JP4559250B2 - アクチュエータ、及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータ、及びその製造方法に関するものである。

従来より、ＭＥＭＳ（Micro-Erectro-Mechanical-Systems）技術を用いてシリコン基板を加工し、光スイッチ等のマイクロ構造体を形成することが知られている。図９は、ＭＥＭＳ技術により製造された従来の光スイッチを示す斜視図である。櫛歯形状の櫛歯電極１ａとそれを支持する梁部１ｂとが一体的に形成されて可動部１を構成しており、梁部１ｂの末端部に同じく一体的に形成された支持電極２を支点として、シリコン支持基板３ｃの平坦面上に中空状態で保持されている。（例えば、特許文献１、２参照）

櫛歯電極１ａと対向する位置には、光スイッチの外縁部を構成するフレーム部４と一体的に形成された櫛歯形状の対向電極４ａが設けられており、それら対向する電極間に電圧を印加すると各櫛歯間（電極間）に静電引力が発生し、可動部１の梁部１ｂが撓むことで可動部１全体が支持電極２を支点としてシリコン支持基板３ｃの平坦面に沿って揺動する。可動部１の先端部は、幅広に拡張されたミラー台座５として形成されており、その上部には角柱状のミラー部６が設けられている。静電引力により可動部１が揺動すると、ミラー部６に照射される光の光路が偏向され、光スイッチとして機能する。

図１０は、図９に示した従来の光スイッチの製造工程を説明するための図で、工程毎の要部断面図である。以下、図１０を参照して従来の光スイッチの製造工程について説明する。
工程（ａ）：シリコン活性層３ａ、中間層３ｂ、シリコン支持基板３ｃよりなるシリコン積層体（ＳＯＩ基板）３のシリコン活性層３ａ表面全体にマスキング用の耐性膜７をスパッタリング等により形成する。耐性膜７は、例えばクロム（Ｃｒ）よりなり、シリコンの深異方性の反応性イオンエッチングとフッ酸（ＨＦ）に対して耐性のある膜である。

工程（ｂ）：耐性膜７をエッチングにより所望のパターン形状にパターニングし、第一のマスキングパターン７ａを形成する。この第一のマスキングパターン７ａは、ＳＯＩ基板３のシリコン支持基板３ｃ上に光スイッチを構成する主な構造体（可動部１、支持電極２等）をエッチングにより形成するためのものであり、そのパターン形状は、それら構造体を上方から見た外形と同一である。（第一のマスキング工程）

耐性膜７をパターニングする際には、まず、ポジ型フォトレジストを前記耐性膜７表面にスピンコートにより均一に塗布する。塗布後、所望のマスキングパターン形状を有するフォトマスクを被せてフォトレジストの紫外線露光を行い、露光後、現像液を用いて露光された領域のフォトレジストを除去する。その後、以上の工程により形成されたフォトレジストパターンをエッチングマスクとして、露出領域の耐性膜７をウェットエッチングにより除去する。

工程（ｃ）：前工程（ｂ）で形成された第一のマスキングパターン７ａをエッチングマスクとして、露出領域のシリコン活性層３ａを深異方性の反応性イオンエッチングにより、エッチングのストップ層である中間層３ｂが露出するまでエッチングする。これにより、シリコン活性層３ａが加工されて、光スイッチを構成する主な構造体（可動部１、支持電極２等）が形成される。

工程（ｄ）：前工程（ｃ）でエッチングマスクとして用いた第一のマスキングパターン７ａをウェットエッチングにより除去する。

工程（ｅ）：露出領域の中間層３ｂ表面を含め、シリコン活性層３ａの表面全体にクロム（Ｃｒ）からなる耐性膜７をスパッタリング等により形成する。尚、耐性膜７は、前記工程（ａ）で用いたものと同じである。

工程（ｆ）：前工程（ｅ）で形成した耐性膜７を前記工程（ｂ）に倣ってウェットエッチングにより所望のパターン形状にパターニングし、第二のマスキングパターン７ｂを形成する。この第二のマスキングパターン７ｂは、エッチングによりミラー台座５上にミラー部６を形成するためのものであり、そのパターン形状は、ミラー部６を上方から見た外形と同一である。（第二のマスキング工程）

工程（ｇ）：前工程（ｆ）で形成した第二のマスキングパターン７ｂをエッチングマスクとして、露出領域のシリコン活性層３ａを深異方性の反応性イオンエッチングにより一定量エッチングする。エッチング量は、形成するミラー部６の高さに応じて適宜選択すればよく、例えば、深さ方向に５０μｍである。これにより、ミラー台座５上に角柱状のミラー部６が形成される。

工程（ｈ）：前工程（ｇ）でエッチングマスクとして用いた第二のマスキングパターン７ｂをウェットエッチングにより除去する。

工程（ｉ）：中間層３ｂを一部（支持電極２下部、フレーム部４下部等）を除いて等方性のウェットエッチングにより除去し、シリコン活性層３ａの一部（可動部１）をシリコン支持基板３ｃより切り離す。ウェットエッチングに用いるエッチング液としては、例えばフッ酸（ＨＦ）が挙げられるが、中間層３ｂのみを選択的にエッチングできるものであれば、他のエッチング液を用いても構わない。

以上の工程により、シリコン支持基板３ｃ上に光スイッチを構成する各構造体が形成され、光スイッチとして完成した状態となる。そして、完成した光スイッチ全体をアセトン等の洗浄液に浸漬することで洗浄し、その後洗浄液を乾燥させる。

特開２０００−２８９３５号公報 特開２００３−５７５６９号公報

以上説明した光スイッチにおいては、シリコン支持基板上に形成された可動部の底面と、シリコン支持基板表面との隙間は数μｍと非常に狭いため、構造体形成後に洗浄液による構造体の洗浄を行うと、可動部底面とシリコン支持基板表面との間に入り込んだ洗浄液の表面張力により、洗浄液乾燥後に可動部底面がシリコン支持基板表面に張り付く「スティクション」が発生するという問題が生じていた。

具体的には、構造体が形成されたＳＯＩ基板を洗浄液の浸漬から開放した直後は、可動部底面とシリコン支持基板表面との間にある程度の洗浄液が存在しており、可動部はその洗浄液の流動に任せてシリコン支持基板表面上を揺動可能な状態となっているが、その後の洗浄液乾燥工程で可動部底面とシリコン支持基板表面との間の洗浄液が蒸発して徐々に減少すると、それに伴って洗浄液の表面張力により可動部底面がシリコン支持基板表面側に引っ張られ、洗浄液の表面張力が強い場合には、洗浄液が完全に蒸発した瞬間に可動部底面がその時点での揺動位置でシリコン支持基板表面に張り付いてしまう。このようにスティクションが発生したものは、当然光スイッチとして正常な動作を行えるものではなく、不良となってしまう。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、可動部底部がシリコン支持基板表面に張り付くスティクションの発生を抑制したアクチュエータ、及びその製造方法を提供することを目的とする。

少なくとも、平坦面を有する基部と、当該基部の平坦面上に固定された固定部を支点として可撓性の梁部を介し中空状態で保持された可動部と、当該可動部の一端部に形成された台座部と、前記可動部に駆動力を発生させる駆動力発生手段とで構成され、前記可動部を前記基部の平坦面に沿って揺動させるアクチュエータであって、前記台座部の側面には、前記台座部の底面と前記基部の平坦面との間に介在する洗浄液を毛細管現象により排出する、前記台座部の底面にまで延びる凹凸部が形成されているアクチュエータとする。

前記凹凸部は、少なくとも隣接する凹凸形状が互いに異なるアクチュエータとする。

前記基部の平坦面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域には、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体が形成されているアクチュエータとする。

少なくとも、平坦面を有する基部と、当該基部の平坦面上に固定された固定部を支点として可撓性の梁部を介し中空状態で保持された可動部と、当該可動部の一端部に形成された台座部と、当該台座部上に形成されたミラー部と、前記可動部に駆動力を発生させる駆動力発生手段とで構成され、前記可動部を前記基部の平坦面に沿って駆動させるアクチュエータであって、前記台座部の側面には、前記台座部が揺動した際に前記台座部の底面と前記基部の平坦面との対向面積を効果的に減少させて前記台座部の底面と前記基部の平坦面との間に介在する洗浄液の表面張力を低減する、前記台座部の側端部に向かい且つ前記台座部の底面にまで延びる傾斜面が形成されると共に、前記基部の平坦面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域には、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体が形成されているアクチュエータとする。

前記台座部の側面には、前記台座部の底面と前記基部の平坦面との間に介在する前記洗浄液を毛細管現象により排出する、前記台座部の底面にまで延びる凹凸部が形成されているアクチュエータとする。

前記凹凸部は、少なくとも隣接する凹凸形状が互いに異なるアクチュエータとする。

平坦面を有する基部の当該平坦面上に固定された固定部を支点として可撓性の梁部を介し中空状態で保持された可動部と、当該可動部の一端部に形成された台座部とを有し、前記台座部の側面に前記台座部の底面と前記基部の平坦面との間に介在する洗浄液を毛細管現象により排出する前記台座部の底面にまで延びる凹凸部が形成されたアクチュエータの製造方法であって、少なくとも、中間層をシリコン支持基板とシリコン活性層とで挟持してなるシリコン積層体の前記シリコン活性層の表面にマスキングパターンを形成するマスキングパターン形成工程と、
当該マスキングパターンをエッチングマスクとして、露出領域の前記シリコン活性層を前記中間層が露出するまでエッチングし、前記台座部、前記凹凸部、前記可動部、及び前記固定部の外形を形成する外形形成工程と、前記マスキングパターンを除去するマスキングパターン除去工程と、前記中間層のうち前記台座部及び前記可動部の直下の領域をエッチングにより除去し、前記台座部及び前記可動部を前記シリコン支持基板から切り離す切り離し工程と、以上の工程を経て形成された構造体を前記洗浄液により洗浄する洗浄工程と、当該洗浄液を乾燥させる乾燥工程とを有するアクチュエータの製造方法とする。

前記外形形成工程と前記マスキングパターン除去工程との間に、前記マスキングパターンをエッチングマスクとして、露出領域の前記中間層を前記シリコン支持基板が露出するまでエッチングにより除去する中間層除去工程を有し、更に、前記マスキングパターン除去工程と前記切り離し工程との間に、露出領域の前記シリコン活性層及び前記シリコン支持基板をエッチングにより一定量除去し、前記シリコン支持基板の表面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域に、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体を形成する下部構造体形成工程を有するアクチュエータの製造方法とする。

前記マスキングパターン除去工程と前記切り離し工程との間に、露出領域の前記中間層のみを前記シリコン支持基板が露出するまでエッチングにより選択的に除去する中間層除去工程を有し、更に、当該中間層除去工程と前記切り離し工程との間に、露出領域の前記シリコン活性層及び前記シリコン支持基板をエッチングにより一定量除去し、前記シリコン支持基板の表面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域に、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体を形成する下部構造体形成工程を有するアクチュエータの製造方法とする。

平坦面を有する基部の当該平坦面上に固定された固定部を支点として可撓性の梁部を介し中空状態で保持された可動部と、当該可動部の一端部に形成された台座部とを有し、前記台座部の側面に、前記台座部が揺動した際に前記台座部の底面と前記基部の平坦面との対向面積を効果的に減少させて前記台座部の底面と前記基部の平坦面との間に介在する洗浄液の表面張力を低減する、前記台座部の側端部に向かい且つ前記台座部の底面にまで延びる傾斜面が形成され、更に前記基部の平坦面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域に、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体が形成されているアクチュエータの製造方法であって、少なくとも、中間層をシリコン支持基板とシリコン活性層とで挟持してなるシリコン積層体の前記シリコン活性層の表面にマスキングパターンを形成するマスキングパターン形成工程と、当該マスキングパターンをエッチングマスクとして、露出領域の前記シリコン活性層を前記中間層が露出するまでエッチングにより除去し、前記台座部、前記傾斜面、前記可動部、及び前記固定部の外形を形成する外形形成工程と、前記マスキングパターンをエッチングマスクとして、露出領域の前記中間層を前記シリコン支持基板が露出するまでエッチングにより除去する中間層除去工程と、前記マスキングパターンを除去するマスキングパターン除去工程と、
露出領域の前記シリコン支持基板及び前記シリコン活性層をエッチングにより一定量除去し、前記シリコン支持基板の表面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域に、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体を形成する下部構造体形成工程と、残存する前記中間層のうち前記台座部及び前記可動部の直下の領域をエッチングにより除去し、前記台座部及び前記可動部を前記シリコン支持基板から切り離す切り離し工程と、以上の工程を経て形成された構造体を前記洗浄液により洗浄する洗浄工程と、当該洗浄液を前記台座部を揺動させながら乾燥させる乾燥工程とを有するアクチュエータの製造方法とする。

平坦面を有する基部の当該平坦面上に固定された固定部を支点として可撓性の梁部を介し中空状態で保持された可動部と、当該可動部の一端部に形成された台座部とを有し、前記台座部の側面に、前記台座部が揺動した際に前記台座部の底面と前記基部の平坦面との対向面積を効果的に減少させて前記台座部の底面と前記基部の平坦面との間に介在する洗浄液の表面張力を低減する、前記台座部の側端部に向かい且つ前記台座部の底面にまで延びる傾斜面が形成され、更に前記基部の平坦面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域に、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体が形成されているアクチュエータの製造方法であって、少なくとも、中間層をシリコン支持基板とシリコン活性層とで挟持してなるシリコン積層体の前記シリコン活性層の表面にマスキングパターンを形成するマスキングパターン形成工程と、当該マスキングパターンをエッチングマスクとして、露出領域の前記シリコン活性層を前記中間層が露出するまでエッチングにより除去し、前記台座部、前記傾斜面、前記可動部、及び前記固定部の外形を形成する外形形成工程と、前記マスキングパターンを除去するマスキングパターン除去工程と、露出領域の前記中間層のみを前記シリコン支持基板が露出するまでエッチングにより選択的に除去する中間層除去工程と、露出領域の前記シリコン支持基板及び前記シリコン活性層をエッチングにより一定量除去し、前記シリコン支持基板の表面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域に、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体を形成する下部構造体形成工程と、残存する前記中間層のうち前記台座部及び前記可動部の直下の部分をエッチングにより除去し、前記台座部及び前記可動部を前記シリコン支持基板から切り離す切り離し工程と、以上の工程を経て形成された構造体を前記洗浄液により洗浄する洗浄工程と、当該洗浄液を前記台座部を揺動させながら乾燥させる乾燥工程とを有するアクチュエータの製造方法とする。

本発明では、ミラー台座側面に凹凸部を形成することで、ミラー台座底面の表面積が減ぜられると共にその部位に洗浄液を逃がすことができるため、可動部底面とその直下のシリコン支持基板表面との間に作用する洗浄液の表面張力が低減されて、洗浄液乾燥直後に可動部底面がシリコン支持基板表面に張り付くスティクションが防止される。

可動部先端のミラー台座側面に凹凸部を形成することで、ミラー台座底面の表面積を減ずると共に当該凹凸部で洗浄液を逃がし、ミラー台座底面とシリコン支持基板表面との間に作用する洗浄液の表面張力を低減させる構成とする。

図１は、本発明による光スイッチの第一実施形態を示す斜視図である。基本的な構成は、従来の光スイッチと同様であり、シリコン支持基板３ｃ上に中間層３ｂを介して固定された支持電極２を支点として、それと一体的に形成された可撓性の梁部１ｂと、同じく一体的に形成された櫛歯電極１ａを有する可動部１とが、シリコン支持基板３ｃ上に一定の間隙を介した中空状態で保持されている。可動部１の先端には、幅広に拡張されたミラー台座１０が設けられており、その上部には角柱状のミラー部６が一体的に形成されている。また、シリコン支持基板３ｃの周縁部には、以上の構造体を取り囲むようにシリコン活性層３ａからなるフレーム部４が設けられており、その内周側の前記可動部１の櫛歯電極１ａと対向する位置には、当該櫛歯電極１ａと噛合する櫛歯電極を有する対向電極４ａがフレーム部４と一体的に形成されている。

ここで本発明の特徴として、本実施例では上記従来の構成に加え、前記ミラー台座１０側面に当該ミラー台座１０底面にまで延びる複数の凹凸部１１が形成してある。この凹凸部１１は、ミラー台座１０の少なくとも一側面に形成され、本実施例では、ミラー台座１０の梁部連結側の一側面と、それと直交する側の一側面にそれぞれ互いに異なる形状にて形成されている。具体的には、ミラー台座１０の梁部連結側の一側面に形成された凹凸部１１ａは、ミラー台座１０の一側端に向かって階段状に形成され、一方、それと直交する側の一側面に形成された凹凸部１１ｂは、ミラー台座１０中心に向かう深い切れ込み状の溝である。

これらミラー台座１０側面に形成された凹凸部１１の役割は、光スイッチ洗浄後の洗浄液乾燥工程において、ミラー台座１０底面とシリコン支持基板３ｃ表面との間に入り込んだ洗浄液を逃がすことで、その表面張力を低減することである。即ち、洗浄工程終了後にミラー台座１０底面とシリコン支持基板３ｃ表面との間に介在する洗浄液は、その表面張力（毛細管現象）によりミラー台座１０側面に形成された凹凸部１１を上方に向けて這い上がるため、結果としてミラー台座１０底面とシリコン支持基板３ｃ表面との間に介在する洗浄液が減ぜられるわけである。

このようにミラー台座１０側面に凹凸部、つまりは洗浄液の排出路を設けることにより、ミラー台座１０底面とシリコン支持基板３ｃ表面との間に作用する洗浄液の表面張力が低減され、ミラー台座１０底面とシリコン支持基板３ｃ表面との張り付き（スティクション）が防止される。

以上、ミラー台座１０側面に形成された凹凸部１１の洗浄液排出路としての作用について説明したが、一方では、ミラー台座１０側面に凹凸部１１を形成することで単純にミラー台座１０底面の面積が減少し、ミラー台座１０底面とシリコン支持基板３ｃ表面との間に介在する洗浄液の絶対量が減少することで、スティクションが防止される効果も奏する。

また、ミラー台座１０に凹凸部１１を形成することでミラー台座１０自体が軽量化され、可動部１の駆動がより円滑に行われるという副次的な効果も奏する。

図２は、ミラー台座側面に形成する凹凸部の他の実施形態（ａ）〜（ｄ）を示すミラー台座周辺の上面図であり、当該図２に示すようにミラー台座１０側面に形成する凹凸部１１の数や形状については特に限定がなく、ミラー台座１０の強度が著しく低下しない範囲で適宜選択すればよい。具体的に図２（ａ）、（ｂ）の実施形態では、凹凸部１１が不規則な形状に形成されており、図２（ｃ）、（ｄ）の実施形態では、凹凸部１１がミラー台座１０の一側端に向かって凸部（凹部）の間隔が密、又は粗になるように形成されている。

以上説明した本発明による光スイッチの第一実施形態は、従来の光スイッチの製造工程に新たな工程を追加することなく製造可能である。図３は、本発明による光スイッチの第一実施形態の製造工程を示しており、工程毎の要部断面図である。以下、図３を参照して当該製造工程について説明する。尚、従来の製造工程と同じ部分に関しては、一部説明を省略する。

工程（ａ）：シリコン活性層３ａ、中間層３ｂ、シリコン支持基板３ｃよりなるシリコン積層体（ＳＯＩ基板）３のシリコン活性層３ａ表面全体にマスキング用の耐性膜７をスパッタリング等により形成する。耐性膜７は、従来と同様に例えばクロム（Ｃｒ）よりなり、シリコンの深異方性の反応性イオンエッチングとフッ酸（ＨＦ）に対して耐性のある膜である。

工程（ｂ）：工程（ａ）で形成した耐性膜７をエッチングにより所望のパターン形状にパターニングして第一のマスキングパターン７ｃを形成する。この第一のマスキングパターンは、後工程のエッチングにより可動部１等の構造体を形成するためのものであり、そのパターン形状は、それら構造体を上方から見た外形と同一である。特に本発明では、ミラー台座１０側面に図１、及び図２で示したような洗浄液排出用の凹凸部１１を形成するため、当該工程（ｂ）で形成する第一のマスキングパターン７ｃは、それら凹凸部１１外形に応じたパターン形状を有するものである。尚、耐性膜７のパターニング方法については、従来と同様であるため説明は省略する。（第一のマスキング工程）

工程（ｃ）：前工程（ｂ）で形成された第一のマスキングパターン７ｃをエッチングマスクとして、シリコン活性層３ａの露出領域を深異方性の反応性イオンエッチングにより、エッチングのストップ層である中間層３ｂが露出するまでエッチングする。これにより、光スイッチを構成する主な構造体（可動部１等）がシリコン活性層３ａから切り出された状態となる。

尚、以降の工程（ｄ）〜（ｉ）は従来と同じため詳述はしないが、以上の工程によりミラー台座１０側面に凹凸部１１が形成された本発明の光スイッチが完成する。このように、本発明の光スイッチを製造するに当たっては、従来の製造工程に何ら工程を増やす必要がなく、スティクションを防止するという顕著な効果を奏する光スイッチが容易かつ安価に製造される。

また、本発明の光スイッチは、以上説明した製造工程の外、別の製造工程によっても製造が可能である。図４は、本発明による光スイッチの別の製造工程を示しており、工程毎の要部断面図である。以下、図４を参照して当該製造工程について説明する。

工程（ａ）、（ｂ）：図３に示した前述の製造工程（ａ）、（ｂ）と同様に、シリコン活性層３ａ表面に耐性膜７からなる第一のマスキングパターン７ｄを形成する。この第一のマスキングパターン７ｄは、後工程でエッチングによりミラー部を形成するためのものであり、そのパターン形状は、ミラー部を上方から見た外形と同一である。（第一のマスキング工程）

工程（ｃ）：前工程（ｂ）で形成された第一のマスキングパターン７ｄを被うように、シリコン活性層３ａ表面全体に新たにマスキング用の耐性膜１２を形成する。この耐性膜１２は、例えばポジ型フォトレジストからなり、スピンコートにより均一に塗布する。

工程（ｄ）：前工程（ｃ）で形成された耐性膜１２を露光・現像により所望のパターン形状にパターニングして、第二のマスキングパターン１２ａを形成する。この第二のマスキングパターン１２ａは、図３に示した製造工程（ｂ）で形成した第一のマスキングパターン７ｃと同じパターン形状であり、光スイッチを構成する主な構造体（可動部１等）の外形、及び本発明の特徴であるミラー台座１０側面に形成される凹凸部１１の外形を有するものである。（第二のマスキング工程）

工程（ｅ）：前工程（ｄ）で形成された第二のマスキングパターン１２ａをエッチングマスクとして、シリコン活性層３ａの露出領域を深異方性の反応性イオンエッチングにより、エッチングのストップ層である中間層３ｂが露出するまでエッチングする。これにより、光スイッチを構成する主な構造体（可動部１等）がシリコン活性層３ａから切り出された状態になると同時に、ミラー台座１０側面に凹凸部１１が形成される。

工程（ｆ）：前工程（ｅ）でエッチングマスクとして用いた第二のマスキングパターン１２ａを有機溶剤（アセトン等）もしくはＯ2アッシングにより除去する。

工程（ｇ）：前工程（ｆ）で第二のマスキングパターン１２ａを除去することにより露出された前記第一のマスキングパターン７ｄをエッチングマスクとして、露出領域のシリコン活性層３ａを深異方性の反応性イオンエッチングにより一定量（例えば、深さ方向に５０μｍ）エッチングする。これにより、ミラー台座１０上に角柱状のミラー部６が形成される。

工程（ｈ）：前工程（ｇ）でエッチングマスクとして用いた第一のマスキングパターン７ｄを有機溶剤（アセトン等）もしくはＯ2アッシングにより除去する。

工程（ｉ）：最後にシリコン支持基板３ｃと可動部１及び梁部１ｂとを繋ぐ中間層３ｂを等方性のウェットエッチングにより除去し、可動部１と梁部１ｂ（図４では不図示）をシリコン支持基板３ｃより切り離す。ウェットエッチングに用いるエッチング液としては、例えばフッ酸（ＨＦ）が挙げられるが、中間層３ｂのみを選択的にエッチングできるものであれば、他のエッチング液を用いても構わない。これにより、可動部１が梁部１ｂを介してシリコン支持基板３ｃ上に中空状態で保持された状態となり、光スイッチが完成する。

以上説明した実施例１では、ミラー台座１０側面に洗浄液排出用の凹凸部１１を設けることで、洗浄液の表面張力を低減する構成としているが、当該構成に更なる構成を付加することにより、よりいっそうの表面張力低減作用を得ることが可能となる。以下、当該構成を実施例２として詳細に説明する。

図５は、本発明による光スイッチの第二実施形態を示す斜視図である。基本的な構成は、前述の第一実施形態と同様であり、可動部１先端のミラー台座１０側面には洗浄液排出用の凹凸部１１が形成されている。それに加え、本実施形態ではシリコン支持基板３ｃ側にも洗浄液の排出路（凹部２１）を設ける構成としてある。

即ち、光スイッチ外縁を構成するフレーム部４の内周側には、シリコン活性層３ａからなる実施例１と同様の可動部１が支持電極２を支点として梁部１ｂを介し中空状態で保持されており、その直下には、シリコン支持基板３ｃの一部をエッチングにより掘り下げることで、可動部１底面に対し相対的に突出形成された、可動部１と同一外形の下部構造体２０が形成されている。つまり、シリコン支持基板３ｃ表面の可動部１底面と対向しない領域が、一段下がった凹部２１として形成されている。

このように、通常は平坦面として一続きになっているシリコン支持基板３ｃ表面の一部が凹部２１として三次元的に開放されることで、光スイッチ洗浄後の洗浄液乾燥工程中に可動部１底面とシリコン支持基板３ｃ表面との間に介在する洗浄液が当該凹部２１に逃がされ、結果として洗浄液の表面張力が低減される。

特に、ミラー台座１０直下に位置する下部構造体２０の一部には、ミラー台座１０側面に設けられた凹凸部１１と対向する同一外形の凹凸部２０ａが形成されているため、洗浄液乾燥工程中に可動部１が揺動した際には、その揺動に伴ってミラー台座１０底面の洗浄液が下部構造体２０の凹凸部２０ａ（凹部間）に排出される。

また、ミラー台座１０側面の凹凸部１１を図２（ａ）、（ｂ）に示したような不規則な形状、もしくは図２（ｃ）、（ｄ）に示したようなミラー台座１０側端に向かって凸部（凹部）間隔が密、又は粗になるような形状にしておけば、洗浄液乾燥工程中に可動部１が揺動した際に、その動作に伴ってミラー台座１０側面の凹凸部１１とその直下に位置する下部構造体２０の凹凸部２０ａとの対向状態が互い違いになることで、その対向面積が減少し、よりいっそうの表面張力低減作用が得られる。これにより、可動部１が揺動したままの状態でシリコン支持基板３ｃ表面（下部構造体２０表面）に張り付くことが防止される。

ここで、ミラー台座１０側面の凹凸部を図２に示したような形状にする意義について、より詳しく説明する。まず、洗浄液乾燥工程中に可動部１が揺動すると、その揺動につれてミラー台座１０側面の凹凸部１１と下部構造体２０の凹凸部２０ａとの対向状態（対向面積）も変化していくが、この時、ミラー台座１０側面の凹凸部１１が全て同じ形状であった場合には、ミラー台座１０側面の複数ある凹凸部１１のうち１つが、その直下に位置する下部構造体２０の凹凸部２０ａのうち１つの上方を通過した後、それに続いて更に同じ形状の下部構造体２０の凹凸部２０ａと対向することとなる。ミラー台座１０側面の凹凸部１１と下部構造体２０の凹凸部２０ａとは同一形状であるため、それら凹凸部が精確に対向した状態が対向面積最大の状態、即ち表面張力が最大の状態である。尚、この対向面積最大の状態は、可動部１が初期位置の状態でもある。つまり、可動部１の揺動につれて同じ対向面積最大の状態が繰り返される。

但し、ここで言う凹凸部１１、又は２０ａの１つとは、１つの凹形状とそれと隣合う１つの凸形状との一組を意味するものとして定義している。また、可動部１の揺動軌跡は円弧状であるため、厳密には全く同じ対向状態が繰り返されるわけではないが、可動部１の揺動支点である支持電極２から揺動の先端であるミラー台座１０までの距離（揺動半径）がある程度あることと、可動部１の揺動距離自体が僅かであることを考慮し、ここでは可動部１の揺動軌跡は、概ね直線であると見なしている。

以上のように、同じ対向状態（対向面積最大の状態）が繰り返されるということは、可動部１が揺動したままの状態でシリコン支持基板３ｃ表面（下部構造体２０表面）に張り付く可能性が繰り返されることを意味する。シリコン支持基板３ｃの下部構造体２０周辺に設けられた洗浄液排出用の凹部２１により、ある程度の洗浄液は排出されるが、上述の理由により、それでもなおスティクション発生の可能性は残存している。そのため、ミラー台座１０側面の凹凸部１１を図２に示すような形状に形成することで、ミラー台座１０側面の凹凸部１１と下部構造体２０の凹凸部２０ａとの同じ対向状態（対向面積最大の状態）の繰り返しを避け、依然残存するスティクション発生の可能性を低下させるのである。

尚、ミラー台座１０側面に形成する凹凸部１１の形状は、必ずしも図２に示すようにする必要はなく、同じ対向状態の連続を避ける意味では、少なくとも隣接する凹凸部１１が互いに異なる形状となっていればよいが、当該構成による最大限の効果を期待するのであれば、図２に示す如く、全ての凹凸部１１が互いに異なるようにし、可動部１がどの位置に揺動した状態であっても、ミラー台座１０側面の凹凸部１１と下部構造体２０の凹凸部２０ａとの対向状態が互い違いになるようにするのが好ましい。

以上説明した本発明による光スイッチの第二実施形態は、前述の第一実施形態と同様、従来の光スイッチの製造工程に新たな工程を追加することなく製造可能である。図６は、本発明による光スイッチの第二実施形態の製造工程を示しており、工程毎の要部断面図である。以下、図６を参照して当該製造工程について説明する。但し、第一実施形態の製造工程と同じ部分に関しては、一部説明を省略する。

工程（ａ）〜（ｅ）：前記第一実施形態の図４に示した製造工程（ａ）〜（ｅ）と同様に、シリコン活性層３ａ表面に耐性膜７からなる第一のマスキングパターン７ｄを形成した後、当該第一のマスキングパターン７ａを被うように耐性膜（ポジ型フォトレジスト）１２からなる第二のマスキングパターン１２ａを形成し、次いで当該第二のマスキングパターン１２ａをエッチングマスクとして露出領域のシリコン活性層３ａを深異方性の反応性イオンエッチングによりエッチングのストップ層である中間層３ｂが露出するまでエッチングする。これにより、光スイッチを構成する主な構造体（可動部１等）がシリコン活性層３ａから切り出された状態になると同時に、ミラー台座１０側面に凹凸部１１が形成される。

工程（ｆ）：ここで、第一実施形態であれば前工程（ｅ）でエッチングマスクとして用いた第二のマスキングパターン１２ａを除去するが、第二実施形態では第二のマスキングパターン１２ａを再度エッチングマスクとして利用し、前工程（ｅ）の反応性イオンエッチングに続いて露出領域の中間層３ｂを異方性のドライエッチングにより除去する。

工程（ｇ）：前工程（ｅ）、（ｆ）でエッチングマスクとして用いた第二のマスキングパターン１２ａを有機溶剤（アセトン等）もしくはＯ2アッシングにより除去する。

工程（ｈ）：前工程（ｇ）で第二のマスキングパターン１２ａを除去することにより露出された前記第一のマスキングパターン７ｄをエッチングマスクとして、露出領域のシリコン活性層３ａおよびシリコン支持基板３ｃを深異方性の反応性イオンエッチングにより一定量（例えば、深さ方向に５０μｍ）エッチングする。これにより、ミラー台座１０上に角柱状のミラー部６が形成されると同時に、シリコン支持基板３ｃに可動部１と同一外形の下部構造体２０、即ちシリコン支持基板３ｃ表面より一段下がった凹部２１が形成される。

工程（ｉ）：前工程（ｈ）でエッチングマスクとして用いた第一のマスキングパターン７ｄをウェットエッチングにより除去する。

工程（ｊ）：シリコン支持基板３ｃと可動部１及び梁部１ｂ（図６では不図示）を繋ぐ中間層３ｂを等方性のウェットエッチングにより除去し、可動部１と梁部１ｂをシリコン支持基板３ｃより切り離す。これにより、可動部１は、その直下に形成された下部構造体２０の表面上を一定の間隙を介して中空状態で揺動可能に保持された状態となる。

以上の工程により、ミラー台座１０側面に凹凸部１１を有し、尚且つシリコン支持基板３ｃに洗浄液排出用の凹部２１が形成された本発明による光スイッチの第二実施形態が容易かつ安価に製造される。

また、以上説明した第二実施形態の製造工程は、一部の工程を別の工程に置き換えることも可能である。図７は、本発明による光スイッチの第二実施形態の別の製造工程を示しており、工程毎の要部断面図である。即ち、図６に示した第一実施形態の製造工程（ｆ）、（ｇ）を図７に示すような製造工程（ｆ）、（ｇ）にそれぞれ置き換え、工程（ｆ）で第二のマスキングパターン１２ａを先に除去した後に、工程（ｇ）で中間層３ｂのみを選択的に除去するようにしてもよい。尚、工程（ｇ）で中間層３ｂのみを選択的に除去するエッチング液（又はガス）としては、フッ酸（ＨＦ）やＣＨＦ3ガスが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

以上説明した第二実施形態は、図２に示したように外形が矩形状のミラー台座１０側面に洗浄液排出用の凹凸部１１を設けている。しかしながら、シリコン支持基板３ｃに可動部１と同一外形の下部構造体２０を形成することで、洗浄液乾燥工程中に可動部１が揺動した際の、ミラー台座１０側面の凹凸部１１とその直下に位置する下部構造体２０表面との対向面積を減ずるという観点からすれば、必ずしもミラー台座１０側面に凹凸部１１を設ける必要はない。

図８（ａ）、（ｂ）は、本発明による光スイッチの第三実施形態を示しており、（ａ）、（ｂ）共にミラー台座周辺の上面図である。即ち、図８に示すようにミラー台座３０側面には凹凸部を設けず、ミラー台座３０自体の形状を当該ミラー台座３０側端（揺動方向側の側端）に向かって傾斜面３０ａを有する形状、即ち上方から見てテーパー状（片側テーパー、又は両側テーパー）とすることで、前記第二実施形態と同様の作用を得ることができる。但し、傾斜面３０ａは、ミラー台座３０のどの側面に形成してもよい。

テーパー状に形成されたミラー台座３０直下のシリコン支持基板３ｃには、同じくテーパー形状を有する下部構造体（不図示）が形成されており、その上方を洗浄液乾燥工程中に可動部１が揺動した際には、その揺動に伴ってミラー台座３０底面と下部構造体表面との対向面積が効果的に減少し、洗浄液の表面張力が低減される。

尚、ミラー台座をテーパー状にするのは、ミラー台座自体の強度を確保しつつもミラー台座底面の表面積を減少させるところに意義があり、単にミラー台座の外形サイズを小さくしたり、ミラー台座の外形サイズは従来のままでシリコン支持基板３ｃに凹部２１を設けるのとは異なる。従って、本実施例におけるミラー台座の他の形態として、ミラー台座の角部を切り欠いた形状や、楕円形等も考えられるが、これらの形態については例として挙げるに留め、詳述はしない。

その他、図８に示した第三実施形態では、前記第二実施形態のようにミラー台座側面に凹凸部が形成されていないため、ミラー台座自体に洗浄液の排出作用はないが、当該第三実施形態のミラー台座３０側面に図２に示した第二実施形態のような凹凸部１１を形成することも可能である。

また、製造工程については第二実施形態と同様であり、図６又は図７に示した製造工程（ｄ）において第二のマスキングパターン１２ａをミラー台座がテーパー状となるように形成すればよく、容易に製造が可能である。

本明細書では、本発明による技術を光スイッチに適用した場合について説明したが、当然、ミラー部が形成されていない他用途のアクチュエータにも適用可能であることは言うまでもない。また、ミラー台座側面に形成する凹凸部の形状は、矩形状の凹凸でなくてもよく、洗浄液の十分な排出作用が得られるのであれば、半球状の凹凸としてもよい。

本発明による光スイッチの第一実施形態を示す斜視図（実施例１） ミラー台座側面に形成する凹凸部の他の実施形態（ａ）〜（ｄ）を示すミラー台座周辺の上面図（実施例１） 本発明による光スイッチの第一実施形態の製造工程を示す工程毎の要部断面図（実施例１） 本発明による光スイッチの第一実施形態の別の製造工程を示す工程毎の要部断面図（実施例１） 本発明による光スイッチの第二実施形態を示す斜視図（実施例２） 本発明による光スイッチの第二実施形態の製造工程を示す工程毎の要部断面図（実施例２） 本発明による光スイッチの第二実施形態の別の製造工程を示す工程毎の要部断面図（実施例２） 本発明による光スイッチの第三実施形態を示すミラー台座周辺の上面図（実施例３） 従来の光スイッチを示す斜視図 従来の光スイッチの製造工程を示す工程毎の要部断面図

１ａ 櫛歯電極
１ｂ 梁部
２ 支持電極
３ シリコン積層体（ＳＯＩ基板）
３ａ シリコン活性層
３ｂ 中間層
３ｃ シリコン支持基板
４ フレーム部
４ａ 対向電極
５ ミラー台座
６ ミラー部
７ 耐性膜
７ａ 第一のマスキングパターン
７ｂ 第二のマスキングパターン
７ｃ 第一のマスキングパターン
７ｄ 第一のマスキングパターン
１０ ミラー台座
１１ 凹凸部
１１ａ 階段状の凹凸部
１１ｂ 深い溝状の凹凸部
１２ 耐性膜（フォトレジスト）
１２ａ 第二のマスキングパターン
２０ 下部構造体
２０ａ 凹凸部
２１ 凹部
３０ ミラー台座
３０ａ 傾斜面

Claims (11)

1. 少なくとも、
   平坦面を有する基部と、
   当該基部の平坦面上に固定された固定部を支点として可撓性の梁部を介し中空状態で保持された可動部と、
   当該可動部の一端部に形成された台座部と、
   前記可動部に駆動力を発生させる駆動力発生手段とで構成され、
   前記可動部を前記基部の平坦面に沿って揺動させるアクチュエータであって、
   前記台座部の側面には、前記台座部の底面と前記基部の平坦面との間に介在する洗浄液を毛細管現象により排出する、前記台座部の底面にまで延びる凹凸部が形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記凹凸部は、少なくとも隣接する凹凸形状が互いに異なることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記基部の平坦面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域には、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体が形成されていることを特徴とする請求項１、又は２に記載のアクチュエータ。
4. 少なくとも、
   平坦面を有する基部と、
   当該基部の平坦面上に固定された固定部を支点として可撓性の梁部を介し中空状態で保持された可動部と、
   当該可動部の一端部に形成された台座部と、
   当該台座部上に形成されたミラー部と、
   前記可動部に駆動力を発生させる駆動力発生手段とで構成され、
   前記可動部を前記基部の平坦面に沿って駆動させるアクチュエータであって、
   前記台座部の側面には、前記台座部が揺動した際に前記台座部の底面と前記基部の平坦面との対向面積を効果的に減少させて前記台座部の底面と前記基部の平坦面との間に介在する洗浄液の表面張力を低減する、前記台座部の側端部に向かい且つ前記台座部の底面にまで延びる傾斜面が形成されると共に、前記基部の平坦面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域には、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体が形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
5. 前記台座部の側面には、前記台座部の底面と前記基部の平坦面との間に介在する前記洗浄液を毛細管現象により排出する、前記台座部の底面にまで延びる凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
6. 前記凹凸部は、少なくとも隣接する凹凸形状が互いに異なることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
7. 平坦面を有する基部の当該平坦面上に固定された固定部を支点として可撓性の梁部を介し中空状態で保持された可動部と、当該可動部の一端部に形成された台座部とを有し、前記台座部の側面に前記台座部の底面と前記基部の平坦面との間に介在する洗浄液を毛細管現象により排出する前記台座部の底面にまで延びる凹凸部が形成されたアクチュエータの製造方法であって、
   少なくとも、
   中間層をシリコン支持基板とシリコン活性層とで挟持してなるシリコン積層体の前記シリコン活性層の表面にマスキングパターンを形成するマスキングパターン形成工程と、
   当該マスキングパターンをエッチングマスクとして、露出領域の前記シリコン活性層を前記中間層が露出するまでエッチングし、前記台座部、前記凹凸部、前記可動部、及び前記固定部の外形を形成する外形形成工程と、
   前記マスキングパターンを除去するマスキングパターン除去工程と、
   前記中間層のうち前記台座部及び前記可動部の直下の領域をエッチングにより除去し、前記台座部及び前記可動部を前記シリコン支持基板から切り離す切り離し工程と、
   以上の工程を経て形成された構造体を前記洗浄液により洗浄する洗浄工程と、
   当該洗浄液を乾燥させる乾燥工程とを有することを特徴とするアクチュエータの製造方法。
8. 前記外形形成工程と前記マスキングパターン除去工程との間に、前記マスキングパターンをエッチングマスクとして、露出領域の前記中間層を前記シリコン支持基板が露出するまでエッチングにより除去する中間層除去工程を有し、
   更に、前記マスキングパターン除去工程と前記切り離し工程との間に、露出領域の前記シリコン活性層及び前記シリコン支持基板をエッチングにより一定量除去し、前記シリコン支持基板の表面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域に、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体を形成する下部構造体形成工程を有することを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータの製造方法。
9. 前記マスキングパターン除去工程と前記切り離し工程との間に、露出領域の前記中間層のみを前記シリコン支持基板が露出するまでエッチングにより選択的に除去する中間層除去工程を有し、
   更に、当該中間層除去工程と前記切り離し工程との間に、露出領域の前記シリコン活性層及び前記シリコン支持基板をエッチングにより一定量除去し、前記シリコン支持基板の表面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域に、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体を形成する下部構造体形成工程を有することを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータの製造方法。
10. 平坦面を有する基部の当該平坦面上に固定された固定部を支点として可撓性の梁部を介し中空状態で保持された可動部と、当該可動部の一端部に形成された台座部とを有し、前記台座部の側面に、前記台座部が揺動した際に前記台座部の底面と前記基部の平坦面との対向面積を効果的に減少させて前記台座部の底面と前記基部の平坦面との間に介在する洗浄液の表面張力を低減する、前記台座部の側端部に向かい且つ前記台座部の底面にまで延びる傾斜面が形成され、更に前記基部の平坦面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域に、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体が形成されているアクチュエータの製造方法であって、
    少なくとも、
    中間層をシリコン支持基板とシリコン活性層とで挟持してなるシリコン積層体の前記シリコン活性層の表面にマスキングパターンを形成するマスキングパターン形成工程と、
    当該マスキングパターンをエッチングマスクとして、露出領域の前記シリコン活性層を前記中間層が露出するまでエッチングにより除去し、前記台座部、前記傾斜面、前記可動部、及び前記固定部の外形を形成する外形形成工程と、
    前記マスキングパターンをエッチングマスクとして、露出領域の前記中間層を前記シリコン支持基板が露出するまでエッチングにより除去する中間層除去工程と、
    前記マスキングパターンを除去するマスキングパターン除去工程と、
    露出領域の前記シリコン支持基板及び前記シリコン活性層をエッチングにより一定量除去し、前記シリコン支持基板の表面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域に、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体を形成する下部構造体形成工程と、
    残存する前記中間層のうち前記台座部及び前記可動部の直下の領域をエッチングにより除去し、前記台座部及び前記可動部を前記シリコン支持基板から切り離す切り離し工程と、
    以上の工程を経て形成された構造体を前記洗浄液により洗浄する洗浄工程と、
    当該洗浄液を前記台座部を揺動させながら乾燥させる乾燥工程とを有することを特徴とするアクチュエータの製造方法。
11. 平坦面を有する基部の当該平坦面上に固定された固定部を支点として可撓性の梁部を介し中空状態で保持された可動部と、当該可動部の一端部に形成された台座部とを有し、前記台座部の側面に、前記台座部が揺動した際に前記台座部の底面と前記基部の平坦面との対向面積を効果的に減少させて前記台座部の底面と前記基部の平坦面との間に介在する洗浄液の表面張力を低減する、前記台座部の側端部に向かい且つ前記台座部の底面にまで延びる傾斜面が形成され、更に前記基部の平坦面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域に、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体が形成されているアクチュエータの製造方法であって、
    少なくとも、
    中間層をシリコン支持基板とシリコン活性層とで挟持してなるシリコン積層体の前記シリコン活性層の表面にマスキングパターンを形成するマスキングパターン形成工程と、
    当該マスキングパターンをエッチングマスクとして、露出領域の前記シリコン活性層を前記中間層が露出するまでエッチングにより除去し、前記台座部、前記傾斜面、前記可動部、及び前記固定部の外形を形成する外形形成工程と、
    前記マスキングパターンを除去するマスキングパターン除去工程と、
    露出領域の前記中間層のみを前記シリコン支持基板が露出するまでエッチングにより選択的に除去する中間層除去工程と、
    露出領域の前記シリコン支持基板及び前記シリコン活性層をエッチングにより一定量除去し、前記シリコン支持基板の表面のうち前記台座部及び前記可動部の底面と対向する領域に、前記台座部及び前記可動部の底面に向かって突出する、前記台座部及び前記可動部と同一外形の下部構造体を形成する下部構造体形成工程と、
    残存する前記中間層のうち前記台座部及び前記可動部の直下の部分をエッチングにより除去し、前記台座部及び前記可動部を前記シリコン支持基板から切り離す切り離し工程と、
    以上の工程を経て形成された構造体を前記洗浄液により洗浄する洗浄工程と、
    当該洗浄液を前記台座部を揺動させながら乾燥させる乾燥工程とを有することを特徴とするアクチュエータの製造方法。

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