CN101137923A - 微小机械构造体 - Google Patents

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CN101137923A CNA2006800081318A CN200680008131A CN101137923A CN 101137923 A CN101137923 A CN 101137923A CN A2006800081318 A CNA2006800081318 A CN A2006800081318A CN 200680008131 A CN200680008131 A CN 200680008131A CN 101137923 A CN101137923 A CN 101137923A
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Abstract

本发明的微小机械构造体具有：基台(1)；在基台(1)上形成的具有弹性的弹性支撑部(5)；和由弹性支撑部(5)支撑、可以相对于基台(1)进行相对移动的可动部。该可动部具有：隔着第一空隙与基台(1)相对的可动电极(6)，和通过垂直肋(7)固定在可动电极(6)上的镜(8)。

Description

微小机械构造体
技术领域
本发明涉及微小机械构造体以及具有该微小机械构造体的各种装置。
背景技术
作为应用了微机械加工技术的微小机械构造体可考虑各种各样的微镜器件，正在探讨向激光打印机、扫描仪、显示器等光扫描装置，和切换光纤的输入输出的光开关器件上的应用。
专利文献1公开了具有微镜阵列的反射型光调制装置。该装置作为投影电视的图像显示器件来开发，其公知的名称是DMD(DigitalMicromirror Device)。DMD的微镜形成在CMOS电路上。
专利文献1公开的DMD，作为氧化膜上的第一层(最下层)的金属构件具有一个偏置总线(bias bus)以及一对(左右)地址电极，作为第二层(中间层)的金属构件具有螺旋铰链、一对铰链支撑部、一个轭以及一对高架电极，作为第三层(最上层)的金属构件具有一个镜。在各层之间，作为垫片层叠的正型光致抗蚀剂最终通过等离子体蚀刻被除去。其结果是，轭与镜通过螺旋铰链被支撑为可以转动的状态，在因施加于地址电极和轭上的电位差而产生的静电引力的作用下向两方向被转动驱动。多个镜被配置成二维阵列状，各个镜作为像素发挥作用，通过将来自光源的光投影向荧幕一侧来显示图像。
镜、电极、螺旋铰链、轭等构造构件是由对铝或铝合金通过溅射法进行堆积而成的薄膜形成的。这样的薄膜由于在膜厚方向上具有应力梯度，所以如果除去制造工序时的垫片层，则出现在镜上产生翘曲的问题。
螺旋铰链由于由低电压驱动，所以为了降低扭转刚性而形成得较薄，但轭为了在受到静电引力而倾斜时，轭本身不变形而与镜形成一体转动，需要足够的刚性。因此，虽然螺旋铰链和轭形成在距基板相同的高度，但各自形成的厚度不同。因此，在形成了构成螺旋铰链的薄的铝层之后，进行堆积第一氧化膜并将其图案化为铰链形状的工序。然后，使用第一氧化膜作为蚀刻停止部，通过等离子体蚀刻将在其之上形成的厚的轭层一起除去。如此，规定螺旋铰链和轭的形状。在轭上形成的镜由设置于中央部的镜支撑柱连结。镜和镜支撑柱由相同的铝合金膜形成，所以可以在镜表面形成与镜支撑柱对应形状的凹陷。
非专利文献1公开了一种在促动器上阵列状配置有被接合了的低惯性微镜(low-inertia micromirrors)的光空间调制器。在该结构中，采取的方法是，组合多个梳齿型促动器来使中央的基座倾斜，在其上接合另外制作的镜。利用这种结构的微镜阵列，通过使各镜上下动作、倾斜动作，来进行光调制，可以进行反射光的波面像差修正等。在这样的用途中，由于各个镜本身的像差成为问题，所以要求平面度高的高精度镜。因此，使用SOI(Silicon-On-Insulator)基板制造镜以及促动器。单晶硅本来没有内部应力，可得到平面度良好的镜。
进而，镜通过三级选择DRIE工序(3-level selective DRIE process)形成在背面设有垂直肋的构造，形成轻量且刚性高的镜。由此，可实现高速响应，并且能够防止在设置于镜表面的铝反射层和镜本体的热膨胀系数之差的影响下镜产生翘曲。
促动器芯片和镜芯片的接合方法可以考虑在接合面上形成金焊盘或金一锡焊料而共晶接合，或考虑形成聚酰亚胺膜，在施加电压的同时加热到350℃左右的聚合物接合等。
专利文献1：日本特开平8-334709号公报
非专利文献1:Tip-tilt-piston Actuators for High Fill Factor Micromirror Arrays (Solid-State Sensor、Actuator and Microsystems Workshop、2004 Adriatic Research Institute)
但是，现有结构的微小机械构造体存在以下问题。
首先，在独立驱动多个镜的微镜阵列中，需要将促动器和镜部与驱动电路形成一体。为了进行这样的一体化，在一个半导体晶片上不仅形成CMOS电路，还顺次形成促动器部以及镜部等，这是有效的，可以降低成本。
专利文献1公开的微小机械构造体的促动器和镜是通过相对于CMOS电路的制造方法互换性以及整合性高的制造方法而制作的。但是，由于镜由金属薄膜形成，所以由于在其成膜工序中产生的厚度方向的应力梯度，容易产生翘曲。如果镜产生翘曲，则无法通过微镜阵列控制反射光的波面像差。
另外，虽然螺旋铰链和轭形成在同一高度位置，但为了确保轭的刚性需要改变厚度。因此，分别独立成膜，将氧化膜作为蚀刻停止部的工序变得复杂，成本相应上升。假如将轭一并形成为和螺旋铰链相同的厚度，则在静电引力的作用下轭发生变形，无法正确地进行镜的驱动。如果设置多个连结镜和轭的镜支撑柱，则即使是薄的轭也形成由镜加强的形状，防止轭变形，但由于对应于镜支撑柱在镜表面产生多处凹陷，所以反射光的散射和衍射的影响变大，并不优选。
另一方面，由于在非专利文献1的结构下，使用SOI基板形成单晶硅的镜，所以可得到没有内部应力的平面度良好的镜，但因SOI基板价格高，又需要接合镜和促动器，进而，为了与驱动电路构成为一体，还需要与CMOS电路芯片接合，因此，很难降低成本。
另外，为了削减接合工序的工时数，优选晶片级的接合，但存在在晶片整个面上进行均匀接合的难度，成品率难以提高的问题。进而，在接合促动器和镜时，由于接合部位位于可动部，所以如果有接合不完全的镜，则存在驱动中接合切断的可能性，可靠性差。
如此，难以兼顾廉价地制造与CMOS电路一体化了的微镜阵列以及得到平面度良好的高精度的镜阵列。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而提出的，目的是提供一种微小机械构造体，其具有被支撑成可以变位、轻量、刚性高的可动部。
另外，本发明的另一目的是，通过使一部分作为微镜发挥作用的可动部轻量化，从而实现可以在低电压下进行高速动作，且刚性高、平面度好的微镜。
本发明的微小机械构造体，具有：基台；在所述基台上形成的具有弹性的弹性支撑部；和由所述弹性支撑部支撑，可以相对于所述基台进行相对移动的可动部，所述可动部具有：隔着第一空隙与所述基台相对的第一平板部；和具有连结部，并通过所述连结部固定在所述第一平板部上的第二平板部。
在优选的实施方式中，所述第二平板部的至少一部分具有光反射面。
在优选的实施方式中，所述连结部是从所述第二平板部朝向所述第一平板部突出的垂直肋。
在优选的实施方式中，所述弹性支撑部和所述第一平板部形成在同一平面上，且所述弹性支撑部与所述第一平坦部形成一体，所述第二平板部具有覆盖所述弹性支撑部的至少一部分的形状，所述垂直肋不与所述弹性支撑部接触。
在优选的实施方式中，所述垂直肋具有如下两个部分：一个部分具有第一高度，使得与所述第一平板部接触；另一个部分具有比所述第一高度小的第二高度，使得隔着第二空隙与所述弹性支撑部相对。
在优选的实施方式中，所述第二空隙比所述第一空隙窄。
在优选的实施方式中，所述第一平板部以及所述弹性支撑部由同一金属材料形成，具有同一厚度。
在优选的实施方式中，所述第二平板部以及所述连结部由同一金属材料形成。
在优选的实施方式中，所述第二平板部的面积在100 μm2以上、1mm2以下。
在优选的实施方式中，所述第一平板部以及所述第二平板部分别具有0.1μm以上、5μm以下的厚度，所述连结部具有0.2μm以上、10μm以下的厚度。
在优选的实施方式中，所述连结部由埋入在所述第一平板部上的牺牲层的槽中的金属材料形成。
在优选的实施方式中，所述金属材料是铝、铜、镍、以及含有它们的至少一种金属的合金的任一种。
在优选的实施方式中，还具有固定电极，该固定电极设置在所述基台上，隔着第三空隙与所述第一平板部相对，所述第一平板部以及所述固定电极作为静电促动器发挥作用。
本发明的光拾取器具有：放射光束的光源；将所述光束聚焦在光盘上的物镜；接受从所述光盘反射的光束并生成电信号的光检测器；和对所述光束的像差进行修正的像差修正元件，其中，所述像差修正元件具有：基台；在所述基台上形成的具有弹性的弹性支撑部；和由所述弹性支撑部支撑，可以相对于所述基台进行相对移动的可动部，所述可动部具有：隔着第一空隙与所述基台相对的第一平板部；和至少具有一个垂直肋，并通过所述垂直肋固定在所述第一平板部上的第二平板部。
本发明的光盘装置具有：使光盘旋转的电动机；访问所述光盘的期望磁道的光拾取器；和基于光拾取器的输出从所述光盘再生数据的信号处理部，其中，所述光拾取器具有：放射光束的光源；将所述光束聚焦在光盘上的物镜；接受从所述光盘反射的光束并生成电信号的光检测器；和对所述光束的像差进行修正的像差修正元件，所述像差修正元件具有：基台；在所述基台上形成的具有弹性的弹性支撑部；和由所述弹性支撑部支撑，可以相对于所述基台进行相对移动的可动部，所述可动部具有：隔着第一空隙与所述基台相对的第一平板部；和至少具有一个垂直肋，并通过所述垂直肋固定在所述第一平板部上的第二平板部。
本发明的显示装置具有：放射光束的光源；根据图像信号对所述光束的强度进行调制的光源驱动部；和由所述光束对屏幕进行扫描的扫描镜部，其中，所述扫描镜部具有：基台；在所述基台上形成的具有弹性的弹性支撑部；和由所述弹性支撑部支撑，可以相对于所述基台进行相对移动的可动部，所述可动部具有：隔着第一空隙与所述基台相对的第一平板部；和至少具有一个垂直肋，并通过所述垂直肋固定在所述第一平板部上的第二平板部，所述第二平板部作为反射所述光束的镜发挥作用。
本发明的其他的微小机械构造体具有：基台；至少一部分被固定在所述基台上的弹性支撑部；由所述弹性支撑部支撑的可动镜；以及在所述基台上设置的固定电极，所述可动镜具有：与所述弹性支撑部位于同一平面上、由和所述弹性支撑部相同的金属材料形成的固定电极；和至少具有一个垂直肋、并通过所述垂直肋固定在所述可动电极上的镜。
发明效果
根据本发明的微小机械构造体，优选通过由垂直肋(vertical rib)实现的“连结部”来结合两个平板部，所以可得到轻量且刚性高的可动部。根据优选方式，可动部由金属薄膜形成，其一部分起到镜的作用。此时，即使减薄金属薄膜使可动部轻量化，也可良好地维持其平面度，因此，可以以低成本实现可高速驱动的微镜器件。
另外，本发明的微小机械构造体，可以利用CMOS互换的MEMS工序适当制造，所以可容易地在具有CMOS电路的晶片上一体形成。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的结构的分解立体图；
图2是表示本发明的实施方式1的阵列配置结构的立体图；
图3(a)～(d)是表示本发明的实施方式1的制造方法的俯视图和剖面图；
图4(a)～(d)是表示本发明的实施方式1的制造方法的俯视图和剖面图；
图5(a)～(b)是本发明的实施方式1的槽沟部的放大图；
图6是表示本发明的实施方式2的弹性支撑部和可动电极的形状的俯视图；
图7是表示本发明的实施方式3的弹性支撑部和可动电极的形状的俯视图；
图8是表示本发明的光拾取器的实施方式的图；
图9是表示本发明的光盘装置的实施方式的图；
图10是表示本发明的显示器的实施方式的图。
图中：
1—基台；2—接地电极；3—固定电极；4—支柱；5—弹性支撑构件；6—可动电极；7—垂直肋；8—镜；10、12、14—牺牲层；11、13—开孔(via)；15—槽沟(trench)；17、18—空隙；81—半导体激光器；82—校准透镜；83—偏光束分离器；84—四分之一波长板；85—微镜阵列器件；87—光盘；86—物镜；88—促动器；200—光盘；300—光拾取器；302—盘电动机；304—驱动放大器；306—前端信号处理部；308—编码器/译码器；309—CPU;3 10—伺服控制部；100—激光投影仪；101—激光光源；102—校准透镜；103—分色棱镜(dichroic-prism);104—投射束；105—半透镜(half mirror)；106—扫描镜部；107—开口；110—图像信号；111—控制部；112—激光调制回路；113—镜驱动部；120—屏幕。
具体实施方式
以下，结合附图说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
首先，参考图1，说明本发明的微小机械构造体的第一实施方式。图1是表示本实施方式的微小机械构造体的分解立体图，将镜的一部分做成缺口，使得可看到下部的肋构造。
本实施方式的基台1具有：形成了CMOS电路的硅基板；和覆盖该硅基板的上表面并被平坦化的绝缘层。
在基台1的绝缘层上设有接点电极2以及三个固定电极3。接地电极2以及固定电极3由在450℃以下的温度下可以进行堆积的导电材料形成。这样的导电材料例如是铝(Al)合金或聚硅锗(Poly-SiGe)。接地电极2以及固定电极3均是通过对同一导电材料膜进行图案化而适当形成得到的。
图1所示的三个固定电极3分别通过在基台1的绝缘层上形成的开孔(没有图示)而连接于CMOS电路。CMOS电路构成为可以在0～5V的范围内将驱动电压独立施加于各个固定电极3。驱动电压的大小例如可以设定为10bit的多级值。
三个固定电极3分别配置在六边形的区域内。各个固定电极3具有相同的形状(菱形)，相对于六边形区域的中心配置成60°的旋转对称。另外，接地电极2具有从六边形区域的中心部通过固定电极3的三个间隙向外侧延伸的形状。接地电极2的三个端部比其他的部分扩大。其上形成有三根支柱4。支柱4具有在使下面说明的弹性支撑部5以及可动电极6从固定电极3以及接地电极2离开的状态下对它们进行支撑的功能。
三个弹性支撑部5以及可动电极6位于同一面上。具体地说，弹性支撑部5和可动电极6由同一导电材料形成而被一体化。可动电极6具有相对于位于下方的三个固定电极3隔着规定的间隙相对的三个部分结合了的平板形状。三个弹性支撑部5分别从可动电极6的中央部向外侧呈放射状延伸，结合在三处的支柱4上。
在可动电极6的上方设有镜8，镜8通过垂直肋7固定在可动电极6上。在本实施方式中，可动电极6起到“第一平板部”的作用，垂直肋7起到“连结部”的作用，镜8起到“第二平板部”的作用。
垂直肋7如图1所示，其走向将镜8的背面侧划分成多个三角形。垂直肋7的大部分到达可动电极6，并固定粘结于可动电极6，不过，其他的部分上以从弹性支撑部6离开的方式形成有切口部7a。换言之，垂直肋7具有：具有达到可动电极6的第一高度(h1)的部分、和相对于弹性支撑部5隔着第二空隙相对的具有第二高度(h2∶h2<h1)的部分。垂直肋7的端面与可动电极6连接的部分(垂直肋连接部)6b在图1的可动电极6上以“双点划线”表示。
如此，可动电极6、垂直肋7、以及镜8形成一体，由弹性支撑部5中空地支撑。因此，由可动电极6、垂直肋7、以及镜8构成本实施方式的“可动部”。
可动电极6通过具有导电性的弹性支撑部5以及支柱4与接地电极2电连接。如果通过基台7的没有图示的CMOS电路对各个固定电极3施加驱动电压，则通过作用在各个固定电极3和可动电极6之间的静电力，朝向基台1拉引可动电极6。由于可动电极6、垂直肋7、以及镜8形成一体，所以镜8随可动电极6一起运动。由于施加给三个固定电极3的驱动电压的平衡，可动部被驱动，向下方平移或向多轴方向倾斜动作。而且，如果停止施加驱动电压，则可动部的位置以及姿势在弹性支撑部5的弹性恢复力的作用下恢复到原来的位置以及姿势。
图2是表示将图1所示的可动部(起到“单位镜单元”的作用)排列成二维状的微镜阵列的立体图。在图2中，为了表示下部构造，部分地省略了镜部进而还省略了可动电极和弹性支撑部。
如图2所示，在本实施方式的微镜阵列中，相隔一定的间隙(例如1μm)而二维地配置了多个镜8。在邻接的单元之间，以共有支柱4的形式形成弹性支撑部5。各个镜8是六边形，这些镜8密集地排列在基台1上。镜8的面积被设定成对应于微镜器件的用途和镜8的个数的适当最佳大小，例如，设定在100μm2以上、1mm2以下的范围。
通过使施加于各个固定电极3的驱动电压变化，可以控制各镜8的平移/倾斜动作。通过适当控制多个镜8的位置以及姿势，作为整体可以形成任意的波面形状。根据这样的微镜阵列，可以控制反射光的波面像差。
单位镜单元的个数由通过微镜阵列形成的波面所要求的精度决定。越增加单位镜单元数，则波面近似精度越提高，但镜的控制数据量变大，控制回路的负载变大。另外，控制数据的传送速度成为瓶颈，微镜阵列整体的响应速度大幅度下降。因此，在可得到必要的近似精度的范围，镜数最好限制在最小限度。
在本实施方式中，为了控制直径2mm的光束的波面的像差，将各镜单元的尺寸(宽度)设定为100μm左右的大小，以使在受光区域内包含20个单位镜单元。
镜8的必要变位量优选设定成：在光束的波长的一半左右的大小上，加上得到各镜8的最大倾斜所需的变位量后得到的大小。最大倾斜由修正的像差量决定。例如，在对波长为405nm的蓝色激光的像差进行修正时，最大变位量可设定为：半波长量203nm+倾斜量约400nm＝0.6μm。
以下，参考图3(a)～图4(d)，说明本实施方式的制造方法。图3(a)～图4(d)是表示各工序的俯视图(左侧)以及剖面图(右侧)。而且，剖面图是为了表示构造的特征部分而描绘的模式图，并不一定正确地反映膜厚等的现实尺寸。
首先，如图3(a)所示，在基台1上形成。典型地说，是在通过溅射法堆积厚度0.5μm的铝膜之后，通过光刻以及蚀刻工序对铝膜进行图案化。而且，基台1，如前所述，由绝缘层被覆硅基板上形成的CMOS电路的最上层，通过平坦化而得到。虽然没有图示，但各接地电极2和固定电极3通过在绝缘层上设置的连接孔(contact via)与在基台1上形成的CMOS电路部电连接。
接着，如图3(b)所示，形成覆盖接地电极2和固定电极3的牺牲层10。牺牲层10例如可由光致抗蚀剂或感光性聚酰亚胺形成。光致抗蚀剂例如可以使用AZ电子材料(ェレクトロニツクマテリアルズ)的AZP4000系列等，感光性聚酰亚胺例如可以使用日立化成デュポン公司制造的PI2727等。这些光致抗蚀剂或感光性聚酰亚胺在通过旋涂法涂敷后，利用曝光、显影，施与具有开孔11的图案，通过UV处理(cure)而固化。
牺牲层10的厚度规定电极间间隙，开孔11具有规定支柱4的形状。静电促动器如果变位电极间间隙的三分之一以上，则进行牵引(pull in)而无法控制，因此，本实施方式的电极间间隙(牺牲层10的厚度)设定为最大变位量(0.6μm)的5倍的大小(3μm)。
接着，如图3(C)所示，在将金属层堆积到牺牲层10之上后，通过光刻以及蚀刻工序对金属层进行图案化，用金属层形成弹性支撑部5以及可动电极6。作为金属层，可以适当使用铝合金。在对金属层进行图案化时，在金属层(可动电极6)上同时形成蚀刻孔6a。金属层的厚度对应于弹性支撑部5的弹簧常数而适当确定。在本实施方式中，确定该弹簧常数使得在5V的驱动电压下可得到最大变位，将金属层的厚度即弹性支撑部5的厚度设定为0.3μm。
可动电极6以及弹性支撑部5由同一金属层形成，因此可动电极6也具有与弹性支撑部5相同的厚度。因此，可动电极6的弯曲刚性由于是与弹性支撑部5的弯曲刚性相同的程度，所以若在不进行强度加强的状态下直接进行静电驱动，则可动电极6也和弹性支撑部5的变形同时地向固定电极3的一方变形。但是，在本实施方式中，利用垂直肋7的作用，可动部整体的刚性提高，阻止上述的变形。可动电极6以及镜8分别例如具有0.1μm以上5μm以下的厚度，垂直肋7的厚度例如在0.2μm以上10μm以下。
如此，在本实施方式中，没有必要将弹性支撑部5的厚度和可动电极6的厚度设为不同值，可通过一次光刻以及蚀刻工序由相同的导电膜得到，所以制造工序变简单。
接着，如图3(d)所示，通过旋涂法在金属层上涂敷牺牲层12，在可动电极6的区域内形成开孔(开口部)13。牺牲层12是和牺牲层10相同的材料同样形成的。
开孔13具有使可动电极6的上表面的大部分露出的形状以及大小。牺牲层12完全覆盖弹性支撑部5。牺牲层12规定垂直肋7的下端和弹性支撑部5之间的间隙。即，通过调节牺牲层12的厚度，可以控制该间隙。该间隙在考虑了牺牲层12的厚度不均之后被设定成大于可动部的最大变位行程。本实施方式中的牺牲层12的厚度比牺牲层10的厚度小，被设定为大约1.5μm。牺牲层12也通过UV处理而固化。
接着，如图4(a)所示，在通过旋涂法涂敷了牺牲层14之后，在光刻以及蚀刻工序中进行图案化，形成槽沟15。由于在牺牲层14上可以实现高纵横比的图案，所以优选采用厚涂敷用抗蚀剂(例如，东京应化公司制的TSMR-iN1000PM等)。牺牲层14的厚度规定垂直肋7的高度(h1)，槽沟15的宽度规定垂直肋7的宽度(w)。垂直肋7的高度h1和宽度w是考虑了可动电极6、垂直肋7以及镜8形成一体后的“可动部”整体的刚性而决定的。在本实施方式中，将垂直肋的高度h1设定为10μm，将宽度w设定为lμm。
接着，如图4(b)所示，以利用金属埋入槽沟15的方式在牺牲层14上堆积金属层20。由该金属层20形成具有垂直肋7的镜8。金属层20可通过对铝合金进行对准溅射或利用长慢溅射(long slow sputter)进行溅射的方法、通过镀敷埋入铜或镍的方法等、对深槽可良好地成膜的方法适当形成。在各槽沟15内，从槽沟15的两侧壁朝向中心均等地成膜，在槽沟15的中心合并。之后如果还继续成膜，则不仅可以连续形成作为肋7发挥作用的部分，还可以连续形成作为镜8发挥作用的部分。在成膜之后不久，在金属层20中的作为镜8发挥作用的部分的表面上，残留与槽沟15的位置对应的凹部16。而且，对于金属层20的形成工序在后面进行更详细的说明。
在形成了金属层20之后，如图4(c)所示，利用CMP(ChemicalMechanical Polishing)对金属层20的表面进行研磨而形成镜面。通过光刻工序形成了未图示的抗蚀剂掩模之后，通过湿式蚀刻将金属层20加工成多个六边形图案的排列，由金属层20形成多个镜8。在使用铝合金作为金属层20的材料的情况下，可以将金属层20的表面直接用作反射率高的镜面。在采用铜等其他的金属作为金属层的材料的情况下，优选在其表面堆积薄的铝或银的反射层。
接着，如图4(d)所示，通过氧等离子体蚀刻除去牺牲层14、12、10，释放“可动部”。除去了牺牲层10的部分形成空隙17，除去了牺牲层12的部分形成空隙18。通过除去牺牲层14、12、10，由弹性支撑部5、可动电极6、镜8构成的“可动部”可以变位。
若将这样形成的接地电极2接地，对如图4 (d)所示的固定电极3施加驱动电压+Vd，则在该固定电极3与相对的可动电极6之间作用静电引力。通过该静电引力，镜8朝向图4(d)的箭头的朝向转动。若对单位单元内的全部的固定电极3施加该电压，则镜8向接近于基台1的方向平行移动。
接着，参考图5(a)以及图5(b)，详细说明将金属层20埋入在牺牲层14上形成的槽沟15的工序。
在通过对准溅射等方法堆积金属层20的情况下，在图5(a)的箭头所示的方向上进行成长。若一般通过溅射等方法堆积金属层，则由于在成长方向上产生残留应力，所以在成长方向上残存应力梯度。该应力分布根据堆积速度或堆积温度等成膜条件而有各种变化。
在此，考虑沿成长方向产生压缩应力变大的应力梯度的情况。此时，在金属层20之中成为镜8的部分，产生+Z方向的应力梯度，作用有要向下凸出翘起的弯曲力矩。另一方面，在金属层20中的填埋槽沟15的部分(成为垂直肋7的部分)，成长从槽沟15的相互对置的两个侧面朝向槽沟15内部的中央进行，因此应力梯度在±X方向上对称地产生。其结果是，最终如图5(b)所示，从槽沟15的侧面成长了的金属在槽沟15的中央部合并，之后该部分的应力梯度被消除。即，在形成于槽沟15内部的垂直肋7，不产生Z方向的应力梯度。因此，垂直肋7在Z方向上不具有应力梯度，其自身不会产生要翘曲的弯曲力矩。因此，只要设定垂直肋7的宽度以及高度以使其具有足够矫正镜8翘曲的刚性，就可以抑制因镜8的应力梯度引起的翘曲。进而，由于在垂直肋7的下端侧还连接有可动电极6，所以由可动电极6、垂直肋7、镜8构成的可动部即使是薄的膜厚，也可以实现非常高刚性的结构。
进而，通过缩窄第二空隙使其比第一空隙即电极间间隙窄，有以下这样的效果。在细微的构造体中，在将可动电极6拉向基台1时，在干扰冲击力等的作用下，可动电极6有时会异常接近于固定电极3而接触。在这样的情况下，因电极表面的湿气等，电极彼此吸附，在停止施加电压后，有时在弹性支撑部5的弹性力的作用下也无法恢复到原来的状态。这样的吸附被称为“粘附”(sticking)，接触面积越广，越容易发生。在本实施方式中，由于第二空隙比第一空隙窄，所以在隔着第一空隙相对的电极彼此接触之前，隔着第二空隙相对的垂直肋7的端面和支柱4的上表面接触。此时，弹性支撑部5的大部分与可动部一起变位，因此，只是垂直肋7的端面窄的区域与支柱4的上表面接触。因此，垂直肋7和支柱4之间的接触面积小，在它们之间难以产生粘附。
根据本实施方式，没有必要为了防止粘附而在电极间另外设置作为限制器的突起。
(实施方式2)
在实施方式1中，三个弹性支撑部5以及可动电极6位于同一面上，由相同的导电材料形成。弹性支撑部以及可动电极的平面布局并不限定于实施方式1的布局。
图6表示弹性支撑部5以及可动电极6的其他结构例的平面布局。在本实施方式中，沿着六边形状的可动电极26的外周，从三根支柱24延长出弹性支撑部25，弹性支撑部25与可动电极26连结。在可动电极26的下方配置有由虚线表示的三个固定电极23。
在本实施方式中，弹性支撑部25以及可动电极26是通过对同一金属膜进行图案化而由该金属膜适当形成的。另外，弹性支撑部25以及可动电极26以外的结构与实施方式1中的结构相同。在本实施方式中，镜8没有必要覆盖弹性支撑部25，但为了减小邻接的镜8的间隙，提高镜8的占有面积比率，优选将镜8设计成具有覆盖弹性支撑部25的形状以及尺寸。在镜8覆盖弹性支撑部25的情况下，垂直肋7没有必要设置在弹性支撑部25上。但是，为了防止所述的电极之间的粘附，优选在弹性支撑部25上也配置垂直肋7，在弹性支撑部25和垂直肋7之间形成第二间隙。
(实施方式3)
可动电极的形状没有必要是六边形。图7表示正方形的可动电极36。在本实施方式中，沿着正方形的可动电极36的外周，从四根支柱34延长出弹性支撑部35，该弹性支撑部35与可动电极36连接。在可动电极36的下方配置有由虚线所示的四个固定电极33。
单位单元内的固定电极的个数也并不限定于3或4个，也可以是2或5个以上。但是，为了实现三轴变位，优选将3个以上的固定电极分配给1个可动电极。
如上述的实施方式1～3所示，由于可动电极和镜由垂直肋(连结部)结合，所以可以同时实现可动部的轻量化和高刚性化。另外，由同一金属膜形成可动电极和弹性支撑部的情况下的弹性支撑部的设计自由度提高。
根据本发明的微小机械构造体，由于可以通过与CMOS工序具有互换性的工序形成轻量且刚性高的镜阵列，所以不需要使用高价的SOI基板或晶片的接合工序。其结果是可以提供可靠性、生产率优越的微镜器件。
这样的微镜器件，由于可以实现在低电压下的高速动作，另外，平面度也极好，所以，可以设置在光盘装置的光拾取器内用于波面像差修正的用途。
(实施方式4)
图8表示具有本发明的微小机械构造体的光拾取器的构成例，图9表示具有该光拾取器的光盘装置的构成例。
图8的光拾取器具有：放射激光的半导体激光器81、使激光平行的校准透镜82、对向规定的方向偏光的直线偏光进行反射的偏光束分离器83、用于使直线偏光变换成圆偏光的四分之一波长板84、微镜阵列器件85、将激光聚焦到光盘87的物镜86、以及使物镜86的位置变化的促动器88。
微镜阵列器件85具有图2所示的在基板1上排列多个镜部8的结构。通过没有图示的驱动电路对分配给微镜阵列器件85的各个镜部8的固定电极施加电压，控制镜8的位置以及姿势。
以整体调整微镜阵列器件85的全部的镜部8形成的反射面，由此利用该反射面的形状控制入射光束的波面相位，可以控制球面像差等光学参数。
在图8中，虽然图示出了单一的光源81，但在一个光拾取器内也可以设置多个光源。
接着，参考图9，说明本发明的光盘装置的实施方式。该实施方式具有：具有图8所示的结构的光拾取器300、使光盘200旋转的盘电动机302、和进行各种信号处理的部分。
在图9所示的例子中，光拾取器300的输出通过前端信号处理部306送到编码器/译码器308。编码器/译码器308在读取数据时，基于由光拾取器300得到的信号，对在光盘200中记录的数据进行解码。在写入数据时，编码器/译码器308将用户数据译成代码，生成应写入光盘200的信号，送出到光拾取器300。
前端信号处理部306基于光拾取器300的输出生成再生信号，另一方面，生成聚焦误差信号FE和跟踪误差信号TE。聚焦误差信号FE和跟踪误差信号TE被送出到伺服控制部310。伺服控制部310通过驱动放大器304控制盘电动机302，另一方面，通过光拾取器300内的促动器控制物镜的位置。
编码器/译码器308以及伺服控制部310等的构成要素由CPU309控制。
本发明的光盘装置并不限定于具有图9所示的结构，还可以将本发明的光拾取器置换成其他公知的光盘装置中的光拾取器而得到。
(实施方式5)
图10是表示本发明的激光投影仪的实施方式的结构图。
本实施方式的激光投影仪100具有：放射三原色(RGB)的光束的三个激光光源101、对从激光光源101放射出的光束进行反射并通过反射束对屏幕120进行扫描的扫描镜部116等。在本实施方式中，从激光光源101放射的三色光束被各个校准透镜102夹入，之后由分色棱镜103合成，形成一根投射束104。投射束104在由扫描镜部106反射后，经由开口107投射到屏幕120。扫描镜部106是具有实施方式1所示的结构的微小机械构造体。扫描镜部106具有平面度高的一个镜，对应于施加电压而被高速驱动。其结果是，投射束104对大画面的屏幕120进行扫描，可以在其上任意形成图像。扫描镜部106具有的镜的形状例如是与直径1mm左右的圆内切的六边形。
规定在屏幕120上显示的图像的图像信号110被输入到控制部111。与激光调制回路112的激光的调制同步，镜驱动部113驱动扫描镜部106。规定扫描镜部106的角度的角度变位信号116被提供给控制部111，执行反馈控制。
利用扫描镜部106扫描屏幕120的射束104在屏幕120上描绘射束点轨迹121。
在本实施方式的显示器中，由于扫描镜部106的可动部轻量，而且具有高的刚性和平面度，所以可以基于镜驱动部113实现高速的驱动。
产业上的可利用性
本发明的微小机械构造体，作为对高速改变光的方向的光偏向器进行驱动的微镜的构造体有用，尤其适合于要求高精度的平面度的波面像差修正元件用的微镜器件，可以适用于各种修正光学系统。

Claims (16)

1.一种微小机械构造体，其具有：
基台；
在所述基台上形成的具有弹性的弹性支撑部；和
由所述弹性支撑部支撑，可以相对于所述基台进行相对移动的可动部，
所述可动部具有：
隔着第一空隙与所述基台相对的第一平板部；和
具有连结部，并通过所述连结部固定在所述第一平板部上的第二平板部。
2.如权利要求1所述的微小机械构造体，其中，
所述第二平板部的至少一部分具有光反射面。
3.如权利要求1所述的微小机械构造体，其中，
所述连结部是从所述第二平板部朝向所述第一平板部突出的垂直肋。
4.如权利要求3所述的微小机械构造体，其中，
所述弹性支撑部和所述第一平板部形成在同一平面上，且所述弹性支撑部与所述第一平坦部形成一体，
所述第二平板部具有覆盖所述弹性支撑部的至少一部分的形状，所述垂直肋不与所述弹性支撑部接触。
5.如权利要求4所述的微小机械构造体，其中，
所述垂直肋具有如下两个部分：一个部分具有第一高度，使得与所述第一平板部接触；另一个部分具有比所述第一高度小的第二高度，隔着第二空隙与所述弹性支撑部相对。
6.如权利要求5所述的微小机械构造体，其中，
所述第二空隙比所述第一空隙窄。
7.如权利要求1所述的微小机械构造体，其中，
所述第一平板部以及所述弹性支撑部由同一金属材料形成，具有同一厚度。
8.如权利要求1所述的微小机械构造体，其中，
所述第二平板部以及所述连结部由同一金属材料形成。
9.如权利要求1所述的微小机械构造体，其中，
所述第二平板部的面积在100μm2以上、1mm2以下。
10.如权利要求1所述的微小机械构造体，其中，
所述第一平板部以及所述第二平板部分别具有0.1μm以上、5μm以下的厚度，
所述连结部具有0.2μm以上、10μm以下的厚度。
11.如权利要求1所述的微小机械构造体，其中，
所述连结部由埋入在所述第一平板部上的牺牲层的槽中的金属材料形成。
12.如权利要求11所述的微小机械构造体，其中，
所述金属材料是铝、铜、镍、以及含有它们的至少一种金属的合金的任一种。
13.如权利要求1所述的微小机械构造体，其中，
还具有固定电极，该固定电极设置在所述基台上，隔着第三空隙与所述第一平板部相对，
所述第一平板部以及所述固定电极作为静电促动器发挥作用。
14.一种光拾取器，其具有：
放射光束的光源；
将所述光束聚焦在光盘上的物镜；
接受从所述光盘反射的光束并生成电信号的光检测器；和
对所述光束的像差进行修正的像差修正元件，其中，
所述像差修正元件具有：
基台；
在所述基台上形成的具有弹性的弹性支撑部；和
由所述弹性支撑部支撑，可以相对于所述基台进行相对移动的可动部，
所述可动部具有：
隔着第一空隙与所述基台相对的第一平板部；和
至少具有一个垂直肋，并通过所述垂直肋固定在所述第一平板部上的第二平板部。
15.一种光盘装置，其具有：
使光盘旋转的电动机；
访问所述光盘的期望磁道的光拾取器；和
基于光拾取器的输出从所述光盘再生数据的信号处理部，其中，
所述光拾取器具有：
放射光束的光源；
将所述光束聚焦在光盘上的物镜；
接受从所述光盘反射的光束并生成电信号的光检测器；和
对所述光束的像差进行修正的像差修正元件，
所述像差修正元件具有：
基台；
在所述基台上形成的具有弹性的弹性支撑部；和
由所述弹性支撑部支撑，可以相对于所述基台进行相对移动的可动部，
所述可动部具有：
隔着第一空隙与所述基台相对的第一平板部；和
至少具有一个垂直肋，并通过所述垂直肋固定在所述第一平板部上的第二平板部。
16.一种显示装置，其具有：
放射光束的光源；
根据图像信号对所述光束的强度进行调制的光源驱动部；和
由所述光束对屏幕进行扫描的扫描镜部，其中，
所述扫描镜部具有：
基台；
在所述基台上形成的具有弹性的弹性支撑部；和
由所述弹性支撑部支撑，可以相对于所述基台进行相对移动的可动部，
所述可动部具有：
隔着第一空隙与所述基台相对的第一平板部；和
至少具有一个垂直肋，并通过所述垂直肋固定在所述第一平板部上的第二平板部，
所述第二平板部作为反射所述光束的镜发挥作用。
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