JP4317231B2 - Micromirror device and manufacturing method thereof - Google Patents

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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、光反射によって光の進行方向を変更するためのマイクロミラー素子、および、その製造方法に関する。   The present invention is an element incorporated in an optical switching device that switches an optical path between a plurality of optical fibers, an optical disc device that performs data recording / reproduction processing on an optical disc, and the like, and a light traveling direction by light reflection The present invention relates to a micromirror element for changing the above and a manufacturing method thereof.

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、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に組み込まれるスイッチング素子としては、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が注目を集めている。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。   In recent years, optical communication technology has been widely used in various fields. In optical communication, an optical signal is transmitted using an optical fiber as a medium, and a so-called optical switching device is generally used to switch the transmission path of the optical signal from one fiber to another. Characteristics required for an optical switching device to achieve good optical communication include large capacity, high speed, and high reliability in the switching operation. From these viewpoints, as a switching element incorporated in an optical switching device, a micromirror element manufactured by a micromachining technique has attracted attention. According to the micromirror element, it is possible to perform a switching process between an optical transmission path on the input side and an optical transmission path on the output side in the optical switching device without converting the optical signal into an electrical signal. This is because it is suitable for obtaining the above-mentioned characteristics.

マイクロミラー素子については、例えば下記の特許文献1,2および非特許文献1に開示されている。また、マイクロマシニング技術により作製され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、論文などに開示されている。   The micromirror element is disclosed in, for example, the following Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1. An optical switching device using a micromirror element manufactured by a micromachining technique is disclosed in a paper, for example.

特開平4−343318号公報JP-A-4-343318 特開平11−52278号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-52278 “MEMS Components for WDM Transmission Systems”(Optical Fiber Communication〔OFC〕 2002, pp.89-90)“MEMS Components for WDM Transmission Systems” (Optical Fiber Communication [OFC] 2002, pp.89-90)

図21は、一般的な光スイッチング装置500の概略構成を表す。光スイッチング装置500は、一対のマイクロミラーアレイ501,502と、入力ファイバアレイ503と、出力ファイバアレイ504と、複数のマイクロレンズ505,506とを備える。入力ファイバアレイ503は所定数の入力ファイバ503aからなり、マイクロミラーアレイ501には、各入力ファイバ503aに対応するマイクロミラー素子501aが複数配設されている。同様に、出力ファイバアレイ504は所定数の出力ファイバ504aからなり、マイクロミラーアレイ502には、各出力ファイバ504aに対応するマイクロミラー素子502aが複数配設されている。マイクロミラー素子501a,502aは、各々、光を反射するためのミラー面を有し、当該ミラー面の向きを制御できるように構成されている。複数のマイクロレンズ505は、各々、入力ファイバ503aの端部に対向するように配置されている。同様に、複数のマイクロレンズ506は、各々、出力ファイバ504aの端部に対向するように配置されている。   FIG. 21 shows a schematic configuration of a general optical switching device 500. The optical switching device 500 includes a pair of micromirror arrays 501 and 502, an input fiber array 503, an output fiber array 504, and a plurality of microlenses 505 and 506. The input fiber array 503 includes a predetermined number of input fibers 503a, and the micromirror array 501 is provided with a plurality of micromirror elements 501a corresponding to the input fibers 503a. Similarly, the output fiber array 504 includes a predetermined number of output fibers 504a, and the micromirror array 502 is provided with a plurality of micromirror elements 502a corresponding to the respective output fibers 504a. Each of the micromirror elements 501a and 502a has a mirror surface for reflecting light, and is configured so that the direction of the mirror surface can be controlled. The plurality of microlenses 505 are disposed so as to face the end of the input fiber 503a. Similarly, each of the plurality of microlenses 506 is disposed so as to face the end of the output fiber 504a.

光伝送時において、入力ファイバ503aから出射される光L1は、対応するマイクロレンズ505を通過することによって、相互に平行光とされ、マイクロミラーアレイ501へ向かう。光L1は、対応するマイクロミラー素子501aで反射し、マイクロミラーアレイ502へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子501aのミラー面は、光L1を所望のマイクロミラー素子502aに入射させるように、予め所定の方向を向いている。次に、光L1は、マイクロミラー素子502aで反射し、出力ファイバアレイ504へと偏向される。このとき、マイクロミラー素子502aのミラー面は、所望の出力ファイバ504aに光L1を入射させるように、予め所定の方向を向いている。   At the time of optical transmission, the light L1 emitted from the input fiber 503a passes through the corresponding microlens 505 to be converted into parallel light and travels toward the micromirror array 501. The light L1 is reflected by the corresponding micromirror element 501a and deflected to the micromirror array 502. At this time, the mirror surface of the micromirror element 501a is directed in a predetermined direction so that the light L1 is incident on the desired micromirror element 502a. Next, the light L 1 is reflected by the micromirror element 502 a and deflected to the output fiber array 504. At this time, the mirror surface of the micromirror element 502a is directed in a predetermined direction so that the light L1 is incident on the desired output fiber 504a.

このように、光スイッチング装置500によると、各入力ファイバ503aから出射した光L1は、マイクロミラーアレイ501,502における偏向によって、所望の出力ファイバ504aに到達する。すなわち、入力ファイバ503aと出力ファイバ504aは1対1で接続される。そして、マイクロミラー素子501a,502a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504aが切換えられる。   Thus, according to the optical switching device 500, the light L1 emitted from each input fiber 503a reaches the desired output fiber 504a by the deflection in the micromirror arrays 501 and 502. That is, the input fiber 503a and the output fiber 504a are connected on a one-to-one basis. Then, by appropriately changing the deflection angle in the micromirror elements 501a and 502a, the output fiber 504a to which the light L1 reaches is switched.

図22は、他の一般的な光スイッチング装置600の概略構成を表す。光スイッチング装置600は、マイクロミラーアレイ601と、固定ミラー602と、入出力ファイバアレイ603と、複数のマイクロレンズ604とを備える。入出力ファイバアレイ603は所定数の入力ファイバ603aおよび所定数の出力ファイバ603bからなり、マイクロミラーアレイ601には、各ファイバ603a,603bに対応するマイクロミラー素子601aが複数配設されている。マイクロミラー素子601aは、各々、光を反射するためのミラー面を有し、当該ミラー面の向きを制御できるように構成されている。複数のマイクロレンズ604は、各々、各ファイバ603a,603bの端部に対向するように配置されている。   FIG. 22 shows a schematic configuration of another general optical switching device 600. The optical switching device 600 includes a micro mirror array 601, a fixed mirror 602, an input / output fiber array 603, and a plurality of micro lenses 604. The input / output fiber array 603 includes a predetermined number of input fibers 603a and a predetermined number of output fibers 603b. The micromirror array 601 includes a plurality of micromirror elements 601a corresponding to the fibers 603a and 603b. Each of the micromirror elements 601a has a mirror surface for reflecting light, and is configured so that the direction of the mirror surface can be controlled. The plurality of microlenses 604 are disposed so as to face the ends of the fibers 603a and 603b, respectively.

光伝送時において、入力ファイバ603aから出射された光L2は、マイクロレンズ604を介してマイクロミラーアレイ601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601aで反射されることによって固定ミラー602へと偏向され、固定ミラー602で反射された後、第2のマイクロミラー素子601aに入射する。このとき、第1のマイクロミラー素子601aのミラー面は、光L2を所望の第2のマイクロミラー素子601aに入射させるように、予め所定の方向を向いている。次に、光L2は、第2のマイクロミラー素子601aで反射されることによって、入出力ファイバアレイ603へと偏向される。このとき、第2のマイクロミラー素子601aのミラー面は、光L2を所望の出力ファイバ603bに入射させるように、予め所定の方向を向いている。   At the time of optical transmission, the light L2 emitted from the input fiber 603a is emitted toward the micromirror array 601 through the microlens 604. The light L2 is reflected by the corresponding first micromirror element 601a to be deflected to the fixed mirror 602, reflected by the fixed mirror 602, and then incident on the second micromirror element 601a. At this time, the mirror surface of the first micromirror element 601a faces in a predetermined direction in advance so that the light L2 is incident on the desired second micromirror element 601a. Next, the light L2 is reflected to the input / output fiber array 603 by being reflected by the second micromirror element 601a. At this time, the mirror surface of the second micromirror element 601a faces in a predetermined direction in advance so that the light L2 enters the desired output fiber 603b.

このように、光スイッチング装置600によると、各入力ファイバ603aから出射した光L2は、マイクロミラーアレイ601および固定ミラー602における偏向によって、所望の出力ファイバ603bに到達する。すなわち、入力ファイバ603aと出力ファイバ603bは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601a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603bが切換えられる。   Thus, according to the optical switching device 600, the light L2 emitted from each input fiber 603a reaches the desired output fiber 603b by the deflection in the micromirror array 601 and the fixed mirror 602. That is, the input fiber 603a and the output fiber 603b are connected on a one-to-one basis. Then, by appropriately changing the deflection angle in the first and second micromirror elements 601a, the output fiber 603b to which the light L2 reaches is switched.

図23は、光スイッチング装置500,600などに組み込むためのマイクロミラー素子として提案されているマイクロミラー素子700の一部省略斜視図である。マイクロミラー素子700は、上面にミラー面(図示略)が設けられたミラー形成部710と、内フレーム720と、外フレーム730(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710には、その相対向する端部に一対の櫛歯電極710a,710bが形成されている。内フレーム720には、櫛歯電極710a,710bに対応して一対の櫛歯電極720a,720bが内方に延びて形成されているとともに、一対の櫛歯電極720c,720dが外方に延びて形成されている。外フレーム730には、櫛歯電極720c,720dに対応して、一対の櫛歯電極730a,730bが内方に延びて形成されている。また、ミラー形成部710と内フレーム720は、一対のトーションバー740により連結されており、内フレーム720と外フレーム730は、一対のトーションバー750により連結されている。一対のトーションバー740は、内フレーム720に対するミラー形成部710の回転動作の回転軸心を規定し、一対のトーションバー750は、外フレーム730に対する内フレーム720およびこれに伴うミラー形成部710の回転動作の回転軸心を規定している。   FIG. 23 is a partially omitted perspective view of a micromirror element 700 that has been proposed as a micromirror element to be incorporated in the optical switching devices 500 and 600. The micromirror element 700 includes a mirror forming portion 710 having an upper surface provided with a mirror surface (not shown), an inner frame 720, and an outer frame 730 (partially omitted), and comb electrodes are integrated with each other. Is formed. Specifically, the mirror forming portion 710 has a pair of comb electrodes 710a and 710b formed at opposite ends thereof. The inner frame 720 has a pair of comb electrodes 720a and 720b extending inwardly corresponding to the comb electrodes 710a and 710b, and a pair of comb electrodes 720c and 720d extending outward. Is formed. A pair of comb electrodes 730a and 730b are formed on the outer frame 730 so as to extend inward corresponding to the comb electrodes 720c and 720d. The mirror forming portion 710 and the inner frame 720 are connected by a pair of torsion bars 740, and the inner frame 720 and the outer frame 730 are connected by a pair of torsion bars 750. The pair of torsion bars 740 define the rotation axis of the rotation operation of the mirror forming portion 710 relative to the inner frame 720, and the pair of torsion bars 750 rotate the inner frame 720 relative to the outer frame 730 and the accompanying mirror forming portion 710. Specifies the rotational axis of operation.

このような構成のマイクロミラー素子700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、例えば櫛歯電極710aおよび櫛歯電極720aは、電圧非印加時には、図24(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24(b)に示すように、櫛歯電極710aが櫛歯電極720aに引き込まれ、これによってミラー形成部710が揺動する。より具体的には、図23において、例えば、櫛歯電極710aを正に帯電させ、櫛歯電極720aを負に帯電させると、ミラー形成部710が、一対のトーションバー740を捩りながらM1の方向に回転する。一方、櫛歯電極720cを正に帯電させ、櫛歯電極730aを負に帯電させると、内フレーム720は、一対のトーションバー750を捩りながらM2の方向に回転する。   In the micromirror element 700 having such a configuration, a pair of comb electrodes, for example, the comb electrode 710a and the comb electrode 720a, which are provided in close proximity to generate an electrostatic force, As shown in FIG. 24 (a), the upper and lower stages are separated. When a voltage is applied, as shown in FIG. 24B, the comb electrode 710a is drawn into the comb electrode 720a, and thereby the mirror forming portion 710 swings. More specifically, in FIG. 23, for example, when the comb electrode 710a is positively charged and the comb electrode 720a is negatively charged, the mirror forming unit 710 twists the pair of torsion bars 740 in the direction of M1. Rotate to. On the other hand, when the comb electrode 720c is positively charged and the comb electrode 730a is negatively charged, the inner frame 720 rotates in the direction of M2 while twisting the pair of torsion bars 750.

従来のマイクロミラー素子700の製造方法としては、例えば、絶縁層をシリコン層で挟んでなるSOI(Silicon on Insulator)ウエハから形成するという手法が知られている。具体的には、まず、図25(a)に示すように、第1シリコン層801と、第2シリコン層802と、これらに挟まれた絶縁層803とからなる積層構造を有するウエハ800を用意する。次に、図25(b)に示すように、第1シリコン層801に対して、所定のマスクを介して異方性エッチングを行い、ミラー形成部710、トーションバー140、櫛歯電極710aなどの、第1シリコン層801において成形されるべき構造体を形成する。次に、図25(c)に示すように、第2シリコン層802に対して、所定のマスクを介して異方性エッチングを行い、櫛歯電極720aなどの、第2シリコン層802において成形されるべき構造体が形成される。ただし、図25(a)〜図25(c)は、図面の簡潔化の観点より、ウエハ800における複数箇所の断面を単一断面図で表したものである。   As a conventional method for manufacturing the micromirror element 700, for example, a method of forming an SOI (Silicon on Insulator) wafer in which an insulating layer is sandwiched between silicon layers is known. Specifically, first, as shown in FIG. 25A, a wafer 800 having a laminated structure including a first silicon layer 801, a second silicon layer 802, and an insulating layer 803 sandwiched therebetween is prepared. To do. Next, as shown in FIG. 25B, anisotropic etching is performed on the first silicon layer 801 through a predetermined mask so that the mirror forming portion 710, the torsion bar 140, the comb electrode 710a, etc. Then, a structure to be formed in the first silicon layer 801 is formed. Next, as shown in FIG. 25C, anisotropic etching is performed on the second silicon layer 802 through a predetermined mask to form the second silicon layer 802 such as the comb electrode 720a. The structure to be formed is formed. However, FIG. 25A to FIG. 25C show cross sections at a plurality of locations on the wafer 800 in a single cross-sectional view from the viewpoint of simplifying the drawings.

しかしながら、上述のような従来の製造方法においては、ウエハ800の厚さがマイクロミラー素子700の厚さに直接的に反映される。すなわち、マイクロミラー素子700の厚さは、これを形成するために使用するウエハ800の厚さと同一となる。そのため、従来の製造方法では、製造目的のマイクロミラー素子700の厚さと同一の厚さを有するウエハ800を使用する必要があり、マイクロミラー素子700の厚さが薄い場合、薄いウエハ800を使用しなければならない。例えば、ミラー面サイズが100〜1000μm程度のマイクロミラー素子700を形成する場合、ミラー形成部710および内フレーム720からなる可動部全体の質量、当該可動部の動作量、および、当該動作量を達成するために必要な櫛歯電極のサイズなどを総合的に考慮すると、可動部ひいてはマイクロミラー素子700の厚さは100〜200μm程度が望ましく、従って、そのようなマイクロミラー素子700を形成するためには、100〜200μm程度の厚さのウエハ800が使用される。   However, in the conventional manufacturing method as described above, the thickness of the wafer 800 is directly reflected in the thickness of the micromirror element 700. That is, the thickness of the micromirror element 700 is the same as the thickness of the wafer 800 used to form the micromirror element 700. Therefore, in the conventional manufacturing method, it is necessary to use a wafer 800 having the same thickness as that of the micromirror element 700 to be manufactured. When the thickness of the micromirror element 700 is thin, the thin wafer 800 is used. There must be. For example, when the micromirror element 700 having a mirror surface size of about 100 to 1000 μm is formed, the mass of the entire movable portion including the mirror forming portion 710 and the inner frame 720, the amount of movement of the movable portion, and the amount of movement are achieved. In consideration of the size of the comb electrode necessary for the operation, the thickness of the movable part and thus the micromirror element 700 is preferably about 100 to 200 μm. Therefore, in order to form such a micromirror element 700 In this case, a wafer 800 having a thickness of about 100 to 200 μm is used.

従来の製造方法においては、薄いマイクロミラー素子700の厚さに応じてこのような薄いウエハ800を使用する必要があるので、ウエハ800がより大口径となる程、そのハンドリングが困難となる。例えば、厚さ200μmで直径6インチのSOIウエハ800から上述のようにしてマイクロミラー素子700を製造する場合、一連の工程の途中においてウエハ800が割れてしまう場合が多い。図25(b)に示すように、第1シリコン層801にて所定の構造体を形成した後には、ウエハ800の強度が低下して、第2シリコン層802を加工する際のハンドリングは特に難しくなる。ウエハ800が薄いと、このように、ハンドリングの観点からウエハの平面サイズは制限されてしまうのである。また、ウエハの平面サイズが制限されると、複数のマイクロミラー素子を単一の基板に対してアレイ状に形成することによってマイクロミラーアレイチップを製造する場合において、アレイサイズが制限されることとなる。   In the conventional manufacturing method, since it is necessary to use such a thin wafer 800 according to the thickness of the thin micromirror element 700, the handling becomes difficult as the wafer 800 has a larger diameter. For example, when the micromirror element 700 is manufactured from the SOI wafer 800 having a thickness of 200 μm and a diameter of 6 inches as described above, the wafer 800 often breaks during a series of steps. As shown in FIG. 25 (b), after a predetermined structure is formed in the first silicon layer 801, the strength of the wafer 800 decreases, and handling when processing the second silicon layer 802 is particularly difficult. Become. If the wafer 800 is thin, the planar size of the wafer is thus limited from the viewpoint of handling. In addition, when the planar size of the wafer is limited, the array size is limited when a micromirror array chip is manufactured by forming a plurality of micromirror elements in an array on a single substrate. Become.

図26は、配線基板に搭載されたマイクロミラー素子700を表す。マイクロミラー素子700については、図23の線XXVI−XXVIに沿った断面が表されている。図23の従来のマイクロミラー素子700においては、ミラー形成部710および内フレーム720からなる可動部は、外フレーム730と同一の厚みを有する。そのため、マイクロミラー素子700を配線基板810に搭載した状態で当該可動部を適切に動作させるためには、図26に示すように、当該配線基板810と外フレーム730との間にスペーサ811を介在させる必要がある。マイクロミラー素子700と配線基板810との間に充分な厚さのスペーサ811を介在させることによって、可動部が配線基板810に当接してその動作が妨げられるのを、回避することができる。配線基板810へのマイクロミラー素子700の搭載の際に、そのようなスペーサ811を別途設けるのは、配線基板810へのマイクロミラー素子700の実装工程上、効率的でない。   FIG. 26 shows a micromirror element 700 mounted on a wiring board. The micromirror element 700 has a cross section taken along line XXVI-XXVI in FIG. In the conventional micromirror element 700 of FIG. 23, the movable part including the mirror forming part 710 and the inner frame 720 has the same thickness as the outer frame 730. Therefore, in order to appropriately operate the movable portion in a state where the micromirror element 700 is mounted on the wiring board 810, a spacer 811 is interposed between the wiring board 810 and the outer frame 730 as shown in FIG. It is necessary to let By interposing a spacer 811 having a sufficient thickness between the micromirror element 700 and the wiring substrate 810, it is possible to prevent the movable portion from coming into contact with the wiring substrate 810 and hindering its operation. When the micromirror element 700 is mounted on the wiring board 810, it is not efficient to separately provide such a spacer 811 in the process of mounting the micromirror element 700 on the wiring board 810.

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、製造に用いるウエハの平面サイズについての制限を低減可能なマイクロミラー素子、および、その製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been conceived under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a micromirror element capable of reducing the restriction on the planar size of a wafer used for manufacturing, and a manufacturing method thereof. And

本発明の第1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、材料基板から一体的に成形された、ミラー部を有する可動部と、フレーム部と、当該フレーム部および可動部を連結するトーションバーとを備え、フレーム部は、可動部よりも厚い部位を有することを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, a micromirror element is provided. The micromirror element includes a movable part having a mirror part, which is integrally formed from a material substrate, a frame part, and a torsion bar that connects the frame part and the movable part. It is characterized by having a thick part.

このような構成のマイクロミラー素子では、その製造の過程において、使用する材料基板ないしウエハのサイズについての制限は低減される。第1の側面に係るマイクロミラー素子は、可動部よりも厚い部位を有するフレーム部を備える。そのため、可動部全体の質量、可動部の動作量、および、当該動作量を達成するために必要な例えば櫛歯電極などのサイズなどを考慮して、可動部の厚さを、例えば100〜200μm程度に薄い第1の厚さに設定する場合であっても、マイクロミラー素子の製造において、第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有するウエハを使用することができる。このようなウエハを使用する場合、素子の各構造体の形成過程において、フレーム部における所定以上の領域で第2の厚さを維持することにより、当該ウエハの強度を維持することができる。その結果、マイクロミラー素子製造の過程において、材料基板ないしウエハの割れなどを適切に防止することが可能となるのである。   In the micromirror element having such a configuration, the restriction on the size of the material substrate or wafer to be used is reduced during the manufacturing process. The micromirror element according to the first aspect includes a frame portion having a portion thicker than the movable portion. Therefore, the thickness of the movable part is set to 100 to 200 μm, for example, considering the mass of the entire movable part, the operation amount of the movable part, and the size of, for example, a comb electrode necessary for achieving the operation amount. Even in the case of setting the first thickness as thin as possible, a wafer having a second thickness larger than the first thickness can be used in manufacturing the micromirror element. When such a wafer is used, the strength of the wafer can be maintained by maintaining the second thickness in a predetermined region or more in the frame portion in the process of forming each structure of the element. As a result, it is possible to appropriately prevent the material substrate or wafer from being cracked in the process of manufacturing the micromirror element.

また、第1の側面に係るマイクロミラー素子は、可動部よりも厚い部位を有するフレーム部を備える。すなわち、フレーム部は、素子の厚み方向の少なくとも一方にて、可動部よりも突き出ている。そのため、フレーム部が、例えば、可動部のミラー面とは反対の側に充分に突き出ている場合には、当該マイクロミラー素子は、フレーム部を介して直接的に配線基板に搭載することが可能となる。充分に突き出ているフレーム部が、可動部と配線基板との間の適切な離隔状態を確保し、その結果、可動部の動作が配線基板に阻害されないからである。一方、フレーム部が、可動部のミラー面と同じ側に充分に突き出ている場合には、当該マイクロミラー素子には、ミラー面を保護するように、フレーム部を介してガラス基板などの透明カバーを直接的に接合することができる。充分に突き出ているフレーム部が、可動部と透明カバーとの間の適切な離隔状態を確保し、その結果、可動部の動作が透明カバーに阻害されないからである。   The micromirror element according to the first side surface includes a frame portion having a portion thicker than the movable portion. That is, the frame part protrudes from the movable part in at least one of the element thickness directions. Therefore, for example, when the frame part protrudes sufficiently on the side opposite to the mirror surface of the movable part, the micromirror element can be directly mounted on the wiring board via the frame part. It becomes. This is because the sufficiently protruding frame portion ensures an appropriate separation state between the movable portion and the wiring substrate, and as a result, the operation of the movable portion is not hindered by the wiring substrate. On the other hand, when the frame part protrudes sufficiently on the same side as the mirror surface of the movable part, the micromirror element has a transparent cover such as a glass substrate through the frame part so as to protect the mirror surface. Can be directly joined. This is because the sufficiently protruding frame portion ensures an appropriate separation state between the movable portion and the transparent cover, and as a result, the operation of the movable portion is not hindered by the transparent cover.

このように、本発明の第1の側面に係るマイクロミラー素子によると、製造に用いるウエハの平面サイズについての制限を低減可能であり、更に、隣接配置すべき配線基板や透明カバーなどの部材を、スペーサを別途用いなくとも適切に接合することが可能なのである。   As described above, according to the micromirror element according to the first aspect of the present invention, it is possible to reduce the limitation on the planar size of the wafer used for manufacturing, and further, the members such as the wiring board and the transparent cover to be disposed adjacent to each other Therefore, it is possible to appropriately join without using a spacer separately.

本発明の第2の側面によると別の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、中間層およびこれを挟むシリコン層を含む積層構造を有する材料基板から一体的に成形された、可動部と、フレーム部と、当該可動部およびフレーム部を連結するトーションバーとを備え、可動部は、中間層に由来する第1中間部と、当該第1中間部に接する第1構造体と、当該第1構造体とは反対側で第1中間部に接する第2構造体とを含み、第1構造体の上にはミラー部が形成されており、フレーム部は、中間層に由来する第2中間部と、第1構造体と同じ側で第2中間部に接する第3構造体と、第2構造体と同じ側で第2中間部に接する第4構造体とを含み、第4構造体は、積層構造の積層方向において第2構造体よりも突き出ていることを特徴とする。   According to the second aspect of the present invention, another micromirror device is provided. The micromirror element includes a movable portion, a frame portion, and a torsion bar that connects the movable portion and the frame portion, which are integrally formed from a material substrate having a laminated structure including an intermediate layer and a silicon layer sandwiching the intermediate layer. The movable portion includes a first intermediate portion derived from the intermediate layer, a first structure in contact with the first intermediate portion, and a second structure in contact with the first intermediate portion on the opposite side of the first structure. The mirror part is formed on the first structure, and the frame part is in contact with the second intermediate part derived from the intermediate layer and the second intermediate part on the same side as the first structure. Including a third structure and a fourth structure in contact with the second intermediate portion on the same side as the second structure, and the fourth structure projects beyond the second structure in the stacking direction of the stacked structure. It is characterized by.

このような構成のマイクロミラー素子によっても、第1の側面に関して上述したのと同様に、製造に用いるウエハの平面サイズについての制限を低減可能である。また、第1の側面に関して上述したのと同様に、素子に対して、配線基板などの隣接配置部材を、スペーサを別途用いなくとも適切に接合することが可能である。第2の側面に係るマイクロミラー素子の好ましい実施の形態においては、更に、第4構造体に接合された配線基板を備える。   Even with the micromirror element having such a configuration, the limitation on the planar size of the wafer used for manufacturing can be reduced in the same manner as described above with respect to the first side surface. Further, as described above with respect to the first side surface, it is possible to appropriately join the adjacently arranged member such as the wiring board to the element without using a spacer separately. In a preferred embodiment of the micromirror element according to the second aspect, a wiring board bonded to the fourth structure is further provided.

好ましくは、第3構造体は、積層方向において第1構造体よりも突き出ている。このような構成によると、第1の側面に関して上述したのと同様に、素子に対して、透明カバーなどの隣接配置部材を、スペーサを別途用いなくとも適切に接合することが可能である。   Preferably, the third structure projects beyond the first structure in the stacking direction. According to such a configuration, as described above with respect to the first side surface, it is possible to appropriately join the adjacent arrangement member such as a transparent cover to the element without using a spacer separately.

本発明の第3の側面によると他の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、中間層およびこれを挟むシリコン層を含む積層構造を有する材料基板から一体的に成形された、可動部と、フレーム部と、当該可動部およびフレーム部を連結するトーションバーとを備え、可動部は、中間層に由来する第1中間部と、当該第1中間部に接する第1構造体と、当該第1構造体とは反対側で第1中間部に接する第2構造体とを含み、第1構造体の上にはミラー部が形成されており、フレーム部は、中間層に由来する第2中間部と、第1構造体と同じ側で第2中間部に接する第3構造体と、第2構造体と同じ側で第2中間部に接する第4構造体とを含み、第3構造体は、積層構造の積層方向において第1構造体よりも突き出ていることを特徴とする。   According to the third aspect of the present invention, another micromirror device is provided. The micromirror element includes a movable portion, a frame portion, and a torsion bar that connects the movable portion and the frame portion, which are integrally formed from a material substrate having a laminated structure including an intermediate layer and a silicon layer sandwiching the intermediate layer. The movable portion includes a first intermediate portion derived from the intermediate layer, a first structure in contact with the first intermediate portion, and a second structure in contact with the first intermediate portion on the opposite side of the first structure. The mirror part is formed on the first structure, and the frame part is in contact with the second intermediate part derived from the intermediate layer and the second intermediate part on the same side as the first structure. Including a third structure and a fourth structure in contact with the second intermediate portion on the same side as the second structure, and the third structure projects beyond the first structure in the stacking direction of the stacked structure. It is characterized by.

このような構成のマイクロミラー素子によっても、第1の側面に関して上述したのと同様に、製造に用いるウエハの平面サイズについての制限を低減可能である。また、第1の側面に関して上述したのと同様に、素子に対して、透明カバーなどの隣接配置部材を、スペーサを別途用いなくとも適切に接合することが可能である。   Also with the micromirror element having such a configuration, the limitation on the planar size of the wafer used for manufacturing can be reduced in the same manner as described above with respect to the first side surface. In addition, as described above with respect to the first side surface, it is possible to appropriately join adjacent elements such as a transparent cover to the element without using a spacer.

第3の側面に係るマイクロミラー素子の好ましい実施の形態においては、更に、第3構造体に接合された透明カバーを備える。   In a preferred embodiment of the micromirror element according to the third aspect, a transparent cover joined to the third structure is further provided.

本発明の第1から第3の実施形態において、好ましくは、可動部は第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可動部を変位させるための第2櫛歯電極部を有する。本発明のマイクロミラー素子は、このように、駆動用電極として櫛歯電極を備えるのが好ましい。この場合、第1櫛歯電極部は第1構造体に形成されており、第2櫛歯電極部は、第4構造体における第2中間部に接する部位に形成されているのが好ましい。   In the first to third embodiments of the present invention, preferably, the movable part has a first comb electrode part, and the frame part generates an electrostatic force between the first comb electrode part and the frame part. It has the 2nd comb-tooth electrode part for displacing a movable part. Thus, the micromirror element of the present invention preferably includes a comb electrode as a drive electrode. In this case, it is preferable that the first comb electrode portion is formed in the first structure, and the second comb electrode portion is formed in a portion in contact with the second intermediate portion in the fourth structure.

好ましい実施の形態においては、可動部は、トーションバーを介してフレーム部に連結された中継フレームと、当該中継フレームから離隔するミラー形成部と、当該中継フレームおよびミラー形成部を連結する中継トーションバーとを備え、中継トーションバーは、トーションバーの延び方向に対して交差する方向に延びている。本発明のマイクロミラー素子は、このように、2軸型として構成されているのが好ましい。この場合、ミラー形成部は第3櫛歯電極部を有し、中継フレームは、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のが好ましい。第3櫛歯電極部は第1構造体に形成されており、第4櫛歯電極部は第2構造体に形成されているのが好ましい。   In a preferred embodiment, the movable part includes a relay frame connected to the frame part via a torsion bar, a mirror forming part separated from the relay frame, and a relay torsion bar connecting the relay frame and the mirror forming part. The relay torsion bar extends in a direction intersecting with the extending direction of the torsion bar. Thus, the micromirror element of the present invention is preferably configured as a biaxial type. In this case, the mirror forming part has a third comb electrode part, and the relay frame generates a fourth comb tooth for displacing the mirror forming part by generating an electrostatic force with the third comb electrode part. It is preferable to have an electrode part. The third comb electrode part is preferably formed on the first structure, and the fourth comb electrode part is preferably formed on the second structure.

本発明の第4の側面によると、可動部と、フレーム部と、当該可動部およびフレーム部を連結する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が提供される。この方法は、材料基板に対して、フレーム部の少なくとも一部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、可動部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、材料基板の厚み方向に第1エッチング処理を行う工程と、第2マスクパターンを除去する工程と、材料基板に対して、第1マスクパターンを介して第2エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a micromirror device comprising a movable part, a frame part, and a torsion bar connecting the movable part and the frame part. This method has a first mask pattern for masking a portion to be processed into at least a part of the frame portion with respect to the material substrate, and a portion for masking a portion to be processed into the movable portion. A step of performing a first etching process in the thickness direction of the material substrate through the second mask pattern, a step of removing the second mask pattern, and a second etching process of the material substrate through the first mask pattern And a step of performing.

好ましくは、第1エッチング処理は、厚み方向の途中まで行い、第2エッチング処理は、少なくとも可動部を形成するように材料基板を貫通するまで行う。或は、第1エッチング処理は、材料基板を貫通するまで行い、第2エッチング処理は、少なくとも可動部を形成するように材料基板の厚み方向の途中まで行う。   Preferably, the first etching process is performed halfway in the thickness direction, and the second etching process is performed until the material substrate is penetrated so as to form at least the movable part. Alternatively, the first etching process is performed until the material substrate is penetrated, and the second etching process is performed halfway in the thickness direction of the material substrate so as to form at least the movable portion.

本発明の第5の側面によるとマイクロミラー素子の別の製造方法が提供される。この方法は、可動部と、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を含む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、フレーム部の少なくとも一部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、可動部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、第1エッチング処理を行う工程と、第2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1マスクパターンを介して第2エッチング処理を行う工程とを含むことを特徴とする。   According to the fifth aspect of the present invention, another method for manufacturing a micromirror element is provided. This method is a method for manufacturing a micromirror device including a movable portion, a frame portion, and a torsion bar, and includes a first silicon layer, a second silicon layer, and an intermediate layer therebetween. A first mask pattern for masking a portion to be processed into at least a part of the frame portion and a portion to be processed into a movable portion with respect to the first silicon layer in the material substrate having a structure A step of performing a first etching process through a second mask pattern having a portion, a step of removing the second mask pattern, and a second etching process through the first mask pattern on the first silicon layer. And a step of performing.

好ましくは、第1エッチング処理は第1シリコン層の厚み方向の途中まで行い、第2エッチング処理は中間層に至るまで行う。或は、第1エッチング処理は中間層に至るまで行い、第2エッチング処理は第1シリコン層の厚み方向の途中まで行う。また、好ましくは、第2マスクパターンは、更に、フレーム部に形成される櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する。   Preferably, the first etching process is performed halfway in the thickness direction of the first silicon layer, and the second etching process is performed until the intermediate layer is reached. Alternatively, the first etching process is performed up to the intermediate layer, and the second etching process is performed halfway in the thickness direction of the first silicon layer. Preferably, the second mask pattern further has a portion for masking a portion to be processed into a comb electrode portion formed in the frame portion.

本発明の第6の側面によると可動部と、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第1材料基板における第1シリコン層に対して、可動部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シリコン層において第1マスクパターンが形成された面に対して第3シリコン層を接合することによって、第1マスクパターンが内蔵された第2材料基板を作製する工程と、第3シリコン層に対して、フレーム部の少なくとも一部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、第1シリコン層に至るまで第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シリコン層に対して、第1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、を含むことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided another method for manufacturing a micromirror device comprising a movable part, a frame part, and a torsion bar. This method masks a portion to be processed into a movable portion with respect to a first silicon layer in a first material substrate having a stacked structure of a first silicon layer, a second silicon layer, and an intermediate layer therebetween. Forming a first mask pattern having a portion for forming a first mask pattern by bonding a third silicon layer to a surface of the first silicon layer on which the first mask pattern is formed First etching until the first silicon layer is reached through the step of manufacturing the second material substrate and the second mask pattern having a portion for masking at least a part of the frame portion with respect to the third silicon layer. And a second etching process on the first silicon layer exposed by the first etching process up to the intermediate layer through the first mask pattern. Characterized in that it comprises a, and performing.

好ましくは、第1マスクパターンは、更に、フレーム部に形成される櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する。   Preferably, the first mask pattern further has a portion for masking a portion to be processed into a comb-tooth electrode portion formed in the frame portion.

本発明の第7の側面によると、可動部と、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、フレーム部に形成される櫛歯電極部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、櫛歯電極部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材料基板を作製する工程と、第1シリコン層に対して、フレーム部の少なくとも一部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、および、可動部および櫛歯電極部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3マスクパターンを介して、第1シリコン層の途中まで第2エッチング処理を行う工程と、第3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、櫛歯電極部に至るまで第3エッチング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided another method for manufacturing a micromirror device comprising a movable part, a frame part, and a torsion bar. With this method, a first material substrate made of a first silicon layer is passed through a first mask pattern having a portion for masking a portion to be processed into a comb electrode portion formed in a frame portion. A step of performing a first etching treatment to a depth corresponding to the thickness of the comb electrode portion, a first material substrate, an intermediate layer in contact with the etched surface of the first material substrate, and a second silicon layer in contact with the intermediate layer A second material substrate having a layered structure according to the above, a second mask pattern having a portion for masking a portion to be processed into at least a part of the frame portion with respect to the first silicon layer, and Performing a second etching process halfway through the first silicon layer through a third mask pattern having a portion for masking a portion to be processed into the movable portion and the comb electrode portion; Removing the mask pattern, the first silicon layer, through the second mask pattern, characterized by comprising a step of performing a third etching treatment until the comb-tooth electrode portion.

本発明の第8の側面によると、可動部と、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、これらの間の中間層、および、中間層に接して第1シリコン層の側に内蔵されているトーションバーを有する第1材料基板における第1シリコン層に対して、可動部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シリコン層において第1マスクパターンが形成された面に対して第3シリコン層を接合することによって、第1マスクパターンが内蔵された第2材料基板を作製する工程と、第3シリコン層に対して、フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための第2マスクパターンを介して、第1マスクパターンが露出するまで第1エッチング処理を行う工程と、第1シリコン層に対して、第1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、を含むことを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided another method for manufacturing a micromirror device comprising a movable part, a frame part, and a torsion bar. The method includes a first silicon layer, a second silicon layer, an intermediate layer between them, and a first material substrate having a torsion bar built in the first silicon layer in contact with the intermediate layer. Forming a first mask pattern having a portion for masking a portion to be processed into a movable portion with respect to the silicon layer; and a surface of the first silicon layer on which the first mask pattern is formed. Bonding the three silicon layers to manufacture a second material substrate having the first mask pattern embedded therein, and masking a portion to be processed into at least a part of the frame portion with respect to the third silicon layer; A step of performing a first etching process until the first mask pattern is exposed through the second mask pattern, and a first silicon layer through the first mask pattern. Characterized in that it comprises a step of performing a second etching treatment until the layer, the.

本発明の第4から第8の側面に係る方法によると、本発明の第1から第3の側面に係るマイクロミラー素子を製造することができる。したがって、第4から第8の側面に係る方法によると、製造に用いるウエハの平面サイズについての制限を低減可能である。また、製造される素子に対しては、スペーサを別途用いなくとも隣接配置部材を適切に接合することが可能である。   According to the method according to the fourth to eighth aspects of the present invention, the micromirror element according to the first to third aspects of the present invention can be manufactured. Therefore, according to the method according to the fourth to eighth aspects, it is possible to reduce the restriction on the planar size of the wafer used for manufacturing. In addition, it is possible to appropriately bond adjacently arranged members to the manufactured element without using a separate spacer.

図1は、本発明の第1の実施形態に係るマイクロミラー素子X1の斜視図である。図2は図1の線II−IIに沿った断面図である。図3は図1の線III−IIIに沿った断面図であり、図4は図1の線IV−IVに沿った断面図である。   FIG. 1 is a perspective view of a micromirror element X1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.

図1に示すように、マイクロミラー素子X1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A1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A2を規定する。本実施形態においては、回転軸心A1と回転軸心A2は略直交している。マイクロミラー素子X1は、後述のミラー面111および絶縁層160など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。   As shown in FIG. 1, the micromirror element X1 includes a mirror forming part 110, an inner frame 120 surrounding the mirror forming part 110, an outer frame 130 surrounding the inner frame 120, and a pair of torsion bars that connect the mirror forming part 110 and the inner frame 120. 140, a pair of torsion bars 150 that connect the inner frame 120 and the outer frame 130 are provided. The pair of torsion bars 140 defines a rotation axis A1 of the rotation operation of the mirror forming unit 110 with respect to the inner frame 120. The pair of torsion bars 150 define a rotation axis A2 of the rotation operation of the inner frame 120 and the accompanying mirror forming portion 110 with respect to the outer frame 130. In the present embodiment, the rotation axis A1 and the rotation axis A2 are substantially orthogonal. The micromirror element X1 is integrally formed of a conductive material except for a mirror surface 111 and an insulating layer 160 described later. As the conductive material, a material obtained by doping silicon or polysilicon with an n-type impurity such as P or As or a p-type impurity such as B is used.

ミラー形成部110には、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、櫛歯電極110a,110bが延出成形されている。   A mirror surface 111 is formed as a thin film on the upper surface of the mirror forming portion 110. Further, comb electrodes 110 a and 110 b are extended and formed on two opposite side surfaces of the mirror forming portion 110.

内フレーム120は、図1〜図4を合わせて参照するとよく理解できるように、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する。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。一対の電極基台122には、内方に延出する櫛歯電極122a,122bが一体的に成形されており、内フレーム主部121には、外方に延出する櫛歯電極121a,121bが一体的に成形されている。櫛歯電極122a,122bは、図2によく表れているように、ミラー形成部110の櫛歯電極110a,110bの下方に位置している。櫛歯電極110a,110bおよび櫛歯電極122a,122bは、ミラー形成部110の回転動作時において互いに当接しないように、例えば櫛歯電極110aおよび櫛歯電極122aについて図4に示す態様で、互いの歯が位置ずれするように配されている。   The inner frame 120 has a laminated structure including an inner frame main part 121, a pair of electrode bases 122, and an insulating layer 160 therebetween, as can be understood with reference to FIGS. 1 to 4 together. . The inner frame main part 121 and the electrode base 122 are electrically separated by an insulating layer 160. Comb electrodes 122a and 122b extending inward are integrally formed on the pair of electrode bases 122. Comb electrodes 121a and 121b extending outward are formed on the inner frame main part 121. Are integrally molded. The comb-tooth electrodes 122a and 122b are located below the comb-tooth electrodes 110a and 110b of the mirror forming portion 110, as clearly shown in FIG. The comb-tooth electrodes 110a and 110b and the comb-tooth electrodes 122a and 122b do not contact each other during the rotation operation of the mirror forming unit 110, for example, in the form shown in FIG. The teeth are arranged so as to be displaced.

一対のトーションバー140は、図3によく表れているように、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。   The pair of torsion bars 140 are each thinner than the mirror forming part 110 and are connected to the mirror forming part 110 and the inner frame main part 121 as shown in FIG.

外フレーム130は、図2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する。第1外フレーム部131と第2外フレーム部132は、絶縁層160によって電気的に分断されている。図3によく表れているように、第2外フレーム部132には、内方に延出する櫛歯電極132a,132bが一体的に成形されている。櫛歯電極132a,132bは、各々、内フレーム主部121の櫛歯電極121a,121bの下方に位置している。櫛歯電極121a,121bおよび櫛歯電極132a,132bは、内フレーム120の回転動作時において互いに当接しないように、互いの歯が位置ずれするように配されている。第2外フレーム部132は、図2〜図4によく表れているように、可動部である内フレーム120の電極基台122および櫛歯電極122a,122b、並びに、外フレーム130に形成されている櫛歯電極132a,132bよりも、所定の長さ下方に突き出ている。   As shown in FIG. 2, the outer frame 130 has a laminated structure including a first outer frame portion 131, a second outer frame portion 132, and an insulating layer 160 therebetween. The first outer frame part 131 and the second outer frame part 132 are electrically separated by an insulating layer 160. As clearly shown in FIG. 3, comb electrodes 132 a and 132 b extending inward are integrally formed on the second outer frame portion 132. The comb electrodes 132a and 132b are located below the comb electrodes 121a and 121b of the inner frame main portion 121, respectively. The comb-tooth electrodes 121a and 121b and the comb-tooth electrodes 132a and 132b are arranged such that their teeth are displaced so that they do not come into contact with each other when the inner frame 120 rotates. 2 to 4, the second outer frame portion 132 is formed on the electrode base 122 and the comb electrodes 122 a and 122 b of the inner frame 120 that is a movable portion, and the outer frame 130. It protrudes downward by a predetermined length from the comb electrodes 132a and 132b.

一対のトーションバー150は、各々、図2に示されているように、上層151と、下層152と、これらの間の絶縁層160とからなる積層構造を有する。上層151と下層152は、絶縁層によって電気的に分断されている。上層151は、内フレーム主部121と第1外フレーム部131とに接続し、下層152は、電極基台122と第2外フレーム部132とに接続している。   As shown in FIG. 2, each of the pair of torsion bars 150 has a laminated structure including an upper layer 151, a lower layer 152, and an insulating layer 160 therebetween. The upper layer 151 and the lower layer 152 are electrically separated by an insulating layer. The upper layer 151 is connected to the inner frame main part 121 and the first outer frame part 131, and the lower layer 152 is connected to the electrode base 122 and the second outer frame part 132.

このような構成のマイクロミラー素子X1において、第1外フレーム部131をグランド接続すると、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の上層151、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、櫛歯電極110a,110bと櫛歯電極121a,121bとがグランド接続されることとなる。この状態において、櫛歯電極122aまたは櫛歯電極122bに所望の電位を付与し、櫛歯電極110aと櫛歯電極122aとの間、または、櫛歯電極110bと櫛歯電極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A1まわりに揺動させることができる。また、櫛歯電極132aまたは櫛歯電極132bに所望の電位を付与し、櫛歯電極121aと櫛歯電極132aとの間、または、櫛歯電極121bと櫛歯電極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A2まわりに揺動させることができる。第2外フレーム部132は、櫛歯電極122a,122b,132a,132bに対して選択的に電位を付与するための導電経路が形成される場として機能すべく、空隙などにより電気的に適宜分断された複数の区画を有する。   In the micromirror element X1 having such a configuration, when the first outer frame portion 131 is grounded, the upper layer 151 of the torsion bar 150 integrally formed of the same silicon-based material as the first outer frame portion 131, the inner The comb electrodes 110a and 110b and the comb electrodes 121a and 121b are connected to the ground via the frame main portion 121, the torsion bar 140, and the mirror forming portion 110. In this state, a desired potential is applied to the comb electrode 122a or the comb electrode 122b, and static electricity is applied between the comb electrode 110a and the comb electrode 122a, or between the comb electrode 110b and the comb electrode 122b. By generating electric power, the mirror forming unit 110 can be swung around the rotation axis A1. Further, a desired potential is applied to the comb electrode 132a or the comb electrode 132b, and an electrostatic force is generated between the comb electrode 121a and the comb electrode 132a or between the comb electrode 121b and the comb electrode 132b. By generating, the inner frame 120 and the mirror forming part 110 can be swung around the rotation axis A2. The second outer frame portion 132 is appropriately electrically separated by a gap or the like so as to function as a field where a conductive path for selectively applying a potential to the comb electrodes 122a, 122b, 132a, 132b is formed. A plurality of divided sections.

図5は、マイクロミラー素子X1を配線基板400に搭載した状態を表す。マイクロミラー素子X1については、図1の線V−Vに沿った断面を表す。マイクロミラー素子X1においては、外フレーム130は、ミラー形成部110および内フレーム120からなる可動部よりも肉厚である。具体的には、外フレーム130の第2外フレーム部132は、内フレーム120の電極基台122および櫛歯電極122a,122b、並びに、外フレーム130に形成されている櫛歯電極132a,132bよりも、所定の長さ下方に突き出ている。駆動時における可動部の最下到達位置、例えば内フレーム120の電極基台122の最下到達位置よりも、第2外フレーム部132は下方に突き出ている。そのため、第2外フレーム部132の下面に配線基板400を接合した状態において、可動部が動作するための空間が確保され、可動部が配線基板400に当接してしまうことが回避される。したがって、マイクロミラー素子X1を配線基板400に搭載する場合には、マイクロミラー素子X1と配線基板400の間において、スペーサを別途介在させる必要はない。   FIG. 5 shows a state in which the micromirror element X1 is mounted on the wiring board 400. FIG. About the micromirror element X1, the cross section along line VV of FIG. 1 is represented. In the micromirror element X1, the outer frame 130 is thicker than the movable part including the mirror forming part 110 and the inner frame 120. Specifically, the second outer frame portion 132 of the outer frame 130 includes an electrode base 122 and comb electrodes 122 a and 122 b of the inner frame 120, and comb electrodes 132 a and 132 b formed on the outer frame 130. Also protrudes downward by a predetermined length. The second outer frame part 132 protrudes downward from the lowest position of the movable part during driving, for example, the lowest position of the electrode base 122 of the inner frame 120. Therefore, in a state where the wiring substrate 400 is bonded to the lower surface of the second outer frame portion 132, a space for operating the movable portion is secured, and the movable portion is prevented from coming into contact with the wiring substrate 400. Therefore, when the micromirror element X1 is mounted on the wiring board 400, it is not necessary to interpose a spacer between the micromirror element X1 and the wiring board 400.

図6〜図8は、マイクロミラー素子X1の第1の製造方法を表す。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X1を製造するための一手法である。図6〜図8においては、簡略化の観点より、一の断面によって、ミラー形成部M、トーションバーT、内フレームF1、一組の櫛歯電極E1,E2、外フレームF2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の部分断面を表し、トーションバーTによってトーションバー140の横断面またはトーションバー150の部分横断面を表し、内フレームF1によって、内フレーム主部121および電極基台122を含む内フレーム120の部分断面を表し、櫛歯電極E1によって櫛歯電極110a,110bまたは櫛歯電極121a,121bの横断面の一部を表し、櫛歯電極E2によって櫛歯電極122a,122bまたは櫛歯電極132a,132bの横断面の一部を表し、外フレームF2によって第1外フレーム部131および第2外フレーム部132を含む外フレーム130の部分断面を表す。   6 to 8 show a first manufacturing method of the micromirror element X1. This method is one method for manufacturing the above-described micromirror element X1 by micromachining technology. 6 to 8, from the viewpoint of simplification, the forming process of the mirror forming portion M, the torsion bar T, the inner frame F1, the pair of comb electrodes E1 and E2, and the outer frame F2 is represented by one cross section. . The one cross section is obtained by modeling a plurality of predetermined cross sections in a material substrate on which micromachining is performed. Specifically, the mirror forming part M represents a partial cross section of the mirror forming part 110, the torsion bar T represents a cross section of the torsion bar 140 or a partial cross section of the torsion bar 150, and the inner frame F1 represents the main part of the inner frame. 121 represents a partial cross section of the inner frame 120 including the electrode base 122, the comb electrode E1 represents a part of the cross section of the comb electrodes 110a and 110b or the comb electrodes 121a and 121b, and the comb electrode E2 represents a comb. A part of the cross section of the tooth electrodes 122a and 122b or the comb electrodes 132a and 132b is shown, and a partial cross section of the outer frame 130 including the first outer frame part 131 and the second outer frame part 132 is shown by the outer frame F2.

マイクロミラー素子X1の製造においては、まず、図6(a)に示すように、基板として、SOI(Silicon on Insulator)ウエハ1を用意する。SOI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やポリシリコンよりなる。ただし、これら導電性の付与においては、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とを絶縁層160を介して接合することによって、SOIウエハ1が作製される。本実施形態では、第1シリコン層11の厚みは100μmであり、第2シリコン層12の厚みは200μmであり、絶縁層160の厚みは1μmである。   In the manufacture of the micromirror element X1, first, as shown in FIG. 6A, an SOI (Silicon on Insulator) wafer 1 is prepared as a substrate. The SOI wafer 1 has a laminated structure including a relatively thin first silicon layer 11, a thick second silicon layer 12, and an insulating layer 160 as an intermediate layer sandwiched therebetween. The first silicon layer 11 is made of silicon imparted with conductivity by doping an n-type impurity such as P or As. The second silicon layer 12 is made of silicon or polysilicon imparted with conductivity by doping an n-type impurity such as P or As. However, p-type impurities such as B may be used for imparting conductivity. The insulating layer 160 is made of silicon oxide grown on the surface of the first silicon layer 11 or the second silicon layer 12 by a thermal oxidation method. As a film forming means for the insulating layer 160, a CVD method may be employed instead of the thermal oxidation method. After the formation and growth of the insulating layer 160, the SOI wafer 1 is manufactured by bonding the first silicon layer 11 and the second silicon layer 12 via the insulating layer 160. In the present embodiment, the thickness of the first silicon layer 11 is 100 μm, the thickness of the second silicon layer 12 is 200 μm, and the thickness of the insulating layer 160 is 1 μm.

次に、図6(b)に示すように、第1シリコン層11の上に酸化膜パターン51を形成するとともに、第2シリコン層12の上に酸化膜パターン52を形成する。具体的には、まず、CVD法により、第1シリコン層11および第2シリコン層12の上に、酸化シリコンよりなる酸化膜を成長させる。そして、所定のマスクを介したエッチングにより、当該酸化膜をパターニングする。こ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を使用することができる。以降の酸化膜パターンについても、このような酸化膜の成長およびその後のエッチング処理により形成することができる。酸化膜パターン51は、第1シリコン層11において、ミラー形成部M、内フレームF1、櫛歯電極E1、外フレームF2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に表れているミラー形成部110、内フレーム主部121、櫛歯電極110a,110b、櫛歯電極121a,121b、第1外フレーム部131の平面視形態に対応して形成される。酸化膜パターン52は、第2シリコン層12において外フレームF2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52は、図1に表れている第2外フレーム部132の平面視形態に対応して形成される。   Next, as shown in FIG. 6B, an oxide film pattern 51 is formed on the first silicon layer 11 and an oxide film pattern 52 is formed on the second silicon layer 12. Specifically, first, an oxide film made of silicon oxide is grown on the first silicon layer 11 and the second silicon layer 12 by a CVD method. Then, the oxide film is patterned by etching through a predetermined mask. As an etching chemical solution in this patterning, for example, buffered hydrofluoric acid composed of hydrofluoric acid and ammonium fluoride can be used. Subsequent oxide film patterns can also be formed by such oxide film growth and subsequent etching treatment. The oxide film pattern 51 is for masking a portion of the first silicon layer 11 that is processed into the mirror forming portion M, the inner frame F1, the comb electrode E1, and the outer frame F2. More specifically, the oxide film pattern 51 includes the mirror forming portion 110, the inner frame main portion 121, the comb electrodes 110a and 110b, the comb electrodes 121a and 121b, and the first outer frame portion 131 shown in FIG. It is formed corresponding to a planar view form. The oxide film pattern 52 is for masking a portion of the second silicon layer 12 that is processed into the outer frame F2. More specifically, the oxide film pattern 52 is formed corresponding to the plan view form of the second outer frame portion 132 shown in FIG.

次に、図6(c)に示すように、第1シリコン層11の上にレジストパターン53を形成する。具体的には、第1シリコン層11上に液状の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53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。以降のレジストパターンについても、このようなフォトレジストの成膜およびその後の露光・現象を経て形成される。レジストパターン53は、第1シリコン層11において、ミラー形成部M、トーションバーT、内フレームF1、櫛歯電極E1の形成領域、外フレームF2をマスクするためのものである。より具体的には、レジストパターン53は、図1に表れているミラー形成部110、トーションバー140,150、内フレーム主部121、櫛歯電極110a,110bの形成領域、櫛歯電極121a,121bの形成領域、第1外フレーム部131の平面視形態に対応して形成される。   Next, as shown in FIG. 6C, a resist pattern 53 is formed on the first silicon layer 11. Specifically, a liquid photoresist is formed on the first silicon layer 11 by spin coating, and a resist pattern 53 is formed through exposure and development. For example, AZP4210 (manufactured by Clariant Japan) or AZ1500 (manufactured by Clariant Japan) can be used as the photoresist. Subsequent resist patterns are also formed through such photoresist film formation and subsequent exposure / phenomenon. The resist pattern 53 is for masking the mirror forming portion M, the torsion bar T, the inner frame F1, the formation region of the comb-tooth electrode E1, and the outer frame F2 in the first silicon layer 11. More specifically, the resist pattern 53 includes the mirror forming portion 110, the torsion bars 140 and 150, the inner frame main portion 121, the comb electrode electrodes 110a and 110b, and the comb electrode electrodes 121a and 121b shown in FIG. The formation region of the first outer frame portion 131 is formed corresponding to the planar view form.

次に、図6(d)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53をマスクとして、DRIE(Deep Reactive Ion Etching)により、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を行う。本実施形態では5μmの深さまで行う。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、C48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。 Next, as shown in FIG. 6D, the first silicon layer 11 is etched to a depth corresponding to the thickness of the torsion bar T by DRIE (Deep Reactive Ion Etching) using the resist pattern 53 as a mask. I do. In this embodiment, the depth is 5 μm. In DRIE, in the Bosch process in which etching and sidewall protection are alternately performed, etching with SF 6 gas is performed for 8 seconds, sidewall protection with C 4 F 8 gas is performed for 6.5 seconds, and the bias applied to the wafer is 23 W. Therefore, a good etching process can be performed. This condition can also be adopted for subsequent DRIE on the silicon layer.

次に、図7(a)に示すように、レジストパターン53を剥離する。剥離液としては、AZリムーバ700(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。   Next, as shown in FIG. 7A, the resist pattern 53 is peeled off. As the remover, AZ remover 700 (manufactured by Clariant Japan) can be used. This can also be used for subsequent peeling of the resist pattern.

次に、図7(b)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、ミラー形成部Mと、トーションバーTと、内フレームF1の一部と、櫛歯電極E1と、外フレームF2の一部とが形成される。   Next, as shown in FIG. 7B, the first silicon layer 11 is etched by DRIE to the insulating layer 160 using the oxide film pattern 51 as a mask. Thereby, the mirror forming portion M, the torsion bar T, a part of the inner frame F1, the comb-tooth electrode E1, and a part of the outer frame F2 are formed.

次に、図7(c)に示すように、第2シリコン層12の上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、内フレームF1および櫛歯電極E2をマスクするためのものである。より具体的には、レジストパターン54は、図1に表れている電極基台122、櫛歯電極122a,122b,櫛歯電極132a,132bの平面視形態に対応して形成される。   Next, as shown in FIG. 7C, a resist pattern 54 is formed on the second silicon layer 12. The resist pattern 54 is for masking the inner frame F1 and the comb-tooth electrode E2 in the second silicon layer 12. More specifically, the resist pattern 54 is formed corresponding to the planar view form of the electrode base 122, the comb electrodes 122a and 122b, and the comb electrodes 132a and 132b shown in FIG.

次に、図7(d)に示すように、酸化膜パターン52およびレジストパターン54をマスクとして、第2シリコン層12に対して、DRIEにより、櫛歯電極E2の厚みに相当する深さまでエッチング処理を行う。   Next, as shown in FIG. 7D, using the oxide film pattern 52 and the resist pattern 54 as a mask, the second silicon layer 12 is etched by DRIE to a depth corresponding to the thickness of the comb electrode E2. I do.

次に、図8(a)に示すようにレジストパターン54を剥離した後、図8(b)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52を介して、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、内フレームF1の一部と、櫛歯電極E2と、外フレームF2の一部とが形成される。   Next, after removing the resist pattern 54 as shown in FIG. 8A, the insulating layer 160 is formed on the second silicon layer 12 through the oxide film pattern 52 as shown in FIG. 8B. Etching is performed until the process is completed. Thereby, a part of the inner frame F1, the comb electrode E2, and a part of the outer frame F2 are formed.

次に、図8(c)に示すように、エッチング液に浸漬することによって、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膜パターン51,52も同時に除去される。これによって、絶縁層160から100μm以内においてミラー形成部M、トーションバーT、内フレームF1、櫛歯電極E1,E2が形成されるとともに、厚さ200μmの第2外フレーム部132を有する外フレームF2が形成される。このようにして、マイクロミラー素子X1が製造される。   Next, as shown in FIG. 8C, the exposed insulating layer 160 is removed by being immersed in an etching solution. At this time, the oxide film patterns 51 and 52 exposed on the element surface are also removed at the same time. Thus, the mirror forming portion M, the torsion bar T, the inner frame F1, the comb-tooth electrodes E1 and E2 are formed within 100 μm from the insulating layer 160, and the outer frame F2 having the second outer frame portion 132 having a thickness of 200 μm. Is formed. In this way, the micromirror element X1 is manufactured.

このような方法によると、使用される材料基板すなわちウエハよりも薄い可動部および2段櫛歯構造が形成される。したがって、ウエハとしては、可動部および2段櫛歯構造に要求される厚みにかかわらず、マイクロミラー素子の製造における一連の工程において充分な強度を維持可能な厚みを有するものを使用することが可能となる。可動部や2段櫛歯構造に要求される厚みにかかわらず、充分な強度を維持可能な厚みを有するウエハを使用することが可能であるため、ウエハの平面サイズについての制限が低減される。   According to such a method, a movable part thinner than the material substrate to be used, that is, the wafer, and a two-stage comb-tooth structure are formed. Therefore, it is possible to use a wafer having a thickness capable of maintaining sufficient strength in a series of steps in manufacturing a micromirror element regardless of the thickness required for the movable part and the two-stage comb-tooth structure. It becomes. Regardless of the thickness required for the movable part and the two-stage comb-tooth structure, it is possible to use a wafer having a thickness that can maintain sufficient strength, so that the restriction on the planar size of the wafer is reduced.

図9および図10は、マイクロミラー素子X1の第2の製造方法を表す。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X1を製造するための一手法である。図9および図10においては、図6〜図8と同様に、モデル化した一の断面によって、ミラー形成部M、トーションバーT、内フレームF1、一組の櫛歯電極E1,E2、外フレームF2の形成過程を表す。   9 and 10 show a second manufacturing method of the micromirror element X1. This method is also a method for manufacturing the above-described micromirror element X1 by micromachining technology. 9 and 10, as in FIGS. 6 to 8, the mirror forming portion M, the torsion bar T, the inner frame F 1, the pair of comb-shaped electrodes E 1 and E 2, and the outer frame according to one modeled cross section. It represents the formation process of F2.

第2の製造方法では、まず、第1の製造方法について図6(a)〜図6(d)および図7(a)〜図7(c)を参照して説明したのと同様の工程を経て、SOIウエハ1に対して図9(a)に示す状態にまで加工する。具体的には、図9(a)に示すSOIウエハ1においては、酸化膜パターン51をマスクとしたDRIEにより第1シリコン層11が加工されており、かつ、第2シリコン層12の上に酸化膜パターン52およびレジストパターン54が形成されている。   In the second manufacturing method, first, the same steps as those described with reference to FIGS. 6A to 6D and FIGS. 7A to 7C for the first manufacturing method are performed. Then, the SOI wafer 1 is processed to the state shown in FIG. Specifically, in the SOI wafer 1 shown in FIG. 9A, the first silicon layer 11 is processed by DRIE using the oxide film pattern 51 as a mask, and the second silicon layer 12 is oxidized. A film pattern 52 and a resist pattern 54 are formed.

次に、図9(b)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54および酸化膜パターン52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。この後、図9(c)に示すように、レジストパターン54を除去する。   Next, as shown in FIG. 9B, the first silicon layer 11 is etched by DRIE to the insulating layer 160 using the resist pattern 54 and the oxide film pattern 52 as a mask. Thereafter, as shown in FIG. 9C, the resist pattern 54 is removed.

次に、図9(d)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4倍希釈したものを使用することができる。   Next, as shown in FIG. 9D, a photoresist 55 'is formed by spraying from below in the drawing. As the photoresist solution to be used for spraying, for example, AZP4210 (manufactured by Clariant Japan) diluted 4 times with AZ5200 thinner (manufactured by Clariant Japan) can be used.

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10(a)に示すように、レジストパターン55を形成する。レジストパターン55は、主に絶縁層160を保護するためのものである。   Next, a resist pattern 55 is formed through exposure and development on the photoresist 55 'as shown in FIG. The resist pattern 55 is mainly for protecting the insulating layer 160.

次に、図10(b)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52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。これによって、内フレームF1の一部および櫛歯電極E2が形成される。   Next, as shown in FIG. 10B, the second silicon layer 12 is etched to a predetermined depth by DRIE using the oxide film pattern 52 as a mask. Thus, a part of the inner frame F1 and the comb electrode E2 are formed.

次に、図10(c)に示すようにレジストパターン55を除去した後、図10(d)に示すように、エッチング液に浸漬することによって、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膜パターン51,52も同時に除去される。これによって、絶縁層160から100μm以内においてミラー形成部M、トーションバーT、内フレームF1、櫛歯電極E1,E2が形成されるとともに、厚さ200μmの第2外フレーム部132を有する外フレームF1が形成される。このようにして、マイクロミラー素子X1が製造される。   Next, after removing the resist pattern 55 as shown in FIG. 10C, the exposed insulating layer 160 is etched away by being immersed in an etchant as shown in FIG. 10D. At this time, the oxide film patterns 51 and 52 exposed on the element surface are also removed at the same time. Thus, the mirror forming portion M, the torsion bar T, the inner frame F1, the comb-tooth electrodes E1 and E2 are formed within 100 μm from the insulating layer 160, and the outer frame F1 having the second outer frame portion 132 having a thickness of 200 μm. Is formed. In this way, the micromirror element X1 is manufactured.

このような方法によると、使用される材料基板すなわちウエハよりも薄い可動部および2段櫛歯構造を形成することができる。したがって、第2の製造方法によっても、第1の製造方法に関して上述したのと同様の効果が奏される。   According to such a method, it is possible to form a movable part and a two-stage comb-tooth structure that are thinner than the material substrate to be used, that is, the wafer. Therefore, the same effects as described above with respect to the first manufacturing method can be obtained by the second manufacturing method.

図11および図12は、マイクロミラー素子X1の第3の製造方法を表す。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X1を製造するための一手法である。図11および図12においては、図6〜図8と同様に、モデル化した一の断面によって、ミラー形成部M、トーションバーT、内フレームF1、一組の櫛歯電極E1,E2、外フレームF2の形成過程を表す。   11 and 12 show a third manufacturing method of the micromirror element X1. This method is also a method for manufacturing the above-described micromirror element X1 by micromachining technology. 11 and 12, similarly to FIGS. 6 to 8, the mirror forming portion M, the torsion bar T, the inner frame F 1, the pair of comb-shaped electrodes E 1 and E 2, and the outer frame according to one modeled cross section. It represents the formation process of F2.

第3の製造方法においては、まず、図11(a)に示すように、基板として、SOIウエハ2を用意する。SOIウエハ2は、第1シリコン層13と、第2シリコン層14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。本実施形態では、第1シリコン層13の厚みは100μmであり、第2シリコン層14の厚みは100μmであり、絶縁層160の厚みは1μmである。SOIウエハ2の形成において、シリコン層に対する導電性の付与手法および絶縁層160の形成手法については、第1の製造方法に関して上述したのと同様である。   In the third manufacturing method, first, as shown in FIG. 11A, an SOI wafer 2 is prepared as a substrate. The SOI wafer 2 has a laminated structure including a first silicon layer 13, a second silicon layer 14, and an insulating layer 160 as an intermediate layer sandwiched therebetween. In the present embodiment, the thickness of the first silicon layer 13 is 100 μm, the thickness of the second silicon layer 14 is 100 μm, and the thickness of the insulating layer 160 is 1 μm. In the formation of the SOI wafer 2, the method for imparting conductivity to the silicon layer and the method for forming the insulating layer 160 are the same as those described above with respect to the first manufacturing method.

次に、図11(b)に示すように、第1シリコン層13の上に酸化膜パターン56を形成するとともに、第2シリコン層14の上に酸化膜パターン57を形成する。酸化膜パターン56は、第1シリコン層13において、ミラー形成部M、内フレームF1、櫛歯電極E1、外フレームF2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56は、図1に表れているミラー形成部110、内フレーム主部121、櫛歯電極110a,110b,櫛歯電極121a,121b、第1外フレーム部131の平面視形態に対応して形成される。酸化膜パターン57は、第2シリコン層14において内フレームF1および櫛歯電極E2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57は、図1に表れている電極基台122、櫛歯電極122a,122b,櫛歯電極132a,132bの平面視形態に対応して形成される。   Next, as shown in FIG. 11B, an oxide film pattern 56 is formed on the first silicon layer 13 and an oxide film pattern 57 is formed on the second silicon layer 14. The oxide film pattern 56 is for masking a portion of the first silicon layer 13 that is processed into the mirror forming portion M, the inner frame F1, the comb electrode E1, and the outer frame F2. More specifically, the oxide film pattern 56 includes the mirror forming portion 110, the inner frame main portion 121, the comb electrodes 110a and 110b, the comb electrodes 121a and 121b, and the first outer frame portion 131 shown in FIG. It is formed corresponding to a planar view form. The oxide film pattern 57 is for masking a portion of the second silicon layer 14 that is processed into the inner frame F1 and the comb electrode E2. More specifically, the oxide film pattern 57 is formed corresponding to the planar view form of the electrode base 122, the comb electrodes 122a and 122b, and the comb electrodes 132a and 132b shown in FIG.

次に、図11(c)に示すように、SOIウエハ2の第2シリコン層14に対して、第3シリコン層15を直接接合する。第3シリコン層15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。また、第3シリコン層15には、酸化膜パターン57に対応する箇所に、DRIEにより予め退避部が形成されている。本実施形態においては、当該退避部の深さは5μmである。本工程の接合は、例えば、真空度10-4Torr、加熱温度1100℃にて行う。この接合により、第3シリコン層15は、第2シリコン層14と一体となる。 Next, as shown in FIG. 11C, the third silicon layer 15 is directly bonded to the second silicon layer 14 of the SOI wafer 2. The third silicon layer 15 is made of silicon imparted with conductivity by doping impurities and has a thickness of 100 μm. Further, in the third silicon layer 15, a retracting portion is formed in advance at a location corresponding to the oxide film pattern 57 by DRIE. In the present embodiment, the depth of the retracting portion is 5 μm. The bonding in this step is performed, for example, at a degree of vacuum of 10 −4 Torr and a heating temperature of 1100 ° C. By this bonding, the third silicon layer 15 is integrated with the second silicon layer 14.

次に、図11(d)に示すように、第1シリコン層13に対して、酸化膜パターン56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。これにより、ミラー形成部M、トーションバーT、内フレームF1の一部、櫛歯電極E1、外フレームF2の一部が形成される。   Next, as shown in FIG. 11D, the first silicon layer 13 is etched by DRIE until the insulating layer 160 is reached using the oxide film pattern 56 as a mask. Thereby, the mirror forming portion M, the torsion bar T, a part of the inner frame F1, the comb electrode E1, and a part of the outer frame F2 are formed.

次に、図12(a)に示すように、第3シリコン層15の上に酸化膜パターン58を形成する。酸化膜パターン58は、外フレームF2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58は、図1に表れている第2外フレーム部132の平面視形態に対応して形成される。   Next, as shown in FIG. 12A, an oxide film pattern 58 is formed on the third silicon layer 15. The oxide film pattern 58 is for masking a portion to be processed into the outer frame F2. More specifically, the oxide film pattern 58 is formed corresponding to the planar view form of the second outer frame portion 132 shown in FIG.

次に、図12(b)に示すように、第3シリコン層15に対して、酸化膜パターン58をマスクとして、DRIEにより、酸化膜パターン57が露出するまでエッチング処理を行う。   Next, as shown in FIG. 12B, the third silicon layer 15 is etched by DRIE using the oxide film pattern 58 as a mask until the oxide film pattern 57 is exposed.

次に、図12(c)に示すように、第2シリコン層14に対して、酸化膜パターン57,58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、内フレームF1の一部、櫛歯電極E2、外フレームF2の一部が形成される。   Next, as shown in FIG. 12C, the second silicon layer 14 is etched by DRIE to the insulating layer 160 using the oxide film patterns 57 and 58 as a mask. Thereby, a part of the inner frame F1, a comb electrode E2, and a part of the outer frame F2 are formed.

次に、図12(d)に示すようにエッチング液に浸漬することによって、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膜パターン56,57,58も同時に除去される。これによって、絶縁層160から100μm以内においてミラー形成部M、トーションバーT、内フレームF1、櫛歯電極E1,E2が形成されるとともに、厚さ200μmの第2外フレーム部132を有する外フレーム130が形成される。このようにして、マイクロミラー素子X1が製造される。   Next, as shown in FIG. 12D, the exposed insulating layer 160 is etched away by being immersed in an etching solution. At this time, the oxide film patterns 56, 57, and 58 exposed on the element surface are also removed at the same time. Thus, the mirror forming portion M, the torsion bar T, the inner frame F1, the comb-tooth electrodes E1 and E2 are formed within 100 μm from the insulating layer 160, and the outer frame 130 having the second outer frame portion 132 having a thickness of 200 μm. Is formed. In this way, the micromirror element X1 is manufactured.

このような方法によると、可動部および2段櫛歯構造の形成は、これらよりも肉厚の材料基板ないしウエハに対して行うことができる。したがって、第3の製造方法によっても、第1の製造方法に関して上述したのと同様の効果が奏される。図11(d)に示す工程より前には、ウエハの強度低下の要因である、シリコン層に対する構造体の成形加工工程は、行われない。したがって、図11(d)に示す工程より前には、ウエハの平面サイズは過度に抑制されない。   According to such a method, the movable portion and the two-stage comb-tooth structure can be formed on a material substrate or wafer having a thickness greater than these. Therefore, the third manufacturing method also provides the same effects as described above with respect to the first manufacturing method. Prior to the step shown in FIG. 11D, the structure forming step for the silicon layer, which is a factor for reducing the strength of the wafer, is not performed. Therefore, before the step shown in FIG. 11D, the planar size of the wafer is not excessively suppressed.

図13および図14は、マイクロミラー素子X1の第4の製造方法を表す。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X1を製造するための一手法である。図13および図14においては、図6〜図8と同様に、モデル化した一の断面によって、ミラー形成部M、トーションバーT、内フレームF1、一組の櫛歯電極E1,E2、外フレームF2の形成過程を表す。   13 and 14 show a fourth manufacturing method of the micromirror element X1. This method is also a method for manufacturing the above-described micromirror element X1 by micromachining technology. In FIGS. 13 and 14, similarly to FIGS. 6 to 8, the mirror forming portion M, the torsion bar T, the inner frame F 1, the pair of comb-shaped electrodes E 1 and E 2, and the outer frame are formed by one modeled cross section. It represents the formation process of F2.

第4の製造方法においては、まず、図13(a)に示すように、基板として、SOIウエハ3を用意する。SOIウエハ3は、第1シリコン層16と、第2シリコン層17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2シリコン層17には、DRIEにより予め櫛歯電極E2に対応する形状が形成されており、第2シリコン層17は、櫛歯電極E2が絶縁層160に接合するように、絶縁層160が形成された第1シリコン層16に対して接合されている。本実施形態では、第1シリコン層16の厚みは100μmであり、第2シリコン層17の厚みは200μmであり、絶縁層160の厚みは1μmである。SOIウエハ3の形成において、シリコン層に対する導電性の付与手法および絶縁層160の形成手法については、第1の製造方法に関して上述したのと同様である。   In the fourth manufacturing method, first, as shown in FIG. 13A, an SOI wafer 3 is prepared as a substrate. The SOI wafer 3 has a laminated structure including a first silicon layer 16, a second silicon layer 17, and an insulating layer 160 as an intermediate layer sandwiched between them. The second silicon layer 17 has a shape corresponding to the comb-shaped electrode E2 formed in advance by DRIE. The second silicon layer 17 has the insulating layer 160 so that the comb-shaped electrode E2 is joined to the insulating layer 160. Bonded to the formed first silicon layer 16. In the present embodiment, the thickness of the first silicon layer 16 is 100 μm, the thickness of the second silicon layer 17 is 200 μm, and the thickness of the insulating layer 160 is 1 μm. In the formation of the SOI wafer 3, the method for imparting conductivity to the silicon layer and the method for forming the insulating layer 160 are the same as those described above with respect to the first manufacturing method.

次に、図13(b)に示すように、第1シリコン層16の上に酸化膜パターン59を形成するとともに、第2シリコン層17の上に酸化膜パターン60を形成する。酸化膜パターン59は、第1シリコン層16において、ミラー形成部M、内フレームF1、櫛歯電極E1、外フレームF2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59は、図1に表れているミラー形成部110、内フレーム主部121、櫛歯電極110a,110b、櫛歯電極121a,121b、第1外フレーム部131の平面視形態に対応して形成される。酸化膜パターン60は、第2シリコン層17において外フレームF2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60は、図1に表れている第2外フレーム部132の平面視形態に対応して形成される。   Next, as shown in FIG. 13B, an oxide film pattern 59 is formed on the first silicon layer 16 and an oxide film pattern 60 is formed on the second silicon layer 17. The oxide film pattern 59 is for masking a portion of the first silicon layer 16 that is processed into the mirror forming portion M, the inner frame F1, the comb electrode E1, and the outer frame F2. More specifically, the oxide film pattern 59 includes the mirror forming portion 110, the inner frame main portion 121, the comb electrodes 110a and 110b, the comb electrodes 121a and 121b, and the first outer frame portion 131 shown in FIG. It is formed corresponding to a planar view form. The oxide film pattern 60 is for masking a portion of the second silicon layer 17 that is processed into the outer frame F2. More specifically, the oxide film pattern 60 is formed corresponding to the plan view form of the second outer frame portion 132 shown in FIG.

次に、図6(c)〜(d)および図7(a)〜(b)を参照して第1の製造方法に関して上述したのと同様の工程を経て、SOIウエハ3に対して図13(c)に示す状態にまで加工する。   Next, a process similar to that described above with respect to the first manufacturing method is performed with reference to FIGS. 6C to 6D and FIGS. Process to the state shown in (c).

次に、図13(d)に示すように、第2シリコン層17の上にレジストパターン61を形成する。レジストパターン61は、第2シリコン層17において、内フレームF1、櫛歯電極E2の形成領域、外フレームF2へと加工される箇所をマスクするためのものである。   Next, as shown in FIG. 13D, a resist pattern 61 is formed on the second silicon layer 17. The resist pattern 61 is for masking a portion of the second silicon layer 17 where the inner frame F1, the formation area of the comb electrode E2, and the outer frame F2 are processed.

次に、図14(a)に示すように、第2シリコン層17に対して、レジストパターン61をマスクとして、DRIEにより、櫛歯電極E2の高さを残す所定の深さまでエッチング処理を行う。この後、図14(b)に示すように、レジストパターン61を除去する。   Next, as shown in FIG. 14A, the second silicon layer 17 is etched to a predetermined depth that leaves the height of the comb-tooth electrode E2 by DRIE using the resist pattern 61 as a mask. Thereafter, as shown in FIG. 14B, the resist pattern 61 is removed.

次に、図14(c)に示すように、第2シリコン層17に対して、酸化膜パターン60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。これにより、内フレームF1の一部、櫛歯電極E2、外フレームF2の一部が形成される。   Next, as shown in FIG. 14C, the second silicon layer 17 is etched by DRIE until the insulating layer 160 is reached using the oxide film pattern 60 as a mask. Thereby, a part of the inner frame F1, a comb electrode E2, and a part of the outer frame F2 are formed.

次に、図14(d)に示すようにエッチング液に浸漬することによって、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膜パターン59,60も同時に除去される。これによって、絶縁層160から100μm以内においてミラー形成部M、トーションバーT、内フレームF1、櫛歯電極E1,E2が形成されるとともに、厚さ200μmの第2外フレーム部132を有する外フレームF2が形成される。このようにして、マイクロミラー素子X1が製造される。   Next, as shown in FIG. 14D, the exposed insulating layer 160 is removed by being immersed in an etching solution. At this time, the oxide film patterns 59 and 60 exposed on the element surface are also removed at the same time. Thus, the mirror forming portion M, the torsion bar T, the inner frame F1, the comb-tooth electrodes E1 and E2 are formed within 100 μm from the insulating layer 160, and the outer frame F2 having the second outer frame portion 132 having a thickness of 200 μm. Is formed. In this way, the micromirror element X1 is manufactured.

このような方法によると、使用される材料基板すなわちウエハよりも薄い可動部および2段櫛歯構造を形成することができる。したがって、第4の製造方法によっても、第1の製造方法に関して上述したのと同様の効果が奏される。   According to such a method, it is possible to form a movable part and a two-stage comb-tooth structure that are thinner than the material substrate to be used, that is, the wafer. Therefore, the same effects as described above with respect to the first manufacturing method can be achieved by the fourth manufacturing method.

図15は、本発明の第2の実施形態に係るマイクロミラー素子X2の斜視図である。図16は、図15の線XVI−XVIに沿った断面図である。マイクロミラー素子X2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。マイクロミラー素子X2は、外フレームの構成において、マイクロミラー素子X1と相違する。マイクロミラー素子X2のミラー形成部110、内フレーム120、トーションバー140,150の構成については、マイクロミラー素子X1に関して上述したのと同様である。   FIG. 15 is a perspective view of a micromirror element X2 according to the second embodiment of the present invention. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI in FIG. The micromirror element X2 includes a mirror forming part 110, an inner frame 120 surrounding the mirror forming part 110, an outer frame 130 ′ surrounding the inner frame 120, a pair of torsion bars 140 connecting the mirror forming part 110 and the inner frame 120, and an inner frame 120 A pair of torsion bars 150 connecting the outer frame 130 'is provided. The micromirror element X2 is different from the micromirror element X1 in the configuration of the outer frame. The configurations of the mirror forming portion 110, the inner frame 120, and the torsion bars 140, 150 of the micromirror element X2 are the same as those described above with respect to the micromirror element X1.

外フレーム130’は、図16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する。第1外フレーム部131’と第2外フレーム部132は、絶縁層160によって電気的に分断されている。第1外フレーム部131’は、図16によく表れているように、可動部であるミラー形成部110、内フレーム120の内フレーム主部121よりも上方に突き出ている。第2外フレーム部132の構成については、第1の実施形態に関して上述したのと同様である。   As shown in FIG. 16, the outer frame 130 ′ has a laminated structure including a first outer frame portion 131 ′, a second outer frame portion 132, and an insulating layer 160 therebetween. The first outer frame portion 131 ′ and the second outer frame portion 132 are electrically separated by the insulating layer 160. The first outer frame portion 131 ′ protrudes upward from the mirror forming portion 110, which is a movable portion, and the inner frame main portion 121 of the inner frame 120, as shown well in FIG. 16. The configuration of the second outer frame portion 132 is the same as that described above with respect to the first embodiment.

図17は、マイクロミラー素子X2を配線基板400に搭載するとともに透明カバー401で覆った態様を表す。マイクロミラー素子X2については、図15の線XVII−XVIIに沿った断面を表す。マイクロミラー素子X2においては、外フレーム130’は、ミラー形成部110および内フレーム120からなる可動部よりも肉厚である。具体的には、第2外フレーム部132は、内フレーム120の電極基台122および櫛歯電極122a,122b、並びに、外フレーム130に形成されている櫛歯電極132a,132bよりも下方に突き出ている。駆動時における可動部の最下到達位置、例えば内フレーム120の電極基台122の最下到達位置よりも、第2外フレーム部132は下方に突き出ている。そのため、第2外フレーム部132の下面に配線基板400を接合した状態において、可動部が動作するための空間が確保され、可動部が配線基板400に当接してしまうことが回避される。また、第1外フレーム部131’は、ミラー形成部110および櫛歯電極110a,110b、内フレーム120の内フレーム主部121および櫛歯電極121a,121bよりも上方に突き出ている。駆動時における可動部の最上到達位置、例えば内フレーム120の櫛歯電極121a,121bの最上到達位置よりも、第1外フレーム部131’は上方に突き出ている。そのため、第1外フレーム部131’の上面に透明カバー401を接合した状態において、可動部が動作するための空間が確保され、可動部が透明カバー401に当接してしまうことが回避される。このように、マイクロミラー素子X2においては第1外フレーム部131’および第2外フレーム部132が可動部よりも突き出ているため、マイクロミラー素子X2を配線基板400や透明カバー401に搭載する場合には、マイクロミラー素子X2と配線基板400または透明カバー401との間において、スペーサを別途介在させる必要はない。   FIG. 17 shows a mode in which the micromirror element X2 is mounted on the wiring board 400 and covered with the transparent cover 401. The micromirror element X2 represents a cross section taken along line XVII-XVII in FIG. In the micromirror element X2, the outer frame 130 ′ is thicker than the movable part including the mirror forming part 110 and the inner frame 120. Specifically, the second outer frame portion 132 protrudes below the electrode base 122 and the comb electrodes 122 a and 122 b of the inner frame 120 and the comb electrodes 132 a and 132 b formed on the outer frame 130. ing. The second outer frame part 132 protrudes downward from the lowest position of the movable part during driving, for example, the lowest position of the electrode base 122 of the inner frame 120. Therefore, in a state where the wiring substrate 400 is bonded to the lower surface of the second outer frame portion 132, a space for operating the movable portion is secured, and the movable portion is prevented from coming into contact with the wiring substrate 400. The first outer frame portion 131 ′ protrudes upward from the mirror forming portion 110 and the comb-tooth electrodes 110 a and 110 b, the inner frame main portion 121 of the inner frame 120 and the comb-tooth electrodes 121 a and 121 b. The first outer frame portion 131 ′ protrudes upward from the highest reach position of the movable portion during driving, for example, the highest reach position of the comb-tooth electrodes 121 a and 121 b of the inner frame 120. Therefore, in a state where the transparent cover 401 is joined to the upper surface of the first outer frame portion 131 ′, a space for operating the movable portion is secured, and the movable portion is prevented from coming into contact with the transparent cover 401. As described above, in the micromirror element X2, the first outer frame portion 131 ′ and the second outer frame portion 132 protrude beyond the movable portion, and therefore the micromirror element X2 is mounted on the wiring board 400 or the transparent cover 401. Therefore, it is not necessary to interpose a spacer between the micromirror element X2 and the wiring board 400 or the transparent cover 401.

図18〜図20は、マイクロミラー素子X2の製造方法を表す。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X2を製造するための一手法である。図18〜図20においては、図6〜図8と同様に、モデル化した一の断面によって、ミラー形成部M、トーションバーT、内フレームF1、一組の櫛歯電極E1,E2、外フレームF2の形成過程を表す。   18 to 20 show a method for manufacturing the micromirror element X2. This method is one method for manufacturing the above-described micromirror element X2 by micromachining technology. 18 to 20, as in FIGS. 6 to 8, the mirror forming portion M, the torsion bar T, the inner frame F <b> 1, the pair of comb-shaped electrodes E <b> 1 and E <b> 2, and the outer frame are formed by one modeled section. It represents the formation process of F2.

マイクロミラー素子X2の製造においては、まず、図18(a)に示すように、基板として、SOIウエハ4を用意する。SOIウエハ4は、第1シリコン層18と、第2シリコン層19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18には、予めトーションバーTが埋め込み形成されている。具体的には、第1シリコン層18に所定の溝を形成して当該溝表面に酸化膜を成膜した後、当該溝をポリシリコンで充填することによって、第1シリコン層18に対してトーションバーTを埋め込み形成することができる。このような第1シリコン層18は、トーションバーTが絶縁層160に接するように、絶縁層160が形成された第2シリコン層19に対して接合されている。本実施形態では、第1シリコン層18の厚みは100μmであり、第2シリコン層19の厚みは100μmであり、絶縁層160の厚みは1μmである。また、トーションバーTの厚みは5μmである。SOIウエハ4の形成において、シリコン層に対する導電性の付与手法および絶縁層160の形成手法については、マイクロミラー素子X1の第1の製造方法に関して上述したのと同様である。   In manufacturing the micromirror element X2, first, as shown in FIG. 18A, an SOI wafer 4 is prepared as a substrate. The SOI wafer 4 has a laminated structure including a first silicon layer 18, a second silicon layer 19, and an insulating layer 160 as an intermediate layer sandwiched between them. A torsion bar T is embedded in the first silicon layer 18 in advance. Specifically, a predetermined groove is formed in the first silicon layer 18, an oxide film is formed on the surface of the groove, and then the groove is filled with polysilicon, thereby torsion the first silicon layer 18. The bar T can be embedded and formed. The first silicon layer 18 is bonded to the second silicon layer 19 on which the insulating layer 160 is formed so that the torsion bar T is in contact with the insulating layer 160. In the present embodiment, the thickness of the first silicon layer 18 is 100 μm, the thickness of the second silicon layer 19 is 100 μm, and the thickness of the insulating layer 160 is 1 μm. The thickness of the torsion bar T is 5 μm. In the formation of the SOI wafer 4, the method for imparting conductivity to the silicon layer and the method for forming the insulating layer 160 are the same as those described above with respect to the first manufacturing method of the micromirror element X1.

次に、図18(b)に示すように、第1シリコン層18の上に酸化膜パターン62を形成するとともに、第2シリコン層19の上に酸化膜パターン63を形成する。酸化膜パターン62は、第1シリコン層18において、ミラー形成部M、内フレームF1、櫛歯電極E1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62は、図15に表れているミラー形成部110、内フレーム主部121、櫛歯電極110a,110b、櫛歯電極121a,121bの平面視形態に対応して形成される。酸化膜パターン63は、第2シリコン層19において、内フレームF1および櫛歯電極E2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63は、図15に表れている電極基台122、櫛歯電極122a,122b、櫛歯電極132a,132bの平面視形態に対応して形成される。   Next, as shown in FIG. 18B, an oxide film pattern 62 is formed on the first silicon layer 18 and an oxide film pattern 63 is formed on the second silicon layer 19. The oxide film pattern 62 is for masking a portion of the first silicon layer 18 that is processed into the mirror forming portion M, the inner frame F1, and the comb-tooth electrode E1. More specifically, the oxide film pattern 62 corresponds to the planar view form of the mirror forming portion 110, the inner frame main portion 121, the comb electrodes 110a and 110b, and the comb electrodes 121a and 121b shown in FIG. It is formed. The oxide film pattern 63 is for masking a portion of the second silicon layer 19 that is processed into the inner frame F1 and the comb electrode E2. More specifically, the oxide film pattern 63 is formed corresponding to the planar view form of the electrode base 122, the comb electrodes 122a and 122b, and the comb electrodes 132a and 132b shown in FIG.

次に、図18(c)に示すように、SOIウエハ4の第1シリコン層18に対して第3シリコン層20を直接接合するとともに、第2シリコン層19に対して第4シリコン層21を直接接合する。第3シリコン層20および第4シリコン層21は、各々、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。また、第3シリコン層20および第4シリコン層21には、各々、酸化膜パターン62,63に対応する箇所に、DRIEにより予め退避部が形成されている。本実施形態においては、当該退避部の深さは5μmである。本工程の接合は、例えば、真空度10-4Torr、加熱温度1100℃にて行う。この接合により、第3シリコン層20は第1シリコン層18と一体となるとともに、第4シリコン層21は第2シリコン層19と一体となる。 Next, as shown in FIG. 18C, the third silicon layer 20 is directly bonded to the first silicon layer 18 of the SOI wafer 4, and the fourth silicon layer 21 is bonded to the second silicon layer 19. Join directly. Each of the third silicon layer 20 and the fourth silicon layer 21 is made of silicon imparted with conductivity by doping impurities and has a thickness of 100 μm. In addition, in the third silicon layer 20 and the fourth silicon layer 21, retreat portions are formed in advance by DRIE at locations corresponding to the oxide film patterns 62 and 63, respectively. In the present embodiment, the depth of the retracting portion is 5 μm. The bonding in this step is performed, for example, at a degree of vacuum of 10 −4 Torr and a heating temperature of 1100 ° C. By this bonding, the third silicon layer 20 is integrated with the first silicon layer 18, and the fourth silicon layer 21 is integrated with the second silicon layer 19.

次に、図19(a)に示すように、第3シリコン層20の上に酸化膜パターン64を形成するとともに、第4シリコン層21の上に酸化膜パターン65を形成する。酸化膜パターン64は、第3シリコン層20および第1シリコン層18において、外フレームF2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64は、図15に表れている第1外フレーム部131’の平面視形態に対応して形成される。酸化膜パターン65は、第4シリコン層21において、外フレームF2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65は、図15に表れている第2外フレーム部132の平面視形態に対応して形成される。   Next, as shown in FIG. 19A, an oxide film pattern 64 is formed on the third silicon layer 20, and an oxide film pattern 65 is formed on the fourth silicon layer 21. The oxide film pattern 64 is for masking a portion to be processed into the outer frame F2 in the third silicon layer 20 and the first silicon layer 18. More specifically, the oxide film pattern 64 is formed corresponding to the planar view form of the first outer frame portion 131 ′ shown in FIG. 15. The oxide film pattern 65 is for masking a portion of the fourth silicon layer 21 that is processed into the outer frame F2. More specifically, the oxide film pattern 65 is formed corresponding to the planar view form of the second outer frame portion 132 shown in FIG.

次に、図19(b)に示すように、第3シリコン層20に対して、酸化膜パターン64をマスクとして、DRIEにより、酸化膜パターン62が露出するまでエッチング処理を行う。続いて、図19(c)に示すように、第1シリコン層18に対して、酸化膜パターン62,64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。   Next, as shown in FIG. 19B, the third silicon layer 20 is etched by DRIE using the oxide film pattern 64 as a mask until the oxide film pattern 62 is exposed. Subsequently, as shown in FIG. 19C, the first silicon layer 18 is etched by DRIE to the insulating layer 160 using the oxide film patterns 62 and 64 as a mask.

次に、図20(a)に示すように、第4シリコン層21に対して、酸化膜パターン65をマスクとして、DRIEにより、酸化膜パターン63が露出するまでエッチング処理を行う。続いて、図20(b)に示すように、第2シリコン層19に対して、酸化膜パターン63,65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。   Next, as shown in FIG. 20A, the fourth silicon layer 21 is etched by DRIE using the oxide film pattern 65 as a mask until the oxide film pattern 63 is exposed. Subsequently, as shown in FIG. 20B, the second silicon layer 19 is etched by DRIE until the insulating layer 160 is reached using the oxide film patterns 63 and 65 as a mask.

次に、図20(c)に示すように、エッチング液に浸漬することによって、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膜パターン62〜65も同時に除去される。これによって、絶縁層160から100μm以内においてミラー形成部M、トーションバーT、内フレームF1、櫛歯電極E1,E2が形成されるとともに、厚さ200μmの第1外フレーム部131’および第2外フレーム部132を有する外フレームF2が形成される。このようにして、マイクロミラー素子X2が製造される。   Next, as shown in FIG. 20C, the exposed insulating layer 160 is removed by being immersed in an etching solution. At this time, the oxide film patterns 62 to 65 exposed on the element surface are also removed at the same time. As a result, the mirror forming portion M, the torsion bar T, the inner frame F1, the comb-tooth electrodes E1 and E2 are formed within 100 μm from the insulating layer 160, and the first outer frame portion 131 ′ and the second outer frame having a thickness of 200 μm are formed. An outer frame F2 having a frame portion 132 is formed. In this way, the micromirror element X2 is manufactured.

このような方法によると、可動部および2段櫛歯構造の形成は、これらよりも肉厚の材料基板ないしウエハに対して行うことができる。したがって、当該製造方法によっても、マイクロミラー素子X1の第1の製造方法に関して上述したのと同様の効果が奏される。図19(b)に示す工程より前には、ウエハの強度低下の要因である、シリコン層に対する構造体の成形加工工程は、行われない。したがって、図19(b)に示す工程より前には、ウエハの平面サイズは過度に抑制されない。   According to such a method, the movable portion and the two-stage comb-tooth structure can be formed on a material substrate or wafer having a thickness greater than these. Therefore, the manufacturing method has the same effect as described above with respect to the first manufacturing method of the micromirror element X1. Prior to the step shown in FIG. 19B, the structure forming step for the silicon layer, which is a factor for reducing the strength of the wafer, is not performed. Therefore, before the step shown in FIG. 19B, the planar size of the wafer is not excessively suppressed.

上述のいずれのマイクロミラー素子製造方法においても、ミラー形成部110に対するミラー面111の形成は、ミラー形成部110へと加工される箇所をCVD法により酸化膜パターンで覆う前に行う。例えば、ミラー面111は、ミラー形成部110へと加工されるシリコン層の上に対するAuやCrのスパッタリングにより形成することができる。   In any of the micromirror element manufacturing methods described above, the mirror surface 111 is formed on the mirror forming unit 110 before the portion to be processed into the mirror forming unit 110 is covered with the oxide film pattern by the CVD method. For example, the mirror surface 111 can be formed by sputtering Au or Cr on the silicon layer processed into the mirror forming portion 110.

また、マイクロミラー素子X2の絶縁層160に対する下層の加工については、上述のような加工法に代えて、マイクロミラー素子X1の第1から第4の製造方法に関して上述したいずれかの下層加工法を採用してもよい。そのような組み合わせによる方法であっても、上にも下にも突き出ている外フレーム130’を有するマイクロミラー素子X2を製造することができる。   In addition, regarding the processing of the lower layer for the insulating layer 160 of the micromirror element X2, any of the lower layer processing methods described above with respect to the first to fourth manufacturing methods of the micromirror element X1 can be used instead of the above processing method. It may be adopted. Even with such a combination method, it is possible to manufacture the micromirror element X2 having the outer frame 130 'protruding upward and downward.

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。   As a summary of the above, the configurations of the present invention and variations thereof are listed below as supplementary notes.

(付記1)材料基板から一体的に成形された、ミラー部を有する可動部と、フレーム部と、当該フレーム部および可動部を連結するトーションバーと、を備え、
前記フレーム部は、前記可動部よりも厚い部位を有することを特徴とする、マイクロミラー素子。
(付記2)中間層およびこれを挟むシリコン層を含む積層構造を有する材料基板から一体的に成形された、可動部と、フレーム部と、当該可動部およびフレーム部を連結するトーションバーと、を備え、
前記可動部は、前記中間層に由来する第1中間部と、当該第1中間部に接する第1構造体と、当該第1構造体とは反対側で前記第1中間部に接する第2構造体とを含み、前記第1構造体の上にはミラー部が形成されており、
前記フレーム部は、前記中間層に由来する第2中間部と、前記第1構造体と同じ側で前記第2中間部に接する第3構造体と、前記第2構造体と同じ側で前記第2中間部に接する第4構造体とを含み、
前記第4構造体は、前記積層構造の積層方向において前記第2構造体よりも突き出ていることを特徴とする、マイクロミラー素子。
(付記3)更に、前記第4構造体に接合された配線基板を備える、付記2に記載のマイクロミラー素子。
(付記4)前記第3構造体は、前記積層方向において前記第1構造体よりも突き出ている、付記2に記載のマイクロミラー素子。
(付記5)中間層およびこれを挟むシリコン層を含む積層構造を有する材料基板から一体的に成形された、可動部と、フレーム部と、当該可動部およびフレーム部を連結するトーションバーと、を備え、
前記可動部は、前記中間層に由来する第1中間部と、当該第1中間部に接する第1構造体と、当該第1構造体とは反対側で前記第1中間部に接する第2構造体とを含み、前記第1構造体の上にはミラー部が形成されており、
前記フレーム部は、前記中間層に由来する第2中間部と、前記第1構造体と同じ側で前記第2中間部に接する第3構造体と、前記第2構造体と同じ側で前記第2中間部に接する第4構造体とを含み、
前記第3構造体は、前記積層構造の積層方向において前記第1構造体よりも突き出ていることを特徴とする、マイクロミラー素子。
(付記6)更に、前記第3構造体に接合された透明カバーを備える、付記4または5に記載のマイクロミラー素子。
(付記7)前記可動部は第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可動部を変位させるための第2櫛歯電極部を有する、付記1から6のいずれか1つに記載のマイクロミラー素子。
(付記8)前記第1櫛歯電極部は前記第1構造体に形成されており、前記第2櫛歯電極部は、前記第4構造体における前記第2中間部に接する部位に形成されている、付記7に記載のマイクロミラー素子。
(付記9)前記可動部は、前記トーションバーを介して前記フレーム部に連結された中継フレームと、当該中継フレームから離隔するミラー形成部と、当該中継フレームおよびミラー形成部を連結する中継トーションバーとを備え、前記中継トーションバーは、前記トーションバーの延び方向に対して交差する方向に延びている、付記1から8のいずれか1つに記載のマイクロミラー素子。
(付記10)前記ミラー形成部は第3櫛歯電極部を有し、前記中継フレームは、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9に記載のマイクロミラー素子。
(付記11)前記第3櫛歯電極部は前記第1構造体に形成されており、前記第4櫛歯電極部は前記第2構造体に形成されている、付記10に記載のマイクロミラー素子。
(付記12)可動部と、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、
材料基板に対して、前記フレーム部の少なくとも一部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、前記可動部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、前記材料基板の厚み方向に第1エッチング処理を行う工程と、
前記第2マスクパターンを除去する工程と、
前記材料基板に対して、前記第1マスクパターンを介して第2エッチング処理を行う工程と、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13)前記第1エッチング処理は、前記厚み方向の途中まで行い、前記第2エッチング処理は、少なくとも前記可動部を形成するように前記材料基板を貫通するまで行う、付記12に記載のマイクロミラー素子の製造方法。
(付記14)前記第1エッチング処理は、前記材料基板を貫通するまで行い、前記第2エッチング処理は、少なくとも前記可動部を形成するように前記材料基板の厚み方向の途中まで行う、付記12に記載のマイクロミラー素子の製造方法。
(付記15)可動部と、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を含む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、前記フレーム部の少なくとも一部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、前記可動部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、第1エッチング処理を行う工程と、
前記第2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1マスクパターンを介して第2エッチング処理を行う工程と、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16)前記第1エッチング処理は、前記第1シリコン層の厚み方向の途中まで行い、前記第2エッチング処理は、前記中間層に至るまで行う、付記15に記載のマイクロミラー素子の製造方法。
(付記17)前記第1エッチング処理は、前記中間層に至るまで行い、前記第2エッチング処理は、前記第1シリコン層の厚み方向の途中まで行う、付記15に記載のマイクロミラー素子の製造方法。
(付記18)前記第2マスクパターンは、更に、前記フレーム部に形成される櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する、付記15から17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19)可動部と、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、前記可動部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シリコン層において前記第1マスクパターンが形成された面に対して第3シリコン層を接合することによって、前記第1マスクパターンが内蔵された第2材料基板を作製する工程と、
前記第3シリコン層に対して、前記フレーム部の少なくとも一部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、前記第1シリコン層に至るまで第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シリコン層に対して、前記第1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、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20)前記第1マスクパターンは、更に、前記フレーム部に形成される櫛歯電極部へと加工される箇所をマスクするための部位を有する、付記19に記載のマイクロミラー素子の製造方法。
(付記21)可動部と、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、前記フレーム部に形成される櫛歯電極部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、前記櫛歯電極部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材料基板を作製する工程と、
前記第1シリコン層に対して、前記フレーム部の少なくとも一部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、および、前記可動部および前記櫛歯電極部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3マスクパターンを介して、前記第1シリコン層の途中まで第2エッチング処理を行う工程と、
前記第3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、前記櫛歯電極部に至るまで第3エッチング処理を行う工程と、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22)可動部と、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、これらの間の中間層、および、前記中間層に接して前記第1シリコン層の側に内蔵されているトーションバーを有する第1材料基板における第1シリコン層に対して、前記可動部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シリコン層において前記第1マスクパターンが形成された面に対して第3シリコン層を接合することによって、前記第1マスクパターンが内蔵された第2材料基板を作製する工程と、
前記第3シリコン層に対して、前記フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための第2マスクパターンを介して、前記第1マスクパターンが露出するまで第1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、前記第1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、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。
(Supplementary Note 1) A movable part having a mirror part, which is integrally formed from a material substrate, a frame part, and a torsion bar connecting the frame part and the movable part,
The micromirror element, wherein the frame part has a thicker part than the movable part.
(Supplementary Note 2) A movable part, a frame part, and a torsion bar connecting the movable part and the frame part, which are integrally formed from a material substrate having a laminated structure including an intermediate layer and a silicon layer sandwiching the intermediate layer. Prepared,
The movable portion includes a first intermediate portion derived from the intermediate layer, a first structure in contact with the first intermediate portion, and a second structure in contact with the first intermediate portion on a side opposite to the first structure. A mirror portion is formed on the first structure,
The frame portion includes a second intermediate portion derived from the intermediate layer, a third structure in contact with the second intermediate portion on the same side as the first structure, and the third structure on the same side as the second structure. A fourth structure in contact with the intermediate portion,
The fourth structure body projects beyond the second structure body in the stacking direction of the stacked structure.
(Supplementary note 3) The micromirror element according to supplementary note 2, further comprising a wiring board joined to the fourth structure.
(Additional remark 4) The said 3rd structure is a micromirror element of Additional remark 2 which protrudes rather than the said 1st structure in the said lamination direction.
(Supplementary Note 5) A movable part, a frame part, and a torsion bar connecting the movable part and the frame part, which are integrally formed from a material substrate having a laminated structure including an intermediate layer and a silicon layer sandwiching the intermediate layer. Prepared,
The movable portion includes a first intermediate portion derived from the intermediate layer, a first structure in contact with the first intermediate portion, and a second structure in contact with the first intermediate portion on a side opposite to the first structure. A mirror portion is formed on the first structure,
The frame portion includes a second intermediate portion derived from the intermediate layer, a third structure in contact with the second intermediate portion on the same side as the first structure, and the third structure on the same side as the second structure. A fourth structure in contact with the intermediate portion,
The micromirror element, wherein the third structure protrudes beyond the first structure in the stacking direction of the stacked structure.
(Appendix 6) The micromirror element according to appendix 4 or 5, further comprising a transparent cover joined to the third structure.
(Supplementary Note 7) The movable portion includes a first comb electrode portion, and the frame portion is configured to displace the movable portion by generating an electrostatic force between the frame portion and the first comb electrode portion. The micromirror element according to any one of supplementary notes 1 to 6, having two comb electrode portions.
(Additional remark 8) The said 1st comb-tooth electrode part is formed in the said 1st structure, and the said 2nd comb-tooth electrode part is formed in the site | part which contact | connects the said 2nd intermediate part in the said 4th structure. The micromirror element according to appendix 7.
(Supplementary Note 9) The movable portion includes a relay frame connected to the frame portion via the torsion bar, a mirror forming portion separated from the relay frame, and a relay torsion bar connecting the relay frame and the mirror forming portion. And the relay torsion bar extends in a direction crossing the extending direction of the torsion bar. 9. The micromirror element according to any one of appendices 1 to 8.
(Additional remark 10) The said mirror formation part has a 3rd comb-tooth electrode part, and the said relay frame displaces the said mirror formation part by producing an electrostatic force between the said 3rd comb-tooth electrode part. The micromirror element according to appendix 9, having the fourth comb electrode portion.
(Additional remark 11) The said 3rd comb-tooth electrode part is formed in the said 1st structure, The said 4th comb-tooth electrode part is formed in the said 2nd structure, The micromirror element of Additional remark 10 .
(Additional remark 12) It is a method for manufacturing a micromirror element provided with a movable part, a frame part, and a torsion bar,
A second mask having a first mask pattern for masking a portion processed into at least a part of the frame portion and a portion for masking a portion processed into the movable portion with respect to the material substrate. Performing a first etching process in the thickness direction of the material substrate through a mask pattern;
Removing the second mask pattern;
Performing a second etching process on the material substrate through the first mask pattern. A method for manufacturing a micromirror element, comprising:
(Additional remark 13) The said 1st etching process is performed to the middle of the said thickness direction, and the said 2nd etching process is performed until it penetrates the said material board | substrate so that the said movable part may be formed at least. A manufacturing method of a mirror element.
(Additional remark 14) The said 1st etching process is performed until it penetrates the said material substrate, The said 2nd etching process is performed to the middle of the thickness direction of the said material substrate so that the said movable part may be formed at least. The manufacturing method of the micromirror element of description.
(Supplementary note 15) A method for manufacturing a micromirror device including a movable part, a frame part, and a torsion bar,
A portion to be processed into at least a part of the frame portion is masked with respect to the first silicon layer in the material substrate having a laminated structure including the first silicon layer, the second silicon layer, and an intermediate layer therebetween. Performing a first etching process through a first mask pattern for performing a second mask pattern having a portion for masking a portion to be processed into the movable portion;
Removing the second mask pattern;
Performing a second etching process on the first silicon layer through the first mask pattern. A method of manufacturing a micromirror element, comprising:
(Supplementary note 16) The method for manufacturing a micromirror element according to supplementary note 15, wherein the first etching process is performed halfway in a thickness direction of the first silicon layer, and the second etching process is performed until the intermediate layer is reached. .
(Supplementary note 17) The method of manufacturing a micromirror element according to supplementary note 15, wherein the first etching process is performed up to the intermediate layer, and the second etching process is performed halfway in a thickness direction of the first silicon layer. .
(Additional remark 18) The said 2nd mask pattern has a site | part for masking the location further processed into the comb-tooth electrode part formed in the said frame part, It is any one of Additional remarks 15 to 17 Of manufacturing a micromirror element.
(Supplementary note 19) A method for manufacturing a micromirror device including a movable part, a frame part, and a torsion bar,
For masking a portion to be processed into the movable portion with respect to the first silicon layer in the first material substrate having a stacked structure of a first silicon layer, a second silicon layer, and an intermediate layer therebetween. Forming a first mask pattern having a portion;
Bonding a third silicon layer to a surface of the first silicon layer on which the first mask pattern is formed, thereby producing a second material substrate in which the first mask pattern is built;
Performing a first etching process on the third silicon layer through the second mask pattern having a portion for masking at least a part of the frame portion up to the first silicon layer;
Performing a second etching process on the first silicon layer exposed by the first etching process up to the intermediate layer through the first mask pattern. A manufacturing method of a mirror element.
(Additional remark 20) The said 1st mask pattern has a site | part for masking the location further processed into the comb-tooth electrode part formed in the said frame part, The manufacturing method of the micromirror element of Additional remark 19 .
(Supplementary note 21) A method for manufacturing a micromirror device including a movable part, a frame part, and a torsion bar,
For the first material substrate made of the first silicon layer, the comb teeth are provided via a first mask pattern having a portion for masking a portion to be processed into the comb electrode portion formed in the frame portion. Performing a first etching process to a depth corresponding to the thickness of the electrode part;
Producing a second material substrate having a laminated structure of the first material substrate, an intermediate layer in contact with the etched surface of the first material substrate, and a second silicon layer in contact with the intermediate layer;
The first silicon layer is processed into a second mask pattern having a portion for masking a portion to be processed into at least a part of the frame portion, and the movable portion and the comb electrode portion. Performing a second etching process halfway through the first silicon layer through a third mask pattern having a portion for masking a portion to be masked;
Removing the third mask pattern;
Performing a third etching process on the first silicon layer through the second mask pattern to reach the comb electrode part. A method for manufacturing a micromirror element, comprising:
(Supplementary note 22) A method for manufacturing a micromirror device including a movable part, a frame part, and a torsion bar,
A first silicon layer in a first material substrate having a first silicon layer, a second silicon layer, an intermediate layer between them, and a torsion bar built into the first silicon layer in contact with the intermediate layer In contrast, a step of forming a first mask pattern having a portion for masking a portion to be processed into the movable portion;
Bonding a third silicon layer to a surface of the first silicon layer on which the first mask pattern is formed, thereby producing a second material substrate in which the first mask pattern is built;
A first etching process is performed on the third silicon layer through a second mask pattern for masking a portion to be processed into at least a part of the frame portion until the first mask pattern is exposed. Process,
Performing a second etching process on the first silicon layer through the first mask pattern to reach the intermediate layer. A method of manufacturing a micromirror element, comprising:

本発明の第1の実施形態に係るマイクロミラー素子の斜視図である。1 is a perspective view of a micromirror element according to a first embodiment of the present invention. 図1に示すマイクロミラー素子の線II−IIに沿った断面図である。It is sectional drawing along line II-II of the micromirror element shown in FIG. 図1に示すマイクロミラー素子の線III−IIIに沿った断面図である。It is sectional drawing along line III-III of the micromirror element shown in FIG. 図1に示すマイクロミラー素子の線IV−IVに沿った断面図である。It is sectional drawing along line IV-IV of the micromirror element shown in FIG. 図1に示すマイクロミラー素子の駆動時の態様を表す。The mode at the time of the drive of the micromirror element shown in FIG. 1 is represented. 図1に示すマイクロミラー素子の製造方法における一部の工程を表す断面図である。It is sectional drawing showing the one part process in the manufacturing method of the micromirror element shown in FIG. 図6に続く工程を表す。The process following FIG. 6 is represented. 図7に続く工程を表す。The process following FIG. 7 is represented. 図1に示すマイクロミラー素子の他の製造方法における一部の工程を表す断面図である。It is sectional drawing showing the one part process in the other manufacturing method of the micromirror element shown in FIG. 図9に続く工程を表す。The process following FIG. 9 is represented. 図1に示すマイクロミラー素子の他の製造方法における一部の工程を表す断面図である。It is sectional drawing showing the one part process in the other manufacturing method of the micromirror element shown in FIG. 図11に続く工程を表す。The process following FIG. 11 is represented. 図1に示すマイクロミラー素子の他の製造方法における一部の工程を表す断面図である。It is sectional drawing showing the one part process in the other manufacturing method of the micromirror element shown in FIG. 図13に続く工程を表す。The process following FIG. 13 is represented. 本発明の第2の実施形態に係るマイクロミラー素子の斜視図である。It is a perspective view of the micromirror element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図15の線XVI−XVIに沿った断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI in FIG. 15. 図15に示すマイクロミラー素子を配線基板に搭載し、透明カバーを接合した態様を表す。15 shows a mode in which the micromirror element shown in FIG. 15 is mounted on a wiring board and a transparent cover is joined. 図15に示すマイクロミラー素子の製造方法における一部の工程を表す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a part of the process in the method for manufacturing the micromirror element illustrated in FIG. 15. 図18に続く工程を表す。The process following FIG. 18 is represented. 図19に続く工程を表す。The process following FIG. 19 is represented. 光スイッチング装置の一例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of an example of an optical switching apparatus. 光スイッチング装置の他の例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the other example of an optical switching apparatus. 従来の櫛歯電極型マイクロミラー素子の一部省略斜視図である。It is a partial omission perspective view of the conventional comb electrode type micromirror element. 一組の櫛歯電極の配向を表す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view showing orientation of a set of comb-tooth electrodes. 図23に示すマイクロミラー素子の製造方法を表す。The manufacturing method of the micromirror element shown in FIG. 23 is represented. 図23に示すマイクロミラー素子の駆動時の態様を表す。The mode at the time of the drive of the micromirror element shown in FIG. 23 is represented.

符号の説明Explanation of symbols

X1,X2 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
130,130’ 外フレーム
131,131’ 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 絶縁層
M ミラー形成部
T トーションバー
E1,E2 櫛歯電極
F1 内フレーム
F2 外フレーム
X1, X2 Micromirror element 110 Mirror forming part 110a, 110b First comb electrode 120 Inner frame 121 Inner frame main part 121a, 121b Third comb electrode 122 Electrode base 122a, 122b Second comb electrode 130, 130 ' Outer frame 131, 131 ′ First outer frame part 132 Second outer frame part 132a, 132b Fourth comb electrode 140, 150 Torsion bar 160 Insulating layer M Mirror forming part T Torsion bar E1, E2 Comb electrode F1 Inner frame F2 Outside frame

Claims (1)

可動部と、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層、第2層、これらの間の中間層、および、前記中間層に接して前記第1層の側に内蔵されているトーションバーを有する第1材料基板における第1層に対して、前記可動部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層において前記第1マスクパターンが形成された面に対して第3層を接合することによって、前記第1マスクパターンが内蔵された第2材料基板を作製する工程と、
前記第3層に対して、前記フレーム部の少なくとも一部へと加工される箇所をマスクするための第2マスクパターンを介して、前記第1マスクパターンが露出するまで第1エッチング処理を行う工程と、
前記第1層に対して、前記第1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、を含むマイクロミラー素子の製造方法。
A method for manufacturing a micromirror device comprising a movable part, a frame part, and a torsion bar,
For the first layer in the first material substrate having the first layer, the second layer, the intermediate layer between them, and the torsion bar built in on the first layer side in contact with the intermediate layer, Forming a first mask pattern having a portion for masking a portion to be processed into the movable portion;
Forming a second material substrate having the first mask pattern built therein by bonding a third layer to the surface of the first layer on which the first mask pattern is formed;
Performing a first etching process on the third layer through a second mask pattern for masking a portion to be processed into at least a part of the frame portion until the first mask pattern is exposed. When,
Performing a second etching process on the first layer up to the intermediate layer through the first mask pattern.
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