JP2010230762A - マイクロ構造体 - Google Patents

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Abstract

【課題】可動体を揺動可能に支持する構成のマイクロ構造体において、トーションバーの端部の形状不安定およびこれに伴うマイクロ構造体の特性ばらつきを抑制する。
【解決手段】マイクロ構造体１は、第１層からなる部分および前記第１層よりも下側の第２層からなる部分を含むフレーム３と、第１層からなる部分および第２層からなる部分を含む可動体２と、第１層からなりフレーム３の第１層からなる部分と可動体２の第１層からなる部分とを連結して可動体２を揺動可能に支持する揺動支持部４と、を備える。そして、揺動支持部４のフレーム３側の端部が、フレーム３の第２層からなる部分によって下方から支持され、揺動支持部４の可動体側２の端部が、可動体２の第２層からなる部分によって下方から支持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術などを利用して製造されるマイクロ構造体に関し、特に、可動体を揺動可能に支持する構成のマイクロ構造体に関する。
ＭＥＭＳ技術を利用して製造されるマイクロ構造体として、例えばマイクロミラー素子がある。マイクロミラー素子は、光スイッチなどの光学装置に組み込まれ、光を反射するミラー面を揺動させることによって光の反射方向（進路変更）を変更するものであり、静電力を利用してミラー面を揺動する静電駆動型のマイクロミラー素子が提案されている。
例えば、特許文献１に記載の静電駆動型のマイクロミラー素子は、フレームと、ミラー面が形成されたミラー形成部と、フレームとミラー形成部とを連結するトーションバーとを備える構成において、トーションバーをフレームおよびミラー形成部よりも薄肉に形成できるようにすることでトーションバーの設計仕様に多様性を持たせている。
特開２００２−３２８３１６号公報
ところで、上記従来技術においては、基板上のフレーム、ミラー形成部およびトーションバーに相当する部分をマスクしてエッチング処理を行い、その後、トーションバーに相当する部分のマスクを除去してエッチング処理を行うことによって、トーションバーをフレームおよびミラー形成部よりも薄肉に形成している。
しかし、トーションバーの端部（根元部分）が、フレームの内側面およびミラー形成部の側面による「壁」の近傍に位置することになるため、マスク形状、エッチングレシピ、エッチング装置の状態などによって、トーションバーの端部の形状不安定、特に厚さ方向の寸法の変動を招くおそれがある。このため、トーションバーの捩れ剛性、可動体であるミラー形成部の共振周波数、ひいては、マイクロミラー素子の特性がばらついてしまうおそれがあった。
なお、このような課題、すなわち、トーションバーの端部の形状不安定によって特性がばらつくおそれがあることは、上記従来技術に係るマイクロミラー素子に限らず、可動体を揺動可能に支持する構成のマイクロ構造体に共通するものである。
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、可動体を揺動可能に支持する構成のマイクロ構造体において、トーションバーの端部の形状不安定およびこれに伴うマイクロ構造体の特性ばらつきを抑制することを目的とする。
本発明の一側面によると、マイクロ構造体は、第１層からなる部分および前記第１層よりも下側の第２層からなる部分を含むフレームと、前記第１層からなる部分および前記第２層からなる部分を含む可動体と、前記第１層からなり、前記フレームの前記第１層からなる部分と前記可動体の前記第１層からなる部分とを連結して前記可動体を揺動可能に支持する揺動支持部と、を備え、前記揺動支持部の前記フレーム側の端部が、前記フレームの少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持され、前記揺動支持部の前記可動体側の端部が、前記可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されている。
本発明の他の側面によると、マイクロ構造体は、第１層からなる部分および前記第１層よりも下側の第２層からなる部分を含む第１可動体と、前記第１層からなる部分および前記第２層からなる部分を含み、空隙を有して前記第１可動体を囲む第２可動体と、前記第１層からなる部分および前記第２層からなる部分を含み、空隙を介して前記第２可動体を囲むフレームと、前記第１層からなり、前記第１可動体の前記第１層からなる部分と前記第２可動体の前記第１層からなる部分とを連結して前記第１可動体を揺動可能に支持する第１揺動支持部と、前記第１層からなり、前記第２可動体の前記第１層からなる部分と前記フレームの前記第１層からなる部分とを連結して前記第２可動体を揺動可能に支持する第２揺動支持部と、を備え、前記第１揺動支持部の前記第１可動体側の端部が、前記第１可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されると共に、前記第１揺動支持部の前記第２可動体側の端部が、前記第２可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持され、前記第２揺動支持部の前記第２可動体側の端部が、前記第２可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されると共に、前記第２揺動支持部の前記フレーム側の端部が、前記フレームの少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されている。
本発明のさらに他の側面によると、光スイッチは、入力ポートに入力された光を、ミラー面の角度が制御可能なマイクロミラー素子で反射させて所望の出力ポートから出力させるものであって、前記マイクロミラー素子は、第１層からなる部分および前記第１層よりも下側の第２層からなる部分を含むフレームと、前記第１層からなる部分および前記第２層からなる部分を含み、前記ミラー面が形成された可動体と、前記第１層からなり、前記フレームの前記第１層からなる部分と前記可動体の前記第１層からなる部分とを連結して前記可動体を揺動可能に支持する揺動支持部と、を備え、前記揺動支持部の前記フレーム側の端部が、前記フレームの少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持され、前記揺動支持部の前記可動体側の端部が、前記可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されている。
上記マイクロ構造体では、可動体を揺動可能に支持する揺動支持部が第１層からなり、この揺動支持部の端部が、少なくとも、フレームの第１層よりも下側の第２層からなる部分と可動体の第２層からなる部分とによって下方から支持されている。このため、揺動支持部の端部を除いた部分、すなわち、比較的安定して形成される部分がトーションバーとして機能することになる。これにより、トーションバーの端部の形状不安定およびこれに伴う特性ばらつきを抑制できる。
また、上記光スイッチでは、各マイクロミラー素子の特性バラツキが抑制されるため、各マイクロミラー素子（ミラー面）の角度を高い精度で所望の角度へと制御できる。これにより、高精度でかつ安定して動作する光スイッチを実現できる。
本発明の第１実施形態によるマイクロミラー素子の上視図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 第１実施形態によるマイクロミラー素子の製造方法の一例を示す図である。 第１実施形態によるマイクロミラー素子の動作を説明するための図である。 可動体の共振周波数のシミュレーション結果を示す図である。 変形例によるマイクロミラー素子の要部上視図である。 他の変形例によるマイクロミラー素子の要部を示す図である。 本発明の第２実施形態によるマイクロミラー素子の上視図である。 図１０のＦ−Ｆ断面図である。 図１０のＧ−Ｇ断面図である。 第２実施形態によるマイクロミラー素子の変形例の上視図である。 本発明の第３実施形態による角速度センサの上視図である。 図１２のＨ−Ｈ断面図である。 図１２のＪ−Ｊ断面図である。 第３実施形態による角速度センサの動作原理を説明するための図である。 本発明の実施形態によるマイクロミラー素子を適用した光スイッチの一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１，２は、本発明の第１実施形態によるマイクロ構造体としてのマイクロミラー素子を示している。図１は、本実施形態によるマイクロミラー素子の上視図であり、図２は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
本実施形態によるマイクロミラー素子は、例えば、ＭＥＭＳ技術の一つであるバルクマイクロマシニング技術によって、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板（材料基板）に加工を施すことによって製造される。ここで、材料基板としてのＳＯＩ基板は、第１シリコン層と第２シリコン層との間に酸化シリコン等の絶縁層を介在させた積層構造を有しており、第１シリコン層および第２シリコン層は、不純物がドープされて導電性が付与されている。
図１に示すように、第１実施形態によるマイクロミラー素子１は、可動体２と、フレーム３と、一対の揺動支持部４と、を備える。
可動体２は、第１シリコン層、絶縁層および第２シリコン層からなる積層構造を有しており、例えば矩形状に形成されてフレーム３の内側に配設されている。可動体２の表面には、光を反射するミラー面２ａが形成されている。このミラー面２ａは、例えば第１シリコン層上に成膜された２層構造のＣｒ／Ａｕ膜などの金属薄膜である。また、可動体２の対向する２つの側面、ここでは図１の上下方向に対向する２つに側面には、それぞれ第１櫛歯電極５が延出形成されている。この第１櫛歯電極５は、第１シリコン層からなり、互いに離間する複数の電極歯５ａを有する。
フレーム３は、可動体２と同様に、第１シリコン層、絶縁層および第２シリコン層からなる積層構造を有しており、所定の空隙を有して可動体２を囲む矩形枠状に形成されている。第１櫛歯電極５が形成された可動体２の側面に対向するフレーム３の内側面には、それぞれ第２櫛歯電極６が延出形成されている。第２櫛歯電極６は、第１櫛歯電極５と協働して静電力（静電引力）を発生させるものであり、第２シリコン層からなり、互いに離間する複数の電極歯６ａを有する。ここで、第２櫛歯電極６の各電極歯６ａは、図２に示すように、第１櫛歯電極５の各電極歯５ａの下方に形成される。また、第２櫛歯電極６の各電極歯６ａは、図１に示すように、上面視において（または電極歯の配列方向において）第１櫛歯電極５の隣り合う２つの電極歯５ａの間に位置する。
各揺動支持部４は、フレーム３と可動体２を連結して可動体２を揺動可能に支持する。すなわち、各揺動支持部４は、第１櫛歯電極５が形成されていない可動体２の側面と、第２櫛歯電極６が形成されていないフレーム３の内側面とをそれぞれ連結して可動体２を揺動可能に支持する。そして、この一対の揺動支持部４によって可動体２の揺動動作の揺動中心軸Ａが規定される。
本実施形態において、各揺動支持部４は、第１シリコン層からなり、それぞれ可動体２の第１シリコン層からなる部分とフレーム３の第１シリコン層からなる部分とを連結している。また、各揺動支持部４は、可動体２の第１シリコン層からなる部分およびフレーム３の第１シリコン層からなる部分よりも薄肉に形成されている。
揺動支持部４のフレーム３側の端部は、図２に示すように、絶縁層を介して、フレーム３の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されている。言い換えれば、揺動支持部４のフレーム３側の端部は、フレーム３において第１シリコン層からなる部分よりも可動体２側に突出する、絶縁層および第２シリコン層からなる部分の上面に形成されている。
また、揺動支持部４の可動体２側の端部は、絶縁層を介して、可動体２の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されている。言い換えれば、揺動支持部４の可動体２側の端部は、可動体２において第１シリコン層からなる部分よりもフレーム３側に突出する、絶縁層および第２シリコン層からなる部分の上面に形成されている。
つまり、第１シリコン層からなる揺動支持部４は、その両端部が可動体２の第２シリコン層からなる部分と、フレーム３の第２シリコン層からなる部分と、によって下方から支持された構造となっている。このような構造となっているため、本実施形態においては、揺動支持部４のうち、可動体２の第２シリコン層からなる部分およびフレーム３の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されていない領域（部分）、すなわち、図中のＴ部が実質的に「トーションバー」として機能することになる。
図３は、本実施形態によるマイクロミラー素子１の製造方法の一例を示している。ここで、図３は図１のＣ−Ｃ断面に相当する部分を示す。
まず、図３（ａ）に示すような材料基板１０を用意する。この材料基板１０は、導電性が付与された第１シリコン層１１および第２シリコン層１２と、第１シリコン層１１と第２シリコン層１２との間に介在する絶縁層１３とからなる積層構造を有するＳＯＩ基板である。
次に、図３（ｂ）に示すように、第１シリコン層１１上にミラー面２ａを形成する。このミラー面２ａの形成は、例えばスパッタリング法を用いて、第１シリコン層１１上にＣｒを成膜し、続いてＡｕを成膜することにより行う。そして、所定のマスクを介してこれらの金属薄膜に対してエッチング処理を順次施して、ミラー面２ａをパターン形成する。
次に、図３（ｃ）に示すように、第１シリコン層１１上に酸化膜パターン１４およびレジストパターン１５を形成し、第２シリコン層１２上に酸化膜パターン１６を形成する。酸化膜パターン１４は、可動体２、フレーム３および第１櫛歯電極５に対応するパターン形状を有しており、レジストパターン１５は、揺動支持部４に対応するパターン形状を有している。また、酸化膜パターン１６は、可動体２、フレーム３および第２櫛歯電極６に対応するパターン形状を有している。ここで、第２シリコン層１２上に形成される酸化膜パターン１６の可動体２およびフレーム３に相当する部分は、第１シリコン層１１上に形成される酸化膜パターン１４の可動体２およびフレーム３に相当する部分よりもわずかに大きくなっている。
次に、図３（ｄ）に示すように、酸化膜パターン１４およびレジストパターン１５をマスクとして、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により第１シリコン層１１に対して所定の深さまでエッチング処理を施す。所定の深さは、揺動支持部４の厚さに相当する深さであり、任意に設定可能である。
次に、図３（ｅ）に示すように、剥離液によってレジストパターン１５を剥離し、その後、酸化膜パターン１４をマスクとして、ＤＲＩＥにより第１シリコン層１１に対して絶縁層１３に至るまでエッチング処理を施し、揺動支持部４を形成する（残存形成する）。このような２段階のＤＲＩＥによって、揺動支持部４の厚さを、可動体２およびフレーム３の第１シリコン層からなる部分の厚さとは異なるものとすることができ、揺動支持部４（ひいては、トーションバー）の捩り剛性などを調整できる。
以上の図３（ａ）〜（ｅ）の処理により、マイクロミラー素子の第１シリコン層で形成される部分、すなわち、可動体２（ミラー面２ａを含む）の一部、フレーム３の一部、揺動支持部４および第１櫛歯電極５が形成される。
次に、図３（ｆ）に示すように、酸化膜パターン１６をマスクとして、ＤＲＩＥにより第２シリコン層１２に対して絶縁膜１３に至るまでエッチング処理を施す。このエッチング処理により、マイクロミラー素子の第２シリコン層で形成される部分、すなわち、可動体２の一部、フレーム３の一部および第２櫛歯電極６が形成される。
次に、図３（ｇ）に示すように、絶縁層１３の露出している部分、酸化膜パターン１４および酸化膜パターン１６を、ドライエッチングやウエットエッチングなどにより除去する。
以上の図３（ａ）〜（ｇ）に示した一連の工程を経ることにより、可動体２、フレーム３、揺動支持部４、ミラー面２ａ、第１櫛歯電極５および第２櫛歯電極６を形成してマイクロミラー素子１を製造することができる。
図４は、マイクロミラー素子１の動作を説明するための図であり、図１のＤ−Ｄ断面図に相当するものである。
図４（ａ）に示すように、マイクロミラー素子１において、可動体２の非動作時には第１櫛歯電極５と第２櫛歯電極６とは互いに異なる高さに位置している。この状態から、いずれか一方（ここでは図４における上側）の第１櫛歯電極５と第２櫛歯電極６との間に所定の電圧が印加されると、この電圧が印加された第１櫛歯電極５と第２櫛歯電極６との間に静電引力が発生し、図４（ｂ）に示すように、第１櫛歯電極５が第２櫛歯電極６に引き込まれる。これにより、可動体２は、揺動中心軸Ａまわり揺動し、発生した静電引力と、各揺動支持部４（より具体的には、トーションバーとして機能するＴ部）の捩り抵抗力の和とがつり合う角度まで回転変位する。ここで、第１櫛歯電極５と第２櫛歯電極６との間に印加する電圧を調整することによって、可動体２の回転変位角を調整することができ、これにより、ミラー面２ａの角度が制御される。また、上記一方の第１櫛歯電極５、第２櫛歯電極６に代えて、他方（図４における下側）の第１櫛歯電極５と第２櫛歯電極６との間に所定の電圧が印加されると、図４（ｂ）とは逆方向に可動体２が揺動する。そして、第１櫛歯電極５と第２櫛歯電極６との間への電圧印加を止めて、第１櫛歯電極５と第２櫛歯電極６との間に発生した静電引力を消滅させると、マイクロミラー素子１は、図４（ａ）の状態にもどる。
なお、本実施形態において、第１シリコン層が本発明における「第１層」に相当し、第２シリコン層が本発明における「第２層」に相当する。
本実施形態によるマイクロミラー素子１では、揺動支持部４の可動体２側の端部が可動体２の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持され、揺動支持部４のフレーム３側の端部がフレーム３の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持される。このため、揺動支持部４のうち、第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されていない部分（Ｔ部）が、実質的にトーションバーとして機能することになる。これにより、揺動支持部４のうち、「壁」となる可動体２の側面およびフレーム３の内側面から離れた部分、すなわち、安定して形成される揺動支持部４の部分をトーションバーとすることができる。
図５は、可動体２の共振周波数のシミュレーション結果の一例を示している。なお、ここでは、揺動支持部４の基準厚さを、例えば３．５（μｍ）とした場合を示している。
従来のように、揺動支持部４の両端部が下方から支持されない構成とすると、揺動支持部４の全体がトーションバーとして機能することになる。この場合、図５において破線で示すように、揺動支持部４の端部の厚さが変動すると、その影響により可動体２の共振周波数が大きく変化する。これに対し、本実施形態による構造では、図５において実線で示すように、揺動支持部４の端部の厚さが変動しても、トーションバーとして機能する部分への影響は少ないため、可動体２の共振周波数はほとんど変化しない。
このように、本実施形態による構造とすれば、マイクロミラー素子１の特性に影響を与える可動体２の共振周波数は、揺動支持部４の端部の厚さ変動の影響をほとんど受けなくなる。これにより、揺動支持部４の薄肉化を可能としてトーションバーの設計仕様に多様性を持たせつつ、揺動支持部４の端部の形状不安定による可動体２の共振周波数のずれが抑制され、マイクロミラー素子１の特性ばらつきを抑制できる。
ここで、上記実施形態では、第１シリコン層からなる揺動支持部４を、可動体２の第１シリコン層からなる部分およびフレーム３の第１シリコン層からなる部分よりも薄肉に形成しているが、同じ厚さとしてもよい。揺動支持部４の端部は、既述したような厚さ変動だけでなく、幅や可動体２やフレーム３との接続形状（例えば、コーナーＲ形状）の変動も生じる場合があり、これらを含む揺動支持部４の端部の形状不安定の影響を抑制することができる。なお、この場合には、図３（ｃ）に示したレジストパターン１５を除去してエッチング処理を施せばよい。
また、上記実施形態では、対向する可動体２の側面およびフレーム３の内側面の全体にわたって、下側の絶縁層および第２シリコン層からなる部分を上側の第１シリコン層からなる部分よりもフレーム３または可動体２側に突出させているが、これに限るものではない。可動体２およびフレーム３において、絶縁層および第２シリコン層からなる部分を第１シリコン層からなる部分よりも部分的に突出させ、この部分的に突出させた絶縁層および第２シリコン層からなる部分の上面に揺動支持部４の端部を形成してもよい。
また、上記実施形態では、各揺動支持部４を１つの棒状部材としているが、図６の要部上視図に示すように、各揺動支持部４は２つの棒状部材４ａ，４ｂを有するようにしてもよい。この場合、棒状部材４ａ，４ｂの間隔がフレーム３から可動体２に向かって徐々に広がるＶ字状に形成するのが好ましい。このようにすると、トーションバーとして機能する部分の捩り抵抗を低く設定しても、可動体２の不適切な動作、例えばミラー面２ａの法線まわりの回転を抑制することができ、第１櫛歯電極５の電極歯５ａと第２櫛歯電極６の電極歯６ａとの接触が防止される。
また、上記実施形態では、エッチング処理（２段階のＤＲＩＥ）によって、すなわち、材料基板を掘りこむことで揺動支持部４を形成しているが、これとは逆に、成膜によって揺動支持部４を形成するものについても本構造を適用することができる。
さらに、図７（ａ），（ｂ）に要部を示すように、揺動支持部が、フレーム３と接続するフレーム側接続部（第１接続部）４１と、可動体２と接続する可動体側接続部（第２接続部）４２と、フレーム側接続部４１と可動体側接続部４２とを繋ぐ架橋部４３と、を含むようにしてもよい。図７においては、図６と同様、揺動支持部がＶ字状に形成された例（すなわち、架橋部が２つある例）を示している。
フレーム側接続部４１は、フレーム３の内側面に沿ってフレーム３の延び方向、すなわち、フレーム３の厚さ方向と直交する方向に延びるように形成されている。また、可動体側接続部４２は、可動体２の側面に沿ってフレーム側接続部４１と平行に、すなわち、可動体２の厚さ方向と直交する方向に延びるように形成されている。なお、「直交する方向に延びる」とは、厳密な意味で直交する方向に延びることを意味するものではなく、ほぼ直交する方向に延びることを含むものである。また、両接続部ともに延び方向の寸法（長さ）は、架橋部４３の幅よりも大きければよく、任意に設定できる。そして、フレーム側接続部４１および架橋部４３のフレーム３側の端部が、フレーム３の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持され、可動体側接続部４２および架橋部４３の可動体２側の端部が、可動体２の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されている。
このようにすると、フレーム側接続部４１および可動体側接続部４２によってマスク形状やエッチングによる揺動支持部４の両端部の形状不安定を吸収できるので、さらに効果的に可動体２の共振周波数のずれを抑制できる。なお、可動体２が第１シリコン層からなる場合には、揺動支持部４が可動体側接続部４２を有さず、フレーム側接続部４１および架橋部４３のフレーム３側の端部のみが下方から支持されることになる。
さらにまた、上記実施形態では、第１シリコン層、絶縁層および第２シリコン層からなる積層構造を有する材料基板（ＳＯＩ基板）から製造されたマイクロミラー素子としているが、さらに多くの層からなる材料基板からマイクロミラー素子を製造してもよい。この場合には、揺動支持部４の端部を、フレーム３または可動体２における第１シリコン層からなる部分よりも可動体２側またはフレーム３側に突出する絶縁層および第２シリコン層を含む部分の上面に形成する。そして、揺動支持部４の端部がフレーム３または可動体２の第２シリコン層を含む部分、すなわち、フレーム３または可動体２の少なくとも第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されるように構成する。
以上説明した各種の変形は、適宜組み合わせることができるものであり、また、本実施形態によるマイクロミラー素子１を多数配列してマイクロミラーアレイを構成することができることはもちろんである。
図８〜１０は、本発明の第２実施形態によるマイクロ構造体としてのマイクロミラー素子を示している。図８は、本実施形態によるマイクロミラー素子の上視図であり、図９は、図８のＦ−Ｆ断面図であり、図１０は、図８のＧ−Ｇ断面図である。
本実施形態によるマイクロミラー素子も、例えば、ＭＥＭＳ技術としてのバルクマイクロマシニング技術によって、上記第１実施形態と同様のＳＯＩ基板（材料基板）に加工を施すことによって製造される。なお、以下の説明において、上記第１実施形態と同様の内容については適宜省略する。
図８に示すように、マイクロミラー素子２０は、可動体２１と、フレーム２２と、一対の揺動支持部２３と、を備える。
可動体２１は、フレーム２２の内側に配設され、ミラー形成部２４と、アーム部２５と、第１櫛歯電極２６と、を有する。ミラー形成部２４は、第１シリコン層からなり、その表面に光を反射するミラー面２４ａが形成されている。アーム部２５は、主として第１シリコン層からなり、ミラー形成部２４から延出形成されている。但し、アーム部２５は、後述する揺動支持部４の接続部およびその周辺については、部分的に第１シリコン層、絶縁層および第２シリコン層からなる積層構造を有している。第１櫛歯電極２６は、第１シリコン層からなり、複数の電極歯２６ａを有する。各電極歯２６ａは、アーム部２５の延び方向と交差する方向（ここでは直交する方向）に、該アーム部２５から延出形成されており、アーム部２５の延び方向に互いに離間している。なお、第１櫛歯電極２６は、アーム部２５を挟んでその両側に、それぞれ同数の電極歯２６ａを有している。
フレーム２２は、第１シリコン層、絶縁層および第２シリコン層からなる積層構造を有し、可動体２１を囲む矩形枠状に形成されている。フレーム２２は、第１櫛歯電極２６に対応する第２櫛歯電極２７を有する。第２櫛歯電極２７は、第１櫛歯電極２６と協働して静電力（静電引力）を発生させるものであり、第２シリコン層からなり、複数の電極歯２７ａを有する。第２櫛歯電極２７の各電極歯２７ａは、図９に示すように、第１櫛歯電極２６の各電極歯２６ａの下方に形成され、フレーム２２の対向する内側面からそれぞれ延出形成されている。第２櫛歯電極２７の各電極歯２７ａは、第１櫛歯電極２６の各電極歯２６ａと平行に延びており、アーム部２５の延び方向において（または上面視において）第１櫛歯電極２６の隣り合う２つの電極歯２６ａの間の位置している。
一対の揺動支持部２３は、可動体２１（さらに言えば、アーム部２５）を挟んで設けられて可動体２１の揺動動作の揺動中心軸Ａを規定する。各揺動支持部２３は、図１０に示すように、アーム部２５の第１シリコン層からなる部分とフレーム２２の第１シリコン層からなる部分とを連結し、アーム部２５の第１シリコン層からなる部分およびフレーム２２の第１シリコン層からなる部分よりも薄肉に形成されている。
揺動支持部２３の可動体２１（アーム部２５）側の端部は、絶縁層を介して、アーム部２５の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されている。すなわち、揺動支持部２３のアーム部２５側の端部は、アーム部２５において第１シリコン層からなる部分よりもフレーム２２側に突出する、絶縁層および第２シリコン層からなる部分の上面に形成されている。
揺動支持部２３のフレーム２２側の端部は、絶縁層を介して、フレーム２２の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されている。すなわち、揺動支持部２３のフレーム２２側の端部は、フレーム２２において第１シリコン層からなる部分よりもアーム部２５側に突出する、絶縁層および第２シリコン層からなる部分の上面に形成されている。
つまり、第１シリコン層からなる揺動支持部２３は、その両端部がアーム部２５の第２シリコン層からなる部分と、フレーム２２の第２シリコン層からなる部分とによって下方から支持された構造となっている。これにより、揺動支持部２３のうちアーム部２５の第２シリコン層からなる部分およびフレーム２２の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されていない部分、すなわち、図中のＴ部が実質的に「トーションバー」として機能する。
そして、第１櫛歯電極２６と第２櫛歯電極２７との間に所定の電圧が印加されると、第１櫛歯電極２６と第２櫛歯電極２７との間に静電引力が発生し、第１櫛歯電極２６が第２櫛歯電極２７に引き込まれる。これにより、可動体２１は揺動中心軸Ａまわり揺動し、発生した静電引力と、各揺動支持部２３（トーションバーとして機能するＴ部）の捩り抵抗力の和とがつり合う角度まで回転変位する。第１櫛歯電極２６と第２櫛歯電極２７との間に印加する電圧を調整することによって、可動体２１の回転変位角を調整でき、これによりミラー面２４ａの角度が制御される。
本実施形態によるマイクロミラー素子２０によると、第１実施形態によるマイクロミラー素子１が有する効果に加えて、さらに次のような効果を有する。
すなわち、本実施形態によるマイクロミラー素子２０では、可動体２１を揺動させる駆動機構としての第１櫛歯電極２６および第２櫛歯電極２７が、ミラー形成部２４から揺動中心軸Ａに直交する方向に離れた位置に設けられている。このため、マイクロミラー素子２０の揺動中心軸Ａ方向の寸法を小さくしても、可動体２１の揺動動作のための駆動力を十分に確保することができ、マイクロミラー素子２０の小型化を図ることができる。
また、マイクロミラー素子２０を揺動中心軸Ａ方向に多数配列してマイクロミラーアレイとすれば、ミラーのピッチを小さくしてマイクロミラーアレイ全体を小型化できる。
なお、第１実施形態によるマイクロミラー素子１について上述した各種の変形は、本実施形態によるマイクロミラー素子２０についても適用できる。一例として、上述の図７に示した場合と同様に、第２実施形態における揺動支持部をＶ字状に形成した構成のマイクロミラー素子２０′を図１１に示しておく。ここで、揺動支持部２３′は、フレーム側接続部と、可動体側接続部と、架橋部と、を有している。
図１２〜１４は、本発明の第３実施形態によるマイクロ構造体としての角速度センサを示している。図１２は、本実施形態による角速度センサの上視図であり、図１３は、図１２のＨ−Ｈ断面図であり、図１４は、図１２のＪ−Ｊ断面図である。
本実施形態による角速度センサも、例えば、ＭＥＭＳ技術としてのバルクマイクロマシニング技術によって、上記第１実施形態と同様のＳＯＩ基板（材料基板）に加工を施すことによって製造される。また、以下の説明において、上記第１実施形態と同様の内容については適宜省略する。
図１２に示すように、本実施形態による角速度センサ３０は、第１可動体３１と、第２可動体３２と、フレーム３３と、一対の第１揺動支持部３４と、一対の第２揺動支持部３５と、を備える。
第１可動体３１は、第１シリコン層、絶縁層および第２シリコン層からなる積層構造を有する。第１可動体３１は、対向する２つの側面、ここでは、図１２の左右方向において対向する２つの側面にそれぞれ凹部を有するＨ字状に形成され、第２可動体３２の内側に配設されている。第１可動体３１の凹部を有していない側面、ここでは、図１２の上下方向において対向する２つの側面には、それぞれ第１櫛歯電極３６が延出形成されている。第１櫛歯電極３６は、第１シリコン層からなり、互いに離間する複数の電極歯３６ａを有している。
第２可動体３２は、第１シリコン層、絶縁層および第２シリコン層からなる積層構造を有する。第２可動体３２は、第１可動体３１を所定の空隙を有して囲み、対向する２つの外側面、ここでは、図１２の上下方向において対向する２つの外側面にそれぞれ凹部を有して形成され、フレーム３３の内側に配設されている。
第２可動体３２の凹部を有してない外側面、ここでは、図１２の左右方向において対向する２つの外側面には、それぞれ第２櫛歯電極３７が延出形成されている。第２櫛歯電極３７は、第１シリコン層からなり、互いに離間する複数の電極歯３７ａを有している。また、第２可動体３２の対向する２つの内側面、ここでは、図１２の上下方向において対向する２つの内側面には、第１可動体３１に形成された第１櫛歯電極３６に対応する第３櫛歯電極３８がそれぞれ延出形成されている。第３櫛歯電極３８は、第２シリコン層からなり、互いに離間する複数の電極歯３８ａを有している。そして、第１櫛歯電極３６および第３櫛歯電極３８によって第１可動体３１と第２可動体３２とが静電結合される。以下、第１櫛歯電極３６と第３櫛歯電極３８との電極対をそれぞれ「第１静電接合部」という。
フレーム３３は、第１シリコン層、絶縁層および第２シリコン層からなる積層構造を有し、所定の空隙を有して第２可動体３２（および第１可動体３２）を囲む矩形枠状に形成されている。フレーム３３の対向する２つの内側面、ここでは、図１２の左右方向において対応する２つの内側面には、第２可動体３２の第２櫛歯電極３７に対応する第４櫛歯電極３９がそれぞれ延出形成されている。第４櫛歯電極３９は、第２シリコン層からなり、互いに離間する複数の電極歯３９ａを有している。そして、第２櫛歯電極３７および第４櫛歯電極３９によって第２可動体３２とフレーム３３とが静電結合される。以下、第２櫛歯電極３７と第４櫛歯電極３９との電極対をそれぞれ「第２静電接合部」という。
第１揺動支持部３４は、第１可動体３１の凹部と、これに対向する第２可動体３２の内側面とを連結して第１可動体３１を揺動可能に支持する。第１揺動支持部３４は、図１３に示すように、第１シリコン層からなり、第１可動体３１の第１シリコン層からなる部分と第２可動体３２の第１シリコン層からなる部分とを連結する。また、第１揺動支持部３４は、第１可動体３１の第１シリコン層からなる部分および第２可動体３２の第２シリコン層からなる部分よりも薄肉に形成されている。
第１揺動支持部３４の第１可動体側３１の端部は、絶縁層を介して、第１可動体３１の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されている。すなわち、第１揺動支持部３４の第１可動体３１側の端部は、第１可動体３１において第１シリコン層からなる部分よりも第２可動体３２側に突出する、絶縁層および第２シリコン層からなる部分の上面に形成されている。
第１揺動支持部３４の第２可動体３２側の端部は、絶縁層を介して、第２可動体３２の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されている。すなわち、第１揺動支持部３４の第２可動体３２側の端部は、第２可動体３２において第１シリコン層からなる部分よりも第１可動体３１側に突出する、絶縁層および第２シリコン層からなる部分の上面に形成されている。
これにより、第１揺動支持部３４のうち第１可動体３１の第２シリコン層からなる部分および第２可動体３２の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されていない領域（部分）、すなわち、図中のＴ１部が実質的に「トーションバー」として機能する。
第２揺動支持部３５は、第２可動体３２の凹部と、これに対向するフレームの内側面とを連結して第２可動体３２を揺動可能に支持する。第２揺動支持部３２は、図１４に示すように、第１シリコン層からなり、第２可動体３２の第１シリコン層からなる部分とフレーム３３の第１シリコン層からなる部分とを連結する。また、第２揺動支持部３５は、第２可動体３２の第１シリコン層からなる部分およびフレーム３３の第１シリコン層からなる部分よりも薄肉に形成されている。
ここで、第１揺動支持部３４の厚さと、第２揺動支持部３５の厚さとを同じにしてもよいし、異なるようにしてもよい。
第２揺動支持部３５の第２可動体３２側の端部は、絶縁層を介して、第２可動体３２の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されている。すなわち、第２揺動支持部３４の第２可動体３２側の端部は、第２可動体３２において第１シリコン層からなる部分よりもフレーム３３側に突出する、絶縁層および第２シリコン層からなる部分の上面に形成されている。
第２揺動支持部３５のフレーム３３側の端部は、絶縁層を介して、フレーム３３の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されている。すなわち、第２揺動支持部３５のフレーム３３側の端部は、フレーム３３において第１シリコン層からなる部分よりも第２可動体３２側に突出する、絶縁層および第２シリコン層からなる部分の上面に形成されている。
これにより、第２揺動支持部３５のうち第２可動体３２の第２シリコン層からなる部分およびフレーム３３の第２シリコン層からなる部分によって下方から支持されていない領域（部分）、すなわち、図中のＴ２部が「トーションバー」として機能する。
図１５は、本実施形態による角速度センサ３０の動作原理を説明するための図である。ここでは、第１可動体３１、第２可動体３２、第１揺動支持部３４および第２揺動支持部３５のみを示している。また、第１揺動支持部３４および第２揺動支持部３５を２つの棒状部材によってＶ字状に形成された例（図６、７を参照）を示している。ここで、第１揺動支持部３４によって規定される第１可動体３１の揺動動作の揺動中心軸をＸ軸、第２揺動支持部３５によって規定される第２可動体３２の揺動動作の揺動中心軸をＹ軸、第１可動体３１の上面の法線方向をＺ軸とする。
まず、２つの第２静電結合部（第２櫛歯電極３７および第４櫛歯電極３９）に交互に電圧を印加して、第１可動体３１および第２可動体３２を、Ｙ軸まわりに揺動（振動）させる。このときの回転変位角（駆動変位角）をθｙとする。この状態で、Ｚ軸まわりに角速度（印加角速度）ωｚの回転が加わると、Ｙ軸に直交する方向にコリオリ力が発生し、第１可動体３１および第２可動体３２は、Ｙ軸に直交するＸ軸まわりに揺動しようとする。しかし、第２可動体３２は揺動できないため、第１可動体３１のみがＸ軸まわりに揺動することになる。第１可動体３１が揺動すると、２つの第１静電結合部（第１櫛歯電極３６および第３櫛歯電極３８）の静電容量が交互に変化する。これを差動検出することによって第１可動体３１の回転変位角（検出変位角）θｘを検出する。この検出した回転変位角θｘは、角速度ωｚに比例する値であるので、検出した回転変位角θｘから角速度ωｚを検出することができる。
本実施形態による角速度センサ３０によれば、上記第１、第２実施形態によるマイクロミラー素子と同様に、第１、第２可動体３１，３２の共振周波数などが、第１、第２揺動支持部３４，３５の端部の厚さや形状のほとんど受けなくなる。これにより、第１，第２揺動支持部３４，３５の薄肉化を可能としてトーションバーの設計仕様に多様性を持たせつつ、第１、第２揺動支持部３４，３５の両端部の形状不安定によるトーションバーの捩り剛性のずれ等が抑制され、角速度を高精度にかつ安定して検出できる。
以上では、マイクロ構造体としてマイクロミラー素子および角速度センサを示したが、これに限るものではない。本発明は、同様の構成を有するマイクロ構造体、例えば加速度センサやその他の揺動素子などにも適用することができる。すなわち、本発明は、可動体を揺動可能に支持する構成のマイクロ構造体に適用することができるものである。
次に、本発明の実施形態によるマイクロ構造体としてのマイクロミラー素子を適用した光スイッチついて説明する。
図１６は、光スイッチとしての波長選択スイッチ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｗｉｔｃｈ：ＷＳＳ）の一例を示している。
図１６に示すように、波長選択スイッチ１００は、ファイバコリメータアレイ１０１と、回折格子１０２と、集光レンズ１０３と、マイクロミラーアレイ１０４と、ミラーアレイ１０４の各ミラーの角度を制御する制御部１０５と、を備える。
光入出力部としてのファイバコリメータアレイ１０１は、（Ｎ＋１）本のファイバコリメータが一方向に配列されて構成され、一つの入力ポート１０１ＩＮと、複数の出力ポート１０１ＯＵＴ（＃１）〜１０１ＯＵＴ（＃Ｎ）とを有する。
分光部としての回折格子１０２は、入力ポート１０１ＩＮから入力された波長多重光を波長に応じて異なる角度方向に分離する。
集光部としての集光レンズ１０３は、回折格子１０２によって分離された各波長の光ｃｈ１〜ｃｈＮ（以下「波長チャネルｃｈ１〜ｃｈＮ」という）をそれぞれ異なる位置に集光させる。
マイクロミラーアレイ１０４は、各波長チャネルｃｈ１〜ｃｈＮの集光位置に配設された複数のマイクロミラー素子（＃１〜＃Ｎ）を有する。マイクロミラーアレイ１０４に到達した各波長チャネルは、対応するマイクロミラー素子でそれぞれ反射されて所定の方向に折り返される。
制御部１０５は、各マイクロミラー素子を各波長チャネルの出力先として設定された出力ポートの位置に対応する角度に制御する。これにより、各マイクロミラー素子で折り返された波長チャネルは、集光レンズ１０３及び回折格子１０２を順に通って所望の出力ポートへとそれぞれ導かれる。
ここで、各マイクロミラー素子としては、例えば上記第１実施形態（図１〜３参照）もしくは上記第２実施形態（図８〜１０参照）によるマイクロミラー素子またはこれらの変形例に相当する構造のマイクロミラー素子を用いる。すなわち、制御部１０５は、各マイクロミラー素子の櫛歯電極間に所定の駆動電圧を印加することにより、可動体の表面に設けられたミラー面の角度を制御する。このような構成とすれば、各マイクロミラー素子の特性バラツキが抑制されるので、制御部１０５によって各マイクロミラー素子（ミラー面）の角度を高い精度で所望の角度へと制御することができる。このため、高精度でかつ安定して動作する波長選択スイッチを実現できる。
なお、ここでは、光スイッチとして波長多重されている光（信号）の伝送経路の切換えを各波長毎に行う「波長選択スイッチ」を示したが、これに限るものではない。入力ポートに入力された光をマイクロミラー素子で反射させて所望の出力ポートから出力させる光スイッチとしてもよいことはもちろんである。この場合、回折素子１０２および集光レンズ１０３は必要ではなく、制御部が各マイクロミラー素子のミラー面の角度を制御して入力ポートと出力ポートとの間で光の伝送経路を切り換える構成とすればよい。
ここで、以上説明した実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）第１層からなる部分および前記第１層よりも下側の第２層からなる部分を含むフレームと、
前記第１層からなる部分および前記第２層からなる部分を含む可動体と、
前記第１層からなり、前記フレームの前記第１層からなる部分と前記可動体の前記第１層からなる部分とを連結して前記可動体を揺動可能に支持する揺動支持部と、
を備え、
前記揺動支持部の前記フレーム側の端部が、前記フレームの少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持され、
前記揺動支持部の前記可動体側の端部が、前記可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されている、マイクロ構造体。
（付記２）付記１に記載のマイクロ構造体であって、
前記第１層および前記第２層が導電層であると共に、前記第１層と前記第２層との間に絶縁層が設けられ、
前記揺動支持部の前記フレーム側の端部が、前記絶縁層を介して、前記フレームの記第２層からなる部分によって下方から支持され、
前記揺動支持部の前記可動体側の端部が、前記絶縁層を介して、前記可動体の前記第２層からなる部分によって下方から支持されている、マイクロ構造体。
（付記３）付記１または２に記載のマイクロ構造体であって、
前記第１層および前記第２層が導電層であると共に、前記第１層と前記第２層との間に絶縁層が設けられ、
前記揺動支持部の前記フレーム側の端部が、前記フレームにおいて前記第１層からなる部分よりも前記可動体側に突出する、前記絶縁層および前記第２層を含む部分の上面に形成され、
前記揺動支持部の前記可動体側の端部が、前記可動体において前記第１層からなる部分よりも前記フレーム側に突出する、前記絶縁層および前記第２層を含む部分の上面に形成されている、マイクロ構造体。
（付記４）付記１に記載のマイクロ構造体であって、
前記揺動支持部は、
前記フレームの前記第１層からなる部分と接続し、前記フレームの側面に沿って該フレームの厚さ方向と直交する方向に延びる第１接続部と、
前記可動体の前記第１層からなる部分と接続し、前記可動体の側面に沿って該可動体の厚さ方向と直交する方向に延びる第２接続部と、
前記第１接続部と前記第２接続部との間を繋ぐ架橋部と、を有し、
前記第１接続部および前記架橋部の前記第１接続部側の端部が、前記フレームの少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持され、前記第２接続部および前記架橋部の前記第２接続部側の端部が、前記可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されている、マイクロ構造体。
（付記５）付記４に記載のマイクロ構造体であって、
前記第１層および前記第２層が導電層であると共に、前記第１層と前記第２層との間に絶縁層が設けられ、
前記第１接続部および前記架橋部の前記第１接続部側の端部が、前記フレームにおいて前記第１層からなる部分よりも前記可動体側に突出する、前記絶縁層および前記第２層を含む部分の上面に形成され、前記第２接続部および前記架橋部の前記第２接続部側の端部が、前記可動体において前記第１層からなる部分よりも前記フレーム側に突出する、前記絶縁層および前記第２層を含む部分の上面に形成されている、マイクロ構造体。
（付記６）付記１〜５のいずれか１つに記載のマイクロ構造体であって、
前記揺動支持部は、前記フレームの前記第１層からなる部分および前記可動体の前記第１層からなる部分よりも薄肉に形成されている、マイクロ構造体。
（付記７）付記１〜６のいずれか１つに記載のマイクロ構造体であって、
前記揺動支持部は２つの棒状部材からなり、
前記２つの棒状部材の間隔が、前記フレームから前記可動体に向かって広がるＶ字状に形成されている、マイクロ構造体。
（付記８）付記１〜７のいずれか１つに記載のマイクロ構造体であって、
前記可動体に設けられた第１電極と、
前記フレームに設けられた第２電極と、を備え、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されることによって生じる静電力を利用して前記可動体を揺動させる、マイクロ構造体。
（付記９）付記８に記載のマイクロ構造体であって、
前記第１電極および前記第２電極が櫛歯電極である、マイクロ構造体。
（付記１０）第１層からなる部分および前記第１層よりも下側の第２層からなる部分を含む第１可動体と、
前記第１層からなる部分および前記第２層からなる部分を含み、空隙を有して前記第１可動体を囲む第２可動体と、
前記第１層からなる部分および前記第２層からなる部分を含み、空隙を介して前記第２可動体を囲むフレームと、
前記第１層からなり、前記第１可動体の前記第１層からなる部分と前記第２可動体の前記第１層からなる部分とを連結して前記第１可動体を揺動可能に支持する第１揺動支持部と、
前記第１層からなり、前記第２可動体の前記第１層からなる部分と前記フレームの前記第１層からなる部分とを連結して前記第２可動体を揺動可能に支持する第２揺動支持部と、
を備え、
前記第１揺動支持部の前記第１可動体側の端部が、前記第１可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されると共に、前記第１揺動支持部の前記第２可動体側の端部が、前記第２可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持され、
前記第２揺動支持部の前記第２可動体側の端部が、前記第２可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されると共に、前記第２揺動支持部の前記フレーム側の端部が、前記フレームの少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されている、マイクロ構造体。
（付記１１）付記１０に記載のマイクロ構造体であって、
前記第１揺動支持部および前記第２揺動支持部は、前記第１可動体の前記第１層からなる部分、前記第２可動体の前記第１層からなる部分および前記フレームの前記第１層からなる部分よりも薄肉に形成されている、マイクロ構造体。
（付記１２）付記１０または１１に記載のマイクロ構造体であって、
前記第１可動体と前記第２可動体とを静電結合する第１静電結合部と、
前記第２可動体と前記フレームとを静電結合する第２静電結合部と、
を備える、マイクロ構造体。
（付記１３）入力ポートに入力された光を、ミラー面の角度が制御可能なマイクロミラー素子で反射させて所望の出力ポートから出力させる光スイッチであって、
前記マイクロミラー素子は、
第１層からなる部分および前記第１層よりも下側の第２層からなる部分を含むフレームと、
前記第１層からなる部分および前記第２層からなる部分を含み、前記ミラー面が形成された可動体と、
前記第１層からなり、前記フレームの前記第１層からなる部分と前記可動体の前記第１層からなる部分とを連結して前記可動体を揺動可能に支持する揺動支持部と、
を備え、
前記揺動支持部の前記フレーム側の端部が、前記フレームの少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持され、
前記揺動支持部の前記可動体側の端部が、前記可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されている、光スイッチ。
（付記１４）付記１３に記載の光スイッチであって、
前記揺動支持部は、前記フレームの前記第１層からなる部分および前記可動体の前記第１層からなる部分よりも薄肉に形成されている、光スイッチ。
（付記１５）付記１３または１４に記載の光スイッチであって、
少なくとも１つの入力ポートおよび複数の出力ポートを有する光入出力部と、
前記入力ポートに入力された波長多重光を、波長に応じて分離する分光部と、
前記分光部で分光された各波長の光をそれぞれ異なる位置に集光させる集光部と、
を備え、
前記マイクロミラー素子が前記各波長の光の集光位置にそれぞれ配置されると共に、各マイクロミラー素子で反射させた各波長の光を前記入出力部における異なる出力ポートから出力させる、光スイッチ。
１…マイクロミラー素子（マイクロ構造体）、２…可動体、３…フレーム、４…揺動支持部、１０…第１シリコン層（第１層）、１２…第２シリコン層（第２層）、１３…絶縁層、２０…マイクロミラー素子（マイクロ構造体）、２１…可動体、２２…フレーム、２３…揺動支持部、３０…角速度センサ（マイクロ構造体）、３１…第１可動体、３２…第２可動体、３３…フレーム、３４…第１揺動支持部、３５…第２揺動支持部、４１…フレーム側接続部（第１接続部）、４２…可動体側接続部（第２接続部）、４３…架橋部、１００…波長選択スイッチ（光スイッチ）、１０１…ファイバコリメータアレイ（光入出力部）、１０２…回折格子（分光部）、１０３…集光レンズ（集光部）、１０４…マイクロミラーアレイ、１０５…制御部

Claims (9)

  1. 第１層からなる部分および前記第１層よりも下側の第２層からなる部分を含むフレームと、
    前記第１層からなる部分および前記第２層からなる部分を含む可動体と、
    前記第１層からなり、前記フレームの前記第１層からなる部分と前記可動体の前記第１層からなる部分とを連結して前記可動体を揺動可能に支持する揺動支持部と、
    を備え、
    前記揺動支持部の前記フレーム側の端部が、前記フレームの少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持され、
    前記揺動支持部の前記可動体側の端部が、前記可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されている、マイクロ構造体。
  2. 前記第１層および前記第２層が導電層であると共に、前記第１層と前記第２層との間に絶縁層が設けられ、
    前記揺動支持部の前記フレーム側の端部が、前記フレームにおいて前記第１層からなる部分よりも前記可動体側に突出する前記絶縁層および前記第２層を含む部分の上面に形成され、
    前記揺動支持部の前記可動体側の端部が、前記可動体において前記第１層からなる部分よりも前記フレーム側に突出する前記絶縁層および前記第２層を含む部分の上面に形成されている、請求項１に記載のマイクロ構造体。
  3. 前記揺動支持部は、
    前記フレームの前記第１層からなる部分に接続し、前記フレームの側面に沿って該フレームの厚さ方向と直交する方向に延びる第１接続部と、
    前記可動体の前記第１層からなる部分に接続し、前記可動体の側面に沿って該可動体の厚さ方向と直交する方向に延びる第２接続部と、
    前記第１接続部と前記第２接続部とを繋ぐ架橋部と、
    を有し、
    前記第１接続部および前記架橋部の前記第１接続部側の端部が、前記フレームの少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持され、
    前記第２接続部および前記架橋部の前記第２接続部側の端部が、前記可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されている、請求項１または２に記載のマイクロ構造体。
  4. 前記揺動支持部は、前記フレームの前記第１層からなる部分および前記可動体の前記第１層からなる部分よりも薄肉に形成されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載のマイクロ構造体。
  5. 第１層からなる部分および前記第１層よりも下側の第２層からなる部分を含む第１可動体と、
    前記第１層からなる部分および前記第２層からなる部分を含み、空隙を有して前記第１可動体を囲む第２可動体と、
    前記第１層からなる部分および前記第２層からなる部分を含み、空隙を介して前記第２可動体を囲むフレームと、
    前記第１層からなり、前記第１可動体の前記第１層からなる部分と、前記第２可動体の前記第１層からなる部分とを連結して前記第１可動体を揺動可能に支持する第１揺動支持部と、
    前記第１層からなり、前記第２可動体の前記第１層からなる部分と、前記フレームの前記第１層からなる部分とを連結して前記第２可動体を揺動可能に支持する第２揺動支持部と、
    を備え、
    前記第１揺動支持部の前記第１可動体側の端部が、前記第１可動体の少なくとも第２層からなる部分によって下方から支持されると共に、前記第１揺動支持部の前記第２可動体側の端部が、前記第２可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持され、
    前記第２揺動支持部の前記第２可動体側の端部が、前記第２可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されると共に、前記第２揺動支持部の前記フレーム側の端部が、前記フレームの少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されている、マイクロ構造体。
  6. 前記第１揺動支持部および前記第２揺動支持部は、前記第１可動体の前記第１層からなる部分、前記第２可動体の前記第１層からなる部分および前記フレームの前記第１層からなる部分よりも薄肉に形成されている、請求項５に記載のマイクロ構造体。
  7. 入力ポートに入力された光を、ミラー面の角度が制御可能なマイクロミラー素子で反射させて所望の出力ポートから出力させる光スイッチであって、
    前記マイクロミラー素子は、
    第１層からなる部分および前記第１層よりも下側の第２層からなる部分を含むフレームと、
    前記第１層からなる部分および前記第２層からなる部分を含み、前記ミラー面が形成された可動体と、
    前記第１層からなり、前記フレームの前記第１層からなる部分と前記可動体の前記第１層からなる部分とを連結して前記可動体を揺動可能に支持する揺動支持部と、
    を備え、
    前記揺動支持部の前記フレーム側の端部が、前記フレームの少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持される共に、前記揺動支持部の前記可動体側の端部が、前記可動体の少なくとも前記第２層からなる部分によって下方から支持されている、光スイッチ。
  8. 前記揺動支持部は、前記フレームの前記第１層からなる部分および前記可動体の前記第１層からなる部分よりも薄肉に形成されている、請求項７に記載の光スイッチ。
  9. 少なくとも１つの入力ポートおよび複数の出力ポートを有する光入出力部と、
    前記入力ポートに入力された波長多重光を、波長に応じて分離する分光部と、
    前記分光部で分光された各波長の光をそれぞれ異なる位置に集光させる集光部と、
    を備え、
    前記マイクロミラー素子が前記各波長の光の集光位置にそれぞれ配置されると共に、各マイクロミラー素子で反射させた各波長の光を前記入出力部における異なる出力ポートから出力させる、請求項７または８に記載の光スイッチ。
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