JP2002331498A

JP2002331498A - 電磁コイル及びその作製方法、及びそれを用いた電磁アクチュエータ、光偏向器

Info

Publication number: JP2002331498A
Application number: JP2001139840A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Hirose; 太廣瀬
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2002-11-19

Abstract

(57)【要約】【課題】きわめて安価で、大きな電流を流すことが可能
となる電磁コイル及びその作製方法、及びそれを用いた
電磁アクチュエータ、光偏向器等を提供する。【解決手段】基板に固定されているコアと、該コアを周
回している配線を備えた電磁コイルまたはその作製方法
において、前記基板に形成された溝に電極が埋め込ま
れ、該電極と前記コアを周回している配線とが電気的に
導通するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁コイル及びそ
の作製方法、及びそれを用いた電磁アクチュエータ、光
偏向器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＵＶ光で露光可能な厚膜レジスト
やＬＩＧＡ法が開発され、高アスペクト比の構造体を作
製することが容易になっている。これにより、コアを基
板に対して平行に配置する電磁コイルが開発されてい
る。コアを基板に対して平行に配置することで、コイル
の基板への設置面積を少なくし、巻き数を多くしてい
る。電磁アクチュエータを小型化すると、その発生力が
小さくなるが、上記のコイルの巻き数を多くした電磁コ
イルを電磁アクチュエータに用いると大きな発生力が期
待できる。

【０００３】電磁コイルを有する電磁アクチュエータを
半導体プロセスを用いて作製すると、固定子と可動子と
電磁コイルとを一括で作製でき、接合や接着をする工程
が不要であり、固定子と可動子と電磁コイルとを高精度
にアライメントすることができる。その典型的な電磁ア
クチュエータの作製方法に関する例を以下に示す。Ｅ．
Ｊ．Ｏ´Ｓｕｌｌｉｖａｎら（ＩＢＭＪ．ＲＥ
Ｓ．ＤＥＶＥＬＯＰ．ＶＯＬ．４２ＮＯ．５
ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ１９９８）は図１に示す電磁ア
クチュエータを作製している。図１の電磁アクチュエー
タは６つのコア９０４及びコアを周回するコイル９０５
が基板に固定され、ロータ９０３が基板に対して相対的
に可動できるように支持されている。これらの構造は、
半導体プロセス技術で基板上に作製される。コイルとコ
アの間には絶縁体であるエポキシ樹脂（厚さ５〜７μ
ｍ）が成膜されている。全体の寸法は□１７ｍｍであ
り、ロータ９０３の半径は２９７６μｍ、コアの材料は
パーマロイ、コアの幅は７００μｍ、コイルの幅は６０
μｍ、コイルのギャップは３０μｍ、コア一つ当たりの
コイルの巻き数は１０８である。また、ロータ９０３と
コア９０４との空隙は５〜４０μｍである。この電磁ア
クチュエータはいずれか一つのコイル９０５に通電する
と、ロータ９０３の凸部がコアの端部に引き寄せられ
る。通電するコイルを連続的に、変えていくことで、ロ
ータを連続的に回転させることができる。

【０００４】この電磁アクチュエータのコイル及びコア
の作製プロセスについて、図２の電磁アクチュエータの
断面図を用いて、以下に述べる。図２は図１中のＡ−
Ａ’断面とＢ−Ｂ’断面を表している。（ａ）シリコン基板９０１（酸化膜付）上にメッキのシ
ード電極（下）９２３としてチタン及び銅を成膜し、そ
の上にフォトレジスト（下）９１５をパターニングし、
それを型として銅メッキを行い、下配線９２０を形成す
る。（ｂ）フォトレジスト（下）９１５及びシード電極
（下）９２３を除去した後、エポキシ樹脂９２６を塗布
し、メッキにより形成された下配線９２０の高さに合わ
せて研磨し平坦化する。（ｃ）絶縁膜（下）９１１を成膜後、パターニングし、
その上にメッキのシード電極（中）９２４としてチタン
及び銅を成膜する。（ｄ）フォトレジスト（中）９１６をパターニングし、
それを型としてパーマロイメッキを行い、コア９０４及
び中配線９２１を形成する。（ｅ）フォトレジスト（中）９１６及びシード電極
（中）９２４を除去した後、エポキシ樹脂９２６を塗布
し、コア９０４の高さに合わせて研磨し平坦化する。（ｆ）絶縁膜（上）９１２を成膜及びパターニングし、
その上にメッキのシード電極（上）９２５としてチタン
及び銅を成膜する。その上に、フォトレジスト（上）９
１７をパターニングし、それを型として銅メッキを行
い、上配線９２２を形成する。（ｇ）フォトレジスト（上）９１７及びシード電極
（上）９２５を除去する。

【０００５】上記の様に、厚膜レジストを型として、メ
ッキを行い、得られた構造体を研磨することで、コアを
基板に平行に設置した電磁コイルを用いた電磁アクチュ
エータを作製することができる。

【０００６】他の製法としては、以下のものが挙げられ
ている。Ｂ．Ｒｏｇｇｅら（ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲＳ’
９５・ＥＵＲＯＳＥＮＳＯＲＳＩＸ，７４−Ｂ２，ｐ３
２０，１９９５）は、２層のＬＩＧＡ法を用いて、アル
ミナ基板上に電磁アクチュエータを作製した。コイルと
コアとの空隙を構成するために、チタンの犠牲層（厚さ
５μｍ）を用いており、コイルは銅メッキの空中配線と
なっている。全体の寸法は４ｍｍ×２．３ｍｍ、コアの
材料はパーマロイ、コイルの巻き数は４０、アクチュエ
ータの共振周波数は６６０Ｈｚである。また、固定子と
可動子の空隙は３０μｍである。上記のように、ＬＩＧ
Ａ法を用い、犠牲層エッチングを行うことで、コアを基
板に平行に設置した電磁コイルを用いた電磁アクチュエ
ータを作製することができる。

【０００７】以上のように、Ｅ．Ｊ．Ｏ’Ｓｕｌｌｉｖ
ａｎらやＢ．Ｒｏｇｇｅらの方法により、コアを基板に
平行に配置することで、コイルの巻き数を多くでき、発
生力の大きい電磁アクチュエータを作製できる。また、
固定子と可動子と電磁コイルとを一括で作製すること
で、接合や接着をする工程無しで、固定子と可動子と電
磁コイルとを高精度にアライメントすることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電磁コ
イルを半導体プロセスを用いて基板上に作製し小型化し
た場合、所望の発生力を得る為に磁束を多く取り出すに
は、より大きな電流を流すことが必要となる。そのため
には、配線の断面のアスペクト比（縦横比）を大きくす
る等、配線の断面積を大きくすることが必要であり、ま
た配線が基板に接する面積を大きくすること等によって
放熱を良好にすることが必要となるが、上記従来例のも
のにおいては、これらの点についての改善がなされてお
らず、満足のいくものではなかった。

【０００９】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、きわめて安価で、大きな電流を流すこ
とが可能となる電磁コイル及びその作製方法、及びそれ
を用いた電磁アクチュエータ、光偏向器等を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、次の（１）〜（１５）のように構成した
電磁コイル及びその作製方法、及びそれを用いた電磁ア
クチュエータ、光偏向器を提供するものである。（１）基板に固定されているコアと、該コアを周回して
いる配線を備えた電磁コイルにおいて、前記基板に形成
された溝に電極が埋め込まれ、該電極と前記コアを周回
している配線とが電気的に導通するように構成されてい
ることを特徴とする電磁コイル。（２）前記基板が、シリコン基板であることを特徴とす
る上記（１）に記載の電磁コイル。（３）前記基板に形成された溝は、該溝の断面形状が前
記コアが固定されている基板上面に対して逆三角形状を
有することを特徴とする上記（２）に記載の電磁コイ
ル。（４）前記基板に形成された溝は、該溝の断面形状が前
記コアが固定されている基板上面に対して逆台形状を有
することを特徴とする上記（２）に記載の電磁コイル。（５）前記基板に形成された溝は、該溝の断面形状が長
方形状であることを特徴とする上記（１）に記載の電磁
コイル。（６）基板に固定されているコアを有し、該コアを周回
するように配線を設けた電磁コイルの作製方法におい
て、前記基板に溝を形成する工程と、前記溝に電極を形
成する工程と、前記電極上にコアを形成する工程と、前
記コア上に配線を形成する工程と、を少なくとも有する
ことを特徴とする電磁コイルの作製方法。（７）前記基板に溝を形成する工程において、該基板に
シリコン基板を用い、該シリコン基板にアルカリ溶液に
よるエッチングで溝を形成することを特徴とする上記
（６）に記載の電磁コイルの作製方法。（８）前記基板に溝を形成する工程において、該基板に
反応性イオンエッチングで溝を形成することを特徴とす
る上記（６）に記載の電磁コイルの作製方法。（９）前記溝は、断面形状が基板上面に対して逆三角形
状または逆台形状に形成され、あるいは断面形状が長方
形状に形成されることを特徴とする上記（８）に記載の
電磁コイルの作製方法。（１０）前記電極上にコアを形成する工程において、前
記コアがメッキによって形成されることを特徴とする上
記（６）〜（８）のいずれかに記載の電磁コイルの作製
方法。（１１）前記溝に電極を形成する工程において、前記電
極がメッキによって形成されることを特徴とする上記
（６）〜（９）のいずれかに記載の電磁コイルの作製方
法。（１２）前記コア上に配線を形成する工程において、前
記配線がメッキによって形成されることを特徴とする上
記（６）〜（１０）のいずれかに記載の電磁コイルの作
製方法。（１３）固定子と、該固定子に対して変位可能な可動子
と、該可動子を固定子に対して変位可能に支持する支持
手段と、を備えた電磁アクチュエータにおいて、前記固
定子または前記可動子の何れか一方が、上記（１）〜
（５）のいずれかに記載の電磁コイル、または上記
（６）〜（１２）のいずれかに記載の電磁コイルの作製
方法で作製した電磁コイルを有することを特徴とする電
磁アクチュエータ。（１４）ミラー部を可動子によって可動するようにした
光偏向器において、前記可動子が上記（１３）に記載の
電磁アクチュエータにおける可動子によって構成されて
いることを特徴とする光偏向器。（１５）レンズ部を可動子によって可動するようにした
光偏向器において、前記可動子が上記（１３）に記載の
電磁アクチュエータにおける可動子によって構成されて
いることを特徴とする光偏向器。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上記構成を適用して、基板上に溝を設け、溝に電極を埋
め込むようにすることによって、電極形成後も平坦性が
保たれ、後の工程を容易にすることができる。特に、絶
縁体を電極間に形成したり、研磨する工程が不要とな
り、コストダウンが見込める。また、電極が基板に接し
ている面積を、従来と比較して大きくすることができる
ため、放熱が良く、大きな電流を流すことが可能とな
る。また、基板にシリコン基板を用いることで、アルカ
リ溶液を用いたシリコン結晶面のエッチング速度差によ
る異方性エッチングを行うことができ、精度良く断面が
三角形状や台形状の溝を形成することが可能となる。従
って、これにより精度良く電極を形成することができ、
また、エッチングレートがドライエッチングと比較して
速いため、時間を短縮でき、コストダウンを図ることが
可能となる。また、反応性イオンエッチングを用いるこ
とで、精度良く、断面が長方形状の溝を形成することが
可能となる。また、溝に電極を埋め込むと、電極の線幅
に対して断面積を大きくすることができるため、大きな
電流を流すことが可能となる。

【００１２】また、電磁コイルを基板上に作製すること
で、コイルとコアを精密に位置決めすることが可能とな
る。また、コアとコイルを一体形成する構成を採ること
で、これらを作製時に一括して作ることが可能となる。
また、組み立てを不要とすることができ、一度に大量に
作製することが可能となり、低コスト化を達成すること
ができる。また、メッキを用いることで、蒸着やスパッ
タリングと比較して、電極を厚く、高速に形成すること
が可能となる。また、基板にシリコン基板を用いること
で、アルカリ溶液を用いたシリコン結晶面のエッチング
速度差による異方性エッチングを行うことができ、精度
良く溝を形成することができる。また、反応性イオンエ
ッチングを用いることで、精度良く、溝を形成すること
ができる。また、メッキを用いてコアを形成すること
で、コアを厚く、高速に形成することができる。また、
パーマロイやニッケル等の強磁性体を形成することがで
きる。また、上記構成の電磁コイルを使用することで、
従来の電磁アクチュエータに比べて、作製プロセスが簡
単であり、低コストで提供することができ、また、大き
な発生力を得ることができる。

【００１３】また、このような電磁コイルによる電磁ア
クチュエータを使用することで、ミラーとミラーに機械
的に接続された電磁アクチュエータからなる反射型光偏
向器を、半導体プロセスで作製することができ、作製プ
ロセスが簡単で、低コストな反射型光偏向器を実現する
ことができ、また、大きな偏向角を得ることができる。
また、このような電磁コイルによる電磁アクチュエータ
を使用することで、レンズとレンズに機械的に接続され
た電磁アクチュエータからなる透過型光偏向器を、半導
体プロセスで作製することができ、作製プロセスが簡単
で、低コストな透過型光偏向器を実現することができ、
また、従来の透過型光偏向器に比べて、大きな偏向角を
得ることができる。

【００１４】以下に、図を用いて本発明の実施の形態に
おける電磁コイルの構成について説明する。図３は、本
実施の形態の電磁コイルの典型的な構成例である。図３
において、固定子１０２はコア１０４とコイル１０５と
から構成され、基板上に固定されている。電流源１０８
とコイル１０５は電気的に直列に接続されている。バネ
定数ｋのバネ１０７の片端は基板上に固定され、もう一
方は可動子１０３を弾性的に支持している。

【００１５】コイル１０５は銅やアルミニウム等の低抵
抗な金属で構成され、コア１０４とは電気的に絶縁され
ている。またコア１０４はニッケル、鉄、パーマロイ等
の強磁性体から構成されている。電流源１０８から矢印
の方向にコイル１０５に電流を流すと、コイル１０５中
に矢印の方向に磁束が発生する。この磁束は、矢印で示
した方向に固定子１０２、エアギャップ、可動子１０
３、エアギャップの順に磁気回路を周回し、可動子１０
３が固定子１０２に相対的に引き寄せられる。このと
き、可動子の静的な変位ｘは、バネ力と発生力Ｆの釣り
合いから、バネのバネ定数がｋであるから、Ｆ＝ｋｘ数式１の関係から求められる。

【００１６】図４に固定子１０２の断面図を示す。
（ａ）は図３中のＡ−Ａ’断面であり、（ｂ）は図３中
のＢ−Ｂ’断面である。コイル１０５はコイル下配線１
２０、コイル中配線１２１、コイル上配線１２２で構成
されている。基板１０１に長方形状の溝が構成され、そ
の上に絶縁層として、二酸化シリコン（絶縁層）１１３
が成膜され、その上に、メッキのシード電極（下）１２
３及びコイル下配線１２０が構成されている。コイル下
配線１２０とコイル中配線１２１の間には絶縁膜（下）
１１１が構成され、コンタクトホールとメッキのシード
電極（中）１２４を通して、電気的に導通している。同
様に、コイル中配線１２１とコイル上配線１２２の間に
は絶縁膜（上）１１２が構成され、コンタクトホールと
メッキのシード電極（上）１２５を通して、電気的に導
通している。コイル下配線１２０の上側にはコイル下配
線１２０を横切るようにコア１０４が設置され、絶縁膜
（下）１１１によって、電気的に絶縁されている。中配
線１２１とコア１０４はエポキシ樹脂１２６によって電
気的に絶縁されている。

【００１７】図５及び図６を用いて作製プロセスを説明
する。（ａ）材料がシリコンである基板１０１に熱酸化炉等を
用いて、二酸化シリコン（マスク）１１０を１μｍ程度
成膜し、パターニングする（図５（ａ））。（ｂ）パターニングされた二酸化シリコン（マスク）１
１０をエッチングマスクとして、誘導結合プラズマ反応
性イオンエッチングを用いて、基板１０１を２０μｍ程
度エッチングする。さらに、エッチングマスクとして用
いた二酸化シリコン（マスク）１１０をフッ酸等で、除
去したあと、熱酸化炉等で、二酸化シリコン（絶縁層）
１１３を成膜する（図５（ｂ））。（ｃ）電気メッキのシード電極（下）１２３として、チ
タンを５０Å程度成膜した後、金を１０００Å程度、蒸
着等で成膜する。その上にフォトレジスト（下）１１５
を成膜後、パターニングし、電気メッキのマスクとす
る。次に、銅メッキを行い、銅を２０μｍ程度成膜し、
下配線１２０を形成する（図５（ｃ））。（ｄ）フォトレジスト（下）１１５及びシード電極
（下）１２３を反応性イオンエッチングを用いて、除去
した後、ポリイミド等の絶縁膜（下）１１１を成膜し、
パターニングすることでコンタクトホールを形成する
（図５（ｄ））。（ｅ）電気メッキのシード電極（中）１２４として、チ
タンを５０Å程度成膜した後、金を１０００Å程度、蒸
着等で成膜する。その上にフォトレジスト（中）１１６
を５５μｍ程度成膜後、パターニングする。ここでは、
フォトレジスト（中）１１６に厚膜に適したフォトレジ
ストであるＳＵ−８（ＭＩＣＲＯＣＨＥＭＣＯＲＰ．
製）を用いた（図５（ｅ））。

【００１８】（ｆ）フォトレジスト（中）１１６を電気
メッキのマスクとして、パーマロイメッキを行い、コア
１０４及び中配線１２１としてパーマロイを５０μｍ程
度成膜する。次に、フォトレジスト（中）１１６及びシ
ード電極（中）１２４を除去する（図６（ｆ））。（ｇ）エポキシ樹脂１２６を中配線１２１とコア１０４
の高さに合わせて平坦に塗布し、その上にポリイミド等
の絶縁膜（上）１１２を成膜し、パターニングすること
でコンタクトホールを形成する（図６（ｇ））。（ｈ）電気メッキのシード電極（上）１２５として、チ
タンを５０Å程度成膜した後、金を１０００Å程度、蒸
着等で成膜する。その上にフォトレジスト（上）１１７
を２５μｍ程度成膜後、パターニングする。ここでは、
フォトレジスト（上）１１７に膜厚に適したフォトレジ
ストであるＡＺＰ４６２０（Ｈｏｅｃｈｓｔ製）を用
いた。フォトレジスト（上）１１７を電気メッキのマス
クとして用いる。次に、銅メッキを行い、上配線１２２
として銅を２０μｍ程度成膜する（図６（ｈ））。（ｉ）フォトレジスト（上）１１７及びシード電極
（上）１２５を除去する（図６（ｉ））。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。［実施例１］図７は本発明の実施例１のリニアアクチュ
エータを説明する図である。図７において、固定子２０
２はコア２０４とコイル２０５とから構成されている。
基板２０１の上には、固定子２０２と支持部２０６が固
定されている。可動子２０３は両端を平板バネ２０７で
保持されており、また、平板バネ２０７は、支持部２０
６で保持されている。このように構成することにより、
可動子２０３は、基板２０１に対して平行移動自由に弾
性的に支持される。但し、コア２０４、可動子２０３、
平板バネ２０７、支持部２０６の高さは１００μｍであ
り、平板バネ２０７の幅は２５μｍである。

【００２０】また、固定子２０２は両端がくし歯状にな
っており、可動子２０３と磁気的に接続されるように配
置されている。さらに、コア２０４にはコイル２０５が
周回している。コイル２０５と電流源２０８は直列に接
続されており、電流源２０８により、アクチュエータの
動作を制御する。但し、固定子２０２及び可動子２０３
のくし歯は、長さ２００μｍ、幅２５μｍ、くし歯間の
空隙２５μｍである。

【００２１】図８に固定子２０２の断面図を示す。
（ａ）は図７中のＡ−Ａ’断面であり、（ｂ）は図７中
のＢ−Ｂ’断面であり、（ｃ）は図７中のＣ−Ｃ’断面
である。コイル２０５はコイル下配線２２０、コイル中
配線２２１、コイル上配線２２２で構成されている。基
板２０１に長方形状のＶ型の溝が構成され、その上に絶
縁層として、二酸化シリコン（絶縁層）２１３が成膜さ
れ、その上に、メッキのシード電極（下）２２３及びコ
イル下配線２２０が構成されている。コイル下配線２２
０とコイル中配線２２１の間には絶縁膜（下）２１１が
構成され、コンタクトホールとメッキのシード電極
（中）２２４を通して、電気的に導通している。同様
に、コイル中配線２２１とコイル上配線２２２の間には
絶縁膜（上）２１２が構成され、コンタクトホールとメ
ッキのシード電極（上）２２５を通して、電気的に導通
している。コイル下配線２２０の上側にはコイル下配線
２２０を横切るようにコア２０４が設置され、絶縁膜
（下）２１１によって、電気的に絶縁されている。中配
線２２１とコア２０４はエポキシ樹脂２２６によって電
気的に絶縁されている。

【００２２】図９及び図１０を用いて作製プロセスを説
明する。（ａ）材料がシリコンである基板２０１に熱酸化炉等を
用いて、二酸化シリコン（マスク）２１０を１μｍ程度
成膜し、パターニングする（図９（ａ））。（ｂ）パターニングされた二酸化シリコン（マスク）２
１０をエッチングマスクとして、アルカリ溶液であるテ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて結
晶異方性エッチングを行い、基板２０１に深さ２０μｍ
のＶ型の溝を形成する。さらに、エッチングマスクとし
て用いた二酸化シリコン（マスク）２１０をフッ酸等
で、除去したあと、熱酸化炉等で、二酸化シリコン（絶
縁層）２１３を成膜する。次に、裏面の二酸化シリコン
（絶縁層）２１３をパターニングし、基板に開口部を形
成するためのマスクとする（図９（ｂ））。（ｃ）電気メッキのシード電極（下）２２３として、チ
タンを５０Å程度成膜した後、金を１０００Å程度、蒸
着等で成膜する。その上にフォトレジスト（下）２１５
を成膜後、パターニングし、電気メッキのマスクとす
る。次に、銅メッキを行い、銅を２０μｍ程度成膜し、
下配線２２０を形成する（図９（ｃ））。（ｄ）フォトレジスト（下）２１５及びシード電極
（下）２２３を反応性イオンエッチングを用いて、除去
した後、ポリイミド等の絶縁膜（下）２１１を成膜し、
パターニングすることでコンタクトホールを形成する
（図９（ｄ））。（ｅ）電気メッキのシード電極（中）２２４として、チ
タンを５０Å程度成膜した後、金を１０００Å程度、蒸
着等で成膜する。その上にフォトレジスト（中）２１６
を５５μｍ程度成膜後、パターニングする。ここでは、
フォトレジスト（中）２１６に厚膜に適したフォトレジ
ストであるＳＵ−８（ＭＩＣＲＯＣＨＥＭＣＯＲＰ．
製）を用いた（図９（ｅ））。

【００２３】（ｆ）フォトレジスト（中）２１６を電気
メッキのマスクとして、パーマロイメッキを行い、コア
２０４としてパーマロイを５０μｍ程度成膜する。次
に、フォトレジスト（中）２１６及びシード電極（中）
２２４を除去する（図１０（ｆ））。（ｇ）エポキシ樹脂２２６を中配線２２１とコアの高さ
に合わせて平坦に塗布し、その上にポリイミド等の絶縁
膜（上）２１２を成膜し、パターニングすることでコン
タクトホールを形成する（図１０（ｇ））。（ｈ）電気メッキのシード電極（上）２２５として、チ
タンを５０Å程度成膜した後、金を１０００Å程度、蒸
着等で成膜する。その上にフォトレジスト（上）２１７
を２５μｍ程度成膜後、パターニングする。ここでは、
フォトレジスト（上）２１７に膜厚に適したフォトレジ
ストであるＡＺＰ４６２０（Ｈｏｅｃｈｓｔ製）を用
いた。フォトレジスト（上）２１７を電気メッキのマス
クとして用いる。次に、銅メッキを行い、上配線２２２
として銅を２０μｍ程度成膜する（図１０（ｈ））。（ｉ）フォトレジスト（上）２１７及びシード電極
（上）２２５を除去する。次に、アルカリ溶液であるテ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、
裏面から結晶異方性エッチングを行い、基板２０１に開
口部を形成する。次に、裏面から反応性イオンエッチン
グを行い、二酸化シリコン（絶縁層）２１３にも開口部
を形成し、可動子２０３を支持部２０６のみで支えるよ
うにする。最後に露出しているエポキシ樹脂２２６を９
０℃に加熱したＮ−メチルピロリドンを用いて除去する
（図１０（ｉ））。

【００２４】以上のように構成された本実施例の電磁ア
クチュエータは、固定子の凹凸部と前記可動子の凹凸部
とが互いに空隙を介して噛み合うように配置して構成す
ることで、アクチュエータに発生する力が、ギャップの
２乗に逆比例して減少することがなく、コイルに通電し
た電流による一定の条件によって決定することが可能と
なり、制御が極めて容易となる。

【００２５】また、基板に設けられた溝の断面が三角形
状であるため、アルカリ溶液による異方性エッチングに
よって作製でき、精度良く溝及び下配線を形成すること
ができる。また、ドライエッチングに比べてエッチング
レートが速いため、短時間で作製でき、コストダウンが
見込める。また、下配線の断面積に対して、下配線が基
板に接している面積が大きいため、放熱が良く、大きな
電流を流すことができ、可動子の変位を大きくすること
ができる。

【００２６】［実施例２］図１１は本発明の実施例２の
リニアアクチュエータを説明する図である。図１１にお
いて、固定子３０２は固定コア３０４ｂと固定コイル３
０５ｂとから構成されている。基板３０１の上には、固
定子３０２と支持部３０６が固定されている。可動子３
０３は両端を平板バネ３０７で保持されており、また、
平板バネ３０７は、支持部３０６で保持されている。こ
のように構成することにより、可動子３０３は、基板３
０１に対して平行移動自由に弾性的に支持される。

【００２７】また、固定子３０２は、可動子３０３と磁
気的に接続されるように配置されている。さらに、固定
コア３０４ｂには固定コイル３０５ｂが、可動コア３０
４ａには可動コイル３０５ａが周回している。固定コイ
ル３０５ｂ、可動コイル３０５ａ、電流源３０８は直列
に接続されており、電流源３０８により、アクチュエー
タの動作を制御する。断面形状及び作製プロセスは上記
の実施例１と同様である。

【００２８】以上のように構成された本実施例の電磁ア
クチュエータは、可動子と固定子の両方で一つのトロイ
ダル型のコイルを形成し、磁束の漏れが少ないので、エ
ネルギー効率が良い。また、可動子及び固定子にコイル
及びコアを設けているので、コイルの巻数を多くでき、
発生力を大きくすることができる。

【００２９】また、基板に設けられた溝の断面が三角形
状であるため、アルカリ溶液による異方性エッチングに
よって作製でき、精度良く溝及び下配線を形成すること
ができる。また、ドライエッチングに比べてエッチング
レートが速いため、短時間で作製でき、コストダウンが
見込める。また、下配線の断面積に対して、下配線が基
板に接している面積が大きいため、放熱が良く、大きな
電流を流すことができ、可動子の変位を大きくすること
ができる。

【００３０】［実施例３］図１２は、本発明の実施例３
の反射型光偏向器を説明する概略図である。本実施例の
反射型光偏向器は上記の実施例１の電磁アクチュエータ
を有している。ミラー４１１は、可動子４０３上に設置
されている。図１３は、本実施例の動作を説明する図で
ある。図１３において、４１２は、半導体レーザ、４１
３は、レーザ光を示している。半導体レーザ４１２は、
レーザ光４１３がミラー４１１に当たるように配置され
ている。半導体レーザ４１２は、基板４０１上にあって
もよいし、他の場所にあっても構わない。コイル４０５
に通電すると可動子４０３が固定子４０２に引き寄せら
れる。図１３（ａ）は、コイル４０５に通電していない
時の様子を示し、図１３（ｂ）は、コイル４０５に通電
している時の様子を示している。これらより、コイル４
０５に通電することにより、レーザ光４１３の向きが変
わる様子がわかる。

【００３１】基板に設けられた溝の断面が、三角形状で
あるため、アルカリ溶液による異方性エッチングによっ
て作製でき、反応性イオンエッチングに比べて、大幅に
時間を短縮でき、コストダウンを図ることができる。ま
た、下配線の断面積に対して、下配線が基板に接してい
る面積が大きいため、放熱が良く、大きな電流を流すこ
とができる。それゆえ、本発明の電磁アクチュエータを
用いることで、作製プロセスが簡単で、安価な、半導体
プロセス技術で作製することができる反射型光偏向器を
提供することができる。また、偏向角が大きい反射型光
偏向器を提供することができる。

【００３２】［実施例４］図１４は、本発明の実施例４
の透過型光偏向器を説明する概略図である。本実施例の
透過型光偏向器は上記の実施例２の電磁アクチュエータ
を有している。レンズ５１１は、可動子５０３上に設置
されている。図１５は、本実施例の動作を説明する図で
ある。図１５において、５１２は、半導体レーザ、５１
３は、レーザ光を示している。半導体レーザ５１２は、
レーザ光５１３がレンズ５１１に当たるように配置され
ている。半導体レーザ５１２は、基板５０１上にあって
もよいし、他の場所にあっても構わない。可動コイル５
０５ａ、固定コイル５０５ｂに通電すると可動子５０３
が固定子５０２から遠ざけられる。

【００３３】図１５（ａ）は、可動コイル５０５ａ、固
定コイル５０５ｂに通電していない時の様子を示し、図
１５（ｂ）は、可動コイル５０５ａ、固定コイル５０５
ｂに通電している時の様子を示している。これらより、
可動コイル５０５ａ、固定コイル５０５ｂに通電するこ
とにより、レーザ光５１３の向きが変わる様子がわか
る。基板に設けられた溝の断面が、三角形状であるた
め、アルカリ溶液による異方性エッチングによって作製
でき、反応性イオンエッチングに比べて、大幅に時間を
短縮でき、コストダウンを図ることができる。また、下
配線の断面積に対して、下配線が基板に接している面積
が大きいため、放熱が良く、大きな電流を流すことがで
きる。それゆえ、本発明の電磁アクチュエータを用いる
ことで、作製プロセスが簡単で、安価な、半導体プロセ
ス技術で作製することができる反射型光偏向器を提供す
ることができる。また、偏向角が大きい透過型光偏向器
を提供することができる。

【００３４】［実施例５］図１６は本発明の実施例５の
リニアアクチュエータを説明する図である。図１６にお
いて、固定子６０２はコア６０４とコイル６０５とから
構成されている。基板６０１の上には、固定子６０２と
支持部６０６が固定されている。可動子６０３は両端を
平板バネ６０７で保持されており、また、平板バネ６０
７は、支持部６０６で保持されている。このように構成
することにより、可動子６０３は、基板６０１に対して
平行移動自由に弾性的に支持される。また、固定子６０
２は、可動子６０３と磁気的に接続されるように配置さ
れている。さらに、コア６０４にはコイル６０５が周回
している。コイル６０５、電流源６０８は直列に接続さ
れており、電流源６０８により、アクチュエータの動作
を制御する。

【００３５】図１７は図１６中の固定子６０２のＡ−
Ａ’断面である。基板６０１に複数の台形状の溝が構成
されている。基板６０１上に絶縁層として、二酸化シリ
コン（絶縁層）６１３が成膜され、その上に、メッキの
シード電極６２３、コイル６０５、コア６０４が構成さ
れている。コイル６０５はコア６０４を基板６０１に平
行に周回している。コイル６０５及び基板６０１上には
絶縁膜６１１が構成され、コア６０４と電気的に絶縁さ
れている。

【００３６】以上のように構成された本実施例のリニア
アクチュエータは、基板に設けられた溝の断面が台形状
であるため、アルカリ溶液による異方性エッチングによ
って作製でき、精度良く溝及び配線を形成することがで
きる。また、ドライエッチングに比べてエッチングレー
トが速いため、短時間で作製でき、コストダウンが見込
める。また、配線の断面積に対して、配線が基板に接し
ている面積が大きいため、放熱が良く、大きな電流を流
すことができ、可動子の変位を大きくすることができ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明によれ
ば、きわめて安価で、大きな電流を流すことが可能とな
る電磁コイル、あるいは作製プロセスが簡単であり、低
コスト化が可能となる電磁コイルの作製方法を実現する
ことができる。また、このような電磁コイルを使用する
ことで、非常に安価で、発生力が大きい電磁アクチュエ
ータを提供することができ、また、この電磁アクチュエ
ータを使用することで、非常に安価で、偏向角が大きい
光偏向器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の電磁アクチュエータを説明する図で
ある。

【図２】従来技術の電磁アクチュエータの作製プロセス
を説明する図である。

【図３】本発明の実施の形態における電磁コイルの構成
例を説明する図である。

【図４】本発明の実施の形態における固定子の断面図で
ある。

【図５】本発明の実施の形態における固定子の作製プロ
セスを説明する図である。

【図６】本発明の実施の形態における図５に続く固定子
の作製プロセスを説明する図である。

【図７】本発明の実施例１におけるリニアアクチュエー
タを説明する図である。

【図８】本発明の実施例１における固定子の断面図であ
る。

【図９】本発明の実施例１における固定子の作製プロセ
スを説明する図である。

【図１０】本発明の実施例１における図９に続く固定子
の作製プロセスを説明する図である。

【図１１】本発明の実施例２におけるリニアアクチュエ
ータを説明する図である。

【図１２】本発明の実施例３における反射型光偏向器を
説明する図である。

【図１３】本発明の実施例３における反射型光偏向器の
動作を説明する図である。

【図１４】本発明の実施例４における透過型光偏向器を
説明する図である。

【図１５】本発明の実施例４における透過型光偏向器の
動作を説明する図である。

【図１６】本発明の実施例５におけるリニアアクチュエ
ータを説明する図である。

【図１７】本発明の実施例５における固定子の断面図で
ある。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１、４０１、６０１、９０１：基
板１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２：固
定子１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３：可
動子３０４ａ：可動コア３０４ｂ：固定コア３０５ａ、５０５ａ：可動コイル３０５ｂ、５０５ｂ：固定コイル１０４、２０４、６０４、９０４：コア１０５、２０５、４０５、６０５、９０５：コイル２０６、３０６、６０６：支持部２０７、３０７、６０７：平板バネ１０７：バネ１０８、２０８、３０８、６０８：電流源１２３、２２３、９２３：シード電極（下）１２４、２２４、９２４：シード電極（中）１２５、２２５、９２５：シード電極（上）６２３：シード電極１１５、２１５、９１５：フォトレジスト（下）１１６、２１６、９１６：フォトレジスト（中）１１７、２１７、９１７：フォトレジスト（上）１２０、２２０、９２０：下配線１２１、２２１、９２１：中配線１２２、２２２、９２２：上配線１１１、２１１、９１１：絶縁膜（下）１１２、２１２、９１２：絶縁膜（上）６１１：絶縁膜１２６、２２６、９２６：エポキシ樹脂４１１：ミラー４１２、５１２：半導体レーザ４１３、５１３：レーザ光５１１：レンズ９０３：ロータ１１０、２１０：二酸化シリコン（マスク）１１３、２１３、６１３：二酸化シリコン（絶縁層）

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０１Ｆ 7/126 Ｈ０１Ｆ 7/16 Ｅ 7/16 Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に固定されているコアと、該コアを周
回している配線を備えた電磁コイルにおいて、前記基板に形成された溝に電極が埋め込まれ、該電極と
前記コアを周回している配線とが電気的に導通するよう
に構成されていることを特徴とする電磁コイル。
【請求項２】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１に記載の電磁コイル。
【請求項３】前記基板に形成された溝は、該溝の断面形
状が前記コアが固定されている基板上面に対して逆三角
形状を有することを特徴とする請求項２に記載の電磁コ
イル。
【請求項４】前記基板に形成された溝は、該溝の断面形
状が前記コアが固定されている基板上面に対して逆台形
状を有することを特徴とする請求項２に記載の電磁コイ
ル。
【請求項５】前記基板に形成された溝は、該溝の断面形
状が長方形状であることを特徴とする請求項１に記載の
電磁コイル。
【請求項６】基板に固定されているコアを有し、該コア
を周回するように配線を設けた電磁コイルの作製方法に
おいて、前記基板に溝を形成する工程と、前記溝に電極を形成する工程と、前記電極上にコアを形成する工程と、前記コア上に配線を形成する工程と、を少なくとも有することを特徴とする電磁コイルの作製
方法。
【請求項７】前記基板に溝を形成する工程において、該
基板にシリコン基板を用い、該シリコン基板にアルカリ
溶液によるエッチングで溝を形成することを特徴とする
請求項６に記載の電磁コイルの作製方法。
【請求項８】前記基板に溝を形成する工程において、該
基板に反応性イオンエッチングで溝を形成することを特
徴とする請求項６に記載の電磁コイルの作製方法。
【請求項９】前記溝は、断面形状が基板上面に対して逆
三角形状または逆台形状に形成され、あるいは断面形状
が長方形状に形成されることを特徴とする請求項８に記
載の電磁コイルの作製方法。
【請求項１０】前記電極上にコアを形成する工程におい
て、前記コアがメッキによって形成されることを特徴と
する請求項６〜８のいずれか１項に記載の電磁コイルの
作製方法。
【請求項１１】前記溝に電極を形成する工程において、
前記電極がメッキによって形成されることを特徴とする
請求項６〜９のいずれか１項に記載の電磁コイルの作製
方法。
【請求項１２】前記コア上に配線を形成する工程におい
て、前記配線がメッキによって形成されることを特徴と
する請求項６〜１０のいずれか１項に記載の電磁コイル
の作製方法。
【請求項１３】固定子と、該固定子に対して変位可能な
可動子と、該可動子を固定子に対して変位可能に支持す
る支持手段と、を備えた電磁アクチュエータにおいて、前記固定子または前記可動子の何れか一方が、請求項１
〜５のいずれか１項に記載の電磁コイル、または請求項
６〜１２のいずれか１項に記載の電磁コイルの作製方法
で作製した電磁コイルを有することを特徴とする電磁ア
クチュエータ。
【請求項１４】ミラー部を可動子によって可動するよう
にした光偏向器において、前記可動子が請求項１３に記
載の電磁アクチュエータにおける可動子によって構成さ
れていることを特徴とする光偏向器。
【請求項１５】レンズ部を可動子によって可動するよう
にした光偏向器において、前記可動子が請求項１３に記
載の電磁アクチュエータにおける可動子によって構成さ
れていることを特徴とする光偏向器。