JP2002236263A - Electrostatic actuator and mirror array - Google Patents

Electrostatic actuator and mirror array

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JP2002236263A
JP2002236263A JP2001032665A JP2001032665A JP2002236263A JP 2002236263 A JP2002236263 A JP 2002236263A JP 2001032665 A JP2001032665 A JP 2001032665A JP 2001032665 A JP2001032665 A JP 2001032665A JP 2002236263 A JP2002236263 A JP 2002236263A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic actuator which has a large movable range and can control displacement on the basis of an applied voltage. SOLUTION: The electrostatic actuator has a movable beam 102 and a beam supporting part to support the movable beam 102 in a cantilever manner. The movable beam 102 has a plurality of serially connected unit driver elements 110. Each unit driver element 110 has a first electrode supporting part 112, a second electrode supporting part 114, and a spring part 116 which connects them. The plurality of unit driver elements 110 are alternately located in a reverse direction along a direction where the movable beam 102 is extended. The first electrode supporting part 112 includes two earth electrodes 122a and 122b, and the second electrode supporting part 114 includes two drive electrodes 124a and 124b. That is, one unit driver element 110 has a first and second pairs of earth electrodes and drive electrodes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電アクチュエー
ター及びそれを利用したミラーアレイに関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an electrostatic actuator and a mirror array using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、マイクロマシンの駆動手段の1つ
として、静電引力を利用したアクチュエーターが広く使
用されている。これらのアクチュエーターは、図60に
示すように接地電極1402と、それに対向して配置さ
れる駆動電極1404と、駆動電極1404を支持する
バネ1406とを有している。
2. Description of the Related Art Conventionally, actuators utilizing electrostatic attraction have been widely used as one of the driving means of a micromachine. As shown in FIG. 60, these actuators include a ground electrode 1402, a drive electrode 1404 disposed opposite to the ground electrode 1402, and a spring 1406 supporting the drive electrode 1404.

【0003】図60に示される静電アクチュエーターの
動作について、図61を参照して説明する。図61に示
すように、接地電極1402を接地した状態で、駆動電
極1404に電源1412により電圧を印加すると、接
地電極1402と駆動電極1404の表面に互いに極性
が逆の電荷1414と電荷1416が誘起され、電荷1
414と電荷1416の間に作用する静電力により、駆
動電極1404が接地電極1402の方向に引き寄せら
れる。
The operation of the electrostatic actuator shown in FIG. 60 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 61, when a voltage is applied from the power supply 1412 to the drive electrode 1404 with the ground electrode 1402 grounded, charges 1414 and 1416 having opposite polarities are induced on the surfaces of the ground electrode 1402 and the drive electrode 1404. And charge 1
The drive electrode 1404 is attracted in the direction of the ground electrode 1402 by an electrostatic force acting between the charge 414 and the charge 1416.

【0004】この静電アクチュエーターのストローク
は、駆動電極1404と接地電極1402の初期の間隔
に制約されるが、ストロークを増大する目的で初期の電
極間隔を増大すると、電極間に作用する静電力は電極間
隔の二乗に比例して減少するため、アクチュエーターの
駆動力が急激に低下する。
The stroke of this electrostatic actuator is restricted by the initial distance between the drive electrode 1404 and the ground electrode 1402. If the initial electrode distance is increased for the purpose of increasing the stroke, the electrostatic force acting between the electrodes becomes smaller. The driving force of the actuator sharply decreases because it decreases in proportion to the square of the electrode interval.

【0005】電極間に作用する静電力は印加電圧の二乗
に比例するため、駆動電極1404と接地電極1402
の間に印加する電圧を増大させることにより、前述の電
極間隔の増大による静電引力の低下を補うことが可能だ
が、電圧には、各電極間または電極に接続される配線間
の静電耐圧により制限される上限が存在するため、印加
電圧を無制限に増大させることはできない。従って、図
60に示される静電アクチュエーターは、大きな変位を
必要とする用途には適していない。
Since the electrostatic force acting between the electrodes is proportional to the square of the applied voltage, the driving electrode 1404 and the ground electrode 1402
By increasing the voltage applied between the electrodes, it is possible to compensate for the decrease in the electrostatic attraction due to the increase in the electrode spacing described above. However, the voltage includes the electrostatic withstand voltage between each electrode or between the wires connected to the electrodes. , The applied voltage cannot be increased without limit. Therefore, the electrostatic actuator shown in FIG. 60 is not suitable for an application requiring a large displacement.

【0006】このような不具合を解決した静電アクチュ
エーターとして、図62に示す構成のアクチュエーター
が開示されている(日本機械学会、ロボティクス・メカ
トロニクス講演会’98講演論文集(No. 98-4, 1AIV2-
3))。このアクチュエーターは、図62に示すよう
に、シリコン基板1502と、絶縁膜1504と、給電
パッド1506と、第一の駆動電極1512と、第二の
駆動電極1514と、第三の駆動電極1516と、第四
の駆動電極1518と、第五の駆動電極1518と、第
一のバネ1522と、第二のバネ1524と、第三のバ
ネ1526と、第四のバネ1528と、第五のバネ15
30とを有している。
As an electrostatic actuator which has solved such a problem, an actuator having a configuration shown in FIG. 62 has been disclosed (JSME, Robotics and Mechatronics Lecture Meeting '98 (No. 98-4, 1AIV2). -
3)). As shown in FIG. 62, the actuator includes a silicon substrate 1502, an insulating film 1504, a power supply pad 1506, a first drive electrode 1512, a second drive electrode 1514, a third drive electrode 1516, Fourth drive electrode 1518, fifth drive electrode 1518, first spring 1522, second spring 1524, third spring 1526, fourth spring 1528, and fifth spring 1518.
30.

【0007】図62に示すように、シリコン基板150
2の表面は絶縁膜1504で覆われており、その上に給
電パッド1506が形成されている。第一の駆動電極1
512は導電性の第一のバネ1522を介して給電パッ
ド1506に片持ち支持されており、第二の駆動電極1
514は導電性の第二のバネ1524を介して第一の駆
動電極1512に、第三の駆動電極1516は導電性の
第三のバネ1526を介して第二の駆動電極1514
に、第四の駆動電極1518は導電性の第四のバネ15
28を介して第三の駆動電極1516に、第五の駆動電
極1520は導電性の第五のバネ1530を介して第四
の駆動電極1518に片持ち支持されている。
[0007] As shown in FIG.
2 is covered with an insulating film 1504, and a power supply pad 1506 is formed thereon. First drive electrode 1
Reference numeral 512 denotes a cantilever supported by the power supply pad 1506 via a conductive first spring 1522, and the second drive electrode 1
Reference numeral 514 denotes a first drive electrode 1512 via a conductive second spring 1524, and third drive electrode 1516 denotes a second drive electrode 1514 via a conductive third spring 1526.
In addition, the fourth drive electrode 1518 is a conductive fourth spring 15.
28, the fifth drive electrode 1520 is cantilevered to the fourth drive electrode 1518 via a conductive fifth spring 1530.

【0008】バネ1522、1524、1526、15
28、1530は、残留応力の異なる二種類の薄膜から
構成されており、反りを有している。このため、第一な
いし第五の駆動電極1512、1514、1516、1
518、1520は、電圧が印加されていない状態にお
いて、シリコン基板1502の表面に対して斜めに支持
されており、先端に近い駆動電極は給電パッド1506
に近い駆動電極に比べて大きい傾斜角を有している。
The springs 1522, 1524, 1526, 15
28 and 1530 are composed of two types of thin films having different residual stresses and have warpage. Therefore, the first to fifth drive electrodes 1512, 1514, 1516, 1
518 and 1520 are supported obliquely with respect to the surface of the silicon substrate 1502 in a state where no voltage is applied, and the driving electrode near the tip is a power supply pad 1506.
It has a larger inclination angle than the drive electrode close to.

【0009】このアクチュエーターは、図63に示すよ
うに、電源1532により一定の電圧をシリコン基板1
502と給電パッド1506の間に印加することで駆動
される。電圧が印加されると、第一ないし第五の駆動電
極1512、1514、1516、1518、1520
に、シリコン基板1502に対して、同時に同一の電位
が与えられる。これにより、シリコン基板1502と各
駆動電極1512、1514、1516、1518、1
520の間には、静電引力が働く。
As shown in FIG. 63, this actuator applies a constant voltage by a power source 1532 to the silicon substrate 1.
It is driven by applying a voltage between the power supply pad 502 and the power supply pad 1506. When a voltage is applied, the first to fifth drive electrodes 1512, 1514, 1516, 1518, 1520
Then, the same potential is applied to the silicon substrate 1502 at the same time. Thereby, the silicon substrate 1502 and each of the drive electrodes 1512, 1514, 1516, 1518, 1
Between 520, electrostatic attraction acts.

【0010】まず、最も大きい静電引力を受けている第
一の駆動電極1512がシリコン基板1502に引き寄
せらる。その結果、第一の駆動電極1512は、最終的
には、図64に示されるように、シリコン基板1502
の表面の絶縁膜1504に全体的に接触する。
First, the first drive electrode 1512 receiving the largest electrostatic attraction is drawn to the silicon substrate 1502. As a result, the first drive electrode 1512 eventually becomes a silicon substrate 1502 as shown in FIG.
Contacts the entire surface of the insulating film 1504.

【0011】第一の駆動電極1512が絶縁膜1504
に全体的に接触すると今度は、次に大きい静電引力を受
けている第二の駆動電極1514が、シリコン基板15
02に引き寄せられ、図65に示されるように、シリコ
ン基板1502の表面の絶縁膜1504に全体的に接触
する。その後、同様に、第三の駆動電極1516と第四
の駆動電極1518が順次、シリコン基板1502に引
き寄せられて、その表面の絶縁膜1504に全体的に接
触する。最後に、第五の駆動電極1520が、シリコン
基板1502に引き寄せられ、図66に示されるよう
に、シリコン基板1502の表面の絶縁膜1504に全
体的に接触する。
The first drive electrode 1512 is formed of an insulating film 1504
When the second driving electrode 1514 which has received the next largest electrostatic attraction when the contact is made entirely with the silicon substrate 15
02, as shown in FIG. 65, and makes overall contact with the insulating film 1504 on the surface of the silicon substrate 1502. After that, similarly, the third drive electrode 1516 and the fourth drive electrode 1518 are sequentially drawn to the silicon substrate 1502 and entirely contact the insulating film 1504 on the surface. Finally, the fifth drive electrode 1520 is attracted to the silicon substrate 1502, and as shown in FIG. 66, entirely contacts the insulating film 1504 on the surface of the silicon substrate 1502.

【0012】この静電アクチュエーターは、反ったバネ
を介して直列的に接続された複数の駆動電極を有してい
ることにより、駆動電圧の増大を必要とすることなく、
変位の拡大を達成している。
This electrostatic actuator has a plurality of drive electrodes connected in series via warped springs, so that the drive voltage does not need to be increased.
The displacement has been increased.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】図62に示される静電
アクチュエーターにおいては、その特性は、バネの初期
の曲率に大きく影響される。バネの初期の曲率は、それ
を構成する二種類の薄膜の残留応力差に依存するため、
これを正確に制御することは難しい。
The characteristics of the electrostatic actuator shown in FIG. 62 are greatly affected by the initial curvature of the spring. Since the initial curvature of the spring depends on the residual stress difference between the two types of thin films that make up the spring,
It is difficult to control this accurately.

【0014】また、駆動電極とシリコン基板の間に生じ
る静電引力は、印加電圧に対してリニアに変化しない。
また、静電引力は、印加電圧だけでなく、電極間隔にも
依存している。このため、駆動電極に印加する電圧を調
節することにより、静電アクチュエーターの変位量を正
確に制御することは、言い換えれば、駆動電極を所望の
位置に正確に配置することは難しい。このためには、位
置センサー等の素子が別に必要となる。これは、コスト
低減や素子の小型化を妨げる。
The electrostatic attractive force generated between the driving electrode and the silicon substrate does not change linearly with the applied voltage.
The electrostatic attraction depends not only on the applied voltage but also on the electrode spacing. For this reason, it is difficult to accurately control the amount of displacement of the electrostatic actuator by adjusting the voltage applied to the drive electrode, in other words, it is difficult to accurately arrange the drive electrode at a desired position. For this purpose, an element such as a position sensor is separately required. This hinders cost reduction and element miniaturization.

【0015】また、この静電アクチュエーターは、比較
的大きな平板状の基板を必要とする共に、その構成上、
駆動電極の移動方向は、基板に垂直な方向、それも基板
に接近する一方向に制約される。応用範囲が限定され
る。
[0015] Further, this electrostatic actuator requires a relatively large flat plate-shaped substrate.
The direction of movement of the drive electrode is restricted to a direction perpendicular to the substrate, that is, one direction approaching the substrate. The range of application is limited.

【0016】本発明は、このような実状を鑑みて成され
たものであり、その主な目的は、大きいストローク(可
動範囲)を有し、変位の正確な制御が容易に達成可能な
静電アクチュエーターを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object thereof is to provide an electrostatic device having a large stroke (movable range) and capable of easily achieving accurate displacement control. It is to provide an actuator.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、ひとつには、
静電力により駆動される静電アクチュエーターであり、
可動ビームと、可動ビームを片持ちに支持するビーム支
持部とを有しており、可動ビームは、直列的に接続され
た複数の単位駆動素子を有しており、単位駆動素子は、
一対の電極支持部と、一対の電極支持部を連結するバネ
部と、電極支持部の各々に設けられた少なくとも一対の
電極要素とを有している。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides, in part,
An electrostatic actuator driven by electrostatic force,
Movable beam, has a beam support portion that supports the movable beam cantilever, the movable beam has a plurality of unit drive elements connected in series, the unit drive element,
It has a pair of electrode support portions, a spring portion connecting the pair of electrode support portions, and at least a pair of electrode elements provided on each of the electrode support portions.

【0018】本発明は、また、静電力により駆動される
ミラーアレイであり、複数の可動ビームと、複数の可動
ビームを片持ちに支持するビーム支持部と、可動ビーム
の各々の自由端部に設けられた複数のミラーとを有して
おり、可動ビームの各々は、直列的に接続された複数の
単位駆動素子を有しており、単位駆動素子は、一対の電
極支持部と、一対の電極支持部を連結するバネ部と、電
極支持部の各々に設けられた少なくとも一対の電極要素
とを有している。
The present invention is also a mirror array driven by electrostatic force, comprising a plurality of movable beams, a beam support for supporting the plurality of movable beams in a cantilever manner, and a free end of each movable beam. A plurality of mirrors provided, each of the movable beams has a plurality of unit drive elements connected in series, and the unit drive elements have a pair of electrode support portions and a pair of electrode drive portions. It has a spring portion for connecting the electrode support portions, and at least a pair of electrode elements provided on each of the electrode support portions.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。まず最初に、本発明の
ひとつの側面である静電アクチュエーターについて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an electrostatic actuator according to one aspect of the present invention will be described.

【0020】[第一の実施の形態]本発明の第一の実施
の形態である静電アクチュエーターについて図面を参照
しながら説明する。
[First Embodiment] An electrostatic actuator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0021】図1に示されるように、第一の実施の形態
の静電アクチュエーター100は、可動ビーム102
と、可動ビーム102を片持ちに支持するビーム支持部
104とを有している。
As shown in FIG. 1, the electrostatic actuator 100 of the first embodiment includes a movable beam 102
And a beam support 104 that supports the movable beam 102 in a cantilever manner.

【0022】可動ビーム102は、図2に模式的に示さ
れるように、直列的に接続された複数の単位駆動素子1
10を有している。単位駆動素子110の各々は、第一
の電極支持部112と、第二の電極支持部114と、こ
れら一対の電極支持部112、114を連結するバネ部
116とを有している。複数の単位駆動素子110は、
可動ビーム102の延びる方向に沿って、交互に逆向き
で並んでいる。バネ部116は、可動ビーム102の延
びる方向に直交する方向にたわみ得るたわみバネであ
る。
As schematically shown in FIG. 2, the movable beam 102 includes a plurality of unit driving elements 1 connected in series.
It has ten. Each of the unit driving elements 110 has a first electrode support 112, a second electrode support 114, and a spring 116 connecting the pair of electrode supports 112 and 114. The plurality of unit driving elements 110 include:
They are alternately arranged in the opposite direction along the direction in which the movable beams 102 extend. The spring portion 116 is a flexible spring that can bend in a direction perpendicular to the direction in which the movable beam 102 extends.

【0023】第一の電極支持部112は、図3と図4に
詳しく示されるように、二つの接地電極122a、12
2bを含んでおり、第二の電極支持部114は、二つの
駆動電極124a、124bを含んでいる。つまり、ひ
とつの単位駆動素子110は、バネ部116のたわみ得
る方向に置いて向き合っている接地電極122aと駆動
電極124aの第一の対と、バネ部116のたわみ得る
方向に間隔をおいて向き合っている接地電極122bと
駆動電極124bの第二の対を有している。
As shown in detail in FIGS. 3 and 4, the first electrode support portion 112 has two ground electrodes 122a and 122a.
2b, and the second electrode support 114 includes two drive electrodes 124a and 124b. In other words, one unit drive element 110 faces the first pair of the ground electrode 122a and the drive electrode 124a which are placed and faced in the direction in which the spring portion 116 can bend, and spaced apart in the direction in which the spring portion 116 can bend. And a second pair of a ground electrode 122b and a drive electrode 124b.

【0024】図4に示されるように、第一の接地電極1
22aは、シリコン層132と、その第一の駆動電極1
24aと向き合う面を覆う絶縁層である酸化シリコン層
134と、その反対側の面を覆う絶縁層である酸化シリ
コン層136を有している。また、第一の駆動電極12
4aは、シリコン層142と、その第一の接地電極12
2aと向き合う面を覆う絶縁層である酸化シリコン層1
44とを有している。第二の接地電極122bと第二の
駆動電極124bも同様の構造を有している。
As shown in FIG. 4, the first ground electrode 1
22a is a silicon layer 132 and its first drive electrode 1
It has a silicon oxide layer 134 which is an insulating layer covering a surface facing 24a, and a silicon oxide layer 136 which is an insulating layer covering the opposite surface. Also, the first drive electrode 12
4a shows a silicon layer 142 and its first ground electrode 12
Silicon oxide layer 1 which is an insulating layer covering a surface facing 2a
44. The second ground electrode 122b and the second drive electrode 124b have the same structure.

【0025】シリコン132と酸化シリコン層134と
酸化シリコン層136は、第一の電極支持部112の一
部を構成するとともに、バネ部116の一部と、第二の
電極支持部114の一部を構成している。シリコン層1
32は肉薄部を有しており、この部分がバネ部116の
一部を構成している。隣接する二つの単位駆動素子11
0のシリコン層132の肉薄部に挟まれた部分は、第二
の電極支持部114の一部を構成している。
The silicon 132, the silicon oxide layer 134, and the silicon oxide layer 136 form a part of the first electrode support 112, and a part of the spring 116 and a part of the second electrode support 114. Is composed. Silicon layer 1
32 has a thin part, and this part constitutes a part of the spring part 116. Two adjacent unit driving elements 11
The portion sandwiched between the thin portions of the zero silicon layer 132 forms a part of the second electrode support 114.

【0026】また、シリコン層142と酸化シリコン層
144は、第二の電極支持部114の一部を構成してい
る。シリコン層142は凸部を有しており、この凸部は
酸化シリコン膜134、144を挟んでシリコン層13
2に結合されている。第一の接地電極122aの主材料
であるシリコン132と、第一の駆動電極124aの主
材料であるシリコン142は、それぞれを覆っている絶
縁層134と絶縁層144によって、互いに電気的に絶
縁されている。
The silicon layer 142 and the silicon oxide layer 144 form a part of the second electrode support 114. The silicon layer 142 has a convex portion, and the convex portion has the silicon layer 13 with the silicon oxide films 134 and 144 interposed therebetween.
2 are connected. Silicon 132, which is the main material of the first ground electrode 122a, and silicon 142, which is the main material of the first drive electrode 124a, are electrically insulated from each other by the insulating layer 134 and the insulating layer 144 that cover them. ing.

【0027】隣接する二つの単位駆動素子の駆動電極1
24aは、コンタクトホール146を介して、共通の配
線148と電気的に接続されている。同様に、隣接する
二つの単位駆動素子の駆動電極124bは、コンタクト
ホール146を介して、共通の配線148と電気的に接
続されている。配線148は、酸化シリコン層136の
上を延びている。
Drive electrodes 1 of two adjacent unit drive elements
24a is electrically connected to the common wiring 148 via the contact hole 146. Similarly, the drive electrodes 124b of two adjacent unit drive elements are electrically connected to a common wiring 148 via a contact hole 146. The wiring 148 extends over the silicon oxide layer 136.

【0028】図6に示されるように、ビーム支持部10
4は、その内部に複数の給電パッド152を有してお
り、給電パッド152の各々は、対応する配線148を
介して、隣接する二つの単位駆動素子の駆動電極124
aと124bのいずれかに電気的に接続されている。ま
た、ビーム支持部104は、一対の給電パッド154
(図にはその一つのみ示されている)を有しており、給
電パッド154の各々は接地電極122aと122bの
いずれかに電気的に接続されている。
As shown in FIG. 6, the beam support 10
4 has a plurality of power supply pads 152 therein, and each of the power supply pads 152 is connected to a corresponding one of the drive electrodes 124 of two adjacent unit drive elements via a corresponding wiring 148.
a and 124b. Further, the beam supporter 104 includes a pair of power supply pads 154.
(Only one is shown in the figure), and each of the power supply pads 154 is electrically connected to one of the ground electrodes 122a and 122b.

【0029】図5に示されるように、ビーム支持部10
4は、駆動電極124aと124b用の給電パッド15
2と外部装置との電気的接続のための複数の開口156
を有している。複数の開口156は、図5に見える表側
と、その反対側に位置するため図5には見えない裏側と
に形成されている。また接地電極122aと122b用
の給電パッド154と外部との電気的接続のための一対
の開口158を有している。開口158は、図5に見え
る表側と、その反対側に位置するため図5には見えない
裏側にひとつずつ形成されている。
As shown in FIG. 5, the beam support 10
4 is a power supply pad 15 for the drive electrodes 124a and 124b.
2 and a plurality of openings 156 for electrical connection with external devices
have. The plurality of openings 156 are formed on the front side visible in FIG. 5 and on the back side located on the opposite side and not visible in FIG. In addition, a power supply pad 154 for the ground electrodes 122a and 122b and a pair of openings 158 for electrical connection with the outside are provided. The openings 158 are formed one by one on the front side seen in FIG. 5 and on the back side that is located on the opposite side and not seen in FIG.

【0030】図7は、本実施の形態の静電アクチュエー
ター100の動作を説明する図である。上述した静電ア
クチュエーター100において、接地電極122aと1
22bと下側の第二の駆動電極124bを接地電位に保
った状態で、上側の第一の駆動電極124aに電圧を印
加すると、接地電極122aがバネ部116を支点とし
て、静電引力によって上側の第一の駆動電極124aに
引き寄せられるため、図7に示されるように、可動ビー
ム102が全体的に上側に反る。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the electrostatic actuator 100 according to the present embodiment. In the above-described electrostatic actuator 100, the ground electrodes 122a and 1
When a voltage is applied to the upper first drive electrode 124a in a state where the second drive electrode 124b and the lower second drive electrode 124b are maintained at the ground potential, the ground electrode 122a is moved upward by electrostatic attraction with the spring portion 116 as a fulcrum. 7, the movable beam 102 warps upward as a whole, as shown in FIG.

【0031】これとは逆に、上側の第一の駆動電極12
4aを接地電位に保ち、下側の第二の駆動電極124b
に電圧を印加すると、可動ビーム102が全体的に下側
に反る。
On the contrary, the upper first drive electrode 12
4a at the ground potential and the lower second drive electrode 124b
When a voltage is applied to the movable beam 102, the movable beam 102 is entirely warped downward.

【0032】さらに、前述したように、直列的に並んで
いる単位駆動素子110の駆動電極124aと124b
は、隣接する二つは電気的に接続しているが、二つずつ
単位で互いに電気的に分離されている。従って、隣接す
る二つの単位駆動素子110毎に、駆動電極124aと
124bに印加する電圧を独立に制御することができ
る。これにより、可動ビーム102の任意の位置にある
隣接する二つの単位駆動素子110を変位させることが
できるので、可動ビーム102の全体の変位量を、電圧
を印加する駆動電極124aと124bの個数を変える
ことにより、小刻みに制御することができる。
Further, as described above, the drive electrodes 124a and 124b of the unit drive elements 110 arranged in series
Are electrically connected to each other, but are electrically separated from each other in units of two. Therefore, the voltage applied to the drive electrodes 124a and 124b can be controlled independently for each two adjacent unit drive elements 110. This makes it possible to displace two adjacent unit driving elements 110 at arbitrary positions on the movable beam 102, so that the total amount of displacement of the movable beam 102 is reduced by the number of drive electrodes 124a and 124b for applying a voltage. By changing, it can be controlled in small increments.

【0033】図8〜図17は、本実施の形態の静電アク
チュエーター100の可動ビームの製造工程を示す斜視
図である。以下、図8〜図17を参照しながら、本実施
の形態の静電アクチュエーター100の可動ビーム10
2の製造方法について説明する。
FIGS. 8 to 17 are perspective views showing steps of manufacturing a movable beam of the electrostatic actuator 100 according to the present embodiment. Hereinafter, the movable beam 10 of the electrostatic actuator 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
2 will be described.

【0034】まず、図8に示すように、SOI(Silico
n on Insulator)基板を用意し、その活性層をフォトレ
ジスト(図示せず)等をマスクとしてRIE(Riactive
IonEtching)やICP(Inductively Coupled Plasm
a)エッチングによって2回選択的に除去することによ
り、駆動電極202及び接合部204を形成する。ここ
で206および208は、それぞれSOI基板の支持層
および埋め込み酸化膜である。
First, as shown in FIG. 8, SOI (Silico
n on Insulator) substrate is prepared, and the active layer is formed by RIE (Reactive) using a photoresist (not shown) or the like as a mask.
IonEtching) and ICP (Inductively Coupled Plasm)
a) The drive electrode 202 and the bonding part 204 are formed by selectively removing twice by etching. Here, 206 and 208 are a support layer and a buried oxide film of the SOI substrate, respectively.

【0035】次に別のSOI基板を用意し、その活性層
を図8と同様の方法で選択的に除去することにより、図
9に示すように、接地電極212及び電極ポスト214
を形成する。ここで216および218は、それぞれS
OI基板の支持層および埋め込み酸化膜である。
Next, another SOI substrate is prepared, and its active layer is selectively removed in the same manner as in FIG. 8, thereby obtaining a ground electrode 212 and an electrode post 214 as shown in FIG.
To form Where 216 and 218 are S
These are the support layer and the buried oxide film of the OI substrate.

【0036】次に図10に示すように、図8および図9
の工程で加工した基板の表面に熱酸化膜222、224
をそれぞれ形成した後、図8における接合部204が、
図9における電極ポスト214に接触するよう位置合わ
せを行ない、両者の基板を接合する。
Next, as shown in FIG. 10, FIGS.
Thermal oxide films 222, 224 on the surface of the substrate processed in step
Are formed, the bonding portion 204 in FIG.
Positioning is performed so as to be in contact with the electrode post 214 in FIG. 9, and the two substrates are joined.

【0037】次に支持層216をTMAH(Tetramethy
l ammonium hydroxide)等により除去した後、埋め込み
酸化膜218をRIEによって除去する。さらに図11
に示すように基板のシリコンを、フォトレジスト236
をマスクとしてRIEによって一部除去することによ
り、配線溝238を形成する。
Next, the supporting layer 216 is formed of TMAH (Tetramethy
After removal with ammonium hydroxide or the like, the buried oxide film 218 is removed by RIE. Further, FIG.
As shown in FIG.
Is partially removed by RIE using as a mask, thereby forming a wiring groove 238.

【0038】次にフォトレジスト236を除去した後、
熱酸化を行い、新たに形成された熱酸化膜の一部をフォ
トレジストをマスクとしてバッファードフッ酸またはR
IEによって除去することにより、酸化膜マスク(図示
せず)を形成する。次にこの酸化膜マスクを介して、下
層のシリコンをTMAHによって除去することにより、
図12に示される凹部242を形成する。次に酸化膜マ
スクを除去した後、再度熱酸化を行い、図12に示され
る酸化シリコン膜244を形成する。さらに酸化シリコ
ン膜244の一部をフォトレジストを介してRIEによ
って除去することにより、コンタクトホール246を形
成する。ここで、コンタクトホール246の形成と同時
に、図中に248で示される部分の酸化シリコン膜を除
去しておく。
Next, after removing the photoresist 236,
Thermal oxidation is performed, and a portion of the newly formed thermal oxide film is buffered using a photoresist as a mask.
An oxide film mask (not shown) is formed by removing by IE. Next, through this oxide film mask, the underlying silicon is removed by TMAH,
The recess 242 shown in FIG. 12 is formed. Next, after removing the oxide film mask, thermal oxidation is performed again to form a silicon oxide film 244 shown in FIG. Further, a contact hole 246 is formed by removing a part of the silicon oxide film 244 by RIE through a photoresist. Here, at the same time as the formation of the contact hole 246, the portion of the silicon oxide film indicated by 248 in the figure is removed.

【0039】次にフォトレジストを除去した後、イオン
注入等の方法によってドーパントをコンタクトホール2
46下層のシリコン層に拡散することにより、この部分
に高濃度のドーパント拡散層を形成する。
Next, after removing the photoresist, a dopant is added to the contact hole 2 by a method such as ion implantation.
By diffusing into the silicon layer 46 below, a high concentration dopant diffusion layer is formed in this portion.

【0040】さらに図13に示すように、アルミニウム
等の導体膜をスパッタリング法等の方法によって成膜し
た後、この導体膜の一部をフォトレジスト等を介して除
去することにより、配線252を形成する。
Further, as shown in FIG. 13, after a conductive film such as aluminum is formed by a method such as a sputtering method, a part of the conductive film is removed through a photoresist or the like to form a wiring 252. I do.

【0041】次に図14に示すように、酸化シリコン膜
244をマスクとして、シリコンをICPエッチング法
によって除去することにより、接地電極212および電
極ポスト214を基板から分離するとともに、バネ部2
54を形成する。さらに埋め込み酸化膜208が露出し
ている部分のうち面積の広い箇所に、ポリイミド膜25
6をスクリーン印刷法等の方法により成膜する。
Next, as shown in FIG. 14, by using the silicon oxide film 244 as a mask, silicon is removed by ICP etching to separate the ground electrode 212 and the electrode post 214 from the substrate,
54 are formed. Further, the polyimide film 25 is formed on a large area of the portion where the buried oxide film 208 is exposed.
6 is formed by a method such as a screen printing method.

【0042】次に図15に示すように、図14の工程で
形成される構造体を二枚、各々の構造が接合面に対して
ミラー対称になるよう位置合わせを行った後、両者を接
合する。この接合は、構造中に使用している配線材の融
点やポリイミドの熱分解温度より低い温度で行う。さら
に同図中に示される支持層206を除去する。
Next, as shown in FIG. 15, two structures formed in the process of FIG. 14 are aligned so that each structure is mirror-symmetric with respect to the bonding surface, and then the two are bonded. I do. This bonding is performed at a temperature lower than the melting point of the wiring material used in the structure or the thermal decomposition temperature of the polyimide. Further, the support layer 206 shown in FIG.

【0043】支持層206の除去は、アクチュエーター
の形成されている空間258を封止した状態で、TMA
H等を使用して行なう。支持層206が完全に除去され
ると、TMAHの液圧が埋め込み酸化膜208に作用す
るが、この部分は図14の工程で形成したポリイミド膜
256によって補強されているため、埋め込み酸化膜2
08の液圧による破損が防止される。
The removal of the support layer 206 is performed by sealing the space 258 where the actuator is formed with the TMA.
H or the like. When the support layer 206 is completely removed, the liquid pressure of TMAH acts on the buried oxide film 208. Since this portion is reinforced by the polyimide film 256 formed in the step of FIG.
08 is prevented from being damaged by the hydraulic pressure.

【0044】最後に埋め込み酸化膜208及びポリイミ
ド膜256を、RIEによって除去することにより、図
3と図4に示される可動ビーム102が完成する。なお
配線の信頼性向上のため、配線252の表面にシリコン
酸化膜等をP−CVD(Plasma Assisted Chemical Vap
or Deposition)法により形成してもよい。
Finally, the buried oxide film 208 and the polyimide film 256 are removed by RIE, whereby the movable beam 102 shown in FIGS. 3 and 4 is completed. In order to improve the reliability of the wiring, a silicon oxide film or the like is formed on the surface of the wiring 252 by P-CVD (Plasma Assisted Chemical Vapor).
or Deposition) method.

【0045】本発明の実施の形態の静電アクチュエータ
ーは、同一の二枚の構造体を張り合わせて作製されるた
めに、図4に示されるように、配線148が配線溝の上
面と下面に形成されるので、図6に示されるように、給
電パッド152はビーム支持部104の上側と下側の両
方に形成される。
Since the electrostatic actuator according to the embodiment of the present invention is manufactured by laminating the same two sheets, the wiring 148 is formed on the upper and lower surfaces of the wiring groove as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 6, the power supply pad 152 is formed on both the upper side and the lower side of the beam support 104.

【0046】図16と図17は、それぞれ、図13の工
程と図15の工程に対応する、ビーム支持部の製造工程
を示す斜視図である。
FIGS. 16 and 17 are perspective views showing the steps of manufacturing the beam support portion corresponding to the steps of FIGS. 13 and 15, respectively.

【0047】図16は、図13に示す工程が終了した時
点における給電パッド付近の構造を示している。支持部
262は、図8の工程において形成される駆動電極20
2及び接合部204と同時に形成される。また、支持部
264は、図9の工程において形成される接地電極21
2及び電極ポスト214と同時に形成される。また開口
部266は、支持部262及び支持部264を形成する
工程において、同時に形成される。さらに給電パッド2
68、272は、図13の工程で形成される配線252
と同時に形成され、コンタクトホール270は、図12
の工程で形成されるコンタクトホール246と同時に形
成される。また、給電パッド272は、コンタクトホー
ル270を介して支持部264に接続される。また支持
部264のうち給電パッド272に接する部分には、高
濃度のドーパント拡散層(図示せず)が形成されてい
る。
FIG. 16 shows the structure near the power supply pad at the time when the step shown in FIG. 13 is completed. The support portion 262 is provided with the drive electrode 20 formed in the process of FIG.
2 and the joint 204. In addition, the support portion 264 is connected to the ground electrode 21 formed in the process of FIG.
2 and the electrode posts 214. The opening 266 is formed simultaneously in the step of forming the support 262 and the support 264. Power supply pad 2
68, 272 are wirings 252 formed in the process of FIG.
At the same time, the contact hole 270 is formed as shown in FIG.
Is formed simultaneously with the contact hole 246 formed in the step. The power supply pad 272 is connected to the support 264 via the contact hole 270. A high-concentration dopant diffusion layer (not shown) is formed in a portion of the support portion 264 that is in contact with the power supply pad 272.

【0048】次に図17に示すように、埋め込み酸化膜
208が露出している部分のうち面積の広い箇所にポリ
イミド膜256を成膜した後、図16の工程を経て形成
される構造体を二枚接合する。接合される二枚の構造体
は、給電パッド268、272と開口部266の位置が
異なっており、一方の構造体の給電パッドと開口部がそ
れぞれ他方の構造体の開口部と給電パッドと向き合うよ
うに配置されている。
Next, as shown in FIG. 17, after a polyimide film 256 is formed on a large area of the portion where the buried oxide film 208 is exposed, the structure formed through the process of FIG. Two pieces are joined. The two structures to be joined are different in the positions of the power supply pads 268 and 272 and the opening 266, and the power supply pad and the opening of one structure face the opening and the power supply pad of the other structure, respectively. Are arranged as follows.

【0049】次に支持層206を除去する。この工程に
おいて、図17に示される下側の構造体の支持層206
をマスク274を介して除去することにより、図5に示
される保持部160が形成される。マスク274は、工
程の途中で基板の裏面に形成される熱酸化膜をパターニ
ングして使用する。さらに埋め込み酸化膜208、ポリ
イミド膜256を除去することにより、パッド周辺の構
造が完成する。
Next, the support layer 206 is removed. In this step, the support layer 206 of the lower structure shown in FIG.
Is removed via the mask 274 to form the holding section 160 shown in FIG. The mask 274 is used by patterning a thermal oxide film formed on the back surface of the substrate during the process. Further, the structure around the pad is completed by removing the buried oxide film 208 and the polyimide film 256.

【0050】本実施の形態の静電アクチュエーターは、
様々な変形や変更が可能である。
The electrostatic actuator of this embodiment is
Various modifications and changes are possible.

【0051】上述した実施の形態の静電アクチュエータ
ーでは、可動ビームを上下両方向に変位させるために、
各単位駆動素子は、可動ビームの延びる方向(別の言い
方をすればビームの軸)の両側に対称的に、接地電極と
駆動電極の対をひとつずつ有しているが、上方向または
下方向の一方への変位が要求される場合には、各単位駆
動素子は、一対の接地電極と駆動電極を、可動ビームの
延びる方向(別の言い方をすればビームの軸)の片側に
有してさえすればよい。このような構造体は、具体的に
は、図14に示した工程の後に、同様の構造体を接合す
ることなく、支持層206、埋め込み酸化膜208、ポ
リイミド膜256を順次除去することによって、作製さ
れ得る。
In the electrostatic actuator of the above-described embodiment, in order to displace the movable beam in both the up and down directions,
Each unit driving element has one pair of a ground electrode and a driving electrode symmetrically on both sides in the direction in which the movable beam extends (in other words, the axis of the beam). In the case where displacement to one side is required, each unit driving element has a pair of ground electrode and driving electrode on one side in the direction in which the movable beam extends (in other words, the axis of the beam). All you have to do is. Specifically, such a structure is obtained by sequentially removing the support layer 206, the buried oxide film 208, and the polyimide film 256 without bonding the same structure after the step shown in FIG. Can be made.

【0052】上述した実施の形態の静電アクチュエータ
ーでは、接地電極と駆動電極の対は、間隔を置いて向き
合った一対の平板状の電極であるが、両者間で静電引力
が生じるものであれば、その形状は任意に変更してもよ
い。例えば、図18に示されるように、駆動電極と接地
電極の対は、それぞれ複数の歯を有しており、一方の櫛
形電極の歯は他方の櫛形電極の歯の間に延びている一対
の櫛形電極であってもよい。このような櫛形電極は、例
えば、図8と図9に示される工程でそれぞれ形成すれば
よい。
In the electrostatic actuator of the above-described embodiment, the pair of the ground electrode and the drive electrode is a pair of plate-like electrodes facing each other at an interval. For example, the shape may be arbitrarily changed. For example, as shown in FIG. 18, each pair of the drive electrode and the ground electrode has a plurality of teeth, and the teeth of one comb-shaped electrode extend between the teeth of the other comb-shaped electrode. It may be a comb-shaped electrode. Such a comb electrode may be formed, for example, by the steps shown in FIGS.

【0053】上述した実施の形態の静電アクチュエータ
ーでは、図2に分かり易く模式的に示されるように、複
数の単位駆動素子は、可動ビームの延びる方向に沿っ
て、交互に逆向きで並んでいるが、単位駆動素子の配列
はこれに限定されず、直列的に並んでしさえすればよ
い。例えば、図19に示されるように、さらに図20に
分かり易く模式的に示されるように、複数の単位駆動素
子は、可動ビームの延びる方向に沿って、同じ向きで並
んでいてもよい。このような可動ビームは、図9に示さ
れる工程において、エッチングのパターンを変える点を
除いては、本実施の形態と同様の手法によって作製され
得る。
In the electrostatic actuator of the above-described embodiment, as shown schematically in FIG. 2, the plurality of unit driving elements are alternately arranged in the opposite direction along the direction in which the movable beam extends. However, the arrangement of the unit driving elements is not limited to this, and it is only necessary to arrange them in series. For example, as shown in FIG. 19 and as schematically shown in FIG. 20, the plurality of unit drive elements may be arranged in the same direction along the direction in which the movable beam extends. Such a movable beam can be produced by the same method as that of the present embodiment except that the pattern of etching is changed in the step shown in FIG.

【0054】本実施の形態の静電アクチュエーターは、
可動ビームが直列的に接続された複数の単位駆動素子を
有していることにより、接地電極と駆動電極の間隔を増
大させることなく、アクチュエーターの変位量の増大
と、十分な駆動力の確保とを同時に達成している。ま
た、単位駆動素子を隣接する二つ毎に独立に制御できる
ので、アクチュエーターの変位を細かく制御することが
可能である(もちろん、単位駆動素子をひとつずつ独立
に制御するような変更も可能である)。この制御は、駆
動電極に電圧を印加する単位駆動素子の個数を変更する
ことで行なわれるので、D/A変換を行なうことなく、
デジタル回路により直接制御することができる。
The electrostatic actuator of this embodiment is
Since the movable beam has a plurality of unit driving elements connected in series, it is possible to increase the displacement of the actuator and to secure a sufficient driving force without increasing the distance between the ground electrode and the driving electrode. Is achieved at the same time. Further, since the unit drive elements can be independently controlled for every two adjacent ones, it is possible to finely control the displacement of the actuator (of course, it is also possible to make a change such that the unit drive elements are controlled independently one by one. ). Since this control is performed by changing the number of unit drive elements that apply a voltage to the drive electrodes, without performing D / A conversion,
It can be controlled directly by digital circuits.

【0055】[第二の実施の形態]本発明の第二の実施
の形態である静電アクチュエーターの可動ビームについ
て図面を参照しながら説明する。第二の実施の形態の静
電アクチュエータの可動ビームを図21に示す。
[Second Embodiment] A movable beam of an electrostatic actuator according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 21 shows a movable beam of the electrostatic actuator according to the second embodiment.

【0056】図21に示されるように、可動ビーム30
2は、直列的に接続されている三種類の単位駆動素子3
10、330、350を有している。第一の単位駆動素
子310は上下方向にたわみ変位し得、第二の単位駆動
素子330は左右方向にたわみ変位し得、第三の単位駆
動素子350は、可動ビーム302の軸を中心に左右回
りにねじれ変位し得る。
As shown in FIG. 21, the movable beam 30
2 are three types of unit driving elements 3 connected in series
10, 330, and 350. The first unit drive element 310 can be displaced in the vertical direction, the second unit drive element 330 can be deflected in the left and right direction, and the third unit drive element 350 can be displaced right and left about the axis of the movable beam 302. It can be twisted around.

【0057】ここにおいて、「可動ビーム302の軸」
という用語は、可動ビーム302が無変位の状態におい
て、可動ビーム302の延びている方向に平行で、可動
ビーム302の中心を通る仮想的な線を言うものとす
る。また、「上下方向」という用語は、可動ビーム30
2の軸に直交する一方向を言い、「左右方向」という用
語は、可動ビーム302の軸に直交するとともに前述の
「上下方向」に直交する方向を言うものとする。
Here, "the axis of the movable beam 302"
The term shall mean an imaginary line parallel to the direction in which the movable beam 302 extends and passing through the center of the movable beam 302 when the movable beam 302 is not displaced. Also, the term “vertical direction” refers to the movable beam 30.
The term “lateral direction” refers to a direction orthogonal to the two axes, and the term “lateral direction” refers to a direction orthogonal to the axis of the movable beam 302 and orthogonal to the above “vertical direction”.

【0058】図21には、複数の単位駆動素子310と
一つの単位駆動素子350と複数の単位駆動素子330
が示されているが、それらの個数はこれに限定されるも
のではなく、任意の個数の組み合わせであってよい。ま
た、可動ビーム302は、必ずしも三種類の単位駆動素
子310、330、350の全てを含んでいる必要はな
く、要求される動きに応じて、第一ないし第三の単位駆
動素子310、330、350の内の二種類あるいは一
種類のみを有していてもよい。
FIG. 21 shows a plurality of unit drive elements 310, one unit drive element 350 and a plurality of unit drive elements 330.
Are shown, but the number is not limited to this, and may be an arbitrary number of combinations. Further, the movable beam 302 does not necessarily need to include all of the three types of unit drive elements 310, 330, and 350. Depending on the required movement, the first to third unit drive elements 310, 330, Two or one of the 350 may be provided.

【0059】第一の単位駆動素子310は、図22と図
23に示されるように、第一の電極支持部312と、第
二の電極支持部314と、第一の電極支持部312と第
二の電極支持部314を連結しているバネ部316とを
有している。バネ部316は、可動ビーム302の軸に
直交する上下方向にたわみ得るたわみバネである。
As shown in FIGS. 22 and 23, the first unit drive element 310 includes a first electrode support 312, a second electrode support 314, a first electrode support 312, and a second electrode support 312. And a spring part 316 connecting the two electrode support parts 314. The spring part 316 is a flexible spring that can bend vertically in a direction perpendicular to the axis of the movable beam 302.

【0060】第一の電極支持部312は、二つの接地電
極322a、322bを有しており、第二の電極支持部
314は、二つの駆動電極324a、324bを有して
いる。すなわち、第一の単位駆動素子310は、接地電
極と駆動電極の対を二つ、すなわち、接地電極322a
と駆動電極324aの第一の対と、接地電極322bと
駆動電極324bの第二の対とを有している。
The first electrode support 312 has two ground electrodes 322a and 322b, and the second electrode support 314 has two drive electrodes 324a and 324b. That is, the first unit driving element 310 includes two pairs of the ground electrode and the driving electrode, that is, the ground electrode 322a.
And a first pair of drive electrodes 324a, and a second pair of ground electrodes 322b and drive electrodes 324b.

【0061】接地電極322a、322bと駆動電極3
24a、324bは共に複数の歯を有する櫛形電極であ
り、それぞれの対を成している櫛形電極は、一方の歯が
他方の歯の間に入り込んでおり、各対の櫛形電極の歯は
共に可動ビーム302の延びる方向に沿って延びてい
る。
The ground electrodes 322a and 322b and the drive electrode 3
24a and 324b are comb-shaped electrodes each having a plurality of teeth, and each pair of comb-shaped electrodes has one tooth interposed between the other teeth, and the teeth of each pair of comb-shaped electrodes are It extends along the direction in which the movable beam 302 extends.

【0062】第一の対の櫛形電極(すなわち接地電極3
22aと駆動電極324a)は、可動ビーム302の軸
から、バネ部316がたわみ得る方向に外れて位置して
いる。同様に、第二の対の櫛形電極(すなわち接地電極
322bと駆動電極324b)は、可動ビーム302の
軸から、バネ部316がたわみ得る方向に外れて位置し
ている。さらに、第一の対の櫛形電極(すなわち接地電
極322aと駆動電極324a)と第二の対の櫛形電極
(すなわち接地電極322bと駆動電極324b)は、
可動ビーム302の軸を通り、バネ部316がたわみ得
る方向に直交する平面に対して面対称に位置している。
The first pair of comb electrodes (that is, the ground electrode 3
22a and the drive electrode 324a) are positioned off the axis of the movable beam 302 in a direction in which the spring portion 316 can bend. Similarly, the second pair of comb-shaped electrodes (that is, the ground electrode 322b and the drive electrode 324b) are positioned off the axis of the movable beam 302 in a direction in which the spring portion 316 can bend. Further, the first pair of comb electrodes (ie, ground electrode 322a and drive electrode 324a) and the second pair of comb electrodes (ie, ground electrode 322b and drive electrode 324b)
The spring portion 316 is located in plane symmetry with respect to a plane passing through the axis of the movable beam 302 and orthogonal to the direction in which the spring portion 316 can bend.

【0063】第一の単位駆動素子310の動作について
図28を参照して説明する。図28は、複数の第一の単
位駆動素子310が直列的に接続された構造体を横から
見た図である。図28において、接地電極322a、3
22bおよび下側の駆動電極324bを接地電位に保っ
た状態で、上側の駆動電極324aに電圧を印加する
と、接地電極322aと上側の駆動電極324aが静電
引力によって互いに引き寄せられ、バネ部316がたわ
み変形を起こす。その結果、図28に示される構造体
(つまり可動ビームの一部)は上方向に反る。
The operation of the first unit driving element 310 will be described with reference to FIG. FIG. 28 is a side view of a structure in which a plurality of first unit driving elements 310 are connected in series. In FIG. 28, ground electrodes 322a, 3
When a voltage is applied to the upper drive electrode 324a with the 22b and the lower drive electrode 324b kept at the ground potential, the ground electrode 322a and the upper drive electrode 324a are attracted to each other by electrostatic attraction, and the spring portion 316 is pulled. Causes bending deformation. As a result, the structure shown in FIG. 28 (that is, a part of the movable beam) is warped upward.

【0064】これとは反対に、接地電極322a、32
2bおよび上側の駆動電極324aを接地電位に保った
状態で、下側の駆動電極324bに電圧を印加すれば、
図28に示される構造体(つまり可動ビームの一部)は
下方向に反る。
On the contrary, the ground electrodes 322a, 32
By applying a voltage to the lower drive electrode 324b while keeping the 2b and the upper drive electrode 324a at the ground potential,
The structure shown in FIG. 28 (that is, a part of the movable beam) warps downward.

【0065】また、駆動電圧に電圧を印加する単位駆動
素子310の個数を制御することにより、図28に示さ
れる構造体(つまり可動ビームの一部)の反る量つまり
変位量を細かく制御することができる。さらに、適当な
単位駆動素子310に対しては上側の駆動電極324a
に電圧を印加するとともに、その以外のうちの適当な単
位駆動素子310に対して下側の駆動電極324bに電
圧を印加することにより、図28に示される構造体(つ
まり可動ビームの一部)を上下方向に複雑な形状に変形
させることもできる。
Further, by controlling the number of unit drive elements 310 for applying a voltage to the drive voltage, the amount of warpage, that is, the amount of displacement of the structure (that is, a part of the movable beam) shown in FIG. 28 is finely controlled. be able to. Further, for an appropriate unit drive element 310, the upper drive electrode 324a
By applying a voltage to the lower drive electrode 324b for the other appropriate unit drive element 310 while applying a voltage to the other unit drive elements 310, the structure shown in FIG. Can be deformed vertically into a complicated shape.

【0066】図22と図23に示される第一の単位駆動
素子310は、上方向と下方向の両方向への移動のため
に、可動ビーム302の軸から対称的に外れて配置され
た二対の接地電極と駆動電極を有しているが、上方向ま
たは下方向のいずれか一方への移動のみが要求される用
途に対しては、第一の単位駆動素子310は、可動ビー
ム302の軸から外れて配置された一対の接地電極と駆
動電極を有してさえすればよい。
The first unit driving element 310 shown in FIG. 22 and FIG. 23 has two pairs arranged symmetrically off the axis of the movable beam 302 for movement in both the upward and downward directions. However, for applications in which only movement in one of the upward and downward directions is required, the first unit drive element 310 is provided with the axis of the movable beam 302. It is only necessary to have a pair of the ground electrode and the drive electrode that are arranged out of the way.

【0067】第二の単位駆動素子330は、図24と図
25に示されるように、第一の電極支持部332と、第
二の電極支持部334と、第一の電極支持部332と第
二の電極支持部334を連結しているバネ部336とを
有している。バネ部336は、可動ビーム302の軸に
直交する左右方向にたわみ得るたわみバネである。
As shown in FIGS. 24 and 25, the second unit driving element 330 includes a first electrode support portion 332, a second electrode support portion 334, a first electrode support portion 332, and a first electrode support portion 332. And a spring portion 336 connecting the two electrode support portions 334. The spring portion 336 is a flexible spring that can bend in the left-right direction orthogonal to the axis of the movable beam 302.

【0068】第一の電極支持部332は、四つの接地電
極342a、342b、342c、342dを有してお
り、第二の電極支持部334は、四つの駆動電極344
a、344b、344c、344dを有している。すな
わち、第二の単位駆動素子330は、接地電極と駆動電
極の対を四つ、すなわち、接地電極342aと駆動電極
344aの第一の対と、接地電極342bと駆動電極3
44bの第二の対と、接地電極342cと駆動電極34
4cの第三の対と、接地電極342dと駆動電極344
dの第四の対とを有している。
The first electrode support 332 has four ground electrodes 342a, 342b, 342c and 342d, and the second electrode support 334 has four drive electrodes 344.
a, 344b, 344c, and 344d. That is, the second unit driving element 330 includes four pairs of the ground electrode and the driving electrode, that is, the first pair of the ground electrode 342a and the driving electrode 344a, and the ground electrode 342b and the driving electrode 3
44b, the ground electrode 342c and the drive electrode 34.
4c, a ground electrode 342d and a drive electrode 344.
d of the fourth pair.

【0069】接地電極342a、342b、342c、
342dと駆動電極344a、344b、344c、3
44dは共に複数の歯を有する櫛形電極であり、それぞ
れの対を成している櫛形電極は、一方の歯が他方の歯の
間に入り込んでおり、各対の櫛形電極の歯は共に可動ビ
ーム302の延びる方向に沿って延びている。
The ground electrodes 342a, 342b, 342c,
342d and drive electrodes 344a, 344b, 344c, 3
44d is a comb-shaped electrode having a plurality of teeth, and each pair of the comb-shaped electrodes has one tooth interposed between the other teeth, and the teeth of each pair of the comb-shaped electrodes are both movable beams. It extends along the direction in which 302 extends.

【0070】第一の対の櫛形電極(すなわち接地電極3
42aと駆動電極344a)と第二の対の櫛形電極(す
なわち接地電極342bと駆動電極344b)は共に、
可動ビーム302の軸から、バネ部336がたわみ得る
方向に外れて位置している。さらに、第一の対の櫛形電
極と第二の対の櫛形電極は、可動ビーム302の軸を通
り、バネ部336がたわみ得る方向に平行な平面に対し
て面対称に位置している。
The first pair of comb electrodes (that is, the ground electrode 3
42a and the drive electrode 344a) and the second pair of comb electrodes (that is, the ground electrode 342b and the drive electrode 344b)
The spring portion 336 is positioned off the axis of the movable beam 302 in a direction in which the spring portion 336 can bend. Further, the first pair of comb electrodes and the second pair of comb electrodes are located plane-symmetrically with respect to a plane passing through the axis of the movable beam 302 and parallel to the direction in which the spring portion 336 can bend.

【0071】同様に、第三の対の櫛形電極(すなわち接
地電極342cと駆動電極344c)と第四の対の櫛形
電極(すなわち接地電極342dと駆動電極344d)
は共に、可動ビーム302の軸から、バネ部336がた
わみ得る方向に外れて位置している。さらに、第三の対
の櫛形電極と第四の対の櫛形電極は、可動ビーム302
の軸を通り、バネ部336がたわみ得る方向に平行な平
面に対して面対称に位置している。
Similarly, a third pair of comb electrodes (ie, ground electrode 342c and drive electrode 344c) and a fourth pair of comb electrodes (ie, ground electrode 342d and drive electrode 344d)
Are located off the axis of the movable beam 302 in a direction in which the spring portion 336 can bend. In addition, the third pair of comb electrodes and the fourth pair of comb electrodes
, And is located plane-symmetrically with respect to a plane parallel to the direction in which the spring portion 336 can bend.

【0072】加えて、第一の対と第二の対の二対の櫛形
電極と、第三の対と第四の対の二対の櫛形電極とは、可
動ビーム302の軸を通り、バネ部336がたわみ得る
方向に直交する平面に対して面対称に位置している。
In addition, the two pairs of first and second pairs of comb electrodes and the third and fourth pairs of two pairs of comb electrodes pass through the axis of the movable beam 302, and The part 336 is located plane-symmetrically with respect to a plane orthogonal to the direction in which the part 336 can bend.

【0073】第二の単位駆動素子330の動作について
図29を参照して説明する。図29は、複数の第二の単
位駆動素子330が直列的に接続された構造体を上から
見た図である。図29において、接地電極342a、3
42b、342c、342dおよび左側の駆動電極34
4a、344bを接地電位に保った状態で、右側の駆動
電極344c、344dに電圧を印加すると、接地電極
342c、342dと右側の駆動電極344c、344
dが静電引力によって互いに引き寄せられ、バネ部33
6がたわみ変形を起こす。その結果、図29に示される
構造体(つまり可動ビームの一部)は右方向に反る。
The operation of the second unit driving element 330 will be described with reference to FIG. FIG. 29 is a top view of a structure in which a plurality of second unit driving elements 330 are connected in series. In FIG. 29, the ground electrodes 342a, 3
42b, 342c, 342d and the left drive electrode 34
When a voltage is applied to the right driving electrodes 344c and 344d while the ground electrodes 4a and 344b are maintained at the ground potential, the ground electrodes 342c and 342d and the right driving electrodes 344c and 344d are applied.
d are attracted to each other by electrostatic attraction, and the spring portion 33
6 causes bending deformation. As a result, the structure shown in FIG. 29 (that is, a part of the movable beam) warps to the right.

【0074】これとは反対に、接地電極342a、34
2b、342c、342dおよび右側の駆動電極344
c、344dを接地電位に保った状態で、左側の駆動電
極344a、344bに電圧を印加すれば、図28に示
される構造体(つまり可動ビームの一部)は左方向に反
る。
On the contrary, the ground electrodes 342a, 342
2b, 342c, 342d and right drive electrode 344
If a voltage is applied to the left drive electrodes 344a and 344b while maintaining the c and 344d at the ground potential, the structure shown in FIG. 28 (that is, a part of the movable beam) warps to the left.

【0075】また、駆動電圧に電圧を印加する単位駆動
素子330の個数を制御することにより、図29に示さ
れる構造体(つまり可動ビームの一部)の反る量つまり
変位量を細かく制御することができる。さらに、適当な
単位駆動素子330に対しては左側の駆動電極344
a、344bに電圧を印加するとともに、その以外のう
ちの適当な単位駆動素子330に対して右側の駆動電極
344c、344dに電圧を印加することにより、図2
9に示される構造体(つまり可動ビームの一部)を左右
方向に複雑な形状に変形させることもできる。
By controlling the number of unit drive elements 330 for applying a drive voltage, the amount of warpage, ie, the amount of displacement of the structure (ie, a part of the movable beam) shown in FIG. 29 is finely controlled. be able to. Furthermore, for the appropriate unit drive element 330, the left drive electrode 344
a and 344b, and by applying a voltage to the drive electrodes 344c and 344d on the right side of the other appropriate unit drive elements 330, as shown in FIG.
The structure shown in FIG. 9 (that is, a part of the movable beam) can be deformed into a complicated shape in the left-right direction.

【0076】図24と図25に示される第二の単位駆動
素子330は、左方向と右方向の両方向への移動のため
に、可動ビーム302の軸から対称的に外れて配置され
た第一と第二の対の接地電極と駆動電極および第三と第
四の対の接地電極と駆動電極を有しているが、左方向ま
たは右方向のいずれか一方への移動のみが要求される用
途に対しては、第二の単位駆動素子330は、可動ビー
ム302の軸から外れて配置された二対(例えば第一と
第二の対)の接地電極と駆動電極を有してさえすればよ
い。
The second unit driving element 330 shown in FIGS. 24 and 25 is provided with a first unit driving element 330 symmetrically displaced from the axis of the movable beam 302 for movement in both the left and right directions. And a second pair of ground electrodes and drive electrodes, and a third and fourth pair of ground electrodes and drive electrodes, but only requiring movement in either the left or right direction , The second unit drive element 330 only needs to have two pairs (eg, first and second pairs) of ground electrodes and drive electrodes that are arranged off-axis of the movable beam 302. Good.

【0077】第三の単位駆動素子350は、図26と図
27に示されるように、第一の電極支持部352と、第
二の電極支持部354と、第一の電極支持部352と第
二の電極支持部354を連結しているバネ部356とを
有している。バネ部356は、可動ビーム302の軸を
中心にねじれ得るねじれバネである。
As shown in FIGS. 26 and 27, the third unit driving element 350 includes a first electrode support 352, a second electrode support 354, a first electrode support 352, and a second electrode support 352. And a spring portion 356 connecting the two electrode support portions 354. The spring portion 356 is a torsion spring that can be twisted about the axis of the movable beam 302.

【0078】第一の電極支持部352は、四つの接地電
極362a、362b、362c、362dを有してお
り、第二の電極支持部354は、四つの駆動電極364
a、364b、364c、364dを有している。すな
わち、第二の単位駆動素子350は、接地電極と駆動電
極の対を四つ、すなわち、接地電極362aと駆動電極
364aの第一の対と、接地電極362bと駆動電極3
64bの第二の対と、接地電極362cと駆動電極36
4cの第三の対と、接地電極362dと駆動電極364
dの第四の対とを有している。
The first electrode support 352 has four ground electrodes 362a, 362b, 362c and 362d, and the second electrode support 354 has four drive electrodes 364.
a, 364b, 364c, and 364d. That is, the second unit driving element 350 includes four pairs of the ground electrode and the driving electrode, that is, the first pair of the ground electrode 362a and the driving electrode 364a, and the ground electrode 362b and the driving electrode 3
64b, the ground electrode 362c and the drive electrode 36
4c, a ground electrode 362d and a drive electrode 364.
d of the fourth pair.

【0079】接地電極362a、362b、362c、
362dと駆動電極364a、364b、364c、3
64dは共に複数の歯を有する櫛形電極であり、それぞ
れの対を成している櫛形電極は、一方の歯が他方の歯の
間に入り込んでおり、各対の櫛形電極の歯は共に可動ビ
ーム302の軸に直交する方向に沿って延びている。
The ground electrodes 362a, 362b, 362c,
362d and drive electrodes 364a, 364b, 364c, 3
64d is a comb-shaped electrode having a plurality of teeth, and each pair of the comb-shaped electrodes has one tooth interposed between the other teeth, and the teeth of each pair of the comb-shaped electrodes are both movable beams. It extends along a direction perpendicular to the axis of 302.

【0080】第一の対の櫛形電極(すなわち接地電極3
62aと駆動電極364a)と第四の対の櫛形電極(す
なわち接地電極362dと駆動電極364d)は、可動
ビーム302の延びる方向に沿って延びる軸に対して対
称的に位置している。同様に、第二の対の櫛形電極(す
なわち接地電極362bと駆動電極364b)と第三の
対の櫛形電極(すなわち接地電極362cと駆動電極3
64c)は、可動ビーム302の延びる方向に沿って延
びる軸に対して対称的に位置している。
The first pair of comb electrodes (that is, the ground electrode 3
62a and the drive electrode 364a) and the fourth pair of comb-shaped electrodes (that is, the ground electrode 362d and the drive electrode 364d) are symmetrically positioned with respect to an axis extending along the direction in which the movable beam 302 extends. Similarly, a second pair of comb-shaped electrodes (ie, ground electrode 362b and drive electrode 364b) and a third pair of comb-shaped electrodes (ie, ground electrode 362c and drive electrode 3)
64c) is symmetrically located with respect to an axis extending along the direction in which the movable beam 302 extends.

【0081】第三の単位駆動素子350の動作について
図30を参照して説明する。図30は、第三の単位駆動
素子350を可動ビームの軸方向から見た図である。図
30において、接地電極362a、362b、362
c、362dおよび駆動電極364b、364cを接地
電位に保った状態で、駆動電極364a、364dに電
圧を印加すると、接地電極362a、362dと駆動電
極364a、364dが静電引力によって互いに引き寄
せられ、バネ部356(図27参照)がねじり変形を起
こす。その結果、第一の電極支持部352は第二の電極
支持部354に対して右回りにねじれる。これにより、
第一の電極支持部352に接続されている構造体は、第
二の電極支持部354に接続されている構造体に対し
て、右回りにねじれる。
The operation of the third unit driving element 350 will be described with reference to FIG. FIG. 30 is a diagram of the third unit drive element 350 as viewed from the axial direction of the movable beam. In FIG. 30, the ground electrodes 362a, 362b, 362
When a voltage is applied to the drive electrodes 364a and 364d in a state where the drive electrodes 362a and 364d and the drive electrodes 364b and 364c are maintained at the ground potential, the ground electrodes 362a and 362d and the drive electrodes 364a and 364d are attracted to each other by electrostatic attraction. The portion 356 (see FIG. 27) undergoes torsional deformation. As a result, the first electrode support 352 twists clockwise with respect to the second electrode support 354. This allows
The structure connected to the first electrode support 352 twists clockwise relative to the structure connected to the second electrode support 354.

【0082】これとは反対に、接地電極362a、36
2b、362c、362dおよび駆動電極364a、3
64dを接地電位に保った状態で、駆動電極364b、
364cに電圧を印加すれば、第一の電極支持部352
は第二の電極支持部354に対して左回りにねじれる。
On the contrary, the ground electrodes 362a and 362a
2b, 362c, 362d and drive electrodes 364a, 3
64d at the ground potential, the drive electrode 364b,
If a voltage is applied to the first electrode support portion 352
Are twisted counterclockwise with respect to the second electrode support 354.

【0083】図26と図27に示される第三の単位駆動
素子350は、左回りと右回りの両方向への回転のため
に、可動ビーム302の軸に対して軸対称に配置された
第一と第四の対の接地電極と駆動電極および第二と第三
の対の接地電極と駆動電極を有しているが、左回りまた
は右回りのいずれか一方への回転のみが要求される用途
においては、第三の単位駆動素子350は、可動ビーム
302の軸に対して軸対象に配置された二対(例えば第
一と第四の対)の接地電極と駆動電極を有してさえすれ
ばよい。
The third unit driving element 350 shown in FIGS. 26 and 27 is a first unit driving element 350 which is arranged symmetrically with respect to the axis of the movable beam 302 for rotation in both counterclockwise and clockwise directions. And a fourth pair of ground electrodes and drive electrodes, and a second and third pair of ground electrodes and drive electrodes, but only rotation in one of the left or right direction is required. , The third unit drive element 350 even has two pairs (eg, first and fourth pairs) of ground and drive electrodes arranged symmetrically about the axis of the movable beam 302. I just need.

【0084】第一ないし第三の単位駆動素子310、3
30、350の第一の電極支持部312、332、35
2は、それに隣接する第一ないし第三の単位駆動素子3
10、330、350の第二の電極支持部314、33
4、354と連結されている。このようにして複数の単
位駆動素子が直列的に接続されている構造体(すなわち
可動ビーム302)は、後述するように、半導体製造プ
ロセスを適用して、シリコン基板から作製される。
The first to third unit driving elements 310, 3
30, 350 first electrode supports 312, 332, 35
2 is a first to third unit driving element 3
10, 330, 350 second electrode support portions 314, 33
4, 354. In this manner, a structure in which a plurality of unit driving elements are connected in series (that is, the movable beam 302) is manufactured from a silicon substrate by applying a semiconductor manufacturing process, as described later.

【0085】図22〜図27に示される第一ないし第三
の単位駆動素子の各々において、第一の電極支持部と第
二の電極支持部とバネ部と接地電極と駆動電極は共に主
にシリコンで構成されている。駆動電極は酸化シリコン
膜によって第二の電極支持部から電気的に絶縁されてい
る。また接地電極も酸化シリコン膜によって第一の電極
支持部から電気的に絶縁されている。
In each of the first to third unit drive elements shown in FIGS. 22 to 27, the first electrode support, the second electrode support, the spring, the ground electrode and the drive electrode are mainly It is made of silicon. The drive electrode is electrically insulated from the second electrode support by the silicon oxide film. The ground electrode is also electrically insulated from the first electrode support by the silicon oxide film.

【0086】各単位駆動素子310、330、350
は、図22〜図27に示されるように、第一の電極支持
部と第二の電極支持部とバネ部の内部を通る配線溝31
8、338、358を有している。配線溝318、33
8、358は、酸化シリコン膜によって、第一の電極支
持部と第二の電極支持部とバネ部から電気的に絶縁され
ている。
Each unit driving element 310, 330, 350
As shown in FIGS. 22 to 27, a wiring groove 31 passing through the inside of the first electrode support, the second electrode support, and the spring is provided.
8, 338, and 358. Wiring grooves 318, 33
8 and 358 are electrically insulated from the first electrode support, the second electrode support, and the spring by the silicon oxide film.

【0087】また、各単位駆動素子は、図22〜図27
には図示されていないが、第一の電極支持部と第二の電
極支持部の内部に形成されたCMOS回路を有してい
る。駆動電極はそれぞれコンタクトホールを介してCM
OS回路と電気的に接続されている。また、隣接する単
位駆動素子の内部のCMOS回路同士は、配線溝内を延
びる配線を介して互いに電気的に接続されている。ま
た、隣接する単位駆動素子の接地電極は、配線溝内を延
びる配線を介して互いに電気的に接続されている。
Each unit driving element is shown in FIGS.
Although not shown in the figure, a CMOS circuit formed inside the first electrode support and the second electrode support is provided. The drive electrodes are CM
It is electrically connected to the OS circuit. Further, the CMOS circuits inside the adjacent unit drive elements are electrically connected to each other via a wiring extending in the wiring groove. The ground electrodes of adjacent unit driving elements are electrically connected to each other via a wiring extending in the wiring groove.

【0088】さらに、本実施の形態の静電アクチュエー
タは、図示しないが、第一の実施の形態と同様に、可動
ビーム302を片持ちに支持するビーム支持部を有して
おり、ビーム支持部は給電パッドを有しており、給電パ
ッドは配線溝内を延びる配線によって隣接する単位駆動
素子のCMOS回路と電気的に接続されている。
Further, although not shown, the electrostatic actuator according to the present embodiment has a beam support for supporting the movable beam 302 in a cantilever manner as in the first embodiment. Has a power supply pad, and the power supply pad is electrically connected to a CMOS circuit of an adjacent unit drive element by a wiring extending in the wiring groove.

【0089】各単位駆動素子310、330、350の
内部に設けられるCMOS回路は、電圧を印加する駆動
電極の選択に使用される。図31に示されるように、C
MOS回路402は、シフトレジスタ404とラッチ回
路406とMOSトランジスタ408とを有している。
MOSトランジスタ408のソース及びドレインには直
流電源412および単位駆動素子の駆動電極444がそ
れぞれ接続されている。
A CMOS circuit provided inside each of the unit driving elements 310, 330, 350 is used for selecting a driving electrode to which a voltage is applied. As shown in FIG.
The MOS circuit 402 has a shift register 404, a latch circuit 406, and a MOS transistor 408.
The DC power supply 412 and the drive electrode 444 of the unit drive element are connected to the source and the drain of the MOS transistor 408, respectively.

【0090】また、MOSトランジスタ408のゲート
はMOSトランジスタに対応するラッチ回路406に接
続されている。CMOS回路402内において、ラッチ
回路406はシフトレジスタ404内のノード418に
接続され、シフトレジスタ404内の各ノードは、各々
の駆動電極444に1対1で対応するものとする。
The gate of the MOS transistor 408 is connected to a latch circuit 406 corresponding to the MOS transistor. In the CMOS circuit 402, the latch circuit 406 is connected to a node 418 in the shift register 404, and each node in the shift register 404 has a one-to-one correspondence with each drive electrode 444.

【0091】以下このCMOS回路402の動作につい
て説明する。
The operation of the CMOS circuit 402 will be described below.

【0092】まず、入力パルスを端子414から入力す
る。入力パルスはシフトレジスタ404により入力端子
側より順次転送されていく。シフトレジスタ404内を
転送されてきた入力パルスが駆動したい電極に対応する
シフトレジスタ内のノード418まで到達したら、ラッ
チ回路コントローラ410を動作させ、各々のラッチ回
路406内部にシフトレジスタ内ノード418の電位情
報をラッチする。このラッチされた電位情報によりMO
Sトランジスタを制御する事で、電源412の電圧が任
意の駆動電極444に印加される。
First, an input pulse is input from the terminal 414. The input pulse is sequentially transferred from the input terminal side by the shift register 404. When the input pulse transferred in the shift register 404 reaches the node 418 in the shift register corresponding to the electrode to be driven, the latch circuit controller 410 is operated, and the potential of the node 418 in the shift register is stored in each latch circuit 406. Latch information. By the latched potential information, MO
By controlling the S transistor, the voltage of the power supply 412 is applied to an arbitrary drive electrode 444.

【0093】本発明の実施の形態においては、図25お
よび図27から示唆されるように、第二の単位駆動素子
330と第三の単位駆動素子350において、それぞ
れ、バネ部336とバネ部356の内部に形成される配
線溝338と配線溝358の幅が十分確保できないケー
スが予想されるが、各単位駆動素子に上記のCMOS回
路402を設けることにより、配線溝の内部を通る配線
は駆動電極の個数に依らず、図31の422、424、
426で示される配線の他、接地電極442に接続され
る配線や、各回路に電圧および駆動のためのパルスを供
給する配線のみで済むため、配線溝が狭いことによる不
具合は生じない。
In the embodiment of the present invention, as suggested from FIGS. 25 and 27, in the second unit driving element 330 and the third unit driving element 350, the spring portions 336 and 356 are provided, respectively. It is expected that the width of the wiring groove 338 and the width of the wiring groove 358 formed inside the device cannot be sufficiently secured. However, by providing the CMOS circuit 402 in each unit driving element, the wiring passing through the wiring groove is driven. Regardless of the number of electrodes, 422, 424,
In addition to the wiring indicated by reference numeral 426, only wiring connected to the ground electrode 442 and wiring for supplying a voltage and a driving pulse to each circuit are sufficient, so that a problem caused by a narrow wiring groove does not occur.

【0094】各単位駆動素子の駆動電極は互いに電気的
に分離されているため、各単位駆動素子に対して独立に
電圧を印加することができる。従って、可動ビーム30
2の任意の箇所を変位させることができるともに、可動
ビーム全体の変位量を、電圧を印加する単位駆動素子の
個数によって制御することができる。
Since the drive electrodes of each unit drive element are electrically separated from each other, a voltage can be independently applied to each unit drive element. Therefore, the movable beam 30
2 can be displaced, and the displacement of the entire movable beam can be controlled by the number of unit drive elements to which a voltage is applied.

【0095】図32〜図41は、本実施の形態の静電ア
クチュエーターの可動ビーム302の製造工程を示す斜
視図である。以下、図32〜図41を参照しながら、本
実施の形態の静電アクチュエーターの可動ビーム302
の製造方法について説明する。図32〜図41には、可
動ビーム302のうち、第一の単位駆動素子310と第
二の単位駆動素子330と第三の単位駆動素子350を
ひとつずつ含む部分が描かれている。
FIGS. 32 to 41 are perspective views showing the steps of manufacturing the movable beam 302 of the electrostatic actuator according to the present embodiment. Hereinafter, the movable beam 302 of the electrostatic actuator according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
A method of manufacturing the device will be described. 32 to 41 illustrate a portion of the movable beam 302 that includes one first unit driving element 310, one second unit driving element 330, and one third unit driving element 350.

【0096】まず図32に示すように、活性層と支持層
504と埋め込み酸化膜506を有するSOI基板を用
意し、その活性層を、フォトレジスト(図示せず)等を
マスクとしてRIEやICPエッチングによって2回選
択的に除去することにより、接地電極508a、508
b、508cと、駆動電極510a、510b、510
cとを形成する。接地電極508a、508b、508
cはそれぞれ突出した接合部512を有し、駆動電極5
10a、510b、510cはそれぞれ突出した接合部
514を有している。
First, as shown in FIG. 32, an SOI substrate having an active layer, a support layer 504, and a buried oxide film 506 is prepared, and the active layer is etched by RIE or ICP using a photoresist (not shown) or the like as a mask. And the ground electrodes 508a and 508 are selectively removed twice.
b, 508c and drive electrodes 510a, 510b, 510
and c. Ground electrodes 508a, 508b, 508
c each have a projecting joint portion 512,
Each of 10a, 510b, and 510c has a projecting joint 514.

【0097】接地電極508aと駆動電極510aは、
それぞれ、第一の単位駆動素子310の接地電極と駆動
電極になり、接地電極508bと駆動電極510bは、
それぞれ、第二の単位駆動素子330の接地電極と駆動
電極になり、接地電極508cと駆動電極510cは、
それぞれ、第三の単位駆動素子350の接地電極と駆動
電極になる。
The ground electrode 508a and the drive electrode 510a are
The ground electrode and the drive electrode of the first unit drive element 310 respectively become the ground electrode and the drive electrode 510b.
The ground electrode and the drive electrode of the second unit drive element 330 respectively become the ground electrode and the drive electrode 510c.
These become the ground electrode and the drive electrode of the third unit drive element 350, respectively.

【0098】次に、同様に活性層522と支持層524
と埋め込み酸化膜526を有する別のSOI基板を用意
し、その活性層522を、図32の工程と同様の手法に
より、選択的に除去することにより、図33に示すよう
に、電極支持部528a、528b、528c、528
dと、電極支持部528bと電極支持部528cの間に
延びるバネ形成予定部530とを形成する。
Next, the active layer 522 and the support layer 524 are similarly formed.
Another SOI substrate having a buried oxide film 526 and an active layer 522 is prepared, and the active layer 522 is selectively removed by a method similar to the process of FIG. , 528b, 528c, 528
d, and a spring forming portion 530 extending between the electrode support portion 528b and the electrode support portion 528c.

【0099】電極支持部528aは、第一の単位駆動素
子310の第一の電極支持部の一部となり、電極支持部
528bは、第一の単位駆動素子310の第二の電極支
持部と第二の単位駆動素子330の第一の電極支持部の
一部となり、電極支持部528cは、第二の単位駆動素
子330の第二の電極支持部と第三の単位駆動素子35
0の第一の電極支持部の一部となり、電極支持部528
dは、第三の単位駆動素子350の第二の電極支持部の
一部となる。
The electrode supporting portion 528a becomes a part of the first electrode supporting portion of the first unit driving element 310, and the electrode supporting portion 528b is connected to the second electrode supporting portion of the first unit driving element 310 and the second electrode supporting portion 528b. It becomes a part of the first electrode support portion of the second unit drive element 330, and the electrode support portion 528c is connected to the second electrode support portion of the second unit drive element 330 and the third unit drive element 35.
The first electrode support portion 528 becomes a part of the first electrode support portion 528.
d becomes a part of the second electrode support of the third unit drive element 350.

【0100】バネ形成予定部530は、第二の単位駆動
素子330用であり、最終的に、第二の単位駆動素子3
30のバネ部の一部となる。また、活性層522のエッ
チングは、埋め込み酸化膜526が露出する前で止めら
れており、従って、電極支持部528aと電極支持部5
28bの間および電極支持部528cと電極支持部52
8dの間には、薄い活性層522が残っている。電極支
持部528aと電極支持部528bの間に残る薄い活性
層522は、第一の単位駆動素子310用のバネ形成予
定部となり、最終的に、第一の単位駆動素子310のバ
ネ部の一部となる。また、電極支持部528cと電極支
持部528dの間に残る薄い活性層522の中央部分
は、第三の単位駆動素子350用のバネ形成予定部とな
り、最終的に、第三の単位駆動素子350のバネ部の一
部となる。
The spring formation scheduled portion 530 is for the second unit drive element 330, and finally, the second unit drive element 3
It becomes a part of the spring section 30. Further, the etching of the active layer 522 is stopped before the buried oxide film 526 is exposed, and therefore, the electrode support portions 528a and 528 are stopped.
28b and between the electrode support 528c and the electrode support 52
Between 8d, a thin active layer 522 remains. The thin active layer 522 remaining between the electrode support portion 528a and the electrode support portion 528b becomes a portion where a spring for the first unit drive element 310 is to be formed, and finally becomes one of the spring portions of the first unit drive element 310. Department. Further, the central portion of the thin active layer 522 remaining between the electrode support portion 528c and the electrode support portion 528d becomes a portion where a spring for the third unit drive element 350 is to be formed, and finally, the third unit drive element 350 And a part of the spring part.

【0101】図32および図33の工程において使用す
るSOI基板の活性層には、初期酸素濃度が10〜28
ppma(OLD ASTM)の範囲のものを使用する。本実施
の形態においては、素子内部にMOSトランジスタを形
成(後述)するため、多くの熱工程が必要となるが、熱
工程の条件によっては、シリコン中に含まれる格子間酸
素が析出することにより、格子間酸素濃度が低下する。
The active layer of the SOI substrate used in the steps of FIGS. 32 and 33 has an initial oxygen concentration of 10 to 28.
Use those in the range of ppma (OLD ASTM). In this embodiment, since a MOS transistor is formed inside the element (described later), many heat steps are required. However, depending on the conditions of the heat step, interstitial oxygen contained in silicon is precipitated. In addition, the interstitial oxygen concentration decreases.

【0102】格子間酸素濃度が10ppma(OLD AST
M)以下に低下すると、シリコンの機械強度が急激に低
下することが知られているが(阿部孝夫著、シリコン結
晶とドーピング(丸善(株))P32)、熱工程前の格
子間酸素濃度を10〜28ppma(OLD ASTM)の範囲
に制御することにより、熱工程中による酸素析出が防止
され、アクチュエーターを構成するシリコンの機械強度
が確保される(F. Shimura, Semiconductor Silicon Cr
ystal Technology(Academic Press Inc.)、P320)。
When the interstitial oxygen concentration is 10 ppma (OLD AST
It is known that the mechanical strength of silicon decreases sharply when it falls below M) (Takao Abe, Silicon Crystals and Doping (Maruzen Co., Ltd.) P32). By controlling the concentration in the range of 10 to 28 ppma (OLD ASTM), oxygen precipitation due to the thermal process is prevented, and the mechanical strength of silicon constituting the actuator is secured (F. Shimura, Semiconductor Silicon Cr
ystal Technology (Academic Press Inc.), P320).

【0103】次に、図33の工程によって作製された構
造体の活性層522の表面に熱酸化膜532を形成した
後、図34に示すように、これを、図32の工程によっ
て作製された構造体と接合する。
Next, after forming a thermal oxide film 532 on the surface of the active layer 522 of the structure manufactured by the process of FIG. 33, as shown in FIG. 34, this was manufactured by the process of FIG. Join with the structure.

【0104】図34の構造体を部分的に破断して示す図
35に示されるように、これら二つの構造体は、第一の
単位駆動素子310用のバネ形成予定部534が、その
接地電極508aと駆動電極510aの中央に、第二の
単位駆動素子330用のバネ形成予定部530が、その
接地電極508bと駆動電極510bの中央に、第三の
単位駆動素子350用のバネ形成予定部536が、その
接地電極508cと駆動電極510cの中央に来るよう
に、位置合わせされる。
As shown in FIG. 35, which is a partially cutaway view of the structure of FIG. 34, these two structures are different from each other in that the spring forming portion 534 for the first unit drive element 310 is A spring forming portion 530 for the second unit driving element 330 is provided at the center between the driving electrode 508a and the driving electrode 510a, and a spring forming portion for the third unit driving element 350 is provided at the center between the ground electrode 508b and the driving electrode 510b. 536 is aligned so that it is centered between its ground electrode 508c and drive electrode 510c.

【0105】次に支持層524をTMAH等により除去
した後、埋め込み酸化膜526をRIEによって除去す
る。さらに、図36に示すように、フォトレジスト54
2をマスクとしてRIEによって、活性層522のシリ
コンを一部除去することにより、配線溝544を形成す
る。
Next, after removing the support layer 524 by TMAH or the like, the buried oxide film 526 is removed by RIE. Further, as shown in FIG.
The wiring groove 544 is formed by partially removing the silicon of the active layer 522 by RIE using 2 as a mask.

【0106】次にフォトレジスト542を除去した後、
熱酸化を行ない、新たに形成された熱酸化膜の一部をフ
ォトレジストをマスクとしてバッファードフッ酸または
RIEによって除去することにより、図37に示される
酸化膜マスク546を形成する。さらに図37に示すよ
うに、酸化膜マスク546を介して、下層のシリコン5
22をTMAHによって除去することにより、凹部54
8を形成する。
Next, after removing the photoresist 542,
Thermal oxidation is performed, and a part of the newly formed thermal oxide film is removed by buffered hydrofluoric acid or RIE using a photoresist as a mask, thereby forming an oxide film mask 546 shown in FIG. Further, as shown in FIG. 37, lower silicon 5 is formed through oxide film mask 546.
The removal of the recesses 54 by TMAH
8 is formed.

【0107】次に酸化膜マスク546を除去した後、再
度熱酸化を行ない、図38に示される酸化シリコン膜5
50を形成する。さらに酸化シリコン膜550の一部を
フォトレジストをマスクとしてRIEによって除去する
ことにより、図38に示されるCMOS形成領域552
のシリコンを露出させる。
Next, after removing the oxide film mask 546, thermal oxidation is performed again, and the silicon oxide film 5 shown in FIG.
Form 50. Further, by removing a part of the silicon oxide film 550 by RIE using a photoresist as a mask, a CMOS formation region 552 shown in FIG.
To expose the silicon.

【0108】続いて、ウエル形成、ゲート酸化、フィー
ルド酸化、ソースドレイン形成等を順次行ない、CMO
S形成領域552にMOSトランジスタを形成する。次
に、CMOS形成領域に形成されたMOSトランジスタ
の各端子および凹部548の底部に、コンタクトホール
(図示せず)を形成した後、第一の実施の形態と同様の
手法により、図38に示される配線554および層間絶
縁膜(図示せず)を形成する。
Subsequently, well formation, gate oxidation, field oxidation, source / drain formation, and the like are sequentially performed to form a CMO.
A MOS transistor is formed in the S formation region 552. Next, a contact hole (not shown) is formed at each terminal of the MOS transistor formed in the CMOS formation region and at the bottom of the concave portion 548, and then shown in FIG. 38 by the same method as in the first embodiment. Wiring 554 and an interlayer insulating film (not shown) are formed.

【0109】次に、前工程で形成した層間絶縁膜及び酸
化シリコン膜550を一部除去した後、これらをマスク
として下層のシリコンをICPエッチング法によって除
去することにより、図39に示すように、電極支持部5
28a、528b、528c、528dおよびバネ部5
58a、558b、558cの輪郭に沿って、不要な部
分のシリコン522と酸化シリコン膜532を除去す
る。バネ部558a、558b、558cはそれぞれ第
一〜第三の単位駆動素子310、330、350のバネ
部の一部となる。
Next, after partially removing the interlayer insulating film and the silicon oxide film 550 formed in the previous step, the underlying silicon is removed by ICP etching using these as a mask, as shown in FIG. Electrode support 5
28a, 528b, 528c, 528d and spring part 5
Unnecessary portions of the silicon 522 and the silicon oxide film 532 are removed along the contours of 58a, 558b, and 558c. The spring portions 558a, 558b, 558c become part of the spring portions of the first to third unit drive elements 310, 330, 350, respectively.

【0110】さらに埋め込み酸化膜506が露出してい
る部分のうち面積の広い箇所に、ポリイミド膜560を
スクリーン印刷法等の方法により成膜する。
Further, a polyimide film 560 is formed by a method such as a screen printing method in a portion having a large area in a portion where the buried oxide film 506 is exposed.

【0111】次に図40に示すように、図39の工程で
形成された構造体562を二つ、各々の構造が接合面に
対してミラー対称になるよう位置合わせを行った後、両
者を接合する。この接合は、構造中に使用している配線
材の融点やポリイミドの熱分解温度より低い温度で行な
う。さらに支持層504を除去する。支持層504の除
去は、アクチュエーターの形成されている空間564を
封止した状態で、TMAH等を使用して行なう。
Next, as shown in FIG. 40, two structures 562 formed in the step of FIG. 39 are aligned so that each structure is mirror-symmetric with respect to the joint surface, and then both are aligned. Join. This joining is performed at a temperature lower than the melting point of the wiring material used in the structure or the thermal decomposition temperature of the polyimide. Further, the support layer 504 is removed. The removal of the support layer 504 is performed using TMAH or the like in a state where the space 564 in which the actuator is formed is sealed.

【0112】ポリイミド膜560は、第一の実施の形態
と同様、埋め込み酸化膜506の補強材として機能す
る。最後に埋め込み酸化膜506及びポリイミド膜56
0をRIEによって除去することにより、図41に示さ
れるように、第一ないし第三の単位駆動素子310、3
30、350をひとつずつ含む可動ビーム302の一部
が完成する。
The polyimide film 560 functions as a reinforcing material for the buried oxide film 506 as in the first embodiment. Finally, the buried oxide film 506 and the polyimide film 56
0 is removed by RIE, as shown in FIG. 41, the first to third unit driving elements 310, 3
A part of the movable beam 302 including one by one 30 and 350 is completed.

【0113】なお、配線溝544の表面荒れにより、後
工程で形成するCMOS回路の特性に悪影響を及ぼす場
合は、図33の工程において、スタートウエハとして、
三層のシリコンと二層の埋め込み酸化膜を有するSOI
基板を使用することにより、埋め込み酸化膜のひとつ
を、電極溝形成の際のシリコンエッチングの停止層とし
て使用してもよい。
In the case where the surface roughness of the wiring groove 544 adversely affects the characteristics of a CMOS circuit to be formed in a later step, in the step of FIG.
SOI with three layers of silicon and two layers of buried oxide
By using the substrate, one of the buried oxide films may be used as a stop layer for silicon etching when forming an electrode groove.

【0114】第二の実施の形態のビーム支持部は、第一
の実施の形態のビーム支持部とほぼ同じ構造であるた
め、その図示は省略されているが、第二の実施の形態に
おいても、これまでの製造方法の説明から分かるよう
に、配線が配線溝内面の上面と下面に形成されているた
め、ビーム支持部は、第一の実施の形態と同様に、その
内部に形成される給電パッドへの電気的接続のための開
口部が上面と下面に形成されている。
The beam support of the second embodiment has substantially the same structure as the beam support of the first embodiment, and is not shown in the drawings. As can be understood from the above description of the manufacturing method, since the wiring is formed on the upper surface and the lower surface of the inner surface of the wiring groove, the beam support portion is formed inside the same as in the first embodiment. Openings for electrical connection to the power supply pad are formed on the upper and lower surfaces.

【0115】本実施の形態による静電アクチュエーター
は、可動ビームが直列的に接続された複数の単位駆動素
子を有しているので、可動ビームを十分な駆動力で大き
く変位させることができる。また、単位駆動素子がひと
つずつ独立に制御可能であるので、可動ビームの任意の
部分を変形させることができる。駆動する単位駆動素子
の個数を変更することにより、可動ビームの全体の変位
量を、D/A変換を行なうことなく、デジタル回路によ
り直接制御することができる。
Since the electrostatic actuator according to the present embodiment has a plurality of unit drive elements to which the movable beam is connected in series, the movable beam can be largely displaced by a sufficient driving force. Further, since the unit driving elements can be controlled independently one by one, an arbitrary portion of the movable beam can be deformed. By changing the number of unit drive elements to be driven, the entire displacement of the movable beam can be directly controlled by a digital circuit without performing D / A conversion.

【0116】また、可動ビームは、複数の種類の単位駆
動素子を含んでいるため、本実施の形態による静電アク
チュエーターは、複数の種類の変位、例えば、上下方向
や左右方向への反り、ねじれの変位を発生し得る。この
ため、マイクロファクトリーおよびマイクロロボットの
アームや歩行機構、カテーテル、光スイッチ、等様々な
用途への応用が可能である。
Further, since the movable beam includes a plurality of types of unit driving elements, the electrostatic actuator according to the present embodiment can perform a plurality of types of displacement, for example, warping or twisting in the vertical and horizontal directions. Can occur. Therefore, it can be applied to various uses such as an arm and a walking mechanism of a micro factory and a micro robot, a catheter, an optical switch, and the like.

【0117】[ミラーアレイ]続いて、本発明の別の側
面であるミラーアレイについて説明する。続く説明で
は、最初に、ミラーアレイの背景について述べ、その後
で、ミラーアレイの具体的な実施の形態について述べ
る。
[Mirror Array] Next, a mirror array which is another aspect of the present invention will be described. In the following description, first, the background of the mirror array will be described, and then, specific embodiments of the mirror array will be described.

【0118】特開平6−207853号には、静電力に
より駆動するミラーアレイを利用した小型の分光装置が
開示されている。この分光装置は、図53に示すよう
に、スリット1102と、コリメーター1104と、プ
リズム1106と、空間光変調器1108と、集光ミラ
ー1110と、検出器1112とを有している。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-207853 discloses a compact spectroscopic device using a mirror array driven by electrostatic force. As shown in FIG. 53, the spectroscopic device includes a slit 1102, a collimator 1104, a prism 1106, a spatial light modulator 1108, a light collecting mirror 1110, and a detector 1112.

【0119】図53において、スリット1102を透過
した光は、コリメーター1104によって平行光束に変
換され、プリズム1106によって分光された後、空間
光変調器1108に入射する。ここでプリズム1106
によって分光された光は、入射光に含まれる光の波長毎
に固有の角度に方向付けられるので、互いに波長の異な
る光成分は、空間光変調器1108上の異なる位置に入
射する。従って、空間光変調器1108によって、特定
の位置に入射した光のみを集光ミラー1110に向けて
出力することにより、ピンホール1102に入射した光
から特定の波長の光のみを検出器1112で検出するこ
とができる。
In FIG. 53, light transmitted through a slit 1102 is converted into a parallel light beam by a collimator 1104, is split by a prism 1106, and then enters a spatial light modulator 1108. Here, prism 1106
The light separated by is directed at a unique angle for each wavelength of the light included in the incident light, so that light components having different wavelengths are incident on different positions on the spatial light modulator 1108. Therefore, only light having a specific wavelength is detected from the light having entered the pinhole 1102 by the detector 1112 by outputting only the light incident on a specific position to the condenser mirror 1110 by the spatial light modulator 1108. can do.

【0120】空間光変調器1108としては、ミラーア
レイ、シャッターアレイ、フィルターアレイ等がある
が、このうちミラーアレイは、損失が小さく、異なる位
置に入射した複数の光を異なる方向に同時に出力できる
という長所を有している。このミラーアレイを使用した
空間光変調器の一つとして、DMD(Digital Micromir
ror Device)が特開2000−28937号等に開示さ
れている。
As the spatial light modulator 1108, there are a mirror array, a shutter array, a filter array, and the like. Among them, the mirror array has a small loss and can output a plurality of lights incident on different positions simultaneously in different directions. Has advantages. As one of spatial light modulators using this mirror array, a DMD (Digital Micromirror) is used.
Ror Device) is disclosed in JP-A-2000-28937.

【0121】DMDは、図54に示すように、駆動電極
1202と、接地電極1204と、トーションバーポス
ト1206と、トーションバー1208と、ミラーポス
ト1210と、ミラー1212とを有している。
As shown in FIG. 54, the DMD has a drive electrode 1202, a ground electrode 1204, a torsion bar post 1206, a torsion bar 1208, a mirror post 1210, and a mirror 1212.

【0122】接地電極1204は、導電性の弾性体から
成る一対のトーションバー1208によって、偏向可能
に支持されている。トーションバー1208は、導電性
の一対のトーションバーポスト1206によって支持さ
れており、接地電極1204は、トーションバー120
8とトーションバーポスト1206を介して設置電位に
保たれる。また、接地電極1204にはミラーポスト1
210が取り付けられており、ミラーポスト1210に
はミラー1212が固定されている。駆動電極1202
は、接地電極1204に対向して、接地電極1204の
偏向軸に対して互いに対称な位置に一枚ずつ配置されて
いる。
The ground electrode 1204 is deflectably supported by a pair of torsion bars 1208 made of a conductive elastic material. The torsion bar 1208 is supported by a pair of conductive torsion bar posts 1206, and the ground electrode 1204 is connected to the torsion bar 120.
8 and the torsion bar post 1206 are maintained at the set potential. The mirror post 1 is connected to the ground electrode 1204.
210 is attached, and the mirror 1212 is fixed to the mirror post 1210. Drive electrode 1202
Are arranged symmetrically with respect to the deflection axis of the ground electrode 1204, one by one, facing the ground electrode 1204.

【0123】DMDにおいて、図55に示すように、接
地電極1204および一方の駆動電極1202aを接地
した状態で、他方の駆動電極1202bに電源1220
により電圧を印加すると、接地電極1204と駆動電極
1202bの表面に互いに極性が逆の電荷1224、1
222が誘起され、電荷1224と電荷1222の間に
作用する静電力により、接地電極1204の片側が駆動
電極1202bの方向に引き寄せられる。このためミラ
ーポスト1210を介して接地電極1204に固定され
たミラー1212が偏向し、ミラー1212によって反
射される光の方向が変化する。
In the DMD, as shown in FIG. 55, with the ground electrode 1204 and one drive electrode 1202a grounded, the power supply 1220 is connected to the other drive electrode 1202b.
When a voltage is applied to the surface of the ground electrode 1204 and the drive electrode 1202b, charges 1224, 1
222 is induced, and one side of the ground electrode 1204 is attracted in the direction of the drive electrode 1202b by the electrostatic force acting between the charge 1224 and the charge 1222. Therefore, the mirror 1212 fixed to the ground electrode 1204 is deflected via the mirror post 1210, and the direction of the light reflected by the mirror 1212 changes.

【0124】ミラー1212は、図54に示されるよう
に、二次元的に配列されており、このうち特定のミラー
1212を、図53中の集光ミラー1110の方向に偏
向させることにより、図53の分光装置は、特定の波長
の光のみを選択的に検出できる。
The mirrors 1212 are two-dimensionally arranged as shown in FIG. 54. By deflecting a specific mirror 1212 in the direction of the condensing mirror 1110 in FIG. Can selectively detect only light of a specific wavelength.

【0125】図53中の分光器1106を透過した光束
は、空間光変調器1108の表面において、図56に示
すように長径1232および短径1234を有する長円
状の領域1236に投影される。ここで、領域1236
に投影された光のうち波長の異なる成分は、領域123
6の長径方向に分離されるため、長径方向が図56のX
方向に揃うようプリズムや空間光変調器を配置すると、
X方向におけるミラーの位置が、空間光変調器から出力
される光の波長に対応する。
The light beam transmitted through the spectroscope 1106 in FIG. 53 is projected on the surface of the spatial light modulator 1108 to an oval region 1236 having a major axis 1232 and a minor axis 1234 as shown in FIG. Here, the area 1236
Of the light projected on the region 123
6 are separated in the major axis direction, so that the major axis direction is X in FIG.
If you place prisms and spatial light modulators so that they align in the direction,
The position of the mirror in the X direction corresponds to the wavelength of light output from the spatial light modulator.

【0126】図53において、空間光変調器1108か
ら集光ミラー1110の方向に出力される光には、所望
の波長の光以外に、図56において、隣接するミラー1
212の端面1242からの散乱光が迷光として含ま
れ、この散乱光は、検出信号のS/N比を劣化させる。
In FIG. 53, the light output from the spatial light modulator 1108 in the direction of the condensing mirror 1110 includes, in addition to the light of the desired wavelength, the adjacent mirror 1 in FIG.
The scattered light from the end surface 1242 of 212 is included as stray light, and this scattered light deteriorates the S / N ratio of the detection signal.

【0127】この不具合は、図57に示すように、一方
向に長い短冊状のミラーを直線状に並べることにより軽
減される。すなわち、図57に示すように、空間光変調
器のミラーを、一方の辺の長さが領域1236の短径よ
り長いミラー1252に変更することにより、隣接する
ミラーの端面からの散乱光はy方向に反った端面125
6からの散乱光のみとなり、X方向に沿った端面125
4からの散乱光が消失するため、迷光が低減される。
This inconvenience is reduced by arranging strip-shaped mirrors long in one direction in a straight line as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 57, by changing the mirror of the spatial light modulator to a mirror 1252 having one side longer than the minor axis of the region 1236, the scattered light from the end face of the adjacent mirror is y. End face 125 warped in the direction
6 and only the scattered light from end face 125 along the X direction
Since the scattered light from 4 is lost, stray light is reduced.

【0128】このような空間光変調器においては、図5
7のY方向を軸として、ミラー1252を偏向させる
と、ミラー1252からの反射光の一部が隣接するミラ
ーに遮られるため、信号強度が低下する。従って、ミラ
ー1252は、図56のX方向を軸として、偏向させる
ことが望ましい。
In such a spatial light modulator, FIG.
When the mirror 1252 is deflected about the Y direction 7 as an axis, a part of the reflected light from the mirror 1252 is blocked by the adjacent mirror, so that the signal intensity is reduced. Therefore, it is desirable that the mirror 1252 be deflected around the X direction in FIG.

【0129】そのための駆動機構すなわちDMDは、図
58に示すように、ミラー1252と駆動電極1262
と接地電極1264が、ミラー偏向軸に直交する方向に
比較的長い寸法を持つようになる。ミラー1252は、
接地電極1264の端面と駆動電極1262が接触する
角度より大きい角度には偏向できない。このため、図5
8の駆動機構は、図54の駆動機構と比較した場合、駆
動電極と接地電極の間隔が同じであれば、その偏向角は
小さくなる。このため、図53の分光装置においては、
空間光変調器1108と、集光ミラー1110や検出器
1112との距離を長くしなければならず、これは、不
所望な光学系の寸法の増大を招く。
A driving mechanism for this purpose, that is, a DMD includes a mirror 1252 and a driving electrode 1262 as shown in FIG.
And the ground electrode 1264 have a relatively long dimension in a direction orthogonal to the mirror deflection axis. Mirror 1252
It cannot be deflected to an angle larger than the angle at which the end surface of the ground electrode 1264 and the drive electrode 1262 contact. For this reason, FIG.
The drive mechanism of No. 8 has a smaller deflection angle if the distance between the drive electrode and the ground electrode is the same as compared with the drive mechanism of FIG. For this reason, in the spectrometer of FIG.
The distance between the spatial light modulator 1108 and the condenser mirror 1110 or detector 1112 must be increased, which leads to an undesirable increase in the size of the optical system.

【0130】また、図58の駆動機構において、ミラー
1252の大きい偏向角を得るには、駆動電極1262
と接地電極1264の間隔を大きくすればよいが、両者
の電極間に作用する静電引力は電極間隔の二乗に比例し
て減少するため、駆動電極1262と接地電極1264
の間隔を増大した場合、十分なミラー1252の駆動力
を確保できなくなる。
In order to obtain a large deflection angle of the mirror 1252 in the driving mechanism shown in FIG.
The distance between the driving electrode 1262 and the ground electrode 1264 can be reduced because the electrostatic attraction acting between the two electrodes decreases in proportion to the square of the electrode distance.
When the distance between the mirrors 125 is increased, it becomes impossible to secure a sufficient driving force of the mirror 1252.

【0131】電極間に作用する静電力は印加電圧の二乗
に比例するため、駆動電極1262と接地電極1264
の間に印加する電圧を増大させることにより、前述の電
極間隔の増大による静電引力の低下を補うことが可能だ
が、電圧には、各電極間または電極に接続される配線間
の静電耐圧により制限される上限が存在するため、印加
電圧を無制限に増大させることはできない。
Since the electrostatic force acting between the electrodes is proportional to the square of the applied voltage, the driving electrode 1262 and the ground electrode 1264
By increasing the voltage applied between the electrodes, it is possible to compensate for the decrease in the electrostatic attraction due to the increase in the electrode spacing described above. However, the voltage includes the electrostatic withstand voltage between each electrode or between the wires connected to the electrodes. , The applied voltage cannot be increased without limit.

【0132】さらに特開平6−207853に開示され
ている走査型顕微鏡のように、波長の異なる複数の光を
同時に検出したい場合には、図59に示すように、空間
光変調器1302は、これに対して異なる方向に配置さ
れた複数の検出器1304、1306、1308のいず
れかひとつに対して、光束を方向付ける必要がある。し
かし、DMDにおいては、駆動電極と接地電極間に作用
する静電引力は印加電圧に対してリニアに変化せず、ま
た静電引力は印加電圧だけでなく電極間隔にも依存する
ため、ミラーの角度を複数の異なる一定値のいずれかひ
とつに正確に制御することは極めて困難である。
Further, when it is desired to simultaneously detect a plurality of lights having different wavelengths as in a scanning microscope disclosed in JP-A-6-207853, as shown in FIG. 59, the spatial light modulator 1302 It is necessary to direct the light flux to any one of the plurality of detectors 1304, 1306, and 1308 arranged in different directions with respect to. However, in the DMD, the electrostatic attraction acting between the drive electrode and the ground electrode does not change linearly with the applied voltage, and the electrostatic attraction depends not only on the applied voltage but also on the electrode spacing. It is extremely difficult to accurately control the angle to any one of a plurality of different constant values.

【0133】本発明のミラーアレイは、上述した本発明
の静電アクチュエーターを利用することにより、このよ
うな技術的な困難を克服したものであり、ミラーの角度
を複数の異なる一定値のいずれかひとつに正確に制御す
ることができる。以下、本発明のもうひとつの側面であ
るミラーアレイの実施の形態について説明する。
The mirror array of the present invention overcomes such technical difficulties by utilizing the above-described electrostatic actuator of the present invention. The mirror angle can be set to one of a plurality of different constant values. One can control precisely. Hereinafter, an embodiment of a mirror array which is another aspect of the present invention will be described.

【0134】[第三の実施の形態]本発明の第三の実施
の形態であるミラーアレイについて図面を参照しながら
説明する。
[Third Embodiment] A mirror array according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0135】図42に示されるように、本実施の形態の
ミラーアレイは、複数の可動ビーム602と、複数の可
動ビーム602を片持ちに支持するビーム支持部604
と、可動ビーム602の各々の自由端部に設けられた複
数のミラー606とを有している。ミラー606は、可
動ビーム602の軸に沿って細長い短冊形状を有してい
る。
As shown in FIG. 42, the mirror array of the present embodiment has a plurality of movable beams 602 and a beam support 604 for supporting the plurality of movable beams 602 in a cantilever manner.
And a plurality of mirrors 606 provided at each free end of the movable beam 602. The mirror 606 has an elongated strip shape along the axis of the movable beam 602.

【0136】可動ビーム602の各々は、図43に示さ
れるように、直列的に接続された複数の単位駆動素子6
10を有している。単位駆動素子610の各々は、第一
の電極支持部612と、第二の電極支持部614と、こ
れら一対の電極支持部612、614を連結するバネ部
616とを有している。複数の単位駆動素子610は、
可動ビーム602の軸に沿って、交互に逆向きで並んで
いる。バネ部616は、可動ビーム602の軸に直交す
る方向にたわみ得るたわみバネである。
As shown in FIG. 43, each of the movable beams 602 includes a plurality of unit driving elements 6 connected in series.
It has ten. Each of the unit driving elements 610 includes a first electrode support 612, a second electrode support 614, and a spring 616 connecting the pair of electrode supports 612, 614. The plurality of unit driving elements 610 include
Along the axis of the movable beam 602, they are alternately arranged in opposite directions. The spring 616 is a flexible spring that can bend in a direction perpendicular to the axis of the movable beam 602.

【0137】第一の電極支持部612は、二つの接地電
極622a、622bを含んでおり、第二の電極支持部
614は、二つの駆動電極624a、駆動電極624b
を含んでいる。つまり、ひとつの単位駆動素子610
は、バネ部616のたわみ得る方向に置いて向き合って
いる接地電極622aと駆動電極624aの第一の対
と、バネ部616のたわみ得る方向に間隔をおいて向き
合っている接地電極622bと駆動電極624bの第二
の対を有している。
The first electrode support 612 includes two ground electrodes 622a and 622b, and the second electrode support 614 includes two drive electrodes 624a and 624b.
Contains. That is, one unit driving element 610
Are a pair of a ground electrode 622a and a drive electrode 624a facing each other in the direction in which the spring portion 616 can bend, and a ground electrode 622b and a drive electrode facing each other in the direction in which the spring portion 616 can bend. 624b has a second pair.

【0138】この単位駆動素子610は、第一の実施の
形態の単位駆動素子110と実質的に同じものである。
The unit driving element 610 is substantially the same as the unit driving element 110 of the first embodiment.

【0139】可動ビーム602は、その軸に沿って内部
を延びる配線溝632を有しており、各単位駆動素子6
10の駆動電極624a、624bおよび接地電極62
2a、622bは、コンタクトホールを介して、配線溝
632の中を延びる配線634と電気的に接続されてい
る。
The movable beam 602 has a wiring groove 632 extending inside along the axis thereof.
Ten drive electrodes 624a, 624b and ground electrode 62
2a and 622b are electrically connected to a wiring 634 extending in the wiring groove 632 via a contact hole.

【0140】ビーム支持部604は、その内部に、一本
の可動ビーム602に対して一つのCMOS回路640
を有している。CMOS回路640は、配線634を介
して、駆動電極624a、624bと電気的に接続され
ている。CMOS回路640は、ビーム支持部604に
形成された配線溝642の中を延びる配線644を介し
て、隣のCMOS回路と電気的に接続されている。
The beam support 604 has one CMOS circuit 640 for one movable beam 602 therein.
have. The CMOS circuit 640 is electrically connected to driving electrodes 624a and 624b through a wiring 634. The CMOS circuit 640 is electrically connected to an adjacent CMOS circuit via a wiring 644 extending in a wiring groove 642 formed in the beam support 604.

【0141】CMOS回路640は、可動ビーム602
の任意の単位駆動素子610の駆動電極624a、62
4bに選択的に電圧を与えるための回路であり、これ
は、第二の実施の形態において図31を参照して説明し
たCMOS回路と同じものである。
The CMOS circuit 640 includes the movable beam 602
Drive electrodes 624a, 62 of any unit drive element 610
This is a circuit for selectively applying a voltage to 4b, which is the same as the CMOS circuit described with reference to FIG. 31 in the second embodiment.

【0142】このような本実施の形態のミラーアレイ6
00では、第一の実施の形態の説明から容易に理解でき
るように、可動ビーム602は、単位駆動素子610の
駆動電極624a、624bへの電圧の印加に応じて上
下方向に反り、その結果、可動ビーム602の自由端部
に設けられているミラー606の角度が変わる。さら
に、可動ビーム602の変位量すなわちミラー606の
角度変位は、電圧を印加する単位駆動素子610の個数
や位置を変更することにより、細かく制御ができる。
The mirror array 6 according to the present embodiment as described above.
At 00, as can be easily understood from the description of the first embodiment, the movable beam 602 warps in the vertical direction according to the application of the voltage to the drive electrodes 624a and 624b of the unit drive element 610, and as a result, The angle of the mirror 606 provided at the free end of the movable beam 602 changes. Further, the amount of displacement of the movable beam 602, that is, the angular displacement of the mirror 606 can be finely controlled by changing the number and position of the unit drive elements 610 to which a voltage is applied.

【0143】本実施の形態のミラーアレイ600は、半
導体製造プロセスを適用して、シリコン基板から作製さ
れる。その製造方法は、第一の実施の形態の静電アクチ
ュエーターの製造方法と似ており、以下、図44〜図4
9を参照しながら、簡単に説明する。図44〜図49に
は、可動ビーム602の先端の一つの単位駆動素子とミ
ラーが描かれている。
The mirror array 600 of the present embodiment is manufactured from a silicon substrate by applying a semiconductor manufacturing process. The manufacturing method is similar to the method of manufacturing the electrostatic actuator according to the first embodiment.
This will be briefly described with reference to FIG. 44 to 49 illustrate one unit drive element and a mirror at the tip of the movable beam 602.

【0144】まず図44に示すように、活性層と支持層
704と埋め込み酸化膜706を有するSOI基板を用
意し、その活性層を、フォトレジスト(図示せず)等を
マスクとしてRIEやICPエッチングによって2回選
択的に除去することにより、駆動電極712とそこから
突出している接合部714を形成する。
First, as shown in FIG. 44, an SOI substrate having an active layer, a support layer 704 and a buried oxide film 706 is prepared, and the active layer is etched by RIE or ICP using a photoresist (not shown) or the like as a mask. By selectively removing the electrode twice, a drive electrode 712 and a joint 714 protruding therefrom are formed.

【0145】駆動電極712と接合部714は、形成す
る可動ビームの延びる方向に沿って複数形成され、さら
に、一本の可動ビームに対応する複数の駆動電極712
と接合部714の組は、形成する隣接して延びる複数の
可動ビームに対応して、互いに隣接して複数並べられて
形成される。
A plurality of drive electrodes 712 and bonding portions 714 are formed along the direction in which the movable beam to be formed extends, and a plurality of drive electrodes 712 corresponding to one movable beam are formed.
A plurality of sets of the joints 714 are formed adjacent to each other so as to correspond to a plurality of movable beams extending adjacent to each other.

【0146】次に、同様に活性層722と支持層724
と埋め込み酸化膜726を有する別のSOI基板を用意
し、その活性層722を、図44の工程と同様の手法に
より、選択的に除去することにより、図45に示すよう
に、接地電極732と電極ポスト734と可動板736
を形成する。活性層722のエッチングは、埋め込み酸
化膜726が露出する前で止めて、接地電極732と電
極ポスト734の間に残る薄い活性層722を残す。
Next, the active layer 722 and the support layer 724 are similarly formed.
44, another SOI substrate having a buried oxide film 726 is prepared, and the active layer 722 is selectively removed by a method similar to that of the step of FIG. Electrode post 734 and movable plate 736
To form The etching of the active layer 722 is stopped before the buried oxide film 726 is exposed, leaving a thin active layer 722 remaining between the ground electrode 732 and the electrode post 734.

【0147】接地電極732と電極ポスト734は、形
成する可動ビームの延びる方向に沿って複数形成され、
さらに、一本の可動ビームに対応する複数の駆動電極7
12と接合部714の組と可動板736は、形成する隣
接して延びる複数の可動ビームに対応して、互いに隣接
して複数並べられて形成される。
A plurality of ground electrodes 732 and electrode posts 734 are formed along the direction in which the movable beam to be formed extends.
Further, a plurality of drive electrodes 7 corresponding to one movable beam
A pair of the joint 12 and the joint portion 714 and the movable plate 736 are formed adjacent to each other in a plurality corresponding to a plurality of movable beams extending adjacent to each other.

【0148】図44と図45の工程において使用するS
OI基板の活性層には、初期酸素濃度が10〜28pp
ma(OLD ASTM)の範囲のものを使用するとよい。これ
は、第二の実施の形態に関連して説明したように、MO
Sトランジスタを形成する際の加熱処理による格子間酸
素濃度の低下を抑えて、シリコンの機械強度を確保する
ためである。
S used in the steps of FIGS. 44 and 45
The active layer of the OI substrate has an initial oxygen concentration of 10 to 28 pp.
It is good to use the one in the range of ma (OLD ASTM). This is, as explained in connection with the second embodiment,
This is because the reduction of the interstitial oxygen concentration due to the heat treatment at the time of forming the S transistor is suppressed and the mechanical strength of silicon is ensured.

【0149】次に、図44の工程で作製された構造体の
表面に熱酸化膜742を形成し、同様に図45の工程で
作製された構造体の表面に熱酸化膜744を形成した
後、図46に示すように、接合部714と電極ポスト7
34を接触させて、両者を互いに接合する。
Next, a thermal oxide film 742 is formed on the surface of the structure manufactured in the step of FIG. 44, and a thermal oxide film 744 is similarly formed on the surface of the structure manufactured in the step of FIG. As shown in FIG. 46, the joint 714 and the electrode post 7
34 are brought into contact to join them together.

【0150】次に支持層724をTMAH等により除去
した後、埋め込み酸化膜726をRIEによって除去す
る。さらに、シリコンを選択的にエッチング加工して、
図47に示すように、配線溝752と凹部754を形成
した後、酸化シリコン膜756を形成した後、形成する
可動ビームの間に相当する部分を選択的に除去する。
Next, after removing the support layer 724 by TMAH or the like, the buried oxide film 726 is removed by RIE. In addition, silicon is selectively etched,
As shown in FIG. 47, after a wiring groove 752 and a concave portion 754 are formed, a silicon oxide film 756 is formed, and portions corresponding to movable beams to be formed are selectively removed.

【0151】次に、支持部を形成する領域に、ウエル形
成、ゲート酸化、フィールド酸化、ソースドレイン形成
等を順次行ない、CMOS回路を形成する。次に、CM
OS回路の各端子および凹部754の底部に、コンタク
トホールを形成する。さらにスパッタリング法等によっ
てアルミニウム等の導体膜を形成した後、この導体膜の
一部をフォトレジスト等を介して除去することにより、
図48に示されるように、駆動電極に接続される配線7
62およびCMOS回路に接続される配線(図示せず)
を形成する。さらに必要に応じて層間絶縁膜を形成す
る。
Next, well formation, gate oxidation, field oxidation, source / drain formation, and the like are sequentially performed in a region where a support portion is to be formed, thereby forming a CMOS circuit. Next, CM
A contact hole is formed at each terminal of the OS circuit and at the bottom of the concave portion 754. Further, after forming a conductive film of aluminum or the like by a sputtering method or the like, by removing a part of the conductive film via a photoresist or the like,
As shown in FIG. 48, the wiring 7 connected to the drive electrode
62 and a wiring connected to the CMOS circuit (not shown)
To form Further, an interlayer insulating film is formed as necessary.

【0152】さらに、酸化シリコン膜756をマスクに
して、露出しているシリコンをICPエッチング法によ
って除去することにより、隣接する接地電極732と電
極ポスト734と可動板736を互いに切り離す。
Further, using the silicon oxide film 756 as a mask, the exposed silicon is removed by the ICP etching method, so that the adjacent ground electrode 732, electrode post 734, and movable plate 736 are separated from each other.

【0153】図48の工程で形成された構造体を二つ用
意し、これら二つの構造体を、酸化シリコン膜756の
面を向かい合わせ、接合面に対して両者がミラー対称と
なるように位置合わせして互いに接合する。この接合
は、構造体に使用している配線材の融点よりも低い温度
で行なう。さらに支持層704および埋め込み酸化膜7
06を除去する。これにより、図49に示されるよう
に、互いに隣接して延びている複数の可動ビーム602
を有する構造体が得られる。
Two structures formed in the step of FIG. 48 are prepared, and these two structures are positioned so that the surfaces of the silicon oxide film 756 face each other and are mirror-symmetric with respect to the bonding surface. Join and join together. This joining is performed at a temperature lower than the melting point of the wiring member used for the structure. Further, the support layer 704 and the buried oxide film 7
06 is removed. This results in a plurality of movable beams 602 extending adjacent to each other, as shown in FIG.
Is obtained.

【0154】支持層704を除去する工程に関して、一
方の支持層704について、その前工程で形成される酸
化シリコン膜を部分的に残して置き、これをマスクに支
持層704をエッチングすることにより、図43に示さ
れるアクチュエーター支持部764を同時に形成する。
Regarding the step of removing the support layer 704, the silicon oxide film formed in the previous step is partially left on one of the support layers 704, and the support layer 704 is etched using the silicon oxide film as a mask. The actuator support 764 shown in FIG. 43 is formed at the same time.

【0155】最後に、可動板736の表面に対して選択
的に金属膜を形成して反射面764を形成する。その結
果、図49に示されるように、隣接して延びてる複数の
可動ビーム602を有し、その各々の自由端からミラー
606が連続して延びている構造体すなわちミラーアレ
イが得られる。
Finally, a metal film is selectively formed on the surface of the movable plate 736 to form a reflection surface 764. The result is a structure or mirror array having a plurality of adjacently extending movable beams 602, each of which has a mirror 606 extending continuously from its free end, as shown in FIG.

【0156】なお、配線溝752の表面荒れにより、後
工程で形成するCMOS回路の特性に悪影響を及ぼす場
合は、図45の工程において、スタートウエハとして、
三層のシリコンと二層の埋め込み酸化膜を有するSOI
基板を使用することにより、埋め込み酸化膜のひとつ
を、電極溝形成の際のシリコンエッチングの停止層とし
て使用してもよい。
In the case where the surface roughness of the wiring groove 752 adversely affects the characteristics of a CMOS circuit to be formed in a later step, the step shown in FIG.
SOI with three layers of silicon and two layers of buried oxide
By using the substrate, one of the buried oxide films may be used as a stop layer for silicon etching when forming an electrode groove.

【0157】[第四の実施の形態]本発明の第四の実施
の形態であるミラーアレイについて図面を参照しながら
説明する。
[Fourth Embodiment] A mirror array according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0158】図50に示されるように、本実施の形態の
ミラーアレイ800は、複数の可動ビーム802と、複
数の可動ビーム802を片持ちに支持するビーム支持部
804と、可動ビーム802の各々の自由端部に設けら
れた複数のミラー806とを有している。ミラー806
は、可動ビーム802の軸に沿って細長い短冊形状を有
している。
As shown in FIG. 50, the mirror array 800 of the present embodiment has a plurality of movable beams 802, a beam support 804 for supporting the plurality of movable beams 802 in a cantilever manner, and each of the movable beams 802. And a plurality of mirrors 806 provided at the free end of the mirror. Mirror 806
Has a strip shape elongated along the axis of the movable beam 802.

【0159】可動ビーム802の各々は、図51に示さ
れるように、直列的に接続された複数の単位駆動素子8
10を有している。単位駆動素子810の各々は、第一
の電極支持部812と、第二の電極支持部814と、こ
れら一対の電極支持部812、814を連結するバネ部
816とを有している。複数の単位駆動素子810は、
可動ビーム802の軸に沿って、同じ向きで並んでい
る。バネ部816は、可動ビーム802の軸に直交する
方向にたわみ得るたわみバネである。
As shown in FIG. 51, each of the movable beams 802 includes a plurality of unit driving elements 8 connected in series.
It has ten. Each of the unit driving elements 810 includes a first electrode support 812, a second electrode support 814, and a spring 816 connecting the pair of electrode supports 812 and 814. The plurality of unit driving elements 810 include:
They are aligned in the same direction along the axis of the movable beam 802. The spring 816 is a flexible spring that can bend in a direction perpendicular to the axis of the movable beam 802.

【0160】第一の電極支持部812は、二つの接地電
極822a、822bを含んでおり、第二の電極支持部
814は、二つの駆動電極824a、824bを含んで
いる。すなわち、単位駆動素子810は、接地電極と駆
動電極の対を二つ、すなわち、接地電極822aと駆動
電極824aの第一の対と、接地電極822bと駆動電
極824bの第二の対とを有している。
The first electrode support 812 includes two ground electrodes 822a and 822b, and the second electrode support 814 includes two drive electrodes 824a and 824b. That is, the unit driving element 810 has two pairs of the ground electrode and the drive electrode, that is, the first pair of the ground electrode 822a and the drive electrode 824a, and the second pair of the ground electrode 822b and the drive electrode 824b. are doing.

【0161】接地電極822a、822bと駆動電極8
24a、824bは共に複数の歯を有する櫛形電極であ
り、それぞれの対を成している櫛形電極は、一方の歯が
他方の歯の間に入り込んでおり、各対の櫛形電極の歯は
共に可動ビーム802の軸に沿って延びている。
The ground electrodes 822a and 822b and the drive electrode 8
24a and 824b are comb-shaped electrodes each having a plurality of teeth, and each pair of comb-shaped electrodes has one tooth interposed between the other teeth, and the teeth of each pair of comb-shaped electrodes are It extends along the axis of the movable beam 802.

【0162】この単位駆動素子810は、第二の実施の
形態の第一の単位駆動素子310と実質的に同じもので
ある。
This unit drive element 810 is substantially the same as the first unit drive element 310 of the second embodiment.

【0163】図52に示されるように、可動ビーム80
2は、その軸に沿って内部を延びる配線溝832を有し
ている。言い換えれば、単位駆動素子810の各々は、
第一の電極支持部812と第二の電極支持部814とバ
ネ部816の内部を通る延びる配線溝832を有してい
る。各単位駆動素子810の配線溝832の内部には、
第二の実施の形態と同様に、CMOS回路が形成されて
いる。あるいは、CMOS回路は、第三の実施の形態と
同様に、ビーム支持部804の内部に設けられていても
よい。CMOS回路の端子は、図示しない配線によって
コンタクトホールを介して、駆動電極822a、822
bと電気的に接続されている。
As shown in FIG. 52, the movable beam 80
2 has a wiring groove 832 extending inside along its axis. In other words, each of the unit driving elements 810 includes
A wiring groove 832 extending through the inside of the first electrode support portion 812, the second electrode support portion 814, and the spring portion 816 is provided. Inside the wiring groove 832 of each unit drive element 810,
As in the second embodiment, a CMOS circuit is formed. Alternatively, the CMOS circuit may be provided inside the beam support 804 as in the third embodiment. The terminals of the CMOS circuit are connected to drive electrodes 822a and 822 through contact holes by wiring (not shown).
b and is electrically connected.

【0164】また、配線溝832の上下面には、可動ビ
ーム802の軸に沿って延びる配線834が形成されて
おり、各単位駆動素子810のCMOS回路や接地電極
822a、822bの相互間の電気的接続が取られてい
る。また、配線834は、第三の実施の形態と同様に、
支持部804の内部に形成された配線溝まで延びてお
り、その配線溝の中を外部回路との電気的接続のために
延び、あるいは、その配線溝を介して他の可動ビームの
配線と電気的に接続されている。
On the upper and lower surfaces of the wiring groove 832, a wiring 834 extending along the axis of the movable beam 802 is formed, and the CMOS circuit of each unit drive element 810 and the electrical connection between the ground electrodes 822a and 822b are formed. Connection has been established. Further, the wiring 834 is similar to the third embodiment,
It extends to a wiring groove formed inside the support portion 804, and extends inside the wiring groove for electrical connection with an external circuit, or electrically connects with another movable beam wiring through the wiring groove. Connected.

【0165】CMOS回路は、可動ビーム802の任意
の単位駆動素子810の駆動電極824a、824bに
選択的に電圧を与えるための回路であり、これは、第二
の実施の形態において図31を参照して説明したCMO
S回路と同じものである。
The CMOS circuit is a circuit for selectively applying a voltage to the drive electrodes 824a and 824b of an arbitrary unit drive element 810 of the movable beam 802, which is shown in FIG. 31 in the second embodiment. CMO explained
It is the same as the S circuit.

【0166】このような本実施の形態のミラーアレイ8
00では、第一の実施の形態の説明から容易に理解でき
るように、可動ビーム802は、単位駆動素子810の
駆動電極824a、824bへの電圧の印加に応じて上
下方向に反り、その結果、可動ビーム802の自由端部
に設けられているミラー806の角度が変わる。さら
に、可動ビーム802の変位量すなわちミラー806の
角度変位は、電圧を印加する単位駆動素子810の個数
や位置を変更することにより、細かく制御ができる。
The mirror array 8 according to the present embodiment as described above.
In 00, as can be easily understood from the description of the first embodiment, the movable beam 802 warps in the vertical direction according to the application of the voltage to the drive electrodes 824a and 824b of the unit drive element 810, and as a result, The angle of the mirror 806 provided at the free end of the movable beam 802 changes. Further, the amount of displacement of the movable beam 802, that is, the angular displacement of the mirror 806 can be finely controlled by changing the number and position of the unit drive elements 810 to which a voltage is applied.

【0167】本実施の形態のミラーアレイ800も、第
三の実施の形態と同様に、半導体製造プロセスを利用し
てシリコン基板から製造される。第二の実施の形態と第
三の実施の形態の説明から容易に類推できるように、第
二の実施の形態において詳しく説明した第一の単位駆動
素子310を、形成する複数の可動ビームの各々の軸に
沿って複数個ずつ並べて形成するとともに、第三の実施
の形態で説明したように、その先端部に可動板を一緒に
形成することにより製造することができる。
The mirror array 800 of the present embodiment is manufactured from a silicon substrate using a semiconductor manufacturing process, as in the third embodiment. As can be easily analogized from the description of the second embodiment and the third embodiment, each of the plurality of movable beams forming the first unit driving element 310 described in detail in the second embodiment is formed. In addition, as described in the third embodiment, it can be manufactured by forming a movable plate together at the distal end thereof, as described in the third embodiment.

【0168】これまで、いくつかの実施の形態について
図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上
述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
Although some embodiments have been described in detail with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be carried out without departing from the scope of the invention. Including all implementations.

【0169】従って、本発明は以下の各項に記す静電ア
クチュエーターあるいはミラーアレイを含んでいる。
Accordingly, the present invention includes the electrostatic actuators or mirror arrays described in the following sections.

【0170】1. 静電力により駆動される静電アクチ
ュエーターであって、可動ビームと、可動ビームを片持
ちに支持するビーム支持部とを有しており、可動ビーム
は、直列的に接続された複数の単位駆動素子を有してお
り、単位駆動素子は、一対の電極支持部と、一対の電極
支持部を連結するバネ部と、電極支持部の各々に設けら
れた少なくとも一対の電極要素とを有している、静電ア
クチュエーター。
1. An electrostatic actuator driven by electrostatic force, the movable actuator having a movable beam and a beam support unit for supporting the movable beam in a cantilever manner, and the movable beam includes a plurality of unit driving elements connected in series. The unit drive element has a pair of electrode support portions, a spring portion connecting the pair of electrode support portions, and at least a pair of electrode elements provided on each of the electrode support portions. , Electrostatic actuator.

【0171】2. 単位駆動素子は、電極支持部の各々
に設けられた二対の電極要素とを有している、第1項に
記載の静電アクチュエーター。
[0171] 2. 2. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the unit driving element has two pairs of electrode elements provided on each of the electrode support portions.

【0172】3. 複数の単位駆動素子は、可動ビーム
の延びる方向に沿って、交互に逆向きで並んでいる、第
1項または第2項に記載の静電アクチュエーター。
[0172] 3. 3. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the plurality of unit drive elements are alternately arranged in a reverse direction along a direction in which the movable beam extends.

【0173】4. 複数の単位駆動素子は、可動ビーム
の延びる方向に沿って、同じ向きで並んでいる、第1項
または第2項に記載の静電アクチュエーター。
4. 3. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the plurality of unit drive elements are arranged in the same direction along the direction in which the movable beam extends.

【0174】5. 一対の電極要素は一対の平板電極で
あり、一対の平板電極は間隔を置いて向き合っている、
第1項または第2項に記載の静電アクチュエーター。
[0174] 5. The pair of electrode elements is a pair of plate electrodes, and the pair of plate electrodes face each other at an interval.
Item 3. The electrostatic actuator according to item 1 or 2.

【0175】6. 一対の電極要素は一対の櫛形電極で
あり、一対の櫛形電極はそれぞれ複数の歯を有してお
り、一方の櫛形電極の歯は他方の櫛形電極の歯の間に延
びている、第1項または第2項に記載の静電アクチュエ
ーター。
6. Item 1. The pair of electrode elements is a pair of comb electrodes, each of the pair of comb electrodes has a plurality of teeth, and the teeth of one comb electrode extend between the teeth of the other comb electrode. Or the electrostatic actuator according to item 2.

【0176】7. 可動ビームは、少なくとも一つの第
一の単位駆動素子を有しており、第一の単位駆動素子
は、そのバネ部が、可動ビームの延びる方向に直交する
方向にたわみ得るたわみバネである、第1項または第2
項に記載の静電アクチュエーター。
7. The movable beam has at least one first unit drive element, and the first unit drive element is a flexible spring whose spring portion can bend in a direction orthogonal to the direction in which the movable beam extends. 1st or 2nd
An electrostatic actuator according to the item.

【0177】8. 可動ビームは、少なくとも一つの第
二の単位駆動素子を更に有しており、第二の単位駆動素
子は、そのバネ部が、可動ビームの延びる方向に直交す
る方向にたわみ得るたわみバネであり、第二の単位駆動
素子のバネ部がたわむ方向は、第一の単位駆動素子のバ
ネ部がたわむ方向に直交している、第1項または第2項
に記載の静電アクチュエーター。
8. The movable beam further has at least one second unit drive element, and the second unit drive element is a flexible spring whose spring portion can flex in a direction orthogonal to the direction in which the movable beam extends, 3. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the direction in which the spring portion of the second unit drive element bends is orthogonal to the direction in which the spring portion of the first unit drive element bends.

【0178】9. 可動ビームは、少なくとも一つの第
三の単位駆動素子を更に有しており、第三の単位駆動素
子は、そのバネ部が、可動ビームの延びる方向に沿って
延びる軸の周りにねじれ得るねじれバネである、第1項
または第2項に記載の静電アクチュエーター。
9. The movable beam further has at least one third unit drive element, the third unit drive element having a torsion spring whose spring portion can be twisted about an axis extending along the direction in which the movable beam extends. Item 3. The electrostatic actuator according to Item 1 or 2, wherein

【0179】10. 可動ビームは、第一ないし第三の
単位駆動素子から選ばれる少なくとも一種類の単位駆動
素子を有している第1項または第2項に記載の静電アク
チュエーターであって、ここに、第一の単位駆動素子
は、そのバネ部が、可動ビームの延びる方向に直交する
方向にたわみ得るたわみバネであり、第二の単位駆動素
子は、そのバネ部が、可動ビームの延びる方向に直交す
る方向にたわみ得るたわみバネであり、第二の単位駆動
素子のバネ部がたわむ方向は、第一の単位駆動素子のバ
ネ部がたわむ方向に直交しており、第三の単位駆動素子
は、そのバネ部が、可動ビームの延びる方向に沿って延
びる軸の周りにねじれ得るねじれバネである。
10. The movable beam is the electrostatic actuator according to the first or second item having at least one type of unit driving element selected from the first to third unit driving elements, wherein Is a bending spring whose spring portion can bend in a direction orthogonal to the direction in which the movable beam extends, and the second unit drive element has a spring portion in a direction in which the spring portion is orthogonal to the direction in which the movable beam extends. The direction in which the spring portion of the second unit drive element bends is orthogonal to the direction in which the spring portion of the first unit drive element bends, and the third unit drive element is a spring that can bend. The part is a torsion spring that can be twisted about an axis extending along the direction of extension of the movable beam.

【0180】11. 可動ビームは、第一ないし第三の
単位駆動素子から選ばれる少なくとも二種類の単位駆動
素子を有している第1項または第2項に記載の静電アク
チュエーターであって、ここに、第一の単位駆動素子
は、そのバネ部が、可動ビームの延びる方向に直交する
方向にたわみ得るたわみバネであり、第二の単位駆動素
子は、そのバネ部が、可動ビームの延びる方向に直交す
る方向にたわみ得るたわみバネであり、第二の単位駆動
素子のバネ部がたわむ方向は、第一の単位駆動素子のバ
ネ部がたわむ方向に直交しており、第三の単位駆動素子
は、そのバネ部が、可動ビームの延びる方向に沿って延
びる軸の周りにねじれ得るねじれバネである。
11. The movable beam is the electrostatic actuator according to the first or second item having at least two types of unit driving elements selected from the first to third unit driving elements, wherein Is a bending spring whose spring portion can bend in a direction orthogonal to the direction in which the movable beam extends, and the second unit drive element has a spring portion in a direction in which the spring portion is orthogonal to the direction in which the movable beam extends. The direction in which the spring portion of the second unit drive element bends is orthogonal to the direction in which the spring portion of the first unit drive element bends, and the third unit drive element is a spring that can bend. The part is a torsion spring that can be twisted about an axis extending along the direction in which the movable beam extends.

【0181】12. 可動ビームは、第一ないし第三の
単位駆動素子から選ばれる三種類の単位駆動素子を有し
ている第1項または第2項に記載の静電アクチュエータ
ーであって、ここに、第一の単位駆動素子は、そのバネ
部が、可動ビームの延びる方向に直交する方向にたわみ
得るたわみバネであり、第二の単位駆動素子は、そのバ
ネ部が、可動ビームの延びる方向に直交する方向にたわ
み得るたわみバネであり、第二の単位駆動素子のバネ部
がたわむ方向は、第一の単位駆動素子のバネ部がたわむ
方向に直交しており、第三の単位駆動素子は、そのバネ
部が、可動ビームの延びる方向に沿って延びる軸の周り
にねじれ得るねじれバネである。
12. The movable beam is the electrostatic actuator according to the first or second item having three types of unit driving elements selected from the first to third unit driving elements, wherein The unit drive element is a flexible spring whose spring portion can bend in a direction perpendicular to the direction in which the movable beam extends, and the second unit drive element has a spring portion in the direction orthogonal to the direction in which the movable beam extends. The direction in which the spring portion of the second unit drive element bends is orthogonal to the direction in which the spring portion of the first unit drive element bends, and the third unit drive element has its spring portion. Is a torsion spring that can be twisted about an axis extending along the direction in which the movable beam extends.

【0182】13. 第一の単位駆動素子は少なくとも
一対の櫛形電極を有しており、一対の櫛形電極はそれぞ
れ複数の歯を有し、一方の櫛形電極の歯は他方の櫛形電
極の歯の間に入り込んでおり、一対の櫛形電極の歯は可
動ビームの延びる方向に沿って延びており、一対の櫛形
電極は、可動ビームの延びる方向に沿って延びる軸か
ら、バネ部がたわむ方向に外れて位置している、第7項
ないし第12項のいずれかひとつに記載の静電アクチュ
エーター。
13. The first unit driving element has at least a pair of comb-shaped electrodes, each of the pair of comb-shaped electrodes has a plurality of teeth, and the teeth of one comb-shaped electrode are interposed between the teeth of the other comb-shaped electrode. The teeth of the pair of comb-shaped electrodes extend along the direction in which the movable beam extends, and the pair of comb-shaped electrodes are positioned off the axis extending along the direction in which the movable beam extends, in the direction in which the spring portion bends. Item 13. The electrostatic actuator according to any one of Items 7 to 12.

【0183】14. 第一の単位駆動素子は二対の櫛形
電極を有しており、二対の櫛形電極は、可動ビームの延
びる方向に沿って延びる軸を通り、バネ部がたわむ方向
に直交する平面に対して、面対称に位置している、第7
項ないし第12項のいずれかひとつに記載の静電アクチ
ュエーター。
14. The first unit driving element has two pairs of comb-shaped electrodes, and the two pairs of comb-shaped electrodes pass through an axis extending along the direction in which the movable beam extends and are perpendicular to a plane orthogonal to the direction in which the spring portion bends. , Located in plane symmetry, the seventh
Item 13. The electrostatic actuator according to any one of items 12 to 12.

【0184】15. 第二の単位駆動素子は少なくとも
二対の櫛形電極を有しており、各一対の櫛形電極はそれ
ぞれ複数の歯を有し、一方の櫛形電極の歯は他方の櫛形
電極の歯の間に入り込んでおり、各一対の櫛形電極の歯
は可動ビームの延びる方向に沿って延びており、各一対
の櫛形電極は、可動ビームの延びる方向に沿って延びる
軸から、バネ部がたわむ方向に外れて位置している、第
7項ないし第12項のいずれかひとつに記載の静電アク
チュエーター。
15. The second unit driving element has at least two pairs of comb-shaped electrodes, each pair of comb-shaped electrodes has a plurality of teeth, and the teeth of one comb-shaped electrode are interposed between the teeth of the other comb-shaped electrode. The teeth of each pair of comb-shaped electrodes extend along the direction in which the movable beam extends, and each pair of comb-shaped electrodes is displaced from the axis extending along the direction in which the movable beam extends, in the direction in which the spring portion bends. Item 13. The electrostatic actuator according to any one of Items 7 to 12, which is located.

【0185】16. 第二の単位駆動素子は四対の櫛形
電極を有しており、四対の櫛形電極は、可動ビームの延
びる方向に沿って延びる軸を通り、バネ部がたわむ方向
に直交する平面に対して、面対称に位置している、第7
項ないし第12項のいずれかひとつに記載の静電アクチ
ュエーター。
16. The second unit drive element has four pairs of comb-shaped electrodes, and the four pairs of comb-shaped electrodes pass through an axis extending along the direction in which the movable beam extends and are perpendicular to a plane orthogonal to the direction in which the spring portion bends. , Located in plane symmetry, the seventh
Item 13. The electrostatic actuator according to any one of items 12 to 12.

【0186】17. 第三の単位駆動素子は少なくとも
二対の櫛形電極を有しており、各一対の櫛形電極はそれ
ぞれ複数の歯を有し、一方の櫛形電極の歯は他方の櫛形
電極の歯の間に入り込んでおり、各一対の櫛形電極の歯
は可動ビームの延びる方向に直交する方向に沿って延び
ており、二対の櫛形電極は、可動ビームの延びる方向に
沿って延びる軸から対称的に外れて位置している、第7
項ないし第12項のいずれかひとつに記載の静電アクチ
ュエーター。
17. The third unit driving element has at least two pairs of comb-shaped electrodes, each pair of comb-shaped electrodes has a plurality of teeth, and the teeth of one comb-shaped electrode enter between the teeth of the other comb-shaped electrode. The teeth of each pair of comb-shaped electrodes extend along a direction orthogonal to the direction in which the movable beam extends, and the two pairs of comb-shaped electrodes are symmetrically displaced from an axis extending along the direction in which the movable beam extends. Located, seventh
Item 13. The electrostatic actuator according to any one of items 12 to 12.

【0187】18. 第三の単位駆動素子は四対の櫛形
電極を有しており、四対の櫛形電極は、可動ビームの延
びる方向に沿って延びる軸に対して軸対称に位置してい
る、第7項ないし第12項のいずれかひとつに記載の静
電アクチュエーター。
18. The third unit driving element has four pairs of comb-shaped electrodes, and the four pairs of comb-shaped electrodes are axially symmetric with respect to an axis extending along the direction in which the movable beam extends. Item 13. An electrostatic actuator according to any one of Items 12 to 12.

【0188】19. 静電アクチュエーターは、格子間
酸素濃度が10ppma(OLD ASTM)以上であるシリコン
から構成される、第1項ないし第18項のいずれかひと
つに記載の静電アクチュエーター。
19. 19. The electrostatic actuator according to any one of Items 1 to 18, wherein the electrostatic actuator is made of silicon having an interstitial oxygen concentration of 10 ppma (OLD ASTM) or more.

【0189】20. シリコン基板に含まれる初期の格
子間酸素濃度が10〜28ppma(OLD ASTM)の範囲内
にある、第19項に記載の静電アクチュエーターの製造
方法。
20. 20. The method for manufacturing an electrostatic actuator according to item 19, wherein the initial interstitial oxygen concentration contained in the silicon substrate is in the range of 10 to 28 ppma (OLD ASTM).

【0190】21. 静電力により駆動されるミラーア
レイであって、複数の可動ビームと、複数の可動ビーム
を片持ちに支持するビーム支持部と、可動ビームの各々
の自由端部に設けられた複数のミラーとを有しており、
可動ビームの各々は、直列的に接続された複数の単位駆
動素子を有しており、単位駆動素子は、一対の電極支持
部と、一対の電極支持部を連結するバネ部と、電極支持
部の各々に設けられた少なくとも一対の電極要素とを有
している、ミラーアレイ。
21. A mirror array driven by electrostatic force, comprising: a plurality of movable beams; a beam support unit that supports the plurality of movable beams in a cantilever manner; and a plurality of mirrors provided at respective free ends of the movable beams. Have
Each of the movable beams has a plurality of unit driving elements connected in series, and the unit driving elements include a pair of electrode supporting portions, a spring portion connecting the pair of electrode supporting portions, and an electrode supporting portion. And at least a pair of electrode elements provided on each of the mirror arrays.

【0191】22. 単位駆動素子は、電極支持部の各
々に設けられた二対の電極要素とを有している、第21
項に記載のミラーアレイ。
22. The unit driving element has two pairs of electrode elements provided on each of the electrode support portions.
A mirror array according to the item.

【0192】23. 複数の単位駆動素子は、可動ビー
ムの延びる方向に沿って、同じ向きで並んでいる、第2
1項または第22項に記載のミラーアレイ。
23. The plurality of unit driving elements are arranged in the same direction along the direction in which the movable beam extends.
Item 23. The mirror array according to Item 1 or Item 22.

【0193】24. 複数の単位駆動素子は、可動ビー
ムの延びる方向に沿って、交互に逆向きで並んでいる、
第21項または第22項に記載のミラーアレイ。
24. The plurality of unit drive elements are alternately arranged in the opposite direction along the direction in which the movable beam extends.
Item 23. The mirror array according to item 21 or 22.

【0194】25. 一対の電極要素は一対の平板電極
であり、一対の平板電極は間隔を置いて向き合ってい
る、第21項または第22項に記載のミラーアレイ。
25. Item 23. The mirror array according to item 21 or 22, wherein the pair of electrode elements is a pair of plate electrodes, and the pair of plate electrodes face each other at an interval.

【0195】26. 一対の電極要素は一対の櫛形電極
であり、一対の櫛形電極はそれぞれ複数の歯を有してお
り、一方の櫛形電極の歯は他方の櫛形電極の歯の間に延
びている、第21項または第22項に記載のミラーアレ
イ。
26. Item 21. The pair of electrode elements is a pair of comb-shaped electrodes, each of the pair of comb-shaped electrodes has a plurality of teeth, and the teeth of one of the comb-shaped electrodes extend between the teeth of the other comb-shaped electrode. Or a mirror array according to item 22.

【0196】[0196]

【発明の効果】本発明によれば、大きい可動範囲を有
し、その変位を印加電圧により正確に制御できる静電ア
クチュエーターが提供される。また、本発明によれば、
ミラーの向きの可動範囲を広く、ミラーの向きを印加電
圧により正確に制御できるミラーアレイが提供される。
According to the present invention, there is provided an electrostatic actuator which has a large movable range and whose displacement can be accurately controlled by an applied voltage. According to the present invention,
There is provided a mirror array in which the movable range of the direction of the mirror is widened and the direction of the mirror can be accurately controlled by an applied voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一の実施の形態である静電アクチュ
エーターの全体斜視図である。
FIG. 1 is an overall perspective view of an electrostatic actuator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示される可動ビームに含まれる直列的に
接続された複数の単位駆動素子を模式的に示している。
FIG. 2 schematically shows a plurality of unit drive elements connected in series included in the movable beam shown in FIG. 1;

【図3】図1に示される可動ビームの一部を拡大して示
す斜視図である。
FIG. 3 is an enlarged perspective view showing a part of the movable beam shown in FIG. 1;

【図4】図3に示される可動ビームの一部の部分断面斜
視図である。
FIG. 4 is a partial sectional perspective view of a part of the movable beam shown in FIG. 3;

【図5】図1に示される可動ビームの一部とビーム支持
部を拡大して示す斜視図である。
FIG. 5 is an enlarged perspective view showing a part of a movable beam and a beam support shown in FIG. 1;

【図6】図5に示されるビーム支持部の一部を破断して
示している。
FIG. 6 is a cutaway view of a part of the beam support shown in FIG. 5;

【図7】第一の実施の形態の静電アクチュエーターの動
作を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the electrostatic actuator according to the first embodiment.

【図8】第一の実施の形態の静電アクチュエーターの可
動ビームの製造方法を説明するための図であって、最初
の工程を示している。
FIG. 8 is a diagram for explaining the method of manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the first embodiment, and shows a first step.

【図9】第一の実施の形態の静電アクチュエーターの可
動ビームの製造方法を説明するための図であって、図8
の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 9 is a view for explaining a method of manufacturing a movable beam of the electrostatic actuator according to the first embodiment, and
The next step following the step is shown.

【図10】第一の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、図
9の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 10 is a view for explaining the method of manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the first embodiment, and shows a next step following the step of FIG. 9;

【図11】第一の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、図
10の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 11 is a view for explaining the method of manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the first embodiment, and shows a next step following the step of FIG. 10;

【図12】第一の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、図
11の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 12 is a view for explaining the method of manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the first embodiment, and shows a next step following the step of FIG. 11;

【図13】第一の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、図
12の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 13 is a view for explaining the method of manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the first embodiment, and shows a next step following the step of FIG. 12;

【図14】第一の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、図
13の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 14 is a view for explaining the method of manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the first embodiment, and shows a next step following the step in FIG. 13;

【図15】第一の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、図
14の工程に続く最後の工程を示している。
FIG. 15 is a view for explaining the method of manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the first embodiment, and shows a last step following the step of FIG. 14;

【図16】第一の実施の形態の静電アクチュエーターの
ビーム支持部の製造方法を説明するための図であって、
図13の工程に対応する工程を示している。
FIG. 16 is a diagram for explaining a method of manufacturing the beam support portion of the electrostatic actuator according to the first embodiment,
14 illustrates a step corresponding to the step in FIG. 13.

【図17】第一の実施の形態の静電アクチュエーターの
ビーム支持部の製造方法を説明するための図であって、
図15の工程に対応する工程を示している。
FIG. 17 is a diagram for explaining a method of manufacturing the beam support portion of the electrostatic actuator according to the first embodiment,
16 shows a step corresponding to the step shown in FIG. 15.

【図18】第一の実施の形態に関する第一の変形例の静
電アクチュエーターの可動ビームを部分的に示す斜視図
である。
FIG. 18 is a perspective view partially showing a movable beam of an electrostatic actuator according to a first modification of the first embodiment.

【図19】第一の実施の形態に関する第二の変形例の静
電アクチュエーターの可動ビームを部分的に示す斜視図
である。
FIG. 19 is a perspective view partially showing a movable beam of an electrostatic actuator according to a second modification of the first embodiment.

【図20】図19に示される可動ビームに含まれる直列
的に接続された複数の単位駆動素子を模式的に示してい
る。
20 schematically shows a plurality of unit drive elements connected in series included in the movable beam shown in FIG. 19;

【図21】本発明の第二の実施の形態である静電アクチ
ュエーターの可動ビームを部分的に示す斜視図である。
FIG. 21 is a perspective view partially showing a movable beam of the electrostatic actuator according to the second embodiment of the present invention.

【図22】図21に示されるひとつの第一の単位駆動素
子の斜視図である。
FIG. 22 is a perspective view of one first unit driving element shown in FIG. 21;

【図23】図22に示される第一の単位駆動素子の部分
断面斜視図である。
FIG. 23 is a partial sectional perspective view of the first unit drive element shown in FIG. 22;

【図24】図21に示されるひとつの第二の単位駆動素
子の斜視図である。
FIG. 24 is a perspective view of one second unit drive element shown in FIG. 21;

【図25】図24に示される第二の単位駆動素子の部分
断面斜視図である。
FIG. 25 is a partial sectional perspective view of the second unit driving element shown in FIG. 24;

【図26】図21に示されるひとつの第三の単位駆動素
子の斜視図である。
FIG. 26 is a perspective view of one third unit driving element shown in FIG. 21;

【図27】図26に示される第三の単位駆動素子の部分
断面斜視図である。
FIG. 27 is a partial sectional perspective view of the third unit drive element shown in FIG. 26;

【図28】図22と図23に示される第一の単位駆動素
子の動作を説明するための図であり、直列的に接続され
た四個の第一の単位駆動素子の側面図である。
FIG. 28 is a diagram for explaining the operation of the first unit driving elements shown in FIGS. 22 and 23, and is a side view of four first unit driving elements connected in series.

【図29】図24と図25に示される第二の単位駆動素
子の動作を説明するための図であり、直列的に接続され
た四個の第二の単位駆動素子の平面図である。
FIG. 29 is a diagram for explaining the operation of the second unit drive element shown in FIGS. 24 and 25, and is a plan view of four second unit drive elements connected in series.

【図30】図26と図27に示される第三の単位駆動素
子の動作を説明するための図であり、可動ビームの軸に
沿って見た断面図である。
FIG. 30 is a view for explaining the operation of the third unit drive element shown in FIGS. 26 and 27, and is a cross-sectional view taken along the axis of the movable beam.

【図31】第一ないし第三の駆動素子の内部に形成され
るCMOS回路の構成を示している。
FIG. 31 shows a configuration of a CMOS circuit formed inside the first to third driving elements.

【図32】第二の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、最
初の工程を示している。
FIG. 32 is a diagram for explaining the method of manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the second embodiment, and shows a first step.

【図33】第二の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、図
32の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 33 is a view for explaining the method for manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the second embodiment, and shows the next step following the step in FIG. 32.

【図34】第二の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、図
33の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 34 is a view for explaining the method for manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the second embodiment, and shows the next step following the step in FIG. 33.

【図35】図34に示される構造体を部分的に破断して
示している。
FIG. 35 shows the structure shown in FIG. 34 with a partial cutaway.

【図36】第二の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、図
34の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 36 is a view for explaining the method for manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the second embodiment, and shows the next step following the step in FIG. 34.

【図37】第二の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、図
36の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 37 is a view for explaining the method for manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the second embodiment, and shows the next step following the step in FIG. 36.

【図38】第二の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、図
37の工程に続く次の工程を示している。
38 is a diagram for explaining the method for manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the second embodiment, and shows the next step following the step in FIG. 37. FIG.

【図39】第二の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、図
38の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 39 is a view for explaining the method for manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the second embodiment, and shows the next step following the step in FIG. 38.

【図40】第二の実施の形態の静電アクチュエーターの
可動ビームの製造方法を説明するための図であって、図
39の工程に続く最後の工程を示している。
40 is a diagram for explaining the method for manufacturing the movable beam of the electrostatic actuator according to the second embodiment, and shows a last step following the step in FIG. 39.

【図41】図32ないし図40の工程を経て完成された
第二の実施の形態の静電アクチュエーターの可動ビーム
の斜視図である。
FIG. 41 is a perspective view of a movable beam of the electrostatic actuator of the second embodiment completed through the steps of FIGS. 32 to 40;

【図42】本発明の第三の実施の形態であるミラーアレ
イを部分的に示す斜視図である。
FIG. 42 is a perspective view partially showing a mirror array according to the third embodiment of the present invention.

【図43】図42に示される可動ビームとビーム支持部
を拡大して示す図であり、ビーム支持部を部分的に破断
して示している。
43 is an enlarged view of the movable beam and the beam support shown in FIG. 42, and shows the beam support in a partially broken manner.

【図44】第三の実施の形態のミラーアレイの可動ビー
ムとミラーの製造方法を説明するための図であって、最
初の工程を示している。
FIG. 44 is a diagram for explaining a method for manufacturing a movable beam and a mirror of the mirror array according to the third embodiment, and shows a first step.

【図45】第三の実施の形態のミラーアレイの可動ビー
ムとミラーの製造方法を説明するための図であって、図
44の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 45 is a view for explaining the method of manufacturing the movable beam and the mirror of the mirror array according to the third embodiment, and shows the next step following the step in FIG. 44.

【図46】第三の実施の形態のミラーアレイの可動ビー
ムとミラーの製造方法を説明するための図であって、図
45の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 46 is a view illustrating the method for manufacturing the movable beam and the mirror of the mirror array according to the third embodiment, and shows the next step following the step in FIG. 45.

【図47】第三の実施の形態のミラーアレイの可動ビー
ムとミラーの製造方法を説明するための図であって、図
46の工程に続く次の工程を示している。
FIG. 47 is a view for explaining the method for manufacturing the movable beam and the mirror of the mirror array according to the third embodiment, and shows the next step following the step in FIG. 46.

【図48】第三の実施の形態のミラーアレイの可動ビー
ムとミラーの製造方法を説明するための図であって、図
47の工程に続く最後の工程を示している。
FIG. 48 is a view illustrating the method for manufacturing the movable beam and the mirror of the mirror array according to the third embodiment, and shows a last step following the step in FIG. 47.

【図49】図44ないし図48の工程を経て完成された
第三の実施の形態のミラーアレイの可動ビームとミラー
の斜視図である。
FIG. 49 is a perspective view of a movable beam and a mirror of the mirror array of the third embodiment completed through the steps of FIGS. 44 to 48;

【図50】本発明の第四の実施の形態であるミラーアレ
イを部分的に示す斜視図である。
FIG. 50 is a perspective view partially showing a mirror array according to the fourth embodiment of the present invention.

【図51】図50に示される可動ビームを部分的に拡大
して示している。
FIG. 51 shows a partially enlarged view of the movable beam shown in FIG. 50;

【図52】図51に示される可動ビームを部分的に破断
して示している。
FIG. 52 shows the movable beam shown in FIG. 51 in a partially broken manner.

【図53】既に知られている分光器の構成を示してい
る。
FIG. 53 shows a configuration of a known spectroscope.

【図54】図53に示される空間光変調器に適用可能な
DMD(DigitalMicromirrorDevice)の基本構造を示す
破断斜視図である。
54 is a cutaway perspective view showing a basic structure of a DMD (Digital Micromirror Device) applicable to the spatial light modulator shown in FIG. 53.

【図55】図54に示されるDMDの動作原理を説明す
るための図である。
FIG. 55 is a view for explaining the operation principle of the DMD shown in FIG. 54;

【図56】分光装置において、プリズムによって投影さ
れる光に対する空間光変調器の好ましい配置関係を示し
ている。
FIG. 56 shows a preferable arrangement relationship of a spatial light modulator with respect to light projected by a prism in a spectroscopic device.

【図57】散乱光の低減のために、ミラーが短冊状の細
長いミラーに変更された空間光変調器を示している。
FIG. 57 shows a spatial light modulator in which a mirror is changed to a strip-shaped elongated mirror to reduce scattered light.

【図58】図57に示される空間光変調器のミラーを駆
動するための駆動機構の基本構造を示している。
FIG. 58 shows a basic structure of a drive mechanism for driving a mirror of the spatial light modulator shown in FIG. 57.

【図59】波長の異なる複数の光を同時に検出するため
に必要な構成を示している。
FIG. 59 shows a configuration necessary for simultaneously detecting a plurality of lights having different wavelengths.

【図60】最も単純な静電アクチュエーターの構成を示
している。
FIG. 60 shows the configuration of the simplest electrostatic actuator.

【図61】図60に示される静電アクチュエーターの動
作を説明するための図である。
FIG. 61 is a view for explaining the operation of the electrostatic actuator shown in FIG. 60;

【図62】大きなストロークを有する既に知られている
静電アクチュエーターの斜視図である。
FIG. 62 is a perspective view of a known electrostatic actuator having a large stroke.

【図63】図62に示される静電アクチュエーターの動
作を説明するための図であり、電圧が印加された直後の
状態を示している。
63 is a diagram for explaining the operation of the electrostatic actuator shown in FIG. 62, and shows a state immediately after a voltage is applied.

【図64】図62に示される静電アクチュエーターの動
作を説明するための図であり、図63の状態の次に表れ
る第一の駆動電極が基板に接触した状態を示している。
64 is a diagram for explaining the operation of the electrostatic actuator shown in FIG. 62, and shows a state where the first drive electrode appearing next to the state in FIG. 63 is in contact with the substrate.

【図65】図62に示される静電アクチュエーターの動
作を説明するための図であり、図64の状態の次に表れ
る第二の駆動電極が基板に接触した状態を示している。
FIG. 65 is a view for explaining the operation of the electrostatic actuator shown in FIG. 62, and shows a state in which the second drive electrode appearing next to the state in FIG. 64 is in contact with the substrate;

【図66】図62に示される静電アクチュエーターの動
作を説明するための図であり、すべての駆動電極が基板
に接触した状態を示している。
FIG. 66 is a view for explaining the operation of the electrostatic actuator shown in FIG. 62, and shows a state in which all drive electrodes are in contact with the substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

102 可動ビーム 104 ビーム支持部 110 単位駆動素子 112 第一の電極支持部 114 第二の電極支持部 116 バネ部 122a、122b 接地電極 124a、124b 駆動電極 102 movable beam 104 beam support unit 110 unit drive element 112 first electrode support unit 114 second electrode support unit 116 spring unit 122a, 122b ground electrode 124a, 124b drive electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 静電力により駆動される静電アクチュエ
ーターであって、 可動ビームと、可動ビームを片持ちに支持するビーム支
持部とを有しており、 可動ビームは、直列的に接続された複数の単位駆動素子
を有しており、 単位駆動素子は、一対の電極支持部と、一対の電極支持
部を連結するバネ部と、電極支持部の各々に設けられた
少なくとも一対の電極要素とを有している、静電アクチ
ュエーター。
1. An electrostatic actuator driven by electrostatic force, comprising: a movable beam; and a beam supporter for supporting the movable beam in a cantilever manner, wherein the movable beams are connected in series. A plurality of unit driving elements, the unit driving elements each including a pair of electrode supporting portions, a spring portion connecting the pair of electrode supporting portions, and at least a pair of electrode elements provided on each of the electrode supporting portions; An electrostatic actuator having:
【請求項2】 単位駆動素子は、電極支持部の各々に設
けられた二対の電極要素とを有している、第1項に記載
の静電アクチュエーター。
2. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the unit drive element has two pairs of electrode elements provided on each of the electrode support portions.
【請求項3】 静電力により駆動されるミラーアレイで
あって、 複数の可動ビームと、複数の可動ビームを片持ちに支持
するビーム支持部と、可動ビームの各々の自由端部に設
けられた複数のミラーとを有しており、 可動ビームの各々は、直列的に接続された複数の単位駆
動素子を有しており、 単位駆動素子は、一対の電極支持部と、一対の電極支持
部を連結するバネ部と、電極支持部の各々に設けられた
少なくとも一対の電極要素とを有している、ミラーアレ
イ。
3. A mirror array driven by electrostatic force, comprising: a plurality of movable beams; a beam supporter for supporting the plurality of movable beams in a cantilever manner; and a free end of each of the movable beams. Each of the movable beams has a plurality of unit driving elements connected in series, and the unit driving elements have a pair of electrode support portions and a pair of electrode support portions. And a mirror array having at least a pair of electrode elements provided on each of the electrode support portions.
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