JP2002287043A

JP2002287043A - 微細構造体および微細構造体の製造方法

Info

Publication number: JP2002287043A
Application number: JP2001091339A
Authority: JP
Inventors: Shunji Uejima; 俊司上島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】光学素子をアクチュエータで駆動する光スイ
ッチングデバイスにおいて、低コストで、耐久性および
信頼性の高いデバイスを提供する。【解決手段】フォトリソグラフィ技術により製造した
アクチュエータ６の層に光学素子の層に光潜在性重合開
始剤添加エポキシ樹脂３５を用いて成形型７０で成形し
て製造する際に、樹脂３５の温度を６０℃以上５００℃
以下の温度にヒータ１０５で制御すると共に、光源１２
５からの光を部分的に当てて仮止めする。これにより、
精度良く成形型７０とアクチュエータ６が成形されたワ
ーク２０との位置合わせができ、膜厚も管理できる。し
たがって、アクチュエータ６と光学素子が積層された構
成の微細構造体を精度良く製造でき、歩留まりを向上で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ミクロンあるいは
サブミクロンのマイクロ光学素子を備えた光スイッチン
グデバイスなどのマイクロマシンを製造するのに適した
微細構造体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プロジェクタなどの画像表示装置のライ
トバルブとして光をオンオフ制御できる画像表示デバイ
スとしては、液晶を用いたものが知られている。しかし
ながら、この液晶を用いた画像表示デバイスは、高速応
答特性が悪く、たかだか数ミリ秒程度の応答速度でしか
動作しない。このため、高速応答を要求されるような高
解像度の画像を表示する装置、さらには、光通信、光演
算、ホログラムメモリー等の光記録装置、光プリンター
を、液晶を用いたスイッチングデバイスで実現するのは
難しい。

【０００３】そこで、上記のような用途に対応できる高
速動作可能なスイッチングデバイスあるいは画像表示デ
バイスが求められており、ミクロンオーダあるいはさら
に小さなサブミクロンオーダの微細構造（マイクロスト
ラクチャ）を備えたスイッチングデバイスの開発が鋭意
進められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】その１つが本願出願人
が出願中の、光を全反射して伝達可能な導光部の全反射
面に対しスイッチング部の抽出面を接触させてエバネセ
ント光を抽出し、光学素子の１波長程度あるいはそれ以
下の微小な動きによって、高速で光を変調制御可能な光
スイッチングデバイスである。

【０００５】図１に、エバネセント光によるスイッチン
グを行う画像表示デバイス（光スイッチングデバイス）
を用いた画像表示装置の一例としてプロジェクタ８０の
概略を示してある。このプロジェクタ８０は、白色光源
８１と、この白色光源８１からの光を３原色に分解して
画像表示ユニット（光スイッチングユニット）５５の導
光板（光ガイド）１に入射させる回転色フィルタ８２
と、各色の光を変調して出射する画像表示ユニット５５
と、出射された光８５を投映する投写用レンズ８６とを
備えている。そして、各色毎の変調された光８５がスク
リーン８９に投写され、時間的に混色されることにより
多諧調のマルチカラーの画像が出力される。プロジェク
タ８０は、さらに、画像表示ユニット５５および回転色
フィルタ８２を制御してカラー画像を表示する制御回路
８４を備えている。画像表示ユニット５５は、光ガイド
１と以下に詳述する画像表示デバイス（光スイッチング
デバイス）５０とにより構成されており、この制御回路
８４からカラー画像を表示するためのデータφなどは画
像表示デバイス５０に供給される。

【０００６】このように、図１に示したプロジェクタ８
０は、光を全反射しながら伝達する光ガイド１に投影用
の光を供給する光源８１などと共に光ガイド１から出射
された光を投写するレンズ８５などを備えた光を入出力
する手段と、光ガイド１に供給された投映用の光を変調
する画像表示デバイス５０とを備えており、画像表示デ
バイス５０により光ガイド１から漏出するエバネセント
光を制御して画像が表示される。

【０００７】図２に、エバンセント波（エバネセント
光）を利用して光を変調する画像表示デバイス（エバネ
セント光スイッチングデバイス）５０の概要を示してあ
る。画像表示デバイス５０は複数の光スイッチング素子
（光スイッチング機構）１０が２次元に配列されたスイ
ッチングデバイスであり、個々の光スイッチング素子１
０は、単体では導入された光２を全反射して伝達可能な
導光板（光ガイド）１に接近および離反して光を変調可
能な光学素子（スイッチング部）３と、この光学素子部
３を駆動するアクチュエータ６とを備えている。そし
て、光学素子３の層およびアクチュエータ６の層がアク
チュエータ６を駆動する駆動回路およびデジタル記憶回
路（記憶ユニット）が作りこまれた半導体基板２０の上
に積層され、１つの画像表示デバイスとして集積化され
ている。

【０００８】図２を参照してエバネセント光を利用した
本例の画像表示デバイス５０についてさらに詳しく説明
しておく。個々の光スイッチング素子１０をベースに説
明すると、図２の左側に示した光スイッチング素子１０
ａはオン状態であり、右側に示した光スイッチング素子
１０ｂがオフ状態である。光学素子３は、導波路として
の機能を果たす導光板１の面（全反射面）１ａに密着す
る面（接触面または抽出面）３ａと、この面３ａが全反
射面１ａに密着したときに漏れ出たエバネセント波を抽
出するＶ字型のプリズム（マイクロプリズム４）と、こ
のプリズム４の底面で導光板１に対しほほ垂直な方向に
反射するための反射膜４６と、Ｖ字型のプリズム４を支
持するサポート構造５とを備えている。

【０００９】アクチュエータ６は、光学素子３を静電駆
動するタイプであり、そのために、光学素子３のサポー
ト構造５と機械的に連結されて光学素子３と共に動く上
電極（第１の電極）７と、この上電極７と対峙した位置
で半導体基板２０に固定された下電極（第２の電極）８
を備えている。さらに、上電極７はアンカープレート９
から上方に伸びた支柱１１により支持されている。

【００１０】図２に示したように、導光板１には光源か
ら照明光２が全反射面１aで全反射する角度で供給され
ており、その内部の全ての界面、すなわち、光学素子部
（光スイッチング部）３に面した側１ａと、上方の面
（出射面）において光が繰り返し全反射し、導光板１の
内部が光線で満たされる。したがって、この状態で巨視
的には照明光２は導光板１の内部に閉じ込められ、その
中を損失なく伝播している。一方、微視的には、導光板
１の全反射している面１ａの付近では、導光板１から光
の波長程度のごく僅かな距離だけ、照明光２が一度漏出
し、進路を変えて再び導光板１の内部に戻るという現象
が起きている。このように面１ａから漏出した光を一般
にエバネッセント波と呼ぶ。このエバネッセント波は、
全反射面１ａに光の波長程度またはそれ以下の距離で他
の光学部材を接近させることにより取り出すことができ
る。本例の光スイッチング素子１０は、この現象を利用
して導光板１を伝達する光を高速で変調、すなわち、ス
イッチング（オンオフ）することを目的としてデザイン
されている。

【００１１】たとえば、図２の光スイッチング素子１０
ａでは、光学素子３が導光板１の全反射面１ａに接触し
た第１の位置にあるので、光学素子３の面３ａによりエ
バネセント波を抽出することができる。このため、光学
素子３のマイクロプリズム４で抽出した光２は反射膜４
６で角度が変えられて出射光２ａとなる。そして、この
出射光２ａが図１に示すプロジェクタ８０の投映用の光
８５として利用される。一方、光スイッチング素子１０
ｂでは、電極７および８の間に働く静電力により光学素
子３が導光板１から離れた第２の位置に動かされる。し
たがって、光学素子３によってエバネセント波は抽出さ
れず、光２は導光板１の内部から出ない。

【００１２】エバネセント波を用いた光スイッチング素
子は単独でも光をスイッチングできる装置として機能す
るが、図２に示したように、これらを１次元あるいは２
次元方向、さらには３次元に並べて配置することができ
る構成になっている。特に、２次元にマトリクスあるい
はアレイ状に並べて配置することにより、液晶あるいは
ＤＭＤと同様に平面的な画像を表示可能な映像デバイス
あるいは画像表示ユニット５５を提供することができ
る。そして、エバネセント光を用いた画像表示デバイス
５０では、スイッチング部である光学素子３の移動距離
がサブミクロンオーダとなるので、液晶より１桁あるい
はそれ以上応答速度の速い光変調装置として利用でき、
これを用いた高速動作が可能なプロジェクタ８０あるい
は直視型の画像表示装置を提供することが可能となる。
さらに、エバネセント光を用いた光スイッチング素子１
０は、サブミクロンオーダの動きで光をほぼ１００パー
セントオンオフすることが可能であり、非常にコントラ
ストの高い画像を表現することができる。このため、時
間的な分解能を高くすることが容易であり、高コントラ
ストの画像表示装置を提供できる。

【００１３】さらに、この光スイッチングデバイス５０
では、駆動回路などが作りこまれた半導体集積基板２０
にアレイ状に配置されたアクチュエータ６および光学素
子３が積層された構成の画像表示デバイス５０を１チッ
プで提供することが可能である。すなわち、半導体基板
２０の上にアクチュエータ６および光学素子３といった
マイクロストラクチャが構築されたマイクロマシンある
いは集積化デバイスである画像表示デバイス５０と光ガ
イド１とを組み立てることにより画像表示ユニット５５
を供給でき、これを組み込むことにより動作速度が速く
高解像で、さらに、高コントラストの画像を表示できる
プロジェクタを提供できる。

【００１４】また、アクチュエータ６は、図２の上下１
対の電極を備えたものに限定されず、上電極７および下
電極８に加え、これらの間で動く中間電極を備えたも
の、さらに、電極対を使用した静電アクチュエータの代
わりに、ピエゾ素子などの他の電気信号により駆動力を
供給可能な機構を用いてアクチュエータを構成すること
も可能でありアクチュエータとしてはいくつかのものが
考えられている。したがって、以下、本明細書では、簡
単のため上下電極の静電駆動タイプのアクチュエータに
基づき説明するが、アクチュエータの構成はこれに限定
されるものではない。

【００１５】このようなスイッチングデバイスは、複雑
な電極構造を備えたアクチュエータ６の層を半導体の製
造プロセスなどで技術が確立しているフォトリソグラフ
ィ技術で製造し、光学的な性能を要求される光学素子３
の層はＵＶ照射により型転写で構造を成形する２Ｐ法
（Ｐｈｏｔｏ-ｐｏｌｙｍｅｒ法）を用いたマイクロレ
プリカ技術で製造することが可能である。そして、この
製造方法によれば、各層の構成に対し各々の製造技術を
活かすことができ、駆動性能の高いアクチュエータ層
と、光学性能の高い光学素子層を備えたハイブリッドな
微細構造体を製造することができる。

【００１６】しかしながら、各々の層の製造プロセスが
異なるので、それぞれの層を異なった装置あるいは異な
ったタイミングで製造することになり、アクチュエータ
層までが製造された基板上に重ねて光学素子層を形成す
るといった製造方法になる。各々の製造プロセスを分離
できるので、製造プロセスを最適化しやすく、品質管理
も容易になるというメリットもあるが、その反面、２つ
の異なる製造プロセスによって製造されるパーツの位置
を精度良く一致させる必要があるという問題もある。す
なわち、アクチュエータおよび光学素子は、各々の１０
μｍから１０数μｍ程度の非常に小さな部品であるが、
これらが一対一に対応して積層されていないとスイッチ
ング素子として作用しない。したがって、歩留まりが低
下すると共に、フォトリソグラフィ技術でアクチュエー
タ層まで製造した高価な基板が無駄になるので、経済的
なロスも大きい。

【００１７】さらに、位置合わせ以外でも、マイクロレ
プリカ技術により製造する光学素子層に不具合がある
と、アクチュエータ層まで製造した基板のロスになる。
したがって、光学素子層を歩留まり良く製造することが
上記のような光スイッチングデバイスを経済的に量産す
る上では非常に重要なファクターとなる。

【００１８】そこで、本発明においては、微細構造を備
えた層に重ねて、２Ｐ法を用いたマイクロレプリカ技術
により微細な構造を備えた層を成形するのに用いるエポ
キシ系樹脂の特性を向上させ、微細構造体を実装封止後
した後においても、微細構造体の特性を安定的に保つ事
と、そのエポキシ系樹脂の特性に合わせた製造方法を提
供することを目的としている。

【００１９】特に、一般的に２Ｐ法に用いられる樹脂が
アクリル系樹脂であり、アクリル系樹脂の光硬化後にお
けるアウトガスの発生は数％（重量比）程度発生する。
このアウトガスは、微細構造物の実装後の特性維持に悪
影響を及ぼす。また、硬化後のアウトガスの発生が殆ど
無いエポキシ系樹脂は、経時変化によるゲル化、２液混
合エポキシ系樹脂においては混合後のポットライフが短
い事、２Ｐ法による製造過程においてエポキシ系樹脂を
５０℃程度加熱した場合エポキシ系樹脂の硬化が始ま
り、樹脂層厚みを制御する事が困難である等、取扱が難
しく微細構造体の製造過程において歩留まりの低下、材
料費の高騰につながる要因を排除し、安価でかつ容易に
特性の安定した微細構造物を提供し、微細構造体を精度
良く製造するのに適した製造方法を提供することを目的
としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
２Ｐ法に用いるエポキシ系樹脂を硬化後のアウトガス発
生の殆どないエポキシ系樹脂でありながら、加熱による
硬化、ゲル化が無く、光のみに反応し硬化する、光潜在
性重合開始剤である例えばオーテックス株式会社の製造
しているパーキットを添加した光潜在性重合開始剤添加
エポキシ樹脂（例えば東都化成株式会社のYDF-８１７０
C）を用い、第１の構造層を備えた基板を温調したスピ
ンコータ-テーブルにセットし、光潜在性重合開始剤添
加エポキシ樹脂を８０℃に過熱することにより粘度を
０．０３Pa・S 程度に低くした光潜在性重合開始剤添
加エポキシ樹脂を塗布し、スピンコータ-テーブルを１
０００ｒｐｍで３０秒程度回転することにより加熱した
光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂が、第１の構造層
を備えた基板上に約２マイクロメートルの厚さで形成さ
れる。この光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂を第２
の構造物形状を形成する転写型を減圧環境下で合わせ加
圧、アライメントし、光潜在性重合開始剤添加エポキシ
樹脂を光硬化し第２の構造物を形成する。

【００２１】また、第１の構造層を備えた基板上に第２
の構造物を形成するための光潜在性重合開始剤添加エポ
キシ樹脂層を形成する手段として、ノードソン株式会社
の製造しているエアロコートシステムなどの、スプレー
コートタイプの塗布装置を用いて塗布することにより、
凸凹のある第１の構造物表面に均一な膜厚の光潜在性重
合開始剤添加エポキシ樹脂層を形成する事も可能であ
る。

【００２２】この時、第２の構造層を全体的に光硬化さ
せるのではなく、まず、部分的に光硬化することにより
短時間で型合わせを行い、型ずれを防止すると共に、そ
の後、光硬化する時間を十分に確保できるようにしてい
る。すなわち、本発明の微細構造体の製造方法は、基板
上に形成された、ほぼミクロン単位の構造を備えた第１
の構造層と、この第１の構造層に対しほぼ平行に配置さ
れた型転写用の成形型との間に光潜在性重合開始剤添加
エポキシ樹脂を挟んだ状態で、該光潜在性重合開始剤添
加エポキシ樹脂を光硬化することにより第２の構造層を
形成する成形工程を有し、この成形工程は、第２の構造
層の一部に光を当てて硬化する第１の工程と、第２の構
造層全体に光を当てて硬化する第２の工程とを有する。
光硬化する過程を２段階に分けることにより、高精度で
位置合わせを行うことができ、その後、さらに硬化を十
分に行うことができる。

【００２３】第１の構造層が、複数の微細構造体が集合
したチップエリアが複数個、前記基板上の所定の領域内
に適当な間隔で配置された構成の場合、成形工程では、
各々のチップエリアの上に、成形型により複数の微細構
造体の集合を形成する。そのようなケース、すなわち、
ある程度の面積の基板（ウェハあるいはワーク）に複数
のチップを同時に成形する場合には、チップエリア以外
の複数の部分に光を当てて硬化することが望ましい。２
段階に分けて光硬化を行うことにより、最初に光硬化し
た部分と、その後に光硬化した部分で若干の構造的ある
いは光学的な相違あるいは境界領域が発生する可能性が
ある。これに対し、チップエリア外のある部分を先に硬
化し、チップエリア内は同一のタイミングで硬化するこ
とにより、製品性能上、均一性が要求される部分は均質
な条件で光硬化することができる。その一方で、部分的
に先行して硬化させることができるので、位置的な精度
も非常に高くできる。

【００２４】また、光硬化する際、あるいはそれに先立
って成形型を加圧するときの光潜在性重合開始剤添加エ
ポキシ樹脂の状態を均一にすることも重要である。特
に、光硬化する際に膜厚を管理することが成形型により
成形する構造の精度を確保する上で重要であるが、光潜
在性重合開始剤添加エポキシ樹脂の粘度が高いと膜厚管
理が難しい。そこで、成形工程では、光潜在性重合開始
剤添加エポキシ樹脂の温度を制御することが望ましい。
第１の構造層と成形型で光潜在性重合開始剤添加エポキ
シ樹脂を挟む前に光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂
の温度を６５℃に制御し粘度を０．０６Ｐa・S程度にな
るように制御しておくことも可能である。また、成形中
も光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂の粘度を同程度
に維持することが望ましく、そのためには、成形工程中
に基板および成形型の少なくとも一方の温度を制御する
ことが望ましい。

【００２５】さらに、膜厚を管理するには、基板または
成形型のいずれか少なくとも一方の側から加圧すること
により膜厚を均一にすることも重要なことである。その
際、チップエリアが集合した領域の内部に支点（加重
点）があるように加圧することが望ましい。チップエリ
アの外を支点として加圧すると、精度が必要とされるチ
ップエリア内で成形型あるいは基板がゆがみ易く、これ
らの間の寸法が不均一になりやすい。

【００２６】さらに、加圧する際は、基板または成形型
の少なくとも一方を、加圧する支点を中心に可動にして
おくことが望ましい。動ける状態で指示されている成形
型あるいは基板が、固定された側にならって動くので、
相対的な平行度を高くすることが可能となり、より精度
の高い第２の構造層を成形できる。したがって、第２の
構造層の歩留まりを向上することができ、第１の構造層
まで製造された基板をロスする割合が減少する。このた
め、経済的に性能の良い微細構造体を製造できる。

【００２７】さらに、第１の構造層と、第２の構造層と
の密着度を上げることも重要であり、特に、上述したよ
うに第２の構造層が第１の構造層によって駆動されるよ
うなデバイスではこれらの構造層の間の付着力を高くす
ることが耐久性などの面で重要である。そのための１つ
の方法は、光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂を第１
の構造層に重ねる前に第１の構造層の表面をプラズマ処
理することである。これにより、第１の構造層が第２の
構造層と接触する面を活性化することができるので、付
着力が増加する。また、プラズマ処理することにより第
１の構造層の表面粗さを上げる効果もあり、これにより
接触面積が増加することも付着力を向上すること寄与す
る。

【００２８】また、第１の構造層の表面にカップリング
剤を塗布することも密着力を向上するために効果があ
る。カップリング剤としては、シラン系のカップリング
剤を用いることができる。

【００２９】さらに、成形型を取り外すときは、第２の
構造層あるいは第１の構造層に負荷が掛からないように
することが望ましい。チップエリア外の領域に離型剤を
塗布することにより、成形型を剥離する際に要する力を
弱めることができ、その一方で、チップエリア内の構造
を変えずに済む。したがって、成形型を剥離する際にチ
ップエリア内で無理な力が発生しにくく、成形型を剥離
するときのトラブルを未然に防止できる。

【００３０】また、このように形成された微細構造物
を、減圧封止しデバイスとして構成する際においても、
第２の構造物が光潜在性重合開始剤を添加したエポキシ
樹脂である場合、アウトガスの発生が無くデバイスの信
頼性向上に寄与する。更に、このデバイスの減圧封止材
料として、光潜在性重合開始剤を添加したエポキシ樹脂
を用いる事で、減圧封止材料からのアウトガス放出をな
くし第１の構造物および第２の構造物の周囲を減圧環境
に維持できる。

【００３１】さらに光潜在性重合開始剤を添加したエポ
キシ樹脂、光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂で形成
された封止剤表面にＴｉＮ、ＳｉＮ．ＳｉＯ２．Ｐｔ．
Ａｌ等の無機膜を５００Å程度スパッタリング、蒸着、
ＣＶＤにより保護膜を形成する事で、ガスバリア効果が
向上しデバイスの信頼性向上に寄与するものである。特
にＴｉＮはガスバリア性に優れ１０E−１０Pa以上の極
高真空状態を維持する場合にも使用できる。

【００３２】このような本発明の微細構造体の製造方法
により、２Ｐ法により精度良くまたは歩留まり良く第２
の構造層を型成形することが可能となる。したがって、
フォトリソグラフィ技術により形成された微細構造をも
つ第１の構造層に、２Ｐ法により微細構造層を精度良く
位置合わせしながら製造することができる。さらに、第
２の構造層の歩留まりを向上できるので、フォトリソグ
ラフィ技術により製造された高価な第１の構造層および
基板のロスを防止することができる。したがって、第１
の構造層のアクチュエータがアレイ状に配置された層で
あり、その層に重ねて光学素子がアレイ状に配置された
第２の構造層を精度良く製造することができる。このた
め、本発明の微細構造体の製造方法は、マイクロマシン
のうち、特に、上記のようなアクチュエータと光学素子
といったハイブリッドな構造の光スイッチングデバイス
を製造するのに適した方法であり、本発明により、アク
チュエータと光学素子の密着度が非常に高く、品質の良
い光微細構造体であるスイッチングデバイスを提供する
ことができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下では、図２に示した光スイッ
チングデバイス５０の製造過程を示しながら、本発明に
ついてさらに説明する。図３ないし図１１に、光スイッ
チング素子１０を半導体基板２０の上にアレイ状に並べ
て形成し、光スイッチングデバイス（画像デバイス）を
製造する一連の流れを示してある。図３ないし図５に示
す工程は、第１の構造層となるアクチュエータ６の層を
製造する工程である。図３に示してあるように、ＣＭＯ
Ｓが構成されている基板２０の上面２１に第１の電極層
としてポリシリコンの薄膜３１をディポジットする。次
に、その電極層３１にパターニング４１を行い、下電極
８と、ばねおよび上電極を兼ねた構造のアンカー部分９
を形成する。

【００３４】図４に示してあるように、電極層３１の上
に酸化シリコン系のＰＳＧ（Phospho-Silicate-Glass）
により犠牲層３２を形成する。ＰＳＧ層は、フォトリソ
グラフィ技術により半導体装置を製造する際にも多用さ
れているものであり、膜厚を管理する技術も確立されて
いる。したがって、下に存在する半導体基板２０に形成
されたＣＭＯＳ回路にダメージを与えずに、その半導体
基板の上に、ミクロンオーダあるいはサブミクロンオー
ダの精度で構造物を製造するのに適している。その犠牲
層３２にストッパーの役目をするディンプル１３用の凹
み４２を掘り、また、ポストとなる部分をパターニング
４３により形成する。

【００３５】図５に示してあるように、犠牲層３２の上
に、ばねと上電極を兼ねた構造７を形成する第２の電極
層３３を、図３と同様に、ポリシリコンをディポジット
した薄膜により形成する。この段階でポスト１１も形成
され、アクチュエータ６としての構造が半導体基板２０
の上に形成される。

【００３６】次に、このアクチュエータ６の上にマイク
ロ光学素子部３を形成するプロセスに移行する。まず、
図６に示してあるように、第２の電極層３３の上、すな
わち、上電極７に第１の犠牲層３２と同じ物質であるＰ
ＳＧを第２の犠牲層３４としてディポジットし、パター
ニング４４を行う。そして、図９に示すように、プリズ
ム４の基礎となるＶ型をしたパターン（サポート構造）
５を形成する。このため、図７に示してあるように、ア
クチュエータ層６の上、すなわち、上電極７と犠牲層３
４の上に第３の構造層となる光潜在性重合開始剤添加エ
ポキシ樹脂３５を塗布する。さらに、その上からＶ溝の
型（転写型）７０を光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹
脂層３５に押し付け、光潜在性重合開始剤添加エポキシ
樹脂からなる構造であるサポート構造５を転写する。

【００３７】光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂層３
５は、光潜在性重合開始剤を添加したエポキシ系樹脂。
エポキシ樹脂はビスフェノール型（例えば東都化成 YD
F−８１７０C）、フェノールノボラック型（日本化薬
RE−３０５、スリーボンド２０８８）、水添ビスフェノ
ール（坂本薬品ビスフェノールA、ビスフェノール
F）、クレゾールノボラック（オーテックス株式会社 E
SCAL１９５０）、などの光潜在性重合開始剤添加エポキ
シ樹脂が使用できる。

【００３８】転写型は、酸化シリコンあるいは樹脂によ
る、少なくとも紫外線領域では透明なものが採用され、
図８に示したように、光潜在性重合開始剤添加エポキシ
樹脂層３５に転写型７０を当てた状態でUV照射などによ
り光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂層３５を所望の
形状に硬化させる。ＵＶ照射により型転写で基板上に構
造を成形する方法は２Ｐ（Ｐｈｏｔｏ-ｐｏｌｙｍｅｒ
法）として公知であり、詳しい説明は省略する。

【００３９】その後、図９に示すように、転写型７０を
取り外すと転写型７０の形状にそってＶ溝４５を備えた
サポート構造５が製造される。その後に、図１０に示す
ように、Ｖ溝４５の上部にアルミニウム、または銀、ま
たはそれらの合金をスパッタリングして反射膜４６を形
成し、第４の構造層となる透明な光潜在性重合開始剤添
加エポキシ樹脂３６をＶ溝形状に成型された光潜在性重
合開始剤添加エポキシ樹脂層３５に塗布する。そして、
その上から平坦な型を転写してV溝４５を平坦に埋め、
所望の形状を備えたマイクロプリズム４が製造される。
この光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂３６も、上記
の光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂層３５と同様に
２Ｐ法により成形できる光潜在性重合開始剤添加エポキ
シ樹脂を用いることが望ましい。この工程により、アク
チュエータ６の上に、抽出したエバネセント光を上方に
反射するマイクロプリズム４を備えた光学素子３が形成
される。

【００４０】次に、図１１に示すように、個々の画素を
構成する光学素子３を分離するため、第２の犠牲層３４
の上に積層された光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂
層３５および３６を垂直方向に犠牲層３３が現れるまで
酸素プラズマエッチングなどを用いて溝４７を掘り、そ
の溝４７を通して犠牲層３２および３４を形成するＰＳ
Ｇをドライエッチングするためのフッ化水素酸（ＢＨ
Ｆ）ガス４８を供給する。その結果、素子分離されたそ
れぞれの光学素子３を駆動するためにアクチュエータ６
を構成する上電極７が動作する空間が形成される。した
がって、この段階で、光スイッチングデバイス５０が製
造できる。

【００４１】以上のような工程により、光スイッチング
デバイス５０は製造可能であるが、図３ないし図６に示
した工程ではアクチュエータ６を構成する構造層（第１
の構造層）をフォトリソグラフィ技術で製造するのに対
し、図７ないし図１０においては、光学素子３を構成す
る構造層（第２の構造層）を２Ｐ法を用いたマイクロレ
プリカ技術で製造している。したがって、上述したよう
に、本例の光スイッチングデバイス５０は、ミクロンオ
ーダの微細構造体でありながら、種類の異なる製造方法
により形成される層を重ねて製造し、さらに、これらの
層で形成される微細構造をミクロンあるいはサブミクロ
ン単位で位置合わせしないと精度の高いスイッチング素
子を構成することができない。このため、異なる微細構
造の層を精度良く重ねて製造することが重要となる。

【００４２】本例の製造方法では、まず、図７に示した
アクチュエータ６の層に光潜在性重合開始剤添加エポキ
シ樹脂３５を塗布する際には、図１２に示すように、光
潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂３５の温度管理をし
ている。図１２に示した装置９０は、光潜在性重合開始
剤添加エポキシ樹脂タンク９１から定量吐出装置９２に
供給配管９３を介して光潜在性重合開始剤添加エポキシ
樹脂を供給するものであるが、供給配管９３の途中に温
調部９４を設け、温調装置９５により吐出装置９２から
吐出される光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂３５の
温度が一定になるようにしている。更に光潜在性重合開
始剤添加エポキシ樹脂塗布装置９０は温調装置９５およ
び温調部９４により温度管理され一定温度に保たれてい
る。塗布された光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂層
３５は、スピンドルテーブル９６が回転することによ
り、半導体基板２０上に２μｍ程度の光潜在性重合開始
剤添加エポキシ樹脂層を形成できる。

【００４３】また、第１の構造層を備えた基板上に第２
の構造物を形成するための光潜在性重合開始剤添加エポ
キシ樹脂層を形成する別の手段として、スプレーコート
タイプの塗布装置を用いて塗布する方法がある。図１６
に示すスプレーコート装置３０９は、光潜在性重合開始
剤添加エポキシ樹脂３５を貯える光潜在性重合開始剤添
加エポキシ樹脂タンク３００、光潜在性重合開始剤添加
エポキシ樹脂３５を霧状に噴霧するためのピストンポン
プ３０１、ピストンポンプ３０１から送られる光潜在性
重合開始剤添加エポキシ樹脂量を制御する為のノズルコ
ントローラー３０２、霧状に噴霧された光潜在性重合開
始剤添加エポキシ樹脂を噴霧し樹脂粒径を選別するジェ
ネレーター３０３、ジェネレーター３０３で発生させた
霧状の光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂を第１の構
造物が形成された基板上に塗布するためのノズル３０
４、ノズル３０４を制御するノズルコントローラー３０
５、第１の構造物が形成された基板を固定するテーブル
３０８から構成されている。次に、スプレー塗布装置３
０９を用いた塗布方法について説明する。光潜在性重合
開始剤添加エポキシ樹脂タンク９１に光潜在性重合開始
剤添加エポキシ樹脂を充填する。充填された光潜在性重
合開始剤添加エポキシ樹脂は、ピストンポンプ３０１に
加圧され、コントローラー３０２の制御信号に基づきジ
ェネレーター３０３で霧状に噴霧される。ジェネレータ
ー３０３内は樹脂の霧濃度が一定に保たれる。ジェネレ
ーター３０３内部の粒径の揃った部位からノズルコント
ローラー３０５の信号に基づきノズル３０４から光潜在
性重合開始剤添加エポキシ樹脂が噴射される。噴射され
た樹脂はテーブル３０８上に固定されたウェハ２０に到
達し光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂層３５を形成
する。ウェハ２０表面は第１の構造物によりウェハ表面
が凹凸であった場合においても、均一な膜厚で樹脂層を
形成する事ができる。

【００４４】この時、必要に応じ粘度を下げる目的で希
釈液メチルエチルケトンを用い適度な粘度に希釈する。
メチルエチルケトンは揮発性が高く塗布後は速やかに蒸
発する事から、第２の構造層形成に悪影響を及ぼさず、
塗布液の粘度を下げ薄膜塗布に有効である。また、スプ
レー塗布装置３０９にヒーターを設けエポキシ樹脂の粘
度を下げる方法も有効である。発明者の実験によれば、
０．０５Pa・S程度の粘度すると、ウェハ２０上に２μ
ｍ厚みの均一な光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂層
３５を形成するのに適している。

【００４５】なお、本図および以下の図において、光ス
イッチング素子１０の１組の構成を例示しているものが
あるが、本例の製造方法を模式的に示しているに過ぎ
ず、実際には、後述するようにワークに複数のチップが
配置され、さらに１つのチップに数千から数万単位の光
スイッチング素子がアレイ状に配置されている。

【００４６】光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂３５
の温度は約７０℃〜１５０℃に管理することが望まし
く、ビスフェノールF(東都化成 YDF-８１７０Cでは、
この温度で０．４１Ｐａ・S〜０．０１Ｐａ・S 程度の
粘度になる。特に、０．０５Ｐａ・S程度の粘度になる
ように樹脂温度を１００℃程度に管理することが望まし
い。この程度の粘度に保持すると十分な流動性があり、
アクチュエータ６の層の表面にほぼ一様の膜厚で光潜在
性重合開始剤添加エポキシ樹脂３５が塗布され、その
後、成形型７０を加圧して膜厚管理するのも容易とな
る。

【００４７】次に、このようにしてウェハ上に光潜在性
重合開始剤添加エポキシ樹脂層を形成した基板を、型転
写治具セットしてＶ型をしたパターンを転写する方法を
説明する。まず、光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂
３５をアクチュエータ６の層の表面に滴下した状態の基
板２０を図１３に示す転写治具１００にセットして、成
形型との位置合わせを行う。図１３では、スピンコート
やスプレーコートにより均一な厚みの光潜在性重合開始
剤添加エポキシ樹脂層を有する基板ではなく、光潜在性
重合開始剤が基板上に滴下された状態からＶ型のパター
ンを転写する場合を例に説明する。転写治具１００のう
ち、転写型７０と、光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹
脂層３５が塗布されたアクチュエータ部６の間は真空ポ
ンプ１４０によって１４．７Paに減圧されている。本例
の転写治具１００は、台盤１０１の上に、θステージ１
０２、Ｙステージ１０３およびＸステージ１０４が配置
され、その上に基板２０が設置される。したがって、こ
れらのステージ１０２、１０３および１０４を適当に操
作することにより基板２０の位置を高精度で自由に設定
することができる。さらに、基板２０を支持する部分に
はヒータ１０５が配置されており温調装置１０６により
ヒータ１０５の温度、すなわち、基板２０の温度が制御
できるようになっている。このため、転写治具１００に
基板２０が設置されている間は、アクチュエータ６の層
の表面に塗布あるいは滴下された光潜在性重合開始剤添
加エポキシ樹脂３５の温度は適当な粘度となるように維
持される。したがって、転写型７０で型成形するときに
適当な膜厚に管理することが容易になる。

【００４８】図１２や図１６には図示していないが、基
板２０には位置決めピン１０７が設けられており、転写
治具１００に基板２０を最初に設置するときは、この位
置決めピン１０７の位置を転写治具１００の適当なマー
クに合わせることにより基板２０の位置合わせを粗調整
することができる。転写治具１００は、さらに、成形型
７０をホールドできる型チャック１０８を備えており、
成形型７０をホールドした状態で基板２０と平行に軸１
０９を伝わって基板２０の上に設置することができる。

【００４９】図１４に実際の基板（ウェハあるいはワー
ク）２０の配置の一例を示してある。ワーク２０にはチ
ップとなる領域（チップエリア）２２が複数設けられて
おり、これらのエリア２２がアレイ状に配置されてい
る。各々のチップエリア２２は、光スイッチングデバイ
ス５０に相当しており、このエリア２２の内部に数千か
ら数万程度の光スイッチング素子１０がアレイ状に形成
される。ワーク２０の図面上の上下方向に延びる中心線
上の上下の２点に位置合わせ用の大きなマーク（ラージ
マーク）２４が設けられ、左右の４点に位置合わせ用の
小さなマーク（スモールマーク）２５が設けられてい
る。これらのマーク２４および２５は、チップエリア２
２が配列されたワーク２０の中心領域２３から外れた領
域２９に配置されており、ワーク２０および成形型７０
の両方に設けられている。そして、まず、ラージマーク
２４を合わせることによって粗調整され、その後、スモ
ールマーク２５を合わせることによりワーク２０と成形
型７０が詳細に位置合わせされ、予め形成されている個
々のアクチュエータ６の上に光学素子３を作りこむこと
ができる。転写治具１００は、減圧チャンバ１５０を備
えており、貼り合わせ時の光潜在性重合開始剤添加エポ
キシ樹脂３５への空気の混入や、光潜在性重合開始剤添
加エポキシ樹脂３５に溶け込んだ気泡などが原因で光学
素子３に不具合が発生し歩留まりを下げるような事態と
なるのを未然に防止することができる。

【００５０】図１３に示した転写冶具１００には、これ
らのマーク２４および２５により転写型７０とウェア２
０との位置あわせを行う機能として、型チャック１０８
を貫通するように複数の光学装置（ＣＣＤ）１１０が設
けられている。これらの光学装置１１０は、成形型７０
のマーク２４および２５の上にそれぞれ配置されてお
り、成形型７０を通して（透して）ワーク２０に設けら
れた対応するマーク２４および２５を拡大してみること
により、ワーク２０と成形型７０とをミクロン単位ある
いはそれ以下の誤差の高精度で一致させることができ
る。一致させる工程は、オペレータが目で見ながら行っ
ても良いし、画像処理によりロボットで自動的に行うよ
うにしても良い。

【００５１】本例の転写冶具１００は、型チャック１０
８で成形型７０を保持した状態で、ワーク２０をステー
ジ１０２、１０３および１０４を操作して適切な位置に
移動し、マーク２４および２５が一致すると、型チャッ
ク１０８で保持した成形型７０をワーク２０に重ねるよ
うに降ろして加圧する。このため、転写冶具１００には
加圧ハンドル１１５が設けられており、ハンドル１１５
を回転すると成形型７０がワーク２０に押付けられる。
加圧ハンドル１１５は、ワーク２０のほぼ中央になるよ
うに配置されており、加重は成形型７０のほぼ中央を中
心として加えられる。すなわち、図１４に示したワーク
２０のアレンジから見ると、チップエリア２２が集中し
ているワーク２０の中央を中心として加圧される。加圧
するポイントとしては、ワーク２０の中央ではなく、ワ
ーク２０の周囲にすることも可能であるが、成形型７０
およびワーク２０ともに、周囲に加重が加えられると湾
曲する可能性がある。したがって、ワーク２０と成形型
７０との隙間が一定になりにくく、光潜在性重合開始剤
添加エポキシ樹脂を成形する際の膜厚が一定しにくい。
これに対し、成形型７０あるいはワーク２０の中心部を
加圧すると、成形型７０あるいはワーク２０が湾曲する
可能性は少なくなり、膜厚の管理がしやすい。

【００５２】さらに、本例の転写冶具１００では、ワー
ク２０の全エリアのうち、チップエリア２２が配置され
た領域２３をほぼカバーできる程度の直径のロードセル
１２０を加圧ハンドル１１５で加圧するようにしてい
る。したがって、ロードセル１２０で圧力はチップエリ
ア２２が配置された領域にわたりほぼ平均化される。こ
のため、さらに、成形型７０がゆがむ可能性は小さくな
り、膜厚の管理がしやすくなる。

【００５３】加えて、ロードセル１２０は、加圧ハンド
ル１１５と接触する部分１１６を支点として旋回できる
ようになっている。したがって、ワーク２０の表面、す
なわち、アクチュエータ６の層の表面に多少の傾きがあ
ったような場合には、成形型７０をワーク２０に押付け
ると、その傾きに沿って成形型７０も傾く。このため、
成形型７０とワーク２０あるいはアクチュエータ層との
間のギャップは均一に保持され、膜厚の一定した微細構
造物（第２の構造層、本例では光学素子３の層）を形成
することができる。

【００５４】また、成形型７０を加圧するときに、成形
型７０とワーク２０との間にある光潜在性重合開始剤添
加エポキシ樹脂３５の量そのものが膜厚管理の障害にな
る可能性がある。すなわち、光潜在性重合開始剤添加エ
ポキシ樹脂３５の量が多いと、それを周囲に均等に広げ
ることが難しくなり、さらに、ワーク２０の面積に対し
て成形型７０で成形する構造層の膜厚が非常に厚い場合
は、光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂３５の粘度を
下げて流動性を上げても、光潜在性重合開始剤添加エポ
キシ樹脂３５を流動させることは非常に難しくなる。し
たがって、ワーク２０あるいはアクチュエータ６の層の
上に滴下あるいは塗布する光潜在性重合開始剤添加エポ
キシ樹脂量も管理することが望ましい。本出願の発明者
らの実験によると、２平方ｃｍ当りに光潜在性重合開始
剤添加エポキシ樹脂量は０.０５ｍｇ程度以下に収める
ことにより、光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂３５
を成形型の周囲まで均一に広げることができる。

【００５５】さらに、本例の転写装置１００は、紫外線
を発生する光源１２５と、光源１２５からの光を成形型
７０を透過してスポット的に光潜在性重合開始剤添加エ
ポキシ樹脂層３５に照射する照射装置１２６を備えてい
る。したがって、成形型７０とワーク２０（実際はアク
チュエータ６の層）で光潜在性重合開始剤添加エポキシ
樹脂３５を挟み込んだ状態で光潜在性重合開始剤添加エ
ポキシ樹脂３５の一部を光硬化できるようになってい
る。このため、転写冶具１００にセットした状態で、光
潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂３５の一部を硬化す
ることによりワーク２０と成形型７０との位置関係を固
定（仮固定または仮止め）することができる。したがっ
て、これら成形型７０とワーク２０とを非常に精度良く
位置合わせした状態で、位置ずれなどを起こさずに転写
冶具１００から外し、他の環境あるいは装置へ動かすこ
とができる。

【００５６】仮止めする位置２７は、図１４に示すよう
に、ワーク２０の内、チップエリア２２に予定されてい
ない場所２９が望ましい。仮止めした場所２７は、光潜
在性重合開始剤添加エポキシ樹脂３５を硬化するタイミ
ングおよび条件が他の部分とは異なる。したがって、微
弱とはいえ、硬化した光潜在性重合開始剤添加エポキシ
樹脂の状態が他の場所と異なり、また、仮止めした場所
２７の周囲に界面が生じやすい。このため、仮止めした
場所２７あるいはその周囲では光学的な性質を担保でき
ない可能性がある。しかしながら、チップエリア２２か
ら外れた領域２９であれば、チップを製造する際にダイ
ジングしてカットしてしまう領域なので、チップ自体の
性能には影響を与えずにすむ。そして、仮止めすること
により、チップ内のアクチュエータ６の層と、光学素子
３の層との位置合わせも精度良く維持することができ
る。

【００５７】仮止めされた成形型７０とワーク２０は、
位置がずれない状態になっている。したがって、図１５
に示すように、転写冶具１００から外して光源１５１か
らの紫外線１５２を照射し、時間をかけて光潜在性重合
開始剤添加エポキシ樹脂３５を硬化させることができ
る。このため、アライメントする転写治具を占有する時
間を最小限にとどめる事ができ効率的な製造が可能とな
る。

【００５８】このようにして光潜在性重合開始剤添加エ
ポキシ樹脂３５を硬化させ、アクチュエータ６の層の上
に光学素子３の層を精度良く、この段階までは歩留まり
良く形成することができる。そして、光学素子３の層を
歩留まり良く完成するためには、さらに、成形型７０を
取り外すことを考慮する必要がある。すなわち、成形型
７０を取り外す際に、硬化した光潜在性重合開始剤添加
エポキシ樹脂３５からスムーズに成形型７０が外れない
と、あるいは剥がれないと、硬化した光潜在性重合開始
剤添加エポキシ樹脂３５の構造をみずから壊すことにな
り、光学素子として利用できなくなる。このため、本例
では、さらに、ワーク２０のうち、チップエリア２２と
して確保されている領域２３の外側、すなわち、ワーク
２０の周囲の領域２９に対応する成形型７０の表面に離
形剤を塗布することにより成形型７０を剥がすときに必
要とされる力を小さくしている。したがって、ワーク２
０の全体としては成形型７０を剥離しやすくなるので、
チップエリア２２の中でも剥離に伴うトラブルを防止す
ることができる。

【００５９】剥離しやすくすると共に、成形型７０によ
って成形された光学素子３の層（第２の構造層）がアク
チュエータ６の層（第１の構造層）より剥がれにくくし
ておくことも重要である。光学素子３とアクチュエータ
６との密着性を上げる方法の１つは、アクチュエータ６
の表面をプラズマ処理することである。これにより、ア
クチュエータ６の表面が活性化されるので、その上に成
形される光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂層との付
着力を高くすることができる。また、プラズマ処理する
ことによりアクチュエータ６の表面の面積が増えるの
で、その点でも接続強度を上げやすい。プラズマ処理と
しては、具体的には、真空アルゴンプラズマ、大気圧ヘ
リウムプラズマ、大気圧窒素プラズマなどの方法を挙げ
ることができる。

【００６０】さらに、アクチュエータ６の表面をカップ
リング剤で処理することも有効である。カップリング剤
によりこれらの層の接合力を高くすることができるから
である。カップリング剤としては、半導体基板などの処
理にシラン系カップリングが多く用いられており、同じ
シラン系のカップリング剤で処理することによりプラズ
マ処理と同様に接続強度を上げることができる。

【００６１】次に、微細構造体の性能向上と信頼性向上
を目的に、デバイス可動部を減圧封止する方法について
図２を参照して説明する。半導体基板２０上に形成され
たスイッチングデバイス５０上に光ガイド１を固定する
際、光ガイド１を支える支柱２００上に光ガイド１を乗
せ、位置決めを行い図示しない光潜在性重合開始剤添加
エポキシ樹脂塗布装置で、一部減圧口を除き、支柱２０
０に沿って光潜在性重合開始剤添加樹脂２０２を塗布す
る。その後、図示しない減圧チャンバにて１４．７Pa程
度に減圧した状態で、減圧口を光潜在性重合開始剤添加
樹脂２０２で封止し、減圧チャンバに入れたまま紫外線
スポット照射装置で、紫外線を照射し硬化する。これに
より、光スイッチングデバイス５０は外気と遮断され、
気体の抵抗を受けることなく動作でき、高速なスイッチ
ングが可能となる。更に、光潜在性重合開始剤添加エポ
キシ樹脂で封止した事により、封止剤からのアウトガス
が無い為、信頼性も向上する。

【００６２】更に、図２に示す光潜在性重合開始剤添加
エポキシ樹脂２０２上に、ガスバリア層２０１を形成す
るため、蒸着により窒化シリコンを５０００Å程度成膜
する。ガスバリア層２０１は外部からのガスの遮断を更
に効果的にできる。従って、封止された光スイッチング
デバイス５０は、半永久的に減圧環境を維持でき光スイ
ッチングユニット５５の動作信頼性を飛躍的に向上させ
ることが可能になる。

【００６３】以上に説明した製造方法により半導体基板
２０の上にアクチュエータ６および光学素子３が垂直に
積み重ねあわされた光スイッチングデバイス５０を非常
に精度良く安定して製造することができ、歩留まりを向
上できる。そして、この光スイッチングデバイス５０と
光ガイド導光板１とを組み合わせることにより図１およ
び図２に基づき説明した光スイッチングユニット５５を
提供することができる。したがって、本発明により、ア
クチュエータ６と光学素子３が一体となった耐久性が高
く、より高速で駆動できる光スイッチングユニット５５
を歩留まり良く製造することが可能となる。また、光潜
在性重合開始剤添加エポキシ樹脂材料のポットライフ切
れによる不良発生、材料管理の工数削減が実現できる。
更に、光スイッチングユニット５５の組立て後の光潜在
性重合開始剤添加エポキシ樹脂部からのアウトガスの発
生を押さえる事ができるため、アクチュエータ６は安定
的に動作する事が可能となり、品質のよい光スイッチン
グユニットを低コストで提供することが可能となる。ま
た、光スイッチングユニット５５はＴｉＮで形成された
ガスバリア層２０１により減圧環境を維持できる事から
デバイスの耐久性向上が図れる。よって、この光スイッ
チングユニット５５を用いてより解像度が高く、耐久性
および信頼性の高い画像表示装置を低コストで提供でき
る。また、この半導体基板上に光スイッチングアレイが
形成された光スイッチングデバイス５０により、光コン
ピュータ、光プリンタなどの多種多様な装置を提供する
ことが可能となる。

【００６４】なお、本例では、ＣＭＯＳ基板の上に構造
物を構成する例を説明しているが、バイポーラ回路基
板、半導体レーザ基板あるいはその他の半導体基板上に
光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂製の微細構造物を
構築する場合に本発明を適用できることはもちろんであ
る。さらに、上記では、半導体基板上に静電アクチュエ
ータと、光学素子が垂直に積み重ねられた光スイッチン
グ素子を例に説明しているが、ピエゾ効果などの他の電
気機械的な効果を用いたアクチュエータを用いることも
可能であり、その場合も、アクチュエータと光学素子が
接触する面を予めアニールあるいはイオン照射などの方
法により面粗度を調整することにより強度の高い光スイ
ッチング素子を提供することができる。また、スイッチ
ングする対象はエバネセント波に限定されることはな
く、他の光学系においてスイッチング作用を示す光学素
子アレイも同様に製造することができる。

【００６５】さらに、本発明の製造方法および微細構造
体は、光スイッチング素子および光スイッチングデバイ
スに限定されることはなく、一般のマイクロストラクチ
ャであって、素材あるいは製造方法が異なる２つの層を
積み重ねて構成するものにも適用できる。たとえば、流
体を制御できるマイクロバルブをアクチュエータで駆動
するような微細構造体、面発光レーザに集光用のレンズ
を付加した微細構造体など、適用範囲は広い。

【００６６】また、積層される構造体は２層に限定され
るものではなく、３層以上の構造体に対しても本発明を
適用することは可能であり、それら複数の構造体の層を
精度良く位置合わせできると共に極めて密着度高く接合
でき、これらの構造層により一体となった微細構造体を
提供することができる。そして、上に積み重ねられる構
造体の歩留まりを高く維持できるので、下層構造がすで
に形成された高価な基板を無駄にすることがなくなる。
このため、ミクロン単位あるいはサブミクロン単位の微
小あるいは微細で複雑な構造を備えた微細構造体を低コ
ストで提供することができる。さらに、硬化後のアウト
ガス発生を押さえたエポキシ樹脂での構造物形成ができ
る事から、信頼性の向上にも寄与する。

【００６７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、マイクロ光学素子を有する光スイッチングデバイス
などのミクロンオーダの構造を有する微細構造体を製造
する際に、製造方法あるいは素材が異なる２つの構造層
を精度良く接合した状態で製造する方法を開示してい
る。したがって、本発明により、上述した光スイッチン
グデバイスなどの積層される層の種類が異なるようなハ
イブリッドな微細構造体を精度良く製造することが可能
となり、歩留まりも向上、光潜在性重合開始剤添加エポ
キシ樹脂材料の削減、安定したデバイスを製造できる。
このため、本発明によりエバネセント光を操作する光ス
イッチングデバイスなどのマイクロマシンを低コストで
量産することが可能となり、信頼性および耐久性の高い
マイクロマシンを低コストで提供することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】エバネセント光を利用した映像表示デバイスを
用いたプロジェクタの概要示す図である。

【図２】エバネセント光を利用した映像表示デバイス
（スイッチングデバイス）の概要を示す図である。

【図３】図２に示す光スイッチング素子の製造プロセス
を示す図であり、半導体基板の上に第１の電極層を形成
した状態を示す図である。

【図４】図２に示す光スイッチング素子の製造プロセス
を示す図であり、第１の電極層の上に第１の犠牲層を形
成した状態を示す図である。

【図５】図２に示す光スイッチング素子の製造プロセス
を示す図であり、第１の犠牲層の上に第２の電極層（ば
ね層）を形成した状態を示す図である。

【図６】図２に示す光スイッチング素子の製造プロセス
を示す図であり、第２の電極層の上に第２の犠牲層を形
成した状態を示す図である。

【図７】図２に示す光スイッチング素子の製造プロセス
を示す図であり、第２の電極層および犠牲層の上に光潜
在性重合開始剤添加エポキシ樹脂層を設けて転写型を押
しつける様子を示す図である。

【図８】図２に示す光スイッチング素子の製造プロセス
を示す図であり、光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂
層に転写型を押しつけた状態を示す図である。

【図９】図２に示す光スイッチング素子の製造プロセス
を示す図であり、転写型をはずしてＶ字型のサポート構
造を形成した状態を示す図である。

【図１０】図２に示す光スイッチング素子の製造プロセ
スを示す図であり、プリズムを形成した状態を示す図で
ある。

【図１１】図２に示す光スイッチング素子の製造プロセ
スを示す図であり、素子分離した後に犠牲層を取り除い
た状態を示す図である。

【図１２】型成形するための光潜在性重合開始剤添加エ
ポキシ樹脂を塗布する工程をさらに詳細に示す図であ
る。

【図１３】型成形する際に、位置合わせおよび成形型を
合わせる工程をさらに詳細に示す図である。

【図１４】ワークの配置例を示す図である。

【図１５】型成形する際に、光硬化する工程をさらに詳
細に示す図である。

【図１６】光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂を塗布
する際に、スプレーコート方式で塗布する装置を示す図
である。

【符号の説明】

１光ガイド２照明光３光学素子部４マイクロプリズム５ V型のサポート構造６アクチュエータ部７上電極およびばね構造８下電極９アンカー１０光スイッチング素子１１、２００ポスト（支柱）１３ディンプル２０半導体基板（ウェハ、ワーク）２２チップエリア２３チップエリアが配置された中心領域２４ラージマーク２５スモールマーク２７仮止めする個所２９チップエリアが配置されていない周辺領域３２、３４犠牲層３５、３６光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂層５０スイッチングデバイス５５光スイッチングユニット７０転写型９０光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂を滴下す
る装置９１光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂タンク９２定量吐出装置９３供給配管９４温調部９５温調装置９６スピンドルテーブル１００転写治具１０１台盤１０２ θステージ１０３ Yステージ１０４ Xステージ１０５ヒータ１０６温調装置１０７位置決めピン１０８型チャック１０９軸１１０光学装置１１５加圧ハンドル１１６加重点（支点）１２０ロードセル１２５光源１４０真空ポンプ１５０減圧チャンバ１５１光源１５２光線２０１ガスバリア層２０２光潜在性重合開始剤添加樹脂３０１ピストンポンプ３０２コントローラー３０３ジェネレーター３０４ノズル３０５ノズルコントローラー３０８テーブル３０９スプレー塗布装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の構造物と該第１の構造物上に形成
される第２の構造物を備え、前記第２の構造物は第１の
構造物上に型転写により形成する微細構造体であって、
第２の構造物は光潜在性重合開始剤を添加した光潜在性
重合開始剤添加エポキシ樹脂を用いた事を特徴とする微
細構造体。
【請求項２】請求項１において、微細構造体の製造工
程において光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂を加熱
する工程をへた後、前記、光潜在性重合開始剤添加エポ
キシ樹脂は光硬化されることを特徴とする微細構造体。
【請求項３】請求項１において、前記第１の構造物が
フォトリソグラフィ工程を経て作られたことを特徴とす
る微細構造体。
【請求項４】請求項１において、第１の構造層がアク
チュエータとして機能する部分を備えている事を特徴と
する微細構造体。
【請求項５】請求項２において、前記、光潜在性重合
開始剤添加エポキシ樹脂を６０℃以上５００℃以下に加
熱する工程をへた後、光硬化により前記光潜在性重合開
始剤添加エポキシ樹脂を硬化した事を特徴微細構造体。
【請求項６】請求項４において、第１の構造層が静電
アクチュエータである微細構造体。
【請求項７】請求項４において、前記第２の構造層
は、前記アクチュエータにより駆動される素子となる微
細構造体。
【請求項８】請求項６において、前記素子は、複数の
光学素子である微細構造体。
【請求項９】第１の構造物と該第１の構造物上に形成
される第２の構造物を備え、前記第２の構造物は第１の
構造物上に型転写により形成される微細構造体におい
て、第１の構造物と第２の構造物を減圧封止する第３の
構造物を備える微細構造体であって、第３の構造物は、
光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂を用いた事を特徴
とする微細構造体。
【請求項１０】請求項９の微細構造体であって、第３
の構造物上に無機膜を成膜した事を特徴とする微細構造
体。
【請求項１１】請求項１０の微細構造体であって、第
３の構造物上に形成された無機膜がＴｉＮであることを
特徴とする微細構造体。
【請求項１２】第１の構造物と該第１の構造物上に形
成される第２の構造物を備え、前記第２の構造物は第１
の構造物上に型転写により形成される微細構造体におい
て、第２の構造物に光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹
脂を用い、前記、光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂
を６０℃以上５００℃以下に加熱し、スピンコート方式
で第１の構造層上に第２の構造層になる光潜在性重合開
始剤添加エポキシ樹脂を塗布する事を特徴とする微細構
造体の製造方法。
【請求項１３】第１の構造物と該第１の構造物上に形
成される第２の構造物を備え、前記第２の構造物は第１
の構造物上に型転写により形成される微細構造体におい
て、第２の構造物に光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹
脂を用い、前記、光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂
を、希釈溶剤メチルエチルケトンで希釈し粘度を下げた
状態で、第１の構造物上に第２の構造層になる光潜在性
重合開始剤添加エポキシ樹脂を塗布する事を特徴とする
微細構造体の製造方法。
【請求項１４】第１の構造物と該第１の構造物上に形
成される第２の構造物を備え、前記第２の構造物は第１
の構造物上に型転写により形成される微細構造体におい
て、第２の構造物に光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹
脂を用い、前記、光潜在性重合開始剤添加エポキシ樹脂
を、スプレーコート方式で第２の構造層になる光潜在性
重合開始剤添加エポキシ樹脂を塗布する事を特徴とする
微細構造体の製造方法。