸法（ｙ軸方向の寸法）を、３０μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、ミラー部２４およびミラー面２１の平面視形状は、矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。また、可動フレーム部２３の内周形状も矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。
【００７４】
上述の説明から分かるように、ミラー部２４は、一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りの回動と、一対の第２の捩りばね部２５，２５の軸回りの回動とが可能である。要するに、ミラー部２４のミラー面２１が、２次元的に回動可能に構成されている。ここにおいて、可動部２０は、可動フレーム部２３における第１のカバー基板２側とは反対側に一体に設けられ可動フレーム部２３を支持する枠状の支持体２９を備えており、当該支持体２９が可動フレーム部２３と一体に回動可能となっている。
【００７５】
そこで、第２のカバー基板３は、第２のガラス基板３００におけるミラー形成基板１側の上記一表面に、可動部２０の変位空間を確保するための第２の変位空間形成用凹部３０１を形成してある。
【００７６】
また、本実施形態では、外側フレーム部１０に、３つのパッド１３，１３，１３が平面視において一直線上に並ぶように略等間隔で並設されており、第１のカバー基板２に、各パッド１３，１３，１３それぞれを各別に露出させる３つのテーパ状の貫通孔２０２，２０２，２０２が貫設されている。
【００７７】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナにおけるミラー形成基板１は、実施形態１と同様、可動部２０において一対の第１の捩りばね部３０，３０を結ぶ方向（一対の第１の捩りばね部３０，３０の並設方向）に直交する方向（つまり、ｘ軸方向）の両側に形成された櫛形状の可動電極２２，２２（以下、第１の可動電極２２，２２と称する）と、外側フレーム部１０に形成され第１の可動電極２２，２２の複数の可動櫛歯片２２ｂに対向する複数の固定櫛歯片１２ｂを有する櫛形状の固定電極１２，１２（以下、第１の固定電極１２，１２と称する）とを備えているだけでなく、さらに、ミラー部２４において一対の第２の捩りばね部２５，２５を結ぶ方向（一対の第２の捩りばね部２５，２５の並設方向）に直交する方向（つまり、ｙ軸方向）の両側に形成された櫛形状の第２の可動電極２７，２７と、可動フレーム部２３に形成され第２の可動電極２７，２７の複数の可動櫛歯片２７ｂに対向する複数の固定櫛歯片２６ｂを有する櫛形状の第２の固定電極２６，２６とを備えており、第１の可動電極２２，２２と第１の固定電極１２，１２との組、第２の可動電極２７，２７と第２の固定電極２６，２６との組、それぞれが静電力により可動部２０を駆動する静電駆動式の駆動手段を構成している。
【００７８】
上述の第２の固定電極２６，２６は、平面視形状が櫛形状であり、櫛骨部２６ａが可動フレーム部２３の一部により構成されており、櫛骨部２６ａにおけるミラー部２４との対向面（可動フレーム部２３におけるｘ軸方向に沿った内側面）には多数の固定櫛歯片２６ｂが一対の第２の捩りばね部２５，２５の並設方向に沿って列設されている。一方、第２の可動電極２７，２７はミラー部２４の一部により構成されており、第２の固定電極２６，２６の櫛骨部２６ａ，２６ａ側の側面（ミラー部２４におけるｘ軸方向に沿った側面）には、固定櫛歯片２６ｂにそれぞれ対向する多数の可動櫛歯片２７ｂが上記並設方向に列設されている。ここで、櫛形状の第２の固定電極２６と櫛形状の第２の可動電極２７とは、櫛骨部２６ａ，２７ａが互いに対向し、第２の固定電極２６の各固定櫛歯片２６ｂが第２の可動電極２７の櫛溝に入り組んでおり、固定櫛歯片２６ｂと可動櫛歯片２７ｂとが、ｘ軸方向において互いに離間しており、第２の固定電極２６と第２の可動電極２２との間に電圧が印加されることにより、第２の固定電極２６と第２の可動電極２７との間に互いに引き合う方向に作用する静電力が発生する。なお、ｘ軸方向における固定櫛歯片２６ｂと可動櫛歯片２７ｂとの間の隙間は、例えば、２μｍ〜５μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００７９】
ミラー形成基板１は、外側フレーム部１０において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位に複数のスリット１０ａ，１０ａ，１０ａを形成するとともに、可動部２０の可動フレーム部２３において第１のシリコン層１００ａにより形成された部位に複数のスリット２０ａ，２０ａ，２０ａ，２０ａを形成することにより、３つのパッド１３，１３，１３のうち図６における真ん中のパッド１３（１３ｂ）が第１の固定電極１２，１２と電気的に接続されて同電位となり、右側のパッド１３（１３ａ）が第１の可動電極２２，２２および第２の可動電極２６，２６と電気的に接続されて同電位となり、左側のパッド１３（１３ｃ）がミラー部２４の第２の可動電極２７，２７と電気的に接続されて同電位となっている。
【００８０】
ここで、外側フレーム部１０の複数のスリット１０ａ，１０ａ，１０ａは絶縁層１００ｃに達する深さで形成されている。本実施形態においても、実施形態１と同様、各スリット１０ａ，１０ａ，１０ａをトレンチとし、各スリット１０ａ，１０ａ，１０ａの平面視形状を外側フレーム部１０の外側面側に開放されない形状とすることで、外側フレーム部１０にスリット１０ａ，１０ａ，１０ａを形成した構造を採用しながらも、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２との接合性が低下するのを防止し、外側フレーム部１０と各カバー基板２，３とで囲まれる空間の気密性を確保している。
【００８１】
また、可動部２０における可動フレーム部２３の各スリット２０ａ，２０ａ，２０ａ，２０ａは、トレンチとしてあり、ＳＯＩ基板１００の絶縁層１００ｃの一部と第２のシリコン層１００ｂの一部とで構成される上述の支持体２９における絶縁層１００ｃに達する深さに形成してある。要するに、本実施形態では、可動フレーム部２３に複数のスリット２０ａ，２０ａ，２０ａ，２０ａを形成した構成を採用しながらも支持体２９により可動フレーム部２３を支持しているので、可動フレーム部２３と支持体２９とが、一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りで一体に回動可能となっている。ここにおいて、支持体２９は、可動フレーム部２３のうち各固定櫛歯片２６ｂおよび各可動櫛歯片２２ｂを除く部位を覆う枠状（矩形枠状）に形成されている（図７参照）。また、可動フレーム部２３の複数のトレンチ２０ａ，２０ａ，２０ａ，２０ａは、支持体２９を含めた可動部２０の重心が、平面視において一対の第１の捩りばね部３０，３０のｙ軸方向に沿った中心線を結ぶ直線の略真ん中に位置するように形状設計してある。しかして、可動部２０が一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りでスムーズに揺動し、反射光のスキャンが適正に行われる。なお、本実施形態では、支持体２９において第２のシリコン層１００ｂにより構成される部位の厚さを外側フレーム部１０において第２のシリコン層１００ｂにより構成される部位と同じ厚さに設定してあるが、同じに限らず、厚くしてもよいし薄くしてもよい。
【００８２】
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、例えば、第１の可動電極２２および第２の固定電極２６が電気的に接続されたパッド１３ａの電位を基準電位として、第１の固定電極１２および第２の可動電極２７それぞれの電位を周期的に変化させることにより、可動部２０を一対の第１の捩りばね部３０，３０の軸回りで回動させることができるとともに、ミラー部２４を一対の第２の捩りばね部２５，２５の軸回りで回動させることができる。要するに、一対のパッド１３ｂ，１３ａを通して、対向する第１の固定電極１２と可動電極２２との間に可動部２０を駆動するためのパルス電圧を与えることにより、第１の固定電極１２・第１の可動電極２２間に静電力が発生し、可動部２０がｙ軸方向の軸回りで回動し、また、一対のパッド１３ａ，１３ｃを通して、対向する第２の固定電極２６と第２の可動電極２７との間にミラー部２４を駆動するためのパルス電圧を与えることにより、第２の固定電極２６・第２の可動電極２７間に静電力が発生し、ミラー部２４がｘ軸方向の軸回りで回動する。しかして、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、第１の固定電極１２・第１の可動電極２２間に所定の第１の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部２０全体を揺動させることができ、さらに、第２の固定電極２６・第２の可動電極２７間に所定の第２の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部２０のミラー部２４を揺動させることができる。なお、本実施形態におけるミラー形成基板１は、外側フレーム部１０と第１のカバー基板２とで囲まれた空間側において、第１のシリコン層１００ａの反射膜２１ａが形成されていない部位の表面に、シリコン酸化膜１１１ａ（図８（ｆ）参照）が形成されている。
【００８３】
本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、第１の固定電極１２・第１の可動電極２２間に、可動部２０と一対の第１の捩りばね部３０，３０とにより構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、可動部２０が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角（ｘｙ平面に平行な水平面を基準としたときの傾き）が大きくなる。また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、第２の固定電極２６・第２の可動電極２７間に、ミラー部２４と一対の第２の捩りばね部２５，２５とにより構成される振動系の共振周波数の略２倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、ミラー部２４が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角（可動フレーム部２３における第１のカバー基板２側の表面に平行な面を基準としたときの傾き）が大きくなる。
【００８４】
以下、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法について図８を参照しながら説明するが、（ａ）〜（ｄ）は図６のＡ−Ｂ断面に対応する部分の概略断面を示している。
【００８５】
まず、半導体基板であるＳＯＩ基板１００の上記一表面側および上記他表面側それぞれに熱酸化法などによりシリコン酸化膜１１１ａ，１１１ｂを形成する酸化膜形成工程を行うことによって、図８（ａ）に示す構造を得る。
【００８６】
その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側のシリコン酸化膜１１１ａのうち可動部２０において反射膜２１ａの形成予定領域以外の部分、第１の捩りばね部３０，３０などに対応する部位などが残るようにフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第１のシリコン層１００ａをパターニングする第１のシリコン層パターニング工程を行うことによって、図８（ｂ）に示す構造を得る。
【００８７】
その後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側に所定膜厚（例えば、５００ｎｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）をスパッタ法や蒸着法などにより成膜する金属膜形成工程を行い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターニングすることにより各パッド１３，１３および反射膜２１ａを形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図８（ｃ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、各パッド１３，１３，１３と反射膜２１ａとの材料および膜厚を同じに設定してあるので、各パッド１３，１３，１３と反射膜２１ａとを同時に形成しているが、各パッド１３，１３，１３と反射膜２１ａとの材料や膜厚が相違する場合には、各パッド１３，１３，１３を形成するパッド形成工程と反射膜を形成する反射膜形成工程とを別々に設ければよい。
【００８８】
上述の各パッド１３，１３，１３および反射膜２１ａを形成した後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側で、第１のシリコン層１００ａのうち可動フレーム部２３、ミラー部２４、一対の第１の捩りばね部３０，３０、一対の第２の捩りばね部２５，２５、外側フレーム部１０、第１の固定電極１２，１２、第２の可動電極２２，２２、第２の固定電極２６，２６、第２の可動電極２７，２７に対応する部位を覆うようにパターニングされた第１のレジスト層１３０をマスクとして、第１のシリコン層１００ａを絶縁層１００ｃに達する深さ（第１の所定深さ）までエッチングすることにより第１のシリコン層１００ａをパターニングする第１のシリコン層パターニング工程（表面側パターニング工程）を行うことによって、図８（ｄ）に示す構造を得る。第１のシリコン層パターニング工程での第１のシリコン層１００ａのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性の高いエッチングが可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第１のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００８９】
上述の第１のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の第１のレジスト層１３０を除去してから、ＳＯＩ基板１００の上記一表面側の全面に第２のレジスト層１３１を形成し、続いて、ＳＯＩ基板１００の他表面側で、第２のシリコン層１００ｂのうち外側フレーム部１０、支持体２９に対応する部位以外を露出させるようにパターニングされた第３のレジスト層１３２をマスクとして、第２のシリコン層１００ｂを絶縁層１００ｃに達する深さ（第２の所定深さ）までエッチングすることにより第２のシリコン層１００ｂをパターニングする第２のシリコン層パターニング工程を行うことによって、図８（ｅ）に示す構造を得る。第２のシリコン層パターニング工程での第２のシリコン層１００ｂのエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置などの異方性が高く垂直深堀が可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第２のシリコン層パターニング工程では、絶縁層１００ｃをエッチングストッパ層として利用している。
【００９０】
上述の第２のシリコン層パターニング工程の後、ＳＯＩ基板１００の絶縁層１００ｃの不要部分をＳＯＩ基板１００の上記他表面側からエッチングする絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成し、続いて、第２のレジスト層１３１および第３のレジスト層１３２を除去し、その後、ミラー形成基板１と、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３とを陽極接合などにより接合する接合工程を行い、続いて、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより成形部６を形成する成形部形成工程を行うことによって、図８（ｆ）に示す構造のＭＥＭＳ光スキャナを得る。ここにおいて、接合工程では、ミラー形成基板１のミラー面２１を保護する観点から、第１のカバー基板２とミラー形成基板１とを接合する第１の接合過程を行ってから、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合する第２の接合過程を行うことが好ましい。なお、第１のシリコン層パターニング工程の後に、ＳＯＩ基板１００と第１のカバー基板２とを接合し、その後、第２のシリコン層パターニング工程、絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板１を形成し、その後、ミラー形成基板１と第２のカバー基板３とを接合するようにしてもよい。
【００９１】
ところで、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法では、成形部形成工程が終了するまでの全工程をミラー形成基板１および各カバー基板２，３それぞれについてウェハレベルで行うことでＭＥＭＳ光スキャナを複数備えたウェハレベルパッケージ構造体を形成するようにし、当該ウェハレベルパッケージ構造体から個々のＭＥＭＳ光スキャナに分割する分割工程を行うようにしている。要するに、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法では、ミラー形成基板１を複数形成した第１のウェハと、第１のカバー基板２を複数形成した第２のウェハおよび第２のカバー基板３を複数形成した第３のウェハとを接合することでウェハレベルパッケージ構造体を形成した後、ウェハレベルパッケージ構造体の各第１のカバー基板における各ミラー形成基板とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより各成形部６を形成し、その後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板１の外形サイズに分割するようにしているので、各カバー基板２，３の平面サイズをミラー形成基板１の外形サイズに合わせることができるから、成形部６を備えた小型のＭＥＭＳ光スキャナを簡易なプロセスで製造することができ、また、量産性を高めることができる。
【００９２】
しかして、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナでは、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３がミラー形成基板１と同じ外形寸法に形成されていることにより、第１のカバー基板２および第２のカバー基板３の外形寸法がミラー形成基板１の外形寸法よりも大きい場合に比べて小型化を図れ、また、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスにより形成された成形部６を有し、当該成形部６の表面が、第１のカバー基板２におけるミラー形成基板１側の平面とは非平行な非平行面６１であるので、第１のカバー基板２の基礎となる第１のガラス基板２００を加工して非平行面を形成する場合に比べて容易に低コストで非平行面６１を形成することができるから、低コストで、不要な反射光の方向がミラー面２１での反射光（ミラー面２１で反射されＭＥＭＳ光スキャナから出射される光）の方向に揃うのを抑制することが可能となる。
【００９３】
ところで、本実施形態では、成形部６の非平行面６１が、一対の第１の捩りばね部３０，３０を結ぶ直線に直交する断面、一対の第２の捩りばね部２５，２５を結ぶ直線に直交する断面それぞれにおいて曲率を有する凸曲面により構成されているが、各断面における曲率は同じでもよいし異なっていてもよい。また、非平行面６１は、各断面それぞれにおいて曲率を有する凹曲面により構成してもよい。
【００９４】
また、本実施形態のＭＥＭＳ光スキャナにおいて、各パッド１３それぞれの代わりに、例えば、図９に示すように、第１のカバー基板２の外表面とミラー形成基板１における外側フレーム部１０の表面と貫通孔２０２の内側面とに跨って形成された貫通配線２１３を外部接続電極として形成してもよく、他の実施形態において同様の外部接続電極を採用してもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１ ミラー形成基板
２ 第１のカバー基板
３ 第２のカバー基板
６ 成形部
１３ パッド
６１ 非平行面
２０ 可動部
２１ ミラー面
３０ 捩りばね部
１００ ＳＯＩ基板（半導体基板）
２００ 第１のガラス基板
２０２ 貫通孔
３００ 第２のガラス基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を用いて形成され、外側フレーム部、外側フレーム部の内側に配置されミラー面が設けられた可動部、および外側フレーム部の内側で可動部を挟む形で配置され外側フレーム部と可動部とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部を有するミラー形成基板と、ミラー形成基板においてミラー面が設けられた一表面側に接合されたガラス基板からなる第１のカバー基板と、ミラー形成基板の他表面側に接合された第２のカバー基板と、可動部を駆動する駆動手段とを備えたＭＥＭＳ光スキャナであって、第１のカバー基板および第２のカバー基板がミラー形成基板と同じ外形寸法に形成され、第１のカバー基板におけるミラー形成基板とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスにより形成された成形部を有し、当該成形部の表面が、第１のカバー基板におけるミラー形成基板側の平面とは非平行な非平行面であることを特徴とするＭＥＭＳ光スキャナ。
【請求項２】
前記非平行面は、前記両捩りばね部を結ぶ直線に直交する断面において曲率を有する凸曲面もしくは凹曲面であることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ光スキャナ。
【請求項３】
前記ミラー形成基板は、前記一表面側において前記外側フレーム部に形成され前記駆動手段に接続された複数のパッドを備え、前記第１のカバー基板は、各パッドそれぞれを全周に亘って露出させる複数の貫通孔が形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＭＥＭＳ光スキャナ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法であって、ミラー形成基板が複数形成された第１のウェハと、第１のカバー基板が複数形成された第２のウェハおよび第２のカバー基板が複数形成された第３のウェハとが接合されたウェハレベルパッケージ構造体を形成した後、ウェハレベルパッケージ構造体の各第１のカバー基板における各ミラー形成基板とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより各成形部を形成し、その後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板の外形サイズに分割することを特徴とするＭＥＭＳ光スキャナの製造方法。
【請求項１】
半導体基板を用いて形成され、外側フレーム部、外側フレーム部の内側に配置されミラー面が設けられた可動部、および外側フレーム部の内側で可動部を挟む形で配置され外側フレーム部と可動部とを連結し捩れ変形が可能な一対の捩りばね部を有するミラー形成基板と、ミラー形成基板においてミラー面が設けられた一表面側に接合されたガラス基板からなる第１のカバー基板と、ミラー形成基板の他表面側に接合された第２のカバー基板と、可動部を駆動する駆動手段とを備えたＭＥＭＳ光スキャナであって、第１のカバー基板および第２のカバー基板がミラー形成基板と同じ外形寸法に形成され、第１のカバー基板におけるミラー形成基板とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスにより形成された成形部を有し、当該成形部の表面が、第１のカバー基板におけるミラー形成基板側の平面とは非平行な非平行面であることを特徴とするＭＥＭＳ光スキャナ。
【請求項２】
前記非平行面は、前記両捩りばね部を結ぶ直線に直交する断面において曲率を有する凸曲面もしくは凹曲面であることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ光スキャナ。
【請求項３】
前記ミラー形成基板は、前記一表面側において前記外側フレーム部に形成され前記駆動手段に接続された複数のパッドを備え、前記第１のカバー基板は、各パッドそれぞれを全周に亘って露出させる複数の貫通孔が形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＭＥＭＳ光スキャナ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳ光スキャナの製造方法であって、ミラー形成基板が複数形成された第１のウェハと、第１のカバー基板が複数形成された第２のウェハおよび第２のカバー基板が複数形成された第３のウェハとが接合されたウェハレベルパッケージ構造体を形成した後、ウェハレベルパッケージ構造体の各第１のカバー基板における各ミラー形成基板とは反対の外表面側に透光性樹脂もしくは低融点ガラスを塗布してから成形することにより各成形部を形成し、その後、ウェハレベルパッケージ構造体からミラー形成基板の外形サイズに分割することを特徴とするＭＥＭＳ光スキャナの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１１２８０７（Ｐ２０１１−１１２８０７Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６８０９６（Ｐ２００９−２６８０９６）
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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