JP2002258176A - Method of manufacturing optical modulator - Google Patents

Method of manufacturing optical modulator

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JP2002258176A
JP2002258176A JP2001058080A JP2001058080A JP2002258176A JP 2002258176 A JP2002258176 A JP 2002258176A JP 2001058080 A JP2001058080 A JP 2001058080A JP 2001058080 A JP2001058080 A JP 2001058080A JP 2002258176 A JP2002258176 A JP 2002258176A
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JP
Japan
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substrate
layer
manufacturing
modulation device
silicon
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JP2001058080A
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Japanese (ja)
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Ryuichi Kurosawa
龍一 黒沢
Shinichi Kamisuke
真一 紙透
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an optical modulator of which yield can be made high. SOLUTION: A first substrate 100A formed with driving electrodes 130 and a second substrate 200A are prepared. The second substrate 200A is formed by using an SOI substrate consisting of a silicon substrate 250, a silicon oxidized layer 225 and a silicon single crystal layer 260. The first substrate 100A and the second substrate 200A are joined to each other. The silicon substrate 250 is removed by wet etching with the silicon oxidized layer 225 as an etching stopper. After a reflection layer 227 is formed, the silicon single crystal layer 260 is patterned, by which micromirrors 220 are formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光変調装置の製造
方法に関する。
[0001] The present invention relates to a method for manufacturing a light modulation device.

【0002】[0002]

【背景技術】光変調装置は、微小ミラーと駆動電極との
電位差により生じる静電気力により、微小ミラーを傾斜
駆動させ、これにより光源からの光を変調する。光変調
装置として、例えば、多数の微小ミラーがマトリクス状
に配置された構造を有するDMD(Digital Micromirro
r Device)が知られている。DMDによれば、高解像
度、高輝度の大画面を提供できる。このため、DMD
は、プロジェクター等の投写型画像装置に使用されてい
る。
2. Description of the Related Art A light modulation device tilts and drives a micro mirror by electrostatic force generated by a potential difference between the micro mirror and a driving electrode, thereby modulating light from a light source. As an optical modulation device, for example, a DMD (Digital Micromirror) having a structure in which many micromirrors are arranged in a matrix is used.
r Device) is known. According to the DMD, a large screen with high resolution and high luminance can be provided. Therefore, DMD
Are used in projection-type image devices such as projectors.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】光変調装置は、微小ミ
ラーが形成された基板を、駆動電極が形成された基板に
接合した構造をしている。微小ミラーの厚みは、例え
ば、数μmであり、非常に薄いので、微小ミラーを形成
するためにはベースとなる層が必要である。ベースとな
る層は最終的に除去されるが、それが原因で不良の微小
ミラーが形成されることがある。
The light modulation device has a structure in which a substrate on which a micro mirror is formed is joined to a substrate on which a drive electrode is formed. The thickness of the micromirror is, for example, several μm, and is very thin. Therefore, a layer serving as a base is required to form the micromirror. The base layer is eventually removed, which can result in the formation of defective micromirrors.

【0004】本発明の目的は、歩留まりを高くすること
ができる光変調装置の製造方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical modulation device capable of increasing the yield.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】(1)本発明は、駆動電
極と微小ミラーとの電位差により生じる静電気力によ
り、前記微小ミラーを傾斜駆動させる光変調装置の製造
方法において、(A)前記駆動電極を含む第1基板と、
前記微小ミラーが形成される第1層、前記第1層のベー
スとなる第2層、及び、前記第1層と前記第2層との間
に位置し前記第2層を除去するときにストッパーとなる
第3層、を含む第2基板と、において、前記駆動電極と
前記第1層とが対向するように、前記第2基板を前記第
1基板に固定する工程と、(B)前記工程(A)後、前
記第3層をストッパーとして前記第2層を除去する工程
と、(C)前記工程(B)後、前記第1層をパターニン
グすることにより、前記微小ミラーを形成する工程と、
を備える。
(1) The present invention relates to a method for manufacturing an optical modulator for tilting and driving the micro mirror by an electrostatic force generated by a potential difference between a driving electrode and the micro mirror. A first substrate including an electrode;
A first layer on which the micromirror is formed, a second layer serving as a base of the first layer, and a stopper located between the first layer and the second layer for removing the second layer Fixing a second substrate to the first substrate such that the drive electrodes and the first layer face each other in a second substrate including a third layer to be formed; and (B) the step (A) a step of removing the second layer using the third layer as a stopper, and (C) a step of forming the micromirror by patterning the first layer after the step (B). ,
Is provided.

【0006】本発明によれば、第3層をストッパーとし
てベースとなる第2層を除去している。このため、第2
層除去のとき、微小ミラーが形成される第1層はダメー
ジを受けない。よって、光変調装置の製造の歩留まりを
高くすることができる。第3層の厚みとしては、0.1
μm〜0.5μmがある。これより厚みが小さいと、ス
トッパーとしての機能を果たさないからである。
According to the present invention, the second layer serving as a base is removed using the third layer as a stopper. Therefore, the second
During layer removal, the first layer on which the micromirrors are formed is not damaged. Therefore, the production yield of the light modulation device can be increased. The thickness of the third layer is 0.1
μm to 0.5 μm. If the thickness is smaller than this, the function as a stopper is not achieved.

【0007】また、本発明によれば、第3層をストッパ
ーとして第2層を除去するので、微小ミラーの表面粗さ
が大きくなるのを防ぐことができる。よって、反射率が
高い微小ミラーを備えた光変調装置を製造することがで
きる。
Further, according to the present invention, since the second layer is removed using the third layer as a stopper, it is possible to prevent the surface roughness of the micro mirror from increasing. Therefore, it is possible to manufacture a light modulation device including a micromirror having a high reflectance.

【0008】なお、本発明における固定は、例えば、陽
極接合や接着剤による接着がある。
The fixing in the present invention includes, for example, anodic bonding and bonding with an adhesive.

【0009】(2)本発明において、前記第2基板は、
SOI基板及びSOS基板のうち、少なくともいずれか
を含んでもよい。
(2) In the present invention, the second substrate comprises:
At least one of an SOI substrate and an SOS substrate may be included.

【0010】SOI基板の場合、第1層がシリコン単結
晶層、第2層がシリコン基板、第3層がシリコン酸化層
となってもよい。SOS基板の場合、第1層がシリコン
単結晶層、第2層がサファイヤ基板、第3層がシリコン
酸化層となってもよい。
In the case of an SOI substrate, the first layer may be a silicon single crystal layer, the second layer may be a silicon substrate, and the third layer may be a silicon oxide layer. In the case of an SOS substrate, the first layer may be a silicon single crystal layer, the second layer may be a sapphire substrate, and the third layer may be a silicon oxide layer.

【0011】(3)本発明において、前記工程(B)と
前記工程(C)との間に、前記第3層上に前記微小ミラ
ーの反射層を形成する工程が含まれてもよい。
(3) In the present invention, a step of forming a reflection layer of the micromirror on the third layer may be included between the step (B) and the step (C).

【0012】反射層の材料として、例えば、アルミニウ
ム、金、銀がある。なお、第1層に形成された微小ミラ
ー自体で光を反射させる場合、このような反射層は不要
である。
The material of the reflection layer includes, for example, aluminum, gold and silver. In the case where light is reflected by the micromirrors formed on the first layer, such a reflective layer is unnecessary.

【0013】(4)本発明において、前記工程(B)の
前記第2層の除去にウェットエッチングを用いてもよ
い。
(4) In the present invention, wet etching may be used for removing the second layer in the step (B).

【0014】これによれば、バッチ処理が可能なので、
光変調装置の生産性を向上させることができる。
According to this, since batch processing is possible,
The productivity of the light modulation device can be improved.

【0015】(5)本発明において、前記工程(B)の
前記第2層の除去にドライエッチングを用いてもよい。
(5) In the present invention, dry etching may be used for removing the second layer in the step (B).

【0016】ウェットエッチングの場合、第1基板や第
2基板にピンホールなどの欠陥があると、エッチング液
が駆動電極の形成領域に入り込み、これにより駆動電極
がダメージを受けることがある。ドライエッチングの場
合、エッチング液を用いないので、このようなことを防
ぐことができる。
In the case of wet etching, if there is a defect such as a pinhole in the first substrate or the second substrate, the etchant may enter the region where the drive electrode is formed, thereby damaging the drive electrode. In the case of dry etching, such a situation can be prevented because an etching solution is not used.

【0017】(6)本発明において、前記工程(B)の
前記第2層の除去に研磨を用いてもよい。
(6) In the present invention, polishing may be used for removing the second layer in the step (B).

【0018】一般に、研磨のほうがエッチングよりも第
2層を削る速度が大きい。よって、これによれば、第2
層の除去に要する時間を少なくできる。研磨として、例
えば、機械的研磨、化学的研磨、化学的機械研磨(CM
P)、電解研磨、若しくはこれらの組み合わせがある。
Generally, the speed of polishing the second layer is higher in polishing than in etching. Therefore, according to this, the second
The time required for removing the layer can be reduced. As polishing, for example, mechanical polishing, chemical polishing, chemical mechanical polishing (CM
P), electropolishing, or a combination thereof.

【0019】(7)本発明において、前記工程(B)
は、研磨により前記第2層の一部を除去する工程と、エ
ッチングにより前記第2層の残りの部分を除去する工程
と、を含んでもよい。
(7) In the present invention, the step (B)
May include a step of removing a part of the second layer by polishing, and a step of removing a remaining part of the second layer by etching.

【0020】研磨のほうがエッチングよりも第2層を削
る速度が大きい。また、エッチングのほうが研磨よりも
第2層を高精度で削ることができる。よって、これによ
れば、第2層の除去に要する時間を少なくしつつ、第1
層がダメージを受けるのを防ぐことができる。エッチン
グには、ドライエッチング及びウエットエッチングが含
まれる。
[0020] Polishing has a higher rate of shaving the second layer than etching. In addition, the etching can remove the second layer with higher precision than the polishing. Therefore, according to this, the first layer can be removed while reducing the time required for removing the second layer.
The layer can be prevented from being damaged. The etching includes dry etching and wet etching.

【0021】(8)本発明において、前記工程(A)前
に、前記第1層をパターニングすることにより、前記微
小ミラーを傾斜駆動させるときの支点となる支持部を形
成する工程が含まれてもよく、前記工程(C)は、前記
第1層をパターニングすることにより、前記微小ミラー
を傾斜駆動させるときの軸となり前記支持部に固定され
た軸部を形成する工程を含んでもよい。
(8) In the present invention, before the step (A), a step of forming a support portion serving as a fulcrum when the micromirror is tilted by patterning the first layer is included. Alternatively, the step (C) may include a step of patterning the first layer to form a shaft fixed to the support portion, the shaft serving as an axis when the micromirror is tilted and driven.

【0022】これによれば、軸部と支持部とは、第1層
をパターニングすることにより形成されるので、軸部と
支持部とを強固に結合させることができる。このため、
この方法により製造された光変調装置によれば、微小ミ
ラーの傾斜駆動のときに軸部と支持部との結合部に応力
が集中しても、結合部は破壊しにくい。
According to this, since the shaft and the support are formed by patterning the first layer, the shaft and the support can be firmly connected. For this reason,
According to the light modulation device manufactured by this method, even when stress concentrates on the joint between the shaft and the support during the tilt driving of the micromirror, the joint is not easily broken.

【0023】(9)本発明において、前記工程(A)前
に、前記第1基板をパターニングすることにより、前記
微小ミラーを傾斜駆動させるときの支点となる支持部を
形成する工程が含まれてもよく、前記工程(C)は、前
記第2基板の前記第1層をパターニングすることによ
り、前記微小ミラーを傾斜駆動させるときの軸となり前
記支持部と固定された軸部を形成する工程を含んでもよ
い。
(9) In the present invention, before the step (A), a step of forming a support portion serving as a fulcrum when the micromirror is tilted by patterning the first substrate is included. The step (C) may include a step of forming a shaft part which becomes an axis when the micro mirror is tilted and driven and is fixed to the support part by patterning the first layer of the second substrate. May be included.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態について
図面を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0025】[光変調装置の構造]図1は、本実施形態
に係る光変調装置の分解斜視図である。光変調装置1
は、電極基板100、ミラー基板200、カバーガラス
基板300を備える。
[Structure of Light Modulator] FIG. 1 is an exploded perspective view of the light modulator according to the present embodiment. Light modulation device 1
Includes an electrode substrate 100, a mirror substrate 200, and a cover glass substrate 300.

【0026】ミラー基板200の材料は、例えば、単結
晶シリコンである。ミラー基板200は、枠部210内
にマトリクス状に配列された複数の微小ミラー220を
備える。なお、微小ミラー220の配列は、マトリクス
状に限られず、光変調装置1の用途に応じて、例えば、
一ライン状等、任意に配列することができる。
The material of the mirror substrate 200 is, for example, single crystal silicon. The mirror substrate 200 includes a plurality of micro mirrors 220 arranged in a matrix in a frame portion 210. Note that the arrangement of the micromirrors 220 is not limited to a matrix, and for example, depending on the application of the light modulation device 1,
They can be arranged arbitrarily, such as in one line.

【0027】微小ミラー220の平面形状は、例えば、
一辺の長さ15μmの四角形をしている。光変調装置1
をプロジェクター等の投写型画像装置に使用する場合、
一つの微小ミラー220が一画素として機能する。一方
向に沿って並ぶ微小ミラー220同士は、軸部230に
より連結されている。軸部230は、微小ミラー220
を傾斜駆動させるときの軸となる。つまり、微小ミラー
220は、軸部230を軸として、矢印A方向及びB方
向にねじれる。これにより、微小ミラー220は、矢印
A方向及び矢印B方向にそれぞれ、例えば、約10度傾
くことができる。図2は、図1に示すマトリクス状に配
列された複数の微小ミラー220の一部を示している。
微小ミラー220は、軸部230と接続される部分の両
側にスリット240が形成されている。スリット240
により微小ミラー220の傾斜駆動を容易にしている。
The plane shape of the micro mirror 220 is, for example,
It has a square shape with a side length of 15 μm. Light modulation device 1
Is used for a projection-type imaging device such as a projector,
One micro mirror 220 functions as one pixel. The micro mirrors 220 arranged in one direction are connected by a shaft 230. The shaft portion 230 is
This is the axis for tilt driving. That is, the micromirror 220 is twisted in the directions of the arrows A and B around the shaft 230. Thus, the micromirror 220 can be tilted, for example, by about 10 degrees in each of the arrow A direction and the arrow B direction. FIG. 2 shows a part of the plurality of micro mirrors 220 arranged in a matrix shown in FIG.
The micro mirror 220 has slits 240 formed on both sides of a portion connected to the shaft 230. Slit 240
This facilitates the tilt driving of the micro mirror 220.

【0028】次に、図1に示す電極基板100について
説明する。電極基板100の材料は、例えば、ナトリウ
ムを含有したガラスである。これは、ミラー基板200
を電極基板100に固定するのに、後で説明するように
陽極接合を用いるからである。
Next, the electrode substrate 100 shown in FIG. 1 will be described. The material of the electrode substrate 100 is, for example, glass containing sodium. This is the mirror substrate 200
Is fixed to the electrode substrate 100 using anodic bonding as described later.

【0029】電極基板100は、凹領域110及びその
四方に位置する側壁部120を備える。凹領域110に
は、マトリクス状に配列された複数の駆動電極130が
形成されている。駆動電極130は、微小ミラー220
の裏面と対向した位置にあり、微小ミラー220を傾斜
駆動させる電極となる。二つの駆動電極130が一つの
微小ミラー220を駆動させる電極となる。例えば、微
小ミラー220-1で説明すると、駆動電極130-1、
130-2が微小ミラー220-1を駆動させる電極とな
る。
The electrode substrate 100 has a concave region 110 and side walls 120 located on four sides thereof. In the concave area 110, a plurality of drive electrodes 130 arranged in a matrix are formed. The driving electrode 130 is
And is an electrode for tilting and driving the micro mirror 220. The two drive electrodes 130 serve as electrodes for driving one micro mirror 220. For example, in the case of the micromirror 220-1, the driving electrode 130-1,
130-2 is an electrode for driving the micro mirror 220-1.

【0030】複数の駆動電極130のうち、軸部230
が延びる方向とほぼ直角の方向に並ぶ駆動電極130同
士は、配線140により電気的に共通接続されている。
配線140は、導電層をパターニングすることにより、
駆動電極130と同時に形成される。
Of the plurality of drive electrodes 130, the shaft 230
The drive electrodes 130 arranged in a direction substantially perpendicular to the direction in which the electrodes extend are electrically connected in common by a wiring 140.
The wiring 140 is formed by patterning the conductive layer.
It is formed simultaneously with the drive electrode 130.

【0031】凹領域110には、柱状をした複数の支持
部150が形成されている。支持部150の高さは、側
壁部120の高さと同じである。支持部150は、微小
ミラー220を傾斜駆動させるときの支点となる。な
お、支持部150は、ミラー基板200の軸部230に
形成されていてもよい。
A plurality of columnar support portions 150 are formed in the concave region 110. The height of the support 150 is the same as the height of the side wall 120. The support 150 serves as a fulcrum when the micro mirror 220 is tilted. Note that the support 150 may be formed on the shaft 230 of the mirror substrate 200.

【0032】支持部150は、軸部230と固定され
る。一部の軸部230は、枠部210と固定される。例
えば、軸部230(230-1〜230-4)により接続
される微小ミラー220(220-1〜220-3)で説
明すると、軸部230-1は支持部150-1、軸部23
0-2は支持部150-2、軸部230-3は支持部15
0-3、軸部230-4は枠部210、にそれぞれ固定さ
れる。
The support 150 is fixed to the shaft 230. Some of the shafts 230 are fixed to the frame 210. For example, in the case of the micromirrors 220 (220-1 to 220-3) connected by the shafts 230 (230-1 to 230-4), the shaft 230-1 is composed of the support 150-1 and the shaft 23.
0-2 is the support 150-2, and the shaft 230-3 is the support 15
0-3 and the shaft portion 230-4 are fixed to the frame portion 210, respectively.

【0033】ミラー基板200は、枠部210と側壁部
120において、電極基板100と陽極接合される。こ
のとき、各支持部150は、対応する各軸部230と陽
極接合される。枠部210には、カバーガラス基板30
0が接合される。微小ミラー220が配置される光変調
装置1の空間部を種々の方法により、不活性ガス封入に
よる気密封止状態にすると、微小ミラー220の駆動時
に抵抗が少なく、応答動作の高速性、消費電力の低下が
図られる。
The mirror substrate 200 is anodically bonded to the electrode substrate 100 at the frame 210 and the side wall 120. At this time, each support 150 is anodically bonded to each corresponding shaft 230. The frame portion 210 includes the cover glass substrate 30
0 is joined. When the space of the light modulation device 1 in which the micromirror 220 is arranged is hermetically sealed by inert gas filling by various methods, resistance is low when the micromirror 220 is driven, high-speed response operation, and power consumption. Is reduced.

【0034】[微小ミラーの傾斜駆動の原理]次に、微
小ミラー220の傾斜駆動の原理を説明する。図3は、
光変調装置1において、微小ミラー220-1が配置さ
れている部分の断面図である。微小ミラー220-1の
表面には、シリコン酸化層225を介して反射層227
が形成され、微小ミラー220-1の裏面には、絶縁層
221が形成されている。
[Principle of Tilt Drive of Micro Mirror] Next, the principle of tilt drive of the micro mirror 220 will be described. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion where a micro mirror 220-1 is arranged in the light modulation device 1. On the surface of the micromirror 220-1, a reflective layer 227 is provided via a silicon oxide layer 225.
Is formed, and an insulating layer 221 is formed on the back surface of the micro mirror 220-1.

【0035】微小ミラー220は、後で説明するよう
に、SOI基板を用いて作製される。SOI基板のシリ
コン単結晶層が微小ミラー220となり、SOI基板の
シリコン酸化層がシリコン酸化層225となる。反射層
227は、光りを反射する性質を有すればよく、その材
料としては、例えば、アルミニウム、金、銀がある。絶
縁層221は、微小ミラー220が駆動電極130とシ
ョートするのを防ぐ機能を有する。微小ミラー220に
絶縁層221を形成する代わりに、駆動電極130の表
面に絶縁層を形成してもよい。絶縁層221として、例
えば、TEOSや熱酸化膜のようなシリコン酸化層やシ
リコン窒化層がある。微小ミラー220が駆動電極13
0とショートする問題が生じなければ、絶縁層221は
不要である。
The micro mirror 220 is manufactured using an SOI substrate, as described later. The silicon single crystal layer of the SOI substrate becomes the micromirror 220, and the silicon oxide layer of the SOI substrate becomes the silicon oxide layer 225. The reflective layer 227 may have a property of reflecting light, and examples of the material include aluminum, gold, and silver. The insulating layer 221 has a function of preventing the micro mirror 220 from short-circuiting with the drive electrode 130. Instead of forming the insulating layer 221 on the micro mirror 220, an insulating layer may be formed on the surface of the drive electrode. Examples of the insulating layer 221 include a silicon oxide layer and a silicon nitride layer such as a TEOS and a thermal oxide film. The minute mirror 220 is the driving electrode 13
If the problem of short circuit with 0 does not occur, the insulating layer 221 is unnecessary.

【0036】なお、微小ミラー220はシリコン単結晶
層なので、反射層としても機能することができる。よっ
て、微小ミラー220自体で光を反射させる場合、反射
層227は不要である。シリコン酸化層225は透明な
ので、除去しなくてもよいが、微小ミラー220に要求
される特性に応じて除去してもよい。
Since the micromirror 220 is a silicon single crystal layer, it can function as a reflection layer. Therefore, when light is reflected by the micro mirror 220 itself, the reflection layer 227 is unnecessary. Since the silicon oxide layer 225 is transparent, it need not be removed, but may be removed according to the characteristics required for the micromirror 220.

【0037】図4は、図3に示す微小ミラー220-1
が傾斜している状態を示す断面図である。微小ミラー2
20-1にバイアス電圧Vaが印加された状態で、例え
ば、駆動電極130-1にプラス電圧を印加し、駆動電
極130-2にマイナス電圧を印加する。これにより、
微小ミラー220-1と駆動電極130-1との間に反発
の静電気力が作用し、かつ、微小ミラー220-1と駆
動電極130-2との間に吸引の静電気力が作用するの
で、微小ミラー220-1は、図4(A)に示すように
傾斜駆動される。これは、光が所定位置に向けて反射さ
れるON状態である。一方、駆動電極130-1、13
0-2に印加される電圧の極性を逆転することで、微小
ミラー220-1は、図4(B)に示すように傾斜駆動
される。これは、光が所定位置とは異なる方向に反射さ
れるOFF状態である。本実施形態では、ON状態とO
FF状態の切替時間を変化させることで、例えば、25
6階調表示が可能となっている。
FIG. 4 shows the micro mirror 220-1 shown in FIG.
It is sectional drawing which shows the state which inclined. Micro mirror 2
With the bias voltage Va applied to 20-1, for example, a plus voltage is applied to the drive electrode 130-1 and a minus voltage is applied to the drive electrode 130-2. This allows
Since a repulsive electrostatic force acts between the micromirror 220-1 and the drive electrode 130-1, and an attraction electrostatic force acts between the micromirror 220-1 and the drive electrode 130-2, The mirror 220-1 is tilted and driven as shown in FIG. This is an ON state in which light is reflected toward a predetermined position. On the other hand, the drive electrodes 130-1, 13
By inverting the polarity of the voltage applied to 0-2, the micromirror 220-1 is tilted and driven as shown in FIG. 4B. This is an OFF state in which light is reflected in a direction different from the predetermined position. In this embodiment, the ON state and the O
By changing the switching time of the FF state, for example, 25
Six gradation display is possible.

【0038】[光変調装置の製造方法]本実施形態に係
る光変調装置1は、電極基板100となる第1基板と、
ミラー基板200となる第2基板と、をそれぞれ作製
し、これらを接合することにより製造される。この製造
には、例えば、シリコンマイクロマシーン技術が用いら
れる。光変調装置1の製造方法には、第1製造方法、第
2製造方法、及びこれらの変形例がある。
[Method of Manufacturing Light Modulator] The light modulator 1 according to the present embodiment includes a first substrate serving as an electrode substrate 100;
The second substrate serving as the mirror substrate 200 is manufactured, and these are joined to each other. For this production, for example, a silicon micromachine technology is used. The manufacturing method of the light modulation device 1 includes a first manufacturing method, a second manufacturing method, and modifications thereof.

【0039】{第1製造方法} (第1基板の製造)まず、電極基板100となる第1基
板の製造について説明する。図5は、これを説明するた
めの工程図である。
<< First Manufacturing Method >> (Manufacture of First Substrate) First, the manufacture of the first substrate to be the electrode substrate 100 will be described. FIG. 5 is a process chart for explaining this.

【0040】図5(A)に示すように、電極基板100
のベースとなるガラス基板160を準備する。ガラス基
板160は、後述する陽極接合を行うために、例えば、
ナトリウム(Na)のようなアルカリ金属を含有したガ
ラスにより構成される。この種のガラス基板160とし
ては、ホウケイ酸ナトリウムガラスを用いることがで
き、例えばコーニング社製のパイレックスガラス(商品
名)を用いることができる。特に、陽極接合時にガラス
基板160を加熱するため、シリコンと熱膨張係数がほ
ぼ等しいことを考慮すると、コーニング#7740(商
品名)が最適である。
As shown in FIG. 5A, the electrode substrate 100
A glass substrate 160 serving as a base is prepared. The glass substrate 160 is, for example, to perform anodic bonding described below,
It is made of glass containing an alkali metal such as sodium (Na). As such a glass substrate 160, sodium borosilicate glass can be used, and for example, Pyrex glass (trade name) manufactured by Corning Incorporated can be used. Especially, considering that the glass substrate 160 is heated during anodic bonding and that the thermal expansion coefficient is substantially equal to that of silicon, Corning # 7740 (trade name) is most suitable.

【0041】ガラス基板160上にレジストR1を塗布
し、フォトリソグラフィによりレジストR1に所定のパ
ターニングをする。レジストR1をマスクとして、ガラ
ス基板160を、例えば、フッ酸水溶液によりウエット
エッチングすることにより、凹領域110を形成する。
ガラス基板160のうち、レジストR1でマスクされた
部分が側壁部120となる。側壁部120の高さ、言い
換えれば、凹領域110の深さは、例えば、2μmであ
る。
A resist R1 is applied on the glass substrate 160, and a predetermined pattern is formed on the resist R1 by photolithography. The concave region 110 is formed by wet-etching the glass substrate 160 with, for example, a hydrofluoric acid aqueous solution using the resist R1 as a mask.
The portion of the glass substrate 160 masked with the resist R1 becomes the side wall 120. The height of the side wall portion 120, in other words, the depth of the concave region 110 is, for example, 2 μm.

【0042】図5(B)に示すように、ガラス基板16
0の全面に、駆動電極となる導電層170を形成する。
導電層170の厚さは、例えば、0.1μm〜0.2μ
mである。導電層170としては、例えば、ITOのよ
うな透明導電材料でもよいし、金やクロムでもよい。導
電層170は、蒸着法、スパッタ法又はイオンプレーテ
ィング法等により形成することができる。
As shown in FIG. 5B, the glass substrate 16
A conductive layer 170 to be a drive electrode is formed on the entire surface of the substrate.
The thickness of the conductive layer 170 is, for example, 0.1 μm to 0.2 μm.
m. The conductive layer 170 may be, for example, a transparent conductive material such as ITO, or gold or chromium. The conductive layer 170 can be formed by an evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, or the like.

【0043】図5(C)に示すように、導電層170上
にレジストR2を塗布し、フォトリソグラフィによりレ
ジストR2に所定のパターニングをする。レジストR2
をマスクとして、導電層170を例えば、ドライエッチ
ングすることにより、導電層170をパターニングす
る。これにより、駆動電極130が形成される。導電層
170のパターニングはウェットエッチングでも可能で
ある。
As shown in FIG. 5C, a resist R2 is applied on the conductive layer 170, and the resist R2 is patterned by photolithography. Resist R2
The conductive layer 170 is patterned by, for example, dry-etching using the mask as a mask. Thereby, the drive electrode 130 is formed. The conductive layer 170 can be patterned by wet etching.

【0044】図5(D)に示すように、駆動電極130
上のレジストR2を除去することで、電極基板100と
なる第1基板100Aが完成する。
As shown in FIG. 5D, the drive electrode 130
By removing the upper resist R2, the first substrate 100A to be the electrode substrate 100 is completed.

【0045】(第2基板の製造)ミラー基板200とな
る第2基板の製造について説明する。図6は、これを説
明するための工程図である。図6の工程図の断面は、図
2のX-X線及びY-Y線に沿った方向と同じ方向で切断
した面である。
(Manufacture of Second Substrate) The manufacture of the second substrate to be the mirror substrate 200 will be described. FIG. 6 is a process chart for explaining this. The cross section of the process diagram in FIG. 6 is a surface cut in the same direction as the direction along the line XX and the line YY in FIG.

【0046】図6(A)に示すように、シリコン基板2
50、シリコン酸化層225、シリコン単結晶層260
が順に積層された構造のSOI基板を準備する。シリコ
ン単結晶層260は第1層の一例であり、微小ミラー、
支持部及び軸部が形成される。シリコン基板250は第
2層の一例であり、シリコン単結晶層260のベースと
なる。シリコン単結晶層260は非常に薄いので、ベー
スとなる層が必要となる。シリコン酸化層225は第3
層の一例であり、シリコン基板250を除去するときの
ストッパーとなる。
As shown in FIG. 6A, the silicon substrate 2
50, silicon oxide layer 225, silicon single crystal layer 260
Are prepared in order. The silicon single crystal layer 260 is an example of a first layer, and includes a micro mirror,
A support and a shaft are formed. The silicon substrate 250 is an example of the second layer and serves as a base of the silicon single crystal layer 260. Since the silicon single crystal layer 260 is very thin, a base layer is required. The silicon oxide layer 225 is the third
This is an example of a layer and serves as a stopper when the silicon substrate 250 is removed.

【0047】シリコン単結晶層260の厚さは、微小ミ
ラー及び軸部の厚さと支持部の高さを考慮して定めら
れ、例えば、2μm〜4μmである。シリコン基板25
0の厚さは、例えば、525μm〜600μmである。
シリコン酸化層225の厚さは、例えば、0.1μm〜
0.5μmである。SOI基板の代わりに、SOS基板
を用いることもできる。
The thickness of the silicon single crystal layer 260 is determined in consideration of the thickness of the micromirror and the shaft, and the height of the support, and is, for example, 2 μm to 4 μm. Silicon substrate 25
The thickness of 0 is, for example, 525 μm to 600 μm.
The thickness of the silicon oxide layer 225 is, for example, 0.1 μm to
0.5 μm. Instead of the SOI substrate, an SOS substrate can be used.

【0048】図6(B)に示すように、シリコン単結晶
層260上にレジストR3を塗布し、フォトリソグラフ
ィによりレジストR3に所定のパターニングをする。レ
ジストR3をマスクとして、例えば、異方性のドライエ
ッチングを用いて、シリコン単結晶層260の上部をパ
ターニングすることにより、支持部280を形成する。
支持部280は、図1に示す支持部150と同じ機能を
有し、微小ミラー220を傾斜駆動させるときの支点と
なる。図1では、電極基板100に支持部150が形成
されているが、第1製造方法のように、ミラー基板20
0に支持部280を形成してもよい。
As shown in FIG. 6B, a resist R3 is applied on the silicon single crystal layer 260, and a predetermined pattern is formed on the resist R3 by photolithography. Using the resist R3 as a mask, the upper part of the silicon single crystal layer 260 is patterned using, for example, anisotropic dry etching to form the support portion 280.
The support portion 280 has the same function as the support portion 150 shown in FIG. 1 and serves as a fulcrum when the micro mirror 220 is driven to tilt. In FIG. 1, the support 150 is formed on the electrode substrate 100. However, as in the first manufacturing method, the mirror substrate 20 is formed.
The support portion 280 may be formed at zero.

【0049】図6(C)に示すように、SOI基板に対
して、例えば、ドライの熱酸化をする。シリコン単結晶
層260及び支持部280の表面には、熱シリコン酸化
層からなる絶縁層221が形成される。絶縁層221の
厚さは、例えば、0.1μm〜0.12μmである。な
お、ドライの熱酸化の代わりに、CVD法により絶縁層
221を形成してもよい。この方法により形成される絶
縁層としては、例えば、TEOSのようなシリコン酸化
層やシリコン窒化層がある。以上により、ミラー基板2
00となる第2基板200Aが完成する。
As shown in FIG. 6C, for example, dry thermal oxidation is performed on the SOI substrate. An insulating layer 221 made of a thermal silicon oxide layer is formed on the surfaces of the silicon single crystal layer 260 and the support 280. The thickness of the insulating layer 221 is, for example, 0.1 μm to 0.12 μm. Note that the insulating layer 221 may be formed by a CVD method instead of dry thermal oxidation. Examples of the insulating layer formed by this method include a silicon oxide layer and a silicon nitride layer such as TEOS. As described above, the mirror substrate 2
00 is completed.

【0050】(第2基板を第1基板に固定から光変調装
置の完成まで)図7及び図8は、これを説明するための
工程図である。図7の工程図の断面は、図2のX-X線
に沿った方向と同じ方向で切断した面である。図8の工
程図の断面は、図2のY-Y線に沿った方向と同じ方向
で切断した面である。
(From Fixing of the Second Substrate to the First Substrate to Completion of the Optical Modulation Device) FIGS. 7 and 8 are process diagrams for explaining this. The cross section of the process diagram of FIG. 7 is a surface cut in the same direction as the direction along the line XX of FIG. 8 is a plane cut in the same direction as the direction along the line YY in FIG.

【0051】図7(A)及び図8(A)に示すように、
第1層であるシリコン単結晶層260と駆動電極130
とが対向するように、第2基板200Aを第1基板10
0A上に配置する。第1層であるシリコン単結晶層26
0には、支持部280が形成されている。そして、例え
ば、陽極接合により、第2基板200Aを第1基板10
0Aに固定する。陽極接合は、例えば、次のようにして
行う。まず、第1基板100Aを直流電源のマイナス端
子、第2基板200Aを直流電源のプラス端子、にそれ
ぞれ接続する。そして、第1基板100Aを加熱しなが
ら、第1基板100A及び第2基板200Aに電圧を印
加する。この加熱により、第1基板100A中のNa+
が移動しやすくなる。このNa+の移動により、第1基
板100Aの接合面はマイナスに帯電し、第2基板20
0Aの接合面はプラスに帯電する。この結果、第1基板
100Aと第2基板200Aとは強固に接合される。陽
極接合以外に、例えば、接着剤、低融点ガラスにより、
第2基板200Aを第1基板100Aに固定してもよ
い。
As shown in FIGS. 7A and 8A,
The silicon single crystal layer 260 as the first layer and the driving electrode 130
And the second substrate 200A so as to face the first substrate 10
Place on 0A. Silicon single crystal layer 26 as first layer
At 0, a support portion 280 is formed. Then, the second substrate 200A is connected to the first substrate 10 by, for example, anodic bonding.
Fix to 0A. The anodic bonding is performed, for example, as follows. First, the first substrate 100A is connected to the minus terminal of the DC power supply, and the second substrate 200A is connected to the plus terminal of the DC power supply. Then, a voltage is applied to the first substrate 100A and the second substrate 200A while heating the first substrate 100A. By this heating, the Na + in the first substrate 100A
Becomes easier to move. Due to the movement of Na + , the bonding surface of the first substrate 100A is negatively charged, and the second substrate 20A is charged.
The bonding surface of 0A is positively charged. As a result, the first substrate 100A and the second substrate 200A are firmly joined. In addition to anodic bonding, for example, with an adhesive and low melting glass,
The second substrate 200A may be fixed to the first substrate 100A.

【0052】図7(B)及び図8(B)に示すように、
第2層の一例であるシリコン基板250を除去する。こ
の除去には、例えば、ウエットエッチング、ドライエッ
チング、研磨が用いられる。いずれの場合も、シリコン
基板250の除去のとき、シリコン酸化層225がスト
ッパーとなる。よって、微小ミラーが形成されるシリコ
ン単結晶層260がダメージを受けるのを防ぐことがで
きる。従って、本実施形態によれば、光変調装置の歩留
まりを高くすることが可能となる。
As shown in FIGS. 7B and 8B,
The silicon substrate 250 which is an example of the second layer is removed. For this removal, for example, wet etching, dry etching, and polishing are used. In any case, when the silicon substrate 250 is removed, the silicon oxide layer 225 serves as a stopper. Therefore, it is possible to prevent the silicon single crystal layer 260 on which the micro mirror is formed from being damaged. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to increase the yield of the light modulation device.

【0053】まず、ウエットエッチングの場合について
説明する。接合された状態の第1基板100A及び第2
基板200Aを、例えば、1〜40重量%の濃度のKO
H水溶液に入れる。KOH水溶液の濃度は、10重量%
前後が最適である。このエッチングの反応式は下記のと
おりである。
First, the case of wet etching will be described. The first substrate 100A and the second
The substrate 200A is, for example, KO having a concentration of 1 to 40 wt%.
Put into H aqueous solution. The concentration of the KOH aqueous solution is 10% by weight
Before and after is optimal. The reaction formula of this etching is as follows.

【0054】 Si+2KOH+H2O→K2SiO3+2H2 KOH水溶液によるシリコン基板250のエッチングレ
ートは、シリコン酸化層225のエッチングレートより
相当大きいので、シリコン酸化層225がエッチングの
ストッパーとして機能する。なお、この工程で用いられ
るエッチング液としては、KOH水溶液以外に、TMA
H(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)水
溶液、EPD(エチレンジアミン−ピロカテコール−ジ
アジン)水溶液またはヒドラジン水溶液などがある。ウ
ェットエッチングによれば、バッチ処理が可能なので、
光変調装置の生産性を向上させることができる。
Since the etching rate of the silicon substrate 250 by the aqueous solution of Si + 2KOH + H 2 O → K 2 SiO 3 + 2H 2 KOH is considerably higher than the etching rate of the silicon oxide layer 225, the silicon oxide layer 225 functions as an etching stopper. In addition, as an etching solution used in this step, in addition to the KOH aqueous solution, TMA
H (tetramethylammonium hydroxide) aqueous solution, EPD (ethylenediamine-pyrocatechol-diazine) aqueous solution, hydrazine aqueous solution and the like. According to wet etching, batch processing is possible,
The productivity of the light modulation device can be improved.

【0055】次に、ドライエッチングの場合について説
明する。接合された状態の第1基板100A及び第2基
板200Aをチャンバー内に入れる。チャンバー内に、
例えば、圧力390PaのXeF2を60秒間導入す
る。このエッチングの反応式は下記のとおりである。
Next, the case of dry etching will be described. The joined first substrate 100A and second substrate 200A are put into a chamber. In the chamber,
For example, XeF 2 at a pressure of 390 Pa is introduced for 60 seconds. The reaction formula of this etching is as follows.

【0056】2XeF2+Si→2Xe+SiF4 XeF2によるドライエッチングによれば、シリコン基
板250のエッチングレートは、シリコン酸化層225
のエッチングレートより相当大きいので、シリコン酸化
層225がエッチングのストッパーとして機能する。こ
のエッチングはプラズマによるものでないので、第1基
板100A及び第2基板200Aにダメージが及びにく
い。なお、XeF2の代わりに、例えば、CF4やSF6
によるプラズマエッチングを用いることもできる。
According to the dry etching of 2XeF 2 + Si → 2Xe + SiF 4 XeF 2 , the etching rate of the silicon substrate 250 is
, The silicon oxide layer 225 functions as an etching stopper. Since this etching is not performed by plasma, the first substrate 100A and the second substrate 200A are hardly damaged. Instead of XeF 2 , for example, CF 4 or SF 6
Can be used.

【0057】ウェットエッチングの場合、第1基板10
0Aや第2基板200Aにピンホールなどの欠陥がある
と、エッチング液が駆動電極130や支持部280が形
成されている領域に入り込み、これにより駆動電極13
0や支持部280がダメージを受けることがある。ドラ
イエッチングの場合、エッチング液を用いないので、こ
のようなことを防ぐことができる。
In the case of wet etching, the first substrate 10
If there is a defect such as a pinhole in the second substrate 200A or the second substrate 200A, the etchant enters the region where the drive electrode 130 and the support portion 280 are formed, and thereby the drive electrode 13
0 and the support 280 may be damaged. In the case of dry etching, such a situation can be prevented because an etching solution is not used.

【0058】研磨については、半導体の分野で使用され
る通常の研磨であり、説明を省略する。
The polishing is a normal polishing used in the field of semiconductors, and the description is omitted.

【0059】以上のように、本実施形態によれば、シリ
コン酸化層225をストッパーとしてシリコン基板25
0を除去しているので、微小ミラー220の表面粗さが
大きくなるのを防ぐことができる。例えば、微小ミラー
を、表面層がボロンドープ層であるシリコン基板を用い
て形成した場合と比較する。この基板では、ボロンドー
プ層に微小ミラーが形成される。シリコン基板のうち、
ボロンドープ層以外の部分がベースとなる。ベースとな
る部分を除去すると、ボロン拡散の不均一により、ボロ
ンドープ層はこの不均一を反映した表面粗さとなる。こ
の表面粗さをRa(Roughness Average)で表すと、例
えば、2.8〜5.1nmとなる。Raは、算術平均粗
さであり、表面粗さの定義の一つである(JISB06
01-1994)。本実施形態によれば、微小ミラー2
20の表面粗さは、通常のシリコンウェハの表面粗さと
なり、Raで表すと、例えば、0.1〜0.4nmとな
る。このように、本実施形態によれば、反射率が高い微
小ミラーを備えた光変調装置を作製することができる。
As described above, according to the present embodiment, the silicon substrate 25 is used with the silicon oxide layer 225 as a stopper.
Since 0 is removed, it is possible to prevent the surface roughness of the micro mirror 220 from increasing. For example, a comparison is made with a case where a micromirror is formed using a silicon substrate whose surface layer is a boron-doped layer. In this substrate, a micro mirror is formed on the boron-doped layer. Of the silicon substrate,
The portion other than the boron doped layer becomes the base. When the base portion is removed, the boron-doped layer has a surface roughness reflecting the non-uniformity due to non-uniform boron diffusion. When this surface roughness is represented by Ra (Roughness Average), it is, for example, 2.8 to 5.1 nm. Ra is the arithmetic average roughness and is one of the definitions of the surface roughness (JISB06)
01-1994). According to the present embodiment, the micro mirror 2
The surface roughness of 20 is the surface roughness of a normal silicon wafer, and is, for example, 0.1 to 0.4 nm in terms of Ra. As described above, according to the present embodiment, it is possible to manufacture an optical modulation device including a micromirror having a high reflectance.

【0060】図7(C)及び図8(C)に示すように、
シリコン酸化層225上に、例えば、スパッタリングに
より、アルミニウムからなる反射層227を形成する。
反射層227の厚みとしては、例えば、0.1μm〜
0.2μmである。
As shown in FIGS. 7 (C) and 8 (C),
A reflection layer 227 made of aluminum is formed on the silicon oxide layer 225 by, for example, sputtering.
The thickness of the reflective layer 227 is, for example, 0.1 μm to
0.2 μm.

【0061】次に、反射層227上にレジストR6を塗
布し、フォトリソグラフィによりレジストR6に所定の
パターニングをする。レジストR6をマスクとして、反
射層227、シリコン酸化層225及びシリコン単結晶
層260に、例えば、異方性のドライエッチングをす
る。これにより、微小ミラー220及び軸部230が形
成される。微小ミラー220は、その表面に、シリコン
酸化層225を介して反射層227を有する。そして、
レジストR6を除去する。第1基板100Aは電極基板
100となる。微小ミラー220、軸部230、支持部
280及び枠部210により、ミラー基板200が構成
される。
Next, a resist R6 is applied on the reflective layer 227, and a predetermined pattern is formed on the resist R6 by photolithography. Using the resist R6 as a mask, for example, anisotropic dry etching is performed on the reflection layer 227, the silicon oxide layer 225, and the silicon single crystal layer 260. Thus, the micro mirror 220 and the shaft 230 are formed. The micromirror 220 has a reflective layer 227 on the surface via a silicon oxide layer 225. And
The resist R6 is removed. The first substrate 100A becomes the electrode substrate 100. The mirror substrate 200 is configured by the micro mirror 220, the shaft 230, the support 280, and the frame 210.

【0062】図7(D)及び図8(D)に示すように、
カバーガラス基板300を第2基板200の枠部210
に取り付けることにより、光変調装置1が完成される。
この取り付けは陽極接合でもよい。しかし、第2基板2
00とカバーガラス基板300との接合は、精度を要す
るものではないので、他の接合方法、例えば接着剤を用
いた接合方法を採用することもできる。
As shown in FIGS. 7D and 8D,
The cover glass substrate 300 is attached to the frame 210 of the second substrate 200.
The light modulation device 1 is completed.
This attachment may be anodic bonding. However, the second substrate 2
Since the bonding between the cover glass substrate 300 and the cover glass substrate 300 does not require precision, another bonding method, for example, a bonding method using an adhesive can be adopted.

【0063】なお、微小ミラー220の表面を反射層と
する場合は、反射層227形成工程は不要である。シリ
コン酸化層225は透明なので、除去しなくてもよい
が、微小ミラー220に要求される特性に応じて除去し
てもよい。この場合、駆動電極130等がエッチング液
によりダメージを受けるのを防ぐために、シリコン酸化
層225除去には、ドライエッチングが好ましい。
When the surface of the micromirror 220 is used as a reflective layer, the step of forming the reflective layer 227 is unnecessary. Since the silicon oxide layer 225 is transparent, it need not be removed, but may be removed according to the characteristics required for the micromirror 220. In this case, dry etching is preferably used for removing the silicon oxide layer 225 in order to prevent the drive electrode 130 and the like from being damaged by the etchant.

【0064】第1製造方法によれば、耐久性に優れた光
変調装置を製造することができる。つまり、図1及び図
2に示すように、微小ミラー220は矢印A方向及びB
方向に傾斜駆動される。このとき、軸部230と支持部
150との結合部には応力が集中する。第1製造方法に
よれば、図8(C)に示すように、軸部230と支持部
280とは、シリコン単結晶層260をパターニングす
ることにより形成されるので、軸部230と支持部28
0とを強固に結合させることができる。このため、微小
ミラー220の傾斜駆動のとき、軸部230と支持部2
80との結合部290(図8(D))に応力が集中して
も、結合部290は破壊しにくい。よって、耐久性に優
れた光変調装置となる。
According to the first manufacturing method, an optical modulator having excellent durability can be manufactured. That is, as shown in FIG. 1 and FIG.
It is driven to tilt in the direction. At this time, stress concentrates on the joint between the shaft 230 and the support 150. According to the first manufacturing method, as shown in FIG. 8C, since the shaft 230 and the support 280 are formed by patterning the silicon single crystal layer 260, the shaft 230 and the support 28 are formed.
0 can be firmly bonded. Therefore, when the micromirror 220 is tilted, the shaft 230 and the support 2
Even when stress concentrates on the joint 290 (FIG. 8D) with the joint 80, the joint 290 is not easily broken. Therefore, an optical modulator having excellent durability can be obtained.

【0065】{第2製造方法}第2製造方法は、第1基
板に支持部を形成する点で第1製造方法と異なる。
{Second Manufacturing Method} The second manufacturing method differs from the first manufacturing method in that a supporting portion is formed on the first substrate.

【0066】(第1基板の製造)まず、電極基板100
となる第1基板の製造について説明する。図9は、これ
を説明するための工程図である。図5に示す第1製造方
法に係る第1基板の製造と異なる点を主に説明する。図
5中の符号が示すものと同一のものについては、同一の
符号を付している。
(Manufacture of First Substrate) First, the electrode substrate 100
Of the first substrate will be described. FIG. 9 is a process chart for explaining this. Differences from the first substrate manufacturing method according to the first manufacturing method shown in FIG. 5 will be mainly described. The same components as those shown by the reference numerals in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.

【0067】図9(A)に示すように、ガラス基板16
0上にレジストR7を塗布し、フォトリソグラフィによ
りレジストR7に所定のパターニングをする。レジスト
R7をマスクとして、例えば、CHF3によるエッチン
グにより、ガラス基板160を選択的に削ることによ
り、支持部150及び凹領域110を形成する。
As shown in FIG. 9A, the glass substrate 16
A resist R7 is applied on the resist pattern 0, and a predetermined pattern is formed on the resist R7 by photolithography. Using the resist R7 as a mask, the glass substrate 160 is selectively shaved by, for example, etching with CHF 3 to form the support 150 and the recessed region 110.

【0068】図9(B)に示すように、ガラス基板16
0の全面に、駆動電極となる導電層170を形成する。
As shown in FIG. 9B, the glass substrate 16
A conductive layer 170 to be a drive electrode is formed on the entire surface of the substrate.

【0069】図9(C)に示すように、導電層170を
パターニングすることにより、駆動電極130が形成さ
れる。
As shown in FIG. 9C, the drive electrode 130 is formed by patterning the conductive layer 170.

【0070】図9(D)に示すように、駆動電極130
上のレジストR2を除去することで、電極基板100と
なる第1基板100Bが完成する。支持部150は自由
端151を有し、後で述べるように、自由端151は軸
部230に固定される。
As shown in FIG. 9D, the driving electrode 130
By removing the upper resist R2, the first substrate 100B to be the electrode substrate 100 is completed. The support 150 has a free end 151, which is fixed to the shaft 230, as described below.

【0071】(第2基板の製造)ミラー基板200とな
る第2基板の製造について説明する。図10は、これを
説明するための工程図である。図10の工程図の断面
は、図2のX-X線及びY-Y線に沿った方向と同じ方向
で切断した面である。図6に示す第1製造方法に係る第
2基板の製造と異なる点を主に説明する。図6中の符号
が示すものと同一のものについては、同一の符号を付し
ている。
(Manufacture of Second Substrate) The manufacture of the second substrate to be the mirror substrate 200 will be described. FIG. 10 is a process chart for explaining this. The cross section of the process diagram of FIG. 10 is a surface cut in the same direction as the direction along the line XX and the line YY of FIG. Differences from the manufacture of the second substrate according to the first manufacturing method shown in FIG. 6 will be mainly described. 6 that are the same as those shown in FIG. 6 are given the same reference numerals.

【0072】図10(A)に示すように、シリコン基板
250、シリコン酸化層225、シリコン単結晶層26
0が順に積層された構造のSOI基板を準備する。第2
製造方法では、シリコン単結晶層260に支持部を形成
しない。このため、シリコン単結晶層260の厚みは、
例えば、2μmであり、微小ミラー220の厚みと同じ
である。
As shown in FIG. 10A, a silicon substrate 250, a silicon oxide layer 225, a silicon single crystal layer 26
An SOI substrate having a structure in which 0s are sequentially stacked is prepared. Second
In the manufacturing method, no support is formed on the silicon single crystal layer 260. Therefore, the thickness of the silicon single crystal layer 260 is
For example, it is 2 μm, which is the same as the thickness of the micro mirror 220.

【0073】図10(B)に示すように、SOI基板に
対してドライの熱酸化をする。これにより、シリコン単
結晶層260の表面には、熱シリコン酸化層からなる絶
縁層221が形成される。なお、ドライの熱酸化の代わ
りに、CVD法により絶縁層221を形成してもよい。
以上により、ミラー基板200となる第2基板200B
が完成する。
As shown in FIG. 10B, dry thermal oxidation is performed on the SOI substrate. Thus, an insulating layer 221 made of a thermal silicon oxide layer is formed on the surface of silicon single crystal layer 260. Note that the insulating layer 221 may be formed by a CVD method instead of dry thermal oxidation.
As described above, the second substrate 200B serving as the mirror substrate 200
Is completed.

【0074】(第2基板を第1基板に固定から光変調装
置の完成まで)図11及び図12は、これを説明するた
めの工程図である。図11の工程図の断面は、図2のX
-X線に沿った方向と同じ方向で切断した面である。図
12の工程図の断面は、図2のY-Y線に沿った方向と
同じ方向で切断した面である。図7及び図8に示す第1
製造方法に係る第2基板の製造と異なる点を主に説明す
る。図7及び図8中の符号が示すものと同一のものにつ
いては、同一の符号を付している。
(From Fixing of the Second Substrate to the First Substrate to Completion of the Optical Modulation Device) FIGS. 11 and 12 are process diagrams for explaining this. The cross section of the process diagram of FIG.
-A surface cut in the same direction as the direction along the X-ray. The cross section of the process diagram of FIG. 12 is a surface cut in the same direction as the direction along the line YY of FIG. The first shown in FIGS. 7 and 8
The points different from the manufacturing of the second substrate according to the manufacturing method will be mainly described. The same reference numerals as those shown in FIGS. 7 and 8 denote the same parts.

【0075】図11(A)及び図12(A)に示すよう
に、第1層であるシリコン単結晶層260と駆動電極1
30とが対向するように、第2基板200Bを第1基板
100B上に配置する。そして、例えば、陽極接合によ
り、第2基板200Bを第1基板100Bに固定する。
この陽極接合により、支持部150の自由端151は軸
部となる部分に固定される。
As shown in FIGS. 11A and 12A, the silicon single crystal layer 260 as the first layer and the driving electrode 1
The second substrate 200B is arranged on the first substrate 100B so that the second substrate 30 faces the second substrate 200B. Then, for example, the second substrate 200B is fixed to the first substrate 100B by anodic bonding.
By this anodic bonding, the free end 151 of the support part 150 is fixed to a part to be a shaft part.

【0076】図11(B)及び図12(B)に示すよう
に、第2層の一例であるシリコン基板250を除去す
る。この除去には、例えば、ウエットエッチング、ドラ
イエッチング、研磨が用いられる。いずれの場合も、シ
リコン基板250の除去のとき、シリコン酸化層225
がストッパーとなる。
As shown in FIGS. 11B and 12B, the silicon substrate 250 as an example of the second layer is removed. For this removal, for example, wet etching, dry etching, and polishing are used. In any case, when the silicon substrate 250 is removed, the silicon oxide layer 225 is removed.
Becomes a stopper.

【0077】図11(C)及び図12(C)に示すよう
に、シリコン酸化層225上に反射層227を形成す
る。そして、レジストR6をマスクとして、反射層22
7、シリコン酸化層225及びシリコン単結晶層260
に、例えば、異方性のドライエッチングをする。これに
より、微小ミラー220及び軸部230が形成される。
第1基板100Bは、支持部150を含む電極基板10
0となる。微小ミラー220、軸部230及び枠部21
0により、ミラー基板200が構成される。
As shown in FIGS. 11C and 12C, a reflection layer 227 is formed on the silicon oxide layer 225. Then, using the resist R6 as a mask, the reflection layer 22 is used.
7, silicon oxide layer 225 and silicon single crystal layer 260
Then, for example, anisotropic dry etching is performed. Thus, the micro mirror 220 and the shaft 230 are formed.
The first substrate 100B includes the electrode substrate 10 including the support 150.
It becomes 0. Micro mirror 220, shaft 230 and frame 21
0 forms the mirror substrate 200.

【0078】図11(D)及び図12(D)に示すよう
に、カバーガラス基板300を第2基板200の枠部2
10に取り付けることにより、光変調装置1が完成され
る。
As shown in FIGS. 11D and 12D, the cover glass substrate 300 is
10, the light modulation device 1 is completed.

【0079】{変形例}第1及び第2製造方法では、ウ
エットエッチング、ドライエッチング、研磨のいずれか
一つにより、シリコン基板250を除去したが、これら
を組み合わせてもよい。これを第1製造方法で説明する
と、図7(A)に示す工程後、図13に示すように、研
磨によりシリコン基板250の一部を除去する。ここ
で、一部の厚みは、シリコン基板250の厚みが、例え
ば、525μm〜600μmの場合、515μm〜59
0μmである。そして、ウエットエッチング又はドライ
エッチングにより、シリコン基板250の残りの部分を
除去し、図7(B)の状態にする。
[Modification] In the first and second manufacturing methods, the silicon substrate 250 is removed by one of wet etching, dry etching, and polishing. However, these may be combined. This will be described in a first manufacturing method. After the step shown in FIG. 7A, a part of the silicon substrate 250 is removed by polishing as shown in FIG. Here, when the thickness of the silicon substrate 250 is, for example, 525 μm to 600 μm, the thickness is 515 μm to 59 μm.
0 μm. Then, the remaining portion of the silicon substrate 250 is removed by wet etching or dry etching, and the state shown in FIG. 7B is obtained.

【0080】研磨のほうがエッチングよりもシリコン基
板250を削る速度が大きい。また、エッチングのほう
が研磨よりもシリコン基板250を高精度で削ることが
できる。よって、変形例によれば、シリコン基板250
の除去に要する時間を少なくしつつ、微小ミラー220
等が形成されるシリコン単結晶層260がダメージを受
けるのを防ぐことが可能となる。
The speed of polishing the silicon substrate 250 is higher in polishing than in etching. In addition, etching can remove the silicon substrate 250 with higher precision than polishing. Therefore, according to the modification, the silicon substrate 250
While reducing the time required to remove the
It is possible to prevent the silicon single crystal layer 260 on which the like is formed from being damaged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施形態に係る光変調装置の分解斜視図であ
る。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a light modulation device according to an embodiment.

【図2】図1に示すマトリクス状に配列された複数の微
小ミラーの一部を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a part of a plurality of micro mirrors arranged in a matrix shown in FIG.

【図3】図1に示す光変調装置において、ある微小ミラ
ーが配置されている部分の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a portion where a certain micromirror is arranged in the light modulation device shown in FIG. 1;

【図4】図3に示す微小ミラーが傾斜している状態を示
す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where the micro mirror shown in FIG. 3 is inclined.

【図5】本実施形態の第1製造方法において、第1基板
の製造を説明するための工程図である。
FIG. 5 is a process chart for explaining the manufacture of the first substrate in the first manufacturing method of the present embodiment.

【図6】本実施形態の第1製造方法において、第2基板
の製造を説明するための工程図である。
FIG. 6 is a process chart for explaining the manufacture of the second substrate in the first manufacturing method of the embodiment.

【図7】本実施形態の第1製造方法において、第2基板
を第1基板に固定から光変調装置の完成までを説明する
ための工程図である。
FIG. 7 is a process diagram for describing from the fixing of the second substrate to the first substrate to the completion of the light modulation device in the first manufacturing method of the embodiment.

【図8】本実施形態の第1製造方法において、第2基板
を第1基板に固定から光変調装置の完成までを説明する
ための工程図である。
FIG. 8 is a process diagram for describing from the fixing of the second substrate to the first substrate to the completion of the light modulation device in the first manufacturing method of the present embodiment.

【図9】本実施形態の第2製造方法において、第1基板
の製造を説明するための工程図である。
FIG. 9 is a process chart for explaining the manufacture of the first substrate in the second manufacturing method of the embodiment.

【図10】本実施形態の第2製造方法において、第2基
板の製造を説明するための工程図である。
FIG. 10 is a process chart for explaining the manufacture of the second substrate in the second manufacturing method of the embodiment.

【図11】本実施形態の第2製造方法において、第2基
板を第1基板に固定から光変調装置の完成までを説明す
るための工程図である。
FIG. 11 is a process diagram for describing from the fixing of the second substrate to the first substrate to the completion of the light modulation device in the second manufacturing method of the present embodiment.

【図12】本実施形態の第2製造方法において、第2基
板を第1基板に固定から光変調装置の完成までを説明す
るための工程図である。
FIG. 12 is a process diagram for describing from the fixing of the second substrate to the first substrate to the completion of the light modulation device in the second manufacturing method of the present embodiment.

【図13】本実施形態に係る製造方法の変形例を説明す
るための断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining a modification of the manufacturing method according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光変調装置 100 電極基板 100A、100B 第1基板 110 凹領域 120 側壁部 130 駆動電極 140 配線 150 支持部 151 自由端 160 ガラス基板 170 導電層 200 ミラー基板 200A、200B 第2基板 210 枠部 220 微小ミラー 221 絶縁層 225 シリコン酸化層 227 反射層 230 軸部 240 スリット 250 シリコン基板 260 シリコン単結晶層 280 支持部 290 結合部 300 カバーガラス基板 R1〜R8 レジスト Reference Signs List 1 light modulation device 100 electrode substrate 100A, 100B first substrate 110 concave region 120 side wall portion 130 drive electrode 140 wiring 150 support portion 151 free end 160 glass substrate 170 conductive layer 200 mirror substrate 200A, 200B second substrate 210 frame portion 220 minute Mirror 221 Insulating layer 225 Silicon oxide layer 227 Reflective layer 230 Shaft part 240 Slit 250 Silicon substrate 260 Silicon single crystal layer 280 Support part 290 Coupling part 300 Cover glass substrate R1 to R8 Resist

Claims (9)

【特許請求の範囲】[The claims] 【請求項1】 駆動電極と微小ミラーとの電位差により
生じる静電気力により、前記微小ミラーを傾斜駆動させ
る光変調装置の製造方法において、 (A)前記駆動電極を含む第1基板と、 前記微小ミラーが形成される第1層、前記第1層のベー
スとなる第2層、及び、前記第1層と前記第2層との間
に位置し前記第2層を除去するときにストッパーとなる
第3層、を含む第2基板と、 において、 前記駆動電極と前記第1層とが対向するように、前記第
2基板を前記第1基板に固定する工程と、 (B)前記工程(A)後、前記第3層をストッパーとし
て前記第2層を除去する工程と、 (C)前記工程(B)後、前記第1層をパターニングす
ることにより、前記微小ミラーを形成する工程と、 を備える、光変調装置の製造方法。
1. A method of manufacturing an optical modulator in which a micro mirror is tilted and driven by an electrostatic force generated by a potential difference between a driving electrode and a micro mirror, wherein: (A) a first substrate including the driving electrode; Is formed, a second layer serving as a base of the first layer, and a second layer located between the first layer and the second layer and serving as a stopper when the second layer is removed. Fixing a second substrate to the first substrate so that the drive electrode and the first layer face each other; and (B) the step (A). And (C) forming the micromirror by patterning the first layer after the step (B), using the third layer as a stopper. , A method of manufacturing a light modulation device.
【請求項2】 請求項1において、 前記第2基板は、SOI基板及びSOS基板のうち、少
なくともいずれかを含む、光変調装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the second substrate includes at least one of an SOI substrate and an SOS substrate.
【請求項3】 請求項1又は2において、 前記工程(B)と前記工程(C)との間に、前記第3層
上に前記微小ミラーの反射層を形成する工程を含む、光
変調装置の製造方法。
3. The optical modulation device according to claim 1, further comprising, between the step (B) and the step (C), forming a reflection layer of the micromirror on the third layer. Manufacturing method.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、 前記工程(B)の前記第2層の除去にウェットエッチン
グを用いる、光変調装置の製造方法。
4. The method for manufacturing a light modulation device according to claim 1, wherein wet etching is used for removing the second layer in the step (B).
【請求項5】 請求項1〜3のいずれかにおいて、 前記工程(B)の前記第2層の除去にドライエッチング
を用いる、光変調装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a light modulation device according to claim 1, wherein dry etching is used for removing the second layer in the step (B).
【請求項6】 請求項1〜3のいずれかにおいて、 前記工程(B)の前記第2層の除去に研磨を用いる、光
変調装置の製造方法。
6. The method for manufacturing an optical modulation device according to claim 1, wherein polishing is used for removing the second layer in the step (B).
【請求項7】 請求項1〜3のいずれかにおいて、 前記工程(B)は、 研磨により前記第2層の一部を除去する工程と、 エッチングにより前記第2層の残りの部分を除去する工
程と、 を含む、光変調装置の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein in the step (B), a part of the second layer is removed by polishing, and a remaining part of the second layer is removed by etching. A method for manufacturing a light modulation device, comprising:
【請求項8】 請求項1〜7のいずれかにおいて、 前記工程(A)前に、前記第1層をパターニングするこ
とにより、前記微小ミラーを傾斜駆動させるときの支点
となる支持部を形成する工程を備え、 前記工程(C)は、前記第1層をパターニングすること
により、前記微小ミラーを傾斜駆動させるときの軸とな
り前記支持部に固定された軸部を形成する工程を含む、
光変調装置の製造方法。
8. The support according to claim 1, wherein before the step (A), the first layer is patterned to form a support portion serving as a fulcrum when the micro mirror is tilted and driven. The step (C) includes a step of patterning the first layer to form a shaft fixed to the support portion as an axis when the micro mirror is tilted and driven.
A method for manufacturing a light modulation device.
【請求項9】 請求項1〜7のいずれかにおいて、 前記工程(A)前に、前記第1基板をパターニングする
ことにより、前記微小ミラーを傾斜駆動させるときの支
点となる支持部を形成する工程を備え、 前記工程(C)は、前記第2基板の前記第1層をパター
ニングすることにより、前記微小ミラーを傾斜駆動させ
るときの軸となり前記支持部と固定された軸部を形成す
る工程を含む、光変調装置の製造方法。
9. The support according to claim 1, wherein before the step (A), the first substrate is patterned to form a support portion serving as a fulcrum when the micro mirror is tilted and driven. The step (C) is a step of forming a shaft fixed to the support portion, which is used as an axis when the micromirror is tilted by patterning the first layer of the second substrate. A method for manufacturing a light modulation device, comprising:
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