WO2019097772A1 - 光学デバイスの製造方法 - Google Patents

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達哉 杉本
智史 鈴木
恭輔 港谷
豊 蔵本
大幾 鈴木
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浜松ホトニクス株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a method of manufacturing an optical device.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • SOI Silicon On Insulator
  • the optical device in order to suppress deformation during movement of the movable portion or the elastic support portion, it is conceivable to provide a beam portion on the movable portion or the elastic support portion. Such an optical device is required to precisely form the beam portion from the viewpoint of controllability of the movable portion.
  • One aspect of the present disclosure is to provide a method of manufacturing an optical device capable of forming a beam portion with high accuracy.
  • a base, a movable portion, an elastic support portion connected between the base and the movable portion, and an optical function portion disposed on the movable portion The base, the movable portion, and the elastic support portion are configured of a semiconductor substrate having a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and an insulating layer disposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer.
  • the base is constituted by the first semiconductor layer, the second semiconductor layer and the insulating layer, and at least one of the movable portion and the elastic support portion is constituted by at least the first semiconductor layer and disposed on the second semiconductor layer
  • a method of manufacturing an optical device comprising: a beam portion as defined above, wherein the first semiconductor layer constituting the beam portion is thinner than the first semiconductor layer constituting the base, corresponding to the base, the movable portion and the elastic support portion
  • Semiconductor substrate having a portion to be
  • a third step of forming a recess in the first semiconductor layer by etching the first semiconductor layer to an intermediate portion in the thickness direction using the first resist layer as a mask and after the third step, A fourth step of forming a second resist layer on a region of the bottom surface of the recess corresponding to
  • the first semiconductor layer constituting the beam portion is thinner than the first semiconductor layer constituting the base.
  • the beam portion can be protected by suppressing the protrusion of the beam portion from the base.
  • the beam portion is formed by two-step etching using the first resist layer and the second resist layer as a mask. Therefore, the beam portion can be formed with high accuracy.
  • a semiconductor substrate may be prepared in which the first semiconductor layer is thicker than the second semiconductor layer.
  • the thickness of the beam portion can be secured in the obtained optical device, and the deformation of the movable portion and / or the elastic support portion can be more suitably suppressed.
  • the method of manufacturing an optical device may further include, after the fifth step, a sixth step of forming an optical function part on the surface on the insulating layer side in the second semiconductor layer.
  • the optical function unit can be protected by the base and the beam portion, and for example, damage to the optical function unit due to direct contact at the time of transportation or the like can be suppressed.
  • the beam portion may include a plurality of portions having different widths. According to the method of manufacturing an optical device of the present disclosure, even when the beam portion includes a plurality of portions having different widths, the beam portion can be formed with high accuracy.
  • the elastic support portion may support the movable portion such that the movable portion can move in a direction intersecting the main surface of the base.
  • the beam portion when manufacturing such an optical device, the beam portion can be formed with high accuracy.
  • the elastic support portion may support the movable portion such that the movable portion can swing about a predetermined axis.
  • the beam portion when manufacturing such an optical device, the beam portion can be formed with high accuracy.
  • the optical device is provided on a base, is provided on at least one of a fixed comb electrode having a plurality of fixed comb teeth, a movable portion and an elastic support portion, and a plurality of movable pieces arranged alternately with a plurality of fixed comb teeth. And a movable comb electrode having a comb tooth.
  • the beam portion can be formed with high accuracy.
  • the optical device may further include a coil or a piezoelectric element provided in the movable portion.
  • the beam portion can be formed with high accuracy.
  • the beam portion may be configured of the first semiconductor layer and the insulating layer.
  • the beam portion when manufacturing such an optical device, the beam portion can be formed with high accuracy.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the optical module of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the mirror unit shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the mirror unit along the line III-III shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the mirror unit along the line IV-IV shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the mirror device along the line VV shown in FIG. 6 is a partially enlarged view of the mirror device shown in FIG.
  • FIG. 7 is a plan view of the optical function member shown in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the optical module taken along line VIII-VIII shown in FIG. FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the optical module along the line IX-IX shown in FIG.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the mirror unit and the beam splitter unit shown in FIG.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the mirror device along the line XI-XI shown in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the mirror device of the first embodiment.
  • FIG. 13A and FIG. 13B are views for explaining the method of manufacturing the mirror device according to the first embodiment.
  • FIG. 14A and FIG. 14B are views for explaining the manufacturing method of the mirror device according to the first embodiment.
  • Fig.15 (a) and FIG.15 (b) are the figures for demonstrating the manufacturing method of the mirror device which concerns on 1st Embodiment.
  • FIG. 16 (a) and 16 (b) are diagrams for explaining a method of manufacturing a mirror device according to a comparative example.
  • FIG. 17A and FIG. 17B are views for explaining a method of manufacturing a mirror device according to a comparative example.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining a method of manufacturing a mirror device according to a comparative example.
  • FIG. 19A and FIG. 19B are diagrams for explaining the function and effect of the method for manufacturing a mirror device according to the first embodiment.
  • FIG. 20A and FIG. 20B are diagrams for explaining the function and effect of the method for manufacturing a mirror device according to the first embodiment.
  • FIG. 21A and FIG. 21B are diagrams for explaining the function and effect of the method for manufacturing a mirror device according to the first embodiment.
  • FIG. 22 is a plan view of the optical device of the second embodiment.
  • FIG. 23 is a bottom view of the optical device shown in FIG.
  • FIG. 26 is a plan view of the optical device of the third embodiment.
  • FIG. 27 is a bottom view of the optical device shown in FIG.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of the optical device taken along line XXVIII-XXVIII shown in FIG.
  • the optical module 1 includes a mirror unit 2, a beam splitter unit 3, a light incident unit 4, a first light detector 6, a second light source 7, and a second light detector 8. , A support 9, a first support structure 11, and a second support structure 12.
  • the mirror unit 2 is disposed on one side of the support 9 in the Z-axis direction (first direction), and is attached to the support 9 by, for example, an adhesive.
  • the support 9 is made of, for example, copper-tungsten, and has, for example, a rectangular plate shape.
  • the mirror unit 2 includes a movable mirror 22 moving along the Z-axis direction, and a fixed mirror 16 whose position is fixed (the details will be described later).
  • the Z-axis direction is, for example, the vertical direction, and one side in the Z-axis direction is, for example, the upper side.
  • the beam splitter unit 3 is disposed on one side of the mirror unit 2 in the Z-axis direction, and is supported by the first support structure 11.
  • the first support structure 11 is attached to the support 9, for example by means of an adhesive.
  • the light incident unit 4 is disposed on one side of the beam splitter unit 3 in the X-axis direction (third direction perpendicular to the first direction), and is supported by the second support structure 12.
  • the first light detector 6, the second light source 7 and the second light detector 8 are disposed on one side of the beam splitter unit 3 in the Z-axis direction, and are supported by the second support structure 12.
  • the second support structure 12 is attached to the support 9, for example by means of bolts.
  • the beam splitter unit 3, the movable mirror 22 and the fixed mirror 16 constitute an interference optical system for each of the measurement light L 0 and the laser light L 10.
  • the interference optical system configured for each of the measurement light L0 and the laser light L10 is, for example, a Michelson interference optical system.
  • the interference light L1 of the measurement light is detected as follows. That is, the measurement light L0 incident from the first light source (not shown) through the measurement target (not shown) or the measurement light L0 emitted from the measurement target (for example, the light emission of the measurement target itself) When the light beam is incident on the beam splitter unit 3, the measurement light L0 is split into a part and a remainder in the beam splitter unit 3. Then, part of the measurement light L0 is reflected by the movable mirror 22 that reciprocates along the Z-axis direction and returns to the beam splitter unit 3. On the other hand, the remaining part of the measurement light L 0 is reflected by the fixed mirror 16 and returns to the beam splitter unit 3. Part and the remaining part of the measurement light L0 returned to the beam splitter unit 3 are emitted from the beam splitter unit 3 as interference light L1, and the interference light L1 of the measurement light is detected by the first light detector 6.
  • the interference beam L11 of the laser beam is detected as follows. That is, when the laser beam L10 emitted from the second light source 7 enters the beam splitter unit 3, the laser beam L10 is split into a part and the remaining part in the beam splitter unit 3. Then, a part of the laser beam L10 is reflected by the movable mirror 22 that reciprocates along the Z-axis direction and returns to the beam splitter unit 3. On the other hand, the remaining part of the laser beam L10 is reflected by the fixed mirror 16 and returns to the beam splitter unit 3. The part and the remaining part of the laser beam L10 returned to the beam splitter unit 3 are emitted from the beam splitter unit 3 as the interference beam L11, and the interference beam L11 of the laser beam is detected by the second photodetector 8.
  • the measurement of the position of the movable mirror 22 in the Z-axis direction becomes possible based on the detection result of the interference light L11 of the laser light, and the measurement result of the position and the detection of the interference light L1 of the measurement light Based on the results, spectroscopic analysis of the measurement object is possible.
  • the mirror unit 2 has a mirror device (optical device) 20, an optical function member 13, a fixed mirror 16 and a stress relieving substrate 17.
  • the mirror device 20 includes a base 21, a movable mirror 22, and a drive unit 23.
  • the base 21 has a first surface 21a (surface on one side in the Z-axis direction) and a second surface 21b opposite to the first surface 21a. Each of the first surface 21 a and the second surface 21 b is a main surface of the base 21.
  • the base 21 has, for example, a rectangular plate shape, and has a size of, for example, about 10 mm ⁇ 15 mm ⁇ 0.35 mm (thickness).
  • the movable mirror 22 has a mirror surface (optical function portion) 22a and a movable portion 22b in which the mirror surface 22a is disposed.
  • the movable mirror 22 (movable portion 22b) is supported by the base 21 so as to be movable along the Z-axis direction (first direction perpendicular to the first surface) perpendicular to the first surface 21a.
  • the drive unit 23 moves the movable mirror 22 along the Z-axis direction.
  • the mirror device 20 is provided with a pair of light passing openings 24 and 25.
  • the pair of light passing openings 24 and 25 are disposed on both sides of the movable mirror 22 in the X-axis direction.
  • the light passing aperture (first light passing portion) 24 constitutes a first portion of the light path between the beam splitter unit 3 and the fixed mirror 16.
  • the light passage opening 25 does not function as a light passage opening.
  • FIG. 5 and FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the mirror device 20 shown in FIG. 3.
  • the mirror device 20 is schematically shown in a state in which the dimension in the Z-axis direction is larger than the actual size. Is shown.
  • the base 21, the movable portion 22 b of the movable mirror 22, and the drive portion 23 are configured by an SOI (Silicon On Insulator) substrate (semiconductor substrate) 100. That is, the mirror device 20 is configured by the SOI substrate 100.
  • the mirror device 20 is formed, for example, in a rectangular plate shape.
  • the SOI substrate 100 has a support layer 101, a device layer 102 and an intermediate layer 103.
  • the support layer 101 is a first silicon layer (first semiconductor layer).
  • the device layer 102 is a second silicon layer (second semiconductor layer).
  • the intermediate layer 103 is an insulating layer disposed between the support layer 101 and the device layer 102.
  • the SOI substrate 100 has a support layer 101, an intermediate layer 103 and a device layer 102 in this order from one side in the Z-axis direction.
  • the base 21 is configured by the support layer 101, the device layer 102, and part of the intermediate layer 103.
  • the first surface 21 a of the base 21 is the surface of the support layer 101 opposite to the intermediate layer 103.
  • the second surface 21 b of the base 21 is the surface of the device layer 102 opposite to the intermediate layer 103.
  • the support layer 101 constituting the base 21 is thicker than the device layer 102 constituting the base 21.
  • the thickness of the support layer 101 constituting the base 21 is, for example, about four times the thickness of the device layer 102 constituting the base 21.
  • the second surface 21b of the base 21 and the third surface 13a of the optical function member 13 are bonded to each other (see FIGS. 3 and 4).
  • the movable mirror 22 is disposed with a point of intersection between the axis R1 and the axis R2 as a center position (center of gravity).
  • the axis R1 is a straight line extending in the X-axis direction.
  • the axis R2 is a straight line extending in the Y-axis direction (a second direction perpendicular to the first direction and the third direction).
  • the portion of the mirror device 20 other than the portion overlapping the sixth surface 21d of the base 21 described later exhibits a line-symmetrical shape with respect to each of the axis R1 and the axis R2.
  • the movable mirror 22 (movable portion 22 b) includes an arrangement portion 221, a frame portion 222, a pair of connecting portions 223, and a beam portion 224.
  • the placement portion 221, the frame portion 222, and the pair of connection portions 223 are configured by a part of the device layer 102.
  • the placement portion 221 has a circular shape when viewed from the Z-axis direction.
  • the placement portion 221 has a central portion 221 a and an outer edge portion 221 b.
  • a metal film (metal layer) is formed on the surface 221 as on one side in the Z-axis direction of the central portion 221 a, whereby a mirror surface 22 a is provided.
  • the mirror surface 22a extends perpendicularly to the Z-axis direction, and has a circular shape.
  • the surface 221 as of the central portion 221 a is a surface on the side of the intermediate layer 103 in the device layer 102.
  • the mirror surface 22 a is located on the other side in the Z-axis direction than the first surface 21 a of the base 21.
  • the first surface 21a is located on one side in the Z-axis direction relative to the mirror surface 22a.
  • the outer edge portion 221 b surrounds the central portion 221 a when viewed from the Z-axis direction.
  • the frame portion 222 annularly extends so as to surround the arrangement portion 221 at a predetermined distance from the arrangement portion 221 when viewed in the Z-axis direction.
  • the frame portion 222 has, for example, an annular shape when viewed from the Z-axis direction.
  • Each of the pair of connecting portions 223 connects the placement portion 221 and the frame portion 222 to each other.
  • the pair of connecting portions 223 is disposed on both sides of the disposition portion 221 in the Y-axis direction.
  • the beam portion 224 is constituted by the support layer 101 and the intermediate layer 103 disposed on the device layer 102.
  • the beam portion 224 is disposed around the mirror surface 22a.
  • the beam portion 224 includes an inner beam portion 224a, an outer beam portion 224b, and a pair of connection beam portions 224c.
  • the inner beam portion 224a is disposed on the surface on one side in the Z-axis direction of the outer edge portion 221b.
  • the inner beam portion 224a surrounds the mirror surface 22a when viewed in the Z-axis direction.
  • the outer edge of the inner beam portion 224 a extends along the outer edge of the placement portion 221 at a predetermined distance from the outer edge of the placement portion 221 when viewed in the Z-axis direction.
  • the inner edge of the inner beam portion 224a extends along the outer edge of the mirror surface 22a at a predetermined distance from the outer edge of the mirror surface 22a when viewed in the Z-axis direction.
  • the end surface 224as on one side in the Z-axis direction in the inner beam portion 224a is located on one side in the Z-axis direction with respect to the mirror surface 22a.
  • the outer beam portion 224 b is disposed on the surface on one side in the Z-axis direction of the frame portion 222.
  • the outer beam portion 224b surrounds the inner beam portion 224a when viewed in the Z-axis direction, and thus surrounds the mirror surface 22a.
  • the outer edge of the outer beam portion 224 b extends along the outer edge of the frame portion 222 at a predetermined distance from the outer edge of the frame portion 222 when viewed in the Z-axis direction.
  • the inner edge of the outer beam portion 224 b extends along the inner edge of the frame portion 222 at a predetermined distance from the inner edge of the frame portion 222 when viewed in the Z-axis direction.
  • the end surface 224 bs on one side in the Z-axis direction in the outer beam portion 224 b is located on one side in the Z-axis direction with respect to the mirror surface 22 a.
  • connection beam portions 224 c are respectively disposed on the surface on one side in the Z-axis direction in the pair of connection portions 223.
  • Each connection beam portion 224c connects the inner beam portion 224a and the outer beam portion 224b to each other.
  • the end face 224cs on one side in the Z-axis direction in the connection beam portion 224c is located on one side in the Z-axis direction with respect to the mirror surface 22a.
  • the thicknesses of the inner beam portion 224a, the outer beam portion 224b, and the connection beam portions 224c in the Z-axis direction are equal to one another. That is, the thickness of the support layer 101 which comprises the inner side beam part 224a, the outer side beam part 224b, and each connection beam part 224c is mutually equal.
  • the end surface 224as of the inner beam portion 224a, the end surface 224bs of the outer beam portion 224b, and the end surface 224cs of each connecting beam portion 224c are located on the same plane perpendicular to the Z-axis direction.
  • the support layer 101 constituting the inner beam portion 224 a, the outer beam portion 224 b and each connecting beam portion 224 c is thinner than the support layer 101 constituting the base 21.
  • the end surfaces 224as, 224bs, 224cs are located on the other side in the Z-axis direction relative to the first surface 21a of the base 21.
  • the first surface 21a is located on one side in the Z-axis direction than the end surfaces 224as, 224bs, and 224cs.
  • the width of the outer beam portion 224b When viewed in the Z-axis direction, the width of the outer beam portion 224b is wider than the width of the inner beam portion 224a.
  • the width of the inner beam portion 224a when viewed from the Z-axis direction is the length of the inner beam portion 224a in the direction perpendicular to the extending direction of the inner beam portion 224a, and in the present embodiment, the width of the inner beam portion 224a. It is the length of the inner beam portion 224a in the radial direction.
  • the width of each connecting beam portion 224c is larger than the width of each of the inner beam portion 224a and the outer beam portion 224b.
  • the width of each connecting beam portion 224c is the length of each connecting beam portion 224c along the extension direction of the inner beam portion 224a.
  • the drive unit 23 includes a first elastic support 26, a second elastic support 27, and an actuator 28.
  • the first elastic support portion 26, the second elastic support portion 27 and the actuator portion 28 are configured by a part of the device layer 102.
  • Each of the first elastic support portion 26 and the second elastic support portion 27 is connected between the base 21 and the movable mirror 22.
  • the first elastic support portion 26 and the second elastic support portion 27 support the movable mirror 22 so that the movable mirror 22 (movable portion 22 b) can move along the Z-axis direction.
  • the first elastic support portion 26 includes a pair of levers 261, a first link member 262, a second link member 263, a pair of beam members 264, an intermediate member 265, a pair of first torsion bars (first torsion support portions) 266, A pair of second torsion bars (second torsion support portions) 267, a pair of non-linearity relaxation springs 268, and a plurality of electrode support portions 269 are provided.
  • the pair of levers 261 are disposed on both sides of the light passage opening 24 in the Y-axis direction, and face each other in the Y-axis direction.
  • Each lever 261 has a plate shape extending along a plane perpendicular to the Z-axis direction.
  • Each lever 261 includes a first portion 261a, a second portion 261b disposed on the opposite side of the movable mirror 22 with respect to the first portion 261a, and a third portion connected to the first portion 261a and the second portion 261b. And a portion 261c.
  • the first portion 261a and the second portion 261b extend along the X-axis direction.
  • the length of the first portion 261a in the X-axis direction is shorter than the length of the second portion 261b in the X-axis direction.
  • the third portions 261 c of the pair of levers 261 extend so as to be apart from each other as they move away from the movable mirror 22.
  • the first link member 262 is bridged between the first end portion 261 d opposite to the movable mirror 22 in the pair of levers 261.
  • the first link member 262 has a plate shape extending along a plane perpendicular to the Z-axis direction, and extends along the Y-axis direction.
  • the second link member 263 is bridged between the second end 261 e of the pair of levers 261 on the movable mirror 22 side.
  • the second link member 263 has a plate shape extending along a plane perpendicular to the Z-axis direction, and extends along the Y-axis direction.
  • the width of the second link member 263 in the X-axis direction is narrower than the width of the first link member 262 in the X-axis direction.
  • the length of the second link member 263 in the Y-axis direction is shorter than the length of the first link member 262 in the Y-axis direction.
  • the pair of beam members 264 are respectively bridged between the second portion 261 b of the pair of levers 261 and the first link member 262.
  • Each beam member 264 has a plate shape extending along a plane perpendicular to the Z-axis direction.
  • the pair of beam members 264 obliquely extends so as to approach each other as the distance from the movable mirror 22 increases.
  • the pair of levers 261, the first link member 262, the second link member 263, and the pair of beam members 264 define the light passage opening 24.
  • the light passage opening 24 has a polygonal shape when viewed from the Z-axis direction.
  • the light passage opening 24 is, for example, a cavity (hole).
  • a material having optical transparency to the measurement light L0 and the laser light L10 may be disposed in the light passage opening 24.
  • the intermediate member 265 has a plate shape extending along a plane perpendicular to the Z-axis direction, and extends along the Y-axis direction.
  • the intermediate member 265 is disposed between the movable mirror 22 and the second link member 263 (in other words, between the movable mirror 22 and the light passage opening 24).
  • the intermediate member 265 is connected to the movable mirror 22 via a non-linearity relaxation spring 268 as described later.
  • the pair of first torsion bars 266 is stretched between the first end 261 d of the one lever 261 and the base 21 and between the first end 261 d of the other lever 261 and the base 21. ing. That is, the pair of first torsion bars 266 is connected between the pair of levers 261 and the base 21 respectively.
  • Each first torsion bar 266 extends along the Y-axis direction.
  • the pair of first torsion bars 266 is disposed on the same center line parallel to the Y-axis direction. In the present embodiment, the center line of each first torsion bar 266 and the center line of the first link member 262 are located on the same straight line.
  • each lever 261 is provided with a protruding portion 261 f that protrudes outward in the Y-axis direction, and each first torsion bar 266 is connected to the protruding portion 261 f.
  • the pair of second torsion bars 267 is disposed between the second end 261 e of one lever 261 and one end of the intermediate member 265, and the second end 261 e of the other lever 261 and the other end of the intermediate member 265. It is bridged between. That is, the pair of second torsion bars 267 is connected between the pair of levers 261 and the movable mirror 22. Each second torsion bar 267 extends along the Y-axis direction. The pair of second torsion bars 267 are disposed on the same center line parallel to the Y-axis direction.
  • a pair of non-linearity relieving springs 268 are connected between the movable mirror 22 and the intermediate member 265. That is, the pair of non-linearity relaxation springs 268 are connected between the movable mirror 22 and the second torsion bar 267.
  • Each non-linearity relieving spring 268 has a meandering portion 268a extending in a meandering manner when viewed from the Z-axis direction.
  • the meandering portion 268a extends in the Y-axis direction and includes a plurality of linear portions 268b aligned in the X-axis direction and a plurality of folded portions 268c alternately connecting both ends of the plurality of linear portions 268b. .
  • One end of the meandering portion 268 a is connected to the intermediate member 265, and the other end of the meandering portion 268 a is connected to the frame portion 222.
  • the portion on the side of the frame portion 222 in the meandering portion 268a has a shape along the outer edge of the frame portion 222.
  • the non-linearity relaxation spring 268 is configured such that the first torsion bar 266 and the second torsion bar 267 around the Y-axis direction in the deformation amount of the non-linearity relaxation spring 268 around the Y-axis direction when the movable mirror 22 moves in the Z-axis direction. And the deformation of the non-linearity relaxation spring 268 in the X-axis direction is larger than the deformation of each of the first torsion bar 266 and the second torsion bar 267 in the X-axis direction. Is configured.
  • the amounts of deformation of the first torsion bar 266, the second torsion bar 267, and the non-linearity relaxation spring 268 around the Y-axis direction mean, for example, the absolute value of the amount of twist (twist angle).
  • the amount of deformation of the first torsion bar 266, the second torsion bar 267, and the non-linearity relaxation spring 268 in the X-axis direction means, for example, the absolute value of the amount of bending.
  • the amount of deformation of a member about the Y-axis direction means the amount of deformation of the member in the circumferential direction of a circle centered on an axis passing through the center of the member and parallel to the Y-axis.
  • the plurality of electrode support portions 269 includes a pair of first electrode support portions 269a, a pair of second electrode support portions 269b, and a pair of third electrode support portions 269c.
  • Each electrode support portion 269a, 269b, 269c has a plate shape extending along a plane perpendicular to the Z-axis direction, and extends along the Y-axis direction.
  • Each electrode support 269 a, 269 b, 269 c extends from the second portion 261 b of the lever 261 toward the side opposite to the light passage opening 24.
  • the pair of first electrode support portions 269a is disposed on the same center line parallel to the Y-axis direction.
  • the pair of second electrode support portions 269 b is disposed on the same center line parallel to the Y-axis direction.
  • the pair of third electrode support portions 269c is disposed on the same center line parallel to the Y-axis direction.
  • the first electrode support 269a, the second electrode support 269b, and the third electrode support 269c are arranged in this order from the movable mirror 22 side.
  • the second elastic support portion 27 includes a pair of levers 271, a first link member 272, a second link member 273, a pair of beam members 274, an intermediate member 275, a pair of first torsion bars (first torsion support portions) 276, A pair of second torsion bars (second torsion support portions) 277, a pair of non-linearity relaxation springs 278, and a plurality of electrode support portions 279 are provided.
  • the pair of levers 271 are disposed on both sides of the light passage opening 25 in the Y-axis direction, and face each other in the Y-axis direction.
  • Each lever 271 has a plate shape extending along a plane perpendicular to the Z-axis direction.
  • Each lever 271 includes a first portion 271a, a second portion 271b disposed on the opposite side of the movable mirror 22 with respect to the first portion 271a, and a third portion connected to the first portion 271a and the second portion 271b. And a portion 271c.
  • the first portion 271a and the second portion 271b extend along the X-axis direction.
  • the length of the first portion 271a in the X-axis direction is shorter than the length of the second portion 271b in the X-axis direction.
  • the third portions 271 c of the pair of levers 271 extend so as to be apart from each other as they move away from the movable mirror 22.
  • the first link member 272 is bridged between the first end 271 d opposite to the movable mirror 22 in the pair of levers 271.
  • the first link member 272 has a plate shape extending along a plane perpendicular to the Z-axis direction, and extends along the Y-axis direction.
  • the second link member 273 is bridged between the second end 271 e of the pair of levers 271 on the movable mirror 22 side.
  • the second link member 273 has a plate shape extending along a plane perpendicular to the Z-axis direction, and extends along the Y-axis direction.
  • the width of the second link member 273 in the X axis direction is narrower than the width of the first link member 272 in the X axis direction.
  • the length of the second link member 273 in the Y-axis direction is shorter than the length of the first link member 272 in the Y-axis direction.
  • the pair of beam members 274 is bridged between the second portion 271 b of the pair of levers 271 and the first link member 272.
  • Each beam member 274 has a plate shape extending along a plane perpendicular to the Z-axis direction.
  • the pair of beam members 274 obliquely extends so as to be closer to each other as the distance from the movable mirror 22 is increased.
  • the pair of levers 271, the first link member 272, the second link member 273, and the pair of beam members 274 define the light passage opening 25.
  • the light passage opening 25 has a polygonal shape when viewed from the Z-axis direction.
  • the light passage opening 25 is, for example, a cavity (hole).
  • a material having optical transparency to the measurement light L0 and the laser light L10 may be disposed in the light passage opening 25.
  • the intermediate member 275 has a plate shape extending along a plane perpendicular to the Z-axis direction, and extends along the Y-axis direction.
  • the intermediate member 275 is disposed between the movable mirror 22 and the second link member 273 (in other words, between the movable mirror 22 and the light passage opening 25).
  • the intermediate member 275 is connected to the movable mirror 22 via a non-linearity relaxation spring 278 as described later.
  • the pair of first torsion bars 276 is stretched between the first end 271 d of the one lever 271 and the base 21 and between the first end 271 d of the other lever 271 and the base 21. ing. That is, the pair of first torsion bars 276 are respectively connected between the pair of levers 271 and the base 21.
  • Each first torsion bar 276 extends along the Y-axis direction.
  • the pair of first torsion bars 276 are disposed on the same center line parallel to the Y-axis direction. In the present embodiment, the center line of each first torsion bar 276 and the center line of the first link member 272 are located on the same straight line.
  • the first end 271d of each lever 271 is provided with a protruding portion 271f protruding outward in the Y-axis direction, and each first torsion bar 276 is connected to the protruding portion 271f.
  • the pair of second torsion bars 277 are respectively disposed between the second end 271 e of one lever 271 and one end of the intermediate member 275, and the second end 271 e of the other lever 271 and the other end of the intermediate member 275 It is bridged between. That is, the pair of second torsion bars 277 are connected between the pair of levers 271 and the movable mirror 22 respectively. Each second torsion bar 277 extends along the Y-axis direction. The pair of second torsion bars 277 are disposed on the same center line parallel to the Y-axis direction.
  • a pair of non-linearity relief springs 278 are connected between the movable mirror 22 and the intermediate member 275. That is, the pair of non-linearity relaxation springs 278 are connected between the movable mirror 22 and the second torsion bar 277.
  • Each non-linearity relieving spring 278 has a serpentine portion 278 a which extends in a serpentine manner when viewed from the Z-axis direction.
  • Serpentine portion 278a extends in the Y-axis direction and includes a plurality of linear portions 278b aligned in the X-axis direction, and a plurality of folded portions 278c alternately connecting both ends of the plurality of linear portions 278b. .
  • One end of the meandering portion 278 a is connected to the intermediate member 275, and the other end of the meandering portion 278 a is connected to the frame portion 222.
  • the portion on the side of the frame portion 222 in the meandering portion 278 a has a shape along the outer edge of the frame portion 222.
  • the non-linearity relaxation spring 278 is configured such that the first torsion bar 276 and the second torsion bar 277 around the Y-axis direction in the deformation amount of the non-linearity relaxation spring 278 around the Y-axis direction when the movable mirror 22 moves in the Z-axis direction. And the deformation amount of the non-linearity relaxation spring 278 in the X-axis direction is larger than the deformation amount of each of the first torsion bar 276 and the second torsion bar 277 in the X-axis direction. Is configured.
  • the plurality of electrode support parts 279 includes a pair of first electrode support parts 279a, a pair of second electrode support parts 279b, and a pair of third electrode support parts 279c.
  • Each of the electrode support portions 279a, 279b, and 279c has a plate shape extending along a plane perpendicular to the Z-axis direction, and extends along the Y-axis direction.
  • Each electrode support portion 279a, 279b, 279c extends from the second portion 271b of the lever 271 toward the side opposite to the light passage opening 25.
  • the pair of first electrode support portions 279a is disposed on the same center line parallel to the Y-axis direction.
  • the pair of second electrode support portions 279 b is disposed on the same center line parallel to the Y-axis direction.
  • the pair of third electrode support portions 279 c is disposed on the same center line parallel to the Y-axis direction.
  • the first electrode support 279a, the second electrode support 279b, and the third electrode support 279c are arranged in this order from the movable mirror 22 side.
  • the actuator unit 28 moves the movable mirror 22 along the Z-axis direction.
  • the actuator unit 28 includes a fixed comb electrode 281, a movable comb electrode 282, a fixed comb electrode 283, and a movable comb electrode 284.
  • the positions of the fixed comb electrodes 281 and 283 are fixed.
  • the movable comb electrodes 282 and 284 move as the movable mirror 22 moves.
  • the fixed comb electrode 281 is provided on part of the surface of the device layer 102 of the base 21 facing the electrode support 269.
  • the fixed comb electrode 281 has a plurality of fixed comb teeth 281 a extending along a plane perpendicular to the Y-axis direction. These fixed comb teeth 281 a are arranged side by side at a predetermined interval in the Y-axis direction.
  • the movable comb electrode 282 is a surface on the movable mirror 22 side in each first electrode support 269a, a surface on both sides in the X axis direction in each second electrode support 269b, and a movable mirror in each third electrode support 269c. It is provided on the surface on the 22 side.
  • the movable comb electrode 282 has a plurality of movable comb teeth 282 a extending along a plane perpendicular to the Y-axis direction. These movable comb teeth 282a are arranged side by side at a predetermined interval in the Y-axis direction.
  • a plurality of fixed comb teeth 281a and a plurality of movable comb teeth 282a are alternately arranged. That is, the fixed comb teeth 281 a of the fixed comb electrode 281 are located between the movable comb teeth 282 a of the movable comb electrode 282.
  • the fixed comb teeth 281a and the movable comb teeth 282a adjacent to each other face each other in the Y-axis direction.
  • the distance between the adjacent fixed comb teeth 281 a and the movable comb teeth 282 a is, for example, about several ⁇ m.
  • the stationary comb electrode 283 is provided on part of the surface of the device layer 102 of the base 21 facing the electrode support portion 279.
  • the fixed comb electrode 283 has a plurality of fixed comb teeth 283 a extending along a plane perpendicular to the Y-axis direction. These fixed comb teeth 283a are arranged side by side at a predetermined interval in the Y-axis direction.
  • the movable comb electrode 284 is a surface on the movable mirror 22 side of each first electrode support portion 279a, a surface on both sides in the X axis direction of each second electrode support portion 279b, and a movable mirror in each third electrode support portion 279c. It is provided on the surface on the 22 side.
  • the movable comb electrode 284 has a plurality of movable comb teeth 284 a extending along a plane perpendicular to the Y-axis direction. These movable comb teeth 284a are arranged side by side at predetermined intervals in the Y-axis direction.
  • a plurality of fixed comb teeth 283 a and a plurality of movable comb teeth 284 a are alternately arranged. That is, the fixed comb teeth 283 a of the fixed comb electrode 283 are located between the movable comb teeth 284 a of the movable comb electrode 284. Adjacent fixed comb teeth 283 a and movable comb teeth 284 a face each other in the Y-axis direction. The distance between the adjacent fixed comb teeth 283 a and the movable comb teeth 284 a is, for example, about several ⁇ m.
  • the base 21 is provided with a plurality of electrode pads 211. Each electrode pad 211 is disposed on the surface of the device layer 102 in an opening 213 formed in the first surface 21 a of the base 21 so as to reach the device layer 102. Some of the plurality of electrode pads 211 are electrically connected to the fixed comb electrode 281 or the fixed comb electrode 283 via the device layer 102. Some other ones of the plurality of electrode pads 211 are electrically connected to the movable comb electrode 282 or the movable comb electrode 284 via the first elastic support portion 26 or the second elastic support portion 27. .
  • the base 21 is also provided with a pair of electrode pads 212 used as ground electrodes. The pair of electrode pads 212 is disposed on the first surface 21 a so as to be located on both sides of the movable mirror 22 in the Y-axis direction.
  • each electrode pad 211 is provided in the opening 213 formed in the surface 101 a on one side in the Z-axis direction of the support layer 101 so as to reach the device layer 102. It is arranged on the surface 102a on one side of the direction.
  • the opening 213 has a bottom surface 214 formed by the surface 102 a and a side surface 215 formed by the support layer 101 and the intermediate layer 103.
  • the bottom surface 214 has, for example, a rectangular shape.
  • the side surface 215 is a first surface 215a continuously extending from the bottom surface 214 and substantially perpendicular to the bottom surface 214, a step surface 215b continuously extending from the first surface 215a substantially parallel to the bottom surface 214, and a step surface 215b.
  • a second surface 215c extending substantially perpendicularly to the bottom surface 214.
  • the step surface 215 b extends annularly along the edge of the opening 213 when viewed in the Z-axis direction.
  • the electrode pad 211 is disposed over the entire surface of the bottom surface 214. Also, the electrode pad 211 extends across the bottom surface 214 and the side surface 215. More specifically, the electrode pad 211 is formed so as to reach the first surface 215 a of the side surface 215 and not reach the step surface 215 b.
  • the electrode pad 211 is made of, for example, a metal film (metal layer). This metal film is formed, for example, by sputtering using a hard mask. The metal film forming the electrode pad 211 is thicker than the metal film forming the mirror surface 22 a.
  • the base 21 has a groove 216 formed in the surface 101 a of the support layer 101 so as to reach the device layer 102.
  • the groove portion 216 extends annularly to surround the opening 213 when viewed in the Z-axis direction.
  • the groove portion 216 has, for example, a rectangular ring shape when viewed from the Z-axis direction.
  • the provision of the groove portion 216 can electrically insulate the electrode pads 211 from each other. That is, as in the present embodiment, when the metal film constituting the electrode pad 211 is formed to reach the side surface 215 and the electrode pad 211 is in contact with the support layer 101, the electrode pads 211 are connected to the support layer 101. There is a risk of being electrically connected via On the other hand, in the mirror device 20, by providing the groove portion 216, even in such a case, the electrode pads 211 can be electrically insulated reliably.
  • an electric signal for moving the movable mirror 22 along the Z-axis direction is input to the drive unit 23 through the lead pin 113 and a wire (not shown) described later.
  • a wire (not shown) described later.
  • the first torsion bars 266 and 276 and the second torsion bars 267 and 277 are twisted in the first elastic support portion 26 and the second elastic support portion 27, and the first elastic support portion 26 and the second elastic support portion 27 are obtained.
  • An elastic force is generated.
  • the movable mirror 22 can be reciprocated at the resonance frequency level along the Z-axis direction.
  • the drive unit 23 functions as an electrostatic actuator. [Other configuration of mirror unit]
  • the optical function member 13 has a third surface 13a (surface on one side in the Z-axis direction) facing the second surface 21b of the base 21; It has the 4th surface 13b on the opposite side to the 3rd surface 13a.
  • the optical function member 13 is disposed on the other side of the mirror device 20 in the Z-axis direction.
  • the outer edge 13 c of the optical function member 13 is located outside the outer edge 21 c of the base 21. That is, when viewed from the Z-axis direction, the outer edge 13 c of the optical function member 13 surrounds the outer edge 21 c of the base 21.
  • the optical function member 13 is integrally formed of a material having transparency to the measurement light L0 and the laser light L10.
  • the optical function member 13 is formed of, for example, glass in a rectangular plate shape, and has a size of, for example, about 15 mm ⁇ 20 mm ⁇ 4 mm (thickness).
  • the material of the optical function member 13 is, for example, glass when the sensitivity wavelength of the optical module 1 is in the near infrared region, and silicon when the sensitivity wavelength of the optical module 1 is in the mid infrared region. , And the sensitivity wavelength of the light module 1.
  • the optical function member 13 is provided with a pair of light transmitting portions 14 and 15.
  • the light transmitting portion 14 is a portion of the optical function member 13 facing the light passing opening 24 of the mirror device 20 in the Z-axis direction.
  • the light transmitting portion 15 is a portion of the optical function member 13 facing the light passing opening 25 of the mirror device 20 in the Z-axis direction.
  • the surface 14a on the mirror device 20 side in the light transmission part 14 and the surface 15a on the mirror device 20 side in the light transmission part 15 are located on the same plane as the third surface 13a.
  • the light transmitting portion (second light transmitting portion) 14 constitutes a second portion (portion) of the light path between the beam splitter unit 3 and the fixed mirror 16.
  • the light transmitting unit 14 is a portion that corrects an optical path difference generated between an optical path between the beam splitter unit 3 and the movable mirror 22 and an optical path between the beam splitter unit 3 and the fixed mirror 16.
  • the light transmission unit 15 does not function as a light transmission unit.
  • the optical function member 13 has a fifth surface 13 d facing the movable mirror 22 and the drive unit 23 of the mirror device 20.
  • the fifth surface 13 d is located closer to the fourth surface 13 b than the third surface 13 a.
  • the fifth surface 13 d extends to the outer edge 13 c of the optical function member 13 when viewed in the Z-axis direction.
  • the fifth surface 13 d is a pair of the outer edge 13 c of the optical function member 13 extending in the Y-axis direction while surrounding the end portion of each of the light transmitting portions 14 and 15 on the mirror device 20 side. It extends to each of the opposite sides.
  • the third surface 13a of the optical function member 13 is formed by direct bonding (for example, plasma activation bonding, surface-activated room-temperature bonding (SAB), atomic diffusion bonding (ADB: atomic diffusion) Bonding is performed to the second surface 21b of the base 21 by anodic bonding, anodic bonding, fusion bonding, hydrophilic bonding, and the like.
  • the third surface 13 a extends to face the plurality of electrode pads 211 and 212 provided on the base 21 on both sides of the fifth surface 13 d in the Y-axis direction.
  • the fifth surface 13 d is located closer to the fourth surface 13 b than the third surface 13 a, the fifth surface 13 d is separated from the mirror device 20 in a region facing the movable mirror 22 and the drive unit 23 It will be. Further, the surface 14 a of the light transmitting unit 14 and the surface 15 a of the light transmitting unit 15 respectively face the light passing openings 24 and 25 of the mirror device 20. Thereby, in the mirror unit 2, when the movable mirror 22 reciprocates along the Z-axis direction, the movable mirror 22 and the drive unit 23 are prevented from contacting the optical function member 13.
  • the base 21 of the mirror device 20 is provided with a sixth surface 21d separated from the optical function member 13 in a state where the third surface 13a of the optical function member 13 and the second surface 21b of the base 21 are joined to each other. ing.
  • the sixth surface 21 d is separated from the optical function member 13 in a region including at least a part of the outer edge of the base 21 when viewed in the Z-axis direction.
  • the sixth surface 21 d is formed by removing the device layer 102 and the intermediate layer 103 by etching along one side of the outer edge of the base 21 extending in the Y-axis direction.
  • a plurality of reference holes 13 e are formed in the third surface 13 a of the optical function member 13.
  • the plurality of reference holes 13 e are formed in the third surface 13 a so as to correspond to the plurality of corner portions of the base 21.
  • the portion of the base 21 corresponding to the sixth surface 21d is gripped to handle the mirror device 20 Is performed, the positions of the mirror device 20 in the X-axis direction and the Y-axis direction with reference to the plurality of reference holes 13e formed in the third surface 13a, and the mirror device 20 in a plane perpendicular to the Z-axis direction. The angle is adjusted.
  • the fixed mirror 16 is disposed on the other side (opposite to the mirror device 20) in the Z-axis direction with respect to the optical function member 13, and the base of the mirror device 20 is The position for 21 is fixed.
  • the fixed mirror 16 is formed on the fourth surface 13 b of the optical function member 13 by, for example, vapor deposition.
  • the fixed mirror 16 has a mirror surface 16a perpendicular to the Z-axis direction.
  • the mirror surface 22 a of the movable mirror 22 and the mirror surface 16 a of the fixed mirror 16 face one side (the beam splitter unit 3 side) in the Z-axis direction.
  • the fixed mirror 16 is continuously formed on the fourth surface 13 b of the optical function member 13 so as to reflect the light transmitted through the light transmission portions 14 and 15 of the optical function member 13.
  • the fixed mirror that reflects the light transmitted through the unit 14 and the fixed mirror that reflects the light transmitted through the light transmission unit 15 may be separately provided.
  • the stress relieving substrate 17 is attached to the fourth surface 13 b of the optical function member 13 via the fixed mirror 16.
  • the stress relieving substrate 17 is attached to the fixed mirror 16 by, for example, an adhesive.
  • the outer edge of the stress relaxation substrate 17 is located outside the outer edge 13 c of the optical function member 13. That is, when viewed from the Z-axis direction, the outer edge of the stress relaxation substrate 17 surrounds the outer edge 13 c of the optical function member 13.
  • the thermal expansion coefficient of the stress relaxation substrate 17 is closer to the thermal expansion coefficient of the base 21 of the mirror device 20 (more specifically, the thermal expansion coefficient of the support layer 101) than the thermal expansion coefficient of the optical function member 13.
  • the stress relieving substrate 17 is formed of, for example, silicon in a rectangular plate shape, and has a size of, for example, about 16 mm ⁇ 21 mm ⁇ 0.65 mm (thickness).
  • the surface of the stress relaxation substrate 17 opposite to the optical function member 13 is, for example, an adhesive on the surface 9 a of the support 9 (Z-axis direction Is attached to the support 9 by being fixed to the surface on one side of the
  • Z-axis direction Is attached to the support 9 by being fixed to the surface on one side of the
  • the angle of the mirror device 20 in a plane perpendicular to the Z-axis direction is adjusted.
  • the second support structure 12 is not shown.
  • the first support structure 11 includes a frame 111, a light transmission member 112, and a plurality of lead pins 113.
  • the frame 111 is formed to surround the mirror unit 2 when viewed in the Z-axis direction, and is attached to the surface 9 a of the support 9 by an adhesive such as silver wax, for example.
  • the frame 111 is made of, for example, a ceramic, and has, for example, a rectangular frame shape.
  • the end face 111 a of the frame 111 opposite to the support 9 is located on the opposite side of the support 9 from the first surface 21 a of the base 21 of the mirror device 20.
  • the light transmitting member 112 is formed to close the opening of the frame 111, and is attached to the end surface 111a of the frame 111 by, for example, an adhesive.
  • the light transmitting member 112 is formed of a material having transparency to the measurement light L0 and the laser light L10, and has, for example, a rectangular plate shape.
  • the end face 111 a of the frame 111 is located on the opposite side of the first surface 21 a of the base 21 of the mirror device 20 to the support 9, the light transmitting member 112 is separated from the mirror device 20. become.
  • the support 9, the frame 111, and the light transmitting member 112 constitute a package for housing the mirror unit 2.
  • Each lead pin 113 is provided on the frame 111 such that one end 113 a is located inside the frame 111 and the other end (not shown) is located outside the frame 111.
  • One end 113 a of the lead pin 113 is electrically connected to the electrode pad 211, 212 corresponding to the lead pin 113 in the mirror device 20 by a wire (not shown).
  • an electrical signal for moving the movable mirror 22 along the Z-axis direction is input to the drive unit 23 through the plurality of lead pins 113.
  • the step surface 111b extending in the X axis direction is formed on the frame 111 on both sides of the optical function member 13 in the Y axis direction, and one end 113a of each lead pin 113 is disposed on the step surface 111b. It is done.
  • Each lead pin 113 extends in the Z-axis direction on both sides of the support 9 in the Y-axis direction, and the other end of each lead pin 113 is positioned on the other side in the Z-axis direction relative to the support 9 There is.
  • the beam splitter unit 3 is attached to the surface 112 a of the light transmitting member 112 opposite to the mirror device 20 by, for example, an optical adhesive that doubles as an index matching agent.
  • the beam splitter unit 3 has a first mirror surface 31, a second mirror surface 32, and a plurality of optical surfaces 33a, 33b, 33c, and 33d.
  • the beam splitter unit 3 is configured by bonding a plurality of optical blocks 34 and 35.
  • Each of the optical blocks 34 and 35 is formed of a material having the same or similar refractive index as the optical function member 13.
  • 10 is a schematic cross-sectional view of the mirror unit 2 and the beam splitter unit 3 shown in FIG. 1. In FIG. 10, for example, the mirror in a state in which the dimension in the Z-axis direction is larger than the actual size. Device 20 is shown schematically.
  • the first mirror surface 31 is a mirror surface (for example, a half mirror surface) inclined with respect to the Z-axis direction, and is formed between the optical block 34 and the optical block 35.
  • the first mirror surface 31 is a surface parallel to the Y-axis direction and is a surface that forms an angle of 45 ° with the Z-axis direction, and is further away from the light incident portion 4 as it approaches the mirror device 20 It is an inclined surface.
  • the first mirror surface 31 has a function of reflecting a part of the measurement light L0 and transmitting the remaining part of the measurement light L0, and a function of reflecting a part of the laser light L10 and transmitting the remaining part of the laser light L10. ing.
  • the first mirror surface 31 is formed of, for example, a dielectric multilayer film.
  • the first mirror surface 31 overlaps the light passage aperture 24 of the mirror device 20, the light transmission portion 14 of the optical function member 13, and the mirror surface 16a of the fixed mirror 16 when viewed from the Z-axis direction. When viewed from the axial direction, it overlaps with the light incident part 4 (see FIG. 1). That is, the first mirror surface 31 faces the fixed mirror 16 in the Z-axis direction, and faces the light incident part 4 in the X-axis direction.
  • the second mirror surface 32 is a mirror surface (for example, a total reflection mirror surface) parallel to the first mirror surface 31, and is optically positioned on the side opposite to the light incident portion 4 with respect to the first mirror surface 31.
  • the block 35 is formed.
  • the second mirror surface 32 has a function of reflecting the measurement light L0 and a function of reflecting the laser light L10.
  • the second mirror surface 32 is formed of, for example, a metal film.
  • the second mirror surface 32 overlaps the mirror surface 22a of the movable mirror 22 of the mirror device 20 when viewed in the Z-axis direction, and overlaps the first mirror surface 31 when viewed in the X-axis direction. That is, the second mirror surface 32 faces the movable mirror 22 in the Z-axis direction, and faces the first mirror surface 31 in the X-axis direction.
  • the optical surface 33 a is a surface perpendicular to the Z-axis direction, and is formed in the optical block 35 so as to be located on the opposite side to the mirror device 20 with respect to the first mirror surface 31.
  • the optical surface 33 b is a surface perpendicular to the Z-axis direction, and is formed in the optical block 35 so as to be located on the mirror device 20 side with respect to the second mirror surface 32.
  • the optical surface 33 c is a surface perpendicular to the Z-axis direction, and is formed in the optical block 34 so as to be located on the side of the mirror device 20 with respect to the first mirror surface 31.
  • the optical surface 33 b and the optical surface 33 c are located on the same plane.
  • the optical surface 33 d is a surface perpendicular to the X-axis direction, and is formed in the optical block 34 so as to be located on the light incident part 4 side with respect to the first mirror surface 31.
  • Each of the optical surfaces 33a, 33b, 33c, and 33d has a function of transmitting the measurement light L0 and a function of transmitting the laser light L10.
  • the optical surface 33 b and the optical surface 33 c located on the same plane are fixed to the surface 112 a of the light transmitting member 112 by, for example, an optical adhesive, Is attached to
  • an optical adhesive Is attached to
  • the angle of the beam splitter unit 3 in a plane perpendicular to the Z-axis direction In FIG. 9, the second support structure 12 is not shown.
  • the remaining portion of the measurement light L0 is reflected by the first mirror surface 31, and fixed mirror via the optical surface 33c, the light transmitting member 112, the light passing aperture 24 of the mirror device 20, and the light transmitting portion 14 of the optical functional member 13. It reaches 16 mirror surfaces 16a.
  • the remaining portion of the measurement light L0 is reflected by the mirror surface 16a of the fixed mirror 16, travels in the opposite direction on the same optical path P2, and passes through the first mirror surface 31.
  • Part of the measurement light L0 reflected by the first mirror surface 31 and the remaining part of the measurement light L0 transmitted through the first mirror surface 31 become interference light L1, and the interference light L1 of the measurement light is an optical surface 33a. From the beam splitter unit 3 along the Z-axis direction.
  • the laser beam L10 enters the beam splitter unit 3 along the Z-axis direction via the optical surface 33a, a part of the laser beam L10 is reflected by the first mirror surface 31 and the second mirror surface 32, It reaches the mirror surface 22 a of the movable mirror 22 via the surface 33 b and the light transmitting member 112. A part of the laser beam L10 is reflected by the mirror surface 22a of the movable mirror 22, travels in the opposite direction on the same optical path P3, and is reflected by the first mirror surface 31.
  • the remaining portion of the laser beam L10 is transmitted through the first mirror surface 31 and fixed via the optical surface 33c, the light transmitting member 112, the light passing aperture 24 of the mirror device 20, and the light transmitting portion 14 of the optical function member 13 It reaches 16 mirror surfaces 16a.
  • the remaining portion of the laser beam L10 is reflected by the mirror surface 16a of the fixed mirror 16, travels in the opposite direction on the same optical path P4, and passes through the first mirror surface 31.
  • a portion of the laser beam L10 reflected by the first mirror surface 31 and the remaining portion of the laser beam L10 transmitted through the first mirror surface 31 become an interference beam L11, and the interference beam L11 of the laser beam is an optical surface 33a. From the beam splitter unit 3 along the Z-axis direction.
  • the light passage aperture 24 of the mirror device 20 includes the first portion P2a of the light path P2 of the measurement light L0 and the light path P4 of the laser light L10.
  • the first part P4a of the The light transmitting portion 14 of the optical function member 13 includes a second portion P2b of the light path P2 of the measurement light L0 and a fourth light path P4 of the laser light L10 in the light path between the beam splitter unit 3 and the fixed mirror 16. It constitutes two parts P4b.
  • the optical path length of the optical path P1 of the measurement light L0 (optical path length considering the refractive index of each medium through which the optical path passes) and measurement
  • the optical path difference between the two optical paths P1 and P2 is corrected so that the difference between the light path L2 and the optical path length of the optical path P2 becomes small.
  • the second portion P4b of the optical path P4 of the laser beam L10 by the light transmitting portion 14, the difference between the optical path length of the optical path P3 of the laser beam L10 and the optical path length of the optical path P4 of the laser beam L10 is small.
  • the refractive index of the light transmitting portion 14 is equal to the refractive index of each optical block constituting the beam splitter unit 3, and the distance between the first mirror surface 31 and the second mirror surface 32 along the X axis direction. Is equal to the thickness of the light transmitting portion 14 along the Z-axis direction (that is, the distance between the surface 14 a of the light transmitting portion 14 and the fourth surface 13 b of the optical function member 13 along the Z-axis direction).
  • the second support structure 12 includes a connection unit 120.
  • the connection unit 120 includes a main body 121, a frame 122, and a fixing plate 123.
  • the main body portion 121 includes a pair of side wall portions 124 and 125 and a top wall portion 126.
  • the pair of side wall portions 124 and 125 are opposed to each other in the X-axis direction.
  • An opening 124 a is formed in the side wall portion 124 on one side in the X-axis direction.
  • the top wall portion 126 faces the support 9 in the Z-axis direction.
  • An opening 126 a is formed in the top wall portion 126.
  • the main body portion 121 is integrally formed of, for example, metal.
  • the main body portion 121 is provided with a plurality of positioning pins 121 a.
  • the main body portion 121 is positioned with respect to the support 9 by fitting the positioning pins 121a to the reference holes 9b and the holes 9c formed in the support 9, respectively, and in that state, the support 9 is formed by, for example, a bolt. Is attached to
  • the frame 122 is disposed on the surface of the side wall 124 opposite to the beam splitter unit 3.
  • the opening of the frame 122 faces the beam splitter unit 3 through the opening 124 a of the side wall 124.
  • the light incident portion 4 is disposed in the frame body 122.
  • the fixing plate 123 is a member for fixing the light incident part 4 disposed in the frame 122 to the main body part 121 (details will be described later).
  • the second support structure 12 further comprises a holding unit 130.
  • the holding unit 130 includes a main body portion 131, a frame 132, and a fixing plate 133.
  • the main body portion 131 is attached to the surface of the top wall portion 126 opposite to the support 9.
  • the main body portion 131 is positioned relative to the main body portion 121 of the connection unit 120 by a plurality of positioning pins 131a, and in that state, is attached to the top wall portion 126 by, for example, a bolt.
  • a recess 134 is formed on the surface of the main body portion 131 opposite to the support 9.
  • a first light passage hole 135, a second light passage hole 136 and a third light passage hole 137 are formed on the bottom of the recess 134.
  • the first light passage hole 135 is formed at a position facing the first mirror surface 31 of the beam splitter unit 3 in the Z-axis direction.
  • the second light passage hole 136 is formed on the other side of the first light passage hole 135 in the X-axis direction (that is, the side opposite to the light incident part 4).
  • the third light passage hole 137 is formed on the other side of the second light passage hole 136 in the X-axis direction.
  • the frame 132 is disposed on the bottom of the recess 134.
  • the opening of the frame 132 faces the third light passage hole 137.
  • the second light source 7 is disposed in the frame 132.
  • the first light detector 6 is disposed on the bottom of the recess 134 so as to face the first light passage hole 135.
  • the second light detector 8 is disposed on the bottom of the recess 134 so as to face the second light passage hole 136.
  • the fixing plate 133 fixes the first light detector 6 and the second light detector 8 arranged on the bottom of the recess 134 and the second light source 7 arranged on the frame 132 to the main body 131. It is a member (details will be described later).
  • the light incident unit 4 has a holder 41 and a collimator lens 42.
  • the holder 41 holds the collimator lens 42 and is configured to be able to connect an optical fiber (not shown) for guiding the measurement light L0.
  • the collimator lens 42 collimates the measurement light L0 emitted from the optical fiber.
  • the optical fiber is connected to the holder 41, the optical axis of the optical fiber coincides with the optical axis of the collimator lens 42.
  • the holder 41 is provided with a flange portion 41 a.
  • the flange portion 41 a is disposed between the frame body 122 and the fixing plate 123.
  • the fixing plate 123 is attached to the side wall 124 by, for example, a bolt, whereby the light incident part 4 disposed in the frame 122 is fixed to the main body 121.
  • the light incident unit 4 is disposed on one side of the beam splitter unit 3 in the X-axis direction, and is supported by the second support structure 12.
  • the light incidence unit 4 is a beam splitter for measuring light L0 incident from the first light source via the measuring object or measuring light L0 emitted from the measuring object (in the present embodiment, the measuring light L0 guided by the optical fiber) The light is incident on the unit 3.
  • a filter 54 is attached to the frame 122.
  • the filter 54 has a function of cutting the laser beam L10.
  • the filter 54 is disposed in the opening 124 a of the side wall portion 124 in a state of being inclined with respect to the optical axis of the light incident portion 4.
  • the filter 54 blocks the opening of the frame 122 when viewed in the X-axis direction.
  • the filter 54 is disposed between the light incident part 4 and the beam splitter unit 3 and is supported by the second support structure 12 in a state of being inclined with respect to the optical axis of the light incident part 4 .
  • the optical surface of the filter 54 is a surface parallel to the Z-axis direction, and forms an angle of 10 ° to 20 ° with the Y-axis direction.
  • the optical axis of the light incident part 4 is parallel to the X-axis direction.
  • the filter 54 is inclined with respect to the optical axis of the light incident portion 4, light in the same wavelength band as the laser light L10 is reflected to the outside of the interference optical system, and the light becomes stray light. It can be reliably prevented.
  • light of the same wavelength band as the laser light L10 emitted from the beam splitter unit 3 along the X-axis direction is reflected by the filter 54 and a pair of light beams in the main portion 121 of the second support structure 12
  • the light is taken out of the interference optical system from between the side wall portions 124 and 125. Thereby, the light can be reliably prevented from becoming stray light.
  • the first light detector 6 has a holder 61, a light detection element 62, and a condenser lens 63.
  • the holder 61 holds the light detection element 62 and the condenser lens 63.
  • the light detection element 62 detects the interference light L1 of the measurement light.
  • the light detection element 62 is, for example, an InGaAs photodiode.
  • the condenser lens 63 condenses the interference light L 1 of the measurement light incident on the light detection element 62 on the light detection element 62.
  • the optical axis of the light detection element 62 and the optical axis of the condensing lens 63 coincide with each other.
  • the holder 61 is provided with a flange portion 61 a.
  • the flange portion 61 a is disposed between the bottom surface of the recess 134 of the main body portion 131 and the fixing plate 133.
  • the fixing plate 133 is attached to the main body portion 131 by, for example, a bolt, whereby the first light detector 6 disposed on the bottom surface of the recess 134 is fixed to the main body portion 131.
  • the first light detector 6 is disposed on one side of the beam splitter unit 3 in the Z-axis direction, and is supported by the second support structure 12.
  • the first light detector 6 is opposed to the first mirror surface 31 of the beam splitter unit 3 in the Z-axis direction.
  • the first light detector 6 detects the interference light L 1 of the measurement light emitted from the beam splitter unit 3.
  • the second light detector 8 has a holder 81, a light detection element 82, and a condenser lens 83.
  • the holder 81 holds the light detection element 82 and the condenser lens 83.
  • the light detection element 82 detects the interference light L11 of the laser light.
  • the light detection element 82 is, for example, a Si photodiode.
  • the condenser lens 83 condenses the interference light L11 of the laser beam incident on the light detection element 82 on the light detection element 82.
  • the optical axis of the light detection element 82 and the optical axis of the condensing lens 83 coincide with each other.
  • the holder 81 is provided with a flange portion 81 a.
  • the flange portion 81 a is disposed between the bottom surface of the recess 134 of the main body portion 131 and the fixing plate 133.
  • the fixing plate 133 is attached to the main body 131 by, for example, a bolt, whereby the second light detector 8 disposed on the bottom surface of the recess 134 is fixed to the main body 131.
  • the second light detector 8 is disposed on one side of the beam splitter unit 3 in the Z-axis direction, and is supported by the second support structure 12.
  • the second light detector 8 detects the interference light L11 of the laser light emitted from the beam splitter unit 3.
  • the second light source 7 has a holder 71, a light emitting element 72, and a collimator lens 73.
  • the holder 71 holds the light emitting element 72 and the collimator lens 73.
  • the light emitting element 72 emits a laser beam L10.
  • the light emitting element 72 is, for example, a semiconductor laser such as a VCSEL.
  • the collimator lens 73 collimates the laser beam L10 emitted from the light emitting element 72.
  • the optical axis of the light emitting element 72 and the optical axis of the collimator lens 73 coincide with each other.
  • the holder 71 is provided with a flange portion 71 a.
  • the flange portion 71 a is disposed between the frame 132 and the fixing plate 133.
  • the fixing plate 133 is attached to the main body 131 by, for example, a bolt, whereby the second light source 7 disposed in the frame 132 is fixed to the main body 131.
  • the second light source 7 is disposed on one side of the beam splitter unit 3 in the Z-axis direction, and is supported by the second support structure 12.
  • the second light source 7 emits a laser beam L10 to be incident on the beam splitter unit 3.
  • the holding unit 130 the first light detector (first light device) 6, the second light detector (second light device) 8, and the second light source (third light device) 7 are on the same side. And the first light detector 6, the second light detector 8, and the second light source 7 are arranged in the order of the first light detector 6, the second light detector 8, and the second light source 7. Hold In the present embodiment, the holding unit 130 is configured such that, on one side of the beam splitter unit 3 in the Z-axis direction, the first light detector 6, the second light detector 8 and the second light source 7 are on the other side in the Z-axis direction. The first light detector 6, the second light detector 8, and the second light source 7 are held so as to face the direction (i.e., the beam splitter unit 3 side).
  • the holding unit 130 is arranged such that the first light detector 6, the second light detector 8 and the second light source 7 are arranged in this order from one side in the X-axis direction (that is, the light incident portion 4 side). The first light detector 6, the second light detector 8 and the second light source 7 are held.
  • the first mirror 51, the second mirror 52 and the third mirror 53 are attached to the main body portion 131 of the holding unit 130.
  • the first mirror 51 is held by the holding unit 130 so as to be located on the opposite side of the first light passing hole 135 with respect to the first light detector 6.
  • the second mirror 52 is held by the holding unit 130 so as to be located on the opposite side of the second light passing hole 136 from the second light detector 8.
  • the third mirror 53 is held by the holding unit 130 so as to be located on the opposite side of the third light passage hole 137 from the second light source 7.
  • the first mirror 51 has a function of transmitting the measurement light L0 and reflecting the laser light L10, and is a dichroic mirror inclined with respect to the optical axis of the first light detector 6.
  • the first mirror 51 is disposed between the beam splitter unit 3 and the first light detector 6. That is, the first mirror 51 is disposed to face the beam splitter unit 3 and the first light detector 6.
  • the optical surface of the first mirror 51 is a surface parallel to the Y-axis direction and that forms an angle of 45 ° with the Z-axis direction.
  • the optical axis of the first light detector 6 is parallel to the Z-axis direction.
  • the second mirror 52 has a function of reflecting a part of the laser beam L10 and transmitting the remaining part of the laser beam L10, and is a mirror (for example, a half mirror) parallel to the first mirror 51.
  • the second mirror 52 is disposed so as to overlap the first mirror 51 when viewed in the X-axis direction and to overlap the second light detector 8 when viewed in the Z-axis direction. That is, the second mirror 52 is disposed to face the first mirror 51 and the second light detector 8.
  • the optical surface of the second mirror 52 is a surface parallel to the Y-axis direction and that forms an angle of 45 ° with the Z-axis direction.
  • the third mirror 53 has a function of reflecting the laser light L10, and is a mirror (for example, a total reflection mirror) parallel to the second mirror 52.
  • the third mirror 53 is disposed so as to overlap the second mirror 52 when viewed in the X-axis direction and to overlap the second light source 7 when viewed in the Z-axis direction. That is, the third mirror 53 is disposed to face the second mirror 52 and the second light source 7.
  • the optical surface of the third mirror 53 is a surface parallel to the Y-axis direction and a surface that forms an angle of 45 ° with the Z-axis direction.
  • An aperture 55 is attached to the main body portion 131 of the holding unit 130.
  • the aperture 55 is held by the holding unit 130 so as to be located between the first mirror 51 and the first light detector 6.
  • the aperture 55 is a member having an opening having a circular shape when viewed in the Z-axis direction, and is disposed in the first light passage hole 135.
  • the interference light L1 of the measurement light emitted from the beam splitter unit 3 along the Z-axis direction passes through the first mirror 51, enters the first light detector 6 through the aperture 55, and detects the first light. Is detected by the sensor 6.
  • the laser beam L10 emitted from the second light source 7 is reflected by the third mirror 53, passes through the second mirror 52, is reflected by the first mirror 51, and is transmitted to the beam splitter unit 3 along the Z axis direction. It will be incident.
  • the interference light L11 of the laser light emitted from the beam splitter unit 3 along the Z-axis direction is reflected by the first mirror 51 and the second mirror 52 and enters the second light detector 8, and the second light detector 8 is detected.
  • the beam portion 224 includes the first beam portion 224 d provided in the movable portion 22 b and the second beam portion provided in the first elastic support portion 26 and the second elastic support portion 27. And 224e.
  • the first beam portion 224d and the second beam portion 224e have, for example, the same configuration as the inner beam portion 224a, the outer beam portion 224b, and the connection beam portion 224c described above.
  • the second beam portion 224e may be disposed, for example, on the levers 261 and 271 shown in FIG.
  • the beam portion 224 may have only one of the first beam portion 224 d and the second beam portion 224 e. In FIG. 12, the illustration of the second beam portion 224e provided in the second elastic support portion 27 is omitted.
  • an SOI substrate 100 having portions corresponding to the base 21, the movable portion 22 b and the drive portion 23 is prepared (first step).
  • the SOI substrate 100 in which the support layer 101 is thicker than the device layer 102 is prepared.
  • a portion corresponding to the base 21, the movable portion 22 b and the drive portion 23 means, for example, a portion to be the base 21, the movable portion 22 b and the drive portion 23 after processing.
  • a first resist layer 104 is formed in a region corresponding to the base 21 in the surface 101a opposite to the intermediate layer 103 in the support layer 101 (second step, FIG. 13A).
  • the first resist layer 104 is not formed on the surface 101 a in a region corresponding to the region where the electrode pad 211 is to be formed.
  • an area corresponding to an element in a surface means, for example, an area overlapping the element when viewed from the Z-axis direction in the surface.
  • a region corresponding to the base 21 in the surface 101a means a region overlapping the base 21 when viewed from the Z-axis direction in the surface 101a.
  • the support layer 101 is etched to an intermediate portion in the thickness direction (Z-axis direction) to form a recess 105 in the support layer 101 (third step).
  • the first resist layer 104 is peeled off (FIG. 13B).
  • the third step in other words, the support layer 101 is etched so as not to reach the intermediate layer 103.
  • the depth of the recess 105 is determined in accordance with the thickness of the beam portion 224.
  • a plurality of recesses 105 are formed.
  • One concave portion 105 is formed at a position corresponding to the movable portion 22 b and the drive portion 23.
  • the other recess 105 is formed at a position corresponding to the planned formation position of each electrode pad 211.
  • a second resist layer 106 is formed on a region corresponding to the beam portion 224 in the bottom surface 105a of each recess 105, the side surface 105b of each recess 105, and the surface 101a of the support layer 101 (fourth step, FIG. 14 (a).
  • the second resist layer 106 is formed on the entire surface of the side surface 105 b and the entire surface 101 a. As shown in FIG. 14A, the second resist layer 106 is also formed in a region of the bottom surface 105a along the boundary with the side surface 105b. This is because when patterning the second resist layer 106, a part of the second resist layer 106 remains along the boundary between the bottom surface 105a and the side surface 105b.
  • the second resist layer 106 is formed by, for example, a spray coating method, but may be formed by a dip coating method.
  • the support portion 101 is etched down to the intermediate layer 103 using the second resist layer 106 as a mask to form a beam portion 224 (fifth step).
  • the exposed intermediate layer 103 is peeled off (FIG. 14 (b)). Since the second resist layer 106 is formed to extend from the side surface 105 b to the bottom surface 105 a of the recess 105, the step surface 107 is formed on the base 21 in the fifth step.
  • the step surface 107 extends along the edge of each recess 105 when viewed in the Z-axis direction.
  • the step surface 107 is shown in FIGS. 5 and 6. Further, in the second to fifth steps, the opening 213 and the groove portion 216 (FIG. 11) described above are formed in parallel with the formation of the beam portion 224.
  • the step surface 107 corresponds to the above-described step surface 215 b.
  • a third resist layer 108 is formed in the region corresponding to the base 21, the movable portion 22 b and the drive portion 23 in the surface 102 b on the opposite side to the intermediate layer 103 in the device layer 102 (FIG. 15A) ).
  • the device layer 102 is through-etched using the third resist layer 108 as a mask. Thereby, the base 21, the movable portion 22b, and the drive portion 23 are separated from each other.
  • the third resist layer 108 is peeled off (FIG. 15B).
  • the mirror surface 22 a is formed on the surface 102 a on the side of the intermediate layer 103 in the device layer 102 (sixth step).
  • the mirror surface 22a is deposited, for example, by sputtering using a hard mask.
  • the electrode pad 211 is formed on the surface 102 a of the device layer 102, and the electrode pad 212 is formed on the surface 101 a of the support layer 101 (FIG. 12).
  • the electrode pads 211 and 212 are formed, for example, by sputtering using a hard mask.
  • the order of steps is not limited to the above-described example.
  • the formation of the third resist layer 108 and the etching of the device layer 102 may be performed before the second step or before the fourth step.
  • the formation of the electrode pad 211 and the electrode pad 212 may be performed before the formation of the mirror surface 22a.
  • the formation of the electrode pads 211 and 212 may be performed between the fifth step and the sixth step.
  • each processing step is simultaneously performed on a wafer (semiconductor substrate) including a plurality of portions corresponding to the above-described SOI substrate 100.
  • the plurality of mirror devices 20 may be collectively formed by dicing at dicing lines set at the boundaries between the portions corresponding to the SOI substrate 100.
  • the wafer is cut in a state where the surface 101a of the support layer 101 is attached to a dicing tape to fix the wafer.
  • the mirror device manufactured by the manufacturing method of the comparative example has the same configuration as the mirror device 20 of the first embodiment. That is, the mirror device of the comparative example has the base 21A, the movable portion 22bA, and the drive portion 23A (FIG. 18).
  • the movable portion 22bA has a beam portion 224A.
  • an SOI substrate 100A having a support layer 101A, a device layer 102A, and an intermediate layer 103A is prepared.
  • the SOI substrate 100A has portions corresponding to the base 21A, the movable portion 22bA, and the drive portion 23A.
  • an oxide film 109a is formed on the surface 101aA opposite to the intermediate layer 103A in the support layer 101A, and an oxide film 109b is formed on the surface 102bA opposite to the intermediate layer 103A in the device layer 102A.
  • a resist layer 110a is formed in a region corresponding to the base 21A and the beam portion 224A in the surface of the oxide film 109a (FIG. 16A).
  • the resist layer 110a is peeled off (FIG. 16B).
  • a resist layer 110b is formed in a region corresponding to the base 21 in the surface of the oxide film 109a (FIG. 17A).
  • the support layer 101A is etched down to the intermediate layer 103A using the resist layer 110b as a mask to form a beam portion 224A (FIG. 17B).
  • the exposed oxide film 109a is also etched at the same time during the etching, the region where the oxide film 109a is formed is etched compared to the region where the oxide film 109a is not formed. This is because the speed is slower. Subsequently, after the resist layer 110b, the oxide film 109a, and the oxide film 109b are peeled off, the exposed intermediate layer 103A is removed (FIG. 18).
  • FIGS. 19 (a) to 21 (b) 19 (a), 20 (a) and 21 (a) schematically show a state in the middle of etching for forming the beam portion 224A, and FIGS. 19 (b) and 20 (b). And FIG. 21 (b) schematically show the state after the etching.
  • the width of the tip portion is larger than the width of the base portion. It is easy to be formed in a wide reverse taper shape. Therefore, it is difficult to control the width of the beam portion 224A to a desired width.
  • the beam portion 224A may be easily formed in a forward tapered shape where the width of the distal end is narrower than the width of the proximal end. In any case, it is difficult to control the width of the beam portion 224A.
  • the portions 224Aa and 224Ab are included. Between the etching rates, the height of the portion 224Aa may be different from the height of the portion 224Ab.
  • the code DP indicates a deposited layer formed on the side surface of the beam portion 224A at the time of etching.
  • the difference in the etching rates of the portions 224Aa and 224Ab is due to the microloading effect in which the etching rate decreases as the aspect ratio (the ratio of the pattern dimension to the depth) of the grooves surrounding the beam portion 224A increases. If the heights of the beam portions 224A are the same, the aspect ratio increases as the width of the groove narrows, and the etching is delayed.
  • the oxide film 109a is completely removed in the middle of the etching for forming the beam portion 224A.
  • residue RD is likely to occur at the edge of the beam portion 224A. This is considered to be due to the following reasons.
  • the aspect ratio of the groove surrounding the beam portion 224A is high, the etching rate becomes slow, and the beam portion 224A is easily formed in a forward tapered shape.
  • the beam portion 224 is formed by the two-step etching using the first resist layer 104 and the second resist layer 106 as a mask. Ru. Therefore, the beam portion 224 can be formed with high accuracy. That is, in the manufacturing method of the first embodiment, the width of the beam portion 224 can be easily controlled as compared with the manufacturing method of the comparative example. Also, when the beam portion 224 includes portions having different widths, it is easy to form the portions at the same height. Furthermore, the occurrence of residuals at the edge of the beam portion 224 can be suppressed.
  • the support layer 101 forming the beam portion 224 is thinner than the support layer 101 forming the base 21. Thereby, it can suppress that the beam part 224 protrudes from the base 21, and protection of the beam part 224 can be aimed at. More specifically, the beam portion 224 does not protrude from the base 21 at least while the movable portion 22 b is stopped, so that the beam portion 224 can be protected while the movable portion 22 b is stopped. Furthermore, since the beam portion 224 does not protrude from the base 21 during movement of the movable portion 22b, protection of the beam portion 224 can be achieved during movement of the movable portion 22b.
  • the beam portion 224 is suppressed from the base 21, it is possible to increase the moving amount of the movable portion 22 b in the Z-axis direction.
  • the beam portion 224 is attached to the dicing tape when dicing the SOI substrate 100.
  • the SOI substrate 100 in which the support layer 101 is thicker than the device layer 102 is prepared.
  • the thickness of the beam portion 224 can be secured in the obtained mirror device 20, and the deformation of the movable portion 22b can be more suitably suppressed.
  • the mirror surface 22 a is formed on the surface 102 a of the device layer 102 on the intermediate layer 103 side.
  • the mirror surface 22a can be protected by the base 21 and the beam portion 224. For example, damage to the mirror surface 22a due to direct contact at the time of transportation or the like can be suppressed.
  • the beam portion 224 includes a plurality of portions having different widths (an inner beam portion 224a, an outer beam portion 224b and a connecting beam portion 224c, or a first beam portion 224d and a second beam portion 224e). There is. In the manufacturing method of the first embodiment, even when the beam portion 224 includes a plurality of portions having different widths, the beam portion 224 can be formed with high accuracy.
  • the first elastic support portion 26 and the second elastic support portion 27 support the movable portion 22b so that the movable portion 22b can move along the Z-axis direction.
  • the beam portion 224 can be formed with high accuracy.
  • the mirror device 20 includes fixed comb electrodes 281 and 283 and movable comb electrodes 282 and 284. In the manufacturing method of the first embodiment, when manufacturing such a mirror device 20, the beam portion 224 can be formed with high accuracy.
  • each of the arrangement portion 221 and the mirror surface 22a may have an arbitrary shape such as a rectangular shape or an octagonal shape when viewed from the Z-axis direction.
  • the frame portion 222 may have an arbitrary ring shape such as a rectangular ring shape or an octagonal ring shape when viewed from the Z-axis direction.
  • Each of the light passage opening 24 and the light passage opening 25 may have any shape such as a circular shape or an octagonal shape when viewed from the Z-axis direction.
  • the mirror device 20 may have a hole or a notch formed in the base 21 as a first light passage instead of the light passage opening 24 or the light passage opening 25.
  • the semiconductor substrate constituting the mirror device 20 may not necessarily be an SOI substrate, and has a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and an insulating layer disposed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. It may be a substrate.
  • Each of the inner beam portion 224a, the outer beam portion 224b and the connection beam portion 224c may be formed in any shape.
  • the beam portion may extend obliquely with respect to the X-axis direction or the Y-axis direction, or may extend in a zigzag manner.
  • the arrangement, number, length, width and thickness of each beam may be set arbitrarily.
  • the thicknesses of the inner beam portion 224a, the outer beam portion 224b, and the connection beam portion 224c may be different from each other. At least one of these beams may be omitted.
  • the beam portion 224 may not surround the mirror surface 22 a when viewed in the Z-axis direction.
  • the shapes of the first torsion bars 266 and 276 and the second torsion bars 267 and 277 are not limited, and may be any shape such as a bar.
  • the mirror surface 22a may be disposed on the surface of the device layer 102 constituting the movable portion 22b opposite to the intermediate layer 103.
  • the surface of the support layer 101 constituting the base 21 opposite to the intermediate layer 103 is bonded to the third surface 13 a of the optical function member 13.
  • the second surface 21 b of the base 21 and the third surface 13 a of the optical function member 13 may be bonded to each other by means other than direct bonding (for example, an adhesive such as a UV curing resin).
  • the fixed mirror 16 may be separated from the fourth surface 13 b of the optical function member 13 as long as the fixed mirror 16 is disposed on the opposite side of the optical device 13 with respect to the optical function member 13.
  • the beam portion 224 is configured by the support layer 101 and the intermediate layer 103.
  • the beam portion 224 may be configured by at least the support layer 101.
  • the beam portion 224 is configured by only the support layer 101 It may be done.
  • the intermediate layer 103 may be disposed over the device layer 102 constituting the movable portion 22 b and the drive portion 23.
  • the mirror surface 22 a is provided on the intermediate layer 103.
  • the intermediate layer 103 is not removed.
  • the beam portion 224 can be formed with high accuracy as in the first embodiment.
  • the intermediate layer 103 functions as an etching stop layer, the thickness of the intermediate layer 103 is likely to vary. In the first embodiment, since the exposed intermediate layer 103 is removed, such thickness variation can be suppressed.
  • the optical device of the present disclosure is not limited to a mirror device, and may be an optical device in which another optical functional unit other than the mirror surface 22a is disposed on the movable unit 22b. As another optical function part, a lens etc. are mentioned, for example.
  • the drive unit 23 of the mirror device 20 may have three or more elastic supports that elastically support the movable mirror 22. In the mirror device 20, the moving direction of the movable portion 22b is a direction perpendicular to the first surface 21a of the base 21, but the moving direction of the movable portion 22b may be a direction intersecting the first surface 21a.
  • the actuator unit 28 is not limited to the electrostatic actuator, and may be, for example, a piezoelectric actuator, an electromagnetic actuator, or the like.
  • the mirror device 20 is not limited to one that constitutes an FTIR, and may constitute another optical system. Second Embodiment
  • the optical device 301 includes a base 305, a movable portion 307, a first torsion bar (elastic support portion) 311, and a second torsion bar (elastic support portion) 312.
  • the first and second torsion bars 311 and 312 support the movable portion 307 so that the movable portion 307 can swing around an axis L301 described later.
  • the optical device 301 is configured as a MEMS device by an SOI (Silicon On Insulator) substrate (semiconductor substrate) 309.
  • the optical device 301 has, for example, a rectangular plate shape.
  • the optical device 301 has a size of, for example, about 9 mm ⁇ 7 mm ⁇ 0.4 mm (thickness).
  • the base 305 is formed of a handle layer (first semiconductor layer) 391 constituting the SOI substrate 309, a device layer (second semiconductor layer) 392, and a part of the intermediate layer 393.
  • the handle layer 391 is a first silicon layer.
  • the device layer 392 is a second silicon layer.
  • the middle layer 393 is an insulating layer disposed between the handle layer 391 and the device layer 392.
  • the movable portion 307 is disposed with the intersection of the axis L301 and the axis L302 as a center position (center of gravity).
  • the axis L301 is a straight line extending in the X-axis direction (the direction parallel to the X-axis, the first direction).
  • the axis L302 is a straight line extending in the Y-axis direction (the direction parallel to the Y-axis, the second direction perpendicular to the first direction).
  • the movable portion 307 is axisymmetric with respect to the axis L301 and axisymmetric with respect to the axis L302 when viewed from the Z-axis direction (the direction parallel to the Z-axis, the first direction and the third direction perpendicular to the second direction). It has a shape.
  • the movable portion 307 includes an optical function portion 371, a fifth main portion 372, a frame 373, a plurality of fifth connection portions 374, a main body beam portion 375, a frame beam portion 376, and a plurality of connection beam portions 377. ,have.
  • the optical function unit 371 is provided in the fifth main unit 372.
  • the optical function portion 371 is a mirror formed on the surface 392 a of the device layer 392 constituting the fifth main portion 372 opposite to the handle layer 391. Such a mirror is obtained, for example, by forming a metal film on the surface 392a of the device layer 392 constituting the fifth main body 372 by vapor deposition.
  • the fifth main body portion 372 is formed by a part of the device layer 392.
  • the fifth main portion 372 has, for example, a circular shape when viewed in the Z-axis direction.
  • the frame 373 surrounds the fifth main portion 372 when viewed in the Z-axis direction.
  • the frame 373 is formed by part of the device layer 392.
  • the frame 373 has, for example, an octagonal annular shape when viewed from the Z-axis direction.
  • the plurality of fifth connection portions 374 are disposed on both sides of the fifth main body 372 on the axis L301 and on both sides of the fifth main body 372 on the axis L2.
  • the plurality of fifth connection portions 374 correspond to the first end portion 307 a (position between the first end portion 307 a and the central position of the movable portion 307), and the second end portion 307 b. (The position between the second end portion 307 b and the center position of the movable portion 307), the position on the extension of the first torsion bar 311, and the position on the extension of the second torsion bar 312 There is.
  • Each fifth connection portion 374 is connected to the fifth main portion 372 and the frame 373.
  • Each fifth connection 374 is bridged between the fifth main body 372 and the frame 373.
  • Each fifth connection portion 374 is formed by a part of the device layer 392.
  • the main body beam 375 extends along the outer edge of the fifth main body 372.
  • the main body beam portion 375 is formed by the handle layer 391 and a part of the intermediate layer 393.
  • the main body beam portion 375 is formed on the surface 392 b on the handle layer 391 side in the device layer 392 constituting the fifth main body portion 372.
  • the main body beam portion 375 has, for example, a circular ring shape when viewed from the Z-axis direction.
  • the frame beam 376 extends along the frame 373.
  • the frame beam 376 is formed by the handle layer 391 and part of the intermediate layer 393.
  • the frame beam 376 is formed on the surface 392 b of the device layer 392 that constitutes the frame 373.
  • the frame beam 376 has, for example, an octagonal annular shape when viewed from the Z-axis direction.
  • the plurality of connection beam portions 377 are respectively disposed in the plurality of fifth connection portions 374.
  • Each connection beam 377 is connected to the main body beam 375 and the frame beam 376.
  • Each connection beam 377 is bridged between the main body beam 375 and the frame beam 376.
  • Each connection beam portion 377 is formed by a portion of the handle layer 391 and the intermediate layer 393.
  • Each connection beam portion 377 is formed on the surface 392 b of the device layer 392 which constitutes each fifth connection portion 374.
  • the handle layer 391 constituting the main body beam 375, the frame beam 376, and each connection beam 377 is thinner than the handle layer 391 constituting the base 305.
  • the first torsion bar 311 is disposed on one side of the movable portion 307 in the X-axis direction.
  • the first torsion bar 311 extends along the X-axis direction on the axis L301.
  • the first torsion bar 311 is formed by a part of the device layer 392.
  • the first torsion bar 311 is connected to the base 305 and the movable portion 307.
  • the first torsion bar 311 is bridged between the base 305 and the movable portion 307 (the frame 373 in the optical device 301).
  • the first torsion bar 311 has a movable portion 307 so that the curvatures of the outer edge of the first torsion bar 311 and the outer edge of the movable portion 307 (the outer edge of the frame 373 in the optical device 301) are continuous when viewed from the Z-axis direction. It is connected to the. Specifically, in the portion of the first torsion bar 311 connected to the movable portion 307, both side surfaces of the portion are concavely curved such that the width of the portion in the Y-axis direction becomes larger as the movable portion 307 approaches.
  • both sides of the portion have a concavely curved shape so that the width of the portion in the Y-axis direction becomes larger as it approaches the base 305 There is.
  • the second torsion bar 312 is disposed on the other side of the movable portion 307 in the X-axis direction.
  • the second torsion bar 312 extends along the X-axis direction on the axis L301.
  • the second torsion bar 312 is formed by a part of the device layer 392.
  • the second torsion bar 312 is connected to the base 305 and the movable portion 307.
  • the second torsion bar 312 is bridged between the base 305 and the movable portion 307 (the frame 373 in the optical device 301).
  • the second torsion bar 312 has a movable portion 307 so that the curvatures of the outer edge of the second torsion bar 312 and the outer edge of the movable portion 307 (the outer edge of the frame 373 in the optical device 301) are continuous when viewed from the Z-axis direction. It is connected to the. Specifically, in the portion of the second torsion bar 312 connected to the movable portion 307, both side surfaces of the portion are concavely curved such that the width of the portion in the Y-axis direction becomes larger as the movable portion 307 approaches.
  • both side surfaces of the portion have a concavely curved shape so that the width of the portion in the Y-axis direction becomes larger as it approaches the base 305 There is.
  • the optical device 301 further includes a first support portion 321, a second support portion 322, a third support portion 323, and a fourth support portion 324.
  • the first support portion 321 is disposed on one side of the first torsion bar 311 in the Y-axis direction, and is connected to the movable portion 307.
  • the second support portion 322 is disposed on the other side of the first torsion bar 311 in the Y-axis direction, and is connected to the movable portion 307.
  • the third support portion 323 is disposed on one side of the second torsion bar 312 in the Y-axis direction, and is connected to the movable portion 307.
  • the fourth support portion 324 is disposed on the other side of the second torsion bar 312 in the Y-axis direction, and the fourth support portion 324 is connected to the movable portion 307.
  • the first support portion 321 has a first main body portion 321 a, a first connection portion 321 b, and a first beam portion 321 c.
  • the first body portion 321 a extends in the X-axis direction with a gap formed between the first body portion 321 a and the first torsion bar 311.
  • the first main portion 321 a is formed of a part of the device layer 392.
  • the first connection portion 321 b is connected to the first main portion 321 a and the movable portion 307.
  • the first connection portion 321 b is bridged between the first main portion 321 a and the movable portion 307 (the frame 373 in the optical device 301).
  • the first connection portion 321 b is formed by a part of the device layer 392.
  • the first connection portion 321 b has a bent shape apart from a portion of the first torsion bar 311 connected to the movable portion 307.
  • the first beam portion 321c is formed on the first main portion 321a and the first connection portion 321b such that the thickness of the first support portion 321 in the Z-axis direction is larger than the thickness of the first torsion bar 311 in the Z-axis direction. It is formed.
  • the first beam portion 321 c extends across the first main portion 321 a and the first connection portion 321 b and is connected to the frame beam portion 376.
  • the first beam portion 321 c is formed by the handle layer 391 and a part of the intermediate layer 393.
  • the width of the first beam portion 321c in the Y-axis direction is smaller than the width of the first main portion 321a in the Y-axis direction.
  • the first beam portion 321c is formed on the surface 392b of the device layer 392 that constitutes the first main portion 321a and the first connection portion 321b.
  • the first beam portion 321c is a portion that protrudes from the surface 392b of the device layer 392 that configures the first and second torsion bars 311 and 312 in the Z-axis direction.
  • the handle layer 391 constituting the first beam portion 321 c is thinner than the handle layer 391 constituting the base 305.
  • the second support portion 322 includes a second main body portion 322a, a second connection portion 322b, and a second beam portion 322c.
  • the second main body 322 a extends in the X-axis direction with a gap formed between the second main body 322 a and the first torsion bar 311.
  • the second main body 322 a is formed by a part of the device layer 392.
  • the second connection portion 322 b is connected to the second main portion 322 a and the movable portion 307.
  • the second connection portion 322 b is bridged between the second main body portion 322 a and the movable portion 307 (the frame 373 in the optical device 301).
  • the second connection portion 322 b is formed by a part of the device layer 392.
  • the second connection portion 322 b has a shape bent away from a portion of the first torsion bar 311 connected to the movable portion 307.
  • the second beam portion 322c is formed on the second main portion 322a and the second connection portion 322b such that the thickness of the second support portion 322 in the Z-axis direction is larger than the thickness of the first torsion bar 311 in the Z-axis direction. It is formed.
  • the second beam 322 c extends across the second main body 322 a and the second connecting portion 322 b and is connected to the frame beam 376.
  • the second beam portion 322 c is formed by the handle layer 391 and a part of the intermediate layer 393.
  • the width of the second beam portion 322c in the Y-axis direction is smaller than the width of the second main portion 322a in the Y-axis direction.
  • the second beam portion 322c is formed on the surface 392b of the device layer 392 that constitutes the second main portion 322a and the second connection portion 322b.
  • the second beam portion 322c is a portion that protrudes from the surface 392b of the device layer 392 that configures the first and second torsion bars 311 and 312 in the Z-axis direction.
  • the handle layer 391 constituting the second beam portion 322 c is thinner than the handle layer 391 constituting the base 305.
  • the third support portion 323 includes a third main body portion 323a, a third connection portion 323b, and a third beam portion 323c.
  • the third main body portion 323a extends in the X-axis direction with a gap formed between the third main body portion 323a and the second torsion bar 312.
  • the third main body portion 323 a is formed of a part of the device layer 392.
  • the third connection portion 323 b is connected to the third main body portion 323 a and the movable portion 307.
  • the third connection portion 323 b is bridged between the third main body portion 323 a and the movable portion 307 (the frame 373 in the optical device 301).
  • the third connection portion 323 b is formed by a part of the device layer 392.
  • the third connection portion 323 b has a shape bent away from a portion of the second torsion bar 312 connected to the movable portion 307.
  • the third beam portion 323c is formed on the third main portion 323a and the third connection portion 323b such that the thickness of the third support portion 323 in the Z-axis direction is larger than the thickness of the second torsion bar 312 in the Z-axis direction. It is formed.
  • the third beam portion 323 c extends across the third main body portion 323 a and the third connection portion 323 b, and is connected to the frame beam portion 376.
  • the third beam portion 323 c is formed of the handle layer 391 and a part of the intermediate layer 393.
  • the width of the third beam portion 323c in the Y-axis direction is smaller than the width of the third main portion 323a in the Y-axis direction.
  • the third beam portion 323c is formed on the surface 392b of the device layer 392 that constitutes the third main portion 323a and the third connection portion 323b.
  • the third beam portion 323c is a portion that protrudes from the surface 392b of the device layer 392 that configures the first and second torsion bars 311 and 312 in the Z-axis direction.
  • the handle layer 391 constituting the third beam portion 323 c is thinner than the handle layer 391 constituting the base 305.
  • the fourth support portion 324 includes a fourth main body portion 324a, a fourth connection portion 324b, and a fourth beam portion 324c.
  • the fourth body portion 324 a extends in the X-axis direction with a gap formed between the fourth body portion 324 a and the second torsion bar 312.
  • the fourth body portion 324 a is formed by a part of the device layer 392.
  • the fourth connection portion 324 b is connected to the fourth main body portion 324 a and the movable portion 307.
  • the fourth connection portion 324 b is bridged between the fourth main body portion 324 a and the movable portion 307 (the frame 373 in the optical device 301).
  • the fourth connection portion 324 b is formed by a part of the device layer 392.
  • the fourth connection portion 324 b has a bent shape apart from a portion of the second torsion bar 312 connected to the movable portion 307.
  • the fourth beam portion 324c is formed on the fourth main portion 324a and the fourth connection portion 324b such that the thickness of the fourth support portion 324 in the Z-axis direction is larger than the thickness of the second torsion bar 312 in the Z-axis direction. It is formed.
  • the fourth beam portion 324 c extends over the fourth main portion 324 a and the fourth connection portion 324 b and is connected to the frame beam portion 376.
  • the fourth beam portion 324 c is formed by the handle layer 391 and a part of the intermediate layer 393.
  • the width of the fourth beam portion 324c in the Y-axis direction is smaller than the width of the fourth main portion 324a in the Y-axis direction.
  • the fourth beam portion 324c is formed on the surface 392b of the device layer 392 that constitutes the fourth main portion 324a and the fourth connection portion 324b.
  • the fourth beam portion 324c is a portion that protrudes from the surface 392b of the device layer 392 that configures the first and second torsion bars 311 and 312 in the Z-axis direction.
  • the handle layer 391 constituting the fourth beam portion 324 c is thinner than the handle layer 391 constituting the base 305.
  • the optical device 301 includes a first movable comb electrode 331, a second movable comb electrode 332, a third movable comb electrode 333, a fourth movable comb electrode 334, and a fifth movable comb electrode 335. And a sixth movable comb electrode 336.
  • the first movable comb electrode 331 is provided on the first main portion 321 a of the first support portion 321.
  • the second movable comb electrode 332 is provided on the second main body 322 a of the second support 322.
  • the third movable comb electrode 333 is provided in the third main body portion 323 a of the third support portion 323.
  • the fourth movable comb electrode 334 is provided on the fourth main portion 324 a of the fourth support portion 324.
  • the fifth movable comb electrode 335 is provided in a portion including the first end portion 307 a of the movable portion 307.
  • the first end portion 307 a is an end portion on one side of the movable portion 307 in the Y-axis direction.
  • a fifth movable comb electrode 335 is provided.
  • the sixth movable comb electrode 336 is provided in a portion including the second end portion 307 b of the movable portion 307.
  • the second end 307 b is the other end of the movable portion 307 in the Y-axis direction.
  • a sixth movable comb electrode 336 is provided.
  • the first movable comb electrode 331 is formed of part of the device layer 392.
  • the first movable comb electrode 331 is disposed between the first main portion 321 a of the first support portion 321 and the first end 307 a of the movable portion 307 when viewed in the X-axis direction.
  • the first movable comb electrode 331 has a plurality of first movable combs 331 a.
  • Each of the first movable comb teeth 331 a is provided on the side surface of the first main body 321 a of the first support 321 opposite to the first torsion bar 311.
  • Each of the first movable comb teeth 331a extends along a plane perpendicular to the X-axis direction.
  • the plurality of first movable comb teeth 331a are arranged such that the distance between the first movable comb teeth 331a adjacent to each other in the X-axis direction is constant.
  • the second movable comb electrode 332 is formed of part of the device layer 392.
  • the second movable comb electrode 332 is disposed between the second main body portion 322 a of the second support portion 322 and the second end portion 307 b of the movable portion 307 when viewed in the X-axis direction.
  • the second movable comb electrode 332 has a plurality of second movable comb teeth 332 a.
  • Each of the second movable comb teeth 332 a is provided on the side surface of the second main body 322 a of the second support 322 opposite to the first torsion bar 311.
  • Each second movable comb 332 a extends along a plane perpendicular to the X-axis direction.
  • the plurality of second movable comb teeth 332a are arranged such that the distance between the second movable comb teeth 332a adjacent to each other in the X-axis direction is constant.
  • the third movable comb electrode 333 is formed of a part of the device layer 392.
  • the third movable comb electrode 333 is disposed between the third main body portion 323 a of the third support portion 323 and the first end portion 307 a of the movable portion 307 when viewed in the X-axis direction.
  • the third movable comb electrode 333 has a plurality of third movable comb teeth 333 a.
  • the third movable comb teeth 333a are provided on the side surface of the third main body 323a of the third support 323 opposite to the second torsion bar 312.
  • Each of the third movable comb teeth 333a extends along a plane perpendicular to the X-axis direction.
  • the plurality of third movable comb teeth 333a are arranged such that the distance between the third movable comb teeth 333a adjacent to each other in the X-axis direction is constant.
  • the fourth movable comb electrode 334 is formed of part of the device layer 392.
  • the fourth movable comb electrode 334 is disposed between the fourth main portion 324 a of the fourth support portion 324 and the second end 307 b of the movable portion 307 when viewed in the X-axis direction.
  • the fourth movable comb electrode 334 has a plurality of fourth movable comb teeth 334 a.
  • the fourth movable comb teeth 334 a are provided on the side surface of the fourth main body 324 a of the fourth support 324 opposite to the second torsion bar 312.
  • Each of the fourth movable comb teeth 334a extends along a plane perpendicular to the X-axis direction.
  • the plurality of fourth movable comb teeth 334a are arranged such that the distance between the fourth movable comb teeth 334a adjacent to each other in the X-axis direction is constant.
  • the fifth movable comb electrode 335 is formed of part of the device layer 392.
  • the fifth movable comb electrode 335 has a plurality of fifth movable comb teeth 335 a.
  • Each fifth movable comb tooth 335 a is provided on the side of the frame 373 including the first end 307 a on the side opposite to the fifth main body 372.
  • Each fifth movable comb tooth 335 a extends along a plane perpendicular to the X-axis direction.
  • the plurality of fifth movable comb teeth 335a are arranged such that the distance between the fifth movable comb teeth 335a adjacent to each other in the X-axis direction is constant.
  • the sixth movable comb electrode 336 is formed by a part of the device layer 392.
  • the sixth movable comb electrode 336 has a plurality of sixth movable comb teeth 336a.
  • Each of the sixth movable comb teeth 336 a is provided on the side of the frame 373 including the second end 307 b on the side opposite to the fifth main body 372.
  • Each sixth movable comb tooth 336a extends along a plane perpendicular to the X-axis direction.
  • the plurality of sixth movable comb teeth 336a are arranged such that the distance between the sixth movable comb teeth 336a adjacent to each other in the X-axis direction is constant.
  • the optical device 301 includes a first fixed comb electrode 341, a second fixed comb electrode 342, a third fixed comb electrode 343, a fourth fixed comb electrode 344, and a fifth fixed comb electrode 345; And a sixth fixed comb electrode 346.
  • the first fixed comb electrode 341, the second fixed comb electrode 342, the third fixed comb electrode 343, the fourth fixed comb electrode 344, the fifth fixed comb electrode 345, and the sixth fixed comb electrode 346 have bases It is provided in 305.
  • the first fixed comb electrode 341 is formed of part of the device layer 392.
  • the first fixed comb electrode 341 has a plurality of first fixed comb teeth 341 a.
  • Each of the first fixed comb teeth 341a is provided on the side surface of the base 305 that faces the side surface of the first main portion 321a provided with the plurality of first movable comb teeth 331a.
  • Each first fixed comb tooth 341 a extends along a plane perpendicular to the X-axis direction.
  • the plurality of first fixed comb teeth 341a are arranged such that the distance between the first fixed comb teeth 341a adjacent to each other in the X-axis direction is constant, and are alternately arranged with the plurality of first movable comb teeth 331a. ing.
  • the adjacent first movable comb teeth 331a and the first fixed comb teeth 341a face each other in the X-axis direction.
  • the distance between the adjacent first movable comb teeth 331 a and the first fixed comb teeth 341 a is, for example, about several ⁇ m.
  • the second fixed comb electrode 342 is formed of part of the device layer 392.
  • the second fixed comb electrode 342 has a plurality of second fixed comb teeth 342 a.
  • Each second fixed comb tooth 342 a is provided on the side surface of the base 305 that faces the side surface of the second main body 322 a provided with the plurality of second movable comb teeth 332 a.
  • Each second fixed comb tooth 342 a extends along a plane perpendicular to the X-axis direction.
  • the plurality of second fixed comb teeth 342a are arranged such that the distance between the second fixed comb teeth 342a adjacent to each other in the X-axis direction is constant, and are alternately arranged with the plurality of second movable comb teeth 332a.
  • the adjacent second movable comb teeth 332 a and the second fixed comb teeth 342 a face each other in the X-axis direction.
  • the distance between the adjacent second movable comb teeth 332 a and the second fixed comb teeth 342 a is, for example, about several ⁇ m.
  • the third fixed comb electrode 343 is formed of part of the device layer 392.
  • the third fixed comb electrode 343 has a plurality of third fixed comb teeth 343 a.
  • Each of the third fixed comb teeth 343a is provided on the side surface of the base 305 that faces the side surface of the third main body portion 323a provided with the plurality of third movable comb teeth 333a.
  • Each third fixed comb tooth 343a extends along a plane perpendicular to the X-axis direction.
  • the plurality of third fixed comb teeth 343a are arranged such that the distance between the third fixed comb teeth 343a adjacent to each other in the X-axis direction is constant, and are alternately arranged with the plurality of third movable comb teeth 333a. ing.
  • the third movable comb teeth 333a and the third fixed comb teeth 343a adjacent to each other face each other in the X-axis direction.
  • the distance between the adjacent third movable comb teeth 333a and the third fixed comb teeth 343a is, for example, about several ⁇ m.
  • the fourth fixed comb electrode 344 is formed of part of the device layer 392.
  • the fourth fixed comb electrode 344 has a plurality of fourth fixed comb teeth 344 a.
  • Each fourth fixed comb tooth 344a is provided on the side surface of the base 305 that faces the side surface of the fourth main body portion 324a provided with the plurality of fourth movable comb teeth 334a.
  • Each fourth fixed comb tooth 344 a extends along a plane perpendicular to the X-axis direction.
  • the plurality of fourth fixed comb teeth 344a are arranged such that the distance between the fourth fixed comb teeth 344a adjacent to each other in the X-axis direction is constant, and are alternately arranged with the plurality of fourth movable comb teeth 334a. ing.
  • the fourth movable comb teeth 334a and the fourth fixed comb teeth 344a adjacent to each other face each other in the X-axis direction.
  • the distance between the adjacent fourth movable comb teeth 334a and the fourth fixed comb teeth 344a is, for example, about several ⁇ m.
  • the fifth fixed comb electrode 345 is formed of part of the device layer 392.
  • the fifth fixed comb electrode 345 has a plurality of fifth fixed comb teeth 345 a.
  • the fifth fixed comb teeth 345a are provided on the side surface of the base 305 that faces the side surface of the frame 373 provided with the plurality of fifth movable comb teeth 335a.
  • Each fifth fixed comb tooth 345 a extends along a plane perpendicular to the X-axis direction.
  • the plurality of fifth fixed comb teeth 345a are arranged such that the distance between the fifth fixed comb teeth 345a adjacent to each other in the X-axis direction is constant, and are alternately arranged with the plurality of fifth movable comb teeth 335a. ing.
  • the adjacent fifth movable comb teeth 335a and the fifth fixed comb teeth 345a face each other in the X-axis direction.
  • the distance between the adjacent fifth movable comb teeth 335a and the fifth fixed comb teeth 345a is, for example, about several ⁇ m.
  • the sixth fixed comb electrode 346 is formed of part of the device layer 392.
  • the sixth fixed comb electrode 346 has a plurality of sixth fixed comb teeth 346 a.
  • Each sixth fixed comb tooth 346a is provided on the side surface of the base 305 that faces the side surface of the frame 373 provided with the plurality of sixth movable comb teeth 336a.
  • Each sixth fixed comb tooth 346 a extends along a plane perpendicular to the X-axis direction.
  • the plurality of sixth fixed comb teeth 346a are arranged such that the distance between the sixth fixed comb teeth 346a adjacent to each other in the X-axis direction is constant, and are alternately arranged with the plurality of sixth movable comb teeth 336a ing.
  • the sixth movable comb teeth 336a and the sixth fixed comb teeth 346a adjacent to each other face each other in the X-axis direction.
  • the distance between the sixth movable comb teeth 336a and the sixth fixed comb teeth 346a adjacent to each other is, for example, about several ⁇ m.
  • a plurality of electrode pads 302, 303, and 304 are provided on the surface 392a of the device layer 392 constituting the base 305.
  • a plurality of wiring portions 351, 352, 353 are formed in the device layer 392 constituting the base 305, with a part thereof being defined by a groove.
  • Each electrode pad 302 includes a first movable comb electrode 331, a second movable comb electrode 332, a third movable comb electrode 333, a fourth movable comb electrode 334, and a fifth movable comb via the wiring portions 351. It is electrically connected to the tooth electrode 335 and the sixth movable comb electrode 336.
  • the electrode pad 303 located in the vicinity of the fifth fixed comb electrode 345 is electrically connected to the fifth fixed comb electrode 345 via the wiring portion 352 located in the vicinity of the fifth fixed comb electrode 345.
  • the electrode pad 303 located in the vicinity of the sixth fixed comb electrode 346 is electrically connected to the sixth fixed comb electrode 346 via the wiring portion 352 located in the vicinity of the sixth fixed comb electrode 346.
  • the electrode pad 304 located in the vicinity of the first fixed comb electrode 341 is electrically connected to the first fixed comb electrode 341 via the wiring portion 353 located in the vicinity of the first fixed comb electrode 341. There is.
  • the electrode pad 304 located in the vicinity of the second fixed comb electrode 342 is electrically connected to the second fixed comb electrode 342 via the wiring portion 353 located in the vicinity of the second fixed comb electrode 342.
  • the electrode pad 304 located in the vicinity of the third fixed comb electrode 343 is electrically connected to the third fixed comb electrode 343 via the wiring portion 353 located in the vicinity of the third fixed comb electrode 343.
  • the electrode pad 304 located in the vicinity of the fourth fixed comb electrode 344 is electrically connected to the fourth fixed comb electrode 344 via the wiring portion 353 located in the vicinity of the fourth fixed comb electrode 344.
  • FIG. 24 and FIG. 25 the illustration of the plurality of electrode pads 302, 303, 304 is omitted.
  • the fifth movable comb electrode 335 and the fifth fixed comb electrode 345, and the sixth movable comb electrode 336 and the sixth fixed comb electrode 346 are used as electrodes for driving. Specifically, the fifth movable comb electrode 335 and the fifth fixed comb electrode 345 and the sixth movable comb electrode 336 and the sixth fixed comb electrode are interposed between the plurality of electrode pads 302 and 303. A voltage is applied periodically between each of the 346 and 346. Thereby, electrostatic force is generated between the fifth movable comb electrode 335 and the fifth fixed comb electrode 345 and between the sixth movable comb electrode 336 and the sixth fixed comb electrode 346, respectively.
  • the movable portion 307 can be swung at its resonance frequency level with the axis L301 as a center line by applying periodical electrical signals to the plurality of electrode pads 302 and 303 (ie, an optical function) The part 371 swings).
  • the fourth movable comb electrode 334 and the fourth fixed comb electrode 344 are used as electrodes for monitoring.
  • the second movable comb electrode 332 and the second fixed comb electrode 342 are interposed between the first movable comb electrode 331 and the first fixed comb electrode 341 via the plurality of electrode pads 302 and 304.
  • the electrostatic capacitance changes in accordance with the swing angle of the movable portion 307 (that is, the swing angle of the optical function portion 371). Therefore, by adjusting the drive signal (the magnitude, period, etc. of the voltage to be applied) in accordance with the detected capacitance, the swing angle of the movable portion 307 (ie, the swing angle of the optical function portion 371) Feedback can be controlled.
  • the portion excluding the optical function portion 371 and the plurality of electrode pads 303 and 304 is integrally formed on the SOI substrate 309 by MEMS technology (patterning and etching).
  • MEMS technology patterning and etching
  • at least a portion integrally formed in the SOI substrate 309 exhibits a shape that is line symmetric with respect to the axis L301 and line symmetry with respect to the axis L302 when viewed from the Z-axis direction.
  • the optical device 301 of the second embodiment can be manufactured by the same manufacturing method as the method of manufacturing the mirror device 20 according to the first embodiment. That is, the beam (the main body beam 375, the frame beam 376, the connection beam 377 and the first, second, third, and fourth beams) is formed by two-stage etching using the first and second resist layers as a mask.
  • the portions 321c, 322c, 323c, 324c) can be formed. In this case, the beam portion can be formed with high accuracy as in the first embodiment.
  • 23 to 25 show a step surface 3107 corresponding to the step surface 107 described above.
  • the optical device 401 includes a support portion (base) 402, a first movable portion 403, a second movable portion 404, a pair of first torsion bars (elastic support portions) 405 and 406, and a pair of second torsion bars Elastic support parts) 407 and 408 and a magnetic field generation part 409 are provided.
  • the part 403 is swung.
  • the optical device 401 is used, for example, in an optical switch for optical communication, an optical scanner, and the like.
  • the support portion 402, the first movable portion 403, the second movable portion 404, the pair of first torsion bars 405 and 406, and the pair of second torsion bars 407 and 408 are, for example, SOI (Silicon on Insulator) substrates (semiconductor substrates) 460 Are integrally formed. That is, the optical device 401 is configured as a MEMS device.
  • the SOI substrate 460 includes a support layer 461, a device layer 462, and an intermediate layer 463.
  • the support layer 461 is a first silicon layer (first semiconductor layer).
  • the device layer 462 is a second silicon layer (second semiconductor layer).
  • the middle layer 463 is an insulating layer disposed between the support layer 461 and the device layer 462.
  • the magnetic field generation unit 409 is configured of, for example, a permanent magnet or the like in which a Halbach arrangement is taken.
  • the magnetic field generation unit 409 generates, for example, a magnetic field in the direction D inclined 45 degrees with respect to each of the X axis and the Y axis in plan view, and causes a magnetic field 414 described later to act.
  • in plan view means "when viewed from the direction perpendicular to the mirror surface 410", in other words, "when viewed from the direction perpendicular to the X axis and Y axis" And meaning.
  • the direction D of the magnetic field generated by the magnetic field generation unit 409 may be inclined at an angle other than 45 degrees with respect to the X axis and the Y axis in plan view.
  • the support portion 402 has, for example, a rectangular outer shape in a plan view, and is formed in a frame shape.
  • the support portion 402 is disposed on one side of the magnetic field generation portion 409 in the direction perpendicular to the X axis and the Y axis.
  • the support portion 402 supports the first movable portion 403, the second movable portion 404, and the like.
  • the support portion 402 is configured of a support layer 461, a device layer 462 and a part of the intermediate layer 463.
  • the first movable portion 403 is disposed inside the support portion 402 in a state of being separated from the magnetic field generating portion 409.
  • the first movable portion 403 has a symmetrical shape with respect to each of the X axis and the Y axis in plan view.
  • the first movable portion 403 has a main body portion 403a, an annular portion 403b, and a beam portion 403c.
  • the main body portion 403 a and the annular portion 403 b are configured by a part of the device layer 462.
  • the main body portion 403a has a circular shape in a plan view, but may be formed into any shape such as an elliptical shape, a quadrangular shape, or a rhombus shape.
  • the center P of the main body 403 a in plan view coincides with the intersection of the X axis and the Y axis.
  • a circular mirror surface is formed of, for example, a metal film made of aluminum on the surface of the main body portion 403a opposite to the magnetic field generating portion 409 (the surface of the device layer 462 constituting the main body portion 403a opposite to the intermediate layer 463) 410 is provided.
  • the mirror surface 410 is provided on substantially the entire surface of the surface, but may be provided on part of the surface.
  • the annular portion 403 b is annularly formed so as to surround the main portion 403 a in a plan view.
  • the annular portion 403 b has an octagonal outer shape in a plan view, but may have an arbitrary outer shape such as a circular shape, an elliptical shape, a quadrangular shape, or a rhombus shape.
  • the annular portion 403 b is connected to the main portion 403 a on both sides in the Y-axis direction parallel to the Y-axis.
  • the beam portion 403 c is configured of a support layer 461 and an intermediate layer 463 disposed on the device layer 462.
  • the beam portion 403c has a central portion 403ca and a plurality (eight in this example) of extending portions 403cb.
  • the central portion 403ca is disposed at the center P of the main portion 403a, and has a substantially circular shape in a plan view.
  • the plurality of extending parts 403cb extend radially straight from the central part 403ca.
  • the support layer 461 constituting the central portion 403 ca and the extension portion 403 c b is thinner than the support layer 46 1 constituting the base 402.
  • the second movable portion 404 is formed in a frame shape, and is disposed inside the support portion 402 so as to surround the first movable portion 403 in a state of being separated from the magnetic field generating portion 409.
  • the second movable portion 404 includes a pair of first connection portions 441A and 441B, a pair of second connection portions 442A and 442B, a pair of first linear portions 443A and 443B, and a pair of second linear portions 444A, 444B, a pair of third linear portions 445A and 445B, a pair of fourth linear portions 446A and 446B, and a beam portion 447.
  • connection portions 441 A to 442 B and the linear portions 443 A to 446 B are configured by a part of the device layer 462.
  • the second movable portion 404 has a symmetrical shape with respect to each of the X axis and the Y axis in plan view. In the following description, symmetry with respect to the X axis or the Y axis means symmetry in plan view.
  • the first connection portions 441A and 441B are located on both sides of the first movable portion 403 in the X-axis direction parallel to the X-axis. Each first connection portion 441A, 441B extends along the Y-axis direction.
  • the second connection portions 442A and 442B are located on both sides of the first movable portion 403 in the Y-axis direction parallel to the Y-axis. Each second connection portion 442A, 442B extends along the X-axis direction.
  • each second connection portion 442A, 442B in plan view has a recess 451 recessed in the Y-axis direction, and the outer edge of each second connection portion 442A, 442B in plan view protrudes in the Y-axis direction It has a convex portion 452.
  • the concave portion 451 and the convex portion 452 are located on the Y axis in plan view.
  • the first linear portions 443A and 443B are located on both sides of the second connection portion 442A in the X-axis direction, and are connected to the second connection portion 442A. Each first linear portion 443A, 443B extends along the X-axis direction. The first linear portions 443A and 443B are arranged symmetrically with respect to the Y axis.
  • the second linear portions 444A and 444B are located on both sides of the second connection portion 442B in the X-axis direction, and are connected to the second connection portion 442B. Each second linear portion 444A, 444B extends along the X-axis direction. The second straight portions 444A and 444B are arranged symmetrically with respect to the Y axis.
  • the third straight portions 445A and 445B are located on the opposite side of the first connection portions 442A with respect to the first straight portions 443A and 443B, and the first straight portions 443A and 443B and the first connection portions 441A, And 441B.
  • the third linear portion 445A extends in a direction inclined by 45 degrees with respect to each of the X axis and the Y axis in plan view.
  • the third linear portion 445B extends symmetrically with respect to the third linear portion 445A with respect to the Y axis.
  • the fourth linear portions 446A and 446B are located on the opposite side of the second connection portions 442B with respect to the second linear portions 444A and 444B, and the second linear portions 444A and 444B and the first connection portions 441A, And 441B.
  • the fourth linear portion 446A extends symmetrically with respect to the third linear portion 445A with respect to the X axis.
  • the fourth linear portion 446B extends symmetrically with respect to the fourth linear portion 446A with respect to the Y axis, and extends with respect to the third linear portion 445B with respect to the X axis.
  • the beam portion 447 is configured of a support layer 461 and an intermediate layer 463 disposed on the device layer 462.
  • the beam portion 447 is disposed on the connection portions 441A to 442B and the linear portions 443A to 446B, and extends annularly to surround the first movable portion 403 in a plan view.
  • the widths of the beam portions 447 in the first connection portions 441A and 441B and the linear portions 445A to 446B are narrower than the widths of the beam portions 447 in the second connection portions 442A and 442B and the linear portions 443A to 444B.
  • the support layer 461 constituting the beam portion 447 is thinner than the support layer 461 constituting the base 402.
  • the first torsion bars 405 and 406 are disposed on both sides of the first movable portion 403 on the X axis.
  • the first torsion bars 405 and 406 are configured to move along the X axis along with the first movable portion 403 (annular portion 403b) so that the first movable portion 403 can swing around the X axis (with the X axis as a center line).
  • the second movable portion 404 is connected to each other.
  • the first torsion bars 405 and 406 are connected to the support portion 402 via the second movable portion 404 and the second torsion bars 407 and 408, as described later.
  • first torsion bars 405 and 406 can also be regarded as connecting the first movable portion 403 and the support portion 402 to each other so that the first movable portion 403 can swing around the X axis. .
  • the first torsion bars 405 and 406 are connected to the second movable portion 404 at the first connection portions 441A and 441B.
  • Each of the first torsion bars 405 and 406 is torsionally deformed when the first movable portion 403 swings around the X axis.
  • Each first torsion bar 405, 406 has a plate shape extending along a plane parallel to the mirror surface 410.
  • the entire first torsion bars 405 and 406 are located on the X axis.
  • the first torsion bar 406 is disposed symmetrically with respect to the first torsion bar 405 with respect to the Y axis.
  • the first torsion bars 405 and 406 are configured by a part of the device layer 462.
  • the second torsion bars 407 and 408 are disposed on both sides of the second movable portion 404 on the Y axis.
  • the second torsion bars 407 and 408 can move the second movable portion 404 and the support portion 402 on the Y axis so that the second movable portion 404 can swing around the Y axis (with the Y axis as a center line). Connected to each other.
  • the second torsion bars 407 and 408 are connected to the second movable portion 404 at the second connection portions 442A and 442B. Each of the second torsion bars 407 and 408 is torsionally deformed when the second movable portion 404 swings around the Y axis.
  • Each second torsion bar 407, 408 extends in a meandering manner in plan view.
  • Each of the second torsion bars 407 and 408 has a plurality of linear portions 411 and a plurality of folded portions 412.
  • the plurality of linear portions 411 respectively extend along the Y-axis direction and are arranged side by side in the X-axis direction.
  • the plurality of folded portions 412 alternately connect the both ends of the adjacent linear portions 411.
  • the second torsion bars 407 and 408 are configured by a part of the device layer 462.
  • the optical device 401 includes a pair of coils 414 and 415, a first wire 421, a second wire 422, a third wire 423, a fourth wire 424, a first external terminal 425, and a second external terminal 426. , A third external terminal 427, and a fourth external terminal 428.
  • the coils 414 and 415 are provided on the second movable portion 404 so as to surround the first movable portion 403, and have a spiral shape in plan view. Each coil 414, 415 is disposed along a plane including the X axis and the Y axis. Each of the coils 414 and 415 is wound around the first movable portion 403 a plurality of times.
  • the pair of coils 414 and 415 are arranged to be alternately arranged in the width direction of the second movable portion 404 in a plan view.
  • the arrangement region R401 in which the coils 414 and 415 are arranged is indicated by hatching.
  • the coils 414 and 415 are, for example, damascene wires embedded in the second movable portion 404.
  • Each of the external terminals 425 to 428 is, for example, an electrode pad provided on the support portion 402.
  • the first wire 421 is electrically connected to the inner end of the coil 414 and the first external terminal 425.
  • the first wire 421 extends from the inner end of the coil 414 to the first external terminal 425 via the second torsion bar 407.
  • the second wire 422 is electrically connected to the outer end of the coil 414 and the second external terminal 426.
  • the second wire 422 is connected to the outer end of the coil 414 on the Y axis, for example.
  • the second wire 422 extends from the outer end of the coil 414 to the second external terminal 426 via the second torsion bar 408.
  • the third wire 423 is electrically connected to the inner end of the coil 415 and the third external terminal 427.
  • the third wire 423 extends from the inner end of the coil 415 to the third external terminal 427 via the second torsion bar 407.
  • the fourth wire 424 is electrically connected to the outer end of the coil 415 and the fourth external terminal 428.
  • the fourth wire 424 is connected to the outer end of the coil 415, for example, on the Y axis.
  • the fourth wire 424 extends from the outer end of the coil 415 to the fourth external terminal 428 via the second torsion bar 408.
  • the optical device 401 configured as described above, when a drive signal for linear operation is input to the coil 414 via the external terminals 425 and 426 and the wires 421 and 422, a magnetic field generated by the magnetic field generation unit 409.
  • the Lorentz force acts on the coil 414 by the interaction with.
  • the mirror surface 410 (the first movable portion 403) can be linearly operated along with the second movable portion 404 around the Y axis. .
  • the mirror surface 410 (the first movable portion 403) can be caused to resonate around the X axis.
  • the second movable portion 404 slightly vibrates at the frequency around the X axis. The vibration is transmitted to the first movable portion 403 through the first torsion bars 405 and 406, whereby the first movable portion 403 can be rocked at the frequency around the X axis.
  • the optical device 401 of the third embodiment can be manufactured by the same manufacturing method as the method of manufacturing the mirror device 20 according to the first embodiment. That is, the beam portion (the beam portion 403c and the beam portion 447) can be formed by two-step etching using the first and second resist layers as a mask. In this case, the beam portion can be formed with high accuracy as in the first embodiment.
  • a step surface 4107 corresponding to the above-described step surface 107 is shown.
  • the driving of the first movable portion 403 is performed by an electromagnetic force, but the driving of the first movable portion 403 may be performed by a piezoelectric element.
  • the second movable portion 404 is provided with a first piezoelectric film for swinging the first movable portion 403 around the X axis.
  • the first piezoelectric film is disposed, for example, on the first connection portions 441A and 441B, the third linear portions 445A and 445B, and the fourth linear portions 446A and 446B so as to extend along a direction parallel to the Y axis. Be done.
  • a third movable portion is provided outside the second movable portion 404 so as to surround the second movable portion 404, and the second piezoelectric film for swinging the second movable portion 404 around the Y axis is third movable. It may be provided in the unit.
  • the second piezoelectric film extends, for example, along a direction parallel to the X axis.
  • the magnetic field generator 409 is omitted.
  • fifth fixed comb electrode 345 a ... fifth fixed comb tooth, 346 ... sixth fixed comb electrode, 346 a ... fourth 6 fixed comb teeth, 371 ... optical function part, 391 ... handle layer (first semiconductor layer), 392 ... device layer (second semiconductor layer), 393 ... intermediate layer (insulation layer), 401 ... optical device, 402 ...
  • Support Part (base), 403: First movable part 403c: Beam part 404: Second movable part 405, 406: First torsion bar (elastic support part), 407, 408: Second torsion bar (elastic support part) 410, mirror surface (optical function portion) 414, 415 coil, 447 beam portion 460 SOI substrate (semiconductor substrate) 461 support layer (first semiconductor layer) 462 device layer (second Semiconductor layer), 463 ... middle Layer (insulation layer).

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Abstract

本発明は、梁部を精度良く形成することができる光学デバイスの製造方法を提供することを目的とする。本発明の光学デバイスの製造方法は、ベース、可動部及び弾性支持部に対応する部分を有する半導体基板(100)を用意する第1ステップと、第1半導体層(101)における絶縁層(103)とは反対側の表面のうち、ベースに対応する領域に、第1レジスト層(104)を形成する第2ステップと、第1レジスト層(104)をマスクとして用いて第1半導体層を厚さ方向における中間部までエッチングすることにより、第1半導体層に凹部(105)を形成する第3ステップと、凹部(105)の底面(105a)のうち梁部に対応する領域、凹部の側面(105b)、及び、第1半導体層における絶縁層(103)とは反対側の表面(101a)に、第2レジスト層(106)を形成する第4ステップと、第2レジスト層(106)をマスクとして用いて第1半導体層(101)を絶縁層(103)に至るまでエッチングすることにより、梁部(224)を形成する第5ステップと、を備える。

Description

光学デバイスの製造方法
 本開示は、光学デバイスの製造方法に関する。
 SOI(Silicon On Insulator)基板によって構成されたMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスとして、ベースと、可動部と、ベースと可動部との間に接続された弾性支持部と、可動部上に配置された光学機能部と、を備える光学デバイスが知られている(例えば特許文献1参照)。
米国特許出願公開2008/0284078号明細書
 上述したような光学デバイスでは、可動部又は弾性支持部の移動中の変形を抑制するために、可動部又は弾性支持部に梁部を設けることが考えられる。そのような光学デバイスには、可動部の制御性の観点等から、梁部を精度良く形成することが求められる。
 本開示の一側面は、梁部を精度良く形成することができる光学デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
 本開示の一側面に係る光学デバイスの製造方法は、ベースと、可動部と、ベースと可動部との間に接続された弾性支持部と、可動部上に配置された光学機能部と、を備え、ベース、可動部及び弾性支持部は、第1半導体層、第2半導体層、及び第1半導体層と第2半導体層との間に配置された絶縁層を有する半導体基板によって構成されており、ベースは、第1半導体層、第2半導体層及び絶縁層によって構成されており、可動部及び弾性支持部の少なくとも一方は、少なくとも前記第1半導体層によって構成されて第2半導体層上に配置された梁部を有し、梁部を構成する第1半導体層は、ベースを構成する第1半導体層よりも薄い、光学デバイスの製造方法であって、ベース、可動部及び弾性支持部に対応する部分を有する半導体基板を用意する第1ステップと、第1ステップの後に、第1半導体層における絶縁層とは反対側の表面のうち、ベースに対応する領域に、第1レジスト層を形成する第2ステップと、第2ステップの後に、第1レジスト層をマスクとして用いて第1半導体層を厚さ方向における中間部までエッチングすることにより、第1半導体層に凹部を形成する第3ステップと、第3ステップの後に、凹部の底面のうち梁部に対応する領域、凹部の側面、及び、第1半導体層における絶縁層とは反対側の表面に、第2レジスト層を形成する第4ステップと、第4ステップの後に、第2レジスト層をマスクとして用いて第1半導体層を絶縁層に至るまでエッチングすることにより、梁部を形成する第5ステップと、を備える。
 この光学デバイスの製造方法によって得られる光学デバイスでは、梁部を構成する第1半導体層が、ベースを構成する第1半導体層よりも薄い。これにより、梁部によって可動部及び/又は弾性支持部の変形を抑制しながらも、梁部がベースから突出するのを抑制して梁部の保護を図ることができる。一方、一般的な製造方法では、このような梁部を精度良く形成することは難しい。これに対し、この光学デバイスの製造方法では、第1レジスト層及び第2レジスト層をマスクとして用いた2段階のエッチングにより、梁部が形成される。そのため、梁部を精度良く形成することができる。
 第1ステップでは、第1半導体層が第2半導体層よりも厚い半導体基板を用意してもよい。この場合、得られる光学デバイスにおいて梁部の厚さを確保することができ、可動部及び/又は弾性支持部の変形をより好適に抑制することができる。
 本開示の一側面に係る光学デバイスの製造方法は、第5ステップの後に、第2半導体層における絶縁層側の表面上に光学機能部を形成する第6ステップを更に備えてもよい。この場合、ベース及び梁部によって光学機能部を保護することができ、例えば、運搬時等における直接的な接触によって光学機能部が損傷するのを抑制することができる。
 梁部は、互いに幅が異なる複数の部分を含んでいてもよい。本開示の光学デバイスの製造方法では、梁部が互いに幅が異なる複数の部分を含んでいる場合でも、梁部を精度良く形成することができる。
 弾性支持部は、ベースの主面と交差する方向に沿って可動部が移動可能となるように、可動部を支持していてもよい。本開示の光学デバイスの製造方法では、このような光学デバイスを製造する場合において、梁部を精度良く形成することができる。
 弾性支持部は、可動部が所定の軸線周りに揺動可能となるように、可動部を支持していてもよい。本開示の光学デバイスの製造方法では、このような光学デバイスを製造する場合において、梁部を精度良く形成することができる。
 上記光学デバイスは、ベースに設けられ、複数の固定櫛歯を有する固定櫛歯電極と、可動部及び弾性支持部の少なくとも一方に設けられ、複数の固定櫛歯と互い違いに配置された複数の可動櫛歯を有する可動櫛歯電極と、を更に備えてもよい。本開示の光学デバイスの製造方法では、このような光学デバイスを製造する場合において、梁部を精度良く形成することができる。
 上記光学デバイスは、可動部に設けられたコイル又は圧電素子を更に備えてもよい。本開示の光学デバイスの製造方法では、このような光学デバイスを製造する場合において、梁部を精度良く形成することができる。
 梁部は、第1半導体層及び絶縁層によって構成されていてもよい。本開示の光学デバイスの製造方法では、このような光学デバイスを製造する場合において、梁部を精度良く形成することができる。
 本開示の一側面によれば、梁部を精度良く形成することができる光学デバイスの製造方法を提供することができる。
図1は、第1実施形態の光モジュールの断面図である。 図2は、図1に示されるミラーユニットの平面図である。 図3は、図2に示されるIII-III線に沿ってのミラーユニットの断面図である。 図4は、図2に示されるIV-IV線に沿ってのミラーユニットの断面図である。 図5は、図2に示されるV-V線に沿ってのミラーデバイスの模式的な断面図である。 図6は、図2に示されるミラーデバイスの部分拡大図である。 図7は、図2に示される光学機能部材の平面図である。 図8は、図1に示されるVIII-VIII線に沿っての光モジュールの断面図である。 図9は、図1に示されるIX-IX線に沿っての光モジュールの断面図である。 図10は、図1に示されるミラーユニット及びビームスプリッタユニットの模式的な断面図である。 図11は、図2に示されるXI-XI線に沿ってのミラーデバイスの模式的な断面図である。 図12は、第1実施形態のミラーデバイスの模式的な断面図である。 図13(a)及び図13(b)は、第1実施形態に係るミラーデバイスの製造方法を説明するための図である。 図14(a)及び図14(b)は、第1実施形態に係るミラーデバイスの製造方法を説明するための図である。 図15(a)及び図15(b)は、第1実施形態に係るミラーデバイスの製造方法を説明するための図である。 図16(a)及び図16(b)は、比較例に係るミラーデバイスの製造方法を説明するための図である。 図17(a)及び図17(b)は、比較例に係るミラーデバイスの製造方法を説明するための図である。 図18は、比較例に係るミラーデバイスの製造方法を説明するための図である。 図19(a)及び図19(b)は、第1実施形態に係るミラーデバイスの製造方法の作用効果を説明するための図である。 図20(a)及び図20(b)は、第1実施形態に係るミラーデバイスの製造方法の作用効果を説明するための図である。 図21(a)及び図21(b)は、第1実施形態に係るミラーデバイスの製造方法の作用効果を説明するための図である。 図22は、第2実施形態の光学デバイスの平面図である。 図23は、図22に示される光学デバイスの底面図である。 図24は、図22に示されるXXIV-XXIV線に沿っての光学デバイスの断面図である。 図25は、図22に示されるXXV-XXV線に沿っての光学デバイスの断面図である。 図26は、第3実施形態の光学デバイスの平面図である。 図27は、図26に示される光学デバイスの底面図である。 図28は、図26に示されるXXVIII-XXVIII線に沿っての光学デバイスの断面図である。
 以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する部分を省略する。
[第1実施形態]
[光モジュールの構成]
 図1に示されるように、光モジュール1は、ミラーユニット2と、ビームスプリッタユニット3と、光入射部4と、第1光検出器6と、第2光源7と、第2光検出器8と、支持体9と、第1支持構造11と、第2支持構造12と、を備えている。ミラーユニット2は、Z軸方向(第1方向)における支持体9の一方の側に配置されており、例えば接着剤によって、支持体9に取り付けられている。支持体9は、例えば銅タングステンによって形成されており、例えば矩形板状を呈している。ミラーユニット2は、Z軸方向に沿って移動する可動ミラー22と、位置が固定された固定ミラー16と、を含んでいる(詳細については後述する)。なお、Z軸方向は、例えば鉛直方向であり、Z軸方向における一方の側は、例えば上側である。
 ビームスプリッタユニット3は、Z軸方向におけるミラーユニット2の一方の側に配置されており、第1支持構造11によって支持されている。第1支持構造11は、例えば接着剤によって、支持体9に取り付けられている。光入射部4は、X軸方向(第1方向に垂直な第3方向)におけるビームスプリッタユニット3の一方の側に配置されており、第2支持構造12によって支持されている。第1光検出器6、第2光源7及び第2光検出器8は、Z軸方向におけるビームスプリッタユニット3の一方の側に配置されており、第2支持構造12によって支持されている。第2支持構造12は、例えばボルトによって、支持体9に取り付けられている。
 光モジュール1では、ビームスプリッタユニット3、可動ミラー22及び固定ミラー16によって、測定光L0及びレーザ光L10のそれぞれについて干渉光学系が構成される。測定光L0及びレーザ光L10のそれぞれについて構成される干渉光学系は、例えばマイケルソン干渉光学系である。
 測定光L0については、次のように、測定光の干渉光L1が検出される。すなわち、第1光源(図示省略)から測定対象(図示省略)を介して入射した測定光L0又は測定対象から発せられた測定光L0(例えば、測定対象自体の発光等)が、光入射部4からビームスプリッタユニット3に入射すると、当該測定光L0は、ビームスプリッタユニット3において一部及び残部に分割される。そして、測定光L0の一部は、Z軸方向に沿って往復移動する可動ミラー22で反射されてビームスプリッタユニット3に戻る。一方、測定光L0の残部は、固定ミラー16で反射されてビームスプリッタユニット3に戻る。ビームスプリッタユニット3に戻った測定光L0の一部及び残部は、干渉光L1としてビームスプリッタユニット3から出射され、当該測定光の干渉光L1が第1光検出器6によって検出される。
 レーザ光L10については、次のように、レーザ光の干渉光L11が検出される。すなわち、第2光源7から出射されたレーザ光L10がビームスプリッタユニット3に入射すると、当該レーザ光L10は、ビームスプリッタユニット3において一部及び残部に分割される。そして、レーザ光L10の一部は、Z軸方向に沿って往復移動する可動ミラー22で反射されてビームスプリッタユニット3に戻る。一方、レーザ光L10の残部は、固定ミラー16で反射されてビームスプリッタユニット3に戻る。ビームスプリッタユニット3に戻ったレーザ光L10の一部及び残部は、干渉光L11としてビームスプリッタユニット3から出射され、当該レーザ光の干渉光L11が第2光検出器8によって検出される。
 光モジュール1によれば、レーザ光の干渉光L11の検出結果に基づいて、Z軸方向における可動ミラー22の位置の計測が可能となり、その位置の計測結果、及び測定光の干渉光L1の検出結果に基づいて、測定対象についての分光分析が可能となる。
[ミラーユニットの構成]
 図2、図3及び図4に示されるように、ミラーユニット2は、ミラーデバイス(光学デバイス)20と、光学機能部材13と、固定ミラー16と、応力緩和基板17と、を有している。ミラーデバイス20は、ベース21と、可動ミラー22と、駆動部23と、を含んでいる。
 ベース21は、第1表面21a(Z軸方向における一方の側の表面)、及び第1表面21aとは反対側の第2表面21bを有している。第1表面21a及び第2表面21bの各々は、ベース21の主面である。ベース21は、例えば矩形板状を呈しており、例えば10mm×15mm×0.35mm(厚さ)程度のサイズを有している。可動ミラー22は、ミラー面(光学機能部)22aと、ミラー面22aが配置された可動部22bと、を有している。可動ミラー22(可動部22b)は、第1表面21aに垂直なZ軸方向(第1表面に垂直な第1方向)に沿って移動可能となるようにベース21において支持されている。駆動部23は、Z軸方向に沿って可動ミラー22を移動させる。
 ミラーデバイス20には、一対の光通過開口24,25が設けられている。一対の光通過開口24,25は、X軸方向における可動ミラー22の両側に配置されている。光通過開口(第1光通過部)24は、ビームスプリッタユニット3と固定ミラー16との間の光路の第1部分を構成している。なお、本実施形態では、光通過開口25は、光通過開口として機能していない。
 ここで、ミラーデバイス20の構成について、図2、図5及び図6を参照して詳細に説明する。なお、図5は、図3に示されるミラーデバイス20の模式的な断面図であり、図5には、例えば、Z軸方向における寸法が実際よりも拡大された状態でミラーデバイス20が模式的に示されている。
 ベース21、可動ミラー22の可動部22b、及び駆動部23は、SOI(Silicon On Insulator)基板(半導体基板)100によって構成されている。つまり、ミラーデバイス20は、SOI基板100によって構成されている。ミラーデバイス20は、例えば、矩形板状に形成されている。SOI基板100は、支持層101、デバイス層102及び中間層103を有している。支持層101は、第1シリコン層(第1半導体層)である。デバイス層102は、第2シリコン層(第2半導体層)である。中間層103は、支持層101とデバイス層102との間に配置された絶縁層である。SOI基板100は、支持層101、中間層103及びデバイス層102を、Z軸方向における一方の側からこの順に有している。
 ベース21は、支持層101、デバイス層102及び中間層103の一部によって構成されている。ベース21の第1表面21aは、支持層101における中間層103とは反対側の表面である。ベース21の第2表面21bは、デバイス層102における中間層103とは反対側の表面である。ベース21を構成する支持層101は、ベース21を構成するデバイス層102よりも厚い。ベース21を構成する支持層101の厚さは、例えば、ベース21を構成するデバイス層102の厚さの4倍程度である。ミラーユニット2では、後述するように、ベース21の第2表面21bと光学機能部材13の第3表面13aとが互いに接合されている(図3及び図4参照)。
 可動ミラー22は、軸線R1と軸線R2との交点を中心位置(重心位置)として配置されている。軸線R1は、X軸方向に延在する直線である。軸線R2は、Y軸方向(第1方向及び第3方向に垂直な第2方向)に延在する直線である。Z軸方向から見た場合に、ミラーデバイス20のうち、後述するベース21の第6表面21dと重なる部分以外の部分は、軸線R1及び軸線R2の各々に関して線対称な形状を呈している。
 可動ミラー22(可動部22b)は、配置部221、枠部222、一対の連結部223、及び梁部224を有している。配置部221、枠部222及び一対の連結部223は、デバイス層102の一部によって構成されている。配置部221は、Z軸方向から見た場合に円形状を呈している。配置部221は、中央部221a及び外縁部221bを有している。中央部221aにおけるZ軸方向の一方の側の表面221as上には、例えば、金属膜(金属層)が形成されることで、ミラー面22aが設けられている。ミラー面22aは、Z軸方向に垂直に延在し、円形状を呈している。中央部221aの表面221asは、デバイス層102における中間層103側の表面である。ミラー面22aは、ベース21の第1表面21aよりもZ軸方向における他方の側に位置している。換言すれば、第1表面21aは、ミラー面22aよりもZ軸方向における一方の側に位置している。外縁部221bは、Z軸方向から見た場合に中央部221aを囲んでいる。
 枠部222は、Z軸方向から見た場合に、配置部221から所定の間隔を空けて配置部221を囲むように、環状に延在している。枠部222は、例えば、Z軸方向から見た場合に円環状を呈している。一対の連結部223の各々は、配置部221と枠部222とを互いに連結している。一対の連結部223は、Y軸方向における配置部221の両側に配置されている。
 梁部224は、デバイス層102上に配置された支持層101及び中間層103によって構成されている。梁部224は、ミラー面22aの周辺に配置されている。梁部224は、内側梁部224a、外側梁部224b及び一対の連結梁部224cを有している。内側梁部224aは、外縁部221bにおけるZ軸方向の一方の側の表面上に配置されている。内側梁部224aは、Z軸方向から見た場合にミラー面22aを囲んでいる。例えば、内側梁部224aの外縁は、Z軸方向から見た場合に、配置部221の外縁から所定の間隔を空けて、配置部221の外縁に沿って延在している。内側梁部224aの内縁は、Z軸方向から見た場合に、ミラー面22aの外縁から所定の間隔を空けて、ミラー面22aの外縁に沿って延在している。内側梁部224aにおけるZ軸方向の一方の側の端面224asは、ミラー面22aよりもZ軸方向における一方の側に位置している。
 外側梁部224bは、枠部222におけるZ軸方向の一方の側の表面上に配置されている。外側梁部224bは、Z軸方向から見た場合に内側梁部224aを囲んでおり、ひいてはミラー面22aを囲んでいる。例えば、外側梁部224bの外縁は、Z軸方向から見た場合に、枠部222の外縁から所定の間隔を空けて、枠部222の外縁に沿って延在している。外側梁部224bの内縁は、Z軸方向から見た場合に、枠部222の内縁から所定の間隔を空けて、枠部222の内縁に沿って延在している。外側梁部224bにおけるZ軸方向の一方の側の端面224bsは、ミラー面22aよりもZ軸方向における一方の側に位置している。
 一対の連結梁部224cは、一対の連結部223におけるZ軸方向の一方の側の表面上にそれぞれ配置されている。各連結梁部224cは、内側梁部224aと外側梁部224bとを互いに連結している。連結梁部224cにおけるZ軸方向における一方の側の端面224csは、ミラー面22aよりもZ軸方向における一方の側に位置している。
 Z軸方向における内側梁部224a、外側梁部224b及び各連結梁部224cの厚さは、互いに等しい。つまり、内側梁部224a、外側梁部224b及び各連結梁部224cを構成する支持層101の厚さは、互いに等しい。内側梁部224aの端面224as、外側梁部224bの端面224bs、及び各連結梁部224cの端面224csは、Z軸方向に垂直な同一の平面上に位置している。内側梁部224a、外側梁部224b及び各連結梁部224cを構成する支持層101は、ベース21を構成する支持層101よりも薄い。これにより、端面224as,224bs,224csは、ベース21の第1表面21aよりもZ軸方向における他方の側に位置している。換言すれば、第1表面21aは、端面224as,224bs,224csよりもZ軸方向の一方の側に位置している。
 Z軸方向から見た場合に、外側梁部224bの幅は、内側梁部224aの幅よりも広い。Z軸方向から見た場合における内側梁部224aの幅とは、内側梁部224aの延在方向に垂直な方向における内側梁部224aの長さであり、本実施形態では、内側梁部224aの半径方向における内側梁部224aの長さである。この点は、Z軸方向から見た場合における外側梁部224bの幅についても同様である。各連結梁部224cの幅は、内側梁部224a及び外側梁部224bのそれぞれの幅よりも大きい。各連結梁部224cの幅とは、内側梁部224aの延在方向に沿っての各連結梁部224cの長さである。
 駆動部23は、第1弾性支持部26、第2弾性支持部27及びアクチュエータ部28を有している。第1弾性支持部26、第2弾性支持部27及びアクチュエータ部28は、デバイス層102の一部によって構成されている。
 第1弾性支持部26及び第2弾性支持部27の各々は、ベース21と可動ミラー22との間に接続されている。第1弾性支持部26及び第2弾性支持部27は、可動ミラー22(可動部22b)がZ軸方向に沿って移動可能となるように可動ミラー22を支持している。
 第1弾性支持部26は、一対のレバー261、第1リンク部材262、第2リンク部材263、一対の梁部材264、中間部材265、一対の第1トーションバー(第1捩り支持部)266、一対の第2トーションバー(第2捩り支持部)267、一対の非線形性緩和バネ268、及び複数の電極支持部269を有している。
 一対のレバー261は、Y軸方向における光通過開口24の両側に配置され、Y軸方向において互いに向かい合っている。各レバー261は、Z軸方向に垂直な平面に沿って延在する板状を呈している。各レバー261は、第1部分261aと、第1部分261aに対して可動ミラー22とは反対側に配置された第2部分261bと、第1部分261a及び第2部分261bに接続された第3部分261cと、を有している。第1部分261a及び第2部分261bは、X軸方向に沿って延在している。X軸方向における第1部分261aの長さは、X軸方向における第2部分261bの長さよりも短い。一対のレバー261の第3部分261cは、可動ミラー22から遠ざかるほど互いに離れるように傾斜して延在している。
 第1リンク部材262は、一対のレバー261における可動ミラー22とは反対側の第1端部261d間に掛け渡されている。第1リンク部材262は、Z軸方向に垂直な平面に沿って延在する板状を呈し、Y軸方向に沿って延在している。第2リンク部材263は、一対のレバー261における可動ミラー22側の第2端部261e間に掛け渡されている。第2リンク部材263は、Z軸方向に垂直な平面に沿って延在する板状を呈し、Y軸方向に沿って延在している。X軸方向における第2リンク部材263の幅は、X軸方向における第1リンク部材262の幅よりも狭い。Y軸方向における第2リンク部材263の長さは、Y軸方向における第1リンク部材262の長さよりも短い。
 一対の梁部材264は、一対のレバー261の第2部分261bと、第1リンク部材262との間にそれぞれ掛け渡されている。各梁部材264は、Z軸方向に垂直な平面に沿って延在する板状を呈している。一対の梁部材264は、可動ミラー22から遠ざかるほど互いに近付くように傾斜して延在している。一対のレバー261、第1リンク部材262、第2リンク部材263及び一対の梁部材264は、光通過開口24を画定している。光通過開口24は、Z軸方向から見た場合に多角形状を呈している。光通過開口24は、例えば空洞(孔)である。或いは、光通過開口24内には、測定光L0及びレーザ光L10に対して光透過性を有する材料が配置されてもよい。
 中間部材265は、Z軸方向に垂直な平面に沿って延在する板状を呈し、Y軸方向に沿って延在している。中間部材265は、可動ミラー22と第2リンク部材263との間(換言すれば、可動ミラー22と光通過開口24との間)に配置されている。中間部材265は、後述するように、非線形性緩和バネ268を介して可動ミラー22に接続されている。
 一対の第1トーションバー266は、それぞれ、一方のレバー261の第1端部261dとベース21との間、及び、他方のレバー261の第1端部261dとベース21との間に掛け渡されている。つまり、一対の第1トーションバー266は、一対のレバー261とベース21との間にそれぞれ接続されている。各第1トーションバー266は、Y軸方向に沿って延在している。一対の第1トーションバー266は、Y軸方向に平行な同一の中心線上に配置されている。本実施形態では、各第1トーションバー266の中心線と第1リンク部材262の中心線とは、同一の直線上に位置している。各レバー261の第1端部261dには、Y軸方向における外側に突出した突出部261fが設けられており、各第1トーションバー266は、突出部261fに接続されている。
 一対の第2トーションバー267は、それぞれ、一方のレバー261の第2端部261eと中間部材265の一端との間、及び、他方のレバー261の第2端部261eと中間部材265の他端との間に掛け渡されている。つまり、一対の第2トーションバー267は、一対のレバー261と可動ミラー22との間にそれぞれ接続されている。各第2トーションバー267は、Y軸方向に沿って延在している。一対の第2トーションバー267は、Y軸方向に平行な同一の中心線上に配置されている。
 一対の非線形性緩和バネ268は、可動ミラー22と中間部材265との間に接続されている。つまり、一対の非線形性緩和バネ268は、可動ミラー22と第2トーションバー267との間に接続されている。各非線形性緩和バネ268は、Z軸方向から見た場合に蛇行して延在する蛇行部268aを有している。蛇行部268aは、Y軸方向に延在し、X軸方向に並ぶ複数の直線状部分268bと、複数の直線状部分268bの両端を交互に連結する複数の折り返し部分268cと、を含んでいる。蛇行部268aの一端は中間部材265に接続され、蛇行部268aの他端は枠部222に接続されている。蛇行部268aにおける枠部222側の部分は、枠部222の外縁に沿った形状を呈している。
 非線形性緩和バネ268は、可動ミラー22がZ軸方向に移動した状態において、Y軸方向周りにおける非線形性緩和バネ268の変形量がY軸方向周りにおける第1トーションバー266及び第2トーションバー267の各々の変形量よりも小さくなり、且つ、X軸方向における非線形性緩和バネ268の変形量がX軸方向における第1トーションバー266及び第2トーションバー267の各々の変形量よりも大きくなるように、構成されている。これにより、第1トーションバー266及び第2トーションバー267の捩れ変形に非線形性が生じるのを抑制することができ、当該非線形性に起因する可動ミラー22の制御特性の低下を抑制することができる。なお、Y軸方向周りにおける第1トーションバー266、第2トーションバー267及び非線形性緩和バネ268の変形量とは、例えば、捩れ量(捩れ角度)の絶対値を意味する。X軸方向における第1トーションバー266、第2トーションバー267及び非線形性緩和バネ268の変形量とは、例えば、撓み量の絶対値を意味する。Y軸方向周りにおける或る部材の変形量とは、当該部材の中心を通り且つY軸に平行な軸線を中心とする円の周方向における当該部材の変形量を意味する。これらの点は、後述する第1トーションバー276、第2トーションバー277及び非線形性緩和バネ278についても同様である。
 複数の電極支持部269は、一対の第1電極支持部269a、一対の第2電極支持部269b、及び一対の第3電極支持部269cを含んでいる。各電極支持部269a,269b,269cは、Z軸方向に垂直な平面に沿って延在する板状を呈し、Y軸方向に沿って延在している。各電極支持部269a,269b,269cは、レバー261の第2部分261bから、光通過開口24とは反対側に向かって延びている。一対の第1電極支持部269aは、Y軸方向に平行な同一の中心線上に配置されている。一対の第2電極支持部269bは、Y軸方向に平行な同一の中心線上に配置されている。一対の第3電極支持部269cは、Y軸方向に平行な同一の中心線上に配置されている。X軸方向において、第1電極支持部269a、第2電極支持部269b及び第3電極支持部269cは、可動ミラー22側からこの順に並んで配置されている。
 第2弾性支持部27は、一対のレバー271、第1リンク部材272、第2リンク部材273、一対の梁部材274、中間部材275、一対の第1トーションバー(第1捩り支持部)276、一対の第2トーションバー(第2捩り支持部)277、一対の非線形性緩和バネ278、及び複数の電極支持部279を有している。
 一対のレバー271は、Y軸方向における光通過開口25の両側に配置され、Y軸方向において互いに向かい合っている。各レバー271は、Z軸方向に垂直な平面に沿って延在する板状を呈している。各レバー271は、第1部分271aと、第1部分271aに対して可動ミラー22とは反対側に配置された第2部分271bと、第1部分271a及び第2部分271bに接続された第3部分271cと、を有している。第1部分271a及び第2部分271bは、X軸方向に沿って延在している。X軸方向における第1部分271aの長さは、X軸方向における第2部分271bの長さよりも短い。一対のレバー271の第3部分271cは、可動ミラー22から遠ざかるほど互いに離れるように傾斜して延在している。
 第1リンク部材272は、一対のレバー271における可動ミラー22とは反対側の第1端部271d間に掛け渡されている。第1リンク部材272は、Z軸方向に垂直な平面に沿って延在する板状を呈し、Y軸方向に沿って延在している。第2リンク部材273は、一対のレバー271における可動ミラー22側の第2端部271e間に掛け渡されている。第2リンク部材273は、Z軸方向に垂直な平面に沿って延在する板状を呈し、Y軸方向に沿って延在している。X軸方向における第2リンク部材273の幅は、X軸方向における第1リンク部材272の幅よりも狭い。Y軸方向における第2リンク部材273の長さは、Y軸方向における第1リンク部材272の長さよりも短い。
 一対の梁部材274は、一対のレバー271の第2部分271bと、第1リンク部材272との間にそれぞれ掛け渡されている。各梁部材274は、Z軸方向に垂直な平面に沿って延在する板状を呈している。一対の梁部材274は、可動ミラー22から遠ざかるほど互いに近付くように傾斜して延在している。一対のレバー271、第1リンク部材272、第2リンク部材273及び一対の梁部材274は、光通過開口25を画定している。光通過開口25は、Z軸方向から見た場合に多角形状を呈している。光通過開口25は、例えば空洞(孔)である。或いは、光通過開口25内には、測定光L0及びレーザ光L10に対して光透過性を有する材料が配置されてもよい。
 中間部材275は、Z軸方向に垂直な平面に沿って延在する板状を呈し、Y軸方向に沿って延在している。中間部材275は、可動ミラー22と第2リンク部材273との間(換言すれば、可動ミラー22と光通過開口25との間)に配置されている。中間部材275は、後述するように、非線形性緩和バネ278を介して可動ミラー22に接続されている。
 一対の第1トーションバー276は、それぞれ、一方のレバー271の第1端部271dとベース21との間、及び、他方のレバー271の第1端部271dとベース21との間に掛け渡されている。つまり、一対の第1トーションバー276は、一対のレバー271とベース21との間にそれぞれ接続されている。各第1トーションバー276は、Y軸方向に沿って延在している。一対の第1トーションバー276は、Y軸方向に平行な同一の中心線上に配置されている。本実施形態では、各第1トーションバー276の中心線と第1リンク部材272の中心線とは、同一の直線上に位置している。各レバー271の第1端部271dには、Y軸方向における外側に突出した突出部271fが設けられており、各第1トーションバー276は、突出部271fに接続されている。
 一対の第2トーションバー277は、それぞれ、一方のレバー271の第2端部271eと中間部材275の一端との間、及び、他方のレバー271の第2端部271eと中間部材275の他端との間に掛け渡されている。つまり、一対の第2トーションバー277は、一対のレバー271と可動ミラー22との間にそれぞれ接続されている。各第2トーションバー277は、Y軸方向に沿って延在している。一対の第2トーションバー277は、Y軸方向に平行な同一の中心線上に配置されている。
 一対の非線形性緩和バネ278は、可動ミラー22と中間部材275との間に接続されている。つまり、一対の非線形性緩和バネ278は、可動ミラー22と第2トーションバー277との間に接続されている。各非線形性緩和バネ278は、Z軸方向から見た場合に蛇行して延在する蛇行部278aを有している。蛇行部278aは、Y軸方向に延在し、X軸方向に並ぶ複数の直線状部分278bと、複数の直線状部分278bの両端を交互に連結する複数の折り返し部分278cと、を含んでいる。蛇行部278aの一端は中間部材275に接続され、蛇行部278aの他端は枠部222に接続されている。蛇行部278aにおける枠部222側の部分は、枠部222の外縁に沿った形状を呈している。
 非線形性緩和バネ278は、可動ミラー22がZ軸方向に移動した状態において、Y軸方向周りにおける非線形性緩和バネ278の変形量がY軸方向周りにおける第1トーションバー276及び第2トーションバー277の各々の変形量よりも小さくなり、且つ、X軸方向における非線形性緩和バネ278の変形量がX軸方向における第1トーションバー276及び第2トーションバー277の各々の変形量よりも大きくなるように、構成されている。これにより、第1トーションバー276及び第2トーションバー277の捩れ変形に非線形性が生じるのを抑制することができ、当該非線形性に起因する可動ミラー22の制御特性の低下を抑制することができる。
 複数の電極支持部279は、一対の第1電極支持部279a、一対の第2電極支持部279b、及び一対の第3電極支持部279cを含んでいる。各電極支持部279a,279b,279cは、Z軸方向に垂直な平面に沿って延在する板状を呈し、Y軸方向に沿って延在している。各電極支持部279a,279b,279cは、レバー271の第2部分271bから、光通過開口25とは反対側に向かって延びている。一対の第1電極支持部279aは、Y軸方向に平行な同一の中心線上に配置されている。一対の第2電極支持部279bは、Y軸方向に平行な同一の中心線上に配置されている。一対の第3電極支持部279cは、Y軸方向に平行な同一の中心線上に配置されている。X軸方向において、第1電極支持部279a、第2電極支持部279b及び第3電極支持部279cは、可動ミラー22側からこの順に並んで配置されている。
 アクチュエータ部28は、Z軸方向に沿って可動ミラー22を移動させる。アクチュエータ部28は、固定櫛歯電極281、可動櫛歯電極282、固定櫛歯電極283及び可動櫛歯電極284を有している。固定櫛歯電極281,283の位置は、固定されている。可動櫛歯電極282,284は、可動ミラー22の移動に伴って移動する。
 固定櫛歯電極281は、ベース21のデバイス層102における電極支持部269と向かい合う表面の一部に設けられている。固定櫛歯電極281は、Y軸方向に垂直な平面に沿って延在する複数の固定櫛歯281aを有している。これらの固定櫛歯281aは、Y軸方向に所定の間隔を空けて並んで配置されている。
 可動櫛歯電極282は、各第1電極支持部269aにおける可動ミラー22側の表面、各第2電極支持部269bにおけるX軸方向の両側の表面、及び、各第3電極支持部269cにおける可動ミラー22側の表面に設けられている。可動櫛歯電極282は、Y軸方向に垂直な平面に沿って延在する複数の可動櫛歯282aを有している。これらの可動櫛歯282aは、Y軸方向に所定の間隔を空けて並んで配置されている。
 固定櫛歯電極281及び可動櫛歯電極282においては、複数の固定櫛歯281aと複数の可動櫛歯282aとが互い違いに配置されている。つまり、固定櫛歯電極281の各固定櫛歯281aが可動櫛歯電極282の可動櫛歯282a間に位置している。隣り合う固定櫛歯281aと可動櫛歯282aとは、Y軸方向において互いに向かい合っている。隣り合う固定櫛歯281aと可動櫛歯282aとの間の距離は、例えば数μm程度である。
 固定櫛歯電極283は、ベース21のデバイス層102における電極支持部279と向かい合う表面の一部に設けられている。固定櫛歯電極283は、Y軸方向に垂直な平面に沿って延在する複数の固定櫛歯283aを有している。これらの固定櫛歯283aは、Y軸方向に所定の間隔を空けて並んで配置されている。
 可動櫛歯電極284は、各第1電極支持部279aにおける可動ミラー22側の表面、各第2電極支持部279bにおけるX軸方向の両側の表面、及び、各第3電極支持部279cにおける可動ミラー22側の表面に設けられている。可動櫛歯電極284は、Y軸方向に垂直な平面に沿って延在する複数の可動櫛歯284aを有している。これらの可動櫛歯284aは、Y軸方向に所定の間隔を空けて並んで配置されている。
 固定櫛歯電極283及び可動櫛歯電極284においては、複数の固定櫛歯283aと複数の可動櫛歯284aとが互い違いに配置されている。つまり、固定櫛歯電極283の各固定櫛歯283aが可動櫛歯電極284の可動櫛歯284a間に位置している。隣り合う固定櫛歯283aと可動櫛歯284aとは、Y軸方向において互いに向かい合っている。隣り合う固定櫛歯283aと可動櫛歯284aとの間の距離は、例えば数μm程度である。
 ベース21には、複数の電極パッド211が設けられている。各電極パッド211は、デバイス層102に至るようにベース21の第1表面21aに形成された開口213内において、デバイス層102の表面上に配置されている。複数の電極パッド211のうちの幾つかは、デバイス層102を介して、固定櫛歯電極281又は固定櫛歯電極283と電気的に接続されている。複数の電極パッド211のうちの他の幾つかは、第1弾性支持部26又は第2弾性支持部27を介して、可動櫛歯電極282又は可動櫛歯電極284と電気的に接続されている。また、ベース21には、グランド電極として用いられる一対の電極パッド212が設けられている。一対の電極パッド212は、Y軸方向における可動ミラー22の両側に位置するように、第1表面21a上に配置されている。
 図11を参照しつつ、電極パッド211の周辺の構成について更に説明する。以下、一の電極パッド211を参照して説明するが、他の電極パッド211についても同様に構成されている。図11に示されるように、各電極パッド211は、デバイス層102に至るように支持層101におけるZ軸方向の一方の側の表面101aに形成された開口213内において、デバイス層102におけるZ軸方向の一方の側の表面102a上に配置されている。
 開口213は、表面102aによって構成された底面214と、支持層101及び中間層103によって構成された側面215と、を有している。底面214は、例えば矩形状を呈している。側面215は、底面214に連続して底面214と略垂直に延在する第1面215aと、第1面215aに連続して底面214と略平行に延在する段差面215bと、段差面215bに連続して底面214と略垂直に延在する第2面215cと、を有している。段差面215bは、Z軸方向から見た場合に、開口213の縁に沿って環状に延在している。
 電極パッド211は、底面214の全面にわたって配置されている。また、電極パッド211は、底面214及び側面215にわたって延在している。より具体的には、電極パッド211は、側面215の第1面215aに至り、段差面215bには至らないように形成されている。電極パッド211は、例えば、金属膜(金属層)によって構成されている。この金属膜は、例えば、ハードマスクを用いたスパッタリングにより形成される。電極パッド211を構成する金属膜は、ミラー面22aを構成する金属膜よりも厚い。
 ベース21は、デバイス層102に至るように支持層101の表面101aに形成された溝部216を有している。溝部216は、Z軸方向から見た場合に開口213を囲むように、環状に延在している。溝部216は、例えば、Z軸方向から見た場合に矩形環状を呈している。溝部216が設けられていることにより、電極パッド211同士を確実に電気的に絶縁することができる。すなわち、本実施形態のように、電極パッド211を構成する金属膜が側面215に至るように形成され、電極パッド211が支持層101に接触している場合、電極パッド211同士が支持層101を介して電気的に接続されてしまうおそれがある。これに対し、ミラーデバイス20では、溝部216が設けられていることにより、そのような場合でも、電極パッド211同士を確実に電気的に絶縁することができる。
 以上のように構成されたミラーデバイス20では、後述するリードピン113及びワイヤ(図示省略)を介して、Z軸方向に沿って可動ミラー22を移動させるための電気信号が駆動部23に入力される。これにより、例えば、Z軸方向における一方の側に可動ミラー22が移動するように、互いに向かい合う固定櫛歯電極281と可動櫛歯電極282との間、及び、互いに向かい合う固定櫛歯電極283と可動櫛歯電極284との間に静電気力が生じる。このとき、第1弾性支持部26及び第2弾性支持部27において第1トーションバー266,276、第2トーションバー267,277が捩れて、第1弾性支持部26及び第2弾性支持部27に弾性力が生じる。ミラーデバイス20では、駆動部23に周期的な電気信号を付与することで、Z軸方向に沿って可動ミラー22をその共振周波数レベルで往復動させることができる。このように、駆動部23は、静電アクチュエータとして機能する。
[ミラーユニットの他の構成]
 図2、図3、図4及び図7に示されるように、光学機能部材13は、ベース21の第2表面21bと対向する第3表面13a(Z軸方向における一方の側の表面)、及び第3表面13aとは反対側の第4表面13bを有している。光学機能部材13は、ミラーデバイス20に対してZ軸方向における他方の側に配置されている。Z軸方向から見た場合に、光学機能部材13の外縁13cは、ベース21の外縁21cの外側に位置している。つまり、Z軸方向から見た場合に、光学機能部材13の外縁13cは、ベース21の外縁21cを包囲している。光学機能部材13は、測定光L0及びレーザ光L10に対して透過性を有する材料によって一体的に形成されている。光学機能部材13は、例えばガラスによって矩形板状に形成されており、例えば15mm×20mm×4mm(厚さ)程度のサイズを有している。なお、光学機能部材13の材料は、例えば、光モジュール1の感度波長が近赤外領域である場合にはガラス、光モジュール1の感度波長が中赤外領域である場合にはシリコンというように、光モジュール1の感度波長によって選択される。
 光学機能部材13には、一対の光透過部14,15が設けられている。光透過部14は、光学機能部材13のうち、Z軸方向においてミラーデバイス20の光通過開口24と対向する部分である。光透過部15は、光学機能部材13のうち、Z軸方向においてミラーデバイス20の光通過開口25と対向する部分である。光透過部14におけるミラーデバイス20側の表面14a、及び光透過部15におけるミラーデバイス20側の表面15aは、第3表面13aと同一平面上に位置している。光透過部(第2光通過部)14は、ビームスプリッタユニット3と固定ミラー16との間の光路の第2部分(一部分)を構成している。光透過部14は、ビームスプリッタユニット3と可動ミラー22との間の光路と、ビームスプリッタユニット3と固定ミラー16との間の光路と、の間に生じる光路差を補正する部分である。なお、本実施形態では、光透過部15は、光透過部として機能していない。
 光学機能部材13は、ミラーデバイス20の可動ミラー22及び駆動部23と対向する第5表面13dを有している。第5表面13dは、第3表面13aよりも第4表面13b側に位置している。第5表面13dは、Z軸方向から見た場合に光学機能部材13の外縁13cまで延在している。本実施形態では、第5表面13dは、各光透過部14,15におけるミラーデバイス20側の端部を包囲しつつ、光学機能部材13の外縁13cのうち、Y軸方向に延在する一対の対辺のそれぞれまで、延在している。
 光学機能部材13の第3表面13aは、ダイレクトボンディング(例えば、プラズマ活性化接合(Plasma Activation Bonding)、表面活性化接合(SAB:Surface-activated Room-temperature Bonding)、原子拡散接合(ADB:Atomic Diffusion Bonding)、陽極接合(Anodic Bonding)、フュージョンボンディング(Fusion Bonding)、親水化接合(Hydrophilic Bonding)等)によってベース21の第2表面21bと接合されている。本実施形態では、第3表面13aは、Y軸方向における第5表面13dの両側において、ベース21に設けられた複数の電極パッド211,212と対向するように延在している。ここで、第5表面13dは、第3表面13aよりも第4表面13b側に位置しているため、第5表面13dは、可動ミラー22及び駆動部23と対向する領域においてミラーデバイス20から離れることになる。また、光透過部14の表面14a、及び光透過部15の表面15aは、それぞれ、ミラーデバイス20の光通過開口24,25と対向している。これにより、ミラーユニット2では、可動ミラー22がZ軸方向に沿って往復移動した際に、可動ミラー22及び駆動部23が光学機能部材13に接触することが防止されている。
 なお、ミラーデバイス20のベース21には、光学機能部材13の第3表面13aとベース21の第2表面21bとが互いに接合された状態で光学機能部材13から離れた第6表面21dが設けられている。第6表面21dは、Z軸方向から見た場合におけるベース21の外縁の少なくとも一部を含む領域において光学機能部材13から離れている。本実施形態では、第6表面21dは、ベース21の外縁のうちY軸方向に延在する一辺に沿ってデバイス層102及び中間層103がエッチングによって除去されることで、形成されている。また、光学機能部材13の第3表面13aには、複数の基準孔13eが形成されている。本実施形態では、複数の基準孔13eは、ベース21が有する複数の角部にそれぞれ対応するように、第3表面13aに形成されている。光学機能部材13の第3表面13aとベース21の第2表面21bとが互いに接合される際には、ベース21のうち第6表面21dに対応する部分が把持されることでミラーデバイス20のハンドリングが実施され、第3表面13aに形成された複数の基準孔13eを基準として、X軸方向及びY軸方向におけるミラーデバイス20の位置、及びZ軸方向に垂直な平面内でのミラーデバイス20の角度が調整される。
 図3及び図4に示されるように、固定ミラー16は、光学機能部材13に対してZ軸方向における他方の側(ミラーデバイス20とは反対側)に配置されており、ミラーデバイス20のベース21に対する位置が固定されている。固定ミラー16は、例えば蒸着によって、光学機能部材13の第4表面13bに形成されている。固定ミラー16は、Z軸方向に垂直なミラー面16aを有している。本実施形態では、可動ミラー22のミラー面22a及び固定ミラー16のミラー面16aが、Z軸方向における一方の側(ビームスプリッタユニット3側)に向いている。なお、固定ミラー16は、光学機能部材13の各光透過部14,15を透過する光を反射するように、光学機能部材13の第4表面13bに連続的に形成されているが、光透過部14を透過する光を反射する固定ミラーと、光透過部15を透過する光を反射する固定ミラーとが別々に設けられていてもよい。
 応力緩和基板17は、固定ミラー16を介して光学機能部材13の第4表面13bに取り付けられている。応力緩和基板17は、例えば接着剤によって、固定ミラー16に取り付けられている。Z軸方向から見た場合に、応力緩和基板17の外縁は、光学機能部材13の外縁13cの外側に位置している。つまり、Z軸方向から見た場合に、応力緩和基板17の外縁は、光学機能部材13の外縁13cを包囲している。応力緩和基板17の熱膨張係数は、光学機能部材13の熱膨張係数よりもミラーデバイス20のベース21の熱膨張係数(より具体的には、支持層101の熱膨張係数)に近い。また、応力緩和基板17の厚さは、光学機能部材13の厚さよりもミラーデバイス20のベース21の厚さに近い。応力緩和基板17は、例えばシリコンによって矩形板状に形成されており、例えば16mm×21mm×0.65mm(厚さ)程度のサイズを有している。
 以上のように構成されたミラーユニット2は、図1に示されるように、応力緩和基板17における光学機能部材13とは反対側の表面が例えば接着剤によって支持体9の表面9a(Z軸方向における一方の側の表面)に固定されることで、支持体9に取り付けられている。ミラーユニット2が支持体9に取り付けられる際には、図8に示されるように、支持体9に形成された基準孔9bを基準として、X軸方向及びY軸方向におけるミラーデバイス20の位置、及びZ軸方向に垂直な平面内でのミラーデバイス20の角度が調整される。なお、図8では、第2支持構造12の図示が省略されている。
[第1支持構造及びビームスプリッタユニットの構成]
 図1及び図8に示されるように、第1支持構造11は、枠体111と、光透過部材112と、複数のリードピン113と、を有している。枠体111は、Z軸方向から見た場合にミラーユニット2を包囲するように形成されており、例えば銀ロウ等の接着剤によって、支持体9の表面9aに取り付けられている。枠体111は、例えばセラミックによって形成されており、例えば矩形枠状を呈している。枠体111における支持体9とは反対側の端面111aは、ミラーデバイス20のベース21の第1表面21aよりも支持体9とは反対側に位置している。
 光透過部材112は、枠体111の開口を塞ぐように形成されており、例えば接着剤によって、枠体111の端面111aに取り付けられている。光透過部材112は、測定光L0及びレーザ光L10に対して透過性を有する材料によって形成されており、例えば矩形板状を呈している。ここで、枠体111の端面111aは、ミラーデバイス20のベース21の第1表面21aよりも支持体9とは反対側に位置しているため、光透過部材112は、ミラーデバイス20から離れることになる。これにより、光モジュール1では、可動ミラー22がZ軸方向に沿って往復移動した際に、可動ミラー22及び駆動部23が光透過部材112に接触することが防止されている。なお、光モジュール1では、支持体9、枠体111及び光透過部材112によって、ミラーユニット2を収容するパッケージが構成されている。
 各リードピン113は、一端部113aが枠体111の内側に位置し且つ他端部(図示省略)が枠体111の外側に位置するように、枠体111に設けられている。リードピン113の一端部113aは、ミラーデバイス20において当該リードピン113に対応する電極パッド211,212とワイヤ(図示省略)によって電気的に接続されている。光モジュール1では、Z軸方向に沿って可動ミラー22を移動させるための電気信号が、複数のリードピン113を介して駆動部23に入力される。本実施形態では、Y軸方向における光学機能部材13の両側においてX軸方向に延在する段差面111bが枠体111に形成されており、各リードピン113の一端部113aは、段差面111bに配置されている。各リードピン113は、Y軸方向における支持体9の両側においてZ軸方向に延在しており、各リードピン113の他端部は、支持体9よりもZ軸方向における他方の側に位置している。
 図10に示されるように、ビームスプリッタユニット3は、例えば屈折率整合剤を兼ねた光学接着剤によって、光透過部材112におけるミラーデバイス20とは反対側の表面112aに取り付けられている。ビームスプリッタユニット3は、第1ミラー面31、第2ミラー面32及び複数の光学面33a,33b,33c,33dを有している。ビームスプリッタユニット3は、複数の光学ブロック34,35が接合されることで構成されている。各光学ブロック34,35は、光学機能部材13と屈折率が同一又は類似の材料によって形成されている。なお、図10は、図1に示されるミラーユニット2及びビームスプリッタユニット3の模式的な断面図であり、図10には、例えば、Z軸方向における寸法が実際よりも拡大された状態でミラーデバイス20が模式的に示されている。
 第1ミラー面31は、Z軸方向に対して傾斜したミラー面(例えば、ハーフミラー面)であり、光学ブロック34と光学ブロック35との間に形成されている。本実施形態では、第1ミラー面31は、Y軸方向に平行な面であり、且つZ軸方向と45°の角度を成す面であって、ミラーデバイス20に近付くほど光入射部4から離れるように傾斜した面である。第1ミラー面31は、測定光L0の一部を反射し且つ測定光L0の残部を透過させる機能、及びレーザ光L10の一部を反射し且つレーザ光L10の残部を透過させる機能を有している。第1ミラー面31は、例えば誘電体多層膜によって形成されている。第1ミラー面31は、Z軸方向から見た場合に、ミラーデバイス20の光通過開口24、光学機能部材13の光透過部14、及び固定ミラー16のミラー面16aと重なっており、且つX軸方向から見た場合に光入射部4と重なっている(図1参照)。つまり、第1ミラー面31は、Z軸方向において固定ミラー16と対向しており、且つX軸方向において光入射部4と対向している。
 第2ミラー面32は、第1ミラー面31に平行なミラー面(例えば、全反射ミラー面)であり、第1ミラー面31に対して光入射部4とは反対側に位置するように光学ブロック35に形成されている。第2ミラー面32は、測定光L0を反射する機能、及びレーザ光L10を反射する機能を有している。第2ミラー面32は、例えば金属膜によって形成されている。第2ミラー面32は、Z軸方向から見た場合にミラーデバイス20の可動ミラー22のミラー面22aと重なっており、且つX軸方向から見た場合に第1ミラー面31と重なっている。つまり、第2ミラー面32は、Z軸方向において可動ミラー22と対向しており、且つX軸方向において第1ミラー面31と対向している。
 光学面33aは、Z軸方向に垂直な面であり、第1ミラー面31に対してミラーデバイス20とは反対側に位置するように光学ブロック35に形成されている。光学面33bは、Z軸方向に垂直な面であり、第2ミラー面32に対してミラーデバイス20側に位置するように光学ブロック35に形成されている。光学面33cは、Z軸方向に垂直な面であり、第1ミラー面31に対してミラーデバイス20側に位置するように光学ブロック34に形成されている。光学面33b及び光学面33cは、同一平面上に位置している。光学面33dは、X軸方向に垂直な面であり、第1ミラー面31に対して光入射部4側に位置するように光学ブロック34に形成されている。各光学面33a,33b,33c,33dは、測定光L0を透過させる機能、及びレーザ光L10を透過させる機能を有している。
 以上のように構成されたビームスプリッタユニット3は、同一平面上に位置する光学面33b及び光学面33cが例えば光学接着剤によって光透過部材112の表面112aに固定されることで、光透過部材112に取り付けられている。ビームスプリッタユニット3が光透過部材112に取り付けられる際には、図9に示されるように、支持体9に形成された基準孔9bを基準として、X軸方向及びY軸方向におけるビームスプリッタユニット3の位置、及びZ軸方向に垂直な平面内でのビームスプリッタユニット3の角度が調整される。なお、図9では、第2支持構造12の図示が省略されている。
 ここで、ミラーユニット2及びビームスプリッタユニット3における測定光L0の光路及びレーザ光L10の光路について、図10を参照して詳細に説明する。
 図10に示されるように、光学面33dを介してビームスプリッタユニット3にX軸方向に沿って測定光L0が入射すると、測定光L0の一部は、第1ミラー面31を透過して第2ミラー面32で反射され、光学面33b及び光透過部材112を介して可動ミラー22のミラー面22aに至る。当該測定光L0の一部は、可動ミラー22のミラー面22aで反射され、同一の光路P1上を逆方向に進行して第1ミラー面31で反射される。測定光L0の残部は、第1ミラー面31で反射され、光学面33c、光透過部材112、ミラーデバイス20の光通過開口24、及び光学機能部材13の光透過部14を介して、固定ミラー16のミラー面16aに至る。当該測定光L0の残部は、固定ミラー16のミラー面16aで反射され、同一の光路P2上を逆方向に進行して第1ミラー面31を透過する。第1ミラー面31で反射された測定光L0の一部と、第1ミラー面31を透過した測定光L0の残部とは、干渉光L1となり、当該測定光の干渉光L1は、光学面33aを介してビームスプリッタユニット3からZ軸方向に沿って出射される。
 一方、光学面33aを介してビームスプリッタユニット3にZ軸方向に沿ってレーザ光L10が入射すると、レーザ光L10の一部は、第1ミラー面31及び第2ミラー面32で反射され、光学面33b及び光透過部材112を介して可動ミラー22のミラー面22aに至る。当該レーザ光L10の一部は、可動ミラー22のミラー面22aで反射され、同一の光路P3上を逆方向に進行して第1ミラー面31で反射される。レーザ光L10の残部は、第1ミラー面31を透過し、光学面33c、光透過部材112、ミラーデバイス20の光通過開口24、及び光学機能部材13の光透過部14を介して、固定ミラー16のミラー面16aに至る。当該レーザ光L10の残部は、固定ミラー16のミラー面16aで反射され、同一の光路P4上を逆方向に進行して第1ミラー面31を透過する。第1ミラー面31で反射されたレーザ光L10の一部と、第1ミラー面31を透過したレーザ光L10の残部とは、干渉光L11となり、当該レーザ光の干渉光L11は、光学面33aを介してビームスプリッタユニット3からZ軸方向に沿って出射される。
 以上のように、ミラーデバイス20の光通過開口24は、ビームスプリッタユニット3と固定ミラー16との間の光路のうち、測定光L0の光路P2の第1部分P2a、及びレーザ光L10の光路P4の第1部分P4aを構成している。また、光学機能部材13の光透過部14は、ビームスプリッタユニット3と固定ミラー16との間の光路のうち、測定光L0の光路P2の第2部分P2b、及びレーザ光L10の光路P4の第2部分P4bを構成している。
 測定光L0の光路P2の第2部分P2bが光透過部14によって構成されることで、測定光L0の光路P1の光路長(当該光路が通る各媒質の屈折率を考慮した光路長)と測定光L0の光路P2の光路長との差が小さくなるように、両光路P1,P2間の光路差が補正される。同様に、レーザ光L10の光路P4の第2部分P4bが光透過部14によって構成されることで、レーザ光L10の光路P3の光路長とレーザ光L10の光路P4の光路長との差が小さくなるように、両光路P3,P4間の光路差が補正される。本実施形態では、光透過部14の屈折率が、ビームスプリッタユニット3を構成する各光学ブロックの屈折率と等しく、X軸方向に沿った第1ミラー面31と第2ミラー面32との距離が、Z軸方向に沿った光透過部14の厚さ(すなわち、Z軸方向に沿った光透過部14の表面14aと光学機能部材13の第4表面13bとの距離)に等しい。
[第2支持構造及び光入射部等の構成]
 図1に示されるように、第2支持構造12は、連結ユニット120を有している。連結ユニット120は、本体部121と、枠体122と、固定プレート123と、を含んでいる。本体部121は、一対の側壁部124,125と、天壁部126と、を含んでいる。一対の側壁部124,125は、X軸方向において互いに対向している。X軸方向における一方の側の側壁部124には、開口124aが形成されている。天壁部126は、Z軸方向において支持体9と対向している。天壁部126には、開口126aが形成されている。本体部121は、例えば金属によって一体的に形成されている。本体部121には、複数の位置決めピン121aが設けられている。本体部121は、支持体9に形成された基準孔9b及び孔9cのそれぞれに位置決めピン121aが嵌められることで、支持体9に対して位置決めされ、その状態で、例えばボルトによって、支持体9に取り付けられている。
 枠体122は、側壁部124におけるビームスプリッタユニット3とは反対側の表面に配置されている。枠体122の開口は、側壁部124の開口124aを介して、ビームスプリッタユニット3と対向している。枠体122には、光入射部4が配置されている。固定プレート123は、枠体122に配置された光入射部4を本体部121に固定するための部材である(詳細については後述する)。
 第2支持構造12は、保持ユニット130を更に有している。保持ユニット130は、本体部131と、枠体132と、固定プレート133と、を含んでいる。本体部131は、天壁部126における支持体9とは反対側の表面に取り付けられている。本体部131は、複数の位置決めピン131aによって、連結ユニット120の本体部121に対して位置決めされ、その状態で、例えばボルトによって、天壁部126に取り付けられている。本体部131における支持体9とは反対側の表面には、凹部134が形成されている。凹部134の底面には、第1光通過孔135、第2光通過孔136及び第3光通過孔137が形成されている。第1光通過孔135は、Z軸方向においてビームスプリッタユニット3の第1ミラー面31と対向する位置に形成されている。第2光通過孔136は、X軸方向における第1光通過孔135の他方の側(すなわち、光入射部4とは反対側)に形成されている。第3光通過孔137は、X軸方向における第2光通過孔136の他方の側に形成されている。
 枠体132は、凹部134の底面に配置されている。枠体132の開口は、第3光通過孔137と対向している。枠体132には、第2光源7が配置されている。第1光検出器6は、第1光通過孔135と対向した状態で、凹部134の底面に配置されている。第2光検出器8は、第2光通過孔136と対向した状態で、凹部134の底面に配置されている。固定プレート133は、凹部134の底面に配置された第1光検出器6及び第2光検出器8、並びに、枠体132に配置された第2光源7を、本体部131に固定するための部材である(詳細については後述する)。
 光入射部4は、ホルダ41と、コリメータレンズ42と、を有している。ホルダ41は、コリメータレンズ42を保持しており、測定光L0を導光する光ファイバ(図示省略)の接続が可能となるように構成されている。コリメータレンズ42は、光ファイバから出射された測定光L0をコリメートする。ホルダ41に光ファイバが接続された際に、光ファイバの光軸は、コリメータレンズ42の光軸に一致する。
 ホルダ41には、フランジ部41aが設けられている。フランジ部41aは、枠体122と固定プレート123との間に配置されている。この状態で、固定プレート123が例えばボルトによって側壁部124に取り付けられることで、枠体122に配置された光入射部4が本体部121に固定されている。このように、光入射部4は、X軸方向におけるビームスプリッタユニット3の一方の側に配置されており、第2支持構造12によって支持されている。光入射部4は、第1光源から測定対象を介して入射した測定光L0又は測定対象から発せられた測定光L0(本実施形態では、光ファイバによって導光された測定光L0)をビームスプリッタユニット3に入射させる。
 枠体122には、フィルタ54が取り付けられている。フィルタ54は、レーザ光L10をカットする機能を有している。フィルタ54は、光入射部4の光軸に対して傾斜した状態で、側壁部124の開口124a内に配置されている。フィルタ54は、X軸方向から見た場合に枠体122の開口を塞いでいる。このように、フィルタ54は、光入射部4とビームスプリッタユニット3との間に配置されており、光入射部4の光軸に対して傾斜した状態で第2支持構造12によって支持されている。本実施形態では、フィルタ54の光学面は、Z軸方向に平行な面であり、且つY軸方向と10°~20°の角度を成す面である。なお、光入射部4の光軸は、X軸方向に平行である。
 これにより、レーザ光L10と同一の波長帯の光が測定光L0に含まれていたとしても、当該光がビームスプリッタユニット3に入射することが防止されるため、レーザ光の干渉光L11の検出結果に基づいてZ軸方向における可動ミラー22の位置を精度良く取得することができる。更に、フィルタ54が、光入射部4の光軸に対して傾斜しているため、レーザ光L10と同一の波長帯の光を干渉光学系外に反射させて、当該光が迷光となるのを確実に防止することができる。本実施形態では、X軸方向に沿ってビームスプリッタユニット3から出射されたレーザ光L10と同一の波長帯の光は、フィルタ54で反射されて、第2支持構造12の本体部121における一対の側壁部124,125間から干渉光学系外に出される。これにより、当該光が迷光となるのを確実に防止することができる。
 第1光検出器6は、ホルダ61と、光検出素子62と、集光レンズ63と、を有している。ホルダ61は、光検出素子62及び集光レンズ63を保持している。光検出素子62は、測定光の干渉光L1を検出する。光検出素子62は、例えばInGaAsフォトダイオードである。集光レンズ63は、光検出素子62に入射する測定光の干渉光L1を光検出素子62に集光する。ホルダ61において、光検出素子62の光軸と集光レンズ63の光軸とは、互いに一致している。
 ホルダ61には、フランジ部61aが設けられている。フランジ部61aは、本体部131の凹部134の底面と固定プレート133との間に配置されている。この状態で、固定プレート133が例えばボルトによって本体部131に取り付けられることで、凹部134の底面に配置された第1光検出器6が本体部131に固定されている。このように、第1光検出器6は、Z軸方向におけるビームスプリッタユニット3の一方の側に配置されており、第2支持構造12によって支持されている。第1光検出器6は、Z軸方向においてビームスプリッタユニット3の第1ミラー面31と対向している。第1光検出器6は、ビームスプリッタユニット3から出射された測定光の干渉光L1を検出する。
 第2光検出器8は、ホルダ81と、光検出素子82と、集光レンズ83と、を有している。ホルダ81は、光検出素子82及び集光レンズ83を保持している。光検出素子82は、レーザ光の干渉光L11を検出する。光検出素子82は、例えばSiフォトダイオードである。集光レンズ83は、光検出素子82に入射するレーザ光の干渉光L11を光検出素子82に集光する。ホルダ81において、光検出素子82の光軸と集光レンズ83の光軸とは、互いに一致している。
 ホルダ81には、フランジ部81aが設けられている。フランジ部81aは、本体部131の凹部134の底面と固定プレート133との間に配置されている。この状態で、固定プレート133が例えばボルトによって本体部131に取り付けられることで、凹部134の底面に配置された第2光検出器8が本体部131に固定されている。このように、第2光検出器8は、Z軸方向におけるビームスプリッタユニット3の一方の側に配置されており、第2支持構造12によって支持されている。第2光検出器8は、ビームスプリッタユニット3から出射されたレーザ光の干渉光L11を検出する。
 第2光源7は、ホルダ71と、発光素子72と、コリメータレンズ73と、を有している。ホルダ71は、発光素子72及びコリメータレンズ73を保持している。発光素子72は、レーザ光L10を出射する。発光素子72は、例えばVCSEL等の半導体レーザである。コリメータレンズ73は、発光素子72から出射されたレーザ光L10をコリメートする。ホルダ71において、発光素子72の光軸とコリメータレンズ73の光軸とは、互いに一致している。
 ホルダ71には、フランジ部71aが設けられている。フランジ部71aは、枠体132と固定プレート133との間に配置されている。この状態で、固定プレート133が例えばボルトによって本体部131に取り付けられることで、枠体132に配置された第2光源7が本体部131に固定されている。このように、第2光源7は、Z軸方向におけるビームスプリッタユニット3の一方の側に配置されており、第2支持構造12によって支持されている。第2光源7は、ビームスプリッタユニット3に入射させるレーザ光L10を出射する。
 以上のように、保持ユニット130は、第1光検出器(第1光デバイス)6、第2光検出器(第2光デバイス)8及び第2光源(第3光デバイス)7が同一の側を向くように、且つ、第1光検出器6、第2光検出器8、第2光源7の順序で並ぶように、第1光検出器6、第2光検出器8及び第2光源7を保持している。本実施形態では、保持ユニット130は、Z軸方向におけるビームスプリッタユニット3の一方の側において、第1光検出器6、第2光検出器8及び第2光源7がZ軸方向における他方の側(すなわち、ビームスプリッタユニット3側)を向くように、第1光検出器6、第2光検出器8及び第2光源7を保持している。また、保持ユニット130は、X軸方向における一方の側(すなわち、光入射部4側)から第1光検出器6、第2光検出器8、第2光源7の順序で並ぶように、第1光検出器6、第2光検出器8及び第2光源7を保持している。
 保持ユニット130の本体部131には、第1ミラー51、第2ミラー52及び第3ミラー53が取り付けられている。第1ミラー51は、第1光通過孔135に対して第1光検出器6とは反対側に位置するように、保持ユニット130によって保持されている。第2ミラー52は、第2光通過孔136に対して第2光検出器8とは反対側に位置するように、保持ユニット130によって保持されている。第3ミラー53は、第3光通過孔137に対して第2光源7とは反対側に位置するように、保持ユニット130によって保持されている。
 第1ミラー51は、測定光L0を透過させ且つレーザ光L10を反射する機能を有し、且つ第1光検出器6の光軸に対して傾斜したダイクロイックミラーである。第1ミラー51は、ビームスプリッタユニット3と第1光検出器6との間に配置されている。つまり、第1ミラー51は、ビームスプリッタユニット3及び第1光検出器6と対向するように配置されている。本実施形態では、第1ミラー51の光学面は、Y軸方向に平行な面であり、且つZ軸方向と45°の角度を成す面である。なお、第1光検出器6の光軸は、Z軸方向に平行である。
 第2ミラー52は、レーザ光L10の一部を反射し且つレーザ光L10の残部を透過させる機能を有し、且つ第1ミラー51に平行なミラー(例えば、ハーフミラー)である。第2ミラー52は、X軸方向から見た場合に第1ミラー51と重なるように、且つZ軸方向から見た場合に第2光検出器8と重なるように、配置されている。つまり、第2ミラー52は、第1ミラー51及び第2光検出器8と対向するように配置されている。本実施形態では、第2ミラー52の光学面は、Y軸方向に平行な面であり、且つZ軸方向と45°の角度を成す面である。
 第3ミラー53は、レーザ光L10を反射する機能を有し、且つ第2ミラー52に平行なミラー(例えば、全反射ミラー)である。第3ミラー53は、X軸方向から見た場合に第2ミラー52と重なるように、且つZ軸方向から見た場合に第2光源7と重なるように、配置されている。つまり、第3ミラー53は、第2ミラー52及び第2光源7と対向するように配置されている。本実施形態では、第3ミラー53の光学面は、Y軸方向に平行な面であり、且つZ軸方向と45°の角度を成す面である。
 保持ユニット130の本体部131には、アパーチャ55が取り付けられている。アパーチャ55は、第1ミラー51と第1光検出器6との間に位置するように、保持ユニット130によって保持されている。アパーチャ55は、Z軸方向から見た場合に円形状を呈する開口が形成された部材であり、第1光通過孔135内に配置されている。
 ビームスプリッタユニット3からZ軸方向に沿って出射された測定光の干渉光L1は、第1ミラー51を透過して、アパーチャ55を介して第1光検出器6に入射し、第1光検出器6によって検出される。一方、第2光源7から出射されたレーザ光L10は、第3ミラー53で反射されて第2ミラー52を透過し、第1ミラー51で反射されてZ軸方向に沿ってビームスプリッタユニット3に入射する。ビームスプリッタユニット3からZ軸方向に沿って出射されたレーザ光の干渉光L11は、第1ミラー51及び第2ミラー52で反射されて第2光検出器8に入射し、第2光検出器8によって検出される。
[ミラーデバイスの製造方法]
 図12~図17(b)を参照しつつ、第1実施形態に係るミラーデバイス20の製造方法を説明する。図12~図17(b)では、ミラーデバイス20の各構成が模式的に示されている。図12に示されるミラーデバイス20では、梁部224は、可動部22bに設けられた第1梁部224dと、第1弾性支持部26及び第2弾性支持部27に設けられた第2梁部224eと、を有している。第1梁部224d及び第2梁部224eは、例えば、上述した内側梁部224a、外側梁部224b及び連結梁部224cと同様の構成を有している。第2梁部224eは、例えば、図6に示される各レバー261,271上に配置されてもよいし、これに代えて又は加えて、図6に示される各電極支持部269,279上に配置されてもよい。梁部224は、第1梁部224d及び第2梁部224eの一方のみを有していてもよい。図12では、第2弾性支持部27に設けられた第2梁部224eの図示は省略されている。
 第1実施形態の製造方法では、まず、ベース21、可動部22b及び駆動部23に対応する部分を有するSOI基板100を用意する(第1ステップ)。第1ステップでは、支持層101がデバイス層102よりも厚いSOI基板100が用意される。なお、「ベース21、可動部22b及び駆動部23に対応する部分」とは、例えば、加工後にベース21、可動部22b及び駆動部23となる部分を意味する。
 続いて、支持層101における中間層103とは反対側の表面101aのうち、ベース21に対応する領域に、第1レジスト層104を形成する(第2ステップ、図13(a))。第1レジスト層104は、表面101aのうち、各電極パッド211の形成予定領域に対応する領域には形成されない。なお、「或る表面のうち、或る要素に対応する領域」とは、例えば、当該表面のうち、Z軸方向から見た場合に当該要素と重なる領域を意味する。例えば、表面101aのうち、ベース21に対応する領域とは、表面101aのうち、Z軸方向から見た場合にベース21と重なる領域を意味する。
 続いて、第1レジスト層104をマスクとして用いて支持層101を厚さ方向(Z軸方向)における中間部までエッチングすることにより、支持層101に凹部105を形成する(第3ステップ)。続いて、第1レジスト層104を剥離する(図13(b))。第3ステップでは、換言すれば、中間層103に至らないように、支持層101がエッチングされる。凹部105の深さは、梁部224の厚さに応じて決定される。ミラーデバイス20を形成する場合、第3ステップでは、複数の凹部105が形成される。一の凹部105は、可動部22b及び駆動部23に対応する位置に形成される。他の凹部105は、各電極パッド211の形成予定位置に対応する位置に形成される。
 続いて、各凹部105の底面105aのうち梁部224に対応する領域、各凹部105の側面105b、及び、支持層101の表面101aに、第2レジスト層106を形成する(第4ステップ、図14(a))。第2レジスト層106は、側面105bの全面、及び表面101aの全面に形成される。図14(a)に示されるように、第2レジスト層106は、底面105aのうち、側面105bとの境界に沿った領域にも形成される。これは、第2レジスト層106のパターニングの際に、底面105aにおける側面105bとの境界に沿って第2レジスト層106の一部が残るためである。第2レジスト層106は、例えば、スプレーコート法により形成されるが、ディップコート法により形成されてもよい。
 続いて、第2レジスト層106をマスクとして用いて支持層101を中間層103に至るまでエッチングすることにより、梁部224を形成する(第5ステップ)。続いて、第2レジスト層106を剥離した後に、露出している中間層103を剥離する(図14(b))。第2レジスト層106が凹部105の側面105bから底面105aに至るように形成されているため、第5ステップでは、ベース21に段差面107が形成される。段差面107は、Z軸方向から見た場合に、各凹部105の縁に沿って延在している。図5及び図6には、段差面107が示されている。また、第2ステップから第5ステップでは、梁部224が形成されるのと並行して、上述した開口213及び溝部216(図11)が形成される。段差面107は、上述した段差面215bに相当する。
 続いて、デバイス層102における中間層103とは反対側の表面102bのうち、ベース21、可動部22b及び駆動部23に対応する領域に、第3レジスト層108を形成する(図15(a))。続いて、第3レジスト層108をマスクとして用いてデバイス層102を貫通エッチングする。これにより、ベース21、可動部22b及び駆動部23が互いに分離される。続いて、第3レジスト層108を剥離する(図15(b))。
 続いて、デバイス層102における中間層103側の表面102a上に、ミラー面22aを形成する(第6ステップ)。ミラー面22aは、例えば、ハードマスクを用いたスパッタリングにより成膜される。続いて、デバイス層102の表面102a上に電極パッド211を形成すると共に、支持層101の表面101a上に電極パッド212を形成する(図12)。電極パッド211,212は、例えば、ハードマスクを用いたスパッタリングにより成膜される。以上の工程により、図12に示されるミラーデバイス20が得られる。
 なお、工程の順序は、上述の例に限られない。例えば、第3レジスト層108の形成及びデバイス層102のエッチングは、第2ステップの前、又は第4ステップの前に実施されてもよい。電極パッド211及び電極パッド212の形成は、ミラー面22aの形成前に実施されてもよい。電極パッド211,212の形成は、第5ステップと第6ステップとの間に実施されてもよい。上記説明では、1つのミラーデバイス20に着目して説明したが、上述したSOI基板100に対応する部分を複数含むウェハ(半導体基板)について各加工ステップが同時に行われ、加工完了後のミラーデバイス20が、SOI基板100に対応する部分同士の境界に設定されたダイシングラインにおいてダイシングされることにより、複数のミラーデバイス20が一括して形成されてもよい。この場合、例えば、支持層101の表面101aをダイシングテープに貼り付けてウェハを固定した状態で、ウェハが切断される。
[第1実施形態の作用及び効果]
 図16(a)~図18を参照しつつ、比較例に係るミラーデバイスの製造方法を説明する。比較例の製造方法によって製造されるミラーデバイスは、第1実施形態のミラーデバイス20と同様の構成を有する。すなわち、比較例のミラーデバイスは、ベース21A、可動部22bA及び駆動部23Aを有する(図18)。可動部22bAは、梁部224Aを有している。比較例の製造方法では、まず、支持層101A、デバイス層102A及び中間層103Aを有するSOI基板100Aが用意される。SOI基板100Aは、ベース21A、可動部22bA及び駆動部23Aに対応する部分を有している。続いて、支持層101Aにおける中間層103Aとは反対側の表面101aAに酸化膜109aが形成されると共に、デバイス層102Aにおける中間層103Aとは反対側の表面102bAに酸化膜109bが形成される。
 続いて、酸化膜109aの表面のうち、ベース21A及び梁部224Aに対応する領域に、レジスト層110aが形成される(図16(a))。続いて、レジスト層110aをマスクとして用いて酸化膜109aがエッチングされた後、レジスト層110aが剥離される(図16(b))。続いて、酸化膜109aの表面のうち、ベース21に対応する領域に、レジスト層110bが形成される(図17(a))。続いて、レジスト層110bをマスクとして用いて支持層101Aを中間層103Aまでエッチングすることにより、梁部224Aが形成される(図17(b))。これは、当該エッチングの際には、露出している酸化膜109aも同時にエッチングされることから、酸化膜109aが形成されている領域では、酸化膜109aが形成されていない領域と比べて、エッチング速度が遅くなるためである。続いて、レジスト層110b、酸化膜109a及び酸化膜109bが剥離された後に、露出している中間層103Aが除去される(図18)。
 比較例の製造方法によっても梁部224Aを有するミラーデバイスを得ることができるが、比較例の製造方法では、梁部224Aを精度良く形成することは難しい。この理由について、図19(a)~図21(b)を参照しつつ説明する。図19(a)、図20(a)及び図21(a)では、梁部224Aを形成するためのエッチング途中の状態が模式的に示されており、図19(b)、図20(b)及び図21(b)では、当該エッチング後の状態が模式的に示されている。
 図19(a)及び図19(b)に示されるように、比較例の製造方法(シリコン深掘りエッチング、ボッシュプロセス)では、梁部224Aが、基端部の幅よりも先端部の幅が広い逆テーパ形状に形成され易い。そのため、梁部224Aの幅を所望の幅に制御することが難しい。適用されるエッチングプロセスの種類によっては(例えばノンボッシュプロセスが用いられる場合)、梁部224Aが、基端部の幅よりも先端部の幅が狭い順テーパ形状に形成され易い場合もあるが、いずれにしても、梁部224Aの幅の制御は難しい。
 また、図20(a)及び図20(b)に示されるように、比較例の製造方法では、梁部224Aが、互いに幅が異なる部分224Aa,224Abを含んでいる場合に、部分224Aa,224Ab間でエッチング速度に差が生じ、部分224Aaの高さが部分224Abの高さと異なってしまうおそれがある。符号DPは、エッチング時に梁部224Aの側面に形成される堆積層を示している。部分224Aa,224Abのエッチング速度に差が生じるのは、梁部224Aを囲む溝部のアスペクト比(パターン寸法と深さの比)が大きいほど、エッチング速度が低下するマイクロローディング効果のためである。梁部224Aの高さが同一であれば、溝部の幅が狭い方が、アスペクト比が高くなり、エッチングが遅くなる。
 また、図21(a)及び図21(b)に示されるように、比較例の製造方法では、梁部224Aを形成するためのエッチングの途中で酸化膜109aが完全に除去されるが、継続してエッチングを進めた場合に、梁部224Aの縁部に残渣RDが生じ易い。これは、次のような理由によると考えられる。梁部224Aを囲む溝部のアスペクト比が高いと、エッチング速度が遅くなると共に、梁部224Aが順テーパ形状に形成され易くなる。順テーパ形状の場合は特に、エッチングが進むにつれて、梁部224Aの頂面上の堆積層DPの除去が難しくなり、頂面の周縁付近に堆積層DPが残り易くなる。周縁付近に残存した堆積層DPがマスクとなることで、支持層101Aがエッチングされず、その結果、残渣RDが発生する。
 このように、比較例の製造方法では、梁部224Aを精度良く形成することは難しい。これに対し、第1実施形態に係るミラーデバイス20の製造方法では、上述したとおり、第1レジスト層104及び第2レジスト層106をマスクとして用いた2段階のエッチングにより、梁部224が形成される。そのため、梁部224を精度良く形成することができる。つまり、第1実施形態の製造方法では、比較例の製造方法と比べて、梁部224の幅を制御し易い。また、梁部224が、互いに幅が異なる部分を含んでいる場合に、それらの部分を互いに等しい高さに形成し易い。更に、梁部224の縁部に残差が生じるのを抑制することができる。
 また、ミラーデバイス20では、梁部224を構成する支持層101が、ベース21を構成する支持層101よりも薄い。これにより、梁部224がベース21から突出するのを抑制して梁部224の保護を図ることができる。より具体的には、少なくとも可動部22bの停止中に、梁部224がベース21から突出しないことで、可動部22bの停止中における梁部224の保護を図ることができる。更に、可動部22bの移動中に、梁部224がベース21から突出しないことで、可動部22bの移動中における梁部224の保護をも図ることができる。また、梁部224がベース21から突出するのを抑制することで、Z軸方向における可動部22bの移動量を増加させることが可能となる。また、仮に、梁部224を構成する支持層101の厚さが、ベース21を構成する支持層101の厚さと同一である場合、SOI基板100をダイシングする際に梁部224がダイシングテープに貼り付いてしまい、剥がす際に梁部224が破損するおそれがあるが、ミラーデバイス20では、そのような事態を回避することができる。
 第1実施形態の製造方法の第1ステップでは、支持層101がデバイス層102よりも厚いSOI基板100が用意される。これにより、得られるミラーデバイス20において梁部224の厚さを確保することができ、可動部22bの変形をより好適に抑制することができる。
 第1実施形態の製造方法の第6ステップでは、デバイス層102における中間層103側の表面102a上にミラー面22aが形成される。これにより、ベース21及び梁部224によってミラー面22aを保護することができ、例えば、運搬時等における直接的な接触によってミラー面22aが損傷するのを抑制することができる。
 ミラーデバイス20では、梁部224が、互いに幅が異なる複数の部分(内側梁部224a、外側梁部224b及び連結梁部224c、又は、第1梁部224d及び第2梁部224e)を含んでいる。第1実施形態の製造方法では、梁部224が互いに幅が異なる複数の部分を含んでいる場合でも、梁部224を精度良く形成することができる。
 ミラーデバイス20では、第1弾性支持部26及び第2弾性支持部27が、Z軸方向に沿って可動部22bが移動可能となるように、可動部22bを支持している。第1実施形態の製造方法では、このようなミラーデバイス20を製造する場合において、梁部224を精度良く形成することができる。
 ミラーデバイス20は、固定櫛歯電極281,283及び可動櫛歯電極282,284を備えている。第1実施形態の製造方法では、このようなミラーデバイス20を製造する場合において、梁部224を精度良く形成することができる。
[第1実施形態の変形例]
 上記第1実施形態において、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。例えば、配置部221及びミラー面22aの各々は、Z軸方向から見た場合に、矩形状、八角形状等の任意の形状を呈していてもよい。枠部222は、Z軸方向から見た場合に、矩形環状、八角形環状等の任意の環形状を呈していてもよい。光通過開口24及び光通過開口25の各々は、Z軸方向から見た場合に円形状、八角形状等の任意の形状を有していてもよい。ミラーデバイス20は、光通過開口24又は光通過開口25に代えて、ベース21に形成された孔又は切欠きを第1光通過部として有していてもよい。ミラーデバイス20を構成する半導体基板は、必ずしもSOI基板でなくてもよく、第1半導体層、第2半導体層、及び第1半導体層と第2半導体層との間に配置された絶縁層を有する基板であればよい。
 内側梁部224a、外側梁部224b及び連結梁部224cの各々は、任意の形状に形成されてよい。例えば、梁部は、X軸方向又はY軸方向に対して斜めに延在していたり、ジグザグ状に延在していたりしてもよい。各梁部の配置、数、長さ、幅及び厚さは任意に設定されてよい。例えば、内側梁部224a、外側梁部224b及び連結梁部224cの厚さは、互いに異なっていてもよい。これらの梁部の少なくとも1つが省略されてもよい。梁部224は、Z軸方向から見た場合にミラー面22aを囲んでいなくてもよい。第1トーションバー266,276及び第2トーションバー267,277の形状は限定されず、棒状等の任意の形状であってよい。ミラー面22aは、可動部22bを構成するデバイス層102における中間層103とは反対側の表面上に配置されていてもよい。この場合、例えば、ベース21を構成する支持層101における中間層103とは反対側の表面が光学機能部材13の第3表面13aと接合される。ベース21の第2表面21bと光学機能部材13の第3表面13aとは、ダイレクトボンディング以外の手段(例えば、UV硬化樹脂等の接着剤等)によって互いに接合されていてもよい。固定ミラー16は、光学機能部材13に対してミラーデバイス20とは反対側に配置されていれば、光学機能部材13の第4表面13bから離れていてもよい。
 上記第1実施形態では、梁部224が支持層101及び中間層103によって構成されていたが、梁部224は、少なくとも支持層101によって構成されていればよく、例えば、支持層101のみによって構成されていてもよい。例えば、可動部22b及び駆動部23を構成するデバイス層102上にわたって中間層103が配置されていてもよい。この場合、ミラー面22aは中間層103上に設けられる。このようなミラーデバイス20を製造する際には、第5ステップで梁部224を形成した後に、中間層103を除去しない。このようなミラーデバイス20の製造方法によっても、上記第1実施形態と同様に、梁部224を精度良く形成することができる。ここで、中間層103はエッチングストップ層として機能するため、中間層103の厚さにはばらつきが生じ易い。上記第1実施形態では、露出している中間層103が除去されるため、そのような厚さのばらつきを抑制することができる。
 本開示の光学デバイスは、ミラーデバイスに限られず、ミラー面22a以外の他の光学機能部が可動部22b上に配置された光学デバイスであってもよい。他の光学機能部としては、例えば、レンズ等が挙げられる。ミラーデバイス20の駆動部23は、可動ミラー22を弾性的に支持する3つ以上の弾性支持部を有していてもよい。ミラーデバイス20では、可動部22bの移動方向がベース21の第1表面21aに垂直な方向であったが、可動部22bの移動方向は、第1表面21aと交差する方向であればよい。アクチュエータ部28は、静電アクチュエータに限定されず、例えば、圧電式アクチュエータ、電磁式アクチュエータ等であってもよい。ミラーデバイス20は、FTIRを構成するものに限定されず、他の光学系を構成するものであってもよい。
[第2実施形態]
 図22~図25を参照しつつ、第2実施形態に係る光学デバイス301について説明する。光学デバイス301は、ベース305と、可動部307と、第1トーションバー(弾性支持部)311と、第2トーションバー(弾性支持部)312と、を備えている。第1及び第2トーションバー311,312は、後述する軸線L301周りに可動部307が揺動可能となるように、可動部307を支持している。光学デバイス301は、SOI(Silicon On Insulator)基板(半導体基板)309によって、MEMSデバイスとして構成されている。光学デバイス301は、例えば、矩形板状を呈している。光学デバイス301は、例えば、9mm×7mm×0.4mm(厚さ)程度のサイズを有している。
 ベース305は、SOI基板309を構成するハンドル層(第1半導体層)391、デバイス層(第2半導体層)392及び中間層393の一部によって形成されている。ハンドル層391は、第1シリコン層である。デバイス層392は、第2シリコン層である。中間層393は、ハンドル層391とデバイス層392との間に配置された絶縁層である。
 可動部307は、軸線L301と軸線L302との交点を中心位置(重心位置)として配置されている。軸線L301は、X軸方向(X軸に平行な方向、第1方向)に延在する直線である。軸線L302は、Y軸方向(Y軸に平行な方向、第1方向に垂直な第2方向)に延在する直線である。可動部307は、Z軸方向(Z軸に平行な方向、第1方向及び第2方向に垂直な第3方向)から見た場合に、軸線L301に関して線対称となり且つ軸線L302に関して線対称となる形状を呈している。
 可動部307は、光学機能部371と、第5本体部372と、フレーム373と、複数の第5接続部374と、本体梁部375と、フレーム梁部376と、複数の接続梁部377と、を有している。光学機能部371は、第5本体部372に設けられている。光学機能部371は、第5本体部372を構成するデバイス層392におけるハンドル層391とは反対側の表面392aに形成されたミラーである。このようなミラーは、例えば、第5本体部372を構成するデバイス層392の表面392aに蒸着によって金属膜を形成することで得られる。
 第5本体部372は、デバイス層392の一部によって形成されている。第5本体部372は、例えば、Z軸方向から見た場合に円形状を呈している。フレーム373は、Z軸方向から見た場合に第5本体部372を囲んでいる。フレーム373は、デバイス層392の一部によって形成されている。フレーム373は、例えば、Z軸方向から見た場合に八角形環状を呈している。複数の第5接続部374は、軸線L301上における第5本体部372の両側、及び軸線L2上における第5本体部372の両側にそれぞれ配置されている。具体的には、複数の第5接続部374は、それぞれ、第1端部307aに対応する位置(第1端部307aと可動部307の中心位置との間の位置)、第2端部307bに対応する位置(第2端部307bと可動部307の中心位置との間の位置)、第1トーションバー311の延長線上の位置、及び第2トーションバー312の延長線上の位置に配置されている。各第5接続部374は、第5本体部372及びフレーム373に接続されている。各第5接続部374は、第5本体部372とフレーム373との間に架け渡されている。各第5接続部374は、デバイス層392の一部によって形成されている。
 本体梁部375は、第5本体部372の外縁に沿って延在している。本体梁部375は、ハンドル層391及び中間層393の一部によって形成されている。本体梁部375は、第5本体部372を構成するデバイス層392におけるハンドル層391側の表面392bに形成されている。本体梁部375は、例えば、Z軸方向から見た場合に円形環状を呈している。フレーム梁部376は、フレーム373に沿って延在している。フレーム梁部376は、ハンドル層391及び中間層393の一部によって形成されている。フレーム梁部376は、フレーム373を構成するデバイス層392の表面392bに形成されている。フレーム梁部376は、例えば、Z軸方向から見た場合に八角形環状を呈している。複数の接続梁部377は、複数の第5接続部374にそれぞれ配置されている。各接続梁部377は、本体梁部375及びフレーム梁部376に接続されている。各接続梁部377は、本体梁部375とフレーム梁部376との間に架け渡されている。各接続梁部377は、ハンドル層391及び中間層393の一部によって形成されている。各接続梁部377は、各第5接続部374を構成するデバイス層392の表面392bに形成されている。本体梁部375、フレーム梁部376及び各接続梁部377を構成するハンドル層391は、ベース305を構成するハンドル層391よりも薄い。
 第1トーションバー311は、X軸方向において可動部307の一方の側に配置されている。第1トーションバー311は、軸線L301上においてX軸方向に沿って延在している。第1トーションバー311は、デバイス層392の一部によって形成されている。第1トーションバー311は、ベース305及び可動部307に接続されている。第1トーションバー311は、ベース305と可動部307(光学デバイス301では、フレーム373)との間に架け渡されている。第1トーションバー311は、Z軸方向から見た場合に第1トーションバー311の外縁及び可動部307の外縁(光学デバイス301では、フレーム373の外縁)の曲率が連続するように、可動部307に接続されている。具体的には、第1トーションバー311のうち可動部307に接続される部分は、Y軸方向における当該部分の幅が可動部307に近付くほど大きくなるように当該部分の両側面が凹状に湾曲した形状を呈している。第1トーションバー311のうちベース305に接続される部分も同様に、Y軸方向における当該部分の幅がベース305に近付くほど大きくなるように当該部分の両側面が凹状に湾曲した形状を呈している。
 第2トーションバー312は、X軸方向において可動部307の他方の側に配置されている。第2トーションバー312は、軸線L301上においてX軸方向に沿って延在している。第2トーションバー312は、デバイス層392の一部によって形成されている。第2トーションバー312は、ベース305及び可動部307に接続されている。第2トーションバー312は、ベース305と可動部307(光学デバイス301では、フレーム373)との間に架け渡されている。第2トーションバー312は、Z軸方向から見た場合に第2トーションバー312の外縁及び可動部307の外縁(光学デバイス301では、フレーム373の外縁)の曲率が連続するように、可動部307に接続されている。具体的には、第2トーションバー312のうち可動部307に接続される部分は、Y軸方向における当該部分の幅が可動部307に近付くほど大きくなるように当該部分の両側面が凹状に湾曲した形状を呈している。第2トーションバー312のうちベース305に接続される部分も同様に、Y軸方向における当該部分の幅がベース305に近付くほど大きくなるように当該部分の両側面が凹状に湾曲した形状を呈している。
 光学デバイス301は、第1支持部321と、第2支持部322と、第3支持部323と、第4支持部324と、を更に備えている。第1支持部321は、Y軸方向において第1トーションバー311の一方の側に配置されており、可動部307に接続されている。第2支持部322は、Y軸方向において第1トーションバー311の他方の側に配置されており、可動部307に接続されている。第3支持部323は、Y軸方向において第2トーションバー312の一方の側に配置されており、可動部307に接続されている。第4支持部324は、Y軸方向において第2トーションバー312の他方の側に配置されており、第4支持部324は、可動部307に接続されている。
 第1支持部321は、第1本体部321aと、第1接続部321bと、第1梁部321cと、を有している。第1本体部321aは、第1本体部321aと第1トーションバー311との間に隙間が形成された状態で、X軸方向に沿って延在している。第1本体部321aは、デバイス層392の一部によって形成されている。第1接続部321bは、第1本体部321a及び可動部307に接続されている。第1接続部321bは、第1本体部321aと可動部307(光学デバイス301では、フレーム373)との間に架け渡されている。第1接続部321bは、デバイス層392の一部によって形成されている。第1接続部321bは、第1トーションバー311のうち可動部307に接続される部分から離れるように屈曲した形状を呈している。第1梁部321cは、Z軸方向における第1支持部321の厚さがZ軸方向における第1トーションバー311の厚さよりも大きくなるように、第1本体部321a及び第1接続部321bに形成されている。第1梁部321cは、第1本体部321aと第1接続部321bとに渡って延在しており、フレーム梁部376に接続されている。第1梁部321cは、ハンドル層391及び中間層393の一部によって形成されている。Y軸方向における第1梁部321cの幅は、Y軸方向における第1本体部321aの幅よりも小さい。第1梁部321cは、第1本体部321a及び第1接続部321bを構成するデバイス層392の表面392bに形成されている。光学デバイス301では、第1梁部321cは、Z軸方向において、第1及び第2トーションバー311,312を構成するデバイス層392の表面392bから突出した部分である。第1梁部321cを構成するハンドル層391は、ベース305を構成するハンドル層391よりも薄い。
 第2支持部322は、第2本体部322aと、第2接続部322bと、第2梁部322cと、を有している。第2本体部322aは、第2本体部322aと第1トーションバー311との間に隙間が形成された状態で、X軸方向に沿って延在している。第2本体部322aは、デバイス層392の一部によって形成されている。第2接続部322bは、第2本体部322a及び可動部307に接続されている。第2接続部322bは、第2本体部322aと可動部307(光学デバイス301では、フレーム373)との間に架け渡されている。第2接続部322bは、デバイス層392の一部によって形成されている。第2接続部322bは、第1トーションバー311のうち可動部307に接続される部分から離れるように屈曲した形状を呈している。第2梁部322cは、Z軸方向における第2支持部322の厚さがZ軸方向における第1トーションバー311の厚さよりも大きくなるように、第2本体部322a及び第2接続部322bに形成されている。第2梁部322cは、第2本体部322aと第2接続部322bとに渡って延在しており、フレーム梁部376に接続されている。第2梁部322cは、ハンドル層391及び中間層393の一部によって形成されている。Y軸方向における第2梁部322cの幅は、Y軸方向における第2本体部322aの幅よりも小さい。第2梁部322cは、第2本体部322a及び第2接続部322bを構成するデバイス層392の表面392bに形成されている。光学デバイス301では、第2梁部322cは、Z軸方向において、第1及び第2トーションバー311,312を構成するデバイス層392の表面392bから突出した部分である。第2梁部322cを構成するハンドル層391は、ベース305を構成するハンドル層391よりも薄い。
 第3支持部323は、第3本体部323aと、第3接続部323bと、第3梁部323cと、を有している。第3本体部323aは、第3本体部323aと第2トーションバー312との間に隙間が形成された状態で、X軸方向に沿って延在している。第3本体部323aは、デバイス層392の一部によって形成されている。第3接続部323bは、第3本体部323a及び可動部307に接続されている。第3接続部323bは、第3本体部323aと可動部307(光学デバイス301では、フレーム373)との間に架け渡されている。第3接続部323bは、デバイス層392の一部によって形成されている。第3接続部323bは、第2トーションバー312のうち可動部307に接続される部分から離れるように屈曲した形状を呈している。第3梁部323cは、Z軸方向における第3支持部323の厚さがZ軸方向における第2トーションバー312の厚さよりも大きくなるように、第3本体部323a及び第3接続部323bに形成されている。第3梁部323cは、第3本体部323aと第3接続部323bとに渡って延在しており、フレーム梁部376に接続されている。第3梁部323cは、ハンドル層391及び中間層393の一部によって形成されている。Y軸方向における第3梁部323cの幅は、Y軸方向における第3本体部323aの幅よりも小さい。第3梁部323cは、第3本体部323a及び第3接続部323bを構成するデバイス層392の表面392bに形成されている。光学デバイス301では、第3梁部323cは、Z軸方向において、第1及び第2トーションバー311,312を構成するデバイス層392の表面392bから突出した部分である。第3梁部323cを構成するハンドル層391は、ベース305を構成するハンドル層391よりも薄い。
 第4支持部324は、第4本体部324aと、第4接続部324bと、第4梁部324cと、を有している。第4本体部324aは、第4本体部324aと第2トーションバー312との間に隙間が形成された状態で、X軸方向に沿って延在している。第4本体部324aは、デバイス層392の一部によって形成されている。第4接続部324bは、第4本体部324a及び可動部307に接続されている。第4接続部324bは、第4本体部324aと可動部307(光学デバイス301では、フレーム373)との間に架け渡されている。第4接続部324bは、デバイス層392の一部によって形成されている。第4接続部324bは、第2トーションバー312のうち可動部307に接続される部分から離れるように屈曲した形状を呈している。第4梁部324cは、Z軸方向における第4支持部324の厚さがZ軸方向における第2トーションバー312の厚さよりも大きくなるように、第4本体部324a及び第4接続部324bに形成されている。第4梁部324cは、第4本体部324aと第4接続部324bとに渡って延在しており、フレーム梁部376に接続されている。第4梁部324cは、ハンドル層391及び中間層393の一部によって形成されている。Y軸方向における第4梁部324cの幅は、Y軸方向における第4本体部324aの幅よりも小さい。第4梁部324cは、第4本体部324a及び第4接続部324bを構成するデバイス層392の表面392bに形成されている。光学デバイス301では、第4梁部324cは、Z軸方向において、第1及び第2トーションバー311,312を構成するデバイス層392の表面392bから突出した部分である。第4梁部324cを構成するハンドル層391は、ベース305を構成するハンドル層391よりも薄い。
 光学デバイス301は、第1可動櫛歯電極331と、第2可動櫛歯電極332と、第3可動櫛歯電極333と、第4可動櫛歯電極334と、第5可動櫛歯電極335と、第6可動櫛歯電極336と、を更に備えている。第1可動櫛歯電極331は、第1支持部321の第1本体部321aに設けられている。第2可動櫛歯電極332は、第2支持部322の第2本体部322aに設けられている。第3可動櫛歯電極333は、第3支持部323の第3本体部323aに設けられている。第4可動櫛歯電極334は、第4支持部324の第4本体部324aに設けられている。第5可動櫛歯電極335は、可動部307のうち第1端部307aを含む部分に設けられている。第1端部307aは、Y軸方向における可動部307の一方の側の端部である。光学デバイス301では、フレーム373のうち、第1支持部321の第1接続部321bと第3支持部323の第3接続部323bとの間の部分であって、第1端部307aを含む部分に、第5可動櫛歯電極335が設けられている。第6可動櫛歯電極336は、可動部307のうち第2端部307bを含む部分に設けられている。第2端部307bは、Y軸方向における可動部307の他方の側の端部である。光学デバイス301では、フレーム373のうち、第2支持部322の第2接続部322bと第4支持部324の第4接続部324bとの間の部分であって、第2端部307bを含む部分に、第6可動櫛歯電極336が設けられている。
 第1可動櫛歯電極331は、デバイス層392の一部によって形成されている。第1可動櫛歯電極331は、X軸方向から見た場合に、第1支持部321の第1本体部321aと可動部307の第1端部307aとの間に配置されている。第1可動櫛歯電極331は、複数の第1可動櫛歯331aを有している。各第1可動櫛歯331aは、第1支持部321の第1本体部321aにおける第1トーションバー311とは反対側の側面に設けられている。各第1可動櫛歯331aは、X軸方向に垂直な平面に沿って延在している。複数の第1可動櫛歯331aは、X軸方向において互いに隣り合う第1可動櫛歯331a間の間隔が一定となるように配列されている。
 第2可動櫛歯電極332は、デバイス層392の一部によって形成されている。第2可動櫛歯電極332は、X軸方向から見た場合に、第2支持部322の第2本体部322aと可動部307の第2端部307bとの間に配置されている。第2可動櫛歯電極332は、複数の第2可動櫛歯332aを有している。各第2可動櫛歯332aは、第2支持部322の第2本体部322aにおける第1トーションバー311とは反対側の側面に設けられている。各第2可動櫛歯332aは、X軸方向に垂直な平面に沿って延在している。複数の第2可動櫛歯332aは、X軸方向において互いに隣り合う第2可動櫛歯332a間の間隔が一定となるように配列されている。
 第3可動櫛歯電極333は、デバイス層392の一部によって形成されている。第3可動櫛歯電極333は、X軸方向から見た場合に、第3支持部323の第3本体部323aと可動部307の第1端部307aとの間に配置されている。第3可動櫛歯電極333は、複数の第3可動櫛歯333aを有している。各第3可動櫛歯333aは、第3支持部323の第3本体部323aにおける第2トーションバー312とは反対側の側面に設けられている。各第3可動櫛歯333aは、X軸方向に垂直な平面に沿って延在している。複数の第3可動櫛歯333aは、X軸方向において互いに隣り合う第3可動櫛歯333a間の間隔が一定となるように配列されている。
 第4可動櫛歯電極334は、デバイス層392の一部によって形成されている。第4可動櫛歯電極334は、X軸方向から見た場合に、第4支持部324の第4本体部324aと可動部307の第2端部307bとの間に配置されている。第4可動櫛歯電極334は、複数の第4可動櫛歯334aを有している。各第4可動櫛歯334aは、第4支持部324の第4本体部324aにおける第2トーションバー312とは反対側の側面に設けられている。各第4可動櫛歯334aは、X軸方向に垂直な平面に沿って延在している。複数の第4可動櫛歯334aは、X軸方向において互いに隣り合う第4可動櫛歯334a間の間隔が一定となるように配列されている。
 第5可動櫛歯電極335は、デバイス層392の一部によって形成されている。第5可動櫛歯電極335は、複数の第5可動櫛歯335aを有している。各第5可動櫛歯335aは、フレーム373のうち第1端部307aを含む部分における第5本体部372とは反対側の側面に設けられている。各第5可動櫛歯335aは、X軸方向に垂直な平面に沿って延在している。複数の第5可動櫛歯335aは、X軸方向において互いに隣り合う第5可動櫛歯335a間の間隔が一定となるように配列されている。
 第6可動櫛歯電極336は、デバイス層392の一部によって形成されている。第6可動櫛歯電極336は、複数の第6可動櫛歯336aを有している。各第6可動櫛歯336aは、フレーム373のうち第2端部307bを含む部分における第5本体部372とは反対側の側面に設けられている。各第6可動櫛歯336aは、X軸方向に垂直な平面に沿って延在している。複数の第6可動櫛歯336aは、X軸方向において互いに隣り合う第6可動櫛歯336a間の間隔が一定となるように配列されている。
 光学デバイス301は、第1固定櫛歯電極341と、第2固定櫛歯電極342と、第3固定櫛歯電極343と、第4固定櫛歯電極344と、第5固定櫛歯電極345と、第6固定櫛歯電極346と、を更に備えている。第1固定櫛歯電極341、第2固定櫛歯電極342、第3固定櫛歯電極343、第4固定櫛歯電極344、第5固定櫛歯電極345及び第6固定櫛歯電極346は、ベース305に設けられている。
 第1固定櫛歯電極341は、デバイス層392の一部によって形成されている。第1固定櫛歯電極341は、複数の第1固定櫛歯341aを有している。各第1固定櫛歯341aは、複数の第1可動櫛歯331aが設けられた第1本体部321aの側面と対向するベース305の側面に設けられている。各第1固定櫛歯341aは、X軸方向に垂直な平面に沿って延在している。複数の第1固定櫛歯341aは、X軸方向において互いに隣り合う第1固定櫛歯341a間の間隔が一定となるように配列されており、複数の第1可動櫛歯331aと互い違いに配置されている。隣り合う第1可動櫛歯331aと第1固定櫛歯341aとは、X軸方向において互いに向かい合っている。隣り合う第1可動櫛歯331aと第1固定櫛歯341aとの間隔は、例えば、数μm程度である。
 第2固定櫛歯電極342は、デバイス層392の一部によって形成されている。第2固定櫛歯電極342は、複数の第2固定櫛歯342aを有している。各第2固定櫛歯342aは、複数の第2可動櫛歯332aが設けられた第2本体部322aの側面と対向するベース305の側面に設けられている。各第2固定櫛歯342aは、X軸方向に垂直な平面に沿って延在している。複数の第2固定櫛歯342aは、X軸方向において互いに隣り合う第2固定櫛歯342a間の間隔が一定となるように配列されており、複数の第2可動櫛歯332aと互い違いに配置されている。隣り合う第2可動櫛歯332aと第2固定櫛歯342aとは、X軸方向において互いに向かい合っている。隣り合う第2可動櫛歯332aと第2固定櫛歯342aとの間隔は、例えば、数μm程度である。
 第3固定櫛歯電極343は、デバイス層392の一部によって形成されている。第3固定櫛歯電極343は、複数の第3固定櫛歯343aを有している。各第3固定櫛歯343aは、複数の第3可動櫛歯333aが設けられた第3本体部323aの側面と対向するベース305の側面に設けられている。各第3固定櫛歯343aは、X軸方向に垂直な平面に沿って延在している。複数の第3固定櫛歯343aは、X軸方向において互いに隣り合う第3固定櫛歯343a間の間隔が一定となるように配列されており、複数の第3可動櫛歯333aと互い違いに配置されている。隣り合う第3可動櫛歯333aと第3固定櫛歯343aとは、X軸方向において互いに向かい合っている。隣り合う第3可動櫛歯333aと第3固定櫛歯343aとの間隔は、例えば、数μm程度である。
 第4固定櫛歯電極344は、デバイス層392の一部によって形成されている。第4固定櫛歯電極344は、複数の第4固定櫛歯344aを有している。各第4固定櫛歯344aは、複数の第4可動櫛歯334aが設けられた第4本体部324aの側面と対向するベース305の側面に設けられている。各第4固定櫛歯344aは、X軸方向に垂直な平面に沿って延在している。複数の第4固定櫛歯344aは、X軸方向において互いに隣り合う第4固定櫛歯344a間の間隔が一定となるように配列されており、複数の第4可動櫛歯334aと互い違いに配置されている。隣り合う第4可動櫛歯334aと第4固定櫛歯344aとは、X軸方向において互いに向かい合っている。隣り合う第4可動櫛歯334aと第4固定櫛歯344aとの間隔は、例えば、数μm程度である。
 第5固定櫛歯電極345は、デバイス層392の一部によって形成されている。第5固定櫛歯電極345は、複数の第5固定櫛歯345aを有している。各第5固定櫛歯345aは、複数の第5可動櫛歯335aが設けられたフレーム373の側面と対向するベース305の側面に設けられている。各第5固定櫛歯345aは、X軸方向に垂直な平面に沿って延在している。複数の第5固定櫛歯345aは、X軸方向において互いに隣り合う第5固定櫛歯345a間の間隔が一定となるように配列されており、複数の第5可動櫛歯335aと互い違いに配置されている。隣り合う第5可動櫛歯335aと第5固定櫛歯345aとは、X軸方向において互いに向かい合っている。隣り合う第5可動櫛歯335aと第5固定櫛歯345aとの間隔は、例えば、数μm程度である。
 第6固定櫛歯電極346は、デバイス層392の一部によって形成されている。第6固定櫛歯電極346は、複数の第6固定櫛歯346aを有している。各第6固定櫛歯346aは、複数の第6可動櫛歯336aが設けられたフレーム373の側面と対向するベース305の側面に設けられている。各第6固定櫛歯346aは、X軸方向に垂直な平面に沿って延在している。複数の第6固定櫛歯346aは、X軸方向において互いに隣り合う第6固定櫛歯346a間の間隔が一定となるように配列されており、複数の第6可動櫛歯336aと互い違いに配置されている。隣り合う第6可動櫛歯336aと第6固定櫛歯346aとは、X軸方向において互いに向かい合っている。隣り合う第6可動櫛歯336aと第6固定櫛歯346aとの間隔は、例えば、数μm程度である。
 ベース305を構成するデバイス層392の表面392aには、複数の電極パッド302,303,304が設けられている。ベース305を構成するデバイス層392には、その一部が溝によって画定されることで、複数の配線部351,352,353が形成されている。各電極パッド302は、各配線部351を介して、第1可動櫛歯電極331、第2可動櫛歯電極332、第3可動櫛歯電極333、第4可動櫛歯電極334、第5可動櫛歯電極335及び第6可動櫛歯電極336と電気的に接続されている。第5固定櫛歯電極345の近傍に位置する電極パッド303は、第5固定櫛歯電極345の近傍に位置する配線部352を介して、第5固定櫛歯電極345に電気的に接続されている。第6固定櫛歯電極346の近傍に位置する電極パッド303は、第6固定櫛歯電極346の近傍に位置する配線部352を介して、第6固定櫛歯電極346と電気的に接続されている。第1固定櫛歯電極341の近傍に位置する電極パッド304は、第1固定櫛歯電極341の近傍に位置する配線部353を介して、第1固定櫛歯電極341と電気的に接続されている。第2固定櫛歯電極342の近傍に位置する電極パッド304は、第2固定櫛歯電極342の近傍に位置する配線部353を介して、第2固定櫛歯電極342と電気的に接続されている。第3固定櫛歯電極343の近傍に位置する電極パッド304は、第3固定櫛歯電極343の近傍に位置する配線部353を介して、第3固定櫛歯電極343と電気的に接続されている。第4固定櫛歯電極344の近傍に位置する電極パッド304は、第4固定櫛歯電極344の近傍に位置する配線部353を介して、第4固定櫛歯電極344と電気的に接続されている。なお、図24及び図25では、複数の電極パッド302,303,304の図示が省略されている。
 第5可動櫛歯電極335及び第5固定櫛歯電極345、並びに、第6可動櫛歯電極336及び第6固定櫛歯電極346は、駆動用の電極として用いられる。具体的には、複数の電極パッド302,303を介して、第5可動櫛歯電極335と第5固定櫛歯電極345との間、及び第6可動櫛歯電極336と第6固定櫛歯電極346との間のそれぞれに電圧が周期的に印加される。これにより、第5可動櫛歯電極335と第5固定櫛歯電極345との間、及び第6可動櫛歯電極336と第6固定櫛歯電極346との間のそれぞれに静電気力が発生し、第1トーションバー311及び第2トーションバー312に弾性力が生じる。光学デバイス301では、複数の電極パッド302,303に周期的な電気信号を付与することで、軸線L301を中心線として可動部307をその共振周波数レベルで揺動させることができる(すなわち、光学機能部371が揺動する)。
 第1可動櫛歯電極331及び第1固定櫛歯電極341、第2可動櫛歯電極332及び第2固定櫛歯電極342、第3可動櫛歯電極333及び第3固定櫛歯電極343、並びに、第4可動櫛歯電極334及び第4固定櫛歯電極344は、モニタ用の電極として用いられる。具体的には、複数の電極パッド302,304を介して、第1可動櫛歯電極331と第1固定櫛歯電極341との間、第2可動櫛歯電極332と第2固定櫛歯電極342との間、第3可動櫛歯電極333と第3固定櫛歯電極343との間、及び第4可動櫛歯電極334と第4固定櫛歯電極344との間のそれぞれの静電容量が検出される。当該静電容量は、可動部307の揺動角度(すなわち、光学機能部371の揺動角度)に応じて変化する。したがって、検出された静電容量に応じて駆動信号(印加する電圧の大きさ、周期等)を調整することで、可動部307の揺動角度(すなわち、光学機能部371の揺動角度)をフィードバック制御することができる。
 光学デバイス301では、光学機能部371及び複数の電極パッド303,304を除く部分が、MEMS技術(パターニング及びエッチング)によってSOI基板309において一体的に形成されている。光学デバイス301では、少なくとも、SOI基板309において一体的に形成された部分が、Z軸方向から見た場合に、軸線L301に関して線対称となり且つ軸線L302に関して線対称となる形状を呈している。
 第2実施形態の光学デバイス301は、上記第1実施形態に係るミラーデバイス20の製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。すなわち、第1及び第2レジスト層をマスクとして用いた2段階のエッチングにより、梁部(本体梁部375、フレーム梁部376、接続梁部377並びに第1、第2、第3及び第4梁部321c,322c,323c,324c)を形成することができる。この場合、上記第1実施形態と同様に、梁部を精度良く形成することができる。なお、図23~図25には、上述した段差面107に対応する段差面3107が示されている。
[第3実施形態]
 図26~図28を参照しつつ、第3実施形態に係る光学デバイス401について説明する。光学デバイス401は、支持部(ベース)402と、第1可動部403と、第2可動部404と、一対の第1トーションバー(弾性支持部)405,406と、一対の第2トーションバー(弾性支持部)407,408と、磁界発生部409と、を備えている。
 光学デバイス401では、互いに直交するX軸(第1軸線)及びY軸(第1軸線に垂直な第2軸線)のそれぞれの周りに、ミラー面(光学機能部)410が配置された第1可動部403が揺動させられる。光学デバイス401は、例えば、光通信用光スイッチ、光スキャナ等に用いられる。
 支持部402、第1可動部403、第2可動部404、一対の第1トーションバー405,406及び一対の第2トーションバー407,408は、例えばSOI(Silicon on Insulator)基板(半導体基板)460によって一体的に形成されている。つまり、光学デバイス401は、MEMSデバイスとして構成されている。SOI基板460は、支持層461、デバイス層462及び中間層463を有している。支持層461は、第1シリコン層(第1半導体層)である。デバイス層462は、第2シリコン層(第2半導体層)である。中間層463は、支持層461とデバイス層462との間に配置された絶縁層である。
 磁界発生部409は、例えばハルバッハ配列がとられた永久磁石等によって構成されている。磁界発生部409は、例えば、平面視においてX軸及びY軸のそれぞれに対して45度傾斜した向きDの磁界を発生させ、後述するコイル414に作用させる。なお、「平面視において」とは、「ミラー面410に垂直な方向から見た場合に」との意味であり、換言すれば、「X軸及びY軸に垂直な方向から見た場合に」との意味である。磁界発生部409が発生させる磁界の向きDは、平面視においてX軸及びY軸に対して45度以外の角度で傾斜していてもよい。
 支持部402は、例えば、平面視において四角形状の外形を有し、枠状に形成されている。支持部402は、磁界発生部409に対してX軸及びY軸に垂直な方向における一方側に配置されている。支持部402は、第1可動部403及び第2可動部404等を支持している。支持部402は、支持層461、デバイス層462及び中間層463の一部によって構成されている。
 第1可動部403は、磁界発生部409から離間した状態で、支持部402の内側に配置されている。第1可動部403は、平面視においてX軸及びY軸のそれぞれに関して対称な形状を有している。第1可動部403は、本体部403aと、環状部403bと、梁部403cと、を有している。本体部403a及び環状部403bは、デバイス層462の一部によって構成されている。
 本体部403aは、平面視において円形状を呈しているが、楕円形状、四角形状、菱形状等の任意の形状に形成されてもよい。平面視における本体部403aの中心Pは、X軸とY軸との交点と一致している。本体部403aにおける磁界発生部409とは反対側の表面(本体部403aを構成するデバイス層462における中間層463とは反対側の表面)には、例えばアルミニウムからなる金属膜によって円形状のミラー面410が設けられている。ミラー面410は、当該表面における略全面に設けられているが、当該表面の一部に設けられてもよい。環状部403bは、平面視において本体部403aを囲むように環状に形成されている。環状部403bは、平面視において八角形状の外形を有しているが、円形状、楕円形状、四角形状、菱形状等の任意の外形を有していてもよい。環状部403bは、Y軸に平行なY軸方向の両側において本体部403aに接続されている。
 梁部403cは、デバイス層462上に配置された支持層461及び中間層463によって構成されている。梁部403cは、中央部403caと、複数(この例では8個)の延在部403cbと、を有している。中央部403caは、本体部403aの中心Pに配置されており、平面視において略円形状を呈している。複数の延在部403cbは、中央部403caから放射状に真っ直ぐに延在している。中央部403ca及び延在部403cbを構成する支持層461は、ベース402を構成する支持層461よりも薄い。
 第2可動部404は、枠状に形成されており、磁界発生部409から離間した状態で、第1可動部403を囲むように支持部402の内側に配置されている。第2可動部404は、一対の第1接続部441A,441Bと、一対の第2接続部442A,442Bと、一対の第1直線状部443A,443Bと、一対の第2直線状部444A,444Bと、一対の第3直線状部445A,445Bと、一対の第4直線状部446A,446Bと、梁部447と、を有している。接続部441A~442B及び直線状部443A~446Bは、デバイス層462の一部によって構成されている。第2可動部404は、平面視においてX軸及びY軸のそれぞれに関して対称な形状を有している。以下の説明において、X軸又はY軸に関して対称とは、平面視における対称をいう。
 第1接続部441A,441Bは、X軸に平行なX軸方向における第1可動部403の両側に位置している。各第1接続部441A,441Bは、Y軸方向に沿って延在している。第2接続部442A,442Bは、Y軸に平行なY軸方向における第1可動部403の両側に位置している。各第2接続部442A,442Bは、X軸方向に沿って延在している。平面視における各第2接続部442A,442Bの内縁は、Y軸方向に窪む凹部451を有しており、平面視における各第2接続部442A,442Bの外縁は、Y軸方向に突出する凸部452を有している。凹部451及び凸部452は、平面視においてY軸上に位置している。
 第1直線状部443A,443Bは、X軸方向における第2接続部442Aの両側に位置し、第2接続部442Aに接続されている。各第1直線状部443A,443Bは、X軸方向に沿って延在している。第1直線状部443A,443Bは、Y軸に関して互いに対称に配置されている。第2直線状部444A,444Bは、X軸方向における第2接続部442Bの両側に位置し、第2接続部442Bに接続されている。各第2直線状部444A,444Bは、X軸方向に沿って延在している。第2直線状部444A,444Bは、Y軸に関して互いに対称に配置されている。
 第3直線状部445A,445Bは、各第1直線状部443A,443Bに対して第2接続部442Aとは反対側に位置し、第1直線状部443A,443Bと第1接続部441A,441Bとに接続されている。第3直線状部445Aは、平面視において、X軸及びY軸のそれぞれに対して45度傾斜した方向に沿って延在している。第3直線状部445Bは、第3直線状部445Aに対してY軸に関して対称に延在している。
 第4直線状部446A,446Bは、各第2直線状部444A,444Bに対して第2接続部442Bとは反対側に位置し、第2直線状部444A,444Bと第1接続部441A,441Bとに接続されている。第4直線状部446Aは、第3直線状部445Aに対してX軸に関して対称に延在している。第4直線状部446Bは、第4直線状部446Aに対してY軸に関して対称に延在すると共に、第3直線状部445Bに対してX軸に関して対称に延在している。
 梁部447は、デバイス層462上に配置された支持層461及び中間層463によって構成されている。梁部447は、接続部441A~442B及び直線状部443A~446B上に配置され、平面視において第1可動部403を囲むように環状に延在している。第1接続部441A,441B及び直線状部445A~446Bにおける梁部447の幅は、第2接続部442A,442B及び直線状部443A~444Bにおける梁部447の幅よりも狭い。梁部447を構成する支持層461は、ベース402を構成する支持層461よりも薄い。
 第1トーションバー405,406は、X軸上における第1可動部403の両側に配置されている。第1トーションバー405,406は、第1可動部403がX軸周りに(X軸を中心線として)揺動可能となるように、X軸上において第1可動部403(環状部403b)と第2可動部404とを互いに連結している。第1トーションバー405,406は、後述するように、第2可動部404及び第2トーションバー407,408を介して支持部402に接続されている。つまり、第1トーションバー405,406は、第1可動部403がX軸周りに揺動可能となるように、第1可動部403と支持部402とを互いに連結しているとみなすこともできる。第1トーションバー405,406は、第1接続部441A,441Bにおいて第2可動部404に接続されている。各第1トーションバー405,406は、第1可動部403がX軸周りに揺動する際に捩れ変形する。各第1トーションバー405,406は、ミラー面410に平行な平面に沿って延在する板状を呈している。各第1トーションバー405,406の全体は、X軸上に位置している。第1トーションバー406は、第1トーションバー405に対してY軸に関して対称に配置されている。第1トーションバー405,406は、デバイス層462の一部によって構成されている。
 第2トーションバー407,408は、Y軸上における第2可動部404の両側に配置されている。第2トーションバー407,408は、第2可動部404がY軸周りに(Y軸を中心線として)揺動可能となるように、Y軸上において第2可動部404と支持部402とを互いに連結している。第2トーションバー407,408は、第2接続部442A,442Bにおいて第2可動部404に接続されている。各第2トーションバー407,408は、第2可動部404がY軸周りに揺動する際に捩れ変形する。各第2トーションバー407,408は、平面視において蛇行して延在している。各第2トーションバー407,408は、複数の直線状部411と、複数の折り返し部412と、を有している。複数の直線状部411は、それぞれY軸方向に沿って延在し、X軸方向に並んで配置されている。複数の折り返し部412は、隣り合う直線状部411の両端を交互に連結している。第2トーションバー407,408は、デバイス層462の一部によって構成されている。
 光学デバイス401は、一対のコイル414,415と、第1配線421と、第2配線422と、第3配線423と、第4配線424と、第1外部端子425と、第2外部端子426と、第3外部端子427と、第4外部端子428と、を更に備えている。各コイル414,415は、第1可動部403を囲むように第2可動部404に設けられ、平面視において渦巻き状を呈している。各コイル414,415は、X軸及びY軸を含む平面に沿って配置されている。各コイル414,415は、第1可動部403の周りに複数回巻回されている。一対のコイル414,415は、平面視において第2可動部404の幅方向に互い違いに並ぶように、配置されている。図26では、コイル414,415が配置されている配置領域R401がハッチングで示されている。コイル414,415は、例えば、第2可動部404に埋め込まれたダマシン配線である。
 各外部端子425~428は、例えば、支持部402に設けられた電極パッドである。第1配線421は、コイル414の内側端部と第1外部端子425とに電気的に接続されている。第1配線421は、コイル414の内側端部から第2トーションバー407を介して第1外部端子425まで延在している。第2配線422は、コイル414の外側端部と第2外部端子426とに電気的に接続されている。第2配線422は、例えばY軸上においてコイル414の外側端部に接続されている。第2配線422は、コイル414の外側端部から第2トーションバー408を介して第2外部端子426まで延在している。
 第3配線423は、コイル415の内側端部と第3外部端子427とに電気的に接続されている。第3配線423は、コイル415の内側端部から第2トーションバー407を介して第3外部端子427まで延在している。第4配線424は、コイル415の外側端部と第4外部端子428とに電気的に接続されている。第4配線424は、例えばY軸上においてコイル415の外側端部に接続されている。第4配線424は、コイル415の外側端部から第2トーションバー408を介して第4外部端子428まで延在している。
 以上のように構成された光学デバイス401では、各外部端子425,426及び各配線421,422を介してコイル414にリニア動作用の駆動信号が入力されると、磁界発生部409が発生する磁界との相互作用によってコイル414にローレンツ力が作用する。当該ローレンツ力と第2トーションバー407,408の弾性力とのつり合いを利用することで、Y軸周りにミラー面410(第1可動部403)を第2可動部404と共にリニア動作させることができる。
 一方、各外部端子427,428及び各配線423,424を介してコイル415に共振動作用の駆動信号が入力されると、磁界発生部409が発生する磁界との相互作用によってコイル415にローレンツ力が作用する。当該ローレンツ力に加え、共振周波数での第1可動部403の共振を利用することで、X軸周りにミラー面410(第1可動部403)を共振動作させることができる。具体的には、X軸周りにおける第1可動部403の共振周波数に等しい周波数の駆動信号がコイル415に入力されると、第2可動部404がX軸周りに当該周波数で僅かに振動する。この振動が第1トーションバー405,406を介して第1可動部403に伝わることにより、第1可動部403をX軸周りに当該周波数で揺動させることができる。
 第3実施形態の光学デバイス401は、上記第1実施形態に係るミラーデバイス20の製造方法と同様の製造方法によって製造することができる。すなわち、第1及び第2レジスト層をマスクとして用いた2段階のエッチングにより、梁部(梁部403c及び梁部447)を形成することができる。この場合、上記第1実施形態と同様に、梁部を精度良く形成することができる。なお、図27及び28には、上述した段差面107に対応する段差面4107が示されている。
 光学デバイス401では、第1可動部403の駆動が電磁力によって行われたが、第1可動部403の駆動は、圧電素子によって行われてもよい。この場合、例えば、第2可動部404には、コイル414,415に代えて、第1可動部403をX軸周りに揺動させるための第1圧電膜が設けられる。第1圧電膜は、例えば、Y軸に平行な方向に沿って延在するように、第1接続部441A,441B、第3直線状部445A,445B及び第4直線状部446A,446Bに配置される。また、第2可動部404の外側に第2可動部404を囲むように第3可動部が設けられ、第2可動部404をY軸周りに揺動させるための第2圧電膜が第3可動部に設けられてもよい。第2圧電膜は、例えば、X軸に平行な方向に沿って延在する。磁界発生部409は省略される。以上説明した第1、第2及び第3実施形態又は変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。
 20…ミラーデバイス(光学デバイス)、21…ベース、21a…第1表面(主面)、21b…第2表面(主面)、22a…ミラー面(光学機能部)、22b…可動部、224…梁部、26…第1弾性支持部、27…第2弾性支持部、100…SOI基板(半導体基板)、101…支持層(第1半導体層)、101a…表面、102…デバイス層(第2半導体層)、102a…表面、103…中間層(絶縁層)、104…第1レジスト層、105…凹部、105a…底面、105b…側面、106…第2レジスト層、281,283…固定櫛歯電極、281a,283a…固定櫛歯、282,284…可動櫛歯電極、282a,284a…可動櫛歯、301…光学デバイス、305…ベース、307…可動部、311…第1トーションバー(弾性支持部)、312…第2トーションバー(弾性支持部)、309…SOI基板(半導体基板)、375…本体梁部、376…フレーム梁部、377…接続梁部、321c…第1梁部、322c…第2梁部、323c…第3梁部、324c…第4梁部、331…第1可動櫛歯電極、331a…第1可動櫛歯、332…第2可動櫛歯電極、332a…第2可動櫛歯、333…第3可動櫛歯電極、333a…第3可動櫛歯、334…第4可動櫛歯電極、334a…第4可動櫛歯、335…第5可動櫛歯電極、335a…第5可動櫛歯、336…第6可動櫛歯電極、336a…第6可動櫛歯、341…第1固定櫛歯電極、341a…第1固定櫛歯、342…第2固定櫛歯電極、342a…第2固定櫛歯、343…第3固定櫛歯電極、343a…第3固定櫛歯、344…第4固定櫛歯電極、344a…第4固定櫛歯、345…第5固定櫛歯電極、345a…第5固定櫛歯、346…第6固定櫛歯電極、346a…第6固定櫛歯、371…光学機能部、391…ハンドル層(第1半導体層)、392…デバイス層(第2半導体層)、393…中間層(絶縁層)、401…光学デバイス、402…支持部(ベース)、403…第1可動部、403c…梁部、404…第2可動部、405,406…第1トーションバー(弾性支持部)、407,408…第2トーションバー(弾性支持部)、410…ミラー面(光学機能部)、414,415…コイル、447…梁部、460…SOI基板(半導体基板)、461…支持層(第1半導体層)、462…デバイス層(第2半導体層)、463…中間層(絶縁層)。

 

Claims (9)

  1.  ベースと、
     可動部と、
     前記ベースと前記可動部との間に接続された弾性支持部と、
     前記可動部上に配置された光学機能部と、を備え、
     前記ベース、前記可動部及び前記弾性支持部は、第1半導体層、第2半導体層、及び前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に配置された絶縁層を有する半導体基板によって構成されており、
     前記ベースは、前記第1半導体層、前記第2半導体層及び前記絶縁層によって構成されており、
     前記可動部及び前記弾性支持部の少なくとも一方は、少なくとも前記第1半導体層によって構成されて前記第2半導体層上に配置された梁部を有し、
     前記梁部を構成する前記第1半導体層は、前記ベースを構成する前記第1半導体層よりも薄い、光学デバイスの製造方法であって、
     前記ベース、前記可動部及び前記弾性支持部に対応する部分を有する前記半導体基板を用意する第1ステップと、
     前記第1ステップの後に、前記第1半導体層における前記絶縁層とは反対側の表面のうち、前記ベースに対応する領域に、第1レジスト層を形成する第2ステップと、
     前記第2ステップの後に、前記第1レジスト層をマスクとして用いて前記第1半導体層を厚さ方向における中間部までエッチングすることにより、前記第1半導体層に凹部を形成する第3ステップと、
     前記第3ステップの後に、前記凹部の底面のうち前記梁部に対応する領域、前記凹部の側面、及び、前記第1半導体層における前記絶縁層とは反対側の前記表面に、第2レジスト層を形成する第4ステップと、
     前記第4ステップの後に、前記第2レジスト層をマスクとして用いて前記第1半導体層を前記絶縁層に至るまでエッチングすることにより、前記梁部を形成する第5ステップと、を備える、光学デバイスの製造方法。
  2.  前記第1ステップでは、前記第1半導体層が前記第2半導体層よりも厚い前記半導体基板を用意する、請求項1に記載の光学デバイスの製造方法。
  3.  前記第5ステップの後に、前記第2半導体層における前記絶縁層側の表面上に前記光学機能部を形成する第6ステップを更に備える、請求項1又は2に記載の光学デバイスの製造方法。
  4.  前記梁部は、互いに幅が異なる複数の部分を含んでいる、請求項1~3のいずれか一項に記載の光学デバイスの製造方法。
  5.  前記弾性支持部は、前記ベースの主面と交差する方向に沿って前記可動部が移動可能となるように、前記可動部を支持している、請求項1~4のいずれか一項に記載の光学デバイスの製造方法。
  6.  前記弾性支持部は、前記可動部が所定の軸線周りに揺動可能となるように、前記可動部を支持している、請求項1~4のいずれか一項に記載の光学デバイスの製造方法。
  7.  前記光学デバイスは、
      前記ベースに設けられ、複数の固定櫛歯を有する固定櫛歯電極と、
      前記可動部及び前記弾性支持部の少なくとも一方に設けられ、前記複数の固定櫛歯と互い違いに配置された複数の可動櫛歯を有する可動櫛歯電極と、を更に備える、請求項1~6のいずれか一項に記載の光学デバイスの製造方法。
  8.  前記光学デバイスは、前記可動部に設けられたコイル又は圧電素子を更に備える、請求項1~6のいずれか一項に記載の光学デバイスの製造方法。
  9.  前記梁部は、前記第1半導体層及び前記絶縁層によって構成されている、請求項1~8のいずれか一項に記載の光学デバイスの製造方法。

     
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