JP2002321196A - Micro structural body, micromechanical sensor, microactuator, microoptical polariscope, optical scanning display and manufacruring method thereof - Google Patents

Micro structural body, micromechanical sensor, microactuator, microoptical polariscope, optical scanning display and manufacruring method thereof

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JP2002321196A
JP2002321196A JP2001278956A JP2001278956A JP2002321196A JP 2002321196 A JP2002321196 A JP 2002321196A JP 2001278956 A JP2001278956 A JP 2001278956A JP 2001278956 A JP2001278956 A JP 2001278956A JP 2002321196 A JP2002321196 A JP 2002321196A
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JP
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torsion spring
microstructure
oscillator
micro
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Application number
JP2001278956A
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Japanese (ja)
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Takahisa Kato
貴久 加藤
Susumu Yasuda
進 安田
Futoshi Hirose
太 廣瀬
Takayuki Yagi
隆行 八木
Hidemasa Mizutani
英正 水谷
Yasuhiro Shimada
康弘 島田
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Canon Inc
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0831—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type having the pivot axis between the longitudinal ends of the mass, e.g. see-saw configuration

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro structural body having an oscillating element which is vibration freely supported by a torsion spring that is comparatively easy to twist and difficult to bend in a direction that makes an angle for the axis of twist. SOLUTION: The microstructure has a substrate 120 and at least one oscillating element 130. The oscillating element is elastically and oscillation freely supported by at least one of torsion springs 122 and 124 for the substrate 120. The torsion springs 122 and 124, in which the cross-sectional shape of a plane perpendicular to the long axis of the spring is rotational symmetry, composed of a combination of substantially flat shape parts which are so placed that the most flexible direction may cross.

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、マイクロマシンな
いしマイクロ構造体の分野に関するものである。より詳
しくは、軸回りに揺動する部材を有するマイクロ力学量
センサ、マイクロアクチュエータ、マイクロ光偏向器等
に関するものである。[0001] The present invention relates to the field of micromachines or microstructures. More specifically, the present invention relates to a micro-mechanical quantity sensor, a micro-actuator, a micro-optical deflector and the like having a member swinging around an axis.

【０００２】[0002]

【従来の技術】機械要素を小型化しようとすると、体積
力よりも、表面力の占める割合が大きくなり、摩擦の影
響が通常の大きさの機械よりも大きくなることは良く知
られている。そのため、マイクロマシンの設計において
は、摺動部や回転部を極力少なくするように考慮するの
が一般的である。2. Description of the Related Art It is well known that when an attempt is made to reduce the size of a mechanical element, the ratio of surface force becomes larger than that of body force, and the influence of friction becomes larger than that of a machine having a normal size. For this reason, in designing a micromachine, it is common to consider to minimize the sliding portion and the rotating portion.

【０００３】軸回りに揺動する部材を有する光偏向器の
従来例を説明する。図２５は、米国特許第４３１７６１
１号明細書に開示された光偏向器の斜視図を示してい
る。図２６は、その内部構造を説明するために、上記光
偏向器を分解して表示した図である。また、図２７と図
２８は、それぞれ、図２５の切断線１００３と１００６
におけるシリコン薄板１０２０の断面図を示している。A conventional example of an optical deflector having a member that swings around an axis will be described. FIG. 25 shows U.S. Pat.
FIG. 1 shows a perspective view of an optical deflector disclosed in the specification of Japanese Patent Application Laid-open No. 1-No. FIG. 26 is an exploded view of the optical deflector for explaining its internal structure. 27 and 28 are cut lines 1003 and 1006 in FIG. 25, respectively.
10 shows a cross-sectional view of the silicon thin plate 1020 in FIG.

【０００４】上記光偏向器において、絶縁性材料からな
る基板１０１０には、凹み部１０１２が形成されてい
る。凹み部１０１２の底部には、一対の駆動電極１０１
４、１０１６およびミラー支持部１０３２が配置されて
いる。シリコン薄板１０２０には、トーションバー１０
２２、１０２４とミラー１０３０が一体に形成されてい
る。ミラー１０３０は、表面に光の反射率の高い物質が
コーティングされており、トーションバー１０２２、１
０２４により揺動自由に支持されている。そして、シリ
コン薄板１０２０は、駆動電極１０１４、１０１６と所
定の間隔を保つように基板１０１０上に対抗配置されて
いる。In the above optical deflector, a recess 1012 is formed in a substrate 1010 made of an insulating material. A pair of drive electrodes 101 is provided at the bottom of the recess 1012.
4, 1016 and a mirror support 1032 are arranged. The silicon thin plate 1020 has a torsion bar 10
22, 1024 and the mirror 1030 are integrally formed. The mirror 1030 has a surface coated with a substance having high light reflectance, and has a torsion bar 1022,
024 for free swinging. The silicon thin plate 1020 is disposed on the substrate 1010 so as to keep a predetermined distance from the drive electrodes 1014 and 1016.

【０００５】ここで、シリコン薄板１０２０は、電気的
に接地されている。従って、駆動電極１０１４、１０１
６に交互に電圧を印加することで、ミラー１０３０に静
電引力を作用させて、ミラー１０３０をトーションバー
１０２２、１０２４の長軸の回りに揺動させられる。Here, the silicon thin plate 1020 is electrically grounded. Therefore, the drive electrodes 1014, 101
6 by applying a voltage alternately, an electrostatic attraction is applied to the mirror 1030, and the mirror 1030 is swung around the major axis of the torsion bar 1022, 1024.

【０００６】トーションバー１０２２、１０２４の断面
形状は、図２８に示すような台形である。ところが、こ
の様な断面形状のトーションバーを有するマイクロ構造
体は、トーションバーが撓みやすいため、外部の振動を
拾ってしまったり、トーションバーの軸がぶれてしま
い、正確な駆動ができないという問題点があった。The cross-sectional shape of the torsion bars 1022, 1024 is trapezoidal as shown in FIG. However, such a microstructure having a torsion bar having such a cross-sectional shape has a problem in that the torsion bar is easily bent, so that external vibration is picked up or the axis of the torsion bar is shaken, so that accurate driving cannot be performed. was there.

【０００７】そのため、この様な光偏向器を光走査型デ
ィスプレイに適用した場合に、外部振動によって像がぶ
れたり、スポット形状が変化してしまうという問題点が
あった。これは、光走査型ディスプレイを持ち運び容易
な形態にした場合に、より大きな問題となる。Therefore, when such an optical deflector is applied to an optical scanning display, there is a problem that an image is blurred or a spot shape is changed by external vibration. This becomes a greater problem when the optical scanning display is made in a portable form.

【０００８】そこで、トーションバーを撓みにくくする
ために、次のような構造が提案されている。図２９は、
10th International Conference on Solid-State Senso
rs and Actuators (Transducers ’99) pp.1002-1005に
て開示されたハードディスクヘッド用ジンバルである。
このジンバルは、ハードディスクヘッド用サスペンショ
ンの先端に取り付けられ、磁気ヘッドにロールとピッチ
の動きを弾性的に許容させるためのものである。ジンバ
ル２０２０は、内側にロールトーションバー２０２２、
２０２４で回転自由に支持された支持枠２０３１を有し
ている。また、支持枠２０３１の内側には、ピッチトー
ションバー２０２６、２０２８で回転自由に支持された
ヘッド支持体２０３０が形成されている。ロールトーシ
ョンバー２０２２、２０２４とピッチトーションバー２
０２６、２０２８のねじれの軸（図２９の直交する鎖線
参照）は、互いに直交しており、それぞれ、ヘッド支持
体２０３０のロールとピッチの動きを担当している。In order to make the torsion bar hard to bend, the following structure has been proposed. FIG.
10th International Conference on Solid-State Senso
rs and Actuators (Transducers '99) A gimbal for a hard disk head disclosed in pp. 1002-1005.
The gimbal is attached to the tip of the suspension for the hard disk head, and allows the magnetic head to elastically allow the roll and pitch to move. The gimbal 2020 has a roll torsion bar 2022 inside,
A support frame 2031 that is rotatably supported at 2024 is provided. A head support 2030 rotatably supported by pitch torsion bars 2026 and 2028 is formed inside the support frame 2031. Roll torsion bar 2022, 2024 and pitch torsion bar 2
The torsional axes 026 and 2028 (see the orthogonal dashed lines in FIG. 29) are orthogonal to each other and are responsible for the roll and pitch movement of the head support 2030, respectively.

【０００９】図３０は、図２９中の切断線２００６にお
ける断面図である。図３０に示すように、トーションバ
ー２０２２の断面形状はＴ字形状をしており、また、ジ
ンバル２０２０はリブを有する構造になっている。FIG. 30 is a cross-sectional view taken along section line 2006 in FIG. As shown in FIG. 30, the cross-sectional shape of the torsion bar 2022 is T-shaped, and the gimbal 2020 has a structure having ribs.

【００１０】図３１を用いて、本ジンバルの作製工程を
説明する。先ず、型取り用シリコンウエハー２０９１
に、ICP-RIE（誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチ
ング）のようなエッチング法を用いて、垂直エッチング
を行う（ａ）。この型取り用シリコンウエハー２０９１
は、再利用が可能である。次に、型取り用シリコンウエ
ハー２０９１の上に、シリコン酸化膜とリン酸化ガラス
からなる犠牲層２０９２を成膜する（ｂ）。続いて、構
造体となるポリシリコン層２０９３を成膜する（ｃ）。
そして、このポリシリコン層２０９３のパターニングを
行う（ｄ）。最後に、犠牲層２０９２を除去し、パター
ニングされたパッド２０９５にエポキシ樹脂２０９４で
ポリシリコン層２０９３を接着する（ｅ）。The manufacturing process of the gimbal will be described with reference to FIG. First, a silicon wafer 2091 for molding is used.
Next, vertical etching is performed using an etching method such as ICP-RIE (inductively coupled plasma-reactive ion etching) (a). This molding silicon wafer 2091
Can be reused. Next, a sacrifice layer 2092 made of a silicon oxide film and phosphoric glass is formed on the silicon wafer 2091 for molding (b). Subsequently, a polysilicon layer 2093 to be a structure is formed (c).
Then, the polysilicon layer 2093 is patterned (d). Finally, the sacrificial layer 2092 is removed, and the polysilicon layer 2093 is bonded to the patterned pad 2095 with the epoxy resin 2094 (e).

【００１１】この様にして作製されたＴ字断面を有する
トーションバーは、円断面や長方形断面のような断面形
状を有するトーションバーと比べて、断面二次極モーメ
ントＪが小さいわりに、断面二次モーメントＩが大きい
という特徴がある。そのため、比較的ねじれやすい割り
に、撓みにくいトーションバーを提供できる。つまり、
ねじれ方向に十分なコンプライアンスを確保しながら、
ねじれの軸に垂直な方向には剛性の高いトーションバー
を提供できる。The torsion bar having a T-shaped cross section manufactured as described above has a smaller secondary moment of area J than a torsion bar having a cross-sectional shape such as a circular cross section or a rectangular cross section. There is a feature that the moment I is large. Therefore, it is possible to provide a torsion bar that does not easily bend, although it is relatively easy to twist. That is,
While ensuring sufficient compliance in the torsional direction,
A rigid torsion bar can be provided in the direction perpendicular to the axis of twist.

【００１２】また、必要なコンプライアンスや許容ねじ
れ角を得るための長さが短いトーションバーを提供でき
るため、より小型化できるという利点もある。Further, since a torsion bar having a short length for obtaining necessary compliance and an allowable torsion angle can be provided, there is an advantage that the size can be further reduced.

【００１３】こうして、このＴ字断面を有するトーショ
ンバーを用いることで、ロール、ピッチ方向に十分なコ
ンプライアンスを持ち、その他の方向には十分な剛性を
有し、より小型化が可能なマイクロジンバルを提供でき
る。Thus, by using the torsion bar having the T-shaped cross section, a micro gimbal which has sufficient compliance in the roll and pitch directions, has sufficient rigidity in other directions, and can be made more compact. Can be provided.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このマイクロ
構造体には、次のような問題点があった。 １．Ｔ字断面形状のトーションバーは、ねじれの軸中心
が、揺動体の重心からずれてしまう。このことを、図を
使用して説明する。図２３は、一端を固定されたＴ字断
面のトーションバー９２２の他端に揺動体９３０が支持
されている様子を示している。また、図２４は、図２３
の矢印方向から見た側面図を示している。図２４に示す
ように、Ｔ字断面のトーションバー９２２のねじれの中
心９０１と揺動体９３０の重心９０２は、位置がずれて
いる。そのため、揺動すると、ねじれの軸に垂直な方向
に加振力が生じてしまう。このことは、マイクロ力学量
センサにおいてはノイズの原因となり、マイクロアクチ
ュエータにおいては、不要な方向の動きとなり、マイク
ロ光偏向器においては、走査光のぶれの原因となってい
た。However, this microstructure has the following problems. 1. In the torsion bar having a T-shaped cross section, the center of the torsion axis is shifted from the center of gravity of the oscillator. This will be described with reference to the drawings. FIG. 23 shows a state in which the rocking body 930 is supported on the other end of a T-shaped torsion bar 922 having one end fixed. FIG. 24 is similar to FIG.
The side view seen from the arrow direction of FIG. As shown in FIG. 24, the position of the center of twist 901 of the torsion bar 922 having a T-shaped cross section and the center of gravity 902 of the oscillator 930 are shifted. Therefore, when swinging, an exciting force is generated in a direction perpendicular to the axis of the twist. This causes noise in the micro mechanical quantity sensor, moves in an unnecessary direction in the micro actuator, and causes blur of the scanning light in the micro optical deflector.

【００１５】２．ポリシリコンは、単結晶シリコンに比
べて内部損失が大きいため、機械的なＱ値が低くなって
しまう。そのため、機械的な共振を利用して駆動する際
に、振動振幅を大きくできない。また、損失が大きいた
めエネルギー効率が低い。2. Since the internal loss of polysilicon is larger than that of single crystal silicon, the mechanical Q value is reduced. Therefore, when driving utilizing mechanical resonance, the vibration amplitude cannot be increased. In addition, energy efficiency is low due to large loss.

【００１６】本発明の目的は、この様な問題点を解決し
た、軸回りに揺動する部材を有するマイクロ力学量セン
サ、マイクロアクチュエータ、マイクロ光偏向器等に適
用できるマイクロマシンないしマイクロ構造体、その製
造方法を提供することにある。An object of the present invention is to solve such a problem and to provide a micro-mechanical sensor or a micro-actuator having a member that swings around an axis, a micro-actuator, a micro-machine or a micro-structure, and the like. It is to provide a manufacturing method.

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの本発明のマイクロ構造体は、基板と、少なくとも一
つ以上の揺動体を有し、前記揺動体が１本以上のトーシ
ョンスプリングによって前記基板に対して弾性的に揺動
自由に支持されているマイクロ構造体であって、前記ト
ーションスプリングは、その長軸に垂直な面の断面形状
が回転対称形状であり、且つ実質的に扁平な形状部分の
組み合わせで構成され、該扁平な形状部分は最も撓みや
すい方向が交差するように配置されていることを特徴と
する。トーションスプリングの断面形状をこの様にする
ことで、比較的ねじれやすくて、ねじれの軸に角度をな
す方向に対して撓みにくい構造を実現することができ
る。A microstructure according to the present invention for solving the above problems has a substrate and at least one or more oscillating body, and the oscillating body is constituted by one or more torsion springs. A torsion spring having a rotationally symmetric cross-sectional shape perpendicular to a major axis thereof, and a substantially flat shape; The flat-shaped portions are arranged so that the directions in which they are most likely to intersect intersect. With such a cross-sectional shape of the torsion spring, it is possible to realize a structure that is relatively easily twisted and hardly bends in a direction that forms an angle with the axis of the torsion.

【００１８】この基本構成に基づいて、以下の如きより
具体的な形態が可能である。上記基本構成では、前記ト
ーションスプリングのねじり中心軸が、ほぼ前記揺動体
の重心を通る様に容易にできる。トーションスプリング
のねじれの軸中心が揺動体の重心付近を通過する構成と
することにより、揺動体を安定にねじり振動可能とな
る。トーションスプリングのねじれの軸中心と揺動体の
重心が一致していないと、揺動体のねじり振動に伴っ
て、この不一致のために、ねじれの軸に垂直な方向に加
振力が加わって不要な振動や変位が生じ易い。したがっ
て、ねじれの軸中心が揺動体の重心付近を通過する構成
とすることにより、マイクロ光偏向器などのマイクロ構
造体の不要振動を低減できる。Based on this basic configuration, the following more specific forms are possible. In the above-described basic configuration, the torsion spring can be easily adjusted so that the torsion center axis substantially passes through the center of gravity of the oscillator. By configuring the torsion spring torsion axis center to pass near the center of gravity of the oscillator, the oscillator can be stably torsional vibrated. If the center of the torsion spring's torsion axis does not match the center of gravity of the oscillating body, this inconsistency will occur due to the torsional vibration of the oscillating body. Vibration and displacement are likely to occur. Therefore, unnecessary vibration of a micro structure such as a micro optical deflector can be reduced by using a configuration in which the center of the torsion passes near the center of gravity of the oscillator.

【００１９】典型的には、前記トーションスプリングの
材質がシリコン単結晶、水晶などの単結晶材料から成
る。また、前記基板、揺動体、トーションスプリング
は、共通のシリコン単結晶、水晶などの単結晶材料基板
からエッチングなどで一体的に形成され得る。Typically, the material of the torsion spring is a single crystal material such as silicon single crystal or quartz. Further, the substrate, the oscillator, and the torsion spring can be integrally formed by etching or the like from a single crystal material substrate such as a common silicon single crystal or quartz.

【００２０】また、（１００）シリコン基板が用いられ
て、トーションスプリングが該（１００）シリコン基板
の異方性エッチングで形成されて、その外面を画する該
（１００）基板面に対する斜面が（１１１）面である様
にできる。この際、前記基板或いは揺動体に繋がるトー
ションスプリングの付け根部の外面を画する（１００）
基板面に対する面も、（１１１）面である様にできる。
（１１１）面は高精度且つ滑らかに形成されるので、作
製されたトーションスプリングは破断し難いものとな
る。更に、トーションスプリングの付け根部分の面も
（１１１）斜面とすれば、ここへの応力集中が緩和でき
て、トーションスプリングの信頼性を高められる。Further, a (100) silicon substrate is used, and a torsion spring is formed by anisotropic etching of the (100) silicon substrate so that the slope of the (100) substrate surface which defines the outer surface thereof is (111). ) Surface. At this time, an outer surface of a base of a torsion spring connected to the substrate or the oscillator is defined (100).
The surface with respect to the substrate surface can also be the (111) plane.
Since the (111) plane is formed with high precision and smoothness, the produced torsion spring is difficult to break. Furthermore, if the surface of the root portion of the torsion spring is also a (111) slope, stress concentration there can be reduced, and the reliability of the torsion spring can be increased.

【００２１】また、シリコンなどの平板状基板が用いら
れて、トーションスプリングが該平板状基板のICP-RIE
などを用いる深堀りエッチングで形成されて、その外面
を画する面が該平板状基板面とこの面に対する垂直面或
いは平行面から成る様にもできる。Further, a flat substrate made of silicon or the like is used, and a torsion spring is used for the ICP-RIE of the flat substrate.
It is also possible to form the surface defining the outer surface from the flat substrate surface and a surface perpendicular or parallel to the surface by the deep etching using the method described above.

【００２２】回転対称形状であり、且つ実質的に扁平な
形状部分の組み合わせで構成され、該扁平な形状部分は
最も撓みやすい方向が交差するように配置されているト
ーションスプリングの横断面形状としては、Ｘ字状、十
字状、Ｈ字状、Ｎ字状（図２２（ａ）参照）、角張った
Ｓ字状（図２２（ｂ）参照）などの形状がある。The torsion spring has a rotationally symmetrical shape and is composed of a combination of substantially flat shape portions. , X-shaped, cross-shaped, H-shaped, N-shaped (see FIG. 22A), and angular S-shaped (see FIG. 22B).

【００２３】前記トーションスプリングの角部（急峻な
楔部分など）が等方性エッチングで軽く丸くされて、そ
こへの応力集中が緩和されてもよい。The corners (steep wedges and the like) of the torsion spring may be lightly rounded by isotropic etching to reduce stress concentration there.

【００２４】マイクロ構造体の形態としては、前記揺動
体が一つであり、直線に沿って伸びた一つないし一対の
トーションスプリングによって該揺動体が前記基板に対
して弾性的に略該直線の回りに揺動自由に支持されてい
る形態を採り得る。一対のトーションスプリングの形態
は後述の実施例に説明されているが、揺動体が充分軽量
で一つのトーションスプリングで支障なく揺動自由に支
持され得る場合には、こうした形態も用途に応じて使用
できる。As the form of the microstructure, the above-mentioned oscillator is one, and the oscillator is elastically moved relative to the substrate by one or a pair of torsion springs extending along a straight line. It can take a form that is supported so as to freely swing around. The form of the pair of torsion springs is described in the following embodiment. However, if the rocking body is sufficiently lightweight and can be freely rocked and supported by one torsion spring, such a form may be used depending on the application. it can.

【００２５】他のマイクロ構造体の形態としては、前記
揺動体が複数であり、該複数の揺動体が入れ子式に配置
され、各揺動体が、各直線に沿って伸びた一対のトーシ
ョンスプリングによって、その外側の揺動体或いは前記
基板に対して弾性的に略該各直線の回りに揺動自由に支
持されている形態も採り得る。２つの揺動体が入れ子式
に配置された例は図２９に示されている。必要であれ
ば、３つ以上の揺動体が入れ子式に配置された形態も実
現できる。前記各直線が互いに成す角度は、典型的には
９０度であるが（図２９の例参照）、これも、必要であ
れば９０度以外の角度であってもよい。As another form of the microstructure, the plurality of oscillating bodies are provided, the plurality of oscillating bodies are nested, and each oscillating body is formed by a pair of torsion springs extending along each straight line. It is also possible to adopt a form in which the outer swinging body or the substrate is elastically supported to be able to swing freely around each of the straight lines. An example in which two oscillators are nested is shown in FIG. If necessary, a form in which three or more rockers are nested can be realized. The angle formed by the straight lines is typically 90 degrees (see the example of FIG. 29), but may be an angle other than 90 degrees if necessary.

【００２６】更なる他のマイクロ構造体の形態として
は、前記揺動体が複数であり、該複数の揺動体がトーシ
ョンスプリングを介在させて直列的に配置され、最も外
側の揺動体が前記基板にトーションスプリングを介在さ
せて支持されている形態も採り得る。例えば、比較的小
質量の揺動体をトーションスプリングを介在させて比較
的大質量の揺動体で挟み、両側の大質量の揺動体をトー
ションスプリングを介在させて基板に繋げ、これら３つ
のトーションスプリングを一直線に沿って伸びる形態と
して、この形態において、大質量の揺動体の駆動で小質
量の揺動体を間接的に駆動する。いずれにせよ、本発明
のマイクロ構造体は、トーションスプリングが、その長
軸に垂直な面の断面形状が回転対称形状であり、且つ実
質的に扁平な形状部分の組み合わせで構成され、該扁平
な形状部分は最も撓みやすい方向が交差するように配置
されていることに特徴があり、その形態は用途に応じて
種々のものであり得る。As still another form of the microstructure, the plurality of oscillators are arranged in series with a torsion spring interposed therebetween, and the outermost oscillator is attached to the substrate. A form supported by a torsion spring may be employed. For example, a relatively small mass oscillator is interposed between relatively large mass oscillators with a torsion spring interposed, and the large mass oscillators on both sides are connected to a substrate with a torsion spring interposed therebetween, and these three torsion springs are connected. As a form extending along a straight line, in this form, a large-mass oscillator is indirectly driven by driving a large-mass oscillator. In any case, the microstructure of the present invention is characterized in that the torsion spring has a rotationally symmetric cross-sectional shape in a plane perpendicular to the major axis thereof, and is constituted by a combination of substantially flat shape portions. The features are characterized in that they are arranged such that the directions in which they are most likely to intersect intersect, and the form can be various depending on the application.

【００２７】更に、上記問題点を解決するための本発明
のマイクロ力学量センサは、上記のマイクロ構造体と、
基板と揺動体の相対変位を検出する変位検出手段を有す
ることを特徴とする。変位検出手段としては、従来公知
のものを使用できて、例えば、静電容量の変化を電圧変
化で検知して基板と揺動体の相対変位を検出するものが
ある。その具体例としては、特開平８−１４５７１７、
特開２０００−６５６６４、特開２０００−２９２４３
４号公報などに開示されている。Further, a micro mechanical quantity sensor according to the present invention for solving the above-mentioned problems comprises the above-mentioned micro structure,
It is characterized by having a displacement detecting means for detecting a relative displacement between the substrate and the oscillator. As the displacement detecting means, a conventionally known means can be used. For example, there is a means for detecting a relative change between the substrate and the oscillating body by detecting a change in capacitance by a voltage change. Specific examples thereof include JP-A-8-145717,
JP-A-2000-65664, JP-A-2000-29243
No. 4 and the like.

【００２８】更に、上記問題点を解決するための本発明
のマイクロアクチュエータは、上記のマイクロ構造体
と、前記揺動体を前記基板に対して相対的に駆動する駆
動手段を有することを特徴とする。前記駆動手段として
は、固定コアと、該固定コア（軟磁性体で形成されたり
する）を周回するコイルと、前記揺動体に接合された可
動コア（軟磁性体或いは硬磁性体の永久磁石で形成され
たりする。両者では駆動原理が異なり、前者では、軟磁
性体の磁極は決まっておらず、固定コアに磁束が発生す
る時には磁気回路の磁束を切る軟磁性体の断面積の増す
方向に磁束内へ軟磁性体が吸引される駆動力が起こり、
磁束消滅時にはそれから解放されるのに対して、後者で
は、硬磁性体の磁極は決まっており、異或いは同磁極間
の磁力（吸引力或いは反発力）が駆動力である）からな
る電磁アクチュエータであったり、静電引力を利用する
ものであったりする。Further, a microactuator according to the present invention for solving the above-mentioned problems is characterized in that the microactuator has the above-mentioned microstructure and a driving means for driving the oscillating body relative to the substrate. . As the driving means, a fixed core, a coil orbiting the fixed core (made of a soft magnetic material), and a movable core (a soft magnetic or hard magnetic permanent magnet) joined to the oscillating body are used. In the former, the magnetic pole of the soft magnetic material is not fixed, and when the magnetic flux is generated in the fixed core, the direction of the cross-sectional area of the soft magnetic material that increases the magnetic flux of the magnetic circuit increases. A driving force is generated to attract the soft magnetic material into the magnetic flux,
When the magnetic flux disappears, it is released from it, whereas in the latter, the magnetic pole of the hard magnetic material is fixed, and a magnetic force (attraction or repulsion) between different or same magnetic poles is a driving force). Or use electrostatic attraction.

【００２９】更に、上記問題点を解決するための本発明
のマイクロ光偏向器は、上記のマイクロ構造体と、揺動
体を基板に対して相対的に駆動する駆動手段と、前記揺
動体に設けられた光反射手段を有することを特徴とす
る。駆動手段については、上で述べた通りである。光反
射手段としては、光反射面或いは回折格子があり、後者
では１つのビームを複数のビーム（回折光）として偏向
することもできる。Further, a micro optical deflector according to the present invention for solving the above problems is provided with the micro structure, driving means for driving the oscillator relatively to the substrate, and provided on the oscillator. It is characterized by having a light reflecting means provided. The driving means is as described above. The light reflecting means includes a light reflecting surface or a diffraction grating. In the latter, one beam can be deflected as a plurality of beams (diffraction light).

【００３０】更に、上記問題点を解決するための本発明
の光走査型ディスプレイは、上記のマイクロ光偏向器
と、変調可能な光源（半導体レーザなど）と、前記光源
の変調と前記マイクロ光偏向器の揺動体の動作を制御す
る制御手段を有することを特徴とする。Further, an optical scanning type display according to the present invention for solving the above-mentioned problems comprises a micro-optical deflector, a light source capable of modulation (such as a semiconductor laser), the modulation of the light source and the micro-optical deflection. It has a control means for controlling the operation of the rocking body of the vessel.

【００３１】更に、上記問題点を解決するための本発明
のマイクロ構造体の製造方法は、（１００）シリコン基
板の両面にマスク層を成膜する工程と、前記両面のマス
ク層を前記揺動体とトーションスプリングの形態に応じ
てパターニングする工程と、前記（１００）シリコン基
板をアルカリ溶液などを用いて異方性エッチングする工
程を含むことを特徴とする。Further, in the method of manufacturing a microstructure according to the present invention for solving the above problems, a mask layer is formed on both surfaces of a (100) silicon substrate; And a step of patterning according to the form of the torsion spring, and a step of anisotropically etching the (100) silicon substrate using an alkaline solution or the like.

【００３２】更に、上記問題点を解決するための本発明
のマイクロ構造体の他の製造方法は、シリコン基板など
の材料基板の両面にマスク層を成膜する工程と、前記両
面のマスク層を前記揺動体とトーションスプリングの形
態に応じてパターニングする工程と、前記材料基板を片
面よりICP-RIEなどを用いて深堀りエッチングする工程
と、前記材料基板を他面よりICP-RIEなどを用いて深堀
りエッチングする工程を含むことを特徴とする。Further, another method of manufacturing the microstructure of the present invention for solving the above-mentioned problems includes a step of forming a mask layer on both surfaces of a material substrate such as a silicon substrate, and a method of forming a mask layer on both surfaces. A step of patterning according to the form of the oscillator and the torsion spring, a step of deeply etching the material substrate from one side using ICP-RIE, and a step of etching the material substrate from the other side using ICP-RIE or the like. It is characterized by including a deep etching step.

【００３３】これらのマイクロ構造体の製造方法におい
て、前記トーションスプリングの角部を軽く等方性エッ
チングして、そこを丸くし、そこへの応力集中を緩和し
てもよい。In the method of manufacturing these microstructures, the corners of the torsion spring may be lightly isotropically etched to round the corners, thereby reducing stress concentration there.

【００３４】[0034]

【作用】本発明のマイクロ構造体の作用について説明す
る。本発明のマイクロ光偏向器においては、上述したよ
うに、トーションスプリングの断面形状を回転対称形状
とし、トーションスプリングが実質的に扁平な形状部分
の組み合わせで構成されるようにしている。さらに、こ
れらの扁平な形状部分はそれぞれ最も撓みやすい方向が
交差するように配置されている。図８に本発明のトーシ
ョンスプリングの横断面形状の１例を示している。
（a）はＸ字状の多角形形状を示している。（ｂ）は、
（ａ）のＸ字状の多角形が、破線の囲み部分Ａ、Ｂ、Ｃ
のように実質的に扁平な形状部分の組み合わせで構成さ
れていることを示している。そして、（ｃ）は、（ｂ）
の扁平な形状部分Ａ、Ｂ、Ｃの最も撓みやすい方向を示
している。The operation of the microstructure of the present invention will be described. In the micro optical deflector of the present invention, as described above, the cross-sectional shape of the torsion spring is rotationally symmetric, and the torsion spring is constituted by a combination of substantially flat shape portions. Furthermore, these flat shape parts are arranged so that the directions in which they are most likely to intersect each other. FIG. 8 shows an example of the cross-sectional shape of the torsion spring of the present invention.
(A) shows an X-shaped polygonal shape. (B)
(A) X-shaped polygons are surrounded by broken lines A, B, C
It is shown that it is comprised by the combination of a substantially flat shape part like this. And (c) is (b)
2 shows the directions in which the flat shape portions A, B, and C are most likely to bend.

【００３５】トーションスプリングの断面形状をこの様
にすることで、トーションスプリングのねじれの中心の
回りに比較的ねじれやすくて、ねじれの軸に角度をなす
方向に対して撓みにくい構造を実現することができる。
なぜなら、該角度をなす方向に撓ませようとしても、図
８（ｃ）に示すように扁平な形状部分の最も撓みやすい
方向が交差しているため、その方向に材料の比較的厚い
部分があって該厚い部分が撓みを防止しようと働くから
である。By making the sectional shape of the torsion spring in this way, it is possible to realize a structure that is relatively easy to twist around the center of the torsion of the torsion spring and is hardly bent in the direction at an angle to the axis of the torsion. it can.
This is because, even if an attempt is made to bend in the direction making the angle, the relatively flexible portion of the flat shape portion intersects as shown in FIG. This is because the thick portion works to prevent bending.

【００３６】さらに、トーションスプリングの断面形状
が回転対称形状であるので、トーションスプリングのね
じれの軸中心が揺動体の重心付近を通過する構造にする
ことが容易にできる。そのため、揺動体を安定にねじり
振動可能となり、ねじれの軸に垂直な方向の不要な発生
力が揺動時に生じないマイクロ光偏向器等のマイクロ構
造体を容易に実現できる。加えて、素材として単結晶材
料を使用する場合には、機械的なＱ値の高い構造を実現
できる。単結晶材料としては、入手の容易で機械特性に
優れた（すなわち、比較的軽量でありながら物理的強
度、耐性、寿命に優れた）単結晶シリコンを使用するの
が好適である。Further, since the cross-sectional shape of the torsion spring is rotationally symmetric, it is easy to adopt a structure in which the torsion spring torsion axis center passes near the center of gravity of the oscillator. Therefore, the oscillator can be stably torsional vibrated, and a micro structure such as a micro optical deflector can be easily realized in which unnecessary generated force in the direction perpendicular to the axis of the torsion is not generated at the time of oscillation. In addition, when a single crystal material is used as the material, a structure having a high mechanical Q value can be realized. As the single crystal material, it is preferable to use single crystal silicon that is easily available and has excellent mechanical properties (that is, it is relatively lightweight but has excellent physical strength, durability, and life).

【００３７】[0037]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を明
らかにすべく、図面を参照しつつ実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings to clarify the embodiments of the present invention.

【００３８】[実施例1]図１は、本発明の実施例１のマ
イクロ光偏向器を説明するための斜視図である。図２
は、内部構造を説明するために、上記マイクロ光偏向器
を分解して示した図である。図３は、図１の切断線１０
６におけるシリコン単結晶薄板１２０の断面を示してい
る。Embodiment 1 FIG. 1 is a perspective view for explaining a micro optical deflector according to Embodiment 1 of the present invention. FIG.
FIG. 2 is an exploded view of the micro optical deflector for describing an internal structure. FIG. 3 shows a section line 10 of FIG.
6 shows a cross section of the silicon single crystal thin plate 120 in FIG.

【００３９】実施例１のマイクロ光偏向器において、ガ
ラス基板１１０には、凹み部１１２が形成されている。
凹み部１１２の底部には、一対の駆動電極１１４、１１
６および三角柱状のミラー支持部１３２が配置されてい
る。ミラー支持部１３２は、可能であれば、無くしても
よい。シリコン単結晶薄板１２０には、バルクマイクロ
マシニング技術により、トーションスプリング１２２、
１２４とミラー１３０が、一体に形成されている。本実
施例の特徴であるトーションスプリング１２２、１２４
は、図３に示すように、断面形状がＸ字形状になってい
る。この形状は、図３より明らかなように、４つの内角
が１８０度よりも大きい１２角形であり、また、回転対
称形状である。In the micro optical deflector of the first embodiment, a concave portion 112 is formed in a glass substrate 110.
A pair of drive electrodes 114 and 11 are provided at the bottom of the recess 112.
6 and a triangular prism-shaped mirror support 132 are arranged. The mirror support 132 may be omitted if possible. The torsion spring 122 is applied to the silicon single crystal thin plate 120 by bulk micromachining technology.
The mirror 124 and the mirror 130 are formed integrally. The torsion springs 122 and 124 which are features of the present embodiment.
Has an X-shaped cross section as shown in FIG. As is clear from FIG. 3, this shape is a dodecagon having four interior angles larger than 180 degrees, and a rotationally symmetric shape.

【００４０】ミラー１３０は、平板の表面に光の反射率
の高い物質がコーティングされて形成されており、Ｘ字
形状のトーションスプリング１２２、１２４によりこの
長軸の回りに揺動自由に支持されている。そして、シリ
コン単結晶薄板１２０は、ミラー１３０が駆動電極１１
４、１１６と所定の間隔を保つようにガラス基板１１０
上に対抗配置されている。トーションスプリング１２
２、１２４の長軸に沿ったミラー１３０の下面はミラー
支持部１３２の頂線部に接していて、該頂線部に沿う揺
動軸の回りでミラー１３０が揺動可能になっている。The mirror 130 is formed by coating a material having a high light reflectance on the surface of a flat plate, and is supported by X-shaped torsion springs 122 and 124 so as to be freely swingable around its long axis. I have. Then, the mirror 130 is connected to the drive electrode 11 by the silicon single crystal thin plate 120.
The glass substrate 110 is kept at a predetermined distance from
It is located above. Torsion spring 12
The lower surface of the mirror 130 along the long axis of the mirror 124 is in contact with the top line of the mirror support 132, and the mirror 130 can swing around a swing axis along the top line.

【００４１】シリコン単結晶薄板１２０は、電気的に接
地されている。従って、駆動電極１１４、１１６に交互
に電圧を印加することで、ミラー１３０に静電引力を作
用させて上記揺動軸の回りにミラー１３０を揺動させる
ことができる。駆動力は静電引力に限らず、磁気力など
を使うこともできる。この場合は、駆動電極の代わりに
電磁石を設置してミラー１３０の下面に硬磁性材料の永
久磁石などを固定する構成をとることになる。The silicon single crystal thin plate 120 is electrically grounded. Therefore, by alternately applying a voltage to the drive electrodes 114 and 116, an electrostatic attraction is applied to the mirror 130, and the mirror 130 can be swung around the swing axis. The driving force is not limited to the electrostatic attractive force, but may be a magnetic force or the like. In this case, an electromagnet is provided instead of the drive electrode, and a permanent magnet made of a hard magnetic material is fixed to the lower surface of the mirror 130.

【００４２】上記光偏向器の作製法について、図６と図
７を用いて、以下に詳しく述べる。図６（ａ）〜（ｇ）
は図１の切断線１０６における断面を表し、図７（ａ）
〜（ｅ）は、図２の切断線１０９における断面を表して
いる。The method of manufacturing the above optical deflector will be described in detail below with reference to FIGS. FIGS. 6A to 6G
Represents a cross section taken along a cutting line 106 in FIG. 1, and FIG.
(E) shows a cross section taken along the cutting line 109 in FIG.

【００４３】先ず、図６に沿ってシリコン単結晶薄板１
２０の加工について述べる。 １．シリコン単結晶薄板１２０の両面に、マスク層１５
０（例えば、SiO2や低圧化学気相成長法で作製した窒化
シリコン等）を成膜する。シリコン単結晶薄板１２０に
は、（１００）基板を使用する。そして、フォトリソグ
ラフィ技術で、マスク層１５０のパターニングを行う
（ａ）。このパターニングに使用するマスクパターンを
図4に示す。図4に示すマスクパターンは、トーションス
プリング１２２、１２４とミラー１３０の外形に沿って
Waの幅を有する開口部１９１が形成されており、また、
幅Wｂのトーションスプリングの長手方向の中心線に沿
ってW gの幅を有する開口部１９０が形成されている。First, as shown in FIG.
The processing of No. 20 will be described. 1. The mask layer 15 is formed on both sides of the silicon single crystal thin plate 120.
0 (for example, SiOTwoAnd nitridation produced by low pressure chemical vapor deposition
(E.g., silicon). For silicon single crystal thin plate 120
Uses a (100) substrate. And photo lithog
Patterning of the mask layer 150 is performed by a luffy technique.
(A). The mask pattern used for this patterning
As shown in FIG. The mask pattern shown in FIG.
Along the outer shape of the pulling 122 and 124 and the mirror 130
WaOpening 191 having a width of
Width WbAlong the longitudinal centerline of the torsion spring.
W gIs formed.

【００４４】２．KOHのようなアルカリ溶液である異方
性エッチング溶液を用いて、シリコン単結晶薄板１２０
の両面からエッチングを行う。シリコンの異方性エッチ
ングは、（１００）面で速く進み、（１１１）面で遅く
進むため、エッチングは、まず、掘り進むにつれて開口
部が狭くなるように進行する（ｂ）。2. Using an anisotropic etching solution which is an alkaline solution such as KOH, a silicon single crystal thin plate 120 is used.
Etching is performed from both sides. Since the anisotropic etching of silicon proceeds rapidly on the (100) plane and proceeds slowly on the (111) plane, the etching first proceeds such that the opening becomes narrower as the digging proceeds (b).

【００４５】３．Wgの幅を有する開口部１９０において
は、基板１２０の中央に達する前にすべての面が（１１
１）面になりエッチングがストップするため、V字状の
溝（図３に示す様に、深さdgで、幅Wgである）が形成さ
れる。また、Waの幅を有する開口部１９１においては、
基板１２０を貫通するまでエッチングが進行する
（ｃ）。図５に示すように、（１１１）面は、（１０
０）面に対して、５４．７度の角度を有するため、開口
部の幅ｗとV溝の深さｄの関係は、d=w/2・tan54.7°で
ある。従って、ここでは、Wg <２t/tan54.7°、Wa >２t
/tan54.7°の関係を満たしている。ここで、ｔはシリコ
ン単結晶薄板１２０の厚みである。3. In the opening 190 having a width of W g , before reaching the center of the substrate 120, all surfaces are (11).
1) Since the surface becomes the surface and the etching is stopped, a V-shaped groove (a depth d g and a width W g as shown in FIG. 3) is formed. In the opening 191 having a width of Wa,
The etching proceeds until it penetrates the substrate 120 (c). As shown in FIG. 5, the (111) plane is (10)
Since it has an angle of 54.7 degrees with respect to the 0) plane, the relationship between the width w of the opening and the depth d of the V-groove is d = w / 2 · tan54.7 °. Accordingly, where, W g <2t / tan54.7 ° , W a> 2t
Satisfies the relationship of /tan54.7°. Here, t is the thickness of the silicon single crystal thin plate 120.

【００４６】４．開口部１９１の上下からの穴が貫通し
たあとは、エッチングは側方に進んでいく（ｄ、ｅ）。4. After the holes from above and below the opening 191 have penetrated, the etching proceeds to the side (d, e).

【００４７】５．（１１１）面に到達して、エッチング
がストップする。このときトーションスプリング１２
２、１２４の断面はＸ字形状になる（ｆ）。図３に示す
様に、このＸ字断面の側部のV溝の深さはkbで、幅はtで
ある。この際、（１１１）面は高精度且つ滑らかに形成
されるので、作製されたＸ字形状のトーションスプリン
グ１２２、１２４は破断し難いものとなる。更に、上記
異方性エッチングにより、トーションスプリング１２
２、１２４の付け根部分のＶ溝の面（図２（ａ）に１２
２ａ、１２４ａで示す）も図２（ｂ）に示すように（１
１１）斜面となるので、ここへの応力集中が緩和でき
て、トーションスプリングの信頼性を高め、ミラーの光
偏向角を大きくできる。5. The etching reaches the (111) plane and stops. At this time, the torsion spring 12
The cross section of 2, 124 becomes X-shaped (f). As shown in FIG. 3, the depth of the V groove of the side of the X-shaped cross-section with k b, the width is t. At this time, since the (111) plane is formed with high precision and smoothness, the manufactured X-shaped torsion springs 122 and 124 are difficult to break. Furthermore, the torsion spring 12
The surface of the V-groove at the base of 2, 124 (12 in FIG. 2A)
2a and 124a) as shown in FIG.
11) Since the slope is formed, stress concentration on the slope can be reduced, the reliability of the torsion spring can be increased, and the light deflection angle of the mirror can be increased.

【００４８】６．上記異方性エッチング後、ガスや酸に
より等方性エッチングを行い、Ｖ溝の急峻な楔部分やト
ーションスプリングの角部の角を丸くしてもよい。こう
すれば、これらの部分への応力集中を緩和できる。6 After the anisotropic etching, isotropic etching may be performed with a gas or an acid to round the sharp wedge portion of the V-groove or the corner of the torsion spring. In this way, stress concentration on these portions can be reduced.

【００４９】７．次に、マスク層１５０を除去する
（ｇ）。 ８．最後に、ミラー１３０を洗浄し、表面に光反射膜を
成膜する。7. Next, the mask layer 150 is removed (g). 8. Finally, the mirror 130 is washed, and a light reflection film is formed on the surface.

【００５０】続いて、図７に沿ってガラス基板１１０の
加工法について述べる。 １．ガラス基板１１０の両面にマスク層１５１（レジス
ト等）を成膜する（ａ）。Next, a method of processing the glass substrate 110 will be described with reference to FIG. 1. A mask layer 151 (resist or the like) is formed on both surfaces of the glass substrate 110 (a).

【００５１】２．マスク層１５１をパターニングする
（ｂ）。三角柱状のミラー支持部１３２と凹み部１１２
がエッチングで形成される様にパターニングする。2. The mask layer 151 is patterned (b). Triangular prism shaped mirror support 132 and recess 112
Is patterned so as to be formed by etching.

【００５２】３．凹み部１１２の深さが２５μｍになる
ように、エッチングを行う（ｃ）。このとき、三角柱状
のミラー支持部１３２が形成される。3. Etching is performed so that the depth of the concave portion 112 becomes 25 μm (c). At this time, a mirror support 132 having a triangular prism shape is formed.

【００５３】４．マスク層１５１を除去し、凹み部１１
２に所定のパターンの駆動電極１１４、１１６を形成す
る（ｄ）。4. The mask layer 151 is removed, and the recess 11 is removed.
2, drive electrodes 114 and 116 having a predetermined pattern are formed (d).

【００５４】５．図１に示すようなマイクロ光偏向器の
形態になるように、シリコン単結晶薄板１２０とガラス
基板１１０を接合する（ｅ）。5. The silicon single crystal thin plate 120 and the glass substrate 110 are joined so as to form a micro optical deflector as shown in FIG. 1 (e).

【００５５】以上のように、本実施例の製造方法によれ
ば、異方性エッチングを１度行うだけで、Ｘ字形状断面
を有するトーションスプリング１２２、１２４を製造す
ることができる。図３に示すように断面がＸ字形状にな
っている本実施例の光偏向器のトーションスプリング１
２２（１２４）は、断面二次極モーメントＪが小さい割
に、断面二次モーメントＩが大きいという特徴がある。
また、その横断面形状が回転対称形状なので、揺動時に
ねじれの軸に垂直な方向の加振力が生じないマイクロ構
造体を実現できる。As described above, according to the manufacturing method of this embodiment, the torsion springs 122 and 124 having the X-shaped cross section can be manufactured only by performing the anisotropic etching once. As shown in FIG. 3, the torsion spring 1 of the optical deflector of this embodiment having an X-shaped cross section.
22 (124) is characterized in that the secondary moment of area I is large, while the secondary moment of area J is small.
In addition, since the cross-sectional shape is rotationally symmetric, a microstructure that does not generate an exciting force in the direction perpendicular to the axis of torsion when swinging can be realized.

【００５６】本実施例によれば、単結晶シリコンをトー
ションスプリングの素材に使用することで、ポリシリコ
ンに比べて、より壊れにくく、より小型化が可能で、共
振駆動したときに振動振幅が大きくエネルギー効率の高
い、機械的なQ値が大きなマイクロ構造体を実現でき
る。According to the present embodiment, by using single crystal silicon as the material of the torsion spring, it is harder to break and smaller in size than polysilicon, and the vibration amplitude becomes large when driven by resonance. A microstructure having high energy efficiency and a large mechanical Q value can be realized.

【００５７】また、揺動したときにトーションスプリン
グの軸に垂直な方向に振動しにくいので、精度が高いマ
イクロ光偏向器を実現でき、機械的なQ値が高いために
共振駆動したときに振動振幅が大きく、エネルギー効率
の高いマイクロ光偏向器を実現できる。更に、本実施例
の製造方法を用いることで、比較的容易にＸ字形状の断
面を有するトーションスプリングを製造することができ
る。Further, it is difficult to vibrate in the direction perpendicular to the axis of the torsion spring when swinging, so that a micro optical deflector with high accuracy can be realized. A micro optical deflector with a large amplitude and high energy efficiency can be realized. Further, by using the manufacturing method of this embodiment, a torsion spring having an X-shaped cross section can be manufactured relatively easily.

【００５８】[実施例２]図９は、本発明の実施例２の加
速度センサを説明するための斜視図である。図１０は、
内部構造を説明するために、上記加速度センサを分解し
て示した図である。また、図１１は、図９の切断線２０
６における単結晶シリコン薄板２２０の断面を示してい
る。Embodiment 2 FIG. 9 is a perspective view for explaining an acceleration sensor according to Embodiment 2 of the present invention. FIG.
FIG. 2 is an exploded view of the acceleration sensor for describing an internal structure. FIG. 11 is a sectional view taken along the line 20 in FIG.
6 shows a cross section of the single crystal silicon thin plate 220 in FIG.

【００５９】本実施例の加速度センサにおいて、絶縁性
基板２１０には、凹み部２１２が形成されている。凹み
部２１２の底部には検出電極２１６が配置されている。
シリコン薄板２２０には、一対のトーションスプリング
２２２、２２４と可動部材２３０が、一体に形成されて
いる。本実施例の特徴であるトーションスプリング２２
２、２２４は、図１１より分かるように、それぞれ、断
面形状が十字形状になっている。これは、４つの内角が
２７０°、８つの内角が９０°の１２角形断面であり、
回転対称形状である。そして、実質的に扁平な形状部分
の組み合わせで構成され、該扁平な形状部分は最も撓み
やすい方向が交差（ここでは９０度）するように配置さ
れているIn the acceleration sensor of this embodiment, a concave portion 212 is formed in the insulating substrate 210. A detection electrode 216 is arranged at the bottom of the recess 212.
A pair of torsion springs 222 and 224 and a movable member 230 are integrally formed on the silicon thin plate 220. The torsion spring 22 which is a feature of this embodiment
As can be seen from FIG. 11, 2, 224 each have a cross-shaped cross section. This is a dodecagonal cross section with four interior angles of 270 ° and eight interior angles of 90 °,
It has a rotationally symmetric shape. It is composed of a combination of substantially flat shaped portions, and the flat shaped portions are arranged so that the directions in which they are most flexible intersect (here, 90 degrees).

【００６０】可動部材２３０は、トーションスプリング
２２２、２２４によりその長軸の回りに揺動自由に支持
されている。そして、シリコン単結晶薄板２２０は、検
出電極２１６と所定の間隔を保つように絶縁性基板２１
０上に対抗配置されており、電気的に接地されている。The movable member 230 is swingably supported by its torsion springs 222 and 224 around its long axis. The silicon single crystal thin plate 220 is placed on the insulating substrate 21 so as to keep a predetermined distance from the detection electrode 216.
0 and are electrically grounded.

【００６１】以上の構成において、シリコン単結晶薄板
２２０に対して垂直な方向に加速度が作用すると、可動
部材２３０に慣性力が作用し、可動部材２３０は、トー
ションスプリング２２２、２２４の長軸の回りに回転変
位する。可動部材２３０が回転変位すると、検出電極２
１６との距離が変化するため、可動部材２３０と検出電
極２１６の間の静電容量が変化する。そのため、検出電
極２１６とシリコン単結晶薄板２２０の間の静電容量を
従来周知の手段で検出することで、加速度を検出するこ
とができる。In the above configuration, when acceleration acts on the silicon single crystal thin plate 220 in a direction perpendicular thereto, an inertial force acts on the movable member 230, and the movable member 230 moves around the long axis of the torsion springs 222, 224. Rotational displacement. When the movable member 230 is rotationally displaced, the detection electrode 2
Since the distance between the movable member 230 and the detection electrode 216 changes, the capacitance between the movable member 230 and the detection electrode 216 changes. Therefore, the acceleration can be detected by detecting the capacitance between the detection electrode 216 and the silicon single crystal thin plate 220 by a conventionally known means.

【００６２】また逆に、検出電極２１６に電圧を印加す
ると、可動部材２３０と検出電極２１６の間に静電引力
が作用し、可動部材２３０はトーションスプリング２２
２、２２４の長軸の回りに揺動する。つまり、本実施例
の加速度センサは、静電アクチュエータとしても使用す
ることができる。Conversely, when a voltage is applied to the detection electrode 216, an electrostatic attraction acts between the movable member 230 and the detection electrode 216, and the movable member 230
2, 224 swing around the long axis. That is, the acceleration sensor according to the present embodiment can also be used as an electrostatic actuator.

【００６３】上記加速度センサの作製法について、図１
２と図１３を用いて、以下に詳しく述べる。図１２
（ａ）〜（ｆ）は図９の切断線２０６における断面を表
し、図１３（ａ）〜（ｅ）は図１０の切断線２０９にお
ける断面を表している。FIG. 1 shows a method of manufacturing the acceleration sensor.
2 and FIG. 13 will be described in detail below. FIG.
(A) to (f) show a cross section taken along a cutting line 206 in FIG. 9, and FIGS. 13 (a) to (e) show cross sections taken along a cutting line 209 in FIG.

【００６４】先ず、図１２に沿って単結晶シリコン薄板
２２０の加工法を述べる。 １．シリコン薄板２２０の両面に、マスク層２５０（例
えば、レジスト等）を成膜し、図１０に示すような形態
のシリコン薄板２２０をエッチングで形成できるような
パターニングをフォトリソグラフィ技術で行う（ａ）。
シリコン薄板２２０は、可能であれば、ポリシリコンで
あってもよいし、またその面方位は問わない。First, a method of processing the single crystal silicon thin plate 220 will be described with reference to FIG. 1. A mask layer 250 (for example, a resist or the like) is formed on both surfaces of the silicon thin plate 220, and patterning is performed by photolithography so that the silicon thin plate 220 having the form shown in FIG. 10 can be formed by etching (a).
The silicon thin plate 220 may be made of polysilicon, if possible, and its plane orientation does not matter.

【００６５】２．ICP-RIEのような深堀りエッチング法
を用いて、十字形状のトーションスプリング２２２、２
２４と可動部材２３０と枠部以外のシリコン薄板部分を
両面より一定の深さまで垂直エッチングを行う（ｂ）。
この深さは、断面が十字形状のトーションスプリング２
２２、２２４の横棒部の厚さを規定するものである（こ
の深さの約倍が横棒部の厚さとなる）。トーションスプ
リング２２２、２２４の縦棒部の厚さは次の新たなマス
ク層２５１の中央のストライプ部の幅で規定される。2. Using a deep etching method such as ICP-RIE, a cross-shaped torsion spring 222, 2
24, the movable member 230, and the silicon thin plate portion other than the frame portion are vertically etched from both surfaces to a certain depth (b).
This depth corresponds to the cross-shaped torsion spring 2
22 and 224 (the thickness of the horizontal bar portion is about twice the depth). The thickness of the vertical bar portions of the torsion springs 222 and 224 is defined by the width of the central stripe portion of the next new mask layer 251.

【００６６】３．マスク層２５０を除去した後に、新た
なマスク層２５１を成膜し、パターニングを行う
（ｃ）。 ４．再び、ICP-RIEのようなエッチング法を用いて、垂
直エッチングを行う。まず、エッチングは図中下面から
行い、２．で掘った場所の深さがシリコン薄板２２０の
厚み中央に達するまで行う（ｄ）。 ５．今度は、２．で掘った場所がシリコン薄板２２０を
貫通するまで図中上面から垂直エッチングを行う
（ｅ）。 ６．最後に、マスク層２５１を除去する（ｆ）。3. After removing the mask layer 250, a new mask layer 251 is formed and patterned (c). 4. Again, vertical etching is performed using an etching method such as ICP-RIE. First, etching is performed from the lower surface in the figure. (D) until the depth of the excavated portion reaches the center of the thickness of the silicon thin plate 220. 5. This time, 2. The vertical etching is performed from the upper surface in the figure until the place dug through in the silicon thin plate 220 (e). 6. Finally, the mask layer 251 is removed (f).

【００６７】次に、図１３に沿って絶縁性基板２１０の
加工法を述べる。 １．絶縁性基板２１０の両面にマスク層２５２（レジス
ト等）を成膜する（ａ）。Next, a method of processing the insulating substrate 210 will be described with reference to FIG. 1. A mask layer 252 (resist or the like) is formed on both surfaces of the insulating substrate 210 (a).

【００６８】２．図１０に示すような形態の絶縁性基板
２１０をエッチングで形成できるようにマスク層２５２
をパターニングする（ｂ）。2. The mask layer 252 is formed so that the insulating substrate 210 having the form shown in FIG. 10 can be formed by etching.
Is patterned (b).

【００６９】３．凹み部２１２の深さが１５μｍになる
ように、エッチングを行い、凹み部２１２を形成する
（ｃ）。3. Etching is performed so that the depth of the concave portion 212 becomes 15 μm to form the concave portion 212 (c).

【００７０】４．マスク層２５２を除去し、凹み部２１
２に検出電極２１６を蒸着などで形成する（ｄ）。4. The mask layer 252 is removed, and the recess 21 is removed.
Then, a detection electrode 216 is formed on the substrate 2 by vapor deposition or the like (d).

【００７１】５．図９に示すような加速度センサの形態
になるように、シリコン薄板２２０とガラス基板２１０
を接合する（ｅ）。5. A silicon thin plate 220 and a glass substrate 210 are formed so as to form an acceleration sensor as shown in FIG.
(E).

【００７２】本実施例の特徴である図１１のような十字
状の断面形状を有するトーションスプリングにおいて
も、断面二次極モーメントＪが小さいわりに、断面二次
モーメントＩが大きいという特徴がある。更に、Ｔ字断
面のトーションスプリングと異なり、断面形状を回転対
称にすることで、揺動したときに、ねじれの軸に垂直な
方向の加振力が生じないマイクロ構造体を実現できる。The torsion spring having a cross-shaped cross section as shown in FIG. 11, which is a feature of this embodiment, is characterized in that the secondary moment of area I is large, while the secondary moment of area J is small. Further, unlike a torsion spring having a T-shaped cross section, by making the cross-sectional shape rotationally symmetric, it is possible to realize a microstructure in which no oscillation force is generated in a direction perpendicular to the axis of torsion when swinging.

【００７３】また、単結晶シリコンを素材に使用したこ
とで、ポリシリコンに比べて機械的なQ値が大きいマイ
クロ構造体を実現できる。また、揺動時に可動部がねじ
りの軸に垂直な方向に振動しにくくなるため、ノイズの
少ない力学量センサを実現でき、従来よりも機械的なQ
値が高く、感度の高い力学量センサを実現できる。Further, by using single crystal silicon as a material, a microstructure having a larger mechanical Q value than that of polysilicon can be realized. Also, since the movable part does not easily vibrate in the direction perpendicular to the axis of torsion during swinging, a dynamic quantity sensor with less noise can be realized, and the mechanical Q
A high value, high sensitivity dynamic quantity sensor can be realized.

【００７４】また、本実施例によれば、揺動時に可動部
がねじりの軸に垂直な方向に振動しにくいため、動きの
精度が高いマイクロアクチュエータを実現でき、従来よ
りも機械的なQ値が高いため、共振駆動を行なったとき
に振幅を大きくすることができ、また、エネルギー効率
の高いマイクロアクチュエータを実現できる。Further, according to the present embodiment, since the movable portion is unlikely to vibrate in the direction perpendicular to the axis of torsion when swinging, a microactuator with high movement accuracy can be realized, and the mechanical Q value is higher than in the prior art. Therefore, the amplitude can be increased when resonance driving is performed, and a microactuator with high energy efficiency can be realized.

【００７５】更に、本実施例によれば、比較的容易に本
発明のマイクロ構造体を製造することができる。Further, according to this embodiment, the microstructure of the present invention can be manufactured relatively easily.

【００７６】[実施例３]図１４は、本発明の実施例３の
マイクロ光偏向器を説明するための斜視図を示してい
る。図１５と図１６は、それぞれ上面図と側面図であ
る。図１６においては、分かりやすくするために、シリ
コン単結晶薄板３２０の一部を切断して示している。図
１７は、本実施例の特徴であるトーションスプリングの
構造を説明するための、図１４の切断線３０６における
シリコン単結晶薄板３２０の断面図を示している。Third Embodiment FIG. 14 is a perspective view for explaining a micro optical deflector according to a third embodiment of the present invention. 15 and 16 are a top view and a side view, respectively. In FIG. 16, a portion of the silicon single crystal thin plate 320 is cut away for easy understanding. FIG. 17 is a sectional view of the silicon single crystal thin plate 320 taken along a cutting line 306 in FIG. 14 for explaining the structure of the torsion spring which is a feature of the present embodiment.

【００７７】本実施例のマイクロ光偏向器において、シ
リコン単結晶薄板３２０には、バルクマイクロマシニン
グ技術により、トーションスプリング３２８、３２９と
ミラー３３０が、一体に形成されている。ミラー３３０
の端には、軟磁性体材料からなる可動コア３４１が固定
されている。本実施例の特徴であるトーションスプリン
グ３２８、３２９は、図１７の断面図に示すように、断
面形状がＨ字形状となっている。これは、４つの内角が
２７０°、８つの内角が９０°の１２角形であり、回転
対称形状である。そして、実質的に扁平な形状部分の組
み合わせで構成され、該扁平な形状部分は最も撓みやす
い方向が交差（９０度）するように配置されているIn the micro optical deflector of this embodiment, the torsion springs 328 and 329 and the mirror 330 are integrally formed on the silicon single crystal thin plate 320 by bulk micromachining technology. Mirror 330
A movable core 341 made of a soft magnetic material is fixed to an end of the movable core 341. The torsion springs 328 and 329, which are features of this embodiment, have an H-shaped cross section as shown in the cross-sectional view of FIG. This is a dodecagon having four interior angles of 270 ° and eight interior angles of 90 °, which is a rotationally symmetric shape. And, it is composed of a combination of substantially flat shaped portions, and the flat shaped portions are arranged so that the directions in which they are most flexible intersect (90 degrees).

【００７８】ミラー３３０は、表面に光の反射率の高い
物質がコーティングされており、トーションスプリング
３２８、３２９によりその長軸であるねじり軸の回りに
揺動自在に支持されている。The mirror 330 has a surface coated with a substance having a high light reflectance, and is supported by torsion springs 328 and 329 so as to be swingable around a torsion axis which is a long axis thereof.

【００７９】ガラス基板３４０の上には、図１５で示す
形状の軟磁性体材料からなる固定コア３４２が配置され
ており、この固定コア３４２をコイル３４５が周回して
いる。そして、シリコン単結晶薄板３２０とガラス基板
３４０は、可動コア３４１と固定コア３４２のほぼ平行
に対向する面が、所定の間隔を保つように接合されてい
る。すなわち、ミラー３３０が揺動するときに、これら
対向する面がほぼ平行状態を保ったままその重なり面積
（可動コア３４１が、固定コア３４２で発生した磁束を
切る断面積）が変化する様になっている。可動コア３４
１と固定コア３４２で２つの間隙を含む閉じた直列磁気
回路が形成される。A fixed core 342 made of a soft magnetic material having the shape shown in FIG. 15 is arranged on the glass substrate 340, and a coil 345 orbits the fixed core 342. Then, the silicon single crystal thin plate 320 and the glass substrate 340 are joined such that the surfaces of the movable core 341 and the fixed core 342 that are substantially parallel to each other are kept at a predetermined interval. That is, when the mirror 330 swings, the overlapping area (cross-sectional area where the movable core 341 cuts off the magnetic flux generated by the fixed core 342) changes while these opposing surfaces remain substantially parallel. ing. Movable core 34
1 and the fixed core 342 form a closed series magnetic circuit including two gaps.

【００８０】図１８を用いて、本実施例の光偏向器の動
作について説明する。コイル３４５に通電すると、固定
コア３４２が励磁される。図１８では、固定コア３４２
の図中手前側がＮ極に、奥側がＳ極に励磁されている様
子を表している。すると、可動コア３４１は、上記対向
面の重なり面積が増す方向（固定コア３４２で発生した
磁束路に吸引される方向）、即ち図１８の矢印の方向に
引き付けられる。可動コア３４１と固定コア３４２は、
図１６に示すように、上記対向面の重なり面積が増加で
きる様に非通電時には高さが異なる状態で配置されてい
るので、トーションスプリング３２８、３２９の回りに
左回りの回転モーメントが生じる。ミラー３３０の共振
周波数に合わせてコイル３４５への通電をＯＮ／ＯＦＦ
すると、ミラー３３０がトーションスプリング３２８、
３２９の回りに共振を起こす。この状態でミラー３３０
に光線を入射することで、光の走査を行うことができ
る。The operation of the optical deflector of this embodiment will be described with reference to FIG. When the coil 345 is energized, the fixed core 342 is excited. In FIG. 18, the fixed core 342
In the drawing, the near side is excited to the N pole, and the far side is excited to the S pole. Then, the movable core 341 is attracted in the direction in which the overlapping area of the opposing surfaces increases (the direction in which the magnetic flux generated by the fixed core 342 is attracted), that is, the direction of the arrow in FIG. The movable core 341 and the fixed core 342
As shown in FIG. 16, when the power is not supplied, the heights are different so that the overlapping area of the facing surfaces can be increased. Therefore, a counterclockwise rotational moment is generated around the torsion springs 328 and 329. ON / OFF of energization to coil 345 according to resonance frequency of mirror 330
Then, the mirror 330 moves the torsion spring 328,
Resonance occurs around 329. In this state, the mirror 330
Light can be scanned by inputting a light beam to the.

【００８１】次に、本光偏向器の作製方法を説明する。
まず、図１９を用いて、シリコン単結晶薄板３２０の加
工方法を説明する。図中左側は、図１４の切断線３０６
における断面図であり、右側は、切断線３０９における
断面図である。Next, a method for manufacturing the present optical deflector will be described.
First, a method for processing the silicon single crystal thin plate 320 will be described with reference to FIG. The left side in the figure is the cutting line 306 in FIG.
, And the right side is a cross-sectional view taken along a cutting line 309.

【００８２】１．先ず、シリコン単結晶薄板３２０の片
面に、種電極層３６０を成膜する。（ａ）。1. First, a seed electrode layer 360 is formed on one surface of a silicon single crystal thin plate 320. (A).

【００８３】２．種電極層３６０の上に、厚膜レジスト
層３６１（例えば、MicroChem社製ＳＵ−８）を成膜
し、フォトリソグラフィ技術で可動コア３４１形成用の
パターニングを行う（ｂ）。2. A thick resist layer 361 (for example, SU-8 manufactured by MicroChem) is formed on the seed electrode layer 360, and patterning for forming the movable core 341 is performed by photolithography (b).

【００８４】３．軟磁性体層３６２を種電極層３６０の
上に電解メッキで成膜する（ｃ）。3. A soft magnetic layer 362 is formed on the seed electrode layer 360 by electrolytic plating (c).

【００８５】４．厚膜レジスト層３６１及び種電極層３
６０を除去する（ｄ）。軟磁性体層３６２の下の種電極
層３６０はそのまま残る。4. Thick resist layer 361 and seed electrode layer 3
60 is removed (d). The seed electrode layer 360 under the soft magnetic layer 362 remains as it is.

【００８６】５．シリコン単結晶薄板３２０の両面に、
マスク層３５０（例えば、レジスト等）を成膜し、図１
４に示す形態の単結晶薄板３２０形成用のパターニング
をフォトリソグラフィ技術で行う（ｅ）。5. On both sides of the silicon single crystal thin plate 320,
A mask layer 350 (for example, a resist or the like) is formed, and FIG.
Patterning for forming the single crystal thin plate 320 of the form shown in FIG. 4 is performed by photolithography (e).

【００８７】６．ICP-RIEのようなエッチング法を用い
て、両面より一定の深さまで垂直エッチングを行う
（ｆ）。この深さは、断面がＨ字形状のトーションスプ
リング３２８、３２９の中央の架橋部の厚さを規定する
ものである。この深さの倍がこの架橋部の厚さとなる。 ７．マスク層３５０を除去し、新たなマスク層３５１を
成膜、及びパターニングする（ｇ）。6. Using an etching method such as ICP-RIE, vertical etching is performed from both surfaces to a certain depth (f). This depth defines the thickness of the central bridge portion of the torsion springs 328, 329 having an H-shaped cross section. Double the depth is the thickness of the bridge. 7. The mask layer 350 is removed, and a new mask layer 351 is formed and patterned (g).

【００８８】８．ICP-RIEのようなエッチング法を用い
て、下面より垂直エッチングを行う。エッチングは、最
も深い部位がシリコン単結晶薄板３２０の中央に達する
まで行う（ｈ）。8. Vertical etching is performed from the lower surface by using an etching method such as ICP-RIE. The etching is performed until the deepest part reaches the center of the silicon single crystal thin plate 320 (h).

【００８９】９．更に、ICP-RIEのようなエッチング法
を用いて、上面より垂直エッチングを行う。エッチング
は、最も深い部位がシリコン単結晶薄板３２０を貫通す
るまで行う（ｉ）。トーションスプリング３２８、３２
９の部分では、Ｈ字形状のトーションスプリング３２
８、３２９の所定の厚さの架橋部を残した所で止る。Ｈ
字形状のトーションスプリング３２８、３２９の両側の
柱部の厚さ（典型的には架橋部の厚さと等しい）はマス
ク層３５１の上下両面の一対のストライプ部の幅で規定
される。 １０．最後に、マスク層３５１を除去する（ｊ）。9. Further, vertical etching is performed from the upper surface by using an etching method such as ICP-RIE. The etching is performed until the deepest portion penetrates the silicon single crystal thin plate 320 (i). Torsion spring 328, 32
In the part 9, the H-shaped torsion spring 32
8. Stop at the point where the bridge portion having a predetermined thickness of 329 is left. H
The thickness (typically equal to the thickness of the bridging portion) of the pillar portions on both sides of the U-shaped torsion springs 328 and 329 is defined by the width of a pair of stripe portions on the upper and lower surfaces of the mask layer 351. 10. Finally, the mask layer 351 is removed (j).

【００９０】次に、図２０を用いて、ガラス基板３４０
の加工方法を説明する。図２０は、図１４の切断線３０
７における断面図である。Next, referring to FIG. 20, a glass substrate 340 will be described.
Will be described. FIG. 20 shows a section line 30 of FIG.
It is sectional drawing in 7.

【００９１】１．ガラス基板３４０の片面に種電極層３
７０を成膜する（ａ）。 ２．種電極層３７０の上に厚膜レジスト層３７１を成膜
し、固定コイル３４２形成用のパターニングを行う
（ｂ）。 ３．種電極層３７０の上に、コイル３４５の下配線層３
７２を電解メッキで成膜する（ｃ）。 ４．下配線層３７２部分以外の厚膜レジスト層３７１と
種電極層３７０を除去する（ｄ）。 ５．下配線層３７２の上に、絶縁層３７３を成膜し、両
側部の配線層３８２、３８３形成用のパターニングを行
う（ｅ）。1. Seed electrode layer 3 on one side of glass substrate 340
A film 70 is formed (a). 2. A thick resist layer 371 is formed on the seed electrode layer 370, and patterning for forming the fixed coil 342 is performed (b). 3. The lower wiring layer 3 of the coil 345 is placed on the seed electrode layer 370.
A film 72 is formed by electrolytic plating (c). 4. The thick resist layer 371 and the seed electrode layer 370 other than the lower wiring layer 372 are removed (d). 5. An insulating layer 373 is formed on the lower wiring layer 372, and patterning for forming the wiring layers 382 and 383 on both sides is performed (e).

【００９２】６．絶縁層３７３の上に、種電極層３７４
を成膜する（ｆ）。 ７．種電極層３７４の上に厚膜レジスト層３７５を成膜
し、固定コア３４２である軟磁性体層３７６と両側部の
配線層３８２、３８３を形成できる様にパターニングを
行う（ｇ）。 ８．厚膜レジスト層３７５の無い種電極層３７４の部分
上に、軟磁性体層３７６と両側部の配線層３８２、３８
３を電解メッキで成膜する（ｈ）。 ９．厚膜レジスト層３７５と種電極層３７４を除去する
（ｉ）。 １０．再び絶縁層３７７を成膜し、上配線層３８０形成
用のパターニングを行う（ｊ）。このパターニングで、
絶縁層３７７は両側部の配線層３８２、３８３の頂部の
所のみ除かれている。6. A seed electrode layer 374 is formed on the insulating layer 373.
(F). 7. A thick resist layer 375 is formed on the seed electrode layer 374, and is patterned so that the soft magnetic layer 376 as the fixed core 342 and the wiring layers 382 and 383 on both sides can be formed (g). 8. On the portion of the seed electrode layer 374 without the thick film resist layer 375, the soft magnetic layer 376 and the wiring layers 382, 38 on both sides are provided.
3 is formed by electrolytic plating (h). 9. The thick resist layer 375 and the seed electrode layer 374 are removed (i). 10. The insulating layer 377 is formed again, and patterning for forming the upper wiring layer 380 is performed (j). With this patterning,
The insulating layer 377 is removed only at the top of the wiring layers 382 and 383 on both sides.

【００９３】１１．絶縁層３７７の上に、種電極層３７
８を成膜する（ｋ）。 １２．種電極層３７８の上に厚膜レジスト層３７９を成
膜し、パターニングを行う（ｌ）。このパターニング
で、厚膜レジスト層３７９は両側部の配線層３８２、３
８３の外部の所のみ除かれている。 １３．種電極層３７８の上に、上配線層３８０を電解メ
ッキで成膜する（ｍ）。 １４．最後に、厚膜レジスト層３７９と種電極層３７８
を除去する（ｎ）。11. The seed electrode layer 37 is formed on the insulating layer 377.
8 is formed (k). 12. A thick resist layer 379 is formed on the seed electrode layer 378 and patterned (l). By this patterning, the thick resist layer 379 is formed on the wiring layers 382, 3 on both sides.
Only the area outside 83 is removed. 13. An upper wiring layer 380 is formed on the seed electrode layer 378 by electrolytic plating (m). 14． Finally, the thick resist layer 379 and the seed electrode layer 378
(N).

【００９４】最終的に、図１４に示すような光偏向器の
形態になるように、シリコン単結晶薄板３２０とガラス
基板３４０を接合する。Finally, the silicon single crystal thin plate 320 and the glass substrate 340 are joined so as to form an optical deflector as shown in FIG.

【００９５】本実施例の特徴である、図１７のようなＨ
字形状断面を有するトーションスプリングにおいても、
ねじれやすくて、撓みにくいという特徴がある。また、
本実施例においても、揺動時に可動部がねじりの軸に垂
直な方向に振動しにくくなるため、精度が高く、外乱の
影響を受けにくい光偏向器を実現でき、従来よりも機械
的なQ値が高いため、共振駆動を行ったときに、振幅が
大きくエネルギー効率が高い。FIG. 17 shows a feature of the present embodiment.
Even in a torsion spring having a U-shaped cross section,
It is easy to be twisted and hardly bent. Also,
Also in this embodiment, since the movable portion is less likely to vibrate in the direction perpendicular to the axis of the torsion during swinging, an optical deflector with high accuracy and less affected by disturbance can be realized, and a mechanical Q Since the value is high, the amplitude is large and the energy efficiency is high when the resonance driving is performed.

【００９６】[実施例４]図２１は、実施例４の光走査型
ディスプレイを説明する図である。Ｘ光偏向器４０１と
Ｙ光偏向器４０２は、実施例３の光偏向器と同様のもの
である。コントローラ４０９は、Ｘ光偏向器４０１とＹ
光偏向器４０２を制御して、レーザ光線４１０をラスタ
ー状に走査し、表示する情報に応じてレーザ発振器４０
５を変調することで、スクリーン４０７上に画像を２次
元的に表示する。[Embodiment 4] FIG. 21 is a view for explaining an optical scanning display according to Embodiment 4. The X light deflector 401 and the Y light deflector 402 are the same as the light deflector of the third embodiment. The controller 409 includes an X light deflector 401 and a Y light deflector 401.
By controlling the optical deflector 402, the laser beam 410 is scanned in a raster shape, and the laser oscillator 40 is controlled in accordance with information to be displayed.
By modulating 5, an image is displayed two-dimensionally on the screen 407.

【００９７】本発明の光偏向器を光走査型ディスプレイ
に適用することで、画像のぶれが少なく、エネルギー効
率が高い光走査型ディスプレイを実現できる。By applying the optical deflector of the present invention to an optical scanning display, an optical scanning display with less image blur and high energy efficiency can be realized.

【００９８】[0098]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トーションスプリングが、その長軸に垂直な面の断面形
状が回転対称形状であり、且つ実質的に扁平な形状部分
の組み合わせで構成され、該扁平な形状部分は最も撓み
やすい方向が交差するように配置されているので、ねじ
れ易く撓みにくくて、ねじれの軸に垂直な方向に加振力
が生じることのないトーションスプリングを持つマイク
ロ構造体を提供することができる。As described above, according to the present invention,
The torsion spring has a rotationally symmetric cross-sectional shape on a plane perpendicular to its long axis, and is constituted by a combination of substantially flat shape portions, and the flat shape portions intersect in directions most easily bent. Since it is arranged, it is possible to provide a microstructure having a torsion spring that is easily twisted and hardly bent, and does not generate an exciting force in a direction perpendicular to the axis of the twist.

【００９９】また、揺動したときに、ねじれの軸に垂直
な方向に加振力が生じることがないため、ノイズの少な
いマイクロ力学量センサを提供でき、単結晶材料を用い
る場合は機械的なQ値が高いために、ノイズが少なく、
感度の高い、力学量センサを提供できる。また、揺動し
たときに、ねじれの軸に垂直な方向に加振力が生じるこ
とがないため、不要な方向の動きの少ないマイクロアク
チュエータを提供でき、単結晶材料を用いる場合は機械
的なQ値が高いため、共振駆動したときに振幅が大き
く、また、エネルギー効率の高いマイクロアクチュエー
タを提供できる。また、揺動したときに、ねじれの軸に
垂直な方向に加振力が生じることがないため、走査光の
ぶれが少ないマイクロ光偏向器を提供でき、単結晶材料
を用いる場合は機械的なQ値が高いため、共振駆動した
ときに振幅が大きく、また、エネルギー効率の高いマイ
クロ光偏向器を提供できる。Further, since no vibrating force is generated in the direction perpendicular to the axis of torsion when swinging, a micro mechanical quantity sensor with little noise can be provided. Because the Q value is high, there is little noise,
A highly sensitive dynamic quantity sensor can be provided. In addition, when rocking, no exciting force is generated in a direction perpendicular to the axis of torsion, so that a microactuator with less movement in unnecessary directions can be provided. Since the value is high, it is possible to provide a microactuator having a large amplitude when driven by resonance and having high energy efficiency. In addition, when rocking, no exciting force is generated in the direction perpendicular to the axis of the torsion, so that it is possible to provide a micro-optical deflector with less fluctuation of scanning light, and when a single crystal material is used, mechanical Since the Q value is high, it is possible to provide a micro optical deflector having a large amplitude when driven by resonance and having high energy efficiency.

【０１００】また、本発明によれば、揺動したときに、
ねじれの軸に垂直な方向に加振力が生じることがないた
め、走査光のぶれが少ない光走査型ディスプレイを提供
でき、単結晶材料を用いる場合は機械的なQ値が高いた
め、エネルギー効率が高い光走査型ディスプレイを実現
できる。According to the present invention, when swinging,
Since no exciting force is generated in the direction perpendicular to the axis of torsion, it is possible to provide an optical scanning type display with less fluctuation of scanning light, and when a single crystal material is used, the mechanical Q value is high, resulting in energy efficiency. The optical scanning type display with high cost can be realized.

【０１０１】更に、本発明の製造方法を用いることで、
本発明のマイクロ構造体、マイクロ光偏向器、マイクロ
力学量センサ及びマイクロアクチュエータを比較的容易
に製造できる。Further, by using the production method of the present invention,
The microstructure, the micro optical deflector, the micro mechanical quantity sensor, and the micro actuator of the present invention can be manufactured relatively easily.

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

【図１】本発明の実施例１の光偏向器を説明するための
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating an optical deflector according to a first embodiment of the present invention.

【図２】実施例１の光偏向器を説明するための分解図
（ａ）、及びトーションスプリングの縦断面図（ｂ）で
ある。FIGS. 2A and 2B are an exploded view for explaining an optical deflector according to a first embodiment, and a longitudinal sectional view of a torsion spring. FIGS.

【図３】実施例１の光偏向器を説明するためのトーショ
ンスプリングの部分の横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a torsion spring for explaining the optical deflector according to the first embodiment.

【図４】実施例１の光偏向器を説明するための平面図で
ある。FIG. 4 is a plan view illustrating the optical deflector according to the first embodiment.

【図５】シリコンの異方性エッチングを説明する図であ
る。FIG. 5 is a diagram illustrating anisotropic etching of silicon.

【図６】実施例１の光偏向器のシリコン単結晶薄板の作
製プロセスを説明する図である。FIG. 6 is a view for explaining a process for producing a silicon single crystal thin plate of the optical deflector of Example 1.

【図７】実施例１の光偏向器のガラス基板の作製プロセ
スを説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a process for manufacturing a glass substrate of the optical deflector according to the first embodiment.

【図８】本発明の作用を説明するためにトーションスプ
リングの１例の断面を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a cross section of an example of a torsion spring for explaining the operation of the present invention.

【図９】本発明の実施例２の加速度センサを説明するた
めの斜視図である。FIG. 9 is a perspective view illustrating an acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図１０】実施例２の加速度センサを説明するための分
解図である。FIG. 10 is an exploded view for explaining an acceleration sensor according to a second embodiment.

【図１１】実施例２の加速度センサを説明するためのト
ーションスプリングの部分の横断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a portion of a torsion spring for explaining an acceleration sensor according to a second embodiment.

【図１２】実施例２の加速度センサのシリコン単結晶薄
板の作製プロセスを説明する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a process for manufacturing a silicon single crystal thin plate of the acceleration sensor according to the second embodiment.

【図１３】実施例２の加速度センサのガラス基板の作製
プロセスを説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a process for manufacturing the glass substrate of the acceleration sensor according to the second embodiment.

【図１４】本発明の実施例３の光偏向器を説明する斜視
図である。FIG. 14 is a perspective view illustrating an optical deflector according to a third embodiment of the present invention.

【図１５】実施例３の光偏向器を説明する上面図であ
る。FIG. 15 is a top view illustrating an optical deflector according to a third embodiment.

【図１６】実施例３の光偏向器を説明する一部破断した
側面図である。FIG. 16 is a partially cutaway side view illustrating an optical deflector according to a third embodiment.

【図１７】実施例３の光偏向器のトーションスプリング
を説明する断面図である。FIG. 17 is a sectional view illustrating a torsion spring of the optical deflector according to the third embodiment.

【図１８】実施例３の光偏向器の動作原理を説明する図
である。FIG. 18 is a diagram illustrating the operation principle of the optical deflector according to the third embodiment.

【図１９】実施例３の光偏向器のシリコン単結晶薄板の
作製プロセスを説明する図である。FIG. 19 is a diagram illustrating a process for manufacturing a silicon single crystal thin plate of the optical deflector according to the third embodiment.

【図２０】実施例３の光偏向器の固定コアとコイルの作
製プロセスを説明する図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a process for manufacturing a fixed core and a coil of the optical deflector according to the third embodiment.

【図２１】本発明の実施例４の光走査型ディスプレイを
説明する図である。FIG. 21 is a diagram illustrating an optical scanning display according to a fourth embodiment of the present invention.

【図２２】本発明のトーションスプリングの例の断面形
状を説明する図である。FIG. 22 is a diagram illustrating a cross-sectional shape of an example of the torsion spring of the present invention.

【図２３】Ｔ字状断面形状のトーションバーを説明する
斜視図である。FIG. 23 is a perspective view illustrating a torsion bar having a T-shaped cross section.

【図２４】Ｔ字状断面形状のトーションバーを説明する
断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating a torsion bar having a T-shaped cross section.

【図２５】従来の光偏向器を説明するための斜視図であ
る。FIG. 25 is a perspective view for explaining a conventional optical deflector.

【図２６】従来の光偏向器を説明するための分解図であ
る。FIG. 26 is an exploded view for explaining a conventional optical deflector.

【図２７】従来の光偏向器を説明するための断面図であ
る。FIG. 27 is a cross-sectional view illustrating a conventional optical deflector.

【図２８】従来の光偏向器を説明するためのトーション
バーの部分の断面図である。FIG. 28 is a sectional view of a portion of a torsion bar for explaining a conventional optical deflector.

【図２９】従来のハードディスク用ジンバルを説明する
上面図である。FIG. 29 is a top view illustrating a conventional hard disk gimbal.

【図３０】従来のハードディスク用ジンバルを説明する
ための断面図である。FIG. 30 is a cross-sectional view illustrating a conventional hard disk gimbal.

【図３１】従来のハードディスク用ジンバルの作製プロ
セスを説明する図である。FIG. 31 is a diagram illustrating a conventional process of manufacturing a hard disk gimbal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１０、２１０、３４０ ガラス基板 １１２、２１２ 凹み部 １１４、１１６ 駆動電極 １２０、２２０、３２０ シリコン単結晶薄板 １２２、１２４、２２２、２２４、３２８、３２９
トーションスプリング １２２ａ、１２４ａ トーションスプリングの付け
根部の斜面 １３０、３３０ ミラー １３２ ミラー支持部 １５０、２５０、２５１、３５０ マスク層 ２１６ 検出電極 ２３０ 揺動部材 ３４１ 可動コア ３４２ 固定コア ３４５ コイル ３６０、３７０、３７４、３７８ 種電極層 ３６２、３７６ 軟磁性体層 ３６１、３７１、３７５、３７９ 厚膜レジスト層 ３７２ 下配線層 ３７３、３７７ 絶縁層 ３８０ 上配線層 ３８２、３８３ 側部配線層 ４０１ Ｘ光偏向器 ４０２ Ｙ光偏向器 ４０５ レーザ発振器 ４０７ スクリーン ４０９ コントローラ ４１０ レーザ光線 １０１０ 絶縁性基板 １０１４、１０１６ 駆動電極 １０２０ シリコン薄板 １０２２、１０２４、２００１、２００２ トーシ
ョンバー １０３０、２０１１ ミラー １０３２ ミラー支持部 ２０２０ ジンバル ２０２２、２０２４ ロールトーションバー ２０２６、２０２８ ピッチトーションバー ２０３０ ヘッド支持体 ２０３１ 支持枠 ２０９１ 型取り用シリコンウェハー ２０９２ 犠牲層 ２０９３ ポリシリコン層 ２０９４ エポキシ樹脂 ２０９５ パッド110, 210, 340 Glass substrate 112, 212 Depressed portion 114, 116 Drive electrode 120, 220, 320 Silicon single crystal thin plate 122, 124, 222, 224, 328, 329
Torsion springs 122a, 124a Slope of base of torsion spring 130, 330 Mirror 132 Mirror support 150, 250, 251, 350 Mask layer 216 Detection electrode 230 Swing member 341 Movable core 342 Fixed core 345 Coil 360, 370, 374, 378 seed electrode layer 362, 376 soft magnetic layer 361, 371, 375, 379 thick resist layer 372 lower wiring layer 373, 377 insulating layer 380 upper wiring layer 382, 383 side wiring layer 401 X optical deflector 402 Y light Deflector 405 Laser oscillator 407 Screen 409 Controller 410 Laser beam 1010 Insulating substrate 1014, 1016 Driving electrode 1020 Silicon thin plate 1022, 1024, 2001, 2002 Torsion bar 1030, 2011 Ra 1032 mirror support portion 2020 gimbal 2022,2024 roll torsion bar 2026,2028 pitch torsion bar 2030 head support 2031 supporting frame 2091 type take-up silicon wafer 2092 sacrificial layer 2093 of polysilicon layer 2094 epoxy resin 2095 pad

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 26/08 Ｇ０２Ｂ 26/08 Ｅ 26/10 １０４ 26/10 １０４Ｚ (72)発明者 廣瀬 太 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 八木 隆行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 水谷 英正 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 島田 康弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H041 AA12 AB14 AC04 AZ01 AZ08 2H045 AB06 AB10 AB16 AB73 2H049 AA06 AA37 AA44 AA50 AA68 AA69 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 26/08 G02B 26/08 E 26/10 104 26/10 104Z (72) Inventor Futa Hirose Ota, Tokyo 3-30-2 Shimomaruko-ku, Canon Inc. (72) Inside the Canon Takayuki Yagi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Hidemasa Mizutani 3-chome Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo 30-2 Canon Inc. (72) Inventor Yasuhiro Shimada 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term (reference) 2H041 AA12 AB14 AC04 AZ01 AZ08 2H045 AB06 AB10 AB16 AB73 2H049 AA06 AA37 AA44 AA50 AA68 AA69

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】基板と、少なくとも一つ以上の揺動体を有
し、前記揺動体が１本以上のトーションスプリングによ
って前記基板に対して弾性的に揺動自由に支持されてい
るマイクロ構造体において、前記トーションスプリング
は、その長軸に垂直な面の断面形状が回転対称形状であ
り、且つ実質的に扁平な形状部分の組み合わせで構成さ
れ、該扁平な形状部分は最も撓みやすい方向が交差する
ように配置されていることを特徴とするマイクロ構造
体。1. A microstructure having a substrate and at least one or more oscillating bodies, wherein said oscillating bodies are elastically and freely oscillated with respect to said substrate by one or more torsion springs. The torsion spring has a rotationally symmetric cross-sectional shape in a plane perpendicular to its long axis, and is constituted by a combination of substantially flat shape portions, and the flat shape portions intersect in the direction in which the most flexible direction is most likely to bend. A microstructure characterized by being arranged as follows. 【請求項２】前記トーションスプリングのねじり中心軸
が、ほぼ前記揺動体の重心を通ることを特徴とする請求
項１に記載のマイクロ構造体。2. The microstructure according to claim 1, wherein a torsional center axis of the torsion spring substantially passes through a center of gravity of the oscillator. 【請求項３】前記トーションスプリングの材質が単結晶
材料から成ることを特徴とする請求項１または２に記載
のマイクロ構造体。3. The microstructure according to claim 1, wherein the torsion spring is made of a single crystal material. 【請求項４】前記単結晶材料がシリコン単結晶であるこ
とを特徴とする請求項３に記載のマイクロ構造体。4. The microstructure according to claim 3, wherein said single crystal material is a silicon single crystal. 【請求項５】前記基板、揺動体、トーションスプリング
が共通の基板から一体的に形成されていることを特徴と
する請求項１乃至４の何れかに記載のマイクロ構造体。5. The microstructure according to claim 1, wherein the substrate, the oscillating body, and the torsion spring are formed integrally from a common substrate. 【請求項６】（１００）シリコン基板が用いられ、トー
ションスプリングが該シリコン基板の異方性エッチング
で形成されて、その外面を画する該（１００）シリコン
基板面に対する斜面が（１１１）面であることを特徴と
する請求項１乃至５の何れかに記載のマイクロ構造体。6. A (100) silicon substrate is used, and a torsion spring is formed by anisotropic etching of the silicon substrate, and an inclined surface with respect to the (100) silicon substrate surface, which defines an outer surface, is a (111) plane. The microstructure according to claim 1, wherein: 【請求項７】前記基板或いは揺動体に繋がるトーション
スプリングの付け根部の外面を画する該（１００）シリ
コン基板面に対する面が（１１１）面であることを特徴
とする請求項６に記載のマイクロ構造体。7. The micro-cell according to claim 6, wherein the surface with respect to the (100) silicon substrate surface, which defines the outer surface of the base of the torsion spring connected to the substrate or the oscillator, is the (111) plane. Structure. 【請求項８】前記トーションスプリングの横断面形状が
Ｘ字状であることを特徴とする請求項６または７に記載
のマイクロ構造体。8. The microstructure according to claim 6, wherein the torsion spring has an X-shaped cross section. 【請求項９】平板状基板が用いられ、トーションスプリ
ングが該平板状基板の深堀りエッチングで形成されて、
その外面を画する面が該平板状基板面とこの面に対する
垂直面或いは平行面から成ることを特徴とする請求項１
乃至５の何れかに記載のマイクロ構造体。9. A flat substrate is used, and a torsion spring is formed by deep etching of the flat substrate.
2. A surface defining an outer surface of the flat substrate and a plane perpendicular or parallel to the plane.
6. The microstructure according to any one of claims 1 to 5. 【請求項１０】前記トーションスプリングの横断面形状
がＸ字状、十字状、Ｈ字状、Ｎ字状、或いはＳ字状であ
ることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のマ
イクロ構造体。10. The method according to claim 1, wherein the torsion spring has an X shape, a cross shape, an H shape, an N shape, or an S shape. Micro structure. 【請求項１１】前記トーションスプリングの角部が等方
性エッチングで軽く丸くされて、前記トーションスプリ
ングの角部への応力集中が緩和されていることを特徴と
する請求項１乃至１０の何れかに記載のマイクロ構造
体。11. The torsion spring according to claim 1, wherein the corners of the torsion spring are lightly rounded by isotropic etching to reduce stress concentration on the corners of the torsion spring. 3. The microstructure according to claim 1. 【請求項１２】前記揺動体が一つであり、直線に沿って
伸びた一つないし一対のトーションスプリングによって
該揺動体が前記基板に対して弾性的に略該直線の回りに
揺動自由に支持されていることを特徴とする請求項１乃
至１１の何れかに記載のマイクロ構造体。12. The oscillator according to claim 1, wherein said oscillator is elastically movable relative to said substrate by one or a pair of torsion springs extending along a straight line. The microstructure according to claim 1, wherein the microstructure is supported. 【請求項１３】前記揺動体が複数であり、該複数の揺動
体が入れ子式に配置され、各揺動体が、各直線に沿って
伸びた一対のトーションスプリングによって、その外側
の揺動体或いは前記基板に対して弾性的に略該各直線の
回りに揺動自由に支持されていることを特徴とする請求
項１乃至１１の何れかに記載のマイクロ構造体。13. A plurality of said rocking bodies, said plurality of rocking bodies are arranged in a nested manner, and each rocking body is formed by a pair of torsion springs extending along each straight line, and the rocking body on the outer side thereof or said rocking body. The microstructure according to any one of claims 1 to 11, wherein the microstructure is elastically supported on the substrate so as to swing freely around each of the straight lines. 【請求項１４】前記各直線が互いに角度を成して伸びて
いることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロ構造
体。14. The microstructure according to claim 13, wherein said straight lines extend at an angle to each other. 【請求項１５】前記角度が９０度であることを特徴とす
る請求項１４に記載のマイクロ構造体。15. The microstructure according to claim 14, wherein said angle is 90 degrees. 【請求項１６】前記揺動体が複数であり、該複数の揺動
体がトーションスプリングを介在させて直列的に配置さ
れ、最も外側の揺動体が前記基板にトーションスプリン
グを介在させて支持されていることを特徴とする請求項
１乃至１１の何れかに記載のマイクロ構造体。16. A plurality of oscillators are arranged in series with a torsion spring interposed therebetween, and the outermost oscillator is supported by the substrate with a torsion spring interposed therebetween. The microstructure according to any one of claims 1 to 11, wherein: 【請求項１７】請求項１乃至１６の何れかに記載のマイ
クロ構造体と、前記基板と前記揺動体の相対変位を検出
する変位検出手段を有することを特徴とするマイクロ力
学量センサ。17. A micro mechanical quantity sensor comprising: the micro structure according to claim 1; and a displacement detecting means for detecting a relative displacement between the substrate and the oscillating body. 【請求項１８】請求項１乃至１６の何れかに記載のマイ
クロ構造体と、前記揺動体を前記基板に対して相対的に
駆動する駆動手段を有することを特徴とするマイクロア
クチュエータ。18. A microactuator comprising: the microstructure according to claim 1; and driving means for driving the oscillator relative to the substrate. 【請求項１９】前記駆動手段が、固定コアと、該固定コ
アを周回するコイルと、前記揺動体に接合された可動コ
アからなる電磁アクチュエータであることを特徴とする
請求項１８に記載のマイクロアクチュエータ。19. The microcontroller according to claim 18, wherein said driving means is an electromagnetic actuator comprising a fixed core, a coil surrounding said fixed core, and a movable core joined to said oscillator. Actuator. 【請求項２０】請求項１乃至１６の何れかに記載のマイ
クロ構造体と、前記揺動体を前記基板に対して相対的に
駆動する駆動手段と、前記揺動体に設けられた光反射手
段を有することを特徴とするマイクロ光偏向器。20. The microstructure according to claim 1, wherein the driving means drives the oscillator relatively to the substrate, and the light reflecting means provided on the oscillator. A micro optical deflector comprising: 【請求項２１】前記駆動手段が、固定コアと、該固定コ
アを周回するコイルと、前記揺動体に接合された可動コ
アからなる電磁アクチュエータであることを特徴とする
請求項２０に記載のマイクロ光偏向器。21. The micro device according to claim 20, wherein said driving means is an electromagnetic actuator comprising a fixed core, a coil surrounding the fixed core, and a movable core joined to the oscillator. Optical deflector. 【請求項２２】前記光反射手段が、光反射面或いは回折
格子であることを特徴とする請求項２０または２１に記
載のマイクロ光偏向器。22. The micro optical deflector according to claim 20, wherein said light reflecting means is a light reflecting surface or a diffraction grating. 【請求項２３】請求項２０乃至２２の何れかに記載のマ
イクロ光偏向器と、変調可能な光源と、前記光源の変調
と前記マイクロ光偏向器の揺動体の動作を制御する制御
手段を有することを特徴とする光走査型ディスプレイ。23. A micro-optical deflector according to claim 20, comprising a light source capable of modulation, and control means for controlling the modulation of said light source and the operation of the oscillator of said micro-optical deflector. An optical scanning display characterized by the above-mentioned. 【請求項２４】請求項６乃至８の何れかに記載のマイク
ロ構造体の製造方法であって、（１００）シリコン基板
の両面にマスク層を成膜する工程と、前記両面のマスク
層を前記揺動体とトーションスプリングの形態に応じて
パターニングする工程と、前記（１００）シリコン基板
を異方性エッチングする工程を含むことを特徴とするマ
イクロ構造体の製造方法。24. The method for manufacturing a microstructure according to claim 6, wherein a mask layer is formed on both surfaces of the (100) silicon substrate; A method for manufacturing a microstructure, comprising: a step of patterning according to the shape of an oscillator and a torsion spring; and a step of anisotropically etching the (100) silicon substrate. 【請求項２５】前記異方性エッチングをアルカリ溶液を
用いて行うことを特徴とする請求項２４に記載のマイク
ロ構造体の製造方法。25. The method according to claim 24, wherein the anisotropic etching is performed using an alkaline solution. 【請求項２６】請求項９または１０に記載のマイクロ構
造体の製造方法であって、基板の両面にマスク層を成膜
する工程と、前記両面のマスク層を前記揺動体とトーシ
ョンスプリングの形態に応じてパターニングする工程
と、前記基板を片面より深堀りエッチングする工程と、
前記基板を他面より深堀りエッチングする工程を含むこ
とを特徴とするマイクロ構造体の製造方法。26. The method for manufacturing a microstructure according to claim 9, wherein a mask layer is formed on both surfaces of the substrate, and the mask layers on both surfaces are formed by the oscillator and the torsion spring. Patterning according to, and a step of deeply etching the substrate from one side,
A method for manufacturing a microstructure, comprising a step of etching the substrate deeper than another surface. 【請求項２７】前記基板がシリコン基板であることを特
徴とする請求項２６に記載のマイクロ構造体の製造方
法。27. The method according to claim 26, wherein the substrate is a silicon substrate. 【請求項２８】前記トーションスプリングの角部を等方
性エッチングして、前記トーションスプリングの角部を
丸くし、前記トーションスプリングの角部への応力集中
を緩和する工程を更に含むことを特徴とする請求項２４
乃至２７の何れかに記載のマイクロ構造体の製造方法。28. The method according to claim 28, further comprising the step of isotropically etching the corners of the torsion spring to round the corners of the torsion spring, thereby reducing stress concentration on the corners of the torsion spring. Claim 24
28. The method of manufacturing a microstructure according to any one of items 27 to 27.
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