JP2002321196A

JP2002321196A - マイクロ構造体、マイクロ力学量センサ、マイクロアクチュエータ、マイクロ光偏向器、光走査型ディスプレイ、及びそれらの製造方法

Info

Publication number: JP2002321196A
Application number: JP2001278956A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Kato; 貴久加藤; Susumu Yasuda; 進安田; Futoshi Hirose; 太廣瀬; Takayuki Yagi; 隆行八木; Hidemasa Mizutani; 英正水谷; Yasuhiro Shimada; 康弘島田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2002-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的ねじれやすくて、ねじれの軸に角度を成
す方向に対して撓みにくいトーションスプリングで揺動
自由に支持された揺動体を有するマイクロ構造体であ
る。【解決手段】マイクロ構造体は、基板１２０と、少なく
とも一つ以上の揺動体１３０を有し、揺動体１３０が１
本以上のトーションスプリング１２２、１２４によって
基板１２０に対して弾性的に揺動自由に支持されてい
る。トーションスプリング１２２、１２４は、その長軸
に垂直な面の断面形状が回転対称形状であり、且つ実質
的に扁平な形状部分の組み合わせで構成され、扁平な形
状部分は最も撓みやすい方向が交差するように配置され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシンな
いしマイクロ構造体の分野に関するものである。より詳
しくは、軸回りに揺動する部材を有するマイクロ力学量
センサ、マイクロアクチュエータ、マイクロ光偏向器等
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】機械要素を小型化しようとすると、体積
力よりも、表面力の占める割合が大きくなり、摩擦の影
響が通常の大きさの機械よりも大きくなることは良く知
られている。そのため、マイクロマシンの設計において
は、摺動部や回転部を極力少なくするように考慮するの
が一般的である。

【０００３】軸回りに揺動する部材を有する光偏向器の
従来例を説明する。図２５は、米国特許第４３１７６１
１号明細書に開示された光偏向器の斜視図を示してい
る。図２６は、その内部構造を説明するために、上記光
偏向器を分解して表示した図である。また、図２７と図
２８は、それぞれ、図２５の切断線１００３と１００６
におけるシリコン薄板１０２０の断面図を示している。

【０００４】上記光偏向器において、絶縁性材料からな
る基板１０１０には、凹み部１０１２が形成されてい
る。凹み部１０１２の底部には、一対の駆動電極１０１
４、１０１６およびミラー支持部１０３２が配置されて
いる。シリコン薄板１０２０には、トーションバー１０
２２、１０２４とミラー１０３０が一体に形成されてい
る。ミラー１０３０は、表面に光の反射率の高い物質が
コーティングされており、トーションバー１０２２、１
０２４により揺動自由に支持されている。そして、シリ
コン薄板１０２０は、駆動電極１０１４、１０１６と所
定の間隔を保つように基板１０１０上に対抗配置されて
いる。

【０００５】ここで、シリコン薄板１０２０は、電気的
に接地されている。従って、駆動電極１０１４、１０１
６に交互に電圧を印加することで、ミラー１０３０に静
電引力を作用させて、ミラー１０３０をトーションバー
１０２２、１０２４の長軸の回りに揺動させられる。

【０００６】トーションバー１０２２、１０２４の断面
形状は、図２８に示すような台形である。ところが、こ
の様な断面形状のトーションバーを有するマイクロ構造
体は、トーションバーが撓みやすいため、外部の振動を
拾ってしまったり、トーションバーの軸がぶれてしま
い、正確な駆動ができないという問題点があった。

【０００７】そのため、この様な光偏向器を光走査型デ
ィスプレイに適用した場合に、外部振動によって像がぶ
れたり、スポット形状が変化してしまうという問題点が
あった。これは、光走査型ディスプレイを持ち運び容易
な形態にした場合に、より大きな問題となる。

【０００８】そこで、トーションバーを撓みにくくする
ために、次のような構造が提案されている。図２９は、
10th International Conference on Solid-State Senso
rs and Actuators (Transducers ’99) pp.1002-1005に
て開示されたハードディスクヘッド用ジンバルである。
このジンバルは、ハードディスクヘッド用サスペンショ
ンの先端に取り付けられ、磁気ヘッドにロールとピッチ
の動きを弾性的に許容させるためのものである。ジンバ
ル２０２０は、内側にロールトーションバー２０２２、
２０２４で回転自由に支持された支持枠２０３１を有し
ている。また、支持枠２０３１の内側には、ピッチトー
ションバー２０２６、２０２８で回転自由に支持された
ヘッド支持体２０３０が形成されている。ロールトーシ
ョンバー２０２２、２０２４とピッチトーションバー２
０２６、２０２８のねじれの軸（図２９の直交する鎖線
参照）は、互いに直交しており、それぞれ、ヘッド支持
体２０３０のロールとピッチの動きを担当している。

【０００９】図３０は、図２９中の切断線２００６にお
ける断面図である。図３０に示すように、トーションバ
ー２０２２の断面形状はＴ字形状をしており、また、ジ
ンバル２０２０はリブを有する構造になっている。

【００１０】図３１を用いて、本ジンバルの作製工程を
説明する。先ず、型取り用シリコンウエハー２０９１
に、ICP-RIE（誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチ
ング）のようなエッチング法を用いて、垂直エッチング
を行う（ａ）。この型取り用シリコンウエハー２０９１
は、再利用が可能である。次に、型取り用シリコンウエ
ハー２０９１の上に、シリコン酸化膜とリン酸化ガラス
からなる犠牲層２０９２を成膜する（ｂ）。続いて、構
造体となるポリシリコン層２０９３を成膜する（ｃ）。
そして、このポリシリコン層２０９３のパターニングを
行う（ｄ）。最後に、犠牲層２０９２を除去し、パター
ニングされたパッド２０９５にエポキシ樹脂２０９４で
ポリシリコン層２０９３を接着する（ｅ）。

【００１１】この様にして作製されたＴ字断面を有する
トーションバーは、円断面や長方形断面のような断面形
状を有するトーションバーと比べて、断面二次極モーメ
ントＪが小さいわりに、断面二次モーメントＩが大きい
という特徴がある。そのため、比較的ねじれやすい割り
に、撓みにくいトーションバーを提供できる。つまり、
ねじれ方向に十分なコンプライアンスを確保しながら、
ねじれの軸に垂直な方向には剛性の高いトーションバー
を提供できる。

【００１２】また、必要なコンプライアンスや許容ねじ
れ角を得るための長さが短いトーションバーを提供でき
るため、より小型化できるという利点もある。

【００１３】こうして、このＴ字断面を有するトーショ
ンバーを用いることで、ロール、ピッチ方向に十分なコ
ンプライアンスを持ち、その他の方向には十分な剛性を
有し、より小型化が可能なマイクロジンバルを提供でき
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このマイクロ
構造体には、次のような問題点があった。１．Ｔ字断面形状のトーションバーは、ねじれの軸中心
が、揺動体の重心からずれてしまう。このことを、図を
使用して説明する。図２３は、一端を固定されたＴ字断
面のトーションバー９２２の他端に揺動体９３０が支持
されている様子を示している。また、図２４は、図２３
の矢印方向から見た側面図を示している。図２４に示す
ように、Ｔ字断面のトーションバー９２２のねじれの中
心９０１と揺動体９３０の重心９０２は、位置がずれて
いる。そのため、揺動すると、ねじれの軸に垂直な方向
に加振力が生じてしまう。このことは、マイクロ力学量
センサにおいてはノイズの原因となり、マイクロアクチ
ュエータにおいては、不要な方向の動きとなり、マイク
ロ光偏向器においては、走査光のぶれの原因となってい
た。

【００１５】２．ポリシリコンは、単結晶シリコンに比
べて内部損失が大きいため、機械的なＱ値が低くなって
しまう。そのため、機械的な共振を利用して駆動する際
に、振動振幅を大きくできない。また、損失が大きいた
めエネルギー効率が低い。

【００１６】本発明の目的は、この様な問題点を解決し
た、軸回りに揺動する部材を有するマイクロ力学量セン
サ、マイクロアクチュエータ、マイクロ光偏向器等に適
用できるマイクロマシンないしマイクロ構造体、その製
造方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの本発明のマイクロ構造体は、基板と、少なくとも一
つ以上の揺動体を有し、前記揺動体が１本以上のトーシ
ョンスプリングによって前記基板に対して弾性的に揺動
自由に支持されているマイクロ構造体であって、前記ト
ーションスプリングは、その長軸に垂直な面の断面形状
が回転対称形状であり、且つ実質的に扁平な形状部分の
組み合わせで構成され、該扁平な形状部分は最も撓みや
すい方向が交差するように配置されていることを特徴と
する。トーションスプリングの断面形状をこの様にする
ことで、比較的ねじれやすくて、ねじれの軸に角度をな
す方向に対して撓みにくい構造を実現することができ
る。

【００１８】この基本構成に基づいて、以下の如きより
具体的な形態が可能である。上記基本構成では、前記ト
ーションスプリングのねじり中心軸が、ほぼ前記揺動体
の重心を通る様に容易にできる。トーションスプリング
のねじれの軸中心が揺動体の重心付近を通過する構成と
することにより、揺動体を安定にねじり振動可能とな
る。トーションスプリングのねじれの軸中心と揺動体の
重心が一致していないと、揺動体のねじり振動に伴っ
て、この不一致のために、ねじれの軸に垂直な方向に加
振力が加わって不要な振動や変位が生じ易い。したがっ
て、ねじれの軸中心が揺動体の重心付近を通過する構成
とすることにより、マイクロ光偏向器などのマイクロ構
造体の不要振動を低減できる。

【００１９】典型的には、前記トーションスプリングの
材質がシリコン単結晶、水晶などの単結晶材料から成
る。また、前記基板、揺動体、トーションスプリング
は、共通のシリコン単結晶、水晶などの単結晶材料基板
からエッチングなどで一体的に形成され得る。

【００２０】また、（１００）シリコン基板が用いられ
て、トーションスプリングが該（１００）シリコン基板
の異方性エッチングで形成されて、その外面を画する該
（１００）基板面に対する斜面が（１１１）面である様
にできる。この際、前記基板或いは揺動体に繋がるトー
ションスプリングの付け根部の外面を画する（１００）
基板面に対する面も、（１１１）面である様にできる。
（１１１）面は高精度且つ滑らかに形成されるので、作
製されたトーションスプリングは破断し難いものとな
る。更に、トーションスプリングの付け根部分の面も
（１１１）斜面とすれば、ここへの応力集中が緩和でき
て、トーションスプリングの信頼性を高められる。

【００２１】また、シリコンなどの平板状基板が用いら
れて、トーションスプリングが該平板状基板のICP-RIE
などを用いる深堀りエッチングで形成されて、その外面
を画する面が該平板状基板面とこの面に対する垂直面或
いは平行面から成る様にもできる。

【００２２】回転対称形状であり、且つ実質的に扁平な
形状部分の組み合わせで構成され、該扁平な形状部分は
最も撓みやすい方向が交差するように配置されているト
ーションスプリングの横断面形状としては、Ｘ字状、十
字状、Ｈ字状、Ｎ字状（図２２（ａ）参照）、角張った
Ｓ字状（図２２（ｂ）参照）などの形状がある。

【００２３】前記トーションスプリングの角部（急峻な
楔部分など）が等方性エッチングで軽く丸くされて、そ
こへの応力集中が緩和されてもよい。

【００２４】マイクロ構造体の形態としては、前記揺動
体が一つであり、直線に沿って伸びた一つないし一対の
トーションスプリングによって該揺動体が前記基板に対
して弾性的に略該直線の回りに揺動自由に支持されてい
る形態を採り得る。一対のトーションスプリングの形態
は後述の実施例に説明されているが、揺動体が充分軽量
で一つのトーションスプリングで支障なく揺動自由に支
持され得る場合には、こうした形態も用途に応じて使用
できる。

【００２５】他のマイクロ構造体の形態としては、前記
揺動体が複数であり、該複数の揺動体が入れ子式に配置
され、各揺動体が、各直線に沿って伸びた一対のトーシ
ョンスプリングによって、その外側の揺動体或いは前記
基板に対して弾性的に略該各直線の回りに揺動自由に支
持されている形態も採り得る。２つの揺動体が入れ子式
に配置された例は図２９に示されている。必要であれ
ば、３つ以上の揺動体が入れ子式に配置された形態も実
現できる。前記各直線が互いに成す角度は、典型的には
９０度であるが（図２９の例参照）、これも、必要であ
れば９０度以外の角度であってもよい。

【００２６】更なる他のマイクロ構造体の形態として
は、前記揺動体が複数であり、該複数の揺動体がトーシ
ョンスプリングを介在させて直列的に配置され、最も外
側の揺動体が前記基板にトーションスプリングを介在さ
せて支持されている形態も採り得る。例えば、比較的小
質量の揺動体をトーションスプリングを介在させて比較
的大質量の揺動体で挟み、両側の大質量の揺動体をトー
ションスプリングを介在させて基板に繋げ、これら３つ
のトーションスプリングを一直線に沿って伸びる形態と
して、この形態において、大質量の揺動体の駆動で小質
量の揺動体を間接的に駆動する。いずれにせよ、本発明
のマイクロ構造体は、トーションスプリングが、その長
軸に垂直な面の断面形状が回転対称形状であり、且つ実
質的に扁平な形状部分の組み合わせで構成され、該扁平
な形状部分は最も撓みやすい方向が交差するように配置
されていることに特徴があり、その形態は用途に応じて
種々のものであり得る。

【００２７】更に、上記問題点を解決するための本発明
のマイクロ力学量センサは、上記のマイクロ構造体と、
基板と揺動体の相対変位を検出する変位検出手段を有す
ることを特徴とする。変位検出手段としては、従来公知
のものを使用できて、例えば、静電容量の変化を電圧変
化で検知して基板と揺動体の相対変位を検出するものが
ある。その具体例としては、特開平８−１４５７１７、
特開２０００−６５６６４、特開２０００−２９２４３
４号公報などに開示されている。

【００２８】更に、上記問題点を解決するための本発明
のマイクロアクチュエータは、上記のマイクロ構造体
と、前記揺動体を前記基板に対して相対的に駆動する駆
動手段を有することを特徴とする。前記駆動手段として
は、固定コアと、該固定コア（軟磁性体で形成されたり
する）を周回するコイルと、前記揺動体に接合された可
動コア（軟磁性体或いは硬磁性体の永久磁石で形成され
たりする。両者では駆動原理が異なり、前者では、軟磁
性体の磁極は決まっておらず、固定コアに磁束が発生す
る時には磁気回路の磁束を切る軟磁性体の断面積の増す
方向に磁束内へ軟磁性体が吸引される駆動力が起こり、
磁束消滅時にはそれから解放されるのに対して、後者で
は、硬磁性体の磁極は決まっており、異或いは同磁極間
の磁力（吸引力或いは反発力）が駆動力である）からな
る電磁アクチュエータであったり、静電引力を利用する
ものであったりする。

【００２９】更に、上記問題点を解決するための本発明
のマイクロ光偏向器は、上記のマイクロ構造体と、揺動
体を基板に対して相対的に駆動する駆動手段と、前記揺
動体に設けられた光反射手段を有することを特徴とす
る。駆動手段については、上で述べた通りである。光反
射手段としては、光反射面或いは回折格子があり、後者
では１つのビームを複数のビーム（回折光）として偏向
することもできる。

【００３０】更に、上記問題点を解決するための本発明
の光走査型ディスプレイは、上記のマイクロ光偏向器
と、変調可能な光源（半導体レーザなど）と、前記光源
の変調と前記マイクロ光偏向器の揺動体の動作を制御す
る制御手段を有することを特徴とする。

【００３１】更に、上記問題点を解決するための本発明
のマイクロ構造体の製造方法は、（１００）シリコン基
板の両面にマスク層を成膜する工程と、前記両面のマス
ク層を前記揺動体とトーションスプリングの形態に応じ
てパターニングする工程と、前記（１００）シリコン基
板をアルカリ溶液などを用いて異方性エッチングする工
程を含むことを特徴とする。

【００３２】更に、上記問題点を解決するための本発明
のマイクロ構造体の他の製造方法は、シリコン基板など
の材料基板の両面にマスク層を成膜する工程と、前記両
面のマスク層を前記揺動体とトーションスプリングの形
態に応じてパターニングする工程と、前記材料基板を片
面よりICP-RIEなどを用いて深堀りエッチングする工程
と、前記材料基板を他面よりICP-RIEなどを用いて深堀
りエッチングする工程を含むことを特徴とする。

【００３３】これらのマイクロ構造体の製造方法におい
て、前記トーションスプリングの角部を軽く等方性エッ
チングして、そこを丸くし、そこへの応力集中を緩和し
てもよい。

【００３４】

【作用】本発明のマイクロ構造体の作用について説明す
る。本発明のマイクロ光偏向器においては、上述したよ
うに、トーションスプリングの断面形状を回転対称形状
とし、トーションスプリングが実質的に扁平な形状部分
の組み合わせで構成されるようにしている。さらに、こ
れらの扁平な形状部分はそれぞれ最も撓みやすい方向が
交差するように配置されている。図８に本発明のトーシ
ョンスプリングの横断面形状の１例を示している。
（a）はＸ字状の多角形形状を示している。（ｂ）は、
（ａ）のＸ字状の多角形が、破線の囲み部分Ａ、Ｂ、Ｃ
のように実質的に扁平な形状部分の組み合わせで構成さ
れていることを示している。そして、（ｃ）は、（ｂ）
の扁平な形状部分Ａ、Ｂ、Ｃの最も撓みやすい方向を示
している。

【００３５】トーションスプリングの断面形状をこの様
にすることで、トーションスプリングのねじれの中心の
回りに比較的ねじれやすくて、ねじれの軸に角度をなす
方向に対して撓みにくい構造を実現することができる。
なぜなら、該角度をなす方向に撓ませようとしても、図
８（ｃ）に示すように扁平な形状部分の最も撓みやすい
方向が交差しているため、その方向に材料の比較的厚い
部分があって該厚い部分が撓みを防止しようと働くから
である。

【００３６】さらに、トーションスプリングの断面形状
が回転対称形状であるので、トーションスプリングのね
じれの軸中心が揺動体の重心付近を通過する構造にする
ことが容易にできる。そのため、揺動体を安定にねじり
振動可能となり、ねじれの軸に垂直な方向の不要な発生
力が揺動時に生じないマイクロ光偏向器等のマイクロ構
造体を容易に実現できる。加えて、素材として単結晶材
料を使用する場合には、機械的なＱ値の高い構造を実現
できる。単結晶材料としては、入手の容易で機械特性に
優れた（すなわち、比較的軽量でありながら物理的強
度、耐性、寿命に優れた）単結晶シリコンを使用するの
が好適である。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を明
らかにすべく、図面を参照しつつ実施例を説明する。

【００３８】[実施例1]図１は、本発明の実施例１のマ
イクロ光偏向器を説明するための斜視図である。図２
は、内部構造を説明するために、上記マイクロ光偏向器
を分解して示した図である。図３は、図１の切断線１０
６におけるシリコン単結晶薄板１２０の断面を示してい
る。

【００３９】実施例１のマイクロ光偏向器において、ガ
ラス基板１１０には、凹み部１１２が形成されている。
凹み部１１２の底部には、一対の駆動電極１１４、１１
６および三角柱状のミラー支持部１３２が配置されてい
る。ミラー支持部１３２は、可能であれば、無くしても
よい。シリコン単結晶薄板１２０には、バルクマイクロ
マシニング技術により、トーションスプリング１２２、
１２４とミラー１３０が、一体に形成されている。本実
施例の特徴であるトーションスプリング１２２、１２４
は、図３に示すように、断面形状がＸ字形状になってい
る。この形状は、図３より明らかなように、４つの内角
が１８０度よりも大きい１２角形であり、また、回転対
称形状である。

【００４０】ミラー１３０は、平板の表面に光の反射率
の高い物質がコーティングされて形成されており、Ｘ字
形状のトーションスプリング１２２、１２４によりこの
長軸の回りに揺動自由に支持されている。そして、シリ
コン単結晶薄板１２０は、ミラー１３０が駆動電極１１
４、１１６と所定の間隔を保つようにガラス基板１１０
上に対抗配置されている。トーションスプリング１２
２、１２４の長軸に沿ったミラー１３０の下面はミラー
支持部１３２の頂線部に接していて、該頂線部に沿う揺
動軸の回りでミラー１３０が揺動可能になっている。

【００４１】シリコン単結晶薄板１２０は、電気的に接
地されている。従って、駆動電極１１４、１１６に交互
に電圧を印加することで、ミラー１３０に静電引力を作
用させて上記揺動軸の回りにミラー１３０を揺動させる
ことができる。駆動力は静電引力に限らず、磁気力など
を使うこともできる。この場合は、駆動電極の代わりに
電磁石を設置してミラー１３０の下面に硬磁性材料の永
久磁石などを固定する構成をとることになる。

【００４２】上記光偏向器の作製法について、図６と図
７を用いて、以下に詳しく述べる。図６（ａ）〜（ｇ）
は図１の切断線１０６における断面を表し、図７（ａ）
〜（ｅ）は、図２の切断線１０９における断面を表して
いる。

【００４３】先ず、図６に沿ってシリコン単結晶薄板１
２０の加工について述べる。１．シリコン単結晶薄板１２０の両面に、マスク層１５
０（例えば、SiO₂や低圧化学気相成長法で作製した窒化
シリコン等）を成膜する。シリコン単結晶薄板１２０に
は、（１００）基板を使用する。そして、フォトリソグ
ラフィ技術で、マスク層１５０のパターニングを行う
（ａ）。このパターニングに使用するマスクパターンを
図4に示す。図4に示すマスクパターンは、トーションス
プリング１２２、１２４とミラー１３０の外形に沿って
W_aの幅を有する開口部１９１が形成されており、また、
幅W_ｂのトーションスプリングの長手方向の中心線に沿
ってW _gの幅を有する開口部１９０が形成されている。

【００４４】２．KOHのようなアルカリ溶液である異方
性エッチング溶液を用いて、シリコン単結晶薄板１２０
の両面からエッチングを行う。シリコンの異方性エッチ
ングは、（１００）面で速く進み、（１１１）面で遅く
進むため、エッチングは、まず、掘り進むにつれて開口
部が狭くなるように進行する（ｂ）。

【００４５】３．W_gの幅を有する開口部１９０において
は、基板１２０の中央に達する前にすべての面が（１１
１）面になりエッチングがストップするため、V字状の
溝（図３に示す様に、深さd_gで、幅W_gである）が形成さ
れる。また、W_aの幅を有する開口部１９１においては、
基板１２０を貫通するまでエッチングが進行する
（ｃ）。図５に示すように、（１１１）面は、（１０
０）面に対して、５４．７度の角度を有するため、開口
部の幅ｗとV溝の深さｄの関係は、d=w/2・tan54.7°で
ある。従って、ここでは、W_g <２t/tan54.7°、W_a >２t
/tan54.7°の関係を満たしている。ここで、ｔはシリコ
ン単結晶薄板１２０の厚みである。

【００４６】４．開口部１９１の上下からの穴が貫通し
たあとは、エッチングは側方に進んでいく（ｄ、ｅ）。

【００４７】５．（１１１）面に到達して、エッチング
がストップする。このときトーションスプリング１２
２、１２４の断面はＸ字形状になる（ｆ）。図３に示す
様に、このＸ字断面の側部のV溝の深さはk_bで、幅はtで
ある。この際、（１１１）面は高精度且つ滑らかに形成
されるので、作製されたＸ字形状のトーションスプリン
グ１２２、１２４は破断し難いものとなる。更に、上記
異方性エッチングにより、トーションスプリング１２
２、１２４の付け根部分のＶ溝の面（図２（ａ）に１２
２ａ、１２４ａで示す）も図２（ｂ）に示すように（１
１１）斜面となるので、ここへの応力集中が緩和でき
て、トーションスプリングの信頼性を高め、ミラーの光
偏向角を大きくできる。

【００４８】６．上記異方性エッチング後、ガスや酸に
より等方性エッチングを行い、Ｖ溝の急峻な楔部分やト
ーションスプリングの角部の角を丸くしてもよい。こう
すれば、これらの部分への応力集中を緩和できる。

【００４９】７．次に、マスク層１５０を除去する
（ｇ）。８．最後に、ミラー１３０を洗浄し、表面に光反射膜を
成膜する。

【００５０】続いて、図７に沿ってガラス基板１１０の
加工法について述べる。１．ガラス基板１１０の両面にマスク層１５１（レジス
ト等）を成膜する（ａ）。

【００５１】２．マスク層１５１をパターニングする
（ｂ）。三角柱状のミラー支持部１３２と凹み部１１２
がエッチングで形成される様にパターニングする。

【００５２】３．凹み部１１２の深さが２５μｍになる
ように、エッチングを行う（ｃ）。このとき、三角柱状
のミラー支持部１３２が形成される。

【００５３】４．マスク層１５１を除去し、凹み部１１
２に所定のパターンの駆動電極１１４、１１６を形成す
る（ｄ）。

【００５４】５．図１に示すようなマイクロ光偏向器の
形態になるように、シリコン単結晶薄板１２０とガラス
基板１１０を接合する（ｅ）。

【００５５】以上のように、本実施例の製造方法によれ
ば、異方性エッチングを１度行うだけで、Ｘ字形状断面
を有するトーションスプリング１２２、１２４を製造す
ることができる。図３に示すように断面がＸ字形状にな
っている本実施例の光偏向器のトーションスプリング１
２２（１２４）は、断面二次極モーメントＪが小さい割
に、断面二次モーメントＩが大きいという特徴がある。
また、その横断面形状が回転対称形状なので、揺動時に
ねじれの軸に垂直な方向の加振力が生じないマイクロ構
造体を実現できる。

【００５６】本実施例によれば、単結晶シリコンをトー
ションスプリングの素材に使用することで、ポリシリコ
ンに比べて、より壊れにくく、より小型化が可能で、共
振駆動したときに振動振幅が大きくエネルギー効率の高
い、機械的なQ値が大きなマイクロ構造体を実現でき
る。

【００５７】また、揺動したときにトーションスプリン
グの軸に垂直な方向に振動しにくいので、精度が高いマ
イクロ光偏向器を実現でき、機械的なQ値が高いために
共振駆動したときに振動振幅が大きく、エネルギー効率
の高いマイクロ光偏向器を実現できる。更に、本実施例
の製造方法を用いることで、比較的容易にＸ字形状の断
面を有するトーションスプリングを製造することができ
る。

【００５８】[実施例２]図９は、本発明の実施例２の加
速度センサを説明するための斜視図である。図１０は、
内部構造を説明するために、上記加速度センサを分解し
て示した図である。また、図１１は、図９の切断線２０
６における単結晶シリコン薄板２２０の断面を示してい
る。

【００５９】本実施例の加速度センサにおいて、絶縁性
基板２１０には、凹み部２１２が形成されている。凹み
部２１２の底部には検出電極２１６が配置されている。
シリコン薄板２２０には、一対のトーションスプリング
２２２、２２４と可動部材２３０が、一体に形成されて
いる。本実施例の特徴であるトーションスプリング２２
２、２２４は、図１１より分かるように、それぞれ、断
面形状が十字形状になっている。これは、４つの内角が
２７０°、８つの内角が９０°の１２角形断面であり、
回転対称形状である。そして、実質的に扁平な形状部分
の組み合わせで構成され、該扁平な形状部分は最も撓み
やすい方向が交差（ここでは９０度）するように配置さ
れている

【００６０】可動部材２３０は、トーションスプリング
２２２、２２４によりその長軸の回りに揺動自由に支持
されている。そして、シリコン単結晶薄板２２０は、検
出電極２１６と所定の間隔を保つように絶縁性基板２１
０上に対抗配置されており、電気的に接地されている。

【００６１】以上の構成において、シリコン単結晶薄板
２２０に対して垂直な方向に加速度が作用すると、可動
部材２３０に慣性力が作用し、可動部材２３０は、トー
ションスプリング２２２、２２４の長軸の回りに回転変
位する。可動部材２３０が回転変位すると、検出電極２
１６との距離が変化するため、可動部材２３０と検出電
極２１６の間の静電容量が変化する。そのため、検出電
極２１６とシリコン単結晶薄板２２０の間の静電容量を
従来周知の手段で検出することで、加速度を検出するこ
とができる。

【００６２】また逆に、検出電極２１６に電圧を印加す
ると、可動部材２３０と検出電極２１６の間に静電引力
が作用し、可動部材２３０はトーションスプリング２２
２、２２４の長軸の回りに揺動する。つまり、本実施例
の加速度センサは、静電アクチュエータとしても使用す
ることができる。

【００６３】上記加速度センサの作製法について、図１
２と図１３を用いて、以下に詳しく述べる。図１２
（ａ）〜（ｆ）は図９の切断線２０６における断面を表
し、図１３（ａ）〜（ｅ）は図１０の切断線２０９にお
ける断面を表している。

【００６４】先ず、図１２に沿って単結晶シリコン薄板
２２０の加工法を述べる。１．シリコン薄板２２０の両面に、マスク層２５０（例
えば、レジスト等）を成膜し、図１０に示すような形態
のシリコン薄板２２０をエッチングで形成できるような
パターニングをフォトリソグラフィ技術で行う（ａ）。
シリコン薄板２２０は、可能であれば、ポリシリコンで
あってもよいし、またその面方位は問わない。

【００６５】２．ICP-RIEのような深堀りエッチング法
を用いて、十字形状のトーションスプリング２２２、２
２４と可動部材２３０と枠部以外のシリコン薄板部分を
両面より一定の深さまで垂直エッチングを行う（ｂ）。
この深さは、断面が十字形状のトーションスプリング２
２２、２２４の横棒部の厚さを規定するものである（こ
の深さの約倍が横棒部の厚さとなる）。トーションスプ
リング２２２、２２４の縦棒部の厚さは次の新たなマス
ク層２５１の中央のストライプ部の幅で規定される。

【００６６】３．マスク層２５０を除去した後に、新た
なマスク層２５１を成膜し、パターニングを行う
（ｃ）。４．再び、ICP-RIEのようなエッチング法を用いて、垂
直エッチングを行う。まず、エッチングは図中下面から
行い、２．で掘った場所の深さがシリコン薄板２２０の
厚み中央に達するまで行う（ｄ）。５．今度は、２．で掘った場所がシリコン薄板２２０を
貫通するまで図中上面から垂直エッチングを行う
（ｅ）。６．最後に、マスク層２５１を除去する（ｆ）。

【００６７】次に、図１３に沿って絶縁性基板２１０の
加工法を述べる。１．絶縁性基板２１０の両面にマスク層２５２（レジス
ト等）を成膜する（ａ）。

【００６８】２．図１０に示すような形態の絶縁性基板
２１０をエッチングで形成できるようにマスク層２５２
をパターニングする（ｂ）。

【００６９】３．凹み部２１２の深さが１５μｍになる
ように、エッチングを行い、凹み部２１２を形成する
（ｃ）。

【００７０】４．マスク層２５２を除去し、凹み部２１
２に検出電極２１６を蒸着などで形成する（ｄ）。

【００７１】５．図９に示すような加速度センサの形態
になるように、シリコン薄板２２０とガラス基板２１０
を接合する（ｅ）。

【００７２】本実施例の特徴である図１１のような十字
状の断面形状を有するトーションスプリングにおいて
も、断面二次極モーメントＪが小さいわりに、断面二次
モーメントＩが大きいという特徴がある。更に、Ｔ字断
面のトーションスプリングと異なり、断面形状を回転対
称にすることで、揺動したときに、ねじれの軸に垂直な
方向の加振力が生じないマイクロ構造体を実現できる。

【００７３】また、単結晶シリコンを素材に使用したこ
とで、ポリシリコンに比べて機械的なQ値が大きいマイ
クロ構造体を実現できる。また、揺動時に可動部がねじ
りの軸に垂直な方向に振動しにくくなるため、ノイズの
少ない力学量センサを実現でき、従来よりも機械的なQ
値が高く、感度の高い力学量センサを実現できる。

【００７４】また、本実施例によれば、揺動時に可動部
がねじりの軸に垂直な方向に振動しにくいため、動きの
精度が高いマイクロアクチュエータを実現でき、従来よ
りも機械的なQ値が高いため、共振駆動を行なったとき
に振幅を大きくすることができ、また、エネルギー効率
の高いマイクロアクチュエータを実現できる。

【００７５】更に、本実施例によれば、比較的容易に本
発明のマイクロ構造体を製造することができる。

【００７６】[実施例３]図１４は、本発明の実施例３の
マイクロ光偏向器を説明するための斜視図を示してい
る。図１５と図１６は、それぞれ上面図と側面図であ
る。図１６においては、分かりやすくするために、シリ
コン単結晶薄板３２０の一部を切断して示している。図
１７は、本実施例の特徴であるトーションスプリングの
構造を説明するための、図１４の切断線３０６における
シリコン単結晶薄板３２０の断面図を示している。

【００７７】本実施例のマイクロ光偏向器において、シ
リコン単結晶薄板３２０には、バルクマイクロマシニン
グ技術により、トーションスプリング３２８、３２９と
ミラー３３０が、一体に形成されている。ミラー３３０
の端には、軟磁性体材料からなる可動コア３４１が固定
されている。本実施例の特徴であるトーションスプリン
グ３２８、３２９は、図１７の断面図に示すように、断
面形状がＨ字形状となっている。これは、４つの内角が
２７０°、８つの内角が９０°の１２角形であり、回転
対称形状である。そして、実質的に扁平な形状部分の組
み合わせで構成され、該扁平な形状部分は最も撓みやす
い方向が交差（９０度）するように配置されている

【００７８】ミラー３３０は、表面に光の反射率の高い
物質がコーティングされており、トーションスプリング
３２８、３２９によりその長軸であるねじり軸の回りに
揺動自在に支持されている。

【００７９】ガラス基板３４０の上には、図１５で示す
形状の軟磁性体材料からなる固定コア３４２が配置され
ており、この固定コア３４２をコイル３４５が周回して
いる。そして、シリコン単結晶薄板３２０とガラス基板
３４０は、可動コア３４１と固定コア３４２のほぼ平行
に対向する面が、所定の間隔を保つように接合されてい
る。すなわち、ミラー３３０が揺動するときに、これら
対向する面がほぼ平行状態を保ったままその重なり面積
（可動コア３４１が、固定コア３４２で発生した磁束を
切る断面積）が変化する様になっている。可動コア３４
１と固定コア３４２で２つの間隙を含む閉じた直列磁気
回路が形成される。

【００８０】図１８を用いて、本実施例の光偏向器の動
作について説明する。コイル３４５に通電すると、固定
コア３４２が励磁される。図１８では、固定コア３４２
の図中手前側がＮ極に、奥側がＳ極に励磁されている様
子を表している。すると、可動コア３４１は、上記対向
面の重なり面積が増す方向（固定コア３４２で発生した
磁束路に吸引される方向）、即ち図１８の矢印の方向に
引き付けられる。可動コア３４１と固定コア３４２は、
図１６に示すように、上記対向面の重なり面積が増加で
きる様に非通電時には高さが異なる状態で配置されてい
るので、トーションスプリング３２８、３２９の回りに
左回りの回転モーメントが生じる。ミラー３３０の共振
周波数に合わせてコイル３４５への通電をＯＮ／ＯＦＦ
すると、ミラー３３０がトーションスプリング３２８、
３２９の回りに共振を起こす。この状態でミラー３３０
に光線を入射することで、光の走査を行うことができ
る。

【００８１】次に、本光偏向器の作製方法を説明する。
まず、図１９を用いて、シリコン単結晶薄板３２０の加
工方法を説明する。図中左側は、図１４の切断線３０６
における断面図であり、右側は、切断線３０９における
断面図である。

【００８２】１．先ず、シリコン単結晶薄板３２０の片
面に、種電極層３６０を成膜する。（ａ）。

【００８３】２．種電極層３６０の上に、厚膜レジスト
層３６１（例えば、MicroChem社製ＳＵ−８）を成膜
し、フォトリソグラフィ技術で可動コア３４１形成用の
パターニングを行う（ｂ）。

【００８４】３．軟磁性体層３６２を種電極層３６０の
上に電解メッキで成膜する（ｃ）。

【００８５】４．厚膜レジスト層３６１及び種電極層３
６０を除去する（ｄ）。軟磁性体層３６２の下の種電極
層３６０はそのまま残る。

【００８６】５．シリコン単結晶薄板３２０の両面に、
マスク層３５０（例えば、レジスト等）を成膜し、図１
４に示す形態の単結晶薄板３２０形成用のパターニング
をフォトリソグラフィ技術で行う（ｅ）。

【００８７】６．ICP-RIEのようなエッチング法を用い
て、両面より一定の深さまで垂直エッチングを行う
（ｆ）。この深さは、断面がＨ字形状のトーションスプ
リング３２８、３２９の中央の架橋部の厚さを規定する
ものである。この深さの倍がこの架橋部の厚さとなる。７．マスク層３５０を除去し、新たなマスク層３５１を
成膜、及びパターニングする（ｇ）。

【００８８】８．ICP-RIEのようなエッチング法を用い
て、下面より垂直エッチングを行う。エッチングは、最
も深い部位がシリコン単結晶薄板３２０の中央に達する
まで行う（ｈ）。

【００８９】９．更に、ICP-RIEのようなエッチング法
を用いて、上面より垂直エッチングを行う。エッチング
は、最も深い部位がシリコン単結晶薄板３２０を貫通す
るまで行う（ｉ）。トーションスプリング３２８、３２
９の部分では、Ｈ字形状のトーションスプリング３２
８、３２９の所定の厚さの架橋部を残した所で止る。Ｈ
字形状のトーションスプリング３２８、３２９の両側の
柱部の厚さ（典型的には架橋部の厚さと等しい）はマス
ク層３５１の上下両面の一対のストライプ部の幅で規定
される。１０．最後に、マスク層３５１を除去する（ｊ）。

【００９０】次に、図２０を用いて、ガラス基板３４０
の加工方法を説明する。図２０は、図１４の切断線３０
７における断面図である。

【００９１】１．ガラス基板３４０の片面に種電極層３
７０を成膜する（ａ）。２．種電極層３７０の上に厚膜レジスト層３７１を成膜
し、固定コイル３４２形成用のパターニングを行う
（ｂ）。３．種電極層３７０の上に、コイル３４５の下配線層３
７２を電解メッキで成膜する（ｃ）。４．下配線層３７２部分以外の厚膜レジスト層３７１と
種電極層３７０を除去する（ｄ）。５．下配線層３７２の上に、絶縁層３７３を成膜し、両
側部の配線層３８２、３８３形成用のパターニングを行
う（ｅ）。

【００９２】６．絶縁層３７３の上に、種電極層３７４
を成膜する（ｆ）。７．種電極層３７４の上に厚膜レジスト層３７５を成膜
し、固定コア３４２である軟磁性体層３７６と両側部の
配線層３８２、３８３を形成できる様にパターニングを
行う（ｇ）。８．厚膜レジスト層３７５の無い種電極層３７４の部分
上に、軟磁性体層３７６と両側部の配線層３８２、３８
３を電解メッキで成膜する（ｈ）。９．厚膜レジスト層３７５と種電極層３７４を除去する
（ｉ）。１０．再び絶縁層３７７を成膜し、上配線層３８０形成
用のパターニングを行う（ｊ）。このパターニングで、
絶縁層３７７は両側部の配線層３８２、３８３の頂部の
所のみ除かれている。

【００９３】１１．絶縁層３７７の上に、種電極層３７
８を成膜する（ｋ）。１２．種電極層３７８の上に厚膜レジスト層３７９を成
膜し、パターニングを行う（ｌ）。このパターニング
で、厚膜レジスト層３７９は両側部の配線層３８２、３
８３の外部の所のみ除かれている。１３．種電極層３７８の上に、上配線層３８０を電解メ
ッキで成膜する（ｍ）。１４．最後に、厚膜レジスト層３７９と種電極層３７８
を除去する（ｎ）。

【００９４】最終的に、図１４に示すような光偏向器の
形態になるように、シリコン単結晶薄板３２０とガラス
基板３４０を接合する。

【００９５】本実施例の特徴である、図１７のようなＨ
字形状断面を有するトーションスプリングにおいても、
ねじれやすくて、撓みにくいという特徴がある。また、
本実施例においても、揺動時に可動部がねじりの軸に垂
直な方向に振動しにくくなるため、精度が高く、外乱の
影響を受けにくい光偏向器を実現でき、従来よりも機械
的なQ値が高いため、共振駆動を行ったときに、振幅が
大きくエネルギー効率が高い。

【００９６】[実施例４]図２１は、実施例４の光走査型
ディスプレイを説明する図である。Ｘ光偏向器４０１と
Ｙ光偏向器４０２は、実施例３の光偏向器と同様のもの
である。コントローラ４０９は、Ｘ光偏向器４０１とＹ
光偏向器４０２を制御して、レーザ光線４１０をラスタ
ー状に走査し、表示する情報に応じてレーザ発振器４０
５を変調することで、スクリーン４０７上に画像を２次
元的に表示する。

【００９７】本発明の光偏向器を光走査型ディスプレイ
に適用することで、画像のぶれが少なく、エネルギー効
率が高い光走査型ディスプレイを実現できる。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トーションスプリングが、その長軸に垂直な面の断面形
状が回転対称形状であり、且つ実質的に扁平な形状部分
の組み合わせで構成され、該扁平な形状部分は最も撓み
やすい方向が交差するように配置されているので、ねじ
れ易く撓みにくくて、ねじれの軸に垂直な方向に加振力
が生じることのないトーションスプリングを持つマイク
ロ構造体を提供することができる。

【００９９】また、揺動したときに、ねじれの軸に垂直
な方向に加振力が生じることがないため、ノイズの少な
いマイクロ力学量センサを提供でき、単結晶材料を用い
る場合は機械的なQ値が高いために、ノイズが少なく、
感度の高い、力学量センサを提供できる。また、揺動し
たときに、ねじれの軸に垂直な方向に加振力が生じるこ
とがないため、不要な方向の動きの少ないマイクロアク
チュエータを提供でき、単結晶材料を用いる場合は機械
的なQ値が高いため、共振駆動したときに振幅が大き
く、また、エネルギー効率の高いマイクロアクチュエー
タを提供できる。また、揺動したときに、ねじれの軸に
垂直な方向に加振力が生じることがないため、走査光の
ぶれが少ないマイクロ光偏向器を提供でき、単結晶材料
を用いる場合は機械的なQ値が高いため、共振駆動した
ときに振幅が大きく、また、エネルギー効率の高いマイ
クロ光偏向器を提供できる。

【０１００】また、本発明によれば、揺動したときに、
ねじれの軸に垂直な方向に加振力が生じることがないた
め、走査光のぶれが少ない光走査型ディスプレイを提供
でき、単結晶材料を用いる場合は機械的なQ値が高いた
め、エネルギー効率が高い光走査型ディスプレイを実現
できる。

【０１０１】更に、本発明の製造方法を用いることで、
本発明のマイクロ構造体、マイクロ光偏向器、マイクロ
力学量センサ及びマイクロアクチュエータを比較的容易
に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の光偏向器を説明するための
斜視図である。

【図２】実施例１の光偏向器を説明するための分解図
（ａ）、及びトーションスプリングの縦断面図（ｂ）で
ある。

【図３】実施例１の光偏向器を説明するためのトーショ
ンスプリングの部分の横断面図である。

【図４】実施例１の光偏向器を説明するための平面図で
ある。

【図５】シリコンの異方性エッチングを説明する図であ
る。

【図６】実施例１の光偏向器のシリコン単結晶薄板の作
製プロセスを説明する図である。

【図７】実施例１の光偏向器のガラス基板の作製プロセ
スを説明する図である。

【図８】本発明の作用を説明するためにトーションスプ
リングの１例の断面を示す図である。

【図９】本発明の実施例２の加速度センサを説明するた
めの斜視図である。

【図１０】実施例２の加速度センサを説明するための分
解図である。

【図１１】実施例２の加速度センサを説明するためのト
ーションスプリングの部分の横断面図である。

【図１２】実施例２の加速度センサのシリコン単結晶薄
板の作製プロセスを説明する図である。

【図１３】実施例２の加速度センサのガラス基板の作製
プロセスを説明する図である。

【図１４】本発明の実施例３の光偏向器を説明する斜視
図である。

【図１５】実施例３の光偏向器を説明する上面図であ
る。

【図１６】実施例３の光偏向器を説明する一部破断した
側面図である。

【図１７】実施例３の光偏向器のトーションスプリング
を説明する断面図である。

【図１８】実施例３の光偏向器の動作原理を説明する図
である。

【図１９】実施例３の光偏向器のシリコン単結晶薄板の
作製プロセスを説明する図である。

【図２０】実施例３の光偏向器の固定コアとコイルの作
製プロセスを説明する図である。

【図２１】本発明の実施例４の光走査型ディスプレイを
説明する図である。

【図２２】本発明のトーションスプリングの例の断面形
状を説明する図である。

【図２３】Ｔ字状断面形状のトーションバーを説明する
斜視図である。

【図２４】Ｔ字状断面形状のトーションバーを説明する
断面図である。

【図２５】従来の光偏向器を説明するための斜視図であ
る。

【図２６】従来の光偏向器を説明するための分解図であ
る。

【図２７】従来の光偏向器を説明するための断面図であ
る。

【図２８】従来の光偏向器を説明するためのトーション
バーの部分の断面図である。

【図２９】従来のハードディスク用ジンバルを説明する
上面図である。

【図３０】従来のハードディスク用ジンバルを説明する
ための断面図である。

【図３１】従来のハードディスク用ジンバルの作製プロ
セスを説明する図である。

【符号の説明】

１１０、２１０、３４０ガラス基板１１２、２１２凹み部１１４、１１６駆動電極１２０、２２０、３２０シリコン単結晶薄板１２２、１２４、２２２、２２４、３２８、３２９
トーションスプリング１２２ａ、１２４ａトーションスプリングの付け
根部の斜面１３０、３３０ミラー１３２ミラー支持部１５０、２５０、２５１、３５０マスク層２１６検出電極２３０揺動部材３４１可動コア３４２固定コア３４５コイル３６０、３７０、３７４、３７８種電極層３６２、３７６軟磁性体層３６１、３７１、３７５、３７９厚膜レジスト層３７２下配線層３７３、３７７絶縁層３８０上配線層３８２、３８３側部配線層４０１Ｘ光偏向器４０２Ｙ光偏向器４０５レーザ発振器４０７スクリーン４０９コントローラ４１０レーザ光線１０１０絶縁性基板１０１４、１０１６駆動電極１０２０シリコン薄板１０２２、１０２４、２００１、２００２トーシ
ョンバー１０３０、２０１１ミラー１０３２ミラー支持部２０２０ジンバル２０２２、２０２４ロールトーションバー２０２６、２０２８ピッチトーションバー２０３０ヘッド支持体２０３１支持枠２０９１型取り用シリコンウェハー２０９２犠牲層２０９３ポリシリコン層２０９４エポキシ樹脂２０９５パッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｂ 26/08 Ｇ０２Ｂ 26/08 Ｅ 26/10 １０４ 26/10 １０４Ｚ (72)発明者廣瀬太東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者八木隆行東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者水谷英正東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者島田康弘東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H041 AA12 AB14 AC04 AZ01 AZ08 2H045 AB06 AB10 AB16 AB73 2H049 AA06 AA37 AA44 AA50 AA68 AA69

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、少なくとも一つ以上の揺動体を有
し、前記揺動体が１本以上のトーションスプリングによ
って前記基板に対して弾性的に揺動自由に支持されてい
るマイクロ構造体において、前記トーションスプリング
は、その長軸に垂直な面の断面形状が回転対称形状であ
り、且つ実質的に扁平な形状部分の組み合わせで構成さ
れ、該扁平な形状部分は最も撓みやすい方向が交差する
ように配置されていることを特徴とするマイクロ構造
体。
【請求項２】前記トーションスプリングのねじり中心軸
が、ほぼ前記揺動体の重心を通ることを特徴とする請求
項１に記載のマイクロ構造体。
【請求項３】前記トーションスプリングの材質が単結晶
材料から成ることを特徴とする請求項１または２に記載
のマイクロ構造体。
【請求項４】前記単結晶材料がシリコン単結晶であるこ
とを特徴とする請求項３に記載のマイクロ構造体。
【請求項５】前記基板、揺動体、トーションスプリング
が共通の基板から一体的に形成されていることを特徴と
する請求項１乃至４の何れかに記載のマイクロ構造体。
【請求項６】（１００）シリコン基板が用いられ、トー
ションスプリングが該シリコン基板の異方性エッチング
で形成されて、その外面を画する該（１００）シリコン
基板面に対する斜面が（１１１）面であることを特徴と
する請求項１乃至５の何れかに記載のマイクロ構造体。
【請求項７】前記基板或いは揺動体に繋がるトーション
スプリングの付け根部の外面を画する該（１００）シリ
コン基板面に対する面が（１１１）面であることを特徴
とする請求項６に記載のマイクロ構造体。
【請求項８】前記トーションスプリングの横断面形状が
Ｘ字状であることを特徴とする請求項６または７に記載
のマイクロ構造体。
【請求項９】平板状基板が用いられ、トーションスプリ
ングが該平板状基板の深堀りエッチングで形成されて、
その外面を画する面が該平板状基板面とこの面に対する
垂直面或いは平行面から成ることを特徴とする請求項１
乃至５の何れかに記載のマイクロ構造体。
【請求項１０】前記トーションスプリングの横断面形状
がＸ字状、十字状、Ｈ字状、Ｎ字状、或いはＳ字状であ
ることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のマ
イクロ構造体。
【請求項１１】前記トーションスプリングの角部が等方
性エッチングで軽く丸くされて、前記トーションスプリ
ングの角部への応力集中が緩和されていることを特徴と
する請求項１乃至１０の何れかに記載のマイクロ構造
体。
【請求項１２】前記揺動体が一つであり、直線に沿って
伸びた一つないし一対のトーションスプリングによって
該揺動体が前記基板に対して弾性的に略該直線の回りに
揺動自由に支持されていることを特徴とする請求項１乃
至１１の何れかに記載のマイクロ構造体。
【請求項１３】前記揺動体が複数であり、該複数の揺動
体が入れ子式に配置され、各揺動体が、各直線に沿って
伸びた一対のトーションスプリングによって、その外側
の揺動体或いは前記基板に対して弾性的に略該各直線の
回りに揺動自由に支持されていることを特徴とする請求
項１乃至１１の何れかに記載のマイクロ構造体。
【請求項１４】前記各直線が互いに角度を成して伸びて
いることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ構造
体。
【請求項１５】前記角度が９０度であることを特徴とす
る請求項１４に記載のマイクロ構造体。
【請求項１６】前記揺動体が複数であり、該複数の揺動
体がトーションスプリングを介在させて直列的に配置さ
れ、最も外側の揺動体が前記基板にトーションスプリン
グを介在させて支持されていることを特徴とする請求項
１乃至１１の何れかに記載のマイクロ構造体。
【請求項１７】請求項１乃至１６の何れかに記載のマイ
クロ構造体と、前記基板と前記揺動体の相対変位を検出
する変位検出手段を有することを特徴とするマイクロ力
学量センサ。
【請求項１８】請求項１乃至１６の何れかに記載のマイ
クロ構造体と、前記揺動体を前記基板に対して相対的に
駆動する駆動手段を有することを特徴とするマイクロア
クチュエータ。
【請求項１９】前記駆動手段が、固定コアと、該固定コ
アを周回するコイルと、前記揺動体に接合された可動コ
アからなる電磁アクチュエータであることを特徴とする
請求項１８に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項２０】請求項１乃至１６の何れかに記載のマイ
クロ構造体と、前記揺動体を前記基板に対して相対的に
駆動する駆動手段と、前記揺動体に設けられた光反射手
段を有することを特徴とするマイクロ光偏向器。
【請求項２１】前記駆動手段が、固定コアと、該固定コ
アを周回するコイルと、前記揺動体に接合された可動コ
アからなる電磁アクチュエータであることを特徴とする
請求項２０に記載のマイクロ光偏向器。
【請求項２２】前記光反射手段が、光反射面或いは回折
格子であることを特徴とする請求項２０または２１に記
載のマイクロ光偏向器。
【請求項２３】請求項２０乃至２２の何れかに記載のマ
イクロ光偏向器と、変調可能な光源と、前記光源の変調
と前記マイクロ光偏向器の揺動体の動作を制御する制御
手段を有することを特徴とする光走査型ディスプレイ。
【請求項２４】請求項６乃至８の何れかに記載のマイク
ロ構造体の製造方法であって、（１００）シリコン基板
の両面にマスク層を成膜する工程と、前記両面のマスク
層を前記揺動体とトーションスプリングの形態に応じて
パターニングする工程と、前記（１００）シリコン基板
を異方性エッチングする工程を含むことを特徴とするマ
イクロ構造体の製造方法。
【請求項２５】前記異方性エッチングをアルカリ溶液を
用いて行うことを特徴とする請求項２４に記載のマイク
ロ構造体の製造方法。
【請求項２６】請求項９または１０に記載のマイクロ構
造体の製造方法であって、基板の両面にマスク層を成膜
する工程と、前記両面のマスク層を前記揺動体とトーシ
ョンスプリングの形態に応じてパターニングする工程
と、前記基板を片面より深堀りエッチングする工程と、
前記基板を他面より深堀りエッチングする工程を含むこ
とを特徴とするマイクロ構造体の製造方法。
【請求項２７】前記基板がシリコン基板であることを特
徴とする請求項２６に記載のマイクロ構造体の製造方
法。
【請求項２８】前記トーションスプリングの角部を等方
性エッチングして、前記トーションスプリングの角部を
丸くし、前記トーションスプリングの角部への応力集中
を緩和する工程を更に含むことを特徴とする請求項２４
乃至２７の何れかに記載のマイクロ構造体の製造方法。