JP2019113841A - アクチュエータとその製造方法、及び、光走査装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハをダイシングテープに固定してダイシングを行う際に、振動や水流によって蛇腹部分が振動し破損することを抑制すること。【解決手段】本発明のアクチュエータは、所定の軸に垂直な方向に延在する複数の梁を有し、隣接する前記梁の端部同士が折り返し部で連結されて全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有し、駆動対象物に接続された駆動梁と、前記梁の一方の面上に形成された下部電極と、前記下部電極の上に形成された圧電素子と、前記圧電素子の上に形成された上部電極との積層体である駆動源と、前記梁の他方の面において前記折り返し部より前記所定の軸側に形成されたリブと、を有し、前記駆動源の駆動により前記駆動対象物を前記所定の軸の周りに揺動駆動する。【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータとその製造方法、及び、光走査装置とその製造方法に関する。

従来から圧電体の上面に上部電極、下面に下部電極を形成したアクチュエータを用いて、入射光を反射させるミラー部を回転軸回りに回転させ、反射光を走査する光走査装置が知られている。このアクチュエータでは、圧電体に電圧を印加するために、上部電極に接続される上部配線と、下部電極に接続される下部配線とが形成されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

上記のアクチュエータは、厚さ方向に変形可能なＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)構造体であり、表面の面内方向の剛性を確保しつつ、厚さ方向の剛性を下げるために蛇腹構造を有している。上記のＭＥＭＳ構造体を製造する際には、複数個のＭＥＭＳ構造体に相当する形状を１枚のウェハにパターン形成した後、ダイシングにより個々のＭＥＭＳ構造体に個片化する。ダイシングの際には、ウェハをダイシングテープに貼付し、水を流しながらダイシングブレードにより切断する。

上記のアクチュエータであるＭＥＭＳ構造体は、支持層、埋め込み（ＢＯＸ：Buried Oxide）層及び活性層を有するＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板から形成される。ＳＯＩ基板の活性層のみで上記の蛇腹構造を作成した場合、蛇腹構造はダイシングテープに固定されずに宙吊り状態となる。その状態でダイシングを行う場合、蛇腹構造の剛性が低いため、ダイシングする際の振動や水流によって蛇腹部分が振動し破損する恐れがある。

特開２０１６−１３２５号公報 特許５８７６３２９号

アクチュエータとなるＭＥＭＳ構造体の製造行程において、複数個のＭＥＭＳ構造体に相当する形状を１枚のウェハにパターン形成した後、ウェハをダイシングテープに固定してダイシングを行う際に、振動や水流によって蛇腹部分が振動し破損することを抑制することが求められていた。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ウェハをダイシングテープに固定してダイシングを行う際に、振動や水流によって蛇腹部分が振動し破損することを抑制することを目的とする。

本発明の一態様に係るアクチュエータは、所定の軸に垂直な方向に延在する複数の梁を有し、隣接する前記梁の端部同士が折り返し部で連結されて全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有し、駆動対象物に接続された駆動梁（１３０Ａ、１３０Ｂ）と、前記梁の一方の面上に形成された下部電極と、前記下部電極の上に形成された圧電素子と、前記圧電素子の上に形成された上部電極との積層体である駆動源（１３１Ａ、１３１Ｂ）と、前記梁の他方の面において前記折り返し部より前記所定の軸側に形成されたリブ（１３２）と、を有し、前記駆動源の駆動により前記駆動対象物を前記所定の軸の周りに揺動駆動する。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

開示の技術によれば、ウェハをダイシングテープに固定してダイシングを行う際に、振動や水流によって蛇腹部分が振動し破損することを抑制することができる。

第１の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の斜視図（Ａ）と下面側の斜視図（Ｂ）である。 第１の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の平面図である。 第１の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の他の一例を示す上面側の斜視図である。 参考例に係る光走査装置の光走査部を示す上面側の斜視図である。 光走査装置の角度振幅の周波数特性を説明する図である。 光走査装置の固有振動モードについて説明する図である。 実施例に係る光走査装置の光走査部の要部を示す上面側の平面図（Ａ）と、リブの形状に対する感度比を説明する図（Ｂ）、（Ｃ）である。 第１の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の製造方法の製造工程を示す断面図（Ａ）〜（Ｃ）である。 第１の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の製造方法の製造工程を示す断面図（Ｄ）〜（Ｆ）である。 第２の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す下面側の斜視図である。 第３の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す下面側の斜視図である。 アライメントマークの詳細を説明する図である。 光走査部を適用した光干渉断層撮影システムの一例を示す図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
図１（Ａ）は、第１の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の斜視図である。図１（Ｂ）は、第１の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す下面側の斜視図である。図２は、第１の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す上面側の平面図である。本実施の形態に係る光走査部１００は、セラミックパッケージとパッケージカバー等のパッケージ部材に収容して用いることができる。

光走査部１００は、ミラー１１０を揺動させて光源から照射されるレーザ入射光を走査する部分である。光走査部１００は、例えば圧電素子によりミラー１１０を駆動させるＭＥＭＳミラー等である。光走査部１００に設けられたミラー１１０にレーザ入射光を入射して、ミラー１１０から出射される光を２次元に走査する。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示されるように、光走査部１００は、ミラー１１０と、ミラー支持部１２０と、連結梁１２１Ａ、１２１Ｂと、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂと、可動枠１６０と、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂと、固定枠１８０とを有する。ミラー支持部１２０の上面にミラー１１０が支持されている。

ミラー１１０を支持するミラー支持部１２０の両側に、ミラー支持部１２０に接続される一対の水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂが配置されている。ミラー支持部１２０と水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂは連結梁１２１Ａ、１２１Ｂにより接続されている。また、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂ、連結梁１２１Ａ、１２１Ｂ、ミラー支持部１２０及びミラー１１０は、可動枠１６０によって外側から支持されている。水平駆動梁１３０Ａは、水平回転軸ＡＸＨと直交する垂直回転軸ＡＸＶの方向に延在する複数の矩形状の水平梁を有し、隣接する水平梁の端部同士が折り返し部１３１Ｘ２、１３１Ｘ３、１３１Ｘ４により連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。水平駆動梁１３０Ａの一方が可動枠１６０の内周側に、他方が折り返し部１３１Ｘ１及び連結梁１２１Ａを介してミラー支持部１２０に接続される。また、水平駆動梁１３０Ｂは、水平回転軸ＡＸＨと直交する垂直回転軸ＡＸＶの方向に延在する複数の矩形状の水平梁を有し、隣接する水平梁の端部同士が折り返し部１３１Ｙ２、１３１Ｙ３、１３１Ｙ４により連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。水平駆動梁１３０Ｂの一方が可動枠１６０の内周側に、他方が折り返し部１３１Ｙ１及び連結梁１２１Ｂを介してミラー支持部１２０に接続される。

また、可動枠１６０の両側に、可動枠１６０に接続される一対の垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂが配置されている。垂直駆動梁１７０Ａは、水平回転軸ＡＸＨ方向に延在する複数の矩形状の垂直梁を有し、隣接する垂直梁の端部同士が折り返し部１７１Ｘにより連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。垂直駆動梁１７０Ａの一方が固定枠１８０の内周側に、他方が可動枠１６０の外周側に接続される。また、垂直駆動梁１７０Ｂは、水平回転軸ＡＸＨ方向に延在する複数の矩形状の垂直梁を有し、隣接する垂直梁の端部同士が折り返し部１７１Ｙにより連結され、全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有する。垂直駆動梁１７０Ｂの一方が固定枠１８０の内周側に、他方が可動枠１６０の外周側に接続される。

水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂは、それぞれ水平駆動源１３１Ａ、１３１Ｂを有する。また、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、それぞれ垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂを有する。水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂ、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、ミラー１１０を上下又は左右に揺動してレーザ光を走査するアクチュエータとして機能する。

水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂの上面には、それぞれ曲線部を含まない矩形単位である水平梁ごとに水平駆動源１３１Ａ、１３１Ｂが形成されている。水平駆動源１３１Ａは、水平駆動梁１３０Ａの上面に形成された、圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。水平駆動源１３１Ｂは、水平駆動梁１３０Ｂの上面に形成された圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。

水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂは、水平梁ごとに隣接している水平駆動源１３１Ａ、１３１Ｂ同士で、駆動波形の中央値を基準に上下反転した波形の駆動電圧を印加することにより、隣接する水平梁を上方反対方向に反らせ、各水平梁の上下動の蓄積をミラー支持部１２０に伝達する。水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂの動作によりミラー１１０及びミラー支持部１２０が水平回転軸ＡＸＨを回転する方向に揺動され、この揺動する方向を水平方向と呼び、ミラー１１０の光反射面の中心を通る上記の揺動軸を水平回転軸ＡＸＨという。例えば水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂによる水平駆動には、非共振振動を用いることができる。

例えば、水平駆動源１３１Ａは、水平駆動梁１３０Ａを構成する１番目から４番目の各水平梁の上にそれぞれ形成された４つの水平駆動源１３１Ａ１、１３１Ａ２、１３１Ａ３、１３１Ａ４を含む。また、水平駆動源１３１Ｂは、水平駆動梁１３０Ｂを構成する１番目から４番目の各水平梁の上にそれぞれ形成された４つの水平駆動源１３１Ｂ１、１３１Ｂ２、１３１Ｂ３、１３１Ｂ４を含む。この場合、水平駆動源１３１Ａ１、１３１Ｂ１、１３１Ａ３、１３１Ｂ３を同波形、水平駆動源１３１Ａ２、１３１Ｂ２、１３１Ａ４、１３１Ｂ４を前者と駆動波形の中央値を基準に上下反転した波形で駆動することで、ミラー１１０及びミラー支持部１２０を水平方向へ揺動できる。

垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの上面には、それぞれ曲線部を含まない矩形単位である垂直梁ごとに垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂが形成されている。垂直駆動源１７１Ａは、垂直駆動梁１７０Ａの上面に形成された、圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。垂直駆動源１７１Ｂは、垂直駆動梁１７０Ｂの上面に形成された、圧電薄膜と、圧電薄膜の上に形成された上部電極と、圧電薄膜の下面に形成された下部電極とを含む。

垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂは、垂直梁ごとに隣接している垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂ同士で、駆動波形の中央値を基準に上下反転した波形の駆動電圧を印加することにより、隣接する垂直梁を上方反対方向に反らせ、各垂直梁の上下動の蓄積を可動枠１６０に伝達する。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの動作によりミラー１１０及びミラー支持体１６１が水平回転軸ＡＸＨの方向と直交する方向に揺動され、この揺動する方向を垂直方向と呼び、ミラー１１０の光反射面の中心を通る上記の揺動軸を垂直回転軸ＡＸＶという。例えば垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂによる垂直駆動には、非共振振動を用いることができる。

例えば、垂直駆動源１７１Ａは、垂直駆動梁１７０Ａを構成する１番目から２番目の各垂直梁の上にそれぞれ形成された２つの垂直駆動源１７１Ａ１、１７１Ａ２を含む。また、垂直駆動源１７１Ｂは、垂直駆動梁１７０Ｂを構成する１番目から２番目の各垂直梁の上にそれぞれ形成された２つの垂直駆動源１７１Ｂ１、１７１Ｂ２を含む。この場合、垂直駆動源１７１Ａ１、１７１Ｂ１を同波形、垂直駆動源１７１Ａ２、１７１Ｂ２を前者と駆動波形の中央値を基準に上下反転した波形で駆動することで、ミラー１１０に接続されている可動枠１６０を垂直方向へ揺動できる。

本実施の形態の光走査装置において、アクチュエータとして機能するＭＥＭＳ構造体は、例えば支持層、埋め込み（ＢＯＸ）層及び活性層を有するＳＯＩ基板から形成されている。上記の固定枠１８０と可動枠１６０等は、支持層、ＢＯＸ層及び活性層の３層から形成されている。一方、水平駆動梁１３０Ａ，１３０Ｂ及び垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂ等の固定枠１８０と可動枠１６０等を除く部分は活性層の単層によって形成されている。あるいは、ＢＯＸ層と活性層の２層で形成されていてもよい。

本実施の形態の光走査装置において、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の一方の面（上面）には上記のように水平駆動源１３１Ａ、１３１Ｂが形成されており、他方の面（裏面）には折り返し部１３１Ｘ１、１３１Ｘ２、１３１Ｘ３、１３１Ｘ４、１３１Ｙ１、１３１Ｙ２、１３１Ｙ３、１３１Ｙ４より水平回転軸ＡＸＨ側にリブ１３２が形成されている。図１（Ｂ）に示されるように、リブ１３２は水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の中央部である水平回転軸ＡＸＨ上に形成されている。

水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の他方の面（裏面）に形成されているリブ１３２は、固定枠１８０及び可動枠１６０と同じ高さ（厚さ）を有する。即ち、光走査装置のアクチュエータとして機能するＭＥＭＳ構造体がＳＯＩ基板で形成される場合、リブ１３２は支持層、ＢＯＸ層、活性層の３層から形成される。

また、本実施の形態の光走査装置においては、垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂを構成する垂直梁の一方の面（上面）には上記のように垂直駆動源１７１Ａ、１７１Ｂが形成されており、他方の面（裏面）にはリブ１７２が形成されている。リブ１７２は、例えば垂直梁と折り返し部１７１Ｘ、１７１Ｙの境界に形成されている。また、ミラー支持部１２０のミラー１１０形成面の裏面にもリブが形成されている。垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂを構成する垂直梁の他方の面（裏面）に形成されているリブ１７２と、ミラー支持部１２０の裏面に形成されているリブは、例えば、ミラー支持部１２０及び垂直駆動梁１７０Ａ、１７０Ｂの上方向への反りと直交する方向（駆動梁１７０の幅（短手）方向）へ不要に反ってしまうことを防止する目的で設けられている。

上記の本実施の形態に係る光走査装置は、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の他方の面（裏面）にリブ１３２が形成されている。光走査装置のアクチュエータを構成するＭＥＭＳ構造体の製造工程において、ＭＥＭＳ構造体を複数個集積してなるウェハをダイシングテープに固定してダイシングを行う際に、リブ１３２がダイシングテープに張り付くことで水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂが振動や水流によって過度に振動し、破損することを抑制することができる。蛇腹構造の折り返し部にリブを設けた場合、蛇腹が長手方向に傾くモードで振られる質量が大きくなり、共振周波数の低下や振動量が増大するといった影響が出る。本実施の形態では、折り返し部１３１Ｘ１、１３１Ｘ２、１３１Ｘ３、１３１Ｘ４、１３１Ｙ１、１３１Ｙ２、１３１Ｙ３、１３１Ｙ４より水平回転軸ＡＸＨ側にリブ１３２が形成されているので、蛇腹の傾き方向の周波数特性の変動を抑えつつ、ダイシング時の破損を防ぐことができる。

図３は本実施の形態に係る光走査装置の光走査部の他の一例を示す上面側の斜視図である。図３に示される光走査装置では、リブ１３２は水平回転軸ＡＸＨ上ではなく、折り返し部１３１Ｘ１、１３１Ｘ２、１３１Ｘ３、１３１Ｘ４、１３１Ｙ１、１３１Ｙ２、１３１Ｙ３、１３１Ｙ４の近傍に形成されている点で図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示される光走査部と異なり、上記以外は図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示される光走査部と同様である。

図３に示される光走査装置は、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の他方の面（裏面）にリブ１３２Ａが形成されている。光走査装置のアクチュエータを構成するＭＥＭＳ構造体の製造工程において、ＭＥＭＳ構造体を複数個集積してなるウェハをダイシングテープに固定してダイシングを行う際に、リブ１３２Ａがダイシングテープに張り付くことで水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂが振動や水流によって過度に振動し、破損することを抑制することができる。蛇腹の傾き方向の周波数特性の変動を抑えつつ、ダイシング時の破損を防ぐことができる。

図４は参考例に係る光走査装置の光走査部を示す上面側の斜視図である。図４に示される光走査装置では、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の他方の面（裏面）にリブが形成されていない点で図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示される光走査部と異なり、上記以外は図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示される光走査部と同様である。

図４に示される光走査装置は、光走査装置を構成するＭＥＭＳ構造体の製造工程において、ＭＥＭＳ構造体を複数個集積してなるウェハをダイシングテープに固定してダイシングを行う際に、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂが振動や水流によって振動し、破損する可能性がある。

図５は光走査装置の角度振幅の周波数特性を説明する図である。図５において、実線ａは図４に示される参考例に係る光走査装置の周波数特性を示し、点線ｂは図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示される本実施の形態に係る光走査装置の周波数特性を示し、一点鎖線ｃは図３に示される本実施の形態の他の一例に係る光走査装置の周波数特性を示す。

図５に示される周波数特性はシミュレーションの結果であり、各光走査装置において固定枠を固定し、可動枠内における水平駆動梁を構成する水平梁の外側から奇数番目の梁の水平駆動源１３１Ａ２、１３１Ａ４、１３１Ｂ２、１３１Ｂ４に±１Ｖの電圧を印加した際の水平回転軸ＡＸＨ方向の角度振幅を求めた。図５の縦軸は水平回転軸ＡＸＨ方向の角度振幅であり、横軸は印加電圧の周波数である。

図５に示されるように、リブ１３２が水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の中央部である水平回転軸ＡＸＨ上に形成されている図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示される本実施の形態の光走査装置（点線ｂ）は、リブが形成されていない図４の参考例の光走査装置（実線ａ）と同等の周波数特性を有していることが確認された。即ち、リブ１３２を水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の中央部である水平回転軸ＡＸＨ上に形成しても、水平駆動梁の周波数特性はほとんど変動しなかった。図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示される本実施の形態の光走査装置は、上記の周波数特性の変動がなく、上記のようにダイシング時の破損を防ぐことができるという効果を享受することができる光走査装置である。

一方、リブ１３２が折り返し部１３１Ｘ１、１３１Ｘ２、１３１Ｘ３、１３１Ｘ４、１３１Ｙ１、１３１Ｙ２、１３１Ｙ３、１３１Ｙ４の近傍に形成されている図３に示される本実施の形態の他の一例の光走査装置（一点鎖線ｃ）は、リブが形成されていない図４の参考例の光走査装置（実線ａ）と比較して、７００〜１０００Ｈｚの領域での大きなゲイン変化があり、２０００〜３０００Ｈｚの領域で大きな周波数変化が確認された。即ち、リブ１３２を水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の折り返し部１３１Ｘ１、１３１Ｘ２、１３１Ｘ３、１３１Ｘ４、１３１Ｙ１、１３１Ｙ２、１３１Ｙ３、１３１Ｙ４の近傍に形成すると、水平駆動梁の周波数特性は大きく変動した。図３に示される本実施の形態の他の一例の光走査装置は、上記の周波数特性の変動はあるものの、変動は実用可能な範囲内であり、上記のようにダイシング時の破損を防ぐことができるという効果を享受することができる光走査装置である。

図６は光走査装置の固有振動モードについて説明する図である。図６（Ａ）は本実施の形態に係る光走査装置の９００Ｈｚモードにおける駆動梁及びミラーの位置と姿勢を示す模式図である。図６（Ｂ）は本実施の形態に係る光走査装置の２２００Ｈｚモードにおける駆動梁及びミラーの位置と姿勢を示す模式図である。図６（Ｃ）は本実施の形態に係る光走査装置の２４００Ｈｚモードにおける駆動梁及びミラーの位置と姿勢を示す模式図である。図６（Ｄ）は本実施の形態に係る光走査装置の２８００Ｈｚモードにおける駆動梁及びミラーの位置と姿勢を示す模式図である。

本実施の形態に係る光走査装置では、９００Ｈｚ〜２８００Ｈｚまでの周波数領域において、ＭＥＭＳ構造体の破損につながるような異常な振動状態はなく、安定して振動するように駆動させることができた。

図７（Ａ）は、リブの幅及び長さに対する振れ角感度をシミュレーションにより求める際に用いた光走査装置の構成を示す模式図である。水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂの部分のみを示している。水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂの幅Ｗ１（水平梁が延在する方向に直交する方向の幅）に対して、水平駆動梁に設けられたリブ１３２は、長さＬ（水平梁が延在する方向に直交する方向の長さ）と、幅Ｗ２（水平梁が延在する方向の幅）を有する。水平梁が延在する方向は垂直回転軸ＡＸＶ方向であり、水平梁が延在する方向と直交する方向は水平回転軸ＡＸＨ方向である。リブ１３２の高さは、上記のように不図示の可動枠及び固定枠と同じである。上記を除いては、図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２に示される構成を有する。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示される光走査装置のＤＣ駆動時の振れ角感度をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。縦軸はリブなし時を基準としたときの感度比、即ち、図４に示される光走査装置の感度を１としたときの感度である。横軸は、水平梁の幅Ｗ１に対するリブ１３２の幅Ｗ２（Ｗ２／Ｗ１）の相対値（％）である。ここで、図７（Ｂ）のシミュレーションは、水平梁の幅Ｗ１に対するリブ１３２の長さＬ（Ｌ／Ｗ１）を９３％に固定して行っている。Ｗ２／Ｗ１が５０％以下のときに、振れ角感度の比が約１以上となり、リブなし時以上の感度を得ることが可能であり、好ましい。

図７（Ｃ）は、図７（Ａ）に示される光走査装置のＤＣ駆動時の振れ角感度をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。縦軸はリブなし時を基準としたときの感度比、即ち、図４に示される光走査装置の感度を１としたときの感度である。横軸は、水平梁の幅Ｗ１に対するリブ１３２の長さＬ（Ｌ／Ｗ１）の相対値（％）である。ここで、図７（Ｃ）のシミュレーションは、水平梁の幅Ｗ１に対するリブ１３２の幅Ｗ２（Ｗ２／Ｗ１）を２０％に固定して行っている。Ｌ／Ｗ１が３０％以上のときに、振れ角感度の比が約１以上となり、リブなし時以上の感度を得ることが可能であり、好ましい。

上記のように、リブ１３２の寸法としては、Ｗ２／Ｗ１が５０％以下であり、Ｌ／Ｗ１が３０％以上であることが好ましい。即ち、リブ１３２の形状は水平梁の長手方向に短く、短手方向に長いことが好ましいことを示している。これは、リブが水平梁の短手方向（延在方向に直交する方向）の反りを抑制することで、水平梁の長手方向（延在方向）の反り剛性を低下させることができるためと考えられる。

また、リブ１３２は幅Ｗ２が広く、長さＬが短いほど振れ角感度が低下するため、リブ１３２の幅Ｗ２と長さＬは、リブの長さＬ／リブの幅Ｗ２＞２であることが好ましい。

次に、本実施の形態の係る光走査装置のアクチュエータであるＭＥＭＳ構造体の製造方法について図８及び図９を参照して説明する。図８及び図９は、製造工程を示す断面図であり、図１（Ａ）中におけるＸからミラー１１０の中心点を通り、さらにＺに到る位置の断面に相当する。

まず、図８（Ａ）に示されるように、支持層１０、ＢＯＸ層１１、活性層１２を有するＳＯＩ基板を用意し、フォトレジスト膜をパターン形成してエッチング加工することにより、図８（Ｂ）に示されるように、アクチュエータが複数個集積してなる集積基板となるようにパターン加工する。ここで、アクチュエータは、可動枠１６０と、その内側に設けられ、表面にミラーが形成されたミラー支持部１２０と、ミラー支持部及び可動枠１６０に接続され、表面に水平駆動源１３１Ｂが形成された水平駆動梁と、を有する。可動枠１６０と固定枠を接続するように、表面に垂直駆動源１７１Ｂが形成された垂直駆動梁を有する。可動枠１６０の外周に固定枠を有するが、集積した状態では、固定枠は切り出されていない。また、水平駆動梁を構成する水平梁の裏面にリブ１３２が形成されている。本実施形態では、各水平梁の中央部近傍である水平回転軸上にリブ１３２が形成されている。

次に、図８（Ｃ）示されるように、アクチュエータが複数個集積した集積基板としたＳＯＩ基板に対してダイシング処理を行うために、ＳＯＩ基板のミラー、水平駆動梁及び垂直駆動梁等の形成面（活性層１２側の面）とは反対側のリブ１３２の形成面（支持層１０側の面）に、ダイシングテープ１４を貼り付ける。ここで、リブ１３２の底面がダイシングテープ１４に十分に貼り合わされるようにする。

次に、図９（Ｄ）示されるように、ＳＯＩ基板のダイシングラインに沿ってダイシング溝１５を形成し、アクチュエータが複数個集積した集積基板から個片化されたアクチュエータであるＭＥＭＳ構造体を切り出す。この工程において、ＳＯＩ基板から固定枠１８０が切り出される。ダイシング工程は、振動及び水流の負荷がＭＥＭＳ構造体にかけられるため、中空に浮いた状態の梁が存在すると破損する恐れがあるが、本実施の形態に係る製造方法ではリブ１３２がダイシングテープに貼り付けられて固定されており、ダイシング時の破損を防ぐことができる。

次に、図９（Ｅ）に示されるように、ダイシングテープ１４の貼り合わせ面と反対側の面から、支持層１０が残されている箇所である固定枠１８０、可動枠１６０、リブ１３２の各箇所を冶具で押圧する。これにより、図９（Ｆ）に示されるように、光走査装置のアクチュエータとして機能するＭＥＭＳ構造体を個片化した状態でダイシングテープ１４から剥離することができる。以上のようにして、光走査装置のアクチュエータを製造することができる。

〈第２の実施の形態〉
図１０は、第２の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す下面側の斜視図である。水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する複数の水平梁として、リブが設けられた水平梁とリブは設けられていない水平梁を有しており、リブが設けられていない水平梁の隣にリブが設けられた水平梁が配置されている。この点を除いて、第１の実施の形態と同様である。具体的には、本実施の形態の光走査装置のアクチュエータにおいては、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁のうち、外側から奇数番目の水平梁にのみ、リブ１３２Ｂが形成されている。偶数番目の水平梁にのみリブ１３２Ｂが形成されていても同様である。リブが形成されていない水平梁が２本連続して配置されると、ダイシングテープに固定されたときに梁が変形しやすくなるため、リブが形成されていない水平梁が２本連続しない配置とすることが好ましい。

図１０は、外側から１番目と３番目の水平梁にリブが設けられている構成を示しているが、これ以外に、外側から２番目と４番目の水平梁にリブが設けられている構成でもよい。あるいは、２番目３番目の水平梁にリブが設けられている構成でもよい。

リブが設けられていない構成に対する周波数特性の変化の大きさは、リブの位置にもよるが、リブの位置が同一である場合にはリブの数が少ないほど変化が小さくなる。このため、リブが設けられていない構成の設計を利用して、リブが設けられた構成の光走査装置及びアクチュエータを設計することが可能である。

上記の本実施の形態に係る光走査装置は、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の他方の面（裏面）にリブ１３２Ｂが形成されている。光走査装置のアクチュエータを構成するＭＥＭＳ構造体の製造工程において、ＭＥＭＳ構造体を複数個集積してなるウェハをダイシングテープに固定してダイシングを行う際に、リブ１３２Ｂがダイシングテープに張り付くことで水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂが振動や水流によって過度に振動し、破損することを抑制することができる。本実施の形態では、折り返し部より水平回転軸側にリブ１３２Ｂが形成されているので、蛇腹の傾き方向の周波数特性の変動を抑えつつ、ダイシング時の破損を防ぐことができる。

〈第３の実施の形態〉
図１１は、第３の実施の形態に係る光走査装置の光走査部の一例を示す下面側の斜視図である。水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する複数の水平梁として、水平回転軸ＡＸＨからみて一方の側における水平梁の端部近傍にリブ１３２Ｃが設けられている第１梁と、第１梁の隣に配置され、水平回転軸ＡＸＨからみて一方の側の反対側における水平梁の端部近傍にリブ１３２Ｃが設けられている第２梁とを有する。図１１に示される構成では、水平回転軸ＡＸＨからみて一方の側における水平梁の端部近傍にリブ１３２Ｃが設けられている第１梁と、他方の端部近傍にリブ１３２Ｃが形成されている第２梁が交互に設けられている。

上記の水平回転軸ＡＸＨからみて一方の側における水平梁の端部近傍にリブ１３２Ｃが設けられている第１梁と、第１梁の隣に配置され、水平回転軸ＡＸＨからみて一方の側の反対側における水平梁の端部近傍にリブ１３２Ｃが設けられている第２梁は、例えば外側から１番目と３番目の水平梁が第１梁であり、２番目と４番目が第２梁である構成でもよい。例えば外側から２番目と４番目の水平梁が第１梁であり、１番目と３番目が第２梁である構成でもよい。例えば外側から１番目と４番目の水平梁が第１梁であり、２番目と３番目が第２梁である構成でもよい。但し、この場合は、リブ１３２Ｃは２番目と３番目の水平梁の折り返し部分に形成されていなければならない。例えば外側から２番目と３番目の水平梁が第１梁であり、１番目と４番目が第２梁である構成でもよい。但し、この場合は、リブ１３２Ｃは２番目と３番目の水平梁の折り返し部分に形成されていなければならない。さらに、第１梁と第２梁の他に、リブを有さない第３の梁を有する構成であってもよい。

上記の本実施の形態に係る光走査装置は、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂを構成する水平梁の他方の面（裏面）にリブ１３２Ｃが形成されている。光走査装置のアクチュエータを構成するＭＥＭＳ構造体の製造工程において、ＭＥＭＳ構造体を複数個集積してなるウェハをダイシングテープに固定してダイシングを行う際に、リブ１３２Ｃがダイシングテープに張り付くことで水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂが振動や水流によって過度に振動し、破損することを抑制することができる。本実施の形態では、折り返し部より水平回転軸側にリブ１３２Ｃが形成されているので、蛇腹の傾き方向の周波数特性の変動を抑えつつ、ダイシング時の破損を防ぐことができる。

〈アライメントマーク〉
次に、図１及び図２に示される光走査部１００の固定枠１８０に形成されたアライメントマークについて説明する。図１２は、アライメントマークの詳細を説明する図である。

固定枠１８０の表面には、第１アライメントマークＭ１及び第２アライメントマークＭ２が形成されている。第１アライメントマークＭ１は、ミラー１１０を挟んで水平方向に対向するように、対をなして形成されている。第２アライメントマークＭ２は、ミラー１１０を挟んで垂直方向に対向するように、対をなして形成されている。

また、一対の第１アライメントマークＭ１を結ぶ第１直線Ｌ１と、一対の第２アライメントマークＭ２を結ぶ第２直線Ｌ２とは、ミラー１１０の中心点Ｃで交差する。このように、第１アライメントマークＭ１及び第２アライメントマークＭ２は、ミラー１１０の中心点Ｃを示すマークとして機能する。

なお、ミラー１１０の中心点Ｃは、水平方向に関しては矩形状の固定枠１８０の中心に位置しているが、垂直方向に関しては固定枠１８０の中心からは変位している。一対の第３アライメントマークＭ３は、固定枠１８０の垂直方向に関する中心位置を示している。

ミラー１１０の中心点Ｃが垂直方向に関して固定枠１８０の中心から変位している理由は、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量バランスの最適化のために、垂直方向に関してミラー支持体１６１の一方が重くなるように、可動枠１６０の一方の幅を広くしているためである。ここで、ミラー支持体１６１とは、ミラー支持部１２０と、連結梁１２１Ａ、１２１Ｂと、水平駆動梁１３０Ａ、１３０Ｂと、可動枠１６０とを含む部分である。このように、ミラー１１０とミラー支持体１６１の重量バランスの最適化は、垂直駆動時のリンギングの発生を抑制することを目的としている。

第１アライメントマークＭ１及び第３アライメントマークＭ３は、それぞれ１つの三角形で構成されている。第２アライメントマークＭ２は、近接して配置される第３アライメントマークＭ３と区別するために、垂直方向に並べた２つの三角形で構成されている。なお、各アライメントマークの形状は、三角形には限られず、適宜変更可能である。

各アライメントマークは、目視による判別が容易となるように、高反射率の金属（金、銀等）からなる薄膜で形成されていることが好ましい。また、各アライメントマークは、光走査装置のアクチュエータを構成するＭＥＭＳ構造体の製造工程において、ミラー１１０、配線、電極等を形成する際に、これらと同一の工程で形成される。すなわち、アライメントマークを形成するための特別な製造工程は不要である。

なお、各アライメントマークは、視認可能であればよく、表面上に保護膜や増反射膜等が形成されていてもよい。また、アライメントマークは、ミラー１１０の中心点Ｃを示すことが可能なものであればよく、第３アライメントマークＭ３は、必須ではない。

以上のように、ミラー１１０の中心点Ｃを示すアライメントを固定枠１８０に形成することにより、光走査部１００をパッケージ部材に収容する際や、回路基板に固定する際の位置決めが容易となる。これにより、光走査部１００が適用される装置において、光学系とミラー１１０の中心点Ｃとの位置合わせを容易かつ高精度に行うことが可能となる。

このように、光学系とミラー１１０の中心点Ｃとの位置合わせを高精度に行うことが可能となることにより、レーザ光がミラー１１０の中心点Ｃに高精度に照射され、ミラー１１０以外の領域にレーザ光が照射されることによる迷光の発生が低減する。

図１３は、光走査部１００を適用した光干渉断層撮影（ＯＣＴ）システムの一例を示す図である。図１３に示すように、ＯＣＴシステム２００は、本体ユニット２１０と、固定ミラー２２０と、光走査部１００と、ＯＣＴ光学系２３０とを有する。

本体ユニット２１０は、レーザ光２４０を射出するレーザ光源２１１と、反射光２４１を検出するとを含む。反射光２４１は、レーザ光２４０が測定対象により反射されることにより生じる反射成分である。

レーザ光源２１１から射出されたレーザ光２４０は、固定ミラー２２０で反射されて光走査部１００に導かれる。光走査部１００は、入射したレーザ光２４０を二次元的に偏向することにより、ＯＣＴ光学系２３０を介してレーザ光２４０を測定対象上に走査する。測定対象からの反射光２４１は、レーザ光２４０と同一の経路を通って検出部２１２に入射する。

ＯＣＴシステム２００への光走査部１００の取り付けは、光走査部１００が取り付けられるパッケージ部材や回路基板を基準として行われるが、取り付け時に光走査部１００に位置ずれが生じると、ミラー１１０の中心点Ｃがずれることにより迷光が発生する。また、
光走査部１００に傾きが生じると、レーザ光２４０の経路だけでなく、反射光２４１の経路にも影響を及ぼしてしまう。さらに、光走査部１００が回転方向に位置ずれすると、ミラー１１０の回転軸が傾くことにより、レーザ光２４０の走査領域が全体的に傾いてしまう。

光走査部１００を、上記アライメントマークを基準として取り付けを行うことにより、取り付け時の位置ずれや傾きが抑制され、迷光の発生、レーザ光２４０及び反射光２４１の経路の位置ずれ、走査領域の傾き等が低減する。

なお、光走査部１００が取り付けられる装置側にも基準となるマークを設けておくことが好ましい。

以上、好ましい実施の形態について説明したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。例えば、上記の実施の形態では、ミラーを有する光走査装置にアクチュエータを適用した形態を説明しているが、アクチュエータの駆動対象物はミラーでなくてもよく、本発明はミラーを持たないアクチュエータにも適用することが可能である。また、本発明の光走査装置は、眼底検査装置の光干渉断層計に好ましく適用することができる。眼底検査装置の光干渉断層計では、プロジェクタのように一方の軸が高速動作するため共振駆動を必要とされず、振角量を自由に設定して調整して光走査ができることを求められているため、本実施例のような二軸とも非共振駆動の構成が適している。また、プロジェクション装置にも適用可能である。

１０ 支持層
１１ 埋め込み（ＢＯＸ）層
１２ 活性層
１４ ダイシングテープ
１５ ダイシング溝
１００ 光走査部
１１０ ミラー
１２０ ミラー支持部
１２１Ａ、１２１Ｂ 連結梁
１３０Ａ、１３０Ｂ 水平駆動梁
１３１Ａ、１３１Ｂ 水平駆動源
１３１Ａ１、１３１Ａ２、１３１Ａ３、１３１Ａ４ 水平駆動源
１３１Ｂ１、１３１Ｂ２、１３１Ｂ３、１３１Ｂ４ 水平駆動源
１３１Ｘ１、１３１Ｘ２、１３１Ｘ３、１３１Ｘ４ 折り返し部
１３１Ｙ１、１３１Ｙ２、１３１Ｙ３、１３１Ｙ４ 折り返し部
１３２、１３２Ｂ、１３２Ｃ リブ
１６０ 可動枠
１６１ ミラー支持体
１７０Ａ、１７０Ｂ 垂直駆動梁
１７１Ａ、１７１Ｂ 垂直駆動源
１７１Ａ１、１７１Ａ２ 垂直駆動源
１７１Ｂ１、１７１Ｂ２ 垂直駆動源
１７１Ｘ、１７１Ｙ 折り返し部
１７２ リブ
１８０ 固定枠

Claims (13)

1. 所定の軸に垂直な方向に延在する複数の梁を有し、隣接する前記梁の端部同士が折り返し部で連結されて全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有し、駆動対象物に接続された駆動梁と、
   前記梁の一方の面上に形成された駆動源と、
   前記梁の他方の面において前記折り返し部より前記所定の軸側に形成されたリブと、を有し、
   前記駆動源の駆動により前記駆動対象物を前記所定の軸の周りに揺動駆動する
   アクチュエータ。
2. 前記リブは前記梁の長手方向に短く、短手方向に長い形状である
   請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記所定の軸の方向における前記梁の幅Ｗ１に対する前記所定の軸に直交する方向における前記リブの幅Ｗ２が５０％以下である
   請求項１または２に記載のアクチュエータ。
4. 前記所定の軸の方向における前記梁の幅Ｗ１に対する前記所定の軸の方向における前記リブの長さＬが３０％以上である
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
5. 前記複数の梁の全てに前記リブが設けられている
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
6. 前記複数の梁として前記リブが設けられた梁とリブは設けられていない梁を有しており、
   前記リブが設けられていない梁の隣に前記リブが設けられた梁が配置されている
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
7. 前記リブが前記所定の軸上に形成されている
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
8. 前記複数の梁として、前記所定の軸からみて一方の側における前記梁の端部近傍に前記リブが設けられている第１梁と、前記第１梁の隣に配置され、前記所定の軸からみて一方の側の反対側における前記梁の端部近傍に前記リブが設けられている第２梁とを有する
   請求項1乃至６のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
9. 第２の所定の軸に垂直な方向に延在する複数の第２の梁を有し、隣接する前記第２の梁の端部同士が第２の折り返し部で連結されて全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有し、前記駆動対象物に接続された可動枠に接続された第２の駆動梁と、
   前記第２の梁の一方の面上に形成された第２の駆動源と、をさらに有し、
   前記駆動源の駆動により前記駆動対象物を前記所定の軸の周りに揺動駆動し、前記第２の駆動源の駆動により前記駆動対象物を前記第２の所定の軸の周りに揺動駆動する
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
10. ＳＯＩ基板に所定のパターン加工を行い、所定の軸に垂直な方向に延在する複数の梁を有し、隣接する前記梁の端部同士が折り返し部で連結されて全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有し、駆動対象物に接続された駆動梁と、前記梁の一方の面上に形成された駆動源と、前記梁の他方の面において前記折り返し部より前記所定の軸側に形成されたリブと、を有し、前記駆動源の駆動により前記駆動対象物を前記所定の軸の周りに揺動駆動するアクチュエータが、複数個集積してなる集積基板を形成する工程と、
    前記集積基板を前記リブの形成面側からダイシングテープに貼付する工程と、
    前記集積基板をダイシングして個片化されたアクチュエータとする工程と、
    前記個片化されたアクチュエータを前記ダイシングテープから剥離する工程と
    を有するアクチュエータの製造方法。
11. 光反射面を有するミラーと、
    前記ミラーを支持するミラー支持体と、
    所定の軸に垂直な方向に延在する複数の梁を有し、隣接する前記梁の端部同士が折り返し部で連結されて全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有し、前記ミラー支持体に接続された駆動梁と、
    前記梁の一方の面上に形成された駆動源と、
    前記梁の他方の面において前記折り返し部より前記所定の軸側に形成されたリブと、を有し、
    前記駆動源の駆動により前記ミラー支持体を前記所定の軸の周りに揺動駆動する
    光走査装置。
12. 前記駆動梁に接続され、前記ミラーの中心点を示すマークが形成された固定枠を有する
    請求項１１に記載の光走査装置。
13. ＳＯＩ基板に所定のパターン加工を行い、光反射面を有するミラーと、前記ミラーを支持するミラー支持体と、所定の軸に垂直な方向に延在する複数の梁を有し、隣接する前記梁の端部同士が折り返し部で連結されて全体としてジグザグ状の蛇腹構造を有し、前記ミラー支持体に接続された駆動梁と、前記梁の一方の面上に形成された駆動源と、前記梁の他方の面において前記折り返し部より前記所定の軸側に形成されたリブと、を有し、前記駆動源の駆動により前記ミラー支持体を前記所定の軸の周りに揺動駆動する光走査部となるアクチュエータが、複数個集積してなる集積基板を形成する工程と、
    前記集積基板を前記リブの形成面側からダイシングテープに貼付する工程と、
    前記集積基板をダイシングして個片化されたアクチュエータとする工程と、
    前記個片化されたアクチュエータを前記ダイシングテープから剥離する工程と
    を有する光走査装置の製造方法。