JP4835024B2 - Light control element, manufacturing method thereof, and display device - Google Patents

Light control element, manufacturing method thereof, and display device Download PDF

Info

Publication number
JP4835024B2
JP4835024B2 JP2005116185A JP2005116185A JP4835024B2 JP 4835024 B2 JP4835024 B2 JP 4835024B2 JP 2005116185 A JP2005116185 A JP 2005116185A JP 2005116185 A JP2005116185 A JP 2005116185A JP 4835024 B2 JP4835024 B2 JP 4835024B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
movable member
control element
light control
side electrodes
outer frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005116185A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006293176A (en
Inventor
博一 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2005116185A priority Critical patent/JP4835024B2/en
Publication of JP2006293176A publication Critical patent/JP2006293176A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4835024B2 publication Critical patent/JP4835024B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems;微小電気機械システム)構造体を備え、例えば映像表示のために光信号の走査を行う光制御素子およびその製造方法に関する。また、本発明はこの光制御素子を用いた表示装置に関する。   The present invention relates to a light control element that includes a micro electro mechanical systems (MEMS) structure and performs scanning of an optical signal for image display, for example, and a manufacturing method thereof. The present invention also relates to a display device using this light control element.

従来より、光を二次元ミラーで走査し、映像を表示する方法が提案されている(例えば特許文献1および特許文献2参照。)。このような方法を用いた表示システムでは、キーパーツとなるミラー(可動部材)に対して、光を絞り込むため、NA(Numerical Aperture;開口数)の関係で1mm角程度の大きさが求められる。また、NTSC(National Television Systems Committee )やハイビジョン対応の映像を1本の光を走査して表示するには、振幅すなわち回動角度が大きいことが必要であり、加えて15kHzまたは30kHzという高い走査周波数がそれぞれ要求される。
特表2003−513332号公報(図17) 特開2000−235152号公報
Conventionally, a method of scanning light with a two-dimensional mirror and displaying an image has been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In a display system using such a method, a size of about 1 mm square is required in relation to NA (Numerical Aperture) in order to narrow light to a mirror (movable member) that is a key part. In addition, in order to scan and display NTSC (National Television Systems Committee) and high-definition images by scanning a single light, it is necessary to have a large amplitude, that is, a rotation angle, and a high scanning frequency of 15 kHz or 30 kHz. Is required.
Japanese translation of PCT publication No. 2003-513332 (FIG. 17) JP 2000-235152 A

このような高速でミラーを駆動するためには、基本的に、回転の慣性モーメントを小さくし、捩りバネ定数を大きくして共振点を上げる必要がある。一方、高速駆動時において、1mm角程度という大面積のミラーを平坦に保つためには、剛性の高い構造にする、すなわち厚みを大きくすることが望ましい。ところが、ミラーの厚みを大きくすると慣性モーメントが増し、高速駆動は難しくなってしまう。また、捩りバネ定数を上げると回転しづらい方向となるので、回動角度の増大には不利になるおそれがある。このように大面積、大回動角度かつ高速駆動のミラーを実現することは極めて困難であり、構造および製造方法において更に改良の余地があった。   In order to drive the mirror at such a high speed, it is basically necessary to reduce the rotational moment of inertia and increase the torsion spring constant to raise the resonance point. On the other hand, in order to keep a mirror having a large area of about 1 mm square during flat driving at high speed, it is desirable to have a highly rigid structure, that is, to increase the thickness. However, increasing the thickness of the mirror increases the moment of inertia and makes high-speed driving difficult. Further, if the torsion spring constant is increased, the direction becomes difficult to rotate, which may be disadvantageous for increasing the rotation angle. Thus, it is extremely difficult to realize a mirror having a large area, a large rotation angle, and a high-speed drive, and there is room for further improvement in the structure and the manufacturing method.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、剛性の高い可動部材を備え高速で駆動が可能な光制御素子およびその製造方法、並びにこの光制御素子を用いた表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a light control element that includes a highly rigid movable member and can be driven at high speed, a method for manufacturing the same, and a display device using the light control element. It is to provide.

本発明による光制御素子の製造方法は、表面に反射面を有する板状の可動部材と、可動部材を回動可能に支持する外枠部材と、可動部材の相対向する位置においてそれぞれ可動部材と外枠部材とを連結すると共に可動部材の回動中心の軸となる一対の支持部とを備えた光制御素子の製造方法であって、保持基板上に酸化層を間にして半導体膜を有する基板を用い、半導体膜のうち可動部材、支持部および外枠部材の形成予定領域を残して他の領域を選択的に除去する工程と、半導体膜上の可動部材形成予定領域の一部に選択的に半導体成長層を形成することにより、可動部材の裏面に桟幅が3μm以上の桟構造を形成する工程と、保持基板および酸化層のうち少なくとも可動部材形成予定領域を選択的に除去することにより、可動部材および外枠部材を形成する工程とを含むようにしたものである。 Method for manufacturing an optical control element according to the present invention comprises a plate-like movable member having a reflecting surface to the surface, respectively the movable member and the outer frame member, at a position facing each of the movable member supporting a variable rotary members rotatably And a frame member, and a pair of support portions that serve as a pivot center of the movable member . The light control element manufacturing method comprises a semiconductor substrate with an oxide layer on a holding substrate. A step of selectively removing other regions of the semiconductor film while leaving a region where the movable member , the support portion, and the outer frame member are to be formed, and a portion of the region where the movable member is to be formed on the semiconductor film. By selectively forming a semiconductor growth layer, a step of forming a crosspiece structure having a crosspiece width of 3 μm or more on the back surface of the movable member, and at least a movable member formation region of the holding substrate and the oxide layer are selectively removed. The movable member and It is obtained as a step of forming a frame member.

本発明による光制御素子の製造方法では、まず、保持基板上に酸化層を間にして半導体膜を有する基板を用い、半導体膜のうち可動部材形成予定領域を残して他の少なくとも一部が選択的に除去される。次いで、半導体膜上の可動部材形成予定領域の一部に選択的に半導体成長層が形成される。これにより、可動部材形成予定領域の裏面に桟構造が一体に形成される。続いて、保持基板および酸化層のうち少なくとも可動部材形成予定領域が選択的に除去されることにより、可動部材および外枠部材が形成される。 In the method of manufacturing by that the light control device of the present invention, first, a substrate having a semiconductor film and between the oxide layer on the holding substrate, at least another part, leaving the movable member forming region of the semiconductor film Are selectively removed. Next, a semiconductor growth layer is selectively formed in a part of the movable member formation scheduled region on the semiconductor film. Thereby, the crosspiece structure is integrally formed on the back surface of the movable member formation scheduled area. Subsequently, the movable member and the outer frame member are formed by selectively removing at least the movable member formation scheduled region of the holding substrate and the oxide layer.

発明の光制御素子の製造方法によれば、可動部材の裏面に桟構造を形成するようにしたので、可動部材を薄くして慣性モーメントを小さくすることにより共振周波数を高めることができると共に、桟構造により可動部材を補強した光制御素子を製造することができる。よって、剛性が高く高速駆動の可能な光制御素子を製造することができる。 According to the manufacturing how the light control device of the present invention, since to form the crosspiece structure on the back surface of the movable member, it is possible to increase the resonance frequency by decreasing the moment of inertia by reducing the moving member The light control element in which the movable member is reinforced by the crosspiece structure can be manufactured. Therefore, a light control element having high rigidity and capable of being driven at high speed can be manufactured.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態の説明に先立ち参考例に係る光制御素子について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to the description of the embodiment, a light control element according to a reference example will be described.

参考例
図1は光制御素子の全体構成を表すものであり、図2はその断面構成を表すものである。この光制御素子は、例えば映像表示装置やスキャナなどにおいて光信号を反射し走査するために用いられるものであり、例えば矩形状の平板からなる可動部材10が、対向する2辺(ここでは長辺)においてそれぞれ支持部20を介して外枠部30に連結されている。外枠部30には固定側電極40A,40B,40C,40Dが連結され、これら固定側電極40A〜40Dに対応する位置に回動側電極50A,50B,50C,50Dが可動部材10に連結されて設けられている。
[ Reference example ]
FIG. 1 shows the overall configuration of the light control element, and FIG. 2 shows its cross-sectional configuration. The light control element is used to reflect and scan an optical signal in, for example, an image display device or a scanner. For example, the movable member 10 formed of a rectangular flat plate has two opposite sides (here, long sides). ) Are connected to the outer frame portion 30 via the support portions 20, respectively. Fixed side electrodes 40A, 40B, 40C, and 40D are connected to the outer frame portion 30, and rotation side electrodes 50A, 50B, 50C, and 50D are connected to the movable member 10 at positions corresponding to the fixed side electrodes 40A to 40D. Is provided.

また、この光制御素子は、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間に静電駆動用の電圧を印加するための駆動用電源60と、この駆動用電源60の駆動制御を行う制御部70と、可動部材10に対して初期駆動力(起動力)を与えるための起動用電極80と、この起動用電極80と可動部材10との間に接続された起動用電源90とを備えている。   The light control element includes a driving power source 60 for applying a voltage for electrostatic driving between the rotation side electrodes 50A to 50D and the fixed side electrodes 40A to 40D, and driving of the driving power source 60. A control unit 70 that performs control, an activation electrode 80 for applying an initial driving force (activation force) to the movable member 10, and an activation power source connected between the activation electrode 80 and the movable member 10 90.

可動部材10は、具体的には反射ミラーであり、例えば映像信号に応じて軸(支持部20)を中心に回動変位することにより光の反射方向を変更する。ここで、「回動」とは、中立位置から一方向に回転して所定角度に達したのち逆方向に回転し中立位置に復帰し更に所定角度に達するまで回転する場合をいい、中立位置から一方向に所定角度だけ回転したのち逆方向に回転し中立位置に復帰するに止まる場合も含まれる。回転を開始する位置は必ずしも中立位置には限られない。反射信号の用い方としては、例えば、可動部材10が中立状態から一方の方向に一定角度傾斜したときの反射信号が有効(すなわち、オン状態)、逆方向に一定角度傾斜したときの反射信号が無効(すなわち、オフ状態)とされるようにしてもよいし、反射信号を常に有効としてラスター走査などを行うようにしてもよい。   The movable member 10 is specifically a reflection mirror, and changes the light reflection direction by, for example, rotationally displacing about an axis (support portion 20) according to a video signal. Here, “rotation” refers to a case where a rotation from a neutral position in one direction reaches a predetermined angle, then rotates in the opposite direction, returns to the neutral position, and further rotates until reaching a predetermined angle. This includes a case in which the rotation is reversed by a predetermined angle in one direction and then the rotation is reversed and the return to the neutral position is stopped. The position where rotation starts is not necessarily limited to the neutral position. As a method of using the reflected signal, for example, the reflected signal when the movable member 10 is tilted at a certain angle from the neutral state in one direction is effective (that is, the ON state), and the reflected signal when the movable member 10 is tilted at a certain angle in the opposite direction. It may be invalidated (that is, off state), or raster scanning may be performed with the reflected signal always valid.

この可動部材10は、例えばシリコンからなる保持基板の表面に、二酸化シリコン(SiO2 )などからなる酸化層およびシリコンなどよりなる半導体膜を順に積層した所謂SOI(Silicon on Insulator)基板を加工、すなわちSOI基板から保持基板および酸化層を選択的に除去したあとの半導体膜により構成されており、この半導体膜の平坦面が反射ミラーとして利用される。このようにSOI基板を用いると、内部応力が零の半導体膜が得られ、これにより可動部材10に残留応力による歪みなどが生じるようなことがなくなり、反射ミラーの平坦性を高めることができる。 The movable member 10 processes, for example, a so-called SOI (Silicon on Insulator) substrate in which an oxide layer made of silicon dioxide (SiO 2 ) or the like and a semiconductor film made of silicon or the like are sequentially laminated on the surface of a holding substrate made of silicon. A semiconductor film is formed after the holding substrate and the oxide layer are selectively removed from the SOI substrate, and the flat surface of the semiconductor film is used as a reflection mirror. When the SOI substrate is used in this way, a semiconductor film having zero internal stress can be obtained, so that the movable member 10 is not distorted due to residual stress, and the flatness of the reflecting mirror can be improved.

可動部材10はその厚みが例えば0.4μmの板状である。また、可動部材10の長辺の長さD1は1000μm以上(半長が500μm以上)、短辺の長さD2は800μm以上であることが好ましい。例えば、レーザ光の径を発光位置から300mm程度離れたところで300μm程度になるように絞り込みたい場合、回折限界の関係で発光位置では1.22mm以上の大きさが必要であり、可動部材10も同等の大きさが必要になるからである。レーザ光の径を更に絞りたい場合には、可動部材10をより大きくする必要がある。更に、アライメント精度や、可動部材10が回動して傾いた場合に光が入射可能な範囲などを考慮すると、可動部材10には上述したような寸法が必要となる。   The movable member 10 has a plate shape with a thickness of 0.4 μm, for example. The long side length D1 of the movable member 10 is preferably 1000 μm or more (half length is 500 μm or more), and the short side length D2 is preferably 800 μm or more. For example, when it is desired to reduce the diameter of the laser beam to about 300 μm at a distance of about 300 mm from the light emission position, the light emission position needs to have a size of 1.22 mm or more because of the diffraction limit, and the movable member 10 is also equivalent. This is because the size of is required. In order to further reduce the diameter of the laser beam, it is necessary to make the movable member 10 larger. Furthermore, considering the alignment accuracy and the range in which light can be incident when the movable member 10 is rotated and tilted, the movable member 10 needs the dimensions described above.

図3は、図1に示した可動部材10および支持部20を可動部材10の裏面側から見た構成を表したものである。可動部材10の裏面には桟構造11が設けられている。これにより、この光制御素子では、可動部材10自体を薄くして慣性モーメントを小さくすることにより共振周波数を高めることができると共に、桟構造11により可動部材10を補強し剛性を高めることができるようになっている。   FIG. 3 illustrates a configuration in which the movable member 10 and the support unit 20 illustrated in FIG. 1 are viewed from the back side of the movable member 10. A crosspiece structure 11 is provided on the back surface of the movable member 10. As a result, in this light control element, the movable member 10 itself can be made thin to reduce the moment of inertia, so that the resonance frequency can be increased, and the crosspiece structure 11 can reinforce the movable member 10 and increase the rigidity. It has become.

桟構造11は、例えば、可動部材10の長辺に平行な5本の縦桟11Aと、短辺に平行な7本の横桟11Bとを、可動部材10の周囲および内部に格子状に配設したものである。桟構造11は、例えば可動部材10と同一材料すなわちシリコンにより構成されていることが好ましい。桟構造11の内部応力を零とすることができ、可動部材10の平坦性を高めることができるからである。なお、桟構造11は、可動部材10と異なる材料により構成されていてもよい。   The crosspiece structure 11 includes, for example, five vertical crosspieces 11A parallel to the long side of the movable member 10 and seven horizontal crosspieces 11B parallel to the short side arranged in a lattice pattern around and inside the movable member 10. It is set. The crosspiece structure 11 is preferably made of, for example, the same material as that of the movable member 10, that is, silicon. This is because the internal stress of the crosspiece structure 11 can be made zero, and the flatness of the movable member 10 can be improved. The crosspiece structure 11 may be made of a material different from that of the movable member 10.

桟構造11の幅は、例えば3μm以上であることが好ましい。製造工程で安定して作製することができるからである。また、桟構造11の厚みは、可動部材10よりも大きいことが好ましく、例えば可動部材10の9倍以上であることが好ましい。可動部材10と桟構造11とを同一材料により構成した場合にも、可動部材10の剛性を確実に維持することができるからである。なお、桟構造11を可動部材10よりも強度の大きな材料により構成する場合には、桟構造11を可動部材10と同じ厚みまたは可動部材10よりも薄くすることも可能である。   The width of the crosspiece structure 11 is preferably 3 μm or more, for example. This is because it can be stably manufactured in the manufacturing process. Further, the thickness of the crosspiece structure 11 is preferably larger than that of the movable member 10, for example, 9 times or more that of the movable member 10. This is because even when the movable member 10 and the crosspiece structure 11 are made of the same material, the rigidity of the movable member 10 can be reliably maintained. When the crosspiece structure 11 is made of a material having a higher strength than the movable member 10, the crosspiece structure 11 can be made the same thickness as the movable member 10 or thinner than the movable member 10.

縦桟11Aおよび横桟11Bの本数および間隔などは特に限定されず、後述する計算結果で説明するように、求められる可動部材10の寸法や共振周波数に応じて設定することができる。   The number and interval of the vertical bars 11A and the horizontal bars 11B are not particularly limited, and can be set according to the required dimensions of the movable member 10 and the resonance frequency, as will be described in the calculation results described later.

可動部材10の表面の反射面には反射率を高めるために、例えばアルミニウム(Al)や金(Au)などの金属材料によりなる反射膜100が設けられている。この反射膜100の厚みは、例えば可動部材の10分の1以下であることが好ましい。反射膜100の残留応力による可動部材10の反りなどを抑え、可動部材10の平坦性を高めることができるからである。   A reflective film 100 made of a metal material such as aluminum (Al) or gold (Au) is provided on the reflective surface of the movable member 10 in order to increase the reflectance. The thickness of the reflective film 100 is preferably, for example, 1/10 or less of the movable member. This is because warpage of the movable member 10 due to residual stress of the reflective film 100 can be suppressed, and the flatness of the movable member 10 can be improved.

支持部20は可動部材10の回動中心の軸となる捩り梁であり、可動部材10を左右にそれぞれ一定の角度だけ回動可能に支持するものである。この支持部20は、可動部材10と同様に同一のSOI基板から保持基板および酸化層を選択的に除去した半導体膜により構成されている。このようにSOI基板の半導体膜により支持部20を構成すれば、その半導体膜には分子レベルでの格子欠陥がないので、捩れても亀裂などが成長することはなく、よって支持部20として壊れにくく強度の高いものを得ることができる。   The support portion 20 is a torsion beam that serves as an axis of rotation of the movable member 10, and supports the movable member 10 so that the movable member 10 can be rotated by a certain angle from side to side. Similar to the movable member 10, the support portion 20 is configured by a semiconductor film in which the holding substrate and the oxide layer are selectively removed from the same SOI substrate. If the support portion 20 is constituted by the semiconductor film of the SOI substrate in this way, since the semiconductor film has no lattice defects at the molecular level, cracks and the like do not grow even if twisted, and therefore the support portion 20 is broken. Difficult and high strength can be obtained.

外枠部30も、可動部材10と共に同一のSOI基板から形成されたものであり、SOI基板に必要に応じて他の膜を形成した構造を有している。なお、この外枠部30は、必ずしも可動部材10を取り囲むように設けられている必要はなく、少なくとも支持部20の固定位置に設けられていればよい。   The outer frame portion 30 is also formed from the same SOI substrate together with the movable member 10, and has a structure in which another film is formed on the SOI substrate as necessary. The outer frame portion 30 does not necessarily need to be provided so as to surround the movable member 10, and may be provided at least at a fixed position of the support portion 20.

固定側電極40A〜40Dは、外枠部30に連結して形成されると共にそれぞれ複数の櫛歯41A,41B,41C,41Dを有している。これら櫛歯41A〜41Dはそれぞれ支持部20の長手方向に対して垂直になるように配置されている。固定側電極40A〜40Dは、可動部材10と同様に同一のSOI基板から保持基板および酸化層を選択的に除去したのちの半導体膜の平坦面に形成されている。なお、半導体膜の固定側電極40A〜40Dを構成する部分にはp型不純物が添加されている。   The fixed side electrodes 40A to 40D are formed to be connected to the outer frame portion 30 and have a plurality of comb teeth 41A, 41B, 41C, and 41D, respectively. These comb teeth 41 </ b> A to 41 </ b> D are arranged so as to be perpendicular to the longitudinal direction of the support portion 20. The fixed side electrodes 40 </ b> A to 40 </ b> D are formed on the flat surface of the semiconductor film after selectively removing the holding substrate and the oxide layer from the same SOI substrate as the movable member 10. Note that a p-type impurity is added to a portion of the semiconductor film constituting the fixed-side electrodes 40A to 40D.

これに対して、回動側電極50A〜50Dは、2個の支持部20の各々の両側に、可動部材10側に連結して形成されたものであり、それぞれ複数の櫛歯51A,51B,51C,51Dを有している。これら櫛歯51A〜51Dが固定側電極40A〜40D側の櫛歯41A〜41Dと噛み合っている。櫛歯51A〜51Dもそれぞれ支持部20の長手方向に対して垂直になるように配置されている。回動側電極50A〜50Dも、可動部材10と同様に、同一のSOI基板から保持基板および酸化層を除去したあとの半導体膜の平坦面に形成されている。なお、半導体膜の回動側電極50A〜50Dを構成する部分にはp型不純物が添加されている。   On the other hand, the rotation side electrodes 50A to 50D are formed on both sides of each of the two support portions 20 so as to be connected to the movable member 10 side, and each of the plurality of comb teeth 51A, 51B, 51C and 51D. These comb teeth 51A to 51D mesh with the comb teeth 41A to 41D on the fixed side electrodes 40A to 40D side. The comb teeth 51 </ b> A to 51 </ b> D are also arranged so as to be perpendicular to the longitudinal direction of the support portion 20. Similarly to the movable member 10, the rotation-side electrodes 50A to 50D are also formed on the flat surface of the semiconductor film after the holding substrate and the oxide layer are removed from the same SOI substrate. Note that a p-type impurity is added to a portion of the semiconductor film that constitutes the rotation-side electrodes 50A to 50D.

また、これら回動側電極50A〜50Dは、図4に示したように、中立位置において固定側電極40A〜40Dと同じ平面内にあり、両者の間には段差は生じていない。これにより、この光制御素子では、支持部20の両側において同時に、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間に静電駆動用の電圧を印加できるようになっている。   Moreover, as shown in FIG. 4, these rotation side electrodes 50A to 50D are in the same plane as the fixed side electrodes 40A to 40D at the neutral position, and no step is generated between them. Thereby, in this light control element, the voltage for electrostatic drive can be simultaneously applied between the rotation side electrodes 50A to 50D and the fixed side electrodes 40A to 40D on both sides of the support portion 20.

回動側電極50A〜50D同士は全て互いに電気的に短絡され、同じく固定側電極40A〜40D同士もすべて互いに電気的に短絡されており、駆動用電源60は、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間の全体にわたって均一な電位差を付与することができるようになっている。なお、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとを電気的に分離するため、外枠部30には、支持部20が固定された部分を囲むように、SOI基板の酸化層まで達する溝31が設けられている。   The rotation-side electrodes 50A to 50D are all electrically short-circuited to each other, and the fixed-side electrodes 40A to 40D are all also electrically short-circuited to each other. The drive power supply 60 is connected to the rotation-side electrodes 50A to 50D. A uniform potential difference can be applied throughout the fixed electrodes 40A to 40D. In addition, in order to electrically isolate | separate rotation side electrode 50A-50D and fixed side electrode 40A-40D, the outer frame part 30 is an oxide layer of an SOI substrate so that the part to which the support part 20 was fixed may be enclosed. A groove 31 reaching up to is provided.

駆動用電源60は、可動部材10の高速駆動のために、交流的に電位差を生じさせるものであり、波形としては、矩形でもパルス状のものでもよい。この駆動用電源60の周波数は、可動部材10の共振周波数またはその倍数もしくは分数倍(1/2等)の周波数とすることが好ましい。可動部材10が有する共振特性を効果的に利用して傾斜角度をより大きくすることができるからである。可動部材10の共振周波数(共振点)は、可動部材10および支持部20により機械的に決定されるものである。なお、この駆動用電源60および以下の制御部70を含めて本発明の駆動手段の一具体例が構成されている。   The driving power source 60 generates an AC potential difference for high-speed driving of the movable member 10, and the waveform may be rectangular or pulsed. The frequency of the driving power source 60 is preferably set to the resonance frequency of the movable member 10 or a frequency that is a multiple or a fraction of the resonance frequency (1/2 or the like). This is because the tilt angle can be further increased by effectively utilizing the resonance characteristics of the movable member 10. The resonance frequency (resonance point) of the movable member 10 is mechanically determined by the movable member 10 and the support portion 20. A specific example of the driving means of the present invention is configured including the driving power source 60 and the control unit 70 described below.

制御部70は駆動用電源60のオン/オフ制御を行うものであり、ここでは、可動部材10が中立状態のときには駆動用電源60をオフの状態とし、後述の起動手段(起動用電源90等)により可動部材10が支持部20を軸として回動し一定角度傾斜することにより回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間に垂直な方向に間隙が生じた時点で駆動用電源60をオンとし、両電極間に交流的な電位差を生じさせるようになっている。これにより、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとが引き合う方向に回動トルクTを生じさせ、可動部材10を回動駆動させることができる。 The control unit 70 performs on / off control of the driving power source 60. Here , when the movable member 10 is in a neutral state, the driving power source 60 is turned off, and a starting means (starting power source 90, etc.) described later is used. ), When the movable member 10 is rotated about the support portion 20 and tilted at a certain angle, a gap is generated in a vertical direction between the rotation side electrodes 50A to 50D and the fixed side electrodes 40A to 40D. The power supply 60 is turned on, and an alternating potential difference is generated between both electrodes. Thereby, the rotation torque T is generated in the direction in which the rotation side electrodes 50A to 50D and the fixed side electrodes 40A to 40D are attracted, and the movable member 10 can be driven to rotate.

制御部70は、また、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間の静電容量に基づいて可動部材10の回動角度を検知し、これにより可動部材10に投入される光信号とのタイミングをとることができるようになっている。そのため駆動用電源60を含む回路の一部に抵抗Rが介挿されている。この抵抗Rでの電圧降下を観察すると回路を通る電流iが分かる。回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間にかかる電圧Vは、電圧計で測定することができる。すなわち、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとで可変容量コンデンサを構成しており、その等価回路は図5のように表すことができる。   The control unit 70 also detects the rotation angle of the movable member 10 based on the electrostatic capacitance between the rotation side electrodes 50A to 50D and the fixed side electrodes 40A to 40D, and is thereby thrown into the movable member 10. The timing with the optical signal can be taken. Therefore, the resistor R is inserted in a part of the circuit including the driving power supply 60. By observing the voltage drop at the resistor R, the current i passing through the circuit is known. The voltage V applied between the rotation side electrodes 50A to 50D and the fixed side electrodes 40A to 40D can be measured with a voltmeter. That is, the rotation side electrodes 50A to 50D and the fixed side electrodes 40A to 40D constitute a variable capacitor, and an equivalent circuit thereof can be expressed as shown in FIG.

ここで、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間の可変容量コンデンサにおけるインピーダンスZは、数1および数2で表される。これより、静電容量Cは数3により与えられる。このようにして、リアルタイムで静電容量Cを検知することができる。この静電容量Cは可動部材10の回動角度に依存して変化するので、静電容量Cに基づいて可動部材10の回動角度を検知することができる。   Here, the impedance Z in the variable capacitor between the rotation-side electrodes 50A to 50D and the fixed-side electrodes 40A to 40D is expressed by Equation 1 and Equation 2. Accordingly, the capacitance C is given by the following equation (3). In this way, the capacitance C can be detected in real time. Since the capacitance C changes depending on the rotation angle of the movable member 10, the rotation angle of the movable member 10 can be detected based on the capacitance C.

Figure 0004835024
Figure 0004835024
(ωは加えた電圧の角周波数を表す。)
Figure 0004835024
Figure 0004835024
Figure 0004835024
(Ω represents the angular frequency of the applied voltage.)
Figure 0004835024

制御部70は、また、このようにして検知した回動角度の変化状態に基づいて、駆動用電源60をオンするタイミングを調整するものであり、ここでは可動部材10が中立状態から一定角度回動して傾斜したのち、回動角度が小さくなる状態(すなわち、中立状態へ復帰しようとしている段階)で、駆動用電源60をオンとすることが好ましい。駆動用電源60により回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間に発生する静電力は引力のみだからである。よって、最も好ましいタイミングは、可動部材10の回動角度が極大値に達したのち中立状態に復帰し始めるときである。   The control unit 70 also adjusts the timing for turning on the driving power supply 60 based on the change state of the rotation angle detected in this way. Here, the movable member 10 is rotated at a certain angle from the neutral state. It is preferable to turn on the drive power supply 60 in a state where the rotation angle becomes small after moving and tilting (that is, in a stage of returning to the neutral state). This is because the electrostatic force generated between the rotation-side electrodes 50A to 50D and the fixed-side electrodes 40A to 40D by the driving power source 60 is only attractive force. Therefore, the most preferable timing is when the rotation angle of the movable member 10 starts to return to the neutral state after reaching the maximum value.

可動部材10の初期の駆動は、制御部70の制御の下、起動用電源90(直流電源)により行うようになっている。すなわち、起動用電極80は、可動部材10との間に段差(間隙)を有しており、起動用電源90をオンとして起動用電極80と可動部材10との間に電位差を与えると静電力が発生し、中立状態の可動部材10に対して駆動トルクTを与え、強制的に起動させる。この起動用電極80は、外枠部30の上に例えば窒化ケイ素(SiNx 、例えばSi3 4 )よりなる絶縁膜81を間にして設けられている。この起動用電極80は、可動部材10の支持部20が取り付けられていない側の短辺に沿って設けられ、例えば厚みが10μm程度であり、アルミニウムあるいは金、またはポリシリコンにより構成されている。なお、起動用電極80は可動部材10の両側に配置され、各々に対応して起動用電源90が設けられているが、2つの起動用電極80は電気的には分離されている。起動用電極80および起動用電源90は可動部材10の片側のみに設けられていてもよい。なお、この起動用電源90および制御部70を含めて本発明の起動手段の一具体例が構成されている。 The initial driving of the movable member 10 is performed by a startup power supply 90 (DC power supply) under the control of the control unit 70. In other words, the starting electrode 80 has a step (gap) between the starting electrode 80 and the electrostatic force when the starting power supply 90 is turned on and a potential difference is applied between the starting electrode 80 and the moving member 10. Occurs, the driving torque T is applied to the neutral movable member 10 to forcibly start it. The activation electrode 80 is provided on the outer frame portion 30 with an insulating film 81 made of, for example, silicon nitride (SiN x , eg, Si 3 N 4 ) interposed therebetween. The activation electrode 80 is provided along the short side of the movable member 10 on the side where the support portion 20 is not attached, and has a thickness of about 10 μm, for example, and is made of aluminum, gold, or polysilicon. The activation electrodes 80 are arranged on both sides of the movable member 10 and are provided with activation power sources 90 corresponding to the respective electrodes, but the two activation electrodes 80 are electrically separated. The activation electrode 80 and the activation power supply 90 may be provided only on one side of the movable member 10. A specific example of the activation means of the present invention is configured including the activation power supply 90 and the control unit 70.

この光制御素子は、例えば、次のようにして製造することができる。   This light control element can be manufactured as follows, for example.

図6はこの光制御素子の製造方法の流れを表すものであり、図7ないし図12はその工程を順に表すものである。なお、図7ないし図12は、図1におけるII−II線に沿った断面を表している。   FIG. 6 shows the flow of the manufacturing method of the light control element, and FIGS. 7 to 12 show the steps in order. 7 to 12 show cross sections taken along line II-II in FIG.

まず、図7(A)に示したようにSOI基板110を用意する。このSOI基板110は、シリコンよりなる保持基板111の表面に、厚みが例えば1μmの二酸化ケイ素よりなる酸化層112および厚みが例えば20μmのシリコンよりなる半導体膜113が順に積層された構造を有するものである。ここで、半導体膜113の体積抵抗値は、なるべく低いことが好ましく、例えばアンチモン(Sb)が添加されていることが好ましい。   First, an SOI substrate 110 is prepared as shown in FIG. The SOI substrate 110 has a structure in which an oxide layer 112 made of silicon dioxide having a thickness of, for example, 1 μm and a semiconductor film 113 made of silicon having a thickness of, for example, 20 μm are sequentially stacked on the surface of a holding substrate 111 made of silicon. is there. Here, the volume resistance value of the semiconductor film 113 is preferably as low as possible. For example, antimony (Sb) is preferably added.

次に、図7(B)に示したように、このSOI基板110の両面に窒化ケイ素よりなる絶縁膜81を形成し、例えばフォトリソグラフィ技術により、半導体膜113側の絶縁膜81を、桟構造11,支持部20,外枠部30,固定側電極40A〜40Dおよび回動側電極50A〜50Dの形成予定領域(以下、「桟構造11等の形成予定領域」という。)を残して選択的に除去する一方、保持基板111側の絶縁膜81のうち少なくとも可動部材形成予定領域10Aを選択的に除去する(ステップS101)。ここでは、例えば、保持基板111側の絶縁膜81を、外枠部30の形成予定領域を残して選択的に除去する。   Next, as shown in FIG. 7B, insulating films 81 made of silicon nitride are formed on both surfaces of the SOI substrate 110, and the insulating film 81 on the semiconductor film 113 side is formed into a cross structure by, for example, photolithography. 11, the support part 20, the outer frame part 30, the fixed-side electrodes 40A to 40D, and the rotation-side electrodes 50A to 50D are selectively formed except for the area to be formed (hereinafter referred to as "the area for forming the crosspiece structure 11 or the like"). On the other hand, at least the movable member formation scheduled area 10A of the insulating film 81 on the holding substrate 111 side is selectively removed (step S101). Here, for example, the insulating film 81 on the holding substrate 111 side is selectively removed leaving a region where the outer frame portion 30 is to be formed.

続いて、図7(C)に示したように、半導体膜113および絶縁膜81の上に、起動用電極80を形成するためのアルミニウム膜120を形成する。そののち、図8(A)に示したように、例えばフォトリソグラフィ技術により、アルミニウム膜120をパターニングして起動用電極80を形成する(ステップS102)。   Subsequently, as illustrated in FIG. 7C, an aluminum film 120 for forming the activation electrode 80 is formed over the semiconductor film 113 and the insulating film 81. After that, as shown in FIG. 8A, the aluminum film 120 is patterned by the photolithography technique, for example, to form the activation electrode 80 (step S102).

起動用電極80を形成したのち、図8(B)に示したように、半導体膜113側の絶縁膜81上に、可動部材10,支持部20,外枠部30,固定側電極40A〜40Dおよび回動側電極50A〜50Dの形成予定領域(以下、「可動部材10等の形成予定領域」という。)に、フォトレジスト膜130を形成する。   After forming the starting electrode 80, as shown in FIG. 8B, the movable member 10, the support portion 20, the outer frame portion 30, and the fixed side electrodes 40A to 40D are formed on the insulating film 81 on the semiconductor film 113 side. In addition, a photoresist film 130 is formed in a region where the rotation-side electrodes 50A to 50D are to be formed (hereinafter referred to as “a region where the movable member 10 or the like is to be formed”).

フォトレジスト膜130を形成したのち、図9(A)に示したように、このフォトレジスト膜130をマスクとして、例えばディープRIE(Reactive Ion Etching) 法により、半導体膜113を、可動部材10等の形成予定領域を残して、厚み方向の途中まで選択的に除去する(ステップS103)。このとき、除去される半導体膜113の厚みは例えば1μm程度とする。   After forming the photoresist film 130, as shown in FIG. 9A, the semiconductor film 113 is formed on the movable member 10 or the like by, for example, deep RIE (Reactive Ion Etching) using the photoresist film 130 as a mask. The area to be formed is left and is selectively removed partway along the thickness direction (step S103). At this time, the thickness of the semiconductor film 113 to be removed is set to about 1 μm, for example.

半導体膜113を厚み方向の途中まで除去したのち、図9(B)に示したように、フォトレジスト膜130を除去する。次いで、図10(A)に示したように、半導体膜113側の絶縁膜81をマスクとして、例えばディープRIE法により、半導体膜113のうち厚み方向の途中まで除去した領域を、厚み方向の最後まで除去すると共に、可動部材形成予定領域10Aの一部を厚み方向の途中まで選択的に除去することにより桟構造11を形成する(ステップS104)   After removing the semiconductor film 113 halfway in the thickness direction, the photoresist film 130 is removed as shown in FIG. 9B. Next, as shown in FIG. 10A, using the insulating film 81 on the semiconductor film 113 side as a mask, the region of the semiconductor film 113 that has been removed to the middle in the thickness direction, for example, by the deep RIE method is used as the last in the thickness direction. And the crosspiece structure 11 is formed by selectively removing a part of the movable member formation scheduled area 10A to the middle in the thickness direction (step S104).

ここで、半導体膜113の反射率を測定することにより厚みを検知することが好ましい。シリコンよりなる半導体膜113の分光反射率は、図13に示したように厚みにより異なるので、例えば顕微分光により半導体膜113の分光反射率を調べることによって半導体膜113の厚みを検知し、エッチング停止のタイミングを制御することができる。なお、エッチングは時間制御により行うようにしてもよい。   Here, it is preferable to detect the thickness by measuring the reflectance of the semiconductor film 113. Since the spectral reflectance of the semiconductor film 113 made of silicon varies depending on the thickness as shown in FIG. 13, for example, the thickness of the semiconductor film 113 is detected by examining the spectral reflectance of the semiconductor film 113 using micro-spectroscopic light, and etching is stopped. Can be controlled. Etching may be performed by time control.

桟構造11を形成したのち、図10(B)に示したように、SOI基板110の表面をフォトレジストよりなる保護膜140で覆う。続いて、図11(A)に示したように、例えばダイシングによりSOI基板110を切断し、SOI基板110に設けられている複数の可動部材形成予定領域10Aを個々に切り離す(ステップS105)。   After the crosspiece structure 11 is formed, as shown in FIG. 10B, the surface of the SOI substrate 110 is covered with a protective film 140 made of a photoresist. Subsequently, as shown in FIG. 11A, the SOI substrate 110 is cut by, for example, dicing, and a plurality of movable member formation scheduled regions 10A provided on the SOI substrate 110 are individually cut (step S105).

複数の可動部材形成予定領域10Aを個々に切り離したのち、図11(B)に示したように、保持基板111側の絶縁膜81をマスクとし、エッチング液としてTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)を用いた異方性エッチングにより、保持基板111のうち少なくとも可動部材形成予定領域10Aを選択的に除去する(ステップS106)。ここでは、例えば、保持基板111を、外枠部30の形成予定領域を残して選択的に除去する。   After individually separating the plurality of movable member formation scheduled regions 10A, as shown in FIG. 11B, the insulating film 81 on the holding substrate 111 side is used as a mask, and TMAH (tetramethylammonium hydroxide) is used as an etching solution. At least the movable member formation scheduled area 10A of the holding substrate 111 is selectively removed by the used anisotropic etching (step S106). Here, for example, the holding substrate 111 is selectively removed leaving a region where the outer frame portion 30 is to be formed.

保持基板111を除去したのち、図12(A)に示したように、フォトレジストよりなる保護膜140を除去する。続いて、図12(B)に示したように、エッチング液としてBHF(Buffered Hydrogen Fluoride;緩衝化したフッ化水素)を用いたウェットエッチングにより、酸化層112のうち少なくとも可動部材形成予定領域10Aを選択的に除去し、可動部材10,支持部20,外枠部30,固定側電極40A〜40Dおよび回動側電極50A〜50Dを形成する(ステップS107)。ここでは、例えば、酸化層112を、外枠部30の形成予定領域を残して選択的に除去する。また、その際、絶縁膜81は、起動用電極80と外枠部30との間に挟まれた部分だけを残して除去される。エッチング終了後、洗浄によりフッ酸を除去し、例えば二酸化炭素(CO2 )雰囲気中において加圧することにより臨界乾燥を行う。 After removing the holding substrate 111, the protective film 140 made of a photoresist is removed as shown in FIG. Subsequently, as shown in FIG. 12B, at least the movable member formation scheduled region 10A in the oxide layer 112 is formed by wet etching using BHF (Buffered Hydrogen Fluoride) as an etching solution. By selectively removing, the movable member 10, the support part 20, the outer frame part 30, the fixed side electrodes 40A to 40D and the rotation side electrodes 50A to 50D are formed (step S107). Here, for example, the oxide layer 112 is selectively removed leaving a region where the outer frame portion 30 is to be formed. At that time, the insulating film 81 is removed leaving only a portion sandwiched between the activation electrode 80 and the outer frame portion 30. After completion of the etching, hydrofluoric acid is removed by washing, and critical drying is performed by pressurization in a carbon dioxide (CO 2 ) atmosphere, for example.

酸化層112および絶縁膜81を除去したのち、図12(C)に示したように、可動部材10に反射膜100を形成する(ステップS108)。その際、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間で電気的な短絡が発生するのを防ぐため、メタルマスクなどを用いて可動部材10のみに反射膜100を形成するようにすることが好ましい。また、反射膜100を形成するのと同時に、電極パッド(図示せず)なども必要に応じて形成するようにしてもよい。以上により、図1ないし図4に示した光制御素子が完成する。   After removing the oxide layer 112 and the insulating film 81, as shown in FIG. 12C, the reflective film 100 is formed on the movable member 10 (step S108). At that time, in order to prevent an electrical short circuit between the rotation side electrodes 50A to 50D and the fixed side electrodes 40A to 40D, the reflective film 100 is formed only on the movable member 10 using a metal mask or the like. It is preferable to do so. Further, at the same time when the reflective film 100 is formed, an electrode pad (not shown) or the like may be formed as necessary. Thus, the light control element shown in FIGS. 1 to 4 is completed.

次に、この光制御素子の作用の一例について説明する。   Next, an example of the operation of this light control element will be described.

この光制御素子では、可動部材10の回動に伴って光の反射方向が変化し、光が走査される。ここで、可動部材10の裏面に桟構造11が設けられているので、可動部材10を薄くして慣性モーメントを小さくすることができ、共振周波数を高めることができる。また、桟構造11により可動部材10が補強され、回動時の平坦性が高くなる。よって、高速で高精度に光が制御される。   In this light control element, the light reflection direction changes with the rotation of the movable member 10, and light is scanned. Here, since the crosspiece structure 11 is provided on the back surface of the movable member 10, the movable member 10 can be thinned to reduce the moment of inertia, and the resonance frequency can be increased. Moreover, the movable member 10 is reinforced by the crosspiece structure 11, and the flatness at the time of rotation becomes high. Therefore, light is controlled at high speed and with high accuracy.

以下、桟構造11による可動部材10の共振周波数の向上について、計算結果を参照して説明する。   Hereinafter, the improvement of the resonance frequency of the movable member 10 by the crosspiece structure 11 will be described with reference to the calculation result.

表1は、図35に示したような桟構造を有しない従来の可動部材410について、可動部材410および支持部420の寸法を比較例1〜12のように変化させて共振周波数を計算した結果を表したものである。計算には表2に示した数値および計算式を使用した。   Table 1 shows the result of calculating the resonance frequency of the conventional movable member 410 having no crosspiece structure as shown in FIG. 35 by changing the dimensions of the movable member 410 and the support portion 420 as in Comparative Examples 1-12. It represents. The numerical values and formulas shown in Table 2 were used for the calculation.

Figure 0004835024
Figure 0004835024
Figure 0004835024
Figure 0004835024

表1から分かるように、例えば可動部材410の厚みを20μm、大きさを1mm×1.4mmとし、支持部420の幅を24μm、厚みを20μm、長さを200μmとした比較例12では、共振周波数は7kHz程度にしかならず、高速とはいえない。30kHzの共振周波数とするには、例えば比較例10のように可動部材410の厚みを2μm程度に薄くする必要がある。可動部材410が厚いと慣性モーメントが大きくなり共振点が高くならないからである。しかしながら、全面2μmの厚さとすると可動部材410の剛性が低く、回動駆動時に平坦性を保持することが難しくなってしまうおそれがある。   As can be seen from Table 1, for example, in Comparative Example 12 in which the thickness of the movable member 410 is 20 μm, the size is 1 mm × 1.4 mm, the width of the support portion 420 is 24 μm, the thickness is 20 μm, and the length is 200 μm, The frequency is only about 7 kHz and cannot be said to be high speed. In order to obtain a resonance frequency of 30 kHz, for example, as in Comparative Example 10, the thickness of the movable member 410 needs to be reduced to about 2 μm. This is because if the movable member 410 is thick, the moment of inertia increases and the resonance point does not increase. However, if the thickness of the entire surface is 2 μm, the rigidity of the movable member 410 is low, and it may be difficult to maintain flatness during rotational driving.

表3ないし表6は、図3に示した可動部材10について、桟構造11の構成、可動部材10および支持部20の寸法を計算例1〜32のように変化させて共振周波数を計算した結果を表したものである。計算には表7に示した数値および計算式を使用した。なお、表3ないし表6において横桟11Bの間隔c2,d2,c3,d3が空欄になっているのは、該当する横桟11Bを設けていないことを表している。   Tables 3 to 6 show the results of calculating the resonance frequency of the movable member 10 shown in FIG. 3 by changing the configuration of the crosspiece structure 11 and the dimensions of the movable member 10 and the support portion 20 as in Calculation Examples 1 to 32. It represents. The numerical values and formulas shown in Table 7 were used for the calculation. In Tables 3 to 6, the intervals c2, d2, c3, d3 of the horizontal bars 11B are blank, which means that the corresponding horizontal bars 11B are not provided.

Figure 0004835024
Figure 0004835024
Figure 0004835024
Figure 0004835024
Figure 0004835024
Figure 0004835024
Figure 0004835024
Figure 0004835024
Figure 0004835024
Figure 0004835024

また、計算例1〜9に対する比較例13として、桟構造を設けないことを除いては計算例1〜9と同様にして共振周波数を計算した。同様にして、計算例10から14に対する比較例14、計算例15〜26に対する比較例15および計算例27〜32に対する比較例16についても共振周波数を計算した。得られた結果をそれぞれ表3ないし表6に合わせて示す。   Further, as Comparative Example 13 with respect to Calculation Examples 1 to 9, the resonance frequency was calculated in the same manner as Calculation Examples 1 to 9 except that no crosspiece structure was provided. Similarly, the resonance frequency was calculated for Comparative Example 14 for Calculation Examples 10 to 14, Comparative Example 15 for Calculation Examples 15 to 26, and Comparative Example 16 for Calculation Examples 27 to 32. The obtained results are shown in Tables 3 to 6 respectively.

表3ないし表6から分かるように、計算例1〜32で求められた共振周波数は、対応する比較例13〜16に比べて極めて高くなり、例えば計算例32では約31.4kHzという良好な結果が得られた。これは、慣性モーメントが従来構造の20分の1程度になるので共振周波数が高くなったからである。また、可動部材10が薄くても桟構造11により補強されるので、可動部材10の剛性が著しく落ちるということもない。   As can be seen from Tables 3 to 6, the resonance frequencies obtained in the calculation examples 1 to 32 are extremely higher than those of the corresponding comparison examples 13 to 16. For example, in the calculation example 32, a good result of about 31.4 kHz is obtained. was gotten. This is because the resonance frequency is increased because the moment of inertia is about 1/20 that of the conventional structure. Further, even if the movable member 10 is thin, it is reinforced by the crosspiece structure 11, so that the rigidity of the movable member 10 is not significantly reduced.

すなわち、可動部材10の裏面に桟構造11を設けることにより、慣性モーメントを小さくして共振周波数を高めることができると共に、桟構造11により可動部材10を補強し剛性を維持することができることが分かる。   That is, it can be seen that by providing the crosspiece structure 11 on the back surface of the movable member 10, the moment of inertia can be reduced and the resonance frequency can be increased, and the movable member 10 can be reinforced and maintained rigid by the crosspiece structure 11. .

続いて、可動部材10の駆動制御について説明する。   Next, drive control of the movable member 10 will be described.

静止状態では、可動部材10は、図1,図2および図4に示したように水平状態である。よって、回動側電極50A〜50Dは中立位置にあり、固定側電極40A〜40Dとは段差のない同一平面内にある。この状態で、仮に回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間に直流の電位差を与えても、静電力による回動トルクは発生せず、可動部材10は静止したままである。   In the stationary state, the movable member 10 is in a horizontal state as shown in FIGS. Therefore, the rotation side electrodes 50A to 50D are in the neutral position, and are in the same plane with no step with the fixed side electrodes 40A to 40D. In this state, even if a direct-current potential difference is applied between the rotating side electrodes 50A to 50D and the fixed side electrodes 40A to 40D, no rotating torque is generated due to electrostatic force, and the movable member 10 remains stationary. is there.

図14〜図19は、この光制御素子の動作を説明するためのものである。なお、ここでは、制御部70による制御状態をわかりやすくするため、駆動用電源60を、回動側電極50A〜50Dの各々と固定側電極40A〜40Dの各々との間に接続された直流電源および開閉スイッチとして表し、起動用電源90を起動用電極80の各々と可動部材10との間に接続された直流電源および開閉スイッチとして表している。   14 to 19 are for explaining the operation of the light control element. Here, in order to make the control state by the control unit 70 easy to understand, a driving power source 60 is connected to each of the rotation side electrodes 50A to 50D and each of the fixed side electrodes 40A to 40D. The activation power source 90 is represented as a DC power source and an on / off switch connected between each of the activation electrodes 80 and the movable member 10.

まず、制御部70は、図14および図15に示したように、一方の起動用電源90をオンすることにより、片側の起動用電極80と可動部材10との間に電位差を与え、生じた静電力により可動部材10をわずかに回動させる。可動部材10に傾きが生ずると、起動用電源90をオフすることにより起動用電極80と可動部材10との間の電位差をなくす。これにより可動部材10は傾斜位置から解放され、その固有の共振周波数で微妙な自励振動を始める。このようにして、可動部材10を強制的に起動させる。   First, as shown in FIG. 14 and FIG. 15, the control unit 70 generates a potential difference between the activation electrode 80 on one side and the movable member 10 by turning on one activation power supply 90. The movable member 10 is slightly rotated by the electrostatic force. If the movable member 10 is tilted, the potential difference between the activation electrode 80 and the movable member 10 is eliminated by turning off the activation power supply 90. As a result, the movable member 10 is released from the inclined position, and starts subtle self-excited vibration at its inherent resonance frequency. In this way, the movable member 10 is forcibly activated.

次いで、制御部70は、可動部材10の自励振動に合わせて駆動用電源60をオンとすることにより、可動部材10の共振周波数またはその倍数もしくは分数倍の駆動周波数で、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間に所定の電位差を与える。この結果、静電力による回動トルクが発生し、可動部材10の自励振動が増長され、回動角度が大きくなっていく。   Next, the control unit 70 turns on the driving power supply 60 in accordance with the self-excited vibration of the movable member 10, so that the rotation-side electrode is driven at the resonance frequency of the movable member 10 or a drive frequency that is a multiple or a fraction thereof. A predetermined potential difference is applied between 50A to 50D and fixed side electrodes 40A to 40D. As a result, a rotational torque due to electrostatic force is generated, the self-excited vibration of the movable member 10 is increased, and the rotational angle is increased.

その際、制御部70は、図1および図5を参照して説明したように、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間の静電容量に基づいて可動部材10の回動角度を検知する。   At that time, as described with reference to FIGS. 1 and 5, the control unit 70 sets the movable member 10 based on the capacitance between the rotation-side electrodes 50 </ b> A to 50 </ b> D and the fixed-side electrodes 40 </ b> A to 40 </ b> D. Detects the rotation angle.

そして、このように検知した回動角度の変化状態に基づいて、制御部70は、駆動用電源60のオン/オフの切り換えを選択する。すなわち、図16および図17に示したように、可動部材10が中立状態に復帰しようとして回動角度が小さくなるタイミングで駆動用電源60をオンとし、静電力Sを発生させる。一方、図18および図19に示したように、可動部材10が中立位置を通り越し、回動角度が大きくなる段階では、駆動用電源60はオフとする。これにより可動部材10の回動角度を効果的に大きくすることができる。従って、可動部材10の回動角度が極大値に達したのち中立状態に復帰し始めるタイミングで駆動用電源60をオン状態にすることが最も望ましい。   Then, based on the detected change state of the rotation angle, the control unit 70 selects on / off switching of the driving power supply 60. That is, as shown in FIGS. 16 and 17, the driving power source 60 is turned on and the electrostatic force S is generated at a timing when the rotation angle becomes small as the movable member 10 tries to return to the neutral state. On the other hand, as shown in FIGS. 18 and 19, the driving power source 60 is turned off when the movable member 10 passes the neutral position and the rotation angle increases. Thereby, the rotation angle of the movable member 10 can be effectively increased. Therefore, it is most desirable to turn on the drive power supply 60 at the timing when the movable member 10 starts to return to the neutral state after the rotation angle reaches the maximum value.

なお、この可動部材10の検知角度に基づいて、光源(図示せず)から可動部材10に入射させる光信号の投入タイミングを調整することもできる。   In addition, based on the detection angle of this movable member 10, the input timing of the optical signal made to enter into the movable member 10 from a light source (not shown) can also be adjusted.

このようにこの光制御素子では、可動部材10の裏面に桟構造11を設けるようにしたので、可動部材10を薄くして慣性モーメントを小さくすることにより共振周波数を高めることができると共に、桟構造11により可動部材10を補強することができる。よって、剛性が高く高速駆動が可能な光制御素子を実現することができる。 Thus, in this light control element, since the crosspiece structure 11 is provided on the back surface of the movable member 10, the resonance frequency can be increased by thinning the movable member 10 to reduce the moment of inertia, and the crosspiece structure. 11, the movable member 10 can be reinforced. Therefore, it is possible to realize a light control element that has high rigidity and can be driven at high speed.

また、中立位置の回動側電極50A〜50Dが固定側電極40A〜40Dと段差のない同一平面上にあるようにしたので、可動部材10の回転軸となる支持部20の両側において、同時に、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間に電圧を印加することができる。よって、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとが水平方向に引き合う力を相殺して水平方向の無駄な動きを排除し、効率よく均整のとれた動きが可能となる。また、大きな回動トルクを得ることができ、可動部材10の振幅を大きくすることができる。   Moreover, since the rotation-side electrodes 50A to 50D at the neutral position are on the same plane with no step with the fixed-side electrodes 40A to 40D, on both sides of the support portion 20 serving as the rotation axis of the movable member 10, simultaneously A voltage can be applied between the rotation side electrodes 50A to 50D and the fixed side electrodes 40A to 40D. Therefore, the force that the rotation-side electrodes 50A to 50D and the fixed-side electrodes 40A to 40D attract in the horizontal direction is canceled to eliminate unnecessary horizontal movement, thereby enabling efficient and even movement. Further, a large rotational torque can be obtained, and the amplitude of the movable member 10 can be increased.

更に、中立位置では回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間に段差がないので、可動部材10の回動角度が大きくなるほど両者の間の間隙も広くなることになる。よって、従来のような回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの中立位置での段差を考慮する必要がなくなり、両者の間の静電容量を調べることにより可動部材10の回動角度を容易に検知することができる。   Furthermore, since there is no step between the rotation side electrodes 50A to 50D and the fixed side electrodes 40A to 40D at the neutral position, the larger the rotation angle of the movable member 10, the wider the gap between them. Therefore, it is not necessary to consider the step at the neutral position between the rotation-side electrodes 50A to 50D and the fixed-side electrodes 40A to 40D as in the prior art, and the rotation of the movable member 10 is determined by examining the capacitance between the two. The moving angle can be easily detected.

加えて、回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとを同一工程で作製することができるようになり、従来構造の垂直櫛歯型のものに比べて製造工程を大幅に簡素化することができる。   In addition, the rotation-side electrodes 50A to 50D and the fixed-side electrodes 40A to 40D can be manufactured in the same process, and the manufacturing process is greatly simplified as compared with the conventional vertical comb type. can do.

この光制御素子の製造方法では、半導体膜113の可動部材10の形成予定領域10Aの一部を厚み方向の途中まで選択的に除去することにより桟構造11を形成するようにしたので、剛性が高く高速駆動が可能な光制御素子を容易に製造することができる。 In this light control element manufacturing method, the crosspiece structure 11 is formed by selectively removing a part of the formation region 10A of the movable member 10 of the semiconductor film 113 halfway in the thickness direction. It is possible to easily manufacture a light control element that can be driven at high speed at high speed.

なお、上記では、固定側電極40A〜40Dの櫛歯41A〜41Dおよび回動側電極50A〜50Dの櫛歯51A〜51Dが、支持部20の長手方向に対して垂直に配置されている例について説明したが、図20に示したように、櫛歯41A〜41Dおよび櫛歯51A〜51Dを支持部20の長手方向に平行に配置するようにしてもよい。この構成では、支持部20近傍の櫛歯41A〜41D,51A〜51Dは、可動部材10の回動角度が大きくなってもその間隔があまり離れないので、その部分の静電引力を有効に利用することができる。 In the above SL, comb teeth 51A~51D comb 41A~41D and rotation-side electrode 50A~50D of the fixed side electrode 40A~40D is disposed perpendicularly to the longitudinal direction of the support portion 20 Although the example has been described, as shown in FIG. 20, the comb teeth 41 </ b> A to 41 </ b> D and the comb teeth 51 </ b> A to 51 </ b> D may be arranged in parallel to the longitudinal direction of the support portion 20. In this configuration, the comb teeth 41 </ b> A to 41 </ b> D and 51 </ b> A to 51 </ b> D in the vicinity of the support portion 20 are not spaced apart from each other even when the rotation angle of the movable member 10 is increased. can do.

〔第の実施の形態〕
図21は、本発明の第の実施の形態に係る光制御素子の製造方法の流れを表すものであり、図22ないし図25はその工程を表すものである。この製造方法は、半導体膜113上の可動部材形成予定領域10Aの一部に選択的に半導体成長層を形成することにより桟構造11を形成することが、上記参考例で説明した製造方法とは異なるものである。よって、各部の構成は上記参考例と同じであり、対応する構成要素には同一の符号を付して、以下説明する。なお、図22ないし図25は、図1におけるIIII線に沿った断面を表している。
First Embodiment
FIG. 21 shows the flow of the manufacturing method of the light control element according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 22 to 25 show the process. In this manufacturing method, the crosspiece structure 11 is formed by selectively forming a semiconductor growth layer in a part of the movable member formation scheduled region 10A on the semiconductor film 113. This is the manufacturing method described in the above reference example. Is different. Therefore, the configuration of each part is the same as that in the above-described reference example, and corresponding components are denoted by the same reference numerals and will be described below. Note that FIG. 22 to FIG. 25, II in FIG. 1 - shows a cross-section taken along the line II.

まず、図22(A)に示したようにSOI基板110を用意する。このSOI基板110は、シリコンよりなる保持基板111の表面に、厚みが例えば1μmの二酸化ケイ素よりなる酸化層112および厚みが例えば0.3μmのシリコンよりなる半導体膜113が順に積層された構造を有するものである。ここで、半導体膜113の体積抵抗値は、なるべく低いことが好ましく、例えばアンチモン(Sb)が添加されていることが好ましい。   First, an SOI substrate 110 is prepared as shown in FIG. This SOI substrate 110 has a structure in which an oxide layer 112 made of silicon dioxide having a thickness of, for example, 1 μm and a semiconductor film 113 made of silicon having a thickness of, for example, 0.3 μm are sequentially stacked on the surface of a holding substrate 111 made of silicon. Is. Here, the volume resistance value of the semiconductor film 113 is preferably as low as possible. For example, antimony (Sb) is preferably added.

次に、図22(B)に示したように、例えばディープRIE法により、半導体膜113を、可動部材10等の形成予定領域を残して選択的に除去する(ステップS201)。   Next, as shown in FIG. 22B, the semiconductor film 113 is selectively removed, for example, by a deep RIE method, leaving a region to be formed such as the movable member 10 (step S201).

続いて、図22(C)に示したように、半導体膜113上に、低応力TEOS(tetraethoxy silane)などを用いて二酸化ケイ素よりなる厚み20μmのマスク層150を形成し、例えばRIE法により、桟構造11等の形成予定領域におけるマスク層150を選択的に除去する。   Subsequently, as shown in FIG. 22C, a mask layer 150 made of silicon dioxide and having a thickness of 20 μm is formed on the semiconductor film 113 using low stress TEOS (tetraethoxy silane) or the like. The mask layer 150 in the region where the crosspiece structure 11 or the like is to be formed is selectively removed.

マスク層150を選択的に除去したのち、図23(A)に示したように、例えばエピタキシャル成長法により、桟構造11等の形成予定領域に選択的に、例えばシリコンよりなる半導体成長層160を形成することにより桟構造11を形成する(ステップS202)。なお、このとき、支持部20,外枠部30,固定側電極40A〜40Dおよび回動側電極50A〜50Dの形成予定領域にも選択的に半導体成長層160が形成されるので、これらの厚さを十分に確保することができる。   After selectively removing the mask layer 150, as shown in FIG. 23A, a semiconductor growth layer 160 made of silicon, for example, is selectively formed in an area where the crosspiece structure 11 or the like is to be formed by, eg, epitaxial growth. By doing so, the crosspiece structure 11 is formed (step S202). At this time, the semiconductor growth layer 160 is also selectively formed in the regions where the support portion 20, the outer frame portion 30, the fixed side electrodes 40A to 40D and the rotation side electrodes 50A to 50D are to be formed. A sufficient thickness can be secured.

桟構造11を形成したのち、図23(B)に示したように、このSOI基板110の両面に窒化ケイ素よりなる絶縁膜81を形成し、例えばフォトリソグラフィ技術により、保持基板111側の絶縁膜81のうち少なくとも可動部材形成予定領域10Aを選択的に除去する(ステップS203)。ここでは、例えば、保持基板111側の絶縁膜81を、外枠部30の形成予定領域を残して選択的に除去する。   After the crosspiece structure 11 is formed, as shown in FIG. 23B, insulating films 81 made of silicon nitride are formed on both surfaces of the SOI substrate 110, and the insulating film on the holding substrate 111 side is formed by, for example, photolithography. At least the movable member formation scheduled area 10A of 81 is selectively removed (step S203). Here, for example, the insulating film 81 on the holding substrate 111 side is selectively removed leaving a region where the outer frame portion 30 is to be formed.

続いて、図23(C)に示したように、保持基板111側の絶縁膜81をマスクとし、エッチング液としてTMAHを用いた異方性エッチングにより、保持基板111のうち少なくとも可動部材形成予定領域10Aを、厚み方向の途中まで選択的に除去する(ステップS204)。ここでは、例えば、保持基板111を、外枠部30の形成予定領域を残して、厚み方向の途中まで選択的に除去する。保持基板111の残部の厚みは例えば100μmとする。   Subsequently, as shown in FIG. 23C, at least the movable member formation scheduled region of the holding substrate 111 by anisotropic etching using the insulating film 81 on the holding substrate 111 side as a mask and TMAH as an etching solution. 10A is selectively removed to the middle in the thickness direction (step S204). Here, for example, the holding substrate 111 is selectively removed halfway in the thickness direction, leaving a region where the outer frame portion 30 is to be formed. The remaining thickness of the holding substrate 111 is, for example, 100 μm.

保持基板111を厚み方向の途中まで除去したのち、図24(A)に示したように、半導体膜113側の絶縁膜81上に、起動用電極80を形成するための厚み10μmのポリシリコン膜170を形成する。そののち、図24(B)に示したように、例えばディープRIE法により、ポリシリコン膜170をパターニングして起動用電極80を形成する(ステップS205)。   After removing the holding substrate 111 halfway in the thickness direction, as shown in FIG. 24A, a polysilicon film having a thickness of 10 μm for forming the activation electrode 80 on the insulating film 81 on the semiconductor film 113 side. 170 is formed. After that, as shown in FIG. 24B, the activation electrode 80 is formed by patterning the polysilicon film 170 by, for example, the deep RIE method (step S205).

起動用電極80を形成したのち、図24(C)に示したように、例えばダイシングによりSOI基板110を切断し、SOI基板110に設けられている複数の可動部材形成予定領域10Aを個々に切り離す(ステップS206)。このとき、保持基板111の厚み方向の一部が残されているので、強度が確保されており、ダイシングによる破損などのおそれをなくすことができる。   After forming the activation electrode 80, as shown in FIG. 24C, the SOI substrate 110 is cut by, for example, dicing, and a plurality of movable member formation scheduled regions 10A provided on the SOI substrate 110 are individually cut. (Step S206). At this time, since a part of the holding substrate 111 in the thickness direction is left, the strength is ensured, and the possibility of damage due to dicing can be eliminated.

複数の可動部材形成予定領域10Aを個々に切り離したのち、図25(A)に示したように、保持基板111側の絶縁膜81をマスクとし、エッチング液としてTMAHを用いた異方性エッチングにより、保持基板111を厚み方向の最後まで除去する(ステップS207)。   After individually separating the plurality of movable member formation scheduled regions 10A, as shown in FIG. 25A, anisotropic etching using the insulating film 81 on the holding substrate 111 side as a mask and TMAH as an etchant is performed. Then, the holding substrate 111 is removed to the end in the thickness direction (step S207).

保持基板111を除去したのち、図25(B)に示したように、エッチング液としてBHFを用いたウェットエッチングにより、酸化層112およびマスク層150のうち少なくとも可動部材形成予定領域10Aを選択的に除去し、可動部材10,支持部20,外枠部30,固定側電極40A〜40Dおよび回動側電極50A〜50Dを形成する(ステップS208)。ここでは、例えば、酸化層112およびマスク層150を、外枠部30の形成予定領域を残して選択的に除去する。また、その際、絶縁膜81は、起動用電極80と外枠部30との間に挟まれた部分だけを残して除去される。エッチング終了後、上記参考例と同様にして臨界乾燥を行う。 After removing the holding substrate 111, as shown in FIG. 25B, at least the movable member formation scheduled region 10A is selectively selected from the oxide layer 112 and the mask layer 150 by wet etching using BHF as an etchant. The movable member 10, the support part 20, the outer frame part 30, the fixed side electrodes 40A to 40D and the rotation side electrodes 50A to 50D are formed (step S208). Here, for example, the oxide layer 112 and the mask layer 150 are selectively removed leaving a region where the outer frame portion 30 is to be formed. At that time, the insulating film 81 is removed leaving only a portion sandwiched between the activation electrode 80 and the outer frame portion 30. After the etching is completed, critical drying is performed in the same manner as in the above reference example .

酸化層112,マスク層150および絶縁膜81を除去したのち、図25(C)に示したように、上記参考例と同様にして、可動部材10に反射膜100を形成する(ステップS209)。以上により、図21に示した光制御素子が完成する。 After removing the oxide layer 112, the mask layer 150, and the insulating film 81, as shown in FIG. 25C, the reflective film 100 is formed on the movable member 10 in the same manner as in the above reference example (step S209). Thus, the light control element shown in FIG. 21 is completed.

このように本実施の形態では、半導体膜113上の可動部材形成予定領域10Aの一部に選択的に半導体成長層160を形成することにより桟構造11を形成するようにしたので、剛性が高く高速駆動が可能な光制御素子を容易に形成することができる。   As described above, in the present embodiment, since the crosspiece structure 11 is formed by selectively forming the semiconductor growth layer 160 in a part of the movable member formation scheduled region 10A on the semiconductor film 113, the rigidity is high. A light control element capable of high-speed driving can be easily formed.

〔第の実施の形態〕
図26は本発明の第の実施の形態に係る光制御素子の全体構成を表すものである。この光制御素子は、上記の起動用電極80を設けることなく、その機能を駆動用電源60に持たせたことを除いては、上記参考例と同一の構成を有している。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して、以下説明する。
Second Embodiment
FIG. 26 shows the overall configuration of the light control element according to the second embodiment of the present invention. This light control element has the same configuration as that of the above-described reference example except that the activation electrode 80 is not provided and the function is provided to the drive power supply 60. Therefore, the corresponding components are denoted by the same reference numerals and will be described below.

本実施の形態においては、制御部70は、中立状態にある可動部材10の起動を駆動用電源60による交流的電圧によって行い、可動部材10を自励的に起動させる。これにより、この光制御素子では、起動用電極80が不要となり、より簡単な構成で、容易に製造することができるようになっている。   In the present embodiment, the control unit 70 activates the movable member 10 in a neutral state by an AC voltage from the driving power supply 60 to activate the movable member 10 in a self-excited manner. As a result, this light control element does not require the activation electrode 80 and can be easily manufactured with a simpler configuration.

この光制御素子は、例えば次のようにして製造することができる。   This light control element can be manufactured as follows, for example.

図27はこの光制御素子の製造方法の流れを表すものであり、図28ないし図31はその工程を順に表すものである。なお、上記参考例と製造工程が重複する部分については、図7(A)および図7(B)を参照して説明する。


FIG. 27 shows the flow of the manufacturing method of the light control element, and FIGS. 28 to 31 show the steps in order. Note that portions where the reference example and the manufacturing process overlap will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.


まず、図7(A)に示した工程により、上記と同様にして、保持基板111の表面に酸化層112および半導体膜113が順に積層されたSOI基板110を用意する。 7A, an SOI substrate 110 in which an oxide layer 112 and a semiconductor film 113 are sequentially stacked on the surface of the holding substrate 111 is prepared in the same manner as described above .

次いで、図7(B)に示した工程により、上記と同様にして、このSOI基板110の両面に絶縁膜81を形成し、半導体膜113側の絶縁膜81を、桟構造11等の形成予定領域を残して選択的に除去する一方、保持基板111側の絶縁膜81のうち少なくとも可動部材形成予定領域10Aを選択的に除去する(ステップS101)。ここでは、例えば、保持基板111側の絶縁膜81を、外枠部30の形成予定領域を残して選択的に除去する。 Next, by the process shown in FIG. 7B, the insulating film 81 is formed on both surfaces of the SOI substrate 110 in the same manner as described above, and the insulating film 81 on the semiconductor film 113 side is to be formed as the crosspiece structure 11 or the like. While selectively removing the region, at least the movable member formation scheduled region 10A in the insulating film 81 on the holding substrate 111 side is selectively removed (step S101). Here, for example, the insulating film 81 on the holding substrate 111 side is selectively removed leaving a region where the outer frame portion 30 is to be formed.

続いて、図28(A)に示したように、半導体膜113側の絶縁膜81上に、可動部材10等の形成予定領域に、フォトレジスト膜130を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 28A, a photoresist film 130 is formed on the insulating film 81 on the semiconductor film 113 side in a region where the movable member 10 and the like are to be formed.

フォトレジスト膜130を形成したのち、図28(B)に示したように、このフォトレジスト膜130をマスクとして、例えばディープRIE法により、半導体膜113を、可動部材10等の形成予定領域を残して、厚み方向の途中まで選択的に除去する(ステップS103)。このとき、除去される半導体膜113の厚みは例えば1μm程度とする。   After the formation of the photoresist film 130, as shown in FIG. 28B, the semiconductor film 113 is left in a region where the movable member 10 and the like are to be formed by, for example, deep RIE using the photoresist film 130 as a mask. Then, it is selectively removed partway along the thickness direction (step S103). At this time, the thickness of the semiconductor film 113 to be removed is set to about 1 μm, for example.

半導体膜113を厚み方向の途中まで除去したのち、図28(C)に示したように、フォトレジスト膜130を除去する。次いで、図29(A)に示したように、半導体膜113側の絶縁膜81をマスクとして、例えばディープRIE法により、半導体膜113のうち厚み方向の途中まで除去した領域を、厚み方向の最後まで除去すると共に、可動部材形成予定領域10Aの一部を厚み方向の途中まで選択的に除去することにより桟構造11を形成する(ステップS104)。このとき、上記参考例と同様に、半導体膜113の反射率を測定することにより厚みを検知することが好ましい。 After removing the semiconductor film 113 halfway in the thickness direction, the photoresist film 130 is removed as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 29A, using the insulating film 81 on the semiconductor film 113 side as a mask, the region of the semiconductor film 113 that has been removed to the middle in the thickness direction, for example, by the deep RIE method is used as the last in the thickness direction. And the crosspiece structure 11 is formed by selectively removing a part of the movable member formation scheduled region 10A to the middle in the thickness direction (step S104). At this time, it is preferable to detect the thickness by measuring the reflectance of the semiconductor film 113 as in the above reference example .

桟構造11を形成したのち、図29(B)に示したように、SOI基板110の表面をフォトレジストよりなる保護膜140で覆う。続いて、図30(A)に示したように、例えばダイシングによりSOI基板110を切断し、SOI基板110に設けられている複数の可動部材形成予定領域10Aを個々に切り離す(ステップS105)。   After the crosspiece structure 11 is formed, the surface of the SOI substrate 110 is covered with a protective film 140 made of a photoresist as shown in FIG. Subsequently, as shown in FIG. 30A, the SOI substrate 110 is cut by, for example, dicing, and a plurality of movable member formation scheduled regions 10A provided on the SOI substrate 110 are individually separated (step S105).

複数の可動部材形成予定領域10Aを個々に切り離したのち、図30(B)に示したように、保持基板111側の絶縁膜81をマスクとし、エッチング液としてTMAHを用いた異方性エッチングにより、保持基板111のうち少なくとも可動部材形成予定領域10Aを選択的に除去する(ステップS106)。ここでは、例えば、保持基板111を、外枠部30の形成予定領域を残して選択的に除去する。   After individually separating the plurality of movable member formation scheduled regions 10A, as shown in FIG. 30B, the insulating film 81 on the holding substrate 111 side is used as a mask, and anisotropic etching using TMAH as an etching solution is performed. Then, at least the movable member formation scheduled area 10A of the holding substrate 111 is selectively removed (step S106). Here, for example, the holding substrate 111 is selectively removed leaving a region where the outer frame portion 30 is to be formed.

保持基板111を除去したのち、図31(A)に示したように、フォトレジストよりなる保護膜140を除去する。続いて、図31(B)に示したように、エッチング液としてBHFを用いたウェットエッチングにより、酸化層112のうち少なくとも可動部材形成予定領域10Aを選択的に除去し、可動部材10,支持部20,外枠部30,固定側電極40A〜40Dおよび回動側電極50A〜50Dを形成する(ステップS107)。ここでは、例えば、酸化層112を、外枠部30の形成予定領域を残して選択的に除去する。また、その際、絶縁膜81は、起動用電極80と外枠部30との間に挟まれた部分だけを残して除去される。エッチング終了後、上記と同様にして臨界乾燥を行う。 After removing the holding substrate 111, the protective film 140 made of a photoresist is removed as shown in FIG. Subsequently, as shown in FIG. 31B, at least the movable member formation scheduled region 10A of the oxide layer 112 is selectively removed by wet etching using BHF as an etchant, and the movable member 10 and the support portion are removed. 20, outer frame portion 30, fixed side electrodes 40A to 40D, and rotation side electrodes 50A to 50D are formed (step S107). Here, for example, the oxide layer 112 is selectively removed leaving a region where the outer frame portion 30 is to be formed. At that time, the insulating film 81 is removed leaving only a portion sandwiched between the activation electrode 80 and the outer frame portion 30. After completion of etching, critical drying is performed in the same manner as described above .

酸化層112および絶縁膜81を除去したのち、図31(C)に示したように、上記と同様にして、可動部材10に反射膜100を形成する(ステップS108)。以上により、図27に示した光制御素子が完成する。 After removing the oxide layer 112 and the insulating film 81, as shown in FIG. 31C, the reflective film 100 is formed on the movable member 10 in the same manner as described above (step S108). Thus, the light control element shown in FIG. 27 is completed.

この光制御素子では、上記と同様に、可動部材10の裏面に桟構造11が設けられているので、可動部材10を薄くして慣性モーメントを小さくすることができ、共振周波数を高めることができる。また、桟構造11により可動部材10が補強され、回動時の平坦性が高くなる。よって、高速で高精度に光が制御される。 In this light control element, since the crosspiece structure 11 is provided on the back surface of the movable member 10 as described above , the movable member 10 can be thinned to reduce the moment of inertia, and the resonance frequency can be increased. . Moreover, the movable member 10 is reinforced by the crosspiece structure 11, and the flatness at the time of rotation becomes high. Therefore, light is controlled at high speed and with high accuracy.

また、この光制御素子では、可動部材10が静止状態の段階において、駆動用電源60がオンする。これにより可動部材10の共振周波数またはその倍数もしくは分数倍の駆動周波数を有する電圧が回動側電極50A〜50Dと固定側電極40A〜40Dとの間に印加され、この高周波電圧によって可動部材10が自励的に振動し始める。   In this light control element, the driving power source 60 is turned on when the movable member 10 is in a stationary state. As a result, a voltage having a resonance frequency of the movable member 10 or a drive frequency that is a multiple or a fraction of the resonance frequency is applied between the rotating side electrodes 50A to 50D and the fixed side electrodes 40A to 40D. Begins to vibrate self-excited.

自励振動が開始されると、この可動部材10は、その振動が増長され、回動角度が大きくなっていく。これ以降の制御部70による制御は、上記参考例と同様である。 When the self-excited vibration is started, the vibration of the movable member 10 is increased and the rotation angle is increased. Subsequent control by the control unit 70 is the same as in the reference example .

このように本実施の形態では、駆動用電源60に上記参考例の起動用電源90の機能を持たせるようにしたので、簡素な構成で、可動部材10の自励振動を発生させることができるという効果がある。 As described above, in the present embodiment, the drive power supply 60 is provided with the function of the start-up power supply 90 of the above reference example , so that the self-excited vibration of the movable member 10 can be generated with a simple configuration. There is an effect.

なお、本実施の形態では、上記参考例の製造方法により桟構造11を有する光制御素子を製造する場合について説明したが、第の実施の形態の製造方法により製造するようにしてもよい。 In the present embodiment, the case where the light control element having the crosspiece structure 11 is manufactured by the manufacturing method of the reference example has been described. However, the light control element may be manufactured by the manufacturing method of the first embodiment.

〔第の実施の形態〕
図32は本発明の第の実施の形態に係る光制御素子の全体構成を表すものであり、図33はその断面構成を表すものである。この光制御素子は、可動部材10を支持部20により外枠部30に対して連結すると共に、外枠部30を外枠支持部220により固定部230に連結したことを除いては、上記参考例と同一の構成を有している。以下、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
[ Third Embodiment]
FIG. 32 shows the overall configuration of the light control element according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 33 shows its cross-sectional configuration. The light control element is configured to couple the movable member 10 by the support portion 20 relative to the outer frame portion 30, except that it has connected to the fixed portion 230 of the outer frame portion 30 by an outer frame support section 220, the reference It has the same configuration as the example . In the following description, corresponding components are denoted by the same reference numerals.

可動部材10、桟構造11、支持部20および反射膜100は、上記参考例と同様の構成を有している。 The movable member 10, the crosspiece structure 11, the support portion 20, and the reflective film 100 have the same configuration as that of the reference example .

外枠部30には第1固定側電極40A〜40Dが連結され、各々に対応して第1回動側電極50A〜50Dが設けられている。   The first fixed side electrodes 40A to 40D are connected to the outer frame portion 30, and the first rotation side electrodes 50A to 50D are provided corresponding to each of the first fixed side electrodes 40A to 40D.

外枠部30は、本実施の形態では可動部材10を取り囲むように設けられ、可動部材10と同様に同一のSOI基板から保持基板および酸化層を選択的に除去した半導体膜により構成されている。   In the present embodiment, the outer frame portion 30 is provided so as to surround the movable member 10 and is formed of a semiconductor film in which the holding substrate and the oxide layer are selectively removed from the same SOI substrate as the movable member 10. .

また、この光制御素子は、上記と同様に、第1回動側電極50A〜50Dと第1固定側電極40A〜40Dとの間に静電駆動用の電圧を印加する第1駆動用電源60と、この第1駆動用電源60を制御するための制御部70と、可動部材10の起動を開始させるための起動用電極80と、この起動用電極80と可動部材10との間に接続された第1起動用電源90とを有している。なお、図19および図20では、第1駆動用電源60,制御部70,起動用電極80および第1起動用電源90は省略している。 Further, in the same manner as described above , the light control element includes a first driving power source 60 that applies a voltage for electrostatic driving between the first rotation side electrodes 50A to 50D and the first fixed side electrodes 40A to 40D. And a control unit 70 for controlling the first driving power source 60, an activation electrode 80 for starting activation of the movable member 10, and a connection between the activation electrode 80 and the movable member 10. And a first startup power supply 90. In FIG. 19 and FIG. 20, the first driving power source 60, the control unit 70, the starting electrode 80, and the first starting power source 90 are omitted.

支持部20に直交する方向に配置された外枠支持部220は、支持部20と同様の捩じ梁であり、その一端において外枠部30を可動部材10の駆動方向に対して直交する方向に回動可能に支持する。外枠支持部220も、可動部材10と共に同一のSOI基板から保持基板および酸化層を除去したのちの半導体膜により構成されている。   The outer frame support unit 220 arranged in a direction orthogonal to the support unit 20 is a torsion beam similar to the support unit 20, and the outer frame unit 30 is orthogonal to the drive direction of the movable member 10 at one end thereof. It is supported so that it can rotate. The outer frame support part 220 is also composed of a semiconductor film together with the movable member 10 after removing the holding substrate and the oxide layer from the same SOI substrate.

外枠支持部220の他端側は固定部230に固定されている。この固定部230は、可動部材10と共に同一のSOI基板から形成され、必要に応じて他の膜が形成された構造を有している。なお、固定部230は、必ずしも外枠部30全体を取り囲む必要はなく、少なくとも外枠支持部220の固定位置に設けられていればよい。   The other end side of the outer frame support part 220 is fixed to the fixing part 230. The fixed portion 230 is formed of the same SOI substrate together with the movable member 10, and has a structure in which another film is formed as necessary. Note that the fixing portion 230 does not necessarily need to surround the entire outer frame portion 30, and may be provided at least at a fixing position of the outer frame support portion 220.

更に、この光制御素子は、外枠部30を駆動するための外枠駆動部200を備えている。これにより、この光制御素子では、可動部材10を二次元方向に変位させることができるようになっている。   Further, the light control element includes an outer frame driving unit 200 for driving the outer frame unit 30. Thereby, in this light control element, the movable member 10 can be displaced in a two-dimensional direction.

この外枠駆動部200は、第2固定側電極240A,240B,240C,240Dと、第2回動側電極250A,250B,250C,250Dとを有するものである。なお、外枠駆動部200による外枠部30の駆動速度は、可動部材10の駆動速度よりも低速であってもよい。   The outer frame driving unit 200 includes second fixed-side electrodes 240A, 240B, 240C, and 240D and second rotating-side electrodes 250A, 250B, 250C, and 250D. The driving speed of the outer frame part 30 by the outer frame driving part 200 may be lower than the driving speed of the movable member 10.

第2固定側電極240A〜240Dは、固定部230に連結すると共にそれぞれ複数の櫛歯241A,241B,241C,241Dを有している。これら第2固定側電極240A〜240Dは、可動部材10と共に同一のSOI基板から保持基板および酸化層を除去したのちの半導体膜の平坦面に形成されている。   The second fixed-side electrodes 240A to 240D are connected to the fixed portion 230 and have a plurality of comb teeth 241A, 241B, 241C, and 241D, respectively. These second fixed-side electrodes 240 </ b> A to 240 </ b> D are formed on the flat surface of the semiconductor film after removing the holding substrate and the oxide layer from the same SOI substrate together with the movable member 10.

第2回動側電極250A〜250Dは、2個の外枠支持部220の各々の両側に、第2固定側電極240A〜240Dの各々に対応して配置されている。これら第2回動側電極250A〜250Dはそれぞれ外枠部30に連結すると共に、櫛歯241A〜241Dに対応して複数の櫛歯251A〜251Dを有している。第2回動側電極250A〜250Dも第2固定側電極240A〜240Dと同様の構造を有している。   The second rotation side electrodes 250 </ b> A to 250 </ b> D are disposed on both sides of each of the two outer frame support portions 220 corresponding to the second fixed side electrodes 240 </ b> A to 240 </ b> D. These second rotation-side electrodes 250A to 250D are connected to the outer frame portion 30 and have a plurality of comb teeth 251A to 251D corresponding to the comb teeth 241A to 241D. The second rotating side electrodes 250A to 250D have the same structure as the second fixed side electrodes 240A to 240D.

第2回動側電極250A〜250Dについても、中立位置において第2固定側電極240A〜240Dと同一平面内にあり、両者の間には段差がないことは上記参考例と同様である。これにより、第2固定側電極240A〜240Dおよび第2回動側電極250A〜250Dと、第1固定側電極40A〜40Dおよび第1回動側電極50A〜50Dとを同一工程で作製可能であり、従来の垂直櫛歯型のものに比べて製造工程を大幅に簡素化することができる。 The second rotation side electrodes 250A to 250D are also in the same plane as the second fixed side electrodes 240A to 240D in the neutral position, and there is no step between them, as in the above reference example . Accordingly, the second fixed side electrodes 240A to 240D and the second rotation side electrodes 250A to 250D, and the first fixed side electrodes 40A to 40D and the first rotation side electrodes 50A to 50D can be manufactured in the same process. The manufacturing process can be greatly simplified as compared with the conventional vertical comb type.

更に、この光制御素子は、図示しないが、第2回動側電極250A〜250Dと第2固定側電極240A〜240Dとの間に高周波電圧を印加する第2駆動用電源と、外枠部30の初期駆動を促すための起動用電極と、この起動用電極と外枠部30との間に起動用の塵電圧を印加するための第2起動用電源とを有している。これら第2駆動用電源および第2起動用電源は、第1駆動用電源および第1起動用電源と同様に、制御部70を通じてオン/オフが制御されるようになっている。その基本的な原理は上記参考例で説明したと同じであるので、説明は省略する。 Further, although not shown, the light control element includes a second driving power source that applies a high-frequency voltage between the second rotation side electrodes 250A to 250D and the second fixed side electrodes 240A to 240D, and the outer frame portion 30. And a second starting power source for applying a starting dust voltage between the starting electrode and the outer frame portion 30. The second driving power source and the second starting power source are controlled to be turned on / off through the control unit 70 in the same manner as the first driving power source and the first starting power source. Because the basic principle is the same as that described in Reference Example, description will be omitted.

この光制御素子は、第1固定側電極40A〜40Dおよび第1回動側電極50A〜50Dを作製するのと同一工程で、外枠支持部220、外枠部30、第2固定側電極240A〜240Dおよび第2回動側電極250A〜250Dを形成することを除いては、上記参考例または第の実施の形態と同様にして製造することができる。 This light control element is the same process as the first fixed side electrodes 40A to 40D and the first rotation side electrodes 50A to 50D, and the outer frame support part 220, the outer frame part 30, the second fixed side electrode 240A. ˜240D and the second rotation side electrodes 250A to 250D can be manufactured in the same manner as in the reference example or the first embodiment except that they are formed.

本実施の形態では、第1固定側電極40A〜40Dおよび第1回動側電極50A〜50Dにより可動部材10が一方向に回動変位すると共に、第2固定側電極240A〜240Dおよび第2回動側電極250A〜250Dにより、外枠部30が可動部材10の回動方向とは直交する方向に変位する。これにより、可動部材10が二次元方向に変位する。   In the present embodiment, the movable member 10 is rotated and displaced in one direction by the first fixed side electrodes 40A to 40D and the first rotation side electrodes 50A to 50D, and the second fixed side electrodes 240A to 240D and the second time. The outer side frame portion 30 is displaced in a direction orthogonal to the rotational direction of the movable member 10 by the moving side electrodes 250A to 250D. Thereby, the movable member 10 is displaced in a two-dimensional direction.

このように本実施の形態では、外枠部30に連結した外枠支持部220を捩り梁とし、これを軸として可動部材10と共に外枠部30を回動変位させるようにしたので、可動部材10を二次元方向に変位させることが可能になる。   As described above, in this embodiment, the outer frame support portion 220 connected to the outer frame portion 30 is a torsion beam, and the outer frame portion 30 is rotationally displaced together with the movable member 10 about this as a shaft. 10 can be displaced in a two-dimensional direction.

以下、本発明の光制御素子の具体的な適用例について説明する。   Hereinafter, specific application examples of the light control element of the present invention will be described.

図34は、本発明の光制御素子を用いた表示装置の一例を表すものである。この表示装置は、光源310からの光を光制御素子320により反射しスクリーン330上に映像Pとして投影するものである。光源310と光制御素子320との間には、光変調器340が設けられている。   FIG. 34 shows an example of a display device using the light control element of the present invention. In this display device, light from the light source 310 is reflected by the light control element 320 and projected onto the screen 330 as an image P. An optical modulator 340 is provided between the light source 310 and the light control element 320.

光源310は、例えばレーザまたは発光ダイオードにより構成されていることが好ましい。レーザまたは発光ダイオードは、点光源に近く光密度が高いので、径の小さいビームにしやすいからである。   The light source 310 is preferably composed of, for example, a laser or a light emitting diode. This is because a laser or a light emitting diode is close to a point light source and has a high light density, so that a beam with a small diameter is easily obtained.

光制御素子320は、上記第の実施の形態で説明した光制御素子により構成されている。これにより、この表示装置では、高速二次元駆動が可能であり、NTSCやハイビジョン対応の映像を1本の光を走査して表示することができるようになっている。 The light control element 320 includes the light control element described in the third embodiment. As a result, this display device can perform high-speed two-dimensional driving, and can display an NTSC or high-definition image by scanning one light.

光変調器340は、光源310からの光信号に映像信号を重畳するためのものである。   The optical modulator 340 is for superimposing the video signal on the optical signal from the light source 310.

この表示装置では、光源310からの光は、光変調器330により映像信号が重畳されたのち、光制御素子320に投入され、ここで本発明の可動部材10によりスクリーン340上を走査される。これにより、映像Pが表示される。   In this display device, the light from the light source 310 is superimposed on the video signal by the light modulator 330 and then input to the light control element 320, where it is scanned on the screen 340 by the movable member 10 of the present invention. Thereby, the video P is displayed.

このように本実施の形態では、本発明の光制御素子を備えるようにしたので、高速二次元駆動が可能であり、NTSCやハイビジョン対応の映像を1本の光を走査して表示することができる。   As described above, in the present embodiment, since the light control element of the present invention is provided, high-speed two-dimensional driving is possible, and NTSC and high-definition images can be displayed by scanning one light. it can.

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、光制御素子および表示装置の構成を具体的に挙げて説明したが、光制御素子および表示装置の構成は上記実施の形態に限られない。例えば、可動部材10の形状は矩形状に限らず、その他任意の形状とすることができる。   The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the configurations of the light control element and the display device have been specifically described, but the configurations of the light control element and the display device are not limited to the above-described embodiment. For example, the shape of the movable member 10 is not limited to a rectangular shape, and may be any other shape.

また、例えば、第の実施の形態は、上記参考例の光制御素子だけでなく第の実施の形態の光制御素子にも適用可能である。 For example, the third embodiment can be applied not only to the light control element of the reference example but also to the light control element of the second embodiment.

更に、例えば、第の実施の形態において、第2駆動部200には、電磁力または熱駆動などの静電力以外の駆動方法を用いてもよい。 Furthermore, for example, in the third embodiment, the second driving unit 200 may use a driving method other than an electrostatic force such as electromagnetic force or thermal driving.

加えて、例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。例えば、上記実施の形態においては、TMAHの代わりに水酸化カリウム(KOH),ヒドラジン,エチレンジアミン−ピロカテコール−水(EPW)などを用いることも可能である。   In addition, for example, the material and thickness of each layer described in the above embodiment, the film formation method and the film formation conditions are not limited, and other materials and thicknesses may be used, or other film formation methods. Alternatively, film forming conditions may be used. For example, in the above embodiment, potassium hydroxide (KOH), hydrazine, ethylenediamine-pyrocatechol-water (EPW) or the like can be used instead of TMAH.

更にまた、例えば、上記実施の形態では可動部材10として静電気力で駆動されるガルバノミラーを例として説明したが、ポリゴンミラー(回動型多面鏡)などの他のミラーでもよい。更に、本発明は、可動部材10としてミラーに限らずジャイロなど高速変位を要する機器を駆動する場合に広く適用可能である。   Furthermore, for example, in the above-described embodiment, the galvanometer mirror that is driven by electrostatic force is described as an example of the movable member 10, but other mirrors such as a polygon mirror (rotating polygon mirror) may be used. Furthermore, the present invention is not limited to the mirror as the movable member 10 and can be widely applied to driving devices that require high-speed displacement such as gyros.

加えてまた、例えば、上記実施の形態では、本発明の光制御素子を映像表示やスキャナなどに適用できるとしたが、本発明は、例えば超小型バーコードリーダ,ビームスキャナ,レーザプリンタ,光スイッチ,プロジェクタ,レーザショウ用ビームスキャナ,ディスプレイ,二次元バーコードリーダ,距離センサ,レーザソナー,共焦点顕微鏡,レーザ顕微鏡,光造形プロトタイピング,レーザ加工機,PtoP(ピア・ツー・ピア)光通信,光通信などの他の電子機器にも広く適用可能である。   In addition, for example, in the above-described embodiment, the light control element of the present invention can be applied to an image display, a scanner, and the like. However, the present invention can be applied to, for example, a micro bar code reader, a beam scanner, a laser printer, an optical switch. , Projector, laser scanner for laser show, display, two-dimensional barcode reader, distance sensor, laser sonar, confocal microscope, laser microscope, stereolithography prototyping, laser processing machine, PtoP (peer-to-peer) optical communication, optical The present invention can be widely applied to other electronic devices such as communication.

参考例に係る光制御素子の全体構成の一例を表す平面図である。It is a top view showing an example of the whole structure of the light control element concerning a reference example . 図1に示した光制御素子のII−II線における断面図である。It is sectional drawing in the II-II line | wire of the light control element shown in FIG. 図1に示した可動部材および支持部を可動部材の裏面側から見た構成を表す斜視図である。It is the perspective view showing the structure which looked at the movable member and support part which were shown in FIG. 1 from the back surface side of the movable member. 図1に示した光制御素子のIV−IV線における断面図である。It is sectional drawing in the IV-IV line of the light control element shown in FIG. 図1の等価回路を表す図である。It is a figure showing the equivalent circuit of FIG. 図1に示した光制御素子の製造方法の流れを表す図である。It is a figure showing the flow of the manufacturing method of the light control element shown in FIG. 図1に示した光制御素子の製造方法を工程順に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the light control element illustrated in FIG. 1 in the order of steps. 図7の工程に続く工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the process following the process of FIG. 図8の工程に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a process following the process of FIG. 8. 図9の工程に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a process following the process of FIG. 9. 図10の工程に続く工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the process following the process of FIG. 図11の工程に続く工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the process following the process of FIG. 図10(A)に示した工程において半導体膜の厚みを検知する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method to detect the thickness of a semiconductor film in the process shown to FIG. 10 (A). 図1に示した光制御素子の起動方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the starting method of the light control element shown in FIG. 図1に示した光制御素子の起動方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the starting method of the light control element shown in FIG. 図1に示した光制御素子の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the light control element shown in FIG. 同じく光制御素子の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of a light control element similarly. 同じく光制御素子の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of a light control element similarly. 同じく光制御素子の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of a light control element similarly. 図1に示した光制御素子の他の構成を表す平面図である。FIG. 6 is a plan view illustrating another configuration of the light control element illustrated in FIG. 1. 本発明の第の実施の形態に係る光制御素子の製造方法の流れを表す図である。It is a figure showing the flow of the manufacturing method of the light control element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図21に示した製造方法を工程順に表す断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating the manufacturing method illustrated in FIG. 21 in the order of steps. 図22の工程に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view for explaining a process following the process of FIG. 22. 図23の工程に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view for illustrating a process following the process in FIG. 23. 図24の工程に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view for explaining a process following the process in FIG. 24. 本発明の第の実施の形態に係る光制御素子の全体構成の一例を表す平面図である。It is a top view showing an example of the whole structure of the light control element concerning a 2nd embodiment of the present invention. 図26に示した光制御素子の製造方法の流れを表す図である。It is a figure showing the flow of the manufacturing method of the light control element shown in FIG. 図26に示した光制御素子の製造方法を工程順に示す断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the light control element shown in FIG. 26 in the order of steps. 図28の工程に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view for explaining a process following the process in FIG. 28. 図29の工程に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 30 is a cross-sectional view for explaining a process following the process of FIG. 29. 図30の工程に続く工程を説明するための断面図である。FIG. 31 is a cross-sectional view for explaining a process following the process of FIG. 30. 本発明の第の実施の形態に係る光制御素子の全体構成の一例を表す平面図である。It is a top view showing an example of the whole structure of the light control element concerning a 3rd embodiment of the present invention. 図32に示した光制御素子のXXXIII−XXXIII線における断面図である。It is sectional drawing in the XXXIII-XXXIII line of the light control element shown in FIG. 本発明の光制御素子を備えた表示装置の一例を表す斜視図である。It is a perspective view showing an example of the display apparatus provided with the light control element of the present invention. 従来の可動部材の一例を表す斜視図である。It is a perspective view showing an example of the conventional movable member.

符号の説明Explanation of symbols

10…可動部材、11…桟構造、20…支持部、30…外枠部、40A〜40D…固定側電極,第1固定側電極、41A〜41D,51A〜51D,241A〜241D,251A〜251D…櫛歯、50A〜50D…回動側電極,第1回動側電極、60…駆動用電源、70…制御部、80…起動用電極、81…絶縁膜、90…起動用電源、100…反射膜、110…SOI基板、111…保持基板、112…酸化層、113…半導体膜、200…外枠駆動部、220…外枠支持部、230…固定部、240A〜240D…第2固定側電極、250A〜250D…第2回動側電極、310…光源、320…光制御素子、330…スクリーン、340…光変調器   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Movable member, 11 ... Crosspiece structure, 20 ... Support part, 30 ... Outer frame part, 40A-40D ... Fixed side electrode, 1st fixed side electrode, 41A-41D, 51A-51D, 241A-241D, 251A-251D ... comb teeth, 50A to 50D ... rotating side electrode, first rotating side electrode, 60 ... driving power source, 70 ... control unit, 80 ... starting electrode, 81 ... insulating film, 90 ... starting power source, 100 ... Reflective film, 110 ... SOI substrate, 111 ... holding substrate, 112 ... oxide layer, 113 ... semiconductor film, 200 ... outer frame drive unit, 220 ... outer frame support unit, 230 ... fixing unit, 240A to 240D ... second fixed side Electrode, 250A to 250D ... second rotation side electrode, 310 ... light source, 320 ... light control element, 330 ... screen, 340 ... light modulator

Claims (3)

表面に反射面を有する板状の可動部材と、前記可動部材を回動可能に支持する外枠部材と、前記可動部材の相対向する位置においてそれぞれ前記可動部材と前記外枠部材とを連結すると共に前記可動部材の回動中心の軸となる一対の支持部とを備えた光制御素子の製造方法であって、
保持基板上に酸化層を間にして半導体膜を有する基板を用い、前記半導体膜のうち前記可動部材、前記支持部および前記外枠部材の形成予定領域を残して他の領域を選択的に除去する工程と、
前記半導体膜上の可動部材形成予定領域の一部に選択的に半導体成長層を形成することにより、前記可動部材の裏面に桟幅が3μm以上の桟構造を形成する工程と、
前記保持基板および酸化層のうち少なくとも前記可動部材形成予定領域を選択的に除去することにより、前記可動部材および前記外枠部材を形成する工程と
を含む光制御素子の製造方法。
A plate-shaped movable member having a reflective surface on the surface, an outer frame member that rotatably supports the movable member, and the movable member and the outer frame member are connected to each other at positions opposite to each other. And a method for manufacturing a light control element comprising a pair of support portions that serve as pivot axes of the movable member ,
And between the oxide layer on the holding substrate using a substrate having a semiconductor film, selectively removing the other regions leaving the movable member, forming region of the support and the outer frame member of said semiconductor film And a process of
By selectively forming the semiconductor growth layer on a part of the variable rotary members forming region on the semiconductor film, a step of桟幅on the back surface of the movable member forms a more crosspiece structure 3 [mu] m,
Forming the movable member and the outer frame member by selectively removing at least the movable member formation scheduled region of the holding substrate and the oxide layer.
前記保持基板を選択的に除去する際に複数回に分けて行うと共に、その最終回を行う前に、前記基板を切断して前記基板に設けられた複数の前記可動部材形成予定領域を個別に分離する
請求項1記載の光制御素子の製造方法。
When selectively removing the holding substrate, it is divided into a plurality of times, and before the final round is performed, the substrate is cut to separately form a plurality of movable member formation scheduled regions provided on the substrate. The method for manufacturing a light control element according to claim 1.
前記保持基板を選択的に除去したのち、前記可動部材の他方の面に反射膜を形成する
請求項1記載の光制御素子の製造方法。
The method for manufacturing a light control element according to claim 1, wherein after the holding substrate is selectively removed, a reflective film is formed on the other surface of the movable member.
JP2005116185A 2005-04-13 2005-04-13 Light control element, manufacturing method thereof, and display device Expired - Fee Related JP4835024B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005116185A JP4835024B2 (en) 2005-04-13 2005-04-13 Light control element, manufacturing method thereof, and display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005116185A JP4835024B2 (en) 2005-04-13 2005-04-13 Light control element, manufacturing method thereof, and display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006293176A JP2006293176A (en) 2006-10-26
JP4835024B2 true JP4835024B2 (en) 2011-12-14

Family

ID=37413803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005116185A Expired - Fee Related JP4835024B2 (en) 2005-04-13 2005-04-13 Light control element, manufacturing method thereof, and display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4835024B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009093105A (en) * 2007-10-12 2009-04-30 Hoya Corp Micromirror device, and mirror part forming method
JP5168659B2 (en) * 2008-11-27 2013-03-21 株式会社リコー Movable plate structure and optical scanning device
JPWO2013046612A1 (en) 2011-09-30 2015-03-26 パナソニックIpマネジメント株式会社 Optical reflection element

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07272651A (en) * 1994-03-31 1995-10-20 Mitsubishi Electric Corp Acicular crystal structure and its manufacture
JP3740444B2 (en) * 2001-07-11 2006-02-01 キヤノン株式会社 Optical deflector, optical equipment using the same, torsional oscillator
JP4409811B2 (en) * 2001-08-20 2010-02-03 株式会社リコー Optical scanning device, optical writing device, image forming apparatus, vibrating mirror chip, and optical scanning module
JP2003315724A (en) * 2002-04-26 2003-11-06 Ricoh Co Ltd Vibrating mirror and method for manufacturing the same, optical scanner, and image forming device
JP2003294556A (en) * 2002-03-29 2003-10-15 Matsushita Electric Works Ltd Manufacturing method of semiconductor device and semiconductor device using it
JP4285725B2 (en) * 2002-07-04 2009-06-24 株式会社リコー Optical scanning device
JP2004252048A (en) * 2003-02-19 2004-09-09 Ricoh Co Ltd Vibration mirror, optical writing device and image forming device
JP2004325578A (en) * 2003-04-22 2004-11-18 Fujitsu Ltd Deflecting mirror

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006293176A (en) 2006-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4984117B2 (en) Two-dimensional optical scanner, optical device using the same, and method for manufacturing two-dimensional optical scanner
JP4092283B2 (en) Two-dimensional optical scanner and optical device
JP5323155B2 (en) Mirror drive device, drive method and manufacturing method thereof
US7420315B2 (en) Actuator
JP4427006B2 (en) Actuator and manufacturing method thereof
JP6493014B2 (en) Optical scanning device
JP2006296138A (en) Driver element
JP5319939B2 (en) Optical deflector and optical device
JP2005128147A (en) Optical deflector and optical apparatus using the same
Naono et al. Non-resonant 2-D piezoelectric MEMS optical scanner actuated by Nb doped PZT thin film
US7095156B2 (en) Actuator
JP5929691B2 (en) Optical scanning element and display device
JP2008295174A (en) Oscillation device, light scanner using the device, image display device, and control method of oscillation device
JP2016151681A (en) Mems optical scanner
Ji et al. An electrostatic scanning micromirror with diaphragm mirror plate and diamond-shaped reinforcement frame
JP4835024B2 (en) Light control element, manufacturing method thereof, and display device
JP2009258210A (en) Optical reflection element
JP2009093105A (en) Micromirror device, and mirror part forming method
JP2008111882A (en) Actuator, optical scanner and image forming apparatus
JP2004219839A (en) Three-dimensional structure and its manufacturing method, and electronic equipment
JP2011069954A (en) Optical scanner
JP2012163792A (en) Optical scanning element and image display device
JP4399278B2 (en) Micromirror resonance detection device and laser beam scanning device
Inagaki et al. High-resolution piezoelectric MEMS scanner fully integrated with focus-tuning and driving actuators
JP2007171780A (en) Drive device and manufacturing method therefor, and display apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080310

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100830

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101125

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110215

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110411

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110830

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110912

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141007

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141007

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees