JP3827977B2 - マイクロミラー素子の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光ファイバ間の光路の切り換えを行う光スイッチング装置や、光ディスクに対してデータの記録・再生処理を行う光ディスク装置などに組み込まれる素子であって、光の進路方向を変更するのに用いられるマイクロミラー素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信技術が様々な分野で広く利用されるようになってきた。光通信においては、光ファイバを媒体として光信号が伝送されるところ、光信号の伝送経路を或るファイバから他のファイバへと切換えるためには、一般に、いわゆる光スイッチング装置が使用されている。良好な光通信を達成するうえで光スイッチング装置に求められる特性としては、切換え動作における、大容量性、高速性、高信頼性などが挙げられる。これらの観点より、光スイッチング装置としては、マイクロマシニング技術によって作製されるマイクロミラー素子を組み込んだものに対する期待が高まっている。マイクロミラー素子によると、光スイッチング装置における入力側の光伝送路と出力側の光伝送路との間で、光信号を電気信号に変換せずに光信号のままでスイッチング処理を行うことができ、上述の特性を得るうえで好適だからである。
【０００３】
マイクロマシニング技術で作製したマイクロミラー素子を用いた光スイッチング装置は、例えば、国際公開ＷＯ００／２０８９９号公報や、論文Fully Provisioned 112×112 Micro-Mechanical Optical Crossconnect with 35.8Tb/sec Demonstrated Capacity (Proc. 25^th Optical Fiber Communication Conf. Baltimore. PD12(2000))などに開示されている。
【０００４】
図３９は、一般的な光スイッチング装置２００の概略構成を表す。光スイッチング装置２００は、一対のマイクロミラーアレイ２０１，２０２と、入力ファイバアレイ２０３と、出力ファイバレイ２０４とを有する。入力ファイバアレイ２０３は所定数の入力ファイバ２０３ａからなり、マイクロミラーアレイ２０１には、各入力ファイバ２０３ａに対応可能なように、マイクロミラー素子２０１ａが配設されている。同様に、出力ファイバアレイ２０４は所定数の出力ファイバ２０４ａからなり、マイクロミラーアレイ２０２には、各出力ファイバ２０４ａに対応可能なように、マイクロミラー素子２０２ａが配設されている。また、各入力ファイバ２０３ａの端部に対向するように、複数のマイクロレンズ２０５が配置されており、各出力ファイバ２０４ａの端部に対向するように、複数のマイクロレンズ２０６が配置されている。
【０００５】
光伝送時において、入力ファイバ２０３ａから出射される光Ｌ１は、対応するマイクロレンズ２０５を通過することによって、互いに平行光とされ、マイクロミラーアレイ２０１に向かって出射する。光Ｌ１は、対応するマイクロミラー素子２０１ａで反射し、マイクロミラーアレイ２０２へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子２０１ａは、光Ｌ１を所望のマイクロミラー素子２０２ａに入射させるように、そのミラー面ないし反射面を傾斜させる。次に、光Ｌ１は、マイクロミラー素子２０２ａで反射し、出力ファイバアレイ２０４へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子２０２ａは、所望の出力ファイバ２０４ａに光Ｌ１を入射させるように、そのミラー面を傾斜させる。
【０００６】
このように、光スイッチング装置２００によると、各入力ファイバ２０３ａから出射した光Ｌ１は、マイクロミラーアレイ２０１，２０２における偏向によって、所望の出力ファイバ２０４ａに１対１で接続される。そして、マイクロミラー素子２０１ａ，２０２ａにおける偏向角度を適宜変更することによって、光Ｌ１が到達する出力ファイバ２０４ａが切換えられる。
【０００７】
図４０は、他の一般的な光スイッチング装置３００の概略構成を表す。光スイッチング装置３００は、マイクロミラーアレイ３０１と、固定ミラー３０２と、入出力ファイバアレイ３０３と有する。入出力ファイバアレイ３０３は所定数の入力ファイバ３０３ａおよび所定数の出力ファイバ３０３ｂからなり、マイクロミラーアレイ３０１には、各ファイバ３０３ａ，３０３ｂに対応可能なように、マイクロミラー素子３０１ａが配設されている。また、各ファイバ３０３ａ，３０３ｂの端部に対向するように、複数のマイクロレンズ３０４が配置されている。
【０００８】
光伝送時において、入力ファイバ３０３ａから出射された光Ｌ２は、マイクロレンズ３０４を介してマイクロミラーアレイ３０１に向かって出射する。光Ｌ２は、対応する第１のマイクロミラー素子３０１ａで反射されることによって固定ミラー３０２へと偏向され、固定ミラー３０２で反射された後、第２のマイクロミラー素子３０１ａに入射する。このとき、第１のマイクロミラー素子３０１ａは、光Ｌ２を所望の第２のマイクロミラー素子３０１ａに入射させるように、そのミラー面を傾斜させる。次に、光Ｌ２は、第２のマイクロミラー素子３０１ａで反射されることによって、入出力ファイバアレイ３０３へと偏向される。このとき、第２のマイクロミラー素子３０１ａは、光Ｌ２を所望の出力ファイバ３０３ｂに入射させるように、そのミラー面を傾斜させる。
【０００９】
このように、光スイッチング装置３００によると、各入力ファイバ３０３ａから出射した光Ｌ２は、マイクロミラーアレイ３０１および固定ミラー３０２における偏向によって、所望の出力ファイバ３０３ｂに１対１で接続される。そして、第１および第２のマイクロミラー素子３０１ａにおける偏向角度を適宜変更することによって、光Ｌ２が到達する出力ファイバ３０３ｂが切換えられる。
【００１０】
光スイッチング装置２００，３００のような、マイクロミラー素子を利用して光を反射および偏向させる光スイッチング装置では、マイクロミラー素子の構造が、スイッチング精度やスイッチング速度など、光スイッチング装置全体の性能に影響を与える。また、マイクロミラー素子の構造によって、そのミラー面の傾斜角度についての制御手法が定まるところ、制御手法を簡素化できれば、制御精度を向上することが可能となる。更に、制御手法の簡素化により、制御駆動回路に対する負担を低減し、光スイッチング装置全体のサイズを小さくすることも可能となる。そのうえ、光モニタの手法やクロストークの抑圧手法も簡易化し得ることとなる。
【００１１】
図４１は、光スイッチング装置２００，３００などに組み込まれている従来の２軸型マイクロミラー素子の一例であるマイクロミラー素子４００の一部省略分解斜視図である。マイクロミラー素子４００は、ミラー基板４１０とベース基板４２０とがスペーサ部（図示略）を介して積層された構造を有する。ミラー基板４１０は、ミラー形成部４１１と、内フレーム４１２と、外フレーム４１３とを有する。ミラー形成部４１１と内フレーム４１２は、一対のトーションバー４１４により連結されている。内フレーム４１２と外フレーム４１３は、一対のトーションバー４１５により連結されている。一対のトーションバー４１４は、内フレーム４１２に対するミラー形成部４１１の回転動作の回転軸心を規定する。一対のトーションバー４１５は、外フレーム４１３に対する内フレーム４１２およびこれに伴うミラー形成部４１１の回転動作の回転軸心を規定する。
【００１２】
ミラー形成部４１１の裏面には、一対の平板電極４１１ａ，４１１ｂが設けられており、表面には、光を反射するためのミラー面（図示略）が設けられている。また、内フレーム４１２の裏面には、一対の平板電極４１２ａ，４１２ｂが設けられている。
【００１３】
ベース基板４２０には、ミラー形成部４１１の平板電極４１１ａ，４１１ｂに対向するように、平板電極４２０ａ，４２０ｂが設けられており、内フレーム４１２の平板電極４１２ａ，４１２ｂに対向するように、平板電極４２０ｃ，４２０ｄが設けられている。従来のマイクロミラー素子４００においては、駆動手法として、一般的には、このような平板電極を用いて静電力を発生させる手法が採用されている。
【００１４】
このような構成によれば、例えば、ミラー形成部４１１の平板電極４１１ａを正に帯電させた状態において、ベース基板４２０の平板電極４２０ａを負に帯電させると、平板電極４１１ａと平板電極４２０ａの間に静電引力が発生し、ミラー形成部４１１は、一対のトーションバー４１４を捩りながら矢印Ｍ３方向に揺動ないし回転する。
【００１５】
一方、例えば、内フレーム４１２の平板電極４１２ａを正に帯電させた状態において、ベース基板４２０の平板電極４２０ｃを負に帯電させると、平板電極４１２ａと平板電極４２０ｃの間に静電引力が発生し、内フレーム４１２は、ミラー形成部４１１を伴って、一対のトーションバー４１５を捩りながら矢印Ｍ４方向に揺動ないし回転する。図４２は、このような回転駆動によって、内フレーム４１２およびこれに伴うミラー形成部４１１が、外フレーム４１３に対して傾斜角度θまで回転した状態を表す。
【００１６】
平板電極４２０ａ，４２０ｂに対する平板電極４１１ａ，４１１ｂの配向については、図４１に示す状態と図４２に示す状態とでは異なる。そのため、図４１および図４２に示す各状態において、例えば平板電極４１１ａと平板電極４２０ａとの間に同じ電圧を印加しても、発生する静電引力の大きさは異なり、その結果、内フレーム４１２に対するミラー形成部４１１の傾斜角度は、相違することとなる。したがって、図４１および図４２に示す各状態において、内フレーム４１２に対するミラー形成部４１１の傾斜角度を同一とするためには、例えば平板電極４１１ａと平板電極４２０ａとの間に、各状態において適切な大きさの静電引力を発生させなければならない。これを達成するためには、外フレーム４１３に対する内フレーム４１２の傾斜角度を考慮して、平板電極４１１ａおよび平板電極４２０ａに印加する電圧を制御する必要がある。
【００１７】
このような印加電圧の制御を行うためには、印加電圧に対する、ミラー形成部４１１の内フレーム４１２に対する傾斜角度のデータおよび外フレーム４１３に対する傾斜角度のデータを保存しておき、これらを参照して印加電圧を選択する等の手法を採用しなければならない。そのうえ、そのデータ量は膨大となる。そのため、このような印加電圧制御を伴う駆動手法が採用されるマイクロミラー素子４００では、スイッチング速度の向上が困難であって、駆動回路に対する負担も大きくなり、好ましくない。
【００１８】
また、マイクロミラー素子４００に採用されている平板電極構造にあっては、ベース基板４２０に設けられた平板電極４２０ａ，４２０ｂ，４２０ｃ，４２０ｄによって、平板電極４１１ａ，４１１ｂを備えたミラー形成部４１１、ないし、平板電極４１２ａ、４１２ｂを備えた内フレーム４１２を引き込むような駆動をするため、その駆動に際して引入れ電圧（Pull-in Voltage）が存在する。すなわち、或る電圧でミラー形成部４１１ないし内フレーム４１２が急激に引き込まれる現象が生じ、ミラー形成部４１１の傾斜角度を適切に制御できないという問題が発生する場合がある。この問題は、特に大きな傾斜角度（約５°以上）を達成しようとする場合、すなわちトーションバーの捩れの程度が大きい場合に顕著となる。
【００１９】
この問題を解決する手段として、平板電極構造に代えて、櫛歯電極構造によって、マイクロミラー素子を駆動する手法が提案されている。図４３は、櫛歯電極構造を採用したマイクロミラー素子５００の一部省略斜視図である。マイクロミラー素子５００は、上面または下面にミラー面（図示略）が設けられたミラー形成部５１０と、内フレーム５２０と、外フレーム５３０（一部省略）とを有し、各々に、櫛歯電極が一体的に形成されている。具体的には、ミラー形成部５１０には、その相対向する端部に一対の第１櫛歯電極５１０ａ，５１０ｂが形成されている。内フレーム５２０には、第１櫛歯電極５１０ａ，５１０ｂに対応して一対の第２櫛歯電極５２０ａ，５２０ｂが内方に延びて形成されているとともに、一対の第３櫛歯電極５２０ｃ，５２０ｄが外方に延びて形成されている。外フレーム５３０には、第３櫛歯電極５２０ｃ，５２０ｄに対応して、一対の第４櫛歯電極５３０ａ，５３０ｂが内方に延びて形成されている。また、ミラー形成部５１０と内フレーム５２０は、一対のトーションバー５４０により連結されており、内フレーム５２０と外フレーム５３０は、一対のトーションバー５５０により連結されている。一対のトーションバー５４０は、内フレーム５２０に対するミラー形成部５１０の回転動作の回転軸心を規定し、一対のトーションバー５５０は、外フレーム５３０に対する内フレーム５２０およびこれに伴うミラー形成部５１０の回転動作の回転軸心を規定している。
【００２０】
このような構成のマイクロミラー素子５００においては、静電力を発生させるために近接して設けられた一組の櫛歯電極、例えば第１櫛歯電極５１０ａおよび第２櫛歯電極５２０ａは、電圧非印加時には、図４４（ａ）に示すように、上下２段に分かれた状態をとっている。そして、電圧印加時には、図４４（ｂ）に示すように、第１櫛歯電極５１０ａが第２櫛歯電極５２０ａに引き込まれ、これによってミラー形成部５１０を駆動する。より具体的には、図４３において、例えば、第１櫛歯電極５１０ａを正に帯電させ、第２櫛歯電極５２０ａを負に帯電させると、ミラー形成部５１０が、一対のトーションバー５４０を捩りながらＭ５の方向に回転する。一方、第３櫛歯電極５２０ｃを正に帯電させ、第４櫛歯電極５３０ａを負に帯電させると、内フレーム５２０は、一対のトーションバー５５０を捩りながらＭ６の方向に回転する。
【００２１】
これら２つの回転動作は、互いに独立している。すなわち、第１櫛歯電極５１０ａ，５１０ｂおよび第２櫛歯電極５２０ａ，５２０ｂに電位を付与する前において、外フレーム５３０に対する内フレーム５２０の傾斜角度の大きさに拘わらず、第２櫛歯電極５２０ａ，５２０ｂに対する第１櫛歯電極５１０ａ，５１０ｂの配向は常に同じ状態をとる。このように、外フレーム５３０に対する内フレーム５２０およびこれに伴うミラー形成部５１０の傾斜角度が影響を与えないため、ミラー形成部５１０の傾斜角度の制御を単純化することができる。また、櫛歯電極構造によると、生ずる静電力の作用方向について、ミラー形成部５１０の回転方向に対して略直交するように設定することができる。したがって、ミラー形成部５１０の駆動の際に引入れ電圧が存在せず、その結果、ミラー形成部５１０について、大きな傾斜角度を適切に達成することが可能となる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロミラー素子５００では、電極である櫛歯は、ミラー形成部５１０および内フレーム５２０の回転動作に伴って変位するため、ミラー形成部５１０および内フレーム５２０の傾斜角度に見合った充分な厚みを有する櫛歯電極を形成しておく必要がある。例えば、ミラー形成部５１０の胴体部５１１の長さＤが１ｍｍである場合、ミラー形成部５１０を内フレーム５２０に対して、一対のトーションバー５４０によって規定される回転軸心まわりに５°傾斜させると、胴体端部５１１’の一方は４４μｍ沈み込む。そのため、ミラー形成部５１０に形成する第１櫛歯電極５１０ａ，５１０ｂの厚みＴは、少なくとも４４μｍ以上とする必要がある。
【００２３】
その一方で、小さな印加電圧によって大きな傾斜角度を得るという観点からは、トーションバー５４０，５５０については、薄肉に形成するのが好ましい。しかしながら、従来のマイクロミラー素子５００では、トーションバー５４０，５５０は、ミラー形成部５１０、内フレーム５２０および外フレーム５３０を構成する材料基板と同一の厚みに形成されており、分厚い。例えば、上述のように第１櫛歯電極５１０ａ，５１０ｂの厚みＴを４４μｍ以上に設計すると、ミラー形成部５１０とともに、トーションバー５１０ａ，５１０ｂの厚みも４４μｍ以上に設計されてしまう。このような分厚いトーションバー５４０，５５０であると、これらを捩るために櫛歯電極間に発生させるべき静電力は大きくなり、その結果、駆動電圧も大きくなってしまう。また、従来では、トーションバー５４０，５５０の幅寸法を変更することによって、トーションバー５４０，５５０の捩れ抵抗力を調節しているが、幅方向の設計変更だけでは、適切な捩れ抵抗力を設定するのには充分でない場合がある。
【００２４】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、上述の従来の問題点を解消ないし軽減することを課題とし、高精度で形成された薄肉のトーションバーを有するマイクロミラー素子の製造方法、およびこれにより製造されるマイクロミラー素子を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、複数のシリコン層および少なくとも１つの中間層を含む積層構造を有する材料基板において、ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、シリコン層に対してエッチング処理を行うことによって、ミラー形成部よりも薄肉であって中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、プレトーションバーに接する中間層を除去することによってトーションバーを形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００２６】
このような構成によると、薄肉のトーションバーを、材料基板の厚み方向の中間の位置において高精度に形成することができる。具体的には、中間層は材料基板において中間の位置に設けられているので、当該中間層に接するシリコン層に対して、適当なマスクを介して、当該中間層に至るまでエッチングすることによって、材料基板の中間の位置において、シリコン層材料よりなるプレトーションバーが形成される。プレトーションバーは、最終的なトーションバーに相当する寸法、すなわち厚み、幅、および長さに形成される。このプレトーションバーは、他の部位、例えばミラー形成部、フレーム部およびこれらの櫛歯電極部よりも、薄肉に形成することができる。予め設けられている中間層を基台としたエッチングにより形成されるため、基台となる中間層が存在しない材料基板の両側からシリコン層をエッチングして形成する場合にくらべ、プレトーションバーの形成位置および特に厚み寸法につては、より高精度を達成することができる。そして、プレトーションバーに接する中間層を除去することによって、材料基板の厚み方向の中間に正確に位置しつつ、より高精度の厚み寸法を有する薄肉のトーションバーが完成することとなる。
【００２７】
本発明の第２の側面によると、ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、トーションバーに相当する厚みを有する第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する第１材料基板における第１シリコン層に対して、トーションバーへと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを介して、中間層に至るまで第１エッチング処理を行うことによって、中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、第１シリコン層に第３シリコン層を接合することによって、プレトーションバーが内蔵された第２材料基板を作成する工程と、第２シリコン層に対して、プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、第３シリコン層に対して、プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、プレトーションバーが露出するまで第３エッチング処理を行う工程と、第２エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする。このような構成によっても、第１の側面に関して上述したのと同様の理由で、材料基板の厚み方向の中間に正確に位置しつつ、より高精度の厚み寸法を有する薄肉のトーションバーが形成される。
【００２８】
本発明の第２の側面において、好ましくは、第１材料基板においてプレトーションバーを形成した後であって、第２材料基板を作成する前に、プレトーションバーをマスクするための第４マスクパターンを形成する工程を含む。このような構成によると、上述の第３エッチング処理を行う工程において、露出されるプレトーションバーを誤ってエッチングすることを適切に防止することができる。
【００２９】
本発明の第３の側面によると、ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、トーションバーに相当する厚みを有する第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する第１材料基板における第１シリコン層に対して、トーションバーへと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを形成する工程と、第１シリコン層に第３シリコン層を接合する工程と、第２シリコン層に対して、トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、中間層に至るまで第１エッチング処理を行う工程と、第３シリコン層に対して、トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、第１マスクパターンおよび中間層が露出するまで第２エッチング処理を行うことによって、中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、第１エッチング処理により露出された中間層に対して第３エッチング処理を行うことによって、プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする。このような構成によっても、第１の側面に関して上述したのと同様の理由で、材料基板の厚み方向の中間に正確に位置しつつ、より高精度の厚み寸法を有する薄肉のトーションバーが形成される。
【００３０】
本発明の第４の側面によると、ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する材料基板における第１シリコン層に対して、トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第１マスクパターンを介して、中間層に至るまで第１エッチング処理を行うことによって、第１シリコン層に溝部を形成する工程と、溝部に対してシリコン系材料を成膜する工程と、第２シリコン層に対して、トーションバーが形成される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、第２エッチング処理により露出された中間層に対して、第２シリコン層側から、溝部に成膜されたシリコン系材料に至るまで第３エッチング処理を行う工程と、第３エッチング処理により露出されたシリコン系材料を、第２シリコン層側からの第４エッチング処理で除去することによって、中間層に接するシリコン系材料よりなるプレトーションバーを形成する工程と、プレトーションバーに接する中間層を除去することによってトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする。このような構成によっても、第１の側面に関して上述したのと同様の理由で、材料基板の厚み方向の中間に正確に位置しつつ、より高精度の厚み寸法を有する薄肉のトーションバーが形成される。
【００３１】
本発明の第５の側面によると、ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する材料基板における第１シリコン層に対して、トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第１マスクパターンを介して、中間層に至るまで第１エッチング処理を行うことによって、第１シリコン層に溝部を形成する工程と、溝部に対してシリコン系材料を成膜する工程と、溝部に成膜されたシリコン系材料に対して、トーションバーへと加工される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、中間層に至るまで第２エッチング処理を行うことによって、中間層に接するシリコン系材料よりなるプレトーションバーを形成する工程と、第３シリコン層に対して、プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、中間層に至るまで第３エッチング処理を行う工程と、第３エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする。このような構成によっても、第１の側面に関して上述したのと同様の理由で、材料基板の厚み方向の中間に正確に位置しつつ、より高精度の厚み寸法を有する薄肉のトーションバーが形成される。
【００３２】
本発明の第６の側面によると、ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、第１シリコン層よりなる第１材料基板に対して、トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第１マスクパターンを介して、第１エッチング処理を行うことによって、第１材料基板に溝部を形成する工程と、溝部に対して中間層材料を成膜する工程と、成膜された中間層材料上に、溝部を充填するようにシリコン系材料を堆積させる工程と、第１材料基板と、第１材料基板の溝部を覆う中間層と、当該中間層に接する第２シリコン層とによる積層構造を有する第２材料基板を作成することによって、第２材料基板に内蔵されつつ、中間層に接するシリコン系材料よりなるプレトーションバーを形成する工程と、第１シリコン層に対して、プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、溝部に成膜された中間層材料が露出するまで第２エッチング処理を行う工程と、第２シリコン層に対して、プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、中間層が露出するまで第３エッチング処理を行う工程と、第２エッチング処理により露出された中間層材料、および、第３エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、プレトーションバーに接する中間層材料および中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする。このような構成によっても、第１の側面に関して上述したのと同様の理由で、材料基板の厚み方向の中間に正確に位置しつつ、より高精度の厚み寸法を有する薄肉のトーションバーが形成される。
【００３３】
本発明の第７の側面によると、ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、第１シリコン層よりなる第１材料基板に対して、トーションバーへと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを介して、トーションバーの厚みに相当する深さまで第１エッチング処理を行う工程と、第１材料基板と、第１材料基板のエッチング処理済み表面に接する中間層と、当該中間層に接する第２シリコン層による積層構造を有する第２材料基板を作成する工程と、第２シリコン層に対して、トーションバーへと加工される箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、第１シリコン層に対して、トーションバーへと加工される箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、第３エッチング処理を行うことによって、中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、第２エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする。このような構成によっても、第１の側面に関して上述したのと同様の理由で、材料基板の厚み方向の中間に正確に位置しつつ、より高精度の厚み寸法を有する薄肉のトーションバーが形成される。
【００３４】
本発明の第８の側面によると、ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する材料基板における第１シリコン層に対して、トーションバーへと加工される箇所をマスクするための第１マスクパターン、および、トーションバーへと加工される箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、トーションバーの厚みに相当する深さまで第１エッチング処理を行う工程と、第１マスクパターンを除去する工程と、第１シリコン層に対して、第２マスクパターンを介して、中間層に至るまで第２エッチング処理を行うことによって、中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、第２シリコン層に対して、プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、中間層に至るまで第３エッチング処理を行う工程と、第３エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする。このような構成によっても、第１の側面に関して上述したのと同様の理由で、材料基板の厚み方向の中間に正確に位置しつつ、より高精度の厚み寸法を有する薄肉のトーションバーが形成される。
【００３５】
本発明の第９の側面によると、ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、第１シリコン層、トーションバーに相当する厚みを有する第２シリコン層、第３シリコン層、第１シリコン層および第２シリコン層の間の第１中間層、ならびに、第２シリコン層および第３シリコン層の間の第２中間層による積層構造を有する材料基板における第１シリコン層に対して、トーションバーへと加工される箇所をマスクするための第１マスクパターン、および、トーションバーへと加工される箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、トーションバーの厚みに相当する深さまで第１エッチング処理を行う工程と、第１マスクパターンを除去する工程と、第１シリコン層に対して、第２マスクパターンを介して、第１中間層に至るまで第２エッチング処理を行うことによって、第１中間層上の第１シリコン層において第３マスクパターンを形成する工程と、第２エッチング処理により露出された第１中間層に対して、第３マスクパターンを介して、第２シリコン層に至るまで第３エッチング処理を行うことによって、第２シリコン層上の第１中間層において第４マスクパターンを形成する工程と、第３エッチング処理により露出された第２シリコン層に対して、第４マスクパターンを介して、第２中間層に至るまで第４エッチング処理を行うことによって、第１中間層および第２中間層に挟まれたプレトーションバーを形成する工程と、第３シリコン層に対して、プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第５マスクパターンを介して、第２中間層に至るまで第５エッチング処理を行う工程と、第５エッチング処理により露出された第２中間層と、プレトーションバー上の第１中間層とに対して第６エッチング処理を行うことによって、プレトーションバーに接する第１中間層および第２中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする。このような構成によっても、第１の側面に関して上述したのと略同様の理由で、材料基板の厚み方向の中間に正確に位置しつつ、より高精度の厚み寸法を有する薄肉のトーションバーが形成される。特に第９の側面によると、最終的に形成されるトーションバーの厚みは、材料基板において予め設けられている第１および第２中間層によって規定されているので、トーションバーの厚みについて、より高精度を達成することができる。
【００３６】
本発明の第８および第９の側面においては、第２エッチング処理によって、ミラー形成部および／またはフレーム部における櫛歯電極部を形成することができる。これに代えて、第２エッチング処理とは別のエッチング処理によって、ミラー形成部および／またはフレーム部における櫛歯電極部を形成することもできる。
【００３７】
本発明の第１０の側面によると、ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための別の方法が提供される。この方法は、第１シリコン層、トーションバーに相当する厚みを有する第２シリコン層、第３シリコン層、第１シリコン層および第２シリコン層の間の第１中間層、ならびに、第２シリコン層および第３シリコン層の間の第２中間層による積層構造を有する材料基板における第１シリコン層に対して、トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第１マスクパターンを介して、第１中間層に至るまで第１エッチング処理を行う工程と、第１エッチング処理により露出された第１中間層上に、トーションバーへと加工される箇所をマスクするための第２マスクパターンを形成する工程と、第１中間層に対して、第２マスクパターンを介して、第２シリコン層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、第１マスクパターンを除去する工程と、第２シリコン層に対して、第１マスクパターンの除去によって露出された第１中間層を介して、第２中間層に至るまで第３エッチング処理を行うことによって、第１中間層および第２中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、第３シリコン層に対して、プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、第２中間層に至るまで第４エッチング処理を行う工程と、第４エッチング処理により露出された第２中間層と、プレトーションバー上の第１中間層とに対して第５エッチング処理を行うことによって、プレトーションバーに接する第１中間層および第２中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする。このような構成によっても、第１の側面に関して上述したのと略同様の理由で、材料基板の厚み方向の中間に正確に位置しつつ、より高精度の厚み寸法を有する薄肉のトーションバーが形成される。特に第１０の側面によると、第９の側面に関して上述したのと同様に、最終的に形成されるトーションバーの厚みは、材料基板において予め設けられている第１および第２中間層によって規定されているので、トーションバーの厚みについて、より高精度を達成することができる。
【００３８】
本発明の第１から第１０の側面において、好ましくは、シリコン層に対するエッチング処理の手段として、高密度なプラズマ中でエッチングを行う誘導結合プラズマエッチングが採用される。これにより、異方性の高いエッチングを良好に行うことができる。また、フレーム部は、第１フレームおよび第２フレームを含み、トーションバーは、第１フレームおよび第２フレームを連結するフレームトーションバーを含み、２軸型マイクロミラー素子が製造される。
【００３９】
本発明の第１１の側面によるとマイクロミラー素子が提供される。このマイクロミラー素子は、ミラー形成部と、複数のシリコン層および少なくとも１つの中間層を含む積層構造を有するフレーム部と、ミラー形成部よりも薄肉であって、ミラー形成部をフレーム部に対して回転させるための回転軸心を規定しつつ、少なくとも一端がシリコン層における中間層に接する部位に接続しているトーションバーと、を備えることを特徴とする。
【００４０】
このような構成のマイクロミラー素子は、本発明の第１から第１０の側面に係る方法で製造することができる。したがって、本発明の第１１の側面によっても、その製造過程において、本発明の第１の側面に関して上述したのと同様の効果が奏される。
【００４１】
本発明の第１１の側面において、好ましくは、フレーム部は第１フレームおよび第２フレームを有し、トーションバーは、第１フレームのシリコン層における中間層に接する部位と、第２フレームのシリコン層における中間層に接する部位とに接続していることによって、２軸型のマイクロミラー素子として構成されている。
【００４２】
好ましくは、フレーム部は２つの中間層を有し、トーションバーの少なくとも一端は、２つの中間層の間のシリコン層における２つ中間層に接する部位に接続している。このような構成のマイクロミラー素子は、本発明の第９および第１０の側面に係る方法によって製造することができる。したがって、このような構成によると、本発明の第９および第１０の側面に関して上述したのと同様の効果が奏される。
【００４３】
好ましくは、フレーム部は第１フレームおよび第２フレームを有し、トーションバーは、第１フレームの２つの中間層の間のシリコン層における２つの中間層に接する部位と、第２フレームの２つの中間層の間のシリコン層における２つの中間層に接する部位とに接続している。このような構成によると、２軸型のマイクロミラー素子においても、本発明の第９および第１０の側面に関して上述したのと同様の効果が奏される。
【００４４】
好ましくは、ミラー形成部は第１櫛歯電極部を有し、フレーム部は、第１櫛歯電極部との間に静電力を生じさせることによりミラー形成部を変位させるための第２櫛歯電極部を有することによって、櫛歯電極型のマイクロミラー素子として構成されている。また、第１フレームは第３櫛歯電極部を有し、第２フレームは、第３櫛歯電極部との間に静電力を生じさせることにより第１フレームおよびミラー形成部を変位させるための第４櫛歯電極部を有することによって、２軸型のマイクロミラー素子においても、櫛歯電極型として構成される。
【００４５】
本発明の第１から第１１の側面において、好ましくは、本発明において、シリコン層の間に設けられる中間層は、絶縁材料により構成されており、これにより、各シリコン層の電気的分離を効率よく達成することが可能となる。
【００４６】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００４７】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロミラー素子１００を表す。図１（ａ）はマイクロミラー素子１００の上面図であり、図１（ｂ）は下面図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、各々、図１の線Ａ−Ａ、線Ｂ−Ｂ、線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【００４８】
図１に示すように、マイクロミラー素子１００は、ミラー形成部１１０、これを囲む内フレーム１２０、内フレーム１２０を囲む外フレーム１３０、ミラー形成部１１０と内フレーム１２０とを連結する一対のトーションバー１４０、内フレーム１２０と外フレーム１３０とを連結する一対のトーションバー１５０を備える。一対のトーションバー１４０は、内フレーム１２０に対するミラー形成部１１０の回転動作の回転軸心Ｘ１を規定する。一対のトーションバー１５０は、外フレーム１３０に対するおよび内フレーム１２０およびこれに伴うミラー形成部１１０の回転動作の回転軸心Ｘ２を規定する。本実施形態においては、回転軸心Ｘ１と回転軸心Ｘ２は略直交している。マイクロミラー素子１００は、後述のミラー面１１１および絶縁層１６０を除いて導電性材料により一体的に構成されている。導電性材料としては、シリコンやポリシリコンにＰやＡｓなどのｎ型不純物やＢなどのｐ型不純物をドープしたものを用いる。
【００４９】
ミラー形成部１１０は、図１（ａ）に示すように、その上面にミラー面１１１が薄膜形成されている。また、ミラー形成部１１０の相対向する２つの側面には、第１櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂが延出成形されている。
【００５０】
内フレーム１２０は、図１（ｂ）および図２によく表れているように、内フレーム主部１２１と、一対の電極基台１２２と、これらの間の絶縁層１６０とからなる積層構造を有し、内フレーム主部１２１と電極基台１２２は、絶縁層１６０によって電気的に分断されている。絶縁層１６０は、シリコン系材料の表面において、熱酸化法により成長形成された酸化シリコンなどの酸化シリコンよりなる。一対の電極基台１２２には、内方に延出する第２櫛歯電極１２２ａ、１２２ｂが一体的に成形されており、内フレーム主部１２１には、外方に延出する第３櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂが一体的に成形されている。第２櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂは、図２（ａ）に示すように、ミラー形成部１１０の第１櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂの下方に位置しているが、ミラー形成部１１０の回転動作時において、第１櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂの歯と第２櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂの歯とが当接しないように、図２（ｃ）によく表れているように互いの歯が位置ずれするように配されている。
【００５１】
一対のトーションバー１４０は、図２（ｂ）に示されているように、各々、ミラー形成部１１０よりも薄肉であり、ミラー形成部１１０と内フレーム主部１２１とに接続している。
【００５２】
外フレーム１３０は、図２（ａ）によく表れているように、第１外フレーム部１３１と、第２外フレーム部１３２と、これらの間の絶縁層１６０とからなる積層構造を有し、第１外フレーム部１３１と第２外フレーム部１３２は電気的に分断されている。第２外フレーム部１３２には、図１（ｂ）によく表れているように、空隙を介して第１アイランド１３３、第２アイランド１３４、第３アイランド１３５、および、第４アイランド１３６が設けられている。図２（ｂ）および図２（ｃ）によく表れているように、第１アイランド１３３および第３アイランド１３５には、各々、内方に延出する第４櫛歯電極１３２ａ、１３２ｂが一体的に成形されている。第４櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂは、各々、内フレーム主部１２１の第３櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂの下方に位置しているが、内フレーム１２０の回転動作時において、第３櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂの歯と第４櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂの歯とが当接しないように、互いの歯が位置ずれするように配されている。
【００５３】
一対のトーションバー１５０は、図２（ａ）に示されているように、内フレーム主部１２１における絶縁層１６０に接する箇所と、第１外フレーム部１３１における絶縁層１６０に接する箇所に接続している。
【００５４】
本実施形態では、第１外フレーム部１３１に電位を付与すると、図１（ａ）を参照するとよく理解できるように、第１外フレーム部１３１と同一のシリコン系材料により一体的に成形されている、トーションバー１５０、内フレーム主部１２１、トーションバー１４０およびミラー形成部１１０を介して、第１櫛歯電極１１０ａ、１１０ｂと第３櫛歯電極１２１ａ、１２１ｂとが同電位となる。この状態において、第２櫛歯電極１２２ａまたは第２櫛歯電極１２２ｂに所望の電位を付与し、第１櫛歯電極１１０ａと第２櫛歯電極１２２ａとの間、または、第１櫛歯電極１１０ｂと第２櫛歯電極１２２ｂとの間に静電力を発生させることによって、ミラー形成部１１０を、回転軸心Ｘ１まわりに揺動させることができる。また、第４櫛歯電極１３２ａまたは第４櫛歯電極１３２ｂに所望の電位を付与し、第３櫛歯電極１２１ａと第４櫛歯電極１３２ａとの間、または、第３櫛歯電極１２１ｂと第４櫛歯電極１３２ｂとの間に静電力を発生させることによって、内フレーム１２０およびミラー形成部１１０を、回転軸心Ｘ２まわりに揺動させることができる。
【００５５】
図３〜図７は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一連の工程を表す。この方法は、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子１００を形成するための一手法である。図３〜図７においては、簡略化の観点より、一の断面によって、主に、ミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、および一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２の形成過程を表す。当該一の断面は、マイクロマシニングが施される材料基板における複数の所定箇所断面をモデル化したものである。具体的には、ミラー形成部Ｍによって、ミラー形成部１１０の一部の断面を表し、トーションバーＴによって、トーションバー１４０，１５０の横断面を表し、櫛歯電極Ｅ１によって、第１櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂおよび第２櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂの横断面の一部を表し、櫛歯電極Ｅ２によって、第３櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂおよび第４櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂの横断面の一部を表す。また、図３から図７における断面図は、図２の断面図とは上下逆の関係にある。
【００５６】
マイクロミラー素子１００の製造においては、まず、図３（ａ）に示すように、基板として、第１ＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエハ１を用意する。第１ＳＯＩウエハ１は、相対的に薄い第１シリコン層１１と、厚い第２シリコン層１２と、これらに挟まれた中間層としての絶縁層１６０とからなる積層構造を有する。第１シリコン層１１は、ＰやＡｓなどのｎ型の不純物をドープすることによって導電性が付与されたシリコンまたはポリシリコンよりなる。第２シリコン層１２は、ＰやＡｓなどのｎ型の不純物をドープすることによって導電性が付与されたシリコンよりなる。ただし、これら導電性の付与に際しては、Ｂなどのｐ型の不純物を用いてもよい。絶縁層１６０は、熱酸化法により、第１シリコン層１１または第２シリコン層１２の表面に成長形成された酸化シリコンよりなる。絶縁層１６０の成膜手段としては、熱酸化法に代えて、ＣＶＤ法を採用してもよい。絶縁層１６０の成長形成の後、第１シリコン層１１と第２シリコン層１２とが接合されて第１ＳＯＩウエハ１が作成される。本実施形態では、第１シリコン層１１の厚みは５μｍであり、第２シリコン層１２の厚みは１００μｍであり、絶縁層１６０の厚みは１μｍである。
【００５７】
次に、第２シリコン層１２上に、熱酸化法により酸化シリコンよりなる酸化膜を成長させ、これをパターニングして、図３（ｂ）に示すように、酸化膜パターン５１を形成する。酸化膜のパターニングにおけるエッチング薬液としては、例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムからなるバッファードフッ酸（ダイキン工業製）を使用することができる。以降の酸化膜のパターニングにも、これを使用することができる。酸化膜パターン５１は、第２シリコン層１２において櫛歯電極Ｅ２およびフレームへと加工される箇所をマスクするためのものである。より具体的には、酸化膜パターン５１は、図１（ｂ）に表れている一対の電極基台１２２、第２櫛歯電極１２２ａ，１２２ｂ、第２外フレーム部１３２の第１〜４アイランド１３３，１３４，１３５，１３６、および、第４櫛歯電極１３２ａ，１３２ｂの平面視形態に対応してパターニングされている。また、第１シリコン層１１上にフォトレジストをスピンコーティングにより成膜し、露光および現像を経て、レジストパターン５２を形成する。フォトレジストとしては、例えば、ＡＺＰ４２１０（クラリアントジャパン製）やＡＺ１５００（クラリアントジャパン製）を使用することができる。以降のフォトレジストについても、これらを使用することができる。レジストパターン５２は、第１シリコン層１１において、ミラー形成部Ｍの形成領域、トーションバーＴの形成箇所、櫛歯電極Ｅ１の形成領域、およびフレームの形成領域をマスクするためのものである。
【００５８】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１シリコン層１１に対して、レジストパターン５２をマスクとして、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）により、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。ＤＲＩＥでは、エッチングと側壁保護を交互に行うＢｏｓｃｈプロセスにおいて、ＳＦ₆ガスによるエッチングを８秒行い、Ｃ₄Ｆ₈ガスによる側壁保護を６．５秒行い、ウエハに印加するバイアスは２３Ｗとすることによって、良好なエッチング処理を行うことができる。以降のシリコン層およびポリシリコン層に対するＤＲＩＥについても、この条件を採用することができる。ただし、ＤＲＩＥに代えて、ＫＯＨ溶液などによるウェットエッチングを採用してもよい。また、高密度なプラズマ中でエッチングを行う誘導結合プラズマエッチングを採用してもよい。このような第１シリコン層１１に対するエッチングにより、後にトーションバーＴとなるプレトーションバーＴ’が形成される。プレトーションバーＴ’は、絶縁層１６０に接しており、５μｍの厚みを有する。プレトーションバーＴ’の形成の後、レジストパターン５２を剥離する。剥離液としては、ＡＺリムーバ２００（クラリアントジャパン）を使用することができる。以降のレジストパターンの剥離についても、これを使用することができる。
【００５９】
次に、第１ＳＯＩウエハ１におけるプレトーションバーＴ’を形成した面に対して、真空中において、図３（ｄ）に示すように、第３シリコン層１３を接合する。このとき、第１ＳＯＩウエハ１および第３シリコン層１３を１１００℃に加熱しておくのが好ましい。第３シリコン層１３は、不純物のドープにより導電性が付与されたシリコンよりなり、１００μｍの厚みを有する。ただし、これに代えて、例えば厚み３００μｍのシリコンウエハを、第１ＳＯＩウエハ１におけるプレトーションバーＴ’を形成した面に接合した後、当該シリコンウエハを研磨して、１００μｍの厚みの第３シリコン層１３としてもよい。これによって、プレトーションバーＴ’を内蔵した第２ＳＯＩウエハ２が作成される。
【００６０】
次に、第３シリコン層１３上に熱酸化法により酸化膜を成長させ、これをパターニングして、図４（ａ）に示すように、酸化膜パターン５３を形成する。酸化膜パターン５３は、第３シリコン層１３においてミラー形成部Ｍ、櫛歯電極Ｅ１およびフレームへと加工される箇所をマスクするためのものである。より具体的には、酸化膜パターン５３は、図１（ａ）に表れているミラー形成部１１０、第１櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂ、内フレーム主部１２１、第３櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂ、および、第１外フレーム部１３１の平面視形態に対応させてパターニングされている。
【００６１】
次に、第２シリコン層１２上にフォトレジストを成膜し、露光および現像を経て、図４（ｂ）に示すように、レジストパターン５４を形成する。レジストパターン５４は、第２シリコン層１２において、ミラー形成部Ｍに対応する領域以外をマスクするためのものである。なお、簡略化の観点より、図４（ｂ）において、レジストパターン５４は第２シリコン層１２に接していないが、実際には、レジストパターン５４は、酸化膜パターン５１を覆いつつ、第２シリコン層１２上に密接して形成されている。以降の図面におけるシリコン層およびその上に形成されるレジストパターンにつての描写も同様である。
【００６２】
次に、図４（ｃ）に示すように、第２シリコン層１２に対して、レジストパターン５４をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。このとき、ＳＦ₆ガスおよびＣ₄Ｆ₈ガスを用いたＤＲＩＥによっては、絶縁層１６０は、ほとんどエッチングされない。
【００６３】
次に、図４（ｄ）に示すように、前工程におけるＤＲＩＥによって露出された絶縁層１６０を、エッチング除去する。このとき、酸化シリコンよりなる絶縁層１６０に対するエッチング液としては、例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムを含むバッファードフッ酸を使用することができる。以降の絶縁層１６０のエッチングについても、これを使用することができる。
【００６４】
次に、図４（ｅ）に示すように、絶縁層１６０が除去された第１シリコン層１１およびこれに連続する第３シリコン層１３に対して、ＤＲＩＥによるエッチング処理を行うことによって、ミラー形成部Ｍの一部を薄肉に形成する。このように、本実施形態では、ミラー形成部Ｍの一部の厚みについても制御可能である。ミラー形成部Ｍの一部を薄くすることによって、ミラー形成部Ｍの軽量化を達成でき、その結果、完成品のマイクロミラー素子１００においてミラー形成部１１０の動作速度が向上し、光スイッチング装置に用いた場合にはスイッチング速度が向上することとなる。
【００６５】
次に、レジストパターン５４を剥離した後、図５（ａ）に示すように、図中上方からのスプレーにより、フォトレジスト５５’を成膜する。スプレーに供するフォトレジスト溶液は、例えば、ＡＺＰ４２１０（クラリアントジャパン製）をＡＺ５２００シンナー（クラリアントジャパン製）で５倍希釈したものを使用することができる。以降のフォトレジストスプレーについても、これを使用することができる。
【００６６】
次に、フォトレジスト５５’に対する露光および現像を経て、図５（ｂ）に示すように、レジストパターン５５を形成する。すなわち、第２シリコン層１２上からフォトレジスト５５’を剥離する。レジストパターン５５は、第３シリコン層１３におけるミラー形成部Ｍの裏面をマスクするためのものである。
【００６７】
次に、図５（ｃ）に示すように、第２シリコン層１２に対して、酸化膜パターン５１をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、櫛歯電極Ｅ２が形成される。このとき、ミラー形成部Ｍは、レジストパターン５５によりマスクされているので、エッチングされない。その後、図５（ｄ）に示すように、レジストパターン５５を、ミラー形成部Ｍの裏面から除去する。
【００６８】
次に、図６（ａ）に示すように、第３シリコン層１３上にフォトレジスト５６’をスピンコーティングにより成膜し、露光および現像を経て、図６（ｂ）に示すように、レジストパターン５６を形成する。レジストパターン５６は、第３シリコン層１３およびこれに連続する第１シリコン層１１におけるミラー形成部Ｍの形成領域、櫛歯電極Ｅ１の形成領域、およびフレームの形成領域をマスクするためのものである。
【００６９】
次に、図６（ｃ）に示すように、第３シリコン層１３およびこれに連続する第１シリコン層１１に対して、レジストパターン５６をマスクとして、ＤＲＩＥにより、プレトーションバーＴ’が露出するまでエッチング処理を行う。その後、図６（ｄ）に示すように、レジストパターン５６を剥離する。
【００７０】
次に、図７（ａ）に示すように、図中下方からのスプレーにより、フォトレジスト５７’を成膜し、露光および現像を経て、図７（ｂ）に示すようなレジストパターン５７を形成する。レジストパターン５７は、プレトーションバーＴ’をマスクするためのものである。
【００７１】
次に、図７（ｃ）に示すように、第３シリコン層１３およびこれに連続する第１シリコン層１１に対して、酸化膜パターン５３をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、櫛歯電極Ｅ１が形成される。このとき、レジストパターン５７によりマスクされているプレトーションバーＴ’はエッチングされない。
【００７２】
次に、レジストパターン５７を除去した後、エッチング液に浸漬することによって、図７（ｄ）に示すように、露出している絶縁層１６０をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化シリコンないし酸化膜パターン５１，５３も同時に除去される。これによって、厚み１００μｍの上下一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２が形成される。また、第２ＳＯＩウエハ２の中間に正確に配置するとともに、高精度に５μｍとされた厚みを有する薄肉のトーションバーＴが形成される。更に、薄肉な部位を有するミラー形成部Ｍが形成される。これらの結果、低電力で駆動可能なマイクロミラー１００が得られる。
【００７３】
図８〜図１２は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一連の工程を表す。この方法も、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子１００を形成するための一手法である。図８〜図１２においては、図３〜図７と同様に、モデル化した一の断面によって、主に、ミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、および一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２の形成過程を表す。
【００７４】
本実施形態では、まず、第２の実施形態について図３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明したのと同様の工程を経て、第１ＳＯＩウエハ１に対して図８（ａ）に示す状態にまで加工する。具体的には、図８（ａ）に示す第１ＳＯＩウエハ１には、第２シリコン層１２上に酸化膜パターン５１が形成されており、かつ、レジストパターン５２をマスクとしたＤＲＩＥにより、第１シリコン層１１において、５μｍの厚みを有するプレトーションバーＴ’が形成されている。
【００７５】
次に、レジストパターン５２を剥離して、第１シリコン層１１上に熱酸化法により酸化膜を成長させ、これをパターニングして、図８（ｂ）に示すように、酸化膜パターン５８を形成する。酸化膜パターン５８は、後のエッチング工程において、プレトーションバーＴ’をマスクするためのものである。
【００７６】
一方、本実施形態では、第１ＳＯＩウエハ１に接合されて第３シリコン層１３となるシリコンウエハ１３’を用意し、シリコンウエハ１３’上にフォトレジストを成膜し、露光および現像を経て、図８（ｃ）に示すように、レジストパターン５９を形成する。シリコンウエハ１３’は、不純物のドープにより導電性が付与されたシリコンよりなり、１００μｍの厚みを有する。レジストパターン５９は、シリコンウエハ１３’におけるミラー形成部Ｍの形成領域、櫛歯電極Ｅ１の形成領域、およびフレームの形成領域をマスクするためのものである。
【００７７】
次に、図８（ｄ）に示すように、シリコンウエハ１３’に対して、レジストパターン５９をマスクとして、ＤＲＩＥにより、所定の深さまでエッチング処理を行うことによって、溝部１３ａを形成する。その後、レジストパターン５９を剥離する。
【００７８】
そして、図８（ｅ）に示すように、第１ＳＯＩウエハ１の第１シリコン層１１に対して、真空中において１１００℃に加熱した状態で、シリコンウエハ１３’を接合する。このとき、プレトーションバーＴ’が、シリコンウエハ１３’の溝部１３ａに臨むように、両ウエハを位置合わせする。このように、プレトーションバーＴ’を内蔵しつつ、第３シリコン層１３を伴った第２ＳＯＩウエハ２が作成される。
【００７９】
次に、第３シリコン層１３上に熱酸化法により酸化膜を成長させ、これをパターニングして、図９（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様の酸化膜パターン５３を形成する。具体的には、酸化膜パターン５３は、図１（ａ）に表れているミラー形成部１１０、第１櫛歯電極１１０ａ，１１０ｂ、内フレーム主部１２１、第３櫛歯電極１２１ａ，１２１ｂ、および、第１外フレーム部１３１の平面視形態に対応させてパターニングされている。
【００８０】
次に、第２シリコン層１２上にフォトレジストを成膜し、露光および現像を経て、図９（ｂ）に示すように、レジストパターン５４を形成する。レジストパターン５４は、第２シリコン層１２におけるミラー形成部Ｍに対応する領域以外をマスクするためのものである。次に、図９（ｃ）に示すように、第２シリコン層１２に対して、レジストパターン５４をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。次に、図９（ｄ）に示すように、前工程におけるＤＲＩＥによって露出された絶縁層１６０を、エッチング除去する。次に、図９（ｅ）に示すように、絶縁層１６０が除去された第１シリコン層１１およびこれに連続する第３シリコン層１３に対して、ＤＲＩＥによるエッチング処理を行うことによって、ミラー形成部Ｍの一部を薄肉に成形する。本実施形態の図９に示す工程は、第２の実施形態について図４を参照して説明した工程と略同様である。
【００８１】
次に、レジストパターン５４を剥離した後、図１０（ａ）に示すように、図中上方からのスプレーにより、フォトレジスト５５’を成膜し、露光および現像を経て、図１０（ｂ）に示すようなレジストパターン５５を形成する。レジストパターン５５は、第３シリコン層１３におけるミラー形成部Ｍの裏面をマスクするためのものである。次に、図１０（ｃ）に示すように、第１シリコン層１１に対して、酸化膜パターン５１をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、櫛歯電極Ｅ２が形成される。その後、図１０（ｄ）に示すように、レジストパターン５５を除去する。本実施形態の図１０に示す工程は、第２の実施形態について図５を参照して説明した工程と略同様である。
【００８２】
次に、図１１（ａ）に示すように、第３シリコン層１３上にフォトレジスト５６’を成膜し、露光および現像を経て、図１１（ｂ）に示すように、レジストパターン５６を形成する。レジストパターン５６は、第３シリコン層１３およびこれに連続する第１シリコン層１１におけるミラー形成部Ｍの形成領域、櫛歯電極Ｅ１の形成領域、およびフレームの形成領域をマスクするためのものである。次に、図１１（ｃ）に示すように、第３シリコン層１３およびこれに連続する第１シリコン層１１に対して、レジストパターン５６をマスクとして、ＤＲＩＥにより、プレトーションバーＴ’が露出するまでエッチング処理を行う。このとき、プレトーションバーＴ’上には酸化膜パターン５８が形成されているので、プレトーションバーＴ’がエッチングされるのを適切に防止することができる。その後、図１１（ｄ）に示すように、レジストパターン５６を剥離する。本実施形態の図１１に示す工程は、第２の実施形態について図６を参照して説明した工程と略同様である。
【００８３】
次に、図１２（ａ）に示すように、図中下方からのスプレーにより、フォトレジスト５７’を成膜し、露光および現像を経て、図１２（ｂ）に示すようなレジストパターン５７を形成する。レジストパターン５７は、プレトーションバーＴ’を更にマスクするためのものである。次に、図１２（ｃ）に示すように、第３シリコン層１３およびこれに連続する第１シリコン層１１に対して、酸化膜パターン５３をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、櫛歯電極Ｅ１が形成される。このとき、プレトーションバーＴ’は、酸化膜パターン５８に加えてレジストパターン５７によって更にマスクされるため、不当に侵食されるのが良好に防止されている。次に、図１２（ｄ）に示すように、レジストパターン５７を除去した後、露出している絶縁層１６０および酸化膜パターン５８をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化シリコンないし酸化膜パターン５１，５３も同時に除去される。これによって、厚み１００μｍの上下一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２が形成される。また、第２ＳＯＩウエハ２の中間に正確に配置するとともに、高精度に５μｍとされた厚みを有する薄肉のトーションバーＴが形成される。更に、薄肉な部位を有するミラー形成部Ｍが形成される。これらの結果、低電力で駆動可能なマイクロミラー１００が得られる。なお、本実施形態の図１２に示す工程は、第２の実施形態について図７を参照して説明した工程と略同様である。
【００８４】
図１３〜図１７は、本発明の第４の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一連の工程を表す。この方法も、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子１００を形成するための一手法である。図１３〜図１７においては、図３〜図７と同様に、モデル化した一の断面によって、主に、ミラー形成部Ｍ、トーションバーＴ、および一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２の形成過程を表す。
【００８５】
本実施形態では、まず、図１３（ａ）に示すように、第２の実施形態における図３（ａ）に示したのと同一の第１ＳＯＩウエハ１を用意する。次に、図１３（ｂ）に示すように、第２の実施形態における図３（ｂ）に示したのと同様に、第２シリコン層１２上に、熱酸化法により酸化シリコンよりなる酸化膜を成長させ、これをパターニングすることによって酸化膜パターン５１を形成する。本工程では、第１のシリコン層上にも酸化膜５８’を成長させるが、酸化膜５８’に対してはパターニングを施さない。
【００８６】
次に、酸化膜５８’上にフォトレジストを成膜し、これをパターニングすることによって、図１３（ｃ）に示すように、レジストパターン６０を形成する。次に、レジストパターン６０をマスクとして、酸化膜５８’をエッチングし、その後、レジストパターン６０を剥離することによって、図１３（ｄ）に示すように、酸化膜パターン５８を形成する。酸化膜パターン５８は、後のエッチング工程において、プレトーションバーＴ’をマスクするためのものである。
【００８７】
次に、第３の実施形態に関して図８の（ｃ）および（ｄ）を参照して説明したのと同様のシリコンウエハ１３’を用意し、レジストパターン５９を剥離した後のシリコンウエハ１３’を、図１３（ｅ）に示すように、本実施形態の第１ＳＯＩウエハ１に対して接合する。このとき、後の工程でプレトーションバーＴ’をマスクするための酸化膜パターン５８が、シリコンウエハ１３’の溝部１３ａに臨むように、両ウエハを位置合わせする。
【００８８】
次に、第３シリコン層１３上に熱酸化法により酸化膜を成長させ、これをパターニングして、図１４（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様の酸化膜パターン５３を形成する。
【００８９】
次に、第２シリコン層１２上にフォトレジストを成膜し、露光および現像を経て、図１４（ｂ）に示すように、レジストパターン５４を形成する。レジストパターン５４は、第２シリコン層１２におけるミラー形成部Ｍに対応する領域以外をマスクするためのものである。次に、図１４（ｃ）に示すように、第２シリコン層１２に対して、レジストパターン５４をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。次に、図１４（ｄ）に示すように、前工程におけるＤＲＩＥによって露出された絶縁層１６０を、エッチング除去する。次に、図１４（ｅ）に示すように、絶縁層１６０が除去された第１シリコン層１１およびこれに連続する第３シリコン層１３に対して、ＤＲＩＥによるエッチング処理を行うことによって、ミラー形成部Ｍの一部を薄肉に成形する。本実施形態の図１４に示す工程は、第２の実施形態について図４を参照して説明した工程と略同様である。
【００９０】
次に、レジストパターン５４を剥離した後、図１５（ａ）に示すように、図中上方からのスプレーにより、フォトレジスト５５’を成膜し、露光および現像を経て、図１５（ｂ）に示すようなレジストパターン５５を形成する。レジストパターン５５は、第３シリコン層１３におけるミラー形成部Ｍの裏面をマスクするためのものである。次に、図１５（ｃ）に示すように、第１シリコン層１１に対して、酸化膜パターン５１をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、櫛歯電極Ｅ２が形成される。その後、図１５（ｄ）に示すように、レジストパターン５５を除去する。本実施形態の図１５に示す工程は、第２の実施形態について図５を参照して説明した工程と略同様である。
【００９１】
次に、図１６（ａ）に示すように、第３シリコン層１３上にフォトレジスト５６’を成膜し、露光および現像を経て、図１６（ｂ）に示すように、レジストパターン５６を形成する。レジストパターン５６は、第３シリコン層１３およびこれに連続する第１シリコン層１１におけるミラー形成部Ｍの形成領域、櫛歯電極Ｅ１の形成領域、およびフレームの形成領域をマスクするためのものである。次に、図１６（ｃ）に示すように、第３シリコン層１３およびこれに連続する第１シリコン層１１に対して、レジストパターン５６をマスクとして、ＤＲＩＥにより、酸化膜５８を露出させ、更に絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、絶縁層１６０に接するプレトーションバーＴ’が形成される。このとき、プレトーションバーＴ’上には酸化膜パターン５８が形成されているので、プレトーションバーＴ’が不当にエッチングされるのを適切に防止することができる。その後、図１６（ｄ）に示すように、レジストパターン５６を剥離する。本実施形態の図１６に示す工程は、第２の実施形態について図６を参照して説明した工程と略同様である。
【００９２】
次に、図１７（ａ）に示すように、図中下方からのスプレーにより、フォトレジスト５７’を成膜し、露光および現像を経て、図１７（ｂ）に示すようなレジストパターン５７を形成する。レジストパターン５７は、プレトーションバーＴ’を更にマスクするためのものである。次に、図１７（ｃ）に示すように、第３シリコン層１３およびこれに連続する第１シリコン層１１に対して、酸化膜パターン５３をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、櫛歯電極Ｅ１が形成される。このとき、プレトーションバーＴ’は、酸化膜パターン５８に加えてレジストパターン５７によって更にマスクされるため、不当に侵食されるのが良好に防止されている。次に、図１７（ｄ）に示すように、レジストパターン５７を除去した後、露出している絶縁層１６０および酸化膜パターン５８をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化シリコンないし酸化膜パターン５１，５３も同時に除去される。これによって、厚み１００μｍの上下一組の櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２が形成される。また、第２ＳＯＩウエハ２の中間に正確に配置するとともに、高精度に５μｍとされた厚みを有する薄肉のトーションバーＴが形成される。更に、薄肉な部位を有するミラー形成部Ｍが形成される。これらの結果、低電力で駆動可能なマイクロミラー１００が得られる。なお、本実施形態の図１７に示す工程は、第２の実施形態について図７を参照して説明した工程と略同様である。
【００９３】
図１８および図１９は、本発明の第５の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一連の工程を表す。この方法も、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子１００を形成するための一手法である。図１８および図１９においては、モデル化した一の断面によって、主に、トーションバーＴの形成過程を表す。
【００９４】
本実施形態では、まず、図１８（ａ）に示すように、ＳＯＩウエハ３上に、酸化膜やフォトレジストによりマスクパターン６１が形成される。ＳＯＩウエハ３は、第１シリコン層１４と、第２シリコン層１５と、これらに挟まれた中間層としての絶縁層１６０とからなる積層構造を有する。第１シリコン層１４および第２シリコン層１５は、ＰやＡｓなどのｎ型の不純物をドープすることによって導電性が付与されたシリコンよりなる。絶縁層１６０は、熱酸化法により、第１シリコン層１４または第２シリコン層１５の表面に成長形成された酸化シリコンよりなる。本実施形態では、第１シリコン層１４の厚みは１００μｍであり、第２シリコン層１５の厚みは１００μｍであり、絶縁層１６０の厚みは１μｍである。
【００９５】
次に、図１８（ｂ）に示すように、第１シリコン層１４に対して、マスクパターン６１をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行うことによって、溝部１４ａを形成する。その後、マスクパターン６１を除去する。次に、図１８（ｃ）に示すように、ＳＯＩウエハ３の表面全体にわたって、ポリシリコン層１４’，１５’を成膜する。成膜技術としては、減圧ＣＶＤを採用することができる。以降のポリシリコン層の成膜においても、減圧ＣＶＤを採用することができる。本実施形態では、ポリシリコン層１４’，１５’の厚みは５μｍである。このとき用いるポリシリコンには、不純物をドープすることによって予め導電性を付与しておく。次に、第２シリコン層１５側のポリシリコン層１５’上に熱酸化法により酸化膜を成長させ、これをパターニングして、図１８（ｄ）に示すように、酸化膜パターン６２を形成する。
【００９６】
次に、図１９（ａ）に示すように、第２シリコン層１５およびこれに積層するポリシリコン層１５’に対して、酸化膜パターン６２をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。次に、図１９（ｂ）に示すように、前工程におけるＤＲＩＥによって露出された絶縁層１６０を、エッチング除去する。次に、図１９（ｃ）に示すように、前工程において第２シリコン層１５側に露出されたポリシリコン層１４’を、ＤＲＩＥによって、第２シリコン層１５の側からエッチング除去する。これによって、絶縁層１６０に接するプレトーションバーＴ’が形成される。次に、図１９（ｄ）に示すように、プレトーションバーＴ’に接する絶縁層１６０をエッチング除去する。具体的には、ＳＯＩウエハ３をエッチング液に浸漬させることによって、絶縁層１６０を溶解し、それまでプレトーションバーＴ’に接する絶縁層１６０に接合していた第２シリコン層１５などを取り除く。このとき、素子表面に露出している酸化シリコンないし酸化膜パターン６２も同時に除去される。その結果、トーションバーＴが形成される。
【００９７】
このように、本実施形態においても、まず、絶縁層１６０に接するプレトーションバーＴ’が形成され、その後の工程で、プレトーションバーＴ’が接していた絶縁層１６０が除去されて、トーションバーＴが形成される。プレトーションバーＴ’の厚みは、図１８（ｃ）に示す工程において成膜されるポリシリコン層１４’の膜厚によって決定することができる。そのため、本実施形態では、ＳＯＩウエハ３の中間に正確に配置するとともに、成膜技術によって高精度に５μｍとされた厚みを有する薄肉のトーションバーＴが形成されることとなる。その結果、低電力で駆動可能なマイクロミラー１００が得られる。
【００９８】
図２０および図２１は、本発明の第６の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一連の工程を表す。この方法も、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子１００を形成するための一手法である。図２０および図２１においては、図１８および図１９と同様に、モデル化した一の断面によって、主に、トーションバーＴの形成過程を表す。
【００９９】
本実施形態では、まず、第５の実施形態について図１８（ａ）〜（ｃ）を参照して説明したのと同様の工程を経て、ＳＯＩウエハ３に対して図２０（ａ）に示す状態にまで加工する。具体的には、図２０（ａ）に示すＳＯＩウエハ３は、第１シリコン層１４と、第２シリコン層１５と、これらの間の絶縁層１６０とによる積層構造を有し、第１シリコン層１４には、溝部１４ａが形成されている。そして、ＳＯＩウエハ３の表面全体にわたって、ポリシリコン層１４’，１５’が成膜されている。
【０１００】
本実施形態では、次に、図２０（ｂ）に示すように、ポリシリコン層１４’上にフォトレジスト６３’を成膜し、これをパターニングすることによって、図２０（ｃ）に示すように、レジストパターン６３を形成する。レジストパターン６３は、ポリシリコン層１４’においてトーションバーＴへと加工される箇所をマスクするためのものである。次に、図２０（ｃ）の工程で露出されたポリシリコン層１４’を、図２０（ｄ）に示すように、レジストパターン６３をマスクとして、ＤＲＩＥによりエッチング除去する。これにより、絶縁層１６０に接するプレトーションバーＴ’が形成される。
【０１０１】
次に、図２１（ａ）に示すように、レジストパターン６３を除去する。次に、ポリシリコン層１５’上にレジストを成膜し、これをパターニングすることによって、図２１（ｂ）に示すように、レジストパターン６４を形成する。次に、第２シリコン層１５およびこれに積層されたポリシリコン層１５’に対して、レジストパターン６４をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。次に、図２１（ｄ）に示すように、プレトーションバーＴ’が接していた絶縁層１６０をエッチング除去することによって、トーションバーＴが完成する。この後、必要に応じてレジストパターン６４を除去する。
【０１０２】
このように、本実施形態においても、まず、絶縁層１６０に接するプレトーションバーＴ’が形成され、その後の工程で、プレトーションバーＴ’が接していた絶縁層１６０が除去されて、トーションバーＴが形成される。プレトーションバーＴ’の厚みは、図２０（ａ）に示す工程において成膜されているポリシリコン層１４’の膜厚によって決定することができる。そのため、本実施形態では、ＳＯＩウエハ３の中間に正確に配置するとともに、成膜技術によって高精度に５μｍとされた厚みを有する薄肉のトーションバーＴが形成されることとなる。その結果、低電力で駆動可能なマイクロミラー１００が得られる。
【０１０３】
図２２および図２３は、本発明の第７の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一連の工程を表す。この方法も、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子１００を形成するための一手法である。図２２および図２３においては、図１８および図１９と同様に、モデル化した一の断面によって、主に、トーションバーＴの形成過程を表す。
【０１０４】
本実施形態では、まず、図２２（ａ）に示すように、所定の溝部１６ａが形成されて、後に第１シリコン層１６となるシリコンウエハ４の当該溝部１６ａ側の表面に、酸化膜６５’が形成され、更に、酸化膜６５’上に、溝部１６ａが閉塞されるように、ポリシリコン層１６’が積層される。次に、図２２（ｂ）に示すように、溝部１６ａに充填された部分を残して、酸化膜６５’およびポリシリコン層１６’を研磨によって除去する。次に、図２２（ｃ）に示すように、シリコンウエハ４の表面全体にわたって、熱酸化法により、酸化膜６６’，６７’が成長形成される。酸化膜６６’は、後に、材料基板における中間層としての絶縁層１６０となる。したがって、本工程において、絶縁層１６０に接するポリシリコン１６’よりなるプレトーションバーＴ’が形成されていることになる。次に、図２２（ｄ）に示すように、シリコンウエハ４の溝部１６ａ側に第２シリコン層１７を接合する。これによって、第１シリコン層１６と、第２シリコン層１７と、これらの間の酸化膜６６’すなわち絶縁層１６０による積層構造を有するＳＯＩウエハ５が作成される。次に、第１シリコン層１６側で表面に露出している酸化膜６７’をパターニングすることによって、図２２（ｅ）に示すように、酸化膜パターン６７を形成する。
【０１０５】
次に、図２３（ａ）に示すように、酸化膜パターン６７をマスクとして、第１シリコン層１６に対して、ＤＲＩＥにより、溝部１６ａに成膜された酸化膜６５’が露出するまでエッチング処理を行う。次に、第２シリコン層１７上に酸化膜を成長させ、これをパターンニングすることによって、図２３（ｂ）に示すように、酸化膜パターン６８を形成する。次に、図２３（ｃ）に示すように、酸化膜パターン６８をマスクとして、第２シリコン層１７に対して、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理する。次に、図２３（ｄ）に示すように、エッチング液に浸漬することによって、図２３（ｃ）の工程において露出された絶縁層１６０、および、酸化膜６５’をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化シリコンないし酸化膜パターン６７，６８も同時に除去される。これによって、トーションバーＴが形成される。
【０１０６】
このように、本実施形態においても、まず、絶縁層１６０に接するプレトーションバーＴ’が形成され、その後の工程で、プレトーションバーＴ’が接していた絶縁層１６０が除去されて、トーションバーＴが形成される。プレトーションバーＴ’の厚みは、図２２の（ａ）および（ｂ）に示す工程において成膜および研磨されているポリシリコン層１６’の厚みによって決定することができる。そのため、本実施形態では、ＳＯＩウエハ５の中間に正確に配置するとともに、高精度に５μｍとされた厚みを有する薄肉のトーションバーＴが形成されることとなる。その結果、低電力で駆動可能なマイクロミラー１００が得られる。
【０１０７】
図２４および図２５は、本発明の第８の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一連の工程を表す。この方法も、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子１００を形成するための一手法である。図２４および図２５においては、図１８および図１９と同様に、モデル化した一の断面によって、主に、トーションバーＴの形成過程を表す。
【０１０８】
本実施形態では、まず、図２４（ａ）に示すように、トーションバーＴへと加工される箇所をマスクするマスクパターンを介してトーションバーＴの厚みに相当する深さまでエッチング処理が施され、後に第１シリコン層１８となるシリコンウエハ６を用意する。次に、図２４（ｂ）に示すように、このシリコンウエハ６のエッチング処理済み表面に、酸化膜６９’が形成されている第２シリコン層１９を接合する。これによって、ＳＯＩウエハ７が作成され、酸化膜６９’は、ＳＯＩウエハ７における中間層としての絶縁層１６０となる。次に、図２４（ｃ）に示すように、第２シリコン層１９上に酸化膜パターン７０を形成する。次に、図２４（ｄ）に示すように、この酸化膜パターン７０をマスクとして、第２シリコン層１９に対して、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。
【０１０９】
次に、図２５（ａ）に示すように、第１シリコン層１８上に酸化膜パターン７１を形成する。次に、図２５（ｂ）に示すように、この酸化膜パターン７１をマスクとして、第１シリコン層１８に対して、ＤＲＩＥにより、所定深さまでエッチング処理を行う。これによって、絶縁層１６０に接するプレトーションバーＴ’が形成される。次に、図２５（ｃ）に示すように、プレトーションバーＴ’が接する絶縁層１６０をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化シリコンないし酸化膜パターン７０，７１も同時に除去される。これによって、トーションバーＴが形成される。
【０１１０】
このように、本実施形態においても、まず、絶縁層１６０に接するプレトーションバーＴ’が形成され、その後の工程で、プレトーションバーＴ’が接していた絶縁層１６０が除去されて、トーションバーＴが形成される。プレトーションバーＴ’の厚みは、図２４（ａ）に示す工程において行うエッチングの深さによって決定することができる。そのため、本実施形態では、ＳＯＩウエハ７の中間に正確に配置するとともに、高精度に５μｍとされた厚みを有する薄肉のトーションバーＴが形成されることとなる。その結果、低電力で駆動可能なマイクロミラー１００が得られる。
【０１１１】
図２６および図２７は、本発明の第９の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一連の工程を表す。この方法も、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子１００を形成するための一手法である。図２６および図２７においては、図１８および図１９と同様に、モデル化した一の断面によって、主に、トーションバーＴの形成過程を表す。
【０１１２】
本実施形態では、まず、図２６（ａ）に示すように、ＳＯＩウエハ８上に酸化膜パターン７２が形成される。ＳＯＩウエハ８は、第１シリコン層２０と、第２シリコン層２１と、これらに挟まれた中間層としての絶縁層１６０とからなる積層構造を有する。第１シリコン層２０および第２シリコン層２１は、ＰやＡｓなどのｎ型の不純物をドープすることによって導電性が付与されたシリコンよりなる。絶縁層１６０は、熱酸化法により、第１シリコン層２０または第２シリコン層２１の表面に成長形成された酸化シリコンよりなる。本実施形態では、第１シリコン層２０の厚みは１００μｍであり、第２シリコン層２１の厚みは１００μｍであり、絶縁層１６０の厚みは１μｍである。
【０１１３】
次に、図２６（ｂ）に示すように、酸化膜パターン７２が形成されていない第１シリコン層２０の表面にレジストパターン７３を形成する。レジストパターン７３は、トーションバーＴへと加工される箇所をマスクするためのものである。次に、図２６（ｃ）に示すように、酸化膜パターン７２およびレジストパターン７３をマスクとして、トーションバーＴの厚みに相当する深さまで、ＤＲＩＥによりエッチング処理を行う。本実施形態では５μｍの深さまで行う。この後、図２６（ｄ）に示すように、レジストパターン７３を除去する。次に、図２６（ｅ）に示すように、第１シリコン層２０に対して、酸化膜パターン７２をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、絶縁層１６０に接するプレトーションバーＴ’が形成される。
【０１１４】
次に、図２７（ａ）に示すように、第２シリコン層２１上に酸化膜パターン７４を形成する。次に、図２７（ｂ）に示すように、この酸化膜パターン７４をマスクとして、ＤＲＩＥにより、第２シリコン層２１に対して絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。次に、図２７（ｃ）に示すように、エッチング液に浸漬することによって、プレトーションバーＴ’が接する絶縁層１６０をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化シリコンないし酸化膜パターン７２，７４も同時に除去される。これによって、トーションバーＴが形成される。
【０１１５】
このように、本実施形態においては、まず、絶縁層１６０に接するプレトーションバーＴ’が、２段階のエッチング処理によって形成される。その後の工程で、プレトーションバーＴ’が接していた絶縁層１６０が除去され、トーションバーＴが形成される。そのため、本実施形態では、ＳＯＩウエハ８の中間に正確に配置するとともに、高精度に５μｍとされた厚みを有する薄肉のトーションバーＴが形成されることとなる。その結果、低電力で駆動可能なマイクロミラー１００が得られる。
【０１１６】
図２８および図２９は、上述の第９の実施形態において、同一工程のエッチング処理により、トーションバーＴとともに櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２を形成する場合の一連の工程を表す。
【０１１７】
まず、図２８（ａ）に示すように、基板として、ＳＯＩウエハ８を用意する。ＳＯＩウエハ８は、上述のように、第１シリコン層２０と、第２シリコン層２１と、これらに挟まれた中間層としての絶縁層１６０とからなる積層構造を有する。第１シリコン層２０および第２シリコン層２１は、ＰやＡｓなどのｎ型の不純物をドープすることによって導電性が付与されたシリコンよりなる。絶縁層１６０は、熱酸化法により、第１シリコン層２０または第２シリコン層２１の表面に成長形成された酸化シリコンよりなる。
【０１１８】
次に、第１シリコン層２０および第２シリコン層２１上に熱酸化法により酸化膜を成長させ、これをパターニングして、図２８（ｂ）に示すように、酸化膜パターン７２，７４を形成する。酸化膜パターン７２，７４は、第１シリコン層２０および第２シリコン層２１において櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２へと加工される箇所をマスクするためのものである。次に、図２８（ｃ）に示すように、第１シリコン層２０上において、酸化膜パターン７２が形成されていない箇所において、トーションバーＴへと形成される箇所をマスクするためのレジストパターン７３を形成する。次に、図２８（ｄ）に示すように、酸化膜パターン７２およびレジストパターン７３をマスクとして、トーションバーＴの厚みに相当する５μｍ深さまで、ＤＲＩＥによりエッチング処理を行う。
【０１１９】
次に、図２９（ａ）に示すように、レジストパターン７３を除去する。次に、図２９（ｂ）に示すように、第１シリコン層２０に対して、酸化膜パターン７２をマスクとして、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、絶縁層１６０に接するプレトーションバーＴ’が形成されるとともに、絶縁層１６０に接する櫛歯電極Ｅ２が形成される。次に、図２９（ｃ）に示すように、酸化膜パターン７４をマスクとして、第２シリコン層２１に対して、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、櫛歯電極Ｅ１が形成される。次に、図２９（ｄ）に示すように、図２９の（ｂ）および（ｃ）の工程で露出されたプレトーションバーＴ’が接する絶縁層１６０をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化シリコンないし酸化膜パターン７２，７４も同時に除去される。これによって、トーションバーＴが形成される。
【０１２０】
図２９（ａ）の工程で行ったＤＲＩＥでは、トーションバーの厚みに相当する深さ５μｍのエッチングであるため、櫛歯電極部分とトーションバー部分のエッチングレート差はほとんどない。しかしながら、図２９（ｂ）の工程で行ったＤＲＩＥでは、深さ数十μｍのエッチングであるため、櫛歯電極部分とトーションバー部分では、開口面積の差に基づいてエッチングレートに差が生じ、トーションバー部分の方が速く即ち深くエッチングされる傾向にある。そのため、このようなエッチングレート差を考慮する必要のある場合には、エッチングレートに差が生じない図２９（ａ）の工程で行うエッチングについては、所望のトーションバー厚みである５μｍよりも、若干深くエッチングしておく。こうすることによって、図２９（ｂ）に示す工程のエッチング処理において、櫛歯電極部分におけるエッチングが絶縁層１６０に達したときに、トーションバー部分では、プレトーションバーＴ’の上面が更にエッチングされ、プレトーションバーＴ’の厚みについて、所望の厚みである５μｍとすることができるのである。
【０１２１】
図３０〜図３３は、本発明の第９の実施形態において、トーションバーＴとは別工程のエッチング処理により櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２を形成する場合の一連の工程を表す。
【０１２２】
まず、図３０（ａ）に示すように、図２６（ａ）を参照して述べたのと同じＳＯＩウエハ８を用意する。そして、第１シリコン層２０および第２シリコン層２１上に熱酸化法により酸化膜を成長させ、これをパターニングすることによって、図３０（ｂ）に示すように、酸化膜パターン７２，７４を形成する。次に、図３０（ｃ）に示すように、第１シリコン層２０上にレジストパターン７５を形成する。レジストパターン７５は、トーションバーＴへと加工される箇所をマスクするとともに、ミラー形成部Ｍの形成領域、櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２の形成領域およびフレームの形成領域をマスクするためのものである。次に、図３０（ｄ）に示すように、レジストパターン７５をマスクとして、トーションバーＴの厚みに相当する５μｍの深さまで、ＤＲＩＥによりエッチング処理を行う。次に、図３０（ｅ）に示すように、レジストパターン７５を剥離する。
【０１２３】
次に、図３１（ａ）に示すように、第１シリコン層２０上にフォトレジスト７６’を成膜する。次に、図３１（ｂ）に示すように、露光および現像により、フォトレジスト７６’をパターニングして、レジストパターン７６を形成する。レジストパターン７６は、ミラー形成部Ｍの形成領域、櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２の形成領域およびフレームの形成領域をマスクするためのものである。次に、図３１（ｃ）に示すように、レジストパターン７６をマスクとして、第１シリコン層２０に対して、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これにより、絶縁層１６０に接するプレトーションバーＴ’が他の部位とは独立して形成される。次に、図３１（ｄ）に示すように、レジストパターン７６を剥離する。次に、図３１（ｅ）に示すように、図中上方からのスプレーにより、第１シリコン層２０上およびプレトーションバーＴ’上にフォトレジスト７７’を成膜する。
【０１２４】
次に、図３２（ａ）に示すように、露光および現像により、フォトレジスト７７’をパターニングすることにより、レジストパターン７７を形成する。レジストパターン７７は、プレトーションバーＴ’をマスクするためのものである。次に、図３２（ｂ）に示すように、酸化膜パターン７２をマスクとして、第１シリコン層２０に対して、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これによって、絶縁層１６０に接する櫛歯電極Ｅ２が形成される。次に、図３２（ｃ）に示すように、レジストパターン７７を剥離し、第２シリコン層２１上にフォトレジスト７８’を成膜する。次に、図３２（ｄ）に示すように、フォトレジスト７８’をパターニングして、レジストパターン７８を形成する。次に、図３２（ｅ）に示すように、レジストパターン７８をマスクとして、第２シリコン層２１に対して、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。
【０１２５】
次に、図３３（ａ）に示すように、レジストパターン７８を剥離する。次に、図３３（ｂ）に示すように、図中下方からのスプレーによって、フォトレジスト７９’を成膜する。次に、図３３（ｃ）に示すように、フォトレジスト７９’をパターニングして、レジストパターン７９を形成する。次に、図３３（ｄ）に示すように、酸化膜パターン７４をマスクとして、第２シリコン層２１に対して、ＤＲＩＥにより、絶縁層１６０に至るまでエッチング処理を行う。これにより、絶縁層１６０に接する櫛歯電極Ｅ１が形成される。次に、図３３（ｅ）に示すように、レジストパターン７９を剥離する。次に、図３３（ｆ）に示すように、露出している絶縁層１６０をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化シリコンないし酸化膜パターン７２，７４も同時に除去される。このように、トーションバーＴおよび櫛歯電極Ｅ１，Ｅ２が別々に完成する。
【０１２６】
図３４は、本発明に係る第１０の実施形態に係るマイクロミラー素子１００’の断面図であって、図３４（ａ）〜（ｃ）は、各々、第１の実施形態における図２（ａ）〜（ｃ）に相当する断面図である。マイクロミラー素子１００’は、第１の実施形態に係るマイクロミラー素子１００とは、その断面における積層構造およびトーションバーの構成について異なる箇所を有する。
【０１２７】
具体的には、図３４においては、内フレーム１２０は、内フレーム主部１２１と、第１の中間層としての絶縁層１６１と、内部シリコン層１７０と、第２の中間層としての絶縁層１６２と、電極基台１２２とからなる積層構造を有している。外フレーム１３０は、第１外フレーム部１３１と、第１の中間層としての絶縁層１６１と、中間シリコン層１７０と、第２の中間層としての絶縁層１６２と、第２外フレーム部１３２とからなる積層構造を有している。
【０１２８】
本実施形態においては、内フレーム１２０と外フレーム１３０は、トーションバー１５０’によって連結されている。トーションバー１５０’は、内フレーム１２０の内部シリコン層１７０における絶縁層１６１および絶縁層１６２に接する部位と、外フレーム１３０の内部シリコン層１７０における絶縁層１６１および絶縁層１６２に接する部位とに接続している。他の構成については、第１の実施形態に係るマイクロミラー素子１００と同様であり、マイクロミラー素子１００’の上面図および下面図は、各々、図１の（ａ）および（ｂ）によって表される。
【０１２９】
図３５および図３６は、本発明の第１１の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一連の工程を表す。この方法は、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子１００’を形成するための一手法である。図３５および図３６においては、図１８および図１９と同様に、モデル化した一の断面によって、主に、トーションバーＴの形成過程を表す。
【０１３０】
本実施形態では、まず、図３５（ａ）に示すように、ＳＯＩウエハ９上に酸化膜パターン８０が形成される。ＳＯＩウエハ９は、第１シリコン層２２と、第１絶縁層１６１と、第２シリコン層２３と、第２絶縁層１６２と、第３シリコン層２４とからなる積層構造を有する。モデル化された本図に示す第２シリコン層２３は、図３４に示す内部シリコン層１７０に相当する。第１シリコン層２２、第２シリコン層２３、第３シリコン層２４は、ＰやＡｓなどのｎ型の不純物をドープすることによって導電性が付与されたシリコンやポリシリコンよりなる。本実施形態では、第１シリコン層２２の厚みは１００μｍであり、第２シリコン層２３の厚みは５μｍであり、第３シリコン層２４の厚みは１００μｍである。また、第１絶縁層１６１および第２絶縁層１６２の厚みは、各々１μｍである。
【０１３１】
次に、図３５（ｂ）に示すように、酸化膜パターン８０が形成されていない第１シリコン層２２の表面において、トーションバーＴへと加工される箇所をマスクするためのレジストパターン８１が形成される。次に、図３５（ｃ）に示すように、酸化膜パターン８０およびレジストパターン８１をマスクとして、所定の深さまで、ＤＲＩＥによりエッチング処理を行う。本実施形態では５μｍの深さまで行う。この後、図３５（ｄ）に示すように、レジストパターン８１を除去する。次に、図３５（ｅ）に示すように、第１シリコン層２２に対して、酸化膜パターン８０をマスクとして、ＤＲＩＥにより、第１絶縁層１６１に至るまでエッチング処理を行う。
【０１３２】
次に、図３６（ａ）に示すように、図３５（ｅ）の工程で露出された第１絶縁層１６１を、第１シリコン層２２側からのエッチングにより除去する。そして、これにより露出された第２シリコン層２３に対して、図３６（ｂ）に示すように、第１絶縁層１６１をマスクとして、ＤＲＩＥにより、第２絶縁層１６２に至るまでエッチング処理を行う。これによって、第１絶縁層１６１および第２絶縁層１６２に接するプレトーションバーＴ’が形成される。このとき、トーションバーＴへと加工される箇所をマスクしていた第１絶縁層１６１上に５μｍの厚さで残存していた第１シリコン層２２も、エッチング除去される。次に、図３６（ｃ）に示すように、第３シリコン層２４上に酸化膜パターン８２を形成する。次に、図３６（ｄ）に示すように、この酸化膜パターン８２をマスクとして、第３シリコン層２４に対して、ＤＲＩＥにより、第２絶縁層１６２に至るまでエッチング処理を行う。次に、図３６（ｅ）に示すように、エッチング液に浸漬することによって、プレトーションバーＴ’が接する第１絶縁層１６１および第２絶縁層１６２をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化シリコンないし酸化膜パターン８０，８２も同時に除去される。これによって、トーションバーＴが形成される。なお、本実施形態では、図３５（ｄ）に示す工程においてレジストパターン８１を除去したが、プレトーションバーＴ’に対応した形状を有するレジストパターン８１をマスクとしてそのまま利用して、プレトーションバーＴ’を形成してもよい。
【０１３３】
このように、本実施形態においては、まず、第１絶縁層１６１および第２絶縁層１６２に接するプレトーションバーＴ’が形成され、その後の工程で、プレトーションバーＴ’が接していた第１絶縁層１６１および第２絶縁層１６２が除去されて、トーションバーＴが形成される。プレトーションバーＴ’の厚みは、ＳＯＩウエハ９における第２シリコン層２３によって、予め決定することができる。そのため、本実施形態では、ＳＯＩウエハ９の中間に正確に配置するとともに、高精度に５μｍとされた厚みを有する薄肉のトーションバーＴが形成されることとなる。その結果、低電力で駆動可能なマイクロミラー１００が得られる。
【０１３４】
図３７および図３８は、本発明の第１２の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一連の工程を表す。この方法は、マイクロマシニング技術によって上述のマイクロミラー素子１００’を形成するための一手法である。図３７および図３８においては、図３５および図３６と同様に、モデル化した一の断面によって、主に、トーションバーＴの形成過程を表す。
【０１３５】
本実施形態では、まず、図３７（ａ）に示すように、ＳＯＩウエハ１０上に酸化膜パターン８３が形成される。ＳＯＩウエハ１０は、第１シリコン層２５と、第１絶縁層１６１と、第２シリコン層２６と、第２絶縁層１６２と、第３シリコン層２７とからなる積層構造を有する。第１シリコン層２５には、酸化膜パターン８３をマスクとして、溝部２５ａが形成されている。モデル化された本図に示す第２シリコン層２６は、図３４に示す内部シリコン層１７０に相当する。第１シリコン層２５、第２シリコン層２６、第３シリコン層２７は、ＰやＡｓなどのｎ型の不純物をドープすることによって導電性が付与されたシリコンやポリシリコンよりなる。本実施形態では、第１シリコン層２５の厚みは１００μｍであり、第２シリコン層２６の厚みは５μｍであり、第３シリコン層２７の厚みは１００μｍである。また、第１絶縁層１６１および第２絶縁層１６２の厚みは、各々１μｍである。
【０１３６】
次に、図３７（ｂ）に示すように、図中上方からのスプレーにより、フォトレジスト８４’を成膜する。次に、フォトレジスト８４’をパターニングすることによって、図３７（ｃ）に示すように、レジストパターン８４を形成する。レジストパターン８４は、トーションバーＴへと加工される箇所をマスクするためのものである。次に、図３７（ｄ）に示すように、レジストパターン８４をマスクとして、前工程で露出された第１絶縁層１６１をエッチング除去する。
【０１３７】
次に、図３８（ａ）に示すように、レジストパターン８４を剥離する。次に、図３８（ｂ）に示すように、第２シリコン層２６に対して、前工程で露出された第１絶縁層１６１をマスクとして、ＤＲＩＥにより、第２絶縁層１６２に至るまでエッチング処理を行う。これによって、第１絶縁層１６１および第２絶縁層１６２に接するプレトーションバーＴ’が形成される。また、第３シリコン層２７上に酸化膜パターン８５を形成する。次に、図３８（ｃ）に示すように、この酸化膜パターン８５をマスクとして、第３シリコン層２７に対して、ＤＲＩＥにより、第２絶縁層１６２に至るまでエッチング処理を行う。次に、図３８（ｄ）に示すように、エッチング液に浸漬することによって、プレトーションバーＴ’が接する第１絶縁層１６１および第２絶縁層１６２をエッチング除去する。このとき、素子表面に露出している酸化シリコンないし酸化膜パターン８３，８５も同時に除去される。これによって、トーションバーＴが形成される。
【０１３８】
このように、本実施形態においては、まず、第１絶縁層１６１および第２絶縁層１６２に接するプレトーションバーＴ’が形成され、その後の工程で、プレトーションバーＴ’が接していた第１絶縁層１６１および第２絶縁層１６２が除去されて、トーションバーＴが形成される。プレトーションバーＴ’の厚みは、ＳＯＩウエハ１０における第２シリコン層２６によって、予め決定することができる。そのため、本実施形態では、ＳＯＩウエハ１０の中間に正確に配置するとともに、高精度に５μｍとされた厚みを有する薄肉のトーションバーＴが形成されることとなる。その結果、低電力で駆動可能なマイクロミラー１００が得られる。
【０１３９】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
【０１４０】
（付記１） 複数のシリコン層および少なくとも１つの中間層を含む積層構造を有する材料基板において、ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
前記シリコン層に対してエッチング処理を行うことによって、前記ミラー形成部よりも薄肉であって前記中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、
前記プレトーションバーに接する中間層を除去することによってトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記２） ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
前記トーションバーに相当する厚みを有する第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する第１材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第１エッチング処理を行うことによって、前記中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、
前記第１シリコン層に第３シリコン層を接合することによって、前記プレトーションバーが内蔵された第２材料基板を作成する工程と、
前記第２シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、
前記第３シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、前記プレトーションバーが露出するまで第３エッチング処理を行う工程と、
前記第２エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記３） 前記第１材料基板において前記プレトーションバーを形成した後であって、前記第２材料基板を作成する前に、前記プレトーションバーをマスクするための第４マスクパターンを形成する工程を含む、付記２に記載のマイクロミラー素子の製造方法。
（付記４） ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
前記トーションバーに相当する厚みを有する第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する第１材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを形成する工程と、
前記第１シリコン層に第３シリコン層を接合する工程と、
前記第２シリコン層に対して、前記トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第１エッチング処理を行う工程と、
前記第３シリコン層に対して、前記トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、前記第１マスクパターンおよび前記中間層が露出するまで第２エッチング処理を行うことによって、前記中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、
前記第１エッチング処理により露出された中間層に対して第３エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記５） ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第１マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第１エッチング処理を行うことによって、前記第１シリコン層に溝部を形成する工程と、
前記溝部に対してシリコン系材料を成膜する工程と、
前記第２シリコン層に対して、前記トーションバーが形成される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、
前記第２エッチング処理により露出された中間層に対して、前記第２シリコン層側から、前記溝部に成膜された前記シリコン系材料に至るまで第３エッチング処理を行う工程と、
前記第３エッチング処理により露出されたシリコン系材料を、前記第２シリコン層側からの第４エッチング処理で除去することによって、前記中間層に接する前記シリコン系材料よりなるプレトーションバーを形成する工程と、
前記プレトーションバーに接する中間層を除去することによってトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記６） ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第１マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第１エッチング処理を行うことによって、前記第１シリコン層に溝部を形成する工程と、
前記溝部に対してシリコン系材料を成膜する工程と、
前記溝部に成膜された前記シリコン系材料に対して、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行うことによって、前記中間層に接する前記シリコン系材料よりなるプレトーションバーを形成する工程と、
前記第３シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第３エッチング処理を行う工程と、
前記第３エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記７） ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層よりなる第１材料基板に対して、前記トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第１マスクパターンを介して、第１エッチング処理を行うことによって、前記第１材料基板に溝部を形成する工程と、
前記溝部に対して中間層材料を成膜する工程と、
成膜された前記中間層材料上に、前記溝部を充填するようにシリコン系材料を堆積させる工程と、
前記第１材料基板と、前記第１材料基板の前記溝部を覆う中間層と、当該中間層に接する第２シリコン層とによる積層構造を有する第２材料基板を作成することによって、前記第２材料基板に内蔵されつつ、前記中間層に接する前記シリコン系材料よりなるプレトーションバーを形成する工程と、
前記第１シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、前記溝部に成膜された前記中間層材料が露出するまで第２エッチング処理を行う工程と、
前記第２シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、前記中間層が露出するまで第３エッチング処理を行う工程と、
前記第２エッチング処理により露出された中間層材料、および、前記第３エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する中間層材料および中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記８） ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層よりなる第１材料基板に対して、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを介して、前記トーションバーの厚みに相当する深さまで第１エッチング処理を行う工程と、前記第１材料基板と、前記第１材料基板のエッチング処理済み表面に接する中間層と、当該中間層に接する第２シリコン層による積層構造を有する第２材料基板を作成する工程と、
前記第２シリコン層に対して、前記トーションバーへと加工される箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、
前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーへと加工される箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、第３エッチング処理を行うことによって、前記中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、
前記第２エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記９） ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための第１マスクパターン、および、前記トーションバーへと加工される箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、前記トーションバーの厚みに相当する深さまで第１エッチング処理を行う工程と、
前記第１マスクパターンを除去する工程と、
前記第１シリコン層に対して、前記第２マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行うことによって、前記中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、
前記第２シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第３エッチング処理を行う工程と、
前記第３エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記１０） ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層、前記トーションバーに相当する厚みを有する第２シリコン層、第３シリコン層、第１シリコン層および第２シリコン層の間の第１中間層、ならびに、第２シリコン層および第３シリコン層の間の第２中間層による積層構造を有する材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための第１マスクパターン、および、前記トーションバーへと加工される箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、前記トーションバーの厚みに相当する深さまで第１エッチング処理を行う工程と、
前記第１マスクパターンを除去する工程と、
前記第１シリコン層に対して、前記第２マスクパターンを介して、前記第１中間層に至るまで第２エッチング処理を行うことによって、前記第１中間層上の前記第１シリコン層において第３マスクパターンを形成する工程と、
前記第２エッチング処理により露出された第１中間層に対して、前記第３マスクパターンを介して、第２シリコン層に至るまで第３エッチング処理を行うことによって、前記第２シリコン層上の前記第１中間層において第４マスクパターンを形成する工程と、
前記第３エッチング処理により露出された第２シリコン層に対して、前記第４マスクパターンを介して、前記第２中間層に至るまで第４エッチング処理を行うことによって、前記第１中間層および前記第２中間層に挟まれたプレトーションバーを形成する工程と、
前記第３シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第５マスクパターンを介して、前記第２中間層に至るまで第５エッチング処理を行う工程と、
前記第５エッチング処理により露出された第２中間層と、前記プレトーションバー上の第１中間層とに対して第６エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する第１中間層および第２中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記１１） 前記第２エッチング処理によって、前記ミラー形成部および／または前記フレーム部における櫛歯電極部を形成する、付記９または１０に記載のマイクロミラー素子の製造方法。
（付記１２） 前記第２エッチング処理とは別のエッチング処理によって、前記ミラー形成部および／または前記フレーム部における櫛歯電極部を形成する、付記９または１０に記載のマイクロミラー素子の製造方法。
（付記１３） ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
第１シリコン層、前記トーションバーに相当する厚みを有する第２シリコン層、第３シリコン層、第１シリコン層および第２シリコン層の間の第１中間層、ならびに、第２シリコン層および第３シリコン層の間の第２中間層による積層構造を有する材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第１マスクパターンを介して、前記第１中間層に至るまで第１エッチング処理を行う工程と、
前記第１エッチング処理により露出された第１中間層上に、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための第２マスクパターンを形成する工程と、
前記第１中間層に対して、前記第２マスクパターンを介して、前記第２シリコン層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、
前記第１マスクパターンを除去する工程と、
前記第２シリコン層に対して、前記第１マスクパターンの除去によって露出された第１中間層を介して、前記第２中間層に至るまで第３エッチング処理を行うことによって、前記第１中間層および前記第２中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、
前記第３シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、前記第２中間層に至るまで第４エッチング処理を行う工程と、
前記第４エッチング処理により露出された第２中間層と、前記プレトーションバー上の第１中間層とに対して第５エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する第１中間層および第２中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
（付記１４） 前記シリコン層に対する前記エッチング処理は、誘導結合プラズマエッチングにより行う、付記１から１３のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子の製造方法。
（付記１５） 前記フレーム部は、第１フレームおよび第２フレームを含み、前記トーションバーは、前記第１フレームおよび前記第２フレームを連結するフレームトーションバーを含む、付記１から１４のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子の製造方法。
（付記１６） ミラー形成部と、
複数のシリコン層および少なくとも１つの中間層を含む積層構造を有するフレーム部と、
前記ミラー形成部よりも薄肉であって、前記ミラー形成部を前記フレーム部に対して回転させるための回転軸心を規定しつつ、少なくとも一端が前記シリコン層における前記中間層に接する部位に接続しているトーションバーと、を備えることを特徴とする、マイクロミラー素子。
（付記１７） 前記フレーム部は第１フレームおよび第２フレームを有し、
前記トーションバーは、前記第１フレームの前記シリコン層における前記中間層に接する部位と、前記第２フレームの前記シリコン層における前記中間層に接する部位とに接続している、付記１６に記載のマイクロミラー素子。
（付記１８） 前記フレーム部は２つの中間層を有し、前記トーションバーの少なくとも一端は、前記２つの中間層の間のシリコン層における前記２つ中間層に接する部位に接続している、付記１６に記載のマイクロミラー素子。
（付記１９） 前記フレーム部は第１フレームおよび第２フレームを有し、
前記トーションバーは、前記第１フレームの前記２つの中間層の間のシリコン層における前記２つの中間層に接する部位と、前記第２フレームの前記２つの中間層の間のシリコン層における前記２つの中間層に接する部位とに接続している、付記１８に記載のマイクロミラー素子。
（付記２０） 前記中間層は、絶縁材料により構成されている付記１６から１９のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子。
（付記２１） 前記ミラー形成部は第１櫛歯電極部を有し、前記フレーム部は、前記第１櫛歯電極部との間に静電力を生じさせることにより前記ミラー形成部を変位させるための第２櫛歯電極部を有する、付記１６から２０のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子。
（付記２２） 前記第１フレームは第３櫛歯電極部を有し、前記第２フレームは、前記第３櫛歯電極部との間に静電力を生じさせることにより前記第１フレームおよび前記ミラー形成部を変位させるための第４櫛歯電極部を有する、付記１７および１９から２１のいずれか１つに記載のマイクロミラー素子。
【０１４１】
【発明の効果】
本発明によると、高精度で形成された薄肉のトーションバーを有するマイクロミラー素子を形成することができる。その結果、ミラー形成部の駆動について、適切に制御可能なマイクロミラー素子を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロミラー素子の上面図および下面図である。
【図２】図１に示すマイクロミラー素子の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一部の工程を表す断面図である。
【図４】図３に続く工程を表す。
【図５】図４に続く工程を表す。
【図６】図５に続く工程を表す。
【図７】図６に続く工程を表す。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一部の工程を表す断面図である。
【図９】図８に続く工程を表す。
【図１０】図９に続く工程を表す。
【図１１】図１０に続く工程を表す。
【図１２】図１１に続く工程を表す。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一部の工程を表す断面図である。
【図１４】図１３に続く工程を表す。
【図１５】図１４に続く工程を表す。
【図１６】図１５に続く工程を表す。
【図１７】図１６に続く工程を表す。
【図１８】本発明の第５の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一部の工程を表す断面図である。
【図１９】図１８に続く工程を表す。
【図２０】本発明の第６の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一部の工程を表す断面図である。
【図２１】図２０に続く工程を表す。
【図２２】本発明の第７の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一連の工程を表す断面図である。
【図２３】図２２に続く工程を表す。
【図２４】本発明の第８の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一連の工程を表す断面図である。
【図２５】図２４に続く工程を表す。
【図２６】本発明の第９の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一部の工程を表す断面図である。
【図２７】図２６に続く工程を表す。
【図２８】本発明の第９の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法において、同一工程のエッチング処理により、トーションバーとともに櫛歯電極を形成する場合の一部の工程を表す断面図である。
【図２９】図２８に続く工程を表す。
【図３０】本発明の第９の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法において、トーションバーとは別工程のエッチング処理により櫛歯電極を形成する場合の一部の工程を表す断面図である。
【図３１】図３０に続く工程を表す。
【図３２】図３１に続く工程を表す。
【図３３】図３２に続く工程を表す。
【図３４】本発明の第１０の実施形態に係るマイクロミラー素子の断面図である。
【図３５】本発明の第１１の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一部の工程を表す断面図である。
【図３６】図３５に続く工程を表す。
【図３７】本発明の第１２の実施形態に係るマイクロミラー素子製造方法における一部の工程を表す断面図である。
【図３８】図３７に続く工程を表す。
【図３９】光スイッチング装置の一例の概略構成図である。
【図４０】光スイッチング装置の他の例の概略構成図である。
【図４１】平板電極を採用した従来のマイクロミラー素子の一部省略分解斜視図である。
【図４２】図４１に示したマイクロミラー素子において、外フレームに対する内フレームの傾斜角度がθであるときの状態を表す。
【図４３】櫛歯電極を採用した従来のマイクロミラー素子の一部省略斜視図である。
【図４４】一組の櫛歯電極の配向を表す部分斜視図である。
【符号の説明】
１００，１００’ マイクロミラー素子
１１０ ミラー形成部
１１０ａ，１１０ｂ 第１櫛歯電極
１２０ 内フレーム
１２１ 内フレーム主部
１２１ａ，１２１ｂ 第３櫛歯電極
１２２ 電極基台
１２２ａ，１２２ｂ 第２櫛歯電極
１３０ 外フレーム
１３１ 第１外フレーム部
１３２ 第２外フレーム部
１３２ａ，１３２ｂ 第４櫛歯電極
１４０，１５０ トーションバー
１６０，１６１，１６２ 絶縁層
１７０ 内シリコン層
Ｔ トーションバー
Ｔ’ プレトーションバー
Ｅ１，Ｅ２ 櫛歯電極
Ｍ ミラー形成部

Claims (14)

1. ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
   前記トーションバーに相当する厚みを有する第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する第１材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第１エッチング処理を行うことによって、前記中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、
   前記第１シリコン層に第３シリコン層を接合することによって、前記プレトーションバーが内蔵された第２材料基板を作成する工程と、
   前記第２シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、
   前記第３シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、前記プレトーションバーが露出するまで第３エッチング処理を行う工程と、
   前記第２エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロ構造素子の製造方法。
2. 前記第１材料基板において前記プレトーションバーを形成した後であって、前記第２材料基板を作成する前に、前記プレトーションバーをマスクするための第４マスクパターンを形成する工程を含む、請求項１に記載のマイクロ構造素子の製造方法。
3. ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロ構造素子を製造するための方法であって、
   第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第１マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第１エッチング処理を行うことによって、前記第１シリコン層に溝部を形成する工程と、
   前記溝部に対してシリコン系材料を成膜する工程と、
   前記第２シリコン層側から、前記トーションバーが形成される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、
   前記第２エッチング処理により露出された中間層に対して、前記第２シリコン層側から、前記溝部に成膜された前記シリコン系材料に至るまで第３エッチング処理を行う工程と、
   前記第３エッチング処理により露出されたシリコン系材料を、前記第２シリコン層側からの第４エッチング処理で除去することによって、前記中間層に接する前記シリコン系材料よりなるプレトーションバーを形成する工程と、
   前記プレトーションバーに接する中間層を除去することによってトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロ構造素子の製造方法。
4. ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロ構造素子を製造するための方法であって、
   第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第１マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第１エッチング処理を行うことによって、前記第１シリコン層に溝部を形成する工程と、
   前記溝部に対してシリコン系材料を成膜する工程と、
   前記溝部に成膜された前記シリコン系材料に対して、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための部位を有する第２マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行うことによって、前記中間層に接する前記シリコン系材料よりなるプレトーションバーを形成する工程と、
   前記第２シリコン層側から、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第３エッチング処理を行う工程と、
   前記第３エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロ構造素子の製造方法。
5. ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロ構造素子を製造するための方法であって、
   第１シリコン層よりなる第１材料基板に対して、前記トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第１マスクパターンを介して、第１エッチング処理を行うことによって、前記第１材料基板に溝部を形成する工程と、
   前記溝部に対して中間層材料を成膜する工程と、
   成膜された前記中間層材料上に、前記溝部を充填するようにシリコン系材料を堆積させる工程と、
   前記第１材料基板と、前記第１材料基板の前記溝部を覆う中間層と、当該中間層に接する第２シリコン層とによる積層構造を有する第２材料基板を作成することによって、前記第２材料基板に内蔵されつつ、前記中間層に接する前記シリコン系材料よりなるプレトーションバーを形成する工程と、
   前記第１シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、前記溝部に成膜された前記中間層材料が露出するまで第２エッチング処理を行う工程と、
   前記第２シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、前記中間層が露出するまで第３エッチング処理を行う工程と、
   前記第２エッチング処理により露出された中間層材料、および、前記第３エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する中間層材料および中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロ構造素子の製造方法。
6. ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロ構造素子を製造するための方法であって、
   第１シリコン層よりなる第１材料基板に対して、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを介して、前記トーションバーの厚みに相当する深さまで第１エッチング処理を行う工程と、
   前記第１材料基板と、前記第１材料基板のエッチング処理済み表面に接する中間層と、当該中間層に接する第２シリコン層による積層構造を有する第２材料基板を作成する工程と、
   前記第２シリコン層に対して、前記トーションバーへと加工される箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、
   前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーへと加工される箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、第３エッチング処理を行うことによって、前記中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、
   前記第２エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロ構造素子の製造方法。
7. ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロ構造素子を製造するための方法であって、
   第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための第１マスクパターン、および、前記トーションバーへと加工される箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、前記トーションバーの厚みに相当する深さまで第１エッチング処理を行う工程と、
   前記第１マスクパターンを除去する工程と、
   前記第１シリコン層に対して、前記第２マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第２エッチング処理を行うことによって、前記中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、
   前記第２シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第３エッチング処理を行う工程と、
   前記第３エッチング処理により露出された中間層に対して第４エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロ構造素子の製造方法。
8. ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロ構造素子を製造するための方法であって、
   第１シリコン層、前記トーションバーに相当する厚みを有する第２シリコン層、第３シリコン層、第１シリコン層および第２シリコン層の間の第１中間層、ならびに、第２シリコン層および第３シリコン層の間の第２中間層による積層構造を有する材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための第１マスクパターン、および、前記トーションバーへと加工される箇所を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、前記トーションバーの厚みに相当する深さまで第１エッチング処理を行う工程と、
   前記第１マスクパターンを除去する工程と、
   前記第１シリコン層に対して、前記第２マスクパターンを介して、前記第１中間層に至るまで第２エッチング処理を行うことによって、前記第１中間層上の前記第１シリコン層において第３マスクパターンを形成する工程と、
   前記第２エッチング処理により露出された第１中間層に対して、前記第３マスクパターンを介して、第２シリコン層に至るまで第３エッチング処理を行うことによって、前記第２シリコン層上の前記第１中間層において第４マスクパターンを形成する工程と、
   前記第３エッチング処理により露出された第２シリコン層に対して、前記第４マスクパターンを介して、前記第２中間層に至るまで第４エッチング処理を行うことによって、前記第１中間層および前記第２中間層に挟まれたプレトーションバーを形成する工程と、
   前記第３シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第５マスクパターンを介して、前記第２中間層に至るまで第５エッチング処理を行う工程と、
   前記第５エッチング処理により露出された第２中間層と、前記プレトーションバー上の第１中間層とに対して第６エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する第１中間層および第２中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロ構造素子の製造方法。
9. 前記第２エッチング処理によって、前記ミラー形成部および／または前記フレーム部における櫛歯電極部を形成する、請求項７または８に記載のマイクロ構造素子の製造方法。
10. 前記第２エッチング処理とは別のエッチング処理によって、前記ミラー形成部および／または前記フレーム部における櫛歯電極部を形成する、請求項７または８に記載のマイクロ構造素子の製造方法。
11. 前記シリコン層に対する前記エッチング処理は、誘導結合プラズマエッチングにより行う、請求項１から１０のいずれか１つに記載のマイクロ構造素子の製造方法。
12. 前記フレーム部は、第１フレームおよび第２フレームを含み、前記トーションバーは、前記第１フレームおよび前記第２フレームを連結するフレームトーションバーを含む、請求項１から１１のいずれか１つに記載のマイクロ構造素子の製造方法。
13. ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
    前記トーションバーに相当する厚みを有する第１シリコン層、第２シリコン層、およびこれらの間の中間層による積層構造を有する第１材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための部位を有する第１マスクパターンを形成する工程と、
    前記第１シリコン層に第３シリコン層を接合する工程と、
    前記第２シリコン層に対して、前記トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第２マスクパターンを介して、前記中間層に至るまで第１エッチング処理を行う工程と、
    前記第３シリコン層側から、前記トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、前記第１マスクパターンおよび前記中間層が露出するまで第２エッチング処理を行うことによって、前記中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、
    前記第１エッチング処理により露出された中間層に対して第３エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。
14. ミラー形成部と、フレーム部と、トーションバーとを備えるマイクロミラー素子を製造するための方法であって、
    第１シリコン層、前記トーションバーに相当する厚みを有する第２シリコン層、第３シリコン層、第１シリコン層および第２シリコン層の間の第１中間層、ならびに、第２シリコン層および第３シリコン層の間の第２中間層による積層構造を有する材料基板における前記第１シリコン層に対して、前記トーションバーが形成される領域を非マスク領域に含む第１マスクパターンを介して、前記第１中間層に至るまで第１エッチング処理を行う工程と、
    前記第１エッチング処理により露出された第１中間層上に、前記トーションバーへと加工される箇所をマスクするための第２マスクパターンを形成する工程と、
    前記第１中間層に対して、前記第２マスクパターンを介して、前記第２シリコン層に至るまで第２エッチング処理を行う工程と、
    前記第１マスクパターンを除去する工程と、
    前記第２シリコン層に対して、前記第１マスクパターンの除去によって露出された第１中間層を介して、前記第２中間層に至るまで第３エッチング処理を行うことによって、前記第１中間層および前記第２中間層に接するプレトーションバーを形成する工程と、
    前記第３シリコン層に対して、前記プレトーションバーに対応する箇所を非マスク領域に含む第３マスクパターンを介して、前記第２中間層に至るまで第４エッチング処理を行う工程と、
    前記第４エッチング処理により露出された第２中間層と、前記プレトーションバー上の第１中間層とに対して第５エッチング処理を行うことによって、前記プレトーションバーに接する第１中間層および第２中間層を除去してトーションバーを形成する工程と、を含むことを特徴とする、マイクロミラー素子の製造方法。

Images