WO2021181618A1 - 光走査装置、測距装置および光走査装置の製造方法 - Google Patents

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optical scanning
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active layer
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佳敬 梶山
善明 平田
石田　晃三
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三菱電機株式会社
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    • B81B2203/05—Type of movement
    • B81B2203/058—Rotation out of a plane parallel to the substrate

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical scanning device, a distance measuring device, and a method for manufacturing the optical scanning device.
  • an optical scanning device using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology is known.
  • This optical scanning device is small and can be driven with high accuracy.
  • the optical scanning device is configured to scan the light emitted to the reflector by rotating the rotating body on which the reflectors are stacked with the first twisted beam and the second twisted beam as the rotation axes.
  • the rotating body, the first twisted beam and the second twisted beam contain a common active layer.
  • the material of the active layer is, for example, silicon (Si).
  • the active layer is processed by a semiconductor process such as deep reactive ion etching (DRIE).
  • DRIE deep reactive ion etching
  • the planar actuator optical scanning device
  • the planar actuator includes a mirror (reflector), a movable plate (rotating body), and a torsion bar (first twisted beam and first twisted beam). It has a two-twisted beam) and a metal film.
  • the movable plate and the torsion bar have a common active layer silicon (active layer).
  • the metal film is overlaid on the torsion bar.
  • planar actuator optical scanning device
  • a metal film is superposed on a torsion bar (first twisted beam and second twisted beam). Therefore, the dimension of the planar actuator in the torsion bar in the thickness direction can be increased, and the dimension of the width of the torsion bar can be suppressed from being increased. Therefore, the hard spring effect of the planar actuator at the position of the torsion bar can be reduced, and the decrease in the maximum swing angle of the rotating body can be suppressed.
  • the hard spring effect is an effect of increasing the peak frequency.
  • the metal film may be deteriorated by repeatedly applying stress due to the rotation of the rotating body to the metal film. Therefore, the long-term reliability of the planar actuator may decrease.
  • the optical scanning apparatus of the present disclosure includes a reflector, a rotating body, a first twisted beam and a second twisted beam, a first support portion, a second support portion, a first elastic layer, and a second elastic layer. It has.
  • the reflector is configured to reflect light.
  • a reflector is superposed on the rotating body.
  • the first twisted beam and the second twisted beam sandwich the rotating body.
  • the first support portion sandwiches the first twisted beam with the rotating body.
  • the second support portion sandwiches the second twisted beam with the rotating body.
  • the first elastic layer is superposed on the first twisted beam.
  • the second elastic layer is superposed on the second twisted beam.
  • the rotating body is configured to be rotatable with respect to the first support portion and the second support portion with the first twist beam and the second twist beam as rotation axes.
  • the rotating body, the first twisted beam and the second twisted beam contain a common active layer.
  • the vertical dimension of the active layer is smaller than the horizontal dimension of the active layer.
  • the material of the first elastic layer and the second elastic layer is an elastic material having a higher fatigue life than metal.
  • the first elastic layer is superposed on the first twisted beam.
  • the second elastic layer is superposed on the second twisted beam. Therefore, the hard spring effect of the optical scanning device at the positions of the first twisted beam and the second twisted beam can be reduced, and the decrease in the maximum swing angle of the rotating body can be suppressed. Further, as the material of the first elastic layer and the second elastic layer, an elastic material having a fatigue life higher than that of metal is used. Therefore, it is possible to provide an optical scanning apparatus having high long-term reliability.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows typically the structure of the optical scanning apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a perspective view which shows typically the structure of the optical scanning apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. It is a perspective view which shows typically the structure of the optical scanning apparatus which concerns on 1st modification of Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows schematic the structure of the optical scanning apparatus which concerns on 2nd modification of Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state of an optical scanning apparatus in the step of preparing the first embodiment. It is sectional drawing which shows typically the state of the substrate on which the elastic material is superposed in Embodiment 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows typically the state of the optical scanning apparatus in the process provided with Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state of an optical scanning apparatus in which coil wiring and the like are arranged according to the first embodiment. It is sectional drawing which shows typically the state of the optical scanning apparatus in the stacking process of Embodiment 1.
  • FIG. It is a graph which shows the relationship between the active layer thickness and ⁇ / ⁇ 0, and the relationship between the active layer thickness and the aspect ratio.
  • It is a perspective view which shows typically the structure of the optical scanning apparatus which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is sectional drawing which shows schematic the structure of the optical scanning apparatus which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state of an optical scanning apparatus in the doping step of the third embodiment. It is sectional drawing which shows typically the state of the substrate on which the elastic material is superposed in Embodiment 3. FIG. It is sectional drawing which shows typically the state of the optical scanning apparatus in the process provided with Embodiment 3. FIG. It is sectional drawing which shows typically the state of the optical scanning apparatus in the stacking process of Embodiment 3. FIG. It is a perspective view which shows typically the structure of the optical scanning apparatus which concerns on Embodiment 4. FIG.
  • FIG. It is a top view which shows roughly the structure of the optical scanning apparatus which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. It is a perspective view which shows typically the structure of the optical scanning apparatus which concerns on Embodiment 5.
  • FIG. is a top view which shows roughly the structure of the optical scanning apparatus which concerns on Embodiment 5.
  • Embodiment 1 The configuration of the optical scanning apparatus 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. For convenience of explanation, the lower insulating film and the upper insulating film are not shown in FIG.
  • the optical scanning device 100 includes a reflector 10, a rotating body 1, a first twisted beam 21, a second twisted beam 22, a first support portion 31, and a second support portion 32.
  • the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are included.
  • the optical scanning device 100 further includes a magnet M.
  • the optical scanning device 100 may include a first metal wiring 61 and a second metal wiring 62.
  • the optical scanning device 100 is configured to scan light.
  • the optical scanning device 100 is, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror type optical scanning device.
  • the MEMS mirror type optical scanning device is applied to, for example, a ranging device, a projector, and the like.
  • the optical scanning device 100 is created, for example, by processing an SOI (Silicon on Insulator) substrate.
  • SOI Silicon on Insulator
  • the rotating body 1, the first twisted beam 21, and the second twisted beam 22 include a common active layer LA.
  • the vertical dimension (Z-axis direction) of the active layer LA is that of the active layer LA. It is smaller than the horizontal dimension (dimension in the Y-axis direction).
  • the ratio of the active layer LA to the vertical dimension (dimension in the Z-axis direction) to the horizontal dimension (dimension in the Y-axis direction) of the active layer LA is less than 1.
  • the first support portion 31 and the second support portion 32 include an active layer LA common to the rotating body 1, the first twist beam 21, and the second twist beam 22.
  • the rotating body 1, the first support portion 31, and the second support portion 32 include a support layer LS.
  • the rotating body 1, the first twisted beam 21, the second twisted beam 22, the first support portion 31 and the second support portion 32 have a common surface oxide film LOS, a common intermediate oxide film LOI, and a common lower insulation.
  • the film LI1 and the common upper insulating film LI2 may be included.
  • the reflector 10 is configured to reflect light.
  • the reflector 10 is a metal film.
  • the material of the reflector 10 is preferably a metal having a high reflectance with respect to the wavelength of the light to be scanned.
  • the light scanned is, for example, infrared.
  • the reflector 10 is preferably a film made of gold (Au).
  • the reflector 10 is a film made of gold (Au)
  • the adhesive layer (not shown) is in close contact with the active layer LA. As a result, the adhesion between the reflector 10 and the active layer LA may be enhanced.
  • the reflector 10 including an adhesion layer is formed by, for example, laminating a chromium (Cr) film, a nickel (Ni) film, and a gold (Au) film.
  • the reflector 10 including an adhesion layer is formed by, for example, laminating a titanium (Ti) film, a platinum (Pt) film, and a gold (Au) film.
  • the oxidation of the reflector 10 can be suppressed by vacuum-sealing the optical scanning device 100 when the optical scanning device 100 is packaged.
  • the light scanning device 100 is filled with an inert gas such as nitrogen (N 2 ), so that the oxidation of the reflector 10 can be suppressed.
  • the reflector 10 may be a film made of aluminum (Al).
  • the direction along the direction in which the reflector 10 is superposed on the rotating body 1 is the Z-axis direction.
  • the direction from the rotating body 1 to the reflector 10 is the Z-axis positive direction.
  • the direction from the reflector 10 to the rotating body 1 is the negative Z-axis direction.
  • the direction in which the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22 sandwich the rotating body 1 is the X-axis direction.
  • the direction from the first twisted beam 21 to the second twisted beam 22 is the X-axis positive direction.
  • the direction from the second twisted beam 22 to the first twisted beam 21 is the negative X-axis direction.
  • the direction orthogonal to both the X-axis direction and the Z-axis direction is the Y-axis direction.
  • the X-axis, Y-axis and Z-axis constitute a right-handed system.
  • the first elastic layer 41 is superposed on the first twisted beam 21.
  • the first elastic layer 41 is overlapped with the first twisted beam 21 from the Z-axis positive direction.
  • the first elastic layer 41 covers at least a part of the first twisted beam 21.
  • the first elastic layer 41 extends along the X-axis direction.
  • the first elastic layer 41 may be arranged from the first support portion 31 to the rotating body 1. In the present embodiment, the first elastic layer 41 sandwiches the surface oxide film LOS with the first twisted beam 21.
  • the strain is removed by removing the stress. It is configured to. That is, even when the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are deformed, the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 return to the shape before the deformation by removing the stress.
  • the elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are configured. When a stress exceeding the elastic limit is applied to the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42, even if the stress is removed, the shape before the stress is applied is not restored.
  • the dimensions of the first twisted beam 21, the second twisted beam 22, the first elastic layer 41, and the second elastic layer 42 in the Y-axis direction are larger than the dimensions of the rotating body 1 in the Y-axis direction. small.
  • the first torsion beam 21 and the first elastic layer 41 are configured as torsion springs.
  • the second torsion beam 22 and the second elastic layer 42 are configured as torsion springs.
  • the materials of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are elastic materials having a higher fatigue life than metal.
  • the material of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 contains, for example, silicon (Si).
  • the materials of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 include polysilicon, for example. In the present embodiment, the polysilicon is polycrystalline silicon.
  • the material of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 contains, for example, single crystal silicon.
  • the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 may be, for example, a wafer (silicon wafer) made of silicon (Si).
  • the material of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 contains, for example, amorphous silicon.
  • the first support portion 31 sandwiches the first twisted beam 21 with the rotating body 1.
  • the first support portion 31 supports the first twisted beam 21.
  • the second support portion 32 sandwiches the second twisted beam 22 with the rotating body 1.
  • the second support portion 32 supports the second twisted beam 22.
  • the first support portion 31 and the second support portion 32 are configured so as not to rotate when the rotating body 1, the first twist beam 21, and the second twist beam 22 rotate.
  • the first support portion 31 and the second support portion 32 are fixed to, for example, a table (not shown).
  • the platform (not shown) is arranged in the negative direction of the Z axis with respect to the first support portion 31 and the second support portion 32, for example.
  • the first metal wiring 61 extends from the first support portion 31 to the rotating body 1 via the first twisted beam 21.
  • the second metal wiring 62 extends from the second support portion 32 to the rotating body 1 via the second twisted beam 22.
  • the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62 are arranged along the upper insulating film LI2 (see FIG. 3).
  • the material of the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62 is a metal having high electrical conductivity.
  • the materials of the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62 are, for example, aluminum (Al) and aluminum nitride (AlN).
  • the rotating body 1 includes the coil wiring 5.
  • the coil wiring 5 is superposed on the active layer LA.
  • the coil wiring 5 includes wiring extending along the X-axis direction.
  • the coil wiring 5 has, for example, a spiral shape.
  • the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62 are electrically connected to the coil wiring 5.
  • the material of the coil wiring 5 is a metal having high electrical conductivity.
  • the material of the coil wiring 5 is, for example, aluminum (Al) and aluminum nitride (AlN). At least a part of the current flowing through the coil wiring 5 flows along the X-axis direction.
  • the magnet M is arranged with a gap from the rotating body 1.
  • the magnet M is, for example, a permanent magnet.
  • the magnet M includes a first magnet portion M1 and a second magnet portion M2.
  • the first magnet portion M1 and the second magnet portion M2 sandwich the rotating body 1 with a gap from the rotating body 1.
  • the first magnet portion M1 and the second magnet portion M2 sandwich the rotating body 1 in the Y-axis direction.
  • the magnetic field generated from the magnet M has a magnetic field along the Y-axis direction.
  • the second magnet portion M2 is arranged in the positive direction of the Y axis with respect to the first magnet portion M1.
  • the rotating body 1 generates a rotational torque with the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22 as the rotation axes. Therefore, the rotating body 1 rotates with respect to the support portion with the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22 as rotation axes.
  • the support layer LS, the intermediate oxide film LOI, the active layer LA, the surface oxide film LOS, the lower insulating film LI1 and the upper insulating film LI2 are sequentially laminated.
  • the support layer LS extends in the in-plane direction (the plane formed by the X-axis and the Y-axis).
  • the dimension of the support layer LS in the thickness direction (Z-axis direction) is larger than the dimension of the active layer LA in the thickness direction (Z-axis direction).
  • the material of the support layer LS contains, for example, silicon (Si).
  • the support layer LS includes a first support layer 1S, a second support layer 31S, and a third support layer 32S.
  • the first support layer 1S, the second support layer 31S, and the third support layer 32S are arranged so as to be spaced apart from each other.
  • the intermediate oxide film LOI is directly laminated on the support layer LS in the Z-axis direction.
  • the material of the intermediate oxide film LOI contains, for example, silicon (Si).
  • the intermediate oxide film LOI includes a first intermediate oxide film 1OI, a second intermediate oxide film 31OI, and a third intermediate oxide film 32OI.
  • the first intermediate oxide film 1OI, the second intermediate oxide film 31OI, and the third intermediate oxide film 32OI are arranged so as to be spaced apart from each other.
  • the active layer LA is directly laminated on the intermediate oxide film LOI in the Z-axis direction.
  • the dimensions of the active layer LA in the Z-axis direction may be uniform.
  • Oxidizing films are provided on both sides of the active layer LA.
  • the material of the active layer LA contains, for example, silicon (Si).
  • the material of the active layer LA contains, for example, single crystal silicon.
  • the active layer LA is made of, for example, a single crystal silicon wafer.
  • the active layer LA includes a first active layer 1A, a second active layer 31A, a third active layer 32A, a fourth active layer 21A, and a fifth active layer 22A.
  • the first active layer 1A, the second active layer 31A, the third active layer 32A, the fourth active layer 21A, and the fifth active layer 22A are integrally configured.
  • the first active layer 1A is sandwiched between the fourth active layer 21A and the fifth active layer 22A in the in-plane direction.
  • the fourth active layer 21A is sandwiched between the first active layer 1A and the second active layer 31A in the in-plane direction.
  • the fifth active layer 22A is sandwiched between the first active layer 1A and the third active layer 32A in the in-plane direction.
  • the surface oxide film LOS is directly laminated on the active layer LA in the Z-axis direction.
  • the dimensions of the surface oxide film LOS in the Z-axis direction may be uniform.
  • the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are directly laminated on the surface oxide film LOS.
  • the material of the surface oxide film LOS contains, for example, silicon (Si).
  • the surface oxide film LOS includes a first surface oxide film 1OS, a second surface oxide film 31OS, a third surface oxide film 32OS, a fourth surface oxide film 21OS, and a fifth surface oxide film 22OS.
  • the first surface oxide film 1OS, the second surface oxide film 31OS, the third surface oxide film 32OS, the fourth surface oxide film 21OS, and the fifth surface oxide film 22OS are integrally configured.
  • the first surface oxide film 1OS is sandwiched between the fourth surface oxide film 21OS and the fifth surface oxide film 22OS in the in-plane direction.
  • the fourth surface oxide film 21OS is sandwiched between the first surface oxide film 1OS and the second surface oxide film 31OS in the in-plane direction.
  • the fifth surface oxide film 22OS is sandwiched between the first surface oxide film 1OS and the third surface oxide film 32OS in the in-plane direction.
  • the lower insulating film LI1 is directly laminated on the active layer LA, the first elastic layer 41, and the second elastic layer 42 in the Z-axis direction.
  • the coil wiring 5 is arranged on the lower insulating film LI1.
  • the lower insulating film LI1 is, for example, an oxide film, an organic film, or the like.
  • the lower insulating film LI1 includes a first lower insulating film 1I1, a second lower insulating film 31I1, a third lower insulating film 32I1, a fourth lower insulating film 21I1, and a fifth lower insulating film 22I1. And is included.
  • the first lower insulating film 1I1, the second lower insulating film 31I1, the third lower insulating film 32I1, the fourth lower insulating film 21I1, and the fifth lower insulating film 22I1 are integrally formed.
  • the first lower insulating film 1I1 is sandwiched between the fourth lower insulating film 21I1 and the fifth lower insulating film 22I1 in the in-plane direction.
  • the fourth lower insulating film 21I1 is sandwiched between the first lower insulating film 1I1 and the second lower insulating film 31I1 in the in-plane direction.
  • the fifth lower insulating film 22I1 is sandwiched between the first lower insulating film 1I1 and the third lower insulating film 32I1 in the in-plane direction.
  • the rotating body 1 includes a first support layer 1S, a first intermediate oxide film 1OI, a first active layer 1A, a first surface oxide film 1OS, and a first lower insulating film 1I1. And the first upper insulating film 1I2.
  • the first support layer 1S, the first intermediate oxide film 1OI, the first active layer 1A, the first surface oxide film 1OS, the first lower insulating film 1I1 and the first upper insulating film 1I2 are sequentially laminated.
  • the first twisted beam 21 includes a fourth active layer 21A, a fourth surface oxide film 21OS, a fourth lower insulating film 21I1, and a fourth upper insulating film 21I2.
  • the fourth active layer 21A, the fourth surface oxide film 21OS, the first elastic layer 41, the fourth lower insulating film 21I1 and the fourth upper insulating film 21I2 are sequentially laminated.
  • the second twisted beam 22 includes a fifth active layer 22A, a fifth surface oxide film 22OS, a fifth lower insulating film 22I1, and a fifth upper insulating film 22I2.
  • the fifth active layer 22A, the fifth surface oxide film 22OS, the second elastic layer 42, the fifth lower insulating film 22I1 and the fifth upper insulating film 22I2 are sequentially laminated.
  • the first support portion 31 includes a second support layer 31S, a second intermediate oxide film 31OI, a second active layer 31A, a second surface oxide film 31OS, a second lower insulating film 31I1, and a second upper insulating film. It contains the film 31I2.
  • the second support layer 31S, the second intermediate oxide film 31OI, the second active layer 31A, the second surface oxide film 31OS, the second lower insulating film 31I1 and the second upper insulating film 31I2 are sequentially laminated.
  • the second support portion 32 includes a third support layer 32S, a third intermediate oxide film 32OI, a third active layer 32A, a third surface oxide film 32OS, a third lower insulating film 32I1, and a third upper insulating film. It contains the film 32I2.
  • the third support layer 32S, the third intermediate oxide film 32OI, the third active layer 32A, the third surface oxide film 32OS, the third lower insulating film 32I1 and the third upper insulating film 32I2 are sequentially laminated.
  • the rotating body 1 includes a recess 11.
  • the recess 11 is open to the active layer LA on the opposite side of the reflector 10 (see FIG. 1).
  • the recess 11 opens in the negative direction of the Z axis.
  • the recess 11 is provided in the support layer LS.
  • the support layer LS is partially hollow.
  • the rotating body 1 is lighter than the case where the support layer LS of the rotating body 1 is solid.
  • the rotating body 1 has a rib structure extending along the Z-axis direction.
  • the dimension of the support layer LS in the X-axis direction may be smaller than the dimension of the active layer LA in the X-axis direction.
  • the dimension of the support layer LS in the Y-axis direction may be smaller than the dimension of the active layer LA in the Y-axis direction.
  • the manufacturing method of the optical scanning apparatus 100 includes a step of preparing, a step of providing, a step of laminating, and a step of forming.
  • the substrate SUB is prepared in the preparation process.
  • the substrate SUB is, for example, an SOI (Silicon on Insulator) substrate.
  • the substrate SUB includes an active layer LA and a support layer LS.
  • the substrate SUB may include a surface oxide film LOS and an intermediate oxide film LOI.
  • the active layer LA and the support layer LS are laminated.
  • the surface oxide film LOS, the active layer LA, the intermediate oxide film LOI, and the support layer LS are sequentially laminated.
  • the elastic layer 4 is subsequently provided on the side opposite to the support layer LS with respect to the active layer LA of the substrate SUB.
  • the elastic layer 4 is an elastic material having a fatigue life higher than that of metal.
  • the elastic layer 4 contains, for example, silicon (Si) as a material.
  • the elastic layer 4 is formed on the surface oxide film LOS.
  • the elastic layer 4 may be formed by, for example, CVD (Chemical Vapor Deposition) or the like.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the elastic layer 4 may be bonded onto the surface oxide film LOS by, for example, room temperature activation bonding or plasma activation bonding.
  • the first elastic layer 41 is provided on the side opposite to the support layer LS with respect to the active layer LA of the substrate SUB.
  • the second elastic layer 42 is provided on the side opposite to the support layer LS with respect to the active layer LA of the substrate SUB with a gap from the first elastic layer 41.
  • the first elastic layer 41 is an elastic material having a fatigue life higher than that of metal.
  • the first elastic layer 41 contains, for example, silicon (Si) as a material.
  • the second elastic layer 42 is an elastic material having a higher fatigue life than metal.
  • the second elastic layer 42 contains, for example, silicon (Si) as a material.
  • the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are provided by partially removing the elastic material.
  • the elastic material is partially removed, for example by etching and patterning.
  • the elastic material placed on the surface oxide film LOS may be etched and patterned on the surface oxide film LOS.
  • the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are provided by forming the elastic material into a required shape.
  • the elastic material may be etched by, for example, wet etching in which an etchant is used or dry etching such as the RIE method (RIE: Reactive Ion Etching).
  • RIE Reactive Ion Etching
  • the etching conditions are selected so that a sufficient selection ratio can be obtained between the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 and the surface oxide film LOS.
  • the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 may preferably be patterned by a photolithography technique in which a resist film (not shown) is used as a protective film.
  • the resist film (not shown) is removed by , for example, O 2 ashing.
  • the lower insulating film LI1 is formed on the surface oxide film LOS, the first elastic layer 41, and the second elastic layer 42.
  • the upper insulating film LI2 is formed on the lower insulating film LI1.
  • the upper insulating film LI2 may be formed on the lower insulating film LI1 by the same method as the lower insulating film LI1.
  • the coil wiring 5 is arranged on the lower insulating film LI1.
  • the coil wiring 5 is arranged so as to be exposed from the upper insulating film LI2 at least partially.
  • the coil wiring 5 is formed on the lower insulating film LI1 by sputtering or the like.
  • the formed coil wiring 5 may be etched and patterned. As a result, the formed coil wiring 5 is formed into a required shape.
  • the coil wiring 5 arranged on the lower insulating film LI1 may be etched by, for example, wet etching using an etchant or dry etching such as the RIE method (RIE: Reactive Ion Etching). The etching conditions are selected so that a sufficient selection ratio can be obtained between the coil wiring 5 and the lower insulating film LI1.
  • the coil wiring 5 may preferably be patterned by a photolithography technique in which a resist film (not shown) is used as a protective film.
  • the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62 are arranged on the upper insulating film LI2.
  • the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62 are electrically connected to the coil wiring 5.
  • the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62 may be arranged on the upper insulating film LI2 by the same method as the coil wiring 5.
  • the reflector 10 is laminated on the active layer LA between the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42.
  • the reflector 10 is configured to reflect light.
  • the reflector 10 is formed on the upper insulating film LI2 by sputtering or the like.
  • the formed reflector 10 may be etched and patterned. As a result, the formed reflector 10 is formed into a required shape.
  • the reflector 10 arranged on the upper insulating film LI2 may be etched by, for example, wet etching in which an etchant is used or dry etching such as a RIE method (RIE: Reactive Ion Etching).
  • RIE Reactive Ion Etching
  • the etching conditions are selected so that a sufficient selection ratio can be obtained between the reflector 10 and the upper insulating film LI2.
  • the reflector 10 may preferably be patterned by a photolithography technique in which a resist film (not shown) is used as the protective film.
  • the first twisted beam 21 is removed by removing the support layer LS on the side opposite to the first elastic layer 41 with respect to the active layer LA. Is formed.
  • the second twisted beam 22 is formed by removing the support layer LS on the side opposite to the second elastic layer 42 with respect to the active layer LA.
  • the vertical dimension (dimension in the Z-axis direction) of the active layer LA is the horizontal dimension (Y). Axial dimension) is smaller.
  • the rotating body 1 By forming the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22, the rotating body 1, the first support portion 31, and the second support portion 32 are formed. The rotating body 1 is sandwiched between the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22. A reflector 10 is superposed on the rotating body 1.
  • the support layer LS is removed by, for example, patterning. Specifically, the support layer LS is patterned on the side opposite to the reflector 10 with respect to the active layer LA, and then the intermediate oxide film LOI is patterned. Further, although not shown, the surface oxide film LOS and the active layer LA may be patterned on the side opposite to the support layer LS with respect to the active layer LA.
  • the support layer LS and the intermediate oxide film LOI may preferably be patterned by a photolithography technique in which a resist film (not shown) is used as a protective film.
  • the intermediate oxide film LOI may be etched by, for example, wet etching in which an etchant is used or dry etching such as a RIE method (RIE: Reactive Ion Etching). If an intermediate oxide film LOI is etched by RIE method, preferably Cl 4 based gas is used as the etchant.
  • RIE Reactive Ion Etching
  • the support layer LS and the active layer LA are preferably etched by deep reactive ion etching (DRIE) by the Bosch method. Thereby, the support layer LS and the active layer LA can be etched to a high aspect ratio. After the support layer LS and the active layer LA are etched, the resist film is removed.
  • the aspect ratio is the ratio between the etching depth and the width.
  • the hard spring effect is an effect of increasing the peak frequency.
  • the maximum runout angle is the maximum angle at which the rotating body 1 can rotate. The larger the maximum swing angle, the larger the rotating body 1 can rotate, so that the reflector 10 can reflect light in a wide range.
  • HSE Hard Spring Effect
  • the hard spring effect is caused by the tensile stress generated by the expansion and contraction in the length direction when the beam is twisted, and the dimensional ratio of the width and thickness of the beam tends to increase as the distance from 1. Therefore, it is necessary to avoid shapes such as thin and wide.
  • the thickness of the active layer In order to increase the maximum swing angle of the rotating body, it is necessary to reduce the thickness of the active layer. This is because the maximum runout angle is inversely proportional to the moment of inertia of the rotating body.
  • the active layer When the active layer is thin, it is necessary to increase the width of the beam and increase the spring constant in order to maintain the desired resonance frequency. Therefore, as the beam becomes thinner, the aspect ratio of the beam cross section deviates from 1, and as a result, the hard spring effect tends to increase. On the contrary, when the active layer thickness is increased, the hard spring effect can be reduced, but the maximum runout angle is reduced.
  • the strength of the hard spring effect and the maximum runout angle are in a trade-off relationship, and in a MEMS mirror (optical scanning device 100) as in a general precedent example, ,
  • the runout angle may be limited by the increase in HSE.
  • the optical scanning device according to the comparative example includes the recess 11.
  • the optical scanning apparatus according to the comparative example includes a surface layer laminated on the active layer LA.
  • the beam thickness is the dimension in the Z-axis direction of the optical scanning device 100 in the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22.
  • the beam width is a dimension in the Y-axis direction of the optical scanning device 100 in the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22.
  • the aspect ratio is the ratio of the beam width to the beam thickness (beam width / beam thickness).
  • Moment of inertia I 0 of the rotating body 1 is the sum of the inertia moment I s moment of inertia I a and the support layer LS of the active layer LA. Therefore, the moment of inertia I 0 of the rotating body 1 is expressed by the following equation (2).
  • the active layer LA is assumed to be a flat plate. Therefore, when the thickness of the active layer LA is multiplied by ⁇ , the moment of inertia I of the rotating body 1 is represented by the following equation (3).
  • the strepsiptera constants k of the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22 when the thickness of the active layer LA is multiplied by ⁇ are expressed by the following equations (4) by the equations (1) and (3).
  • the strepsiptera constant k is expressed by the following equation (6) by Young's modulus E and Poisson ratio ⁇ .
  • a in the formula (6) is shown in the following formula (7).
  • the maximum deflection angle and the aspect ratio are the thickness of the active layer LA. It changes greatly by the change of.
  • Table 1 shows the parameters of the first comparative example and the second comparative example.
  • the density of silicon (Si) is 2331 (kg / m 3 ).
  • the width of the rotating body 1 is 2500 ⁇ m.
  • the length of the rotating body 1 is 2500 ⁇ m.
  • the rib width D (see FIG. 12) is 20 ⁇ m.
  • the thickness of the support layer LS is 200 ⁇ m.
  • ⁇ is 1.
  • the thickness of the active layer LA is 15 ⁇ m.
  • the beam width is 500 ⁇ m.
  • the aspect ratio is 33.3.
  • ⁇ is 1.33.
  • the thickness of the active layer LA is 20 ⁇ m.
  • the beam width is 276 ⁇ m.
  • the aspect ratio is 13.8.
  • the moment of inertia was calculated based on the above dimensions and the like.
  • ⁇ the thickness and beam width of the active layer LA change.
  • ⁇ increases, the thickness of the active layer LA increases.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the thickness of the active layer LA and ⁇ / ⁇ 0 on the first axis on the left side of the figure, and the relationship between the thickness of the active layer LA and the aspect ratio on the second axis on the right side of the figure. ..
  • the larger the maximum runout angle the larger the aspect ratio. Therefore, the larger the maximum runout angle, the more likely the hard spring effect will occur. Therefore, there is a trade-off relationship between the magnitude of the maximum runout angle and the suppression of the hard spring effect.
  • ⁇ is larger than that of the first comparative example.
  • the aspect ratio is smaller than that of the first comparative example.
  • the aspect ratio is closer to 1 than in the first comparative example. Therefore, in the second comparative example, the occurrence of the hard spring effect can be suppressed as compared with the first comparative example.
  • the maximum runout angle is 20% or more smaller than that in the first comparative example.
  • the aspect ratio (beam width / beam thickness) when only the beam thickness is ⁇ -folded by the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 without changing the moment of inertia I 0 of the rotating body is calculated by the following equation (beam width / beam thickness). It is shown in 10).
  • the aspect ratio (beam width / beam thickness) decreases as ⁇ (beam thickness) increases. That is, the aspect ratio (beam width / beam thickness) approaches 1.
  • the optical scanning device 100 includes a first elastic layer 41 and a second elastic layer 42.
  • the first elastic layer 41 is overlapped with the first twisted beam 21.
  • the second elastic layer 42 is overlapped with the second twisted beam 22. Therefore, the dimensions of the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22 in the thickness direction (Z-axis direction) of the optical scanning device 100 can be increased.
  • the vertical dimension (Z-axis direction) of the active layer LA is smaller than the horizontal dimension (Y-axis direction) of the active layer LA.
  • the aspect ratio of the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22 is closer to 1 than when the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are not arranged. Therefore, the hard spring effect of the optical scanning device 100 at the positions of the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22 can be reduced as compared with the case where the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are not arranged. ..
  • the first elastic layer 41 is superposed on the first twisted beam 21.
  • the second elastic layer 42 is overlapped with the second twisted beam 22. Therefore, the dimensions of the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22 of the optical scanning apparatus 100 in the thickness direction (Z-axis direction) increase, and the dimensions of the active layer LA in the thickness direction (Z-axis direction) increase. It is suppressed. Therefore, the increase in the dimension of the active layer LA of the rotating body 1 in the thickness direction (Z-axis direction) is suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the maximum runout angle of the rotating body 1. As a result, it is possible to reduce the hard spring effect of the optical scanning device 100 at the positions of the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22 and to reduce the maximum swing angle of the rotating body 1.
  • the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are elastic materials having a higher fatigue life than metal. Therefore, even when stress is repeatedly applied to the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 due to the rotation of the rotating body 1, deterioration of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 can be suppressed. Specifically, deterioration of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 can be suppressed as compared with the case where the material of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 is metal. Therefore, it is possible to provide the optical scanning apparatus 100 having high long-term reliability.
  • the optical scanning device 100 includes a magnet M.
  • the rotating body 1 includes the coil wiring 5.
  • the rotating body 1 is configured to rotate by the Lorentz force generated by the current flowing through the coil wiring 5 and the magnetic force generated by the magnet M. Therefore, the rotating body 1 can rotate. Therefore, the reflector 10 superimposed on the rotating body 1 can rotate. Therefore, the reflector 10 can reflect light at a desired reflection angle.
  • the materials of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 contain silicon (Si). Silicon (Si) has a higher fatigue life than metal. Therefore, the fatigue life of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 is higher than that of metal. Therefore, deterioration of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 can be suppressed as compared with the case where the materials of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 contain metal.
  • the materials of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 contain polysilicon.
  • Polysilicon has a higher fatigue life than metal. Therefore, the fatigue life of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 is higher than that of metal. Therefore, deterioration of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 can be suppressed as compared with the case where the materials of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 contain metal.
  • the materials of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 contain single crystal silicon (Si). Therefore, the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are made of, for example, a single crystal silicon wafer.
  • the thickness of a single crystal silicon wafer can be controlled more easily than the thickness of polysilicon.
  • the thickness of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 depends on the film formation time on the surface oxide film LOS. Be controlled.
  • the thickness of the single crystal silicon wafer can be controlled in advance in the production of the single crystal silicon wafer. Therefore, the thickness of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 can be controlled more easily than when the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 contain polysilicon.
  • the rotating body 1 includes the recess 11. Therefore, the rotating body 1 according to the present embodiment is lighter than the case where the rotating body 1 is solid. Therefore, the moment of inertia of the rotating body 1 according to the present embodiment is smaller than the moment of inertia of the solid rotating body 1. Therefore, the maximum runout angle can be increased.
  • the ratio of the moment of inertia of the active layer LA to the moment of inertia of the entire rotating body 1 is higher than the ratio when the rotating body 1 is solid. Therefore, if the dimension of the active layer LA in the thickness direction (Z-axis direction) becomes large, the maximum runout angle becomes lower than in the case where the rotating body 1 is solid.
  • the optical scanning apparatus 100 of the present disclosure since the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are overlapped with the second active layer 31A, the dimensions of the active layer LA in the thickness direction (Z-axis direction) are large. Can be suppressed. Therefore, according to the optical scanning apparatus 100 of the present disclosure, it is possible to suppress a decrease in the maximum runout angle even if the rotating body 1 includes the recess 11.
  • the lower insulating film LI1 swells along the first elastic layer 41 and the second elastic layer. There is. Therefore, it is not necessary to make the distance between the upper surface of the lower insulating film LI1 and the surface oxide film LOS uniform. Therefore, the lower insulating film LI1 can be easily processed.
  • the manufacturing method of the optical scanning device 100 includes a step to be provided.
  • the first elastic layer 41 is provided on the side opposite to the support layer LS with respect to the active layer LA of the substrate SUB.
  • the second elastic layer 42 is provided on the side opposite to the support layer LS with respect to the active layer LA of the substrate SUB with a gap from the first elastic layer 41.
  • the dimensions of the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22 of the optical scanning apparatus 100 in the thickness direction (Z-axis direction) are increased, and the thickness of the active layer LA is increased.
  • the increase in dimensions in the direction (Z-axis direction) is suppressed. Therefore, the hard spring effect can be reduced, and the decrease in the maximum swing angle of the rotating body 1 can be suppressed.
  • the first elastic layer 41 is provided on the side opposite to the support layer LS with respect to the active layer LA of the substrate SUB.
  • the second elastic layer 42 is provided on the side opposite to the support layer LS with respect to the active layer LA of the substrate SUB with a gap from the first elastic layer 41.
  • the first elastic layer 41 is an elastic material having a fatigue life higher than that of metal.
  • the second elastic layer 42 is an elastic material having a higher fatigue life than metal. Therefore, it is possible to provide the optical scanning apparatus 100 having high long-term reliability.
  • Embodiment 2 the configuration of the optical scanning device 100 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13. Unless otherwise specified, the second embodiment has the same configuration, manufacturing method, and action and effect as those of the first embodiment. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description will not be repeated.
  • the optical scanning device 100 includes a first lead-out wire 71 and a second lead-out wire 72.
  • the first lead-out wiring 71 is arranged in the first support portion 31.
  • the second lead-out wiring 72 is arranged in the second support portion 32.
  • the rotating body 1 according to the present embodiment may include a recess 11 (see FIG. 4).
  • the first elastic layer 41 includes the first diffusion wiring portion 41D.
  • the first diffusion wiring portion 41D extends from the first support portion 31 to the rotating body 1.
  • the second elastic layer 42 includes the first diffusion wiring portion 41D.
  • the second diffusion wiring portion 42D extends from the second support portion 32 to the rotating body 1.
  • the first diffusion wiring portion 41D of the first elastic layer 41 and the second diffusion wiring portion 42D of the second elastic layer 42 have a higher elastic limit than the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62.
  • the material of the first diffusion wiring portion 41D and the second diffusion wiring portion 42D contains silicon (Si).
  • the impurities are, for example, boron (B) and phosphorus (P).
  • the impurities are doped into the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 at a high dopant density.
  • the dopant density is the density of the doped impurities.
  • the dopant density is, for example, 1 ⁇ 10 20 (cm 3 ).
  • the first elastic layer 41 includes the first diffusion wiring portion 41D.
  • the second elastic layer 42 includes a second diffusion wiring portion 42D. If the stress applied to the beam wiring (first diffusion wiring section 41D and second diffusion wiring section 42D, or first metal wiring 61 and second metal wiring 62) is larger than the elastic limit of the beam wiring, the beam Wiring can deteriorate. Therefore, it is necessary to make the stress applied to the beam wiring smaller than the elastic limit of the beam wiring. The larger the maximum runout angle, the greater the stress applied to the beam wiring. Therefore, the larger the elastic limit of the beam wiring, the larger the maximum runout angle can be obtained.
  • the first diffusion wiring portion 41D and the second diffusion wiring portion 42D have a higher elastic limit than the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62. Therefore, in the optical scanning device 100 according to the present embodiment, a larger runout angle can be obtained than in the case where the wiring of the beam is the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62.
  • the first elastic layer 41 includes the first diffusion wiring portion 41D.
  • the second elastic layer 42 includes a second diffusion wiring portion 42D.
  • the first diffusion wiring portion 41D and the second diffusion wiring portion 42D have a higher elastic limit than the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62. Therefore, even when the maximum runout angle is large, deterioration of the beam wiring can be suppressed. Therefore, it is possible to provide the optical scanning device 100 having higher long-term reliability than the optical scanning device 100 including the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62.
  • the first lead-out wiring 71 does not reach the first twisted beam 21.
  • the second lead-out wiring 72 does not reach the second twisted beam 22. Therefore, the first lead-out wiring 71 and the second lead-out wiring 72 do not rotate even when the rotating body 1 rotates together with the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22. Therefore, deterioration of the first lead-out wiring 71 and the second lead-out wiring 72 can be suppressed.
  • the first lead-out wiring 71 is electrically connected to the second lead-out wiring portion 72 via the first diffusion wiring portion 41D, the coil wiring 5, and the second diffusion wiring portion 42D. Therefore, it can be suppressed that each of the first metal wiring and the second metal wiring is deformed along the bulge of each of the first elastic layer 41 and the second elastic layer (see FIG. 5). Therefore, it is possible to prevent the wiring from being broken. In particular, it is effective in the optical scanning apparatus 100 in which the dimensions of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 in the thickness direction are large.
  • Embodiment 3 the configuration of the optical scanning apparatus 100 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15. Unless otherwise specified, the third embodiment has the same configuration, manufacturing method, and action and effect as those of the first embodiment. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description will not be repeated.
  • the optical scanning device 100 includes a first lead-out wiring 71 and a second lead-out wiring 72.
  • the first lead-out wiring 71 is arranged in the first support portion 31.
  • the second lead-out wiring 72 is arranged in the second support portion 32.
  • the rotating body 1 according to the present embodiment may include a recess 11 (see FIG. 4).
  • the active layer LA includes a diffusion wiring section LAD. Impurities are doped in the diffusion wiring section.
  • the dopant density is, for example, 1 ⁇ 10 20 (cm 3 ).
  • the diffusion wiring portion is configured as wiring.
  • the first lead-out wiring 71 is electrically connected to the second lead-out wiring 72 via the diffusion wiring portion LAD and the coil wiring 5.
  • the diffusion wiring unit LAD includes a third diffusion wiring unit LAD1 and a fourth diffusion wiring unit LAD2.
  • the third diffusion wiring section LAD1 is electrically connected to the first lead wiring 71 and the coil wiring 5.
  • the third diffusion wiring portion LAD1 extends from the first support portion 31 to the rotating body 1.
  • the fourth diffusion wiring unit LAD2 is electrically connected to the second extraction wiring 72 and the coil wiring 5.
  • the fourth diffusion wiring portion LAD2 extends from the second support portion 32 to the rotating body 1.
  • the material of the active layer LA contains silicon (Si). Therefore, the diffusion wiring portion LAD has a higher elastic limit than the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62.
  • the method for manufacturing the optical scanning apparatus 100 according to the present embodiment includes a step of preparing, a step of doping, a step of providing, a step of laminating, and a step of forming.
  • the substrate SUB is prepared.
  • the active layer LA of the substrate SUB contains silicon (Si) as a material.
  • the active layer LA is doped with impurities.
  • the diffusion wiring portion LAD is formed on the active layer LA.
  • the silicon substrate is subsequently bonded to the active layer LA on the side opposite to the support layer LS with respect to the active layer LA.
  • the silicon substrate contains an elastic layer 4 and a surface oxide film LOS.
  • the elastic layer 4 is, for example, single crystal silicon (Si).
  • the surface oxide film LOS is provided on the surface of the elastic layer 4.
  • the surface oxide film LOS is preferably a thermal oxide film having a high flatness.
  • the elastic layer 4 sandwiches the surface oxide film LOS with the active layer LA.
  • the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are subsequently provided in the step of being provided.
  • the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 are provided by partially removing the elastic layer 4 (see FIG. 17).
  • the elastic layer 4 is partially removed by patterning, for example, by deep reactive etching (DRIE) or the like.
  • the reflector 10 is laminated on the active layer LA.
  • the first twisted beam 21, the second twisted beam 22, the rotating body 1, the first support portion 31 and the second support portion 32 are formed.
  • the active layer LA includes a diffusion wiring portion LAD.
  • the diffusion wiring unit LAD has a higher elastic limit than the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62. Therefore, in the optical scanning device 100 according to the present embodiment, the wiring of the beam (diffusion wiring portion LAD or the first metal wiring 61 and the second metal wiring) is higher than the case where the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62 are used. However, a large maximum runout angle can be obtained.
  • the active layer LA includes a diffusion wiring portion LAD.
  • the diffusion wiring ALD has a higher elastic limit than the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62. Therefore, even when the maximum runout angle is large, deterioration of the beam wiring can be suppressed. Therefore, it is possible to provide the optical scanning device 100 having higher long-term reliability than the optical scanning device 100 including the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62.
  • the first lead-out wiring 71 does not reach the first twisted beam 21.
  • the second lead-out wiring 72 does not reach the second twisted beam 22. Therefore, the first lead-out wiring 71 and the second lead-out wiring 72 do not rotate even when the rotating body 1 rotates together with the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22. Therefore, deterioration of the first lead-out wiring 71 and the second lead-out wiring 72 can be suppressed.
  • the first lead-out wiring 71 is electrically connected to the second lead-out wiring 72 via the diffusion wiring portion LAD and the coil wiring 5. Therefore, it can be suppressed that each of the first metal wiring 61 and the second metal wiring 62 is deformed along the bulge of each of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 (see FIG. 5). Therefore, it is possible to prevent the wiring from being broken. In particular, it is effective in the optical scanning apparatus 100 in which the dimensions of the first elastic layer 41 and the second elastic layer 42 in the thickness direction are large.
  • Embodiment 4 the configuration of the optical scanning device 100 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 20 and 21.
  • the fourth embodiment has the same configuration, manufacturing method, and action and effect as those of the first embodiment. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description will not be repeated.
  • the optical scanning device 100 further includes a first comb tooth electrode E1.
  • the rotating body 1 includes a second comb tooth electrode E2.
  • the optical scanning device 100 does not include a magnet M (see FIG. 1).
  • the optical scanning device 100 according to the present embodiment is different from the optical scanning device 100 of the first embodiment in that it mainly does not include a magnet M (see FIG. 1).
  • the optical scanning device 100 includes a third support portion 33.
  • the third support portion 33 connects the first support portion 31 and the second support portion 32.
  • the first comb tooth electrode E1 is attached to the third support portion 33.
  • the first comb tooth electrode E1 extends from the third support portion 33 toward the rotating body 1 along the Y-axis direction.
  • the rotating body 1 according to the present embodiment may include a recess 11 (see FIG. 4).
  • the second comb tooth electrode E2 is configured to alternately mesh with the first comb tooth electrode E1.
  • the second comb tooth electrode E2 extends toward the third support portion 33 along the Y-axis direction.
  • the first comb tooth electrode E1 and the second comb tooth electrode E2 of the first comb tooth electrode E1 and the second comb tooth electrode E2 by applying a voltage to the first comb tooth electrode E1 and the second comb tooth electrode E2. It is configured so that an electrostatic force is generated between them.
  • the electrostatic force acts on the first comb tooth electrode E1 and the second comb tooth electrode E2 in the direction in which the first comb tooth electrode E1 and the second comb tooth electrode E2 attract each other.
  • Torque is generated in the rotating body 1 with the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22 as the rotation axes due to the electrostatic force.
  • the rotating body 1 is configured to rotate by electrostatic force. As a result, the rotating body 1 performs a rotational motion with the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22 as the rotation axes.
  • the optical scanning device 100 further includes a first comb tooth electrode E1 and a second comb tooth electrode E2.
  • the rotating body 1 is configured to rotate by electrostatic force. Therefore, the optical scanning device 100 does not need to include the magnet M (see FIG. 1). If the rotating body 1 of the optical scanning device 100 is configured to rotate by an electromagnetic force, the dimensions of the optical scanning device 100 are increased by the magnet M (see FIG. 1). According to this embodiment, since the optical scanning device 100 does not need to include the magnet M (see FIG. 1), the dimension of the optical scanning device 100 in the Y-axis direction can be reduced.
  • Embodiment 5 the configuration of the optical scanning apparatus 100 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 22 and 23.
  • the fifth embodiment has the same configuration, manufacturing method, and action and effect as those of the first embodiment. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description will not be repeated.
  • the optical scanning device 100 further includes a first piezoelectric actuator 81 and a second piezoelectric actuator 82.
  • the optical scanning device 100 includes a third support portion 33.
  • the optical scanning device 100 does not include a magnet M (see FIG. 1).
  • the optical scanning device 100 according to the present embodiment is different from the optical scanning device 100 of the first embodiment in that it mainly does not include a magnet M (see FIG. 1).
  • the first piezoelectric actuator 81 is connected to the first twisted beam 21.
  • the second piezoelectric actuator 82 is connected to the second twisted beam 22.
  • the rotating body 1 is configured to be rotated by the first piezoelectric actuator 81 and the second piezoelectric actuator 82.
  • the rotating body 1 according to the present embodiment may include a recess 11 (see FIG. 4).
  • the first piezoelectric element 80a is configured to be driven in a phase opposite to that of the second piezoelectric element 80b. As a result, the first piezoelectric element 80a vibrates in a phase opposite to that of the second piezoelectric element 80b.
  • the first torsion beam 21 and the second torsion beam 22 rotate due to the vibration of the first piezoelectric element 80a and the second piezoelectric element 80b. Therefore, the rotating body 1 connected to the first twisted beam 21 and the second twisted beam 22 is rotated by the first piezoelectric actuator 81 and the second piezoelectric actuator 82.
  • the rotating body 1 further includes a first piezoelectric actuator 81 and a second piezoelectric actuator 82.
  • the rotating body 1 is configured to be rotated by the first piezoelectric actuator 81 and the second piezoelectric actuator 82. Therefore, the optical scanning device 100 does not need to include the magnet M (see FIG. 1). If the rotating body 1 of the optical scanning device 100 is configured to rotate by an electromagnetic force, the dimensions of the optical scanning device 100 are increased by the magnet M (see FIG. 1). According to this embodiment, since the optical scanning device 100 does not need to include the magnet M (see FIG. 1), the dimension of the optical scanning device 100 in the Y-axis direction can be reduced.
  • Embodiment 6 Next, the configuration of the optical scanning apparatus 100 according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 24 and 25. Unless otherwise specified, the sixth embodiment has the same configuration, manufacturing method, and action and effect as those of the first embodiment. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description will not be repeated.
  • the optical scanning device 100 is applied to the distance measuring device 200.
  • the distance measuring device 200 is a distance measuring device 200 for generating a distance image of the measurement target 300.
  • the distance image of the measurement target 300 is an image showing the distance between the distance measuring device 200 and the measurement target 300.
  • the ranging device 200 includes an optical scanning device 100, a light source 91, a photodetector 92, and a calculation unit 93.
  • the optical scanning device 100 is the optical scanning device 100 according to any one of the first to fifth embodiments.
  • the ranging device 200 may include a window 94, a beam splitter 95, and a housing 96.
  • the beam splitter 95 is arranged between the light source 91 and the optical scanning device 100.
  • the beam splitter 95 is configured to transmit the light emitted from the light source 91 to the optical scanning device 100.
  • the beam splitter 95 is configured to reflect the light reflected from the reflector 10 of the optical scanning device 100.
  • the optical scanning device 100 is configured to reflect the light emitted from the light source 91 to the measurement target 300 by the reflector 10.
  • the optical scanning device 100 is configured to deflect and reflect incident light.
  • the optical scanning device 100 may be configured to reflect the light reflected by the measurement target 300 to the photodetector 92.
  • the photodetector 92 is configured to receive light. Specifically, the photodetector 92 is configured to detect the light reflected by the measurement target 300.
  • the calculation unit 93 is connected to the optical scanning device 100 and the light source 91.
  • the arithmetic unit 93 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) or a processor.
  • the calculation unit 93 is composed of, for example, a circuit having a calculation function.
  • the calculation unit 93 is configured to generate a distance image by comparing the light emitted from the light source 91 with the light reflected by the measurement target 300.
  • An optical scanning device 100, a light source 91, a photodetector 92, and a calculation unit 93 are arranged in the internal space of the housing 96.
  • the window 94 is provided in the housing 96.
  • the calculation unit 93 generates a distance image by comparing the light emitted from the light source 91 (emitted light) with the light reflected by the measurement target 300 (incident light). For example, when the emitted light is emitted in a pulse shape, the incident light also enters the photodetector 92 in a pulse shape in a pulse shape. The calculation unit 93 calculates the distance between the distance measuring device 200 and the measurement target 300 based on, for example, the time difference between the pulse of the emitted light and the pulse of the incident light.
  • the optical scanning device 100 further includes another optical system 301.
  • the light reflected by the measurement target 300 passes through another optical system 301 and then enters the distance measuring device 200.
  • the distance measuring device 200 includes a calculation unit 93.
  • the calculation unit 93 is configured to generate a distance image by comparing the light emitted from the light source 91 with the light reflected by the measurement target 300. Therefore, a distance image of the distance from the measurement target 300 can be obtained.
  • the ranging device 200 includes the optical scanning device 100 of the present disclosure. Therefore, the ranging device 200 can reduce the hard spring effect. The distance measuring device 200 can suppress a decrease in the maximum deflection angle of the rotating body 1. The ranging device 200 has high long-term reliability.

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Abstract

光走査装置（１００）は、反射体（１０）と、回転体（１）と、第１ねじれ梁（２１）および第２ねじれ梁（２２）と、第１支持部（３１）と、第２支持部（３２）と、第１弾性層（４１）と、第２弾性層（４２）とを備えている。第１弾性層（４１）は、第１ねじれ梁（２１）に重ねられている。第２弾性層（４２）は、第２ねじれ梁（２２）に重ねられている。第１ねじれ梁（２１）と第２ねじれ梁（２２）とが回転体（１）を挟み込む方向に直交する断面において、活性層（ＬＡ）の縦の寸法は、活性層（ＬＡ）の横の寸法よりも小さい。第１弾性層（４１）および第２弾性層（４２）の材料は、金属より高い疲労寿命を有している。

Description

光走査装置、測距装置および光走査装置の製造方法
　本開示は、光走査装置、測距装置および光走査装置の製造方法に関する。
　従来、ＭＥＭＳ（Micro　Electro　Mechanical　Systems）技術を用いた光走査装置が知られている。この光走査装置は、小型であり、高精度に駆動する。光走査装置は、反射体が重ねられた回転体が第１ねじれ梁および第２ねじれ梁を回転軸として回転することによって、反射体に照射された光を走査するように構成されている。回転体、第１ねじれ梁および第２ねじれ梁は、共通の活性層を含んでいる。活性層の材料は、例えば、珪素（Ｓｉ）である。活性層は、例えば、深掘エッチング（ＤＲＩＥ：Deep　Reactive　Ion　Etching）等の半導体プロセスによって加工される。
　例えば、特開２００５－２９２３２１号公報（特許文献１）では、プレーナ型アクチュエータ（光走査装置）は、ミラー（反射体）と、可動板（回転体）と、トーションバー（第１ねじれ梁および第２ねじれ梁）と、金属膜とを備えている。可動板およびトーションバーは、共通の活性層シリコン（活性層）を有している。金属膜は、トーションバーに重ねられている。
特開２００５－２９２３２１号公報
　上記公報に記載されたプレーナ型アクチュエータ（光走査装置）では、金属膜がトーションバー（第１ねじれ梁および第２ねじれ梁）に重ねられている。このため、トーションバーにおけるプレーナ型アクチュエータの厚み方向の寸法が大きくされるとともに、トーションバーの幅の寸法が大きくなることが抑制され得る。よって、トーションバーの位置におけるプレーナ型アクチュエータのハードスプリング効果が低減されるとともに、回転体の最大振れ角の低下が抑制され得る。なお、ハードスプリング効果とは、ピーク周波数の周波数が高くなる効果である。しかしながら、金属膜に回転体の回転による応力が繰り返し印加されることで、金属膜が劣化し得る。このため、プレーナ型アクチュエータの長期信頼性が低下し得る。
　本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１ねじれ梁および第２ねじれ梁の位置における光走査装置のハードスプリング効果を低減できるとともに、回転体の最大振れ角の低下を抑制でき、かつ高い長期信頼性を有する光走査装置、測距装置および光走査装置の製造方法を提供することである。
　本開示の光走査装置は、反射体と、回転体と、第１ねじれ梁および第２ねじれ梁と、第１支持部と、第２支持部と、第１弾性層と、第２弾性層とを備えている。反射体は、光を反射するように構成されている。回転体には、反射体が重ねられている。第１ねじれ梁および第２ねじれ梁は、回転体を挟み込んでいる。第１支持部は、回転体とで第１ねじれ梁を挟み込んでいる。第２支持部は、回転体とで第２ねじれ梁を挟み込んでいる。第１弾性層は、第１ねじれ梁に重ねられている。第２弾性層は、第２ねじれ梁に重ねられている。回転体は、第１ねじれ梁および第２ねじれ梁を回転軸として第１支持部および第２支持部に対して回転可能に構成されている。回転体、第１ねじれ梁および第２ねじれ梁は、共通の活性層を含んでいる。第１ねじれ梁と第２ねじれ梁とが回転体を挟み込む方向に直交する断面において、活性層の縦の寸法は、活性層の横の寸法よりも小さい。第１弾性層および第２弾性層の材料は、金属よりも高い疲労寿命を有している弾性材料である。
　本開示の光走査装置によれば、第１弾性層は、第１ねじれ梁に重ねられている。第２弾性層は、第２ねじれ梁に重ねられている。このため、第１ねじれ梁および第２ねじれ梁の位置における光走査装置のハードスプリング効果を低減できるとともに、回転体の最大振れ角の低下を抑制できる。また、第１弾性層および第２弾性層の材料は、金属よりも高い疲労寿命を有している弾性材料を用いる。このため、高い長期信頼性を有する光走査装置を提供できる。
実施の形態１に係る光走査装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１に係る光走査装置の構成を概略的に示す斜視図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 実施の形態１の第１の変形例に係る光走査装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１の第２の変形例に係る光走査装置の構成を概略的に示す断面図である。 実施の形態１の準備される工程における光走査装置の状態を概略的に示す断面図である。 実施の形態１における弾性材料が重ねられた基板の状態を概略的に示す断面図である。 実施の形態１の設けられる工程における光走査装置の状態を概略的に示す断面図である。 実施の形態１におけるコイル配線等が配置された光走査装置の状態を概略的に示す断面図である。 実施の形態１の積層される工程における光走査装置の状態を概略的に示す断面図である。 活性層厚みとθ／θ0との関係および活性層厚みと縦横比との関係を示すグラフである。 実施の形態２に係る光走査装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態２に係る光走査装置の構成を概略的に示す断面図である。 実施の形態３に係る光走査装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態３に係る光走査装置の構成を概略的に示す断面図である。 実施の形態３のドーピングされる工程における光走査装置の状態を概略的に示す断面図である。 実施の形態３における弾性材料が重ねられた基板の状態を概略的に示す断面図である。 実施の形態３の設けられる工程における光走査装置の状態を概略的に示す断面図である。 実施の形態３の積層される工程における光走査装置の状態を概略的に示す断面図である。 実施の形態４に係る光走査装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態４に係る光走査装置の構成を概略的に示す平面図である。 実施の形態５に係る光走査装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態５に係る光走査装置の構成を概略的に示す平面図である。 実施の形態６に係る光走査装置の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態６に係る光走査装置の他の構成を概略的に示すブロック図である。
　以下、実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下では、同一または相当する部分に同一の符号を付すものとし、重複する説明は繰り返さない。
　実施の形態１．
　図１～図３を用いて、実施の形態１に係る光走査装置１００の構成を説明する。なお、説明の便宜のため、図２においては下側絶縁膜および上側絶縁膜は図示されていない。図１に示されるように、光走査装置１００は、反射体１０と、回転体１と、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２と、第１支持部３１と、第２支持部３２と、第１弾性層４１と、第２弾性層４２とを含んでいる。本実施の形態において、光走査装置１００は、磁石Ｍをさらに含んでいる。光走査装置１００は、第１金属配線６１と、第２金属配線６２とを含んでいてもよい。
　光走査装置１００は、光を走査するように構成されている。光走査装置１００は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro　Electro　Mechanical　Systems）ミラー型光走査装置である。ＭＥＭＳミラー型光走査装置は、例えば、測距装置およびプロジェクター等に適用される。光走査装置１００は、例えば、ＳＯＩ（ＳＯＩ：Silicon　on　Insulator）基板が加工されることによって作成される。
　図１に示されるように、回転体１、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２は、共通の活性層ＬＡを含んでいる。第１ねじれ梁２１と第２ねじれ梁２２とが回転体１を挟み込む方向（Ｘ軸方向）に直交する断面において、活性層ＬＡの縦の寸法（Ｚ軸方向の寸法）は、活性層ＬＡの横の寸法（Ｙ軸方向の寸法）よりも小さい。活性層ＬＡの横の寸法（Ｙ軸方向の寸法）に対する活性層ＬＡの縦の寸法（Ｚ軸方向の寸法）に対する割合は、１よりも小さい。第１支持部３１および第２支持部３２は、回転体１、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２と共通の活性層ＬＡを含んでいる。回転体１、第１支持部３１および第２支持部３２は、支持層ＬＳを含んでいる。回転体１、第１ねじれ梁２１、第２ねじれ梁２２、第１支持部３１および第２支持部３２は、共通の表面酸化膜ＬＯＳと、共通の中間酸化膜ＬＯＩと、共通の下側絶縁膜ＬＩ１と、共通の上側絶縁膜ＬＩ２とを含んでいてもよい。
　反射体１０は、光を反射するように構成されている。反射体１０は、金属製の膜である。反射体１０の材料は、望ましくは、走査される光の波長に対して高い反射率を有する金属である。走査される光は、例えば、赤外線である。
　走査される光が赤外線である場合、反射体１０は、好ましくは、金（Ａｕ）製の膜である。反射体１０が金（Ａｕ）製の膜である場合、反射体１０は、図示されない密着層を含んでいることが望ましい。図示されない密着層は、活性層ＬＡに密着している。これにより、反射体１０と活性層ＬＡとの密着性が高められてもよい。
　図示されない密着層を含む反射体１０は、例えば、クロム（Ｃｒ）膜、ニッケル（Ｎｉ）膜および金（Ａｕ）膜が積層されることによって構成されている。図示されない密着層を含む反射体１０は、例えば、チタン（Ｔｉ）膜、白金（Ｐｔ）膜および金（Ａｕ）膜が積層されることによって構成されている。
　例えば、光走査装置１００がパッケージされる際に光走査装置１００が真空封止されることによって反射体１０の酸化が抑制され得る。例えば、光走査装置１００がパッケージされる際に光走査装置１００に窒素（Ｎ2）等の不活性ガスが充填されることによって反射体１０の酸化が抑制され得る。反射体１０の酸化が抑制されている場合、反射体１０はアルミニウム（Ａｌ）製の膜であってもよい。
　図１に示されるように、回転体１には、反射体１０が重ねられている。第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２は、回転体１を挟み込んでいる。回転体１は、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２を回転軸として第１支持部３１および第２支持部３２に対して回転可能に構成されている。
　図１に示されるように、本実施の形態において、回転体１に反射体１０が重ねられている方向に沿う方向は、Ｚ軸方向である。回転体１から反射体１０に向かう方向は、Ｚ軸正方向である。反射体１０から回転体１に向かう方向は、Ｚ軸負方向である。第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２が回転体１を挟み込む方向は、Ｘ軸方向である。第１ねじれ梁２１から第２ねじれ梁２２に向かう方向は、Ｘ軸正方向である。第２ねじれ梁２２から第１ねじれ梁２１に向かう方向は、Ｘ軸負方向である。Ｘ軸方向およびＺ軸方向の両方に直交する方向は、Ｙ軸方向である。本実施の形態において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、右手系を構成している。
　図１に示されるように、第１ねじれ梁２１と第２ねじれ梁２２とが回転体１を挟み込む方向（Ｘ軸方向）に直交する断面において、第１ねじれ梁２１での光走査装置１００の縦の寸法（Ｚ軸方向での寸法）は、第１ねじれ梁２１での光走査装置１００の横の寸法（Ｙ軸方向での寸法）以下である。第１ねじれ梁２１と第２ねじれ梁２２とが回転体１を挟み込む方向（Ｘ軸方向）に直交する断面において、第２ねじれ梁２２での光走査装置１００の縦の寸法（Ｚ軸方向での寸法）は、第２ねじれ梁２２での光走査装置１００の横の寸法（Ｙ軸方向での寸法）以下である。
　図２に示されるように、第１弾性層４１は、第１ねじれ梁２１に重ねられている。第１弾性層４１は、Ｚ軸正方向から第１ねじれ梁２１に重ねられている。第１弾性層４１は、第１ねじれ梁２１の少なくとも一部を覆っている。第１弾性層４１は、Ｘ軸方向に沿って延びている。第１弾性層４１は、第１支持部３１から回転体１に渡って配置されていてもよい。本実施の形態において、第１弾性層４１は、第１ねじれ梁２１とで表面酸化膜ＬＯＳを挟み込んでいる。
　図２に示されるように、第２弾性層４２は、第２ねじれ梁２２に重ねられている。第２弾性層４２は、Ｚ軸正方向から第２ねじれ梁２２に重ねられている。第２弾性層４２は、第２ねじれ梁２２の少なくとも一部を覆っている。第２弾性層４２は、Ｘ軸方向に沿って延びている。第２弾性層４２は、第２支持部３２から回転体１に渡って配置されていてもよい。本実施の形態において、第２弾性層４２は、第２ねじれ梁２２とで表面酸化膜ＬＯＳを挟み込んでいる。
　第１弾性層４１および第２弾性層４２は、弾性を有している。第１弾性層４１および第２弾性層４２は、金属よりも高い疲労寿命を有している。本実施の形態において、疲労寿命とは、応力が繰り返し印加された材料が破壊されるまでに応力が印加された回数である。第１弾性層４１および第２弾性層４２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）およびアルミニウム（Ａｌ）系合金よりも高い疲労寿命を有していてもよい。アルミニウム（Ａｌ）系合金は、例えば、アルミニウム－シリコン（Ａｌ－Ｓｉ）合金である。第１弾性層４１および第２弾性層４２は、金属製の配線部材よりも高い疲労寿命を有している。また、第１弾性層４１および第２弾性層４２は、金属よりも高い弾性限度を有している。
　第１弾性層４１および第２弾性層４２は、第１弾性層４１および第２弾性層４２に応力が印加されることによってひずみが発生した場合でも、応力が除去されることによってひずみが除去されるように構成されている。すなわち、第１弾性層４１および第２弾性層４２が変形した場合でも、応力が除去されることによって第１弾性層４１および第２弾性層４２の形状が変形前の形状に戻るように第１弾性層４１および第２弾性層４２が構成されている。なお、第１弾性層４１および第２弾性層４２に弾性限界を超える応力が印加された場合、応力が除去されたとしても応力が印加される前の形状には戻らない。
　図２に示されるように、第１ねじれ梁２１、第２ねじれ梁２２、第１弾性層４１および第２弾性層４２のＹ軸方向の寸法は、回転体１のＹ軸方向の寸法よりも小さい。第１ねじれ梁２１および第１弾性層４１は、ねじりバネとして構成されている。第２ねじれ梁２２および第２弾性層４２は、ねじりバネとして構成されている。
　第１弾性層４１および第２弾性層４２の材料は、金属より高い疲労寿命を有している弾性材料である。第１弾性層４１および第２弾性層４２の材料は、例えば、珪素（Ｓｉ）を含んでいる。第１弾性層４１および第２弾性層４２の材料は、例えば、ポリシリコンを含んでいる。なお、本実施の形態において、ポリシリコンとは、多結晶シリコンである。第１弾性層４１および第２弾性層４２の材料は、例えば、単結晶シリコンを含んでいる。第１弾性層４１および第２弾性層４２は、例えば、珪素（Ｓｉ）製のウエハ（シリコンウエハ）であってもよい。第１弾性層４１および第２弾性層４２の材料は、例えば、アモルファスシリコンを含んでいる。
　図２に示されるように、第１支持部３１は、回転体１とで第１ねじれ梁２１を挟み込んでいる。第１支持部３１は、第１ねじれ梁２１を支持している。第２支持部３２は、回転体１とで第２ねじれ梁２２を挟み込んでいる。第２支持部３２は、第２ねじれ梁２２を支持している。第１支持部３１および第２支持部３２は、回転体１、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２が回転する際に回転しないように構成されている。第１支持部３１および第２支持部３２は、例えば、図示されない台に固定されている。図示されない台は、例えば、第１支持部３１および第２支持部３２よりもＺ軸負方向に配置されている。
　図２に示されるように、第１金属配線６１は、第１支持部３１から第１ねじれ梁２１を経由して回転体１まで延びている。第２金属配線６２は、第２支持部３２から第２ねじれ梁２２を経由して回転体１まで延びている。第１金属配線６１および第２金属配線６２は、上側絶縁膜ＬＩ２（図３参照）に沿って配置されている。第１金属配線６１および第２金属配線６２の材料は、高い電気伝導性を有する金属である。第１金属配線６１および第２金属配線６２の材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等である。
　図２に示されるように、回転体１は、コイル配線５を含んでいる。コイル配線５は、活性層ＬＡに重ねられている。コイル配線５は、Ｘ軸方向に沿って延びる配線を含んでいる。コイル配線５は、例えば、渦状の形状を有している。第１金属配線６１および第２金属配線６２は、コイル配線５に電気的に接続されている。コイル配線５の材料は、高い電気伝導性を有する金属である。コイル配線５の材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等である。コイル配線５に流れる電流の少なくとも一部は、Ｘ軸方向に沿って流れている。
　図２に示されるように、磁石Ｍは、回転体１から隙間を空けて配置されている。磁石Ｍは、例えば、永久磁石である。磁石Ｍは、第１磁石部Ｍ１および第２磁石部Ｍ２を含んでいる。第１磁石部Ｍ１および第２磁石部Ｍ２は、回転体１から隙間を空けて回転体１を挟んでいる。第１磁石部Ｍ１および第２磁石部Ｍ２は、Ｙ軸方向で回転体１を挟んでいる。磁石Ｍから生じる磁場は、Ｙ軸方向に沿う磁場を有している。第２磁石部Ｍ２は、第１磁石部Ｍ１よりもＹ軸正方向に配置されている。
　回転体１は、ローレンツ力および静電気力等によって回転するように構成されている。本実施の形態において、回転体１は、コイル配線５に流れる電流と磁石Ｍから生じる磁力とによって生じたローレンツ力によって回転するように構成されている。コイル配線５に電流が流れることにより、電流はＸ軸方向に沿って流れる。コイル配線５をＸ軸方向に沿って流れる電流と、磁石ＭによってＹ軸方向に沿って生じる磁場とによって、コイル配線５にＺ軸方向のローレンツ力が生じる。これにより、Ｚ軸方向の力が回転体１のコイル配線５に作用する。このため、回転体１には、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２を回転軸とする回転トルクが発生する。よって、回転体１は、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２を回転軸として支持部に対して回転する。
　次に、図３を用いて、実施の形態１に係る活性層ＬＡおよび支持層ＬＳ等の構成を詳細に説明する。
　図３に示されるように、支持層ＬＳ、中間酸化膜ＬＯＩ、活性層ＬＡ、表面酸化膜ＬＯＳ、下側絶縁膜ＬＩ１および上側絶縁膜ＬＩ２は、順次積層されている。
　支持層ＬＳは、面内方向（Ｘ軸およびＹ軸がなす平面）に延びている。支持層ＬＳの厚み方向（Ｚ軸方向）の寸法は、活性層ＬＡの厚み方向（Ｚ軸方向）の寸法よりも大きい。支持層ＬＳの材料は、例えば、珪素（Ｓｉ）を含んでいる。支持層ＬＳは、第１支持層１Ｓと、第２支持層３１Ｓと、第３支持層３２Ｓとを含んでいる。第１支持層１Ｓ、第２支持層３１Ｓおよび第３支持層３２Ｓは、互いに間を空けて配置されている。
　中間酸化膜ＬＯＩは、Ｚ軸方向で支持層ＬＳに直接積層されている。中間酸化膜ＬＯＩの材料は、例えば、珪素（Ｓｉ）を含んでいる。中間酸化膜ＬＯＩは、第１中間酸化膜１ＯＩと、第２中間酸化膜３１ＯＩと、第３中間酸化膜３２ＯＩとを含んでいる。第１中間酸化膜１ＯＩ、第２中間酸化膜３１ＯＩおよび第３中間酸化膜３２ＯＩは、互いに間を空けて配置されている。
　活性層ＬＡは、Ｚ軸方向で中間酸化膜ＬＯＩに直接積層されている。活性層ＬＡのＺ軸方向での寸法は、均一であってもよい。活性層ＬＡの両面には、酸化膜が設けられている。活性層ＬＡの材料は、例えば、珪素（Ｓｉ）を含んでいる。活性層ＬＡの材料は、例えば、単結晶シリコンを含んでいる。活性層ＬＡは、例えば、単結晶シリコンウエハからなっている。
　活性層ＬＡは、第１活性層１Ａと、第２活性層３１Ａと、第３活性層３２Ａと、第４活性層２１Ａと、第５活性層２２Ａとを含んでいる。第１活性層１Ａ、第２活性層３１Ａ、第３活性層３２Ａ、第４活性層２１Ａおよび第５活性層２２Ａは、一体的に構成されている。第１活性層１Ａは、第４活性層２１Ａおよび第５活性層２２Ａに面内方向で挟み込まれている。第４活性層２１Ａは、第１活性層１Ａおよび第２活性層３１Ａに面内方向で挟み込まれている。第５活性層２２Ａは、第１活性層１Ａおよび第３活性層３２Ａに面内方向で挟み込まれている。
　表面酸化膜ＬＯＳは、Ｚ軸方向で活性層ＬＡに直接積層されている。表面酸化膜ＬＯＳのＺ軸方向での寸法は、均一であってもよい。表面酸化膜ＬＯＳには、第１弾性層４１および第２弾性層４２が直接積層されている。表面酸化膜ＬＯＳの材料は、例えば、珪素（Ｓｉ）を含んでいる。
　表面酸化膜ＬＯＳは、第１表面酸化膜１ＯＳと、第２表面酸化膜３１ＯＳと、第３表面酸化膜３２ＯＳと、第４表面酸化膜２１ＯＳと、第５表面酸化膜２２ＯＳとを含んでいる。第１表面酸化膜１ＯＳ、第２表面酸化膜３１ＯＳ、第３表面酸化膜３２ＯＳ、第４表面酸化膜２１ＯＳおよび第５表面酸化膜２２ＯＳは、一体的に構成されている。第１表面酸化膜１ＯＳは、第４表面酸化膜２１ＯＳおよび第５表面酸化膜２２ＯＳに面内方向で挟み込まれている。第４表面酸化膜２１ＯＳは、第１表面酸化膜１ＯＳおよび第２表面酸化膜３１ＯＳに面内方向で挟み込まれている。第５表面酸化膜２２ＯＳは、第１表面酸化膜１ＯＳおよび第３表面酸化膜３２ＯＳに面内方向で挟み込まれている。
　下側絶縁膜ＬＩ１は、Ｚ軸方向で活性層ＬＡ、第１弾性層４１および第２弾性層４２に直接積層されている。コイル配線５は、下側絶縁膜ＬＩ１上に配置されている。下側絶縁膜ＬＩ１は、例えば、酸化膜および有機膜等である。
　下側絶縁膜ＬＩ１は、第１下側絶縁膜１Ｉ１と、第２下側絶縁膜３１Ｉ１と、第３下側絶縁膜３２Ｉ１と、第４下側絶縁膜２１Ｉ１と、第５下側絶縁膜２２Ｉ１とを含んでいる。第１下側絶縁膜１Ｉ１、第２下側絶縁膜３１Ｉ１、第３下側絶縁膜３２Ｉ１、第４下側絶縁膜２１Ｉ１および第５下側絶縁膜２２Ｉ１は、一体的に構成されている。第１下側絶縁膜１Ｉ１は、第４下側絶縁膜２１Ｉ１および第５下側絶縁膜２２Ｉ１に面内方向で挟み込まれている。第４下側絶縁膜２１Ｉ１は、第１下側絶縁膜１Ｉ１および第２下側絶縁膜３１Ｉ１に面内方向で挟み込まれている。第５下側絶縁膜２２Ｉ１は、第１下側絶縁膜１Ｉ１および第３下側絶縁膜３２Ｉ１に面内方向で挟み込まれている。
　上側絶縁膜ＬＩ２は、下側絶縁膜ＬＩ１およびコイル配線５に直接積層されている。反射体１０は、上側絶縁膜ＬＩ２上に配置されている。第１金属配線６１および第２金属配線６２は、上側絶縁膜ＬＩ２上に配置されている。上側絶縁膜ＬＩ２と表面酸化膜ＬＯＳとのＺ軸方向での距離は、均一であってもよい。上側絶縁膜ＬＩ２は、例えば、酸化膜および有機膜等である。
　上側絶縁膜ＬＩ２は、第１上側絶縁膜１Ｉ２と、第２上側絶縁膜３１Ｉ２と、第３上側絶縁膜３２Ｉ２と、第４上側絶縁膜２１Ｉ２と、第５上側絶縁膜２２Ｉ２とを含んでいる。第１上側絶縁膜１Ｉ２、第２上側絶縁膜３１Ｉ２、第３上側絶縁膜３２Ｉ２、第４上側絶縁膜２１Ｉ２および第５上側絶縁膜２２Ｉ２は、一体的に構成されている。第１上側絶縁膜１Ｉ２は、第４上側絶縁膜２１Ｉ２および第５上側絶縁膜２２Ｉ２に面内方向で挟み込まれている。第４上側絶縁膜２１Ｉ２は、第１上側絶縁膜１Ｉ２および第２上側絶縁膜３１Ｉ２に面内方向で挟み込まれている。第５上側絶縁膜２２Ｉ２は、第１上側絶縁膜１Ｉ２および第３上側絶縁膜３２Ｉ２に面内方向で挟み込まれている。
　図３に示されるように、回転体１は、第１支持層１Ｓと、第１中間酸化膜１ＯＩと、第１活性層１Ａと、第１表面酸化膜１ＯＳと、第１下側絶縁膜１Ｉ１と、第１上側絶縁膜１Ｉ２とを含んでいる。第１支持層１Ｓ、第１中間酸化膜１ＯＩ、第１活性層１Ａ、第１表面酸化膜１ＯＳ、第１下側絶縁膜１Ｉ１および第１上側絶縁膜１Ｉ２は、順次積層されている。
　第１ねじれ梁２１は、第４活性層２１Ａと、第４表面酸化膜２１ＯＳと、第４下側絶縁膜２１Ｉ１と、第４上側絶縁膜２１Ｉ２とを含んでいる。第４活性層２１Ａ、第４表面酸化膜２１ＯＳ、第１弾性層４１、第４下側絶縁膜２１Ｉ１および第４上側絶縁膜２１Ｉ２は、順次積層されている。
　第２ねじれ梁２２は、第５活性層２２Ａと、第５表面酸化膜２２ＯＳと、第５下側絶縁膜２２Ｉ１と、第５上側絶縁膜２２Ｉ２とを含んでいる。第５活性層２２Ａ、第５表面酸化膜２２ＯＳ、第２弾性層４２、第５下側絶縁膜２２Ｉ１および第５上側絶縁膜２２Ｉ２は、順次積層されている。
　第１支持部３１は、第２支持層３１Ｓと、第２中間酸化膜３１ＯＩと、第２活性層３１Ａと、第２表面酸化膜３１ＯＳと、第２下側絶縁膜３１Ｉ１と、第２上側絶縁膜３１Ｉ２とを含んでいる。第２支持層３１Ｓ、第２中間酸化膜３１ＯＩ、第２活性層３１Ａ、第２表面酸化膜３１ＯＳ、第２下側絶縁膜３１Ｉ１および第２上側絶縁膜３１Ｉ２は、順次積層されている。
　第２支持部３２は、第３支持層３２Ｓと、第３中間酸化膜３２ＯＩと、第３活性層３２Ａと、第３表面酸化膜３２ＯＳと、第３下側絶縁膜３２Ｉ１と、第３上側絶縁膜３２Ｉ２とを含んでいる。第３支持層３２Ｓ、第３中間酸化膜３２ＯＩ、第３活性層３２Ａ、第３表面酸化膜３２ＯＳ、第３下側絶縁膜３２Ｉ１および第３上側絶縁膜３２Ｉ２は、順次積層されている。
　次に、図４を用いて、実施の形態１の第１の変形例に係る光走査装置１００の構成を説明する。図４に示されるように、回転体１は、凹部１１を含んでいる。凹部１１は、活性層ＬＡに対して反射体１０（図１参照）とは反対側に開口している。凹部１１は、Ｚ軸負方向に開口している。本実施の形態において、凹部１１は、支持層ＬＳに設けられている。本実施の形態において、支持層ＬＳは、部分的に中空である。回転体１は、回転体１の支持層ＬＳが中実である場合よりも軽い。回転体１は、Ｚ軸方向に沿って延びるリブ構造を有している。支持層ＬＳのＸ軸方向の寸法は、活性層ＬＡのＸ軸方向の寸法よりも小さくてもよい。支持層ＬＳのＹ軸方向の寸法は、活性層ＬＡのＹ軸方向の寸法よりも小さくてもよい。
　次に、図５を用いて、実施の形態１の第２の変形例に係る光走査装置１００の構成を説明する。実施の形態１の第２の変形例では、下側絶縁膜ＬＩ１は、第１弾性層４１および第２弾性層によってＺ軸正方向に膨らんでいる。上側絶縁膜ＬＩ２は、下側絶縁膜ＬＩ１の膨らみに沿ってＺ軸正方向に膨らんでいる。第１引出配線７１および第２引出配線は、下側絶縁膜ＬＩ１の膨らみおよび上側絶縁膜ＬＩ２の膨らみに沿って配置されている。このため、第１引出配線７１および第２引出配線は、Ｚ軸正方向に変形している。
　次に、図３および図６～図１０を用いて、実施の形態１に係る光走査装置１００の製造方法を説明する。光走査装置１００の製造方法は、準備される工程と、設けられる工程と、積層される工程と、形成される工程とを含んでいる。
　図６に示されるように、準備される工程において、基板ＳＵＢが準備される。基板ＳＵＢは、例えば、ＳＯＩ（Silicon　on　Insulator）基板である。基板ＳＵＢは、活性層ＬＡおよび支持層ＬＳを含んでいる。基板ＳＵＢは、表面酸化膜ＬＯＳおよび中間酸化膜ＬＯＩを含んでいてもよい。活性層ＬＡおよび支持層ＬＳは、積層されている。表面酸化膜ＬＯＳ、活性層ＬＡ、中間酸化膜ＬＯＩおよび支持層ＬＳは、順次積層されている。
　図７に示されるように、続いて、弾性層４が基板ＳＵＢの活性層ＬＡに対して支持層ＬＳとは反対側に設けられる。弾性層４は、金属より高い疲労寿命を有している弾性材料である。弾性層４は、例えば、材料として珪素（Ｓｉ）を含んでいる。
　本実施の形態において、弾性層４は、表面酸化膜ＬＯＳ上に成膜される。弾性層４は、例えば、ＣＶＤ（Chemical　Vapor　Deposition）等によって成膜されてもよい。弾性層４が珪素（Ｓｉ）製のウエハである場合、弾性層４が、例えば、常温活性化接合およびプラズマ活性化接合等によって表面酸化膜ＬＯＳ上に接合されてもよい。
　図８に示されるように、続いて、設けられる工程において、基板ＳＵＢの活性層ＬＡに対して支持層ＬＳとは反対側に第１弾性層４１が設けられる。設けられる工程において、基板ＳＵＢの活性層ＬＡに対して支持層ＬＳとは反対側に第１弾性層４１から間を空けて第２弾性層４２が設けられる。第１弾性層４１は、金属より高い疲労寿命を有している弾性材料である。第１弾性層４１は、例えば、材料として珪素（Ｓｉ）を含んでいる。第２弾性層４２は、金属より高い疲労寿命を有している弾性材料である。第２弾性層４２は、例えば、材料として珪素（Ｓｉ）を含んでいる。
　設けられる工程において、具体的には、弾性材料が部分的に除去されることによって、第１弾性層４１および第２弾性層４２が設けられる。弾性材料は、例えば、エッチングおよびパターニングされることで部分的に除去される。表面酸化膜ＬＯＳ上に配置された弾性材料は、表面酸化膜ＬＯＳ上でエッチングおよびパターニングされてもよい。弾性材料が必要な形状に成形されることで、第１弾性層４１および第２弾性層４２が設けられる。
　弾性材料は、例えば、エッチャントが用いられるウェットエッチングまたはＲＩＥ法（ＲＩＥ：Reactive　Ion　Etching）等のドライエッチングによってエッチングされてもよい。エッチングの条件は、第１弾性層４１および第２弾性層４２と表面酸化膜ＬＯＳとの間で十分な選択比が得られるように選択される。
　第１弾性層４１および第２弾性層４２は、好ましくは、図示されないレジスト膜が保護膜として用いられたフォトリソグラフィー技術によってパターニングされてもよい。図示されないレジスト膜は、例えば、Ｏ2アッシング等によって除去される。
　図９に示されるように、下側絶縁膜ＬＩ１は、表面酸化膜ＬＯＳ、第１弾性層４１および第２弾性層４２の上に成膜される。上側絶縁膜ＬＩ２は、下側絶縁膜ＬＩ１上に成膜される。上側絶縁膜ＬＩ２は、下側絶縁膜ＬＩ１と同じ方法によって下側絶縁膜ＬＩ１上に成膜されてもよい。
　図９に示されるように、コイル配線５は、下側絶縁膜ＬＩ１上に配置される。コイル配線５は、少なくとも部分的に上側絶縁膜ＬＩ２から露出するように配置される。コイル配線５は、スパッタ等によって下側絶縁膜ＬＩ１上に成膜される。成膜されたコイル配線５は、エッチングおよびパターニングされてもよい。これにより、成膜されたコイル配線５は、必要な形状に成形される。
　下側絶縁膜ＬＩ１上に配置されたコイル配線５は、例えば、エッチャントが用いられるウェットエッチングまたはＲＩＥ法（ＲＩＥ：Reactive　Ion　Etching）等のドライエッチングによってエッチングされてもよい。エッチングの条件は、コイル配線５と下側絶縁膜ＬＩ１との間で十分な選択比が得られるように選択される。コイル配線５は、好ましくは、図示されないレジスト膜が保護膜として用いられたフォトリソグラフィー技術によってパターニングされてもよい。
　第１金属配線６１および第２金属配線６２は、上側絶縁膜ＬＩ２上に配置される。第１金属配線６１および第２金属配線６２は、コイル配線５に電気的に接続される。第１金属配線６１および第２金属配線６２は、コイル配線５と同じ方法によって上側絶縁膜ＬＩ２上に配置されてもよい。
　図１０に示されるように、続いて、積層される工程では、反射体１０が第１弾性層４１と第２弾性層４２との間において活性層ＬＡに積層される。反射体１０は、光を反射するように構成されている。反射体１０は、上側絶縁膜ＬＩ２上にスパッタ等によって成膜される。成膜された反射体１０は、エッチングおよびパターニングされてもよい。これにより、成膜された反射体１０は、必要な形状に成形される。上側絶縁膜ＬＩ２上に配置された反射体１０は、例えば、エッチャントが用いられるウェットエッチングまたはＲＩＥ法（ＲＩＥ：Reactive　Ion　Etching）等のドライエッチングによってエッチングされてもよい。エッチングの条件は、反射体１０と上側絶縁膜ＬＩ２との間で十分な選択比が得られるように選択される。反射体１０は、好ましくは、図示されないレジスト膜が保護膜として用いられたフォトリソグラフィー技術によってパターニングされてもよい。
　図１０および図３に示されるように、続いて、形成される工程において、活性層ＬＡに対して第１弾性層４１とは反対側で支持層ＬＳが除去されることによって第１ねじれ梁２１が形成される。形成される工程において、活性層ＬＡに対して第２弾性層４２とは反対側で支持層ＬＳが除去されることによって第２ねじれ梁２２が形成される。第１ねじれ梁２１と第２ねじれ梁２２とが回転体１を挟み込む方向に直交（Ｘ軸方向）する断面において、活性層ＬＡの縦の寸法（Ｚ軸方向の寸法）が横の寸法（Ｙ軸方向の寸法）よりも小さい。第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２が形成されることによって回転体１と、第１支持部３１と、第２支持部３２とが形成される。回転体１は、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２に挟み込まれている。回転体１には、反射体１０が重ねられている。
　支持層ＬＳは、例えば、パターニングされることで除去される。具体的には、活性層ＬＡに対して反射体１０とは反対側で支持層ＬＳがパターニングされてから、中間酸化膜ＬＯＩがパターニングされる。また、図示されていないが、活性層ＬＡに対して支持層ＬＳとは反対側で表面酸化膜ＬＯＳおよび活性層ＬＡがパターニングされてもよい。支持層ＬＳおよび中間酸化膜ＬＯＩは、好ましくは、図示されないレジスト膜が保護膜として用いられたフォトリソグラフィー技術によってパターニングされてもよい。
　中間酸化膜ＬＯＩは、例えば、エッチャントが用いられるウェットエッチングまたはＲＩＥ法（ＲＩＥ：Reactive　Ion　Etching）等のドライエッチングによってエッチングされてもよい。中間酸化膜ＬＯＩがＲＩＥ法によってエッチングされる場合、好ましくはエッチャントとしてＣｌ４系のガスが用いられる。
　支持層ＬＳおよび活性層ＬＡは、望ましくは、ボッシュ法による深掘エッチング（ＤＲＩＥ：Deep　Reactive　Ion　Etching）によってエッチングされる。これにより、支持層ＬＳおよび活性層ＬＡは、高いアスペクト比にエッチングされ得る。支持層ＬＳおよび活性層ＬＡがエッチングされた後、レジスト膜が除去される。なお、本実施の形態において、アスペクト比とは、エッチングの深さと幅との比である。
　続いて、ハードスプリング効果と最大振れ角とのトレードオフについて比較例に係る光走査装置を参照して説明する。なお、ハードスプリング効果とは、ピーク周波数の周波数が高くなる効果である。ハードスプリング効果が発生した場合、回転体１の回転の制御が困難になる。最大振れ角とは、回転体１が回転可能な最大の角度である。最大振れ角が大きいほど、回転体１が大きく回転できるため、反射体１０が光を広い範囲に反射することができる。
　ハードスプリング効果（ＨＳＥ：Hard　Spring　Effect）は、梁ネジレ時の長さ方向の伸縮によって発生する引張応力に起因し、梁の幅と厚みの寸法比が１から離れるに従い大きくなる傾向にある。その為、厚みが薄く、幅が広い、といった形状は避ける必要がある。
　一方、回転体の最大振れ角増大の為には、活性層厚を薄くする必要がある。これは、最大振れ角が、回転体の慣性モーメントに反比例する為である。活性層が薄い場合、所望の共振周波数を維持する為には、梁の幅を太くしバネ定数を増加させる必要がある。従って、梁が薄くなるに従い梁断面の縦横比が１から離れ、結果としてハードスプリング効果が増大する傾向にある。逆に活性層厚を厚くした場合、ハードスプリング効果は低減可能だが、最大振れ角が低下する。
　このように、厚みが薄く、幅が広い梁の形状の場合、ハードスプリング効果の強さと最大振れ角がトレードオフ関係となり、一般的な先行例のようなＭＥＭＳミラー（光走査装置１００）においては、振れ角がＨＳＥ増大により制限される場合がある。
　比較例に係る光走査装置は、第１弾性層４１、第２弾性層４２、表面酸化膜ＬＯＳ、下側絶縁膜ＬＩ１および上側絶縁膜ＬＩ２を含んでいない。比較例に係る光走査装置は、主に第１弾性層４１および第２弾性層４２を含んでいない点で、実施の形態１に係る光走査装置１００とは異なっている。
　比較例に係る光走査装置は、凹部１１を含んでいる。比較例に係る光走査装置は、活性層ＬＡに積層された表面層を含んでいる。
　本実施の形態において、梁厚とは、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２における光走査装置１００のＺ軸方向の寸法である。梁幅とは、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２における光走査装置１００のＹ軸方向の寸法である。縦横比とは、梁厚に対する梁幅の割合（梁幅／梁厚）である。
　前記の通り、ハードスプリング効果は、縦横比に関係している。縦横比が１に近いほど、ハードスプリング効果が大きい。梁厚が梁幅よりも小さいため、縦横比は１よりも大きい。梁厚が梁幅以下である範囲において、梁厚が大きいほど縦横比が１に近い。このため、梁厚が大きいほど、ハードスプリング効果が小さい。よって、梁厚が大きいほど、ハードスプリング効果が抑制され得る。
　梁厚と最大振れ角との関係に関して定式化を行う。続いて、梁厚と縦横比との関係について定式化を行い、最大振れ角の大きさとハードスプリング効果の抑制のトレードオフ関係を示す。回転体１の共振周波数ｆｃは、次の式（１）に示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　回転体１の慣性モーメントＩ０は、活性層ＬＡの慣性モーメントＩａと支持層ＬＳの慣性モーメントＩｓとの和である。このため、回転体１の慣性モーメントＩ０は、次の式（２）に示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　活性層ＬＡは、平板と仮定される。このため、活性層ＬＡの厚みがα倍された場合、回転体１の慣性モーメントＩは、次の式（３）に示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　活性層ＬＡの厚みがα倍された場合における第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２のネジレバネ定数ｋは、式（１）および式（３）により、次の式（４）に示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ネジレバネ定数ｋと最大振れ角θは、反比例する。このため、α＝１の場合における振れ角θ０を参照して、最大振れ角θは次の式（５）に示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ネジレバネ定数ｋは、ヤング率Ｅおよびポワソン比γによって、次の式（６）に示される。なお、式（６）中のａは、次の式（７）に示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　式（４）および式（６）より、梁厚ｔ＝α×ｔ０の時の梁幅ｗは、梁厚ｔが梁幅ｗよりも小さい場合には、次の式（８）に示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　式（８）より、梁幅ｗと梁厚ｔの比は、次の式（９）に示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　式（５）および式（９）に示されるように、回転体１の総モーメントＩに対する活性層ＬＡの慣性モーメントＩａの割合が高い場合、最大振れ角および縦横比は、活性層ＬＡの厚みの変化によって大きく変化する。
　続いて、第１の比較例および第２の比較例を参照して、活性層ＬＡの厚みの変化に伴う最大振れ角および縦横比の変化を算出する。表１に第１の比較例および第２の比較例のパラメータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　第１の比較例および第２の比較例において、珪素（Ｓｉ）の密度は、２３３１（ｋｇ／ｍ3）である。回転体１の幅は、２５００μｍである。回転体１の長さは、２５００μｍである。リブ幅Ｄ（図１２参照）は、２０μｍである。支持層ＬＳの厚みは、２００μｍである。
　第１の比較例において、αは、１である。活性層ＬＡの厚みは、１５μｍである。梁幅は、５００μｍである。縦横比は、３３．３である。第２の比較例において、αは、１．３３である。活性層ＬＡの厚みは、２０μｍである。梁幅は、２７６μｍである。縦横比は、１３．８である。
　第１の比較例および第２の比較例において、上記の寸法等を基にして慣性モーメントが算出された。αが変化することによって、活性層ＬＡの厚みおよび梁幅が変化する。αが大きくなると、活性層ＬＡの厚みが厚くなる。
　図１１は、活性層ＬＡの厚みとθ／θ０との関係を図左側の第一軸に、活性層ＬＡの厚みと縦横比との関係を図右側の第二軸に示したグラフである。図１１に示されるように、梁幅が梁厚よりも大きい範囲（縦横比が１よりも大きい範囲）では、最大振れ角が大きいほど、縦横比が大きい。このため、最大振れ角が大きいほど、ハードスプリング効果が起こりやすい。よって、最大振れ角の大きさとハードスプリング効果の抑制とは、トレードオフの関係にある。
　第２の比較例において、αは、第１の比較例よりも大きい。縦横比は、第１の比較例よりも小さい。縦横比は、第１の比較例よりも１に近い。このため、第２の比較例では、第１の比較例よりもハードスプリング効果の発生は抑制され得る。しかしながら、第２の比較例では、第１の比較例よりも最大振れ角が２０％以上小さい。
　したがって、最大振れ角が小さくなることを抑制し、かつハードスプリング効果の発生を抑制するためには、回転体１の第１活性層１Ａの厚みが厚くなることを抑制し、かつ第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２での光走査装置１００の寸法（梁厚）を大きくする必要がある。
　本実施の形態において、活性層ＬＡの厚みが変更されないためα＝１であることから、式（２）および式（３）より回転体１の慣性モーメントＩ＝Ｉ０である。このため、式（５）より最大振れ角は、θ＝θ０である。
　また、回転体の慣性モーメントＩ０を変化させず、第１弾性層４１および第２弾性層４２によって梁厚のみをα倍した時の縦横比（梁幅／梁厚）は、次の式（１０）に示される。
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　式（１０）に示されるように、α（梁厚）が大きくなるにつれて、縦横比（梁幅／梁厚）が低下する。すなわち、縦横比（梁幅／梁厚）が１に近付く。
　続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
　実施の形態１に係る光走査装置１００によれば、図１に示されるように、光走査装置１００は、第１弾性層４１および第２弾性層４２を含んでいる。第１弾性層４１は、第１ねじれ梁２１に重ねられている。第２弾性層４２は、第２ねじれ梁２２に重ねられている。このため、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２における光走査装置１００の厚み方向（Ｚ軸方向）の寸法を大きくできる。活性層ＬＡの縦（Ｚ軸方向）の寸法は、活性層ＬＡの横（Ｙ軸方向）の寸法よりも小さい。よって、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２の縦横比は、第１弾性層４１および第２弾性層４２が配置されていない場合よりも、１に近い。したがって、第１弾性層４１および第２弾性層４２が配置されていない場合よりも、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２の位置における光走査装置１００のハードスプリング効果を低減することができる。
　図１に示されるように、第１弾性層４１は、第１ねじれ梁２１に重ねられている。第２弾性層４２は、第２ねじれ梁２２に重ねられている。このため、光走査装置１００の第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２における厚み方向（Ｚ軸方向）の寸法が増加し、かつ活性層ＬＡの厚み方向（Ｚ軸方向）の寸法の増加が抑制される。よって、回転体１の活性層ＬＡの厚み方向（Ｚ軸方向）の寸法の増加が抑制される。したがって、回転体１の最大振れ角の低下を抑制できる。これにより、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２の位置における光走査装置１００のハードスプリング効果の低減と回転体１の最大振れ角の低下を両立することができる。
　図１に示されるように、第１弾性層４１および第２弾性層４２は、金属より高い疲労寿命を有している弾性材料である。このため、回転体１の回転によって第１弾性層４１および第２弾性層４２に応力が繰り返し印加された場合であっても、第１弾性層４１および第２弾性層４２の劣化を抑制できる。具体的には、第１弾性層４１および第２弾性層４２の材料が金属である場合よりも、第１弾性層４１および第２弾性層４２の劣化を抑制できる。よって、高い長期信頼性を有する光走査装置１００を提供できる。
　図２に示されるように、光走査装置１００は、磁石Ｍを含んでいる。回転体１は、コイル配線５を含んでいる。回転体１は、コイル配線５に流れる電流と磁石Ｍから生じる磁力によって生じたローレンツ力によって回転するように構成されている。このため、回転体１は、回転できる。よって、回転体１に重ねられた反射体１０は、回転できる。したがって、反射体１０は、望ましい反射角で光を反射させることができる。
　図２に示されるように、第１弾性層４１および第２弾性層４２の材料は、珪素（Ｓｉ）を含んでいる。珪素（Ｓｉ）は、金属より高い疲労寿命を有している。このため、第１弾性層４１および第２弾性層４２の疲労寿命は、金属よりも高い。よって、第１弾性層４１および第２弾性層４２の材料が金属を含んでいる場合よりも、第１弾性層４１および第２弾性層４２の劣化が抑制され得る。
　図２に示されるように、第１弾性層４１および第２弾性層４２の材料は、ポリシリコンを含んでいる。ポリシリコンは、金属より高い疲労寿命を有している。このため、第１弾性層４１および第２弾性層４２の疲労寿命は、金属よりも高い。よって、第１弾性層４１および第２弾性層４２の材料が金属を含んでいる場合よりも、第１弾性層４１および第２弾性層４２の劣化が抑制され得る。
　図２に示されるように、第１弾性層４１および第２弾性層４２の材料は、単結晶シリコン（Ｓｉ）を含んでいる。単結晶シリコン（Ｓｉ）は、金属より高い疲労寿命を有している。このため、第１弾性層４１および第２弾性層４２の疲労寿命は、金属よりも高い。よって、第１弾性層４１および第２弾性層４２の材料が金属を含んでいる場合よりも、第１弾性層４１および第２弾性層４２の劣化が抑制され得る。
　図２に示されるように、第１弾性層４１および第２弾性層４２の材料は、単結晶シリコン（Ｓｉ）を含んでいる。このため、第１弾性層４１および第２弾性層４２は、例えば、単結晶シリコンウエハからなっている。単結晶シリコンウエハの厚みは、ポリシリコンの厚みよりも容易に制御され得る。具体的には、第１弾性層４１および第２弾性層４２がポリシリコンからなっている場合、第１弾性層４１および第２弾性層４２の厚みは、表面酸化膜ＬＯＳへの成膜時間によって制御される。第１弾性層４１および第２弾性層４２が単結晶シリコンウエハからなっている場合、単結晶シリコンウエハの厚みは、単結晶シリコンウエハの製造において予め制御され得る。したがって、第１弾性層４１および第２弾性層４２の厚みは、第１弾性層４１および第２弾性層４２がポリシリコンを含んでいる場合よりも容易に制御され得る。
　実施の形態１の第１の変形例に係る光走査装置１００によれば、図４に示されるように、回転体１は、凹部１１を含んでいる。このため、本実施の形態に係る回転体１は、回転体１が中実である場合よりも軽い。よって、本実施の形態に係る回転体１の慣性モーメントは、中実な回転体１の慣性モーメントよりも小さい。したがって、最大振れ角を大きくすることができる。
　実施の形態１の第１の変形例において、回転体１全体の慣性モーメントに対する活性層ＬＡの慣性モーメントの割合は、回転体１が中実である場合における当該割合よりも高い。このため、仮に活性層ＬＡの厚み方向（Ｚ軸方向）の寸法が大きくなると、回転体１が中実である場合よりも、最大振れ角が低下する。本開示の光走査装置１００によれば、第１弾性層４１および第２弾性層４２が第２活性層３１Ａに重ねられているため、活性層ＬＡの厚み方向（Ｚ軸方向）の寸法が大きくなることが抑制され得る。したがって、本開示の光走査装置１００によれば、回転体１が凹部１１を含んでいたとしても最大振れ角が低下することを抑制できる。
　実施の形態１の第２の変形例に係る光走査装置１００によれば、図５に示されるように、下側絶縁膜ＬＩ１は、第１弾性層４１および第２弾性層に沿って膨らんでいる。このため、下側絶縁膜ＬＩ１の上面と表面酸化膜ＬＯＳとの距離を均一にする必要がない。よって、下側絶縁膜ＬＩ１を容易に加工することができる。
　実施の形態１の光走査装置１００の製造方法によれば、光走査装置１００の製造方法は、設けられる工程を含んでいる。図８に示されるように、設けられる工程において、第１弾性層４１が基板ＳＵＢの活性層ＬＡに対して支持層ＬＳとは反対側に第１弾性層４１が設けられる。設けられる工程において、基板ＳＵＢの活性層ＬＡに対して支持層ＬＳとは反対側に第１弾性層４１から間を空けて第２弾性層４２が設けられる。図８および図３に示されるように、このため、光走査装置１００の第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２における厚み方向（Ｚ軸方向）の寸法が大きくなり、かつ活性層ＬＡの厚み方向（Ｚ軸方向）の寸法の増加が抑制される。よって、ハードスプリング効果を低減でき、かつ回転体１の最大振れ角の低下を抑制できる。
　図８に示されるように、設けられる工程において、第１弾性層４１が基板ＳＵＢの活性層ＬＡに対して支持層ＬＳとは反対側に第１弾性層４１が設けられる。設けられる工程において、基板ＳＵＢの活性層ＬＡに対して支持層ＬＳとは反対側に第１弾性層４１から間を空けて第２弾性層４２が設けられる。第１弾性層４１は、金属より高い疲労寿命を有している弾性材料である。第２弾性層４２は、金属より高い疲労寿命を有している弾性材料である。このため、高い長期信頼性を有する光走査装置１００を提供できる。
　実施の形態２．
　次に、図１２および図１３を用いて、実施の形態２に係る光走査装置１００の構成を説明する。実施の形態２は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成、製造方法および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
　図１２に示されるように、光走査装置１００は、第１引出配線７１と、第２引出配線７２とを含んでいる。第１引出配線７１は、第１支持部３１に配置されている。第２引出配線７２は、第２支持部３２に配置されている。本実施の形態に係る回転体１は、凹部１１（図４参照）を含んでいてもよい。
　第１引出配線７１および第２引出配線７２の材料は、高い電気伝導性を有する金属である。第１引出配線７１および第２引出配線７２の材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等である。第１引出配線７１は、第１ねじれ梁２１に達していない。第２引出配線７２は、第２ねじれ梁２２に達していない。
　図１３に示されるように、第１弾性層４１は、第１拡散配線部４１Ｄを含んでいる。第１拡散配線部４１Ｄは、第１支持部３１から回転体１まで延びている。第２弾性層４２は、第１拡散配線部４１Ｄを含んでいる。第２拡散配線部４２Ｄは、第２支持部３２から回転体１まで延びている。
　第１弾性層４１の第１拡散配線部４１Ｄおよび第２弾性層４２の第２拡散配線部４２Ｄは、第１金属配線６１および第２金属配線６２よりも高い弾性限度を有している。第１拡散配線部４１Ｄおよび第２拡散配線部４２Ｄの材料は、珪素（Ｓｉ）を含んでいる。
　第１拡散配線部４１Ｄは、不純物がドーピングされている。第２拡散配線部４２Ｄは、不純物がドーピングされている。これにより、第１拡散配線部４１Ｄおよび第２拡散配線部４２Ｄは、電気伝導性を有している。第１拡散配線部４１Ｄおよび第２拡散配線部４２Ｄは、配線として構成されている。第１引出配線７１は、第１拡散配線部４１Ｄ、コイル配線５および第２拡散配線部４２Ｄを介して第２引出配線７２に電気的に接続されている。
　不純物は、例えば、ボロン（Ｂ）およびリン（Ｐ）等である。不純物は、第１弾性層４１および第２弾性層４２に高いドーパント密度でドーピングされている。なお、本実施の形態において、ドーパント密度とは、ドーピングされた不純物の密度である。ドーパント密度は、例えば、１×１０20（ｃｍ３）である。
　続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
　実施の形態２に係る光走査装置１００によれば、図１３に示されるように、第１弾性層４１は、第１拡散配線部４１Ｄを含んでいる。第２弾性層４２は、第２拡散配線部４２Ｄを含んでいる。仮に梁の配線（第１拡散配線部４１Ｄおよび第２拡散配線部４２Ｄ、または第１金属配線６１および第２金属配線６２）に印加される応力が梁の配線の弾性限度よりも大きい場合、梁の配線が劣化し得る。このため、梁の配線に印加される応力を梁の配線の弾性限度よりも小さくする必要がある。最大振れ角が大きいほど、梁の配線に印加される応力が大きい。よって、梁の配線の弾性限度が大きいほど、大きい最大振れ角が得られる。第１拡散配線部４１Ｄおよび第２拡散配線部４２Ｄは、第１金属配線６１および第２金属配線６２よりも高い弾性限度を有している。したがって、本実施の形態に係る光走査装置１００は、梁の配線が第１金属配線６１および第２金属配線６２である場合よりも、大きい振れ角が得られる。
　図１３に示されるように、図１３に示されるように、第１弾性層４１は、第１拡散配線部４１Ｄを含んでいる。第２弾性層４２は、第２拡散配線部４２Ｄを含んでいる。第１拡散配線部４１Ｄおよび第２拡散配線部４２Ｄは、第１金属配線６１および第２金属配線６２よりも高い弾性限度を有している。このため、最大振れ角が大きい場合であっても、梁の配線の劣化が抑制され得る。よって、第１金属配線６１および第２金属配線６２を含む光走査装置１００よりも高い長期信頼性を有する光走査装置１００を提供することができる。
　図１２に示されるように、第１引出配線７１は、第１ねじれ梁２１に達していない。第２引出配線７２は、第２ねじれ梁２２に達していない。このため、第１引出配線７１および第２引出配線７２は、回転体１が第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２とともに回転した場合であっても、回転しない。よって、第１引出配線７１および第２引出配線７２の劣化が抑制され得る。
　図１３に示されるように、第１引出配線７１は、第１拡散配線部４１Ｄ、コイル配線５および第２拡散配線部４２Ｄを介して第２引出配線７２に電気的に接続されている。このため、第１金属配線および第２金属配線の各々が第１弾性層４１および第２弾性層の各々の膨らみに沿って変形する（図５参照）ことは抑制され得る。このため、配線が断線することを抑制できる。特に、第１弾性層４１および第２弾性層４２の厚み方向の寸法が大きい光走査装置１００において有効である。
　実施の形態３．
　次に、図１４および図１５を用いて、実施の形態３に係る光走査装置１００の構成を説明する。実施の形態３は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成、製造方法および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
　本実施の形態において、図１４に示されるように、光走査装置１００は、第１引出配線７１と、第２引出配線７２とを含んでいる。第１引出配線７１は、第１支持部３１に配置されている。第２引出配線７２は、第２支持部３２に配置されている。本実施の形態に係る回転体１は、凹部１１（図４参照）を含んでいてもよい。
　図１５に示されるように、活性層ＬＡは、拡散配線部ＬＡＤを含んでいる。拡散配線部は、不純物がドーピングされている。ドーパント密度は、例えば、１×１０20（ｃｍ３）である。これにより、拡散配線部は、配線として構成されている。第１引出配線７１は、拡散配線部ＬＡＤおよびコイル配線５を介して第２引出配線７２に電気的に接続されている。
　図１５に示されるように、拡散配線部ＬＡＤは、第３拡散配線部ＬＡＤ１と、第４拡散配線部ＬＡＤ２とを含んでいる。第３拡散配線部ＬＡＤ１は、第１引出配線７１およびコイル配線５に電気的に接続されている。第３拡散配線部ＬＡＤ１は、第１支持部３１から回転体１まで延びている。第４拡散配線部ＬＡＤ２は、第２引出配線７２およびコイル配線５に電気的に接続されている。第４拡散配線部ＬＡＤ２は、第２支持部３２から回転体１まで延びている。
　活性層ＬＡの材料は、珪素（Ｓｉ）を含んでいる。このため、拡散配線部ＬＡＤは、第１金属配線６１および第２金属配線６２よりも高い弾性限度を有している。
　続いて、図１５～図１９を用いて、実施の形態３に係る光走査装置１００の製造方法を説明する。本実施の形態に係る光走査装置１００の製造方法は、準備される工程と、ドーピングされる工程と、設けられる工程と、積層される工程と、形成される工程とを含んでいる。
　図１６に示されるように、準備される工程では、基板ＳＵＢが準備される。基板ＳＵＢの活性層ＬＡは、材料として珪素（Ｓｉ）を含んでいる。続いて、図１６に示されるように、ドーピングされる工程では、活性層ＬＡに不純物がドーピングされる。これにより、活性層ＬＡに拡散配線部ＬＡＤが形成される。
　図１７に示されるように、続いて、活性層ＬＡに対して支持層ＬＳとは反対側でシリコン基板が活性層ＬＡに接合される。接合には、例えば、表面活性化接合および常温活性化接合等が用いられる。シリコン基板は、弾性層４と、表面酸化膜ＬＯＳとを含んでいる。本実施の形態において、弾性層４は、例えば、単結晶シリコン（Ｓｉ）である。表面酸化膜ＬＯＳは、弾性層４の表面に設けられている。表面酸化膜ＬＯＳは、高い平坦度を有する熱酸化膜であることが望ましい。弾性層４は、活性層ＬＡとで表面酸化膜ＬＯＳを挟み込んでいる。
　図１８に示されるように、続いて、設けられる工程において、第１弾性層４１および第２弾性層４２が設けられる。第１弾性層４１および第２弾性層４２は、弾性層４（図１７参照）が部分的に除去されることで設けられる。弾性層４（図１７参照）は、例えば、深掘エッチング（ＤＲＩＥ：Deep　Reactive　Ion　Etching）等によってパターニングされることで部分的に除去される。
　図１９に示されるように、続いて、積層される工程において、反射体１０が活性層ＬＡに積層される。
　図１９および図１５に示されるように、続いて、形成される工程において、第１ねじれ梁２１、第２ねじれ梁２２、回転体１、第１支持部３１および第２支持部３２が形成される。
　続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
　実施の形態３に係る光走査装置１００によれば、図１５に示されるように活性層ＬＡは、拡散配線部ＬＡＤを含んでいる。拡散配線部ＬＡＤは、第１金属配線６１および第２金属配線６２よりも高い弾性限度を有している。したがって、本実施の形態に係る光走査装置１００は、梁の配線（拡散配線部ＬＡＤまたは第１金属配線６１および第２金属配線）が第１金属配線６１および第２金属配線６２である場合よりも、大きい最大振れ角が得られる。
　図１５に示されるように、活性層ＬＡは、拡散配線部ＬＡＤを含んでいる。拡散配線ＡＬＤは、第１金属配線６１および第２金属配線６２よりも高い弾性限度を有している。このため、最大振れ角が大きい場合であっても、梁の配線の劣化が抑制され得る。よって、第１金属配線６１および第２金属配線６２を含む光走査装置１００よりも高い長期信頼性を有する光走査装置１００を提供することができる。
　図１５に示されるように、第１引出配線７１は、第１ねじれ梁２１に達していない。第２引出配線７２は、第２ねじれ梁２２に達していない。このため、第１引出配線７１および第２引出配線７２は、回転体１が第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２とともに回転した場合であっても、回転しない。よって、第１引出配線７１および第２引出配線７２の劣化が抑制され得る。
　図１５に示されるように、第１引出配線７１は、拡散配線部ＬＡＤおよびコイル配線５を介して第２引出配線７２に電気的に接続されている。このため、第１金属配線６１および第２金属配線６２の各々が第１弾性層４１および第２弾性層４２の各々の膨らみに沿って変形する（図５参照）ことは抑制され得る。このため、配線が断線することを抑制できる。特に、第１弾性層４１および第２弾性層４２の厚み方向の寸法が大きい光走査装置１００において有効である。
　実施の形態４．
　次に、図２０および図２１を用いて、実施の形態４に係る光走査装置１００の構成を説明する。実施の形態４は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成、製造方法および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
　本実施の形態において、図２０に示されるように、光走査装置１００は、第１櫛歯電極Ｅ１をさらに含んでいる。回転体１は、第２櫛歯電極Ｅ２を含んでいる。光走査装置１００は、磁石Ｍ（図１参照）を含んでいない。本実施の形態に係る光走査装置１００は、主に磁石Ｍ（図１参照）を含んでいない点において実施の形態１の光走査装置１００とは異なっている。
　図２０に示されるように、光走査装置１００は、第３支持部３３を含んでいる。第３支持部３３は、第１支持部３１と第２支持部３２とを接続している。第１櫛歯電極Ｅ１は、第３支持部３３に取り付けられている。第１櫛歯電極Ｅ１は、第３支持部３３からＹ軸方向に沿って回転体１に向かって延びている。本実施の形態に係る回転体１は、凹部１１（図４参照）を含んでいてもよい。
　図２１に示されるように、第２櫛歯電極Ｅ２は、第１櫛歯電極Ｅ１に交互に噛み合うように構成されている。第２櫛歯電極Ｅ２は、Ｙ軸方向に沿って第３支持部３３に向かって延びている。第１櫛歯電極Ｅ１および第２櫛歯電極Ｅ２は、第１櫛歯電極Ｅ１および第２櫛歯電極Ｅ２に電圧が印加されることによって第１櫛歯電極Ｅ１および第２櫛歯電極Ｅ２の間に静電力が発生するように構成されている。静電力は、第１櫛歯電極Ｅ１および第２櫛歯電極Ｅ２が互いに引き合う方向に第１櫛歯電極Ｅ１および第２櫛歯電極Ｅ２に作用する。回転体１には、静電力によって第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２を回転軸とするトルクが生じる。回転体１は、静電力によって回転するように構成されている。これにより、回転体１は、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２を回転軸とする回転運動を行う。
　続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
　実施の形態５に係る光走査装置１００によれば、図２０に示されるように、光走査装置１００は、第１櫛歯電極Ｅ１および第２櫛歯電極Ｅ２をさらに含んでいる。回転体１は、静電力によって回転するように構成されている。このため、光走査装置１００は、磁石Ｍ（図１参照）を含んでいる必要がない。仮に、光走査装置１００の回転体１が電磁力によって回転するように構成されている場合、光走査装置１００の寸法は磁石Ｍ（図１参照）によって大きくなる。本実施の形態によれば、光走査装置１００が磁石Ｍ（図１参照）を含んでいる必要がないため、光走査装置１００のＹ軸方向の寸法を小さくすることができる。
　実施の形態５．
　次に、図２２および図２３を用いて、実施の形態５に係る光走査装置１００の構成を説明する。実施の形態５は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成、製造方法および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
　本実施の形態において、図２２に示されるように、光走査装置１００は、第１圧電アクチュエータ８１と、第２圧電アクチュエータ８２とをさらに含んでいる。光走査装置１００は、第３支持部３３を含んでいる。光走査装置１００は、磁石Ｍ（図１参照）を含んでいない。本実施の形態に係る光走査装置１００は、主に磁石Ｍ（図１参照）を含んでいない点において実施の形態１の光走査装置１００とは異なっている。
　図２３に示されるように、第１圧電アクチュエータ８１は、第１ねじれ梁２１に接続されている。第２圧電アクチュエータ８２は、第２ねじれ梁２２に接続されている。回転体１は、第１圧電アクチュエータ８１および第２圧電アクチュエータ８２によって回転するように構成されている。本実施の形態に係る回転体１は、凹部１１（図４参照）を含んでいてもよい。
　第１圧電アクチュエータ８１は、第１ねじれ梁２１を挟んで向かい合っている第１圧電素子８０ａおよび第２圧電素子８０ｂを含んでいる。第２圧電アクチュエータ８２は、第２ねじれ梁２２を挟んで向かい合っている第１圧電素子８０ａおよび第２圧電素子８０ｂを含んでいる。第１圧電素子８０ａおよび第２圧電素子８０ｂは、電圧が与えられることによって圧力が生じるように構成されている。
　第１圧電素子８０ａは、第２圧電素子８０ｂとは逆位相で駆動するように構成されている。これにより、第１圧電素子８０ａは、第２圧電素子８０ｂとは逆位相で振動する。第１圧電素子８０ａおよび第２圧電素子８０ｂの振動によって、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２は、回転する。よって、第１ねじれ梁２１および第２ねじれ梁２２に接続された回転体１は、第１圧電アクチュエータ８１および第２圧電アクチュエータ８２によって回転する。
　続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
　実施の形態５に係る光走査装置１００によれば、回転体１は、図２２に示されるように、光走査装置１００は、第１圧電アクチュエータ８１および第２圧電アクチュエータ８２をさらに含んでいる。回転体１は、第１圧電アクチュエータ８１および第２圧電アクチュエータ８２によって回転するように構成されている。このため、光走査装置１００は、磁石Ｍ（図１参照）を含んでいる必要がない。仮に、光走査装置１００の回転体１が電磁力によって回転するように構成されている場合、光走査装置１００の寸法は磁石Ｍ（図１参照）によって大きくなる。本実施の形態によれば、光走査装置１００が磁石Ｍ（図１参照）を含んでいる必要がないため、光走査装置１００のＹ軸方向の寸法を小さくすることができる。
　実施の形態６．
　次に、図２４および図２５を用いて、実施の形態６に係る光走査装置１００の構成を説明する。実施の形態６は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成、製造方法および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
　図２３に示されるように、本実施の形態に係る光走査装置１００は、測距装置２００に適用されている。測距装置２００は、測定対象３００の距離画像を生成するための測距装置２００である。なお、本実施の形態において、測定対象３００の距離画像とは、測距装置２００と測定対象３００との距離を示す画像である。図２３に示されるように、測距装置２００は、光走査装置１００と、光源９１と、光検出器９２と、演算部９３とを含んでいる。光走査装置１００は、実施の形態１～５のいずれかに係る光走査装置１００である。測距装置２００は、窓９４と、ビームスプリッタ９５と、筐体９６とを含んでいてもよい。
　光源９１は、光走査装置１００の反射体１０に向けて光を出射するように構成されている。光源９１は、例えば、レーザー光源等である。図２４および図２５では、測距装置２００は１つの光源９１を含んでいるが、測距装置２００が複数の光源９１を含んでいてもよい。光は、例えば、８７０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の波長を有するレーザー光である。
　ビームスプリッタ９５は、光源９１と光走査装置１００との間に配置されている。ビームスプリッタ９５は、光源９１から光走査装置１００に出射された光を透過するように構成されている。ビームスプリッタ９５は、光走査装置１００の反射体１０から反射された光を反射するように構成されている。
　光走査装置１００は、光源９１から出射された光を反射体１０によって測定対象３００に反射するように構成されている。光走査装置１００は、入射光を偏向して反射するように構成されている。光走査装置１００は、測定対象３００によって反射された光を光検出器９２に反射するように構成されていてもよい。
　光検出器９２は、光を受光するように構成されている。具体的には、光検出器９２は、測定対象３００によって反射された光を検出するように構成されている。
　演算部９３は、光走査装置１００および光源９１に接続されている。演算部９３は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）またはプロセッサなどを含んでいる。演算部９３は、例えば、演算機能を有する回路によって構成されている。演算部９３は、光源９１から出射された光と測定対象３００によって反射された光とを比較することで距離画像を生成するように構成されている。
　筐体９６の内部空間には、光走査装置１００と、光源９１と、光検出器９２と、演算部９３とが配置されている。窓９４は、筐体９６に設けられている。
　続いて、測距装置２００によって測定対象３００の距離画像が生成される際の光路について説明する。
　光は、光源９１から出射される。光源９１から出射された光は、ビームスプリッタ９５に入射する。ビームスプリッタ９５に入射した光は、分割される。ビームスプリッタ９５によって分割された光の一部は、光走査装置１００の反射体１０に入射する。反射体１０に入射した光は、反射体１０によって測定対象３００に反射される。反射体１０によって反射された光は、窓９４を通過して、測定対象３００に照射される。測定対象３００に照射された光は、測定対象３００によって反射される。測定対象３００によって反射された光は、窓９４から反射体１０に入射する。反射体１０に入射した光は、反射体１０によって反射される。反射体１０によって反射された光は、ビームスプリッタ９５に入射する。ビームスプリッタ９５に入射した光は、分割される。ビームスプリッタ９５に入射した光の一部は、ビームスプリッタ９５の反射体によって反射される。ビームスプリッタ９５の反射体によって反射された光は、光検出器９２に入射する。
　演算部９３は、光源９１から出射された光（出射光）と測定対象３００によって反射された光（入射光）とを比較することで距離画像を生成する。例えば、出射光がパルス状に出射された場合、入射光もパルス状にパルス状に光検出器９２に入射する。演算部９３は、例えば、出射光のパルスと入射光のパルスとの時間差に基づいて測距装置２００と測定対象３００との距離を算出する。
　光走査装置１００が二次元的に光を走査することができるため、走査された光の情報に基づいて、測距装置２００の周辺との距離画像を取得することができる。
　次に、図２５を用いて、実施の形態６に係る光走査装置１００の変形例の構成を説明する。
　実施の形態６の変形例に係る光走査装置１００は、別の光学系３０１をさらに含んでいる。測定対象３００に反射された光は、別の光学系３０１を経由してから測距装置２００に入射する。
　続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
　実施の形態６に係る測距装置２００によれば、測距装置２００は、演算部９３を含んでいる。演算部９３は、光源９１から出射された光と測定対象３００によって反射された光とを比較することで距離画像を生成するように構成されている。このため、測定対象３００との距離の距離画像が得られる。
　測距装置２００は、本開示の光走査装置１００を含んでいる。このため、測距装置２００は、ハードスプリング効果を低減できる。測距装置２００は、回転体１の最大振れ角の低下を抑制できる。測距装置２００は、高い長期信頼性を有している。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　回転体、５　コイル配線、１０　反射面、１１　凹部、２１　第１ねじれ梁、２２　第２ねじれ梁、３１　第１支持部、３２　第２支持部、４１　第１弾性層、４１Ｄ　第１拡散配線部、４２　第２弾性層、４２Ｄ　第２拡散配線部、７１　第１引出配線、７２　第２引出配線、８１　第１圧電アクチュエータ、８２　第２圧電アクチュエータ、９１　光源、９２　光検出器、９３　演算部、１００　光走査装置、２００　測距装置、Ｅ１　第１櫛歯電極、Ｅ２　第２櫛歯電極、ＬＡ　活性層、ＬＡＤ　拡散配線部、ＬＳ　支持層、Ｍ　磁石、ＳＵＢ　基板。

Claims (12)

  1. 　光を反射するように構成された反射体と、
    　前記反射体が重ねられた回転体と、
    　前記回転体を挟み込む第１ねじれ梁および第２ねじれ梁と、
    　前記回転体とで前記第１ねじれ梁を挟み込む第１支持部と、
    　前記回転体とで前記第２ねじれ梁を挟み込む第２支持部と、
    　前記第１ねじれ梁に重ねられた第１弾性層と、
    　前記第２ねじれ梁に重ねられた第２弾性層とを備え、
    　前記回転体は、前記第１ねじれ梁および前記第２ねじれ梁を回転軸として前記第１支持部および前記第２支持部に対して回転可能に構成されており、
    　前記回転体、前記第１ねじれ梁および前記第２ねじれ梁は、共通の活性層を含み、
    　前記第１ねじれ梁と前記第２ねじれ梁とが前記回転体を挟み込む方向に直交する断面において、前記活性層の縦の寸法は、前記活性層の横の寸法よりも小さく、
    　前記第１弾性層および前記第２弾性層の材料は、金属より高い疲労寿命を有している弾性材料である、光走査装置。
  2. 　前記回転体は、凹部を含み、
    　前記凹部は、前記活性層に対して前記反射体とは反対側に開口している、請求項１に記載の光走査装置。
  3. 　前記回転体から隙間を空けて配置された磁石を備え、
    　前記回転体は、前記活性層に重ねられたコイル配線を含み、
    　前記回転体は、前記コイル配線に流れる電流と前記磁石から生じる磁力とによって生じたローレンツ力によって回転するように構成されている、請求項１または２に記載の光走査装置。
  4. 　前記第１支持部に配置された第１引出配線と、
    　前記第２支持部に配置された第２引出配線とを備え、
    　前記第１弾性層は、不純物がドーピングされた第１拡散配線部を含み、
    　前記第２弾性層は、不純物がドーピングされた第２拡散配線部を含み、
    　前記第１引出配線は、前記第１拡散配線部、前記コイル配線および前記第２拡散配線部を介して前記第２引出配線に電気的に接続されている、請求項３に記載の光走査装置。
  5. 　前記第１支持部に配置された第１引出配線と、
    　前記第２支持部に配置された第２引出配線とを備え、
    　前記活性層の材料は、珪素を含み、
    　前記活性層は、不純物がドーピングされた拡散配線部を含み、
    　前記第１引出配線は、前記拡散配線部および前記コイル配線を介して前記第２引出配線に電気的に接続されている、請求項３に記載の光走査装置。
  6. 　第１櫛歯電極をさらに備え、
    　前記回転体は、前記第１櫛歯電極に交互に噛み合うように構成された第２櫛歯電極を含み、
    　前記第１櫛歯電極および前記第２櫛歯電極に電圧が印加されることによって前記第１櫛歯電極および前記第２櫛歯電極の間に静電力が発生するように前記第１櫛歯電極および前記第２櫛歯電極が構成されており、
    　前記回転体は、前記静電力によって回転するように構成されている、請求項１または２に記載の光走査装置。
  7. 　前記第１ねじれ梁に接続された第１圧電アクチュエータと、
    　前記第２ねじれ梁に接続された第２圧電アクチュエータとをさらに備え、
    　前記回転体は、前記第１圧電アクチュエータおよび前記第２圧電アクチュエータによって回転するように構成されている、請求項１または２に記載の光走査装置。
  8. 　前記第１弾性層および前記第２弾性層の材料は、珪素を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の光走査装置。
  9. 　前記第１弾性層および前記第２弾性層の材料は、ポリシリコンを含む、請求項８に記載の光走査装置。
  10. 　前記第１弾性層および前記第２弾性層の材料は、単結晶シリコンを含む、請求項８に記載の光走査装置。
  11. 　測定対象の距離画像を生成するための測距装置であって、
    　請求項１～１０のいずれか１項に記載の前記光走査装置と、
    　前記光走査装置の前記反射体に向けて前記光を出射するように構成された光源と、
    　前記光を受光するように構成された光検出器と、
    　前記光走査装置および前記光源に接続された演算部とを備え、
    　前記光走査装置は、前記光源から出射された前記光を前記反射体によって前記測定対象に反射するように構成されており、
    　前記光検出器は、前記測定対象によって反射された前記光を検出するように構成されており、
    　前記演算部は、前記光源から出射された前記光と前記測定対象によって反射された前記光とを比較することで前記距離画像を生成するように構成されている、測距装置。
  12. 　活性層および支持層が積層された基板が準備される工程と、
    　前記基板の前記活性層に対して前記支持層とは反対側に金属より高い疲労寿命を有している弾性材料である第１弾性層が設けられ、前記基板の前記活性層に対して前記支持層とは反対側に金属より高い疲労寿命を有している弾性材料である第２弾性層が前記第１弾性層から間を空けて設けられる工程と、
    　光を反射するように構成された反射体が前記第１弾性層と前記第２弾性層との間において前記活性層に積層される工程と、
    　前記活性層に対して前記第１弾性層とは反対側で前記支持層が除去されることによって第１ねじれ梁が形成され、かつ前記活性層に対して前記第２弾性層とは反対側で前記支持層が除去されることによって第２ねじれ梁が形成され、かつ前記第１ねじれ梁および前記第２ねじれ梁が形成されることによって前記第１ねじれ梁と前記第２ねじれ梁に挟み込まれつつ前記反射体が重ねられた回転体と、前記回転体とで前記第１ねじれ梁を挟み込む第１支持部と、前記回転体とで前記第２ねじれ梁を挟み込む第２支持部とが形成される工程とを備え、
    　前記第１ねじれ梁と前記第２ねじれ梁とが前記回転体を挟み込む方向に直交する断面において、前記活性層の縦の寸法が横の寸法よりも小さい、光走査装置の製造方法。
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