JP3065611B1 - マイクロミラ―装置およびその製造方法 - Google Patents

マイクロミラ―装置およびその製造方法

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Abstract

【要約】 【課題】 ミラー部１０１が形成されるミラー形成基板
１０２のサイズと、ミラー形成基板１０２の下部に設け
た駆動電極１０５との間の距離であるギャップｇｏとに
より、安定して走査される走査角度とこの走査に要する
駆動電圧などが決定されていたため、低駆動電圧で大き
な走査角度を実現するマイクロミラー装置を設計するこ
とが困難であるという課題があった。 【解決手段】 ミラー部１が形成され、対向する２辺と
直交する線上にねじれ梁３を有するミラー形成基板２
と、支持基板６上に突出して設けられ、ねじれ梁３の端
部を支持してミラー形成基板２を支持基板６上に固定す
るアンカー部４と、少なくともミラー形成基板２のねじ
れ梁３の片側外周を囲むように設けられ、ねじれ梁３の
軸方向と平行に一端をミラー形成基板２に接続したリン
ク梁１０を有する駆動フレーム７と、この駆動フレーム
７に駆動力を与える駆動力発生手段１２，１４，１４
Ａ、１４Ｂとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば光走査式
の形状認識センサ、バーコードリーダ、レーザプリンタ
用のスキャニングミラーなどにおいて光ビームを走査さ
せるときに使用されるマイクロミラー装置およびその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１７は従来のマイクロミラー装置の構
成例を示す上面図であり、図１８は、図１７のマイクロ
ミラー装置のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図におい
て、１０１はミラー形成基板１０２の一面に形成された
ミラー部であり、アルミニウム薄膜や金薄膜などが利用
される。１０２は中央を軸として回動するミラー形成基
板、１０３はミラー形成基板１０２に中央延長上に形成
されたねじれ梁、１０４はねじれ梁１０３を支持して支
持基板１０６に固定されたアンカー部で、１０５はミラ
ー形成基板１０２からギャップｇｏの距離に形成されて
ミラー形成基板１０２を静電引力で駆動する際に電圧が
印加される２つの駆動電極であり、１０６は支持基板で
ある。なお、ミラー形成基板１０２、ねじれ梁１０３及
びアンカー部１０４は、例えばそれぞれ単結晶シリコ
ン、ポリシリコン、鍍金ニッケルなどで形成され、支持
基板１０６はシリコンやガラスなどで形成される。
【０００３】次に動作について説明する。駆動電極１０
５のうちの一方に電圧を印加すると、ミラー形成基板１
０２と駆動電極１０５との間の電位差および静電容量に
応じた静電引力が発生し、ミラー形成基板１０２が中央
部を軸として回動し、ミラー部１０１は角度（走査角
度）θｓだけ傾く。例えば、２つの駆動電極１０５に図
１９に示すようなバイアス直流電圧Ｖｄｃを印加し、さ
らに交流電圧Ｖａｃを駆動電極１０５に各々位相が１８
０度異なるように印加することによりミラー部１０１を
回転振動させることができる。このようにして、印加電
圧に基づいてミラー部１０１の角度が制御され、光ビー
ムが走査される。
【０００４】このマイクロミラー装置では、理論的には
式（１）に示す最大走査角度θｓｍａｘまで走査角度θ
ｓを変化させることができる。 ｓｉｎ（θｓｍａｘ）＝ｇｏ／Ｌ ・・・（１） ただし、Ｌは、図１８に示すようにミラー形成基板１０
２の中央部から端部までの距離である。例えば、Ｌが１
ｍｍであるときに、最大走査角度θｓｍａｘを１５度と
すると、上記（１）式からギャップｇｏは２５９μｍと
計算される。
【０００５】しかしながら、実際の静電引力を利用した
ミラー部１０１の回動において静電引力とギャップｇｏ
とは非線形な関係を有するので、ミラー部１０１はギャ
ップｇｏの距離をフルスパンさせることができない。具
体的に説明すると静電引力はギャップｇｏの二乗に反比
例するので、ミラー形成基板１０２の傾き角度が大きく
なってミラー形成基板１０２と駆動電極１０５との間の
距離であるギャップｇｏが小さくなり、かつ、ねじれ梁
１０３のねじれ角度が大きくなると、ミラー形成基板１
０２と駆動電極１０５との間の静電引力がねじれ梁１０
３の復元力を上回り、ミラー形成基板１０２が駆動電極
１０５に張り付いてしまう（これをプルイン現象とい
う）。これにより、ミラー部１０１によって安定して走
査される光ビームの走査角度θｓは、一般的に最大走査
角度θｓｍａｘの約２分の１以下の範囲で制御されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロミラー
装置は以上のように構成されているので、プルイン現象
に起因して最大走査角度θｓｍａｘを大きくすることが
困難であるなどの課題があった。
【０００７】また、ねじれ振動における諸特性（ねじれ
梁の剛性や振動特性Ｑ値など）を一定にした場合、ミラ
ー部１０１が形成されるミラー形成基板１０２のサイズ
と、ミラー形成基板１０２の下部に設けた駆動電極１０
５との間の距離であるギャップｇｏとにより、安定して
走査される走査角度とこの走査に要する駆動電圧などが
決定されていたため、低駆動電圧で大きな走査角度を実
現するマイクロミラー装置を設計することが困難である
という課題があった。
【０００８】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、ミラー部を有するミラー形成基板
と分離して駆動フレームを形成し、ミラー形成基板を直
接駆動させずに駆動フレームを介してミラー形成基板を
間接的に駆動させることで、低駆動電圧でミラー部の走
査角度を大きくすることができるマイクロミラー装置お
よびその製造方法を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係るマイクロ
ミラー装置は、ミラー部が形成され、対向する２辺と直
交する線上にねじれ梁を有するミラー形成基板と、支持
基板上に突出して設けられ、ねじれ梁の端部を支持して
ミラー形成基板を支持基板上に固定するアンカー部と、
少なくともミラー形成基板のねじれ梁の片側外周を囲む
ように設けられ、ねじれ梁の軸方向と平行に一端をミラ
ー形成基板に接続したリンク梁を有する駆動フレーム
と、この駆動フレームに駆動力を与える駆動力発生手段
とを備えるものである。
【００１０】この発明に係るマイクロミラー装置は、ミ
ラー部が形成され、対向する２辺と直交する線上にねじ
れ梁を有するミラー形成基板と、少なくともミラー形成
基板のねじれ梁の片側外周を囲むように設けられ、ねじ
れ梁の両端部を支持する駆動フレームと、この駆動フレ
ームに駆動力を与える駆動力発生手段とを備えるもので
ある。
【００１１】この発明に係るマイクロミラー装置は、駆
動フレームは対向する２辺と直交する線上に設けた第１
の駆動フレーム側ねじれ梁と、支持基板上に突出して設
けられ、第１の駆動フレーム側ねじれ梁の端部を支持し
てミラー形成基板を支持基板上に固定する第１の駆動フ
レーム側アンカー部とを備えるものである。
【００１２】この発明に係るマイクロミラー装置は、駆
動フレームは支持基板上に突出して設けられ、駆動フレ
ームの１辺と接続して駆動フレームを支持基板上に固定
する第２の駆動フレーム側アンカー部を備えるものであ
る。
【００１３】この発明に係るマイクロミラー装置は、ミ
ラー部が形成され、対向する２辺と直交する線上にねじ
れ梁を有するミラー形成基板と、少なくともミラー形成
基板のねじれ梁の片側外周を囲むように設けられ、ねじ
れ梁の軸方向と平行に一端をミラー形成基板に接続した
リンク梁を有する第１の駆動フレームと、この第１の駆
動フレームのリンク梁と対向する辺の中央直交線上に設
けた第２の駆動フレーム側ねじれ梁と、少なくとも第１
の駆動フレームの第２の駆動フレーム側ねじれ梁の片側
外周を囲むように設けられ、第２の駆動フレーム側ねじ
れ梁の軸方向と平行に一端を第１の駆動フレームに接続
した駆動フレーム間リンク梁を有する第２の駆動フレー
ムと、第１の駆動フレームおよび第２の駆動フレームに
駆動力を与える駆動力発生手段とを備えるものである。
【００１４】この発明に係るマイクロミラー装置は、リ
ンク梁は一端をねじれ梁の基部の極近傍に接続するもの
である。
【００１５】この発明に係るマイクロミラー装置は、駆
動フレーム間リンク梁は、一端を第２の駆動フレーム側
ねじれ梁の基部の極近傍に接続するものである。
【００１６】この発明に係るマイクロミラー装置は、ミ
ラー形成基板はねじれ梁を対称軸とする非対称な平面構
造を有するものである。
【００１７】この発明に係るマイクロミラー装置は、駆
動力発生手段は駆動フレーム下側の支持基板上に設けた
駆動電極であって、駆動フレームと駆動電極との少なく
とも一方に駆動電圧を印加することで発生する静電引力
によって駆動フレームを駆動させるものである。
【００１８】この発明に係るマイクロミラー装置は、駆
動力発生手段は駆動フレーム上側に形成した圧電体であ
って、該圧電体の表裏面に交流電位差を与えることで発
生する圧電体の曲げ振動によって駆動フレームを駆動さ
せるものである。
【００１９】この発明に係るマイクロミラー装置は、駆
動力発生手段は永久磁石と電磁石とからなる磁石対であ
って、該磁石対が発生する磁力によって駆動フレームを
駆動させるものである。
【００２０】この発明に係るマイクロミラー装置は、ミ
ラー形成基板下側の支持基板面にミラー形成基板接触防
止用凹部を備えるものである。
【００２１】この発明に係るマイクロミラー装置は、ミ
ラー形成基板の厚みを駆動フレームの厚みに比べて十分
に薄くするものである。
【００２２】この発明に係るマイクロミラー装置の製造
方法は、マイクロミラー装置の各構成部に対応するパタ
ーンを形成したエッチングマスクを、予め材料基板の片
面または両面に複数積層し、エッチングマスクを積層し
た材料基板に、表層のエッチングマスクから順次異方性
エッチングとエッチングマスク除去を交互に行い、マイ
クロミラー装置の各構成部を形成するものである。
【００２３】この発明に係るマイクロミラー装置の製造
方法は、材料基板にＳＯＩ基板を用い、マイクロミラー
装置の各構成部に対応するパターンを形成したエッチン
グマスクを、予めＳＯＩ基板の片面に複数積層し、エッ
チングマスクを積層したＳＯＩ基板に、表層のエッチン
グマスクから順次異方性エッチングとエッチングマスク
除去を交互に行い、マイクロミラー装置の各構成部を形
成するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるマ
イクロミラー装置の構成を示す上面図であり、図２は図
１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図において、１は
ミラー形成基板２上にアルミニウム、金などの金属材料
の薄膜を鏡面になるように形成したミラー部、２はミラ
ー形成基板であり、対向する２辺と直交する線上（図１
中のＸ軸方向）にねじれ梁３が設けられ、このねじれ梁
３の両端部がそれぞれアンカー部４に接続され、ミラー
形成基板２を支持基板６の面外方向（図２中のＺ軸方
向）に回動可能に支持している。６はこの発明によるマ
イクロミラー装置の各構成要素を支持する支持基板で、
パイレックスガラスなどから形成される。
【００２５】７はリンク梁１０を介してミラー形成基板
２と接続した駆動フレームである。この駆動フレーム７
は対向する２辺と直交する線上に設けたねじれ梁８の端
部を支持するアンカー部（第１の駆動フレーム側アンカ
ー部）９を介して支持基板６上に固定され、図示の例で
は図２中のＹ軸方向にミラー形成基板２を挟んで２個設
置されている。８は駆動フレーム７の対向する２辺と直
交する線上に設けたねじれ梁（第１の駆動フレーム側ね
じれ梁）であり、このねじれ梁８を軸として駆動フレー
ム７は支持基板６上に支持基板面の面外方向（図２中の
Ｚ軸方向）に回動可能である。１０は駆動フレーム７に
設けられ、ミラー形成基板２に形成されたねじれ梁３の
軸方向と平行に、ねじれ梁３の基部の極近傍に一端が接
続されたリンク梁である。
【００２６】１１はミラー形成基板２下側の支持基板６
上に設けた検出電極であり、ミラー形成基板２との間の
静電容量を検出してミラー部１の光ビーム走査角度θｓ
をモニターする。１２は駆動フレーム７を駆動させる駆
動電極（駆動力発生手段）であり、駆動電圧を印加する
ことによって生じる静電引力によって駆動フレーム７を
駆動する。図示の例ではこの駆動電極１２が各駆動フレ
ーム７の下側に２個（計４個）設けられている。１３は
ミラー形成基板２が面外方向（図２中のＺ軸方向）に過
度の変位するのを防止するためのストッパである。
【００２７】次に動作について説明する。ミラー形成基
板２を挟んで左右に設置された駆動フレーム７下側の駆
動電極１２に図１９に示したバイアス直流電圧Ｖｄｃを
各々印加し、さらに交流電圧Ｖａｃを印加する。この
時、左右の駆動フレーム７の各々に対応する２個の駆動
電極１２に印加する交流電圧Ｖａｃがそれぞれ逆相にな
るようすると、駆動電極１２との間に発生する静電引力
によって、駆動フレーム７はねじれ梁８を軸として支持
基板６の面外方向（図２中のＺ軸方向）に回動してねじ
れ振動を行う。さらに、ミラー形成基板２を挟んだ左右
の駆動フレーム７の各々に対応する駆動電極１２に印加
する交流電圧Ｖａｃの位相を逆に設定することで、上記
２個の駆動フレーム７は左右が逆方向に回動するねじれ
振動を行う。
【００２８】この駆動フレーム７のねじれ振動による駆
動力は、リンク梁１０を介して間接的にミラー形成基板
２に伝達されてミラー形成基板２がねじれ振動する。こ
の時、リンク梁１０はねじれ梁３の基部の極近傍に接続
されており、また、このリンク梁１０のミラー形成基板
２との接続点と駆動フレーム７のねじれ梁８とが十分に
離れているので、リンク梁１０の面外方向（図２中、Ｚ
軸方向）の変位を小さくしても、ミラー形成基板２の面
外方向の変位を大きくすることができる。つまり、駆動
フレーム７を面外方向（図２中、Ｚ軸方向）に微小に変
位させるだけで、ミラー形成基板２を面外方向に大きく
変位させることができる。このため、ミラー部１の光ビ
ームの最大走査角度θｓｍａｘを大きくすることができ
るマイクロミラー装置を低駆動電圧で実現することがで
きる。
【００２９】図３はこの発明の実施の形態１によるマイ
クロミラー装置の他の例を示す図であり、図１のＡ−Ａ
線と同一の位置に沿った断面図である。図において、１
５はミラー形成基板２下側の支持基板６上に設けた溝
（ミラー形成基板接触防止用凹部）である。なお、図１
と同一構成要素のものは、同一符号を付し重複した説明
を省略する。
【００３０】上述したマイクロミラー装置は駆動フレー
ム７と駆動電極１２との間に発生する静電引力によって
駆動フレーム７を駆動させるので、駆動フレーム７と駆
動電極１２との間の距離を小さくすることで駆動電極１
２に印加する駆動電圧を小さくすることができる。図３
に示したマイクロミラー装置における上記駆動フレーム
７と駆動電極１２との間の距離であるギャップｇ2 は、
図２に示したギャップｇ1 とｇ1 ＞ｇ2 の関係にある。
但し、この際、支持基板６上に図３のように溝１５を設
けて、ミラー形成基板２の面外方向（図３、Ｚ軸方向）
の回動によって、その縁が支持基板６に接触しないよう
にしている。また、光ビームの走査角度θｓを検出する
検出電極１１はミラー形成基板２のＺ軸方向の変位が小
さいねじれ梁３の下側の支持基板６上に配置する。こう
することによって、駆動フレーム７と駆動電極１２との
間の距離であるギャップを小さくしても、ミラー形成基
板２を安定して動作させることができ、ひいては駆動電
圧を低電圧化することができる。
【００３１】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、ミラー部１が形成され、対向する２辺と直交する線
上にねじれ梁３を有するミラー形成基板２と、支持基板
６上に突出して設けられ、上記ねじれ梁３の端部を支持
してミラー形成基板２を支持基板６上に固定するアンカ
ー部４と、少なくともミラー形成基板２のねじれ梁３の
片側外周を囲むように設けられ、ねじれ梁３の軸方向と
平行に一端をミラー形成基板２のねじれ梁３の基部の極
近傍に接続したリンク梁１０を有する駆動フレーム７
と、駆動フレーム７に駆動力を与える駆動力発生手段で
ある駆動電極１２を備えたので、駆動フレーム７を面外
方向（図２中、Ｚ軸方向）に微小に変位させるだけで、
ミラー形成基板２を面外方向に大きく変位させることが
でき、ミラー部１の光ビーム走査角度θｓを大きくする
ことができる。このため、従来と比較してミラー形成基
板２を駆動させる駆動電圧を低減することができる効果
が得られる。
【００３２】また、ミラー形成基板２下側の支持基板６
上にミラー形成基板接触防止用凹部である溝１５を設け
たので、駆動フレーム７と駆動電極１２との間の距離で
あるギャップを小さくしてもミラー形成基板２を安定し
て動作させることができ、ひいては駆動電圧を低電圧化
することができる効果が得られる。
【００３３】なお、上記実施の形態１では駆動フレーム
７をミラー形成基板２の左右両側に２個設けたが、ミラ
ー形成基板２の片側に１個設けてミラー形成基板２をね
じれ振動させてもよい。
【００３４】また、上記実施の形態１ではリンク梁１０
をねじれ梁３の基部の極近傍に接続したが、接続点はこ
れに限らない。これは、リンク梁１０をねじれ梁３の基
部の極近傍でなく多少離れた側面上の点に接続しても、
駆動フレーム７をミラー形成基板２に対して相対的に大
きいサイズに形成してリンク梁１０のミラー形成基板２
との接点と、ねじれ梁８との距離を大きくすれば同様に
駆動フレーム７を面外方向（図２中、Ｚ軸方向）に微小
に変位させるだけでもミラー形成基板２を面外方向に大
きく変位させることができるからである。
【００３５】実施の形態２．この実施の形態２は上記実
施の形態１と同様にリンク梁によって駆動フレームの駆
動力を間接的に伝達する点は共通するが、ミラー形成基
板の左右両側に設けた駆動フレームを片持ち梁構造とし
て、その梁部分の曲げ振動による駆動力でミラー形成基
板を駆動させるものである。
【００３６】図４はこの発明の実施の形態２によるマイ
クロミラー装置を示す上面図であり、図５は図４のＢ−
Ｂ線に沿った断面図である。図において、７Ａはアンカ
ー部９Ａを介して支持基板６上に固定される駆動フレー
ム、９Ａは駆動フレーム７Ａの１辺と接続して支持基板
６上に固定するアンカー部（第２の駆動フレーム側アン
カー部）である。図のように駆動フレーム７Ａはアンカ
ー部９Ａによって支持基板６上に固定された片持ち梁構
造を有する。１２は駆動フレーム７Ａを駆動させる駆動
電圧が印加される駆動電極（駆動力発生手段）であり、
ミラー形成基板２を介して左右に１個ずつ設けられてい
る。なお、他の構成要素については図１，２と同一であ
り、同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００３７】次に動作について説明する。駆動フレーム
７Ａとこの駆動フレーム７Ａ下側の支持基板６上に設け
た駆動電極１２とに、上記実施の形態１と同様にバイア
ス直流電圧Ｖｄｃを印加し、さらに、ミラー形成基板２
を挟んで左右に配置した駆動フレーム７Ａに対応する各
駆動電極１２に各々逆相の交流電圧Ｖａｃを印加する。
これによって、駆動フレーム７Ａと駆動電極１２との間
に静電引力が発生し、駆動フレーム７Ａはその基部を軸
として支持基板６上を面外方向（図５中、Ｚ軸方向）に
回動する曲げ振動を行う。
【００３８】この駆動フレーム７Ａの曲げ振動による駆
動力がリンク梁１０を介して間接的にミラー形成基板２
に伝達され、ミラー形成基板２は支持基板６上の面外方
向（図５中、Ｚ軸方向）にねじれ梁３を軸として回動す
るねじれ振動が誘起される。この動作も上記実施の形態
１と同様にリンク梁１０はねじれ梁３の基部の極近傍に
接続されており、また、リンク梁１０のミラー形成基板
２との接続点と駆動フレーム７Ａの基部とが十分に離れ
ているので、リンク梁１０の面外方向（図５中、Ｚ軸方
向）の変位が小さくても、ミラー形成基板２の面外方向
の変位を大きくすることができる。つまり、駆動フレー
ム７Ａを面外方向（図５中、Ｚ軸方向）に微小に変位さ
せるだけで、ミラー形成基板２を面外方向に大きく変位
させることができる。このため、ミラー部１の光ビーム
の最大走査角度θｓｍａｘを大きくすることができるマ
イクロミラー装置を低駆動電圧で実現することができ
る。
【００３９】図６はこの発明の実施の形態２によるマイ
クロミラー装置において他の駆動力発生手段を使用した
構成を示す上面図であり、図７は図６のＣ−Ｃ線に沿っ
た断面図である。図において、１１’は駆動フレーム７
Ａの変位からミラー形成基板２の走査角度をモニターす
る検出電極で、駆動フレーム７Ａの直下の支持基板６上
に形成される。この検出電極１１’はミラー形成基板２
がねじれ回転を行うためにミラー形成基板２の走査角度
が大きくなるにつれてミラー形成基板２とその直下に形
成した検出電極１１との間の静電容量変化が電極間ギャ
ップの逆数に比例する関係が崩れてくることから、ギャ
ップ変化の少ない駆動フレーム７Ａの直下に設けてい
る。１４は駆動フレーム７Ａ上に設けた圧電体（駆動力
発生手段）であり、一般的なバルク圧電体または薄膜圧
電体から形成される。なお、図４，５と同一の構成要素
については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４０】次に動作について説明する。駆動フレーム
７Ａ上に設けた圧電体１４の表裏面（図７中で、圧電体
１４のＺ軸方向における上下面）に交流電位差を与える
と、圧電体１４の表面が伸長すると裏面は収縮する、若
しくは圧電体１４の表面が収縮すると裏面は伸長すると
いうように圧電体１４自体が支持基板６上の面外方向
（図７中、Ｚ軸方向）に曲げ振動を行い、この曲げ振動
による駆動力が駆動フレーム７Ａに直接伝達され、駆動
フレーム７Ａに曲げ振動が誘起される。この駆動フレー
ム７Ａの曲げ振動による駆動力がリンク梁１０を介して
間接的にミラー形成基板２に伝達され、ミラー形成基板
２は支持基板６上の面外方向（図７中、Ｚ軸方向）にね
じれ梁３を軸として回動するねじれ振動が誘起される。
この後の動作は上記したものと同様であるので説明を省
略する。
【００４１】図８はこの発明の実施の形態２によるマイ
クロミラー装置において他の駆動力発生手段を使用した
構成を示す上面図であり、図９は図８のＤ−Ｄ線に沿っ
た断面図である。図において、１１’は駆動フレーム７
Ａの変位からミラー形成基板２の走査角度をモニターす
る検出電極で、駆動フレーム７Ａの直下の支持基板６上
に形成される。この検出電極１１’はミラー形成基板２
がねじれ回転を行うためにミラー形成基板２の走査角度
が大きくなるにつれてミラー形成基板２とその直下に形
成した検出電極１１との間の静電容量変化が電極間ギャ
ップの逆数に比例する関係が崩れてくることから、ギャ
ップ変化の少ない駆動フレーム７Ａの直下に設けてい
る。１４Ａは駆動フレーム７Ａ上に設けた永久磁石（駆
動力発生手段）であり、一般的なバルク磁性体または薄
膜磁性体から形成される。図示の例では、ミラー形成基
板２を挟んだ左右の駆動フレーム７Ａ上における各永久
磁石１４Ａを図９のＺ軸方向に各磁極方向が逆になるよ
うに設置する。２１は電磁コイル、２２はこの電磁コイ
ル２１を支持するコイル支持基板であり、マイクロミラ
ー装置を取り囲むように設けられている。これら電磁コ
イル２１およびコイル支持基板２２から電磁石（駆動力
発生手段）１４Ｂが構成される。なお、図４，６と同一
の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を
省略する。
【００４２】次に動作について説明する。マイクロミラ
ー装置を取り囲む電磁石１４Ｂに交流電流を流すと、駆
動フレーム７Ａ上の永久磁石１４Ａに図９中のＺ軸方向
の磁力がかかり、駆動フレーム７Ａの基部を軸として回
動する曲げ振動が誘起される。この時、上記左右の駆動
フレーム７Ａ上には磁極の方向が逆になるように永久磁
石１４Ａが設置されているので、その各々の回動方向は
逆になり、逆方向の曲げ振動を行う。この駆動フレーム
７Ａの曲げ振動による駆動力がリンク梁１０を介して間
接的にミラー形成基板２に伝達され、ミラー形成基板２
は支持基板６上の面外方向（図９中、Ｚ軸方向）にねじ
れ梁３を軸として回動するねじれ振動が誘起される。こ
の後の動作は上記したものと同様であるので説明を省略
する。
【００４３】また、上記では駆動フレーム７Ａ側に永久
磁石１４Ａを設置し、マイクロミラー装置を取り囲むよ
うに設置した電磁石１４Ｂによって駆動フレーム７Ａを
駆動させた例を示したが、平面電磁石を駆動フレーム７
Ａ上に設置し、永久磁石をその上下に配置する構成にし
てもよい。
【００４４】さらに、上記実施の形態では、駆動フレー
ム７Ａの駆動方式として、駆動電極１２による静電引力
を利用するもの、圧電体１４によるもの、永久磁石と電
磁石とから構成される磁石対による磁力を利用するもの
について示したが、これらの駆動方式を組み合わせて駆
動力を得るようにしてもよい。さらに、上記実施の形態
では、ミラーの走査角度のモニター手段として駆動フレ
ーム７Ａの根元の周辺にピエゾ抵抗体を設け、駆動フレ
ーム７Ａの駆動による電気抵抗の変化からその変位を検
出し、これよりミラーの走査角度をモニターしてもよ
い。
【００４５】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、ミラー部１が形成され、対向する２辺と直交する線
上にねじれ梁３を有するミラー形成基板２と、支持基板
６上に突出して設けられ、ねじれ梁３の端部を支持して
ミラー形成基板２を支持基板６上に固定するアンカー部
４と、少なくともミラー形成基板２のねじれ梁３の片側
外周を囲むように設けられ、ねじれ梁３の軸方向と平行
に一端をねじれ梁３の基部の極近傍に接続したリンク梁
１０を有する駆動フレーム７Ａと、この駆動フレーム７
Ａの１辺と接続して支持基板６上に固定するアンカー部
９Ａと、駆動フレーム７Ａに駆動力を与える駆動電極１
２、圧電体１４、および永久磁石と電磁石とから構成さ
れる磁石対などからなる駆動力発生手段とを備えたの
で、駆動フレーム７Ａを面外方向（図５，７，９中、Ｚ
軸方向）に微小に変位させるだけで、ミラー形成基板２
を面外方向に大きく変位させることができる。このた
め、ミラー部１の光ビームの最大走査角度θｓｍａｘを
大きくしたマイクロミラー装置を低駆動電圧で実現する
ことができる効果が得られる。
【００４６】なお、上記実施の形態２においても、実施
の形態１と同様に、ミラー形成基板２下側の支持基板６
上にミラー形成基板接触防止用凹部である溝１５を設け
ることで、駆動フレーム７Ａと駆動電極１２との間の距
離であるギャップを小さくして駆動電圧の低電圧化を図
ることができる。
【００４７】実施の形態３．上記実施の形態１及び実施
の形態２では、１軸回りに光ビームを走査可能なマイク
ロミラー装置を示したが、この実施の形態３は２軸回り
に光ビームを走査することができるようにしたものであ
る。
【００４８】図１０はこの発明の実施の形態３によるマ
イクロミラー装置を示す上面図であり、図１１は図１０
中のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。図において、７Ｂ
はミラー形成基板２とリンク梁１０を介して接続された
駆動フレーム（第１の駆動フレーム）、７Ｃはこの駆動
フレーム７Ｂにリンク梁１８を介して接続された駆動フ
レーム（第２の駆動フレーム）である。駆動フレーム７
Ｂはリンク梁１０と対向する辺の中央直交線（図１０
中、Ｙ軸方向の中央直交線）上にねじれ梁１６が設けら
れ、このねじれ梁１６の端部と接続したアンカー部９Ｂ
によって支持基板６上に固定された片持ち梁構造を有し
ている。また、駆動フレーム７Ｃはその１辺と接続した
アンカー部９Ｃによって支持基板６上に固定されてお
り、駆動フレーム７Ｂと同様に片持ち梁構造を有してい
る。１４は各駆動フレーム７Ｂ，７Ｃ上に形成した圧電
体（駆動力発生手段）、１６は駆動フレーム７Ｂの対向
する辺の中央直交線（図１０中、Ｙ軸方向の中央直交
線）上に設けたねじれ梁（第２の駆動フレーム側ねじれ
梁）であり、１８はこのねじれ梁１６の基部の極近傍に
接続したリンク梁（駆動フレーム間リンク梁）である。
【００４９】１９は駆動フレーム７Ｂ下側の支持基板６
上に設けた検出電極であり、これとミラー形成基板２下
側の支持基板６上に設けた検出電極１１とから光ビーム
の２軸回りにおける各々の走査角度θｓのモニターを行
う。なお、図１から図９までと同一構成要素については
同一符号を付し重複した説明を省略する。
【００５０】次に動作について説明する。上記実施の形
態２と同様に駆動フレーム７Ｂ，７Ｃ上に形成した圧電
体１４の表裏面に交流電位差を与えることによる圧電体
１４の曲げ振動によって、駆動フレーム７Ｂ，７Ｃは駆
動する。先ず、ミラー形成基板２の図１０中のＹ軸（ね
じれ梁１６の長軸方向）回りの動作について説明する
と、上記のように圧電体１４の曲げ振動が直接伝わるこ
とで駆動フレーム７Ｃが曲げ振動を行う。この曲げ振動
の駆動力がリンク梁１８を介して間接的に駆動フレーム
７Ｂに伝達され、駆動フレーム７Ｂはねじれ梁１６を軸
として支持基板６上の面外方向（図１０中、Ｚ軸方向）
にねじれ振動を行う。この駆動フレーム７Ｂはリンク梁
１０を介してミラー形成基板２と接続しているので、こ
の駆動フレーム７Ｂの動作に合わせてミラー形成基板２
も支持基板６上の面外方向（図１０中、Ｚ軸方向）にね
じれ振動を行うことになる。
【００５１】次に、ミラー形成基板２の図１０中のＸ軸
（ねじれ梁３の長軸方向）回りの動作について説明する
と、上記のように圧電体１４の曲げ振動が直接伝わるこ
とで駆動フレーム７Ｂが曲げ振動を行う。この曲げ振動
の駆動力がリンク梁１０を介して間接的にミラー形成基
板２に伝達され、ミラー形成基板２はねじれ梁３を軸と
して支持基板６上の面外方向（図１０中、Ｚ軸方向）に
ねじれ振動が誘起される。
【００５２】以上のような２軸回りの光ビームの走査角
度θｓは、ねじれ梁３回りの走査においてはミラー形成
基板２下側の支持基板６上に設置した検出電極１１によ
って、この検出電極１１とミラー形成基板２との間の静
電容量を検出することでモニターし、ねじれ梁１６回り
の走査においては駆動フレーム７Ｃ下側の支持基板６上
に設置した検出電極１９によって、この検出電極１９と
駆動フレーム７Ｃとの間の静電容量を検出することでモ
ニターすることができる。さらに、上記実施の形態では
ミラーの走査角度のモニター手段として駆動フレームの
根元の周辺にピエゾ抵抗体を設け、駆動フレームの駆動
による電気抵抗の変化からその変位を検出し、これより
ミラーの走査角度をモニターしてもよい。
【００５３】また、上記実施の形態では駆動フレーム７
Ｂ，７Ｃの駆動に圧電体１４を使用した例について示し
たが、これに限らず実施の形態２で示した駆動電極によ
る静電引力を利用したもの、磁石対による磁力を利用し
たもの、さらに、これらを組み合わせたものなどで駆動
させてもかまわない。
【００５４】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、ミラー部１が形成され、対向する２辺と直交する線
上にねじれ梁３を有するミラー形成基板２と、少なくと
もミラー形成基板２のねじれ梁３の片側外周を囲むよう
に設けられ、ねじれ梁３の軸方向と平行に、一端をねじ
れ梁３の基部の極近傍に接続したリンク梁１０を有する
駆動フレーム７Ｂと、この駆動フレーム７Ｂのリンク梁
１０と対向する辺の中央直交線上に設けたねじれ梁１６
と、少なくとも駆動フレーム７Ｂのねじれ梁１６の片側
外周を囲むように設けられ、ねじれ梁１６の軸方向と平
行に、一端をねじれ梁１６の基部の極近傍に接続したリ
ンク梁１８を有する駆動フレーム７Ｃと、駆動フレーム
７Ｂおよび駆動フレーム７Ｃに駆動力を与える駆動電極
１２、圧電体１４、および永久磁石１４Ａと電磁石１４
Ｂとから構成される磁石対などからなる駆動力発生手段
とを備えたので、駆動フレーム７Ｂ，７Ｃを面外方向
（図１１中、Ｚ軸方向）に微小に変位させるだけで、図
１０中のＸＹ軸方向にミラー形成基板２を面外方向に大
きく変位させることができ、２軸方向の光ビームの最大
走査角度θｓｍａｘを大きくすることができる。このた
め、ミラー形成基板２による２軸回りの光ビーム走査を
低駆動電圧で実現することができる効果が得られる。
【００５５】なお、上記実施の形態３においても、実施
の形態１と同様に、駆動力発生手段として駆動電極によ
る静電引力を利用する場合、ミラー形成基板２下側の支
持基板６上にミラー形成基板接触防止用凹部である溝１
５を設けることで、各駆動フレーム７Ｂ、７Ｃと支持基
板６との間の距離を小さくして駆動電圧の低電圧化を図
ることができる。
【００５６】また、上記実施の形態３では駆動フレーム
７Ｂ，７Ｃをミラー形成基板２及び駆動フレーム７Ｂの
左右両側に２個ずつ設けたが、ミラー形成基板２の片側
に１個又は駆動フレーム７Ｂの片側に１個設けてミラー
形成基板２及び駆動フレーム７Ｂをねじれ振動させても
よい。
【００５７】また、上記実施の形態３ではリンク梁１０
をねじれ梁３の基部の極近傍に、リンク梁１８をねじれ
梁１６の基部の極近傍にそれぞれ接続したが、接続点は
これに限らない。これは、リンク梁１０，１８をねじれ
梁３，１６の基部の極近傍でなく多少離れた側面上の点
に接続しても、リンク梁１０とねじれ梁３とについて説
明すると、例えば駆動フレーム７をミラー形成基板２に
対して相対的に大きいサイズに形成してリンク梁１０の
ミラー形成基板２との接点と、ねじれ梁８との距離を大
きくすれば同様に駆動フレーム７を面外方向（図２中、
Ｚ軸方向）に微小に変位させるだけでもミラー形成基板
２を面外方向に大きく変位させることができるからであ
る。
【００５８】実施の形態４．図１２はこの発明の実施の
形態４によるマイクロミラー装置を示す上面図であり、
図１３は図１２中のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。図
において、２Ａはねじれ梁３を対称軸とする非対称な平
面構造を有するミラー形成基板であり、図示の例ではミ
ラー形成基板２Ａの駆動フレーム７Ｄ側の面積が大きい
平面構造を有している。７Ｄはねじれ梁３を介してミラ
ー形成基板２Ａと接続した駆動フレームである。また、
駆動フレーム７Ｄを駆動させる駆動力発生手段として図
１２，１３では駆動電極１２による静電引力を利用する
ものと、圧電体１４による曲げ振動によるものを同時に
説明するため両方の構成要素を併記している。なお、図
１から図９までと同一構成要素については同一符号を付
し重複した説明を省略する。
【００５９】次に動作について説明する。先ず、説明の
簡略のため駆動フレーム７Ｄの駆動は駆動電極１２によ
るものについて説明する。駆動フレーム７Ｄとこの駆動
フレーム７Ｄ下側の支持基板６上に設けた駆動電極１２
とに、上記実施の形態１で示したようにバイアス直流電
圧Ｖｄｃと交流電圧Ｖａｃとを印加することで、駆動フ
レーム７Ｄと駆動電極１２との間に発生する静電引力に
よって駆動フレーム７Ｄが支持基板６の面外方向（図１
３中、Ｚ軸方向）にその基部を軸として回動する曲げ振
動が誘起される。この駆動フレーム７Ｄの曲げ振動によ
る駆動力は、ねじれ梁３を介してミラー形成基板２Ａに
駆動慣性力として作用する。このとき、ミラー形成基板
２Ａはねじれ梁３（対称軸）に対して非対称な平面構造
を有しているので、その重心はねじれ梁３からずれてお
り、駆動フレーム７Ｄからの駆動慣性力によってねじれ
梁３を軸とするねじれモーメントが発生する。この結
果、ミラー形成基板２は支持基板６の面外方向（図１３
中、Ｚ軸方向）にねじれ梁３を軸として回動するねじれ
振動を行うことができる。
【００６０】また、駆動力発生手段として図１２，１３
に圧電体１４も併記したがこれらに限らず実施の形態２
で示した磁石対による磁力を利用したものでもよく、さ
らに、これらを組み合わせたものなどで駆動させてもか
まわない。
【００６１】図１４はこの発明の実施の形態４によるマ
イクロミラー装置の他の例を示す図であり、図１２中の
Ｆ−Ｆ線と同一位置に沿った断面図である。この図１４
に示す例では、ミラー形成基板２Ａ下側の支持基板６上
にミラー形成基板接触防止用凹部である溝１５を設けた
ものである。このようにすることによって、駆動フレー
ム７Ｄと駆動電極１２との間の距離を小さくすることが
できるので、この駆動フレーム７Ｄと駆動電極１２との
間に発生する静電引力によって駆動フレーム７Ｄを駆動
させる場合、駆動電圧を低電圧化することができる。
【００６２】図１５はこの発明の実施の形態４によるマ
イクロミラー装置の他の例を示す図であり、図１２中の
Ｆ−Ｆ線と同一位置に沿った断面図である。図におい
て、２Ｂは支持基板６との距離が十分にとれるようにそ
の厚みを薄くしたミラー形成基板であり、図示の例で
は、さらに支持基板６との距離が十分にとれるように駆
動フレーム７Ｄの上面と平行になるように接続されてい
る。このようにすることで、図１４に示した溝１５を形
成する加工を不要としたことによる構造の簡易化、およ
び、駆動フレーム７Ｄと駆動電極１２との間の距離を小
さくすることができるので、この駆動フレーム７Ｄと駆
動電極１２との間に発生する静電引力によって駆動フレ
ーム７Ｄを駆動させる場合、駆動電圧を低電圧化するこ
とができる。また、上記実施の形態において、ミラーの
走査角度のモニター手段として駆動フレーム７Ｄの根元
の周辺にピエゾ抵抗体を設け、駆動フレーム７Ｄの駆動
による電気抵抗の変化からその変位を検出し、これより
ミラーの走査角度をモニターしてもよい。
【００６３】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、ミラー部１が形成され、対向する２辺と直交する線
上にねじれ梁３を有したミラー形成基板２Ａ，２Ｂと、
このミラー形成基板２Ａ，２Ｂの外側に形成され、ねじ
れ梁３の両端部を支持する駆動フレーム７Ｄと、この駆
動フレーム７Ｄに駆動力を与える駆動電極１２、圧電体
１４、および永久磁石と電磁石とから構成される磁石対
などからなる駆動力発生手段とを備えたので、実施の形
態１および実施の形態２によるマイクロミラー装置と比
較してより簡単な構造で同様な効果を得ることができ
る。
【００６４】実施の形態５．この実施の形態５はこの発
明のマイクロミラー装置の製造方法に関するものであ
る。ここでは、上記実施の形態１から実施の形態４まで
のマイクロミラー装置のうち、図１５で示した構造のマ
イクロミラー装置の製造方法について説明するが、下記
の製造方法は基本的には他の実施の形態による構造にも
適用することができる。
【００６５】図１６は、図１５で示した構造のマイクロ
ミラー装置の製造過程を示す図であり、（ａ）から
（ｂ）の図は図１２中のＦ−Ｆ線と同一位置に沿った断
面図である。図において、２３は第１層目のエッチング
マスクで、ミラー形成基板２Ｂ，ねじれ梁３に対応する
パターンが形成されており、図示の例ではレジスト薄膜
が利用されている。２４は第２層目のエッチングマスク
で、駆動フレーム７Ｄに対応するパターンが形成されて
いる。この第２層目のエッチングマスク２４は第１層目
のエッチングマスク２３であるレジスト薄膜の除去時に
耐性のあるアルミニウム薄膜などの金属薄膜が使用され
る。２５は第３層目のエッチングマスクで、駆動フレー
ム７Ｄのアンカー部９Ａに対応するパターンが形成され
ており、第２層目のエッチングマスク２４である金属薄
膜の除去時に耐性のある酸化膜よりなる。
【００６６】２６はマイクロミラー装置の構造体が形成
されるデバイスウェハで、比較的安価に入手が可能な
（１００）面方位のシリコン単結晶基板（材料基板、Ｓ
ＯＩ基板）が利用される。２７は最終プロセスを経た後
は除去されるハンドルウェハ（材料基板、ＳＯＩ基板）
である。これらデバイスウェハ２６およびハンドルウェ
ハ２７は酸化膜２５’を介して接合したＳＯＩ（ Silic
on On Insulator ）基板（材料基板）２８を構成する。
【００６７】以下、図１６に基づいてこの発明のマイク
ロミラー装置の製造方法を説明する。先ず、ＳＯＩ基板
２８のデバイスウェハ２６側に一般的な半導体のエッチ
ングマスク形成およびパターニング手法であるフォトリ
ソグラフィーや蒸着、スパッタ蒸着法、エッチング手法
などを繰り返して順次パターニングを施したエッチング
マスク２３，２４，２５を積層させる。このとき、重な
り合うエッチングマスクにおいて、表層に近い方のマス
クの除去に対する耐性を有した材料で次位のエッチング
マスクを形成する。また、最もエッチングによる除去を
受けないように形成する構成部（図１６のアンカー部９
ＡのようにＺ軸方向の高さを有する部分）が最後に残る
ように対応するエッチングマスクの積層させる順序を決
定する。
【００６８】この後、エッチングマスク２３，２４，２
５の積層が終了したＳＯＩ基板２８を表層のエッチング
マスク２３から高異方性エッチングを行う。この高異方
性エッチングは市販のシリコンドライエッチング装置
（ ICP-RIE 装置）を利用してＳＯＩ基板２８の深さ方
向（図１６中、Ｚ軸方向）にエッチングを行う。高異方
性エッチングをすることによって、ＳＯＩ基板２８の側
壁（図１６中、Ｚ−Ｘ面）はエッチングを受けず、図１
６中のＹ軸方向へのサイドエッチングが非常に少ない構
造が実現できる。
【００６９】上記のようにして第１層目のエッチングマ
スク２３に高異方性エッチングを施したＳＯＩ基板２８
を図１６（ａ）に示す。この後、Ｏ２アッシングにより
第１層目のエッチングマスク２３であるレジスト薄膜を
除去する。これにより、第２層目のエッチングマスク２
４である金属薄膜が表層に現れる。この第２層目のエッ
チングマスク２４に対して上記と同様に高異方性エッチ
ングを行う。この結果、図１６（ｂ）に示すように最初
のエッチングによるエッチング形状がそのまま保存さ
れ、且つ深さ方向（図１６中、Ｚ軸方向）に均一深度で
エッチングされた断面構造が形成される。
【００７０】この後、第２層目のエッチングマスク２４
を除去すると、酸化膜で形成された第３のエッチングマ
スク２５が表層に現れる。これに対して３回目のエッチ
ング操作を行うことで、ＳＯＩ基板２８は当初の表面か
らおおよそ５μｍ以上深くまで削られる。これにより、
最終的に図１６（ｃ）に示すようなマイクロミラー装置
の各構造体が形成される。このマイクロミラー装置の構
造体が形成されたＳＯＩ基板２８は、この後フッ酸処理
によってエッチングマスク２５が除去される。
【００７１】次に、金属電極（駆動電極１２及び検出電
極１１）を形成させたパイレックスガラスなどで作成し
た支持基板６と、マイクロミラー装置の構造体が形成さ
れたＳＯＩ基板２８のアンカー部９Ａとを陽極接合の手
法を用いて接合する（図１６（ｄ））。さらに、この構
造体のハンドルウェハ２７に対して、ウェットエッチン
グまたはドライエッチングを施すことで、ハンドルウェ
ハ２７が除去される（図１６（ｅ））。
【００７２】結果として残った酸化膜２５’はフッ酸処
理を施すことで除去される。この後、選択スパッタ法や
選択蒸着法などにより、ミラー形成基板２Ｂ上や駆動フ
レーム７Ｄ上にミラー部１の材料となるアルミニウムや
クロム／金などの金属薄膜が形成される。さらに、駆動
力発生手段としての圧電体１４を駆動フレーム７Ｄ上に
形成してマイクロミラー装置が完成する（図１６
（ｆ））。
【００７３】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、マイクロミラー装置の各構成部に対応するパターン
が形成されたエッチングマスク２３，２４，２５を、予
めＳＯＩ基板２８に積層し、このＳＯＩ基板２８に表層
のエッチングマスク２３から順次異方性エッチングとエ
ッチングマスク除去を交互に行い、マイクロミラー装置
の各構成部を形成することによりマイクロミラー装置を
製造するので、凹凸のない平坦な基板上でエッチングマ
スクの形成が可能であり、精度良くエッチングマスクの
パターニングをすることができ、また表層側からのみの
簡単なプロセスで製造することができる。
【００７４】また、上記実施の形態ではエッチングマス
クを積層させたＳＯＩ基板の表層側のみからエッチング
を行う例を示したが、材料基板はＳＯＩ基板に限らず、
材料基板の表裏両面にエッチングマスクを複数積層し、
表裏両面側からエッチングを行ってもよい。この場合、
表裏各面からエッチングマスクのパターニングが行える
ので、精度良くそのアライメントをすることができる。
【００７５】なお、上記実施の形態では、エッチングマ
スクを３層積層させたものについて示したが、マイクロ
ミラー装置の構造によっては４層以上積層させてもかま
わない。
【００７６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ミラ
ー部が形成され、対向する２辺と直交する線上にねじれ
梁を有するミラー形成基板と、支持基板上に突出して設
けられ、ねじれ梁の端部を支持してミラー形成基板を支
持基板上に固定するアンカー部と、少なくともミラー形
成基板のねじれ梁の片側外周を囲むように設けられ、ね
じれ梁の軸方向と平行に一端をミラー形成基板に接続し
たリンク梁を有する駆動フレームと、この駆動フレーム
に駆動力を与える駆動力発生手段とを備えたので、駆動
フレームを面外方向に微小に変位させるだけで、ミラー
形成基板を面外方向に大きく変位させることができる。
このため、ミラー部の光ビームの最大走査角度θｓｍａ
ｘを大きくすることができるマイクロミラー装置を低駆
動電圧で実現することができる効果がある。
【００７７】この発明によれば、ミラー部が形成され、
対向する２辺と直交する線上にねじれ梁を有するミラー
形成基板と、少なくともミラー形成基板のねじれ梁の片
側外周を囲むように設けられ、ねじれ梁の両端部を支持
する駆動フレームと、この駆動フレームに駆動力を与え
る駆動力発生手段とを備えたので、駆動フレームを面外
方向に微小に変位させるだけで、ミラー形成基板を面外
方向に大きく変位させることができる。このため、ミラ
ー部の光ビームの最大走査角度θｓｍａｘを大きくする
ことができるマイクロミラー装置を低駆動電圧で実現す
ることができる効果がある。
【００７８】この発明によれば、駆動フレームは対向す
る２辺と直交する線上に設けた第１の駆動フレーム側ね
じれ梁と、支持基板上に突出して設けられ、第１の駆動
フレーム側ねじれ梁の端部を支持してミラー形成基板を
支持基板上に固定する第１の駆動フレーム側アンカー部
とを備えたので、段落００７６，００７７のマイクロミ
ラー装置に使用することで、駆動フレームを面外方向に
微小に変位させるだけで、ミラー形成基板を面外方向に
大きく変位させることができる効果がある。
【００７９】この発明によれば、駆動フレームは支持基
板上に突出して設けられ、駆動フレームの１辺と接続し
て駆動フレームを支持基板上に固定する第２の駆動フレ
ーム側アンカー部を備えたので、段落００７６，００７
７のマイクロミラー装置に使用することで、駆動フレー
ムを面外方向に微小に変位させるだけで、ミラー形成基
板を面外方向に大きく変位させることができる効果があ
る。
【００８０】この発明によれば、ミラー部が形成され、
対向する２辺と直交する線上にねじれ梁を有するミラー
形成基板と、少なくともミラー形成基板のねじれ梁の片
側外周を囲むように設けられ、ねじれ梁の軸方向と平行
に一端をミラー形成基板に接続したリンク梁を有する第
１の駆動フレームと、この第１の駆動フレームのリンク
梁と対向する辺の中央直交線上に設けた第２の駆動フレ
ーム側ねじれ梁と、少なくとも第１の駆動フレームの第
２の駆動フレーム側ねじれ梁の片側外周を囲むように設
けられ、第２の駆動フレーム側ねじれ梁の軸方向と平行
に一端を第１の駆動フレームに接続した駆動フレーム間
リンク梁を有する第２の駆動フレームと、第１の駆動フ
レームおよび第２の駆動フレームに駆動力を与える駆動
力発生手段とを備えたので、第１の駆動フレームと第２
の駆動フレームを面外方向に微小に変位させるだけで、
２軸回りにミラー形成基板を面外方向に大きく変位させ
ることができる。このため、２軸方向の光ビームの最大
走査角度θｓｍａｘを大きくしたマイクロミラー装置に
よる２軸回りの光ビーム走査を低駆動電圧で実現するこ
とができる効果がある。
【００８１】この発明によれば、リンク梁は一端をねじ
れ梁の基部の極近傍に接続したので、段落００７６，０
０７７のマイクロミラー装置に採用することで、駆動フ
レームを面外方向に微小に変位させるだけで、ミラー形
成基板を面外方向に大きく変位させることができる効果
がある。
【００８２】この発明によれば、駆動フレーム間リンク
梁は、一端を第２の駆動フレーム側ねじれ梁の基部の極
近傍に接続したので、段落００８０のマイクロミラー装
置に採用することで、駆動フレームを面外方向に微小に
変位させるだけで、ミラー形成基板を面外方向に大きく
変位させることができる効果がある。
【００８３】この発明によれば、ミラー形成基板がねじ
れ梁を対称軸とする非対称な平面構造を有するので、駆
動フレームを面外方向に微小に振動させるだけで、その
振動の駆動慣性力によりミラー形成基板を面外方向に大
きく変位させることができる効果がある。
【００８４】この発明によれば、駆動力発生手段は駆動
フレーム下側の支持基板上に設けた駆動電極であって、
駆動フレームと駆動電極との少なくとも一方に駆動電圧
を印加することで発生する静電引力によって駆動フレー
ムを駆動させることを特徴とするので、上記マイクロミ
ラー装置に使用することで、光ビーム走査を低駆動電圧
で実現することができる効果がある。
【００８５】この発明によれば、駆動力発生手段は駆動
フレーム上側に形成した圧電体であって、該圧電体の表
裏面に交流電位差を与えることで発生する圧電体の曲げ
振動によって駆動フレームを駆動させることを特徴とす
るので、上記マイクロミラー装置に使用することで、光
ビーム走査を低駆動電圧で実現することができる効果が
ある。
【００８６】この発明によれば、駆動力発生手段は永久
磁石と電磁石とからなる磁石対であって、該磁石対が発
生する磁力によって駆動フレームを駆動させることを特
徴とするので、上記マイクロミラー装置に使用すること
で、光ビーム走査を低駆動電圧で実現することができる
効果がある。
【００８７】この発明によれば、ミラー形成基板下側の
支持基板面にミラー形成基板接触防止用凹部を備えるの
で、駆動フレームと駆動電極との間の距離であるギャッ
プを小さくしてもミラー形成基板を安定して動作させる
ことができ、ひいては駆動電圧を低電圧化することがで
きる効果がある。
【００８８】この発明によれば、ミラー形成基板の厚み
を駆動フレームの厚みに比べて十分に薄くしたことを特
徴とするので、駆動フレームと駆動電極との間の距離で
あるギャップを小さくしてもミラー形成基板を安定して
動作させることができ、ひいては駆動電圧を低電圧化す
ることができる効果がある。
【００８９】この発明によれば、マイクロミラー装置の
各構成部に対応するパターンを形成したエッチングマス
クを、予め材料基板の片面または両面に複数積層し、エ
ッチングマスクを積層した材料基板に、表層のエッチン
グマスクから順次異方性エッチングとエッチングマスク
除去を交互に行い、マイクロミラー装置の各構成部を形
成することを特徴とするので、凹凸のない平坦な基板上
でエッチングマスク形成が可能であり、精度良くエッチ
ングマスクのパターニングをすることができ、また、一
方の面若しくは表裏面の各々の面からの高異方性エッチ
ングによる簡単なプロセスで各構成部を形成することが
できる効果がある。
【００９０】この発明によれば、材料基板にＳＯＩ基板
を用い、マイクロミラー装置の各構成部に対応するパタ
ーンを形成したエッチングマスクを、予めＳＯＩ基板の
片面に複数積層し、エッチングマスクを積層したＳＯＩ
基板に、表層のエッチングマスクから順次異方性エッチ
ングとエッチングマスク除去を交互に行い、マイクロミ
ラー装置の各構成部を形成することを特徴とするので、
凹凸のない平坦な基板上でエッチングマスク形成が可能
であり、精度良くエッチングマスクのパターニングをす
ることができ、また、表層側からのみのエッチングによ
る簡単なプロセスで各構成部を形成することができる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるマイクロミラ
ー装置の構成を示す上面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１によるマイクロミラ
ー装置の他の例を示す図であり、図１のＡ−Ａ線と同一
の位置に沿った断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態２によるマイクロミラ
ー装置を示す上面図である。
【図５】 図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】 この発明の実施の形態２によるマイクロミラ
ー装置において他の駆動力発生手段を使用した構成を示
す上面図である。
【図７】 図６のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態２によるマイクロミラ
ー装置において他の駆動力発生手段を使用した構成を示
す上面図である。
【図９】 図８のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態３によるマイクロミ
ラー装置を示す上面図である。
【図１１】 図１０中のＥ−Ｅ線に沿った断面図であ
る。
【図１２】 この発明の実施の形態４によるマイクロミ
ラー装置を示す上面図である。
【図１３】 図１２中のＦ−Ｆ線に沿った断面図であ
る。
【図１４】 この発明の実施の形態４によるマイクロミ
ラー装置の他の例を示す図であり、図１２中のＦ−Ｆ線
と同一位置に沿った断面図である。
【図１５】 この発明の実施の形態４によるマイクロミ
ラー装置の他の例を示す図であり、図１２中のＦ−Ｆ線
と同一位置に沿った断面図である。
【図１６】 図１５で示した構造のマイクロミラー装置
の製造過程を示す図であり、（ａ）から（ｂ）の図は図
１２中のＦ−Ｆ線と同一位置に沿った断面図である。
【図１７】 従来のマイクロミラー装置の構成例を示す
上面図である。
【図１８】 図１７のマイクロミラー装置のＡ−Ａ線に
沿った断面図である。
【図１９】 マイクロミラー装置の駆動電極に印加する
駆動電極の例を示す図である。
【符号の説明】
１ ミラー部、２，２Ａ，２Ｂ ミラー形成基板、３
ねじれ梁、４ アンカー部、６ 支持基板、７，７Ａ，
７Ｄ 駆動フレーム、７Ｂ 駆動フレーム（第１の駆動
フレーム）、７Ｃ 駆動フレーム（第２の駆動フレー
ム）、８ ねじれ梁（第１の駆動フレーム側ねじれ
梁）、９ アンカー部（第１の駆動フレーム側アンカー
部）、９Ａ アンカー部（第２の駆動フレーム側アンカ
ー部）、１０リンク梁、１２ 駆動電極（駆動力発生手
段）、１４ 圧電体（駆動力発生手段）、１４Ａ 永久
磁石（駆動力発生手段）、１４Ｂ 電磁石（駆動力発生
手段）、１６ ねじれ梁（第２の駆動フレーム側ねじれ
梁）、１８ リンク梁（駆動フレーム間リンク梁）、２
３，２４，２５ エッチングマスク、２８ ＳＯＩ基板
（材料基板）。
フロントページの続き (72)発明者 三田 信 東京都港区六本木７丁目22番１号 東京 大学生産技術研究所内 (72)発明者 年吉 洋 東京都港区六本木７丁目22番１号 東京 大学生産技術研究所内 (72)発明者 三田 吉郎 東京都港区六本木７丁目22番１号 東京 大学生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 平10−206758（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−239601（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 26/10 G02B 26/08

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ミラー部が形成され、対向する２辺と直
    交する線上にねじれ梁を有するミラー形成基板と、 支持基板上に突出して設けられ、上記ねじれ梁の端部を
    支持して上記ミラー形成基板を上記支持基板上に固定す
    るアンカー部と、 少なくとも上記ミラー形成基板のねじれ梁の片側外周を
    囲むように設けられ、上記ねじれ梁の軸方向と平行に一
    端を上記ミラー形成基板に接続したリンク梁を有する駆
    動フレームと、 この駆動フレームに駆動力を与える駆動力発生手段とを
    備えたマイクロミラー装置。
  2. 【請求項２】 ミラー部が形成され、対向する２辺と直
    交する線上にねじれ梁を有するミラー形成基板と、 少なくとも上記ミラー形成基板のねじれ梁の片側外周を
    囲むように設けられ、上記ねじれ梁の両端部を支持する
    駆動フレームと、 この駆動フレームに駆動力を与える駆動力発生手段とを
    備えたマイクロミラー装置。
  3. 【請求項３】 駆動フレームは、 対向する２辺と直交する線上に設けた第１の駆動フレー
    ム側ねじれ梁と、 支持基板上に突出して設けられ、上記第１の駆動フレー
    ム側ねじれ梁の端部を支持してミラー形成基板を上記支
    持基板上に固定する第１の駆動フレーム側アンカー部と
    を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載
    のマイクロミラー装置。
  4. 【請求項４】 駆動フレームは、 支持基板上に突出して設けられ、上記駆動フレームの１
    辺と接続して上記駆動フレームを上記支持基板上に固定
    する第２の駆動フレーム側アンカー部を備えたことを特
    徴とする請求項１または請求項２記載のマイクロミラー
    装置。
  5. 【請求項５】 ミラー部が形成され、対向する２辺と直
    交する線上にねじれ梁を有するミラー形成基板と、 少なくとも上記ミラー形成基板のねじれ梁の片側外周を
    囲むように設けられ、上記ねじれ梁の軸方向と平行に一
    端を上記ミラー形成基板に接続したリンク梁を有する第
    １の駆動フレームと、 この第１の駆動フレームの上記リンク梁と対向する辺の
    中央直交線上に設けた第２の駆動フレーム側ねじれ梁
    と、 少なくとも上記第１の駆動フレームの上記第２の駆動フ
    レーム側ねじれ梁の片側外周を囲むように設けられ、上
    記第２の駆動フレーム側ねじれ梁の軸方向と平行に一端
    を上記第１の駆動フレームに接続した駆動フレーム間リ
    ンク梁を有する第２の駆動フレームと、 上記第１の駆動フレームおよび第２の駆動フレームに駆
    動力を与える駆動力発生手段とを備えたマイクロミラー
    装置。
  6. 【請求項６】 リンク梁は、 一端をねじれ梁の基部の極近傍に接続したことを特徴と
    する請求項１または請求項５記載のマイクロミラー装
    置。
  7. 【請求項７】 駆動フレーム間リンク梁は、 一端を第２の駆動フレーム側ねじれ梁の基部の極近傍に
    接続したことを特徴とする請求項５記載のマイクロミラ
    ー装置。
  8. 【請求項８】 ミラー形成基板は、 ねじれ梁を対称軸とする非対称な平面構造を有すること
    を特徴とする請求項４記載のマイクロミラー装置。
  9. 【請求項９】 駆動力発生手段は、 駆動フレーム下側の支持基板上に設けた駆動電極であっ
    て、 上記駆動フレームと上記駆動電極との少なくとも一方に
    駆動電圧を印加することで発生する静電引力によって上
    記駆動フレームを駆動させることを特徴とする請求項１
    から請求項８のうちいずれか１項記載のマイクロミラー
    装置。
  10. 【請求項１０】 駆動力発生手段は、 駆動フレーム上側に形成した圧電体であって、 該圧電体の表裏面に交流電位差を与えることで発生する
    上記圧電体の曲げ振動によって駆動フレームを駆動させ
    ることを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれ
    か１項記載のマイクロミラー装置。
  11. 【請求項１１】 駆動力発生手段は、 永久磁石と電磁石とからなる磁石対であって、 該磁石対が発生する磁力によって駆動フレームを駆動さ
    せることを特徴とする請求項１から請求項１０のうちい
    ずれか１項記載のマイクロミラー装置。
  12. 【請求項１２】 ミラー形成基板下側の支持基板面にミ
    ラー形成基板接触防止用凹部を備えた請求項１から請求
    項１１のうちいずれか１項記載のマイクロミラー装置。
  13. 【請求項１３】 ミラー形成基板の厚みを駆動フレーム
    の厚みに比べて十分に薄くしたことを特徴とする請求項
    １から請求項１２のうちいずれか１項記載のマイクロミ
    ラー装置。
  14. 【請求項１４】 エッチングマスク形成−エッチング操
    作により、各構成部を形成するマイクロミラー装置の製
    造方法において、 マイクロミラー装置の上記各構成部に対応するパターン
    を形成したエッチングマスクを、予め材料基板の片面ま
    たは両面に複数積層し、 上記エッチングマスクを積層した材料基板に、表層の上
    記エッチングマスクから順次異方性エッチングとエッチ
    ングマスク除去を交互に行い、上記マイクロミラー装置
    の各構成部を形成することを特徴とするマイクロミラー
    装置の製造方法。
  15. 【請求項１５】 材料基板にＳＯＩ基板を用い、マイク
    ロミラー装置の各構成部に対応するパターンを形成した
    エッチングマスクを、予め上記ＳＯＩ基板の片面に複数
    積層し、 上記エッチングマスクを積層したＳＯＩ基板に、表層の
    上記エッチングマスクから順次異方性エッチングとエッ
    チングマスク除去を交互に行い、上記マイクロミラー装
    置の各構成部を形成することを特徴とする請求項１４記
    載のマイクロミラー装置の製造方法。
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