JP5098059B2 - Mirror device and method of manufacturing mirror device - Google Patents

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Description

本発明は、焦点が可変で近似放物面ミラーを備えたミラー装置及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a mirror device having a variable focal point and an approximate paraboloidal mirror, and a manufacturing method thereof.

近年、光MEMS(Micro Electro Mechanical System)と光マイクロシステムは、盛んに研究されており、大きく成長し続けている。特に、データ通信や高分解能画像ディスプレイ等の種々のアプリケーションにおいて著しい発展がみられる。これは、カメラ等の光学機器の機能向上及び小型化が注目されていることによるものである。   In recent years, optical MEMS (Micro Electro Mechanical System) and optical microsystems have been actively studied and continue to grow greatly. In particular, there are significant developments in various applications such as data communications and high resolution image displays. This is because attention has been paid to improvement in function and miniaturization of optical devices such as cameras.

例えばカメラにおいては、レンズによる屈折光を利用した光学系では色収差の問題が発生するが、ミラーによる反射光を利用した光学系では色収差は発生しない。しかしながら、上述したどちらの光学系においても、焦点距離を調節するためにはレンズまたはミラーを移動させる必要があり、光学系を移動することに起因して、光学性能を保持したままで小型化することは困難である。   For example, in a camera, a problem of chromatic aberration occurs in an optical system using refracted light from a lens, but no chromatic aberration occurs in an optical system using reflected light from a mirror. However, in either of the optical systems described above, it is necessary to move the lens or mirror in order to adjust the focal length, and the size is reduced while maintaining the optical performance due to the movement of the optical system. It is difficult.

さらに、ミラーによる反射光を利用した光学系では、色収差は発生しないものの、ミラーの形状が非一様な球面或いは非一様な放物面である場合には、収差が発生し、集光性が低下することが知られている。また、ミラーの形状が一様な放物面である場合には、入射する平行光を収差なく一点に集光させることが可能であり、また点光源から出射する光を平行光とすることができる。   Furthermore, in an optical system using light reflected by a mirror, chromatic aberration does not occur, but if the mirror shape is a non-uniform spherical surface or a non-uniform paraboloid, aberration occurs and the light condensing property is reduced. Is known to decrease. Further, when the mirror has a uniform paraboloid, incident parallel light can be collected at one point without aberration, and light emitted from a point light source can be converted into parallel light. it can.

他方、一様な近似放物面形状で且つ焦点可変のマイクロミラーを使用すれば、集光性に優れた小型の光学系を構成することが可能である。例えば、非特許文献1,2では、焦点可変のマイクロミラー装置が報告されている。
図15(A)は、従来のマイクロミラー装置70の構成例における非動作時の、(B)は動作時の、概略断面図である。
図15(A)において、マイクロミラー装置70は、マイクロミラー71と、マイクロミラー71の周縁を支持する固定部72と、マイクロミラー71の下部に配設される固定電極73と、から構成されている。マイクロミラー71の周縁は固定部72に対して支持されていると共に、その下方に間隔をあけて固定電極73が配置されている。マイクロミラー71は、薄膜の円板からなるシリコン窒化膜(Si)等を用いて形成することができる。マイクロミラー71の周縁の固定部72に対する支持は、サスペンションなどによる部分的な支持や周縁を不動に固定保持(非特許文献3,4参照)することで行われる。
このように構成されたマイクロミラー装置70において、マイクロミラー71と固定電極73との間に電圧を印加すると、マイクロミラー71が静電引力によって変形する。具体的には、図15(B)に示すように、マイクロミラー71を静電引力によって下方に向かって放物面状に変形させて、焦点可変の放物面形状を有する反射面を形成することができる。
On the other hand, if a micro mirror having a uniform approximate paraboloid shape and a variable focus is used, it is possible to configure a small optical system having excellent light collecting properties. For example, Non-Patent Documents 1 and 2 report variable focus micromirror devices.
FIG. 15A is a schematic cross-sectional view during non-operation in the configuration example of the conventional micromirror device 70, and FIG.
15A, the micromirror device 70 includes a micromirror 71, a fixed portion 72 that supports the periphery of the micromirror 71, and a fixed electrode 73 disposed below the micromirror 71. Yes. The peripheral edge of the micromirror 71 is supported with respect to the fixed portion 72, and a fixed electrode 73 is disposed below the micromirror 71 with a gap therebetween. The micromirror 71 can be formed using a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) or the like made of a thin disk. Support of the periphery of the micromirror 71 with respect to the fixing portion 72 is performed by partially supporting the suspension by a suspension or the like and fixing and holding the periphery in a stationary manner (see Non-Patent Documents 3 and 4).
In the micromirror device 70 configured as described above, when a voltage is applied between the micromirror 71 and the fixed electrode 73, the micromirror 71 is deformed by electrostatic attraction. Specifically, as shown in FIG. 15B, the micromirror 71 is deformed downward in a parabolic shape by electrostatic attraction to form a reflective surface having a variable parabolic shape with a variable focus. be able to.

マイクロミラー71の周縁が固定部72に対してサスペンションなどによって部分的に支持されている場合の放物面物面形状の一例を図16に示す。
図16は、図15のマイクロミラー71の変形状態を示すグラフである。図16から明らかなように、マイクロミラー71においては、実際の変形形状は、符号Aで示すように、一様な近似放物面形状Bに対して各所で5%から100%以上のずれを生じてしまう。
FIG. 16 shows an example of a paraboloidal surface shape when the periphery of the micromirror 71 is partially supported by the suspension 72 or the like with respect to the fixed portion 72.
FIG. 16 is a graph showing a deformation state of the micromirror 71 of FIG. As is apparent from FIG. 16, in the micromirror 71, the actual deformed shape is shifted from 5% to 100% or more in each place with respect to the uniform approximate paraboloid shape B, as indicated by reference numeral A. It will occur.

非特許文献3,4には、マイクロミラー71の周縁が固定部72に対して固定保持されている以外は、図15のマイクロミラー装置70と同様の焦点可変のマイクロミラー装置が報告されている。このマイクロミラー装置の動作もおおよそ図15に示したマイクロミラー装置70と同様である。
図17は、従来のマイクロミラー71の周縁が固定部72に対して固定保持されている場合の変形状態を示すグラフである。実際のマイクロミラー71の変形形状Aは、一様な近似放物面形状Bから大きくずれてしまう。
Non-Patent Documents 3 and 4 report a variable focus micromirror device similar to the micromirror device 70 of FIG. 15 except that the periphery of the micromirror 71 is fixedly held with respect to the fixed portion 72. . The operation of this micromirror device is substantially the same as that of the micromirror device 70 shown in FIG.
FIG. 17 is a graph showing a deformed state when the peripheral edge of the conventional micromirror 71 is fixedly held with respect to the fixing portion 72. The actual deformed shape A of the micromirror 71 is greatly deviated from the uniform approximate paraboloid shape B.

Y. Shao, D.L. Dickensheets and P. Himmer, "3-D MOEMS m-irror for laser beam pointing and focus control", IEEE J. Sel. Topi. Qua-ntum Electron., vol.10, No.3, pp. 528-534, 2004年8月16日Y. Shao, DL Dickensheets and P. Himmer, "3-D MOEMS m-irror for laser beam pointing and focus control", IEEE J. Sel. Topi. Qua-ntum Electron., Vol.10, No.3, pp 528-534, 16 August 2004 Y. Shao,"MEMS 3D-scan mirror for an endoscopic confocal microscope", Ph.D. Thesis, p.82, Montana State University, November14, 2005Y. Shao, "MEMS 3D-scan mirror for an endoscopic confocal microscope", Ph.D. Thesis, p.82, Montana State University, November 14, 2005 U. M. Mescheder, C. Estan, G. Somogyi and M. Freudenre-ich, "Distortion optimized focusing mirror device with large aperture", Sensor Actuators, Vol.A130-131, pp.20-27, 2005年11月14日U. M. Mescheder, C. Estan, G. Somogyi and M. Freudenre-ich, "Distortion optimized focusing mirror device with large aperture", Sensor Actuators, Vol.A130-131, pp.20-27, November 14, 2005 Greger W, Arnold D, Juurischka R, Schoth A, Muller C, Wilde J and Reinecke H, "A new approach for focusing deformable mirror f-abricated in polymer technology", IEEE/LEOS Int. Conf. Optical MEMS, pp.45-46, 2005年8月1日Greger W, Arnold D, Juurischka R, Schoth A, Muller C, Wilde J and Reinecke H, "A new approach for focusing deformable mirror f-abricated in polymer technology", IEEE / LEOS Int. Conf. Optical MEMS, pp. 45 -46, August 1, 2005

非特許文献1及び2のマイクロミラー装置70では、張力の加わったシリコン窒化膜からなるマイクロミラー71の固定部72の内部に二重の電極を設けて、放物面に近い形状を発生させている。さらに、マイクロミラー71の固定部72の周辺を穴あけ加工して、固定部72周辺の変形を改善している。
しかしながら、従来のマイクロミラー装置70では、何れの場合も精度のよい一様な放物面形状のミラーが得られていないという課題がある。
In the micromirror device 70 of Non-Patent Documents 1 and 2, a double electrode is provided inside the fixed portion 72 of the micromirror 71 made of a silicon nitride film to which tension is applied, and a shape close to a paraboloid is generated. Yes. Further, the periphery of the fixing portion 72 of the micromirror 71 is drilled to improve deformation around the fixing portion 72.
However, in the conventional micromirror device 70, there is a problem that a uniform paraboloidal mirror with high accuracy cannot be obtained in any case.

本発明は上記課題に鑑み、簡単な構成により、焦点可変で且つ高精度の一様近似放物面等の形状を得ることができるようにしたミラー装置及びその製造方法を提供することを目的としている。   In view of the above problems, the present invention has an object to provide a mirror device capable of obtaining a shape such as a uniform approximate paraboloid with variable focus and high accuracy with a simple configuration, and a method for manufacturing the same. Yes.

上記目的を達成するため、本発明のミラー装置は、薄板状のミラー部と、ミラー部を懸架するサスペンションを有し、ミラー部の周縁の少なくとも一部を包囲し、かつサスペンションによりミラー部をその表面に垂直な方向へ移動可能に支持するベース部と、から成るミラー基板と、ミラー基板のベース部の表面に配設される支持基板と、を備え、支持基板が、ミラー基板の周縁の内側に対向してミラー部の表面に当接する支持部と、支持部より外側でミラー部に対向して形成された固定電極部と、を有しており、固定電極部とミラー部との間に電圧を印加することにより、ミラー部の支持部より外側の領域を静電引力により、対応する固定電極側に向かって変位させて、ミラー部の支持部より内側の領域を断面放物線状に変形させることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a mirror device of the present invention has a thin mirror portion and a suspension that suspends the mirror portion, surrounds at least a part of the periphery of the mirror portion, and the mirror portion is surrounded by the suspension. A mirror substrate that is movably supported in a direction perpendicular to the surface; and a support substrate disposed on the surface of the base portion of the mirror substrate. And a fixed electrode portion formed on the outer side of the support portion and facing the mirror portion, and between the fixed electrode portion and the mirror portion. By applying a voltage, the area outside the support part of the mirror part is displaced toward the corresponding fixed electrode side by electrostatic attraction, and the area inside the support part of the mirror part is deformed into a parabolic cross section. That And butterflies.

上記構成において、好ましくは、ミラー部は円形に形成され、サスペンションがミラー部の中心に関して等角度間隔に配置され、支持部がミラー部と同心の環状に形成される。ミラー部は長方形に形成されてもよく、この場合、サスペンションがミラー部の互いに対向する端縁に関して配置され、支持部がミラー部の互いに対向する端縁の内側に沿って配置される。
好ましくは、ミラー基板は半導体層から構成され、ミラー基板のベース部が絶縁層を介して半導体基板上に形成される。好ましくは、支持基板はガラス基板または半導体基板から構成される。
固定電極部は、支持基板の表面に形成された凹陥部内に配置されてもよい。
ミラー部の支持部より内側の領域の静電引力による変形量は、好ましくは、電圧に対応して変化し、一様な近似放物面状に変形したミラー部の焦点距離が変更可能である。
In the above configuration, preferably, the mirror part is formed in a circular shape, the suspensions are arranged at equiangular intervals with respect to the center of the mirror part, and the support part is formed in an annular shape concentric with the mirror part. The mirror part may be formed in a rectangular shape. In this case, the suspension is arranged with respect to the mutually opposing edges of the mirror part, and the support part is arranged along the inside of the mutually opposing edges of the mirror part.
Preferably, the mirror substrate is composed of a semiconductor layer, and the base portion of the mirror substrate is formed on the semiconductor substrate via an insulating layer. Preferably, the support substrate is made of a glass substrate or a semiconductor substrate.
The fixed electrode portion may be disposed in a recessed portion formed on the surface of the support substrate.
The amount of deformation due to electrostatic attraction in the region inside the support portion of the mirror portion preferably changes corresponding to the voltage, and the focal length of the mirror portion deformed into a uniform approximate paraboloid can be changed. .

本発明のミラー装置によれば、支持基板の固定電極部とミラー部との間に電圧を印加することにより、ミラー部の支持部より外側の領域が静電引力によって固定電極部に向かって変位する。よって、ミラー部の支持部より内側の領域には、支持部を中心とする上向きの一定の曲げモーメントが作用する。従って、ミラー部の支持部より内側の領域は、中心を頂点とする上方に向かって凹状の精度の高い一様な近似放物面形状に変形する。その際、印加電圧を適宜に調整することによって、静電引力の大きさが調整される。これにより、上述した曲げモーメントの大きさが調整され、ミラー部の支持部より内側の領域の一様な近似放物面形状による焦点距離が調整される。   According to the mirror device of the present invention, by applying a voltage between the fixed electrode portion of the support substrate and the mirror portion, the region outside the support portion of the mirror portion is displaced toward the fixed electrode portion by electrostatic attraction. To do. Therefore, a certain upward bending moment about the support portion acts on the region inside the support portion of the mirror portion. Accordingly, the region inside the support portion of the mirror portion is deformed into a uniform approximate paraboloid shape having a concave shape with high accuracy toward the top with the center as the apex. At that time, the magnitude of the electrostatic attractive force is adjusted by appropriately adjusting the applied voltage. Thereby, the magnitude | size of the bending moment mentioned above is adjusted, and the focal distance by the uniform approximate paraboloid shape of the area | region inside the support part of a mirror part is adjusted.

上記目的を達成するため、本発明のミラー装置の製造方法は、犠牲層を介して上層を備えた第1の基板に対して上層側から犠牲層に達するエッチングによりミラー部及びサスペンションを画成する溝部を形成すると共に、第1の基板側から犠牲層に達するエッチングにより第1の基板のミラー部に対応する領域を除去してミラー基板を作製する第一の段階と、第2の基板の表面に対して支持部を形成する第二の段階と、第2の基板の表面の支持部の外側に固定電極部を形成して支持基板を作製する第三の段階と、第三の段階で作製された支持基板上に第一の段階で作製されたミラー基板を反転し、ミラー基板の上層のベース部を支持基板の表面に対して陽極接合する第四の段階と、を含んでいることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the mirror device manufacturing method of the present invention defines the mirror part and the suspension by etching reaching the sacrificial layer from the upper layer side with respect to the first substrate having the upper layer via the sacrificial layer. A first step of forming a groove portion and removing a region corresponding to the mirror portion of the first substrate by etching reaching the sacrificial layer from the first substrate side to produce a mirror substrate; and a surface of the second substrate The second step of forming the support portion with respect to the substrate, the third step of forming the support substrate by forming the fixed electrode portion outside the support portion on the surface of the second substrate, and the third step A fourth step of inverting the mirror substrate fabricated in the first step on the formed support substrate and anodically bonding the base portion of the upper layer of the mirror substrate to the surface of the support substrate. Features.

上記構成において、好ましくは、第二の段階において、支持基板の支持部となるべき表面領域の周囲に凹陥部を形成することにより、各支持部を画成する。
第三の段階において、各支持部の上面に、ミラー部の表面への接合を阻止する金属層を形成してもよい。金属層が、固定電極部と同じ材料により固定電極部と同時に形成されてもよい。ミラー基板を半導体基板を用いて構成してもよく、支持基板をガラス基板または半導体基板を用いて構成してもよい。
In the above configuration, preferably, in the second stage, each support portion is defined by forming a recessed portion around the surface region to be the support portion of the support substrate.
In the third step, a metal layer that prevents bonding to the surface of the mirror portion may be formed on the upper surface of each support portion. The metal layer may be formed simultaneously with the fixed electrode portion using the same material as the fixed electrode portion. The mirror substrate may be configured using a semiconductor substrate, and the support substrate may be configured using a glass substrate or a semiconductor substrate.

本発明のミラー装置の製造方法によれば、ミラー基板と支持基板を作製し、これらの基板を陽極接合するという簡単な工程で、精度の高い一様な近似放物面形状を有しているミラー装置を作製することができる。   According to the method for manufacturing a mirror device of the present invention, a mirror substrate and a support substrate are produced, and the substrate has an accurate uniform parabolic shape with a simple process of anodic bonding of these substrates. A mirror device can be manufactured.

本発明のミラー装置によれば、簡単な構成により、焦点可変で且つ高精度の一様な近似放物面形状を得ることができる。   According to the mirror device of the present invention, a uniform approximate paraboloid shape with variable focus and high accuracy can be obtained with a simple configuration.

本発明のミラー装置の製造方法によれば、ミラー基板と支持基板を作製し、これらの基板を陽極接合するという簡単な工程で、精度の高い一様な近似放物面形状を有しているミラー装置を作製することができる。   According to the method for manufacturing a mirror device of the present invention, a mirror substrate and a support substrate are produced, and the substrate has an accurate uniform parabolic shape with a simple process of anodic bonding of these substrates. A mirror device can be manufactured.

以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
(ミラー装置)
図1は本発明の第1の実施形態に係るミラー装置の構成を模式的に示す図で、(A)は斜視透視図、(B)は平面図であり、図2(A)は図1のミラー装置10の非動作時の、(B)が動作時の概略断面図である。
図1に示すように、ミラー装置10は、ミラー基板11と、ミラー基板11を支持する支持部12aと固定電極部12bとを備えた支持基板12と、を含んで構成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
(Mirror device)
1A and 1B are diagrams schematically showing a configuration of a mirror device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a perspective perspective view, FIG. 1B is a plan view, and FIG. (B) is a schematic sectional drawing at the time of operation | movement at the time of non-operation of the mirror apparatus 10 of FIG.
As shown in FIG. 1, the mirror device 10 includes a mirror substrate 11, and a support substrate 12 including a support portion 12a that supports the mirror substrate 11 and a fixed electrode portion 12b.

ミラー基板11はSi基板等から構成されており、薄板状のミラー部11aと、ミラー部11aの周縁を包囲し且つ複数個のサスペンション11bによりミラー部11aを支持するベース部11cと、を含んでいる。   The mirror substrate 11 is made of a Si substrate or the like, and includes a thin mirror portion 11a and a base portion 11c that surrounds the periphery of the mirror portion 11a and supports the mirror portion 11a by a plurality of suspensions 11b. Yes.

ミラー部11aは、図示の場合、円形に形成されている。ミラー部11aの周縁とベース部11cとは、殆どの部分が空隙部11gによって分離され、ミラー部11aの周縁で空隙部11gによって分離されていない箇所が複数個のバネとなるサスペンション11bによってベース部11cと接続されている。つまり、ミラー部11aは、サスペンション11bを介してベース部11cに懸架され、上下方向に移動可能に支持されている。
ここで、サスペンション11bは、線状、ジグザグ線状等のバネ形状を有している。各サスペンション11bは、ミラー部11aの中心に関して等角度間隔に配置されることにより、ミラー部11aの各半径方向に関して一様な変形を妨げないようになっている。
In the case of illustration, the mirror part 11a is formed in a circular shape. The peripheral part of the mirror part 11a and the base part 11c are separated from each other by the gap part 11g, and the part not separated by the gap part 11g at the peripheral part of the mirror part 11a is the base part by the suspension 11b which is a plurality of springs. 11c. That is, the mirror part 11a is suspended from the base part 11c via the suspension 11b and supported so as to be movable in the vertical direction.
Here, the suspension 11b has a spring shape such as a linear shape or a zigzag linear shape. The suspensions 11b are arranged at equal angular intervals with respect to the center of the mirror part 11a, so that uniform deformation is not prevented in each radial direction of the mirror part 11a.

支持基板12はガラス基板等から構成されており、図2(A)に示すように、上述したミラー基板11の下方に、所定の間隔gをあけて平行に配置されている。ミラー部11aが円形の場合には、支持基板12は、その上面から上方に突出する環状の支持部12a及びこの支持部12aの外側に環状に配置された固定電極部12bを備えている。   The support substrate 12 is composed of a glass substrate or the like, and as shown in FIG. 2A, is disposed below the above-described mirror substrate 11 in parallel with a predetermined gap g. When the mirror portion 11a is circular, the support substrate 12 includes an annular support portion 12a that protrudes upward from the upper surface thereof, and a fixed electrode portion 12b that is annularly disposed outside the support portion 12a.

支持部12aは、ミラー基板11のミラー部11aの中心と同心の環状に形成されており、ミラー部11aの周縁より内側でミラー部11aを下方から支持する。   The support part 12a is formed in an annular shape concentric with the center of the mirror part 11a of the mirror substrate 11, and supports the mirror part 11a from below inside the periphery of the mirror part 11a.

固定電極部12bは、支持部12aの外側で支持基板12の表面に形成されており、ミラー部11aの周縁の支持部12aより外側の外側領域11dに対向するように配置されている。ミラー基板11と固定電極部12bとの間に、電圧を印加するミラー駆動電源18が接続される。
これにより、ミラー駆動電源18からミラー部11aと固定電極部12bとの間に電圧が印加されると、固定電極部12bとミラー部11aの外側領域11dとの間に静電引力Pが作用する。この際、静電引力Pは、支持部12aによる支持点より距離Lだけ外側の位置で、ミラー部11aの外側領域11dに作用し、下方へ移動させる。従って、ミラー部11aは、支持部12aによる支持点より内側の内側領域11eが、支持点を中心とする一定の曲げモーメントMを受けて、図2(B)に示すように、中心が上方に向かって移動するように変形する。
The fixed electrode portion 12b is formed on the surface of the support substrate 12 outside the support portion 12a, and is disposed so as to face the outer region 11d outside the support portion 12a at the periphery of the mirror portion 11a. A mirror driving power source 18 for applying a voltage is connected between the mirror substrate 11 and the fixed electrode portion 12b.
Thereby, when a voltage is applied between the mirror unit 11a and the fixed electrode unit 12b from the mirror driving power source 18, an electrostatic attractive force P acts between the fixed electrode unit 12b and the outer region 11d of the mirror unit 11a. . At this time, the electrostatic attractive force P acts on the outer region 11d of the mirror portion 11a at a position outside the support point by the support portion 12a by a distance L and is moved downward. Thus, the mirror portion 11a, inside the inner region 11e from the support point by the support portion 12a, receives a constant bending moment M 0 around the supporting point, as shown in FIG. 2 (B), centered above Deforms to move toward.

(円形ミラー部の変形)
ここで、ミラー部11aの変形について考察する。
図3は、両端が固定された梁の荷重印加時の変位量を計算するための模式図である。
図3に示すように、先ず、両端が固定された梁20の両端に曲げモーメントMが作用したとき、梁20の長手方向の位置をx,高さをy,ヤング率をE,断面二次モーメントをIとすると、下記(1)式で表わされるたわみ曲線の微分方程式が成立する。
従って、曲げモーメントMがxの関数の場合には、たわみ曲線はxの三次以上の曲線となってしまう。
これに対して、曲げモーメントMが一定(M)であれば、上記式(1)をyについて解くと、yは下記(2)式で表わされ、梁20のたわみが近似放物線となることが分かる。
即ち、梁20の両端の外側に一定の荷重を加えたとき、梁20の両端には一定の曲げモーメントMが作用して、一様な近似放物線状に変形することになる。
(Deformation of circular mirror)
Here, the deformation | transformation of the mirror part 11a is considered.
FIG. 3 is a schematic diagram for calculating a displacement amount when a load is applied to a beam having both ends fixed.
As shown in FIG. 3, first, when a bending moment M acts on both ends of the beam 20 fixed at both ends, the longitudinal position of the beam 20 is x, the height is y, the Young's modulus is E, and the secondary cross section. When the moment is I, the differential equation of the deflection curve expressed by the following equation (1) is established.
Therefore, when the bending moment M is a function of x, the deflection curve becomes a curve of the cubic or higher of x.
On the other hand, if the bending moment M is constant (M 0 ), when the above equation (1) is solved for y, y is expressed by the following equation (2), and the deflection of the beam 20 becomes an approximate parabola. I understand that.
That is, when a constant load is applied to the outside of both ends of the beam 20, a constant bending moment M 0 acts on both ends of the beam 20 and deforms into a uniform approximate parabolic shape.

次に、図1に示すミラー装置10のミラー部11aの変位量を計算する方法について説明する。
図4は、環状の支持部に支持された円板21の荷重印加時の変形を計算するために用いるモデル図であって、(A)はミラー装置モデルの斜視図で、(B)は平面図、(C)は断面図である。
図4(A)に示すように、梁20の代わりに、円板21がその周縁21aの内側で環状の支持部22により支持され、周縁21aに下向きの荷重Pが印加される場合には、円板21の中心軸を通る任意の断面において、前述した梁20の場合と同様の曲げモーメントMが発生するので、円板21の支持部22より内側の領域が同様に一様な近似放物面形状に変形することになる。即ち、円板21において、円板中心を原点とし、光軸をz(下向きに正)、支点から作用点までの長さをL、作用点の変位をr(r=x+y)とし、荷重分布をP(r)、曲げこわさをDとすると、この曲げこわさDは、板厚h、ポアソン比νとしたとき、下記(3)式で与えられる。
Next, a method for calculating the displacement amount of the mirror unit 11a of the mirror device 10 shown in FIG. 1 will be described.
4A and 4B are model diagrams used for calculating deformation of the disk 21 supported by the annular support portion when a load is applied, in which FIG. 4A is a perspective view of a mirror device model, and FIG. FIG. 4C is a cross-sectional view.
As shown in FIG. 4A, instead of the beam 20, the disk 21 is supported by the annular support portion 22 inside the peripheral edge 21a, and when a downward load P is applied to the peripheral edge 21a, In an arbitrary cross section passing through the central axis of the disk 21, a bending moment M similar to that in the case of the beam 20 described above is generated, so that the region inside the support portion 22 of the disk 21 is similarly uniform in an approximate paraboloid. It will be transformed into a surface shape. That is, in the disk 21, the center of the disk is the origin, the optical axis is z (positive downward), the length from the fulcrum to the action point is L, and the displacement of the action point is r (r 2 = x 2 + y 2 ). Assuming that the load distribution is P (r) and the bending stiffness is D, this bending stiffness D is given by the following equation (3) when the plate thickness is h and the Poisson's ratio ν.

円板21のたわみ曲線の微分方程式は、下記(4)式で与えられる。
この式の一般解は、Zsを特解、C,C,C,Cを任意定数としたとき、下記(5)式で与えられる。
なお、特解Zsは、P(r)=Crのとき、下記(6)式で与えられる。
そして、周方向の曲げモーメント,半径方向の曲げモーメント,たわみ角及び剪断力を計算し、初期条件及び境界条件を考慮すると、円板のたわみ曲線は下記(7)式で表わされる。
The differential equation of the deflection curve of the disk 21 is given by the following equation (4).
The general solution of this equation is given by the following equation (5) where Zs is a special solution and C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 are arbitrary constants.
Incidentally, particular solutions Zs, when the P (r) = Cr n, given by the following equation (6).
Then, when the bending moment in the circumferential direction, the bending moment in the radial direction, the deflection angle and the shearing force are calculated and the initial conditions and boundary conditions are taken into consideration, the deflection curve of the disk is expressed by the following equation (7).

上記円板のたわみ曲線が図1に示したミラー部11aの内側領域11eのたわみに相当する。よって上記(7)式から、図2(B)に示すようにミラー部11aの内側領域11eの中心が上方に向かって移動して高精度で一様な近似放物面形状に変形することが導かれる。つまり、ミラー部11aの内側領域11eは静電引力Pによって支持部12aによる支持点の周りに一定の曲げモーメントMを受けて近似放物面形状に変形する The deflection curve of the disk corresponds to the deflection of the inner region 11e of the mirror portion 11a shown in FIG. Therefore, from the above equation (7), as shown in FIG. 2B, the center of the inner region 11e of the mirror portion 11a moves upward to be deformed into a uniform approximate paraboloid with high accuracy. Led. In other words, the inner region 11e of the mirror portion 11a is deformed in an approximate paraboloid shape receives a constant bending moment M 0 around the support point by the support portion 12a by electrostatic attraction P

ここで、静電引力Pは、印加電圧をV,真空の誘電率をε,ミラー部11aの面積をS,ミラー部11aの移動量をu(r)とすると、下記(8)式で表わされる。
曲げモーメントMは、静電引力Pの作用点から支持部12aによる支持点までの距離をL1とすると、M=P×L1で表わされる。
Here, the electrostatic attractive force P is expressed by the following equation (8), where V is the applied voltage, ε 0 is the dielectric constant of vacuum, S is the area of the mirror portion 11a, and u (r) is the amount of movement of the mirror portion 11a. Represented.
The bending moment M 0 is expressed by M 0 = P × L 1 where L 1 is the distance from the point of action of the electrostatic attractive force P to the support point by the support portion 12 a.

(円形ミラーの設計例)
表1は、円形のミラー部11aのたわみ量に影響があるパラメータとバネ定数の関係を纏めた表である。円形のミラー部11aを備えたミラー装置10におけるミラー部11aの直径、支持部12aの円の直径、ミラー部11aのバネ定数及びサスペンション11bのバネ定数の設計例を示している。サスペンション11bの個数は4個とした。Siのヤング率が162GPa、ポアソン比が0.22、真空の誘電率が8.85×10−12F/m、ミラーの厚さが10μmとして算出した。サスペンション11bのバネ定数はミラー部11aのバネ定数の百分の一程度に設計した。
(Example of circular mirror design)
Table 1 is a table summarizing the relationship between the parameters affecting the deflection amount of the circular mirror portion 11a and the spring constant. The design example of the diameter of the mirror part 11a in the mirror apparatus 10 provided with the circular mirror part 11a, the diameter of the circle of the support part 12a, the spring constant of the mirror part 11a, and the spring constant of the suspension 11b is shown. The number of suspensions 11b was four. The calculation was performed assuming that the Young's modulus of Si was 162 GPa, the Poisson's ratio was 0.22, the vacuum dielectric constant was 8.85 × 10 −12 F / m, and the mirror thickness was 10 μm. The spring constant of the suspension 11b is designed to be about one-hundred of the spring constant of the mirror part 11a.

(ミラー装置の変形例)
次に、本発明の第2の実施形態に係るミラー装置について説明する。
図5は本発明の第2の実施形態に係るミラー装置15の構成を模式的に示す図であり、(A)は斜視透視図、(B)は平面図である。
図5(A)に示すように、ミラー装置15は、ミラー基板11のミラー部11aを長方形とした点でミラー装置10と異なっている。
(Modification of mirror device)
Next, a mirror device according to a second embodiment of the present invention will be described.
5A and 5B are diagrams schematically showing the configuration of the mirror device 15 according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is a perspective perspective view, and FIG. 5B is a plan view.
As shown in FIG. 5A, the mirror device 15 is different from the mirror device 10 in that the mirror portion 11a of the mirror substrate 11 is rectangular.

支持基板12は、ミラー部11aを支持する支持部12c,12dを備えている。二つの支持部12c,12dは直方体形状を有しており、それぞれ、それらの長手方向がミラー部11aの両短辺側に平行に配置されている。支持部12c,12dの長手方向の寸法は、ミラー部11aの短辺寸法(b)程度でよい。ミラー部11aの中央から支持部12c,12dまでの長辺側の長さはa、短辺の長さはbである。   The support substrate 12 includes support portions 12c and 12d that support the mirror portion 11a. The two support parts 12c and 12d have a rectangular parallelepiped shape, and their longitudinal directions are arranged in parallel on both short sides of the mirror part 11a. The longitudinal dimension of the support parts 12c and 12d may be about the short side dimension (b) of the mirror part 11a. The length of the long side from the center of the mirror part 11a to the support parts 12c and 12d is a, and the length of the short side is b.

二つの固定電極部12e,12fは、長方形の電極であり、それぞれ、それらの長手方向が二つの支持部12c,12dの外側に配置されている。つまり、二つの固定電極部12e,12fは、ミラー部11aの短辺側の下部に配置されている。二つの固定電極部12e,12fは、互いに接続されてミラー駆動電源18に接続されている。   The two fixed electrode portions 12e and 12f are rectangular electrodes, and their longitudinal directions are arranged outside the two support portions 12c and 12d, respectively. That is, the two fixed electrode portions 12e and 12f are disposed at the lower portion on the short side of the mirror portion 11a. The two fixed electrode portions 12e and 12f are connected to each other and connected to the mirror drive power source 18.

図5(B)に示すように、ミラー部11aの長方形の各頂点にサスペンション11bが配置され、ミラー部11aがベース部11cに懸架される。ミラー駆動電源18等の他の構成は、ミラー装置10と同じであるので説明は省略する。   As shown in FIG. 5B, the suspension 11b is disposed at each rectangular vertex of the mirror portion 11a, and the mirror portion 11a is suspended from the base portion 11c. Other configurations such as the mirror driving power source 18 are the same as those of the mirror device 10, and the description thereof is omitted.

(長方形ミラー部の変形)
長方形の形状を有するミラー部11aの鏡の作用について説明する。
長方形ミラー部11aを梁に見立て、たわみ曲線の計算を行う。梁の場合の曲げモーメントMは、下記(9)式で与えられる。
ここで、Pは静電引力であり、Lは静電引力の作用点から支持部12dによる支持点までの距離である(図2(A)参照)。
(Deformation of rectangular mirror)
The operation of the mirror of the mirror portion 11a having a rectangular shape will be described.
The rectangular mirror portion 11a is regarded as a beam, and a deflection curve is calculated. The bending moment M 0 in the case of a beam is given by the following equation (9).
Here, P is electrostatic attraction, and L is the distance from the point of action of electrostatic attraction to the support point by the support portion 12d (see FIG. 2A).

(1)式より、境界条件x=aのときy=0、対称性からx=0,dy/dx=0であるから下記(10)式を得る。
From equation (1), when boundary condition x = a, y = 0, and from symmetry, x = 0 and dy / dx = 0, the following equation (10) is obtained.

断面二次モーメントIは、I=bh/12で与えられることから、(10)式は下向きを正に置き直すと、下記(11)で表わされる。
ここで、bはミラー部11aの短辺の長さ、hはミラー部11aの厚さである。これにより、(11)式の変数P,L,a,b,hを設定することで、長方形の形状を有しているミラー部11aのたわみ形状を変化させることができる。
Moment of inertia of area I, since it is given by I = bh 3/12, the equation (10) repositioning the down exactly, represented by the following (11).
Here, b is the length of the short side of the mirror part 11a, and h is the thickness of the mirror part 11a. Thus, by setting the variables P, L, a, b, and h in the equation (11), the deflection shape of the mirror portion 11a having a rectangular shape can be changed.

(長方形ミラーの設計例)
表2は、長方形のミラー部11aのたわみ量に影響があるパラメータとバネ定数の関係を纏めた表である。長方形のミラーのたわみ量に影響があるミラー部11aの長さ、支持部12aによる支持間隔、ミラー部11aのバネ定数及びサスペンション11bのバネ定数の計算例を示している。2辺を支持した長方形ミラーの幅(短辺b)はたわみに無関係であるから500μmとし、サスペンション11bの個数は4個とした。Siのヤング率、ポアソン比、真空の誘電率、ミラー部11aの厚さは、円形のミラー部11aと同じ値を用いた。サスペンション11bのバネ定数はミラーのバネ定数の百分の一程度に設計した。
(Design example of rectangular mirror)
Table 2 is a table summarizing the relationship between the parameters affecting the deflection amount of the rectangular mirror portion 11a and the spring constant. The calculation example of the length of the mirror part 11a which influences the deflection amount of a rectangular mirror, the support space | interval by the support part 12a, the spring constant of the mirror part 11a, and the spring constant of the suspension 11b is shown. Since the width (short side b) of the rectangular mirror supporting the two sides is irrelevant to the deflection, the width is 500 μm, and the number of suspensions 11b is four. The Si Young's modulus, Poisson's ratio, vacuum dielectric constant, and thickness of the mirror portion 11a were the same as those of the circular mirror portion 11a. The spring constant of the suspension 11b was designed to be about 1/100 of the mirror spring constant.

本発明のミラー装置10,15によれば、ミラー部11aの駆動手段、即ちミラー部11a,支持部12a及び固定電極部12bを、後述するように所謂MEMS技術によって作製することができる。これにより、ミラー装置10,15全体が小型に構成され、且つミラー部11aが高精度に一様な近似放物面状に形成されると共に、焦点距離が変更可能である。   According to the mirror devices 10 and 15 of the present invention, the driving means of the mirror portion 11a, that is, the mirror portion 11a, the support portion 12a, and the fixed electrode portion 12b can be manufactured by so-called MEMS technology as will be described later. Thereby, the mirror devices 10 and 15 are configured in a small size, and the mirror portion 11a is formed in a uniform parabolic shape with high accuracy, and the focal length can be changed.

(ミラー装置の構成例)
次に、ミラー装置の具体的な構成例について説明する。
図6はミラー装置30の構成を示す平面図であり、図7は図6のX−X方向の断面図である。
図6及び図7に示すように、ミラー装置30は、図1及び図5に示したミラー装置10,15と同様に、ミラー基板31と支持基板32とから構成されている。ミラー基板31はSi基板等から構成されており、薄板状のミラー部31aと、ミラー部31aの周縁を包囲し且つサスペンション31bにより支持するベース部31cと、を含んでいる。ミラー基板31に用いるSi基板は、所謂SOI(Silicon On Insulator)ウェハを用いることができる。ミラー部31aは、例えば図6に示すように円形に形成されている。ミラー部31aの周縁とベース部31cとは、殆どの部分が空隙部31gによって分離され、ミラー部31aの周縁で空隙部31gによって分離されていない箇所が複数個のバネとなるサスペンション11bによってベース部31cと接続されている。図示の場合は、四個のサスペンション31bによりベース部31cに懸架され、上下方向に移動可能に支持されている。サスペンション31bは、図示するようにジグザグ線状や線状等のバネ形状を有している。
(Example of mirror device configuration)
Next, a specific configuration example of the mirror device will be described.
6 is a plan view showing the configuration of the mirror device 30, and FIG. 7 is a cross-sectional view in the XX direction of FIG.
As shown in FIGS. 6 and 7, the mirror device 30 includes a mirror substrate 31 and a support substrate 32 in the same manner as the mirror devices 10 and 15 shown in FIGS. 1 and 5. The mirror substrate 31 is composed of a Si substrate or the like, and includes a thin plate-like mirror portion 31a and a base portion 31c that surrounds the periphery of the mirror portion 31a and is supported by a suspension 31b. As the Si substrate used for the mirror substrate 31, a so-called SOI (Silicon On Insulator) wafer can be used. The mirror part 31a is formed in a circular shape as shown in FIG. 6, for example. Most of the periphery of the mirror part 31a and the base part 31c are separated by the gap part 31g, and the part that is not separated by the gap part 31g at the periphery of the mirror part 31a is the base part by the suspension 11b serving as a plurality of springs. 31c. In the case of illustration, it is suspended by the base part 31c by the four suspensions 31b, and is supported so that a movement to an up-down direction is possible. The suspension 31b has a spring shape such as a zigzag line or a line as illustrated.

各サスペンション31bは、ミラー部31aの中心に関して等角度間隔に配置されることで、ミラー部31aの各半径方向に関して一様な変形を妨げないようになっている。   The suspensions 31b are arranged at equiangular intervals with respect to the center of the mirror part 31a, so that uniform deformation in each radial direction of the mirror part 31a is not prevented.

ミラー基板31のベース部31cの上面には、犠牲層31dを介してSi基板31eが形成されている。これにより、ベース部31cがSi基板31eにより補強される。ここで、ミラー部31aそしてサスペンション31b及びベース部31cは、その厚さが、例えば10μm程度に選定されている。   On the upper surface of the base portion 31c of the mirror substrate 31, a Si substrate 31e is formed via a sacrificial layer 31d. Thereby, the base part 31c is reinforced by the Si substrate 31e. Here, the mirror part 31a, the suspension 31b, and the base part 31c are selected to have a thickness of about 10 μm, for example.

支持基板32はガラス基板等から構成されており、図7に示すように、ガラス基板の表面に、上方に突出する環状の支持部32aと、この支持部32aの外側に環状に配置された固定電極部32bと、を備えている。ここで、支持部32aは、ガラス基板の表面に形成された凹陥部32c,32dによってそれぞれ内縁及び外縁が画成されており、その上面はガラス基板の表面と同じ高さである。   The support substrate 32 is composed of a glass substrate or the like, and as shown in FIG. 7, on the surface of the glass substrate, an annular support portion 32a protruding upward, and a fixed annularly arranged outside the support portion 32a. Electrode portion 32b. Here, the support portion 32a has an inner edge and an outer edge defined by recessed portions 32c and 32d formed on the surface of the glass substrate, and the upper surface thereof is the same height as the surface of the glass substrate.

これにより、ミラー基板31のミラー部31aは、支持部32aの上端に支持されると共に、凹陥部32c,32dによって、ミラー基板31のミラー部31aが、ガラス基板の凹陥部32c,32dの底面に対して所定の間隔gをあけて平行に配置されることになる。   Thereby, the mirror part 31a of the mirror substrate 31 is supported by the upper end of the support part 32a, and the mirror part 31a of the mirror substrate 31 is placed on the bottom surfaces of the concave parts 32c and 32d of the glass substrate by the concave parts 32c and 32d. On the other hand, they are arranged in parallel at a predetermined interval g.

ここで、間隔gは、例えば2〜15μm程度に選定されており、支持部32aの半径aは、50〜1000μm程度に選定されている。   Here, the gap g is selected to be, for example, about 2 to 15 μm, and the radius a of the support portion 32a is selected to be about 50 to 1000 μm.

上記凹陥部32c,32dと同時に、支持基板32の表面には、凹陥部32dの外側にさらに別の凹陥部32eも形成される。この凹陥部32eは、電極配線溝として利用されるものである。   Simultaneously with the recessed portions 32c and 32d, another recessed portion 32e is also formed on the surface of the support substrate 32 outside the recessed portion 32d. The recess 32e is used as an electrode wiring groove.

支持基板32の固定電極部32bは、その外側の凹陥部32dの底面に環状に配置されている。これにより、固定電極部32bは、支持部32aの外側でミラー部31aの周縁の支持部32aより外側の領域31fに対向するように配置されている。
なお、ミラー装置30のミラー部31aの形状は円形に限らず長方形でもよい。ミラー部31aの形状を長方形とした場合には、固定電極部32bの形状は、図5に示す固定電極部12e,12fの形状と同様な形状とすればよい。
The fixed electrode portion 32b of the support substrate 32 is annularly arranged on the bottom surface of the outer recessed portion 32d. Thereby, the fixed electrode part 32b is arrange | positioned so that it may oppose the area | region 31f outside the support part 32a of the periphery of the mirror part 31a on the outer side of the support part 32a.
In addition, the shape of the mirror part 31a of the mirror device 30 is not limited to a circle but may be a rectangle. When the mirror part 31a has a rectangular shape, the fixed electrode part 32b may have the same shape as the fixed electrode parts 12e and 12f shown in FIG.

従って、本発明によるミラー装置10,15,30は、従来のMEMS技術を利用しないミラー装置と比較して、高精度で一様な近似放物面形状を形成することができると共に、小型,軽量に構成される。ミラー基板11,31又は支持基板12,32上において例えば処理回路と集積化することにより、高性能化,高速化,低消費電力化,低コスト化を実現することができる。   Therefore, the mirror devices 10, 15, and 30 according to the present invention can form a uniform parabolic shape with high accuracy and are small and light, compared with a mirror device that does not use the conventional MEMS technology. Configured. By integrating, for example, processing circuits on the mirror substrates 11 and 31 or the support substrates 12 and 32, high performance, high speed, low power consumption, and low cost can be realized.

(ミラー装置の製造方法)
ミラー装置30の製造方法について説明する。ミラー装置30は、図6及び図7に示した構成として説明する。
最初に、ミラー基板31の製造について説明する。
図8は、図7に示したミラー基板31の製造方法を順次に示す模式的な断面図である。
ミラー基板31として、SOI構造を有する第1の基板40を用いる。第1の基板40においては、シリコン基板41上にSiOから成る犠牲層42と上層Si層43が順に積層されている。具体的には、例えば、厚さが200μmのシリコン基板41の表面に、厚さ2μmのSiOから成る犠牲層42を介して、厚さ10μmの上層Si層43が形成されている。
そして、図8(A)に示すように、この第1の基板40の下面に、例えばポジレジストのマスクパターン44を形成して、誘導結合プラズマによるイオンエッチング(ICP−RIE法と呼ぶ)等により、犠牲層42に達するエッチング45を行う。
これにより、ミラー部31aに対応するシリコン基板41の領域を、一部を残して除去する。
(Manufacturing method of mirror device)
A method for manufacturing the mirror device 30 will be described. The mirror device 30 will be described as the configuration shown in FIGS.
First, manufacture of the mirror substrate 31 will be described.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view sequentially showing a manufacturing method of the mirror substrate 31 shown in FIG.
As the mirror substrate 31, a first substrate 40 having an SOI structure is used. In the first substrate 40, a sacrificial layer 42 made of SiO 2 and an upper Si layer 43 are sequentially stacked on a silicon substrate 41. Specifically, for example, an upper Si layer 43 having a thickness of 10 μm is formed on the surface of a silicon substrate 41 having a thickness of 200 μm via a sacrificial layer 42 made of SiO 2 having a thickness of 2 μm.
Then, as shown in FIG. 8A, for example, a positive resist mask pattern 44 is formed on the lower surface of the first substrate 40, and ion etching (referred to as ICP-RIE method) using inductively coupled plasma is performed. Then, etching 45 reaching the sacrificial layer 42 is performed.
Thereby, the region of the silicon substrate 41 corresponding to the mirror part 31a is removed leaving a part.

続いて、図8(B)に示すように、第1の基板40の上面、即ち上層Si層43の表面に、高解像ポジレジストのマスクパターン46を形成して、同様にICP−RIE法等により、犠牲層42に達するエッチング47を行う。このエッチング47により、上層Si層43に、ミラー部31a,サスペンション31b及びベース部31cを形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 8B, a high-resolution positive resist mask pattern 46 is formed on the upper surface of the first substrate 40, that is, the surface of the upper Si layer 43, and the ICP-RIE method is similarly applied. Etching 47 reaching the sacrificial layer 42 is performed by, for example. By this etching 47, the mirror part 31a, the suspension 31b, and the base part 31c are formed in the upper Si layer 43.

その後、図8(C)に示すように、この第1の基板40の下面に関して、例えば気相フッ酸等により、シリコン基板41のエッチング45を行ない、残った領域を除去すると共にミラー部31aに対応する犠牲層42の領域を除去する。
これにより、ミラー部31aはシリコン基板41から解放され、浮いた状態でサスペンション31bにより支持された状態となる。
以上で、ミラー基板31が作製される。
Thereafter, as shown in FIG. 8C, the lower surface of the first substrate 40 is subjected to etching 45 of the silicon substrate 41, for example, by vapor-phase hydrofluoric acid, and the remaining region is removed and the mirror portion 31a is formed. The corresponding region of the sacrificial layer 42 is removed.
As a result, the mirror portion 31a is released from the silicon substrate 41 and is supported by the suspension 31b in a floating state.
Thus, the mirror substrate 31 is manufactured.

(支持基板の製造方法)
次に、支持基板32の製造について説明する。
図9は、図7に示した支持基板32の製造方法を順次に示す模式的な断面図である。
第2の基板、例えばガラス基板50を用意して、図9(A)に示すように、このガラス基板50の表面に、Cr膜51をスパッタリング等により形成する。このCr膜51は、例えば厚さ250〜300nm程度に選定されている。
そして、図9(B)に示すように、このCr膜51の表面に、例えばポジレジストのマスクパターン52を形成して、Crエッチング53を行う。この場合、Cr膜51をエッチングするエッチャントとして、例えばHCl0(70%)4.5gと、HO89cmと、硝酸二アンモニウムセリウム(II)20gとからなる混合溶液を使用することができる。
(Manufacturing method of support substrate)
Next, production of the support substrate 32 will be described.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view sequentially showing a method of manufacturing the support substrate 32 shown in FIG.
A second substrate, for example, a glass substrate 50 is prepared, and as shown in FIG. 9A, a Cr film 51 is formed on the surface of the glass substrate 50 by sputtering or the like. The Cr film 51 is selected to have a thickness of about 250 to 300 nm, for example.
Then, as shown in FIG. 9B, for example, a positive resist mask pattern 52 is formed on the surface of the Cr film 51 and Cr etching 53 is performed. In this case, as an etchant for etching the Cr film 51, for example, a mixed solution of 4.5 g of HCl0 4 (70%), H 2 O 89 cm 3, and 20 g of diammonium cerium (II) nitrate can be used.

その後、図9(C)に示すように、50%のHF溶液を使用して、ガラス基板50の表面に対して、例えば深さ3μm程度の等方性エッチング54を行う。
これにより、ガラス基板50の表面に、凹陥部32c,32d,32eが形成されると共に、凹陥部32c,32dの間に、支持部32aが画成されることになる。
Thereafter, as shown in FIG. 9C, isotropic etching 54 having a depth of, for example, about 3 μm is performed on the surface of the glass substrate 50 using a 50% HF solution.
Thereby, the recessed portions 32c, 32d, and 32e are formed on the surface of the glass substrate 50, and the support portion 32a is defined between the recessed portions 32c and 32d.

続いて、Cr膜51及びマスクパターン52を除去した後、図9(D)に示すように、ガラス基板50の表面全体に亘って、例えば厚さ40μm程度のCr膜55及び厚さ60μm程度のAu膜56を形成する。
ここで、Au膜56のガラス基板50への密着性が良くないため、Au膜56及びガラス基板50の双方に対する密着性の良好なCr膜55等を介在させて、間接的にAu膜56のガラス基板50への密着性を高めるようにしている。
Subsequently, after removing the Cr film 51 and the mask pattern 52, as shown in FIG. 9D, for example, a Cr film 55 having a thickness of about 40 μm and a thickness of about 60 μm are formed over the entire surface of the glass substrate 50. An Au film 56 is formed.
Here, since the adhesion of the Au film 56 to the glass substrate 50 is not good, the Cr film 55 having good adhesion to both the Au film 56 and the glass substrate 50 is interposed, so that the Au film 56 indirectly. The adhesion to the glass substrate 50 is enhanced.

最後に、図9(E)に示すように、Cr膜55及びAu膜56をパターンエッチングして、凹陥部32d内に固定電極部32bを、また凹陥部32e内に電極配線32fを形成する。
なお、支持部32a上のCr膜55及びAu膜56もエッチングされずに残される。この場合、Au膜56をエッチングするエッチャントとして、Iを1.2gとNHIを8gとHOを40cmとCHOHを60cmとからなる混合溶液を使用することができる。固定電極部32bを形成するためには、所謂リフトオフプロセス法等を利用してもよい。
以上で、支持基板32が作製される。
Finally, as shown in FIG. 9E, the Cr film 55 and the Au film 56 are pattern-etched to form the fixed electrode portion 32b in the recessed portion 32d and the electrode wiring 32f in the recessed portion 32e.
Note that the Cr film 55 and the Au film 56 on the support portion 32a are also left without being etched. In this case, Au film 56 as an etchant for etching, it can be used a mixed solution consisting of I 2 from 1.2g and NH 4 I to 8g and H 2 O to 40 cm 3 and CH 3 OH to 60cm 3 Prefecture. In order to form the fixed electrode portion 32b, a so-called lift-off process method or the like may be used.
Thus, the support substrate 32 is manufactured.

(ミラー基板と支持基板の接合方法)
図10はミラー基板31及び支持基板32の陽極接合を示す模式的な断面図である。
図10に示すように、図8に示す方法によって作製されたミラー基板31が反転された状態で、図9に示す方法によって作製された支持基板32上に載置され、ヒータ57により加熱されると共に、電源58により電圧が印加されて陽極接合が行われる。陽極接合の条件は、例えば400℃,100Vである。これは、電圧を例えば200〜300V程度と高くすると、ミラー部31aがガラス基板50に引き込まれて接合してしまうので、このような接合を排除するためである。ミラー装置30では、接合面全体を気密性良く密着させる必要はないので、低電圧の陽極接合でも、接合が可能である。
(Joint method of mirror substrate and support substrate)
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing anodic bonding of the mirror substrate 31 and the support substrate 32.
As shown in FIG. 10, the mirror substrate 31 manufactured by the method shown in FIG. 8 is inverted and placed on the support substrate 32 manufactured by the method shown in FIG. 9 and heated by the heater 57. At the same time, a voltage is applied by the power source 58 to perform anodic bonding. The conditions for anodic bonding are, for example, 400 ° C. and 100V. This is because, when the voltage is increased to, for example, about 200 to 300 V, the mirror portion 31a is drawn into and joined to the glass substrate 50, so that such joining is excluded. In the mirror device 30, it is not necessary to adhere the entire joint surface with good airtightness, so that the joining can be performed even with low-voltage anodic joining.

このとき、支持部32aの上面には、Cr膜55及びAu膜56が在るので、支持部32aの上面がミラー部31aの表面に接合してしまうことがない。これにより、ミラー部31aが曲げモーメントにより放物面状に変形する際に、支持部32aの影響を受けることなく、円滑に変形することが可能である。   At this time, since the Cr film 55 and the Au film 56 are present on the upper surface of the support portion 32a, the upper surface of the support portion 32a is not bonded to the surface of the mirror portion 31a. Thereby, when the mirror part 31a deform | transforms into a paraboloid shape by a bending moment, it can deform | transform smoothly, without receiving the influence of the support part 32a.

例えば、上述した実施形態においては、ミラー基板31がSi基板41、犠牲層42、及び上層Si層43とから構成されているが、これに限らず、他の半導体基板及び上層半導体層から構成されていてもよい。支持基板32がガラス基板から構成されているが、これに限らず、他の基板から構成されていてもよいことは明らかである。   For example, in the embodiment described above, the mirror substrate 31 is configured by the Si substrate 41, the sacrificial layer 42, and the upper Si layer 43, but is not limited thereto, and is configured by another semiconductor substrate and an upper semiconductor layer. It may be. Although the support substrate 32 is composed of a glass substrate, it is obvious that the support substrate 32 may be composed of other substrates.

以上述べたように、本発明によれば、簡単な構成により、焦点可変で且つ高精度の一様な近似放物面形状を得ることができるようにした、極めて優れたミラー装置10,15,30及びその製造方法が提供される。   As described above, according to the present invention, extremely excellent mirror devices 10, 15 and 10 that can obtain a uniform approximate paraboloid shape with variable focus and high accuracy can be obtained with a simple configuration. 30 and its manufacturing method are provided.

実施例1として、厚さが10μmの円形のミラー部31aを備えたミラー装置30を、図8〜10を用いて説明した製造方法によって種々の寸法で製作した。ミラー基板31の材料はSOI基板を用い、支持基板32の材料はパイレックス(登録商標)ガラスを用いた。
ここで、ミラー部31aの直径を500μmとして、対応する支持部32bの円の直径を100μm及び200μmとした。ミラー部31aの直径を1000μmとした場合、対応する支持部の円直径を300μm及び400μmとした。ミラー部31aの直径を1500μmとした場合、対応する支持部32bの円の直径を600μmとした。支持間隔gは何れの場合も10μmとした。
As Example 1, a mirror device 30 provided with a circular mirror portion 31a having a thickness of 10 μm was manufactured in various dimensions by the manufacturing method described with reference to FIGS. The mirror substrate 31 was made of an SOI substrate, and the support substrate 32 was made of Pyrex (registered trademark) glass.
Here, the diameter of the mirror part 31a was 500 μm, and the diameter of the corresponding support part 32b was 100 μm and 200 μm. When the diameter of the mirror part 31a was 1000 μm, the corresponding support part had a circular diameter of 300 μm and 400 μm. When the diameter of the mirror part 31a was 1500 μm, the diameter of the circle of the corresponding support part 32b was 600 μm. The support interval g was 10 μm in all cases.

図11は、実施例1のミラー装置30の走査電子顕微鏡像を示す図であり、(A)がミラー基板31の表面要部を、(B)が支持基板32の表面要部をそれぞれ示している。図11から明らかなように、微細加工によってミラー基板31及び支持基板32が精度良く製作されていることが分かる。   11A and 11B are diagrams showing scanning electron microscope images of the mirror device 30 according to the first embodiment, in which FIG. 11A shows the main part of the surface of the mirror substrate 31 and FIG. 11B shows the main part of the surface of the support substrate 32. Yes. As is clear from FIG. 11, it can be seen that the mirror substrate 31 and the support substrate 32 are manufactured with high precision by fine processing.

上記実施例1で製作したミラー装置30の動作特性を説明する。
ミラー装置30のミラー部31aと固定電極部32bとの間に正弦波(1Hz)を種々の電圧を印加して形状測定を行った。形状測定には白色光干渉計(ザイゴ社)を用いた。
図12は、実施例1のミラー部31aの断面形状における印加電圧依存性を示す図である。測定した円形ミラー部31aの直径は1000μmであり、支持部32bの円の直径が400μmである。図の横軸はミラー部31aの直径方向の寸法(mm)であり、図の縦軸はミラー部31aの変形量(μm)である。
図12から明らかなように、100V以下の印加電圧ではミラー部31aの支持への接触が弱く、形状が傾いていた。100V以上の印加電圧ではミラー部31aの支持への接触が強いので形状が安定であり、印加電圧の増大と共にミラー部31aの中央部が上方へ膨らむことが分かる。
The operation characteristics of the mirror device 30 manufactured in the first embodiment will be described.
Shape measurement was performed by applying various voltages of a sine wave (1 Hz) between the mirror portion 31a and the fixed electrode portion 32b of the mirror device 30. A white light interferometer (Zygo) was used for shape measurement.
FIG. 12 is a diagram illustrating the applied voltage dependency in the cross-sectional shape of the mirror portion 31a according to the first embodiment. The diameter of the measured circular mirror part 31a is 1000 μm, and the diameter of the circle of the support part 32b is 400 μm. The horizontal axis in the figure is the dimension (mm) in the diameter direction of the mirror part 31a, and the vertical axis in the figure is the deformation amount (μm) of the mirror part 31a.
As is clear from FIG. 12, at an applied voltage of 100 V or less, the contact of the mirror portion 31a with the support was weak and the shape was inclined. It can be seen that when the applied voltage is 100 V or higher, the contact with the support of the mirror part 31a is strong and the shape is stable, and the central part of the mirror part 31a swells upward as the applied voltage increases.

表3は実際のミラー部31aの印加電圧0V,100V,150V,200V,215Vにおける高低差を示す表である。表3から明らかなように、印加電圧0V,100V,150V,200V,215Vにおける高低差は、それぞれ、150nm,840nm,1700nm,2600nm(2.6μm)であることが分かった。これらの高低差は、設計値と良く一致していることが判明した。
Table 3 is a table showing the height difference in the applied voltages 0V, 100V, 150V, 200V, and 215V of the actual mirror part 31a. As is apparent from Table 3, the height differences at the applied voltages of 0 V, 100 V, 150 V, 200 V, and 215 V were 150 nm, 840 nm, 1700 nm, and 2600 nm (2.6 μm), respectively. These height differences were found to be in good agreement with the design values.

表4は、印加電圧とミラー部31aの各所における放物面に対する変形量の平均二重偏差と焦点距離を示す表である。表4に示すように、原理的に一様な近似放物面になるミラー部31aの支持内部領域では、平均二乗偏差が安定して数nm程度の誤差であった。さらに、印加電圧が100V,150V,200V,215Vの場合、焦点距離が140mm,77mm,36mm,24mmと変動していることが分かる。支持外部領域では印加電圧を大きくすることに伴う変化量の増大によって、放物面との誤差も大きくなっていっている。これから、焦点距離は24mmから無限大(∞)の範囲で可変にすることができた。
Table 4 is a table showing the applied voltage, the average double deviation of the deformation amount with respect to the paraboloid at each part of the mirror portion 31a, and the focal length. As shown in Table 4, in the support inner region of the mirror portion 31a, which becomes a uniform approximate paraboloid in principle, the mean square deviation is stable and an error of about several nanometers. Furthermore, it can be seen that when the applied voltage is 100 V, 150 V, 200 V, and 215 V, the focal length varies as 140 mm, 77 mm, 36 mm, and 24 mm. In the external support region, the error from the paraboloid is increasing due to an increase in the amount of change caused by increasing the applied voltage. From this, the focal length could be varied from 24 mm to infinity (∞).

ミラー部31aを長方形とした以外は、実施例1と同様にして実施例2のミラー装置30を製作した。ミラー部31aにおける長方形の長辺の長さを1000μm,1500μmとし、短辺の長さを400μmとした。   A mirror device 30 of Example 2 was manufactured in the same manner as Example 1 except that the mirror part 31a was rectangular. The long sides of the rectangle in the mirror part 31a were 1000 μm and 1500 μm, and the short sides were 400 μm.

図13は、実施例2のミラー装置30の走査電子顕微鏡像を示す図であり、(A)がミラー基板31の表面要部を、(B)が支持基板32の表面要部をそれぞれ示している。
図13から明らかなように、微細加工によってミラー基板31及び互いに平行な直線状の支持部32aを有する支持基板31が精度良く製作されていることが分かる。
13A and 13B are diagrams showing a scanning electron microscope image of the mirror device 30 according to the second embodiment, in which FIG. 13A shows the main part of the surface of the mirror substrate 31 and FIG. 13B shows the main part of the surface of the support substrate 32. Yes.
As is apparent from FIG. 13, it can be seen that the mirror substrate 31 and the support substrate 31 having the linear support portions 32a parallel to each other are manufactured with high precision by fine processing.

上記実施例2で製作したミラー装置30の動作特性を説明する。
図14は、実施例2のミラー部31aの断面形状における印加電圧依存性を示す図である。測定した長方形のミラー部の長辺の長さは1000μmである。図の横軸はミラー部31aの長辺方向の寸法(mm)であり、図の縦軸は、ミラー部31aの変形量(μm)である。
図14から明らかなように、印加電圧によってミラー部31aへの支持部32aの接触が強く、形状が安定であり、印加電圧を50Vから200Vまで50V毎に増加させると、印加電圧の増大と共に、ミラー部31aの中央部が上方へ膨らむことが分かる。
The operation characteristics of the mirror device 30 manufactured in the second embodiment will be described.
FIG. 14 is a diagram illustrating the applied voltage dependency in the cross-sectional shape of the mirror portion 31a of the second embodiment. The length of the long side of the measured rectangular mirror part is 1000 μm. The horizontal axis in the figure is the dimension (mm) in the long side direction of the mirror part 31a, and the vertical axis in the figure is the deformation amount (μm) of the mirror part 31a.
As apparent from FIG. 14, the contact of the support portion 32a to the mirror portion 31a is strong due to the applied voltage, the shape is stable, and when the applied voltage is increased from 50V to 200V every 50V, as the applied voltage increases, It can be seen that the central part of the mirror part 31a swells upward.

表5は、印加電圧が0V,100V,200Vにおけるミラー部31aの高低差を示す表である。表5に示すように、印加電圧0V,100V,200Vにおける高低差は、それぞれ、75nm,400nm,1900nm(1.9μm)であることが分かった。これらの高低差は、設計値と良く一致していることが判明した。
Table 5 is a table showing the height difference of the mirror portion 31a when the applied voltage is 0V, 100V, and 200V. As shown in Table 5, the height differences at the applied voltages of 0 V, 100 V, and 200 V were found to be 75 nm, 400 nm, and 1900 nm (1.9 μm), respectively. These height differences were found to be in good agreement with the design values.

表6は、実施例2において、印加電圧とミラー部31aの各所における放物面に対する変形量の平均二重偏差と焦点距離を示す表である。
表6から明らかなように、印加電圧が0V〜200Vでは、原理的に一様な近似放物面になるミラー部31aの支持内部領域では、平均二乗偏差が安定して約1.1nm以下程度の非常に小さい誤差であった。ミラー部の全領域では、印加電圧が0V,50V,100V,150V,200Vの場合、平均二乗偏差が、それぞれ、2.58nm,4.53nm,10.7nm,23.3nm,51.1nmと小さかった。
さらに、実施例2のミラー装置30では、印加電圧を0V,50V,100V,150V,200Vと変化させたときに得られる焦点距離が、それぞれ、710mm,370mm,150mm,70mm,32mmと変動していることが分かった。
Table 6 is a table showing the average double deviation and the focal length of the applied voltage and the deformation amount with respect to the paraboloid at each part of the mirror portion 31a in Example 2.
As is apparent from Table 6, when the applied voltage is 0 V to 200 V, the mean square deviation is stably about 1.1 nm or less in the support inner region of the mirror portion 31 a that becomes a uniform approximate paraboloid in principle. It was a very small error. In the entire region of the mirror part, when the applied voltage is 0V, 50V, 100V, 150V, and 200V, the mean square deviations are as small as 2.58 nm, 4.53 nm, 10.7 nm, 23.3 nm, and 51.1 nm, respectively. It was.
Further, in the mirror device 30 according to the second embodiment, the focal lengths obtained when the applied voltage is changed to 0V, 50V, 100V, 150V, and 200V are changed to 710 mm, 370 mm, 150 mm, 70 mm, and 32 mm, respectively. I found out.

本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。上述した実施形態における、ミラー部31a及び支持部32aの形状や各寸法は、所望の放物線特性に応じて適宜に設計することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and it goes without saying that these are also included in the scope of the present invention. Absent. The shape and dimensions of the mirror part 31a and the support part 32a in the above-described embodiment can be appropriately designed according to desired parabolic characteristics.

本発明の実施形態に係るミラー装置の構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of the mirror apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1のミラー装置において、(A)は非動作時の、(B)は動作時の概略断面図である。In the mirror device of FIG. 1, (A) is a schematic sectional view during non-operation, and (B) is a schematic sectional view during operation. 両端が固定された梁の荷重印加時の変位量を計算するための模式図である。It is a mimetic diagram for calculating the amount of displacement at the time of load application of a beam with both ends fixed. 環状の支持部に支持された円板の荷重印加時の変形を説明する、(A)は概略斜視図,(B)は平面図、(C)は断面図である。The deformation | transformation at the time of the load application of the disc supported by the cyclic | annular support part is demonstrated, (A) is a schematic perspective view, (B) is a top view, (C) is sectional drawing. 第2の実施形態に係るミラー装置の構成を模式的に示す図で、(A)は斜視図、(B)は平面図である。It is a figure which shows typically the structure of the mirror apparatus which concerns on 2nd Embodiment, (A) is a perspective view, (B) is a top view. ミラー装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a mirror apparatus. 図6のX−X方向の断面図である。It is sectional drawing of the XX direction of FIG. 図7に示したミラー基板の製造方法を順次に示す模式的な断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view sequentially showing a manufacturing method of the mirror substrate shown in FIG. 7. 図7に示した支持基板の製造方法を順次に示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the manufacturing method of the support substrate shown in FIG. 7 in order. ミラー基板及び支持基板の陽極接合を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the anodic bonding of a mirror substrate and a support substrate. 実施例1のミラー装置の走査電子顕微鏡像であり、(A)はミラー基板の表面要部を、(B)は支持基板の表面要部をそれぞれ示している。It is a scanning electron microscope image of the mirror apparatus of Example 1, (A) has shown the surface principal part of the mirror board | substrate, (B) has shown the surface principal part of the support substrate, respectively. 実施例1のミラー部の断面形状における印加電圧依存性を示す図である。It is a figure which shows the applied voltage dependence in the cross-sectional shape of the mirror part of Example 1. FIG. 実施例1のミラー装置の走査電子顕微鏡像であり、(A)はミラー基板の表面要部を、(B)は支持基板の表面要部をそれぞれ示している。It is a scanning electron microscope image of the mirror apparatus of Example 1, (A) has shown the surface principal part of the mirror board | substrate, (B) has shown the surface principal part of the support substrate, respectively. 実施例2のミラー部の断面形状における印加電圧依存性を示す図である。It is a figure which shows the applied voltage dependence in the cross-sectional shape of the mirror part of Example 2. FIG. 従来のマイクロミラーの構成例において、(A)は非動作時の、(B)は動作時の概略断面図である。In a configuration example of a conventional micromirror, (A) is a schematic sectional view during non-operation, and (B) is a schematic sectional view during operation. 従来のマイクロミラー装置において、ミラーの周縁がサスペンションによって支持されている場合の変形状態を示すグラフである。In the conventional micromirror device, it is a graph which shows a deformation | transformation state in case the periphery of a mirror is supported by the suspension. 従来のマイクロミラー装置において、ミラーの周縁が固定保持されている場合の変形状態を示すグラフである。It is a graph which shows the deformation | transformation state when the periphery of a mirror is fixedly held in the conventional micromirror device.

符号の説明Explanation of symbols

10,15,30:ミラー装置
11,31:ミラー基板
11a,31a:ミラー基板のミラー部
11b,31b:ミラー基板のサスペンション
11c,31c:ミラー基板のベース部
11d,31f:ミラー基板の外側領域
11e:ミラー基板の内側領域
11g,31g:ミラー基板の空隙部
12,32:支持基板
12a,12c,12d,32a:支持基板の支持部
12b,12e,12f,32b:支持基板の固定電極部
18:ミラー駆動電源
20:梁
21:円板
21a:周縁
22:支持部
31d:犠牲層
31e:Si基板
32c,32d,32e:ミラー基板の凹陥部
40:第1の基板
41:シリコン基板
42:犠牲層
43:上層Si層
44,46,52:マスクパターン
45,47,53,54:エッチング
50:第2の基板(ガラス基板)
51,55:Cr膜
56:Au膜
57:ヒータ
58:電源
10, 15, 30: Mirror device 11, 31: Mirror substrate 11a, 31a: Mirror portion 11b of mirror substrate, 31b: Mirror substrate suspension 11c, 31c: Base portion 11d of mirror substrate, 31f: Outside region 11e of mirror substrate : Inner regions 11g and 31g of the mirror substrate: gap portions 12 and 32 of the mirror substrate: support substrates 12a, 12c, 12d and 32a: support portions 12b, 12e, 12f and 32b of the support substrate: fixed electrode portion 18 of the support substrate: Mirror drive power supply 20: beam 21: disk 21a: peripheral edge 22: support portion 31d: sacrificial layer 31e: Si substrate 32c, 32d, 32e: recessed portion 40 of mirror substrate: first substrate 41: silicon substrate 42: sacrificial layer 43: Upper Si layers 44, 46, 52: Mask patterns 45, 47, 53, 54: Etching 50: Second substrate (glass Board)
51, 55: Cr film 56: Au film 57: Heater 58: Power supply

Claims (12)

薄板状のミラー部と、該ミラー部を懸架するサスペンションを有し該ミラー部の周縁の少なくとも一部を包囲しかつ上記サスペンションにより上記ミラー部をその表面に垂直な方向へ移動可能に支持するベース部と、から成るミラー基板と、
上記ミラー基板のベース部の表面に配設される支持基板と、
を備え、
上記支持基板が、上記ミラー基板の周縁の内側に対向してミラー部の表面に当接する支持部と、上記支持部より外側で上記ミラー部に対向して形成された固定電極部と、を有しており、
上記固定電極部と上記ミラー部との間に電圧を印加することにより、上記ミラー部の支持部より外側の領域を静電引力によって、対応する固定電極側に向かって変位させて、上記ミラー部の支持部より内側の領域を断面放物線状に変形させることを特徴とする、ミラー装置。
A base having a thin plate-like mirror part and a suspension for suspending the mirror part, surrounding at least a part of the periphery of the mirror part and supporting the mirror part movably in a direction perpendicular to the surface by the suspension A mirror substrate comprising:
A support substrate disposed on the surface of the base portion of the mirror substrate;
With
The support substrate includes a support portion that faces the inner periphery of the mirror substrate and contacts the surface of the mirror portion, and a fixed electrode portion that is formed outside the support portion and faces the mirror portion. And
By applying a voltage between the fixed electrode portion and the mirror portion, the region outside the support portion of the mirror portion is displaced toward the corresponding fixed electrode side by electrostatic attraction, and the mirror portion A mirror device characterized in that a region inside the support portion is deformed into a parabolic cross section.
前記ミラー部が円形に形成されており、前記サスペンションが前記ミラー部の中心に関して等角度間隔に配置されていて、
前記支持部が前記ミラー部と同心の環状に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のミラー装置。
The mirror part is formed in a circular shape, and the suspension is arranged at equiangular intervals with respect to the center of the mirror part;
The mirror device according to claim 1, wherein the support portion is formed in an annular shape concentric with the mirror portion.
前記ミラー部が長方形に形成されており、前記サスペンションが前記ミラー部の互いに対向する端縁に関して配置されていて、
前記支持部が前記ミラー部の互いに対向する端縁の内側に沿って配置されていることを特徴とする、請求項1に記載のミラー装置。
The mirror part is formed in a rectangular shape, and the suspension is disposed with respect to mutually facing edges of the mirror part;
The mirror device according to claim 1, wherein the support portion is disposed along the inner side of the opposite edge of the mirror portion.
前記ミラー基板が、半導体層から構成されており、
前記ミラー基板のベース部が、絶縁層を介して半導体基板上に形成されていることを特徴とする、請求項1〜3の何れかに記載のミラー装置。
The mirror substrate is composed of a semiconductor layer;
The mirror device according to claim 1, wherein a base portion of the mirror substrate is formed on the semiconductor substrate via an insulating layer.
前記支持基板が、ガラス基板または半導体基板から構成されていることを特徴とする、請求項1〜4の何れかに記載のミラー装置。   The mirror device according to claim 1, wherein the support substrate is made of a glass substrate or a semiconductor substrate. 前記固定電極部が、前記支持基板の表面に形成された凹陥部内に配置されていることを特徴とする、請求項1〜5の何れかに記載のミラー装置。   The mirror device according to claim 1, wherein the fixed electrode portion is disposed in a recessed portion formed on a surface of the support substrate. 前記ミラー部の支持部より内側の領域の静電引力による変形量が、前記電圧に対応して変化し、一様な近似放物面状に変形した前記ミラー部の焦点距離が変更可能であることを特徴とする、請求項6に記載のミラー装置。   The amount of deformation due to electrostatic attraction in the region inside the support portion of the mirror portion changes corresponding to the voltage, and the focal length of the mirror portion deformed into a uniform approximate paraboloid can be changed. The mirror device according to claim 6, wherein: 犠牲層を介して上層を備えた第1の基板に対して、上層側から上記犠牲層に達するエッチングによりミラー部及びサスペンションを画成する溝部を形成すると共に、上記第1の基板側から上記犠牲層に達するエッチングにより、上記第1の基板の上記ミラー部に対応する領域を除去して、ミラー基板を作製する第一の段階と、
第2の基板の表面に対して支持部を形成する第二の段階と、
上記第2の基板の表面の上記支持部の外側に固定電極部を形成して支持基板を作製する第三の段階と、
上記第三の段階で作製された支持基板上に上記第一の段階で作製されたミラー基板を反転して上記ミラー基板の上層のベース部を上記支持基板の表面に対して陽極接合する第四の段階と、
を含んでいることを特徴とする、ミラー装置の製造方法。
A groove portion that defines a mirror portion and a suspension is formed by etching reaching the sacrificial layer from the upper layer side with respect to the first substrate having the upper layer via the sacrificial layer, and the sacrificial layer from the first substrate side. A first step of removing the region corresponding to the mirror portion of the first substrate by etching reaching the layer to produce a mirror substrate;
A second step of forming a support for the surface of the second substrate;
A third stage in which a fixed electrode portion is formed outside the support portion on the surface of the second substrate to produce a support substrate;
A mirror substrate fabricated in the first stage is inverted on the support substrate fabricated in the third stage, and the base portion of the upper layer of the mirror substrate is anodically bonded to the surface of the support substrate. And the stage
A method for manufacturing a mirror device, comprising:
前記第二の段階にて、前記支持基板の前記支持部となるべき表面領域の周囲に凹陥部を形成することにより各支持部を画成することを特徴とする、請求項8に記載のミラー装置の製造方法。   9. The mirror according to claim 8, wherein in the second stage, each support portion is defined by forming a recessed portion around a surface region to be the support portion of the support substrate. Device manufacturing method. 前記第三の段階にて、各支持部の上面に前記ミラー部の表面への接合を阻止する金属層を形成することを特徴とする、請求項8又は9に記載のミラー装置の製造方法。   10. The method of manufacturing a mirror device according to claim 8, wherein, in the third stage, a metal layer that prevents bonding to the surface of the mirror portion is formed on the upper surface of each support portion. 前記金属層が、前記固定電極部と同じ材料により前記固定電極部と同時に形成されることを特徴とする、請求項10に記載のミラー装置の製造方法。   The method for manufacturing a mirror device according to claim 10, wherein the metal layer is formed simultaneously with the fixed electrode portion using the same material as the fixed electrode portion. 前記ミラー基板が半導体基板を用いて構成されており、前記支持基板がガラス基板または半導体基板を用いて構成されていることを特徴とする、請求項8〜11の何れかに記載のミラー装置の製造方法。   The mirror device according to any one of claims 8 to 11, wherein the mirror substrate is configured using a semiconductor substrate, and the support substrate is configured using a glass substrate or a semiconductor substrate. Production method.
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