JP7297538B2 - 光偏向器及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＭＥＭＳの光偏向器及びその製造方法に関する。

圧電方式のＭＥＭＳの光偏向器が知られている（例:特許文献１）。

特許文献１の光偏向器では、ミラー部とトーションバーとの結合部の破損を防止するために、ミラー部とトーションバーとの間の結合縁は、内側にへこむＲ部で形成されている。

特開２０１７－１５１４７６号公報

圧電方式の一般的なＭＥＭＳの光偏向器は、基板としてＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウェハが使用される。一般的なＳＯＩウェハは、主面の面指数が（１００）又は（１１０）になっている。

一方、トーションバーの軸線の回りのミラー部の往復回動の周波数を高くするとき、トーションバーのねじり方向の剛性を高くすることが好ましい。そのため、トーションバーの軸方向の結晶方位を＜１００＞に合わせて、光偏向器が製造される。

しかしながら、トーションバーの軸方向の結晶方位を＜１００＞にしたとき、Ｒ部の湾曲線上に、法線方向がシリコン単結晶の劈開方向である＜１１０＞になる箇所が生じる。劈開方向は、亀裂が発生及び拡大し易い方向であるので、該箇所が亀裂して、トーションバーが破損し易くなる。

本発明の目的は、トーションバーの結合縁部に設けられたＲ部の劈開を抑制することができる光偏向器及びその製造方法を提供することである。

本発明の光偏向器は、
所定の回転軸線の回りに往復回動可能であるミラー部と、
前記ミラー部の前記回転軸線に沿って前記ミラー部の両側から延在している１対のトーションバーと、
前記ミラー部及び前記１対のトーションバーを包囲する枠部と、
各トーションバーと前記枠部との間に介在して、各トーションバーを前記回転軸線の回りにねじり振動させて、前記ミラー部を前記回転軸線の回りに往復回動させる複数の圧電式アクチュエータと、
各トーションバーと前記ミラー部との結合縁部に、内側にへこむ円柱曲面で形成された第１Ｒ部と、
前記ミラー部に臨む側の各圧電アクチュエータと各トーションバーとの間の結合縁部に、内側にへこむ円柱曲面で形成された第２Ｒ部と、
を備える光偏向器であって、
前記ミラー部、前記トーションバー及び前記圧電式アクチュエータの基板層は、共通のシリコン単結晶層から成り、
前記シリコン単結晶層の主面の面指数は、（１００）及び（１１０）の一方であり、
前記トーションバーの軸方向は、前記シリコン単結晶層の結晶方位の＜１００＞であり、
前記第１Ｒ部及び前記第２Ｒ部のうちの少なくとも一方の所定部分は、前記円柱曲面に対する凹凸が６００ｎｍ以下となるように、形成されている。

本発明によれば、第１Ｒ部及び第２Ｒ部のうちの少なくとも一方の所定部分が、凹凸が円柱曲面に対して６００ｎｍ以内にされる。これにより、少なくとも一方の劈開を抑制することができる。

好ましくは、本発明の光偏向器において、前記所定部分の両端は、前記円柱曲面を３等分割したときの中央の分割部分の両端の外側に設定されている。

トーションバーの軸方向は、シリコン単結晶層の結晶方位の＜１００＞であるので、第１Ｒ部及び第２Ｒ部における劈開方向は、円柱曲面を３等分割したときの中央の分割部分内に存在する。この構成によれば、第１Ｒ部及び第２Ｒ部の少なくとも一方において劈開方向を含む範囲の劈開の抑制を保証することができる。

好ましくは、本発明の光偏向器において、
前記少なくとも一方を、前記主面に対して平行な平面で切ったときの輪郭線をうねり曲線とし、
前記うねり曲線に対して最小二乗法による平均線が設定され、
前記うねり曲線で隣接する山頂と山頂との間の区間が周期とされ、
前記うねり曲線上の各位置における前記平均線からの距離がうねり量とされ、
前記所定部分に含まれる全部の周期について、各周期の最大うねり量と最小うねり量との差分が６００ｎｍ以下である。

この構成によれば、所定部分のうねり量を抑制して、第１Ｒ部及び第２Ｒ部の劈開を抑制することができる。

好ましくは、本発明の光偏向器において、前記平面は、前記少なくとも一方の表面である。

第１Ｒ部及び第２Ｒ部の表面は、光偏向器の表面から浅い場所に存在する。この構成よれば、第１Ｒ部及び第２Ｒ部の輪郭線を検出し易くすることができる。

好ましくは、本発明の光偏向器において、前記少なくとも一方は、前記第２Ｒ部である。

トーションバーは、回転軸線の回りのねじり力を圧電アクチュエータから受けて、ミラー部に伝達する。したがって、光偏向器の作動中は、第１Ｒ部より第２Ｒ部の方が強いねじり力がかかる。

この構成によれば、第２Ｒ部より第１Ｒ部を優先して、凹凸を抑制することにより、トーションバーの寿命を伸ばすことができる。

本発明の製造方法は、
主面の面指数が（１００）及び（１１０）の一方であるシリコン単結晶の活性層を含む基板の表面を、膜厚が５μｍ以上で１０μｍ以下であるフォトレジスト膜で被覆する被覆工程と、
前記光偏向器の前記ミラー部、前記トーションバー、前記圧電アクチュエータ、前記第１Ｒ部及び前記第２Ｒ部の輪郭を含む輪郭パターンを含むフォトマスクを介して前記被覆工程の後の前記基板の表面側を露光する露光工程と、
前記基板の表面側をエッチングして前記活性層に、前記光偏向器の前記ミラー部、前記トーションバー、前記圧電アクチュエータ、前記第１Ｒ部及び前記第２Ｒ部の輪郭を形成する輪郭形成工程と、
を有する。

本発明の製造方法によれば、第１Ｒ部及び第２Ｒ部の湾曲面のうねり量が６００ｎｍ以内に保証して、トーションバーの結合部のＲ部の劈開を抑制することができる。

ＭＥＭＳの光偏向器の正面図である。 光偏向器の製造に使用するＳＯＩウェハの正面図である。 光偏向器の製造に使用する別のＳＯＩウェハの正面図である。 トーションバーを含む範囲の拡大図である。 シミュレーションによるトーションバーの表面応力の分布イメージである。 シミュレーションによるトーションバーの断面応力の分布メージである。 Ｒ部のうねり量に対する対策の施されていない光偏向器における破壊を観察した顕微鏡観察図である。 図６の破断面を所定方向から観察したである。 Ｒ部の湾曲面に表面粗さについてのＪＩＳ規格を適用したときのうねり量の説明図である。 Ｒ部のうねり量とＨ限界振れ角との関係を示すグラフである。 光偏向器の製造方法の工程図である。 図１０の製造方法で製造された光偏向器の横断面図である。 膜厚が規定の１０μｍより大きいレジスト膜層の断面と該レジスト膜層でＲ部を形成したときのうねり量とを観察したＳＥＭ観察像である。 膜厚が規定の１０μｍ以内のレジスト膜層の断面と該レジスト膜層でＲ部を形成したときのうねり量とを観察したＳＥＭ観察像である。

以下に、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。以下の説明において、実質的に同一又は等価な要素及び部分については、共通の参照符号を使用している。また、構造が同一で、配置位置のみが異なる要素又は部分については、数字が同一で、添字のアルファベットのみが異なる参照符号を使用している。さらに、数字が同一で、添字のアルファベットのみが異なる参照符号の要素又は部分について、個々に区別しないときは、添字のアルファベットを省略して、数字のみの符号で総称する。

［ＭＥＭＳ光偏向器］
図１は、ＭＥＭＳの光偏向器１０の正面図（表側から見た図）である。光偏向器１０は、主要な要素として、ミラー部１１、トーションバー１２ａ，１２ｂ、内側圧電アクチュエータ１３ａ，１３ｂ、可動枠部１４、外側圧電アクチュエータ１５ａ，１５ｂ及び固定枠部１６を備えている。

以下、説明の便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸から成る３軸座標系を定義する。Ｘ軸及びＹ軸は、光偏向器１０の正面視で横方向及び縦方向とする。Ｚ軸は、光偏向器１０の厚み方向とする。Ｏは、円形のミラー部１１の中心である。

ミラー部１１は、中心Ｏにおいて直交する回転軸線２２ｘ，２２ｙの回りに往復回動可能になっている。回転軸線２２ｘ，２２ｙは、ミラー部１１が真正面を向いたとき、それぞれＸ軸及びＹ軸に平行になる。

１対のトーションバー１２ａ，１２ｂは、ミラー部１１の両側から回転軸線２２ｙに沿って延び出ている。１対の内側圧電アクチュエータ１３ａ，１３ｂは、Ｘ軸方向に相互に結合して、全体で縦長の楕円輪を形状を有している。該楕円輪は、ミラー部１１及びトーションバー１２を包囲している。

可動枠部１４は、１対の内側圧電アクチュエータ１３ａ，１３ｂが形成する楕円輪より大きい楕円輪の形状を有している。該楕円輪は、１対の内側圧電アクチュエータ１３ａ，１３ｂの楕円輪を包囲している。各内側圧電アクチュエータ１３は、中心Ｏを通るＸ軸方向の直線上において可動枠部１４の内周に結合している。

各外側圧電アクチュエータ１５は、可動枠部１４と固定枠部１６との間に介在する。各外側圧電アクチュエータ１５は、縦方向をＹ軸に揃えた複数のカンチレバー１９を備えている。Ｘ軸方向に隣り同士のカンチレバー１９は、Ｙ軸方向の一方及び他方のいずれかの端部において相互に結合している。Ｘ軸方向のカンチレバー１９の配列順で、結合箇所は、Ｙ軸方向の一方と他方とを交互に入れ替わる。こうして、各外側圧電アクチュエータ１５における複数のカンチレバー１９の全体は、ミアンダパターンの結合体を構成する。

外側圧電アクチュエータ１５は、不図示の駆動電圧供給部からの駆動電圧により駆動され、可動枠部１４を、中心Ｏを通るＸ軸方向の回転軸線（≠回転軸線２２ｘ）の回りに非共振周波数で往復回動させる。これにより、ミラー部１１は、回転軸線２２ｘの回りに非共振周波数で往復回動する。

内側圧電アクチュエータ１３は、不図示の駆動電圧供給部からの別の駆動電圧により駆動され、トーションバー１２を回転軸線２２ｙの回りに共振周波数でねじれ振動させる。これにより、ミラー部１１は、回転軸線２２ｙの回りに共振周波数で往復回動する。

［ＳＯＩウェハ］
図２Ａ及び図２Ｂは、光偏向器１０の製造に使用するＳＯＩウェハ２５ａ，２５ｂの正面図である。各ＳＯＩウェハ２５の正面は、各ＳＯＩウェハ２５の表面側の主面になっている。

図２Ａ及び図２Ｂに図示してある座標軸は、ＳＯＩウェハ２５のシリコン単結晶から形成される活性層２８ｄ（図１１）内の方位を示している。オリフラ２６は、ＳＯＩウェハ２５の活性層２８ｄ（シリコン単結晶層）の結晶方位を示す。

各ＳＯＩウェハ２５からは、複数の光偏向器１０が切り出される。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、光偏向器１０の外形が矩形の波線で示されている。該矩形の長辺及び短辺は、図１の光偏向器１０の正面図の固定枠部１６の横辺（長辺）及び縦辺（短辺）に対応している。

オリフラ２６ａは、＜１００＞の方向にある。したがって、ＳＯＩウェハ２５ａの主面の面指数は、（１００）である。一方、オリフラ２６ｂは、＜１１０＞の方向にある。したがって、支持層２８ｂの主面の面指数は、（１１０）である。

後述の図１１で説明するように、光偏向器１０の基板層は、ＳＯＩウェハ２５の活性層２８ｄから構成される。図２の波線の矩形は、各光偏向器１０の外形を示している。したがって、トーションバー１２の軸方向（＝延在方向）は、ＳＯＩウェハ２５ａ，２５ｂ共に、＜１００＞となる。これは、回転軸線２２ｙの回りのミラー部１１の共振周波数を高くするには、トーションバー１２の軸方向を＜１００＞に合わせることが有利だからである。トーションバー１２の軸方向を＜１００＞に合わせると、トーションバー１２のねじり剛性が高くなる。

したがって、ＳＯＩウェハ２５ａでは、トーションバー１２の軸方向は、オリフラ２６ａに対して直交する方向となる。また、ＳＯＩウェハ２５ｂでは、トーションバー１２の軸方向は、オリフラ２６ｂに対して４５°の方向になる。

［Ｒ部］
図３は、図２においてトーションバー１２を含む範囲の拡大図である。該中心部には、可動枠部１４と、可動枠部１４が内側に包囲するミラー部１１、トーションバー１２及び内側圧電アクチュエータ１３とが含まれる。図３には、Ｘ軸－Ｙ軸－Ｚ軸の３軸座標系と、結晶方位の方向とが示されている。Ｘ軸及びＹ軸は、＜１００＞に一致する。Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°の方向は、＜１１０＞に一致する。

各トーションバー１２は、中心Ｏ側においてミラー部１１の周縁部に結合し、中心Ｏとは反対側において可動枠部１４に結合している。各内側圧電アクチュエータ１３は、半楕円輪の形状の両端部においてトーションバー１２ａ，１２ｂのそれぞれに結合し、該形状の外周の中央部において可動枠部１４の内周に結合している。

各トーションバー１２が、ミラー部１１、内側圧電アクチュエータ１３、及び可動枠部１４に結合する結合縁部は、強度を高めるために、Ｒ部３１が形成される。Ｒ部３１は、内側にへこむ湾曲面で形成されている。

詳細には、Ｒ部３１ａａ，３１ｂａは、各トーションバー１２とミラー部１１との結合縁部を構成する。Ｒ部３１ａｂ，３１ｂｂは、各トーションバー１２と内側圧電アクチュエータ１３とのミラー部１１側の結合縁部を構成する。Ｒ部３１ａｃ，３１ｂｃは、各トーションバー１２と内側圧電アクチュエータ１３との可動枠部１４側の結合縁部を構成する。Ｒ部３１ａｄ，３１ｂｄは、各トーションバー１２と可動枠部１４の内周側との結合縁部を構成する。

Ｒ部３１は、角部（コーナ部）の補強のために、形成されているものの、この光偏向器１０では、問題点が生じる。すなわち、図２Ａ及び図２Ｂで前述したように、トーションバー１２の軸方向を活性層２８ｄの＜１００＞に合わせるために、トーションバー１２の各結合縁部に形成されたＲ部３１の湾曲面は、＜１１０＞の劈開方向を向く面素、換言すれば、法線が＜１１０＞の方向になる面素を含むことになる。この結果、該湾曲面には、該面素の箇所から劈開が進み易くなる。

図４は、シミュレーションによるトーションバー１２の表面応力の分布イメージである。図５は、シミュレーションによるトーションバー１２の断面応力の分布イメージである。白っぽい領域ほど、応力が高いことを意味している。

図４及び図５から、Ｒ部３１ａａ，３１ｂａ，３１ａｂ，３１ｂｂ（図３）に対応する部分の応力が、他の部分に比してひときわ高くなっていることが分かる。

図６は、Ｒ部３１の後述のうねり量に対する対策の施されていない光偏向器１０におけるトーションバー１２の破壊を観察した顕微鏡観察図である。図７は、図６の破断面３７を所定方向から観察したＳＥＭ観察像である。

図６では、Ｒ部３１の破壊のため、トーションバー１２ｂがミラー部１１と内側圧電アクチュエータ１３との間で破損している。図７では、破断面３７と共にその近傍の表面３５（正面側の面）と湾曲面３６（湾曲曲面）とが映し出されている。

［うねり量］
図８は、Ｒ部３１に表面粗さについてのＪＩＳ規格を適用したときのうねり量についての説明図である。ＪＩＳ規格とは、具体的には、「ＪＩＳ Ｂ ０６０１－１９９４」であるが、それに準ずる基準を含むものとする。

「ＪＩＳ Ｂ ０６０１－１９９４」では、表面粗さについて、測定断面曲線、断面曲線、基準長さ、粗さ曲線、山、谷、山頂、谷底、及び平均線が定義されている。図８の各語句は、それらの定義に準拠している。

測定断面曲線は、Ｒ部３１の湾曲面をＸ－Ｙ平面に平行な所定の断面（例：Ｚ軸の厚みの中心を通る断面）で切ったときの輪郭線である。ここで輪郭線の両端は、Ｒ部３１の輪郭が＜１００＞に平行になった位置とした。該測定断面曲線は、基準長さの方向（図８の横軸）に３等分割される。基準長さの方向への各分割区分の長さをＬとする。

ここで、上述のＪＩＳ規格とは、別途、「うねり曲線」、「周期」及び「うねり量」を定義する。

うねり曲線とは、Ｒ部３１をＳＯＩウェハ２５の主面に対して平行な平面で切ったときの輪郭線を言うものとする。前述のＪＩＳ規格では、測定断面曲線に対して最小二乗法による平均線が設定される。次のうねり量の計算では、うねり曲線に対して最小二乗法による平均線が設定される。そして、うねり曲線上の各位置における該平均線からの距離をうねり量と定義する。

周期とは、図８において、粗さ曲線をうねり曲線に置き換えたとき、山頂と山頂との間の区間を言うものとする。また、上記平面とは、Ｒ部３１の表面である。Ｒ部３１の表面は、光偏向器の１０の表面から浅い位置にあり、Ｒ部３１の輪郭線を測定し易い。

図８において、Ｔａ，Ｂａは、Ｒ部３１の全体の周期のうち、最大うねり量と最小うねり量との差分が最大となる周期における最大うねり量及び最小うねり量を示している。Ｔｂ，Ｂｂは、３等分割における中央の区分に含まれる周期のうち、最大うねり量と最小うねり量との差分が最大となる周期における最大うねり量及び最小うねり量を示している。Ｔｂ－Ｂｂの差分≦Ｔａ－Ｂａの差分の関係がある。

図９は、Ｒ部３１のうねり量とＨ限界振れ角との関係のグラフである。ここで、「Ｈ限界振れ角」とは、トーションバー１２が破断したときの回転軸線２２ｙの回りのミラー部１１の最大振れ角である。トーションバー１２の破断を防止するためには、光偏向器１０は、回転軸線２２ｙの回りのミラー部１１の振れ角をＨ限界振れ角未満にして、使用されなければならない。

なお、ミラー部１１の振れ角には、回転軸線２２ｙの回りの振れ角と、回転軸線２２ｘの回りの振れ角との２種類がある。両者を区別するときは、回転軸線２２ｙの回りの振れ角は、「Ｈ振れ角」と言い、回転軸線２２ｘの回りの振れ角は、「Ｖ振れ角」と言うことにする。ミラー部１１が真正面を向いたとき、Ｈ振れ角及びＶ振れ角は、共に０°と定義する。またこの各々の振れ角は、機械的振れ角である。

図９において、縦軸の各数値は、Ｈ限界振れ角の相対値を意味する。Ｈ限界振れ角＝１．０は、光偏向器１０を車載製品として使用するときにＨ限界振れ角についての最大許容値を意味する。光偏向器１０を実際に製品として販売するときは、２０％下のＨ限界振れ角＝０．８以上を保証する必要がある。そのためには、Ｒ部３１の湾曲面のうねり量は、６００ｎｍ以内に設定すればよいことが、図９から分かる。

［劈開の抑制］
光偏向器１０において、Ｒ部３１の劈開を抑制する構造について説明する。Ｒ部３１（特に、Ｒ部３１ａａ，３１ｂａとＲ部３１ａｂ，３１ｂｂとの内の少なくとも一方）の所定部分に含まれる全部の周期について、各周期の最大うねり量と最小うねり量との差分が６００ｎｍ以下にされる。これにより、Ｒ部３１が、結晶方位の＜１１０＞の方向に法線を向ける部位を有していても、該部位からの劈開を有効に防止することができる。なお、少なくとも一方は、典型的には、Ｒ部３１ａｂ，３１ｂｂである。

上記の対策を換言すると、各Ｒ部３１は、各要素間の結合縁部として内側にへこむ円柱曲面で形成されている。Ｒ部３１の所定部分は、円柱曲面に対する凹凸が６００ｎｍ以下となるように、形成されている。

所定部分の両端（例：図８の抽出長さの両端に相当）は、円柱曲面を３等分割したときの中央の分割部分の両端の外側に設定されている。中央の分割部分は、図８の粗さ曲線において、基準長さの方向（横軸方向）に３つある曲線部分のうち、中央の曲線部分に相当する。

円柱曲面とは、円柱の理想の側面（凹凸０の側面）を含む。さらに、円柱の理想の側面に対し、所定の第１閾値以内の凹凸で収まる側面や、所定の第１閾値以内の凹凸で収まりかつ側面の任意方向の単位長さ当たりの隆起量又は沈降量が第２閾値以内となる曲面も包含するとする。

所定部分の両端を中央の分割部分の両端の外側に設定した理由は、次のとおりである。すなわち、トーションバー１２の軸方向は、シリコン単結晶層の結晶方位の＜１００＞であるので、Ｒ部３１における劈開方向は、円柱曲面を３等分割したときの中央の分割部分内に存在するからである。

［製造方法］
図１０は、Ｒ部３１のうねり量が６００ｎｍ以内にする光偏向器１０の製造方法の工程図であり、特にＳＯＩ加工工程に関しての一例である。

ＳＴＥＰ１では、ＳＯＩウェハ２５（図２ＡのＳＯＩウェハ２５ａ又は図２ＢのＳＯＩウェハ２５ｂ）が用意される。

次のＳＴＥＰ２では、ＳＯＩウェハ２５の表面４０に素子形成層４２が形成される。素子形成層４２は、具体的には、図１１の電極層４２ａ、圧電膜層４２ｂ及び電極層４２ｃである。

ＳＴＥＰ３は、被覆工程に相当する。ＳＴＥＰ３では、表面４０付きのＳＯＩウェハ２５に対し、ノズル４３から感光剤４４を滴下しつつ、スピン回転４５の操作を行う。これにより、感光剤４４は、素子形成層４２の表面に均一に広がる。

従来の感光剤の塗布工程では、感光剤としてＡＺ４６２０(粘度:４００ｃＳｔ)が使用される。また、スピン回転４５は、１０００ｒｐｍ～２０００ｒｐｍである。これより素子形成層４２の表面に形成されるレジスト膜層の膜厚は、１０μｍより大きくなっていた。スピン回転４５の回転速度を上げて、レジスト膜層４８の膜厚を薄くしようとすると、今度は、膜厚ムラが増大する。

これに対し、ＳＴＥＰ３では、感光剤４４としてＡＺ６１３０使用(粘度:７０ｃＳｔ)が使用される。また、スピン回転４５は、５００ｒｐｍ～１０００ｒｐｍである。これより、ＳＴＥＰ４では、膜厚が均一化されたレジスト膜層４８が、素子形成層４２の表面側に形成される。これにより、レジスト膜層４８の膜厚は、５μｍ以上でかつ１０μｍ以下になる。

なお、膜厚が５μｍ未満であると、ＭＥＭＳの凹凸の段差分構造をカバーできなくなる。また、膜厚が１０μｍを上回ると、素子形成層４２の表面に均一に感光剤４４を塗布することができず、Ｒ部３１の湾曲面のうねり量が、６００ｎｍ以内であることを満足できなくなる。

ＳＴＥＰ５では、フォトマスク５０がレジスト膜層４８付きのＳＯＩウェハ２５に被覆される。フォトマスク５０は、１つのＳＯＩウェハ２５から製造する光偏向器１０の個数及び配置に応じたパターン５２を有している。

ＳＴＥＰ５では、本発明の露光工程として、さらに、フォトマスク５０の表面側から紫外光５１が照射される。レジスト膜層４８のうち、フォトマスク５０のパターン５２の領域は、紫外光５１により露光される。

図１１は、ＳＴＥＰ５の後、さらに、エッチング工程を経て製造された光偏向器１０の横断面図である。ＳＯＩウェハ２５は、裏面側から表面側に、ＳｉＯ_２層２８ａ、支持層２８ｂ、ＳｉＯ２層２８ｃ、活性層２８ｄ及びＳｉＯ_２層２８ｅを積層して有している。素子形成層４２は、ＳＯＩウェハ２５側から順番に電極層４２ａ、圧電膜層４２ｂ及び電極層４２ｃを積層して有している。

ミラー部１１は、ＳｉＯ２層２８ｅの表面を被覆する金属層５４を有している。金属層５４の表面は、不図示の光源からミラー部１１に入射する光に対する反射面となる。活性層２８ｄは、ミラー部１１、内側圧電アクチュエータ１３及び外側圧電アクチュエータ１５の共通の基板層を形成している。

図１２Ａは、レジスト膜層４８の膜厚を規定の１０μｍを超えているレジスト膜層４８の断面及び該膜厚で製造したＲ部３１の湾曲曲面のうねり量とを観察したＳＥＭ観察像である。図１２Ｂは、レジスト膜層４８の膜厚を規定の１０μｍ以内になっているレジスト膜層４８の断面及び該膜厚で製造したＲ部３１の湾曲曲面のうねり量を観察したＳＥＭ観察像である。

図１２Ａと図１２ＢのＴＥＭ観察像の対比から、レジスト膜層４８の膜厚を規定の１０μｍ未満にすると、該膜厚で製造したＲ部３１の湾曲曲面を所望の６００ｎｍ以内に抑えられることが理解できる。

［変形例及び補足］
実施形態の光偏向器１０は、２軸式、すなわちミラー部からの走査光が二次元で走査する光偏向器になっている。本発明の光偏向器は、１軸式、すなわちミラー部からの走査光が一次元で走査する光偏向器であってもよい。

実施形態の光偏向器１０は、Ｙ軸方向に圧電式アクチュエータとしての内側圧電アクチュエータ１３との結合部を超えて、可動枠部１４（可動枠）の内周に達して、該内周に結合している。本発明の光偏向器では、トーションバーは、支持部としての可動枠部１４には、結合していなくてもよい。

実施形態では、フォトレジスト膜としてのレジスト膜層４８としての感光剤４４は、ＡＺ６１３０使用(粘度:７０ｃＳｔ)が採用されている。本発明のフォトレジスト膜を形成する感光剤は、５μｍ以上で１０μｍ以下である均一な膜厚のフォトレジスト膜で露光工程前の基板の表面側を被覆することができるのであれば、感光剤の種類は問わない。

実施形態のＲ部３１ａａ，３１ｂａは、本発明の第１Ｒ部に対応する。Ｒ部３１ａｂ，３１ｂｂは、本発明の第２Ｒ部に対応する。実施形態では、図１０のＳＴＥＰ４で説明したように、ＳＯＩ２５の表面４０の全体が５μｍ以上でかつ１０μｍ以下の膜厚のレジスト膜層４８で被覆される。このため、Ｒ部３１ａａ，３１ｂａ，３１ａｂ，３１ｂｂだけでなく、その他のＲ部３１ａｃ，３１ｂｃ，３１ａｄ，３１ｂｄ、さらには、ミアンダパターンで結合しているカンチレバー１９の連結部のＲ部のうねり量も、６００ｎｍ以内にされている。本発明では、うねり量を６００ｎｍ以内にされるＲ部は、Ｒ部３１ａｂ，３１ｂｂのみでも可とする。

実施形態では、図１０のＳＴＥＰ４で説明したように、ＳＯＩ２５の表面４０の全体が５μｍ以上でかつ１０μｍ以下の膜厚のレジスト膜層４８で被覆される。このため、R部の粗さ曲線の抽出長さの範囲に含まれる各周期に限定することなく、R部の粗さ曲線の全長に含まれる各周期の最大うねり量と最小うねり量との差分を６００ｎｍ以下にすることもできる。

１０・・・光偏向器、１１・・・ミラー部、１２・・・トーションバー、１３・・・内側圧電アクチュエータ、１４・・・可動枠部、２２ｘ，２２ｙ・・・回転軸線、２５・・・ＳＯＩウェハ、２８ｄ・・・活性層、３１・・・Ｒ部、３６・・・湾曲面、４０・・・表面、４２・・・素子形成層、４４・・感光剤、４５・・・スピン回転、４８・・・レジスト膜層、５２・・・パターン。

Claims (8)

1. 所定の回転軸線の回りに往復回動可能であるミラー部と、
   前記ミラー部の前記回転軸線に沿って前記ミラー部の両側から延在している１対のトーションバーと、
   前記ミラー部及び前記１対のトーションバーを包囲する枠部と、
   各トーションバーと前記枠部との間に介在して、各トーションバーを前記回転軸線の回りにねじり振動させて、前記ミラー部を前記回転軸線の回りに往復回動させる複数の圧電式アクチュエータと、
   各トーションバーと前記ミラー部との結合縁部に、内側にへこむ円柱曲面で形成された第１Ｒ部と、
   前記ミラー部に臨む側の各圧電アクチュエータと各トーションバーとの間の結合縁部に、内側にへこむ円柱曲面で形成された第２Ｒ部と、
   を備え、
   前記ミラー部、前記トーションバー及び前記圧電式アクチュエータの基板層は、共通のシリコン単結晶層から成り、
   前記シリコン単結晶層の主面の面指数は、（１００）及び（１１０）の一方であり、
   前記トーションバーの軸方向は、前記シリコン単結晶層の結晶方位の＜１００＞であり、
   前記第１Ｒ部及び前記第２Ｒ部のうちの少なくとも一方の所定部分は、前記円柱曲面に対する凹凸が６００ｎｍ以下となるように、形成され、
   前記所定部分の両端は、前記円柱曲面を３等分割したときの中央の分割部分の両端の外側に設定されていることを特徴とする光偏向器。
2. 請求項１に記載の光偏向器において、
   前記少なくとも一方を、前記主面に対して平行な平面で切ったときの輪郭線をうねり曲線とし、
   前記うねり曲線に対して最小二乗法による平均線が設定され、
   前記うねり曲線で隣接する山頂と山頂との間の区間が周期とされ、
   前記うねり曲線上の各位置における前記平均線からの距離がうねり量とされ、
   前記所定部分に含まれる全部の周期について、各周期の最大うねり量と最小うねり量との差分が６００ｎｍ以下であることを特徴とする光偏向器。
3. 請求項２に記載の光偏向器において、
   前記平面は、前記少なくとも一方の表面であることを特徴とする光偏向器。
4. 請求項１に記載の光偏向器において、
   前記少なくとも一方は、前記第２Ｒ部であることを特徴とする光偏向器。
5. 光偏向器の製造方法であって
   前記光偏向器が、
   所定の回転軸線の回りに往復回動可能であるミラー部と、
   前記ミラー部の前記回転軸線に沿って前記ミラー部の両側から延在している１対のトーションバーと、
   前記ミラー部及び前記１対のトーションバーを包囲する枠部と、
   各トーションバーと前記枠部との間に介在して、各トーションバーを前記回転軸線の回りにねじり振動させて、前記ミラー部を前記回転軸線の回りに往復回動させる複数の圧電式アクチュエータと、
   各トーションバーと前記ミラー部との結合縁部に、内側にへこむ円柱曲面で形成された第１Ｒ部と、
   前記ミラー部に臨む側の各圧電アクチュエータと各トーションバーとの間の結合縁部に、内側にへこむ円柱曲面で形成された第２Ｒ部と、
   を備え、
   前記ミラー部、前記トーションバー及び前記圧電式アクチュエータの基板層は、共通のシリコン単結晶層から成り、
   前記シリコン単結晶層の主面の面指数は、（１００）及び（１１０）の一方であり、
   前記トーションバーの軸方向は、前記シリコン単結晶層の結晶方位の＜１００＞であり、
   前記第１Ｒ部及び前記第２Ｒ部のうちの少なくとも一方の所定部分は、前記円柱曲面に対する凹凸が６００ｎｍ以下となるように、形成され、
   前記所定部分の両端は、前記円柱曲面を３等分割したときの中央の分割部分の両端の外側に設定され、
   前記製造方法が、
   主面の面指数が（１００）及び（１１０）の一方であるシリコン単結晶の活性層を含む基板の表面を、膜厚が５μｍ以上で１０μｍ以下であるフォトレジスト膜で被覆する被覆工程と、
   前記光偏向器の前記ミラー部、前記トーションバー、前記圧電アクチュエータ、前記第１Ｒ部及び前記第２Ｒ部の輪郭を含む輪郭パターンを含むフォトマスクを介して前記被覆工程の後の前記基板の表面側を露光する露光工程と、
   前記基板の表面側をエッチングして前記活性層に、前記光偏向器の前記ミラー部、前記トーションバー、前記圧電アクチュエータ、前記第１Ｒ部及び前記第２Ｒ部の輪郭を形成する輪郭形成工程と、
   を有することを特徴とする製造方法。
6. 請求項５に記載の製造方法において、
   前記光偏向器は、
   前記少なくとも一方を、前記主面に対して平行な平面で切ったときの輪郭線をうねり曲線とし、
   前記うねり曲線に対して最小二乗法による平均線が設定され、
   前記うねり曲線で隣接する山頂と山頂との間の区間が周期とされ、
   前記うねり曲線上の各位置における前記平均線からの距離がうねり量とされ、
   前記所定部分に含まれる全部の周期について、各周期の最大うねり量と最小うねり量との差分が６００ｎｍ以下であることを特徴とする製造方法。
7. 請求項６に記載の製造方法において、
   前記光偏向器の前記平面は、前記少なくとも一方の表面であることを特徴とする製造方法。
8. 請求項５に記載の製造方法において、
   前記第１Ｒ部及び前記第２Ｒ部のうちの前記少なくとも一方は、前記第２Ｒ部であることを特徴とする製造方法。

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