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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-04
(45)【発行日】2024-03-12
(54)【発明の名称】デバイスの製造方法及びデバイス
(51)【国際特許分類】
B81C 3/00 20060101AFI20240305BHJP
B81B 3/00 20060101ALI20240305BHJP
G02B 26/10 20060101ALI20240305BHJP
G02B 26/08 20060101ALI20240305BHJP
G02B 27/01 20060101ALI20240305BHJP
H01L 29/84 20060101ALI20240305BHJP
【ＦＩ】
B81C3/00
B81B3/00
G02B26/10 C
G02B26/08 E
G02B27/01
G02B26/10 104Z
H01L29/84 B
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020050320
(22)【出願日】2020-03-19
(65)【公開番号】P2021146474
(43)【公開日】2021-09-27
【審査請求日】2023-01-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100089118
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
(72)【発明者】
【氏名】清元 智文
【審査官】堀内 亮吾
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－０２４８２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－３４７６５８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ８１Ｃ ３／００
Ｂ８１Ｂ ３／００
Ｇ０２Ｂ ２６／１０
Ｇ０２Ｂ ２６／０８
Ｇ０２Ｂ ２７／０１
Ｈ１０Ｎ ３０／２０
Ｈ１０Ｎ ３０／３０
Ｈ０１Ｌ ２９／８４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
応力対象部を有するデバイスの製造方法であって、第１のシリコン層と第１の酸化シリコン層と第２のシリコン層と、を有する積層体の前記第２のシリコン層に溝パターンを形成する第１の工程と、
前記第２のシリコン層上に第２の酸化シリコン層と共通シリコン層と、を前記第２のシリコン層側から前記第２の酸化シリコン層、共通シリコン層となるよう積層して形成する第２の工程と、
前記共通シリコン層について、前記溝パターンとは少なくとも一部が対向する位置に前記応力対象部を形成する第３の工程と、
前記第１のシリコン層を除去する第４の工程と、
前記溝パターンが形成された前記第２のシリコン層を酸化する第５の工程と、
を含み、
前記積層体の積層方向において、前記応力対象部と重なる位置における前記第２の酸化シリコン層は、前記応力対象部と重ならない位置における前記第２の酸化シリコン層よりも厚い領域を含む
応力対象部を有するデバイスの製造方法。
【請求項2】
前記溝パターンにおいて、溝幅はシリコン幅より広い請求項１に記載の応力対象部を有するデバイスの製造方法。
【請求項3】
前記シリコン幅は０．１ｕｍ～０．５ｕｍである請求項２に記載の応力対象部を有するデバイスの製造方法。
【請求項4】
前記共通シリコン層の厚さは前記第１のシリコン層よりも薄いよう前記第２の工程で形成される請求項１又は請求項２に記載の応力対象部を有するデバイスの製造方法。
【請求項5】
共通シリコン層と、前記共通シリコン層の一面に設けられた第１の部材と
前記共通シリコン層の一面に設けられた第２の部材と、
前記共通シリコン層の他面に設けられた応力対象部と、を備え、
前記第１の部材は、
前記共通シリコン層に向かって、第１のシリコン層と、第１の酸化シリコン層と、第２のシリコン層と、第２の酸化シリコン層と、が積層された構造を有し、
前記第２の部材は、第３の酸化シリコン層であり、
前記第２の部材の少なくとも一部は、前記共通シリコン層について、前記応力対象部と対向する位置に設けられ、
前記積層する方向において、前記応力対象部と重なる位置における前記第２の酸化シリコン層は、前記応力対象部と重ならない位置における前記第２の酸化シリコン層よりも厚い領域を含んでいること
を特徴とするデバイス。
【請求項6】
前記第３の酸化シリコン層の厚さは、前記第２の酸化シリコン層よりも厚いことを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項7】
前記共通シリコン層の厚さは、前記第１のシリコン層よりも薄いことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、デバイスの製造方法及びデバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
磁性体、圧電膜、静電力等をアクチュエータとするＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスが知られている。例えば、光走査を目的とした反射面を有するスキャナーデバイスや、メンブレン構造を用いた圧力センサ、両持ち梁の重りの変動を検出する加速度センサ・ジャイロ等が知られている。これらは主にＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハを用いて微細な可動部を形成することや、ＳＯＩウェハの表層に、例えば機能性膜又は保護膜等の種々の部材を形成することで製造される。
【0003】
特許文献１（特開２０１７－０７４６２５号公報）には、活性層の厚みを任意に変化させることを目的として、マイクロローディングによる溝形成後に酸化を行うことで局所的な厚膜ＳｉＯ２を形成し、犠牲層とする技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、ＳＯＩウェハで得られた構造体の表層に種々の部材が形成されることにより、局所的な応力が生じ、構造体にひずみが発生する点で改善の余地があった。
【0005】
また、特許文献１に開示されている構造体の場合、厚膜ＳｉＯ２は犠牲層として形成されるため、構造体の製造途中で除去される。このため、特許文献１に開示されている構造体も、表面に部材を形成した場合、局所的な応力によってひずみが発生する懸念がある。
【0006】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、構造体におけるひずみ等が発生する不具合を抑制することが可能なデバイスの製造方法及びデバイスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、応力対象部を有するデバイスの製造方法であって、第１のシリコン層と第１の酸化シリコン層と第２のシリコン層と、を有する積層体の第２のシリコン層に溝パターンを形成する第１の工程と、第２のシリコン層上に第２の酸化シリコン層と共通シリコン層と、を第２のシリコン層側から第２の酸化シリコン層、共通シリコン層となるよう積層して形成する第２の工程と、共通シリコン層について、溝パターンとは少なくとも一部が対向する位置に応力対象部を形成する第３の工程と、第１のシリコン層を除去する第４の工程と、溝パターンが形成された第２のシリコン層を酸化する第５の工程と、を含み、前記積層体の積層方向において、前記応力対象部と重なる位置における前記第２の酸化シリコン層は、前記応力対象部と重ならない位置における前記第２の酸化シリコン層よりも厚い領域を含む。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、構造体におけるひずみ等が発生する不都合を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照して、実施の形態の光走査システムの説明をする。
【0011】
（概要）
まず、実施の形態の光走査システムを説明するにあたり、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスの概略について説明する。半導体技術を用いシリコンウェハ（Ｓｉウェハ）上に、機能性構造体を形成するＭＥＭＳデバイスが開発されている。一例をあげると、このようなＭＥＭＳデバイスとしては、例えば加速度センサ、圧力センサ及びミラーデバイス等が知られている。
まず、実施の形態の光走査システムを説明するにあたり、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスの概略について説明する。半導体技術を用いシリコンウェハ（Ｓｉウェハ）上に、機能性構造体を形成するＭＥＭＳデバイスが開発されている。一例をあげると、このようなＭＥＭＳデバイスとしては、例えば加速度センサ、圧力センサ及びミラーデバイス等が知られている。
【0012】
加速度センサの場合、Ｓｉウェハの一部をエッチング等のプロセスによって貫通又は薄化することで、四方を梁で支えられた重り構造体を形成する。そして、外部からの加速に応じて慣性力による重りの変位を四方の梁の変形によって検出することで加速度を検知する。
【0013】
圧力センサの場合、薄い膜上のメンブレン部を形成し、このメンブレン部の一面側を真空となるように封止することで形成される。このようにして形成された圧力センサは、圧力変動によるメンブレンの変形を検出することで圧力を検知する。
【0014】
ミラーデバイスとしては、梁構造によって支えられたミラー部を１軸又は２軸で走査する走査型ミラーデバイス等が知られている。
【0015】
このようなＭＥＭＳデバイスは、小さな力で大きな変位をすることが求められる。このため、可動部（梁部又はメンブレン部）は、できるだけ薄くすることが望ましい。また、機械的変位を電気的な信号に変えて検出し、又は、電気的な信号を機械的な力に変換して駆動させるために、構造体の表層には、配線、保護膜及び機能性膜といった部材を形成することが一般的である。
【0016】
ただし、この薄化は数～数１０ｕｍ厚さとするため、表層の保護膜や機能性膜といった部材自体が持つ応力の影響を大きく受けることとなる。この応力によってセンサ系では、通常状態でも変位によるオフセット出力が発生する。また、駆動系では、所望の駆動特性に対するずれが発生する。
【0017】
このような応力影響を緩和するために表層の保護膜の応力を０に近づける膜構成設計が行われる。一般的な回路配線のような半導体プロセスの場合は、応力コントロールも可能である。しかし、圧電膜等のセラミック材料及びその上下部電極又はミラー増反膜のような厚い積層膜構成材料等といった部材に上記構成設計を適用することは実質的には困難である。
【0018】
このような場合、ＳＯＩ（Silicon on Insulator)）ウェハのＢＯＸ層の厚さを最適化して応力緩和する方法もある。ただし、その場合はＢＯＸ層全体が厚くなるため、基板反りによるプロセス課題が発生する。また、チップ全体へＢＯＸ層からの応力による歪みが発生する。
【0019】
以下に説明する実施の形態では、３層キャビティＳＯＩを用い、中間層には狭ギャップの溝パターンを局所的に形成する。溝パターンは、ＭＥＭＳデバイスのうち、前述の圧電膜又は増反膜等の強い応力がかかる部材が形成される領域に形成する。この溝パターン部を酸化処理すると、溝パターン部を形成するＳｉ（シリコン）はＳｉＯ２（二酸化ケイ素化）となり、体積膨張する。このＳｉの酸化処理によって広いＳｉＯ２領域を形成される。そして、所望の箇所にのみ、すなわち狭ギャップ溝パターン部を形成した箇所にのみ、厚膜のＳｉＯ２層を形成することが可能となる。
【0020】
ＳｉＯ２層の厚さは、３層ＳＯＩの中間層の厚さで調整できるため、応力値を自由に調整することができる。また、この厚膜ＳｉＯ２層形成部以外は標準的なＢＯＸ層でよいため、プロセス中の反り影響やチップ化した際のひずみ影響を回避可能となっている。
【0021】
［第１の実施の形態］
以下、第１の実施の形態として、このようなＭＥＭＳデバイスの一つである、走査型ミラーデバイスが適用された光走査システムを説明する。
以下、第１の実施の形態として、このようなＭＥＭＳデバイスの一つである、走査型ミラーデバイスが適用された光走査システムを説明する。
【0022】
（システム構成）
図１は、第１の実施の形態の光走査システムのシステム構成を示す図である。この図１に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１，光源装置１２、反射面１４を有する光偏向器１３を有する。光偏向器１３は、走査型ミラーデバイスである。このような光走査システム１０は、制御装置１１の制御に従って、光源装置１２から照射された光を光偏向器１３の有する反射面１４により偏向して被走査面１５へ光走査する。
図１は、第１の実施の形態の光走査システムのシステム構成を示す図である。この図１に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１，光源装置１２、反射面１４を有する光偏向器１３を有する。光偏向器１３は、走査型ミラーデバイスである。このような光走査システム１０は、制御装置１１の制御に従って、光源装置１２から照射された光を光偏向器１３の有する反射面１４により偏向して被走査面１５へ光走査する。
【0023】
制御装置１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を備えた電子回路ユニットである。光偏向器１３は、例えば反射面１４を有し、反射面１４が可動であるＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）デバイスである。光源装置１２は、例えばレーザを照射するレーザ装置である。なお、被走査面１５は、例えばスクリーンである。
【0024】
制御装置１１は、取得した光走査情報に基づいて光源装置１２及び光偏向器１３の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源装置１２及び光偏向器１３に駆動信号を出力する。
【0025】
光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光の照射を行う。
【0026】
光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４を１軸方向又は２軸方向の少なくとも何れかに動作させる。
【0027】
これにより、光走査システム１０は、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた制御装置１１の制御によって、光偏向器１３の反射面１４を２軸方向に往復動作させ、反射面１４に入射する光源装置１２からの照射光を偏向して光走査することにより、被走査面１５に任意の画像を投影することができる。
【0028】
（ハードウェア構成）
次に、図２は、光走査システム１０のハードウェア構成を示す図である。この図２に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１、光源装置１２及び光偏向器１３を備え、それぞれが電気的に接続されている。
次に、図２は、光走査システム１０のハードウェア構成を示す図である。この図２に示すように、光走査システム１０は、制御装置１１、光源装置１２及び光偏向器１３を備え、それぞれが電気的に接続されている。
【0029】
このうち、制御装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１（Random Access Memory）、ＲＯＭ２２（Read Only Memory）、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ２４、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６を備えている。
【0030】
ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ２１上に読み出し、処理を実行して、制御装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。
【0031】
ＲＡＭ２１は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。
【0032】
ＲＯＭ２２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の
記憶装置であり、ＣＰＵ２０が光走査システム１０の各機能を制御するために実行する処
理用プログラムやデータを記憶している。
記憶装置であり、ＣＰＵ２０が光走査システム１０の各機能を制御するために実行する処
理用プログラムやデータを記憶している。
【0033】
ＦＰＧＡ２３は、ＣＰＵ２０の処理に従って、光源装置ドライバ２５及び光偏向器ドライバ２６に適した制御信号を出力する回路である。
【0034】
外部Ｉ／Ｆ２４は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ(Controller Area Network)やＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等である。外部Ｉ／Ｆ２４は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ２４が用意されてもよい。
【0035】
光源装置ドライバは、入力された制御信号に従って光源装置１２に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。
【0036】
光偏向器ドライバ２６は、入力された制御信号に従って光偏向器１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。
【0037】
制御装置１１において、ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ２４を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。なお、ＣＰＵ２０が光走査情報を取得することができる構成であればよく、制御装置１１内のＲＯＭ２２やＦＰＧＡ２３に光走査情報を格納する構成としてもよいし、制御装置１１内に新たにＳＳＤ等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。
【0038】
ここで、光走査情報とは、被走査面１５にどのように光を走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。
【0039】
【0040】
制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、ＦＰＧＡ２３等により実現され、外部装置から光走査情報を取得し、光走査情報を制御信号に変換して駆動信号出力部３１に出力する。例えば、制御部３０は、制御手段を構成し、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。
【0041】
駆動信号出力部３１は、印加手段を構成し、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置１２または光偏向器１３に駆動信号を出力する。駆動信号出力部３１（印加手段）は、例えば、駆動信号を出力する対象毎に設けられてもよい。
【0042】
駆動信号は、光源装置１２または光偏向器１３の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置１２においては、光源から照射される光の照射タイミング及び照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、光偏向器１３においては、光偏向器１３の有する反射面１４を動作させるタイミング及び動作範囲を制御する駆動電圧である。なお、制御装置は、光源装置１２や受光装置等の外部装置から光源から照射される光の照射タイミングや受光タイミングを取得し、これらを光偏向器１３の駆動に同期するようにしてもよい。
【0043】
（光走査処理）
図４は、光走査システム１０による、被走査面１５の光走査の流れを示すフローチャートである。この図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１では、制御部３０が、外部装置等から光走査情報を取得する。
図４は、光走査システム１０による、被走査面１５の光走査の流れを示すフローチャートである。この図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１では、制御部３０が、外部装置等から光走査情報を取得する。
【0044】
ステップＳ１２では、制御部３０が、取得した光走査情報から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部３１に出力する。
【0045】
ステップＳ１３では、駆動信号出力部３１が、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置１２及び光偏向器１３に出力する。
【0046】
ステップＳ１４では、光源装置１２が、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４の動作を行う。光源装置１２及び光偏向器１３の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。
【0047】
なお、光走査システム１０では、１つの制御装置１１が光源装置１２及び光偏向器１３を制御する装置及び機能を有しているが、光源装置用の制御装置及び光偏向器用の制御装置と、別体に設けてもよい。
【0048】
また、上記光走査システム１０では、一つの制御装置１１に光源装置１２及び光偏向器１３の制御部３０の機能及び駆動信号出力部３１の機能を設けているが、これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部３０を有した制御装置１１とは別に駆動信号出力部３１を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。なお、上記光走査システム１０のうち、反射面１４を有した光偏向器１３と制御装置１１により、光偏向を行う光偏向システムを構成してもよい。
【0049】
（パッケージング）
図５は、光偏向器１３のパッケージングを説明するための図である。この図５に示すように、光偏向器１３は、パッケージ部材８０１の内側に配置される取付部材８０２に取り付けられ、パッケージ部材の一部を透過部材８０３で覆われて、密閉されることでパッケージングされる。
図５は、光偏向器１３のパッケージングを説明するための図である。この図５に示すように、光偏向器１３は、パッケージ部材８０１の内側に配置される取付部材８０２に取り付けられ、パッケージ部材の一部を透過部材８０３で覆われて、密閉されることでパッケージングされる。
【0050】
さらに、パッケージ内は窒素等の不活性ガスが密封されている。これにより、光偏向器１３の酸化による劣化が抑制され、さらに温度等の環境の変化に対する耐久性が向上する。
【0051】
（光偏向器の構成）
図６（ａ）は、光偏向器１３の平面図であり、光偏向器を表面側（反射面側）から見た図である。図７は、光偏向器１３を表面側から見た状態の斜視図である。この図６（ａ）及び図７において、光偏向器１３は、反射面を有する可動部を回動させて、反射面へ入射する光を１軸方向（Ｘ軸に平行な軸Ａの周り）に偏向する両端支持構造の光偏向器である。
図６（ａ）は、光偏向器１３の平面図であり、光偏向器を表面側（反射面側）から見た図である。図７は、光偏向器１３を表面側から見た状態の斜視図である。この図６（ａ）及び図７において、光偏向器１３は、反射面を有する可動部を回動させて、反射面へ入射する光を１軸方向（Ｘ軸に平行な軸Ａの周り）に偏向する両端支持構造の光偏向器である。
【0052】
光偏向器１３は、軸Ａの周りのミラー部１１０の回動を可能にする構造を備えている。すなわち、光偏向器１３は、ミラー部１１０が１軸方向に回転することにより、ミラー部１１０へ入射する光を偏向し、１軸方向の走査が可能である。
【0053】
光偏向器１３は、入射した光を反射する反射面１１２を有するミラー部１１０と、トーション梁１２０ａ及び１２０ｂと、接続部１３１ａ及び１３１ｂと、接続部１３２ａ及び１３２ｂと、駆動部１４０ａ及び１４０ｂと、固定部１５０と、電極接続部１６０とを有している。
【0054】
光偏向器１３は、例えば、１枚のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板をエッチング処理等により成形し、成形した基板上に反射面１１２や駆動部１４０ａ及び１４０ｂを形成することで、各構成部が一体的に形成されている。なお、上記の各構成部の形成は、ＳＯＩ基板の成形後に行ってもよいし、ＳＯＩ基板の成形中に行ってもよい。
【0055】
ミラー部１１０は、軸Ａを回動軸として回動可能であり、例えば、円形状や楕円形状、多角形等のミラー部基体１１１と、ミラー部基体１１１の＋Ｚ側の面上に形成された反射面１１２とを有する。ミラー部基体１１１は、例えばシリコン活性層１０３から構成される。反射面１１２は、例えばアルミニウム、金、銀等を含む金属薄膜で構成される。
【0056】
また、ミラー部１１０は、ミラー部基体１１１の－Ｚ側の面にミラー部補強用のリブが形成されていてもよい。リブは、例えば、シリコン支持層１０１及び酸化シリコン層１０２から構成され、可動によって生じる反射面１１２の歪みを抑制する。
【0057】
ミラー部１１０の中心（重心）は、例えば、トーション梁１２０ａ及び１２０ｂの中心軸である軸Ａ上に位置している。但し、ミラー部１１０の中心（重心）は、トーション梁１２０ａ及び１２０ｂの中心軸である軸Ａに対してオフセットされていてもよい。
【0058】
接続部１３１ａ及び接続部１３１ｂは、固定部１５０の対向する内周面間を橋渡しするように直線状に設けられた短冊状のカンチレバーである。接続部１３１ａ及び１３１ｂの一端は固定部１５０に接続され、接続部１３１ａ及び１３１ｂの他端同士が接続されている。
【0059】
同様に、接続部１３２ａ及び接続部１３２ｂは、固定部１５０の対向する内周面間を橋渡しするように直線状に設けられた短冊状のカンチレバーである。接続部１３２ａ及び１３２ｂの一端は固定部１５０に接続され、接続部１３２ａ及び１３２ｂの他端同士が接続されている。接続部１３１ａ及び１３１ｂと接続部１３２ａ及び１３２ｂは、例えば、反射面１１２の中心を通るＹ軸に平行な軸に対して線対称となるように、ミラー部１１０を挟んで配置されている。
【0060】
接続部１３１ａ、１３１ｂ、１３２ａ、及び１３２ｂは、例えば、Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＧｅから選択される材料から形成できる。光偏向器１３の作製にＳＯＩ基板を用いることができる点で、接続部１３１ａ、１３１ｂ、１３２ａ、及び１３２ｂはＳｉから形成することが好ましい。光偏向器１３がＳＯＩ基板から形成されている場合には、接続部１３１ａ、１３１ｂ、１３２ａ、及び１３２ｂは、例えば、シリコン活性層１０３から構成される。
【0061】
トーション梁１２０ａ及び１２０ｂは、ミラー部基体１１１に一端が接続され、軸Ａ方向にそれぞれ延びてミラー部１１０を軸Ａの周りに可動可能に支持する一対の弾性支持部である。トーション梁１２０ａ及び１２０ｂは、例えば、シリコン活性層１０３から構成される。
【0062】
トーション梁１２０ａの他端は、接続部１３１ａと接続部１３１ｂとの接続箇所に接続されている。トーション梁１２０ｂの他端は、接続部１３２ａと接続部１３２ｂとの接続箇所に接続されている。トーション梁１２０ａの長手方向と接続部１３１ａ及び１３１ｂの長手方向は垂直であり、トーション梁１２０ｂの長手方向と接続部１３２ａ及び１３２ｂの長手方向は垂直である。
【0063】
このように、接続部１３１ａと接続部１３１ｂは、トーション梁１２０ａの中心軸である軸Ａに対して両側に配置されており、接続部１３２ａと接続部１３２ｂは、トーション梁１２０ｂの中心軸である軸Ａに対して両側に配置されている。そして、接続部１３１ａ及び１３１ｂ並びに接続部１３２ａ及び１３２ｂでミラー部１１０とトーション梁１２０ａ及び１２０ｂを固定部１５０に対して両側から支持している。接続部１３１ａ及び１３１ｂ並びに接続部１３２ａ及び１３２ｂと固定部１５０との４つの接続箇所は、固定端である。
【0064】
駆動部１４０ａは、軸Ａに垂直な方向（Ｙ軸に平行な方向）を長手方向とする短冊状の駆動素子１４１ａ及び１４１ｂを有している。駆動素子１４１ａは、接続部１３１ａの表面（反射面１１２が形成されている面）に形成され、駆動素子１４１ｂは接続部１３１ｂの表面に形成されている。駆動素子１４１ａ及び１４１ｂは、例えば軸Ａに対して線対称となるように配置されている。
【0065】
同様に、駆動部１４０ｂは、軸Ａに垂直な方向（Ｙ軸に平行な方向）を長手方向とする短冊状の駆動素子１４２ａ及び１４２ｂを有している。駆動素子１４２ａは接続部１３２ａの表面に形成され、駆動素子１４２ｂは接続部１３２ｂの表面に形成されている。駆動素子１４２ａ及び１４２ｂは、例えば、軸Ａに対して線対称となるように配置されている。
【0066】
駆動素子１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、及び１４２ｂは圧電素子である。固定部１５０は、例えばミラー部１１０を囲うように形成された矩形形状の支持体である。なお、固定部１５０は、ミラー部１１０を完全に囲うように形成される必要はなく、例えば、図６（ａ）における上下方向に開放部を設けることも可能である。
【0067】
電極接続部１６０は、例えば固定部１５０の＋Ｚ側の面上に形成されている。電極接続部１６０は、例えば駆動素子１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、及び１４２ｂの各上部電極及び各下部電極と、アルミニウム（Ａｌ）等の電極配を介して、電気的に接続されている。電極接続部１６０は、例えば光偏向器１３の外部に配置される制御装置等と電気的に接続される。なお、上部電極及び／又は下部電極は、それぞれが電極接続部１６０と直接接続されていてもよいし、電極同士を接続する等により間接的に接続されていてもよい。なお、図６（ａ）及び図７では、配線１０８等を含む電極配線の図示は省略されている。
【0068】
また、ミラー部１１０を軸Ａの周りに駆動可能であれば、各構成部の形状は実施形態の形状に限定されない。例えば、トーション梁１２０ａ及び１２０ｂや接続部１３１ａ及び１３１ｂ並びに接続部１３２ａ及び１３２ｂが曲率を有した形状を有していてもよい。
【0069】
また、トーション梁１２０ａ及び１２０ｂを設けずに、ミラー部１１０を接続部１３１ａ及び１３１ｂと接続部１３２ａ及び１３２ｂとの間に直接接続する構造としてもよい。この第１の実施の形態の例では、ミラー部１１０とトーション梁１２０ａ及び１２０ｂが可動部となるが、トーション梁１２０ａ及び１２０ｂを設けない場合にはミラー部１１０のみが可動部となる。
【0070】
また、駆動部１４０ａ及び１４０ｂの上部電極の＋Ｚ側の面上、固定部１５０の＋Ｚ側の面上の少なくとも何れかに酸化シリコン層等からなる絶縁層が形成されていてもよい。
図６（ａ）ではミラー部１１０とトーション梁１２０ａ、１２０ｂを、軸Ａに対して両側に配置されたいわゆる両持ちタイプの構造の光偏向器１３を示したが、光偏向器１３は、図６（ｂ）に示すように、接続部１３１ｂ及び１３２ｂ、駆動素子１４１ｂ及び１４２ｂを有さない、いわゆる片持ちタイプの構造であってもよい。
図６（ａ）ではミラー部１１０とトーション梁１２０ａ、１２０ｂを、軸Ａに対して両側に配置されたいわゆる両持ちタイプの構造の光偏向器１３を示したが、光偏向器１３は、図６（ｂ）に示すように、接続部１３１ｂ及び１３２ｂ、駆動素子１４１ｂ及び１４２ｂを有さない、いわゆる片持ちタイプの構造であってもよい。
【0071】
このとき、絶縁層の上に電極配線を設け、また、上部電極又は下部電極と電極配線とが接続される接続スポットのみ、開口部として部分的に絶縁層を除去または絶縁層を形成しないことが好ましい。これにより、駆動部１４０ａ及び駆動部１４０ｂ、並びに電極配線の設計自由度を向上し、更に電極同士の接触による短絡を抑制できる。また、酸化シリコン層１０２は、反射防止材としての機能を備えてもよい。
【0072】
このように、光偏向器１３では、可動部であるミラー部１１０並びにトーション梁１２０ａ及び１２０ｂは、接続部１３１ａ及び１３１ｂ並びに接続部１３２ａ及び１３２ｂを介して、固定部１５０に軸Ａ周りに揺動可能に支持されている。そして、駆動部１４０ａ及び１４０ｂの有する駆動素子１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、及び１４２ｂの逆圧電効果を用いることにより、接続部１３１ａ及び１３１ｂ並びに接続部１３２ａ及び１３２ｂを振動させ、接続部１３１ａ及び１３１ｂ並びに接続部１３２ａ及び１３２ｂの振動をトーション梁１２０ａ及び１２０ｂのねじれに変換し、ミラー部１１０の振動を励起でき特る。すなわち、駆動部１４０ａ及び１４０ｂは、接続部１３１ａ及び１３１ｂ並びに接続部１３２ａ及び１３２ｂを変形させることにより、可動部を揺動させることができる。
【0073】
具体的には、駆動素子１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、及び１４２ｂへ、Ｚ方向へ電圧を印加すると、駆動素子１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、及び１４２ｂが面内方向で収縮する。これにより、シリコン活性層１０３とのバイモルフとして、軸Ａを回転軸とする回転方向の変位をトーション梁１２０ａ及び１２０ｂへ付与できる。
【0074】
（ミラー部の構成及び機能）
次に、光偏向器１３の可動部であるミラー部１１０の構成及び機能を説明する。まず、図８（ａ）に、比較例となる一般的なミラー部の断面図を示す。この図８（ａ）に示すように、ミラー部は、通常、ＳＯＩウェハ２１０の活性層２１１及び支持層２１３、ＢＯＸ層２１２を積層して、重り部２３２を梁部２３３で支える構造体となっている。
次に、光偏向器１３の可動部であるミラー部１１０の構成及び機能を説明する。まず、図８（ａ）に、比較例となる一般的なミラー部の断面図を示す。この図８（ａ）に示すように、ミラー部は、通常、ＳＯＩウェハ２１０の活性層２１１及び支持層２１３、ＢＯＸ層２１２を積層して、重り部２３２を梁部２３３で支える構造体となっている。
【0075】
このような比較例のミラー部は、ミラー部材２０９を梁構造で支えるため、図８（ｂ）に示すように、梁部２３３にたわみが発生する問題がある。また、ミラー部材２０９に対しては、反射率を向上させるために反射向上部材が設けられることもある。この反射向上部材としては、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ａｕ（金）又はＡｇ（銀）等が用いられる。また、反射向上部材は、誘電多層膜による増反膜で形成されることもある。
【0076】
しかし、反射向上部材を形成する誘電多層膜は、総厚で１μｍを超える膜厚となるため、支持層２１３のうち、反射向上部材とは活性層２１１をはさんで対向する位置に配置されるフレームであるリブ２３８だけでは、面変形を抑制することが困難となる。面変形が発生すると、図８（ｂ）に示すように凸形状のミラーとなり、反射する光が発散する不都合を生ずる。また、フレーム領域を増やすとミラー部全体の重量が増すことで、光偏向器１３の高速駆動及び広角駆動が困難となる恐れがある。
【0077】
このため、実施の形態の光走査システムのミラー部１１０の場合、図８（ｃ）に示すように、反射向上部材２２２等による「応力の掛かる箇所」の裏面側に、厚膜のＳｉＯ２層２４３を局所的に形成する。これにより、ミラー部１１０全体の面変形を抑制することができる。また、厚膜のＳｉＯ２層２４３はフレーム領域に比べて、ミラー部１１０全体の重さに対する影響は小さく、フレーム領域を設ける場合に比べて軽量な部材でミラー部１１０全体の面変形を抑制することができる。このため、光偏向器１３の高速駆動及び広角駆動も維持することができる。
【0078】
（ミラー部の形成プロセス）
図９は、ミラー部１１０に対する局所的なＳｉＯ２層２４３を形成する形成プロセスの流れを示す図である。なお、この図９の例は、反射向上部材である誘電多層膜（増反膜）２２２に対する応力を制御するミラー部１１０の形成プロセスである。また、シリコンウェハの内部の絶縁体層上にはシリコン膜が形成された３層ＳＯＩ構造の半導体デバイスの形成プロセスである。
図９は、ミラー部１１０に対する局所的なＳｉＯ２層２４３を形成する形成プロセスの流れを示す図である。なお、この図９の例は、反射向上部材である誘電多層膜（増反膜）２２２に対する応力を制御するミラー部１１０の形成プロセスである。また、シリコンウェハの内部の絶縁体層上にはシリコン膜が形成された３層ＳＯＩ構造の半導体デバイスの形成プロセスである。
【0079】
まず、図９（ａ）に示すように支持層２１３、ＢＯＸ層２１６（絶縁体層の一例）及びＳＯＩ活性層２１５を積層してＳＯＩウェハ２１０を形成する。ＳＯＩ活性層２１５とＢＯＸ層２１６を合わせた厚さは、後の工程で形成される誘電多層膜２２２（応力対象部の一例）にかかる応力に対応する応力を発生するＳｉＯ２層２４５の厚さと略同等とする。
【0080】
次に、図９（ｂ）に示すように、ＳＯＩウェハ２１０の厚膜ＳｉＯ２層２４３を形成する箇所に溝パターン部２３４（溝部の一例）を、また、構造体形成において除去しておきたい箇所に段差パターン部２３５を、それぞれエッチング加工により形成する。エッチング手法としては、半導体プロセスにおけるフォトリソグラフィ及びＩＣＰエッチングによる異方性エッチング等を用いることができる。なお、段差パターン部２３５の形成は任意である。
【0081】
ここで、一例ではあるが、溝パターン部２３４に形成される溝パターンは、狭ピッチであることが望ましい。例えばＳｉ幅としては、０．１ｕｍ～０．５ｕｍ程度であることが望ましい。また、一例として、Ｓｉと溝幅は「１：１．３」の比率に近いことが望ましい。この場合、溝パターン部２３４は、Ｌｉｎｅ／Ｓｐａｃｅ＝０．１ｕｍ／０．１３ｕｍで形成される。
【0082】
次に、所望の箇所に溝パターン部２３４及び段差パターン部２３５を形成したＳＯＩウェハ２１０の表層に、図９（ｃ）に示すように、ＳｉＯ２膜２７１、２７２を備えたＳｉウェハ２７０を貼り合わせる。この貼り合わせ手法としては、直接接合を用いることができる。また、熱拡散接合、プラズマ活性化接合又は常温活性化接合等の、他の貼り合わせ手法を用いてもよい。なお、接合方式によるＳｉ貼り合わせ手法によっては、ＳｉＯ２膜（熱酸化膜）２７１、２７２を省略してもよい。
【0083】
次に、図９（ｄ）に示すように、貼り合わせしたＳｉウェハ２７０を、所望の厚さまで研磨し、３層キャビティＳＯＩを形成する。
【0084】
次に、３層キャビティＳＯＩに対して、図９（ｅ）に示すように、反射向上部材（増反膜）２２２を形成するためのパターン形成を行う。このパターン形成の手法としては、フォトリソグラフィ及びエッチングによる形成の他、レジストパターンによるリフトオフ等を用いることができる。なお、パターン形成は、溝パターン部２３４及び誘電多層膜２２２に対する位置合わせをされたうえで行われる。
【0085】
次に、図９（ｆ）及び図９（ｇ）に示すように、ＳＯＩウェハ２１０の裏面側からのエッチング工程によって構造体を形成する。この際、図９（ｆ）に示すように、途中、ＢＯＸ層２１６（ＳｉＯ２膜）によりエッチングストップが起こる。このため、図９（ｇ）に示すように、溝パターン部が設けられた箇所と段差パターンが設けられた箇所の２箇所ののＢＯＸ層であるＢＯＸ層２１６及びＳｉＯ２膜２７２を一括で除去する。
【0086】
最後に、図９（ｈ）に示すように、誘電多層膜２２２の応力が掛かる箇所に相当する溝パターン部２３４（誘電多層膜２２２の裏側の溝パターン部２３４）を酸化処理する。これにより、ＳｉがＯと結合、すなわちＳｉが酸化されて、体積膨張（理論値２．３倍）して溝パターン部２３４がＳｉＯ２で埋まる。換言すると、溝パターン部２３４で膨張したＳｉＯ２層２４５の厚さは、絶縁体層であるＳｉＯ２膜２７２よりも厚い。
【0087】
ＳｉＯ２層２４５の厚さは、ＳＯＩ活性層２１５の厚さで設定できるため、誘電多層膜２２２の応力に応じてＳｉＯ２層２４５の厚さを変更すればよく、応力制御が容易である。
【0088】
また、溝パターン部２３４以外の領域は、溝パターン部２３４のＳｉライン幅の５０％程度の酸化しか行われないため、新たに形成されたＳｉＯ２層２４５による応力影響は、受けにくい。
【0089】
また、図９（ｈ）に示す酸化処理は、酸素雰囲気中での熱処理で行ってもよいし、過酸化水素水又はオゾン雰囲気への暴露による酸化処理等で行ってもよい。
【0090】
また、３層キャビティＳＯＩ構造を形成する最上層のシリコン層の厚さ（誘電多層膜２２２が載置されるシリコン層の厚さ）は、最下層の支持層２１３を形成するシリコン層よりも薄い。これにより、ミラー部１１０を動かし易くすることができる。
【0091】
図１０は、誘電多層膜２２２、溝パターン部２３４及び段差パターン部２３５の位置関係を示す斜視図である。一例ではあるが、誘電多層膜２２２、溝パターン部２３４及び段差パターン部２３５は、全体形状が楕円形状を有している。溝パターン部２３４及び段差パターン部２３５は、誘電多層膜２２２の形状である楕円の中心と略同じ中心を持つような楕円形状となるよう交互に形成される。上述のように、溝パターン部２３４を酸化処理することで、ＳｉＯ２層２４５が形成されて溝パターン部２３４が埋まる。このＳｉＯ２層２４５により、誘電多層膜２２２の応力に対応することができる。
【0092】
なお、このような効果を、ＳＯＩウェハのＢＯＸ層全体を厚くし、構造体の裏面側に梁部等を残すことで、誘電多層膜の応力に対応することは可能である。しかし、この場合、常に強い応力がウェハ全体に掛かることとなり、反りの影響等によるプロセス流動の阻害、又は、チップ化した際にチップ全体が反る等の不都合を生ずる。
【0093】
これに対し、実施の形態の上述の例の場合、必要な個所のみに、厚いＳｉＯ２層２３４を形成しているため、ウェハ及びチップ全体で見たときの応力としては、従来のＳＯＩウェハのＢＯＸ層から発生する応力のみと同等であるため、反りの影響等によるプロセス流動の阻害、又は、チップ化した際にチップ全体が反る等の不都合は生ずることはない。
【0094】
（ミラー部の変形例）
上述の実施の形態は、誘電多層膜２２２の応力で変形が生じないようにＳｉＯ２層２４４を設ける例であった。これに対して、図１１に示すように、構造体の表面側に所定の曲率半径の凹形状のミラー部２６０を形成し、このミラー部２６０を支持するように、構造体の裏面側に厚膜ＳｉＯ２層を設けてもよい。これにより、例えば集光レンズとしての機能をもたせることができる。
上述の実施の形態は、誘電多層膜２２２の応力で変形が生じないようにＳｉＯ２層２４４を設ける例であった。これに対して、図１１に示すように、構造体の表面側に所定の曲率半径の凹形状のミラー部２６０を形成し、このミラー部２６０を支持するように、構造体の裏面側に厚膜ＳｉＯ２層を設けてもよい。これにより、例えば集光レンズとしての機能をもたせることができる。
【0095】
（他のＭＥＭＳデバイスに対する適用例）
上述の実施の形態は、走査型ミラーデバイスである光偏向器１３に対してＳｉＯ２層２４３を設けた例であったが、他のＭＥＭＳデバイスに対してＳｉＯ２層２４３を設けても、上述と同様の効果を得ることができる。
上述の実施の形態は、走査型ミラーデバイスである光偏向器１３に対してＳｉＯ２層２４３を設けた例であったが、他のＭＥＭＳデバイスに対してＳｉＯ２層２４３を設けても、上述と同様の効果を得ることができる。
【0096】
例えば、図１２は、加速度センサ又ジャイロセンサ等の変位検出系のＭＥＭＳデバイスにＳｉＯ２層２４３を設けた例である。図１２（ａ）に示す加速度センサ又はジャイロセンサ等の変位検出系のＭＥＭＳデバイスは、ＳＯＩウェハ２１０の活性層２１１及び支持層２１３、ＢＯＸ膜２１２をそれぞれ積層して、重り部２３９を活性層２１１の一部である梁部２３３で支える構造体を形成する。圧電膜２２１が加速度又は慣性力により特定方向に変位した際の梁部のひずみ量等から、加速度又は角加速度等を検出する。
【0097】
前述のひずみ量については、強誘電体材料（ＰＺＴ）又は非強誘電体材料（ＡｌＮ）等の圧電膜２２１を梁部２３３の上面に形成しておき、梁部２３３の変位に伴う電荷の発生量からひずみを検出する方法の他、梁部２１１の一部にＢ（ボロン）又はＰ（リン）等を注入し、歪み抵抗を形成する方法がある。
【0098】
ここで、梁部２３３は、僅かな変位も圧電膜２２１を介して検出可能とするために、薄く又は細く形成する必要がある。このため、梁部２３３の上面に、圧電膜２２１又は歪み抵抗の保護膜等が形成されると、図１２（ｂ）に示すように、圧電膜２２１からの応力により、梁部２３３にたわみが発生する。
【0099】
加速度が掛かっていない定常状態で梁部２３３にたわみが生じていると、圧電膜２２１の出力にオフセットが生ずる他、構造バランスの崩れに伴う出力信号のリニアリティが損なわれ、望ましいことではない。
【0100】
このため、図１２（ｃ）に示すように、梁部２３３の圧電膜２２１と、活性層２１１に対して反対面側に、同等の応力を発生するようにＳｉＯ２層（酸化膜）２４３を設ける。これにより、圧電膜２２１からの応力をＳｉＯ２層（酸化膜）２４３で抑制することができ、梁部のたわみを防止することができる。
【0101】
また、図１３は、メンブレン方式の圧力センサにＳｉＯ２層２４３を設けた例である。この圧力センサは、図１３（ａ）に示すように、メンブレン構造を形成し、その一面側を、封止パッケージ２５０を用いて真空封止する。これにより、空間２５１内を真空状態とすることができ、メンブレン２３６を介して気圧差が形成される。
【0102】
メンブレン２３６は、図１３（ｂ）に示すように、気圧差に応じて空間２５１側に変位する。この際、空間２３７側の圧力変動に応じて、この変位量が変化するため圧力センサとして機能する。
【0103】
しかし、メンブレン方式の圧力センサも、上述の加速度センサ等と同様に、メンブレン２３６のエッジ部に対して、常に圧力が掛かっていることで、定常状態でもメンブレン２３６が変位した状態となる場合がある。これにより、小さな圧力変化を正確に検出することが困難となり、検出精度の信頼性に欠ける問題があった。
【0104】
このようなことから、図１３（ｃ）に示すように、メンブレン２３６の空間２３７側に厚膜のＳｉＯ２層２４３を設ける。これにより、定常状態におけるメンブレン２３６の状態を、変位が生じていない平坦な状態に維持できる。従って、小さな圧力変化を正確に検出可能とすることができ、検出精度の向上を図ることができる。
【0105】
（第１の実施の形態の効果）
以上の説明から明らかなように、第１の実施の形態の光走査システムは、走査型ミラーデバイスである光偏向器１３を、３層キャビティＳＯＩを用い、中間層には狭ギャップの溝パターン部２３４（図９参照）を局所的に形成する。溝パターン部２３４は、光偏向器１３のうち、誘電多層膜（増反膜）２２２等の強い応力膜が形成される領域（応力が発生する領域）とは、Ｓｉウェハ２７０について、対向する位置に少なくとも一部が含まれるよう形成する。溝パターン部２３４を形成した後に、溝パターン部２３４の酸化処理を行う。
以上の説明から明らかなように、第１の実施の形態の光走査システムは、走査型ミラーデバイスである光偏向器１３を、３層キャビティＳＯＩを用い、中間層には狭ギャップの溝パターン部２３４（図９参照）を局所的に形成する。溝パターン部２３４は、光偏向器１３のうち、誘電多層膜（増反膜）２２２等の強い応力膜が形成される領域（応力が発生する領域）とは、Ｓｉウェハ２７０について、対向する位置に少なくとも一部が含まれるよう形成する。溝パターン部２３４を形成した後に、溝パターン部２３４の酸化処理を行う。
【0106】
これにより、狭ギャップの溝パターン部２３４は、Ｓｉ（シリコン）がＳｉＯ２化（二酸化ケイ素化）し、体積膨張によって広いＳｉＯ２領域を形成する。そして、所望の箇所にのみ、厚膜のＳｉＯ２層２４３を形成する。このため、厚膜のＳｉＯ２層２４３の応力で、誘電多層膜（増反膜）２２２にかかる応力を抑制（キャンセル）することができる。従って、ＳＯＩウェハの表層に様々な膜が形成されることにより、局所的な応力によって構造体にひずみが発生する不都合を防止できる。
【0107】
また、ＳｉＯ２層の厚さは、３層ＳＯＩの中間層の厚さで調整できるため、応力値を自由に調整することができる。また、この厚膜ＳｉＯ２層形成部以外は標準的なＢＯＸ層でよいため、プロセス中の反りの影響又はチップ化した際のひずみの影響を回避することができる。
【0108】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態の説明をする。この第２の実施の形態は、上述の光偏向器１３を画像投影装置に適用した例である。図１４は、画像投影装置の一例となるヘッドアップディスプレイ装置５００が設けられた自動車４００を示す図である。また、図１５は、ヘッドアップディスプレイ装置５００の構成を示すブロック図である。
次に、第２の実施の形態の説明をする。この第２の実施の形態は、上述の光偏向器１３を画像投影装置に適用した例である。図１４は、画像投影装置の一例となるヘッドアップディスプレイ装置５００が設けられた自動車４００を示す図である。また、図１５は、ヘッドアップディスプレイ装置５００の構成を示すブロック図である。
【0109】
図１４に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば自動車４００のウインドシールド（フロントガラス４０１等）の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置５００から発せられる投射光Ｌがフロントガラス４０１で反射され、ユーザである観察者（運転者４０２）に向かう。
【0110】
これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投影された画像等を虚像として視認することができる。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザに虚像を視認させる構成にしてもよい。
【0111】
図１５に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、赤色、緑色、青色のレーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂからレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ５０２，５０３，５０４と、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６と、光量調整部５０７と、から構成される入射光学系を経た後、反射面１４を有する上述の光偏向器１３にて偏向される。
【0112】
そして、偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー５０９と、中間スクリーン５１０と、投射ミラー５１１とから構成される投射光学系を経て、スクリーンに投影される。
【0113】
なお、上記ヘッドアップディスプレイ装置５００では、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４、ダイクロイックミラー５０５，５０６は、光源ユニット５３０として光学ハウジングによってユニット化されている。
【0114】
上記ヘッドアップディスプレイ装置５００は、中間スクリーン５１０に表示される中間像を自動車４００のフロントガラス４０１に投射することで、その中間像を運転者４０２に虚像として視認させる。
【0115】
レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ５０２，５０３，５０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー５０５，５０６により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、反射面１４を有する光偏向器１３によって二次元走査される。光偏向器１３で二次元走査された投射光Ｌは、自由曲面ミラー５０９で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン５１０に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン５１０は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン５１０に入射してくる投射光Ｌをマイクロレンズ単位で拡大する。
【0116】
光偏向器１３は、反射面１４を２軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する投射光Ｌを二次元走査する。この光偏向器１３の駆動制御は、レーザ光源５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。
【0117】
以上、画像投影装置の一例としてのヘッドアップディスプレイ装置５００の説明をしたが、画像投影装置は、反射面１４を有した光偏向器１３により光走査を行うことで画像を投影する装置であればよい。
【0118】
例えば、机等に置かれ、表示スクリーン上に画像を投影するプロジェクタや、観測者の頭部等に装着される装着部材に搭載され、装着部材が有する反射透過スクリーンに投影、または眼球をスクリーンとして画像を投影するヘッドマウントディスプレイ装置等にも、同様に適用することができる。
【0119】
また、画像投影装置は、車両や装着部材だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。
【0120】
このように本実施の形態に係る半導体デバイスを、画像投影装置に用いることにより、ある部材への局所的な応力によって生じる半導体デバイスのひずみに由来する種々の不都合が抑制された画像投影装置を実現することができる。
【0121】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態の説明をする。この第３の実施の形態は、上述の光偏向器１３を光書込装置に適用した例である。図１６は、光書込装置６００を組み込んだ画像形成装置の一例である。また、図１７は、光書込装置の要部の構成を示す図である。
次に、第３の実施の形態の説明をする。この第３の実施の形態は、上述の光偏向器１３を光書込装置に適用した例である。図１６は、光書込装置６００を組み込んだ画像形成装置の一例である。また、図１７は、光書込装置の要部の構成を示す図である。
【0122】
図１６に示すように、光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有するレーザプリンタ６５０等に代表される画像形成装置の構成部材として使用される。画像形成装置において光書込装置６００は、１本または複数本のレーザビームで被走査面１５である感光体ドラムを光走査することにより、感光体ドラムに光書込を行う。
【0123】
図１７に示すように、光書込装置６００において、レーザ素子などの光源装置１２からのレーザ光は、コリメータレンズなどの結像光学系６０１を経た後、反射面１４を有する光偏向器１３により１軸方向または２軸方向に偏向される。
【0124】
そして、光偏向器１３で偏向されたレーザ光は、その後、第一レンズ６０２ａと第二レンズ６０２ｂ、反射ミラー部６０２ｃからなる走査光学系６０２を経て、被走査面１５（例えば感光体ドラムや感光紙）に照射し、光書込みを行う。走査光学系６０２は、被走査面１５にスポット状に光ビームを結像する。
【0125】
また、光源装置１２及び反射面１４を有する光偏向器１３は、制御装置１１の制御に基づき駆動する。
【0126】
このように上記光書込装置６００は、レーザ光によるプリンタ機能を有する画像形成装置の構成部材として使用することができる。
【0127】
また、走査光学系を異ならせて１軸方向だけでなく２軸方向に光走査可能にすることで、レーザ光をサーマルメディアに偏向して光走査し、加熱することで印字するレーザラベル装置等の画像形成装置の構成部材として使用することができる。
【0128】
上記光書込装置に適用される反射面１４を有した光偏向器１３は、ポリゴンミラー等を用いた回転多面鏡に比べ駆動のための消費電力が小さいため、光書込装置の省電力化に有利である。
【0129】
また、光偏向器１３の振動時における風切り音は回転多面鏡に比べ小さいため、光書込装置の静粛性の改善に有利である。光書込装置は回転多面鏡に比べ設置スペースが圧倒的に少なくて済み、また光偏向器１３の発熱量もわずかであるため、小型化が容易であり、よって光書込装置の小型化に有利である。
【0130】
このように本実施の形態に係る半導体デバイスを、光書込装置に用いることにより、ある部材への局所的な応力によって生じる半導体デバイスのひずみに由来する種々の不都合が抑制された光書込装置を実現することができる。
【0131】
［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態を説明する。この第４の実施の形態は、上述の光偏向器１３を物体認識装置の一例であるレーザレーダ装置に設けた例である。図１８は、レーザレーダ装置７００が設けられた自動車７０１を示す図である。この図１８において、レーザレーダ装置７００は、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物７０２からの反射光を受光することで、被対象物７０２を認識する。
次に、第４の実施の形態を説明する。この第４の実施の形態は、上述の光偏向器１３を物体認識装置の一例であるレーザレーダ装置に設けた例である。図１８は、レーザレーダ装置７００が設けられた自動車７０１を示す図である。この図１８において、レーザレーダ装置７００は、対象方向を光走査して、対象方向に存在する被対象物７０２からの反射光を受光することで、被対象物７０２を認識する。
【0132】
図１９は、レーザレーダ装置７００の要部のブロック図である。この図１９に示すように、光源装置１２から出射されたレーザ光は、発散光を略平行光とする光学系であるコリメータレンズ７０３と、平面ミラー７０４とから構成される入射光学系を経て、反射面１４を有する光偏向器１３で１軸もしくは２軸方向に走査される。
【0133】
そして、投光光学系である投光レンズ７０５等を経て装置前方の被対象物７０２に照射される。光源装置１２及び光偏向器１３は、制御装置１１により駆動を制御される。被対象物７０２で反射された反射光は、光検出器７０９により光検出される。
【0134】
すなわち、反射光は受光光学系である集光レンズ７０６等を経て撮像素子７０７により受光され、撮像素子７０７は検出信号を信号処理回路７０８に出力する。信号処理回路７０８は、入力された検出信号に２値化やノイズ処理等の所定の処理を行い、結果を測距回路７１０に出力する。
【0135】
測距回路７１０は、光源装置１２がレーザ光を発光したタイミングと、光検出器７０９でレーザ光を受光したタイミングとの時間差、または受光した撮像素子７０７の画素ごとの位相差によって、被対象物７０２の有無を認識し、さらに被対象物７０２との距離情報を算出する。
【0136】
反射面１４を有する光偏向器１３は多面鏡に比べて破損しづらく、小型であるため、耐久性の高い小型のレーダ装置を提供することができる。
【0137】
このようなレーザレーダ装置は、例えば車両、航空機、船舶、ロボット等に取り付けら
れ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を認識することができる。
れ、所定範囲を光走査して障害物の有無や障害物までの距離を認識することができる。
【0138】
上記物体認識装置では、一例としてのレーザレーダ装置７００の説明をしたが、物体認識装置は、反射面１４を有した光偏向器１３を制御装置１１で制御することにより光走査を行い、光検出器により反射光を受光することで被対象物７０２を認識する装置であればよく、上述した実施形態に限定されるものではない。
【0139】
例えば、手や顔を光走査して得た距離情報から形状等の物体情報を算出し、記録と参照することで対象物を認識する生体認証や、対象範囲への光走査により侵入物を認識するセキュリティセンサ、光走査により得た距離情報から形状等の物体情報を算出して認識し、３次元データとして出力する３次元スキャナの構成部材などにも同様に適用することができる。
【0140】
このように本実施の形態に係る半導体デバイスを、物体認識装置に用いることにより、ある部材への局所的な応力によって生じる半導体デバイスのひずみに由来する種々の不都合が抑制された物体認識装置を実現することができる。
【0141】
最後に、上述の各実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な各実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。また、各実施の形態及び各実施の形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0142】
１０ 光走査システム
１１ 制御装置
１２ 光源装置
１３ 光偏光器
１４ 反射面
１５ 被走査面
１１０ ミラー部
２１０ ＳＯＩウェハ
２１３ 支持層
２１４ ＳｉＯ２膜
２１５ ＳＯＩ活性層
２１６ ＢＯＸ層
２３４ 溝パターン部
２７１ ＳｉＯ２膜
２７２ ＳｉＯ２膜
２２２ 誘電多層膜（反射向上部材）
２４３ ＳｉＯ２層
１１ 制御装置
１２ 光源装置
１３ 光偏光器
１４ 反射面
１５ 被走査面
１１０ ミラー部
２１０ ＳＯＩウェハ
２１３ 支持層
２１４ ＳｉＯ２膜
２１５ ＳＯＩ活性層
２１６ ＢＯＸ層
２３４ 溝パターン部
２７１ ＳｉＯ２膜
２７２ ＳｉＯ２膜
２２２ 誘電多層膜（反射向上部材）
２４３ ＳｉＯ２層
【先行技術文献】
【特許文献】
【0143】
【文献】特開２０１７－０７４６２５号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】