反射镜器件、反射镜阵列、光开关及其制造方法

摘要

一种反射镜器件，包括：被支撑成可相对于反射镜基板(151)转动的反射镜(153)；被形成在面对该反射镜基板(151)的电极基板(101)上的驱动电极(103－1至103－4)；以及被布置在该反射镜(153)和电极基板(101)之间的间隙中的抗静电结构(106)。该结构能够通过向抗静电结构(106)施加第二电势，来固定该反射镜(153)下表面的电势，并抑制该反射镜(153)的漂移。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有可变倾斜角的反射镜的静电驱动反射镜器件、一种具有二维布置的多个反射镜器件的反射镜阵列、一种具有该反射镜阵列的光开关、一种制造该反射镜器件的方法，以及一种制造该反射镜器件中所包括的反射镜基板的方法。

背景技术

作为实现大规模光开关的硬件技术，微机电系统(MEMS)光开关受到了广泛注意。MEMS光开关的最具特征部分是MEMS反射镜阵列。MEMS反射镜阵列包括二维布置的多个MEMS反射镜器件(以下将称为反射镜器件)。以下将描述传统反射镜器件(例如见日本专利No.3579015)。

如图107和108所示，由氧化硅薄膜制成的绝缘层8002被形成在单晶硅的下基板8001上。四个驱动电极8003-1至8003-4被设置在基板8001中心处的绝缘层8002上。单晶硅的支柱8004被设置在下基板8001上表面的两侧。

上基板8101内有环形万向支架(annular gimbal)8102。反射镜8103被设置在万向支架8102内。例如，具有三层结构的Ti/Pt/Au(钛/铂/金)层(未示出)被形成在反射镜8103的上表面上。扭簧(torsionsprings)8104在两个180°相对点，将上基板8101连接到万向支架8102。类似，扭簧1805在两个180°相对点，将万向支架8102连接到反射镜8103。通过这对扭簧8104的X轴和通过这对扭簧8105的Y轴以直角相交。结果，反射镜8103能够绕X和Y轴转动，X和Y轴的每一个都用作旋转轴。上基板8101、万向支架8102、反射镜8103及扭簧8104和8105一体地由单晶硅制成。

分开制造图107和108所示的下基板8001的结构和上基板8101的结构。将上基板8101焊接到支柱8004上，使得上基板8101接合到下基板8001上。在该反射镜器件中，使反射镜8103接地。向驱动电极8003-1至8003-4施加正电压，以便在驱动电极8003-1至8003-4之间产生不对称的电势差。静电力吸引反射镜8103，并使其在任意上方向转动。

其中驱动电极8003-1至8003-4产生静电力以驱动反射镜8103的反射镜器件的设计基于以下事实：不同于与尺寸的三次幂即体积成比例的重力或惯性力，静电力与尺寸的二次幂即面积成比例。对于通常的厘米量级，只有在几千伏或更高电压的摩擦电中，静电力存在才是明显的。随着尺寸减小，惯性力与尺寸的三次幂成比例地急剧变小。然而，静电力与尺寸的二次幂成比例地减小。因此，在微观世界中，即使在几伏到几十伏的低压下，静电力也可能举起或移动物体。在图107和108所示的反射镜器件中，反射镜8103的直径例如大约为500μm。反射镜8103和驱动电极8003-1至8003-4之间的距离例如大约为90μm。

摩擦电由于其高电压而造成火花放电。然而，在小反射镜器件中，在相同的电场强度下，没有发生雪崩火花放电。这是因为，由于反射镜8103和驱动电极8003-1至8003-4之间的距离短，即使当电场强时，被该电场加速的粒子(由于某种原因而电离的粒子，例如空气中被宇宙射线或自然辐射电离的离子)也不能获得足够高的能量，以使与之碰撞的其它中性粒子电离。静电力与电极间(在该反射镜器件中，是反射镜8103与驱动电极8003-1至8003-4之间)电场强度成比例。因此，如果电极间距离长，则必须在电极间提供大电压差。然而，如上所述，施加于电极间的大电压差可能造成放电。在小反射镜器件中，即使在相同的电场强度下，施加于电极间的电压差也会与电极间距离成比例地减小。因为上述因素防止了放电，所以可得到稳定的驱动力。以上描述了主要把静电力有效地用作反射镜器件中的驱动力的原因。使用静电力允许通过施加于驱动电极8003-1至8003-4的电压来控制驱动力。因为通过电子电路进行控制是容易的，并且不存在任何稳定流动的电流，所以功耗大大降低了。

发明内容

本发明要解决的问题

因为反射镜器件的尺寸小，所以为驱动反射镜8103所需的力的绝对值小。当把惯性力用作驱动力时，为驱动反射镜8103所需的力的绝对值将与尺寸的三次幂成比例地突然减小。虽然与为驱动反射镜8103所需的力的绝对值相比，静电力较大，但是静电力也与尺寸的二次幂成比例地减小。以很小的力操作的反射镜器件容易受到在常规尺寸下可以忽略的意外微小静电力的影响。

典型例子是在静电驱动的MEMS反射镜器件中造成问题的漂移现象。漂移指示了反射镜8103的倾斜角θ从由施加于驱动电极8003-1至8003-4的电压所决定的适当角的移位。本领域技术人员早已知道漂移问题，并已理解漂移的原因和电荷运动有关。即，漂移的发生与电极之间或另一寄生电容的充电、或电极附近的起电所需的时间有关。然而，漂移的具体机理未知，因此，只能经验地采取措施来防止漂移。即，措施可能有效或可能没有效，并且难以说确立了一种实际可行的方法。

解决问题的手段

考虑到上述传统问题而提出了本发明，本发明的目的是抑制反射镜的漂移。

本发明的另一目的是，提供一种能够制造具有期望弯曲量的反射镜的反射镜器件制造方法。

本发明的又一目的是，以高的无缺陷单元产量来形成反射镜基板。

本发明的又一目的是，实现低电压驱动和成本降低，并增大反射镜的转动角。

为了实现以上目的，根据本发明，提供一种反射镜器件，其特征在于包括：被支撑成能够相对于反射镜基板转动的反射镜；被形成在面对反射镜基板的电极基板上的驱动电极；以及被布置在反射镜和电极基板之间的间隙中的抗静电结构。

根据本发明，也提供一种反射镜阵列，其特征在于二维地布置了多个反射镜器件，这些反射镜器件的每一个都包括：被支撑成可以相对于反射镜基板转动的反射镜；被形成在面对反射镜基板的电极基板上的驱动电极；以及被布置在反射镜和电极基板之间的间隙中的抗静电结构。

根据本发明，也提供一种光开关，其特征在于包括：反射来自输入端口的光的第一反射镜阵列；以及反射来自第一反射镜阵列的光并将光导向输出端口的第二反射镜阵列，第一反射镜阵列和第二反射镜阵列的每一个都包括二维布置的多个上述反射镜器件。

根据本发明，也提供一种反射镜器件制造方法，该反射镜器件包括具有可转动地支撑的平面反射镜(flat mirror)的反射镜基板，以及面对该反射镜基板、且具有用于控制该反射镜转动的电极的电极基板，该反射镜器件制造方法的特征在于包括：第一步骤，准备具有可转动地支撑的平面反射镜的反射镜基板；第二步骤，在反射镜的一个表面上形成第一金属层；第三步骤，在反射镜的另一表面上形成第二金属层；以及第四步骤，将反射镜基板放在电极基板上，以使电极面对反射镜。

根据本发明，也提供一种反射镜基板制造方法，其特征在于至少包括：第一步骤，准备SOI基板，该SOI基板包括基板部、基板部上的埋入绝缘层，以及埋入绝缘层上的硅层；第二步骤，在硅层的表面上形成可移动部形成掩模图案，并通过把该可移动部形成掩模图案用作掩模进行蚀刻，来形成该硅层，以便在埋入绝缘层上的反射镜形成区中，形成基部以及通过一对连接部连接到该基部的板状反射镜结构；第三步骤，形成填充基部、连接部和反射镜结构之间的间隙的保护层；以及第四步骤，在基板部的表面上形成具有与反射镜形成区对应的开口的框架形成掩模图案，并通过把该框架形成掩模图案用作掩模进行蚀刻，来去除基板部和埋入绝缘层，以使反射镜形成区中基板部那一侧的硅层暴露，并在反射镜形成区外面形成框架部。

根据本发明，也提供一种反射镜器件制造方法，该反射镜器件包括具有可转动地支撑的反射镜的反射镜基板，以及面对该反射镜基板的电极基板，该反射镜器件制造方法的特征在于包括：第一步骤，准备电极基板，该电极基板具有平面、从该平面伸出的大体圆锥形突出部、以及被形成在该突出部周围的平面中的沟槽；第二步骤，在电极基板的该平面及突出部和沟槽的表面上，形成金属层；第三步骤，对金属层进行图案化，同时将曝光设备的焦点设在该平面上，以便在该平面上并且至少该突出部和沟槽的表面上形成配线，并形成连接到该配线的电极；以及第四步骤，将反射镜基板放在电极基板上，以使电极面对反射镜。

本发明的效果

本发明的效果是抑制反射镜的漂移。因为将抗静电结构布置在反射镜和下基板之间的间隙中，所以与反射镜驱动有关的部分的充电/放电时间常数可以小，或者可以从驱动电极附近去除具有大充电/放电时间常数的部分。

根据本发明，因为金属层不仅被设置在反射镜一个表面上，而且也被设置在反射镜另一个表面上，所以可以控制反射镜的弯曲。

根据本发明，当在埋入绝缘层上形成基部、连接部和反射镜结构时，形成了填充它们之间的间隙的保护层。即使当去除反射镜形成区中的埋入绝缘层，以使硅层的两面都暴露并使反射镜结构可移动时，也防止了反射镜结构移动。结果，根据本发明，可防止反射镜结构和连接部损坏。这允许以高的无缺陷单元产量来形成反射镜基板。

根据本发明，因为在基部中所形成的沟槽中形成了突出部，以增大突出部的高程差，所以反射镜可以有大转动角。配线被形成在基部上，并且电极被形成在基板中所形成的沟槽以及从该沟槽伸出的突出部上。因此，将曝光设备的焦点设在基部的上表面上，允许以所需精度来形成配线和电极。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的反射镜器件的分解透视图；

图2是根据本发明第一实施方式的反射镜器件的截面图；

图3是与反射镜器件中的反射镜驱动相关的电路的等效电路图；

图4是根据本发明第二实施方式的反射镜器件的截面图；

图5是根据本发明第三实施方式的反射镜器件的截面图；

图6是根据本发明第四实施方式的反射镜器件的截面图；

图7是根据本发明第五实施方式的反射镜器件的主要部分的截面图；

图8是示出根据本发明第六实施方式的反射镜器件的结构的分解透视图；

图9是图8所示反射镜器件的主要部分的截面图；

图10是根据本发明第七实施方式的反射镜器件的截面图；

图11是示出传统反射镜基板和电极基板结构的示意透视图；

图12是示出传统反射镜器件结构的示意透视图；

图13是图12所示反射镜器件的截面图；

图14是示出根据第八实施方式的反射镜阵列的电极基板结构的透视图；

图15是示出根据第八实施方式的反射镜基板和电极基板结构的示意透视图；

图16A是沿图16B中的线I-I所取的截面图；

图16B是根据本发明第八实施方式的反射镜器件的平面图；

图17A至17D是示出根据第八实施方式的电极基板的一种制造方法的视图；

图18A至18C是示出根据第八实施方式的电极基板的一种制造方法的视图；

图19A至19C是示出根据第八实施方式的电极基板的一种制造方法的视图；

图20A至20F是示出根据第八实施方式的电极基板的一种制造方法的视图；

图21是示出根据第八实施方式的电极基板的一种修改的截面图；

图22是示出根据第八实施方式的电极基板的一种修改的截面图；

图23是示出传统光开关的示意图；

图24是图解示出传统反射镜阵列的结构的截面图；

图25A是示出根据第九实施方式的反射镜阵列的结构的示意截面图；

图25B是示出根据第九实施方式的反射镜阵列的结构的示意平面图；

图26是示出传统反射镜器件的结构的示意截面图；

图27是示出根据第九实施方式的反射镜器件的结构的示意截面图；

图28是示出根据第九实施方式的反射镜阵列的结构的示意平面图；

图29是示出根据第九实施方式的光开关的结构的示意图；

图30是示出根据第九实施方式的反射镜阵列的截面的示意图；

图31是示出根据第十实施方式的反射镜器件的示意平面图；

图32是示出扭簧结构的示意图；

图33A是示出扭簧结构的示意图；

图33B是示出图33A所示的扭簧的弹簧常数的曲线图；

图34A是示出扭簧结构的示意图；

图34B是图34A所示的扭簧的弹簧常数的曲线图；

图35是示出传统反射镜器件的结构的示意截面图；

图36是示出根据第十实施方式的反射镜器件的结构的示意截面图；

图37是示出根据第十实施方式的反射镜阵列的结构的示意平面图；

图38是示出反射镜基板的修改的示意平面图；

图39A是示出根据第十一实施方式的反射镜器件的示意截面图；

图39B是示出根据第十一实施方式的反射镜器件的示意平面图；

图40是示出传统反射镜器件的结构的示意截面图；

图41是示出根据第十一实施方式的反射镜器件的结构的示意截面图；

图42是示出根据第十一实施方式的反射镜阵列的结构的示意平面图；

图43是示出根据第十二实施方式的反射镜器件的结构的透视图；

图44是示出根据第十二实施方式的反射镜器件的结构的示意截面图；

图45是根据第十三实施方式的反射镜器件的示意平面图；

图46是传统反射镜器件的示意截面图；

图47是根据第十三实施方式的反射镜器件的示意截面图；

图48是根据第十三实施方式的另一反射镜器件的示意平面图；

图49是根据第十三实施方式的又一反射镜器件的示意平面图；

图50是根据第十三实施方式的又一反射镜器件的示意平面图；

图51是根据第十三实施方式的反射镜阵列的示意平面图；

图52是示出根据第十四实施方式的反射镜器件的结构的分解透视图；

图53是图52所示反射镜器件的截面图；

图54是示出来自配线的静电力对反射镜1103的影响的实际测量结果的曲线图；

图55是用于说明在测量图54所示数据的过程中，反射镜1103、驱动电极1003-1至1003-4和配线的布置条件的视图；

图56是示出根据第十五实施方式的反射镜阵列中的反射镜器件和配线的布局的平面图；

图57是示出根据第十六实施方式的反射镜器件的结构的分解透视图；

图58是示出图57所示反射镜器件的截面图；

图59是用于说明抑制第十六实施方式中的反射镜倾斜角变化的原理的视图；

图60是示出根据第十七实施方式的反射镜器件的主要部分的结构的截面图；

图61是示出根据第十八实施方式的反射镜器件的主要部分的结构的截面图；

图62是示出传统反射镜器件的结构的分解透视图；

图63是示出图62所示反射镜器件的截面图；

图64是示出图62所示反射镜器件中的驱动电压对倾斜角特性曲线的例子的曲线图；

图65是示出当图62所示反射镜器件中的反射镜下沉且转动时的驱动电压对倾斜角特性曲线的例子的曲线图；

图66是示出根据第十九实施方式的反射镜器件的结构的分解透视图；

图67是示出图66所示反射镜器件的截面图；

图68是用于说明根据第十九实施方式的偏压施加方法的视图；

图69是用于说明第十九实施方式中的反射镜转动时的电压施加方法的视图；

图70是示出根据第十九实施方式的反射镜器件中的驱动电压对倾斜角特性曲线的例子的曲线图；

图71是用于说明第十九实施方式中向驱动电极施加偏压的效果的视图；

图72是用于说明双轴驱动中的驱动方法的视图；

图73是用于说明偏压设定方法的视图；

图74是示出偏压改变时的驱动电压与倾斜角之间关系的曲线图；

图75是示出根据第二十实施方式的反射镜器件的结构例子的透视示意图；

图76A至76L是示出在制造根据第二十实施方式的反射镜基板过程中的步骤的例子的视图；

图77是示出根据第二十实施方式的反射镜基板的结构例子的示意平面图；

图78是部分示出根据第二十实施方式的反射镜基板的结构例子的透视示意图；

图79是部分示出根据第二十实施方式的反射镜基板的结构例子的透视示意图；

图80是图解示出根据第二十实施方式的反射镜基板的结构例子的平面图；

图81是图解示出根据第二十实施方式的反射镜基板的结构例子的平面图；

图82是示出根据第二十一实施方式的反射镜器件的结构的截面图；

图83是示出根据第二十一实施方式的反射镜器件的结构的透视图；

图84A至84E是用于说明，在制造根据第二十一实施方式的反射镜器件中所包括的反射镜基板过程中的步骤的例子的视图；

图85A至85E是用于说明，在制造根据第二十一实施方式的反射镜器件中所包括的反射镜基板过程中的步骤的例子的视图；

图86是示出传统反射镜器件的结构例子的截面图；

图87是示出传统反射镜器件的结构例子的截面图；

图88是用于说明根据第二十二实施方式的反射镜基板的结构的平面图；

图89是示出形成可移动框架连接部和反射镜连接部的扭簧的透视图；

图90是用于说明根据第二十二实施方式的反射镜基板的结构的平面图；

图91是示出传统光开关的透视图；

图92是用于说明传统光开关的问题的视图；

图93是示出根据第二十三实施方式的光开关的结构的透视图；

图94是根据第二十三实施方式的光开关中所包括的反射镜器件的分解透视图；

图95是示出根据第二十三实施方式的，输入端反射镜阵列的反射镜器件的驱动电极布置与输出端反射镜阵列的反射镜器件的布置区之间的关系的视图；

图96是示出根据第二十四实施方式的反射镜器件的截面图，其中驱动电极被形成在下基板的台阶形突出部上；

图97是这样一种反射镜器件的截面图，其中驱动电极被形成在下基板的圆锥形突出部上；

图98是台阶形突出部的透视图；

图99是分开形成在台阶形突出部上的四个驱动电极的透视图；

图100A是示出根据第二十五实施方式的反射镜阵列中的反射镜器件的反射镜结构的示意平面图；

图100B是根据第二十五实施方式的反射镜的侧视图；

图100C是根据第二十五实施方式的反射镜的底视图；

图101A是示出只有上表面层232的反射镜230的金沉积厚度与  反射镜弯曲量之间的关系的曲线图；

图101B是示出只有上表面层232的反射镜230的金沉积厚度与反射镜弯曲量之间的关系的曲线图；

图102A是示出反射镜230、以便说明反射镜230的弯曲的示意截  面图；

图102B是示出反射镜230、以便说明反射镜230的弯曲的示意截面图；

图102C是示出反射镜230、以便说明反射镜230的弯曲的示意截面图；

图103A至103E是用于说明在制造根据第二十五实施方式的反射镜阵列的反射镜基板过程中的步骤的示意图；

图104A至104C是用于说明反射镜230的弯曲的示意图；

图105A至105K是示出在形成根据第二十八实施方式的反射镜基板过程中的步骤的视图；

图106是图解示出通过图105A至105K中的步骤所形成的反射镜基板2300的结构的透视图；

图107是示出传统反射镜器件的结构的分解透视图；以及

图108是图107所示反射镜器件的截面图。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本发明实施方式。

【第一实施方式】

以下将描述根据第一实施方式的反射镜器件1。如图1和2所示，由氧化硅薄膜制成的绝缘层102被形成在单晶硅下基板101上。四个驱动电极103-1至103-4被设置在下基板101中心处的绝缘层102上。单晶硅支柱104被设置在下基板101上表面的两侧。

在本实施方式中，每个支柱104的表面上的绝缘层102被部分地去除，以形成接触孔106。由例如Au制成的金属层105被形成在接触孔106上。

上基板151内有环形万向支架152。反射镜153被设置在万向支架152内。例如，具有三层结构的Ti/Pt/Au(未示出)被形成在反射镜153的上表面上。扭簧154在两个180°相对点，将上基板151连接到万向支架152。类似，扭簧155在两个180°相对点，将万向支架152连接到反射镜153。通过这对扭簧154的X轴和通过这对扭簧155的Y轴以直角相交。结果，反射镜153能够绕X和Y轴转动，X和Y轴的每一个都用作旋转轴。

在本实施方式中，把由例如Au制成且用作抗静电结构的金属层156，形成在上基板151、万向支架152、反射镜153及扭簧154和155的下表面上。

因为反射镜153的表面平面度要求及扭簧154和155的可靠性要求，所以反射镜器件一般使用能够容易获得单晶硅的绝缘体上硅(SOI)基板，并且尤其使用厚度大约为10μm的单晶硅板。反射镜153被形成在SOI基板上。使反射镜153面对驱动电极103-1至103-4，利用如金锡(AuSn)合金的焊料或如银胶的导电粘合剂，将金属层105粘结到金属层156上，使得上基板151粘结到下基板101上。

在该反射镜器件中，使反射镜153接地。向驱动电极103-1至103-4施加正电压或负电压，以便在驱动电极103-1至103-4之间产生不对称的电势差。静电力吸引反射镜153，并使其在任意方向上转动。

接下来，将通过举例说明图107和108所示的传统反射镜器件，参考图3来描述反射镜漂移的原因。

参考图3，附图标记R1表示反射镜8103的接地电阻；R2表示在驱动电极8003-1至8003-4表面上所形成的绝缘层(图107和108中未示出)的电阻；R3表示下基板8001的接地电阻；R4表示，当漏电流通过绝缘层8002、从驱动电极8003-1至8003-4以及用于向电极提供第一电势V(在本实施方式中V≥0)的配线(图107和108中未示出)流到下基板8001时的绝缘漏电阻；C1表示在反射镜8103与驱动电极8003-1至8003-4之间形成的电容；C2表示在驱动电极8003-1至8003-4表面上所形成的绝缘层的电容；C3表示在下基板8001及驱动电极8003-1至8003-4和用于向电极提供第一电势的配线之间所形成的配线寄生电容(绝缘层8002的电容)；REG表示电源，它通过配线向驱动电极8003-1至8003-4施加第一电势，而且向反射镜8103和下基板8001施加第二电势(第二电势等于或不同于第一电势，并且在本实施方式中为地电势)。

可以将反射镜8103的漂移粗略地分为两种类型。当由于用于在反射镜8103和驱动电极8003-1至8003-4之间施加电压的配线是有缺陷的、而使反射镜8103和驱动电极8003-1至8003-4之间的电压不遵循施加于电配线的电压时，发生第一种类型的漂移。当一旦施加电压、具有不确定电势的电寄生部分就极化，由于某种原因而造成逐渐起电，或者逐渐丢失累积的电荷而影响反射镜8103的驱动力时，发生第二种类型的漂移。发生这种极化或起电的部分的另一个例子是以高电阻连接到第一电势或第二电势的部分。

即，当与反射镜8103的驱动相关的部分(反射镜8103、驱动电极8003-1至8003-4和驱动电极8003-1至8003-4附近的结构)中的充电/放电时间常数大时，基本上要发生漂移。可以利用两种措施来抑制漂移。一种措施是减小充电/放电时间常数。另一种措施是从驱动电极8003-1至8003-4的附近去除具有大充电/放电时间常数的部分。

在通过利用静电力使反射镜8103转动来使光束偏转的反射镜器件中，反射镜8103的倾斜角的微小位移被放大为光束投影点的位移。因此，需要使反射镜8103的漂移最小化。尤其是在使用反射镜器件的空间光开关中，反射镜8103倾斜角的位移变为插入损耗变化。因此，如果出现了漂移，则光开关实际上是不可用的。

在本实施方式中，根据两种措施，来将抗静电结构形成在与反射镜8103的驱动相关的部分(反射镜8103、驱动电极8003-1至8003-4和驱动电极8003-1至8003-4附近的结构)。

如上所述，上基板151、万向支架152、反射镜153及扭簧154和155一体地由SOI基板的单晶硅制成。通过上基板151、扭簧154、万向支架152和扭簧155，向反射镜153施加地电势。然而，反射镜153的实际电势是图3中点A的电势，在反射镜153与驱动电极103-1至103-4之间所形成的电容C1完成充电以前，该点A的电势高于地电势。这是因为，图3所示的反射镜153(硅层)存在接地电阻R1。

为防止漂移，需要可靠地确保电连接，以使面对驱动电极103-1至103-4的反射镜153下表面的电势固定。然而，一般不容易实现这一点。通过绝缘层，使用作反射镜153的硅层与SOI基板的硅基层电气地断开。为获得光束反射功能，将例如Au层的金属层沉积在反射镜153的上表面上。然而，通常不可能期望所沉积的金属层将反射镜153的硅层电连接到SOI基板的硅基层。通常，在硅表面上形成具有绝缘性能的自然(native)氧化膜，即氧化硅层。因此，即使当用作反射镜153的硅层的上表面上所沉积的金属层电连接到某一电势，反射镜153的硅层本身也不一定总连接到该电势。

为使面对驱动电极103-1至103-4的反射镜153下表面的电势固定，有效的做法是，确保直接从面对驱动电极103-1至103-4的那一侧与反射镜153的下表面电接触。

在本实施方式中，如图1和2所示，把由例如Au制成且用作抗静电结构的金属层156，形成在上基板151、万向支架152、反射镜153及扭簧154和155的下表面上。向金属层156施加第二电势。该结构减小了图3中的接地电阻R1。

上基板151、万向支架152、反射镜153及扭簧154和155一体地由单晶硅制成。因此，当金属层156被形成在下表面上，并且从金属层156的末端施加第二电势时，反射镜153的下表面被固定为第二电势。然而，有时难以直接从反射镜器件的侧面向金属层156施加第二电势。

在本实施方式中，通过下基板101和支柱104向金属层156施加第二电势。为获得该电连接，在本实施方式中，将每个支柱104的表面上的绝缘层102部分地去除，以形成接触孔106。将由例如Au制成的金属层105形成在接触孔106上。金属层105连接到上基板151那一侧的金属层156。因此，容易确保与难以互连的金属层156的电连接。

把用作抗静电结构的金属层156形成在面对驱动电极103-1至103-4的反射镜153下表面上，并向金属层156施加第二电势，由此确定反射镜153下表面的电势。这允许抑制反射镜153的漂移。

【第二实施方式】

接下来将参考图4来描述本发明第二实施方式。与图1和2中相同的附图标记表示图4中的相同部分。在第一实施方式中，通过由单晶硅制成的下基板101和支柱104，来向金属层156施加第二电势。反之，如图4所示，可以通过绝缘层102上所形成的金属支柱107，来向金属层156施加第二电势。为形成支柱107，例如通过电镀来沉积如Au的金属。在第二实施方式中，因为有可能在不干预硅层的情况下确保与金属层156的电连接，所以可以适当地设定反射镜153下表面的电势。

【第三实施方式】

接下来将参考图5来描述本发明第三实施方式。与图1和2中相同的附图标记表示图5中的相同部分。在第一实施方式中，通过由单晶硅制成的下基板101和支柱104，来向金属层156施加第二电势。反之，如图5所示，可以将下基板101上的绝缘层102部分地去除，以形成接触孔109。可以在接触孔109上形成由例如Au制成的支柱108，以便通过支柱108向金属层156施加第二电势。这方便了到支柱108的电连接。

在第一至第三实施方式中，为获得与金属层156的可靠电连接，例如可以通过酸来去除金属层105或156或支柱107和108的表面上的氧化膜。不仅机械接触，而且如AuSn合金的焊料或如银胶的导电粘合剂，能够确保金属层105与106之间的电连接，或金属层156与支柱107或108之间的电连接。

【第四实施方式】

以下将参考图6来描述本发明第四实施方式。与图1和2中相同的附图标记表示图6中的相同部分。在本实施方式中，下基板101那一侧存在抗静电结构。因为正常通过金属配线来向驱动电极103-1至103-4施加第一电势，所以驱动电极103-1至103-4的电势决不是不确定的。因此，可以避免驱动电极103-1至103-4的电压不遵循施加于配线的电压的问题。

可以把具有不确定电势的电寄生部分分成几个部分。这些部分的例子是下基板101。正常地，反射镜153的面积大于相对的驱动电极103-1至103-4的面积。因此，下基板本身可以存在于面对反射镜153的位置。如果下基板101的电势不同于反射镜153的电势，则与面对反射镜153的下基板101中所存在的电荷相对应的静电力作用于反射镜153。这些电荷通过图3中的电阻R4而逐渐移向第一电势侧，或者通过电阻R3而逐渐移向第二电势侧。因此，反射镜153漂移了。

为防止反射镜153由于下基板101而漂移，重要的是将下基板101设为与反射镜153相同的第二电势。在本实施方式中，按以下方式来形成抗静电结构。下基板101使用导电材料(在本实施方式中为单晶硅)。去除下基板101下面或侧面的氧化膜。在没有氧化膜的部分沉积金属层110。通过金属层110向下基板101施加第二电势。该结构减小了图3中的接地电阻R3。

如上所述，在本实施方式中，下基板101使用导电材料。去除下基板101下面或侧面的氧化膜。在没有氧化膜的部分沉积金属层110。通过金属层110向下基板101施加第二电势。因此，有可能将下基板101限定为与反射镜153相同的电势，并抑制反射镜153的漂移。

【第五实施方式】

接下来将参考图7来描述本发明第五实施方式。与图1和2中相同的附图标记表示图7中的相同部分。

第四实施方式确保了下基板101的可靠电连接。下一个问题是存在于驱动电极103-1至103-4表面上的绝缘层。一般，在驱动电极103-1至103-4的每一个的表面上形成绝缘层，以保护电极并防止短路，虽然在图1、2、4、5、107和108中未示出这一点。一旦向驱动电极103-1至103-4施加第一电势，该绝缘层就极化。甚至该绝缘层也具有有限的导电率，虽然该导电率很小。因此，电荷按预定的时间常数移动，并最终使该绝缘层与驱动电极103-1至103-4等电势。

最后，驱动电极103-1至103-4与反射镜153之间的距离减小了与该绝缘层的厚度相对应的量。驱动电极103-1至103-4与反射镜153之间的相互吸引力随它们之间距离的减小而增大。因此，反射镜153漂移了。绝缘层中的极化放电时间常数通常较大，并且在从几分钟到几小时的范围内变动。

如图7所示，在本实施方式中，驱动电极103-1至103-4的每一个的表面上的绝缘层111都有开口112，该开口112用作上述抗静电结构。这表示图3中电容C1和电阻R2的去除(短路)。

如上所述，在本实施方式中，驱动电极103-1至103-4的每一个的表面上的绝缘层111都有开口112。因此，有可能从驱动电极103-1至103-4附近消除具有大充电/放电时间常数的部分，并防止反射镜153的漂移。

【第六实施方式】

接下来将参考图8和9来描述本发明第六实施方式。与图1和2中相同的附图标记表示图8和9中的相同部分。

参考图8和9，配线113-1至113-4分别向驱动电极103-1至103-4施加第一电势。金属层114被形成在驱动电极103-1至103-4周围。

第五实施方式允许避免驱动电极103-1至103-4上的绝缘层中的极化/放电。下一个问题是下基板101表面上的绝缘层102。与第五实施方式中一样，容易去除驱动电极103-1至103-4上的绝缘层。然而，常常不可能去除绝缘层102，因为驱动电极103-1至103-4和配线被形成在绝缘层102上。

在本实施方式中，把用作抗静电结构的金属层114形成在绝缘层102上的驱动电极103-1至103-4周围。像反射镜153一样，向金属层114施加第二电势。如上所述，反射镜153的面积大于驱动电极103-1至103-4的面积。因此，驱动电极103-1至103-4周围的绝缘层102面对反射镜153的外围部分。把金属层114形成在面对反射镜153的绝缘层102上。可以与驱动电极103-1至103-4及配线113-1至113-4一起，同时形成金属层114。

为向多个金属层114施加第二电势，需要提供连接到金属层114的配线。然而，这是不可行的，因为配线的数量增加了，并且配线必须跨越配线113-1至113-4到达驱动电极103-1至103-4。如图9所示，将下基板101上的绝缘层102部分地去除，以形成接触孔115。当在接触孔115上形成金属层114时，金属层114与下基板101等电势。该结构在没有将配线引到表层上的情况下，方便了到金属层114的电连接。

如上所述，在本实施方式中，把用作抗静电结构的金属层114形成在绝缘层102上的驱动电极103-1至103-4周围，并向金属层114施加第二电极。有可能从驱动电极103-1至103-4附近消除具有大充电/放电时间常数的部分，并防止反射镜153的漂移。

【第七实施方式】

接下来参考图10来描述本发明第七实施方式。与图1和2中相同的附图标记表示图10中的相同部分。

在第六实施方式中，配线113-1至113-4被形成在和驱动电极103-1至103-4相同的平面上。如图10所示，可以把配线113-1至113-4和驱动电极103-1至103-4形成在不同平面上。在本实施方式中，把配线113-1至113-4形成在绝缘层102上。把绝缘层115沉积在绝缘层102和配线113-1至113-4上。把驱动电极103-1至103-4和金属层114形成在绝缘层115上。和配线113-1至113-4一起，同时把连接到金属层114的配线116形成在绝缘层102上。金属层114接收和反射镜153相同的电势，或通过配线116接收具有偏移的第二电势。该结构在没有将配线引到表层上的情况下，方便了到金属层114的电连接。

在本实施方式中，也可以与配线113-1至113-4一起，同时地把配线117形成在绝缘层102上。可以把用于支撑上基板151的金属支柱118形成在绝缘层115上，每个配线117的一端都暴露于绝缘层115。此时，使驱动电极103-1至103-4和支柱118隔开某一距离(例如大约几微米到25μm)，以便不造成向金属层114和支柱118放电。为形成支柱118，例如通过电镀来沉积金属如Au。该结构允许通过支柱118和配线117向金属层156施加第二电势，并确保反射镜153下表面上的电势设定。

在本实施方式中，与第一实施方式中一样，金属层156可以通过下基板101和支柱104，而不是利用支柱118，来接收第二电势。在这种情况下，如图2所示，将每个支柱104的表面上的绝缘层102部分地去除，以形成接触孔106。将由例如Au制成的金属层105形成在接触孔106上。金属层105连接到上基板151那一侧的金属层156。该结构也允许向金属层156施加第二电势，并确保反射镜153下表面上的电势设定。

如上所述，在本实施方式中，把用作抗静电结构的金属层114形成在绝缘层102上的驱动电极103-1至103-4周围，并通过配线116向金属层114施加第二电势。有可能从驱动电极103-1至103-4附近消除具有大充电/放电时间常数的部分，并防止反射镜153的漂移。

参考图10，连接到金属层114的配线116和连接到支柱118的配线117被分开设置。然而，这些配线可以相互连接。

在第一至第七实施方式中，第一电势≥第二电势。然而，本发明不限于此，而是第一电势≤第二电势也可成立。

【第八实施方式】

接下来将描述本发明第八实施方式。

图11和12示出了传统反射镜阵列的例子。图11和12主要部分地示出了把反射镜作为反射镜阵列组成单元的反射镜器件。反射镜阵列包括以矩阵形式二维布置的多个反射镜器件。

反射镜器件8200具有以下结构：具有反射镜的反射镜基板8201和具有电极的电极基板8301并行布置。

反射镜基板8201具有：框架部8210；通过一对可移动框架连接部8211a和8211b而布置在框架部8210的开口中的可移动框架8220；以及通过一对反射镜连接部8221a和8221b而布置在可移动框架8220的开口中的反射镜8230，当从上侧观看时该反射镜8230具有几乎圆形的形状。包围可移动框架8220和反射镜8230的框形部件8240被形成在框架部8210的上表面上。

包括之字形扭簧、且被设置在可移动框架8220的槽口中的这对可移动框架连接部8211a和8211b将框架部8210连接到可移动框架8220。包括之字形扭簧、且被设置在可移动框架8220的槽口中的这对反射镜连接部8221a和8221b将可移动框架8220连接到反射镜8230。

电极基板8301具有板状基部8310，以及从基部8310的表面(上表面)伸出的突出部8320。突出部8320包括：被形成在基部8310上表面上的第三台阶(terrace)8323；被形成在第三台阶8323上表面上的第二台阶8322；被形成在第二台阶8322上表面上的第一台阶8321；以及被形成在第一台阶8321上表面上的枢轴8330。

四个扇形电极8340a至8340d被形成在包括突出部8320外表面的基部8310上表面上。在电极8340a至8340d周围，凹部8350a至8350d被形成在面对对立的反射镜基板8201的可移动框架连接部8211a和8211b以及反射镜连接部8221a和8221b的位置，当从上侧观看时，这些凹部8350a至8350d具有几乎矩形的形状。一对凸部8360a和8360b被形成在基部8310的上表面上，以便将第一至第三台阶8321至8323和凹部8350a至8350d夹在中间。在基部8310的上表面上，配线8370被形成在凹部8350a和凸部8360a之间，以及凹部8350c和凸部8360b之间。电极8340a至8340d通过引线8341a至8341d连接到配线8370。

通过将框架部8210的下表面接合到凸部8360a和8360b的上表面上，以致反射镜8230面对与其对应的电极8340a至8340d，而使得上述反射镜基板8201和电极基板8301形成图12所示的反射镜器件8200。通过以下将要描述的方法，来制造具有以矩阵形式布置的多个反射镜器件8200的反射镜阵列。

由SOI(绝缘体上硅)基板来形成反射镜基板8201。

首先，使具有埋入绝缘层8241的SOI基板那侧(主表面：SOI层)经受周知的光刻和如DEEP RIE的蚀刻，以便在单晶硅层中形成符合框架部8210、可移动框架连接部8211a和8211b、可移动框架8220、反射镜连接部8221a和8221b以及反射镜8230的形状的沟槽。

在SOI基板的下表面上，形成在与这些沟槽对应的预定区域中具有开口的抗蚀剂图案。利用诸如氢氧化钾的蚀刻剂，从SOI基板的下表面选择性地蚀刻掉硅。在该蚀刻中，通过把埋入绝缘层8241用作蚀刻停止层，来在SOI基板的下表面上形成开口和框形部件8240。

通过利用氢氟酸进行湿蚀刻、或利用CF基气体进行干蚀刻，来去除暴露于该开口的埋入绝缘层8241区域。

利用该工艺，来形成具有上述形状的反射镜基板8201。

另一方面，由例如硅基板来形成电极基板8301。

首先，通过把由氮化硅薄膜或氧化硅薄膜制成的预定掩模图案用作掩模并使用如氢氧化钾溶液的碱性溶液，来选择性地蚀刻硅基板。通过重复上述工艺，来形成基部8310、第一至第三台阶8321至8323、枢轴8330、凹部8350及凸部8360a和8360b。

使被蚀刻侧的硅基板表面氧化，以形成氧化硅薄膜。

例如通过汽相沉积来在氧化硅薄膜上形成金属膜，并通过周知的光刻和蚀刻来对该金属膜进行图案化，以形成电极8340a至8340d、引线8341a至8341d以及配线8370。

利用该工艺，来形成具有上述形状的电极基板8301。

然后，将反射镜基板8201接合到电极基板8301上，以形成具有反射镜器件8200的反射镜阵列，该反射镜器件8200能够通过向电极8340a至8340d施加电场来移动反射镜8230。为了提高反射镜8230的反射率，可以在反射镜8230的上表面上形成金属膜，如金膜。

在反射镜阵列的反射镜器件8200中，通过经由配线8370向电极8340a至8340d施加单独电压所产生的电场向反射镜8230提供了吸引力，并使反射镜8230转动几度的角度。以下将参考图13来描述反射镜8230的转动操作。为了方便描述，从正面看的图13的垂直方向将被称为高度或深度方向。图13的上部将被称为上侧，图13的下部将被称为下侧。

作为光MEMS型反射镜器件的特有特征，反射镜能够稳定、静态地转动到由电极基板的电极结构唯一决定的某一角度。如图13所示，反射镜8230的拉入转动角θ_p与突出部8320上所形成的电极8340a至8340d的倾斜角θ之间的关系近似由下式给出

θ_p＝(1/3)θ                                  …(1)

为了使反射镜8230尽可能多地主要在低电压下转动，必须将电极8340a至8340d布置成面对反射镜8230，以致它们能够具有和反射镜8230相同的面积，并且也必须增大上面形成了电极8340a至8340d的突出部8320的倾斜角。例如，这可以通过增大突出部8320的高程差来实现。

然而，按照惯例难以增大突出部8320的高程差，因为配线8370被形成在与突出部8320的底面相同的表面上。

如上所述，通过将光致抗蚀剂涂在金属膜上、利用曝光设备将配线8370的图案转印到光致抗蚀剂上、并执行蚀刻，来在电极基板8301上形成配线8370。曝光设备能够精确转印图案的深度(景深)是有限的(最大50至70μm)。如果在该限制以外进行曝光，则要转印到光致抗蚀剂上的图案将散焦，从而难以形成精细的配线图案。尤其是，因为配线8370包括许多配线，所以要求以几微米的精度来形成配线图案。

按照惯例，如图11至13所示，在基部8310、即突出部8320的第三台阶8323的底层上，形成配线8370。因为通过将曝光设备的聚焦下限设为配线8370来进行曝光，所以突出部8320的高程差必须限为50至70μm。然而，为了增大反射镜8230的转动角，突出部8320的高程差必须大于上述限制，并且优选地为100μm或更大。为实现该高程差，必须使用具有大聚焦范围的专用曝光设备，或者对各个高程多次执行曝光，由此导致成本增加。

为解决上述问题而提出了本实施方式，本实施方式的目的是提供一种能够实现低电压驱动和成本降低且能增大反射镜转动角的反射镜器件，一种反射镜阵列，以及一种反射镜器件制造方法。

接下来将参考图14至16B来描述本实施方式。图14至16B主要部分地示出了把反射镜作为反射镜阵列组成单元的反射镜器件。根据本实施方式的反射镜阵列包括以矩阵形式二维布置的多个反射镜器件。

根据本实施方式的反射镜器件具有以下结构：具有反射镜的反射镜基板200和具有电极的电极基板300并行布置。

反射镜基板200具有：板状框架部210，该板状框架部210具有当从上侧观看时几乎为圆形的开口；可移动框架220，该可移动框架220具有当从上侧观看时几乎为圆形的开口，并且通过一对可移动框架连接部211a和211b而布置在框架部210的开口中；以及反射镜230，当从上侧观看时该反射镜230几乎为圆形，并且该反射镜230通过一对反射镜连接部221a和221b而布置在可移动框架220的开口中。包围可移动框架220和反射镜230的框形部件240被形成在框架部210的上表面上。

包括之字形扭簧且被设置在可移动框架220的槽口中的这对可移动框架连接部211a和211b将框架部210连接到可移动框架220。该结构使可移动框架220可以围绕通过这对可移动框架连接部211a和211b的旋转轴(可移动框架旋转轴)转动。

包括之字形扭簧、且被设置在可移动框架220的槽口中的这对反射镜连接部221a和221b将可移动框架220连接到反射镜230。该结构使反射镜230可以围绕通过这对反射镜连接部221a和221b的旋转轴(反射镜旋转轴)转动。

可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴以直角相交。

电极基板300具有：板状基部320；被形成在基部320上并且当从上侧观看时具有几乎矩形形状的外沟330；以及被形成在外沟330中且具有几乎圆锥形状的突出部340。包括外沟330和突出部340的基部320表面具有绝缘膜321。

四个扇形电极360a至360d被形成在突出部340的外表面和外沟330的上表面上，以形成与反射镜230同心且具有和反射镜230相同面积的圆。一对凸部370a和370b被形成在基部320的上表面320a上，以便将外沟330夹在中间。在基部320的上表面320a上，配线380被形成在凸部370a和370b与外沟330之间。配线380通过引线361a至361d连接到电极360a至360d。

外沟330包括被形成在基部320表面中的凹部。该凹部具有截断金字塔形状，该截断金字塔形状具有比底面部分大的开口(顶面)。突出部340被形成在外沟330的表面上。当突出部340不是被形成在基部320、而是被形成在基部320表面中所形成的外沟330上时，可以增大突出部340的高程差。

电极360a至360d被形成在外沟330和突出部340上。

突出部340包括：被形成在外沟330表面(底面)上并具有截断金字塔形状的第三台阶343；被形成在第三台阶343上表面上并具有截断金字塔形状的第二台阶342；被形成在第二台阶342上表面上并具有截断金字塔形状的第一台阶341；以及被形成在第一台阶341上表面上并具有截断金字塔形状的枢轴350。

如图14所示，第二台阶342的下表面即第三台阶343的上表面与基部320的上表面齐平。

通过以下方式来形成具有以矩阵形式二维布置的多个反射镜器件的反射镜阵列：将反射镜基板200接合到具有上述结构的电极基板300上，更具体地说，是将电极基板300的凸部370a和370b的上表面接合到反射镜基板200的框架部210的下表面上，以致反射镜基板200的反射镜230面对与反射镜230对应的电极360a至360d。

接下来将参考图17A至20F，来描述一种制造电极基板300的方法。

首先，为了在硅基板300上形成枢轴350，使硅基板400氧化，以便在硅基板400的表面上形成由SiO₂制成的绝缘膜401，如图17A所示。

如图17B所示，将光致抗蚀剂材料涂在绝缘膜401的上表面上，以形成保护膜402。

如图17C所示，通过周知的光刻对保护膜402进行图案化，以形成掩模图案(枢轴预先形成掩模图案)403。

如图17D所示，通过把枢轴预先形成掩模图案403用作掩模来蚀刻绝缘膜401，以便在绝缘膜401中形成掩模图案(枢轴形成掩模)404。例如，可以通过周知的湿蚀刻或干蚀刻来执行该蚀刻。

如图18A所示，例如通过灰化来去除枢轴预先形成掩模图案403。

如图18B所示，通过把枢轴形成掩模图案404用作掩模，来蚀刻硅基板400，以形成枢轴350。通过利用如氢氧化钾溶液的碱性溶液进行湿蚀刻，来执行该蚀刻。

如图18C所示，通过例如氢氟酸来从硅基板400的上表面去除枢轴形成掩模图案404。从而，在硅基板400的表面上形成了枢轴350。

如图19A所示，按照与图17A至18C相同的程序，在硅基板400的表面上形成第一台阶341。

如图19B所示，按照和形成第一台阶341相同的程序，在硅基板400的表面上形成第二台阶342。

如图19C所示，按照和形成第二台阶342相同的程序，在硅基板400的表面上形成外沟330、第三台阶343以及凸部370a和370b。从而，形成了基部320的形状。

这样形成枢轴350，以致其高程差，即从第三台阶343的下表面到枢轴350末端的距离，获得例如100μm的期望值。第三台阶343的上表面与基部320的上表面320a齐平。

接着，如图20A所示，使基部320氧化，以便在包括突出部340的基部320表面上形成绝缘膜321。

如图20B所示，例如通过溅射或汽相沉积，在具有绝缘膜321的基部320表面上形成由例如铝制成的金属膜(用于电极/配线的金属膜)405。

如图20C所示，在金属膜405的表面上形成由光致抗蚀剂材料制成的保护膜406。

如图20D所示，通过周知的光刻对保护膜406进行图案化，以便形成具有图14、16A和16B所示的电极360a至360d、引线361a至361d和配线380的配线图案的图案407。

把用于将配线图案转印到保护膜406上的曝光设备的焦点设在基部320的上表面320a上，配线380将要被形成在基部320的上表面320a上。这允许以最高分辨率来形成配线380。

另一方面，使电极360a至360d和引线361a至361d在高度方向(从正面看图16A时的垂直方向)上位于基部320的上表面320a中所形成的第一台阶341和外沟330之间，即从基部320的上表面320a的上部到下部，同时几乎以上表面320a为中心。因此，当曝光设备在聚焦于基部320的上表面320a的情况下执行曝光时，即使对于曝光设备能够精确转印图案的范围内或附近的、具有较小图像散焦的区域中的电极360a至360d和引线361a至361d，也完成了图案转印。因此，有可能精确地形成电极360a至360d和引线361a至361d。

如图20E所示，通过把图案407用作掩模来蚀刻金属膜405，以形成包括图14至16B所示的电极360a至360d、引线361a至361d和配线380的配线层408。

如图20F所示，例如通过灰化来去除图案407。

根据本实施方式的、具有这样制造的电极基板300的反射镜阵列能够通过经由配线380向所有电极360a至360d施加预定偏压，并向电极360a至360d施加单独位移电压，来使反射镜230转动。

根据本实施方式，即使当使用传统曝光设备时，突出部340的高程差也能获得例如大约100μm的期望值。因此，突出部340能够获得大倾斜角，使得反射镜230能够获得比以前大的转动角。另外，电极360a至360d具有和反射镜230相同的尺寸，因此能够以低电压来驱动反射镜230。

外沟不一定需要具有上述单级结构，而是可以具有多级结构。图21示出了一种具有多级结构的外沟的反射镜阵列。与图14至16B所示反射镜器件中相同的名称或附图标记表示图21中的相同组成元件，并将根据需要省略对它们的描述。图21是示出与图16A、16B相同的部分的横截面图。

图21所示的电极基板301具有：板状基部320；第一外沟331，包括被形成在基部320上的凹部，并且当从上侧观看时具有几乎矩形形状；第二外沟322，包括被形成在第一外沟331上的凹部，并且当从上侧观看时具有几乎矩形形状；以及被形成在第二外沟332上的几乎圆锥形突出部340。绝缘膜321被形成在具有第一外沟331、第二外沟332和突出部340的基部320表面上。四个扇形电极360a至360d被形成在突出部340的外表面和第二外沟332的上表面上，以形成与反射镜230同心的圆。一对凸部370a和370b(未示出)被形成在基部320的上表面320a上，以便将第一外沟331夹在中间。在基部320上，配线380被形成在凸部370a和370b与第一外沟331之间。配线380通过引线361a至361d连接到电极360a至360d。

第一外沟331包括被形成在基部320中的凹部。该凹部具有上表面大于底面的截断金字塔形状。第一外沟331的上表面与第二台阶的上表面齐平。

第二外沟332包括被形成在第一外沟331的底面中的凹部。该凹部具有上表面大于底面的截断金字塔形状。突出部340被形成在第二外沟332的底面上。电极360a至360d被形成在第二外沟332和突出部340上。

突出部340包括：被形成在第二外沟332的表面(底面)上且具有截断金字塔形状的第三台阶343；被形成在第三台阶343的上表面上且具有截断金字塔形状的第二台阶342；被形成在第二台阶342的上表面上且具有截断金字塔形状的第一台阶341；以及被形成在第一台阶341的上表面上且具有截断金字塔形状的枢轴350。

如图21所示，第一台阶341的下表面即第二台阶342的上表面与基部320的表面齐平。第二台阶342的下表面即第三台阶的上表面与第一外沟331的上表面齐平。

这样形成突出部340，以致其高程差获得例如大约100μm的期望值。

即使在图21中，在把用作电极360a至360d、引线361a至361d和配线380的图案转印到光致抗蚀剂的过程中，曝光设备也将焦点设在基部320的上表面上。因此，能够以几微米的精度来形成配线380。即使对于电极360a至360d和引线361a至361d，也在曝光设备能够精确转印图案的范围内或附近的、具有较小图像散焦的区域中，完成图案转印。因此，有可能精确地形成电极360a至360d和引线361a至361d。

结果，突出部340的高程差能够获得例如大约100μm的期望值。因此，突出部340能够获得大倾斜角，使得反射镜230能够获得比以前大的转动角。

尤其是，在图21所示的电极基板中，从基部320的上表面320a到枢轴350的高程差可以小于图16A和16B所示的电极基板中的该高程差。因此，在形成枢轴350时利用曝光设备进行图案转印的过程中，基部320的上表面320a在垂直方向上的散焦可以更小。因此，有可能更精确地形成图案。

可以通过和制造上述图14至16B所示反射镜阵列相同的方法，来制造具有图21所示多级结构的外沟的反射镜阵列。

外沟不一定需要具有上述整体结构，而是可以具有分离结构。图22示出了一种具有分离结构的外沟的反射镜阵列。图22是示出根据本实施方式的反射镜阵列的电极基板的修改的横截面图。与图14至16B所示反射镜器件中相同的名称和附图标记表示图22中的相同组成元件，并将根据需要省略对它们的描述。

图22所示的电极基板302具有：板状基部320；四个外沟333a至333d，每个外沟都包括被形成在基部320上的凹部，并且当从上侧观看时具有几乎L形；以及被形成在基部320上的几乎圆锥形突出部340。绝缘膜(未示出)被形成在具有外沟333a至333d和突出部340的基部320表面上。四个扇形电极360a至360d被形成在具有绝缘膜、外沟333a至333d和突出部340的基部320上表面上，以形成与反射镜230同心的圆。一对凸部370a和370b被形成在基部320的上表面320a上，以便将外沟333a至333d夹在中间。在基部320的上表面320a上，配线380被形成在凸部370a和370b与外沟333a至333d之间。配线380通过被形成在基部320上的引线361a至361d而连接到电极360a至360d。

外沟333a至333d的每一个都包括被形成在基部320中的凹部。该凹部具有上表面大于底面的倒截断金字塔形状。外沟333a至333d被点对称地形成，以包围突出部340、并形成与突出部340和电极360a至360d同心的矩形。

突出部340包括：具有截断金字塔形状且被形成在被外沟333a至333d所包围的基部320上表面320a上的第二台阶342；被形成在第二台阶342的上表面上且具有截断金字塔形状的第一台阶341；以及被形成在第一台阶341的上表面上且具有截断金字塔形状的枢轴350。当然，第二台阶342的下表面与基部320的上表面齐平。被外沟333a至333d包围的、其上表面对应于基部320上表面320a的几乎为截断金字塔形状的部分，等同于图14至16B和21所示的第三台阶343。

可以这样形成突出部340，以致其高程差获得期望值。例如，当突出部340包括与第三台阶对应的几乎截断金字塔部分时，突出部340能够获得例如大约100μm的高程差。因此，突出部340能够获得大倾斜角，使得反射镜230能够获得比以前大的转动角。

引线361a至361d的每一个都被形成在基部320上的外沟333a至333d的相邻两个外沟之间。因此，引线361a至361d和配线380被形成在基部320上。

即使在图22中，在把用作电极360a至360d、引线361a至361d和配线380的图案转印到光致抗蚀剂的过程中，曝光设备也将焦点设在基部320的上表面上。因此，能够以几微米的精度来形成配线380。尤其是在图22中，因为引线361a至361d被形成在基部320上，所以不仅配线380，而且引线361至361d，都能够以几微米的精度来形成。即使对于电极360a至360d，也在曝光设备能够精确转印图案的范围内或附近的具有较小图像散焦的区域中，完成图案转印。因此，有可能精确地形成电极360a至360d。

结果，突出部340的高程差能够获得期望值。因此，突出部340能够获得大倾斜角，使得反射镜230能够获得比以前大的转动角。

可以通过和制造上述图14至16B所示反射镜阵列相同的方法，来制造具有图22所示分离外沟的反射镜阵列。

在本实施方式中，通过蚀刻硅基板400，来形成具有突出部340等的电极基板300、301或302。反之，可以通过在任意基板上沉积任意基板，来形成具有突出部340等的电极基板300、301或302。

如上所述，根据本实施方式，因为突出部被形成在基部中所形成的沟中，以增大突出部的高程差，所以反射镜能够获得大转动角。配线被形成在基部上，并且电极被形成在基板中所形成的沟、以及从沟中伸出的突出部上。因此，将曝光设备的焦点设在基部的上表面上，允许以所需精度来形成配线和电极。

【第九实施方式】

首先将描述传统反射镜器件。如图13所示，在传统反射镜器件8200中，通过经由配线8370向电极8340a至8340d施加单独电压所产生的电场向反射镜8230提供吸引力，并使反射镜8230转动几度的角度。当没有电压施加于电极8340a至8340d时，反射镜8230几乎平行于电极基板8301(该状态以下将被称为初始位置)，如图13中的实线所示。当向该状态下的电极8340a至8340d施加单独电压时，反射镜8230将倾斜，如图13中的虚线所示。

图23示出了具有反射镜器件8200的光开关。光开关8400包括：一对准直仪阵列8410和8420，每个准直仪阵列都具有二维布置的多条光纤；以及一对反射镜阵列8430和8440，每个反射镜阵列都具有二维布置的多个上述反射镜器件8200。在光开关8400中，从用作输入端口的准直仪阵列8410输入的光束被反射镜8430和8440反射，到达用作输出端口的准直仪阵列8420，并从准直仪阵列8420输出。例如，从准直仪阵列8410的光纤8410a进入光开关8400的光束a照射反射镜阵列8430的反射镜器件8200a。该光束a被反射镜器件8200a的反射镜8230反射，并到达反射镜阵列8440的反射镜器件8200b。和反射镜阵列8430中一样，在反射镜阵列8440中，该光束a被反射镜器件8200b的反射镜8230反射，并到达准直仪阵列8420的光纤8420a。这样，光开关8400能够把从准直仪阵列8410输入的准直光，以光束的形式在空间上交叉连接到准直仪阵列8420，而不用将其转换成电信号。

在光开关8400中，二维布置在反射镜阵列8430和8440中的反射镜器件8200的相同组成元件具有相同的形状。例如，在反射镜之间，反射镜8230的尺寸，可移动框架连接部8211a和8211b以及反射镜连接部8221a和8221b的形状，反射镜8230与可移动框架连接部8211a和8211b之间或反射镜8230与反射镜连接部8221a和8221b之间的相对位置，反射镜8230与电极8340a至8340d之间的相对位置，以及电极8340a至8340d的尺寸，都不变。如上所述，在传统光开关8400中，具有相同形状的反射镜器件8200布置在反射镜阵列8430和8440中。因此，反射镜阵列8430和8440中的每个反射镜8230都几乎平行于电极基板8301，如图24所示。图24图解说明了布置在反射镜阵列8430和8440中的多个反射镜器件8200的反射镜8230的截面。反射镜阵列8430具有与反射镜8230对应的反射镜8431至8435。反射镜阵列8440具有与反射镜8230对应的反射镜8441至8445。

在初始位置，反射镜阵列8430的反射镜8431至8435几乎平行于电极基板8301，并且这样布置，以致光束照射对立的反射镜阵列8440中的对应反射镜。例如，反射镜8431将图24中由a所指示的光束(以下将称为光束a)反射到作为反射镜8431对应物的反射镜8441。反射镜8433将图24中由b所指示的光束(以下将称为光束b)反射到作为反射镜8433对应物的反射镜8443。反射镜8435利用图24中由c所指示的光束(以下将称为光束c)来照射作为反射镜8435对应物的反射镜8445。对立的反射镜表示，例如当从光束反射面的后面投影一个反射镜阵列并且从光束反射面来观看另一反射镜阵列时，位于对立的反射镜阵列中相同位置的反射镜。

当向光开关8400的反射镜阵列8430中的反射镜8431至8435的电极8340a至8340d施加单独电压以使反射镜8431至8435倾斜时，照射反射镜8431至8435的光束可以照射反射镜阵列8440中的任意反射镜。

然而，在传统反射镜阵列中，如果应该通过使反射镜器件的反射镜倾斜来使光束照射二维目标，则反射镜倾斜角将随反射镜阵列中的反射镜器件的位置而变。

例如，在图24所示具有一对反射镜阵列8430和8440的光开关8400中，当反射镜8431在正方向(从正面看时，图24中向右的方向)上从初始位置倾斜θ1的1/2时，光束a将照射作为目标的反射镜阵列的8440的反射镜8445。因此，为了用光束a照射对立反射镜阵列8440的所有反射镜8441至8445，反射镜8431必须能够在正方向上从初始位置倾斜θ1的1/2。

当反射镜8433在负方向(从正面看时，图24中向左的方向)上从初始位置倾斜θ2的1/2时，光束b将照射反射镜8441。当反射镜8433在正方向上从初始位置倾斜θ3的1/2时，光束b将照射反射镜8445。因此，为了用光束b照射对立反射镜阵列8440的所有反射镜8441至8445，反射镜8433必须能够在负方向上从初始位置倾斜θ2的1/2，并且能够在正方向上从初始位置倾斜θ3的1/2。

当反射镜8435在负方向上从初始位置倾斜θ4的1/2时，光束c将照射反射镜8441。因此，为了用光束c照射对立反射镜阵列8440的所有反射镜8441至8445，反射镜8435必须能够在负方向上从初始位置倾斜θ4的1/2。

如上所述，在传统反射镜阵列中，反射镜倾斜角随反射镜阵列中的位置而变。然而，因为反射镜器件具有相同形状，所以对于同一反射镜阵列中所包括的反射镜器件，所有反射镜器件都必须能够倾斜所需的相同角度。例如，图24中的反射镜8431至8435必须能够在正方向上倾斜θ1的1/2，并能在负方向上倾斜θ4的1/2。然而，因为使用MEMS技术的反射镜器件难以在低电压下增大反射镜倾斜角，所以需要一种能够减小反射镜倾斜角的反射镜器件。

为解决上述问题而提出了本实施方式，本实施方式的目的是提供一种能够减小反射镜倾斜角的反射镜器件，一种反射镜阵列以及一种光开关。

接下来将描述本实施方式。在本实施方式中，支轴突起的位置偏离了反射镜中心，以减小反射镜倾斜角。和第八实施方式中相同的附图标记表示第九实施方式中的相同组成元件。图25A和25B主要部分地示出了把反射镜作为反射镜阵列的组成单元的反射镜器件。

根据本实施方式的反射镜器件2具有以下结构：具有反射镜的反射镜基板200和具有电极的电极基板300并行布置。如图25A所示，由几乎柱状突出部形成的枢轴(支轴突起)350存在于电极基板300的第一台阶341的上表面上偏离该上表面中心的点处。电极基板300的突出部320面对反射镜基板200的反射镜230。因此，枢轴350的位置偏离了垂直于反射镜230平面的中心轴。即，当把反射镜230的中心投影到电极基板300上时，反射镜230的中心和枢轴350位于电极基板300上的不同点处，而不重合。根据反射镜阵列中的反射镜器件2的位置，来设置枢轴350从几乎第一台阶341的中心移动的距离和方向。

如图26所示，在传统反射镜器件8200中，枢轴8330几乎面对反射镜8230的中心。因此，当向电极8340a至8340d施加均匀电压时，均匀的吸引力将作用于整个反射镜8230。反射镜8230靠近电极基板8301那一侧，并与枢轴8330接触。反射镜8230几乎平行于电极基板8301，即垂直于枢轴8330的轴(由图26中的交替长短虚线指示)。

相反，在本实施方式的反射镜器件2中，枢轴350的位置偏离了面对枢轴350的反射镜230的中心。因此，当向电极360a至360d施加均匀电压(以下将称为偏压)时，反射镜230将与枢轴350接触，并从其中反射镜垂直于枢轴350的轴(由图27中的交替长短虚线指示)的状态(由图27中的点线指示)(该状态以下将称为初始状态)倾斜了一预定角度。在本实施方式中，向该状态下的电极360a至360d施加单独位移电压，由此使反射镜230关于枢轴350倾斜。

接下来将描述根据本实施方式的反射镜阵列，以及具有该反射镜阵列的光开关。

如图28所示，在根据本实施方式的反射镜阵列500中，参考图25A、25B和27描述的反射镜器件2以矩阵形式二维地布置。

如图29所示，根据本实施方式的光开关600包括：一对准直仪阵列610和620，每个准直仪阵列都有二维布置的多条光纤；以及一对反射镜阵列510和520，每个反射镜阵列都包括上述反射镜阵列500。在光开关600中，从用作输入端口的准直仪阵列610输入的光束被反射镜阵列510和520反射，到达用作输出端口的准直仪阵列620，并从准直仪阵列620输出。例如，从准直仪阵列610的光纤610a进入光开关600的光束a照射反射镜阵列510的反射镜器件2-1。该光束a被反射镜器件2-1的反射镜230反射，并到达反射镜阵列520的反射镜器件2-2。和反射镜阵列510中一样，在反射镜阵列520中，该光束a被反射镜器件2-2的反射镜230反射，并到达准直仪阵列620的光纤620a。这样，光开关600能够把从准直仪阵列610输入的准直光，以光束的形式在空间上交叉连接到准直仪阵列620，而不用将其转换成电信号。

在反射镜阵列500中，每个反射镜器件的枢轴350的位置(由图28中的虚圆圈指示)都偏离了反射镜230的中心(由图28中的×指示)，以便在初始状态下将光束反射到位于对立反射镜阵列中心的反射镜。例如，在图28所示的反射镜阵列500中，每个反射镜器件2的枢轴350都存在于把位于反射镜阵列500中心的反射镜器件2a连接到反射镜器件2的反射镜230中心的直线上。当距反射镜器件2a的距离增大时，每个反射镜器件2的枢轴350的位置都逐渐从反射镜器件2的反射镜230中心向反射镜器件2a的相对侧偏离。反射镜器件2a的枢轴350存在于面对反射镜230中心的位置。因此，当向反射镜阵列500的每个反射镜器件2的电极360a至360d施加偏压时，反射镜230与枢轴350接触并倾斜，以便将收到的光束反射到对立反射镜阵列中心处的反射镜。

图30是反射镜阵列510和520的示意截面图。图30图解说明了反射镜阵列510和520中布置的多个反射镜器件2的反射镜230的截面。反射镜阵列510的反射镜511至515和反射镜阵列520的反射镜521至525的每一个都对应于上述反射镜230。

如图30所示，当向反射镜阵列510的每个反射镜器件2的电极360a至360d施加偏压时，反射镜511至515的每一个都取决于反射镜阵列510中的位置而倾斜一预定角度。在该初始状态，反射镜511至515倾斜，以便把输入到反射镜阵列510的光束反射到位于反射镜阵列520中心的反射镜523。为了用光束照射反射镜阵列520的反射镜521至525，反射镜511至515只需能够在正方向(从正面看时，图30中向右的方向)和负方向(从正面看时，图30中向左的方向)上倾斜几乎相同的角度。

例如，当图30中的反射镜511在负方向上从初始状态倾斜θ5的1/2时，光束a将照射反射镜521。当反射镜511在正方向上从初始状态倾斜θ6的1/2时，光束a将照射反射镜525。因此，为了用光束a来照射对立反射镜阵列520的所有反射镜521至525，反射镜511只需能够在负方向上从初始状态倾斜θ5的1/2，并在正方向上从初始状态倾斜θ6的1/2。

当反射镜515在负方向上从初始状态倾斜θ7的1/2时，光束c将照射反射镜521。当反射镜515在正方向上从初始状态倾斜θ8的1/2时，光束c将照射反射镜525。因此，为了用光束来照射对立反射镜阵列520的所有反射镜521至525，反射镜515只需能够在负方向上从初始状态倾斜θ7的1/2，并在正方向上从初始状态倾斜θ8的1/2。

在图24所示的传统反射镜阵列8430中，为了用光束a来照射对立反射镜阵列8440的所有反射镜8441至8445，与本实施方式的反射镜阵列510的反射镜511对应的反射镜8431必须能够在正方向从初始位置倾斜θ1(＝θ5+θ6)的1/2。另外，与本实施方式的反射镜阵列510的反射镜515对应的反射镜8435必须能够在负方向上从初始位置倾斜θ4(＝θ7+θ8)的1/2。因为传统反射镜阵列8430的反射镜器件8200具有相同形状，所以反射镜230必须能够在正方向上倾斜θ1的1/2，并且必须能够在负方向上倾斜θ4的1/2。

然而，在本实施方式中，例如如上所述，反射镜511只需能够在负方向上从初始状态倾斜θ5的1/2，并在正方向上从初始状态倾斜θ6的1/2。该角度小于，并且更具体地说，大约等于传统反射镜阵列8430中的反射镜器件8200的反射镜230的倾斜角的1/2。如上所述，根据本实施方式的反射镜阵列能够减小反射镜倾斜角。因此，反射镜器件和反射镜阵列的驱动电压可以低。

接下来将描述一种制造根据本实施方式的反射镜器件和反射镜阵列的方法。由SOI基板来形成反射镜基板200。

首先，使具有埋入绝缘层250的SOI基板那侧(主表面：SOI层)经受周知的光刻和如DEEP RIE的蚀刻，以便在单晶硅层中形成符合框架部210、可移动框架连接部211a和211b、可移动框架220、反射镜连接部221a和221b以及反射镜230的形状的沟槽。

在SOI基板的下表面上，形成在与这些沟槽对应的预定区域中具有开口的抗蚀剂图案。通过利用例如SF₆进行干蚀刻，来从SOI基板的下表面选择性地蚀刻掉硅。在该蚀刻中，通过把埋入绝缘层250用作蚀刻停止层，来在SOI基板的下表面上形成开口和框形部件240。硅的蚀刻可以是使用例如氢氧化钾的湿蚀刻。

通过利用例如CF6进行干蚀刻，来去除暴露于该开口的埋入绝缘层250区域。利用该工艺，来形成反射镜基板201。可以利用氢氟酸来去除埋入绝缘层250。

另一方面，由例如硅基板来形成电极基板8301。首先，通过把由氮化硅薄膜或氧化硅薄膜制成的预定掩模图案用作掩模并使用氢氧化钾溶液，来选择性地蚀刻硅基板。通过重复上述工艺，来形成基部310、第一和第二台阶321和322、枢轴350及凸部360a和360b。取决于反射镜阵列500中的位置，把枢轴350形成在偏离第一台阶341中心的位置。把反射镜阵列500中心处的反射镜器件2的枢轴350形成在几乎第一台阶341的中心处。

使被蚀刻侧的硅基板表面氧化，以形成氧化硅薄膜。例如通过汽相沉积来在氧化硅薄膜上形成金属膜，并通过周知的光刻和蚀刻对该金属膜进行图案化，以形成电极360a至360d、引线341a至341d和配线370。利用该工艺，来形成具有上述形状的电极基板300。

然后，将反射镜基板200接合到电极基板300上，以形成具有反射镜器件2的反射镜阵列500，该反射镜器件2能够通过向电极360a至360d施加电场来移动反射镜230。根据反射镜阵列500中每个反射镜器件2的位置，来调节这样制造的反射镜阵列500的每个反射镜器件2的枢轴350的位置。一旦向电极360a至360d施加偏压，每个反射镜器件就都把光束反射到对立反射镜阵列520的中心处的反射镜上。这允许减小每个反射镜器件2的反射镜230的倾斜角。

在本实施方式中，图28所示的反射镜阵列500具有5×5反射镜器件2。然而，反射镜阵列500中所设置的反射镜器件2的数目不限于5×5，而是可以根据需要随意设置。

根据本实施方式的反射镜阵列520可以具有和反射镜阵列510相同的结构。

根据本实施方式的反射镜器件2的反射镜230不一定需要一维地倾斜，如图30所示。反射镜230可以围绕可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴二维地倾斜。因此，取决于反射镜阵列500中反射镜器件2的位置，来二维地调节反射镜器件2的第一台阶341上的枢轴350的位置。

在本实施方式中，枢轴350被设置在突出部320上。然而，枢轴350可以存在于电极基板300上。在这种情况下，电极360a至360d被形成在电极基板300上。

在本实施方式中，向电极360a至360d施加偏压和位移电压。然而，可以只施加位移电压。

在本实施方式中，在突出部340上没有形成第三台阶343。然而，本发明也可应用于具有第三台阶343的反射镜器件。类似，虽然在本实施方式中没有形成外沟，但是本发明也可应用于具有外沟的反射镜器件。

根据本实施方式的反射镜器件2和反射镜阵列不仅可用于光开关中，而且也可用于测量设备、显示器和扫描仪中。在这种情况下，根据应用用途和规范，来将反射镜器件2的枢轴350设置在任意位置。

如上所述，根据本实施方式，因为支轴突起的位置偏离了反射镜中心，所以当向电极施加偏压时，反射镜倾斜了一预定角度。因为反射镜从该倾斜状态倾斜，所以反射镜的倾斜角可以小。这也允许在低电压下驱动反射镜器件。

【第十实施方式】

接下来将描述本发明第十实施方式。在本实施方式中，连接部和对立连接部具有不同的结构，以减小反射镜倾斜角。

与第八及第九实施方式中相同的附图标记表示第十实施方式中的相同组成元件。图31主要部分地示出了把反射镜作为反射镜阵列组成单元的反射镜器件2。根据本实施方式的反射镜阵列包括以矩阵形式二维布置的多个反射镜器件。

反射镜器件2具有以下结构：具有反射镜的反射镜基板200和具有电极的电极基板并行布置。反射镜基板200具有：板状框架部210，该板状框架部210具有当从上侧观看时几乎为圆形的开口；可移动框架220，该可移动框架220具有当从上侧观看时几乎为圆形的开口，并且通过一对可移动框架连接部211a和211b而布置在框架部210的开口中；反射镜230，当从上侧观看时该反射镜230几乎为圆形，并且该反射镜230通过一对反射镜连接部221a和221b而布置在可移动框架220的开口中；以及被形成在框架部210的上表面上、以包围可移动框架220和反射镜230的框形部件240。

包括之字形扭簧且被设置在可移动框架220的第一槽口222a和222b中的这对可移动框架连接部211a和211b将框架部210连接到可移动框架220。该结构使可移动框架220可以围绕通过这对可移动框架连接部211a和211b的可移动框架旋转轴转动。可移动框架连接部211a和211b具有不同的结构，并且尤其具有不同的弹簧常数。例如在图31中，可移动框架连接部211a比可移动框架连接部211b厚。因此，可移动框架连接部211a的弹簧常数大于可移动框架连接部211b的弹簧常数。

包括之字形扭簧且被设置在可移动框架220的第二槽口223a和223b中的这对反射镜连接部221a和221b将可移动框架220连接到反射镜230。该结构使反射镜230可以围绕通过这对反射镜连接部221a和221b的反射镜旋转轴转动。反射镜连接部221a和221b具有不同的结构，并且尤其具有不同的弹簧常数。例如在图31中，反射镜连接部221a比反射镜连接部221b厚。因此，反射镜连接部221a的弹簧常数大于反射镜连接部221b的弹簧常数。可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴以直角相交。

以下将参考图32来描述可移动框架连接部211a和221b及反射镜连接部221a和221b的弹簧常数的量级。图32是可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b中所包括的扭簧的横截面图。根据本实施方式的反射镜阵列的可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的弹簧常数主要表示反射镜基板200与电极基板300的距离方向，即Z轴方向上的弹簧常数。Z轴方向的弹簧常数量级取决于以下要素。

Z轴方向的弹簧常数量级取决于图32中的扭簧的X方向长度11。长度11越长，弹簧常数就越小。相反，长度11越短，弹簧常数就越大。

Z轴方向的弹簧常数量级也取决于图32中的扭簧的Y方向长度12。长度12越长，弹簧常数就越小。相反，长度12越短，弹簧常数就越大。

Z轴方向的弹簧常数量级也取决于图32中的扭簧的宽度t。宽度t越小，即扭簧越薄，弹簧常数就越小。相反，宽度t越大，即扭簧越厚，弹簧常数就越大。

Z轴方向的弹簧常数量级也取决于图32中的扭簧的相邻扭簧单元之间的间距p，即扭簧的之字形的节距。间距p越大，弹簧常数就越小。相反，间距p越小，弹簧常数就越大。

Z轴方向的弹簧常数量级也取决于图32中的扭簧的之字形折返数n。数n越大，即扭簧折返数越大，弹簧常数就越小。相反，数n越小，即扭簧折返数越小，弹簧常数就越大。

Z轴方向的弹簧常数量级也取决于图32中的扭簧的厚度h。厚度h越小，即扭簧越薄，弹簧常数就越小。相反，厚度h越大，即扭簧越厚，弹簧常数就越大。

在根据本实施方式的反射镜阵列中，在一对部件之间，即可移动框架连接部211a和211b之间以及反射镜连接部221a和221b之间，上述要素中至少有一个发生变化。这造成可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的每一个都具有不同于对应连接部的弹簧常数。

和上述Z轴方向的弹簧常数量级一样，X和Y方向的弹簧常数以及围绕X轴旋转的弹簧常数也随扭簧的形状而变。这将参考图33A至34B进行描述。图33A至34B示出了由例如Si制成且具有简单矩形截面梁结构的扭簧的宽度与弹簧常数之间的关系。参考图33A和34A，右边的纵坐标代表绕纵轴即扭簧X轴旋转的弹簧常数。左边的纵坐标代表高度方向即扭簧Z轴方向的弹簧常数。横坐标代表宽度，即扭簧Y方向长度。参考图33A和34A，曲线a表示围绕扭簧X轴旋转的弹簧常数与扭簧宽度之间的关系。曲线b表示扭簧Z轴方向的弹簧常数与扭簧宽度之间的关系。

如图33A和34A的曲线a所示，扭簧的宽度越小，绕扭簧X轴旋转的弹簧常数就越小。扭簧的宽度越大，该弹簧常数就越大。当某一参数，如和扭簧形状相关的扭簧宽度，改变时，不仅上述扭簧Z轴方向的弹簧常数，而且X和Y方向弹簧常数以及绕X轴旋转的弹簧常数，也都改变。如果绕X轴旋转的弹簧常数改变了，则为使反射镜倾斜到预定角度所需的电压也将改变。当扭簧Z轴方向的弹簧常数改变时，必须设定一种不改变X和Y方向的弹簧常数以及围绕扭簧X轴旋转的弹簧常数的扭簧形状。因此，例如，将X和Y方向的弹簧常数以及围绕扭簧X轴旋转的弹簧常数固定为任意值。

例如，在图33B中X方向长度为180μm、高度为10μm的扭簧中，围绕X轴旋转的弹簧常数被设为1.0×10^-8。如图33所示，从曲线a计算扭簧宽度为1.8μm，并且从曲线b计算Z轴方向弹簧常数为69。假定图33B中的扭簧X方向长度变为210μm，如图34B所示，并且与图33中的扭簧一样，围绕X轴旋转的弹簧常数为1.0×10^-8。如图34A所示，从曲线a计算扭簧宽度为1.9μm，并且从曲线b计算Z轴方向弹簧常数为47。

如上所述，当某一参数，如和扭簧形状相关的扭簧宽度或长度，改变时，可以改变扭簧Z轴方向的弹簧常数，而不用改变绕扭簧X轴旋转的弹簧常数。

接下来将参考图31、35和36，来描述根据本实施方式的反射镜阵列的反射镜器件的操作。图35和36示出了沿图31中的线I-I取的主要部分的截面，以便说明反射镜230与反射镜连接部221a及221b之间的关系。图35和36举例说明了包括没有任何突出部的平坦电极的反射镜器件。然而，本实施方式也可应用于具有突出部的反射镜器件。图35和36也举例说明了没有任何外沟的反射镜器件。然而，本实施方式也可应用于具有外沟的反射镜器件。

首先将描述反射镜器件的一维倾斜操作。在图35所示的传统反射镜器件8200中，反射镜连接部8221a和8221b具有相同结构。因此，由反射镜连接部8221a和8221b支撑的反射镜8230的两端通过相同的悬挂力而连接到可移动框架8220。因此，当向电极8340a至8340d施加均匀电压时，均匀的吸引力将作用于整个反射镜8230。反射镜8230变得几乎平行于基部8310，如图35中的虚线所示。

在图36所示的本实施方式的反射镜器件2中，用作一对部件的反射镜连接部221a和221b具有不同结构，并且尤其具有不同的弹簧常数。因此，由反射镜连接部221a和221b支撑的反射镜230的两端通过不同的悬挂力而连接到可移动框架220。因此，当向电极340a至340d施加均匀电压(以下将称为偏压)，以使吸引力作用于反射镜230上时，反射镜230将相对于基部310倾斜一预定角度(该状态以下将称为初始状态)，如图36中的虚线所示。

接下来将描述反射镜器件的二维倾斜操作。在图31所示的反射镜器件2中，可移动框架连接部211a具有比可移动框架连接部211b大的弹簧常数，并且反射镜连接部221a具有比反射镜连接部221b大的弹簧常数。因此，当向电极340a至340d施加偏压时，平行于框架部210的可移动框架220向基部310那侧倾斜，同时减小了到基部310的Y方向距离(该运动以下将称为“Y方向倾斜”)。平行于可移动框架220的反射镜230向基部310那侧倾斜，同时减小了到基部310的X方向距离(该运动以下将称为“X方向倾斜”)。因此，在本实施方式的反射镜器件2中，当向电极340a至340d施加具有均匀幅度的电压时，平行于框架部210的反射镜230将向基部310那侧倾斜，同时减小了图31中箭头a方向上到基部310的距离(该运动以下将称为“a方向倾斜”)。在本实施方式中，通过向该状态下的电极340a至340d施加单独控制电压，来使反射镜230倾斜。

图37示出了包括根据本实施方式的反射镜器件2的反射镜阵列的例子。图37说明了向电极340a至340d施加预定偏压的一种状态。图37所示的每个反射镜器件都处于从正面观看的图31所示的状态。即，每个反射镜器件都具有水平方向上的反射镜连接部221a和221b，以及垂直方向上的可移动框架连接部211a和211b。

在根据本实施方式的反射镜阵列700中，参考图31和36描述的反射镜器件2以矩阵形式二维地布置。反射镜阵列700对应于图29所示的光开关600的反射镜阵列510和520。在反射镜阵列700中，每个反射镜器件中的可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的每一个都具有与对应连接部不同的弹簧常数，使得在向电极340a至340d施加均匀偏压的初始状态下，反射镜230把光束反射到位于对立反射镜阵列中心的反射镜上。在位于反射镜阵列700中心的反射镜器件中，可移动框架连接部211a和211b及反射镜框架221a和221b的每一个都具有和对应连接部相同的弹簧常数。

例如，在与X方向相反的方向(以下将称为“-X方向”)上和反射镜器件2a相邻的反射镜器件2b中，反射镜连接部221a的Z轴方向弹簧常数大于反射镜连接部221b的Z轴方向弹簧常数，以致在初始状态下，其反射镜230在X方向的倾斜大于反射镜器件2a中的反射镜230在X轴方向的倾斜。在-X方向上和反射镜器件2b相邻的反射镜器件2c中，在初始状态下其反射镜230在X方向的倾斜大于反射镜器件2b的反射镜230在X方向的倾斜。例如，如果反射镜器件2c和2b的反射镜连接部221b具有相同的Z轴方向弹簧常数，则反射镜器件2c的反射镜连接部221a的Z轴方向弹簧常数被设为大于反射镜器件2b的反射镜连接部221b的Z轴方向弹簧常数。

在与Y方向相反的方向(以下将称为“-Y方向”)上和反射镜器件2a相邻的反射镜器件2d中，可移动框架连接部211a的Z轴方向弹簧常数大于可移动框架连接部211b的Z轴方向弹簧常数，以致在初始状态下，其反射镜230在Y方向的倾斜大于反射镜器件2a中的反射镜230在Y轴方向的倾斜。在-Y方向上和反射镜器件2d相邻的反射镜器件2e中，在初始状态下其反射镜230在Y方向的倾斜大于反射镜器件2d的反射镜230在Y轴方向的倾斜。例如，如果反射镜器件2d和2e的可移动框架连接部211b具有相同的Z轴方向弹簧常数，则反射镜器件2e的可移动框架连接部211a的Z轴方向弹簧常数被设为大于反射镜器件2d的可移动框架连接部211a的Z轴方向弹簧常数。

在-X和-Y方向，即与图37中箭头a方向相反的方向(以下将称为“-a方向”)上和反射镜器件2a相邻的反射镜器件2f中，可移动框架连接部211a的Z轴方向弹簧常数大于可移动框架连接部211b的Z轴方向弹簧常数，并且反射镜连接部221a的Z轴方向弹簧常数大于反射镜连接部221b的Z轴方向弹簧常数，以致在初始状态下，其反射镜230在X和Y方向，即图37中箭头a方向(以下将称为“a方向”)的倾斜大于反射镜器件2a中的反射镜230的倾斜。在-a方向上和反射镜器件2f相邻的反射镜器件2g中，在初始状态下其反射镜230在a方向的倾斜大于反射镜器件2f的反射镜230在a方向的倾斜。例如，如果反射镜器件2f和2g的可移动框架连接部211b及反射镜连接部221b具有相同的Z轴方向弹簧常数，则反射镜器件2g的可移动框架连接部211a和反射镜连接部221a的Z轴方向弹簧常数被设为，大于反射镜器件2f的可移动框架连接部211b和反射镜连接部211b的Z轴方向弹簧常数。

在-Y方向上和反射镜器件2c相邻的反射镜器件2h中，在初始状态下，其反射镜230在X方向的倾斜类似于反射镜器件2c和2g中的反射镜230，并且在Y方向的倾斜类似于反射镜器件2d和2f中的反射镜230。例如，如果反射镜器件2c、2d、2f、2g和2h的可移动框架连接部211b及反射镜连接部221b具有相同的Z轴方向弹簧常数，则反射镜器件2h的可移动框架连接部211a具有和反射镜器件2d和2f的可移动框架连接部211a相同的Z轴方向弹簧常数。另外，反射镜器件2h的反射镜连接部2h具有和反射镜器件2c和2g的反射镜连接部221a相同的Z轴方向弹簧常数。

如上所述，可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b具有取决于反射镜阵列700中的位置而设定的弹簧常数。当向电极340a至340d施加具有均匀幅度的偏压时，反射镜阵列700的每个反射镜器件2的反射镜230都倾斜，以便将接收到的光束反射到对立反射镜阵列中心处的反射镜上。该反射操作和第九实施方式中参考图30所描述的反射操作相同。

图30是沿图37中的线II-II取的横截面图。图30图解说明了反射镜阵列510和520中布置的多个反射镜器件2的反射镜230的截面，反射镜阵列510和520的每一个都包括反射镜阵列700。反射镜阵列510的反射镜511至515和反射镜阵列520的反射镜521至525的每一个都对应于上述反射镜阵列700中所包括的反射镜器件2的反射镜230。图30所示的反射镜阵列510和520分别对应于图29所示的光开关600的反射镜阵列510和520。

如上所述，在本实施方式中，可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的每一个都具有与对应连接部不同的弹簧常数。因为在初始状态下反射镜倾斜一预定角度，因此反射镜倾斜角可以小。

通过和上述第九实施方式中相同的制造方法，来制造根据本实施方式的反射镜器件和反射镜阵列。

在本实施方式中，在单晶硅层中形成符合框架部210、可移动框架连接部211a和211b、可移动框架220、反射镜连接部221a和221b以及反射镜230的形状的沟槽过程中，在取决于反射镜阵列中的位置来改变弹簧常数的同时，形成可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b。

根据反射镜阵列700中的位置，来调节这样制造的反射镜阵列700的每个反射镜器件2的可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的弹簧常数。一旦向电极340a至340d施加预定偏压，每个反射镜器件就都把光束反射到对立反射镜阵列800中心处的反射镜上。这允许减小每个反射镜器件2的反射镜230的倾斜角。

图38示出了反射镜基板200的修改。在本实施方式中，如上所述，可移动框架连接部211a和211b被设置在可移动框架220中所形成的第一槽口222a和222b中。然而，可移动框架连接部211a和211b不一定需要位于该第一槽口222a和222b中，而是可以位于框架部210中所形成的第三槽口224a和224b中，如图38所示。

电极340a至340d不一定需要位于基部310上，而是可以位于例如基部310上所设置的突出部上。作为选择，电极340a至340d可以位于突出部和基部310上。

在本实施方式中，图37所示的反射镜阵列700具有5×5反射镜器件2。然而，反射镜阵列700中所设置的反射镜器件2的数目不限于5×5，而是可以根据需要随意设置。本实施方式的反射镜阵列800可以具有和反射镜阵列700相同的结构。

根据本实施方式的反射镜器件2和反射镜阵列不仅可用于光开关中，而且可用于测量器件、显示器和扫描仪中。在这种情况下，根据应用的用途和规范，来将突出部320和电极340a至340d设置在任意位置。

在本实施方式中，通过调节可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221和221b的每一个中所包括的扭簧的Z轴方向弹簧常数，来使反射镜230在初始状态下倾斜。反之，可以调节围绕扭簧X轴旋转的弹簧常数。即使这样也能使反射镜230在初始状态下倾斜。

在本实施方式中，向电极340a至340d施加偏压和位移电压。然而，可以只施加位移电压。

如上所述，根据本实施方式，每个连接部都具有和对应连接部不同的结构，使得根据施加于电极的偏压来使反射镜倾斜一预定角度。因为通过在该倾斜状态下施加控制电压来使反射镜倾斜，所以反射镜倾斜角可以小。即使当必须大幅度倾斜反射镜时，反射镜也能在低压下操作。

【第十一实施方式】

接下来将描述本发明第十一实施方式。本实施方式通过将电极设置在基板上关于伸到电极基板上的反射镜的旋转轴不对称的位置上，来减小反射镜倾斜角。和第八至第十实施方式中相同的附图标记表示第十一实施方式中的相同组成元件。图39A和39B主要部分地示出了把反射镜作为反射镜阵列组成单元的反射镜器件2。在本实施方式中，将举例描述具有无任何突出部的平板电极的反射镜器件。

反射镜器件2具有以下结构：具有圆形反射镜230的反射镜基板200和具有电极340a至340d的电极基板300并行布置。如图39A和39B所示，电极340a至340d被形成在电极基板300上关于伸出到电极基板300上的反射镜230的可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴至少之一不对称的任意位置。电极340a至340d具有扇形，通过沿平行于可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴的分割线、把具有和反射镜230相同大小的圆分割成四个相同大小的部分，来获得这些扇形。电极340a至340d的中心指示该圆的中心。该中心通过这些分割线的交点。根据反射镜阵列中反射镜器件2的位置，来设置电极340a至340d从几乎电极基板300的中心移动的距离和方向。这些分割线不一定需要仅包括直线，而是也可以包括任意曲线。

如图40所示，在传统反射镜器件8200中，电极8340a至8340d被形成在基部8310上关于伸出到电极基板8301上的反射镜8230的可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴对称的位置。因此，如图40所示，反射镜8230的中心轴(由图40中的交替长短虚线所指示)与电极8340a至8340d的中心轴(由图40中的交替一长两短虚线所指示)匹配。因此，当向电极8340a至8340d施加均匀电压时，均匀的吸引力将作用于整个反射镜8230。反射镜8230几乎平行于电极基板8301的基部8310的主表面，即几乎垂直于反射镜8230的中心轴。反射镜8230的中心轴表示通过反射镜8230中心，且垂直于反射镜8230平面，即平行于反射镜基板8201与电极基板8301之间距离方向的的直线。电极8340a至8340d的中心轴指示通过电极8340a至8340d的中心，且垂直于电极8340a至8340d平面，即平行于反射镜基板8201与电极基板8301之间距离方向的直线。

相反，在本实施方式的反射镜器件2中，电极340a至340d被形成在基部310上关于伸出到电极基板300上的反射镜230的可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴至少之一不对称的位置。因此，如图41所示，反射镜230的中心轴(由图41中的交替长短虚线所指示)与电极340a至340d的中心轴(由图41中的一长两短虚线所指示)不匹配。因此，当向电极340a至340d施加均匀电压(以下将称为偏压)时，吸引力将作用于面对电极340a至340d的部分。反射镜230从垂直于中心轴的状态(由图41中的点线所指示)，倾斜了一预定角度(该状态以下将称为“初始状态”)。在本实施方式中，通过向该状态下的电极340a至340d施加单独控制电压，来使反射镜230倾斜。

接下来将参考图42来描述根据本实施方式的反射镜阵列。在根据本实施方式的反射镜阵列800中，参考图39A、39B和41所描述的反射镜器件2以矩阵形式二维地布置。反射镜阵列800对应于图29所示的光开关600的反射镜阵列510和520。在反射镜阵列800中，每个反射镜器件的电极340a至340d(由图42中的点线所指示)都被形成在电极基板300上关于伸出到电极基板300上的反射镜230的旋转轴不对称的位置，使得反射镜230在初始状态下将光束反射到位于对立反射镜阵列中心的反射镜上。也有可能通过偏压幅度，来调节反射镜230的倾斜。

例如，在图42所示的反射镜阵列800中，每个反射镜器件2的电极340a至340d都位于把反射镜阵列800中心处的反射镜器件2a连接到反射镜器件2的反射镜230中心的直线上。当距反射镜器件2a的距离增大时，每个反射镜器件2的电极340a至340d的位置就从反射镜器件2的反射镜230中心向反射镜器件2a的相对侧偏离。随着反射镜器件2a与反射镜器件2之间的距离增大，这种布置增大了反射镜230的倾斜。反射镜器件2a的电极340a至340d的中心轴与反射镜230的中心轴匹配。当向反射镜阵列800的每个反射镜器件2的电极340a至340d施加具有均匀幅度的偏压时，反射镜230倾斜，以便将接收到的光束反射到对立反射镜阵列中心处的反射镜上。这种反射操作和参考图30所描述的第九实施方式中相同。

图30是沿图42中的线I-I取的横截面图。图30图解说明了反射镜阵列510和520中布置的多个反射镜器件2的反射镜230的截面，反射镜阵列510和520的每一个都包括反射镜阵列800。反射镜阵列510的反射镜511至515和反射镜阵列520的反射镜521至525的每一个都对应于上述反射镜230。图30所示的反射镜阵列510和520分别对应于图29所示的光开关600的反射镜阵列510和520。

如上所述，在本实施方式中，有可能减小反射镜倾斜角。这允许降低反射镜器件和反射镜阵列的驱动电压。

通过和上述第九实施方式中相同的制造方法，来制造根据本实施方式的反射镜器件和反射镜阵列。

在本实施方式中，在通过周知的光刻和蚀刻对金属膜进行图案化，以便形成电极340a至340d、引线341a至341d和配线370的步骤中，取决于反射镜阵列800中的位置，把电极340a至340d形成在偏离基部310中心的位置。位于反射镜阵列800中心的反射镜器件2的电极340a至340d被形成在几乎基部310的中心处。利用该工艺，来形成具有上述形状的电极基板300。

根据反射镜阵列800中的位置，来调节这样制造的反射镜阵列800的每个反射镜器件2的电极340a至340d的位置。一旦向电极340a至340d施加偏压，每个反射镜器件就都把光束反射到对立反射镜阵列800中心处的反射镜上。这允许减小每个反射镜器件2的反射镜230的倾斜角。另外，因为反射镜230在初始状态下倾斜，所以反射镜230的操作范围小，因此低电压驱动是可能的。

如上所述，根据本实施方式，电极被设置在基板上关于伸出到电极基板上的反射镜的旋转轴不对称的任意位置。通过施加于电极的偏压，来使反射镜倾斜一预定角度。因为通过在倾斜状态下施加控制电压，来使反射镜倾斜，所以反射镜倾斜角可以小。因为倾斜角小，所以低电压驱动是可能的。

【第十二实施方式】

接下来将描述本发明第十二实施方式。在本实施方式中，突出部被设置在第十一实施方式的电极基板300上，并且电极340a至340d被设置在该突出部和电极基板300上，如图43和44所示。因此，和第十一实施方式中相同的名称和附图标记表示第十二实施方式中的相同组成元件，并将根据需要省略对它们的描述。

反射镜器件2具有以下结构：具有反射镜的反射镜基板200和具有电极的电极基板300并行布置。

电极基板300具有板状基部310，以及从基部310表面(上表面)伸出的圆锥形突出部320。突出部320包括：具有截断金字塔形状且被形成在基部310上表面上的第二台阶322；具有截断金字塔形状且被形成在第二台阶322上表面上的第一台阶321；以及具有柱状且被形成在第一台阶321上表面上的枢轴330。取决于反射镜阵列中的位置，将突出部320的中心形成在偏离基部310中心的位置。根据反射镜阵列中反射镜器件2的位置，来设置突出部320中基部310中心移动的距离和方向。

四个扇形电极340a至340d被形成在包括突出部320外表面的基部310上表面上的、和对立反射镜基板200的反射镜230具有相同大小的圆中。在从上侧看的反射镜器件2中，电极340a至340d的中心几乎与枢轴330的中心匹配。如上所述，突出部320的位置取决于反射镜阵列800中的位置而偏离基部310的中心。因为中心轴不匹配，所以从上侧看时，电极340a至340d与反射镜230彼此部分地重叠。

在本实施方式的反射镜器件2中，反射镜230的中心轴(由图44中的交替长短虚线所指示)偏离了表面上具有电极340a至340d的突出部320的中心轴(由图44中的交替一长两短虚线所指示)，如图44所示。因此，当向电极340a至340d施加均匀偏压时，反射镜230将从垂直于中心轴的状态(由图44中的点线所指示)倾斜一预定角度(该状态以下将称为“初始状态”)。在本实施方式中，通过向该状态下的电极340a至340d施加单独控制电压，来使反射镜230倾斜。

通过以矩阵形式二维地布置反射镜器件2，来形成图42所示的反射镜阵列800。在具有图42所示反射镜器件2的反射镜阵列800中，每个反射镜器件2的突出部320的中心轴和电极340a至340d的中心轴都位于，把反射镜阵列800中心处的反射镜器件2a连接到反射镜器件2的反射镜230中心的直线上。当距反射镜器件2a的距离增大时，这些中心轴的位置从反射镜器件2的反射镜230中心逐渐向反射镜器件2a的相对侧偏离。反射镜器件2a的突出部320的中心轴和电极340a至340d的中心轴与反射镜230的中心轴匹配。当向反射镜阵列800的每个反射镜器件2的电极340a至340d均匀地施加偏压时，反射镜230倾斜，以便将接收到的光束反射到对立反射镜阵列中心处的反射镜上。这允许根据本实施方式的反射镜阵列减小了反射镜倾斜角。

接下来将描述一种制造根据本实施方式的反射镜阵列的方法。制造反射镜基板200的方法和第十一实施方式中一样。

在本实施方式中，在形成基部310、第一和第二台阶321和322、枢轴330以及突起部360a和360b的步骤中，取决于反射镜阵列中的位置，将突出部320形成在偏离基部310中心的位置。位于反射镜阵列800中心的反射镜器件2的突出部320被形成在几乎基部310中心处。利用该工艺，来形成具有上述形状的电极基板300。

根据反射镜阵列800中的位置，来调节这样制造的反射镜阵列800的每个反射镜器件2的突出部320的位置，即电极340a至340d的位置。一旦向电极340a至340d施加均匀偏压，每个反射镜器件就都把光束反射到对立反射镜阵列800中心处的反射镜上。这允许减小每个反射镜器件2的反射镜230的倾斜角。

在第十一和第十二实施方式中，图42所示的反射镜阵列800具有5×5反射镜器件2。然而，反射镜阵列800中所设置的反射镜器件2的数目不限于5×5，而是可以根据需要来随意设置。

根据第十一和第十二实施方式的反射镜器件2的反射镜230不仅如图30一维地倾斜，而且关于可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴而二维地倾斜。因此，根据反射镜阵列800中反射镜器件2的位置，来二维地调节反射镜器件2的电极340a至340d和突出部320在电极基板300上的位置。

根据第十一和第十二实施方式的反射镜器件2和反射镜阵列不仅可用于光开关中，而且可用于测量器件、显示器和扫描仪中。在这种情况下，根据应用的用途和规范，来将反射镜器件2的突出部320和电极340a至340d设置在任意位置。

在第十一和第十二实施方式中，通过调节电极基板300上突出部320或电极340a至340d的位置，来使反射镜230的中心轴偏离突出部320和电极340a至340d的中心轴。然而，可以通过调节反射镜基板200上反射镜230的位置，来使反射镜230的中心轴偏离突出部320和电极340a至340d的中心轴。

在第十一和第十二实施方式中，向电极340a至340d施加偏压和位移电压。然而，可以只施加位移电压。

如上所述，根据本实施方式，电极位于基板上关于伸出到电极基板上的反射镜的旋转轴不对称的任意位置。通过施加于电极的偏压，来使反射镜倾斜一预定角度。因为通过在该倾斜状态下施加控制电压来使反射镜倾斜，所以反射镜倾斜角可以小。因为倾斜角小，所以低电压驱动是可能的。

【第十三实施方式】

接下来将描述本发明第十三实施方式。本实施方式通过禁止反射镜器件的可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴至少之一通过反射镜重心，来减小反射镜倾斜角。和第八至第十二实施方式中相同的附图标记表示第十三实施方式中的相同组成元件。图45主要部分地示出了把反射镜作为反射镜阵列组成单元的反射镜器件2。在本实施方式中，将举例说明具有无任何突出部的平板电极的反射镜器件。

反射镜器件2具有以下结构：具有反射镜的反射镜基板200和具有电极的电极基板300并行布置。反射镜基板200具有：板状框架部210，该板状框架部210具有当从上侧观看时几乎为圆形的开口；可移动框架220，该可移动框架220具有当从上侧观看时几乎为圆形的开口，并且通过一对可移动框架连接部211a和211b而布置在框架部210的开口中；反射镜230，当从上侧观看时该反射镜230几乎为圆形，并且该反射镜230通过一对反射镜连接部221a和221b而布置在可移动框架220的开口中；以及被形成在框架部210上表面上、以便包围可移动框架220和反射镜230的框形元件240。

包括之字形扭簧且被设置在可移动框架220的第一槽口222a和222b中的这对可移动框架连接部211a和211b将框架部210连接到可移动框架220。该结构使可移动框架220可以围绕通过这对可移动框架连接部211a和211b的可移动框架旋转轴转动。在图45所示的反射镜器件2中，可移动框架连接部211a和211b这样连接到框架部210和可移动框架220，以致由图45中的交替长短虚线k所指示的可移动框架旋转轴通过反射镜230的重心G。在本实施方式中，因为从上侧看时反射镜230几乎为圆形，所以反射镜230的重心对应于反射镜230的外侧形状的圆的重心。

包括之字形扭簧且被设置在可移动框架220的第二槽口223a和223b中的这对反射镜连接部221a和221b将可移动框架220连接到反射镜230。该结构使反射镜230可以围绕通过这对反射镜连接部221a和221b的反射镜旋转轴转动。在图45所示的反射镜器件2中，反射镜连接部221a和221b被设置在，从由点线l所指示的通过重心G的传统反射镜器件的反射镜旋转轴，向可移动框架连接部211b那侧即在图45所示Y方向上平移的位置。因为反射镜旋转轴在Y方向上从传统反射镜旋转轴l平移，所以反射镜旋转轴不通过反射镜230的重心，如图45中的交替一长两短虚线所指示。可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴以直角相交。

接下来将参考图45至47来描述根据本实施方式的反射镜器件的操作。图46和47对应于沿图45中的线I-I取的主要部分的截面，并示出了反射镜旋转轴与反射镜230之间的关系。

在图46所示的传统反射镜器件8200中，反射镜连接部8221a和8221b被布置成使反射镜旋转轴通过反射镜8230的重心。因此，反射镜8230关于反射镜旋转轴而被对称地支撑。因此，当向电极8340a至8340d施加均匀电压时，均匀的吸引力将作用于整个反射镜8230。反射镜8230和可移动框架8220靠近基部8310那侧，同时保持几乎平行于基部8310的状态，如图46中的点线所指示。

相反，在图47所示的本实施方式的反射镜器件2中，因为反射镜连接部221a和221b被设置在向可移动框架连接部211b那侧，即在Y方向上平移的位置，如上所述，所以反射镜旋转轴m不通过反射镜230的重心。如图45和47所示，在反射镜旋转轴m上，反射镜旋转轴与可移动框架连接部211a那侧的反射镜230末端之间的距离长于反射镜旋转轴与可移动框架连接部211b那侧的反射镜230末端之间的距离。当一旦施加均匀电压(以下将称为偏压)而使吸引力作用于反射镜230上时，反射镜230靠近可移动框架220和基部310那侧，并绕反射镜旋转轴倾斜，如图47中的虚线所指示，使得可移动框架连接部211a那侧的末端更接近于基部310那侧(该状态以下将称为“初始状态”)。在本实施方式中，向该状态即与图45中的Y方向相反的方向(以下将称为“-Y”方向)上的反射镜230末端靠近基部310那侧的状态(该状态以下将称为“在-Y方向上倾斜”)下的电极340a至340d，施加单独控制电压，由此使反射镜230倾斜。

根据反射镜阵列中反射镜器件2的位置，根据需要来随意设置图45和47所示反射镜器件2中反射镜连接部221a和221b的移动距离和方向。

在图45所示的反射镜器件2中，反射镜连接部221a和221b同时在Y方向上移动，以防止反射镜旋转轴通过反射镜230的重心G。反之，反射镜连接部221a和221b之一可以在Y方向上移动，以防止反射镜旋转轴通过反射镜230的重心G。将参考图48来描述这种情况。图48主要部分地示出了把反射镜作为反射镜阵列组成单元的反射镜器件2的反射镜基板。与图45所示反射镜器件中相同的名称和附图标记表示图48中的相同组成元件，并将根据需要省略对它们的描述。

在图48所示的反射镜器件2中，反射镜连接部221a被设置在，从由图48中的点线l所指示的通过重心G的反射镜器件8200的反射镜旋转轴、向可移动框架连接部211b那侧即在Y方向上偏移的位置。反射镜连接部221a那侧的传统反射镜旋转轴l末端在Y方向上移动。即，由图48中的交替一长两短虚线指示的反射镜旋转轴不通过反射镜230的重心。反射镜旋转轴m和可移动框架旋转轴k不以直角相交。反射镜旋转轴m以任意角和可移动框架旋转轴k相交。在可移动框架旋转轴k上，反射镜旋转轴与可移动框架连接部211a那侧的反射镜230末端之间的距离长于反射镜旋转轴与可移动框架连接部211b那侧的反射镜230末端之间的距离。当通过向电极340a至340d施加具有均匀幅度的偏压而使吸引力作用于反射镜230上时，反射镜230绕以任意角和可移动框架旋转轴k相交的反射镜旋转轴m倾斜，使得可移动框架连接部211a那侧的末端靠近基部310。在本实施方式中，向该初始状态，即与垂直于图48中反射镜旋转轴m的a方向相反的方向(以下将称为“-a方向”)上的反射镜230末端靠近基部310那侧的状态(该状态以下将称为“在-a方向上倾斜”)下的电极340a至340d，施加单独控制电压，由此使反射镜230倾斜。

在图48所示的反射镜器件2中，反射镜连接部221a在Y方向上移动。然而，反射镜连接部221b可以在Y方向上移动。根据反射镜阵列中反射镜器件2的位置，根据需要来随意设置反射镜连接部221a和221b的移动距离。根据反射镜阵列中反射镜器件2的位置，根据需要来随意设置反射镜连接部221a和221b从传统反射镜器件8200的反射镜旋转轴起的移动方向，即Y方向的正/负号。

反射镜连接部221a和221b的每一个都可以在Y方向上移动。在这种情况下，反射镜连接部221a和221b可以根据需要而随意移动，只要反射镜旋转轴不通过反射镜230的重心。

接下来，将参考图49来描述可移动框架旋转轴不通过反射镜重心的反射镜器件。图49主要部分地示出了把反射镜作为反射镜阵列组成单元的反射镜器件2的反射镜基板200。与图45中所示反射镜器件中相同的名称和附图标记表示图49中的相同组成元件，并将根据需要省略对它们的描述。

在图49所示的反射镜器件2中，可移动框架连接部211a和211b被设置在，从由图49中的点线所指示的通过重心G的传统反射镜器件8200的可移动框架旋转轴，向反射镜连接部221b那侧即在X方向上偏移的位置。如图49中的交替长短虚线k所指示，在X方向上相对于传统可移动框架旋转轴平移的可移动框架旋转轴不通过反射镜230的重心。在可移动框架旋转轴k上，可移动框架旋转轴与反射镜连接部221a那侧的反射镜230末端之间的距离长于可移动框架旋转轴与反射镜连接部221b那侧的反射镜230末端之间的距离。当一旦向电极340a至340d施加预定偏压而使吸引力作用于反射镜230上时，反射镜230绕可移动框架旋转轴倾斜，使得反射镜连接部221a那侧的末端靠近基部310那侧。在本实施方式中，向该初始状态、即与图49中X方向相反的方向(以下将称为“-X方向”)的末端靠近基部310那侧的状态(该状态以下将称为“-X方向上倾斜”)下的电极340a至340d，施加单独控制电压，由此使反射镜230倾斜。

在图49所示的反射镜器件2中，根据反射镜阵列中反射镜器件2的位置，根据需要来随意设置可移动框架连接部211a和211b的移动距离。根据反射镜阵列中反射镜器件2的位置，根据需要来随意设置可移动框架连接部211a和211b从传统反射镜器件8200的可移动框架旋转轴起的移动方向，即X方向的正/负号。

与图48中一样，在图49所示的反射镜器件2中，可移动框架连接部211a和211b之一可以移动，以防止可移动框架旋转轴通过反射镜230的重心。在这种情况下，当一旦向电极340a至340d施加均匀偏压而使吸引力作用于反射镜230上时，反射镜230将绕以任意角和反射镜旋转轴相交的可移动框架旋转轴倾斜，使得反射镜连接部221a和221b之一那侧的末端靠近基部310那侧。即使在这种情况下，也根据反射镜阵列中反射镜器件2的位置，根据需要来随意设置可移动框架连接部211a和211b的移动距离和方向。

可移动框架连接部211a和211b的每一个都可以在X方向上移动。在这种情况下，可移动框架连接部211a和211b可以根据需要随意移动，只要可移动框架旋转轴不通过反射镜230的重心。

接下来，将参考图50来描述可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴不通过反射镜重心G的反射镜器件。图50主要部分地示出了把反射镜作为反射镜阵列组成单元的反射镜器件2的反射镜基板200。与图45和49所示反射镜器件中相同的名称和附图标记表示图50中的相同组成元件，并将根据需要省略对它们的描述。

在图50所示的反射镜器件2中，可移动框架连接部211a和211b被设置在，从由图50中的点线n所指示的通过重心G的传统反射镜器件8200的可移动框架旋转轴，向反射镜连接部221b那侧即在X方向上偏移的位置。反射镜连接部221a和221b被设置在，从由图50中的点线l所指示的通过重心G的传统反射镜器件8200的反射镜旋转轴，向可移动框架连接部211b那侧即在Y方向上偏移的位置。由交替长短虚线k所指示的可移动框架旋转轴以及由交替一长两短虚线m所指示的反射镜旋转轴不通过反射镜230的重心，因为它们分别在X和Y方向上相对于传统可移动框架旋转轴n和反射镜旋转轴l平移了。在可移动框架旋转轴k上，可移动框架旋转轴与反射镜连接部221a那侧的反射镜230末端之间的距离长于可移动框架旋转轴与反射镜连接部221b那侧的反射镜230末端之间的距离。在反射镜旋转轴m上，反射镜旋转轴与可移动框架连接部211a那侧的反射镜230末端之间的距离长于反射镜旋转轴与可移动框架连接部211b那侧的反射镜230末端之间的距离。当通过向电极340a至340d施加预定偏压而使吸引力作用于反射镜230上时，反射镜230绕可移动框架旋转轴k和反射镜旋转轴m倾斜，使得与图50中a方向相反的方向(以下将称为“-a”方向)的末端靠近基部310那侧(该状态以下将称为“-a方向上的倾斜”)。在本实施方式中，向该初始状态下的电极340a至340d施加单独控制电压，由此使反射镜230倾斜。

在图50所示的反射镜器件2中，根据反射镜阵列中反射镜器件2的位置，根据需要来随意设置可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的移动距离。根据反射镜阵列中反射镜器件2的位置，根据需要来随意设置可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的移动方向，即X和Y方向的正/负号。

在图50所示的反射镜器件2中，可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b同时在Y方向上移动，以防止可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴通过反射镜230的重心G。反之，可移动框架连接部211a和211b之一以及反射镜连接部221a和221b之一可以移动，以防止反射镜旋转轴通过反射镜230的重心G。

接下来将参考图51来描述根据本实施方式的反射镜阵列。图51示出了向电极340a至340d施加预定偏压的状态。图51所示的每个反射镜器件都处于从正面看的图45、48、49或50所示的状态。即，每个反射镜器件都具有水平方向上的反射镜连接部221a和221b以及垂直方向上的可移动框架连接部211a和211b。

在根据本实施方式的反射镜阵列900中，参考图45、48、49和50所描述的反射镜器件2以矩阵形式二维地布置。反射镜阵列900对应于图29所示的光开关600的反射镜阵列510和520。在反射镜阵列900中，可移动框架连接部211a和211b与反射镜连接部221a和221b的至少一个被形成在不通过反射镜230重心的位置，使得在向电极340a至340d施加均匀偏压的初始状态下，反射镜230把光束反射到位于对立反射镜阵列中心的反射镜上。在位于反射镜阵列900中心的反射镜器件2a中，可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b被这样形成，以致可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴通过反射镜230重心，同时以直角相交。

例如，与图45所示的反射镜器件2一样，在Y方向上和反射镜器件2a相邻的反射镜器件2b中，反射镜连接部221a和221b在+Y方向上从重心G偏移，以致反射镜230在初始状态下在-Y方向上倾斜。在Y方向上和反射镜器件2b相邻的反射镜器件2c中，反射镜连接部221a和221b在+Y方向上的移动量大于反射镜器件2b的反射镜连接部221a和221b，以致在初始状态下反射镜器件2c的反射镜230在-Y方向上的倾斜角大于反射镜2b的反射镜230。

与图49所示的反射镜器件2一样，在X方向和反射镜器件2a相邻的反射镜器件2d中，可移动框架连接部211a和211b在+X方向上从重心G偏移，以致反射镜230在初始状态下在-X方向上倾斜。在X方向上和反射镜器件2d相邻的反射镜器件2e中，可移动框架连接部211a和211b在+X方向上的移动量大于反射镜器件2d的可移动框架连接部211a和211b，以致在初始状态下反射镜器件2e的反射镜230在-X方向上的倾斜角大于反射镜器件2d的反射镜230。

与图48所示的反射镜器件2一样，在X和Y方向，即图50中的箭头a方向上和反射镜器件2a相邻的反射镜器件2f中，反射镜连接部221a在+Y方向上从重心G偏移，以致反射镜230在-X和-Y方向，即与图50中的箭头a相反的方向上的倾斜角大于反射镜器件2a的反射镜230。在a方向上和反射镜器件2f相邻的反射镜器件2g中，反射镜连接部221a在+Y方向上的移动量大于反射镜器件2f的反射镜连接部221a，以致在初始状态下反射镜器件2g的反射镜230在-a方向上的倾斜角大于反射镜器件2f的反射镜230。

在反射镜器件2f和2g中，可移动框架连接部211a可以在+X方向上移动。在反射镜器件2f和2g中，可移动框架连接部211a和211b以及反射镜连接部221a和221b可以分别在+X和+Y方向上移动。在反射镜器件2f和2g中，可移动框架连接部211a和反射镜连接部221a可以分别在+Y和+X方向上移动。

如上所述，根据反射镜阵列900中反射镜器件的位置，来设置可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的位置。当向电极340a至340d施加具有均匀幅度的偏压时，反射镜阵列900的每个反射镜器件2的反射镜230都倾斜，以便把收到的光束反射到对立反射镜阵列中心处的反射镜上。该反射操作和参考图30所描述的第九实施方式中相同。

图30是沿图51中的线II-II取的横截面图。图30图解说明了反射镜阵列510和520中布置的多个反射镜器件2的反射镜230的截面，反射镜阵列510和520的每一个都包括反射镜阵列900。反射镜阵列510的反射镜511至515和反射镜阵列520的反射镜521至525的每一个都对应于上述反射镜阵列900中所包括的反射镜230。图30所示的反射镜阵列510和520分别对应于图29所示的光开关600的反射镜阵列510和520。

如上所述，在本实施方式中，这样设置可移动框架连接部211a和211b以及反射镜连接部221a和221b，以致可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴至少之一不通过反射镜230的重心。因为反射镜在初始状态下倾斜一预定角度，因此反射镜倾斜角可以小。因此，反射镜器件和反射镜阵列的驱动电压可以低。

通过和上述第九实施方式中相同的制造方法，来制造根据该本施例的反射镜器件和反射镜阵列。

在本实施方式中，在单晶硅层中形成符合框架部210、可移动框架连接部211a和211b、可移动框架220、反射镜连接部221a和221b以及反射镜230的形状的沟槽中，这样形成可移动框架连接部211a和211b以及反射镜连接部221a和221b，以致取决于反射镜阵列中的位置，来使它们的位置在上述X和Y方向上偏移。

根据反射镜阵列900中反射镜器件的位置，来调节这样制造的反射镜阵列900的每个反射镜器件2的可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的位置。一旦向电极340a至340d施加预定偏压，每个反射镜器件就都把光束反射到对立反射镜阵列中心处的反射镜上。这允许减小每个反射镜器件2的反射镜230的倾斜角。另外，因为反射镜230在初始状态下倾斜，所以反射镜230的操作范围小，因此低电压驱动是可能的。

图38示出了反射镜基板200的修改。在本实施方式中，如上所述，可移动框架连接部211a和211b被设置在可移动框架220中所形成的第一槽口222a和222b中。然而，可移动框架连接部211a和211b不一定需要位于此处，而可以位于框架部210中所形成的第三槽口224a和224b中，如图38所示。即使在反射镜基板200中，也有可能通过防止可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴通过反射镜230的重心，来减小反射镜230的倾斜角。

电极340a至340d不一定需要位于基部310上，而是可以位于例如基部310上所设置的突出部上。作为选择，电极340a至340d可以位于突出部和基部310上。

在本实施方式中，图51所示的反射镜阵列900具有5×5反射镜器件2。然而，反射镜阵列900中所设置的反射镜器件2的数目不限于5×5，而是可以根据需要随意设置。

根据本实施方式的反射镜器件2和反射镜阵列不仅可用于光开关中，而且可用于测量器件、显示器和扫描仪中。在这种情况下，根据应用的用途和规范，来将反射镜器件2的突出部320和电极340a至340d设置在任意位置。

在本实施方式中，向电极340a至340d施加偏压和位移电压。然而，可以只施加位移电压。

如上所述，根据本实施方式，因为反射镜旋转轴不通过重心，所以一旦向电极施加偏压，反射镜就倾斜一预定角度。因为通过在该倾斜状态下施加控制电压来使反射镜倾斜，所以反射镜倾斜角可以小。因为倾斜角小，所以低电压驱动是可能的。

【第十四实施方式】

接下来将描述本发明第十四实施方式。

虽然图107和108中未示出，但是当反射镜阵列包括二维集成的多个反射镜8103(反射镜器件)时，按照惯例，用于向第二反射镜器件的驱动电极8003-1至8003-4提供电压的配线通过给定反射镜器件(以下将称为第一反射镜器件)的反射镜8103附近。因为向配线施加驱动电压，所以第一反射镜器件的反射镜8103也从接收来自配线的静电力。因此，反射镜8103的倾斜角θ值偏离了由施加于第一反射镜器件的驱动电极8003-1至8003-4的电压所决定的适当角度。另外，施加于第二反射镜器件的驱动电极8003-1至8003-4的驱动电压在任何时候都随光开关的状态而变。因此，由于配线对多个第二反射镜器件的影响，难以控制第一反射镜器件的反射镜8103的倾斜角。

如果反射镜8103与配线过度地隔开，则来自配线的这种干扰是可以忽略的。这增大了反射镜8103的布局间距，并且不经济地增大了整个反射镜阵列的尺寸。在光开关中，彼此相对的一对反射镜阵列交换光束。如果反射镜阵列中的反射镜布局间距增大了，则每个反射镜8103所需的倾斜角θ也将增大，从而使得难以制造。需要将多个反射镜8103布置得尽可能近。如果可以通过在具有驱动电极8003-1至8003-4的下基板8001中形成垂直孔，来把配线引到下基板8001的下表面侧，则有可能抑制配线的干扰、同时将多个反射镜8103布置在附近。然而，将配线引到下基板8001的下表面侧在技术上有难度。即，在制造中，优选地把配线二维地形成在下基板8001的表面上。然而，如果配线位于反射镜8103附近，则配线对反射镜8103的干扰不可忽视。

为解决上述问题而提出了本实施方式，本实施方式的目的是，抑制反射镜器件和包括二维布置的多个反射镜器件的反射镜阵列中的、由于附近的配线的干扰所引起的反射镜倾斜角意外变化。

在本实施方式中，如图52和53所示，四个驱动电极1003-1至1003-4被设置在由单晶硅制成的下基板1001的中心。单晶硅支柱1004被设置在下基板1001上表面的两侧。

上基板1101内有环形万向支架1102。反射镜1103被设置在万向支架1102内。例如，具有三层结构的Ti/Pt/Au层被形成在反射镜1103的上表面上。扭簧1104在两个180°相对点，将上基板1101连接到万向支架1102。类似，扭簧1105在两个180°相对点，将万向支架1102连接到反射镜1103。通过这对扭簧1104的X轴和通过这对扭簧1105的Y轴以直角相交。结果，反射镜1103能够绕X和Y轴转动，X和Y轴的每一个都用作旋转轴。上基板1101、万向支架1102、反射镜1103及扭簧1104和1105一体地由单晶硅制成。

分开制造图52和53所示的下基板1001的结构和上基板1101的结构。将上基板1101焊接到支柱1004上，使得上基板1101接合到下基板1001上。在该反射镜器件中，使反射镜1103接地。向驱动电极1003-1至1003-4施加正电压，以便在驱动电极1003-1至1003-4之间产生不对称电势差。静电力吸引反射镜1103，并使其在任意方向转动。

在本实施方式中，配线1005-1至1005-4被形成在上基板1101上。配线1005-1至1005-4分别连接到驱动电极1003-1至1003-4，以便从电源(未示出)向驱动电极1003-1至1003-4提供驱动电压。配线1006连接到与图52及53所示反射镜器件中一样的基板1001和1101上所形成的其它反射镜器件的驱动电极(未示出)，以便向这些驱动电极提供驱动电压。

在图52和53所示的反射镜器件中，如果配线1005-1至1005-4和1006在平行于X和Y轴的方向上延伸，则它们对万向支架1102绕X轴和反射镜1103绕Y轴的旋转运动将产生强烈影响。尤其是，配线1005-1至1005-4和1006容易影响反射镜1103外面的万向支架1102。这是因为，万向支架1102比反射镜1103更靠近配线1005-1至1005-4和1006。

另一方面，如果配线1005-1至1005-4和1006位于垂直于X轴的方向，则它们几乎不干扰万向支架1102绕X轴的旋转运动。类似，如果配线1005-1至1005-4和1006位于垂直于Y轴的方向，则它们几乎不干扰反射镜1103绕Y轴的旋转运动。

在本实施方式中，由于重点抑制配线1005-1至1005-4和1006对容易受到影响的万向支架1102的影响，所以将配线1005-1至1005-4和1006设置在垂直于万向支架1102旋转轴的Y方向上。如以下将要描述的，通过增大反射镜1103与配线1005-1至1005-4和1006之间的距离，来抑制对反射镜1103旋转运动的影响。

当反射镜1103的倾斜角控制精度大约为总倾斜角的1/1000时，在相同或更小的度数内，配线1005-1至1005-4和1006的影响是容许的。当直径为例如500μm的10×10反射镜1103以1mm间距布置时，大约1/1000总倾斜角的精度对应于大约10μm的光束位置精度。

下面将参考图54和55，来描述来自配线的静电力对反射镜1103的影响的实际测量结果。参考图54，横坐标代表反射镜1103的末端到配线的水平距离h，且纵坐标代表由来自配线的静电力所产生的反射镜1103倾斜角的偏移。扭簧1105的旋转弹簧刚度为2.4×10^-9Nm，施加于配线的电压为80伏，配线的宽度W为9μm，且反射镜1103与驱动电极1003-1至1003-4之间的距离d为87.8μm。

在这些条件下所获得的实际测量结果是图54中的特性曲线A1。在实际使用条件下，驱动电压最大例如大约为240伏。当驱动电压为240伏时，特性曲线A1变为图54中的特性曲线A2。在特性曲线A2中，反射镜1103的角度偏移大约是特性曲线A1的9倍。特性曲线A1和A2是在只存在一条配线的假定之下获得的。当向12条配线(总配线宽度W为200μm)施加240伏的驱动电压时，特性曲线A1变为图54中的特性曲线A3。在特性曲线A3中，反射镜1103的角度偏移大约是特性曲线A1的30倍。

如从图54中的特性曲线A3明显看出，当水平距离h等于反射镜1103与驱动电极1003-1至1003-4之间的距离d时，与h＝0的情况相比，角度偏移大约减小一个数量级。当h＝2d时，与h＝0的情况相比，角度偏移大约减小2个数量级。当h＝4d时，角度偏移大约减小3个数量级。该结果指示，当配线1005-1至1005-4及1006与反射镜1103相隔例如大约4d时，配线的影响减小到实际上可以忽略的级别。

因此，在本实施方式中，可以通过将配线1005-1至1005-4和1006设置在垂直于万向支架1102旋转轴的方向上，来抑制由于配线1005-1至1005-4和1006的干扰所引起的反射镜1103倾斜角的意外变化。当配线1005-1至1005-4和1006和反射镜1103隔开时，该抑制效果可以得到进一步增强。在没有任何万向支架的单旋转轴反射镜器件中，配线1005-1至1005-4和1006被设置在垂直于反射镜1103旋转轴的方向上。

如上所述，根据本实施方式，在具有被支撑成相对于上基板转动的反射镜的单旋转轴反射镜器件中，把连接到驱动电极的配线垂直于反射镜的旋转轴布置在下基板上，由此抑制由于配线的干扰所引起的反射镜倾斜角意外变化。另外，因为不必在下基板的下表面侧形成配线，所以可以在维持容易制造的同时，抑制反射镜倾斜角的变化。

根据本实施方式，在具有被支撑成相对于上基板转动的环形万向支架和被支撑成相对于万向支架转动的反射镜，并绕以直角相交的两个轴转动的双旋转轴反射镜器件中，把连接到驱动电极的配线垂直于万向支架的旋转轴布置在下基板上，由此抑制由于配线的干扰所引起的反射镜倾斜角意外变化。另外，因为不必在下基板的下表面侧形成配线，所以可以在维持容易制造的同时，抑制反射镜倾斜角的变化。

【第十五实施方式】

在第十四实施方式中，描述了单个反射镜器件的配线。在第十五实施方式中，将参考图56来描述包括二维布置的多个反射镜器件的反射镜阵列的配线。与图52及53中相同的附图标记表示图56中的相同部分。参考图56，配线1007连接到每个反射镜器件的驱动电极(配线1007对应于图52和53中的配线1005-1至1005-4和1006)。用于丝焊(wire bonding)的电极端子1008连接到配线1007。

在图56所示的反射镜阵列中，连接到外部电源的电极端子1008布置在矩形反射镜布置区1201的外围。配线1007从电极端子1008向中心延伸。这实现了高效的配线布局。

在本实施方式中，两条对角线1202和1203将反射镜布置区1201分成四个分区1204至1207。在由反射镜布置区1201的两个相交边和对角线1202和1203所包围的任意两个相邻分区中，反射镜器件都布置成使万向支架1102的旋转轴(通过一对扭簧1104的轴)以直角相交。例如，在图56中，分区1204的万向支架1102的旋转轴被设置在水平方向上。在图56中，和分区1204相邻的分区1205的万向支架1102的旋转轴被设置在垂直方向上。和第十四实施方式中一样，在分区1204至1207中，配线1007垂直于万向支架1102的旋转轴延伸。

这样，本实施方式能够抑制由于配线1007的干扰所引起的反射镜1103倾斜角的意外变化。

如上所述，根据本实施方式，在具有二维布置的多个双旋转轴反射镜器件的反射镜阵列中，由矩形反射镜布置区的两个相交边和对角线所包围的任意两个相邻分区中的反射镜器件都包括旋转轴以直角相交的万向支架。在每个分区中，连接到驱动电极的配线垂直于万向支架的旋转轴在下基板上延伸。该结构能够抑制由于配线的干扰所引起的反射镜倾斜角的任何意外变化。

【第十六实施方式】

接下来将描述本发明第十六实施方式。本实施方式通过把和反射镜等势的导电部件布置在比反射镜更靠近配线的位置，来抑制由于配线的干扰所引起的反射镜倾斜角的意外变化。和第十四实施方式中相同的名称表示第十六实施方式中的相同组成元件。

如图57和58所示，由氧化硅薄膜制成的绝缘层1002被形成在单晶硅下基板1001上。四个驱动电极1003-1至1003-4被设置在下基板1001中心的绝缘层1002上。单晶硅支柱1004被设置在下基板1001上表面的两侧。配线1005-1至1005-4分别连接到驱动电极1003-1至1003-4，以便从电源(未示出)向驱动电极1003-1至1003-4提供驱动电压。配线1006与图57及58所示反射镜器件中一样的基板1001和1101上所形成的其它反射镜器件的驱动电极(未示出)，以便向这些驱动电极提供驱动电压。

上基板1101内有环形万向支架1102。反射镜1103被设置在万向支架1102内。例如，具有三层结构的Ti/Pt/Au层被形成在反射镜1103的上表面上。扭簧1104在两个180°相对点，将上基板1101连接到万向支架1102。类似，扭簧1105在两个180°相对点，将万向支架1102连接到反射镜1103。通过这对扭簧1104的X轴和通过这对扭簧1105的Y轴以直角相交。结果，反射镜1103能够绕X和Y轴转动，X和Y轴的每一个都用作旋转轴。上基板1101、万向支架1102、反射镜1103及扭簧1104和1105一体地由单晶硅制成。

分开制造图57和58所示的下基板1001的结构和上基板1101的结构。将上基板1101焊接到支柱1004上，使得上基板1101接合到下基板1001上。在该反射镜器件中，使反射镜1103接地。向驱动电极1003-1至1003-4施加正或负电压，以便在驱动电极1003-1至1003-4之间产生不对称电势差。静电力吸引反射镜1103，并使其在任意方向转动。

如上所述，上基板1101、万向支架1102、反射镜1103以及扭簧1104和1105整体由单晶硅制成。通过上基板1101、扭簧1104、万向支架1102和扭簧1105，来向反射镜1103施加预定电势(例如地电势)。

作为本实施方式的特有特征，和反射镜1103等势的导电部件被布置在比反射镜1103更靠近配线1005-1至1005-4和1006的位置。该结构抑制由于配线1005-1至1005-4和1006的干扰所引起的反射镜1103倾斜角的任何意外变化。在本实施方式中，单晶硅下基板(导电基板)1001用作和反射镜1103等势的导电部件。即，下基板1001和反射镜1103等势，如图59所示。

反射镜1103与驱动电极1003-1至1003-4之间的距离d例如大约为90μm。因为位于配线1005-1至1005-4及1006与下基板1001之间的绝缘层1002的厚度小于距离d，所以下基板1001比反射镜1103更靠近配线1005-1至1005-4和1006。因此，当下基板1001和反射镜1103等势时，通过向配线1005-1施加电压V所产生的大多数电力线E都终止于下基板1001那侧，如图59所示。这也适用于其余的配线1005-2至1005-4，虽然为方便说明，图59只显示了配线1005-1的电力线。根据本实施方式，有可能抑制由于配线1005-1至1005-4和1006的干扰所引起的反射镜1103倾斜角的任何意外变化。

当把绝缘基板用作下基板时，来自配线的电力线将终止于反射镜那侧的基板，由此导致对反射镜的干扰更强。即使利用这种绝缘基板，如果把反射镜等势的屏蔽配线布置在配线附近，也可获得和本实施方式中一样的效果。然而，屏蔽配线消耗了额外的面积，因此不能维持配线与反射镜之间的宽间距。

如上所述，根据本实施方式，可以通过把和反射镜等势的导电部件布置在比反射镜更靠近配线的位置，来抑制由于配线的干扰所引起的反射镜倾斜角的意外变化。在本实施方式中，因为不必在下基板的下表面侧形成配线，所以可以在维持容易制造的同时，抑制反射镜倾斜角的变化。在本实施方式中，因为下基板用作和反射镜等势的导电部件，所以可以容易获得比反射镜更靠近配线的导电部件。

【第十七实施方式】

接下来将描述本发明第十七实施方式。与图57及58中相同的附图标记表示图60中的相同部分。

和第十六实施方式中一样，在本实施方式中，下基板1001用作和反射镜1103等势的导电部件。另外，被形成在配线1005-1至1005-4和1006上的绝缘层1007上的导电层1008也用作和反射镜1103等势的导电部件。

导电层1008静电屏蔽配线1005-1至1005-4和1006，以增强第一实施方式抑制由于配线1005-1至1005-4和1006的干扰所引起的反射镜1103倾斜角意外变化的效果。

为使导电层1008和反射镜1103等势，通过部分地去除下基板1001表面上的绝缘层1002，来形成接触孔1009。该结构能够不用路经配线就直接将导电层1008连接到下基板1001，以使导电层1008和反射镜1103等势。因此，容易确保与难以互连的隔离导电层1008的电连接。

如上所述，根据本实施方式，被形成在配线上的绝缘层上的导电层用作和反射镜等势的导电部件。这增强了抑制由于配线的干扰所引起的反射镜倾斜角意外变化的效果。

【第十八实施方式】

接下来将描述本发明第十八实施方式。与图57及58中相同的附图标记表示图61中的相同部分。

和第十六实施方式中一样，在本实施方式中，下基板1001用作和反射镜1103等势的导电部件。另外，布置在反射镜1103与配线1005-1至1005-4及1006之间的壁状导电部件1010也用作和反射镜1103等势的导电部件。

壁状部件1010将配线1005-1至1005-4及1006与反射镜1103屏蔽开，以增强第十六实施方式抑制由于配线1005-1至1005-4和1006的干扰所引起的反射镜1103倾斜角意外变化的效果。

和第十七实施方式中一样，为使壁状部件1010和反射镜1103等势，通过部分地去除绝缘层1002，来形成接触孔1011。下基板1001被形成在接触孔1011上。该结构能够容易使壁状部件1010和反射镜1103等势。

如上所述，根据本实施方式，布置在反射镜与配线之间的壁状导电部件用作和反射镜等势的导电部件。这增强了抑制由于配线的干扰所引起的反射镜倾斜角意外变化的效果。

在第十六至第十八实施方式中，增大反射镜1103与配线1005-1至1005-4及1006之间的距离能够增强第十六至第十八实施方式的效果。当反射镜1103的倾斜角控制精度大约为总倾斜角的1/1000时，在相同或更少的度数内，配线1005-1至1005-4和1006的影响是可容许的。当直径为例如500μm的10×10反射镜1103以1mm间距布置时，大约1/1000总倾斜角的精度对应于大约10μm的光束位置精度。

【第十九实施方式】

接下来将描述本发明第十九实施方式。

首先将参考图62和63来描述传统反射镜器件。与图107及108中相同的附图标记表示图62和63中的相同组成元件。

台阶形突出部8005被设置在单晶硅下基板8001的中心。四个驱动电极8003-1至8003-4被设置在突出部8005的四个角和从这四个角延伸的下基板8001上由氧化硅薄膜制成的绝缘层8002上。单晶硅支柱8004被设置在下基板8001上表面的两侧。

上基板8101内有环形万向支架8102。反射镜8103被设置在万向支架8102内。例如，具有三层结构的Ti/Pt/Au层被形成在反射镜8103的上表面上。扭簧8104在两个180°相对点，将上基板8101连接到万向支架8102。类似，扭簧1805在两个180°相对点，将万向支架8102连接到反射镜8103。通过这对扭簧8104的X轴和通过这对扭簧8105的Y轴以直角相交。结果，反射镜8103能够绕X和Y轴转动，X和Y轴的每一个都用作旋转轴。上基板8101、万向支架8102、反射镜8103及扭簧8104和8105一体地由单晶硅制成。

分开制造图62和63所示的下基板8001的结构和上基板8101的结构。将上基板8101焊接到支柱8004上，使得上基板8101接合到下基板8001上。在该反射镜器件中，使反射镜8103接地。向驱动电极8003-1至8003-4施加正电压，以便在驱动电极8003-1至8003-4之间产生不对称的电势差。静电力吸引反射镜8103，并使其在任意上方向转动。

在图62和63所示的反射镜器件中，施加于驱动电极8003-1至8003-4的驱动电压V与反射镜8103倾斜角θ之间的关系是非线性的。尤其是，当倾斜角θ增大时，倾斜角θ相对于驱动电压V的变化急剧增加。最终，dθ/dV变为无穷大，产生一种被称为拉入或排出的、其中驱动电极8003-1至8003-4吸引反射镜8103的不稳定状态。当不施加驱动电压时，拉入角大约是反射镜8103和驱动电极8003-1至8003-4所构成的角的1/3。图64示出了驱动电压对倾斜角特性曲线的例子。参考图64，θp是拉入角，Vp是用于给出拉入角θp的拉入电压。

在图62和63所示的反射镜器件中，扭簧8104和8105支撑反射镜8103，以使其随意转动。扭簧8104和8105在理想情况下只在枢轴方向展示低弹簧刚度，并且对于其余位移展示出无穷大刚度。实际上，为了在枢轴方向获得低弹簧刚度，垂直方向和膨胀/收缩方向的弹簧刚度也必须低。因此，如果通过向驱动电极8003-1至8003-4施加电压，来产生使反射镜8103转动的力矩，则反射镜8103不仅转动，而且也靠近驱动电极8003-1至8003-4那侧。

在相同驱动电压下，与反射镜8103转动而不移动其重心位置即枢轴中心时相比，当反射镜8103向驱动电极8003-1至8003-4那侧下沉并转动时，反射镜8103的倾斜角θ更大。这是因为，静电力与反射镜8103和驱动电极8003-1至8003-4之间距离的二次幂成反比例地增大。如果反射镜8103下沉，与枢轴中心固定的情况相比，反射镜8103倾斜角θ相对于驱动电压的增大展示出更大的非线性。图65示出了反射镜8103下沉且转动时驱动电压对倾斜角特性曲线的例子。图65中的实线表示反射镜8103下沉且转动时的特性曲线。虚线表示反射镜8103不下沉时的特性曲线(图64中的特性曲线)。

如从图65明显看出，当反射镜8103下沉时，倾斜角θ关于驱动电压V的非线性更显著。拉入角θp和拉入电压Vp也减小。能够防止反射镜8103下沉的扭簧结构没有上述问题。如上所述，在实际设计中，难以形成只在反射镜8103的枢轴方向上软、而在反射镜8103的下沉方向上硬的扭簧8104和8105。

为解决上述问题而提出了本实施方式，本实施方式的目的是改善反射镜器件中反射镜倾斜角关于驱动电压的非线性响应。

以下将参考附图来描述本发明实施方式。台阶形突出部1305被设置在单晶硅下基板1301的中心。四个驱动电极1303-1至1303-4被设置在突出部1305的四个角和从这四个角延伸的下基板1301上由氧化硅薄膜制成的绝缘层1302上。单晶硅支柱1304被设置在下基板1301上表面的两侧。

上基板1401内有环形万向支架1402。反射镜1403被设置在万向支架1402内。例如，具有三层结构的Ti/Pt/Au层被形成在反射镜1403的上表面上。扭簧1404在两个180°相对点，将上基板1401连接到万向支架1402。类似，扭簧1405在两个180°相对点，将万向支架1402连接到反射镜1403。通过这对扭簧1404的X轴和通过这对扭簧1405的Y轴以直角相交。结果，反射镜1403能够绕X和Y轴转动，X和Y轴的每一个都用作旋转轴。上基板1401、万向支架1402、反射镜1403及扭簧1404和1405一体地由单晶硅制成。

分开制造图66和67所示的下基板1301的结构和上基板1401的结构。将上基板1401焊接到支柱1304上，使得上基板1401接合到下基板1301上。在该反射镜器件中，使反射镜1403接地。向驱动电极1303-1至1303-4施加正电压，以便在驱动电极1303-1至1303-4之间产生不对称电势差。静电力吸引反射镜1403，并使其在任意方向转动。

在本实施方式中，为防止反射镜1403下沉，把用于支撑反射镜1403枢轴中心的枢轴(立柱)1306形成在突出部1305的上表面上。位于反射镜1403枢轴中心位置的尖立柱1306固定反射镜1403的枢轴中心，防止反射镜1403下沉，并允许反射镜1403转动到适当的拉入角。

在本实施方式中，枢轴1306防止反射镜1403下沉。因此，扭簧1404和1405在下沉方向(朝向图67的下侧)的弹簧刚度可以低。枢轴方向(图67中的箭头方向)的弹簧刚度也可以低。结果，为使反射镜1403转动所需的驱动电压可以比以前低。下基板1301、突出部1305和枢轴1306一体地由单晶硅制成。例如，可以通过各向异性硅蚀刻或利用RIE形成高纵横比结构，来形成枢轴1306。

在本实施方式中，从电源1501向四个分开的驱动电极1303-1至1303-4施加预定偏压Vb，如图68所示。如以前，上基板1401、万向支架1402、反射镜1403和扭簧1404及1405一体地由单晶硅制成。通过上基板1401、扭簧1404、万向支架1402和扭簧1405，向反射镜1403施加地电势。当只向驱动电极1303-1至1303-4施加偏压Vb时，反射镜1403维持平衡态(θ＝0)而不转动。

将描述一种使反射镜1403从该平衡态转动的方法。在此，为方便描述，将说明单旋转轴。后面将描述双旋转轴。为使反射镜1403绕例如Y轴转动，向驱动电极1303-1至1303-4中接近反射镜1403的驱动电极(以下将称为正侧驱动电极)1303-1和1303-2施加Vb+Va，并向远离反射镜1403的驱动电极(以下将称为负侧驱动电极)1303-3和1303-4施加Vb+Vc，如图69所示。令V等于为获得反射镜1403的倾斜角θ所需的驱动电压。在这种情况下，和偏压Vb一起施加的电压Va和Vc为，Va＝V及Vc＝-V。偏压Vb和驱动电压V具有V＜Vb的关系。

在本实施方式中，当施加偏压Vb并在该状态下在正侧驱动电极和负侧驱动电极之间产生了电势差时，反射镜1403能够转动，并且倾斜角θ关于驱动电压V的线性响应可以得到改善。图70示出了本实施方式的反射镜器件中驱动电压对倾斜角特性曲线的例子。根据本实施方式，在从θ＝0到接近于拉入角θp的角度的较宽范围内，可以得到几乎线性的响应。如果不施加偏压Vb，则反射镜1403基本上不倾斜，直到施加高电压为止，如图64和65所示。然后，反射镜1403突然转动，并到达拉入状态。另一方面，当施加偏压时，如本实施方式中，反射镜1403与正侧驱动电极和负侧驱动电极之间的电势差成比例地转动。因此，可以提高反射镜1403的转动可控性。

以下将描述可以通过施加偏压Vb来改善倾斜角θ关于驱动电压的线性响应的原因。反射镜1403的倾斜角θ按照施加于反射镜1403和驱动电极1303-1至1303-4之间的电压而增大。由扭簧1404和1405的旋转弹簧刚度k所产生的扭簧1404和1405复原力与来自驱动电极1303-1至1303-4的静电力之间的平衡决定了倾斜角θ。

令M_S为扭簧1404和1405的复原力力矩，M_E为静电力力矩。力矩M_S和M_E由下式给出

M_S＝-kθ                                     …(2)

M_E＝M_E(V，θ)                                …(3)静电力力矩M_E取决于驱动电极1303-1至1303-4的形状，因此用函数M_E(V，θ)来表示。弹簧刚度k取决于扭簧1404和1405的形状。

为方便描述，假定正侧驱动电极1303a和负侧驱动电极1303b布置在倾斜角为θa的斜面上，这两个斜面关于通过反射镜1403枢轴中心的垂直线L而双向对称，如图71所示。正侧驱动电极1303a和负侧驱动电极1303b的每一个的边缘都和垂直线L相隔x1和x2。反射镜1403绕Y轴(垂直于图71的图纸表面)转动。忽视绕X轴的转动力矩。

令Vb为偏压，V为驱动电压。向负侧驱动电极1303b施加电压(Vb-V)。向正侧驱动电极施加电压(Vb+V)。此时，由来自驱动电极1303a和1303b的静电力力矩M_E由下式给出

$>>>M>E>>=>>1>2>>ϵ>>>(>Vb>+>V>)>>2>sup>>\int >>x>1>>>x>2>sup>>>dx>>>>(>\theta a>->\theta >)>>2>>x>>>+>>1>2>>ϵ>>>(>Vb>->V>)>>2>sup>>\int >>->x>1>>>->x>2>sup>>>dx>>>>(>\theta a>+>\theta >)>>2>>x>>>->->->>(>4>)>>>$

在式(4)中，右边第一项表示正侧驱动电极1303a的力矩，并且右边第二项表示负侧驱动电极1303b的力矩。可以将式(4)改写为

$>>>M>E>>=>>1>2>>ϵ>[>>>>(>Vb>+>V>)>>2>>>>(>\theta a>->\theta >)>>2>>>->>>>(>Vb>->V>)>>2>>>>(>\theta a>+>\theta >)>>2>>>]>ln>>>x>2>>>x>1>>>->->->>(>5>)>>>$

假设θ/θa＜＜1，将式(5)近似为

$>>>M>E>>=>2>ϵ>>(>>Vb>>\theta a>2>>>V>+>>>Vb>2>>>\theta a>3>>>\theta >)>>ln>>>x>2>>>x>1>>>->->->>(>6>)>>>$

式(6)的圆括号中的第一项表示，力矩M_E与电压V的一次幂成比例。因为θ＜θa/3且V＜Vb，所以式(6)的圆括号中的第二项具有如此小的值，使得与第一项相比，在较宽的角度范围内该第二项都可以忽略。静电力力矩与扭簧1404和1405的复原力之间的平衡决定了反射镜1403的倾斜角θ。

因此，可以得到

M_S+M_E＝0                     …(7)

由式(2)和(6)，可以得到

$>>->k\theta >+>2>ϵ>>(>>Vb>>\theta a>2>>>V>+>>>Vb>2>>>\theta a>3>>>\theta >)>>ln>>>x>2>>>x>1>>>=>0>->->->>(>8>)>>>$

可以将式(8)近似为

$>>\theta >\cong >>>2>ϵ>>k>>>Vb>>\theta a>2>>>V>ln>>>x>2>>>x>1>>>->->->>(>9>)>>>$

如从式(9)明显看出，当施加偏压Vb时，反射镜1403的倾斜角θ线性地响应电压V。

在用于比较的没有施加偏压Vb的情况下，静电力力矩M_E由下式给出

$>>>M>E>>=>>1>2>>ϵ>>V>2>sup>>\int >>x>1>>>x>2>sup>>>dx>>>>(>\theta a>->\theta >)>>2>>x>>>->->->>(>10>)>>>$

可以将式(10)改写为

$>>>M>E>>=>>1>2>>ϵ>>>V>2>>>>(>\theta a>->\theta >)>>2>>>ln>>>x>2>>>x>1>>>->->->>(>11>)>>>$

假定θ/θa＜＜1，对式(11)进行近似。由近似表达式和式(2)和(7)，可以得到

$>>\theta >\cong >>1>>2>k>>>ϵ>>>V>2>>>\theta a>2>>>ln>>>x>2>>>x>1>>>->->->>(>12>)>>>$

如从式(12)明显看出，当没有施加偏压Vb时，即使在小角度范围内反射镜1403的倾斜角θ也与电压V的二次幂成比例。

偏压Vb具有清晰的上限值。这是因为，当偏压Vb具有预定值或更大值时，即使在θ＝0下反射镜1403的状态也不稳定，并且不能恢复。该现象暗示，θ＝0时扭簧1404和1405的复原力力矩与静电力力矩之和的微分值等于0或更大。即，反射镜1403不能恢复到θ＝0时的状态。反射镜1403在倾斜角θ增大的方向上随意转动。因此，由下式得到偏压Vb的条件

即，偏压Vb满足dM_s/dθ＜k。在图71所示的电极结构中，可以得到

因此，可以得到

如上所述，施加偏压Vb改善了反射镜1403的倾斜角θ关于驱动电压V的线性响应。然而，向驱动电极施加偏压Vb暗示，驱动电极那侧吸引反射镜1403。当只有扭簧1404和1405支撑反射镜1403时，反射镜1403下沉，因此不可能期望改善线性响应。在极端情况下，只发生向驱动电极拉入。相反，在本实施方式中，将枢轴1306布置在反射镜1403枢轴中心位置，以便即使当施加偏压也防止反射镜1403下沉。因此，能够改善倾斜角θ关于电压V的线性响应。

即使在通过施加偏压Vb执行驱动的过程中，拉入角也很少从没有施加偏压Vb时的拉入角变化。因此，向驱动电极施加偏压Vb的驱动方法能够提高倾斜角θ关于电压V的线性响应，而不减小反射镜1403的可选转角度或增大电源1501的负载。

最后将描述双旋转轴驱动方法。如图72所示，在双旋转轴中，分别向四个分开的驱动电极1303-1、1303-2、1303-3和1303-4施加Vb+V1、Vb+V2、Vb+V3和Vb+V4。

为获得反射镜1403的任意倾斜角所需的驱动电压V1至V4，根据反射镜1403与驱动电极1303-1至1303-4之间的位置关系，来计算反射镜1403与驱动电极1303-1至1303-4之间的静电电容。从小反射镜倾斜角下的静电电容变化，来计算倾斜角下的静电力。由该值来得到静电力力矩。该力矩与扭簧1404和1405的复原力之间的平衡决定了驱动电压V1至V4与反射镜1403倾斜角之间的关系。

为计算反射镜1403与驱动电极1303-1至1303-4之间的静电电容，需要通过把反射镜1403与驱动电极1303-1至1303-4之间的位置关系用作边界条件，来分析电磁场。通常利用有限元方法来执行数值分析。例如，在以下参考文献中公开了使用有限元方法的数值分析：M.Fischer et al.，“Electrostatically deflectable polysiliconmicromirrows-dynamic behavior and comparison with the results fromFEM modeling with ANSYS”，Sensors and Actuators，Vol.A67，pp.89-95，1998；或M.Urano et al.，“Novel Fabrication Process and Structure of aLow-Voltage-Operation Micromirror Array for Optical MEMS Switches”，Technical digest of Electron Device Meeting(IEDM’03)，8-10，Dec.2003。

表(存储单元)1502预先存储这样得到的反射镜1403的X和Y方向倾斜角与驱动电压V1至V4之间的关系。控制电路(获取单元)1503从表1502中获取与期望的反射镜1403倾斜角对应的驱动电压V1至V4值，并将这些值设置在电源1501中。电源1501将所设置的驱动电压V1至V4和预定偏压Vb一起，施加于驱动电极1303-1至1303-4。

接下来将描述设置偏压Vb的方法。如上所述，当向反射镜器件的驱动电极施加某一值或更大的电压时，一种被称为拉入或排出的不稳定状态将会发生。为防止这一点，需要限制将要施加于驱动电极的电压，即设置由驱动电压V和偏压Vb之和所表示的被施加电压的最大值(以下将称为被施加电压最大值)。如以上已经描述的，反射镜倾斜角随驱动电压值而变。除非适当设置偏压Vb值，否则反射镜的姿态位移量将受限，并且将不能得到期望的反射镜倾斜角。因此，在本实施方式中，如下设置偏压Vb。

例如，在图73中，驱动电极1303-1和1303-3关于X轴对称，且驱动电极1303-2和1303-4关于Y轴对称。在这种情况下，为使布置在驱动电极1303-1至1303-4上方的反射镜1403(未示出)绕Y轴转动，向驱动电极1303-1至1303-4中的正侧驱动电极1303-1施加Vb+Va，并向负侧驱动电极1303-3施加Vb+Vc。令Vy等于为获得反射镜1403的倾斜角θy所需的驱动电压。在这种情况下，和偏压Vb一起施加的电压Va和Vc为Va＝Vy及Vc＝-Vy。类似，为使反射镜1403绕X轴转动，向正侧驱动电极1303-2施加Vb+Vd，并向负侧驱动电极1303-4施加Vb+Ve。令Vx等于为获得反射镜1403的倾斜角θx所需的驱动电压。在这种情况下，电压Vd和Ve为Vd＝Vx及Ve＝-Vx。

图74示出了，对于图73所示的驱动电极，当通过将被施加电压最大值设为140伏并将驱动电压Vx设为0伏来改变驱动电压Vy时，反射镜1403的倾斜角θy的测量结果。图74中的实线a表示，偏压Vb为0伏时的驱动电压Vy与倾斜角θy之间的关系。而且，实线b至l表示，偏压Vb以10伏的步长变化时的驱动电压Vy与倾斜角θy之间的关系。

如图74所示，当偏压Vb改变时，倾斜角θy也改变。尤其是，当偏压Vb大约为被施加电压最大值的1/2时，如实线i和h(Vb＝70、80伏)所指示，倾斜角θy达到最大。因此，在本实施方式中，将偏压Vb设为大约等于被施加电压最大值的1/2。这可以增大反射镜1403的倾斜角。

表1502预先存储这样设置的偏压Vb。控制电路1503从表1502中获取与期望的反射镜1403倾斜角对应的驱动电压V1至V4和偏压Vb值，并将这些值设置在电源1501中。电源1501将所设置的驱动电压V1至V4和偏压Vb一起，施加于驱动电极1303-1至1303-4。

图74说明了驱动电压Vy与倾斜角θy之间的关系。这也适用于驱动电压Vy与倾斜角θy之间的关系。当施加于驱动电极的偏压值大约为被施加电压最大值的1/2时，不仅在如图73所示的绕两个轴转动的反射镜器件中可以增大倾斜角，而且在绕一个轴转动的反射镜器件或平移了的反射镜器件中，也可以增大倾斜角。

如上所述，根据本实施方式，有可能通过在下基板上形成枢轴以支撑反射镜的枢轴中心，并向面对反射镜的多个驱动电极施加相同偏压，来改善反射镜倾斜角关于驱动电压的线性响应。

根据本实施方式，存储装置预先存储反射镜倾斜角与施加于驱动电极的驱动电压之间的关系。从存储装置获取为得到期望反射镜倾斜角所需的各驱动电极的驱动电压值，由此单独决定要施加于各驱动电极的电压。

根据本实施方式，当施加于驱动电极的偏压大约为可施加于驱动电极的最大电压值的1/2时，可以增大反射镜倾斜角。

【第二十实施方式】

以下将描述本发明第二十实施方式。本实施方式的目的是获得以下状态：通过低电压驱动来获得更大的反射镜倾斜角，而不增加成本。

图75主要部分地示出了作为反射镜阵列组成单元的反射镜器件。在反射镜阵列中，图75所示的反射镜器件以方形图案二维地布置。反射镜器件包括具有反射镜的反射镜基板1500和具有电极的电极基板1530。反射镜基板1500和电极基板1530并行布置。图75示出了反射镜基板1500的表面面对电极基板1530，即一种不同于图11的透视图的状态。

反射镜基板1500包括板状基部1501、环形可移动框架1502和圆盘形反射镜1503。基部1501具有开口，当从上侧观看时，该开口几乎为圆形。可移动框架1502布置在基部1501的开口中，并通过一对连接部1501a和1501b连接到基部1501。可移动框架1502也有开口，当从上侧观看时、该开口几乎为圆形。反射镜1503布置在可移动框架1502的开口中，并通过一对反射镜连接部1502a和1502b连接到可移动框架1502。包围可移动框架1502和反射镜1503的框架部1504被形成在基部1501的外围。框架部1504通过绝缘层1505而固定到基部1501上。

包括之字形扭簧且被设置在可移动框架1502的槽口中的连接部1501a和1501b将基部1501连接到可移动框架1502。该结构使连接到基部1501的可移动框架1502可以围绕通过连接部1501a和1501b的旋转轴(可移动框架旋转轴)转动。包括之字形扭簧且被设置在可移动框架1502的槽口中的反射镜连接部1502a和1502b将可移动框架1502连接到反射镜1503。该结构使连接到可移动框架1502的反射镜1503可以围绕通过反射镜连接部1502a和1502b的旋转轴(反射镜旋转轴)转动。在图75所示的结构中，可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴以直角相交。

电极基板1530具有突出部1536和设置在突出部1536外围的凸缘结构1531。突出部1536包括：具有截断金字塔形状的第三台阶1532；被形成在第三台阶1532上表面上且具有截断金字塔形状的第二台阶1533；被形成在第二台阶1533上表面上且具有截断金字塔形状的第一台阶1534；以及被形成在第一台阶1534上表面上且具有截断金字塔形状的枢轴1535。

包括突出部1536外表面的电极基板1530上表面具有公共电极1541，该公共电极1541被一体地形成在例如和对立反射镜基板1500的反射镜1503同心的圆中。配线1537被形成在电极基板1530上的突出部1536周围。公共电极1541通过引线1542连接到配线1537。公共电极1541只需被形成为包括突出部1536区域的区域中的整体金属薄膜。因此，对于公共电极1541的形成，不需要高制造精度。因此，甚至在具有大阶差的突出部1536中，也有可能不利用任何复杂过程就容易地形成公共电极1541。例如，在通过基于焦点的曝光来形成配线1537的精细掩模图案的光刻工艺中，可以基于大大不同的焦点来同时形成公共电极1541的掩模图案。

图75所示的反射镜基板1500也包括反射镜1503表面上的驱动电极1503a至1503d。这些驱动电极关于反射镜(反射镜结构)1503的中心对称。反射镜基板1500上的反射镜1503面对对立电极基板1530上的公共电极1541。通过将基部1501的下表面接合到凸缘结构1531的上表面，来形成反射镜器件。在图75所示的反射镜器件中，反射镜1503上所形成的驱动电极1503a至1503d面对电极基板1530上所形成的公共电极1541。

例如，在图75所示的反射镜器件中，使公共电极1541接地。向驱动电极1503a至1503d施加正或负电压，以便在它们之间产生不对称电势差。由于所产生的静电力，反射镜1503靠近公共电极1541那侧，并在任意方向上转动。反射镜器件外面的电源施加正或负电压。

被形成为具有多个台阶的楼梯形的突出部1536具有公共电极1541。这允许减小公共电极1541与驱动电极1503a至1503d之间的距离，而不牺牲反射镜1503的倾斜角θ。因此，图75所示的反射镜器件能够获得大的反射镜1503拉入角以及低电压驱动。在等于或大于拉入角的倾斜角θ下，不可能静态稳定地控制反射镜1503。如果倾斜角θ等于或大于拉入角，则静电力超过连接部的复原力，使得反射镜1503接触电极基板1530那侧。如上所述，图75所示的反射镜器件允许容易地形成公共电极1541，虽然突出部1536具有大阶差。因此，突出部1536的倾斜角能够容易地大于以前。结果，在图75所示的反射镜器件中，反射镜1503的倾斜角可以大于以前。

按照惯例，为获得大拉入角和低电压驱动，将突出部8320设置在电极基板8301上，并将电极形成在突出部8320的斜面上，如图11所示。另一方面，将配线8370形成在电极基板8301的基部8310上。在形成电极或配线的图案的过程中，将曝光设备的聚焦下限设为具有比电极更精细的图案的配线8370，由此确保被形成图案的精度。然而，曝光设备的景深是受限的，并且突出部8320的高程差必须限于50至70μm或更小。

然而，为获得更大的拉入角和更低电压驱动，优选地使突出部8320的高程差更大，并且更具体地说，使该高程差为100μm或更大。可以通过使用具有宽聚焦范围的专用曝光设备或者对每一台阶执行多次曝光，来获得该状态。然而，专用曝光设备价格昂贵。台阶数量的增加导致了加工成本的增加。因此，按照惯例通过增加成本来获得上述配置。

根据本实施方式的反射镜器件包括：被形成在电极基板上的公共电极；可转动地布置在电极基板上方、同时面对该公共电极的反射镜结构；以及被设置在面对该公共电极的反射镜结构的表面上的多个驱动电极。例如，当公共电极接地，并向驱动电极施加正或负电压时，反射镜结构由于所产生的静电力而转动。

在该反射镜器件中，几乎圆锥形的突出部被形成在电极基板上，并且公共电极的至少一部分被形成在该突出部上。反射镜结构被布置成可绕通过反射镜结构中心的旋转轴转动。这多个驱动电极可以关于反射镜结构中心对称。该反射镜器件也包括：被设置在公共电极周围的电极基板上的凸缘结构；以及反射镜基板，反射镜结构可转动地连接到该反射镜基板。反射镜基板被固定到该凸缘结构上。因此，获得了以下状态：反射镜结构被布置在电极基板上方，同时面对公共电极。

如上所述，根据本发明，驱动电极被布置在反射镜结构上。电极基板那侧只需要具有整体形成的公共电极。有可能在电极基板那侧形成大阶差，因为不需要形成精细的图案。因此，可以在低电压驱动过程中增大反射镜的转动角，而不增加任何成本。

接下来将描述一种制造图75所示反射镜基板1500的方法的例子。首先，如图76A所示，准备SOI基板，该SOI基板在具有平面取向(100)的硅基部1601上具有由氧化硅制成且厚度大约为1μm的埋入绝缘层1602，以及厚度为10μm的单晶硅层(SOI层)1603。将氧化层1604形成在SOI层1603的表面上，并且例如通过热氧化将氧化层1605形成在硅基部1601的下表面上。

如图76B所示，将金属层1606形成在氧化层1604上。例如，通过溅射或汽相沉积来形成铝膜，由此形成金属层1606。如图76C所示，把通过周知的光刻形成的具有光致抗蚀剂图案的抗蚀剂掩模层1701，形成在金属层1606上。通过把抗蚀剂掩模层1701用作掩模，来蚀刻金属层1606。如图76D所示，当去除抗蚀剂掩模层1701时，将驱动电极1503a和1503c形成在氧化层1604上。利用众所周知的干蚀刻如活性离子蚀刻，来完成加工。图76C至76L示出了截面，因此没有说明图75所示的驱动电极1503b和1503d。

如图76E所示，把通过周知的光刻形成的具有光致抗蚀剂图案的抗蚀剂掩模层1702，形成在包括驱动电极1503a和1503c的金属层1604上。通过把抗蚀剂掩模层1702用作掩模，来蚀刻金属层1604。此时，执行定向蚀刻如活性离子蚀刻，以使被蚀刻部分的SOI层1603的表面暴露。利用该工艺，来形成具有氧化硅掩模图案的无机掩模层1604a，如图76F所示。此时，把用于形成充当切割引导的划线的图案，设置在抗蚀剂掩模层1702的区域(未示出)中。

通过利用臭氧或氧等离子体进行灰化，来去除抗蚀剂掩模层1702。如图76G所示，通过把无机掩模层1604a用作掩模进行干蚀刻，来蚀刻SOI层1603。利用该蚀刻，来形成基部1501、可移动框架1502、反射镜(反射镜结构)1503、连接部(未示出)和反射镜连接部(未示出)。即，完成了反射镜基板的基本结构。把抗蚀剂掩模层1702的区域(未示出)中所形成的划线图案也转印到无机掩模层1604a上，然后转印到SOI层1603上。反射镜结构可以不用可移动框架就连接到基部。

如图76H所示，将树脂涂到包括驱动电极1503a和1503c的无机掩模1604a上，以形成树脂膜1711，该树脂膜1711填充无机掩模1604a的图案之间的间隙以及SOI层1603中所形成的结构之间的间隙。如图76I所示，对树脂膜1711进行回蚀刻，以形成保护层1712，该保护层1712使驱动电极1503a和1503c以及无机掩模层1604a的表面暴露，并填充无机掩模层1604a的图案之间的间隙、以及SOI层1603中所形成的结构之间的间隙。

如图76J所示，通过把驱动电极1503a和1503c用作掩模来蚀刻无机掩模层1604a，并去除无机掩模层1604a，使得驱动电极1503a和1503c位于SOI层1603上的绝缘层1506上。不是选择性地去除无机掩模层1604a，而是可以把它用作绝缘层1506。接着，如图76K所示，利用由周知的光刻所形成的掩模图案(框架形成掩模图案)，来对氧化层1605和硅基部1601进行蚀刻，以形成框架部1504。去除掩模图案。然后，如图76L所示，例如通过使用碱性溶液的湿蚀刻或干蚀刻，来去除暴露于框架部1504内的氧化层1605和埋入绝缘层1602，使得框架部1504通过绝缘层1505而固定到基部1501上。

此后，例如通过汽相沉积在具有框架部1504的反射镜1503表面上，形成由例如金膜制成的反射膜。执行以下步骤：将所形成的反射镜基板接合到电极基板上，以形成反射镜器件；封装该反射镜器件，并通过晶片焊接固定它；以及将封装的端子丝焊到电极基板的端子上。然后，例如通过使用氧等离子体的灰化，来去除保护层1712，以便在基部1501、可移动框架1502和反射镜1503之间形成间隙，由此使可移动框架1502和反射镜1503可转动。利用上述焊接，将反射镜基板1500固定在电极基板1530上所设置的凸缘结构1531上。可以在上述封装步骤之间去除保护层1712。

例如，即使当把反射镜基板1500载入并固定在汽相沉积设备中以形成上述反射膜的工艺中，增加了外部机械振动，也有可能抑制连接部的损坏。类似，在把反射镜基板接合到电极基板上以形成反射镜器件的步骤，封装该反射镜器件并通过晶片焊接来固定它的步骤，以及将封装的端子丝焊到电极基板的端子的步骤中，也有可能抑制连接部的损坏。

上述制造方法仅仅是例子。另一种制造方法也可用于形成图75所示的反射镜基板。例如，在形成驱动电极以后形成诸如反射镜和可移动框架的结构。然而，可以在形成反射镜和可移动框架以后形成驱动电极。通过把掩模图案用作掩模进行蚀刻，来形成驱动电极。然而，本发明不限于此。可以通过所谓的剥离工艺(lift-off)来形成驱动电极。

接下来将描述连接到反射镜1503上所形成的驱动电极1503a至1503d的配线。例如，如图77的示意平面图所示，可以利用通过连接部1501a和1501b以及反射镜连接部1502a和1502b的配线1803a至1803d，将驱动电极1503a至1503d引到基部1501那侧。驱动电极关于反射镜(反射镜结构)1503的中心对称。

如图78的部分放大透视图所示，反射镜连接部1502a一个表面上所形成的绝缘层1506上所设置的配线1813b可以连接到驱动电极1503b，并且反射镜连接部1502a另一表面上所形成的绝缘层1516上所设置的配线1813a可以连接到驱动电极1503a。配线1813a通过贯穿绝缘层1506、反射镜1503和绝缘层1516的插头(未示出)，而连接到驱动电极1503a。这也适用于驱动电极1503c至1503d。

如图79的部分放大透视图所示，反射镜连接部1502b一个表面上所形成的绝缘层1506上所设置的配线1823b可以连接到驱动电极1503b，并且配线1823b上的绝缘层1516a上所设置的配线1823a可以连接到驱动电极1503a。这也适用于驱动电极1503c和1503d。

如图80的示意平面图所示，反射镜1503可以有两个分开的驱动电极1833a和1833b。可以利用通过连接部1501a和1501b以及反射镜连接部1502a和1502b的配线1843a和1843b，将驱动电极1833a和1833b引到基部1501那侧。驱动电极关于反射镜(反射镜结构)1503的中心对称。

如图81的示意平面图所示，反射镜1503可以有两个分开的驱动电极1853a和1853b。可移动框架1502可以有两个分开的驱动电极1853c和1853d。可以利用通过连接部1501a和1501b以及反射镜连接部1502a和1502b的配线1863a和1863b，将驱动电极1853a和1853b引到基部1501那侧。可以利用通过连接部1501a和1501b的配线1863c和1863d，将驱动电极1853c和1853d引到基部1501那侧。

在上述描述中，公共电极1541被布置在覆盖突出部1536的区域中。然而，本发明不限于此。不必把被图案化的电极布置在电极基板1530那侧。例如，可以把连接到地电势的金属层作为公共电极，布置在面对反射镜基板1500的电极基板1530的整个区域中。这允许省略对公共电极图案化的步骤，并且更容易以低成本制造反射镜器件。电极基板1530可以具有没有突出部1536的平板公共电极。

【第二十一实施方式】

接下来将描述本发明第二十一实施方式。本实施方式通过以下方式来更容易地增大反射镜基板和电极基板之间的间隔：将反射镜基板接合到凸缘结构上、同时在它们之间插入间隙辅助层，使得反射镜基板通过该间隙辅助层和凸缘结构而与电极基板隔开。

以下将参考图82和83来描述根据本实施方式的反射镜器件的结构例子。图82和83主要部分地示出了作为反射镜阵列组成单元的反射镜器件。在反射镜阵列中，例如图82所示的反射镜器件以方形图案二维地布置。该反射镜阵列包括具有反射镜的多个反射镜基板1900以及具有电极部分的多个电极基板2000。反射镜基板1900和电极基板2000并行布置。

反射镜基板1900包括板状基部1910、环形可移动框架1920和圆盘形反射镜1930。基部1910具有开口，当从上侧观看时，该开口几乎为圆形。可移动框架1920布置在基部1910的开口中，并通过一对连接部1911a和1911b连接到基部1910。可移动框架1920也有开口，当从上侧观看时，该开口几乎为圆形。反射镜1930布置在可移动框架1920的开口中，并通过一对反射镜连接部1921a和1921b连接到可移动框架1920。包围可移动框架1920和反射镜1930的框架部1940被形成在基部1910的外围。框架部1940通过绝缘层1950而固定到基部1910上。另外，在图82和83所示的反射镜器件中，在基部1910的外围部分，基部1910在面对电极基板2000的表面(下表面)上具有间隙辅助层2101。间隙辅助层2101可以具有框形。

包括之字形扭簧且被设置在可移动框架1920的槽口中的连接部1911a和1901b将基部1910连接到可移动框架1920。该结构使连接到基部1910的可移动框架1920可以围绕通过连接部1911a和1901b的旋转轴(可移动框架旋转轴)转动。包括之字形扭簧且被设置在可移动框架1920的槽口中的反射镜连接部1921a和1921b将可移动框架1920连接到反射镜1930。该结构使连接到可移动框架1920的反射镜1930可以围绕通过反射镜连接部1921a和1921b的旋转轴(反射镜旋转轴)转动。可移动框架旋转轴和反射镜旋转轴以直角相交。

电极基板2000具有突出部2020和设置在突出部2020外围的凸缘结构2010。突出部2020包括：具有截断金字塔形状的第三台阶2023；被形成在第三台阶2023上表面上且具有截断金字塔形状的第二台阶2022；以及被形成在第二台阶2022上表面上且具有截断金字塔形状的第一台阶2021。包括突出部2020外表面的电极基板2000的上表面具有被形成在与对立反射镜基板1900的反射镜1930同心的圆中的扇形电极2040a至2040d。配线2070被形成在电极基板2000上的突出部2020周围。电极2040a至2040d通过引线2041a至2041d连接到配线2070。可以不形成突出部2020就布置电极。配线不需要被形成在具有电极的电极基板的表面上，而是可以通过经由配线而布置在电极基板中。

反射镜基板1900上的反射镜1930面对对立电极基板2000上的电极2040a至2040d。被设置在基部1910下表面上的间隙辅助层2101接合到凸缘结构2010的上表面上。为方便说明，图82和83示出了反射镜基板1900和电极基板2000相隔开的状态。根据图82和83所示的反射镜器件，凸缘结构2010和间隙辅助层2101形成了反射镜基板1900和电极基板2000之间的间隙。换句话说，凸缘结构2010和间隙辅助层2101将反射镜基板1900接合到电极基板2000上。

因此，通过凸缘结构2010和间隙辅助层2101来形成期望的间隙。这使能抑制它们的厚度。结果，例如即使存在间隙辅助层2101，反射镜基板1900上的阶差也不太大。因此，能够精确地形成精细图案，如连接部1911a和1911b以及反射镜连接部1921a和1921b。凸缘结构2010和间隙辅助层2101支撑反射镜基板1900和电极基板2000，同时使它们相互隔开一预定距离，由此在反射镜基板1900和电极基板2000之间形成一间隙，可移动结构如反射镜1930可以在该间隙中移动。因此，只需要在电极基板2000上没有电极的区域中形成凸缘结构2010。只需要根据这样形成的凸缘结构2010的位置，来布置间隙辅助层2101。

为增大突出部的高程差，增大反射镜基板和电极基板之间的间隔(间隙)。按照惯例，难以增大间隙。例如，在现有技术中，如图13的横截面图所示，通过制造电极基板8301所形成的突起部(凸缘结构)8360a和8360b形成了反射镜基板8201和电极基板8301之间的间隙。作为选择，如图86的横截面图所示，反射镜基板8200的框架部8241形成了反射镜基板8200和电极基板8300之间的间隙。如图87的横截面图所示，反射镜阵列800的框架部8210(基部)上所形成的支撑部8260可以形成反射镜基板8200和电极基板8300之间的间隙。

然而，在图13的结构中，在形成突起部8360a和8360b以后形成电极和配线。因此，突起部8360a和8360b不能太高。一般，通过光刻来形成电极和配线。在具有大阶差的区域中，光致抗蚀剂的涂敷和曝光是很难的。例如，在正常的光刻中，允许形成图案的阶差大约为70μm。

在图86所示的结构中，可以通过制造厚的硅基部，来形成SOI基板的框架部8241。然而，因为间隙大约为100至200μm，所以将基部变薄到大约100至200μm。然而，这种薄反射镜基板具有非常低的强度，并且在反射镜形成步骤或安装步骤中的处理中容易破裂。在图87所示的结构中，支撑部8260在具有反射镜8230和框架部8210的SOI层上产生了大阶差。如果存在大阶差，则难以对精细结构如连接部进行图案化。

根据本实施方式的反射镜部件具有上述结构。因为反射镜基板经由间隙辅助层接合到凸缘结构上，所以间隙辅助层和凸缘结构把反射镜基板和电极基板隔开，使得反射镜基板和电极基板之间的间隔能够更容易地增大。电极基板可以具有从基部伸出且面对反射镜的、被形成为几乎圆锥形的突出部。可以把电极形成在该突出部上。

接下来将描述一种制造本实施方式的反射镜器件中所包括的反射镜基板1900的方法的例子。首先，如图84A所示，准备SOI基板，该SOI基板在具有平面取向(100)的硅基部1940a上具有由氧化硅制成且厚度例如大约为1μm的绝缘层1950，以及厚度为10μm的单晶硅层(SOI层)1901。绝缘层1950是埋入绝缘层。如图84B所示，在硅基部1940a上形成间隙辅助层2101。例如，可以通过在间隙辅助层2101的形成区域中选择性地形成种子层，并通过电解电镀在该种子层上形成金属层，来形成间隙辅助层2101。需要把间隙辅助层2101形成在与一个反射镜器件对应的区域的边界处。

如图84C所示，在SOI层1901上形成掩模图案2102。通过把掩模图案2102用作掩模，来蚀刻SOI层1901。此时，执行定向蚀刻如活性离子蚀刻，以使被蚀刻部分的绝缘层1950的表面暴露。利用该蚀刻，来形成基部1910、可移动框架1920、反射镜(反射镜结构)1930、连接部(未示出)和反射镜连接部(未示出)。即，如图84D所示，反射镜基板的基本结构完成了。

在去除掩模图案2102后，在硅基部1940a的下表面上形成掩模图案(未示出)。该掩模图案对应于反射镜阵列的一个反射镜部分，并且对于每个反射镜都具有方形开口区。通过使用CF基气体并把该掩模图案用作掩模，来进行干蚀刻，由此对硅基部1940a进行蚀刻，直到绝缘层1950暴露为止。该工艺可以是湿蚀刻。

此后，去除掩模图案。例如可以通过灰化或适当的蚀刻来去除掩模图案。如图84E所示，去除暴露于所形成的开口区内的绝缘层1950，以形成框架部1940。在图84A至84E中，在形成间隙辅助层后形成连接部和反射镜连接部。然而，本发明不限于此。可以在形成连接部和反射镜连接部的精确精细图案之后，形成间隙辅助层。

接下来将描述制造本实施方式的反射镜器件中所包括的反射镜基板1900的方法的另一个例子。首先，如图85A所示，准备SOI基板，该SOI基板在具有平面取向(100)的硅基部1940a上具有由氧化硅制成且厚度例如大约为1μm的绝缘层1950，以及厚度为10μm的单晶硅层(SOI层)1901。这和参考图84A至84E所描述的制造方法中是一样的。

如图85B所示，在SOI层1901上形成掩模图案2111。通过把掩模图案2111用作掩模，来蚀刻SOI层1901。此时，执行定向蚀刻如活性离子蚀刻，以使被蚀刻部分的绝缘层1950的表面暴露。利用该蚀刻，来形成基部1910、可移动框架1920、反射镜(反射镜结构)1930、连接部(未示出)和反射镜连接部(未示出)。即，如图85C所示，反射镜基板的基本结构完成了。

在去除掩模图案2111后，如图85D所示，在基部1910(SOI层1901)上形成由例如玻璃制成的间隙辅助层2101a。例如通过周知的阳极焊，将玻璃间隙辅助层2101a接合到硅基部1910上。

在硅基部1940a的下表面上形成掩模图案。该掩模图案对应于反射镜阵列的一个反射镜部分，并且对于每个反射镜都具有方形开口区。通过使用CF基气体并把该掩模图案用作掩模，来进行干蚀刻，由此对硅基部1940a进行蚀刻，直到绝缘层1950暴露为止。该工艺可以是湿蚀刻。

此后，去除掩模图案。例如可以通过灰化或适当的蚀刻来去除掩模图案。如图85E所示，去除暴露于所形成的开口区内的绝缘层1950，以形成框架部1940。

【第二十二实施方式】

接下来将描述本发明第二十二实施方式。

图11至13所示的传统反射镜器件8200的组成元件，并且尤其是包括可移动框架8220、反射镜8230、可移动框架连接部8211a和8211b以及反射镜连接部8221a和8221b的反射镜基板8201组成元件(以下将称为可移动部件)，与相邻部件隔开，以使反射镜8230可绕反射镜旋转轴和可移动框架旋转轴转动。因此，外部对反射镜器件8200的冲击可能造成反射镜基板8201的可移动部件撞击相邻部件，并破裂。因此，反射镜基板8201的可移动部件与这些可移动部件邻近的部件必须具有间隔，以防止在外部冲击的情况下相邻组成元件之间的撞击。

为解决上述问题而提出了本实施方式，本实施方式的目的是提供一种具有高抗冲击力的反射镜器件和反射镜阵列。

以下将参考附图详细描述本实施方式。根据本实施方式的反射镜阵列将反射镜阵列中所包括的反射镜器件的反射镜基板的可移动部件与这些可移动部件邻近的部件之间的间隔设为预定值。与图14至16B所示的反射镜器件中相同的名称和附图标记表示示出本实施方式的图88中的相同组成元件，并将根据需要省略对它们的描述。

根据本实施方式的反射镜阵列中所包括的反射镜器件将反射镜基板200中的四个间隔d1至d4设为预定值。

如图88的放大视图a清楚地示出，间隔d1是框架部210的开口210a的边与可移动框架220的弧形边之间的间隔。

如图88的放大视图b清楚地示出，间隔d2是反射镜连接部221b与第二槽口223b之间的间隔，更具体地说，是反射镜连接部221b在垂直于反射镜旋转轴的方向上的末端，与第二槽口223b邻近于该末端且平行于反射镜旋转轴的边之间的间隔。间隔d2也包括，反射镜连接部221b在平行于反射镜旋转轴的方向上的末端，与第二槽口223b邻近于该末端且垂直于反射镜旋转轴的边之间的间隔。

间隔d2也包括反射镜连接部221a与第二槽口223a之间的间隔，可移动框架连接部211a与第一槽口222a之间的间隔，以及可移动框架连接部211b与第一槽口222b之间的间隔。它们的详细内容如下。

反射镜连接部221a与第二槽口223a之间的间隔表示，反射镜连接部221a在垂直于反射镜旋转轴的方向上的末端，与第二槽口223a邻近于该末端且平行于反射镜旋转轴的边之间的间隔。该间隔也包括，反射镜连接部221a在平行于反射镜旋转轴的方向上的末端，与第二槽口223a邻近于该末端且垂直于反射镜旋转轴的边之间的间隔。

可移动框架连接部211a与第一槽口222a之间的间隔表示，可移动框架连接部211a在垂直于可移动框架旋转轴的方向上的末端，与第一槽口222a邻近于该末端且平行于可移动框架旋转轴的边之间的间隔。该间隔也包括，可移动框架连接部211a在平行于可移动框架旋转轴的方向上的末端，与第一槽口222a邻近于该末端且垂直于可移动框架旋转轴的边之间的间隔。

可移动框架连接部211b与第一槽口222b之间的间隔表示，可移动框架连接部211b在垂直于可移动框架旋转轴的方向上的末端，与第一槽口222b邻近于该末端且平行于可移动框架旋转轴的边之间的间隔。该间隔也包括，可移动框架连接部211b在平行于可移动框架旋转轴的方向上的末端，与第一槽口222b邻近于该末端且垂直于可移动框架旋转轴的边之间的间隔。

如图88的放大视图c清楚地示出，间隔d3是可移动框架220的开口220a的边与反射镜230的边之间的间隔。

如图88的放大视图d清楚地示出，间隔d4是反射镜连接部221a与可移动框架220之间的间隔，更具体地说，是反射镜连接部221a在连接到反射镜230a的那一侧、并且沿反射镜旋转轴而形成的末端，与把可移动框架220的第二槽口223a连通到开口220a的连通部224a的边之间的间隔。

间隔d4也包括可移动框架220与作为反射镜连接部221a对应连接部的反射镜连接部221b之间的间隔，更具体地说，是反射镜连接部221b在连接到反射镜230b的那一侧、并且沿反射镜旋转轴而形成的末端，与把可移动框架220的第二槽口223b连通到开口220b的连通部224b的边之间的间隔。

按以下方式来设置间隔d1至d4。

令m[kg]为反射镜器件可移动部的质量，令G[m/s²]为施加于可移动部的加速度。可移动部接收由mG给出的力。令d为可移动部的位移量，并令k为支撑可移动部的可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的弹簧常数。m、G、k和d之间的关系由下式给出

mG＝kd                                    …(15)

由式(15)，通过下式来计算位移量d

d＝mG/k                                   …(16)

间隔d1至d4被设为大于式(16)的位移量d的值。即使当向根据本实施方式的反射镜阵列施加加速度G，这也防止反射镜基板200的可移动部件与该可移动部件邻近的部件接触并破裂。

可以根据要给予本实施方式的反射镜阵列的冲击阻力的期望值，根据需要来随意设置加速度G值。

反射镜器件的可移动部指示可移动框架220和反射镜230。可移动框架220具有开口部，如开口220a、第一槽口222a和222b以及第二槽口223a和223b。为了更可靠地防止反射镜器件破裂，在可移动部是没有开口的完美圆的假定之下来设定质量。令r为可移动框架220的半径，ρ为可移动框架220和反射镜230的材料密度，h为可移动框架220和反射镜230的厚度。此时，可移动部的质量m由πr²ρh给出。

反射镜连接部221a和221b支撑反射镜230，并按照施加于反射镜230的加速度而移动。与反射镜连接部221a和221b相关的间隔，即与反射镜连接部221a和221b相关的间隔d2以及间隔d3和d4，被设置为大于通过将反射镜230的质量代入质量m而从式(16)计算的位移d。如上所述，在本实施方式中，为了更可靠地防止反射镜器件破裂，式(16)的质量m使用利用可移动框架220的半径r从πr²ρh所计算的值。

如图89所示，可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b中所包括的之字形扭簧在X和Y方向上移动。对于可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的弹簧常数k，必须考虑X轴上的弹簧常数k_x和Y方向上的弹簧常数k_y。本实施方式的反射镜阵列采用弹簧常数k_x和k_y中的最小一个，并将其代入式(16)中。即使当向反射镜器件施加加速度G，这也更可靠地防止反射镜基板200的可移动部件与该可移动部件邻近的部件接触并破裂。因此，根据本实施方式的反射镜阵列具有高抗冲击性。

在本实施方式中，这对可移动框架连接部211a和211b支撑可移动框架230。这对反射镜连接部221a和221b支撑反射镜230。式(15)和(16)的弹簧常数k指示这对可移动框架连接部211a和211b的弹簧常数值或这对反射镜连接部221a和221b的弹簧常数值。

可以在预先设定间隔d1至d4之后，计算可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的弹簧常数。在这种情况下，和反射镜器件可移动部的质量m及施加于可移动部的加速度G一起，把间隔d1至d4的预设值代入由式(15)改写的式(17)的位移量d中，由此计算弹簧常数k。根据所计算的弹簧常数k，这样来设置可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的形状和尺寸，以致可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的弹簧常数k_x和k_y在各自方向上都超过从式(17)计算的弹簧常数k。这也防止了反射镜基板200的可移动部件和该可移动部件邻近的部件接触。

k＝mG/d                                            …(17)

接下来将描述弹簧常数的详细设置例子。

例如，假定反射镜器件可移动部的质量为1.6×10^-8[kg]，施加于反射镜器件的加速度为100G，并且间隔d1至d4为10[μm]。通过下式来计算弹簧常数k

(1.6×10^-8)×(100×9.81)/(10×10^-6)≈1.57

因此，这样设置可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的形状等，以致可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的弹簧常数超过1.57，以允许防止反射镜基板200的可移动部件与该可移动部件邻近的部件接触。

接下来将描述一种制造根据本实施方式的反射镜阵列的方法。

由SOI(绝缘体上硅)基板来形成反射镜基板200。

首先，使具有埋入绝缘层250的SOI基板那侧(主表面：SOI层)经受周知的光刻和如DEEP RIE的蚀刻，以便在单晶硅层中形成符合框架部210、可移动框架连接部211a和211b、可移动框架220、反射镜连接部221a和221b以及反射镜230的形状的沟槽。

此时，这样形成沟槽，以致上述间隔d1至d4等于或大于根据式(16)所计算的位移量d。更具体地说，例如从沟槽的形状来计算包括可移动框架220和反射镜230的可移动部件的质量m。例如从沟槽的形状来计算可移动框架连接部211a和211b及反射镜连接部221a和221b的弹簧常数k。设定反射镜阵列应该经受的加速度G。将这些值代入式(16)中来产生位移量d，并这样形成沟槽，以致间隔d1至4等于或大于该位移量d。

在SOI基板的下表面上，形成在与这些沟槽对应的预定区域中具有开口的抗蚀剂图案。通过使用例如SF₆的干蚀刻，来从SOI基板的下表面选择性地蚀刻掉硅。在该蚀刻中，通过把埋入绝缘层250用作蚀刻停止层，来在SOI基板的下表面上形成开口和框形部件240。可以通过使用例如氢氧化钾的湿蚀刻，来蚀刻硅。

通过使用例如CF₄气体的干蚀刻，来去除暴露于开口的埋入绝缘层250区域。可以利用氢氟酸来去除埋入绝缘层250。

另一方面，由例如硅基板来形成电极基板300。

首先，通过把由氮化硅薄膜或氧化硅薄膜制成的预定掩模图案用作掩模并使用氢氧化钾溶液，来选择性地蚀刻硅基板。通过重复上述工艺，来形成基部310、第一至第三台阶321至323、枢轴330、外沟350及凸部360a和360b。

使被蚀刻侧的硅基板表面氧化，以形成氧化硅薄膜。

例如通过汽相沉积来在氧化硅薄膜上形成金属膜，并通过周知的光刻和蚀刻来对该金属膜进行图案化，以形成电极340a至340d、引线341a至341d以及配线370。

利用该工艺，来形成具有上述形状的电极基板300。

然后，将反射镜基板200接合到电极基板300上，以形成具有反射镜器件的反射镜阵列，该反射镜器件能够通过向电极340a至340d施加电场来移动反射镜230。

即使当施加加速度G，这样制造的反射镜阵列也防止反射镜基板200的可移动部件与该可移动部件邻近的反射镜基板200另一组成元件接触并破裂。因此，根据本实施方式的反射镜阵列具有高抗冲击性。

在本实施方式中，可移动框架连接部211a和211b被设置在可移动框架220中所形成的第一槽口222a和222b中。可移动框架连接部211a和211b可以被设置在框架部210中所形成的槽口中。接下来将参考图90，来描述这种情况下可移动部件与该可移动部件邻近的部件之间的间隔。与图88所示的反射镜基板200中相同的名称和附图标记表示图90中的相同组成元件，并将根据需要省略对它们的描述。

在图90所示的反射镜基板200中，包括之字形扭簧且被设置在框架部210的一对第三槽口212a和212b中的这对可移动框架连接部211a和211b将框架部210连接到可移动框架220。该结构使可移动框架220可以围绕通过这对可移动框架连接部211a和211b的旋转轴(可移动框架旋转轴)转动。

在图90所示的反射镜阵列中，反射镜基板200中的5个间隔d1至d5被设为大于通过式(16)所计算的值。

间隔d1至d4与图88所示的反射镜基板200中一样，并将根据需要省略对它们的描述。

如图90的放大视图b清楚地示出，间隔d2是反射镜连接部221b与第二槽口223b之间的间隔，更具体地说，是反射镜连接部221b在垂直于反射镜旋转轴的方向上的末端，与第二槽口223b邻近于该末端且平行于反射镜旋转轴的边之间的间隔。间隔d2也包括，反射镜连接部221b在平行于反射镜旋转轴的方向上的末端，与第二槽口223b邻近于该末端且垂直于反射镜旋转轴的边之间的间隔。

间隔d2也包括反射镜连接部221a与第二槽口223a之间的间隔，可移动框架连接部211a与第三槽口212a之间的间隔，以及可移动框架连接部211b与第三槽口212b之间的间隔。它们的详细内容如下。

反射镜连接部221a与第二槽口223a之间的间隔表示，反射镜连接部221a在垂直于反射镜旋转轴的方向上的末端，与第二槽口223a邻近于该末端且平行于反射镜旋转轴的边之间的间隔。该间隔也包括，反射镜连接部221a在平行于反射镜旋转轴的方向上的末端，与第二槽口223a邻近于该末端且垂直于反射镜旋转轴的边之间的间隔。

可移动框架连接部211a与第三槽口212a之间的间隔表示，可移动框架连接部211a在垂直于可移动框架旋转轴的方向上的末端，与第三槽口212a邻近于该末端且平行于可移动框架旋转轴的边之间的间隔。该间隔也包括，可移动框架连接部211a在平行于可移动框架旋转轴的方向上的末端，与第三槽口212a邻近于该末端且垂直于可移动框架旋转轴的边之间的间隔。

可移动框架连接部211b与第三槽口212b之间的间隔表示，可移动框架连接部211b在垂直于可移动框架旋转轴的方向上的末端，与第三槽口212b邻近于该末端且平行于可移动框架旋转轴的边之间的间隔。该间隔也包括，可移动框架连接部211b在平行于可移动框架旋转轴的方向上的末端，与第三槽口212b邻近于该末端且垂直于可移动框架旋转轴的边之间的间隔。

如图90的放大视图e清楚地示出，间隔d5是可移动框架连接部211a与框架部210之间的间隔，更具体地说，是可移动框架连接部211a在连接到可移动框架220的那一侧、并且沿可移动框架旋转轴而形成的末端，与把框架部210的第三槽口212a连通到开口210a的连通部213a的边之间的间隔。

间隔d5也包括作为可移动框架连接部211a的对应连接部的可移动框架连接部211b与框架部210之间的间隔，更具体地说，是可移动框架连接部211b在连接到可移动框架220的那一侧、并且沿可移动框架旋转轴而形成的末端，与把框架部210的第三槽口212b连通到开口210a的连通部213b的边之间的间隔。

即使在该反射镜阵列中，间隔d1至d5也被设为大于式(16)的位移量d值。即使当施加加速度G，这也防止反射镜基板200的可移动部件与该可移动部件邻近的部件接触并破裂。

如上所述，根据本实施方式，令m为反射镜质量，G为施加于反射镜器件或反射镜阵列的加速度，k为弹性部件的弹簧常数，将反射镜与支撑反射镜的框架部件之间的间隔设为mG/k或更大。即使当向反射镜器件或反射镜阵列施加加速度G，这也防止反射镜撞击框架部件并破裂。因此，本发明的反射镜器件和反射镜阵列具有高抗冲击性。

【第二十三实施方式】

以下将描述本发明第二十三实施方式。

作为实现大规模光开关的硬件技术，双轴旋转3维MEMS光开关受到了广泛注意。图91示出了传统光开关。参考图91，附图标记8511a表示输入光纤阵列；8511b表示输出光纤阵列；8512a表示输入端准直仪阵列；8512b表示输出端准直仪阵列；8513a表示输入端反射镜阵列；以及8513b表示输出端反射镜阵列。光纤阵列8511a和8511b的每一个都包括二维布置的多条光纤。准直仪阵列8512a和8512b的每一个都包括二维布置的多个微透镜。反射镜阵列8513a和8513b的每一个都包括二维布置的多个反射镜器件8514a和8514b。图91中的箭头表示光束的传播方向。

在输入光纤阵列8511a的输入端口输出的光信号被输入端准直仪阵列8512a的微透镜转换为光束，被输入端反射镜阵列8513a和输出端反射镜阵列8513b顺序地反射，被输出端准直仪阵列8512b的微透镜会聚，并被引导至输出光纤阵列8511b的光纤。反射镜阵列8513a和8513b中所包括的每个反射镜器件8514a和8514b的反射镜都能够绕两个轴转动，以便在与反射镜倾斜角对应的期望方向上反射入射光。有可能通过适当地控制输入端反射镜阵列8513a和输出端反射镜阵列8513b的反射镜倾斜角，来将任意输入光纤连接到任意输出光纤，以及切换光路。

上述光开关的最具特征部分是反射镜阵列8513a和8513b。反射镜阵列8513a和8513b中所包括的反射镜器件8514a和8514b具有图107和108所示的结构。

在图107和108所示的反射镜器件中，反射镜8103关于静电力力矩的倾斜角θ没有方向相关性。如果扭簧8104和8105具有相同结构，并且静电力力矩相同，则反射镜8103展示相同的行为，而与它是绕X轴还是Y轴转动无关。即使在X轴和Y轴之间的任意方向上的旋转运动中，在相同的力矩下，反射镜8103也展示相同的倾斜角θ。

然而，被布置成面对反射镜8103以给出用于控制反射镜8103双轴旋转运动的静电力的驱动电极8003-1至8003-4，正常被形成为四个分开的电极。另外，电源电压正常具有上限，并且反射镜8103的倾斜角θ由于这些原因而具有方向相关性。因为施加于驱动电极8003-1至8003-4的驱动电压控制反射镜8103的旋转运动，所以在倾斜角θ小的范围内，反射镜8103倾斜角θ的各向异性不造成问题。当电源电压受限，并且反射镜8103只能转动到某一有限倾斜角θ时，在反射镜8103在平行于四个分开驱动电极8003-1至8003-4的分割线的方向(图107中的X和Y轴方向)上转动的时候，反射镜8103的倾斜角θ大，而在反射镜8103在关于这些分割线成45°角的方向上转动的时候，反射镜8103的倾斜角θ小。这是因为，在平行于驱动电极8003-1至8003-4分割线的方向上，两个驱动电极能够通过静电力来吸引反射镜8103，而在关于这些分割线成45°角的方向上，只有一个驱动电极需要吸引反射镜8103。

因此，如图92所示，当反射镜阵列8513a和8513b如图91中那样相面对时，可通过反射镜阵列8513a中所布置的输入端反射镜器件8514a的反射镜8103来扫描的输出端反射镜阵列8513b上的区域(接收来自反射镜8103的反射光的区域)301，不是在平行于输入端反射镜器件8514a的驱动电极8003-1至8003-4的分割线的方向上变窄，而是在关于这些分割线成45°角的方向上变窄。这也适用于可通过反射镜阵列8513b中所布置的输出端反射镜器件8514b的反射镜8103来扫描的输入端反射镜阵列8513a上的区域。

相反，当反射镜8103位于输出端反射镜阵列8513b的矩形区8602中时，布置在可扫描区8601外面的反射镜8103也必须有效地起作用。因此，必须向输入端反射镜器件8514a的驱动电极8003-1至8003-4施加更高驱动电压，以使输入端反射镜器件8514a的反射镜8103大大倾斜。为增大用于控制反射镜的驱动电压，需要改变电源规范，并且也需要增强配线的绝缘特性、提高连接部和电缆的击穿电压。这增加了技术难度，导致了高成本。

另一方面，当反射镜8103位于输出端反射镜阵列8513b的矩形区303中时，输入端反射镜器件8514a的反射镜8103不必大大倾斜。因此，驱动电压可以低。然而，可扫描区8601实际上没有用，因为没有反射镜8103布置在图92所示的可扫描区8601的阴影部分中。因为光开关需要有多个通道，所以优选地通过有效地使用可扫描区8601，来尽可能多地增加所布置的反射镜8103的数目。

如果将驱动电极分成八个或十六个部分而不是四个部分，并且与反射镜8103的转动方向无关地向与总驱动电极面积的1/2对应的驱动电极施加电压，则反射镜8103的倾斜角θ不存在各向异性。然而，在反射镜阵列8513a和8513b中，必须同时控制数十至数百个反射镜8103。这导致了强烈需要把为一个反射镜8103而准备的驱动电极数减少到所需最小数。对于四个分开的驱动电极，每一个都有100个反射镜8103的反射镜阵列8513a和8513b需要至少400个配线。这些配线的加工是不容易的。当分开驱动电极的数目进一步增加时，配线数达到不可行的级别，使得非常难以制造。

如上所述，在传统光开关中，由于反射镜阵列8513a和8513b中所布置的反射镜器件8514a和8514b的反射镜8103的倾斜角θ的各向异性，使得施加于反射镜器件8514a和8514b的驱动电极8003-1至8003-4的驱动电压必定高。如果要通过减小反射镜布置区来降低驱动电压，则不能高效地布置反射镜。另外，如果要通过增加驱动电极的分割数来降低驱动电压，则反射镜器件难以制造。

为解决上述问题而提出了该本施例，本实施方式的目的是在光开关中所设置的一对反射镜阵列中高效地布置反射镜，同时防止驱动电压和制造难度的任何增加。

接下来将参考图93来描述根据本实施方式的光开关。参考图93，附图标记2201a表示输入光纤阵列；2201b表示输出光纤阵列；2202a表示输入端准直仪阵列；2202b表示输出端准直仪阵列；2203a表示输入端反射镜阵列；以及2203b表示输出端反射镜阵列。光纤阵列2201a和2201b的每一个都包括二维布置的多条光纤。准直仪阵列2202a和2202b的每一个都包括二维布置的多个微透镜。反射镜阵列2203a和2203b的每一个都包括二维布置的多个反射镜器件2214a和2214b。图93中的箭头表示光束的传播方向。

输入光纤阵列2201a的光纤和输入端准直仪阵列2202a的微透镜以矩阵形成布置在矩形区2204a中。反射镜器件2214a以矩阵形式布置在与区域2204a对应的输入端反射镜阵列2203a的矩形区2205a中。类似，输出光纤阵列2201b的光纤和输出端准直仪阵列2202b的微透镜以矩阵形成布置在矩形区2204b中。反射镜器件2214b以矩阵形式布置在与区域2204b对应的输出端反射镜阵列2203b的矩形区2205b中。

如以前，在输入光纤阵列2201a的输入端口输出的光信号被输入端准直仪阵列2202a的微透镜转换为光束，被输入端反射镜阵列2203a和输出端反射镜阵列2203b顺序地反射，被输出端准直仪阵列2202b的微透镜会聚，并被引导至输出光纤阵列2201b的光纤。

图94示出了根据本实施方式的反射镜器件2214a和2214b的结构。与图1所示的反射镜器件中相同的名称和附图标记表示图94中的相同组成元件，并将根据需要省略对它们的描述。

在图91所示的传统光开关中，其中布置了反射镜器件8514a的反射镜阵列8513a的矩形区8515a的一对对边，平行于面对反射镜器件8514a的反射镜器件8514b的驱动电极8003-1至8003-4的第一分割线(例如X轴方向)。另外，矩形区8515a的另一对对边平行于反射镜器件8514b的驱动电极8003-1至8003-4的第二分割线(例如Y轴方向)。类似，其中布置了反射镜器件8514b的反射镜阵列8513b的矩形区8515b的一对对边，平行于反射镜器件8514a的驱动电极8003-1至8003-4的第一分割线。另外，矩形区8515b的另一对对边平行于反射镜器件8514a的驱动电极8003-1至8003-4的第二分割线。

在本实施方式中，其中布置了反射镜器件2214b的反射镜阵列2203b的矩形区2205b的一对对边(例如图95中的2206和2207)，以45°角和面对反射镜器件2214b的反射镜器件2214a的驱动电极103-1至103-4的第一分割线(例如X轴方向)相交。另外，矩形区2205b的另一对对边(例如图95中的2208和2209)以45°角和反射镜器件2214a的驱动电极103-1至103-4的第二分割线(例如Y轴方向)相交。

类似，其中布置了反射镜器件2214a的反射镜阵列2203a的矩形区2205a的一对对边，以45°角和面对反射镜器件2214a的反射镜器件2214b的驱动电极103-1至103-4的第一分割线相交。另外，矩形区2205a的另一对对边以45°角和反射镜器件2214b的驱动电极103-1至103-4的第二分割线相交。

本实施方式的反射镜布置方法指示，反射镜器件2214a和2214b的布置区2205a和2205b在平行于X和Y轴的方向上宽，而在关于X和Y轴成45°角的方向上窄。即，在本实施方式中，反射镜器件2214a和2214b的布置区2205a和2205b在关于X和Y轴成45°角的方向上，具有与图92所示区域8603相同的面积，并且在平行于X和Y轴的方向上延伸到区域8601的阴影部分。区域8601是反射镜器件2214a和2214b的反射镜153的可扫描区。因此，不必增大施加于驱动电极103-1至103-4的最大电压。

在本实施方式中，考虑到反射镜153的倾斜角θ的各向异性，来优化反射镜阵列2203a和2203b的反射镜203(反射镜器件2214a和2214b)的布置。这允许有效地使用反射镜153的可扫描区，并获得高效的反射镜布置，而不用增大驱动电压。在本实施方式中，没有使用多个分开的驱动电极，如八个或十六个分开的驱动电极。因为只需要改变驱动电极103-1至103-4的分割线方向，所以可以如以前那样容易地制造反射镜阵列2203a和2203b。

如上所述，根据本实施方式，根据由第一反射镜阵列的第一驱动电极的分割线方向所决定的第一反射镜倾斜角的各向异性，来设置第二反射镜阵列的反射镜布置区，并根据由第二反射镜阵列的第二驱动电极的分割线方向所决定的第二反射镜倾斜角的各向异性，来设置第一反射镜阵列的反射镜布置区。这允许有效地使用第一和第二反射镜的可扫描区，并获得高效的反射镜布置，而不用增大施加于第一和第二驱动电极的驱动电压。在本发明中，没有使用多个分开的驱动电极，如八个或十六个分开的驱动电极。因此，可以如以前那样容易地制造反射镜阵列2203a和2203b。

【第二十四实施方式】

在第二十三实施方式中，考虑到反射镜153的倾斜角θ的各向异性，来优化反射镜阵列2203a和2203b的反射镜153的布置。众所周知，具有如图96所示的楼梯形的驱动电极103-1至103-4能够降低驱动电压。这是因为，可以在不牺牲反射镜153的倾斜角θ的情况下，缩短了驱动电极103-1至103-4与反射镜153之间的距离。在图96所示的反射镜器件中，台阶形突出部120被形成在下基板101的中心。驱动电极103-1至103-4被设置在突出部120上。

理想地，如图97所示，形成顶点在反射镜153中心处的圆锥形突出部120。在突出部120的斜面上形成驱动电极103-1至103-4允许获得大拉入角和低电压驱动。在等于或大于拉入角的倾斜角θ下，不可能静态地稳定控制反射镜153。如果倾斜角θ等于或大于拉入角，则静电力将超过扭簧的复原力，使得反射镜153靠近驱动电极103-1至103-4。当驱动电极103-1至103-4被形成在圆锥形突出部120上时，拉入角大约为，没有施加电压时由反射镜153和突出部120的斜面所构成的角度的1/3。

难以形成这种圆锥形结构。实际上，通过对硅进行各向异性蚀刻，来形成近似于圆锥形的台阶形突出部，并在台阶形突出部120上形成驱动电极103-1至103-4。各向异性蚀刻利用了以下事实：硅相对于KOH的蚀刻率随晶体取向而过度地变化。因此，硅的(100)平面在蚀刻方向上暴露，而(111)平面形成了突出部120的斜面。斜面的倾斜角为57.4°。为了近似获得任意倾斜角，分几步来执行各向异性蚀刻，以形成接近于期望倾斜角的台阶形突出部120。

当从上侧观看时，突出部120的每个台阶的上表面形状都几乎为方形，如图98中的106和107所指示。因为上表面121和122几乎为方形，所以由反射镜153和斜面所构成的角随方向而变。更具体地说，在垂直于突出部120的上表面121的一对对边的方向(例如图98中的Z轴方向)、以及垂直于上表面121的另一对对边的方向(例如图98中的W轴方向)上，由反射镜153和突出部120的斜面所构成的角大。然而，在关于Z和W轴成45°角的方向(上表面121和122的对角线方向)上，由反射镜153和突出部120的斜面所构成的角小。结果，反射镜153在关于Z和W轴成45°角的方向上转动时的拉入角，小于反射镜153在Z和W轴方向上转动时的拉入角。实际形成并测量具有图96所示结构的样品。在关于Z和W轴成45°角的方向上的旋转运动中，拉入角小大约20％。

如果拉入角足够大，则不会出现问题，使得可以在反射镜阵列的任意部分形成光路。然而，拉入角的增大导致了突出部120的倾斜角的增大，即突出部120的台阶之间的高程差的增大。为增大突出部120的台阶之间的高程差，各向异性蚀刻的深度必须大。另外，因为将驱动电极103-1至103-4形成在具有大高程差的结构的表面上，所以难以制造。即，如果通过突出部120的形状来确保拉入角，则制造非常困难。此外，为增大拉入角，驱动电压必须高。

实际上，需要一种具有最小所需拉入角的设计。即，该设计必须容忍，拉入角即反射镜153的最大倾斜角，具有取决于驱动电极103-1至103-4三维形状的方向相关性。由于该方向相关性，例如可通过输入端反射镜阵列的反射镜153来扫描的输出端反射镜阵列上的区域在Z和W轴方向上宽，而在关于Z和W轴成45°角的方向上窄。

在本实施方式中，除第二十三实施方式的配置以外，驱动电极103-1至103-4的分割线还平行于Z和W轴。例如，如图99所示，被形成在突出部120上和周围的驱动电极103-1至103-4具有平行于Z轴的第一分割线(X轴方向)，以及平行于W轴的第二分割线(Y轴方向)。即，驱动电极103-1至103-4被形成在突出部120的四个角以及从这四个角延伸的下基板101上。

上述结构能够使由驱动电极103-1至103-4的分割线方向所决定的反射镜153的可扫描区(图92中的301)，与由驱动电极103-1至103-4的三维形状所决定的反射镜153的可扫描区相互重叠的范围最大化。即，可以使由两种可扫描区所决定的反射镜153的最终可扫描区最大化。结果，反射镜阵列2203a和2203b的布置区2205a和2205b能够具有最大面积。

如上所述，根据本实施方式，在分开地形成在台阶形突出部上的四个驱动电极中，垂直于该突出部上表面的一对对边的方向被设为第一分割线，其中当从上侧观看时该台阶形突出部的上表面几乎为方形。垂直于该突出部上表面的另一对对边的方向被设为第二分割线。当在这些条件下在突出部的四个角上形成电极时，第一和第二反射镜阵列的反射镜布置区可以有最大面积。

【第二十五实施方式】

接下来将描述本发明第二十五实施方式。

关于如图23所示的传统光开关，据报道，反射镜8230的平面度影响连接损耗和串扰(Xiaoming Zhu and Joseph M.Kahn，ComputingInsertion Loss in MEMS Optical Switches Caused By Non-Flat Mirrors，CLEO2001 CtuM43，May 8，2001，pp.185-186)。因此，如图13所示的传统反射镜器件8200的反射镜基板8201由具有良好平面度的单晶硅制成。因为在通信波长带中硅具有高透射率，所以如上所述，一般在反射镜8230的反射面上形成例如金的金属层。在反射镜8230上形成金属层过程中，加热反射镜8230。如果反射镜8230处于室温下，则金属层将冷却和收缩。这在金属层和硅之间产生了内应力，使反射镜8230弯曲。尤其是当进一步设置铬层来提高硅和金之间的粘着力时，内应力增大，使弯曲加大。按照惯例，需要控制反射镜8230的弯曲。

不仅要通过使反射镜8230平，而且要通过使用凹面的光学设计，才能形成低损耗光开关。然而，按照惯例，反射镜230的弯曲量难以控制。

为解决上述问题而提出了本实施方式，本实施方式的目的是提供一种能够制造具有期望弯曲量的反射镜的反射镜器件制造方法。

接下来将参考图100A至100C来描述本实施方式。根据本实施方式的反射镜阵列包括以矩阵形式二维布置的多个反射镜器件，并在反射镜器件中的反射镜结构上具有特有特征。与参考图11、12和29的“背景技术”中所描述的反射镜器件、反射镜阵列和光开关中相同的名称和附图标记，表示本实施方式的反射镜阵列中的相同组成元件，并将根据需要省略对它们的描述。

光开关600的反射镜阵列510和520中所包括的反射镜器件中的反射镜230包括：基板层231；被形成在具有框形部件240的基板层231表面上的上表面层232；以及被形成在与上表面层232相反的基板层231表面上的下表面层233。

基板层231由例如单晶硅制成，当从上侧观看时几乎为圆形，并且被反射镜连接部221a和221b所支撑，以便相对于可移动框架220转动。

上表面层232包括：由诸如金、银或铝的金属制成的金属层232a；以及由例如铬制成、且被设置在金属层232a和基板层231之间的中间层232b。上表面层232具有和基板层231相同的形状和尺寸，并被形成为任意厚度。

下表面层233包括：由诸如金、银或铝的金属制成的金属层233a；以及由例如铬制成、且被设置在金属层233a和基板层231之间的中间层233b。下表面层233具有和基板层231相同的形状和尺寸，并被形成为任意厚度。

具有上述结构的反射镜230的弯曲量取决于上表面层232和下表面层233的厚度。以下将参考图101A至102C来对此进行描述。在图101A和101B中，纵坐标代表反射镜230的弯曲量，横坐标代表直径为600μm的反射镜230的径向距离。图101A示出了，当由金制成的上表面层232的厚度为0.23μm时反射镜230的下表面侧的弯曲量。图101B示出了，当由金制成的上表面层232的厚度为0.15μm时反射镜230的下表面侧的弯曲量。图101A和101B示出了通过可从Zygo得到的三维表面结构分析显微镜“NewView200”所获得的测量结果。

反射镜230的弯曲指示，平的反射镜230弯曲了，即无穷状态下的反射镜230的曲率半径减小了。反射镜230的弯曲量指示，平面反射镜230与在垂直于反射镜230平面的方向上发生弯曲的弯曲反射镜230之间的、基于反射镜230末端(图101A和101B中的纵坐标上的位置“0”)的差，如图101所示。

如图101A和101B所示，随着上表面层232厚度的增大，反射镜230的弯曲量也增大。例如，如图101A所示，当上表面层232的厚度为0.23μm时，反射镜230的弯曲量最大超过了0.2μm。另一方面如图101B所示，当上表面层232的厚度为0.15μm时，反射镜230的弯曲量最大小于0.1μm。因此，有可能通过控制上表面层232和下表面层233的厚度，来控制反射镜230的弯曲量。

例如，当上表面层232被形成为厚于下表面层233时，如图102A所示，可以形成在上表面层232那侧具有凹形、即具有弯向上表面层232那侧的凹面的反射镜230。相反，当下表面层233被形成为厚于上表面层232时，如图102B所示，可以形成在下表面层233那侧具有凹形、即具有弯向下表面层233那侧的凸面的反射镜230。当上表面层232和下表面层233具有几乎相同的厚度时，可以形成平面反射镜230。

接下来将参考图103A至103E来描述一种制造根据本实施方式的反射镜阵列的方法。本实施方式在反射镜阵列中所包括的反射镜器件中的反射镜结构上具有特有特征。电极基板结构和以上实施方式中所描述的反射镜阵列中一样。因此，将根据需要省略对制造电极基板的方法的描述。

首先，如图103A所示，使具有埋入绝缘层250的SOI基板那侧(以下将称为上表面)经受周知的光刻和如DEEP RIE的蚀刻，以便在单晶硅层中形成符合框架部210、可移动框架连接部211a和211b、可移动框架220、反射镜连接部221a和221b以及反射镜230的形状的沟槽。

如图103B所示，在SOI基板的下表面上，形成在与这些沟槽对应的预定区域中具有开口的抗蚀剂图案。利用蚀刻剂如氢氧化钾溶液，从SOI基板的下表面选择性地蚀刻掉硅。在该蚀刻中，通过把埋入绝缘层250用作蚀刻停止层，来在SOI基板的下表面上形成开口和框形部件240。

如图103C所示，利用氢氟酸来去除暴露于该开口的埋入绝缘层250区域。

如图103D所示，在SOI基板的上表面上，形成在与反射镜230对应的预定区域中具有开口的掩模。通过周知的汽相沉积或溅射法来顺序地形成中间层232b和金属层232a，以形成上表面层232。此时，将金属层232a形成为任意厚度，以致反射镜230具有期望的弯曲量，即期望的曲率半径。

如图103E所示，在SOI基板的下表面上，形成在与反射镜230对应的预定区域中具有开口的掩模。通过周知的汽相沉积或溅射法来顺序地形成中间层233b和金属层233a，以形成下表面层233。此时，将金属层233a形成为任意厚度，以致反射镜230具有期望的弯曲量，即期望的曲率半径。

测量反射镜230的曲率半径。如果所测量的曲率半径不同于期望的曲率半径，则按照和参考图103D及103E所述相同的程序，根据曲率半径之差来在反射镜230上进一步形成金属层232a和233a至少之一。利用该工艺，来形成具有期望形状的反射镜230。

如上所述，根据本实施方式，通过控制上表面层232和下表面层233至少之一的厚度，来控制反射镜230的弯曲量。这允许制造具有期望曲率半径的反射镜230。

在本实施方式中，在形成上表面层232和下表面层233之后，或者在把具有上表面层232和下表面层233的反射镜基板200接合到电极基板300上之后，可以通过加热反射镜基板200，然后慢慢地使反射镜基板200冷却，来实现退火。此时的退火温度等于或高于上表面层232和下表面层233形成过程中的温度的较高温度。这允许在不对上表面层232和下表面层233形成过程中的温度变化产生任何影响的情况下，控制反射镜230的形状。

【第二十六实施方式】

接下来将描述本发明第二十六实施方式。本实施方式通过改变上表面层232和下表面层233形成过程中的温度，来控制反射镜230的弯曲量。和第二十五实施方式中相同的名称和附图标记表示第二十六实施方式中的相同组成元件，并将根据需要省略对它们的描述。

基板层231由例如单晶硅制成，当从上侧观看时几乎为圆形，并且被反射镜连接部221a和221b所支撑，以便相对于可移动框架220转动。

上表面层232包括：由诸如金、银或铝的金属制成的金属层232a；以及由例如铬制成、且被设置在金属层232a和基板层231之间的中间层232b。上表面层232具有和基板层231相同的形状和尺寸，并在任意温度下被形成。

下表面层233包括：由诸如金、银或铝的金属制成的金属层233a；以及由例如铬制成、且被设置在金属层233a和基板层231之间的中间层233b。下表面层233具有和基板层231相同的形状和尺寸，并在任意温度下被形成。

反射镜230的弯曲量也取决于上表面层232和下表面层233形成过程中的温度。室温与上表面层232和下表面层233形成过程中的温度之差变得越大，反射镜230的弯曲量就变得越大。例如，当上表面层232形成过程中的温度高于下表面层233形成过程中的温度时，可以形成具有弯向上表面层232那侧的凹面的反射镜230，如图104A所示。相反，当下表面层233形成过程中的温度高于上表面层232形成过程中的温度时，可以形成具有弯向下表面层233那侧的凸面的反射镜230，如图104B所示。当在几乎相同的温度下形成上表面层232和下表面层233时，可以形成平面反射镜230，如图104C所示。

接下来将参考图103A至103E来描述一种制造根据本实施方式的反射镜阵列的方法。

首先，如图103A所示，使具有埋入绝缘层250的SOI基板那侧(以下将称为上表面)经受周知的光刻和如DEEP RIE的蚀刻，以便在单晶硅层中形成符合框架部210、可移动框架连接部211a和211b、可移动框架220、反射镜连接部221a和221b以及反射镜230的形状的沟槽。

如图103B所示，在SOI基板的下表面上，形成在与这些沟槽对应的预定区域中具有开口的抗蚀剂图案。利用如氢氧化钾溶液的蚀刻剂，从SOI基板的下表面选择性地蚀刻掉硅。在该蚀刻中，通过把埋入绝缘层250用作蚀刻停止层，来在SOI基板的下表面上形成开口和框形部件240。

如图103C所示，利用氢氟酸来去除暴露于该开口的埋入绝缘层250区域。

接着，在应该变为凹面、即应该弯曲的反射镜230表面上，形成金属层。例如，为使上表面层232那侧弯曲，在SOI基板的上表面上形成在与反射镜230对应的预定区域中具有开口的掩模，如图103D所示。通过周知的汽相沉积或溅射法来顺序地形成中间层232b和金属层232a，以形成上表面层232。此时，在第一任意温度下形成金属层232a，以致反射镜230具有期望的弯曲量，即期望的曲率半径。例如，用于将SOI基板固定在用于形成金属层232a的设备中的基座(susceptor)具有加热器。该加热器将SOI基板加热到某一任意温度，并且在该条件下形成金属层232a。把第一任意温度设为高于第二任意温度(将在后面描述)。

在应该变为凸面的反射镜230表面上，形成金属层。例如，为了在下表面层233那侧形成凸面，在SOI基板的下表面上形成在与反射镜230对应的预定区域中具有开口的掩模，如图103E所示。通过周知的汽相沉积或溅射法来顺序地形成中间层233b和金属层233a，以形成下表面层233。此时，在第二任意温度下形成金属层233a，以致反射镜230具有期望的弯曲量，即期望的曲率半径。例如，用于将SOI基板固定在用于形成金属层233a的设备中的基座(susceptor)具有加热器。该加热器将SOI基板加热到某一任意温度，并且在该条件下形成金属层233a。

利用该工艺，来形成具有期望形状的反射镜230。如上所述，根据本实施方式，通过控制上表面层232和下表面层233至少之一的形成过程中的温度，来控制反射镜230的弯曲量。这允许制造具有期望曲率半径的反射镜230。

为了形成平面反射镜230，将第二任意温度设为高于第一任意温度。因为上表面层232和下表面层233的每一个都被加热到第二任意温度，然后冷却到室温，所以平面反射镜230变得平直。

在本实施方式中，和第二十五实施方式中一样，可以控制上表面层232和下表面层233至少之一的厚度。这使能更精确地控制反射镜230的形状。

【第二十七实施方式】

接下来将描述本发明第二十七实施方式。本实施方式通过根据热膨胀系数设置上表面层232和下表面层233的材料，来控制反射镜230的弯曲量。和第二十五及二十六实施方式中相同的名称和附图标记表示第二十七实施方式中的相同组成元件，并将根据需要省略对它们的描述。

基板层231由例如单晶硅制成，当从上侧观看时几乎为圆形，并且被反射镜连接部221a和221b所支撑，以便相对于可移动框架220转动。

上表面层232包括：根据反射镜230的形状，由诸如金、银和铝的金属之一制成的金属层232a；以及由例如铬制成、且被设置在金属层232a和基板层231之间的中间层232b。上表面层232具有和基板层231相同的形状和尺寸。

下表面层233包括：根据反射镜230的形状，由诸如金、银和铝的金属之一制成的金属层233a；以及由例如铬制成、且被设置在金属层233a和基板层231之间的中间层233b。下表面层233具有和基板层231相同的形状和尺寸。

反射镜230的弯曲量也取决于上表面层232和下表面层233的材料的热膨胀系数。如上所述，当在形成过程中加热的上表面层232或下表面层233冷却到室温并收缩时，反射镜230发生了弯曲。如果上表面层232和下表面层233的材料的热膨胀系数改变了，则冷却时的收缩量也将改变。因此，反射镜230的弯曲量也将改变。如上所述，本实施方式通过根据热膨胀系数设置上表面层232和下表面层233的材料，来控制反射镜230的弯曲量。

例如，当上表面层232的材料的热膨胀系数大于下表面层233的材料时，可以形成具有弯向上表面层232那侧的凹面的反射镜230，如图104A所示。相反，当下表面层233的材料的热膨胀系数大于上表面层232的材料时，可以形成具有弯向下表面层233那侧的凸面的反射镜230，如图104B所示。当上表面层232和下表面层233由相同的材料制成时，可以形成平面反射镜230，如图104C所示。

接下来将参考图103A至103E来描述一种制造根据本实施方式的反射镜阵列的方法。

首先，如图103A所示，使具有埋入绝缘层250的SOI基板那侧(以下将称为上表面)经受周知的光刻和如DEEP RIE的蚀刻，以便在单晶硅层中形成符合框架部210、可移动框架连接部211a和211b、可移动框架220、反射镜连接部221a和221b以及反射镜230的形状的沟槽。

如图103B所示，在SOI基板的下表面上，形成在与这些沟槽对应的预定区域中具有开口的抗蚀剂图案。利用如氢氧化钾溶液的蚀刻剂，从SOI基板的下表面选择性地蚀刻掉硅。在该蚀刻中，通过把埋入绝缘层250用作蚀刻停止层，来在SOI基板的下表面上形成开口和框形部件240。

如图103C所示，利用氢氟酸来去除暴露于该开口的埋入绝缘层250区域。

如图103D所示，在SOI基板的上表面上，形成在与反射镜230对应的预定区域中具有开口的掩模。通过周知的汽相沉积或溅射法来顺序地形成中间层232b和金属层232a，以形成上表面层232。此时，由具有任意热膨胀系数的材料来制成金属层232a，以致反射镜230具有期望的弯曲量，即期望的曲率半径。

如图103E所示，在SOI基板的下表面上，形成在与反射镜230对应的预定区域中具有开口的掩模。通过周知的汽相沉积或溅射法来顺序地形成中间层233b和金属层233a，以形成下表面层233。此时，由具有任意热膨胀系数的材料来制成金属层233a，以致反射镜230具有期望的弯曲量，即期望的曲率半径。利用该工艺，来形成具有期望形状的反射镜230。

如上所述，根据本实施方式，通过根据热膨胀系数设置上表面层232和下表面层233的材料，来控制反射镜230的弯曲量。这允许制造具有期望曲率半径的反射镜230。

在本实施方式中，在形成上表面层232和下表面层233之后，或者在把具有上表面层232和下表面层233的反射镜基板200接合到电极基板300上之后，可以通过加热反射镜基板200、然后慢慢地使反射镜基板200冷却，来实现退火。此时的退火温度等于或高于上表面层232和下表面层233形成过程中的温度的较高温度。这允许在不对上表面层232和下表面层233形成过程中的温度变化产生任何影响的情况下，控制反射镜230的形状。

在本实施方式中，和第二十五实施方式中一样，也可以控制上表面层232和下表面层233至少之一的厚度。这使能更精确地控制反射镜230的形状。

在本实施方式中，和第二十六实施方式中一样，也可以控制上表面层232和下表面层233形成过程中的温度。这也使能更精确地控制反射镜230的形状。

在第二十五至第二十七实施方式中，根据金属层232a和233a的厚度、形成过程中的温度和热膨胀系数之一，来控制反射镜230的弯曲量。然而，可以根据所有这些因素来控制反射镜230的弯曲量。这使能更精确地控制反射镜230的形状。

在第二十五至第二十七实施方式中，把中间层232b和233b插入基板层231与金属层232a及233a之间。可以省略中间层232b和233b。

在第二十五至第二十七实施方式中，在形成上表面层232之后形成下表面层233。可以颠倒形成顺序。

根据第二十五至第二十七实施方式的反射镜阵列和反射镜器件不仅可用于光开关中，而且可用于测量器件、显示器和扫描仪中。

如上所述，根据第二十五至第二十七实施方式，有可能通过不仅在反射镜的某一表面上设置金属层、而且在反射镜的另一表面上也设置金属层，来控制反射镜的弯曲。

【第二十八实施方式】

接下来将描述本发明第二十八实施方式。

将简要描述制造图11和12所示的传统反射镜器件的方法。可以由SOI基板来形成反射镜基板8201。该SOI基板在厚硅基部上的埋入绝缘层上具有薄硅层(SOI层)。可以通过制造SOI层，来形成上述结构如基部8210、可移动框架8220和反射镜8230。当去除SOI基板的厚基部而留下框架形状时，可以形成框架部240。图11和12所示的绝缘层8241对应于SOI基板的埋入绝缘层。

可以利用如氢氧化钾溶液的碱性溶液，对在主表面上具有晶体取向(100)的单晶硅基板进行蚀刻，由此来形成电极基板8301。利用碱的单晶硅蚀刻率在(111)平面上比在(100)和(110)平面上低得多。可以利用该现象，来形成具有截断金字塔形状的突出部8320和凸部(凸缘结构)8360a和8360b。

用上述方式来形成反射镜基板8201和电极基板8301，并将它们相接合起来，由此形成一种通过向电极8340a至8340d施加电场来使反射镜8230移动(转动)的反射镜器件，如图12所示。为提高反射镜8230的反射率，在反射镜8230的表面(图11和12所示的表面)上形成例如金的金属层。

在形成例如通过反射镜连接部而连接的反射镜部分之后，在使反射镜保持为可转动状态的同时，来处理以上述方式形成的反射镜基板。例如，在通过图案化或选择性蚀刻来形成反射镜中所包括的结构的步骤(通过旋涂的基板旋转，制造设备之间的基板传输，以及基板清洗)，晶片切割步骤，在反射镜表面上形成金属层的步骤，将反射镜基板接合到具有用于驱动反射镜的电极配线的基板上的步骤，将该结构晶片焊接为封装的步骤，丝焊步骤，以及密封步骤中，在保持可移动部如通过易碎连接部而连接的反射镜和可移动框架的同时，来处理反射镜基板。

在上述反射镜器件中，通过施加于电极基板上形成的电极所产生的电场向反射镜提供吸引力，并使反射镜旋转几度。为了以高定位精度来控制反射镜的旋转运动(位置)，将连接部设计成在微小的力下变形。例如，连接部包括宽度为2μm、且厚度为10μm的扭簧。一旦受到大力，连接部就容易断裂。一旦受到大力，被形成得薄的反射镜自身也容易断裂或破裂。

在上述工艺中，水流、使晶片变干过程中的离心力、振动或冲击将产生，并施加于连接部和反射镜。因此，连接部容易断裂，或者反射镜容易破裂。结果，反射镜基板的生产量降低了。尤其是，如果一个反射镜有缺陷，则包括以矩阵形式布置的多个反射镜器件的反射镜阵列也将变得有缺陷，导致了产量的进一步降低。

为解决上述问题而提出了本实施方式，本实施方式的目的是以高的无缺陷单元产量，来形成反射镜基板。

接下来将参考图105A至105K来描述本实施方式。首先，如图105A所示，准备SOI基板，该SOI基板在具有平面取向(100)的硅基部2301上具有由氧化硅制成且厚度大约为1μm的埋入绝缘层2302，以及厚度为10μm的单晶硅层(SOI层)2303。将氧化层2304形成在SOI层2303的表面上，并且通过例如热氧化将氧化层2305形成在硅基部2301的下表面上。

如图105B所示，在氧化层2304上，形成具有通过周知的光刻所形成的光致抗蚀剂图案的抗蚀剂掩模层2306。通过把抗蚀剂掩模层2306用作掩模，来蚀刻氧化层2304。此时，执行定向蚀刻如活性离子蚀刻，以使被蚀刻部分的SOI层2303的表面暴露。利用该工艺，来形成具有氧化硅掩模图案的无机掩模层(可移动部形成掩模图案)2304a，如图105C所示。此时，把用于形成充当切割引导的划线的图案，设置在抗蚀剂掩模层2306的区域(未示出)中。

通过利用臭氧或氧等离子体进行灰化，来去除抗蚀剂掩模层2306。如图105D所示，通过把无机掩模2304a用作掩模进行干蚀刻，来蚀刻SOI层2303。利用该蚀刻，来形成基部2301、可移动框架2303、反射镜(反射镜结构)2305、连接部(未示出)和反射镜连接部(未示出)。即，完成了反射镜基板的基本结构。把抗蚀剂掩模层2306的区域(未示出)中所形成的划线图案也转印到无机掩模层2304a上，然后转印到SOI层2303上。反射镜结构可以不用可移动框架就连接到基部。

如图105E，所示把树脂涂到无机掩模2304a上，以形成树脂膜2307，该树脂膜2307填充无机掩模2304a的图案之间的间隙、以及SOI层2303中所形成的结构之间的间隙。如图105F所示，对树脂膜2307进行回蚀刻，以形成保护层2307a，该保护层2307a使无机掩模层2304a的表面暴露，并填充无机掩模层2304a的图案之间的间隙、以及SOI层2303中所形成的结构之间的间隙。

如图105G所示，例如通过周知的化学机械抛光(CMP)来去除无机掩模层2304a，以形成填充具有平面的SOI层2303中所形成的结构之间间隙的保护层2307a。如以下将要描述的，在对硅基部2301进行蚀刻的过程中，在每个处理设备中都修整SOI层2303的表面。因此，在去除无机掩模层2304a后，SOI层2303的表面优选地是平直的。

接着，如图105H所示，利用通过周知的光刻所形成的掩模图案(框架形成掩模图案)，来对氧化层2305和硅基部2301进行蚀刻，以形成框架部2301a。去除该掩模图案。然后，如图105I所示，例如通过使用碱性溶液的湿蚀刻或干蚀刻，来去除暴露于框架部2301a内的氧化层2305和埋入绝缘层2302。

如图105J所示，例如通过汽相沉积，来在具有框架部2301a的反射镜2335表面上形成例如金的金属膜2308。例如利用印模掩模(stencil mask)，来在反射镜2335部分上选择性地形成金属膜2308。执行以下步骤：将所形成的反射镜基板2300接合到电极基板上，以形成反射镜器件；封装该反射镜器件，并通过晶片焊接固定它；以及将封装的端子丝焊到电极基板的端子上。然后，例如通过使用氧等离子体的灰化，来去除保护层2307a，以便在基部2301、可移动框架2302和反射镜2335之间形成间隙，由此使可移动框架2302和反射镜2335可转动，如图105K部分地示出。可以在形成反射镜器件之后、或者在上述封装步骤之间，去除保护层2307a。

图106是图解示出通过图105A至105I中所述步骤所形成的反射镜基板2300的示意结构的透视图。如图106所示，反射镜基板2300包括被形成在SOI层2303中的基部2301、可移动框架2303和反射镜2335。可移动框架2303被布置在基部2301的开口中，并通过一对连接部2332a和2332b连接到基部2301。反射镜2335被布置在可移动框架2303的开口中，并通过一对反射镜连接部2334a和2334b连接到可移动框架2303。被形成在基部2301周围的框架部2301a包围可移动框架2303和反射镜2335。框架部2301a通过埋入绝缘层2302而固定到基部2301上。

被设置在可移动框架2303的槽口中的连接部2332a和2332b将基部2301连接到可移动框架2303。连接到基部2301的可移动框架2303能够绕通过连接部2332a和2332b的旋转轴(可移动框架旋转轴)转动。被设置在可移动框架2303的槽口中的反射镜连接部2334a和2334b将可移动框架2303连接到反射镜2335。连接到可移动框架2303的反射镜2335能够绕通过反射镜连接部2334a和2334b的反射镜旋转轴转动。

上述结构与图11所示的反射镜基板8201相同。图106所示的反射镜基板2300包括保护层2307a，该保护层2307a填充基部2301、连接部2332a和2332b、可移动框架2303、反射镜连接部2334a和2334b及反射镜2335之间的间隙。因此，图106所示的反射镜基板2300抑制上述结构中诸如转动的运动，从而使它免于由于外部机械振动而损坏或破裂。

例如，即使当把反射镜基板2300载入并固定在汽相沉积设备中、以形成参考图105J所述的金属膜2308的过程中，增加了外部机械振动，也有可能抑制连接部的损坏。类似，在把反射镜基板2300接合到电极基板上以形成反射镜器件的步骤，封装该反射镜器件并通过晶片焊接来固定它的步骤，以及将封装的端子丝焊到电极基板的端子的步骤中，也有可能抑制连接部的损坏。

如上所述，根据本实施方式，当在埋入绝缘层上形成基部、连接部和反射镜结构时，形成了填充它们之间间隙的保护层。即使当去除反射镜形成区中的埋入绝缘层，以使硅层的两面都暴露并使反射镜结构可移动时，也可防止反射镜结构移动。结果，根据本发明，保护反射镜结构和连接部免受损坏。这允许以高的无缺陷单元产量来形成反射镜基板。

第八至第二十八实施方式可以具有第一至第七实施方式中所描述的抗静电结构。

工业实用性

本发明可应用于：具有倾斜角可变的反射镜的静电驱动反射镜器件，具有二维布置的多个反射镜器件的反射镜阵列，具有该反射镜阵列的光开关，制造该反射镜器件中所包括的反射镜基板的方法，以及制造该反射镜器件的方法。