JP2001249286A

JP2001249286A - ガルバノマイクロミラーとその製造方法

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Publication number: JP2001249286A
Application number: JP2000059268A
Authority: JP
Inventors: Tomoshi Ueda; 知史上田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2001-09-14
Anticipated expiration: 2020-03-03
Also published as: US6650459B2; JP3910333B2; US20010019445A1; US6459523B2; US20020196523A1

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、ガルバノマイクロミラーに関
し、トーションバーをミラー面の下方に配置して、バル
クマイクロマシン法を用いて構成要素を形成することに
より、平面度の高いミラー面を持ちかつ小型化及び製造
プロセスの容易化を図る。【解決手段】一方の表面に光を反射させるミラー面が
形成され、一方または両側の表面に第１電極が形成され
た第１基板と、枠状の基部と、前記第１電極と対向する
位置に配置された第２電極と、前記ミラー面の下に位置
し前記第１基板を保持する固定保持部と、前記ミラー面
の下に位置し、前記基部と前記固定保持部とを連結し、
かつ固定保持部を所定の角度範囲で回動可能に支持する
トーションバー部とを含む第２基板とからなり、前記第
１基板のミラー面が形成されていない表面の一部と、前
記第２基板の前記固定保持部とが接合された構造のガル
バノマイクロミラーをバルクマイクロマシンで実現する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガルバノマイクロ
ミラーに関し、特に、光ディスク装置などに用いられ
て、光ビームの照射位置を制御する静電駆動方式のガル
バノマイクロミラーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な静電駆動方式のガルバノ
マイクロミラーは、たとえば「シリコントーショナル
スキャンニングミラー（Sillicon Torsional Scann
ing Mirror）」（IBM J. RES. and DEVELOP., Vol. 24,
No.5, Sep. 1980）に開示されている。このガルバノマ
イクロミラーは、図１６および図１７に示すように、電
極基板１００と、その上に位置するミラー基板１０２と
を備えている。

【０００３】ミラー基板１０２は、枠状の基部１０４
と、一方の主面にミラー面１０６ａが形成されたミラー
部１０６と、基部１０４とミラー部１０６とを連結し、
ミラー部１０６を回動可能に支持するトーションバー部
１０８とを備えている。ミラー部１０６の他方の主面に
は、１対の電極板１１０ａ，１１０ｂからなる第１電極
が形成されている。電極基板１００には、第１電極の電
極板１１０ａ，１１０ｂに対向する１対の電極板１１２
ａ，１１２ｂからなる第２電極が形成されている。電極
基板１００には、ミラー部１０６に当接する直線状で断
面山形の突起１００ａが一体に突設されており、この突
起１００ａの稜線は、トーションバー部１０８の軸芯に
沿っている。

【０００４】このガルバノマイクロミラーは、第１電極
の一方の電極板１１０ａと第２電極の一方の電極板１１
２ａとの間に電圧を印加することにより、静電引力によ
ってミラー部１０６が図１７において反時計回りの方向
に回動する。また、第１電極の他方の電極板１１０ｂと
第２電極の他方の電極板１１２ｂとの間に電圧を印加す
ることにより、静電引力によってミラー部１０６が図１
７のように時計回りの方向に回動する。このような静電
引力は電極面積に比例することから、より低電圧で駆動
するために、電極板１１０ａ，１１０ｂからなる第１電
極は、ミラー部１０６の他方の主面のほぼ全面にわたっ
て形成されており、その大きさに応じて第２電極の電極
板１１２ａ，１１２ｂの大きさが決定されていた。

【０００５】また、光ディスク駆動装置に用いたガルバ
ノマイクロミラーが、特開平９−１４６０３４号公報に
開示されている。この光ディスク駆動装置に用いたガル
バノマイクロミラーも、図１６に示したガルバノマイク
ロミラーと同様に、ミラー基板に設けた電極と、その電
極に相対する位置にある電極基板の表面に設けた電極と
の間に、電圧を印加し、これらの電極間に働く静電引力
によってミラー基板を振動させる機能を持つ。

【０００６】ところで、光ディスク駆動装置に用いられ
るマイクロミラーは、高性能の電気−機械的動作特性が
要求されると共に、ミラー面の平面度が高いこと、光デ
ィスク駆動装置の薄型化のためにその外形を小型化する
ことが特に要求されている。たとえば、平面度は、０．
０５λ（λ：使用する光源の波長）であることが要求さ
れる。さらに、小型化の要求に関しては、２本のトーシ
ョンバーを結ぶ方向（図１６における紙面の縦方向）の
長さを短縮することが要求されている。

【０００７】また、特開平７−２８７１７７号公報に
は、ミラーの下にトーションバーを設けたマイクロミラ
ー装置が開示されている。このミラー構造は、犠牲層の
形成とパターニング及び除去を利用して、基板上に薄膜
を順次所望のパターンに加工しながら積層していくとい
ういわゆる表面マイクロマシン技術を用いて作られてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、現在、表面マ
イクロマシン技術で形成可能なミラー構造は、数ミクロ
ンの厚さの薄膜ミラーに限られる。光ディスク駆動装置
に利用可能な平面度のミラー面を実現しようとすると、
せいぜいミラー面が数百ミクロン程度の大きさのものし
か作ることができない。

【０００９】一般に、光ディスク駆動装置に利用される
マイクロミラーは、数ｍｍ角あるいは楕円形の形状のも
ので、１次共振周波数が１００〜数１００Ｈｚ程度とい
う低いものが使われるが、このような大きなマイクロミ
ラーを表面マイクロマシン技術で作ったとすると、その
製造プロセスの過程で生じる残留応力等のために、形成
された薄膜に反りや歪みが発生し、また薄膜ミラーのた
めに、動作時にたわみが発生し要求される平面度を持つ
ミラー面は得られない。

【００１０】たとえば、数ｍｍ角のミラー面に高反射率
の金属膜や誘電体多層膜を形成した状態で要求される十
分高い光学的平面度を保つためには、経験時にミラー基
板の厚みは最小でも１５０μｍ程度は必要と考えられ
る。したがって、薄膜と犠牲層の積層という工程を利用
する表面マイクロマシン技術では、光ディスク装置に用
いられるように、低共振周波数と高いミラー平面度を持
つマイクロミラーを作成することは困難である。

【００１１】そこで、この発明は、以上のような事情を
考慮してなされたものであり、光ディスク駆動装置に利
用可能な性能を備えかつ小型化されたマイクロミラーを
実現することのできる、ガルバノマイクロミラー及びそ
の製造方法を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、一方の表面
に光を反射させるミラー面が形成され、一方または両側
の表面に第１電極が形成された第１基板と、枠状の基部
と、前記第１電極と対向する位置に配置された第２電極
と、前記ミラー面の下に位置し前記第１基板を保持する
固定保持部と、前記ミラー面の下に位置し、前記基部と
前記固定保持部とを連結し、かつ固定保持部を所定の角
度範囲で回動可能に支持するトーションバー部とを含む
第２基板とからなり、前記第１基板のミラー面が形成さ
れていない表面の一部と、前記第２基板の前記固定保持
部とが接合されたことを特徴とするガルバノマイクロミ
ラーを提供するものである。これにより、光ディスク駆
動装置等に利用可能なガルバノマイクロミラーの所望の
性能を備えたまま、その大きさを小型化することができ
る。

【００１３】またこの発明は、第１基板が半導体バルク
基板からなり、この第１基板の一方の表面上に光反射膜
からなるミラー面、一方または両方の表面上に金属薄膜
からなる第１電極、ミラー面が形成されない表面上に凸
形状の固定部とが形成され、第２基板が半導体バルク基
板からなり、第２基板の一方の表面上に、前記第１電極
と対向する位置に第２電極、前記第１基板を保持するた
めの凸形状の固定保持部、固定保持部を所定の角度範囲
で回動可能に支持するための凸形状のトーションバー部
とが形成され、前記第１基板の固定部と、第２基板の固
定保持部とが接するように両基板が接合されることを特
徴とするガルバノマイクロミラーの製造方法を提供する
ものである。ここで半導体バルク基板の表面上に形成さ
れるミラー面や電極等の構成要素は、バルクマイクロマ
シン法を用いて製造することができる。これによれば、
この発明のガルバノマイクロミラーはバルクマイクロマ
シン法を用いてミラー基板の厚いマイクロミラーを製造
することができるので、平面度の高いマイクロミラーが
提供できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明において、バルクマイク
ロマシン法とは、使用する半導体バルク基板に、数回エ
ッチング加工を施し、所望の形状を得る方法で、エッチ
ング加工とともに電極やミラー面の形成に必要な薄膜の
形成・パターン加工等も含む。すなわち、従来用いられ
ていた表面マイクロマシン法が、半導体基板の上に薄膜
と犠牲層の形成・パターン加工を行いながら順次積層す
る工程によって所望の構造体を形成する方法であるのに
対し、バルクマイクロマシン法は、犠牲層を形成等する
工程は含まず、バルク基板に対する薄膜の形成と所定形
状のパターン形成を、バルク基板のエッチングという工
程で行う。表面マイクロマシン法では、基板は加工され
ないが、バルクマイクロマシン法では、基板自体が加工
される。

【００１５】たとえば、バルク基板上に、所定形状の凸
部を形成するためには、この凸部の領域にレジストを形
成した後、このレジストを形成していない領域のバルク
基板を所定の条件のもとで所定量だけエッチングする。
このように、この発明のガルバノマイクロミラーは、バ
ルクマイクロマシン法を用いて、その主要構成要素を形
成することを特徴とする。

【００１６】また、この発明は、前記第１基板を形成す
る半導体バルク基板のミラー面が形成されない表面上
に、外周枠と、外周枠と第１基板とを分離する分離溝と
を形成し、前記第２基板を形成する半導体バルク基板の
固定保持部が形成された表面上に、前記第１基板に形成
された外周枠及び分離溝に対応するように外周枠及び分
離溝とを形成し、前記第１基板と第２基板とを接合した
後に、分離溝をエッチングにより貫通させて、両基板と
外周枠とを分離することを特徴とする。さらに前記第１
電極が第１基板の両側の表面に形成される場合には、第
１基板の所定の位置に、両側の電極を電気的に接続する
ための貫通孔を形成することを特徴とする。

【００１７】また、この発明は、枠状の基部と、基部の
内部にあって一方の表面に光を反射させるミラー面と静
電駆動用電極とを含むミラー部と、前記基部とミラー部
とを連結し、かつミラー部を所定の角度範囲で回動可能
に支持する２つのトーションバー部とからなり、ミラー
面の一部領域に凹部が形成され、前記トーションバー部
が、ミラー面の凹部の端部と、前記基部の一部とを接続
するように前記凹部内に配置されていることを特徴とす
るガルバノマイクロミラーを提供するものである。これ
によれば、１枚の基板でガルバノマイクロミラーを構成
できる。

【００１８】さらに、この発明は、１枚の半導体バルク
基板の一方の表面上に、所定形状の光反射膜からなるミ
ラー面、第１電極、及びミラー面の所定位置に形成され
る凹部内に配置されかつミラー面を所定の角度範囲で回
動可能に支持するための２つのトーションバー部とが形
成され、半導体バルク基板の他方の表面上に、前記ミラ
ー面及び第１電極が形成されたミラー部と基板外周に形
成される枠状の基部とを分離する第１の分離溝と、前記
トーションバー部の下方であって、前記ミラー面の凹部
とトーションバー部とを形成するための第２の分離溝と
が形成され、前記第１の分離溝による前記基部とミラー
部との分離工程、及び前記トーションバー部によって前
記基部とミラー部とが接続されるようにミラー面の凹部
の貫通工程とが、エッチングを用いて行われることを特
徴とするガルバノマイクロミラーの製造方法を提供する
ものである。このエッチングはドライエッチングでもウ
ェットエッチングでもよい。

【００１９】ここで、前記ミラー面の所定位置に形成さ
れた凹部の面積が、ミラー面全体の面積に対して無視で
きる程度に小さく（例えば２％程度に）なるように、前
記凹部を形成してもよい。また、前記第１の分離溝によ
る基部とミラー部との分離工程、及び前記ミラー面の凹
部の貫通工程にドライエッチングを用いてもよい。さら
に、前記第１電極を、前記半導体バルク基板の他方の表
面上であって一方の表面と対応する位置にも形成し、基
板の両表面の電極を電気的に接続するための貫通孔を形
成してもよい。ここで、半導体バルク基板としては、一
般的にシリコンを使用するが、ゲルマニウムや、半導体
ではないがガラス板を使用することもできる。ミラー面
を形成する光反射膜は、高い光反射率を持ち、高い平面
度を有することが必要であり、たとえば、Ｃｒ，Ａｕ，
Ａｌなどの金属膜を利用することができるが、この他
に、誘電体多層膜等を用いてもよい。

【００２０】以下、図面に示す実施の形態に基づいてこ
の発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定
されるものではない。この発明のガルバノマイクロミラ
ーの一実施例は、２枚の基板（第１基板１，第２基板
２）の組合せにより構成される。図１に第１基板１の斜
視図、図３に第２基板の斜視図を示す。また、図８は、
後述する製造プロセスによって形成されたこの発明のガ
ルバノマイクロミラーの完成図の一実施例である。

【００２１】この発明のガルバノマイクロミラーは、ミ
ラー面１１の下に、トーションバー部２２を設けた構造
を備え、プッシュプル方式でミラー面を±０．１°程度
の範囲で角度制御しながら往復運動させることのできる
性能を持つ光ディスク駆動装置用のマイクロミラーであ
る。ただし、図８で上面側の電極基板は示していない。
この実施例では、ミラーが形成される第１基板１の大き
さを縦２ｍｍ，横４ｍｍ，基板の厚さを３００μｍとす
る。また、トーションバー部２２の断面積を１５μｍ×
５０μｍ、長さを５００μｍとし、ミラー面１１が形成
された第１基板１と、電極基板となる第２基板２との間
の静止状態での電極間隔を２０μｍとする。図１６に示
した従来のガルバノマイクロミラーの構造にくらべ、図
８に示したガルバノマイクロミラーは、トーションバー
と外枠が第１基板に隠れた構造であるため小型化が実現
されている。

【００２２】以下に、まず第１基板及び第２基板の構造
の実施例について説明し、次に、それぞれの基板の製造
方法の実施例について説明する。第１基板の構造図１は、この発明のガルバノマイクロミラーの第１基板
の斜視図であり、図２は、この第１基板の図１のＡ−Ｂ
面における断面図である。図１（ａ）は第１基板１の表
面形状をし示し、図１（ｂ）は第１基板１の裏面形状を
示している。

【００２３】図１（ａ）において、第１基板１の表面に
は、高反射率の金属膜からなるミラー面１１と、ミラー
面の両側に駆動電極１２，１３が形成され、さらにこれ
らの電極１２，１３を裏面側へ電気的に接続するための
貫通孔１４，１５が形成されている。ここで、ミラー面
１１の大きさは、例えば縦１．８ｍｍ×横１．５ｍｍで
あり、電極１２，１３の大きさは縦１．８ｍｍ×横０．
７ｍｍ程度の大きさである。

【００２４】図１（ｂ）において、第１基板の裏面に
は、中央部分に凸形状の固定部１６が形成され、その固
定部１６のまわりに固定部よりも高さの低い凹部１９が
形成され、この凹部１９の表面の一部に、駆動電極１
２′，１３′が形成される。さらに、この凹部１９と外
周枠１７とを分離する分離溝１８が形成される。ここ
で、外周枠１７の大きさは例えば３．５ｍｍ×６．５ｍ
ｍ程度である。

【００２５】また、分離溝１８の溝幅は３５０μｍ程度
であり、溝の深さは２５０μｍ程度とする。固定部１６
の大きさは０．８ｍｍ×２ｍｍ程度であり、凹部１９に
対する高さは数μｍ程度である。固定部１６の内部には
貫通孔１４′，１５′が形成される。駆動電極１２′，
１３′の大きさはそれぞれ表面の電極１２，１３と同じ
とする。電極１２と１２′とは貫通孔１４，１４′を通
して電気的に接続され、電極１３と１３′とは貫通孔１
５，１５′を通して電気的に接続される。

【００２６】ミラー面１１は、光反射膜が形成された面
であるが、その性能の観点から、Ｃｒ,Ａｕ，Ａｌ等の
金属材料を用いて形成する。ミラー面に偏光特性に変調
を与えないＳｉＯ₂とＴｉＯ₂の積層膜やＴａ₂Ｏ₅とＳｉ
Ｏ₂の積層膜などの誘電体多層膜を用いることもでき
る。また、駆動電極１２，１２′，１３，１３′と、貫
通孔１４，１４′，１５，１５′は、ミラー面と同様に
Ｃｒ，Ａｕ，Ａｌ等の金属材料を用いることができる。
第１基板１は、厚さ３００μｍ程度のシリコン、ゲルマ
ニウムやガラス基板を用いて作ることができる。

【００２７】このガルバノマイクロミラーの駆動におい
て、第１基板１の表裏の電極を等電位として駆動する場
合、ミラー面１１と電極１２，１３を分離して形成する
必要はなく、ミラー面と電極とを接続し、一体として表
裏全面に金属膜を形成してもよい。この場合、貫通孔１
４は１つあればよい。

【００２８】さらに、第１基板１の表裏の電極を等電位
として駆動する場合、第１基板の表面全体を、低抵抗の
高濃度不純物層とし、第１基板自体を電極として用いる
こともできる。このとき、１つの貫通孔と、ミラー面１
１となるべき位置に光反射膜を形成するだけでよく、図
１に示したような電極１２，１３等のパターンの形成は
不要となる。また、第１基板１の基板材料自身に高濃度
不純物導入基板を用いれば、ミラー面となるべき位置に
光反射膜のみを形成するだけでよい。

【００２９】第２基板の構造次に、第２基板の構造について説明する。図３は、この
発明のガルバノマイクロミラーの第２基板の斜視図であ
り、図４は、この第２基板の図３のＣ−Ｄ面における断
面図である。図３（ａ）は第２基板２の表面形状を示
し、図３（ｂ）は第２基板２の裏面形状を示している。

【００３０】図３（ａ）において、第２基板２の表面に
は、その中央部分に、固定保持部２１と、この固定保持
部２１に接続された細長いトーションバー部２２が形成
され、固定保持部２１の周囲に凹部２５が形成される。
さらに固定保持部２１の上に接続パッド部２６，２７、
凹部２５の外側に、電極３１，３２が形成され、表面の
周囲に、外周枠２３と分離溝２４とが形成される。電極
３１，３２及び接続パッド部２６，２７は、配線パター
ンを通して外部との電気的接続のための外部端子部２
６′、２７′、３１′、３２′に接続される。ここで、
接続パッド部２６，２７と外部端子部とをつなぐ配線パ
ターンは、トーションバー部２２の上を経由して形成さ
れる。

【００３１】図３（ｂ）において、第２基板の裏面に
は、中央部分に凹形状の凹部２８が形成される。ここ
で、固定保持部２１は、第１基板の固定部１６と接合す
るための領域であり、その大きさは、第１基板の裏面に
形成された固定部１６とほぼ同じである。

【００３２】接続パッド部２６，２７は、固定保持部２
１の上に形成され、それぞれ、第１基板１の貫通孔に形
成された金属膜１４′、１５′と電気的に接触される部
分であり、その大きさは例えば５００μｍ×５００μｍ
程度とすればよい。凹部２５の深さ、すなわち凹部２５
の表面からの固定保持部２１の高さは５０μｍ程度であ
る。

【００３３】凹部２８は、第２基板２の表面に形成され
た固定保持部２１と相対する裏面部分の領域を凹形に加
工した部分であり、後述するように固定保持部２１が完
全にフリーとなるように、第２基板２の裏面から浮かせ
るために形成する部分である。この凹部２８の大きさ
は、縦１ｍｍ×横２．２ｍｍ程度、凹部２８の深さは５
０μｍ程度とすればよい。

【００３４】図３（ａ）において、２本のトーションバ
ー部２２は、長さ５００μｍ，幅１５μｍ，高さ５０μ
ｍ程度の棒状に形成されており、トーションバー部２２
の面の高さは、固定保持部２１の面の高さよりも数μｍ
程度低い。これは、固定部１６と固定保持部２１とは直
接接するが、トーションバー部２２は第１基板１の固定
部１６と直接接しないことを意味する。

【００３５】ここで、第２基板２の表面に形成される電
極３１，３２、接続パッド部２６，２７及び外部端子部
２６′、２７′、３１′、３２′とその配線パターン
は、Ｃｒ，Ａｕ，Ａｌ等の材料を用いた金属膜で形成で
きる。第１基板と同様に、第２基板２は厚さ３００μｍ
のシリコン等の材料からなる半導体バルク基板を用いて
作ることができる。

【００３６】図５は、第１基板１と第２基板２との貼り
合わせについての説明図である。図５（ａ）は、第１基
板１の裏面と第２基板２の表面とが接合され、第１基板
１と第２基板２の外周枠１７と２３とが一致するように
位置合わせすることを示している。図５（ｂ）は、両基
板を貼り合わせた後の斜視図である。また、図６は、図
５（ｂ）のＥ−Ｆ断面における接合後の両基板の断面図
である。ここで、両基板は、外周枠１７，２３と、固定
部１６，２１とによって接触していることがわかる。

【００３７】第１基板の製造プロセス図９及び図１０に、図１に示したガルバノマイクロミラ
ーの第１基板１の製造プロセスの説明図を示す。図９
（ａ）は、第１基板１の基体となるシリコンからなるウ
エハ（１，０，０）５１を示している。ここでこのシリ
コンウエハは厚さが３００μｍのものを用いる。

【００３８】図９（ｂ）において、ウエハ５１の表面及
び裏面に、全面にわたって一様な酸化膜（ＳｉＯ₂）５
２ａ，５２ｂを形成する。ウエハ５１を１１００℃、酸
素ガスと水蒸気（３Ｌ／分）の雰囲気中に置き、１．０
〜１．２μｍ程度の膜厚の酸化膜を形成する。

【００３９】次に、図９（ｃ）において、ウエハ５１の
裏面中央の酸化膜５２ｂの表面に、レジストパターンを
形成し、レジストによって覆われていない酸化膜５２ｂ
をエッチングにより完全に除去する。この除去された領
域は、第１基板１の裏面の凹部１９に相当する部分とな
る。エッチング液としては、フッ酸＋フッ化アンモニウ
ム＋水の混合液を用いる。

【００４０】次に、図９（ｄ）において、酸化膜５２ｂ
を除去した領域についてのシリコンエッチングを行う。
ここでエッチングは、エッチング液としてＫＯＨ２０〜
３５ｗ％水溶液を用い、１５μｍ程度の深さまで行う。
これにより、第１基板１の裏面の凹部１９と、固定部１
６が形成される。

【００４１】次に、図９（ｅ）において、図９（ｂ）と
同じ条件を用いて、裏面の全面について、新たな酸化膜
を形成する。このとき、シリコンエッチングを行った領
域に膜厚１．２μｍ程度の酸化膜５３が形成される。

【００４２】次に、図９（ｆ）において、裏面の外周枠
１７，分離溝１８及び貫通孔１４′，１５′を形成する
ための準備として、所定のレジストパターンの形成後、
レジストのない領域の酸化膜（５２ｂ，５３）をエッチ
ングする。ここで、エッチングの条件は図９（ｃ）と同
様の条件とすればよい。

【００４３】次に、図１０（ｇ）において、酸化膜をエ
ッチングした領域について、シリコンエッチングを行
う。ここで、エッチング液としてＫＯＨ２０〜３５ｗ％
水溶液を用いて、２２０μｍ程度の深さまで行う。これ
により、裏面の外周枠１７と分離溝１８が形成され、貫
通孔１４′，１５′となるべき位置１４′，１５′に凹
みが形成される。分離溝１８は、当初のウエハ５１の裏
面の上面に対して２２０＋１５＝２３５μｍの深さとな
っている。

【００４４】次に、図１０（ｈ）において、ウエハ５１
の表面側の酸化膜５２ａのエッチングを行う。これは、
貫通孔１４，１５を形成するためである。ここで、図９
（ｂ）に示したのと同条件で、貫通孔１４，１５以外の
領域に貫通孔用レジストパターンを形成した後、酸化膜
のエッチングを行う。

【００４５】次に、図１０（ｉ）において、４０μｍ程
度のシリコンエッチングを行い、表裏を貫く貫通孔１
４，１５を形成する。ここで、シリコンエッチング液と
しては、図１０（ｇ）の場合と同じものを用いればよ
い。このとき、分離溝１８は深さ２７５μｍ程度とな
り、２５μｍ程度の厚さの部分で、外周枠１７と内部基
板とが接続されることになる。

【００４６】次に、図１０（ｊ）において、ウエハ５１
の全面に、膜厚１．２μｍ程度の酸化膜５５ａ，５５ｂ
を形成する。酸化膜の形成条件は、図９（ｂ）と同様と
すればよい。このとき、分離溝１８と貫通孔１４，１５
の側面にも酸化膜が形成される。

【００４７】次に、図１０（ｋ）において、表面及び裏
面の全面に対して、その酸化膜５５ａ，５５ｂの上に金
属膜５６ａ，５６ｂを形成する。ここで、金属膜の形成
は、例えばスパッタリング法を用いる。また、金属膜
は、膜厚５０ｎｍのＣｒと膜厚２００ｎｍのＡｕの２層
の膜によって構成する。このとき、貫通孔１４，１５内
にも、金属膜が形成される。

【００４８】次に、図１０（ｌ）において、所定の領域
の金属膜のみを残すように、レジストパターンを形成
し、金属膜５６ａ，５６ｂのエッチングを行う。Ａｕの
エッチング液としては、例えば沃素＋沃化カリウム水溶
液を用い、Ｃｒのエッチング液としては、硝酸第２セリ
ウムアンモニウム＋過塩素酸水溶液を用いる。以上によ
り、図１に示したような、ミラー面１１，電極１２，１
２′，１３，１３′、貫通孔１４，１４′，１５，１
５′となる金属膜が形成される。上記図９（ａ）から図
１０（ｌ）までの工程により、貼り合わせ前の第１基板
１が形成される。

【００４９】第２基板の製造プロセス図１１及び図１２に、図３に示したガルバノマイクロミ
ラーの第２基板の製造プロセスの説明図を示す。図１１
（ａ）は第２基板２の基体となるシリコンからなるウエ
ハ（１，０，０）６１を示している。

【００５０】図１１（ｂ）において、図９（ｂ）と同様
の条件によって、全面に膜厚１．２μｍ程度の酸化膜６
２ａ，６２ｂを形成する。

【００５１】図１１（ｃ）において、ウエハ６１の表面
中央の酸化膜６２ａの表面に、レジストをパターン形成
し、レジストによって覆われていない酸化膜６２ｂをエ
ッチングにより除去する。エッチングの条件は図９
（ｃ）と同様でよい。

【００５２】次に、図１１（ｄ）において、シリコンエ
ッチングを行い、図３の固定保持部２１と凹部２５を形
成する。エッチング液は、図９（ｄ）で用いたのと同じ
液を用いればよい。ここで、エッチングは、５μｍ程度
行う。

【００５３】次に図１１（ｅ）において、第２基板２の
表面の全面に、新しい酸化膜を形成する。形成条件は図
１１（ｂ）と同様である。このとき、凹部２５の部分
に、膜厚１．２μｍ程度の酸化膜６３が形成される。

【００５４】次に、図１１（ｆ）において、第２基板２
の表面に、図３に示した外周枠２３と分離溝２４とを形
成するためのレジストパターンを形成して、レジストの
ない部分の酸化膜６３をエッチングする。この酸化膜エ
ッチングの条件は、図９（ｆ）と同様でよい。

【００５５】次に、図１２（ｇ）において、シリコンエ
ッチングを行い、外周枠２３及び分離溝２４を形成す
る。エッチング液は、図１０（ｇ）と同じものを用いれ
ばよい。ここで、分離溝の深さは後の工程も含め最終的
に２７５μｍ程度となるようにする。

【００５６】次に、図１２（ｈ）において、ウエハ６１
の表面に形成するトーションバー部２２と、ウエハ６１
の裏面に形成する凹部２８のためのレジストパターンを
形成し、レジストのない部分の酸化膜をエッチングす
る。条件は、図１１（ｂ）と同じでよい。

【００５７】次に、図１２（ｉ）において酸化膜を除去
した部分のシリコンエッチングを行う。条件は、図１１
（ｇ）と同じでよい。ここで、エッチングする深さは、
表面，裏面とも、５０μｍ程度である。これにより、表
面のトーションバー部２２（高さ５０μｍ）と、裏面の
凹部２８とが形成される。

【００５８】次に、図１２（ｊ）において、ウエハ６１
の表裏両面の全面に、膜厚１．２μｍ程度の新しい酸化
膜６４ａ，６４ｂを形成する。条件は図１１（ｂ）と同
様でよい。

【００５９】次に図１２（ｋ）において、ウエハ６１の
表面側の全面に、例えばスパッタリング法用いて金属膜
６５を形成する。ここで、金属膜６５は、第１基板上に
形成した金属膜と同様にＣｒ（膜厚５０ｎｍ）とＡｕ
（膜厚２００ｎｍ）の２層から構成する。

【００６０】次に、図１２（ｌ）において、前記金属膜
６５を図３の表面上に形成すべきパターンとなるよう
に、エッチングのためのレジストパターンを形成し、レ
ジストのない領域の金属膜６５のエッチングを行う。こ
の金属膜エッチングにより、ウエハ６１の表面上に、電
極３１，３２、接続パッド部２６，２７、接続端子（２
６′、２７′、３１′、３２′）、接続端子と接続パッ
ド部との配線パターンが形成される。

【００６１】以上が第１基板及び第２基板の製造プロセ
スであるが、シリコンエッチングは、上記に示した条件
によるエッチングの他、他のアルカリ水溶液（エチレン
ジアミン＋ピロカテコール溶液やＴＭＡＨ（テトラメチ
ルアンモニウム水溶液）など）を用いたウエットエッチ
ング法や、ＲＩＥ装置（ＤＲＩＥも含む）を用いたドラ
イエッチング法を用いてもよい。金属膜は、Ｃｒ／Ａｕ
膜の他、Ａｌ膜を用いてもよく、その形成は、スパッタ
リング法の他、蒸着法を用いてもよい。

【００６２】また、図９（ｄ）のエッチング深さを１５
μｍとしたが、図１１（ｄ）のエッチング深さ：５μｍ
と合算して所望の電極間隔（ギャップ：図７の符号ａ）
２０μｍを実現すればよく、図９（ｄ）と図１１（ｄ）
のそれぞれのエッチング深さは特にこの数値の組合わせ
に限定する必要はない。

【００６３】このようにして作成された第１基板１及び
第２基板２は、図５に示すように、第１基板の裏面と第
２基板の表面が接合するように位置合わせをして貼り合
わせられる。この貼り合わせは、たとえば次のような公
知の技術を用いることができる。（１）導電性接着剤による貼付け（２）陽極接合（３）高温圧着（４）Ａｕ膜を介したシリサイド形成接合（５）中間に低融点導電性ガラス層を塗布し溶融させる
接合（６）少量の低濃度ＨＦ水溶液を用いた接合

【００６４】第１及び第２基板上にはすでに金属膜パタ
ーンが形成されており、高温にさらすことは避けること
が望ましく、これらのうち、特に（１），（４），
（５）の技術を用いることが好ましい。

【００６５】図７に、図５に示したような接合された基
板に対して、第２基板の凹部２８と外周枠の分離プロセ
スを実行した後の概略断面図を示す。図７（ａ），
（ｂ）はどちらも図５（ｂ）のＥ−Ｆ断面における断面
図である。図７（ａ）は、図６に示した構造から、凹部
２８の分離工程により、第２基板の底面、すなわち裏面
の基体の一部を除去した構造を示している。これによ
り、凹部２８が開口されて、第２基板に形成された固定
保持部２１及びこの固定保持部２１に接合された第１基
板は、トーションバー部２２のみを介して、電極３１，
３２等が形成された第２基板の基体に接続された構造と
なる。ここで分離工程にはドライエッチングを用いるこ
とができる。

【００６６】図７（ｂ）は、図７（ａ）の構造から、さ
らに、分離溝１８，２４の上下に残っていた２５μｍ程
度の厚さの基体部分をエッチングにより除去して、外周
枠１７，２３を分離した状態を示している。図８は、図
７（ｂ）で外周枠１７，２３を分離した後の完成したガ
ルバノマイクロミラーの斜視図である。

【００６７】以上の製造プロセスにより、固定部１６，
２１上に形成されたミラー面１１が、２本のトーション
バー部２２によってのみ支持された構造で、そのトーシ
ョンバー部２２がミラー面１１の下方に形成されたガル
バノマイクロミラーが形成された。

【００６８】ここで、従来のマイクロミラーは、ミラー
が形成された面の幅が２ｍｍ，トーションバーの長さが
５００μｍ×２＝１ｍｍ，外枠が５００μｍ×２＝１ｍ
ｍ程度とすると、その全幅は少なくとも４ｍｍは必要で
あったが、図８に示したこの発明のマイクロミラーで
は、ミラーが形成された面の幅を２ｍｍ程度にまで半減
させることができる。したがって従来よりもかなり小型
化できさらに、最小限必要なミラー面の大きさで決まる
実質上最小の幅を持つマイクロミラーを実現することが
できる。

【００６９】また、ミラー面は、厚さほぼ３００μｍの
シリコンの基体上に形成されているので、金属膜形成時
の残留応力がわずかに生じているものの、ミラー面は、
シリコン基体の加工精度をほぼそのまま保持していると
言えるため、高い平面度を保つことができる。

【００７０】他の実施例図１３に、この発明のガルバノマイクロミラーの他の実
施例の構造を示す。図１３（ａ）は全体の斜視図であ
り、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＧ−Ｈ断面での断
面図である。ここでは、一枚のシリコン基板上に、ミラ
ー面７４とトーションバー部８１，８２を形成し、か
つ、トーションバー８１，８２は、ミラー面７４内に設
けた凹部に形成したことを特徴とする。基板上方から見
ると、トーションバー部８１，８２は、ミラー面７４の
下には隠れないで、ミラー面７４とほぼ同じ高さに露出
して形成される。シリコン基板の外周枠７１は、ミラー
面７４の外側にある。この外周枠７１と、ミラー面７４
等が形成されたいわゆるミラー部７２とは、トーション
バー部８１，８２によって接続された構造となってい
る。

【００７１】図１３から明らかなように、この実施例で
は、トーションバー部８１，８２をミラー面内の２つの
凹部に形成しているので、従来よりも基板の全幅で２本
のトーションバーの長さ分に相当する約１ｍｍ程度小型
化することができる。ただし、ミラー面７４に凹部を設
けているので、いくらかは光量損失が生じる。

【００７２】図１３において、トーションバー部８１，
８２の線幅を１５μｍ，ミラー面とトーションバー部と
の分離幅をトーションバー部の両側にそれぞれ１５μｍ
とり、トーションバー部８１，８２の長さを５００μｍ
とすると、ミラー面７４に設ける凹部の面積は、４５μ
ｍ×５００μｍ×２＝０．０４５ｍｍ²となる。すなわ
ち、この凹部の面積は、ミラー面７４の面積（たとえば
１．５×２．＝３．０ｍｍ²）に対して、高々１．５％
程度であり、この程度であればこの凹部にトーションバ
ー部８１，８２を設けたことによるミラー面内での光量
損失は、ほとんど無視してもさしつかえない。

【００７３】図１３において、表面の電極７３，７５
は、図１の電極１２，１３に対応するものであり、裏面
の電極８３，８４は電極１２′、１３′に対応するもの
である。また、貫通孔７８，７９が、それぞれミラー面
７４と各電極７３，７５との間に設けられ、この貫通孔
７８，７９を通して、裏面の電極８３，８４と電気的に
接続される。さらに、外部との接続のために、配線パタ
ーン７６，７７がミラー面７４からトーションバー部８
１，８２を経由して図１３のように形成される。

【００７４】図１４及び図１５に、図１３に示したガル
バノマイクロミラー基板の製造プロセスの説明図を示
す。図１４は、図１３におけるＪ−Ｋ断面における断面
図であり、図１５は、図１３におけるＧ−Ｈ断面におけ
る断面図である。図１４（ａ）は、図１３の基板７１と
なるシリコンからなるウエハ（１，０，０）を示してい
る。このシリコンウエハの厚さは３００μｍとする。

【００７５】図１４（ｂ）において、ウエハ７１の表面
及び裏面に、全面にわたって一様な酸化膜９０ａ，９０
ｂを形成する。ここで、この酸化膜の形成条件は、図９
（ｂ）と同様でよい。これにより、膜厚１．２μｍ程度
の酸化膜が形成される。

【００７６】図１４（ｃ）において、貫通孔７８，７９
を形成するためのレジストパターンを形成し、レジスト
のない領域の酸化膜９０ａ，９０ｂをエッチングする。
エッチング条件は、図９（ｃ）に示したものと同じでよ
い。ここで、酸化膜が除去された部分が、貫通孔７８，
７９の領域となる。

【００７７】図１４（ｄ）において、シリコンエッチン
グを行い、貫通孔７８，７９を形成する。ここでエッチ
ング液は図９（ｄ）に示したものと同じものを用いる。
図１４（ｅ）において、新しい酸化膜９１ａ，９１ｂを
基板全面に形成する。条件は、図１４（ｂ）と同様でよ
い。図１４（ｆ）において、スパッタリング法を用いて
表裏全面に、金属膜９２ａ，９２ｂを形成する。金属膜
９２ａ，９２ｂは、図１０（ｋ）と同様の材料（Ｃｒ／
Ａｕ）で同じ膜厚に形成すればよい。

【００７８】図１５（ｇ）において、図１３の電極等と
なるべき定形状の金属膜を形成するために、レジストパ
ターンを形成後、金属膜９２ａ，９２ｂのエッチングを
行う。条件は、図１０（ｌ）と同様でよい。このエッチ
ングにより、図１３の電極７２，７５，８３，８５、ミ
ラー面７４、トーションバー部上の配線パターン８１，
８２，７６，７７、貫通孔７８，７９の金属膜が形成さ
れる。

【００７９】図１５（ｈ）において、裏面に、分離溝８
０，トーションバー下部の溝を形成するための酸化膜エ
ッチングを行う。ここで、裏面の酸化膜の所定位置を除
く部分にレジストパターンを形成し、レジストのない部
分の酸化膜のエッチングを行う。条件は、図１４（ｃ）
と同様でよい。

【００８０】図１５（ｉ）において、酸化膜を除去した
部分のシリコンエッチングを行う。図１４（ｄ）と同じ
条件で、エッチングの深さが２５０μｍ程度となるまで
行う。これにより、分離溝８０と、トーションバー部８
１，８２の下方の溝８５とが形成される。

【００８１】図１５（ｊ）において、基板表面に、トー
ションバー部８１，８２の形成と、分離溝８０の貫通の
ための酸化膜エッチングを行う。ここで、表面の所定位
置を除く部分にレジストパターンを形成し、レジストの
ない部分の酸化膜のエッチングを行う。条件は、図１４
（ｃ）と同様でよい。

【００８２】図１５（ｋ）において、表面の酸化膜を除
去した部分のシリコンエッチングを行う。ここでは、ト
ーションバー部に形成する溝を可能な限り狭くするた
め、５０μｍの深さまで、ＤＲＩＥ装置を用いたドライ
エッチングを行う。これにより、分離溝８０と、トーシ
ョンバー部８１，８２の両側とが貫通されて、図１３に
示した実施例のガルバノマイクロミラーが完成する。こ
の実施例では、１枚の基板でガルバノマイクロミラーを
形成できるので、製造プロセスを大幅に簡素化できると
いう特徴を有する。

【００８３】

【発明の効果】この発明によれば、トーションバー部
が、ミラー面の下あるいは、ミラー面の一部の領域内に
位置するように形成されるので、ガルバノマイクロミラ
ーの所望の性能を備えたまま、ガルバノマイクロミラー
全体の大きさを小型化することができる。さらに、ガル
バノマイクロミラーの小型化に伴い、このガルバノマイ
クロミラーを用いた光ディスク駆動装置の薄型化ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のガルバノマイクロミラーの第１基板
の一実施例の斜視図である。

【図２】図１の第１基板のＡ−Ｂ面における断面図であ
る。

【図３】この発明のガルバノマイクロミラーの第２基板
の一実施例の斜視図である。

【図４】図３の第２基板のＣ−Ｄ面における断面図であ
る。

【図５】この発明のガルバノマイクロミラーを構成する
第１基板と第２基板の接合の説明図である。

【図６】図５のＥ−Ｆ面における断面図である。

【図７】この発明の第１基板と第２基板を接合した後、
外周枠を分離するプロセスを説明するためのＣ−Ｄ面に
おける断面図である。

【図８】この発明のガルバノマイクロミラーの一実施例
の完成後の斜視図である。

【図９】この発明のガルバノマイクロミラーの第１基板
の製造プロセスの説明図である。

【図１０】この発明のガルバノマイクロミラーの第１基
板の製造プロセスの説明図である。

【図１１】この発明のガルバノマイクロミラーの第２基
板の製造プロセスの説明図である。

【図１２】この発明のガルバノマイクロミラーの第２基
板の製造プロセスの説明図である。

【図１３】この発明のガルバノマイクロミラーの他の実
施例の構成図である。

【図１４】この発明の図１３に示したガルバノマイクロ
ミラーの製造プロセスの説明図である。

【図１５】この発明の図１３に示したガルバノマイクロ
ミラーの製造プロセスの説明図である。

【図１６】従来の一般的なガルバノマイクロミラーの平
面図である。

【図１７】従来の一般的なガルバノマイクロミラーの断
面図である。

【符号の説明】

１第１基板２第２基板１１ミラー面１２電極１３電極１４貫通孔１５貫通孔１６固定部１７外周枠１８分離溝１９凹部２１固定部２２トーションバー部２３外周枠２４分離溝２５凹部２６接続パッド部２７接続パッド部２８凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の表面に光を反射させるミラー面が
形成され、一方または両側の表面に第１電極が形成され
た第１基板と、枠状の基部と、前記第１電極と対向する
位置に配置された第２電極と、前記ミラー面の下に位置
し前記第１基板を保持する固定保持部と、前記ミラー面
の下に位置し、前記基部と前記固定保持部とを連結し、
かつ固定保持部を所定の角度範囲で回動可能に支持する
トーションバー部とを含む第２基板とからなり、前記第
１基板のミラー面が形成されていない表面の一部と、前
記第２基板の前記固定保持部とが接合されたことを特徴
とするガルバノマイクロミラー。
【請求項２】枠状の基部と、基部の内部にあって一方
の表面に光を反射させるミラー面と静電駆動用電極とを
含むミラー部と、前記基部とミラー部とを連結し、かつ
ミラー部を所定の角度範囲で回動可能に支持する２つの
トーションバー部とからなり、ミラー面の一部領域に凹
部が形成され、前記トーションバー部が、ミラー面の凹
部の端部と、前記基部の一部とを接続するように前記凹
部内に配置されていることを特徴とするガルバノマイク
ロミラー。
【請求項３】前記第１基板および第２基板を半導体バ
ルク基板を用いて形成することを特徴とする請求項１の
ガルバノマイクロミラー。
【請求項４】第１基板が半導体バルク基板からなり、
この第１基板の一方の表面上に光反射膜からなるミラー
面、一方または両方の表面上に金属薄膜からなる第１電
極、ミラー面が形成されない表面上に凸形状の固定部と
が形成され、第２基板が半導体バルク基板からなり、第
２基板の一方の表面上に、前記第１電極と対向する位置
に第２電極、前記第１基板を保持するための凸形状の固
定保持部、固定保持部を所定の角度範囲で回動可能に支
持するための凸形状のトーションバー部とが形成され、
前記第１基板を形成する半導体バルク基板のミラー面が
形成されない表面上に、外周枠と、外周枠と第１基板と
を分離する分離溝とが形成され、前記第２基板を形成す
る半導体バルク基板の固定保持部が形成された表面上
に、前記第１基板に形成された外周枠及び分離溝に対応
するように外周枠及び分離溝とが形成され、前記第１基
板の固定部と、第２基板の固定保持部とが接するように
両基板が接合された後に、分離溝をエッチングにより貫
通させて、両基板と外周枠とを分離することを特徴とす
るガルバノマイクロミラーの製造方法。
【請求項５】前記第１電極が第１基板の両側の表面に
形成される場合に、第１基板の所定の位置に両側の電極
を電気的に接続するための貫通孔が形成されることを特
徴とする請求項４のガルバノマイクロミラーの製造方
法。
【請求項６】１枚の半導体バルク基板の一方の表面上
に、所定形状の光反射膜からなるミラー面、第１電極、
及びミラー面の所定位置に形成される凹部内に配置され
かつミラー面を所定の角度範囲で回動可能に支持するた
めの２つのトーションバー部とが形成され、半導体バル
ク基板の他方の表面上に、前記ミラー面及び第１電極が
形成されたミラー部と基板外周に形成される枠状の基部
とを分離する第１の分離溝と、前記トーションバー部の
下方であって、前記ミラー面の凹部とトーションバー部
とを形成するための第２の分離溝とが形成され、前記第
１の分離溝による前記基部とミラー部との分離工程、及
び前記トーションバー部によって前記基部とミラー部と
が接続されるようにミラー面の凹部の貫通工程とが、ド
ライエッチングを用いて行われることを特徴とするガル
バノマイクロミラーの製造方法。
【請求項７】前記ミラー面の所定位置に形成された凹
部の面積がミラー面全体の面積に対し無視できる程度に
小さいように、前記凹部が形成されたことを特徴とする
請求項６のガルバノマイクロミラーの製造方法。
【請求項８】前記第１の分離溝による基部とミラー部
との分離工程、及び前記ミラー面の凹部の貫通工程が、
ドライエッチングであることを特徴とする請求項６のガ
ルバノマイクロミラーの製造方法。
【請求項９】前記第１電極が、前記半導体バルク基板
の他方の表面上であって一方の表面と対応する位置にも
形成され、基板の両表面の電極を電気的に接続するため
の貫通孔が形成されることを特徴とする請求項６のガル
バノマイクロミラーの製造方法。