JP2002267956A - マイクロミラーおよびその製造方法 - Google Patents
マイクロミラーおよびその製造方法Info
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- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速かつ広角度に変位可能なマイクロミラー
およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 ヒンジ部１３の可動部分１３Ａから固定
部分１３Ｂにかけての表側の面には、不純物例えばリン
（Ｐ）を含む多結晶シリコン膜１５が、また、ヒンジ部
１３の可動部分１３Ａの裏側の面には、アルミニウム
（Ａｌ）膜１６が形成されている。これにより、多結晶
シリコン膜１５とアルミニウム膜１６とが窒化シリコン
からなるヒンジ部１３を挟んでバイモルフ構造を構成し
ている。多結晶シリコン膜１５に通電すると、多結晶シ
リコンのジュール熱によりヒンジ部１３が加熱され、そ
の結果、多結晶シリコン膜１５とアルミニウム膜１６と
の両方が熱膨張し、可動部分１３Ａとともにミラー部１
２が変位する。ミラー部１２はヒンジ部１３に対して傾
斜しているので、先端のミラー部１２に一層大きな角度
変位を得ることができる。
およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 ヒンジ部１３の可動部分１３Ａから固定
部分１３Ｂにかけての表側の面には、不純物例えばリン
（Ｐ）を含む多結晶シリコン膜１５が、また、ヒンジ部
１３の可動部分１３Ａの裏側の面には、アルミニウム
（Ａｌ）膜１６が形成されている。これにより、多結晶
シリコン膜１５とアルミニウム膜１６とが窒化シリコン
からなるヒンジ部１３を挟んでバイモルフ構造を構成し
ている。多結晶シリコン膜１５に通電すると、多結晶シ
リコンのジュール熱によりヒンジ部１３が加熱され、そ
の結果、多結晶シリコン膜１５とアルミニウム膜１６と
の両方が熱膨張し、可動部分１３Ａとともにミラー部１
２が変位する。ミラー部１２はヒンジ部１３に対して傾
斜しているので、先端のミラー部１２に一層大きな角度
変位を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＥＭＳ（MicroE
lectroMechanical Systems；微小電気機械システム）分
野に用いられるマイクロミラーおよびその製造方法に関
し、特にスキャナ用途に好適なマイクロミラーおよびそ
の製造方法に関する。
lectroMechanical Systems；微小電気機械システム）分
野に用いられるマイクロミラーおよびその製造方法に関
し、特にスキャナ用途に好適なマイクロミラーおよびそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばレーザスキャナに用いられる部品
として、シリコン（Ｓｉ）基板を用いたマイクロマシニ
ング（micromachining）により作製されたマイクロミラ
ー（走査ミラー）がある。従来のマイクロミラーは、例
えば「Technical Digest of the 16th Sensor Symposiu
m, 1998 pp. 167 〜170 」に記載されているように、シ
リコン基板の平面部分をそのままミラー面としたものが
殆どであった。すなわち、シリコンからなる上部基板
に、マイクロミラーと、このマイクロミラーを上部基板
に支持させるためのヒンジ部とを異方性エッチングによ
り作製するもので、マイクロミラーは、下部基板に設け
られた電極と上部基板に設けられた電極との間に働く静
電気力により、ヒンジ部を中心として上部基板に略垂直
な方向に振動する。
として、シリコン（Ｓｉ）基板を用いたマイクロマシニ
ング（micromachining）により作製されたマイクロミラ
ー（走査ミラー）がある。従来のマイクロミラーは、例
えば「Technical Digest of the 16th Sensor Symposiu
m, 1998 pp. 167 〜170 」に記載されているように、シ
リコン基板の平面部分をそのままミラー面としたものが
殆どであった。すなわち、シリコンからなる上部基板
に、マイクロミラーと、このマイクロミラーを上部基板
に支持させるためのヒンジ部とを異方性エッチングによ
り作製するもので、マイクロミラーは、下部基板に設け
られた電極と上部基板に設けられた電極との間に働く静
電気力により、ヒンジ部を中心として上部基板に略垂直
な方向に振動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来のマイクロミラーは、構造が簡単であるので作製
プロセスが容易であるという利点を有しているが、その
反面、基板の平面部分をそのまま利用して作製されてい
るので、その偏角に制限があり、スキャナとして用いる
場合には走査領域が限定されるという問題があった。
な従来のマイクロミラーは、構造が簡単であるので作製
プロセスが容易であるという利点を有しているが、その
反面、基板の平面部分をそのまま利用して作製されてい
るので、その偏角に制限があり、スキャナとして用いる
場合には走査領域が限定されるという問題があった。
【０００４】なお、スキャナとしては、基板に斜面部分
を設けてその斜面部分に走査ミラーを設けるようにした
ものが提案されている（特開平７−１９９１０３号公
報、米国特許第５，９６６，２３０号公報）。このスキ
ャナはバーコードリーダとして用いられるものである
が、基板に、平坦部分に対して約４５°の角度をなす斜
面部分を形成し、その斜面部に、捩れヒンジ部により支
持された走査ミラーを設け、走査ミラーを静電気力によ
り捩れヒンジ部を中心に回動可能としたものである。
を設けてその斜面部分に走査ミラーを設けるようにした
ものが提案されている（特開平７−１９９１０３号公
報、米国特許第５，９６６，２３０号公報）。このスキ
ャナはバーコードリーダとして用いられるものである
が、基板に、平坦部分に対して約４５°の角度をなす斜
面部分を形成し、その斜面部に、捩れヒンジ部により支
持された走査ミラーを設け、走査ミラーを静電気力によ
り捩れヒンジ部を中心に回動可能としたものである。
【０００５】しかしながら、特にバーコードリーダなど
の用途においては、ターゲットがどの方向に移動しても
走査できること、ターゲットの多様な外形に対応できる
こと、短時間内に移動するターゲットを高速度で走査で
きること等が要求されるので、マイクロミラーの偏角を
より大きくすることが求められている。上記のスキャナ
においても、走査ミラーの変位の方向は斜面部分の表面
に対して略垂直であり、回転角は制限される。
の用途においては、ターゲットがどの方向に移動しても
走査できること、ターゲットの多様な外形に対応できる
こと、短時間内に移動するターゲットを高速度で走査で
きること等が要求されるので、マイクロミラーの偏角を
より大きくすることが求められている。上記のスキャナ
においても、走査ミラーの変位の方向は斜面部分の表面
に対して略垂直であり、回転角は制限される。
【０００６】また、マイクロミラーでは、ヒンジ部をエ
ッチングによって開口を形成することにより作成してい
るが、一般に開口の角の部分に欠陥が発生しやすいの
で、従来のように開口を単一の面（結晶面）内だけに形
成すると、駆動の際に欠陥の部位に応力が集中してヒン
ジ部が破断する虞があるという問題があった。更に、開
口形成の際のオーバーエッチングによってヒンジ部の寸
法精度が大きく劣化するという問題もあった。
ッチングによって開口を形成することにより作成してい
るが、一般に開口の角の部分に欠陥が発生しやすいの
で、従来のように開口を単一の面（結晶面）内だけに形
成すると、駆動の際に欠陥の部位に応力が集中してヒン
ジ部が破断する虞があるという問題があった。更に、開
口形成の際のオーバーエッチングによってヒンジ部の寸
法精度が大きく劣化するという問題もあった。
【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その第１の目的は、高速かつ広角度に変位可能な
マイクロミラーを提供することにある。
ので、その第１の目的は、高速かつ広角度に変位可能な
マイクロミラーを提供することにある。
【０００８】また、第２の目的は、高速かつ広角度に変
位可能なマイクロミラーを簡単な工程により容易に作製
することができるマイクロミラーの製造方法を提供する
ことにある。
位可能なマイクロミラーを簡単な工程により容易に作製
することができるマイクロミラーの製造方法を提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によるマイクロミ
ラーは、反射膜を備えたミラー部と、少なくとも２種類
の材料の熱膨張率の差を利用したバイモルフ構造を有
し、ミラー部の入射光に対する相対的な角度を変化させ
る駆動手段とを備えたものである。駆動手段は、具体的
には、例えば、ヒンジ部の一方の面に配設された第１の
駆動膜と、この第１の駆動膜よりも大きな熱膨張率を有
するとともにヒンジ部の他方の面に配設された第２の駆
動膜とにより構成される。第１の駆動膜と第２の駆動膜
とは、導電性を有するものであり、互いに異なる材料か
らなっていてもよいし、電気抵抗の異なる同種材料から
なっていてもよい。例えば、第１の駆動膜はリン（Ｐ）
等不純物を含む多結晶シリコン膜とし、第２の駆動膜は
アルミニウム膜とすることができる。
ラーは、反射膜を備えたミラー部と、少なくとも２種類
の材料の熱膨張率の差を利用したバイモルフ構造を有
し、ミラー部の入射光に対する相対的な角度を変化させ
る駆動手段とを備えたものである。駆動手段は、具体的
には、例えば、ヒンジ部の一方の面に配設された第１の
駆動膜と、この第１の駆動膜よりも大きな熱膨張率を有
するとともにヒンジ部の他方の面に配設された第２の駆
動膜とにより構成される。第１の駆動膜と第２の駆動膜
とは、導電性を有するものであり、互いに異なる材料か
らなっていてもよいし、電気抵抗の異なる同種材料から
なっていてもよい。例えば、第１の駆動膜はリン（Ｐ）
等不純物を含む多結晶シリコン膜とし、第２の駆動膜は
アルミニウム膜とすることができる。
【００１０】このマイクロミラーでは、第１の駆動膜へ
の通電によりバイモルフ構造を有するヒンジ部の可動部
分が変位し、この可動部分の変位に伴ってミラー部の入
射光に対する相対的な角度が変化し、入射光が偏向され
る。このミラーは、ヒンジ部の固定部分を固定端、ミラ
ー部を自由端とした片持ち梁構造であるため、構造的に
自由端のミラー部に大きな角度変位が生じる。
の通電によりバイモルフ構造を有するヒンジ部の可動部
分が変位し、この可動部分の変位に伴ってミラー部の入
射光に対する相対的な角度が変化し、入射光が偏向され
る。このミラーは、ヒンジ部の固定部分を固定端、ミラ
ー部を自由端とした片持ち梁構造であるため、構造的に
自由端のミラー部に大きな角度変位が生じる。
【００１１】また、本発明によるマイクロミラーの製造
方法は、それぞれ平坦面を有する固定部分およびを含む
ヒンジ部と、このヒンジ部の可動部分に連続して設けら
れるとともに、ヒンジ部の可動部分の平坦面に対して傾
斜して設けられ、ヒンジ部の可動部分の変位に伴って入
射光に対する相対的な角度が可変なミラー部と、少なく
とも２種類の材料の熱膨張率の差を利用したバイモルフ
構造を有し、ミラー部の入射光に対する相対的な角度を
変化させる駆動手段とを備えたマイクロミラーの、ヒン
ジ部およびミラー部を、半導体基板の結晶異方性を利用
して、この半導体基板上に成膜された構造膜により一体
的に形成する工程を含むものであり、この工程によりミ
ラー部の傾斜面を有するマイクロミラーが容易に作製さ
れる。
方法は、それぞれ平坦面を有する固定部分およびを含む
ヒンジ部と、このヒンジ部の可動部分に連続して設けら
れるとともに、ヒンジ部の可動部分の平坦面に対して傾
斜して設けられ、ヒンジ部の可動部分の変位に伴って入
射光に対する相対的な角度が可変なミラー部と、少なく
とも２種類の材料の熱膨張率の差を利用したバイモルフ
構造を有し、ミラー部の入射光に対する相対的な角度を
変化させる駆動手段とを備えたマイクロミラーの、ヒン
ジ部およびミラー部を、半導体基板の結晶異方性を利用
して、この半導体基板上に成膜された構造膜により一体
的に形成する工程を含むものであり、この工程によりミ
ラー部の傾斜面を有するマイクロミラーが容易に作製さ
れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】図１は本発明の一実施の形態に係るマイク
ロミラーを用いたレーザスキャナ（バーコードスキャ
ナ）の構成を表すものである。このレーザスキャナ１
は、レーザダイオード３から射出されたレーザ光をマイ
クロレンズ４において絞り込んだ後、マイクロミラー１
０に照射し、マイクロミラー１０において偏向すること
によりバーコードを走査するものであり、その反射光
（戻り光）はフォトダイオード５で受光される。これら
マイクロミラー１０およびフォトダイオード５は、後述
するように、共通のシリコン（１００）基板１１を用い
て作製されたものである。
ロミラーを用いたレーザスキャナ（バーコードスキャ
ナ）の構成を表すものである。このレーザスキャナ１
は、レーザダイオード３から射出されたレーザ光をマイ
クロレンズ４において絞り込んだ後、マイクロミラー１
０に照射し、マイクロミラー１０において偏向すること
によりバーコードを走査するものであり、その反射光
（戻り光）はフォトダイオード５で受光される。これら
マイクロミラー１０およびフォトダイオード５は、後述
するように、共通のシリコン（１００）基板１１を用い
て作製されたものである。
【００１４】マイクロミラー１０は、レーザダイオード
３に対向し、かつ傾斜面を有するミラー部１２、および
平坦形状のヒンジ部１３を有しており、ミラー部１２側
が自由端、ヒンジ部１３側が固定端となっている。ヒン
ジ部１３は、例えば、三角形の開口部１４を挟んで略Ｖ
字形状に形成されており、ミラー部１２に繋がる可動部
分１３Ａと、この可動部分１３Ａを延長してシリコン基
板１１の平坦面（１００）に形成された固定部分１３Ｂ
とにより構成されている。すなわち、このマイクロミラ
ー１０は、ヒンジ部１３の固定部分１３Ｂを中心にして
先端のミラー部１２が回動変位する、片持ち梁構造とな
っている。
３に対向し、かつ傾斜面を有するミラー部１２、および
平坦形状のヒンジ部１３を有しており、ミラー部１２側
が自由端、ヒンジ部１３側が固定端となっている。ヒン
ジ部１３は、例えば、三角形の開口部１４を挟んで略Ｖ
字形状に形成されており、ミラー部１２に繋がる可動部
分１３Ａと、この可動部分１３Ａを延長してシリコン基
板１１の平坦面（１００）に形成された固定部分１３Ｂ
とにより構成されている。すなわち、このマイクロミラ
ー１０は、ヒンジ部１３の固定部分１３Ｂを中心にして
先端のミラー部１２が回動変位する、片持ち梁構造とな
っている。
【００１５】これらミラー部１２およびヒンジ部１３
は、後述の製造方法において説明するように、異方性エ
ッチングにより傾斜面（１１１）が形成されたシリコン
基板１１の表面に例えば窒化シリコン膜を構造膜として
形成し、その後シリコン基板１１をエッチングにより除
去して窒化シリコンの薄膜のみを残すことにより、一体
に作製したものである。
は、後述の製造方法において説明するように、異方性エ
ッチングにより傾斜面（１１１）が形成されたシリコン
基板１１の表面に例えば窒化シリコン膜を構造膜として
形成し、その後シリコン基板１１をエッチングにより除
去して窒化シリコンの薄膜のみを残すことにより、一体
に作製したものである。
【００１６】ミラー部１２は、シリコン基板１１の（１
００）面を異方性エッチングすることにより得られた傾
斜面（（１１１）面）を利用して形成されたものであ
る。（１００）面と傾斜面（１１１）面とのなす角は５
５°であるので、ミラー部１２はヒンジ部１３（平坦
面）に対して約５５°傾斜している。これにより、ミラ
ー部１２とヒンジ部１３とのなす角を大きくとることが
できる。なお、ミラー部１２には、例えば反射率の高い
アルミニウム（Ａｌ）膜により形成された反射膜１２Ａ
（図２参照）が設けられている。
００）面を異方性エッチングすることにより得られた傾
斜面（（１１１）面）を利用して形成されたものであ
る。（１００）面と傾斜面（１１１）面とのなす角は５
５°であるので、ミラー部１２はヒンジ部１３（平坦
面）に対して約５５°傾斜している。これにより、ミラ
ー部１２とヒンジ部１３とのなす角を大きくとることが
できる。なお、ミラー部１２には、例えば反射率の高い
アルミニウム（Ａｌ）膜により形成された反射膜１２Ａ
（図２参照）が設けられている。
【００１７】図２は、図１に示したマイクロミラー１０
の上面図であり、図３はその下面図である。ヒンジ部１
３の可動部分１３Ａから固定部分１３Ｂにかけての表側
の面には、不純物例えばリン（Ｐ）を含む多結晶シリコ
ン膜１５が形成されている。一方、ヒンジ部１３の可動
部分１３Ａの裏側の面には、アルミニウム（Ａｌ）膜１
６が全面に形成されている。これにより、多結晶シリコ
ン膜１５とアルミニウム膜１６とが窒化シリコンからな
るヒンジ部１３を挟んでバイモルフ構造を形成してい
る。なお、ここでは図示しないが、ヒンジ部１３の固定
部分１３Ｂには、多結晶シリコン膜１５に通電するため
の電極パッド（図７参照）が設けられている。
の上面図であり、図３はその下面図である。ヒンジ部１
３の可動部分１３Ａから固定部分１３Ｂにかけての表側
の面には、不純物例えばリン（Ｐ）を含む多結晶シリコ
ン膜１５が形成されている。一方、ヒンジ部１３の可動
部分１３Ａの裏側の面には、アルミニウム（Ａｌ）膜１
６が全面に形成されている。これにより、多結晶シリコ
ン膜１５とアルミニウム膜１６とが窒化シリコンからな
るヒンジ部１３を挟んでバイモルフ構造を形成してい
る。なお、ここでは図示しないが、ヒンジ部１３の固定
部分１３Ｂには、多結晶シリコン膜１５に通電するため
の電極パッド（図７参照）が設けられている。
【００１８】このマイクロミラー１０においては、図４
に実線で示したような初期状態では、レーザダイオード
３から射出されたレーザ光はマイクロレンズ４を通過し
た後、ミラー部１２で反射され、射出光Ｒ１となる。射
出光Ｒ１はターゲットを走査する際に散乱し、その戻り
光Ｒ２がフォトダイオード５により検出される。
に実線で示したような初期状態では、レーザダイオード
３から射出されたレーザ光はマイクロレンズ４を通過し
た後、ミラー部１２で反射され、射出光Ｒ１となる。射
出光Ｒ１はターゲットを走査する際に散乱し、その戻り
光Ｒ２がフォトダイオード５により検出される。
【００１９】一方、多結晶シリコン膜１５に通電する
と、多結晶シリコンのジュール熱によりヒンジ部１３が
加熱され、その結果、多結晶シリコン膜１５とアルミニ
ウム膜１６との両方が熱膨張する。ここで、アルミニウ
ムの熱膨張係数は多結晶シリコンの熱膨張係数よりも９
倍程度大きいので、ヒンジ部１３の可動部分１３Ａは、
図４に点線で示したように、ヒンジ部１３の固定部分１
３Ｂを中心に矢印Ａで示した方向、すなわちシリコン基
板１１の（１００）面にほぼ垂直な方向に（上方に）反
る。サイズがミクロンオーダーのバイモルフ構造での変
位速度は数ｋＨｚ程度まで可能であることが知られてお
り、ヒンジ部１３についても数ｋＨｚの高速変位が期待
できる。このヒンジ部１３の変位に伴ってミラー部１２
がヒンジ部１３の固定部分１３Ｂを中心に回動する。こ
のとき、レーザダイオード３から発生したレーザ光はミ
ラー部１２で反射され、射出光Ｒ３となる。ここで、ミ
ラー部１２はヒンジ部１３に対して５５°と大きな角度
をなしているので、先端のミラー部１２に一層大きな角
度変位を得ることができる。
と、多結晶シリコンのジュール熱によりヒンジ部１３が
加熱され、その結果、多結晶シリコン膜１５とアルミニ
ウム膜１６との両方が熱膨張する。ここで、アルミニウ
ムの熱膨張係数は多結晶シリコンの熱膨張係数よりも９
倍程度大きいので、ヒンジ部１３の可動部分１３Ａは、
図４に点線で示したように、ヒンジ部１３の固定部分１
３Ｂを中心に矢印Ａで示した方向、すなわちシリコン基
板１１の（１００）面にほぼ垂直な方向に（上方に）反
る。サイズがミクロンオーダーのバイモルフ構造での変
位速度は数ｋＨｚ程度まで可能であることが知られてお
り、ヒンジ部１３についても数ｋＨｚの高速変位が期待
できる。このヒンジ部１３の変位に伴ってミラー部１２
がヒンジ部１３の固定部分１３Ｂを中心に回動する。こ
のとき、レーザダイオード３から発生したレーザ光はミ
ラー部１２で反射され、射出光Ｒ３となる。ここで、ミ
ラー部１２はヒンジ部１３に対して５５°と大きな角度
をなしているので、先端のミラー部１２に一層大きな角
度変位を得ることができる。
【００２０】このように本実施の形態では、バイモルフ
構造を有するマイクロミラー１０を熱駆動することによ
って、レーザダイオード３からのレーザ光を静止時の射
出光Ｒ１および駆動時の射出光Ｒ３の２方向に連続的に
切り換えて射出し、バーコード２０を走査することがで
きる。また、平坦形状を有するヒンジ部１３がその固定
部分１３Ｂを中心にして矢印Ａ方向に変位することによ
りシリコン基板１１の（１００）面に略垂直な方向に変
位し、その変位が自由端のミラー部１２に伝達され、従
来構造のものと異なりミラー部１２の重心そのものが移
動する構造となっているため、ミラー部１２において大
きな角度変位が得られる。
構造を有するマイクロミラー１０を熱駆動することによ
って、レーザダイオード３からのレーザ光を静止時の射
出光Ｒ１および駆動時の射出光Ｒ３の２方向に連続的に
切り換えて射出し、バーコード２０を走査することがで
きる。また、平坦形状を有するヒンジ部１３がその固定
部分１３Ｂを中心にして矢印Ａ方向に変位することによ
りシリコン基板１１の（１００）面に略垂直な方向に変
位し、その変位が自由端のミラー部１２に伝達され、従
来構造のものと異なりミラー部１２の重心そのものが移
動する構造となっているため、ミラー部１２において大
きな角度変位が得られる。
【００２１】また、本実施の形態では、ヒンジ部１３を
バイモルフ構造として熱駆動により高速変位させるとと
もに、ミラー部１２をヒンジ部１３に対して５５°と大
きな角度をなすよう形成したので、ミラー部１２におい
てレーザ光を比較的高速で偏向させることが可能とな
り、しかも偏向角度を一層広くすることが可能となる。
バイモルフ構造として熱駆動により高速変位させるとと
もに、ミラー部１２をヒンジ部１３に対して５５°と大
きな角度をなすよう形成したので、ミラー部１２におい
てレーザ光を比較的高速で偏向させることが可能とな
り、しかも偏向角度を一層広くすることが可能となる。
【００２２】図５〜図８は、本実施の形態に係るマイク
ロミラーの製造工程の一例を表すものである。この方法
は、異方性エッチングにより傾斜面（１１１）面が形成
されているシリコン基板１１上に構造膜として窒化シリ
コン（ＳｉＮx ）膜を成膜およびパターニングし、その
後シリコン基板１１をエッチングにより除去することに
よりミラー部１２およびヒンジ部１３を作製するように
したものである。
ロミラーの製造工程の一例を表すものである。この方法
は、異方性エッチングにより傾斜面（１１１）面が形成
されているシリコン基板１１上に構造膜として窒化シリ
コン（ＳｉＮx ）膜を成膜およびパターニングし、その
後シリコン基板１１をエッチングにより除去することに
よりミラー部１２およびヒンジ部１３を作製するように
したものである。
【００２３】まず、図５（Ａ）に示したように、厚さが
例えば２００μｍの（１００）ｎ型シリコン基板１１を
用意する。このシリコン基板１１の両面に、厚さが例え
ば３００ｎｍの熱酸化膜を形成し、この熱酸化膜を、例
えばフォトリソグラフィとフッ化水素（ＨＦ）を用いた
エッチングとによりパターニングする。こうして、シリ
コンのウエット異方性エッチングのための熱酸化膜マス
ク２１を形成する。
例えば２００μｍの（１００）ｎ型シリコン基板１１を
用意する。このシリコン基板１１の両面に、厚さが例え
ば３００ｎｍの熱酸化膜を形成し、この熱酸化膜を、例
えばフォトリソグラフィとフッ化水素（ＨＦ）を用いた
エッチングとによりパターニングする。こうして、シリ
コンのウエット異方性エッチングのための熱酸化膜マス
ク２１を形成する。
【００２４】そして、この熱酸化膜マスク２１を用い
て、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡ
Ｈ）によるウエット異方性エッチングを行う。このとき
のエッチングレートは例えば０．５μｍ／分とする。こ
れにより、図５（Ｂ）に示したように、溝２２，２３を
形成する。溝２２は例えば横幅（マスク寸法）４００μ
ｍ、奥行き３００μｍ、深さ６０μｍとし、溝２３は例
えば横幅（マスク寸法）３００μｍ、奥行き３００μ
ｍ、深さ６０μｍとする。
て、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡ
Ｈ）によるウエット異方性エッチングを行う。このとき
のエッチングレートは例えば０．５μｍ／分とする。こ
れにより、図５（Ｂ）に示したように、溝２２，２３を
形成する。溝２２は例えば横幅（マスク寸法）４００μ
ｍ、奥行き３００μｍ、深さ６０μｍとし、溝２３は例
えば横幅（マスク寸法）３００μｍ、奥行き３００μ
ｍ、深さ６０μｍとする。
【００２５】次に、シリコン基板１１の裏面の熱酸化膜
マスク２１を図示しないフォトレジストで保護すると共
に、表面の熱酸化膜マスク２１のみを除去する。その
後、再度シリコン基板１１の表面に、厚さが例えば３０
０ｎｍの熱酸化膜を形成し、この熱酸化膜をパターニン
グして、２度目のウエット異方性エッチングのための熱
酸化膜マスク２４を図５（Ｃ）に示したように形成す
る。この熱酸化膜マスク２４のパターニングは、例えば
レジスト噴霧装置を用いたスプレー塗布法によりフォト
レジスト膜（図示せず）を膜厚が均一になるように形成
し、続いて投影露光機により深い焦点深度の紫外線照射
を行うことにより形成する。なお、シリコン基板１１の
裏面の熱酸化膜マスク２１はフォトレジスト（図示せ
ず）により保護されるので、図５（Ｃ）において、シリ
コン基板１１の裏面の熱酸化膜マスク２１のパターンは
同じである。
マスク２１を図示しないフォトレジストで保護すると共
に、表面の熱酸化膜マスク２１のみを除去する。その
後、再度シリコン基板１１の表面に、厚さが例えば３０
０ｎｍの熱酸化膜を形成し、この熱酸化膜をパターニン
グして、２度目のウエット異方性エッチングのための熱
酸化膜マスク２４を図５（Ｃ）に示したように形成す
る。この熱酸化膜マスク２４のパターニングは、例えば
レジスト噴霧装置を用いたスプレー塗布法によりフォト
レジスト膜（図示せず）を膜厚が均一になるように形成
し、続いて投影露光機により深い焦点深度の紫外線照射
を行うことにより形成する。なお、シリコン基板１１の
裏面の熱酸化膜マスク２１はフォトレジスト（図示せ
ず）により保護されるので、図５（Ｃ）において、シリ
コン基板１１の裏面の熱酸化膜マスク２１のパターンは
同じである。
【００２６】その後、図５（Ｄ）に示したように、熱酸
化膜マスク２１，２４を用いて、例えばＴＭＡＨによる
ウエット異方性エッチングを行い、シリコン基板１１を
更に６０μｍエッチングする。こうして、深さが例えば
１２０μｍの溝２５，２６を形成する。これにより、ミ
ラー部１２を作製するための（１１１）面、ヒンジ部１
３を作製するための（１００）面が形成される。溝２５
の横幅（マスク寸法）は例えば５０μｍとし、溝２６の
横幅は溝２３と同じである。
化膜マスク２１，２４を用いて、例えばＴＭＡＨによる
ウエット異方性エッチングを行い、シリコン基板１１を
更に６０μｍエッチングする。こうして、深さが例えば
１２０μｍの溝２５，２６を形成する。これにより、ミ
ラー部１２を作製するための（１１１）面、ヒンジ部１
３を作製するための（１００）面が形成される。溝２５
の横幅（マスク寸法）は例えば５０μｍとし、溝２６の
横幅は溝２３と同じである。
【００２７】次いで、図６（Ａ）に示したように、シリ
コン基板１１の両面の熱酸化膜２１，２４を除去し、改
めてシリコン基板１１の両面に、例えば減圧ＣＶＤ（Ch
emical Vapor Deposition ）法により、厚さが例えば２
００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮx ）膜２７を形成す
る。
コン基板１１の両面の熱酸化膜２１，２４を除去し、改
めてシリコン基板１１の両面に、例えば減圧ＣＶＤ（Ch
emical Vapor Deposition ）法により、厚さが例えば２
００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮx ）膜２７を形成す
る。
【００２８】続いて、図６（Ｂ）に示したように、シリ
コン基板１１の両面に、例えば減圧ＣＶＤ法により、厚
さが例えば５００ｎｍの、リン（Ｐ）をドープした多結
晶シリコン膜１５を成膜する。
コン基板１１の両面に、例えば減圧ＣＶＤ法により、厚
さが例えば５００ｎｍの、リン（Ｐ）をドープした多結
晶シリコン膜１５を成膜する。
【００２９】更に、レジスト噴霧装置でフォトレジスト
を塗布してから投影露光機でパターニングすることによ
り図示しないフォトレジストパターンを形成し、このフ
ォトレジストパターンをマスクとして例えばＳＦ6 ガス
を用いたエッチングにより、図６（Ｃ）に示したように
多結晶シリコン膜１５をパターニングする。こうして、
多結晶シリコン膜１５は図１または図２に示したような
形状に形成される。なお、シリコン基板１１の裏面の多
結晶シリコン膜１５は、同様に例えばＳＦ6 ガスを用い
たドライエッチングにより除去する。
を塗布してから投影露光機でパターニングすることによ
り図示しないフォトレジストパターンを形成し、このフ
ォトレジストパターンをマスクとして例えばＳＦ6 ガス
を用いたエッチングにより、図６（Ｃ）に示したように
多結晶シリコン膜１５をパターニングする。こうして、
多結晶シリコン膜１５は図１または図２に示したような
形状に形成される。なお、シリコン基板１１の裏面の多
結晶シリコン膜１５は、同様に例えばＳＦ6 ガスを用い
たドライエッチングにより除去する。
【００３０】再び、レジスト噴霧装置でフォトレジスト
を塗布してから投影露光機でパターニングすることによ
り図示しないフォトレジストパターンを形成し、このフ
ォトレジストパターンをマスクとして例えばＣＦ4 ガス
を用いたドライエッチングにより、図６（Ｃ）に示した
ように窒化シリコン膜２７をパターニングする。こうし
て、溝２５の一部においてシリコン基板１１が露出す
る。
を塗布してから投影露光機でパターニングすることによ
り図示しないフォトレジストパターンを形成し、このフ
ォトレジストパターンをマスクとして例えばＣＦ4 ガス
を用いたドライエッチングにより、図６（Ｃ）に示した
ように窒化シリコン膜２７をパターニングする。こうし
て、溝２５の一部においてシリコン基板１１が露出す
る。
【００３１】その後、例えばスパッタリング法により、
厚さが例えば２００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜を成
膜する。更にレジスト噴霧装置でフォトレジストを塗布
してから投影露光機でパターニングすることにより図示
しないフォトレジストパターンを形成し、このフォトレ
ジストパターンをマスクとして例えばリン酸を用いたエ
ッチングによりアルミニウム膜をパターニングする。こ
うして、図７（Ａ）に示したように、ミラー部１２の反
射膜１２Ａ、多結晶シリコン膜１５へのコンタクト用の
電極パッド２８を形成する。
厚さが例えば２００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜を成
膜する。更にレジスト噴霧装置でフォトレジストを塗布
してから投影露光機でパターニングすることにより図示
しないフォトレジストパターンを形成し、このフォトレ
ジストパターンをマスクとして例えばリン酸を用いたエ
ッチングによりアルミニウム膜をパターニングする。こ
うして、図７（Ａ）に示したように、ミラー部１２の反
射膜１２Ａ、多結晶シリコン膜１５へのコンタクト用の
電極パッド２８を形成する。
【００３２】続いて、図７（Ｂ）に示したように、レジ
スト噴霧装置でフォトレジストを塗布してから投影露光
機でパターニングすることによりフォトレジストパター
ン２９を形成し、このフォトレジストパターン２９を用
いたエッチングにより、窒化シリコン膜２７をパターニ
ングする。こうして、溝２５およびその周辺においてシ
リコン基板１１が露出する。なお、このとき、シリコン
基板１１の表側はフォトレジストにより保護されてい
る。
スト噴霧装置でフォトレジストを塗布してから投影露光
機でパターニングすることによりフォトレジストパター
ン２９を形成し、このフォトレジストパターン２９を用
いたエッチングにより、窒化シリコン膜２７をパターニ
ングする。こうして、溝２５およびその周辺においてシ
リコン基板１１が露出する。なお、このとき、シリコン
基板１１の表側はフォトレジストにより保護されてい
る。
【００３３】そして、図８（Ａ）に示したように、Ｃ4
Ｆ8 ガスとＳＦ6 ガスとを切り替えて高密度プラズマを
発生させてシリコンのエッチングを行うディープＲＩＥ
（Reactive Ion Etching）法により、溝２５の底部にお
いてシリコン基板１１を裏面からエッチングすることに
より貫通孔３０を形成するとともに、溝２６の周囲のシ
リコン基板１１を除去する。こうして、窒化シリコン膜
２７からなるミラー部１２が切り離されて自由端となる
とともに、窒化シリコン膜２７からなるヒンジ部１３の
可動部分１３Ａが形成される。
Ｆ8 ガスとＳＦ6 ガスとを切り替えて高密度プラズマを
発生させてシリコンのエッチングを行うディープＲＩＥ
（Reactive Ion Etching）法により、溝２５の底部にお
いてシリコン基板１１を裏面からエッチングすることに
より貫通孔３０を形成するとともに、溝２６の周囲のシ
リコン基板１１を除去する。こうして、窒化シリコン膜
２７からなるミラー部１２が切り離されて自由端となる
とともに、窒化シリコン膜２７からなるヒンジ部１３の
可動部分１３Ａが形成される。
【００３４】最後に、図８（Ｂ）に示したように、フォ
トレジストパターン２９を除去し、シリコン基板１１の
裏面全体に、例えばスパッタリング法により、厚さが例
えば７００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜１６を成膜す
る。こうして、本実施の形態に係るマイクロミラー１０
が完成する。
トレジストパターン２９を除去し、シリコン基板１１の
裏面全体に、例えばスパッタリング法により、厚さが例
えば７００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜１６を成膜す
る。こうして、本実施の形態に係るマイクロミラー１０
が完成する。
【００３５】この方法により作製されたマイクロミラー
１０は、例えば減圧ＣＶＤ法により成膜された窒化シリ
コン膜２７をミラー部１２およびヒンジ部１３の材料と
して利用しているので、金属材料のような疲労がなく、
繰り返し振動に対して極めて堅牢である。また、窒化シ
リコン膜２７の成膜時の膜厚を正確に制御できるので、
極めて振動特性の再現性の良いマイクロミラー１０を作
製することができる。ミラー部１２は、アルミニウム蒸
着により形成された鏡面である反射膜１２Ａを有してい
るので、反射率が高い。更に、ミラー部１２はヒンジ部
１３に対して５５°と大きな角度をなしているので、マ
イクロミラー１０は、シリコン基板１１の面内にレーザ
ダイオード３を設置するのに好適な構造を有している。
１０は、例えば減圧ＣＶＤ法により成膜された窒化シリ
コン膜２７をミラー部１２およびヒンジ部１３の材料と
して利用しているので、金属材料のような疲労がなく、
繰り返し振動に対して極めて堅牢である。また、窒化シ
リコン膜２７の成膜時の膜厚を正確に制御できるので、
極めて振動特性の再現性の良いマイクロミラー１０を作
製することができる。ミラー部１２は、アルミニウム蒸
着により形成された鏡面である反射膜１２Ａを有してい
るので、反射率が高い。更に、ミラー部１２はヒンジ部
１３に対して５５°と大きな角度をなしているので、マ
イクロミラー１０は、シリコン基板１１の面内にレーザ
ダイオード３を設置するのに好適な構造を有している。
【００３６】以下、本発明の具体的な実施例について説
明する。
明する。
【００３７】〔実施例〕まず、厚さが２００μｍの（１
００）ｎ型シリコン基板１１を用意した。このシリコン
基板１１の両面に、厚さが３００ｎｍの熱酸化膜を形成
し、この熱酸化膜を、フォトリソグラフィとフッ化水素
（ＨＦ）を用いたエッチングとによりパターニングし
た。こうして、シリコンのウエット異方性エッチングの
ための熱酸化膜マスク２１を形成した（図５（Ａ）参
照）。
００）ｎ型シリコン基板１１を用意した。このシリコン
基板１１の両面に、厚さが３００ｎｍの熱酸化膜を形成
し、この熱酸化膜を、フォトリソグラフィとフッ化水素
（ＨＦ）を用いたエッチングとによりパターニングし
た。こうして、シリコンのウエット異方性エッチングの
ための熱酸化膜マスク２１を形成した（図５（Ａ）参
照）。
【００３８】そして、この熱酸化膜マスク２１を用い
て、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡ
Ｈ）によるウエット異方性エッチングを行った。このと
きのエッチングレートは０．５μｍ／分であった。これ
により、溝２２，２３を形成した（図５（Ｂ）参照）。
溝２２は横幅（マスク寸法）４００μｍ、奥行き３００
μｍ、深さ６０μｍとし、溝２３は横幅（マスク寸法）
３００μｍ、奥行き３００μｍ、深さ６０μｍとする。
て、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡ
Ｈ）によるウエット異方性エッチングを行った。このと
きのエッチングレートは０．５μｍ／分であった。これ
により、溝２２，２３を形成した（図５（Ｂ）参照）。
溝２２は横幅（マスク寸法）４００μｍ、奥行き３００
μｍ、深さ６０μｍとし、溝２３は横幅（マスク寸法）
３００μｍ、奥行き３００μｍ、深さ６０μｍとする。
【００３９】次に、シリコン基板１１の裏面の熱酸化膜
マスク２１をフォトレジストで保護すると共に、表面の
熱酸化膜マスク２１のみを除去した。その後、再度シリ
コン基板１１の表面に、厚さが３００ｎｍの熱酸化膜を
形成し、この熱酸化膜をパターニングして、２度目のウ
エット異方性エッチングのための熱酸化膜マスク２４を
形成した（図５（Ｃ）参照）。シリコン基板１１の裏面
の熱酸化膜マスク２１はフォトレジストにより保護され
るので、シリコン基板１１の裏面の熱酸化膜マスク２１
のパターンは不変であった。熱酸化膜マスク２４の作製
では、例えばレジスト噴霧装置を用いてフォトレジスト
を膜厚が均一になるように塗布し、続いて投影露光機に
より深い焦点深度の紫外線照射を行った。
マスク２１をフォトレジストで保護すると共に、表面の
熱酸化膜マスク２１のみを除去した。その後、再度シリ
コン基板１１の表面に、厚さが３００ｎｍの熱酸化膜を
形成し、この熱酸化膜をパターニングして、２度目のウ
エット異方性エッチングのための熱酸化膜マスク２４を
形成した（図５（Ｃ）参照）。シリコン基板１１の裏面
の熱酸化膜マスク２１はフォトレジストにより保護され
るので、シリコン基板１１の裏面の熱酸化膜マスク２１
のパターンは不変であった。熱酸化膜マスク２４の作製
では、例えばレジスト噴霧装置を用いてフォトレジスト
を膜厚が均一になるように塗布し、続いて投影露光機に
より深い焦点深度の紫外線照射を行った。
【００４０】その後、熱酸化膜マスク２１，２４を用い
て、ＴＭＡＨによるウエット異方性エッチングを行い、
シリコン基板１１を更に６０μｍエッチングした。こう
して、深さが１２０μｍの溝２５，２６を形成した（図
５（Ｄ）参照）。これにより、ミラー部１２を作製する
ための（１１１）面、ヒンジ部１３を作製するための
（１００）面が形成される。溝２５の横幅（マスク寸
法）は５０μｍとし、溝２６の横幅は溝２３と同じであ
る。
て、ＴＭＡＨによるウエット異方性エッチングを行い、
シリコン基板１１を更に６０μｍエッチングした。こう
して、深さが１２０μｍの溝２５，２６を形成した（図
５（Ｄ）参照）。これにより、ミラー部１２を作製する
ための（１１１）面、ヒンジ部１３を作製するための
（１００）面が形成される。溝２５の横幅（マスク寸
法）は５０μｍとし、溝２６の横幅は溝２３と同じであ
る。
【００４１】次いで、シリコン基板１１の両面の熱酸化
膜２１，２４を除去し、改めてシリコン基板１１の両面
に、減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法によ
り、厚さが２００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮx ）膜２
７を形成した（図６（Ａ）参照）。
膜２１，２４を除去し、改めてシリコン基板１１の両面
に、減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法によ
り、厚さが２００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮx ）膜２
７を形成した（図６（Ａ）参照）。
【００４２】続いて、シリコン基板１１の両面に、減圧
ＣＶＤ法により、厚さが５００ｎｍの、リン（Ｐ）をド
ープした多結晶シリコン膜１５を成膜した（図６（Ｂ）
参照）。
ＣＶＤ法により、厚さが５００ｎｍの、リン（Ｐ）をド
ープした多結晶シリコン膜１５を成膜した（図６（Ｂ）
参照）。
【００４３】更に、レジスト噴霧装置でフォトレジスト
を塗布してから投影露光機でパターニングすることによ
りフォトレジストパターンを形成し、このフォトレジス
トパターンをマスクとしてＳＦ6 ガスを用いたエッチン
グにより、多結晶シリコン膜１５をパターニングした
（図６（Ｃ）参照）。こうして、多結晶シリコン膜１５
は図１または図２に示したような形状に形成された。シ
リコン基板１１の裏面の多結晶シリコン膜１５は、同様
にＳＦ6 ガスを用いたドライエッチングにより除去し
た。
を塗布してから投影露光機でパターニングすることによ
りフォトレジストパターンを形成し、このフォトレジス
トパターンをマスクとしてＳＦ6 ガスを用いたエッチン
グにより、多結晶シリコン膜１５をパターニングした
（図６（Ｃ）参照）。こうして、多結晶シリコン膜１５
は図１または図２に示したような形状に形成された。シ
リコン基板１１の裏面の多結晶シリコン膜１５は、同様
にＳＦ6 ガスを用いたドライエッチングにより除去し
た。
【００４４】再び、レジスト噴霧装置でフォトレジスト
を塗布してから投影露光機でパターニングすることによ
りフォトレジストパターンを形成し、このフォトレジス
トパターンをマスクとしてＣＦ4 ガスを用いたドライエ
ッチングにより、窒化シリコン膜２７をパターニングし
た（図６（Ｃ）参照）。こうして、溝２５の一部におい
てシリコン基板１１が露出した。
を塗布してから投影露光機でパターニングすることによ
りフォトレジストパターンを形成し、このフォトレジス
トパターンをマスクとしてＣＦ4 ガスを用いたドライエ
ッチングにより、窒化シリコン膜２７をパターニングし
た（図６（Ｃ）参照）。こうして、溝２５の一部におい
てシリコン基板１１が露出した。
【００４５】その後、スパッタリング法により、厚さが
２００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜を成膜する。更に
レジスト噴霧装置でフォトレジストを塗布してから投影
露光機でパターニングすることによりフォトレジストパ
ターンを形成し、このフォトレジストパターンをマスク
としてリン酸を用いたエッチングによりアルミニウム膜
をパターニングした。こうして、ミラー部１２の反射膜
１２Ａ、多結晶シリコン膜１５へのコンタクト用の電極
パッド２８を形成した（図７（Ａ）参照）。
２００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜を成膜する。更に
レジスト噴霧装置でフォトレジストを塗布してから投影
露光機でパターニングすることによりフォトレジストパ
ターンを形成し、このフォトレジストパターンをマスク
としてリン酸を用いたエッチングによりアルミニウム膜
をパターニングした。こうして、ミラー部１２の反射膜
１２Ａ、多結晶シリコン膜１５へのコンタクト用の電極
パッド２８を形成した（図７（Ａ）参照）。
【００４６】続いて、レジスト噴霧装置でフォトレジス
トを塗布してから投影露光機でパターニングすることに
よりフォトレジストパターン２９を形成し、このフォト
レジストパターン２９を用いたエッチングにより、窒化
シリコン膜２７をパターニングした。こうして、溝２５
およびその周辺においてシリコン基板１１が露出した
（図７（Ｂ）参照）。なお、このとき、シリコン基板１
１の表側はフォトレジストにより保護されていた。
トを塗布してから投影露光機でパターニングすることに
よりフォトレジストパターン２９を形成し、このフォト
レジストパターン２９を用いたエッチングにより、窒化
シリコン膜２７をパターニングした。こうして、溝２５
およびその周辺においてシリコン基板１１が露出した
（図７（Ｂ）参照）。なお、このとき、シリコン基板１
１の表側はフォトレジストにより保護されていた。
【００４７】そして、Ｃ4 Ｆ8 ガスとＳＦ6 ガスとを切
り替えて高密度プラズマを発生させてシリコンのエッチ
ングを行うディープＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法
により、シリコン基板１１を裏面からエッチングするこ
とにより貫通孔３０を形成するとともに、溝２６の周囲
のシリコン基板１１を除去した（図８（Ａ）参照）。こ
うして、窒化シリコン膜２７からなるミラー部１２が切
り離されて自由端となるとともに、窒化シリコン膜２７
からなるヒンジ部１３の可動部分１３Ａが形成された。
り替えて高密度プラズマを発生させてシリコンのエッチ
ングを行うディープＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法
により、シリコン基板１１を裏面からエッチングするこ
とにより貫通孔３０を形成するとともに、溝２６の周囲
のシリコン基板１１を除去した（図８（Ａ）参照）。こ
うして、窒化シリコン膜２７からなるミラー部１２が切
り離されて自由端となるとともに、窒化シリコン膜２７
からなるヒンジ部１３の可動部分１３Ａが形成された。
【００４８】最後に、フォトレジストパターン２９を除
去し、シリコン基板１１の裏面全体に、スパッタリング
法により、厚さが７００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜
１６を成膜した（図８（Ｂ）参照）。こうして、窒化シ
リコン膜２７を構造膜として形成されたミラー部１２お
よびヒンジ部１３を有するマイクロミラー１０が完成し
た。
去し、シリコン基板１１の裏面全体に、スパッタリング
法により、厚さが７００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜
１６を成膜した（図８（Ｂ）参照）。こうして、窒化シ
リコン膜２７を構造膜として形成されたミラー部１２お
よびヒンジ部１３を有するマイクロミラー１０が完成し
た。
【００４９】完成したマイクロミラー１０は左右対称な
形状を有し、その寸法は、図２においてＤ１，Ｄ２，Ｄ
３で示した寸法はそれぞれ８０μｍ、１２０μｍ、８０
μｍであった。図２においてＤ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７で
示した寸法はそれぞれ１２０μｍ、８０μｍ、１４０μ
ｍ、８０μｍであった。図２において、Ｄ８，Ｄ９で示
した寸法はそれぞれ７０μｍ、４０μｍであった。
形状を有し、その寸法は、図２においてＤ１，Ｄ２，Ｄ
３で示した寸法はそれぞれ８０μｍ、１２０μｍ、８０
μｍであった。図２においてＤ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７で
示した寸法はそれぞれ１２０μｍ、８０μｍ、１４０μ
ｍ、８０μｍであった。図２において、Ｄ８，Ｄ９で示
した寸法はそれぞれ７０μｍ、４０μｍであった。
【００５０】このマイクロミラー１０において、多結晶
シリコン膜１５にパルス電流を通電して振動特性を調べ
たところ、最大振り角２５°、最高速度３ｋＨｚであっ
た。
シリコン膜１５にパルス電流を通電して振動特性を調べ
たところ、最大振り角２５°、最高速度３ｋＨｚであっ
た。
【００５１】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形可能である。例えば、各部の寸法、基板の
材質、膜厚、プロセス条件等は本発明の主旨を逸脱しな
い限りにおいて変更が可能である。例えば、ＴＭＡＨの
代わりに水酸化カリウム（ＫＯＨ），ヒドラジン，エチ
レンジアミン−ピロカテコール−水（ＥＰＷ）などを用
いることも可能である。
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形可能である。例えば、各部の寸法、基板の
材質、膜厚、プロセス条件等は本発明の主旨を逸脱しな
い限りにおいて変更が可能である。例えば、ＴＭＡＨの
代わりに水酸化カリウム（ＫＯＨ），ヒドラジン，エチ
レンジアミン−ピロカテコール−水（ＥＰＷ）などを用
いることも可能である。
【００５２】また、上記実施の形態および各実施例で
は、マイクロミラー１０においては、開口部を１つとし
ヒンジ部を２つとしたが、複数の開口部を隣接して設
け、ヒンジ部の数を３以上とするようにしてもよい。ま
た、上記実施の形態および実施例では、ヒンジ部の固定
部分は２つの部分に分かれた形状としたが、図９のよう
にひとつながりの形状としてもよい。
は、マイクロミラー１０においては、開口部を１つとし
ヒンジ部を２つとしたが、複数の開口部を隣接して設
け、ヒンジ部の数を３以上とするようにしてもよい。ま
た、上記実施の形態および実施例では、ヒンジ部の固定
部分は２つの部分に分かれた形状としたが、図９のよう
にひとつながりの形状としてもよい。
【００５３】更に、上記実施の形態および実施例では、
バイモルフ構造として、窒化シリコンからなるヒンジ部
に多結晶シリコン膜およびアルミニウム膜を形成するよ
うにしたが、バイモルフ構造を構成する膜としては、多
結晶シリコン膜およびチタン（Ｔｉ）膜などの他の材料
からなる膜を用いることも可能である。更に、電気抵抗
が異なる同一種類の材料からなる膜、例えば、窒化シリ
コンからなるヒンジ部の両面に配線としてそれぞれ断面
積の異なる多結晶シリコン膜を対向させて設置すること
によりバイモルフ構造を構成することも可能である。こ
の場合には、電気抵抗の差により発熱量が異なり、その
結果熱膨張の度合いが異なることとなるので、異なる２
種類の材料からなるバイモルフ構造と同様の変位を得る
ことができる。
バイモルフ構造として、窒化シリコンからなるヒンジ部
に多結晶シリコン膜およびアルミニウム膜を形成するよ
うにしたが、バイモルフ構造を構成する膜としては、多
結晶シリコン膜およびチタン（Ｔｉ）膜などの他の材料
からなる膜を用いることも可能である。更に、電気抵抗
が異なる同一種類の材料からなる膜、例えば、窒化シリ
コンからなるヒンジ部の両面に配線としてそれぞれ断面
積の異なる多結晶シリコン膜を対向させて設置すること
によりバイモルフ構造を構成することも可能である。こ
の場合には、電気抵抗の差により発熱量が異なり、その
結果熱膨張の度合いが異なることとなるので、異なる２
種類の材料からなるバイモルフ構造と同様の変位を得る
ことができる。
【００５４】加えて、上記実施の形態では、半導体デバ
イスの一例としてレーザスキャナを例に挙げて説明した
が、本発明は、ＭＥＭＳ分野におけるセンサ、デジタル
マイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）などの他の半導体デ
バイスを製造する場合についても広く適用することがで
きる。
イスの一例としてレーザスキャナを例に挙げて説明した
が、本発明は、ＭＥＭＳ分野におけるセンサ、デジタル
マイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）などの他の半導体デ
バイスを製造する場合についても広く適用することがで
きる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように本発明のマイクロミ
ラーによれば、反射膜を備えたミラー部の駆動手段とし
て、少なくとも２種類の材料の熱膨張率の差を利用した
バイモルフ構造を用いるようにしたので、ミラー部を高
速かつ広角度に変位させることが可能になる。
ラーによれば、反射膜を備えたミラー部の駆動手段とし
て、少なくとも２種類の材料の熱膨張率の差を利用した
バイモルフ構造を用いるようにしたので、ミラー部を高
速かつ広角度に変位させることが可能になる。
【００５６】特に、それぞれ平坦面を有する固定部分お
よび可動部分を含むヒンジ部と、このヒンジ部の可動部
分に連続して設けられるとともに、ヒンジ部の可動部分
の平坦面に対して傾斜して設けられ、ヒンジ部の可動部
分の変位に伴って入射光に対する相対的な角度が可変な
ミラー部と、少なくとも２種類の材料の熱膨張率の差を
利用したバイモルフ構造を有し、ミラー部の入射光に対
する相対的な角度を変化させる駆動手段とを備える構成
とすることより、ミラー部をより広角度に変位させるこ
とができる。従って、レーザスキャナ等に用いることに
より走査領域を広範囲にすることが可能になる。
よび可動部分を含むヒンジ部と、このヒンジ部の可動部
分に連続して設けられるとともに、ヒンジ部の可動部分
の平坦面に対して傾斜して設けられ、ヒンジ部の可動部
分の変位に伴って入射光に対する相対的な角度が可変な
ミラー部と、少なくとも２種類の材料の熱膨張率の差を
利用したバイモルフ構造を有し、ミラー部の入射光に対
する相対的な角度を変化させる駆動手段とを備える構成
とすることより、ミラー部をより広角度に変位させるこ
とができる。従って、レーザスキャナ等に用いることに
より走査領域を広範囲にすることが可能になる。
【００５７】また、本発明のマイクロミラーの製造方法
によれば、半導体基板、特にシリコン基板の結晶異方性
を利用してミラー部およびヒンジ部を作製するようにし
たので、本発明のマイクロミラーを容易に作製すること
ができる。
によれば、半導体基板、特にシリコン基板の結晶異方性
を利用してミラー部およびヒンジ部を作製するようにし
たので、本発明のマイクロミラーを容易に作製すること
ができる。
【図１】本発明の一実施の形態に係るマイクロミラーを
用いたスキャナの構成の一例を表す斜視図である。
用いたスキャナの構成の一例を表す斜視図である。
【図２】図１に示したマイクロミラーの構成を説明する
ための上面図である。
ための上面図である。
【図３】図１に示したマイクロミラーの構成を説明する
ための下面図である。
ための下面図である。
【図４】図１に示したマイクロミラーの動作を説明する
ための側面図である。
ための側面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るマイクロミラーの製
造方法の一例を工程順に示す断面図である。
造方法の一例を工程順に示す断面図である。
【図６】図５の工程に続く工程を説明するための断面図
である。
である。
【図７】図６の工程に続く工程を説明するための断面図
である。
である。
【図８】図７の工程に続く工程を説明するための断面図
である。
である。
【図９】図１に示したマイクロミラーの構成の他の例を
示す上面図である。
示す上面図である。
１…レーザスキャナ、２０…バーコード、３…レーザダ
イオード、４…マイクロレンズ、５…フォトダイオー
ド、１０…マイクロミラー、１１…シリコン基板、１２
…ミラー部、１３…ヒンジ部、１３Ａ…可動部分、１３
Ｂ…固定部分、１４…開口部、１５…多結晶シリコン
膜、１６…アルミニウム膜
イオード、４…マイクロレンズ、５…フォトダイオー
ド、１０…マイクロミラー、１１…シリコン基板、１２
…ミラー部、１３…ヒンジ部、１３Ａ…可動部分、１３
Ｂ…固定部分、１４…開口部、１５…多結晶シリコン
膜、１６…アルミニウム膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 和仁 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 羽根 一博 宮城県仙台市青葉区中山９丁目21−５ (72)発明者 佐々木 実 宮城県仙台市青葉区貝ヶ森６丁目３−３ Ｆターム(参考） 2H041 AA14 AA16 AB14 AC07 AZ02 AZ08 2H045 AB16 AB73
Claims (28)
- 【請求項１】 入射光を偏向させるためのマイクロミラ
ーであって、 反射膜を備えたミラー部と、 少なくとも２種類の材料の熱膨張率の差を利用したバイ
モルフ構造を有し、前記ミラー部の入射光に対する相対
的な角度を変化させる駆動手段とを備えたことを特徴と
するマイクロミラー。 - 【請求項２】 更に、それぞれ平坦面を有する固定部分
および可動部分を含むヒンジ部を備え、前記ミラー部
は、前記ヒンジ部の可動部分に連続して設けられるとと
もに、前記ヒンジ部の可動部分の平坦面に対して傾斜し
て設けられ、前記ヒンジ部の可動部分の変位に伴って入
射光に対する相対的な角度が可変であることを特徴とす
る請求項１記載のマイクロミラー。 - 【請求項３】 前記駆動手段は、前記ヒンジ部の可動部
分の一方の面に配設された第１の駆動膜と、この第１の
駆動膜よりも大きな熱膨張率を有するとともに前記可動
部分の他方の面に配設された第２の駆動膜とを含むこと
を特徴とする請求項２記載のマイクロミラー。 - 【請求項４】 前記第１の駆動膜と前記第２の駆動膜と
は、互いに種類の異なる導電材料からなることを特徴と
する請求項３記載のマイクロミラー。 - 【請求項５】 前記第１の駆動膜は不純物を含む多結晶
シリコン膜であり、前記第２の駆動膜はアルミニウム膜
であることを特徴とする請求項４記載のマイクロミラ
ー。 - 【請求項６】 前記第１の駆動膜と前記第２の駆動膜と
は、電気抵抗の異なる同種材料からなることを特徴とす
る請求項３記載のマイクロミラー。 - 【請求項７】 前記ヒンジ部およびミラー部は、半導体
基板の結晶異方性を利用して、この半導体基板上に成膜
された構造膜により一体的に構成されたものであること
を特徴とする請求項２記載のマイクロミラー。 - 【請求項８】 前記半導体基板はシリコン基板であるこ
とを特徴とする請求項７記載のマイクロミラー。 - 【請求項９】 前記ヒンジ部の固定部分および可動部分
はそれぞれシリコン基板の結晶面（１００）、また、前
記ミラー部は前記シリコン基板の結晶面（１１１）を利
用して形成されたものであることを特徴とする請求項７
記載のマイクロミラー。 - 【請求項１０】 前記ヒンジ部は、前記固定部分と前記
可動部分の端部とにおいて前記シリコン基板に固定され
ていることを特徴とする請求項９記載のマイクロミラ
ー。 - 【請求項１１】 前記構造膜は、窒化膜を含むことを特
徴とする請求項７記載のマイクロミラー。 - 【請求項１２】 前記ヒンジ部の可動部分と前記ミラー
部とは、前記窒化膜の薄膜のみにより形成されているこ
とを特徴とする請求項１１記載のマイクロミラー。 - 【請求項１３】 前記ミラー部に対向する位置に発光素
子を備えると共に前記ミラー部で反射され射出された光
の戻り光を検出する光検出器を備えたことを特徴とする
請求項１記載のマイクロミラー。 - 【請求項１４】 前記ヒンジ部およびミラー部はシリコ
ン基板の結晶異方性を利用して、このシリコン基板上に
成膜された構造膜により一体的に形成されたものであ
り、かつ、前記光検出器は前記シリコン基板に形成され
たものであることを特徴とする請求項８記載のマイクロ
ミラー。 - 【請求項１５】 それぞれ平坦面を有する固定部分およ
びを含むヒンジ部と、このヒンジ部の可動部分に連続し
て設けられるとともに、前記ヒンジ部の可動部分の平坦
面に対して傾斜して設けられ、前記ヒンジ部の可動部分
の変位に伴って入射光に対する相対的な角度が可変なミ
ラー部と、少なくとも２種類の材料の熱膨張率の差を利
用したバイモルフ構造を有し、前記ミラー部の入射光に
対する相対的な角度を変化させる駆動手段とを備えたマ
イクロミラーの製造方法であって、 前記ヒンジ部およびミラー部を半導体基板の結晶異方性
を利用して、この半導体基板上に成膜された構造膜によ
り一体的に形成することを特徴とするマイクロミラーの
製造方法。 - 【請求項１６】 前記ヒンジ部の可動部分を、前記ヒン
ジ部の固定部分から延びて平坦面を構成するよう形成
し、かつ、前記ミラー部を前記可動部分の先端から折れ
曲がり傾斜面を構成するよう形成することを特徴とする
請求項１５記載のマイクロミラーの製造方法。 - 【請求項１７】 前記半導体基板の表面に側壁部分に傾
斜面を有する第１の溝を形成すると共に、前記半導体基
板の裏面の前記第１の溝の周囲の平坦面に対向する位置
に前記第１の溝の傾斜面に実質的に平行な傾斜面を有す
る第２の溝を形成する工程と、 前記第１の溝の傾斜面および前記第１の溝の周囲の平坦
面に構造膜を形成する工程と、 前記構造膜の一方の面に第１の駆動膜を形成する工程
と、 前記第１の溝の底部において前記半導体基板の貫通エッ
チングを施すことにより前記構造膜の一端側を自由端と
し、かつ、前記第２の溝内の前記半導体基板をエッチン
グ除去することにより前記構造膜からなるミラー部およ
びヒンジ部を形成する工程と、 前記ヒンジ部を構成する構造膜の他方の面に第２の駆動
膜を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１６
記載のマイクロミラーの製造方法。 - 【請求項１８】 前記半導体基板の表面に第１の溝を形
成し、かつ前記半導体基板の裏面に第２の溝を形成した
後、更に異方性エッチングを施すことにより前記第１の
溝および第２の溝それぞれをより深くすることを特徴と
する請求項１７記載のマイクロミラーの製造方法。 - 【請求項１９】 前記異方性エッチングの際に、スプレ
ー塗布法により膜厚が均一に形成されたフォトレジスト
膜を紫外線の投影露光法によりパターニングしたものを
マスクとして用いることを特徴とする請求項１８記載の
マイクロミラーの製造方法。 - 【請求項２０】 更に、前記ミラー部およびヒンジ部を
構成する構造膜上に金属膜を形成し、前記金属膜を選択
的にエッチングすることにより反射膜および前記第１の
駆動膜への通電のための電極パッドを形成する工程を含
むことを特徴とする請求項１７記載のマイクロミラーの
製造方法。 - 【請求項２１】 前記反射膜および電極パッドを形成す
る際に、スプレー塗布法により膜厚が均一に形成された
フォトレジスト膜を紫外線の投影露光法によりパターニ
ングしたものをマスクとして用いることを特徴とする請
求項２０記載のマイクロミラーの製造方法。 - 【請求項２２】 前記半導体基板としてシリコン基板を
用いることを特徴とする請求項１７記載のマイクロミラ
ーの製造方法。 - 【請求項２３】 前記ヒンジ部の固定部分および可動部
分をシリコン基板の結晶面（１００）、また、前記ミラ
ー部をシリコン基板の結晶面（１１１）を利用して形成
することを特徴とする請求項２２記載のマイクロミラー
の製造方法。 - 【請求項２４】 前記構造膜として前記第１の溝および
その周囲の平坦面に沿って窒化膜を形成することを特徴
とする請求項２２記載のマイクロミラーの製造方法。 - 【請求項２５】 前記ヒンジ部のシリコン基板を選択的
に除去し、前記ヒンジ部を窒化膜の薄膜のみとすること
を特徴とする請求項２４記載のマイクロミラーの製造方
法。 - 【請求項２６】 前記ヒンジ部およびミラー部を、水酸
化カリウム（ＫＯＨ），ヒドラジン，エチレンジアミン
−ピロカテコール−水（ＥＰＷ）または水酸化テトラメ
チルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を用いたエッチングによ
り形成することを特徴とする請求項２２記載のマイクロ
ミラーの製造方法。 - 【請求項２７】 前記第１の溝を異方性エッチングによ
ってより深くする際に、段差部を形成し、この段差部に
前記ミラー部に対向するよう発光素子を設ける工程を含
むことを特徴とする請求項１８記載のマイクロミラーの
製造方法。 - 【請求項２８】 前記ミラー部で反射され射出された光
の戻り光を検出するための光検出器を前記半導体基板に
形成する工程を含むことを特徴とする請求項１５記載の
マイクロミラーの製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001065070A JP2002267956A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | マイクロミラーおよびその製造方法 |
| US10/092,711 US7009747B2 (en) | 2001-03-08 | 2002-03-07 | Micro-mirror and a method for fabricating the same |
| US11/297,929 US7173748B2 (en) | 2001-03-08 | 2005-12-08 | Micro-mirror and a method for fabricating the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001065070A JP2002267956A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | マイクロミラーおよびその製造方法 |
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ID=18923789
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001065070A Pending JP2002267956A (ja) | 2001-03-08 | 2001-03-08 | マイクロミラーおよびその製造方法 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091201 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100126 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100223 |