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JP2001188187A - マイクロミラー装置及びこれを用いた光ディスク装置並びにマイクロミラー装置の製造方法 - Google Patents

マイクロミラー装置及びこれを用いた光ディスク装置並びにマイクロミラー装置の製造方法

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JP2001188187A
JP2001188187A JP37533799A JP37533799A JP2001188187A JP 2001188187 A JP2001188187 A JP 2001188187A JP 37533799 A JP37533799 A JP 37533799A JP 37533799 A JP37533799 A JP 37533799A JP 2001188187 A JP2001188187 A JP 2001188187A
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JP
Japan
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mirror
micromirror device
substrate
hinge portion
film
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Application number
JP37533799A
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English (en)
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Masateru Hara
昌輝 原
Kazuhito Hori
和仁 堀
Hirotaka Ido
浩登 井戸
Naoto Kojima
直人 小島
Kazuhiro Hane
一博 羽根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Priority to US09/750,007 priority patent/US6914871B2/en
Publication of JP2001188187A publication Critical patent/JP2001188187A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミラー部の回動に対するヒンジ部の強度を確
保してヒンジ部の破損を有効に抑制すると共に、製造工
程に多様性を持たせ、ヒンジ部を微細に且つ精密に成形
することを可能とし、更に短時間で簡便に製造すること
を可能にする。 【解決手段】 枠体11及びミラー部12のミラー基板
を構成する材料とは異なる、例えばSiNX等の材料で
ヒンジ部13を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電力により微小
なミラー部を変位可能とするマイクロミラー装置及びこ
のマイクロミラー装置を用いた光ディスク装置並びにマ
イクロミラー装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電気機械の分野においては、半導
体製造プロセス等における技術を応用して、種々の機械
要素の小型化を実現するMEMS(Micro Electro Meca
nicalSyStem)と呼ばれる技術開発が盛んに行われてい
る。このようなMEMS技術により、光を反射する機械
要素としてのミラーの小型化を図ったものがマイクロミ
ラー装置と呼ばれている。
【0003】マイクロミラー装置は、枠体と、反射面を
有するミラー部とを備え、これらが少なくとも1つのヒ
ンジ部を介して連結されてなる。ミラー部には、例えば
Al膜等の電極として機能する部分が設けられている。
また、このミラー部の電極として機能する部分とエアギ
ャップを介して対向する位置には、一対のAl膜等の電
極が設けられている。
【0004】このマイクロミラー装置は、一対のAl膜
等の電極に異なる符号の電圧を交互に印加して、これら
一対の電極とミラー部に設けられた電極として機能する
部分との間に相互に逆向きの静電力を発生させることに
より、ヒンジ部を軸としてミラー部を回動させ、ミラー
部を選択的な方向に傾斜させるようになされている。
【0005】以上のようなマイクロミラー装置として
は、例えば特開平7−287177号公報にて開示され
るように、ミラー部とヒンジ部とがそれぞれ基板上に成
膜されたAl合金膜等の金属膜により形成されたものが
提供されている。すなわち、このマイクロミラー装置に
おいては、基板上に成膜された金属膜の表面がミラー部
のミラー面として機能するようになされ、このミラー部
と同様の金属膜でヒンジ部が形成されている。
【0006】このような構造のマイクロミラー装置にお
いては、ミラー部とヒンジ部とが同じ金属材料から形成
されるので、製造が容易となるといった優位性がある。
しかしながら、マイクロミラー装置は、上述したよう
に、ヒンジ部を軸としてミラー部が回動することにより
ミラー部を選択的な方向に傾斜させるようになされてい
るので、ヒンジ部に金属材料を用いた場合、ミラー部の
回動が繰り返されたときに、ヒンジ部がいわゆる金属疲
労を生じて破損してしまう可能性がある。
【0007】このような不都合を回避することが可能な
マイクロミラー装置として、ミラー部の母体となるミラ
ー基板とヒンジ部とが、枠体を構成するSi基板材料に
作り込まれてなり、ミラー基板上に金属膜が成膜されて
ミラー面とされているマイクロミラー装置が提案されて
いる(Tecnical Digest of The 16th Sensor Symposiu
m,1998.pp.167-170参照)。すなわち、このマイクロミ
ラー装置においては、単一のSi基板材料に対してウェ
ットエッチング法により微細加工が施されることによ
り、ミラー基板とヒンジ部とが枠体と一体に形成されて
いる。そして、このマイクロミラー装置においては、静
電力によりミラー部を変位可能にするために、Siより
なるミラー基板に高ドーピング層が形成されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ミラー基板とヒンジ部
とが枠体を構成するSi基板材料に作り込まれてなる構
造のマイクロミラー装置においては、ヒンジ部に金属材
料を用いたものに比べて、ミラー部の回動に対するヒン
ジ部の強度が確保され、ヒンジ部の破損が抑制される。
【0009】しかしながら、このような構造のマイクロ
ミラー装置では、上述したように、枠体を構成するSi
基板材料からヒンジ部が形成されているので、Si基板
材料の厚みでヒンジ部の形状が制約されてしまうという
問題がある。また、ウェットエッチング法による微細加
工には多大な時間を要するので、このようなウェットエ
ッチングにより枠体やミラー基板、ヒンジ部が成形され
る構造のマイクロミラー装置は、生産効率が悪く製造コ
ストの上昇を招く傾向にある。
【0010】更に、このマイクロミラー装置では、単一
のSi基板材料に対してウェットエッチング法により微
細加工が施されることによりヒンジ部が形成されている
ので、ヒンジ部を更に微細化し、且つ精密に成形するこ
とが困難である。すなわち、ウェットエッチングにより
ヒンジ部を成形しようとした場合、ウェットエッチング
の微細加工に対する限界から、所望の微細寸法のヒンジ
部を精密に成形できない場合がある。
【0011】特に、近年、マイクロミラー装置を光ディ
スク装置における微動アクチュエータとして用いる技術
が提案されており、このような光ディスク装置の微動ア
クチュエータとして好適なマイクロミラー装置を考えた
場合、ヒンジ部に対しては更なる微細化が要求されるも
のと思われる。また、マイクロミラー装置は、上述した
ように、ヒンジ部を軸としてミラー部が捻れ振動するこ
とによりミラー部が変位するようになされている。した
がって、ミラー部の正確な動作はヒンジ部の形状に大き
く依存し、マイクロミラー装置を微動アクチュエータと
して正確に動作させるためには、ヒンジ部を所望の形状
に精密に成形する必要がある。
【0012】このような事情から、マイクロミラー装置
としては、ヒンジ部の更なる微細化と精密な成形が可能
で、光ディスク装置の微動アクチュエータとして好適な
新規な構造のものが望まれている。
【0013】本発明は、以上のような実情に鑑みて創案
されたものであり、ミラー部の回動に対するヒンジ部の
強度を確保してヒンジ部の破損を有効に抑制すると共
に、ヒンジ部を微細に且つ精密に成形することを可能と
し、更に短時間で簡便に製造することが可能な構造のマ
イクロミラー装置、及びこのマイクロミラー装置を用い
た光ディスク装置、並びにマイクロミラー装置の製造方
法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロミ
ラー装置は、単一基板材料から作製された枠体とミラー
基板とを備え、ミラー基板上にミラー面が形成されてな
るミラー部がヒンジ部を介して枠体に連結されることに
より、ミラー部が枠体に対して変位可能に支持されてな
るマイクロミラー装置である。そして、このマイクロミ
ラー装置は、ヒンジ部が枠体及びミラー基板と異なる材
料よりなることを特徴としている。
【0015】具体的には、本発明に係るマイクロミラー
装置においては、枠体及びミラー基板は、例えば、単一
のSi基板材料等が微細成形されてなる。そして、ヒン
ジ部は、例えば、SiNX、SiO2、SiC、或いはこ
れらの材料と金属材料との複合材料よりなる。
【0016】このマイクロミラー装置においては、ヒン
ジ部が枠体及びミラー基板となる基板材料とは異なる材
料よりなるので、ヒンジ部の形状が枠体及びミラー基板
となる基板材料の厚みに制約されることはない。したが
って、このような構造のマイクロミラー装置では、ヒン
ジ部の形状を比較的自由に設定することが可能である。
【0017】また、このマイクロミラー装置は、ヒンジ
部の材料として以上のような材料が用いられることによ
り、ヒンジ部に金属材料を用いた場合に比べて、ミラー
部の回動に対するヒンジ部の強度が確保され、ヒンジ部
の破損が有効に抑制されることになる。
【0018】また、このマイクロミラー装置では、単一
基板材料に対してドライエッチング法による微細加工を
施すことにより、枠体とミラー基板とを所定の形状に成
形することが可能であるので、単一基板材料に対してウ
ェットエッチング法による微細加工が施されることによ
り枠体とミラー基板及びヒンジ部が形成される構造のマ
イクロミラー装置に比べて、短時間で効率よく製造する
ことが可能である。
【0019】また、このマイクロミラー装置では、単一
の基板材料に対してウェットエッチング法により微細加
工が施されることによりヒンジ部が形成される構造のマ
イクロミラー装置に比べて、微細なヒンジ部を精密に成
形することが可能である。
【0020】本発明に係る光ディスク装置は、光源から
出射された光を光ディスクに照射してこの光ディスクに
対する情報の記録及び/又は再生を行う光ディスク装置
である。この光ディスク装置は、光源から出射された光
を反射して光ディスクに照射させるマイクロミラー装置
を備えている。この光ディスク装置において、マイクロ
ミラー装置は、単一基板材料から作製された枠体とミラ
ー基板とを備え、このミラー基板上にミラー面が形成さ
れてなるミラー部が、枠体及びミラー基板と異なる材料
よりなるヒンジ部を介して枠体に連結されることによ
り、ミラー部が枠体に対して変位可能に支持されてな
る。そして、このマイクロミラー装置は、ミラー部が変
位することにより光ディスクに照射される光の位置を変
化させるようになされている。
【0021】すなわち、この光ディスク装置は、上述し
た本発明に係るマイクロミラー装置を備えた光ディスク
装置であって、本発明に係るマイクロミラー装置によ
り、光源から出射された光を反射して光ディスクに照射
させるようにしたものである。
【0022】したがって、この光ディスク装置において
は、マイクロミラー装置のミラー部の変位を正確に制御
することにより、光ディスクに照射される光の位置を所
望の位置に適切に導くことが可能である。
【0023】本発明に係るマイクロミラーの製造方法
は、単一基板材料から作製された枠体とミラー基板とを
備え、このミラー基板上にミラー面が形成されてなるミ
ラー部がヒンジ部を介して枠体に連結されることによ
り、ミラー部が枠体に対して変位可能に支持されてなる
マイクロミラー装置の製造方法である。そして、このマ
イクロミラー装置の製造方法は、枠体及びミラー基板と
なる基板材料の一方の主面側にヒンジ部となる材料を成
膜する第1の工程と、基板材料の他方の主面上にミラー
面を形成する第2の工程と、ミラー面が形成された基板
材料の他方の主面上にレジスト層を形成し、このレジス
ト層をマスクとしてドライエッチングを行うことにより
枠体とミラー基板とを分離する第3の工程とを有するこ
とを特徴としている。
【0024】なお、このマイクロミラー装置の製造方法
においては、第1の工程において、基板材料の一方の主
面側に成膜されるヒンジ部となる材料として基板材料と
エッチングに対する選択比の異なる材料を用い、第3の
工程において、ヒンジ部となる材料をエッチングストッ
パとしてドライエッチングを行うか、或いは、第1の工
程において、基板材料の一方の主面側に基板材料とエッ
チングに対する選択比の異なる材料を介してヒンジ部と
なる材料を成膜し、第3の工程において、基板材料とエ
ッチングに対する選択比の異なる材料をエッチングスト
ッパとしてドライエッチングを行うことが望ましい。
【0025】また、このマイクロミラー装置の製造方法
においては、第1の工程において、ヒンジ部となる材料
をプラズマCVD法で成膜することが望ましい。
【0026】また、このマイクロミラー装置の製造方法
委おいては、第3の工程において、エッチングガスとし
てSF6ガスとCF4系ガスとを交互に供給してドライエ
ッチングを行うことが望ましい。
【0027】このマイクロミラー装置の製造方法によれ
ば、枠体及びミラー基板となる基板材料の厚みに制約さ
れることなくヒンジ部の形状を比較的自由に設定できる
と共に、微細な形状のヒンジ部を精密に成形することが
可能である。
【0028】また、このマイクロミラー装置の製造方法
によれば、マイクロミラー装置を比較的短時間で効率よ
く製造することが可能である。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0030】本発明を適用したマイクロミラー装置の一
例を図1乃至図3に示す。このマイクロミラー装置1
は、互いに陽極接合法等により接合される第1の部分1
0と第2の部分20とを備えている。
【0031】第1の部分10は、Si基板材料がドライ
エッチングにより中央部分が開放されたリング状に成形
されてなる枠体11と、この枠体11の開放された中央
部分に配設されたミラー部12と、これら枠体11とミ
ラー部12とを連結するヒンジ部13とを備える。
【0032】ミラー部12は、枠体11と同様にSi基
板材料がドライエッチングにより所定の形状に成形され
てなるミラー基板14を有している。すなわち、このミ
ラー基板14と枠体11とは共に単一のSi基板材料か
らなるものであり、このSi基板材料に対してドライエ
ッチングが施され、このドライエッチングにより分離さ
れたSi基板材料の中央部分がミラー基板14とされ、
外周部分が枠体11とされている。
【0033】ミラー基板14には、第2の部分20に対
向する一方の主面側に電極層15が設けられている。こ
の電極層15は、例えば、ミラー基板14の一方の主面
側に形成されたAl層等よりなる。すなわち、この電極
層15は、ミラー基板14となるSi基板材料の一方の
主面側に凹部が形成され、この凹部内にAl膜等の金属
膜が形成されてなる。
【0034】マイクロミラー装置1においては、枠体1
1にその厚み方向に貫通するコンタクトホール16が設
けられており、このコンタクトホール16を介してミラ
ー基板14の一方の主面側に設けられた電極層15に電
圧を印加することができるようになされている。
【0035】また、ミラー基板14の他方の主面上に
は、例えばCr/Au膜等が成膜されており、その表面
が、光を反射するミラー面17とされている。すなわ
ち、マイクロミラー装置1においては、枠体11と同じ
材料からなるミラー基板14と、このミラー基板14の
一方の主面上に設けられた電極層15と、ミラー基板1
4の他方の主面上に形成されたミラー面17とにより、
ミラー部12が構成されている。
【0036】ミラー部12の電極層15となるAl膜等
の金属膜は、その一部がミラー基板14から外側に突出
して枠体11に至るように形成されている。また、この
ミラー部12の電極層15となる金属膜上には、更にS
iNX膜が形成されている。そして、マイクロミラー装
置1においては、この金属膜とSiNX膜との積層膜の
ミラー部12から突出した部分が、枠体11とミラー部
12とを連結するヒンジ部13とされている。
【0037】すなわち、ヒンジ部13は、ミラー部12
から突出して形成された金属膜とSiNX膜との積層膜
よりなり、その一端部が枠体11に接合され他端部がミ
ラー部12に接合されて、枠体11とミラー12とを連
結するようになされている。
【0038】なお、ヒンジ部14の材料としては、Si
X膜の代わりに、SiO2膜やSiC膜等を用いるよう
にしてもよい。また、SiNX膜やSiO2、SiC膜と
金属膜との積層膜ではなく、SiNX膜やSiO2、Si
C膜等の単層膜によりヒンジ部14が構成されていても
よい。この場合、電極層15となる金属膜は、ミラー基
板14に対応した形状に形成されることになる。但し、
SiNX膜やSiO2、SiC膜と金属膜との積層膜によ
りヒンジ部13を構成した場合は、SiNX膜やSi
2、SiC膜等の単層膜によりヒンジ部14を構成し
た場合に比べて、ヒンジ部13の強度の向上を図ること
が可能である。
【0039】第2の部分20は、ガラスが板状に成形さ
れてなるガラス基板21を備えている。このガラス基板
21の第1の部分10と対向する主面上には、第1の部
分10のミラー部12に対応した形状の電極形成用凹部
22が設けられている。そして、この電極形成用凹部2
2内には、ミラー部12の電極層15と対向する一対の
対向電極23a,23bが形成されている。これら一対
の対向電極23a,23bは、それぞれ電極形成用凹部
22内に成膜されたAl膜等よりなる。
【0040】また、ガラス基板21の第1の部分10と
対向する主面上には、電極形成用凹部22に連通するパ
ッド形成用凹部24a,24bが設けられており、この
パッド形成用凹部24a,24b内に、一対の対向電極
23a,23bと各々電気的に接続された引き出しパッ
ド25a,25bが形成されている。
【0041】マイクロミラー装置1においては、枠体1
1の引き出しパッド25a,25bに対応する位置に、
厚み方向に貫通するコンタクトホール18,19が設け
られており、このコンタクトホール18,19を介し
て、引き出しパッド25a,25b及びこれに接続され
た一対の対向電極23a,23bに電圧を印加すること
ができるようになされている。
【0042】以上のように構成されるマイクロミラー装
置1においては、一対の対向電極23a,23bに異な
る符号の電圧を印加すると、これら一対の対向電極23
a,23bとミラー部12の電極層15との間に相互に
逆向きの静電力が発生する。これにより、ミラー部12
がヒンジ部12を軸として回動し、ミラー部12のミラ
ー面17が所定の方向に傾斜することになる。そして、
このミラー面17の傾斜は、一対の対向電極23a,2
3bに印加する電圧値を制御することにより制御可能で
ある。
【0043】このように、マイクロミラー装置1は、ミ
ラー面17を選択的に傾斜させることができるので、例
えば、光ディスク装置の微動アクチュエータとして用い
ることが可能である。このマイクロミラー装置1を微動
アクチュエータとして備えた光ディスク装置の一例を図
4及び図5に示す。
【0044】この光ディスク装置100は、ハードディ
スクドライブの技術を光ディスク装置に応用したもので
あり、アーム101の先端に取り付けられたヘッドスラ
イダ102を光ディスク103上に浮上させて、光ディ
スク103に対する信号の記録及び/又は再生を行うよ
うに構成されている。そして、この光ディスク装置10
0は、ヘッドスライダ102上に上記マイクロミラー装
置1が搭載されており、光スイッチングモジュール10
4から光ファイバ105を介してヘッドスライダ102
に導かれたレーザ光を、このマイクロミラー装置1のミ
ラー面17により反射させ、対物レンズ106を介して
光ディスク103の信号記録面上に照射させるようにな
されている。
【0045】この光ディスク装置100においては、マ
イクロミラー装置1のミラー面17の傾斜を制御するこ
とで、対物レンズ106を介して光ディスク103の信
号記録面上に照射されるレーザ光のスポットの位置を操
作してサーボを行うことができる。すなわち、この光デ
ィスク装置100においては、アーム101を揺動させ
る粗動アクチュエータと、マイクロミラー装置1による
微動アクチュエータとにより二段アクチュエータが構成
され、この二段アクチュエータにより正確なサーボを行
うことができるようになされている。
【0046】特に、本発明を適用したマイクロミラー装
置1においては、上述したように、ヒンジ部13が、枠
体11やミラー基板14とは異なる材料からなるので、
後述する当該マイクロミラー装置1の製造工程に多様性
をもたせることができ、例えば、ヒンジ部13を、ウェ
ットエッチング法によらずにドライエッチング法により
形成することが可能となる。したがって、このマイクロ
ミラー装置1においては、ヒンジ部13を微細寸法で精
密に形成されたものとすることができ、光ディスクの微
動アクチュエータとして優れた性能を発揮することがで
きる。
【0047】また、上述したマイクロミラー装置1にお
いては、枠体11及びミラー基板14の材料としては、
厚板の基板材として化学的安定性に富み、優れた平面度
を有するSi基板材料が用いられ、ヒンジ部13の材料
としては、厚膜で用いることは困難であるが機械的強度
及び化学的安定性に優れるSiNX膜等が用いられてい
るので、それぞれの材料の長所が有効に活かされ、ミラ
ー部12の変位に対するヒンジ部13の強度を確保する
ことができると共に、装置全体を簡便且つ適切に製造す
ることが可能となる。
【0048】ここで、以上のように構成されるマイクロ
ミラー装置1を製造する工程について説明する。尚、こ
こで説明する工程は、マイクロミラー装置1を製造する
工程の一例であり、例えば、マイクロミラー装置1を構
成する各部の寸法や材質、その作製方法等は、必要に応
じて適宜変更可能である。
【0049】マイクロミラー装置1を製造する際は、先
ず、図6に示すように、例えば、縦横寸法がそれぞれ約
1mm、厚みが約200μmのSi基板材料30が準備
される。このSi基板材料30としては、両主面が精度
よく研磨され、厚みが正確に制御されたものが用いられ
る。
【0050】そして、図7に示すように、このSi基板
材料30の一方の主面30a側に、マスクを用いたドラ
イエッチング等の手法により凹部31が形成される。こ
の凹部31は、最終的にマイクロミラー装置1が完成し
たときに、ミラー部12とヒンジ部13とを合わせた形
状に形成される。
【0051】次に、図8に示すように、Si基板材料3
0に形成された凹部31内に、最終的にマイクロミラー
装置1が完成したときにミラー部12の電極層15及び
ヒンジ部13となるAl膜32が、蒸着法等の手法によ
り、例えば200nm程度の膜厚で成膜される。
【0052】次に、図9に示すように、Si基板材料3
0の凹部31内に成膜されたAl膜32上に、最終的に
マイクロミラー装置1が完成したときにAl膜32と共
にヒンジ部13を構成するSiNX膜33が、プラズマ
CVD法(Plasma Enhanced Cemical Vapour Depositio
n)により、例えば1.0μm程度の膜厚で成膜され
る。
【0053】ここで、SiNX膜33を、例えば減圧C
VD法等により高温で成膜すると、成膜されたSiNX
膜33の残留応力が大きくなりすぎて、SiNX膜33
に反りが生じてしまう場合がある。このように、SiN
X膜33に反りが生じると、ヒンジ部13としてミラー
部12を適切に支持し、ミラー部12を安定的に振動さ
せることが困難になる。したがって、SiNX膜33の
成膜には、プラズマCVD法等の比較的低温で成膜でき
る手法を用いることが望ましい。
【0054】次に、図10に示すように、Si基板材料
30と同じ寸法、すなわち、縦横寸法がそれぞれ約1m
m、厚みが約200μmのガラス基板21が準備され
る。
【0055】そして、図11に示すように、このガラス
板材21の一方の主面21a側に、HFを用いたウェッ
トエッチング等の手法により、深さが約10μmの電極
形成用凹部22と、パッド形成用凹部24a,24bと
が形成される。
【0056】次に、図12に示すように、ガラス板材2
1に形成された電極形成用凹部22及びパッド形成用凹
部24a,24b内に、一対の対向電極23a,23b
及び引き出しパッド24a,24bとなるAl膜40
が、蒸着法等の手法により、例えば200nm程度の膜
厚で成膜される。
【0057】次に、図13に示すように、このAl膜4
0が反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion E
tching)等の手法により所定の形状にパターニングされ
ることにより、一対の対向電極23a,23b及び引き
出しパッド24a,24bが形成される。ここで、一対
の対向電極23a,23bは、それぞれ、例えば、縦寸
法が500μm、横寸法が230μmの長方形に形成さ
れる。
【0058】次に、図14に示すように、一対の対向電
極23a,23b及び引き出しパッド24a,24bが
形成された図13に示すガラス基板21と、Al膜32
及びSiNX膜33が成膜された図9に示すSi基板材
料30とが、それぞれの主面21a,30aを突き合わ
せ面として突き合わされ、陽極接合法等の手法により接
合される。
【0059】次に、図15に示すように、ガラス基板2
1に接合されたSi基板材料30の他方の主面30b上
に、最終的にマイクロミラー装置1が完成したときにミ
ラー部12のミラー面17となるCr/Au膜34が、
蒸着法等の手法により、例えばそれぞれ10nm/10
0nm程度の膜厚で成膜される。ここで、Cr膜は、A
u膜のSi基板材料30に対する密着性を高めるための
ものであり、Au膜の表面が実質的にミラー面17とし
て機能する。
【0060】次に、図16に示すように、Si基板材料
30の他方の主面30b上に成膜されたCr/Au膜3
4上に、フォトリソグラフィ法によりレジストパターン
35が形成される。このレジストパターン35は、Cr
/Au膜34をミラー部12の形状に成形してミラー面
17とするためのマスクとして用いられるものである。
【0061】次に、このレジストパターン35をマスク
として、反応性イオンエッチング(RIE)等の手法に
よりCr/Au膜34がエッチングされ、図17に示す
ように、Si基板材料30の他方の主面30b上に、例
えば縦横寸法がそれぞれ約500μmのミラー面17が
形成される。なお、このとき、エッチングガスとして
は、例えばC2Cl24ガス等が用いられる。
【0062】次に、図18に示すように、ミラー面17
が形成されたSi基板材料30の他方の主面30b上
に、フォトリソグラフィ法によりレジストパターン36
が形成される。このレジストパターン36は、Si基板
材料30を枠体11及びミラー基板14の形状に成形
し、枠体11とミラー基板14とを分離するためのマス
クとして用いられるものである。
【0063】次に、このレジストパターン36をマスク
として、例えば、ボッシュプロセスと呼ばれる手法によ
りSi基板材料30がエッチングされ、枠体11及びミ
ラー基板14が成形される。
【0064】ボッシュプロセスは、エッチングガスとし
て、SF6ガスとCF4系ガスとを10秒間隔程度で交互
に供給してドライエッチングを行う手法である。このボ
ッシュプロセスでは、SF6ガスが供給されたときにエ
ッチングが進行し、このエッチングされた部分の壁面
に、CF4系ガスが供給されたときに生成される反応生
成物を付着させるようになっており、エッチングされた
部分の壁面を反応生成物で固めながらエッチングを進め
るようにしている。したがって、このボッシュプロセス
によりSi基板材料30をドライエッチングするように
すれば、高アスペクト比のエッチングが可能であり、サ
イドエッチングが抑制されるので、Si基板材料30を
その厚み方向に略垂直にエッチングすることができる。
【0065】なお、この工程においては、Si基板材料
30は高速にエッチングされることになるが、このSi
基板材料30の一方の主面30b側に形成されたAl膜
32は殆どエッチングされない。したがって、Si基板
材料30がその厚み方向にエッチングされ、エッチング
された部分がAl膜32にまで到達すると、このエッチ
ング工程は終了することになる。すなわち、この工程で
は、Al膜32をエッチングストッパとして機能させて
いる。
【0066】以上のように、Al膜32をエッチングス
トッパとして、Si基板材料30に対してボッシュプロ
セス等によるドライエッチングを行うことにより、図1
9に示すように、枠体11及びミラー基板14が互いに
分離した形状に成形され、マイクロミラー装置1が完成
する。ここで、枠体11及びミラー基板14が分離され
たときに、Al膜32及びSiNX膜33の外部に露呈
する部分が、枠体11及びミラー基板14を連結するヒ
ンジ部13とされる。このヒンジ部13は、例えば、長
さが約50μm、幅が約20μm、厚みが約1.2μm
となるように形成される。また、Al膜32のミラー基
板14の主面上に位置する部分が電極層15とされ、こ
の電極層15とミラー基板14とミラー面17とにより
ミラー部12が構成される。なお、ミラー基板14は、
縦横寸法がそれぞれ約500μmで、厚みが約20μm
となるように形成される。
【0067】以上のような工程を経てマイクロミラー装
置1を製造することにより、以下のような利点が得られ
た。
【0068】まず、枠体11及びミラー基板14の材料
として、両主面が精度よく研磨されたSi基板材料30
が用いられるので、枠体11の厚みやミラー基板14の
厚みが所望の値に正確に制御されることになる。また、
Si基板材料30は、化学的安定性や加工性に優れてい
るので、枠体11やミラー基板14の成形等が非常に容
易である。更に、このようなSi基板材料30は、比較
的安価に入手することが可能である。
【0069】また、ヒンジ部13の材料として、機械的
強度がSiよりも優れ、化学的安定性にも優れるSiN
X等が用いられるので、ミラー部12の変位に対するヒ
ンジ部13の強度を確保させることができる。このSi
XはSiのように単結晶の板材にすることが困難な材
料であるので、Si基板材料30と組み合わせて用いる
ことが有効である。上述した工程においては、Si基板
材料30とSiNX膜等を組み合わせて用い、Si基板
材料30から枠体11とミラー基板14とを形成し、S
iNX膜等からヒンジ部13を形成するといったよう
に、それぞれの材料を使い分けるようにしているので、
それぞれの材料の長所を活かし、優れた性能のマイクロ
ミラー装置1を製造することが可能となる。
【0070】また、以上のように、異なる材料を組み合
わせて用いることにより、製造工程に多様性を持たせる
ことが可能となり、例えば、ヒンジ部13の形成や枠体
11とミラー基板14との分離を、ウェットエッチング
によらずに、ドライエッチングにより行うことが可能と
なる。したがって、この製造方法によれば、ヒンジ部1
3を微細な寸法で且つ精度よく形成することが可能とな
ると共に、ウェットエッチングにより各部を成形する場
合に比べて、マイクロミラー装置1を短時間で効率よく
製造することが可能となる。
【0071】更に、この製造方法によれば、枠体11及
びミラー基板14となるSi基板材料30の厚み等に制
約されることなくヒンジ部13を形成することができる
ので、ヒンジ部13を比較的自由な形状に成形すること
が可能である。
【0072】ところで、以上は、ヒンジ部13にSiN
X膜等やこれらと金属膜との積層膜を用いたマイクロミ
ラー装置1について説明したが、ヒンジ部13にリン
(P)がドーピングされたn型poly−Si膜を用い
たマイクロミラー装置も、上述したマイクロミラー装置
1の製造工程とほぼ同様の工程により製造することがで
きる。ヒンジ部13にリン(P)がドーピングされたn
型poly−Si膜を用いたマイクロミラー装置は、ヒ
ンジ部13となるn型poly−Si膜が、上述したマ
イクロミラー装置1におけるミラー部12の電極層15
としても機能するので、電極層15となるAl膜等の金
属膜を形成する必要がない。但し、上述したマイクロミ
ラー装置1の製造工程では、電極層15となるAl膜等
の金属膜をエッチングストッパとして用いるようにして
いたので、これに変えて、例えばSiO2膜等をエッチ
ングストッパとして形成する必要がある。
【0073】以下、ヒンジ部13にリン(P)がドーピ
ングされたn型poly−Si膜を用いたマイクロミラ
ー装置の製造工程について説明する。
【0074】このマイクロミラー装置を製造する際は、
先ず、図20に示すように、両主面が精度よく研磨さ
れ、厚みが正確に制御されたSi基板材料50が準備さ
れる。
【0075】そして、図21に示すように、このSi基
板材料50の一方の主面50a側に、マスクを用いたド
ライエッチング等の手法により凹部51が形成される。
この凹部51は、最終的にマイクロミラー装置が完成し
たときに、ミラー部12に対応した形状となるように形
成される。
【0076】次に、図22に示すように、Si基板材料
50に形成された凹部51内に、後述する工程において
Si基板材料50に対してドライエッチングを行う際
に、エッチングストッパとして用いられるSiO2膜5
2が、蒸着法等の手法により、例えば100nm程度の
膜厚で成膜される。
【0077】次に、図23に示すように、SiO2膜5
2が成膜されたSi基板材料50上に、最終的にマイク
ロミラー装置1が完成したときにヒンジ部13を構成す
るリン(P)がドーピングされたn型poly−Si膜
(以下、ドーピングSi膜53という。)が、プラズマ
CVD法により、例えば0.5μm程度の膜厚で成膜さ
れ、このドーピングSi膜53に対して活性化処理が施
される。
【0078】次に、上述したマイクロミラー装置1の製
造工程と同じ工程を経て、ガラス基板21に、一対の対
向電極23a,23b及び引き出しパッド24a,24
bが形成される。なお、ガラス基板21に一対の対向電
極23a,23b及び引き出しパッド24a,24bを
形成する工程は、上述したマイクロミラー装置1の製造
工程と変わるところがないので、詳細な説明及び図示を
省略する。
【0079】次に、図24に示すように、一対の対向電
極23a,23b及び引き出しパッド24a,24bが
形成されたガラス基板21と、SiO2膜52及びドー
ピングSi膜53が成膜されたSi基板材料50とが、
それぞれの主面21a,50aを突き合わせ面として突
き合わされ、陽極接合法等の手法により接合される。
【0080】次に、図25に示すように、ガラス基板2
1に接合されたSi基板材料50の他方の主面50b上
に、最終的にマイクロミラー装置1が完成したときにミ
ラー部12のミラー面17となるAl膜54が、蒸着法
等の手法により、例えば200nm程度の膜厚で成膜さ
れる。
【0081】次に、図26に示すように、Si基板材料
50の他方の主面50b上に成膜されたAl膜54上
に、フォトリソグラフィ法によりレジストパターン55
が形成される。このレジストパターン55は、Al膜5
4をミラー部12の形状に成形してミラー面17とする
ためのマスクとして用いられるものである。
【0082】次に、このレジストパターン55をマスク
として、反応性イオンエッチング(RIE)等の手法に
よりAl膜54がエッチングされ、図27に示すよう
に、Si基板材料50の他方の主面50b上に、例えば
縦横寸法がそれぞれ約500μmのミラー面17が形成
される。なお、このとき、エッチングガスとしては、例
えばBCl3ガス等が用いられる。
【0083】次に、図28に示すように、ミラー面17
が形成されたSi基板材料50の他方の主面50b上
に、フォトリソグラフィ法によりレジストパターン56
が形成される。このレジストパターン56は、Si基板
材料50を枠体11及びミラー基板14の形状に成形
し、枠体11とミラー基板14とを分離するためのマス
クとして用いられるものである。
【0084】次に、このレジストパターン56をマスク
として、例えば、ボッシュプロセスと呼ばれる手法によ
りSi基板材料50がエッチングされ、枠体11及びミ
ラー基板14が成形される。なお、この工程において
は、Si基板材料50は高速にエッチングされることに
なるが、このSi基板材料50の一方の主面50a側に
形成されたSiO2膜52は殆どエッチングされない。
したがって、Si基板材料50がその厚み方向にエッチ
ングされ、エッチングされた部分がSiO2膜52にま
で到達すると、このエッチング工程は終了することにな
る。すなわち、この工程では、SiO2膜52をエッチ
ングストッパとして機能させている。
【0085】以上のように、SiO2膜52をエッチン
グストッパとして、Si基板材料50に対してボッシュ
プロセス等によるドライエッチングを行うことにより、
図29に示すように、枠体11及びミラー基板14が互
いに分離した形状に成形される。 次に、枠体11及び
ミラー基板14が互いに分離した形状に成形されること
により外部に露呈したSiO2膜52が、HFを用いた
洗浄により除去され、更にレジスト層56が除去され
る。これにより、図30に示すように、ヒンジ部13に
ドーピングSi膜53を用いたマイクロミラー装置が完
成する。
【0086】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、マイクロミラー装置のヒンジ部を枠体及びミラー
基板とは異なる材料から形成するようにしているので、
製造工程に多様性を持たせ、例えばウェットエッチング
によらずにドライエッチングによりヒンジ部を形成する
ことができる。したがって、微細寸法で且つ精度の良い
ヒンジ部が得られ、製造されたマイクロミラー装置は、
例えば、光ディスク装置における微動アクチュエータと
して優れた性能を発揮することができる。
【0087】また、このマイクロミラー装置において
は、ヒンジ部に、例えばSiNX等の機械的強度に優れ
た材料を用いるようにすれば、ミラー部の回動に対する
ヒンジ部の強度を確保して、ヒンジ部の破損を有効に抑
制することができる。
【0088】また、本発明によれば、以上のような優れ
た性能を有するマイクロミラー装置を短時間で効率よく
製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマイクロミラー装置の斜視図であ
る。
【図2】上記マイクロミラー装置の縦断面図であり、図
1におけるA−A線断面図である。
【図3】上記マイクロミラー装置の第1の部分と第2の
部分とを分離した状態を示す斜視図である。
【図4】上記マイクロミラー装置を搭載した光ディスク
装置を模式的に示す斜視図である。
【図5】上記光ディスク装置のヘッドスライダ近傍を拡
大して示す斜視図である。
【図6】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明する
図であり、Si基板材料の断面図である。
【図7】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明する
図であり、上記Si基板材料に凹部を設けた状態を示す
断面図である。
【図8】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明する
図であり、上記凹部内にAl膜を成膜した状態を示す断
面図である。
【図9】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明する
図であり、上記Al膜上にSiNX膜を成膜した状態を
示す断面図である。
【図10】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明す
る図であり、ガラス基板の断面図である。
【図11】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明す
る図であり、上記ガラス基板に電極形成用凹部を設けた
状態を示す断面図である。
【図12】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明す
る図であり、上記電極形成用凹部内に対向電極となるA
l膜を成膜した状態を示す断面図である。
【図13】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明す
る図であり、上記Al膜をパターニングして一対の対向
電極を形成した状態を示す断面図である。
【図14】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明す
る図であり、上記Si基板材料とガラス基板とを接合し
た状態を示す断面図である。
【図15】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明す
る図であり、上記Si基板材料上にミラー面となるCr
/Au膜を成膜した状態を示す断面図である。
【図16】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明す
る図であり、上記Cr/Au膜上にレジストパターンを
形成した状態を示す断面図である。
【図17】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明す
る図であり、上記レジストパターンをマスクとして上記
Cr/Au膜をドライエッチングしてミラー面を形成し
た状態を示す断面図である。
【図18】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明す
る図であり、上記ミラー面が形成されたSi基板材料上
にレジストパターンを形成した状態を示す断面図であ
る。
【図19】上記マイクロミラー装置の製造工程を説明す
る図であり、上記レジストパターンをマスクとして上記
Si基板材料をドライエッチングして、上記マイクロミ
ラー装置を完成させた状態を示す断面図である。
【図20】他のマイクロミラー装置の製造工程を示す図
であり、Si基板材料の断面図である。
【図21】他のマイクロミラー装置の製造工程を示す図
であり、上記Si基板材料に凹部を形成した状態を示す
断面図である。
【図22】他のマイクロミラー装置の製造工程を示す図
であり、上記凹部内にSiO2膜を成膜した状態を示す
断面図である。
【図23】他のマイクロミラー装置の製造工程を示す図
であり、上記SiO2膜が成膜されたSi基板材料上に
ドーピングSi膜を成膜した状態を示す断面図である。
【図24】他のマイクロミラー装置の製造工程を示す図
であり、上記Si基板材料とガラス基板とを接合した状
態を示す断面図である。
【図25】他のマイクロミラー装置の製造工程を示す図
であり、上記Si基板材料上にミラー面となるAl膜を
成膜した状態を示す断面図である。
【図26】他のマイクロミラー装置の製造工程を示す図
であり、上記Al膜上にレジストパターンを形成した状
態を示す断面図である。
【図27】他のマイクロミラー装置の製造工程を示す図
であり、上記レジストパターンをマスクとして上記Al
膜をドライエッチングしてミラー面を形成した状態を示
す断面図である。
【図28】他のマイクロミラー装置の製造工程を示す図
であり、上記ミラー面が形成されたSi基板材料上にレ
ジストパターンを形成した状態を示す断面図である。
【図29】他のマイクロミラー装置の製造工程を示す図
であり、上記レジストパターンをマスクとして上記Si
基板材料をドライエッチングした状態を示す断面図であ
る。
【図30】他のマイクロミラー装置の製造工程を示す図
であり、上記Si基板材料がドライエッチングされるこ
とにより外部に露呈したSiO2膜を除去して、他のマ
イクロミラー装置を完成させた状態を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 マイクロミラー装置、11 枠体、12 ミラー
部、13 ヒンジ部、14 ミラー基板、15 電極
層、17 ミラー面、23a,23b 対向電極、30
Si基板材料、33 SiNX膜、50 Si基板材
料、53 ドーピングSi膜、100 光ディスク装
置、102 ヘッドスライダ、103 光ディスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井戸 浩登 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 小島 直人 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 羽根 一博 宮城県仙台市青葉区中山9丁目21−5 Fターム(参考) 2H041 AA12 AB14 AC06 AZ02 AZ08 5D118 AA06 BA01 CA13 DC07 EA00 FA13 5D119 AA38 BA01 JA52 JC06 NA01

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単一基板材料から作製された枠体とミラ
    ー基板とを備え、上記ミラー基板上にミラー面が形成さ
    れてなるミラー部がヒンジ部を介して上記枠体に連結さ
    れることにより、上記ミラー部が上記枠体に対して変位
    可能に支持されてなるマイクロミラー装置において、 上記ヒンジ部が上記枠体及びミラー基板と異なる材料よ
    りなることを特徴とするマイクロミラー装置。
  2. 【請求項2】 上記ヒンジ部がSiNXよりなることを
    特徴とする請求項1記載のマイクロミラー装置。
  3. 【請求項3】 上記ヒンジ部がSiNX上に金属材料が
    積層されてなる複合材料よりなることを特徴とする請求
    項2記載のマイクロミラー装置。
  4. 【請求項4】 上記ヒンジ部がSiO2よりなることを
    特徴とする請求項1記載のマイクロミラー装置。
  5. 【請求項5】 上記ヒンジ部がSiO2上に金属材料が
    積層されてなる複合材料よりなることを特徴とする請求
    項4記載のマイクロミラー装置。
  6. 【請求項6】 上記ヒンジ部がSiCよりなることを特
    徴とする請求項1記載のマイクロミラー装置。
  7. 【請求項7】 上記ヒンジ部がSiC上に金属材料が積
    層されてなる複合材料よりなることを特徴とする請求項
    6記載のマイクロミラー装置。
  8. 【請求項8】 光源から出射された光を光ディスクに照
    射してこの光ディスクに対する情報の記録及び/又は再
    生を行う光ディスク装置において、 上記光源から出射された光を反射して上記光ディスクに
    照射させるマイクロミラー装置を備え、 上記マイクロミラー装置は、単一基板材料から作製され
    た枠体とミラー基板とを備え、上記ミラー基板上にミラ
    ー面が形成されてなるミラー部が、上記枠体及びミラー
    基板と異なる材料よりなるヒンジ部を介して上記枠体に
    連結されることにより、上記ミラー部が上記枠体に対し
    て変位可能に支持されてなり、上記ミラー部が変位する
    ことにより上記光ディスクに照射される光の位置を変化
    させることを特徴とする光ディスク装置。
  9. 【請求項9】 上記マイクロミラー装置は、上記光ディ
    スク上を浮上する浮上スライダに設けられていることを
    特徴とする請求項8記載の光ディスク装置。
  10. 【請求項10】 単一基板材料から作製された枠体とミ
    ラー基板とを備え、上記ミラー基板上にミラー面が形成
    されてなるミラー部がヒンジ部を介して上記枠体に連結
    されることにより、上記ミラー部が上記枠体に対して変
    位可能に支持されてなるマイクロミラー装置の製造方法
    であって、 上記枠体及びミラー基板となる基板材料の一方の主面側
    に上記ヒンジ部となる材料を成膜する第1の工程と、 上記基板材料の他方の主面上に上記ミラー面を形成する
    第2の工程と、 上記ミラー面が形成された基板材料の他方の主面上にレ
    ジスト層を形成し、このレジスト層をマスクとしてドラ
    イエッチングを行うことにより上記枠体とミラー基板と
    を分離する第3の工程とを有することを特徴とするマイ
    クロミラー装置の製造方法。
  11. 【請求項11】 上記第1の工程において、上記基板材
    料の一方の主面側に成膜される上記ヒンジ部となる材料
    として上記基板材料とエッチングに対する選択比の異な
    る材料を用い、 上記第3の工程において、上記ヒンジ部となる材料をエ
    ッチングストッパとして上記ドライエッチングを行うこ
    とを特徴とする請求項10記載のマイクロミラー装置の
    製造方法。
  12. 【請求項12】 上記第1の工程において、上記基板材
    料の一方の主面側に上記基板材料とエッチングに対する
    選択比の異なる材料を介して上記ヒンジ部となる材料を
    成膜し、 上記第3の工程において、上記基板材料とエッチングに
    対する選択比の異なる材料をエッチングストッパとして
    上記ドライエッチングを行うことを特徴とする請求項1
    0記載のマイクロミラー装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 上記第1の工程において、上記ヒンジ
    部となる材料をプラズマCVD法で成膜することを特徴
    とする請求項10記載のマイクロミラー装置の製造方
    法。
  14. 【請求項14】 上記第3の工程において、エッチング
    ガスとしてSF6ガスとCF4系ガスとを交互に供給して
    ドライエッチングを行うことを特徴とする請求項10記
    載のマイクロミラー装置の製造方法。
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