JP2004098217A

JP2004098217A - Method for manufacturing microactuator element, and microactuator element

Info

Publication number: JP2004098217A
Application number: JP2002263445A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Shimizu; 清水　信雄
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2004-04-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a microactuator element having low driving voltage and performing a high speed operation in a simple process with excellent yield, and also to provide the microactuator element. <P>SOLUTION: An optical switching element (microactuator element) has a glass substrate 21 having an oblique surface, a first electrode formed on the oblique surface and a second electrode facing the first electrode. The element is provided with a movable plate rotatable relative to the glass plate 21. The movable plate is rotated (inclined) by electrostatic force generated between the first electrode and the second electrode. When the oblique surface is formed on the glass substrate 21, a stripe-shaped first mask 5 with a high etching rate and a second mask 6 with a low etching rate are formed on the glass substrate 21, and wet etching is performed by using the first mask 5 and the second mask 6. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、マイクロアクチュエータ素子の製造方法およびマイクロアクチュエータ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光スイッチング素子は、光ファイバー伝送路や光送受信端末装置等において、光路を切り換えるための制御用素子である。
この光スイッチング素子としては、これまでソレノイド等のアクチュエータを使って光ファイバーそのもの、またはプリズム等の光学部品の位置を変えることにより光路を切り換える方式のものが一般的であった。しかし、ソレノイドを用いると消費電力が大きく、また、切り換え速度が遅い等の問題がある。
【０００３】
そこで、一対の電極間に生じる静電気力を利用して光学部品の角度を変えるようにした光スイッチング素子、すなわち、静電アクチュエータを使用した光スイッチング素子が、特開平８−１５６２１号公報等において提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
図１８は、従来の光スイッチング素子を示す斜視図である。
同図に示すように、この光スイッチング素子は、凹部１１１を有するＳｉ基板１１と、Ｓｉ基板１１の最上層として設けられたＳｉ（エピタキシャル層）１１２と一体的に形成され、凹部１１１の底面と対向するように設けられた片持ち梁１１３とを有している。Ｓｉ基板１１の凹部１１１には下部電極１２が形成され、片持ち梁１１３は、前記下部電極１２と対向する上部電極１３と、反射鏡１４とを有している。
【０００５】
この光スイッチング素子では、下部電極１２と上部電極１３とによって静電アクチュエータが構成されており、この下部電極１２と上部電極１３との間に電圧を印加すると、下部電極１２と上部電極１３との間に互いに引き付け合う静電気力が作用し、その引力によって片持ち梁１１３が撓む。これにより片持ち梁１１３に形成された反射鏡１４の角度が変わるので、反射鏡１４から反射する光の光路を変えることができる。
この光スイッチング素子は、プリズム等の重量の大きな光学部品を使用しておらず、また静電気力により反射鏡１４が駆動されるので、ソレノイドによってプリズム等の光学部品を駆動する光スイッチング素子に比べて高速に動作する。
【０００６】
ところで、このように下部電極１２と上部電極１３とが平行に配置された静電アクチュエータでは、下部電極１２に衝突させることなく上部電極１３を傾斜させるために、下部電極１２と上部電極１３との間に、ある程度の大きさ（距離）の間隙を設けなければならない。この下部電極１２と上部電極１３との間の距離は、上部電極１３の振れ角を大きく設定するほど、長くする必要がある。
【０００７】
しかしながら、下部電極１２と上部電極１３との距離が長くなると、反射鏡１４を駆動するのに必要な駆動電圧が高くなり、消費電力が大きくなるという問題が生じる。
また、この静電アクチュエータは、片持ち梁１１３といった特異な構造を有していること等から、製造に際して、複雑なプロセスを組み合わせて用いなければならず、製造効率や歩留まりが低いという不都合もある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−１５６２１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、駆動電圧が低く抑えられ、また高速動作が可能であり、さらに簡易な工程で、歩留まり良く製造することができるマイクロアクチュエータ素子の製造方法およびマイクロアクチュエータ素子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１９）の本発明により達成される。
【００１１】
（１）　斜面を有する基板と、前記基板の斜面に設けられた第１の電極と、前記第１の電極と対向する第２の電極を有し、前記基板に対して回動可能に設けられた可動部とを備え、前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電気力によって前記可動部を回動させるよう構成されているマイクロアクチュエータ素子の製造方法であって、
前記基板を製造するに際し、母材となる基板上に、エッチング液に対するエッチングレートの異なる複数のマスクを積層形成し、これらマスクを用いてウエットエッチングを行うことによって前記斜面を形成することを特徴とするマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００１２】
（２）　斜面を有する基板と、前記基板の斜面に設けられた第１の電極と、前記第１の電極と対向する第２の電極を有し、前記基板に対して回動可能に設けられた可動部とを備え、前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電気力によって前記可動部を回動させるよう構成されているマイクロアクチュエータ素子の製造方法であって、
前記基板を製造するに際し、母材となる基板上に、第１のマスクと、エッチング液に対するエッチングレートが前記第１のマスクより小さい第２のマスクとを、前記第１のマスクが前記基板側に位置するように積層形成し、これら第１のマスクおよび第２のマスクを用いてウエットエッチングを行うことによって前記斜面を形成することを特徴とするマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００１３】
（３）　斜面を有する基板と、前記基板の斜面に設けられた第１の電極と、前記第１の電極と対向する第２の電極を有し、前記基板に対して回動可能に設けられた可動部とを備え、前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電気力によって前記可動部を回動させるよう構成されているマイクロアクチュエータ素子の製造方法であって、
前記基板を製造するに際し、母材となる基板上の斜面形成領域のうち、前記斜面の裾付近に対応する部分を除いた領域に縞状の第１のマスクを形成するとともに、前記基板および前記第１のマスク上に亘って、前記斜面の裾付近に対応する部分を開口部とし、エッチング液に対するエッチングレートが前記第１のマスクより小さい第２のマスクを形成し、これら第１のマスクおよび第２のマスクを用いてウエットエッチングを行うことによって前記斜面を形成することを特徴とするマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００１４】
（４）　前記第１のマスクのエッチング液に対するエッチングレートをａ、前記基板のエッチング液に対するエッチングレートをｂとしたとき、前記エッチングレートの比ａ／ｂは、１．２以上である上記（３）に記載のマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００１５】
（５）　前記第１のマスクを構成する各帯状マスクの幅は、２〜８００μｍ、隣り合う前記帯状マスク同士の間隔は、２〜８００μｍである上記（３）または（４）に記載のマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００１６】
（６）　前記第１のマスクを構成する各帯状マスクの幅を略等しくし、かつ、隣合う前記帯状マスク同士の間隔を略等しくすることにより、前記基板に傾斜角度が略一定の斜面を形成する上記（３）ないし（５）のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００１７】
（７）　前記第１のマスクの縞状パターンを適宜調整することにより、前記基板に所望の形状の斜面を形成する上記（３）ないし（５）のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００１８】
（８）　斜面を有する基板と、前記基板の斜面に設けられた第１の電極と、前記第１の電極と対向する第２の電極を有し、前記基板に対して回動可能に設けられた可動部とを備え、前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電気力によって前記可動部を回動させるよう構成されているマイクロアクチュエータ素子の製造方法であって、
前記基板を製造するに際し、母材となる基板上の斜面形成領域のうち、前記斜面の裾付近に対応する部分を除いた領域のほぼ全面に第１のマスクを形成するとともに、前記基板および前記第１のマスク上に亘って、前記斜面の裾付近に対応する部分を開口部とし、エッチング液に対するエッチングレートが前記第１のマスクより小さい第２のマスクを形成し、これら第１のマスクおよび第２のマスクを用いてウエットエッチングを行うことによって前記斜面を形成することを特徴とするマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００１９】
（９）　前記第１のマスクのエッチング液に対するエッチングレートをａ、前記基板のエッチング液に対するエッチングレートをｂとしたとき、前記エッチングレートの比ａ／ｂは、１．２以上である上記（８）に記載のマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００２０】
（１０）　前記基板に形成する斜面の傾斜角度を、前記第１のマスクのエッチング液に対するエッチングレートによって制御する上記（８）または（９）に記載のマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００２１】
（１１）　前記第１のマスクのエッチング液に対するエッチングレートは、前記基板のエッチング液に対するエッチングレートより大きい上記（２）ないし（１０）のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００２２】
（１２）　前記第２のマスクのエッチング液に対するエッチングレートは、前記基板のエッチング液に対するエッチングレート以下である上記（２）ないし（１１）のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００２３】
（１３）　前記基板に形成する斜面の傾斜角度は、０．５〜４５°である上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００２４】
（１４）　前記基板に、頂部から両側に下降するように２つの斜面を形成する上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００２５】
（１５）　前記可動部の、前記基板の斜面の頂部に対応する位置に凸条部を形成する上記（１）ないし（１４）のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００２６】
（１６）　前記可動部は、板状をなしている上記（１）ないし（１５）のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ素子の製造方法。
【００２７】
（１７）　上記（１）ないし（１６）のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ素子の製造方法により製造されたことを特徴とするマイクロアクチュエータ素子。
【００２８】
（１８）　当該マイクロアクチュエータ素子は、光の光路を制御する光スイッチング素子である上記（１７）に記載のマイクロアクチュエータ素子。
【００２９】
（１９）　前記可動部は、反射鏡を有しており、当該マイクロアクチュエータ素子は、前記反射鏡の回動によって光の光路を制御する光スイッチング素子である上記（１７）に記載のマイクロアクチュエータ素子。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
この実施形態では、代表的に、本発明のマイクロアクチュエータ素子およびその製造方法を、光スイッチング素子に適用した場合を説明する。
【００３１】
まず、本発明のマイクロアクチュエータ素子を光スイッチング素子に適用した場合の第１の実施形態の構造について説明する。
図１は、本発明のマイクロアクチュエータ素子を光スイッチング素子に適用した場合の第１の実施形態を示し、（ａ）は光スイッチング素子の縦断面図、（ｂ）は光スイッチング素子が有する電極板と光偏向板を上から見た平面図、図２は、本発明のマイクロアクチュエータ素子を光スイッチング素子に適用した場合の第２の実施形態を示す縦断面図、図３は、図１に示す光スイッチング素子において反射光の光路を切り換えた状態を示す縦断面図である。
【００３２】
図１に示すように、光スイッチング素子１は、電極板２と、電極板２に対向（対峙）する位置に設けられた光偏向板３と、前記光偏向板３の上部を覆う封止カバー４とを有しており、光偏向板３の反射鏡および第２の電極を兼ねる後述する可動板（可動部）３３を回動させる（駆動する）ことによって可動板３３からの反射光の光路を切り換える（変更する）素子（装置）である。
【００３３】
電極板２は、ガラス基板２１と、このガラス基板２１上に設けられ、第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２で構成された第１の電極２２とを有している。
ガラス基板２１は、凹部２１１を有しており、この凹部２１１の底面には、当該底面の中央（頂部）から一方（図１中左側）の側縁に向かって下降（傾斜）する第１の斜面２１２と、底面の中央から他方（図１中右側）の側縁に向かって下降する第２の斜面２１３とが形成されている。
【００３４】
そして、これら第１の斜面２１２および第２の斜面２１３に、それぞれ、前記第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２が形成されている。これら第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２は、それぞれ、リード部２２３および２２４を介して図示しない制御部に接続されており、その制御部により、接地電位とプラス電位とにそれぞれ切り換えられるようになっている。
【００３５】
第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２の構成材料としては、それぞれ、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムオキサイド（ＩＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）等の透明な（光透過性を有する）電極材料を用いるのが好ましい。
【００３６】
これにより、ガラス基板２１側（図１（ａ）中下側）から光スイッチング素子１へ入射した光は、これら第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２を透過し、可動板（反射鏡）３３へ到達し、その可動板３３からの反射光は、第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２を透過することができるので、このガラス基板２１側からの入射光と、封止カバー４側（図１（ａ）中上側）からの入射光とのいずれに対しても、当該光スイッチング素子１によって光路を切り換えることができる。
【００３７】
ガラス基板２１に形成される第１の斜面２１２および第２の斜面２１３の傾斜角度（角度）θは、それぞれ、０．５〜４５°程度であるのが好ましく、１〜３０°程度であるのがより好ましい。
傾斜角度θが前記範囲の下限値よりも小さい場合には、可動板３３の最大振り角が小さくなり、反射光の光路を大きく切り換えるのが困難になる。
【００３８】
また、傾斜角度θが前記範囲の上限値よりも大きい場合には、第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２と、可動板（第２の電極）３３との距離が特に側縁部付近において長くなり、可動板３３を駆動するために必要な駆動電圧が大きくなってしまうおそれがある。
なお、第１の斜面２１２の傾斜角度θと、第２の斜面２１３の傾斜角度θとは、等しくてもよく、また、異なっていてもよい。
【００３９】
光偏向板３は、ガラス基板２１に接合された枠状の支持部３１と、この支持部３１の内側に、一対のバネ３２、３２および一対の軸部３６、３６を介して回動可能に支持された可動板（可動部）３３とを有している。この光偏向板３は、例えば、シリコン基板等によって形成される。
【００４０】
支持部３１は、電極板２の凹部２１１の面積とほぼ等しい面積の開口３１１を有しており、この開口３１１と凹部２１１とが図１（ａ）中、上下方向に重なるように、凹部２１１の周囲のガラス基板２１上に接合されている。
【００４１】
可動板３３は、第２の電極および反射鏡を兼ねるものであり（第２の電極および反射鏡の機能を有しており）、第１の電極２２に対向（対峙）し、ガラス基板２１（電極板２）に対して、回動可能に設けられている。また、可動板３３は、接地電極３４を介して接地されている。
【００４２】
この可動板３３は、支持部３１の開口３１１よりも一回りほど小さい面積の板体であり、支持部３１の一方（図１中左側）の側縁から可動板３３の一方（図１中左側）の側縁に亘って架設されたバネ３２と、支持部３１の他方（図１中右側）の側縁から可動板３３の他方（図１中右側）の側縁に亘って架設されたバネ３２とによって図１中左右方向両側から支持されるとともに、図１中左右方向の中央部に設けられた一対の軸部３６、３６によって図１（ｂ）中上下方向両側から支持されている。
【００４３】
また、この可動板３３の中央部分は、ガラス基板２１に形成された第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２の頂部に接触（当接）している。可動板３３は、この第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２との接触部分や、前記一対の軸部３６、３６を中心（回動中心）として回動し、第１の斜面電極２２１または第２の斜面電極２２２の電極面と接触する位置まで傾斜し得るようになっている。
【００４４】
ここで、図２に示すように、可動板３３の第１の電極２２側（図２中下側）の面に、凸条部（リブ）３３１が設けられていてもよい（第２の実施形態）。図示例では、凸条部３３１は、可動板３３の、第１の斜面２１２と第２の斜面２１３との間、すなわち、これらの斜面２１２および２１３の頂部に対応する位置に形成されている（可動板３３の中央線に沿って形成されている）。
【００４５】
この第２の実施形態では、凸条部３３１が可動板３３の回転軸（回動中心）となり、その凸条部３３１によって、可動板３３は、より円滑かつ安定的に回動（傾斜）することができる。
【００４６】
また、この可動板３３の第１の電極２２とは反対側（図１（ａ）中上側）の面に、反射膜が設けられているのが好ましい。これにより、反射鏡としての反射率が高まり、光路の切り換えの際の可動板３３での損失を低減することができる。反射膜３３２の構成材料としては、例えば、Ａｌ等の金属や合金等が挙げられる。
【００４７】
封止カバー４は、例えば、ホウ珪酸系ガラス（パイレックスガラス）のようなガラス等で構成される。
この封止カバー４は、側縁部に立ち上がり壁４１を有する透明な（光透過性を有する）板体であり、その立ち上がり壁４１の端面が支持部３１の上端面に接合されている。
【００４８】
この封止カバー４により、第１の電極２２および可動板３３等が外部から隔絶され、これら第１の電極２２および可動板３３の耐久性を向上させることができる。
封止カバー４によって密閉される空間には、所定のガスを封入してもよい。このガスとしては、例えば、Ａｒ、Ｎ_２、Ｈｅ等を使用することができる。
【００４９】
前記ガスを封入することにより、第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２のいずれにも電圧を印加していない状態（初期状態）において、これら第１の斜面電極２２１、第２の斜面電極２２２と、可動板３３とが静電気によって貼り付いてしまうのをより確実に防止することができる。
なお、前記封止カバー４を省略してもよいことは、言うまでもない。
【００５０】
以上のような光スイッチング素子１では、第１の電極２２と可動板（第２の電極）３３とを主要部とする静電アクチュエータが構成されており、初期状態、すなわち第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２の双方が接地電位とされている場合には、図１（ａ）に示すように、可動板３３は、バネ３２の弾性力（復元力）により、初期姿勢（初期位置）、すなわち水平（光スイッチング素子１へ入射する光（入射光）Ｌに対して垂直）に保たれている。
したがって、入射光Ｌは、可動板（反射鏡）３３で、図１（ａ）に示すようにＬ_０方向に反射する。すなわち、可動板（反射鏡）３３からの反射光の光路は、図１（ａ）中のａ_０となる。
【００５１】
次に、第１の斜面電極２２１にプラス電圧を印加すると、第１の斜面電極２２１はプラスに帯電し、可動板（第２の電極）３３はマイナスに帯電し、これら第１の斜面電極２２１と可動板（第２の電極）３３との間に互いに引き付け合う静電気力が作用する。これにより、図３（ａ）に示すように、可動板（第２の電極）３３は、前記静電気による吸引力（引力）によって、第１の斜面電極２２１側に吸引され、図３（ａ）中反時計回りに第１の斜面電極２２１に当接するまで回転し、傾斜する（可動板（反射鏡）３３の角度が変わる）。
したがって、入射光Ｌは、可動板（反射鏡）３３で、図３（ａ）に示すようにＬ_１方向に反射する。すなわち、可動板（反射鏡）３３からの反射光の光路は、図３（ａ）中のａ_１に変更される。
【００５２】
また、この状態から、第１の斜面電極２２１を接地電位に切り換えると、第１の斜面電極２２１と可動板（第２の電極）３３との間の静電気力が消失する。これにより、可動板（第２の電極）３３は、バネ３２の弾性力によって図３（ａ）中時計回りに回転し、図１（ａ）に示す初期姿勢に戻り（復帰し）、入射光Ｌは、可動板（反射鏡）３３で、図１（ａ）に示すようにＬ_０方向に反射する。すなわち、可動板（反射鏡）３３からの反射光の光路は、図１（ａ）中のａ_０に戻る。
【００５３】
一方、第２の斜面電極２２２にプラス電圧を印加すると、第２の斜面電極２２２はプラスに帯電し、可動板（第２の電極）３３はマイナスに帯電し、これら第１の斜面電極２２１と可動板（第２の電極）３３との間に互いに引き付け合う静電気力が作用する。これにより、図３（ｂ）に示すように、可動板（第２の電極）３３は、前記静電気による吸引力によって、第２の斜面電極２２２側に吸引され、図３（ｂ）中時計回りに第２の斜面電極２２２に当接するまで回転し、傾斜する。
したがって、入射光Ｌは、可動板（反射鏡）３３で、図３（ｂ）に示すようにＬ_２方向に反射する。すなわち、可動板（反射鏡）３３からの反射光の光路は、図３（ｂ）中のａ_２に変更される。
【００５４】
また、この状態から、第２の斜面電極２２２を接地電位に切り換えると、第２の斜面電極２２２と可動板（第２の電極）３３との間の静電気力が消失する。これにより、可動板（第２の電極）３３は、バネ３２の弾性力によって図３（ｂ）中反時計回りに回転し、図１（ａ）に示す初期姿勢に戻り、入射光Ｌは、可動板（反射鏡）３３で、図１（ａ）に示すようにＬ_０方向に反射する。すなわち、可動板（反射鏡）３３からの反射光の光路は、図１（ａ）中のａ_０に戻る。
【００５５】
このように、この光スイッチング素子１によれば、第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２に印加する電圧を制御することによって、可動板（反射鏡）３３の姿勢を制御（変更）し、これにより、可動板（反射鏡）３３から反射する光の光路を切り換えることができる。
ここで、この光スイッチング素子１は、プリズム等の重量の大きな光学部品を使用しておらず、また静電気力により可動板３３が駆動されるので、ソレノイドをアクチュエータとする場合に比べて高速動作が可能である。
【００５６】
また、第１の電極２２が斜面（第１の斜面２１２、第２の斜面２１３）を有しているので、可動板（第２の電極）３３を第１の電極２２の斜面頂部と接触するまで近づけても、可動板（第２の電極）３３を、水平位置から第１の電極２２の斜面に沿う位置まで傾斜させることができる。すなわち、第１の電極２２と可動板（第２の電極）３３との間の距離を短く設定しても、可動板（第２の電極）３３を十分な振り角で傾斜（十分な角度まで傾斜）させることができる。
【００５７】
これにより、駆動電圧を低く抑えることができ、消費電力を低減することができる。また、駆動電圧が低く抑えられることによって、第１の電極２２と可動板（第２の電極）３３との間の放電も回避できるので、放電による各種部材への悪影響も防ぐことができる。
さらに、可動板（第２の電極）３３は、傾斜した状態で第１の電極２２の斜面と接触しているので、揺れ等が生じることがなく、所定の傾斜角度が安定に維持される。したがって、反射光の光路を確実に切り換えることができる。
【００５８】
以上、本発明のマイクロアクチュエータ素子を適用した光スイッチング素子について説明したが、本発明の構成はこれに限るものではなく種々の変更が可能である。
例えば、図示例では、ガラス基板２１には頂部から両側に傾斜する斜面、すなわち、第１の斜面２１２および第２の斜面２１３が形成されているが、本発明では、これに限らず、片側にのみ傾斜する斜面（片側斜面）、例えば、図１（ａ）に示す第１の斜面２１２のみ、または、第２の斜面２１３のみが形成されていてもよい。この場合には、可動板（反射鏡）３３から反射する光の光路を、図１（ａ）中のａ_０と図３（ａ）中のａ_１との２つ、または、図１（ａ）中のａ_０と図３（ｂ）中のａ_２との２つに切り換えることができる。
【００５９】
また、図示例では、可動板３３と第１の電極２２とが接触しているが、本発明では、可動板３３と第１の電極２２とが接触していなくてもよい。
この場合、可動板３３と第１の電極２２とが接近しているのが好ましい。すなわち、可動板３３と第１の電極２２との間の距離を短くするのが好ましい。これにより、駆動電圧を低く抑えることができ、消費電力を低減することができる。また、駆動電圧が低く抑えられることによって、第１の電極２２と可動板（第２の電極）３３との間の放電も回避できるので、放電による各種部材への悪影響も防ぐことができる。
【００６０】
また、本発明では、一対の軸部３６、３６を、それぞれ、例えば、バネで構成してもよい（バネ構造にしてもよい）。
なお、光スイッチング素子１の用途は、特に限定されず、例えば、光通信における光ファイバー伝送路や光送受信端末装置等において、光路を切り換えるための制御用素子、投射型表示装置（プロジェクター）用のライトバルブにおいて使用されるミラーデバイス等として、種々の装置に適用することができる。
【００６１】
次に、本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法について、図１および図２に示す光スイッチング素子を製造する場合を例にして説明する。
本発明では、前述した電極板２を製造するに際し、母材となる基板上に、エッチング液に対するエッチングレートの異なる複数のマスクを積層形成し、これらマスク（積層マスク）を用いてウエットエッチングを行うことによって基板上に斜面を形成する。
【００６２】
以下の説明では、前記積層マスクとして、第１のマスクと、エッチング液に対するエッチングレートが第１のマスクより小さい第２のマスクとを、第１のマスクが基板側に位置するように積層形成してなるものを用いる場合を例にして、第１〜第３の実施形態（第１〜第３の製造方法）を説明する。
【００６３】
まず、本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第１の実施形態（第１の製造方法）について、図１および図２に示す光スイッチング素子を製造する場合を例にして説明する。
この第１の実施形態（第１の製造方法）は、電極板２の作製（製造）工程、光偏向板３の加工（製造）工程、電極板２と光偏向板３との接合工程、成膜工程および封止カバー４の接合工程を有している。以下、これらの工程を順に説明する。
【００６４】
図４は、電極板の作製工程においてガラス基板に形成した第１のマスクを示し、（ａ）は模式的な縦断面図、（ｂ）は平面図である。図５は、電極板の作製工程においてガラス基板に形成した第１のマスクおよび第２のマスクを示し、（ａ）は模式的な縦断面図、（ｂ）は平面図である。図６および図７は、電極板の作製工程のうちガラス基板のエッチング工程を示す模式的な縦断面図、図８は、第１のマスクおよび第２のマスクの他の例を示す平面図、図９は電極板の作製工程のうち第１の電極の形成工程を示す模式的な縦断面図、図１０および図１１は光偏向板の加工工程、電極板と光偏向板の接合工程および成膜工程を示す模式的な縦断面図である。
【００６５】
［Ｓ１］　電極板２の作製工程
ここでは、光スイッチング素子１の電極板２を作製（製造）するために、ガラス基板２１にウエットエッチングによって第１の斜面２１２および第２の斜面２１３を形成し、この上に第１の電極２２を形成する。なお、ここでは説明をわかり易くするために、片側にのみ斜面を形成する場合を例にして説明する。
【００６６】
＜１＞　まず、電極板２に用いる、母材となるガラス基板２１を用意する。
ガラス基板２１としては、例えば、石英ガラス、ホウ珪酸系ガラス等が用いられる。このガラス基板２１は、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。また、このガラス基板２１は、洗浄等により、その表面が清浄化されているものが好ましい。
そして、図４に示すように、このガラス基板２１の斜面を形成しようとする領域（斜面形成領域）Ａ_１のうち、斜面の裾付近に対応する部分（領域）Ａ_２を除いた領域に、縞状（縞状パターン）の第１のマスク５を形成する。
【００６７】
図示例では、第１の帯状マスク５１、第２の帯状マスク５２、第３の帯状マスク５３、第４の帯状マスク５４、第５の帯状マスク５５および第６の帯状マスク５６を、図４中、右側から左側に向って、この順序で、所定の間隔で並設することにより、第１のマスク５を形成する。
この第１のマスク５は、エッチング液に対するエッチングレートがガラス基板２１のエッチング液に対するエッチングレートより大きく（好ましくは遙かに大きく）なるように構成する。
【００６８】
すなわち、第１のマスク５のエッチング液に対するエッチングレートをａ、ガラス基板２１のエッチング液に対するエッチングレートをｂとしたとき、このエッチングレートの比ａ／ｂは、大きいほど好ましい。
具体的には、前記エッチングレートの比ａ／ｂは、１．２以上であるのが好ましく、１００以上であるのより好ましく、２００〜５００程度であるのがさらに好ましい。
これにより、後工程のウエットエッチングにおいて、なだらかな斜面を所望の傾斜角度で形成することができる。
【００６９】
前記第１のマスク５を構成する材料としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔｉ等の金属や、Ａｕ／Ｃｒ、Ａｕ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ等の金属膜積層体、ＳｉＯ_２のような酸化シリコン（ＳｉＯ_Ｘ）等の酸化物、各種レジスト材料、ポリイミド、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、このうちでは、酸化シリコン（ＳｉＯ_Ｘ）が好ましく、特に、ＳｉＯ_２スパッタ膜、ＳｉＯ_２ＣＶＤ膜、ＳｉＯ_２ＴＥＯＳ膜等が好ましい。
【００７０】
この第１のマスク５を形成するには、例えば、スパッタリング、蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ法（化学気相成膜法）等の薄膜形成技術や、フォトリソグラフィ技術等を用いてパターニングする。
ここで、第１のマスク５を構成する第１〜第６の帯状マスク５１〜５６の幅ｗ_１は、それぞれ、２〜８００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。また、第１〜第６の帯状マスク５１〜５６の隣り合う帯状マスク同士の間隔ｗ_２は、それぞれ、２〜８００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。
【００７１】
ウエットエッチングによって形成される斜面の傾斜角度はこれら各寸法に依存し、帯状マスクの幅ｗ_１が広くなるほど、傾斜角度は小さくなり、また、隣り合う帯状マスク同士の間隔ｗ_２が狭くなるほど、傾斜角度は小さくなる。これら各寸法を前記範囲とすることによって、好適な傾斜角度の斜面を形成することができる。
【００７２】
なお、例えば、第１〜第６の帯状マスク５１〜５６の幅ｗ_１を等しくし、かつ、隣り合う帯状マスク同士の間隔ｗ_２を等しくすることにより、ウエットエッチングによって形成される斜面の傾斜角度を一定にすることができる。
【００７３】
また、第１のマスク５の厚さは、０．０１〜３μｍ程度であるのが好ましく、０．０５〜０．５μｍ程度であるのがより好ましい。
第１のマスク５の厚さが前記範囲の下限値よりも薄い場合には、後工程でウエットエッチングを施す際に、その第１のマスク５のエッチングレートが不安定になる場合があり、また、第１のマスク５の厚さが前記範囲の上限値よりも厚い場合には、第１のマスク５のみをエッチングするために要する不要な時間が多くなる。
【００７４】
なお、前記第１のマスク５のエッチングレートは、例えば、第１のマスク５の構成材料、厚さ、密度、空孔率、形成方法や形成条件（例えば、温度等）、成膜後の熱処理の有無や熱処理条件（例えば、温度や時間等）等のうちの必要な１または２以上の条件を設定することで、所定の値に調整される。
【００７５】
＜２＞　次に、図５に示すように、ガラス基板２１および第１のマスク５上に亘って、斜面の裾付近に対応する部分Ａ_２を開口部６１とする第２のマスク６を形成する。
この第２のマスク６は、エッチング液に対するエッチングレートが第１のマスク５のエッチング液に対するエッチングレートより小さく、かつ、ガラス基板２１のエッチング液に対するエッチングレート以下となるように構成する。
【００７６】
すなわち、第２のマスク６は、マスク本来の働きをする部位であり、後工程のウエットエッチングにおいて耐性を有するものが好ましい。換言すれば、第２のマスク６は、エッチング液に対するエッチングレートが、ガラス基板２１と略等しいか、または、ガラス基板２１に比べて小さくなるように構成されるのが好ましい。
かかる観点からは、第２のマスク６を構成する材料としては、例えば、多結晶シリコン（ポリシリコン）、アモルファスシリコン、Ａｕ／Ｃｒ、Ａｕ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ｐｔ／Ｔｉ、ＳｉＣ等の金属、窒化シリコン等が挙げられる。
【００７７】
また、第２のマスク６の厚さは、０．０５〜５μｍ程度であるのが好ましく、０．１〜１．０μｍ程度であるのがより好ましい。
第２のマスク６の厚さが前記範囲の下限値よりも薄い場合には、後工程でウエットエッチングを施す際に、ガラス基板２１のマスクした部分を十分に保護できない場合があり、また、第２のマスク６の厚さが前記範囲の上限値より厚い場合には、第２のマスク６の内部応力により第２のマスク６が剥がれ易くなる場合がある。
【００７８】
この第２のマスク６を形成するには、例えば、スパッタリング、蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ法（化学気相成膜法）等の薄膜形成技術や、フォトリソグラフィ技術等を用いてパターニングする。
【００７９】
以上の工程により形成された第１のマスク５と第２のマスク６とは、第１のマスク５の第１〜第６の帯状マスク５１〜５６上と、隣り合う帯状マスク同士の間とに、第２のマスク６が形成された形になり、第１〜第６の帯状マスク５１〜５６の厚み部分においては、第１〜第６の帯状マスク５１〜５６と第２のマスク６とが交互に配置される。また、斜面の裾付近に対応する部分Ａ_２には、開口部６１が形成され（第１のマスク５と第２のマスク６のいずれも形成されておらず）、ガラス基板２１の表面が外部に露出した形になっている。
【００８０】
＜３＞　次に、これら第１のマスク５と第２のマスク６とを用いてガラス基板２１にウエットエッチングを施し、ガラス基板２１上に斜面を形成する。
エッチング液としては、例えば、フッ酸を含むエッチング液（フッ酸系エッチング液）等を用いることができる。
【００８１】
エッチング液を、第１のマスク５および第２のマスク６が形成されたガラス基板２１に供給すると、開口部６１からエッチング液が侵入し、ガラス基板２１および第１のマスク５がエッチング液と接触する。そして、この接触面からガラス基板２１と第１のマスク５との食刻がそれぞれ開始される。
【００８２】
ここで、第１のマスク５は、ガラス基板２１に比べてエッチングレートが大きいので、図６（ａ）に示すように、ガラス基板２１がほとんど食刻されていない段階で（短時間で）、第１の帯状マスク５１が食刻されて除去される。その結果、ガラス基板２１と第２のマスク６との間の、第１の帯状マスク５１が除去された部分に隙間が形成される。すると、この隙間にエッチング液が侵入し、この侵入したエッチング液に、ガラス基板２１と、第１の帯状マスク５１と第２の帯状マスク５２との間に形成されていた第２のマスク６とが接触し、それぞれ、食刻される。
【００８３】
ここで、第２のマスク６のエッチングレートは、ガラス基板２１のエッチングレート以下であるので、図６（ｂ）に示すように、この部分の第２のマスク６が食刻されて除去される間、ガラス基板２１の食刻も進行する。
【００８４】
そして、この部分の第２のマスク６が除去されると、第２の帯状マスク５２がエッチング液と接触する。第２の帯状マスク５２は、上述の如くエッチングレートが大きいので、短時間に食刻されて除去される。その結果、図６（ｃ）に示すように、ガラス基板２１と第２のマスク６との間の、第２の帯状マスク５２が除去された部分に隙間が形成される。すると、この隙間にエッチング液が侵入し、この侵入したエッチング液に、ガラス基板２１と、第２の帯状マスク５２と第３の帯状マスク５３との間に形成されていた第２のマスク６とが接触し、それぞれ、食刻される。
【００８５】
そして、図７（ｄ）に示すように、この部分の第２のマスク６が食刻されて除去される間、ガラス基板２１の食刻も進行する。
この第２のマスクが除去された後、前記と同様に、第３〜第６の帯状マスク５３〜５６、ガラス基板２１、および隣り合う帯状マスク同士の間の第２のマスク６が、それぞれ食刻される。
【００８６】
ここで、このようなウエットエッチングでは、ガラス基板２１の第１〜第６の帯状マスク５１〜５６に対応する各領域において、その帯状マスクおよび隣り合う帯状マスク同士の間の第２のマスク６が除去されるのに要する時間、実質的には、第１〜第６の帯状マスク５１〜５６は短時間で除去されるので、隣り合う帯状マスク同士の間の第２のマスク６が除去されるのに要する時間とほぼ同じ時間だけ、エッチング液との接触開始時間がずれており、このため、開口部６１に近い領域ほど、早期にエッチング液と接触し、その分だけ深く食刻される。
したがって、前記ウエットエッチングにより、図７（ｅ）に示すように、全体として開口部６１側に向かって下降する滑らかな斜面がガラス基板２１上に形成される。
【００８７】
なお、ここでは第１のマスク５を構成する帯状マスクの本数を６本にしているが、帯状マスクの本数はこれに限定されるものではなく、５本以下であってもよく、また、７本以上であってもよい。
また、実際の製造工程では、１枚のガラス基板から複数の電極板を作製するが、この場合には、ガラス基板上に複数の斜面に対応させて第１のマスク５と第２のマスク６とを形成し、一括してウエットエッチングを行えばよい。
【００８８】
以上、斜面の形成方法について、片側にのみ斜面を形成する場合を例にして説明したが、両側に斜面を形成する場合、すなわち、第１の斜面２１２および第２の斜面２１３を形成する場合には、図８に示すように、第１のマスク５および第２のマスク６を、両方の斜面、すなわち、第１の斜面２１２および第２の斜面２１３に対応させて形成し、同様にしてウエットエッチングを行う。
【００８９】
＜４＞　次に、図９に示すように、以上のようにして形成された第１の斜面２１２および第２の斜面２１３上に、それぞれ、第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２、すなわち、第１の電極２２を形成する。
【００９０】
前述したように、これら第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２の構成材料としては、それぞれ、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムオキサイド（ＩＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）等の透明な（光透過性を有する）電極材料を用いるのが好ましい。
前記第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２は、それぞれ、例えば、スパッタリング等により形成することができる。
【００９１】
［Ｓ２］　光偏向板３の加工工程
ここでは、シリコン（Ｓｉ）基板３５にエッチング加工を施し、光偏向板３を作製する。
まず、図１０（ａ）に示すように、光偏向板３に用いる、母材となるシリコン基板３５を用意する。
【００９２】
そして、このシリコン基板３５の表面に、熱酸化処理を行う。この熱酸化処理によって、シリコン基板３５の表面に図示しないＳｉＯ_２層（熱酸化層）が形成される。このＳｉＯ_２層は、絶縁層（絶縁膜）および後に行われるウエットエッチングにおいて、エッチング用のマスクとして機能する。
シリコン基板３５の図１０（ｂ）中上側の面には、支持部３１に対応する枠状の領域に図示しないマスクを形成し、そのマスクを用い、例えば、フッ酸系エッチング液等を用いてウエットエッチングを行う。これにより、前記マスクで被覆されている部分を除いてシリコン基板３５の表面のＳｉＯ_２層が除去されてシリコン（Ｓｉ）が露出し、残ったＳｉＯ_２層によって、凹部３５３を形成するためのエッチング用のマスクが形成される。その後、前記ＳｉＯ_２層を除去するために用いたマスクを除去する。
【００９３】
そして、前記ＳｉＯ_２層をマスクとして用い、例えば、アルカリ液（エッチング液）を用いてウエットエッチング、すなわち、アルカリ異方性エッチングを行う。これにより、前記ＳｉＯ_２層のマスクで被覆されている部分を除いてシリコン基板３５が所定量食刻されて除去され、シリコン基板３５の図１０（ｂ）中上側の面に、凹部３５３が形成される。
【００９４】
次いで、このシリコン基板３５の図１０（ａ）中下側の面に、バネ３２の平面形状に対応する図示しないマスクを形成し、そのマスクを用いてドライエッチングを行う。これにより、図１０（ｂ）に示すように、シリコン基板３５の図１０（ｂ）中下側の面に、バネ３２に対応する凹凸（凹凸形状）３５２が形成される。その後、前記マスクを除去する。
【００９５】
前記ドライエッチングとしては、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）等を用いるプラズマエッチング等が好適である。
その後、再度、シリコン基板３５に対し、熱酸化処理を行い、図示しないＳｉＯ_２層（熱酸化層）を形成する。
【００９６】
前記凹部３５３の形成の際におけるエッチングの深さは、凹凸３５２において、バネ３２となる細線同士が完全に分離されず、細線の間にシリコン層が薄く残る程度に設定するのが好ましい。これにより、後工程で行われる電極板２と光偏向板３との接合において、バネ３２に損傷が生じるのを防止することができる。
【００９７】
ここで、可動板３３に凸条部３３１を設ける場合には、例えば、前記バネ３２に対応する凹凸３５２の形成を行う前に、シリコン基板３５の図１０中下側の面に、凸条部３３１に対応する部分が残るように、その周囲をエッチングする。このエッチングは、ドライエッチングと、ウエットエッチングとのいずれでもよい。
【００９８】
［Ｓ３］　電極板２と光偏向板３との接合工程
図１１（ｃ）に示すように、前記工程［Ｓ１］で作製した電極板２の図１１（ｃ）中上側に、前記工程［Ｓ２］で加工した光偏向板３を、その凹凸３５２が形成されている側が電極板２側（図１１（ｃ）中下側）となるように載置し、電極板２の凹部２１１の周囲と光偏向板３の支持部３１とを接合する。
【００９９】
この接合には、例えば、陽極接合法を用いる。陽極接合（陽極接合法による接合）においては、電極板２と光偏向板３との一方を陽極側に接続し、他方を陰極側に接続し、これらの間に所定の大きさの電圧を印加するとともに、所定の温度に加熱する。これにより、電極板２の凹部２１１の周囲と光偏向板３の支持部３１とが接合される。
【０１００】
その後、図１１（ｄ）に示すように、光偏向板３（シリコン基板３５）の凹部３５３の底面を、凹凸３５２においてバネ３２を構成する細線が分離するまでドライエッチングする。これにより、光偏向板３にバネ３２が形成される。
前記ドライエッチングとしては、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）等を用いるプラズマエッチング等が好適である。
【０１０１】
［Ｓ４］　成膜工程
図１１（ｅ）に示すように、光偏向板３の凹部３５３の底面、すなわち、可動板３３の図１１（ｅ）中上側の面に、反射膜３３２を形成する。
反射膜３３２としては、その反射膜３３２を設けないときの可動板３３よりも反射率の高い金属薄膜等が好ましく、例えば、Ａｌ等を用いることができる。
この反射膜３３２は、例えば、スパッタリング、蒸着、イオンプレーティング等の薄膜形成技術によって形成することができる。
【０１０２】
なお、反射膜３３２の形成の際は、光偏向板３の支持部３１の上端面（図１１（ｅ）中上側の面）にその反射膜３３２が形成されないように、例えば、支持部３１の上端面をマスキングするのが好ましい。これにより、後工程で行われる封止カバー４の接合において、陽極接合法を用いることができる。
また、反射膜３３２の上には、例えば、ＳｉＯ_２等で構成される反り防止膜を設けるのが好ましい。
【０１０３】
次に、支持部３１の接地電極３４となる部分に形成されているＳｉＯ_２層（熱酸化層）を、例えば、ウエットエッチング等によって除去し、その部分に、例えば、白金等の導電材を被着形成することによって、接地電極３４を形成する（図１（ｂ）参照）。
【０１０４】
［Ｓ５］　封止カバー４の接合工程
図１（ａ）に示すように、以上のようにして電極板２と接合された光偏向板３の図１（ａ）中上側に、封止カバー４を載置し、光偏向板３の支持部３１と封止カバー４の立ち上がり壁４１とを接合する。
この接合は、例えば、陽極接合法を用いて行ってもよく、また、接着剤等を用いて行ってもよい。
【０１０５】
なお、前述したように、この封止カバー４や電極板２等によって形成される光スイッチング素子１内の空間に、所定のガスを封入してもよい。
この場合には、例えば、リード部２２３、２２４の近傍の隙間から光スイッチング素子１内にガスを導入し、その光スイッチング素子１内の空間をガスで満たした後、前記隙間を封止し、前記空間を密閉する。
【０１０６】
以上説明したように、この第１の実施形態では、光スイッチング素子１の製造において、特別な手法を用いずに、主な工程をエッチングおよび薄膜形成技術によって行うことができる。そして、エッチングには、バネ３２の形成工程を除いて、ウエットエッチングを用いることができる。すなわち、ガラス基板２１上への斜面の形成等を、ウエットエッチングで行うことができ、特に、なだらかな斜面を正確かつ確実に形成することができる。
ウエットエッチングによれば、ドライエッチングに比べて簡単な装置で処理を行うことができ、さらに、一度に多くの基板に対して処理を行うことができる。これにより生産性が向上し、安価に光スイッチング素子１を提供することができる。
【０１０７】
次に、本発明のマイクロアクチュエータ素子（光スイッチング素子１）の製造方法の第２の実施形態（第２の製造方法）について説明する。
なお、以下の説明では前述した第１の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【０１０８】
図１２は、電極板の作製工程においてガラス基板に形成した第１のマスクおよび第２のマスクを示す模式的な縦断面図、図１３は、電極板の作製工程のうちガラス基板のエッチング工程を示す模式的な縦断面図である。
この第２の実施形態（第２の製造方法）では、第１のマスク５のパターン（縞状パターン）を適宜調整することにより、ガラス基板２１に所望の形状の斜面（第１の斜面２１２、第２の斜面２１３）を形成する。
【０１０９】
この場合、例えば、第１のマスク５を構成する第１〜第６の帯状マスク５１〜５６の幅や、隣り合う帯状マスク同士の間隔等を、それぞれ、適宜調整することにより、ガラス基板２１に形成する斜面（第１の斜面２１２、第２の斜面２１３）の形状を制御（調整）することができる。
例えば、図１２に示すように、開口部６１と反対側（図１２中左側）の端部の第６の帯状マスク５６の幅を、第１〜第５の帯状マスク５１〜５５の幅より大きくすると、図１３に示すように、ガラス基板２１の斜面の傾斜角度が一定でなくなる。すなわち、斜面の頂部付近の傾斜角度が、他の部位に比べて小さくなる。
【０１１０】
この第２の実施形態によれば、前述した第１の実施形態と同様の効果が得られる。
そして、この第２の実施形態では、ガラス基板２１の斜面の形状を自由に制御することができ、容易かつ確実に、所望の形状の斜面を形成することができる。これにより、光スイッチング素子１の駆動電圧をさらに低く抑えることができ、消費電力をさらに低減することができる。
【０１１１】
次に、本発明のマイクロアクチュエータ素子（光スイッチング素子１）の製造方法の第３の実施形態（第３の製造方法）について説明する。
この第３の実施形態（第３の製造方法）は、［Ｓ１］電極板２の作製工程が前述した第１の実施形態と異なる以外は、第１の実施形態と同様である。なお、以下の説明では前述した第１の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【０１１２】
図１４は、電極板の作製工程においてガラス基板に形成した第１のマスクを示し、（ａ）は模式的な縦断面図、（ｂ）は平面図である。図１５は、電極板の作製工程においてガラス基板に形成した第１のマスクおよび第２のマスクを示し、（ａ）は模式的な縦断面図、（ｂ）は平面図である。図１６は、電極板の作製工程のうちガラス基板のエッチング工程を示す模式的な縦断面図、図１７は、第１のマスクおよび第２のマスクの他の例を示す平面図である。
【０１１３】
［Ｓ１］電極板２の作製工程
ここでは、光スイッチング素子１の電極板２を作製（製造）するために、ガラス基板２１にウエットエッチングによって第１の斜面２１２および第２の斜面２１３を形成し、この上に第１の電極２２を形成する。なお、ここでは説明をわかり易くするために、片側にのみ斜面を形成する場合を例にして説明する。
【０１１４】
＜１＞　まず、電極板２に用いる、母材となるガラス基板２１を用意する。
ガラス基板２１としては、第１の実施形態で例示したのと同様のガラス基板を用いることができる。
そして、図１４に示すように、このガラス基板２１の斜面を形成しようとする領域（斜面形成領域）Ａ_１のうち、斜面の裾付近に対応する部分（領域）Ａ_２を除いた領域の全面に、第１のマスク７を形成する。
【０１１５】
この第１のマスク７は、エッチング液に対するエッチングレートがガラス基板２１のエッチング液に対するエッチングレートより大きくなるように構成する。この場合、第１のマスク７のエッチング液に対するエッチングレートをａ、ガラス基板２１のエッチング液に対するエッチングレートｂとしたとき、このエッチングレートの比ａ／ｂは、１．２以上であるのが好ましく、１．６〜６０程度であるのがより好ましく、２〜６０程度であるのがさらに好ましい。
【０１１６】
ウエットエッチングによって形成される斜面の傾斜角度は、この第１のマスク７のエッチングレートに依存し、エッチングレートの比ａ／ｂを前記のように設定することにより、好適な傾斜角度の斜面を形成することができる。
また、本実施形態では、ガラス基板２１に形成する斜面の傾斜角度を、この第１のマスク７のエッチングレート（エッチングレートの比ａ／ｂ）によって制御し、これにより、所望の傾斜角度の斜面を形成することができる。
【０１１７】
第１のマスク７を構成する材料としては、例えば、第１の実施形態において第１のマスク５の構成材料として例示したもの等が挙げられる。
この第１のマスク７の形成は、例えば、第１の実施形態における第１のマスク５と同様の方法で行うことができる。
スパッタリング、蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ法（化学気相成膜法）等の薄膜形成技術や、フォトリソグラフィ技術等を用いてパターニングする。
【０１１８】
この第１のマスク７の厚さは、０．０１〜３μｍ程度であるのが好ましく、０．０５〜０．５μｍ程度であるのがより好ましい。
第１のマスク７の厚さが前記範囲の下限値よりも薄い場合には、後工程でウエットエッチングを施す際に、その第１のマスク７のエッチングレートが不安定になる場合があり、また、第１のマスク７の厚さが前記範囲の上限値よりも厚い場合には、第１のマスク７のみをエッチングするために要する不要な時間が多くなる。
【０１１９】
なお、前記第１のマスク７のエッチングレートは、例えば、第１のマスク７の構成材料、厚さ、密度、空孔率、形成方法や形成条件（例えば、温度等）、成膜後の熱処理の有無や熱処理条件（例えば、温度や時間等）等のうちの必要な１または２以上の条件を設定することで、所定の値に調整される。
＜２＞　次に、図１５に示すように、ガラス基板２１および第１のマスク７上に亘って、斜面の裾付近に対応する部分Ａ_２を開口部８１とする第２のマスク８を形成する。
【０１２０】
この第２のマスク８は、エッチング液に対するエッチングレートが第１のマスク７のエッチング液に対するエッチングレートより小さく、かつ、ガラス基板２１のエッチング液に対するエッチングレート以下となるように構成する。
すなわち、第２のマスク８は、マスク本来の働きをする部位であり、後工程のウエットエッチングにおいて耐性を有するものが好ましい。換言すれば、第２のマスク８は、エッチング液に対するエッチングレートが、ガラス基板２１と略等しいか、または、ガラス基板２１に比べて小さくなるように構成されるのが好ましい。
【０１２１】
第２のマスク８を構成する材料としては、例えば、第１の実施形態において第２のマスク６の構成材料として例示したもの等が挙げられ、また、第２のマスク８の好適な厚さは、第１の実施形態における第２のマスク６の好適な厚さと同様である。
この第２のマスク８の形成は、例えば、第１の実施形態における第２のマスク６と同様の方法で行うことができる。
【０１２２】
＜３＞　次に、これら第１のマスク７と第２のマスク８とを用いてガラス基板２１にウエットエッチングを施し、ガラス基板２１上に斜面を形成する。
エッチング液としては、例えば、フッ酸を含むエッチング液（フッ酸系エッチング液）等を用いることができる。
【０１２３】
エッチング液を、第１のマスク７および第２のマスク８が形成されたガラス基板２１に供給すると、開口部８１からエッチング液が侵入し、ガラス基板２１および第１のマスク７がエッチング液と接触する。そして、この接触面からガラス基板２１と第１のマスク７との食刻が開始される。
【０１２４】
ここで、第１のマスク７は、ガラス基板２１に比べてエッチングレートが大きいので、ガラス基板２１よりも速くその食刻が進行し、図１６（ａ）に示すように、ガラス基板２１と第２のマスク８との間の、第１のマスク７が除去された部分に隙間が形成される。すると、この隙間にエッチング液が侵入し、ガラス基板２１とエッチング液とが接触する領域（接触領域）が経時的に、横方向、すなわち、図１６（ａ）中左側に広がる。
【０１２５】
ここで、このようなウエットエッチングでは、ガラス基板２１のエッチング液との接触開始時間は、開口部８１に近い領域ほど早いので、ガラス基板２１の開口部８１に近い領域ほど、その分だけ深く食刻される。
【０１２６】
したがって、前記ウエットエッチングにより、図１６（ｂ）に示すように、全体として開口部８１側に向かって下降する滑らかな斜面がガラス基板２１上に形成される。
なお、実際の製造工程では、１枚のガラス基板から複数の電極板を作製するが、この場合には、ガラス基板上に複数の斜面に対応させて第１のマスク７と第２のマスク８とを形成し、一括してウエットエッチングを行えばよい。
【０１２７】
以上、斜面の形成方法について、片側にのみ斜面を形成する場合を例にして説明したが、両側に斜面を形成する場合、すなわち、第１の斜面２１２および第２の斜面２１３を形成する場合には、図１７に示すように、第１のマスク７および第２のマスク８を、両方の斜面、すなわち、第１の斜面２１２および第２の斜面２１３に対応させて形成し、同様にしてウエットエッチングを行う。
【０１２８】
＜４＞　次に、図９に示すように、以上のようにして形成された第１の斜面２１２および第２の斜面２１３上に、それぞれ、第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２、すなわち、第１の電極２２を形成する。
前述したように、これら第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２の構成材料としては、それぞれ、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムオキサイド（ＩＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）等の透明な（光透過性を有する）電極材料を用いるのが好ましい。
【０１２９】
前記第１の斜面電極２２１および第２の斜面電極２２２は、それぞれ、例えば、スパッタリング等により形成することができる。
以上説明したように、この第３の実施形態によれば、前述した第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１３０】
以上、本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法およびマイクロアクチュエータ素子を、光スイッチング素子に適用した場合を例にして説明したが、本発明が適用される装置（素子）は、これに限定されず、この他、例えば、静電アクチュエータをインク吐出機構に使用するインクジェットヘッド等の各種装置に適用することができる。
また、本発明では、例えば、所定の対象物を押すことができ、かつパワーが比較的大きい静電アクチュエータを実現することができる。
【０１３１】
以上、本発明を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。
また、本発明では、前記各実施形態の任意の２以上の構成（特徴）を適宜組み合わせてもよい。
【０１３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、静電気力を用いて駆動機構を駆動するので、動作を高速に行うことができる。
また、第１の電極と可動部（第２の電極）との間の距離を短く設定しても、可動部を十分な振り角で傾斜させることができる。これにより、駆動電圧を低く抑えることができ、消費電力を低減することができる。
さらに、可動部が傾斜状態で安定に維持されるので、傾斜角度が正確であり、安定な動作を行うことができる。
【０１３３】
また、基板上にエッチング液に対するエッチングレートの異なる複数のマスクを積層形成し、これらマスクを用いることにより、ウエットエッチング法によって、基板上に斜面を形成することができる。すなわち、特別な手法を用いずにマイクロアクチュエータ素子を製造することができ、特にエッチング加工を行う主な工程を、ウエットエッチングで行うことができる。
【０１３４】
このウエットエッチングを用いることにより、ドライエッチングに比べ、簡単な装置で処理を行うことができ、さらに、一度に多くの基板に対して処理を行うことができるので、高い生産性が得られ、歩留まりも向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロアクチュエータ素子を光スイッチング素子に適用した場合の第１の実施形態を示し、（ａ）は光スイッチング素子の縦断面図、（ｂ）は光スイッチング素子が有する電極板と光偏向板を上から見た平面図である。
【図２】本発明のマイクロアクチュエータ素子を光スイッチング素子に適用した場合の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図３】図１に示す光スイッチング素子において反射光の光路を切り換えた状態を示す縦断面図である。
【図４】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第１の実施形態において、ガラス基板に形成した第１のマスクを示し、（ａ）は模式的な縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第１の実施形態において、ガラス基板に形成した第１のマスクおよび第２のマスクを示し、（ａ）は模式的な縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【図６】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第１の実施形態において、ガラス基板のエッチング工程を示す模式的な縦断面図である。
【図７】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第１の実施形態において、ガラス基板のエッチング工程を示す模式的な縦断面図である。
【図８】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第１の実施形態において、第１のマスクおよび第２のマスクの他の例を示す平面図である。
【図９】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第１の実施形態において、第１の電極の形成工程を示す模式的な縦断面図である。
【図１０】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第１の実施形態において、光偏向板の加工工程を示す模式的な縦断面図である。
【図１１】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第１の実施形態において、電極板と光偏向板の接合工程および成膜工程を示す模式的な縦断面図である。
【図１２】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第２の実施形態において、ガラス基板に形成した第１のマスクおよび第２のマスクを示す模式的な縦断面図である。
【図１３】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第２の実施形態において、ガラス基板のエッチング工程を示す模式的な縦断面図である。
【図１４】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第３の実施形態において、ガラス基板に形成した第１のマスクを示し、（ａ）は模式的な縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１５】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第３の実施形態において、ガラス基板に形成した第１のマスクおよび第２のマスクを示し、（ａ）は模式的な縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【図１６】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第３の実施形態において、ガラス基板のエッチング工程を示す模式的な縦断面図である。
【図１７】本発明のマイクロアクチュエータ素子の製造方法の第３の実施形態において、第１のマスクおよび第２のマスクの他の例を示す平面図である。
【図１８】従来の光スイッチング素子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…光スイッチング素子、２…電極板、２１…ガラス基板、２１１…凹部、２１２…第１の斜面、２１３…第２の斜面、２２…第１の電極、２２１…第１の斜面電極、２２２…第２の斜面電極、２２３、２２４…リード部、３…光偏向板、３１…支持部、３１１…開口部、３２…バネ、３３…可動板（第２の電極、反射鏡）、３３１…凸条部、３３２…反射膜、３４…接地電極、３５…シリコン基板、３５２…凹凸、３５３…凹部、３６…軸部、４…封止カバー、４１…立ち上がり壁、５…第１のマスク、５１…第１の帯状マスク、５２…第２の帯状マスク、５３…第３の帯状マスク、５４…第４の帯状マスク、５５…第５の帯状マスク、５６…第６の帯状マスク、６…第２のマスク、６１…開口部、７…第１のマスク、８…第２のマスク、８１…開口部、１１…Ｓｉ基板、１１１…凹部、１１２…Ｓｉ（エピタキシャル層）、１１３…片持ち梁、１２…下部電極、１３…上部電極、１４…反射鏡、Ａ_１…斜面形成領域、Ａ_２…斜面の裾付近に対応する部分[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a microactuator element and a microactuator element.
[0002]
[Prior art]
The optical switching element is a control element for switching an optical path in an optical fiber transmission line, an optical transmitting / receiving terminal device, or the like.
Heretofore, as the optical switching element, a type in which an optical path is switched by changing the position of an optical fiber itself or an optical component such as a prism using an actuator such as a solenoid has been generally used. However, when a solenoid is used, there are problems such as high power consumption and low switching speed.
[0003]
Therefore, an optical switching element in which the angle of an optical component is changed using an electrostatic force generated between a pair of electrodes, that is, an optical switching element using an electrostatic actuator has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-15621. (See Patent Document 1).
[0004]
FIG. 18 is a perspective view showing a conventional optical switching element.
As shown in the figure, this optical switching element is formed integrally with a Si substrate 11 having a concave portion 111 and a Si (epitaxial layer) 112 provided as an uppermost layer of the Si substrate 11, And a cantilever 113 provided so as to be opposed. The lower electrode 12 is formed in the concave portion 111 of the Si substrate 11, and the cantilever 113 has an upper electrode 13 facing the lower electrode 12 and a reflecting mirror 14.
[0005]
In this optical switching element, the lower electrode 12 and the upper electrode 13 constitute an electrostatic actuator. When a voltage is applied between the lower electrode 12 and the upper electrode 13, the lower electrode 12 and the upper electrode 13 An electrostatic force acts to attract each other, and the cantilever 113 is bent by the attractive force. As a result, the angle of the reflecting mirror 14 formed on the cantilever 113 changes, so that the optical path of the light reflected from the reflecting mirror 14 can be changed.
This optical switching element does not use a heavy optical component such as a prism, and the reflecting mirror 14 is driven by electrostatic force. Therefore, the optical switching element is compared with an optical switching element that drives an optical component such as a prism by a solenoid. Works fast.
[0006]
By the way, in such an electrostatic actuator in which the lower electrode 12 and the upper electrode 13 are arranged in parallel, in order to incline the upper electrode 13 without colliding with the lower electrode 12, the lower electrode 12 and the upper electrode 13 A gap of a certain size (distance) must be provided between them. The distance between the lower electrode 12 and the upper electrode 13 needs to be increased as the deflection angle of the upper electrode 13 is set larger.
[0007]
However, when the distance between the lower electrode 12 and the upper electrode 13 is increased, a driving voltage required to drive the reflecting mirror 14 is increased, which causes a problem that power consumption is increased.
In addition, since this electrostatic actuator has a unique structure such as the cantilever 113, a complicated process must be used in combination during manufacture, and there is a disadvantage that manufacturing efficiency and yield are low. .
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-8-15621
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a microactuator element and a microactuator element which can be driven at a low voltage, can operate at a high speed, can be manufactured with a simpler process, and has a high yield. .
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present invention described in the following (1) to (19).
[0011]
(1) A substrate having an inclined surface, a first electrode provided on the inclined surface of the substrate, and a second electrode facing the first electrode, and provided to be rotatable with respect to the substrate. A method of manufacturing a microactuator element, comprising: a movable portion, wherein the movable portion is rotated by an electrostatic force generated between the first electrode and the second electrode.
In manufacturing the substrate, a plurality of masks having different etching rates with respect to an etchant are stacked on a substrate serving as a base material, and the inclined surface is formed by performing wet etching using the masks. Of manufacturing a microactuator element.
[0012]
(2) a substrate having an inclined surface, a first electrode provided on the inclined surface of the substrate, and a second electrode facing the first electrode, the second electrode being provided rotatably with respect to the substrate; A method of manufacturing a microactuator element, comprising: a movable portion, wherein the movable portion is rotated by an electrostatic force generated between the first electrode and the second electrode.
In manufacturing the substrate, a first mask and a second mask having an etching rate for an etchant smaller than the first mask are provided on a substrate serving as a base material, and the first mask is provided on the substrate side. Wherein the slope is formed by performing wet etching using the first mask and the second mask.
[0013]
(3) A substrate having an inclined surface, a first electrode provided on the inclined surface of the substrate, and a second electrode facing the first electrode, and provided to be rotatable with respect to the substrate. A method of manufacturing a microactuator element, comprising: a movable portion, wherein the movable portion is rotated by an electrostatic force generated between the first electrode and the second electrode.
In manufacturing the substrate, a stripe-shaped first mask is formed in a region excluding a portion corresponding to a vicinity of a skirt of the slope, in a slope forming region on a substrate serving as a base material, and the substrate and the An opening is formed over the first mask in a portion corresponding to the vicinity of the foot of the slope, and a second mask having an etching rate for an etchant smaller than that of the first mask is formed. A method for manufacturing a microactuator element, wherein the slope is formed by performing wet etching using a second mask.
[0014]
(4) Assuming that the etching rate of the first mask with respect to the etching solution is a and the etching rate of the substrate with respect to the etching solution is b, the ratio a / b of the etching rate is 1.2 or more. The method for manufacturing a microactuator element according to the item (1).
[0015]
(5) The microactuator according to (3) or (4), wherein the width of each of the strip masks constituting the first mask is 2 to 800 μm, and the interval between the adjacent strip masks is 2 to 800 μm. Device manufacturing method.
[0016]
(6) By making the widths of the respective band-shaped masks constituting the first mask substantially equal and making the intervals between the adjacent band-shaped masks substantially equal, an inclined surface having a substantially constant inclination angle is formed on the substrate. The method for manufacturing a microactuator element according to any one of the above (3) to (5).
[0017]
(7) The method of manufacturing a microactuator element according to any one of (3) to (5), wherein a slope having a desired shape is formed on the substrate by appropriately adjusting a stripe pattern of the first mask. .
[0018]
(8) A substrate having an inclined surface, a first electrode provided on the inclined surface of the substrate, and a second electrode facing the first electrode, and provided to be rotatable with respect to the substrate. A method of manufacturing a microactuator element, comprising: a movable portion, wherein the movable portion is rotated by an electrostatic force generated between the first electrode and the second electrode.
In manufacturing the substrate, a first mask is formed on substantially the entire surface of the slope forming region on the substrate serving as the base material except for a portion corresponding to the vicinity of the skirt of the slope, and the substrate and the substrate are formed. An opening is formed over the first mask in a portion corresponding to the vicinity of the foot of the slope, and a second mask having an etching rate for an etchant smaller than that of the first mask is formed. A method for manufacturing a microactuator element, wherein the slope is formed by performing wet etching using a second mask.
[0019]
(9) Assuming that the etching rate of the first mask with respect to the etching solution is a and the etching rate of the substrate with respect to the etching solution is b, the ratio a / b of the etching rates is 1.2 or more. The method for manufacturing a microactuator element according to the item (1).
[0020]
(10) The method of manufacturing a microactuator element according to (8) or (9), wherein an inclination angle of a slope formed on the substrate is controlled by an etching rate of the first mask with respect to an etching solution.
[0021]
(11) The method of manufacturing a microactuator element according to any one of (2) to (10), wherein an etching rate of the first mask with respect to an etching solution is higher than an etching rate of the substrate with respect to an etching solution.
[0022]
(12) The method of manufacturing a microactuator element according to any one of (2) to (11), wherein an etching rate of the second mask with respect to an etching solution is equal to or less than an etching rate of the substrate with respect to an etching solution.
[0023]
(13) The method of manufacturing a microactuator element according to any one of (1) to (12), wherein the inclination angle of the slope formed on the substrate is 0.5 to 45 °.
[0024]
(14) The method of manufacturing a microactuator element according to any one of (1) to (13), wherein two slopes are formed on the substrate so as to descend from the top to both sides.
[0025]
(15) The method of manufacturing a microactuator element according to any one of (1) to (14), wherein a ridge is formed at a position of the movable portion corresponding to a top of a slope of the substrate.
[0026]
(16) The method for manufacturing a microactuator element according to any one of (1) to (15), wherein the movable portion has a plate shape.
[0027]
(17) A microactuator element manufactured by the method for manufacturing a microactuator element according to any one of (1) to (16).
[0028]
(18) The microactuator element according to (17), wherein the microactuator element is an optical switching element that controls an optical path of light.
[0029]
(19) The microactuator element according to (17), wherein the movable section has a reflecting mirror, and the microactuator element is an optical switching element that controls an optical path of light by rotating the reflecting mirror. .
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
In this embodiment, a case where the microactuator element of the present invention and the method of manufacturing the same are applied to an optical switching element will be described.
[0031]
First, the structure of the first embodiment in which the microactuator element of the present invention is applied to an optical switching element will be described.
FIGS. 1A and 1B show a first embodiment in which the microactuator element of the present invention is applied to an optical switching element. FIG. 1A is a longitudinal sectional view of the optical switching element, and FIG. FIG. 2 is a vertical sectional view showing a second embodiment in which the microactuator element of the present invention is applied to an optical switching element, and FIG. 3 is shown in FIG. It is a longitudinal cross-sectional view showing the state where the optical path of the reflected light was switched in the optical switching element.
[0032]
As shown in FIG. 1, the optical switching element 1 includes an electrode plate 2, a light deflecting plate 3 provided at a position facing (facing) the electrode plate 2, and a sealing cover for covering an upper portion of the light deflecting plate 3. The optical path of the reflected light from the movable plate 33 by rotating (driving) a movable plate (movable part) 33 which also serves as a reflecting mirror and a second electrode of the light deflector plate 3. Is an element (apparatus) for switching (changing).
[0033]
The electrode plate 2 has a glass substrate 21 and a first electrode 22 provided on the glass substrate 21 and configured by a first inclined electrode 221 and a second inclined electrode 222.
The glass substrate 21 has a concave portion 211, and the bottom surface of the concave portion 211 is lowered (inclined) from the center (top) of the bottom surface toward one (left side in FIG. 1) side edge. A slope 212 and a second slope 213 descending from the center of the bottom surface toward the other side edge (right side in FIG. 1) are formed.
[0034]
The first slope electrode 221 and the second slope electrode 222 are formed on the first slope 212 and the second slope 213, respectively. The first slope electrode 221 and the second slope electrode 222 are connected to a control unit (not shown) via leads 223 and 224, respectively, and are switched between a ground potential and a positive potential by the control unit. It is supposed to be.
[0035]
The constituent materials of the first slope electrode 221 and the second slope electrode 222 are, for example, indium tin oxide (ITO), indium oxide (IO), and tin oxide (SnO), respectively. ₂ ), It is preferable to use a transparent (light-transmitting) electrode material.
[0036]
As a result, light incident on the optical switching element 1 from the glass substrate 21 side (lower side in FIG. 1A) passes through the first inclined electrode 221 and the second inclined electrode 222, and the movable plate (reflection). The reflected light from the movable plate 33 can reach the first inclined electrode 221 and the second inclined electrode 222, so that the incident light from the glass substrate 21 side The optical path can be switched by the optical switching element 1 for any of the incident light from the stop cover 4 side (the upper side in FIG. 1A).
[0037]
The inclination angle (angle) θ of the first slope 212 and the second slope 213 formed on the glass substrate 21 is preferably about 0.5 to 45 °, respectively, and about 1 to 30 °. Is more preferred.
If the inclination angle θ is smaller than the lower limit of the above range, the maximum swing angle of the movable plate 33 becomes small, and it becomes difficult to largely switch the optical path of the reflected light.
[0038]
When the inclination angle θ is larger than the upper limit of the range, the distance between the first inclined electrode 221 and the second inclined electrode 222 and the movable plate (second electrode) 33 is particularly large at the side edge. There is a possibility that the driving voltage becomes longer in the vicinity and the driving voltage required to drive the movable plate 33 increases.
Note that the inclination angle θ of the first slope 212 and the inclination angle θ of the second slope 213 may be equal or different.
[0039]
The light deflecting plate 3 is rotatable via a pair of springs 32, 32 and a pair of shafts 36, 36 inside a frame-shaped support portion 31 joined to the glass substrate 21. And a supported movable plate (movable part) 33. The light deflection plate 3 is formed of, for example, a silicon substrate or the like.
[0040]
The support portion 31 has an opening 311 having an area approximately equal to the area of the concave portion 211 of the electrode plate 2. The concave portion 211 is formed such that the opening 311 and the concave portion 211 overlap in the vertical direction in FIG. Is bonded on the glass substrate 21 around the periphery.
[0041]
The movable plate 33 also serves as a second electrode and a reflecting mirror (having the function of the second electrode and the reflecting mirror), and faces (confronts) the first electrode 22 and faces the glass substrate 21 ( It is provided rotatably with respect to the electrode plate 2). The movable plate 33 is grounded via a ground electrode 34.
[0042]
The movable plate 33 is a plate body having an area slightly smaller than the opening 311 of the support portion 31 and one side of the support portion 31 (left side in FIG. 1) from one side of the movable plate 33 (left side in FIG. 1). ) And a spring spanning from the other (right side in FIG. 1) side edge of the support portion 31 to the other (right side in FIG. 1) side edge of the movable plate 33. 1 and is supported from both sides in the vertical direction in FIG. 1B by a pair of shafts 36, 36 provided at the center in the horizontal direction in FIG.
[0043]
The central portion of the movable plate 33 is in contact (contact) with the tops of the first slope electrode 221 and the second slope electrode 222 formed on the glass substrate 21. The movable plate 33 rotates around the contact portion between the first slope electrode 221 and the second slope electrode 222 and the pair of shafts 36, 36 (rotation center), and the first slope electrode 221 or the second inclined electrode 222 can be inclined to a position where it contacts the electrode surface.
[0044]
Here, as shown in FIG. 2, a ridge (rib) 331 may be provided on the surface of the movable plate 33 on the first electrode 22 side (the lower side in FIG. 2) (second embodiment). Form). In the illustrated example, the ridge 331 is formed on the movable plate 33 between the first slope 212 and the second slope 213, that is, at a position corresponding to the top of these slopes 212 and 213 ( It is formed along the center line of the movable plate 33).
[0045]
In the second embodiment, the ridge 331 serves as the rotation axis (rotation center) of the movable plate 33, and the ridge 331 causes the movable plate 33 to rotate (tilt) more smoothly and stably. be able to.
[0046]
Further, it is preferable that a reflection film is provided on a surface of the movable plate 33 opposite to the first electrode 22 (upper side in FIG. 1A). Thereby, the reflectance as a reflecting mirror increases, and the loss in the movable plate 33 at the time of switching the optical path can be reduced. As a constituent material of the reflective film 332, for example, a metal such as Al, an alloy, or the like can be given.
[0047]
The sealing cover 4 is made of, for example, glass such as borosilicate glass (Pyrex glass).
The sealing cover 4 is a transparent (light-transmitting) plate having a rising wall 41 at a side edge, and an end surface of the rising wall 41 is joined to an upper end surface of the support portion 31.
[0048]
The sealing cover 4 isolates the first electrode 22 and the movable plate 33 from the outside, so that the durability of the first electrode 22 and the movable plate 33 can be improved.
A predetermined gas may be sealed in the space sealed by the sealing cover 4. As this gas, for example, Ar, N ₂ , He, etc. can be used.
[0049]
By sealing the gas, the first slope electrode 221 and the second slope electrode 221 and the second slope electrode 221 in a state where no voltage is applied to any of the first slope electrode 221 and the second slope electrode 222 (initial state). It is possible to more reliably prevent the electrode 222 and the movable plate 33 from sticking due to static electricity.
It goes without saying that the sealing cover 4 may be omitted.
[0050]
In the optical switching element 1 as described above, an electrostatic actuator mainly including the first electrode 22 and the movable plate (second electrode) 33 is configured, and the initial state, that is, the first inclined electrode 221 is formed. When both the first and second slope electrodes 222 are at the ground potential, as shown in FIG. Position), that is, horizontal (perpendicular to the light (incident light) L incident on the optical switching element 1).
Therefore, the incident light L is reflected by the movable plate (reflecting mirror) 33 as shown in FIG. ₀ Reflect in the direction. That is, the optical path of the reflected light from the movable plate (reflecting mirror) 33 is represented by a in FIG. ₀ It becomes.
[0051]
Next, when a positive voltage is applied to the first inclined electrode 221, the first inclined electrode 221 is positively charged, the movable plate (second electrode) 33 is negatively charged, and the first inclined electrode 221 is charged. An electrostatic force acts on the movable plate (second electrode) 33 and the movable plate (the second electrode) to attract each other. As a result, as shown in FIG. 3A, the movable plate (second electrode) 33 is attracted to the first slope electrode 221 side by the attraction (attraction) due to the static electricity, and as shown in FIG. It rotates and tilts counterclockwise until it comes into contact with the first inclined electrode 221 (the angle of the movable plate (reflecting mirror) 33 changes).
Therefore, the incident light L is reflected by the movable plate (reflecting mirror) 33 as shown in FIG. ₁ Reflect in the direction. That is, the optical path of the reflected light from the movable plate (reflecting mirror) 33 is represented by a in FIG. ₁ Is changed to
[0052]
When the first slope electrode 221 is switched to the ground potential from this state, the electrostatic force between the first slope electrode 221 and the movable plate (second electrode) 33 disappears. As a result, the movable plate (second electrode) 33 rotates clockwise in FIG. 3A by the elastic force of the spring 32, returns to the initial position shown in FIG. L is a movable plate (reflecting mirror) 33, as shown in FIG. ₀ Reflect in the direction. That is, the optical path of the reflected light from the movable plate (reflecting mirror) 33 is represented by a in FIG. ₀ Return to
[0053]
On the other hand, when a positive voltage is applied to the second inclined electrode 222, the second inclined electrode 222 is positively charged, and the movable plate (second electrode) 33 is negatively charged. An electrostatic force attracting each other acts between the movable plate (second electrode) 33 and the movable plate (second electrode) 33. Thereby, as shown in FIG. 3B, the movable plate (second electrode) 33 is attracted to the second inclined electrode 222 side by the attraction force due to the static electricity, and is turned clockwise in FIG. 3B. Then, it rotates and tilts until it comes into contact with the second inclined electrode 222.
Therefore, the incident light L is reflected by the movable plate (reflecting mirror) 33 as shown in FIG. ₂ Reflect in the direction. That is, the optical path of the reflected light from the movable plate (reflecting mirror) 33 is represented by a in FIG. ₂ Is changed to
[0054]
When the second inclined electrode 222 is switched to the ground potential from this state, the electrostatic force between the second inclined electrode 222 and the movable plate (second electrode) 33 disappears. Thereby, the movable plate (second electrode) 33 rotates counterclockwise in FIG. 3B by the elastic force of the spring 32, returns to the initial posture shown in FIG. 1A, and the incident light L As shown in FIG. 1A, the movable plate (reflecting mirror) 33 ₀ Reflect in the direction. That is, the optical path of the reflected light from the movable plate (reflecting mirror) 33 is represented by a in FIG. ₀ Return to
[0055]
As described above, according to the optical switching element 1, the attitude of the movable plate (reflecting mirror) 33 is controlled (changed) by controlling the voltage applied to the first inclined electrode 221 and the second inclined electrode 222. Thus, the optical path of the light reflected from the movable plate (reflecting mirror) 33 can be switched.
Here, the optical switching element 1 does not use a heavy optical component such as a prism, and the movable plate 33 is driven by an electrostatic force. Therefore, the optical switching element 1 operates at a higher speed as compared with a case where a solenoid is used as an actuator. It is possible.
[0056]
Further, since the first electrode 22 has the slopes (the first slope 212 and the second slope 213), the movable plate (the second electrode) 33 comes into contact with the slope top of the first electrode 22. , The movable plate (second electrode) 33 can be inclined from the horizontal position to a position along the slope of the first electrode 22. That is, even if the distance between the first electrode 22 and the movable plate (second electrode) 33 is set to be short, the movable plate (second electrode) 33 is inclined at a sufficient swing angle (to a sufficient angle). Inclined).
[0057]
As a result, the driving voltage can be kept low, and the power consumption can be reduced. In addition, since the driving voltage is suppressed to a low level, discharge between the first electrode 22 and the movable plate (second electrode) 33 can be avoided, so that adverse effects on various members due to the discharge can be prevented.
Further, since the movable plate (second electrode) 33 is in contact with the inclined surface of the first electrode 22 in an inclined state, a predetermined inclination angle is stably maintained without shaking or the like. Therefore, the optical path of the reflected light can be reliably switched.
[0058]
The optical switching element to which the microactuator element of the present invention is applied has been described above. However, the configuration of the present invention is not limited to this, and various changes can be made.
For example, in the illustrated example, the glass substrate 21 is formed with a slope inclined from the top to both sides, that is, a first slope 212 and a second slope 213. However, the present invention is not limited to this, and is not limited to this. Only the inclined surface (one-sided inclined surface), for example, only the first inclined surface 212 shown in FIG. 1A or only the second inclined surface 213 may be formed. In this case, the optical path of the light reflected from the movable plate (reflecting mirror) 33 is indicated by a in FIG. ₀ And a in FIG. 3 (a) ₁ Or a in FIG. 1 (a) ₀ And a in FIG. 3 (b) ₂ Can be switched to the two.
[0059]
Although the movable plate 33 and the first electrode 22 are in contact with each other in the illustrated example, the movable plate 33 and the first electrode 22 may not be in contact with each other in the present invention.
In this case, it is preferable that the movable plate 33 and the first electrode 22 are close to each other. That is, it is preferable to reduce the distance between the movable plate 33 and the first electrode 22. As a result, the driving voltage can be kept low, and the power consumption can be reduced. In addition, since the driving voltage is suppressed to a low level, discharge between the first electrode 22 and the movable plate (second electrode) 33 can be avoided, so that adverse effects on various members due to the discharge can be prevented.
[0060]
Further, in the present invention, each of the pair of shaft portions 36, 36 may be configured by, for example, a spring (a spring structure may be employed).
The application of the optical switching element 1 is not particularly limited. For example, a control element for switching an optical path, a light for a projection display device (projector) in an optical fiber transmission line or an optical transmitting / receiving terminal device in optical communication, or the like. The present invention can be applied to various devices as a mirror device or the like used in a valve.
[0061]
Next, a method for manufacturing the microactuator element of the present invention will be described with reference to an example in which the optical switching element shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured.
In the present invention, when the above-described electrode plate 2 is manufactured, a plurality of masks having different etching rates with respect to an etchant are formed on a substrate serving as a base material, and wet etching is performed using these masks (laminated masks). This forms a slope on the substrate.
[0062]
In the following description, a first mask and a second mask having an etching rate with respect to an etchant smaller than the first mask are stacked and formed so that the first mask is located on the substrate side. The first to third embodiments (first to third manufacturing methods) will be described by taking the case of using such a device as an example.
[0063]
First, a first embodiment (first manufacturing method) of a method for manufacturing a microactuator element according to the present invention will be described with an example in which the optical switching element shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured.
The first embodiment (first manufacturing method) includes a manufacturing (manufacturing) step of the electrode plate 2, a processing (manufacturing) step of the light deflecting plate 3, a joining step of the electrode plate 2 and the light deflecting plate 3, It has a film process and a joining process of the sealing cover 4. Hereinafter, these steps will be described in order.
[0064]
4A and 4B show a first mask formed on a glass substrate in a process for manufacturing an electrode plate, wherein FIG. 4A is a schematic longitudinal sectional view, and FIG. 4B is a plan view. 5A and 5B show a first mask and a second mask formed on a glass substrate in a manufacturing process of an electrode plate, wherein FIG. 5A is a schematic longitudinal sectional view and FIG. 5B is a plan view. 6 and 7 are schematic longitudinal sectional views illustrating an etching step of a glass substrate in a manufacturing process of an electrode plate, FIG. 8 is a plan view illustrating another example of a first mask and a second mask, FIG. 9 is a schematic longitudinal sectional view showing a step of forming a first electrode in the steps of manufacturing an electrode plate, and FIGS. 10 and 11 show a processing step of an optical deflector, a joining step of an electrode plate and an optical deflector, and FIGS. It is a typical longitudinal cross-sectional view which shows a film process.
[0065]
[S1] Manufacturing process of electrode plate 2
Here, in order to manufacture (manufacture) the electrode plate 2 of the optical switching element 1, a first slope 212 and a second slope 213 are formed on the glass substrate 21 by wet etching, and the first electrode 22 is formed thereon. To form Note that, here, in order to make the description easy to understand, a case where a slope is formed only on one side will be described as an example.
[0066]
<1> First, a glass substrate 21 serving as a base material to be used for the electrode plate 2 is prepared.
As the glass substrate 21, for example, quartz glass, borosilicate glass, or the like is used. As the glass substrate 21, a glass substrate having a uniform thickness and having no bend or scratch is preferably used. Preferably, the surface of the glass substrate 21 is cleaned by washing or the like.
Then, as shown in FIG. 4, a region (slope forming region) A where a slope of the glass substrate 21 is to be formed. ₁ (Area) A corresponding to the vicinity of the skirt of the slope ₂ The first mask 5 having a striped shape (striped pattern) is formed in the area excluding.
[0067]
In the illustrated example, the first band-shaped mask 51, the second band-shaped mask 52, the third band-shaped mask 53, the fourth band-shaped mask 54, the fifth band-shaped mask 55, and the sixth band-shaped mask 56 are shown in FIG. The first mask 5 is formed by arranging in this order from the right side to the left side at predetermined intervals.
The first mask 5 is configured so that the etching rate with respect to the etching solution is higher (preferably much higher) than the etching rate of the glass substrate 21 with respect to the etching solution.
[0068]
That is, assuming that the etching rate of the first mask 5 with respect to the etching solution is a and the etching rate of the glass substrate 21 with respect to the etching solution is b, the ratio a / b of the etching rates is preferably as large as possible.
Specifically, the ratio a / b of the etching rate is preferably 1.2 or more, more preferably 100 or more, and further preferably about 200 to 500.
Thus, a gentle slope can be formed at a desired inclination angle in the wet etching in the subsequent step.
[0069]
Examples of the material constituting the first mask 5 include metals such as Au, Pt, Cr, and Ti; metal film laminates such as Au / Cr, Au / Ti, Pt / Cr, and Pt / Ti; ₂ Silicon oxide (SiO _X ), Various resist materials, polyimide, acrylic resin, epoxy resin, etc., among which silicon oxide (SiO 2) _X ) Are preferred, especially SiO 2 ₂ Sputtered film, SiO ₂ CVD film, SiO ₂ A TEOS film or the like is preferable.
[0070]
In order to form the first mask 5, for example, patterning is performed using a thin film forming technique such as sputtering, vapor deposition, ion plating, CVD (chemical vapor deposition), or a photolithography technique.
Here, the width w of the first to sixth band-shaped masks 51 to 56 constituting the first mask 5 is set. ₁ Is preferably about 2 to 800 μm, and more preferably about 5 to 100 μm. Further, the distance w between the adjacent strip masks of the first to sixth strip masks 51 to 56 is set. ₂ Is preferably about 2 to 800 μm, and more preferably about 5 to 100 μm.
[0071]
The inclination angle of the slope formed by wet etching depends on each of these dimensions, and the width w of the band-shaped mask is ₁ Becomes wider, the inclination angle becomes smaller, and the distance w between adjacent strip-shaped masks becomes smaller. ₂ Becomes smaller, the inclination angle becomes smaller. By setting each of these dimensions within the above range, a slope having a suitable inclination angle can be formed.
[0072]
In addition, for example, the width w of the first to sixth band-shaped masks 51 to 56 is set. ₁ And the distance w between adjacent strip-shaped masks ₂ Are equal, the inclination angle of the slope formed by wet etching can be made constant.
[0073]
Further, the thickness of the first mask 5 is preferably about 0.01 to 3 μm, and more preferably about 0.05 to 0.5 μm.
If the thickness of the first mask 5 is smaller than the lower limit of the above range, the etching rate of the first mask 5 may become unstable when performing wet etching in a later step. If the thickness of the first mask 5 is larger than the upper limit of the above range, unnecessary time required for etching only the first mask 5 increases.
[0074]
The etching rate of the first mask 5 may be, for example, a constituent material of the first mask 5, a thickness, a density, a porosity, a forming method or a forming condition (for example, temperature), a heat treatment after the film formation. It is adjusted to a predetermined value by setting necessary one or two or more conditions such as presence or absence of heat treatment conditions (for example, temperature and time).
[0075]
<2> Next, as shown in FIG. 5, a portion A corresponding to the vicinity of the skirt of the slope over the glass substrate 21 and the first mask 5. ₂ The second mask 6 having the opening 61 is formed.
The second mask 6 is configured such that the etching rate for the etching solution is lower than the etching rate of the first mask 5 for the etching solution and is equal to or lower than the etching rate of the glass substrate 21 for the etching solution.
[0076]
In other words, the second mask 6 is a part that performs the original function of the mask, and preferably has resistance to wet etching in a later step. In other words, the second mask 6 is preferably configured such that the etching rate with respect to the etchant is substantially equal to or lower than that of the glass substrate 21.
From this point of view, the material constituting the second mask 6 is, for example, a metal such as polycrystalline silicon (polysilicon), amorphous silicon, Au / Cr, Au / Ti, Pt / Cr, Pt / Ti, or SiC. , Silicon nitride and the like.
[0077]
Further, the thickness of the second mask 6 is preferably about 0.05 to 5 μm, and more preferably about 0.1 to 1.0 μm.
If the thickness of the second mask 6 is smaller than the lower limit of the above range, the masked portion of the glass substrate 21 may not be sufficiently protected when performing wet etching in a later step. If the thickness of the second mask 6 is larger than the upper limit of the above range, the second mask 6 may be easily peeled off due to the internal stress of the second mask 6.
[0078]
In order to form the second mask 6, for example, patterning is performed using a thin film forming technique such as sputtering, vapor deposition, ion plating, CVD (chemical vapor deposition), or a photolithography technique.
[0079]
The first mask 5 and the second mask 6 formed by the above steps are located between the first to sixth strip masks 51 to 56 of the first mask 5 and between the adjacent strip masks. , The second mask 6 is formed, and in the thickness portions of the first to sixth band-shaped masks 51 to 56, the first to sixth band-shaped masks 51 to 56 and the second mask 6 They are arranged alternately. A portion A corresponding to the vicinity of the skirt of the slope ₂ Has an opening 61 (neither the first mask 5 nor the second mask 6 is formed), and the surface of the glass substrate 21 is exposed to the outside.
[0080]
<3> Next, wet etching is performed on the glass substrate 21 using the first mask 5 and the second mask 6 to form a slope on the glass substrate 21.
As the etchant, for example, an etchant containing hydrofluoric acid (a hydrofluoric acid-based etchant) or the like can be used.
[0081]
When the etchant is supplied to the glass substrate 21 on which the first mask 5 and the second mask 6 are formed, the etchant enters through the opening 61, and the glass substrate 21 and the first mask 5 come into contact with the etchant. I do. Then, etching of the glass substrate 21 and the first mask 5 is started from the contact surface.
[0082]
Here, since the first mask 5 has a higher etching rate than that of the glass substrate 21, as shown in FIG. 6A, when the glass substrate 21 is hardly etched (in a short time), The first strip mask 51 is etched and removed. As a result, a gap is formed between the glass substrate 21 and the second mask 6 at a portion where the first band-shaped mask 51 has been removed. Then, the etching liquid enters the gap, and the penetrated etching liquid fills the glass substrate 21 with the second mask 6 formed between the first band-shaped mask 51 and the second band-shaped mask 52. Are in contact with each other and are etched.
[0083]
Here, since the etching rate of the second mask 6 is equal to or lower than the etching rate of the glass substrate 21, as shown in FIG. 6B, the second mask 6 in this portion is etched and removed. Meanwhile, the etching of the glass substrate 21 also proceeds.
[0084]
Then, when the second mask 6 in this portion is removed, the second band-shaped mask 52 comes into contact with the etching solution. Since the second strip-shaped mask 52 has a high etching rate as described above, it is etched and removed in a short time. As a result, as shown in FIG. 6C, a gap is formed between the glass substrate 21 and the second mask 6 at a portion where the second band-shaped mask 52 has been removed. Then, the etchant intrudes into the gap, and the intruded etchant causes the glass substrate 21 and the second mask 6 formed between the second band-shaped mask 52 and the third band-shaped mask 53 to enter the gap. Are in contact with each other and are etched.
[0085]
Then, as shown in FIG. 7D, while the second mask 6 in this portion is etched and removed, the etching of the glass substrate 21 also proceeds.
After the second mask is removed, the third to sixth band-shaped masks 53 to 56, the glass substrate 21, and the second mask 6 between the adjacent band-shaped masks are eaten in the same manner as described above. Engraved.
[0086]
Here, in such wet etching, in each region corresponding to the first to sixth band-shaped masks 51 to 56 of the glass substrate 21, the band-shaped mask and the second mask 6 between the adjacent band-shaped masks are formed. Since the first to sixth strip masks 51 to 56 are removed in a short time in a time required for removal, the second mask 6 between the adjacent strip masks is removed. The contact start time with the etching solution is deviated by substantially the same time as the time required for the etching. Therefore, the region closer to the opening 61 comes into contact with the etching solution earlier and is etched deeper by that amount.
Accordingly, as shown in FIG. 7E, a smooth slope which descends toward the opening 61 as a whole is formed on the glass substrate 21 by the wet etching.
[0087]
Here, the number of band-shaped masks constituting the first mask 5 is six, but the number of band-shaped masks is not limited to this, and may be five or less. It may be more than books.
In the actual manufacturing process, a plurality of electrode plates are manufactured from one glass substrate. In this case, the first mask 5 and the second mask 6 are formed on the glass substrate so as to correspond to the plurality of slopes. And wet etching may be performed at once.
[0088]
As described above, the method of forming the slope has been described by taking as an example the case where the slope is formed only on one side. However, when the slope is formed on both sides, that is, when the first slope 212 and the second slope 213 are formed. As shown in FIG. 8, a first mask 5 and a second mask 6 are formed corresponding to both slopes, that is, a first slope 212 and a second slope 213, and wet Perform etching.
[0089]
<4> Next, as shown in FIG. 9, the first slope electrode 221 and the second slope electrode 222 are respectively formed on the first slope 212 and the second slope 213 formed as described above. That is, the first electrode 22 is formed.
[0090]
As described above, the constituent materials of the first inclined electrode 221 and the second inclined electrode 222 are, for example, indium tin oxide (ITO), indium oxide (IO), and tin oxide (SnO), respectively. ₂ ), It is preferable to use a transparent (light-transmitting) electrode material.
The first inclined electrode 221 and the second inclined electrode 222 can be formed by, for example, sputtering or the like.
[0091]
[S2] Processing of the light deflection plate 3
Here, an etching process is performed on the silicon (Si) substrate 35 to manufacture the optical deflection plate 3.
First, as shown in FIG. 10A, a silicon substrate 35 serving as a base material to be used for the light deflection plate 3 is prepared.
[0092]
Then, a thermal oxidation process is performed on the surface of the silicon substrate 35. Due to this thermal oxidation treatment, SiO 2 (not shown) is formed on the surface of the silicon substrate 35. ₂ A layer (thermal oxide layer) is formed. This SiO ₂ The layer functions as an etching mask in an insulating layer (insulating film) and a wet etching performed later.
On the upper surface in FIG. 10B of the silicon substrate 35, a mask (not shown) is formed in a frame-shaped region corresponding to the support portion 31, and using the mask, for example, using a hydrofluoric acid-based etching solution or the like Perform wet etching. As a result, the SiO 2 on the surface of the silicon substrate 35 is removed except for the portion covered with the mask. ₂ The layer is removed to expose silicon (Si) and the remaining SiO ₂ The layer forms an etching mask for forming the recess 353. Then, the SiO ₂ Remove the mask used to remove the layer.
[0093]
And the SiO ₂ Using the layer as a mask, for example, wet etching, that is, alkali anisotropic etching is performed using an alkali solution (etching solution). Thereby, the SiO ₂ The silicon substrate 35 is etched and removed by a predetermined amount except for the portion covered with the layer mask, and a concave portion 353 is formed on the upper surface of the silicon substrate 35 in FIG. 10B.
[0094]
Next, a mask (not shown) corresponding to the planar shape of the spring 32 is formed on the lower surface in FIG. 10A of the silicon substrate 35, and dry etching is performed using the mask. Thereby, as shown in FIG. 10B, unevenness (unevenness shape) 352 corresponding to the spring 32 is formed on the lower surface of the silicon substrate 35 in FIG. 10B. Thereafter, the mask is removed.
[0095]
As the dry etching, for example, plasma etching using inductively coupled plasma (ICP) or the like is preferable.
Thereafter, the silicon substrate 35 is again subjected to a thermal oxidation treatment, and a SiO ₂ A layer (thermal oxidation layer) is formed.
[0096]
It is preferable that the depth of the etching when the concave portion 353 is formed is set so that the fine wires serving as the springs 32 are not completely separated from each other in the unevenness 352, and the silicon layer remains thin between the fine wires. Accordingly, it is possible to prevent the spring 32 from being damaged in joining the electrode plate 2 and the light deflecting plate 3 in a later step.
[0097]
Here, in the case where the convex portion 331 is provided on the movable plate 33, for example, before forming the concave and convex 352 corresponding to the spring 32, the convex portion 331 is formed on the lower surface of the silicon substrate 35 in FIG. The periphery is etched so that a portion corresponding to 331 remains. This etching may be either dry etching or wet etching.
[0098]
[S3] Step of joining electrode plate 2 and light deflection plate 3
As shown in FIG. 11C, the light deflection plate 3 processed in the step [S2] is formed on the upper side of the electrode plate 2 manufactured in the step [S1] in FIG. The electrode plate 2 is placed on the electrode plate 2 side (the lower side in FIG. 11C), and the periphery of the concave portion 211 of the electrode plate 2 and the support portion 31 of the light deflecting plate 3 are joined.
[0099]
For this bonding, for example, an anodic bonding method is used. In anodic bonding (bonding by the anodic bonding method), one of the electrode plate 2 and the light deflecting plate 3 is connected to the anode side, and the other is connected to the cathode side, and a predetermined voltage is applied between the two. And at the same time, heat to a predetermined temperature. Thereby, the periphery of the concave portion 211 of the electrode plate 2 and the support portion 31 of the light deflection plate 3 are joined.
[0100]
After that, as shown in FIG. 11D, the bottom surface of the concave portion 353 of the light deflector 3 (silicon substrate 35) is dry-etched until the fine lines constituting the spring 32 are separated from the concave and convex portions 352. Thereby, the spring 32 is formed on the light deflection plate 3.
As the dry etching, for example, plasma etching using inductively coupled plasma (ICP) or the like is preferable.
[0101]
[S4] Film forming process
As shown in FIG. 11E, a reflection film 332 is formed on the bottom surface of the concave portion 353 of the light deflection plate 3, that is, on the upper surface of the movable plate 33 in FIG.
As the reflection film 332, a metal thin film or the like having a higher reflectance than the movable plate 33 when the reflection film 332 is not provided is preferable, and for example, Al or the like can be used.
This reflective film 332 can be formed by a thin film forming technique such as sputtering, vapor deposition, or ion plating.
[0102]
When the reflection film 332 is formed, for example, the support portion 31 is formed so that the reflection film 332 is not formed on the upper end surface (the upper surface in FIG. 11E) of the support portion 31 of the light deflection plate 3. Preferably, the upper end face is masked. Thus, the anodic bonding method can be used in the bonding of the sealing cover 4 performed in a later step.
On the reflection film 332, for example, SiO 2 ₂ It is preferable to provide a warp prevention film composed of the above.
[0103]
Next, the SiO 2 formed on the portion to be the ground electrode 34 of the support portion 31 is formed. ₂ The layer (thermally oxidized layer) is removed by, for example, wet etching or the like, and a conductive material such as, for example, platinum is deposited on the portion to form a ground electrode 34 (see FIG. 1B). .
[0104]
[S5] Bonding step of sealing cover 4
As shown in FIG. 1A, the sealing cover 4 is placed on the upper side in FIG. 1A of the light deflecting plate 3 joined to the electrode plate 2 as described above. The support portion 31 and the rising wall 41 of the sealing cover 4 are joined.
This bonding may be performed using, for example, an anodic bonding method, or may be performed using an adhesive or the like.
[0105]
As described above, a predetermined gas may be sealed in the space inside the optical switching element 1 formed by the sealing cover 4, the electrode plate 2, and the like.
In this case, for example, a gas is introduced into the optical switching element 1 from a gap near the lead portions 223 and 224, and after the space in the optical switching element 1 is filled with the gas, the gap is sealed. The space is sealed.
[0106]
As described above, in the first embodiment, in the manufacture of the optical switching element 1, the main steps can be performed by etching and thin-film forming techniques without using any special technique. Except for the step of forming the spring 32, wet etching can be used for the etching. That is, the formation of the slope on the glass substrate 21 can be performed by wet etching, and in particular, a gentle slope can be formed accurately and reliably.
According to wet etching, processing can be performed with a simpler apparatus than dry etching, and further, processing can be performed on many substrates at once. Thereby, productivity is improved and the optical switching element 1 can be provided at low cost.
[0107]
Next, a second embodiment (second manufacturing method) of the method for manufacturing the microactuator element (optical switching element 1) of the present invention will be described.
In the following description, differences from the above-described first embodiment will be mainly described, and description of the same items will be omitted.
[0108]
FIG. 12 is a schematic vertical cross-sectional view showing a first mask and a second mask formed on a glass substrate in a manufacturing process of an electrode plate. FIG. It is a typical longitudinal cross-sectional view shown.
In the second embodiment (second manufacturing method), by appropriately adjusting the pattern (striped pattern) of the first mask 5, the glass substrate 21 has a slope having a desired shape (the first slope 212, A second slope 213) is formed.
[0109]
In this case, for example, the width of the first to sixth band-shaped masks 51 to 56 constituting the first mask 5 and the distance between the adjacent band-shaped masks are appropriately adjusted, so that the glass substrate 21 is formed. The shape of the slopes (the first slope 212 and the second slope 213) to be formed can be controlled (adjusted).
For example, as shown in FIG. 12, the width of the sixth band-shaped mask 56 at the end opposite to the opening 61 (left side in FIG. 12) is larger than the width of the first to fifth band-shaped masks 51 to 55. Then, as shown in FIG. 13, the inclination angle of the inclined surface of the glass substrate 21 is not constant. That is, the inclination angle near the top of the slope is smaller than that of other parts.
[0110]
According to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
In the second embodiment, the shape of the slope of the glass substrate 21 can be freely controlled, and a slope having a desired shape can be formed easily and reliably. Thereby, the driving voltage of the optical switching element 1 can be further reduced, and the power consumption can be further reduced.
[0111]
Next, a third embodiment (third manufacturing method) of the method for manufacturing the microactuator element (optical switching element 1) of the present invention will be described.
The third embodiment (third manufacturing method) is the same as the first embodiment except that the [S1] manufacturing process of the electrode plate 2 is different from the above-described first embodiment. In the following description, differences from the above-described first embodiment will be mainly described, and description of the same items will be omitted.
[0112]
14A and 14B show a first mask formed on a glass substrate in a manufacturing process of an electrode plate, wherein FIG. 14A is a schematic longitudinal sectional view, and FIG. 14B is a plan view. FIGS. 15A and 15B show a first mask and a second mask formed on a glass substrate in a manufacturing process of an electrode plate, wherein FIG. 15A is a schematic longitudinal sectional view and FIG. 15B is a plan view. FIG. 16 is a schematic longitudinal sectional view showing a glass substrate etching step in the manufacturing process of the electrode plate, and FIG. 17 is a plan view showing another example of the first mask and the second mask.
[0113]
[S1] Manufacturing process of electrode plate 2
Here, in order to manufacture (manufacture) the electrode plate 2 of the optical switching element 1, a first slope 212 and a second slope 213 are formed on the glass substrate 21 by wet etching, and the first electrode 22 is formed thereon. To form Note that, here, in order to make the description easy to understand, a case where a slope is formed only on one side will be described as an example.
[0114]
<1> First, a glass substrate 21 serving as a base material to be used for the electrode plate 2 is prepared.
As the glass substrate 21, the same glass substrate as exemplified in the first embodiment can be used.
Then, as shown in FIG. 14, a region (slope forming region) A where a slope of the glass substrate 21 is to be formed. ₁ (Area) A corresponding to the vicinity of the skirt of the slope ₂ The first mask 7 is formed on the entire surface excluding the region.
[0115]
The first mask 7 is configured such that the etching rate for the etching liquid is higher than the etching rate for the etching liquid for the glass substrate 21. In this case, assuming that the etching rate of the first mask 7 with respect to the etching solution is a and the etching rate of the glass substrate 21 with respect to the etching solution is b, the ratio a / b of the etching rates is preferably 1.2 or more. , More preferably about 1.6 to 60, even more preferably about 2 to 60.
[0116]
The inclination angle of the slope formed by wet etching depends on the etching rate of the first mask 7, and by setting the etching rate ratio a / b as described above, a slope having a suitable inclination angle is formed. can do.
Further, in the present embodiment, the inclination angle of the slope formed on the glass substrate 21 is controlled by the etching rate of the first mask 7 (ratio a / b of the etching rate). Can be formed.
[0117]
Examples of the material constituting the first mask 7 include those exemplified as the material constituting the first mask 5 in the first embodiment.
The formation of the first mask 7 can be performed, for example, by the same method as that of the first mask 5 in the first embodiment.
Patterning is performed using a thin film forming technique such as sputtering, vapor deposition, ion plating, and CVD (chemical vapor deposition), a photolithography technique, and the like.
[0118]
The thickness of the first mask 7 is preferably about 0.01 to 3 μm, and more preferably about 0.05 to 0.5 μm.
If the thickness of the first mask 7 is smaller than the lower limit of the above range, the etching rate of the first mask 7 may become unstable when performing wet etching in a later step. If the thickness of the first mask 7 is larger than the upper limit of the above range, unnecessary time required for etching only the first mask 7 increases.
[0119]
The etching rate of the first mask 7 may be, for example, the material of the first mask 7, the thickness, the density, the porosity, the forming method and conditions (for example, temperature), the heat treatment after the film formation. It is adjusted to a predetermined value by setting necessary one or two or more conditions such as presence or absence of heat treatment conditions (for example, temperature and time).
<2> Next, as shown in FIG. 15, a portion A corresponding to the vicinity of the skirt of the slope over the glass substrate 21 and the first mask 7. ₂ The second mask 8 having the opening 81 is formed.
[0120]
The second mask 8 is configured such that the etching rate of the first mask 7 with respect to the etching solution is lower than the etching rate of the first mask 7 with respect to the etching solution, and is equal to or lower than the etching rate of the glass substrate 21 with respect to the etching solution.
That is, the second mask 8 is a part that performs the original function of the mask, and it is preferable that the second mask 8 be resistant to wet etching in a later step. In other words, it is preferable that the second mask 8 is configured so that the etching rate with respect to the etching solution is substantially equal to the glass substrate 21 or lower than the glass substrate 21.
[0121]
Examples of the material constituting the second mask 8 include those exemplified as the material constituting the second mask 6 in the first embodiment, and the preferred thickness of the second mask 8 is The thickness is the same as the preferred thickness of the second mask 6 in the first embodiment.
The formation of the second mask 8 can be performed, for example, by the same method as that of the second mask 6 in the first embodiment.
[0122]
<3> Next, wet etching is performed on the glass substrate 21 using the first mask 7 and the second mask 8 to form a slope on the glass substrate 21.
As the etchant, for example, an etchant containing hydrofluoric acid (a hydrofluoric acid-based etchant) or the like can be used.
[0123]
When the etchant is supplied to the glass substrate 21 on which the first mask 7 and the second mask 8 are formed, the etchant enters through the opening 81, and the glass substrate 21 and the first mask 7 come into contact with the etchant. I do. Then, etching of the glass substrate 21 and the first mask 7 is started from this contact surface.
[0124]
Here, since the etching rate of the first mask 7 is higher than that of the glass substrate 21, the etching proceeds faster than the glass substrate 21, and as shown in FIG. A gap is formed between the second mask 8 and the portion where the first mask 7 is removed. Then, the etching solution enters the gap, and the region where the glass substrate 21 and the etching solution come into contact (contact region) spreads over time in the horizontal direction, that is, the left side in FIG.
[0125]
Here, in such wet etching, the contact start time of the glass substrate 21 with the etchant is earlier in the region closer to the opening 81, so that the region closer to the opening 81 of the glass substrate 21 is deeper by that amount. Engraved.
[0126]
Therefore, as shown in FIG. 16B, a smooth slope that descends toward the opening 81 as a whole is formed on the glass substrate 21 by the wet etching.
In the actual manufacturing process, a plurality of electrode plates are manufactured from one glass substrate. In this case, the first mask 7 and the second mask 8 are provided on the glass substrate so as to correspond to the plurality of slopes. And wet etching may be performed at once.
[0127]
As described above, the method of forming the slope has been described by taking as an example the case where the slope is formed only on one side. However, when the slope is formed on both sides, that is, when the first slope 212 and the second slope 213 are formed. As shown in FIG. 17, a first mask 7 and a second mask 8 are formed corresponding to both slopes, that is, a first slope 212 and a second slope 213, and wet Perform etching.
[0128]
<4> Next, as shown in FIG. 9, the first slope electrode 221 and the second slope electrode 222 are respectively formed on the first slope 212 and the second slope 213 formed as described above. That is, the first electrode 22 is formed.
As described above, the constituent materials of the first inclined electrode 221 and the second inclined electrode 222 are, for example, indium tin oxide (ITO), indium oxide (IO), and tin oxide (SnO), respectively. ₂ ), It is preferable to use a transparent (light-transmitting) electrode material.
[0129]
The first inclined electrode 221 and the second inclined electrode 222 can be formed by, for example, sputtering or the like.
As described above, according to the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0130]
As described above, the method for manufacturing the microactuator element and the case where the microactuator element of the present invention is applied to an optical switching element has been described as an example. However, an apparatus (element) to which the present invention is applied is not limited thereto. In addition, for example, the present invention can be applied to various devices such as an inkjet head using an electrostatic actuator for an ink ejection mechanism.
Further, according to the present invention, for example, an electrostatic actuator that can press a predetermined object and has relatively large power can be realized.
[0131]
As described above, the present invention has been described based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited thereto, and the configuration of each unit can be replaced with any configuration having the same function. .
Further, in the present invention, any two or more configurations (features) of the above embodiments may be appropriately combined.
[0132]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the driving mechanism is driven by using the electrostatic force, the operation can be performed at high speed.
Further, even if the distance between the first electrode and the movable portion (second electrode) is set short, the movable portion can be inclined at a sufficient swing angle. As a result, the driving voltage can be kept low, and the power consumption can be reduced.
Further, since the movable portion is stably maintained in the inclined state, the inclination angle is accurate, and a stable operation can be performed.
[0133]
In addition, a plurality of masks having different etching rates with respect to an etchant are formed over the substrate, and a slope can be formed on the substrate by wet etching by using these masks. That is, the microactuator element can be manufactured without using any special technique, and the main step of performing the etching process can be particularly performed by wet etching.
[0134]
By using this wet etching, processing can be performed with a simpler apparatus than dry etching, and furthermore, processing can be performed on many substrates at once, so that high productivity can be obtained and yield can be improved. Can also be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a first embodiment in which a microactuator element of the present invention is applied to an optical switching element, (a) is a longitudinal sectional view of the optical switching element, and (b) is an electrode plate of the optical switching element. FIG. 3 is a plan view of the light deflection plate as viewed from above.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment in which the microactuator element of the present invention is applied to an optical switching element.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a state where an optical path of reflected light is switched in the optical switching element shown in FIG. 1;
4A and 4B show a first mask formed on a glass substrate in a first embodiment of a method for manufacturing a microactuator element of the present invention, wherein FIG. 4A is a schematic longitudinal sectional view, and FIG. It is.
FIGS. 5A and 5B show a first mask and a second mask formed on a glass substrate in the first embodiment of the method for manufacturing a microactuator element according to the present invention, wherein FIG. (b) is a plan view.
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view showing an etching step of a glass substrate in the first embodiment of the method for manufacturing a microactuator element of the present invention.
FIG. 7 is a schematic vertical sectional view showing an etching step of a glass substrate in the first embodiment of the method for manufacturing a microactuator element of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing another example of the first mask and the second mask in the first embodiment of the method for manufacturing a microactuator element of the present invention.
FIG. 9 is a schematic vertical sectional view showing a step of forming a first electrode in the first embodiment of the method for manufacturing a microactuator element of the present invention.
FIG. 10 is a schematic longitudinal sectional view showing a processing step of a light deflecting plate in the first embodiment of the method for manufacturing a microactuator element of the present invention.
FIG. 11 is a schematic longitudinal sectional view showing a bonding step and a film forming step of an electrode plate and a light deflecting plate in the first embodiment of the method for manufacturing a microactuator element of the present invention.
FIG. 12 is a schematic longitudinal sectional view showing a first mask and a second mask formed on a glass substrate in a second embodiment of the method for manufacturing a microactuator element of the present invention.
FIG. 13 is a schematic longitudinal sectional view showing a step of etching a glass substrate in a second embodiment of the method for manufacturing a microactuator element of the present invention.
14A and 14B show a first mask formed on a glass substrate in a third embodiment of the method for manufacturing a microactuator element of the present invention, wherein FIG. 14A is a schematic longitudinal sectional view, and FIG. It is.
FIGS. 15A and 15B show a first mask and a second mask formed on a glass substrate in a third embodiment of the method for manufacturing a microactuator element according to the present invention, wherein FIG. (b) is a plan view.
FIG. 16 is a schematic longitudinal sectional view showing a glass substrate etching step in a third embodiment of the method for manufacturing a microactuator element of the present invention.
FIG. 17 is a plan view showing another example of the first mask and the second mask in the third embodiment of the method for manufacturing a microactuator element of the present invention.
FIG. 18 is a perspective view showing a conventional optical switching element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical switching element, 2 ... Electrode plate, 21 ... Glass substrate, 211 ... Concave part, 212 ... 1st slope, 213 ... 2nd slope, 22 ... 1st electrode, 221 ... 1st slope electrode, 222 .., Second slope electrodes, 223, 224, lead portions, 3, optical deflectors, 31 support portions, 311 opening portions, 32, springs, 33, movable plates (second electrodes, reflecting mirrors), 331 Ridges, 332: reflection film, 34: ground electrode, 35: silicon substrate, 352: unevenness, 353: recess, 36: shaft, 4: sealing cover, 41: rising wall, 5: first mask, 51: first band-shaped mask, 52: second band-shaped mask, 53: third band-shaped mask, 54: fourth band-shaped mask, 55: fifth band-shaped mask, 56: sixth band-shaped mask, 6 ... 2nd mask, 61 ... opening, 7 ... first mask, 8 ... second mask, 1 ... opening, 11 ... Si substrate, 111 ... recessed portion, 112 ... Si (epitaxial layer) 113 ... cantilever, 12 ... lower electrode, 13 ... upper electrode, 14 ... reflector, A ₁ ... Slope forming area, A ₂ … Part corresponding to the vicinity of the skirt of the slope

Claims

A movable portion having a substrate having an inclined surface, a first electrode provided on the inclined surface of the substrate, and a second electrode facing the first electrode, the movable portion being rotatably provided with respect to the substrate; A method of manufacturing a microactuator element, comprising: rotating the movable portion by an electrostatic force generated between the first electrode and the second electrode,
In manufacturing the substrate, a plurality of masks having different etching rates with respect to an etchant are stacked on a substrate serving as a base material, and the inclined surface is formed by performing wet etching using the masks. Of manufacturing a microactuator element.

A movable portion having a substrate having an inclined surface, a first electrode provided on the inclined surface of the substrate, and a second electrode facing the first electrode, the movable portion being rotatably provided with respect to the substrate; A method of manufacturing a microactuator element, comprising: rotating the movable portion by an electrostatic force generated between the first electrode and the second electrode,
In manufacturing the substrate, a first mask and a second mask having an etching rate for an etchant smaller than the first mask are provided on a substrate serving as a base material, and the first mask is provided on the substrate side. Wherein the slope is formed by performing wet etching using the first mask and the second mask.

A movable portion having a substrate having an inclined surface, a first electrode provided on the inclined surface of the substrate, and a second electrode facing the first electrode, the movable portion being rotatably provided with respect to the substrate; A method of manufacturing a microactuator element, comprising: rotating the movable portion by an electrostatic force generated between the first electrode and the second electrode,
In manufacturing the substrate, a stripe-shaped first mask is formed in a region excluding a portion corresponding to a vicinity of a skirt of the slope, in a slope forming region on a substrate serving as a base material, and the substrate and the An opening is formed over the first mask in a portion corresponding to the vicinity of the foot of the slope, and a second mask having an etching rate for an etchant smaller than that of the first mask is formed. A method for manufacturing a microactuator element, wherein the slope is formed by performing wet etching using a second mask.

The ratio a / b of the etching rate is 1.2 or more, where a is an etching rate of the first mask with respect to an etching solution and b is an etching rate of the substrate with respect to an etching solution. A method for manufacturing a microactuator element.

The method of manufacturing a microactuator element according to claim 3, wherein a width of each of the band-shaped masks constituting the first mask is 2 to 800 μm, and an interval between the adjacent band-shaped masks is 2 to 800 μm.

The width of each of the band-shaped masks constituting the first mask is made substantially equal, and the interval between the adjacent band-shaped masks is made substantially equal, thereby forming a slope with a substantially constant inclination angle on the substrate. 6. The method for manufacturing a microactuator element according to any one of 3 to 5.

The method of manufacturing a microactuator element according to claim 3, wherein a slope having a desired shape is formed on the substrate by appropriately adjusting a stripe pattern of the first mask.

A movable portion having a substrate having an inclined surface, a first electrode provided on the inclined surface of the substrate, and a second electrode facing the first electrode, the movable portion being rotatably provided with respect to the substrate; A method of manufacturing a microactuator element, comprising: rotating the movable portion by an electrostatic force generated between the first electrode and the second electrode,
In manufacturing the substrate, a first mask is formed on substantially the entire surface of the slope forming region on the substrate serving as the base material except for a portion corresponding to the vicinity of the skirt of the slope, and the substrate and the substrate are formed. An opening is formed over the first mask in a portion corresponding to the vicinity of the foot of the slope, and a second mask having an etching rate for an etchant smaller than that of the first mask is formed. A method for manufacturing a microactuator element, wherein the slope is formed by performing wet etching using a second mask.

9. The ratio a / b of the etching rates is 1.2 or more, where a is an etching rate of the first mask with respect to the etching solution, and b is an etching rate of the substrate with respect to the etching solution. A method for manufacturing a microactuator element.

10. The method of manufacturing a microactuator element according to claim 8, wherein an inclination angle of a slope formed on the substrate is controlled by an etching rate of the first mask with respect to an etchant.

The method of manufacturing a microactuator element according to claim 2, wherein an etching rate of the first mask with respect to an etching solution is higher than an etching rate of the substrate with respect to an etching solution.

The method of manufacturing a microactuator element according to claim 2, wherein an etching rate of the second mask with respect to an etching solution is equal to or less than an etching rate of the substrate with respect to an etching solution.

The method for manufacturing a microactuator element according to claim 1, wherein an inclination angle of the slope formed on the substrate is 0.5 to 45 °.

14. The method of manufacturing a microactuator element according to claim 1, wherein two slopes are formed on the substrate so as to descend from the top to both sides.

The method of manufacturing a microactuator element according to claim 1, wherein a ridge is formed on the movable portion at a position corresponding to a top of a slope of the substrate.

The method for manufacturing a microactuator element according to claim 1, wherein the movable portion has a plate shape.

A microactuator element manufactured by the method for manufacturing a microactuator element according to claim 1.

The microactuator element according to claim 17, wherein the microactuator element is an optical switching element that controls an optical path of light.

The microactuator element according to claim 17, wherein the movable section has a reflecting mirror, and the microactuator element is an optical switching element that controls an optical path of light by rotating the reflecting mirror.