JP2002357777A

JP2002357777A - 光変調装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002357777A
Application number: JP2001165142A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Kurosawa; 龍一黒沢; Shinichi Kamisuke; 真一紙透
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2002-12-13

Abstract

(57)【要約】【課題】高い信頼性で容易に基板間の接合を行える光
変調装置及びその製造方法を提供することにある。【解決手段】光変調装置の製造方法は、駆動電極１３
０と微小ミラー２２０との電位差により生じる静電気力
により、微小ミラー２２０を傾斜駆動させる光変調装置
を製造する方法であって、駆動電極１３０が形成される
第１基板１００Ａと、微小ミラー２２０が形成される第
２基板２００Ａと、のそれぞれの接合面をエッチングし
て、結合力が発現するように活性化させることと、第１
及び第２基板１００Ａ、２００Ａを、重ね合わせること
で接合することと、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光変調装置及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【発明の背景】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 Micromir
ror 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。

【０００３】光変調装置は、微小ミラーを有するミラー
基板が、駆動電極を有する電極基板に接合された構造を
有する。ミラー基板及び電極基板は、加熱し電圧を加え
て、両者の界面に静電引力を生じさせて接合する陽極接
合で固定されることが知られている。

【０００４】しかしながら、陽極接合では、高温に加熱
し、高電圧を印加する工程が伴うため、電極基板又はミ
ラー基板にダメージを与えることがあった。特に、電極
基板に半導体素子を形成した場合、高温に加熱すること
で半導体素子が損傷することがあった。また、電極基板
及びミラー基板の熱膨張率が互いに大きく異なる場合に
は、加熱及びその後の冷却によって、各基板の接合界面
が歪むことがあった。

【０００５】本発明は、この問題点を解決するためのも
のであり、その目的は、高い信頼性で容易に基板間の接
合を行える光変調装置及びその製造方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）本発明に係る光変
調装置の製造方法は、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を製造する方法であって、前記駆動
電極が形成される第１基板と、前記微小ミラーが形成さ
れる第２基板と、のそれぞれの接合面をエッチングし
て、結合力が発現するように活性化させることと、前記
第１及び第２基板を、重ね合わせることで接合すること
と、を含む。

【０００７】本発明によれば、第１及び第２基板の接合
面を活性化させ、両者を重ねることで接合する。これに
よれば、各基板を高温に加熱しなくても接合することが
できる。そのため、各基板に対する熱ストレスを抑える
ことができる。さらに、加熱及び冷却工程を必須としな
いので、各基板の熱膨張率の違いで接合界面が歪むこと
もない。また、各基板の接合面の原子が結合力を有する
状態で接合されるため、両者を強固に接合することがで
きる。したがって、各基板の接合部の剥離や破壊が発生
するのを防止することができる。

【０００８】（２）この光変調装置の製造方法におい
て、前記エッチング工程で、不活性ガスのビームを照射
してエッチングしてもよい。

【０００９】（３）本発明に係る光変調装置の製造方法
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
置を製造する方法であって、前記駆動電極が形成される
第１基板と、前記微小ミラーが形成される第２基板と、
を接着剤を介在させることで接合することを含む。

【００１０】本発明によれば、第１及び第２基板を接着
剤を介在させることで接合する。これによれば、仮に各
基板を加熱するとしても、接着剤の接着力を発現させる
温度の加熱で済むので、各基板に対する熱ストレスを抑
えることができる。また、接着剤を設けるだけなので、
簡単な工程で各基板を接合することができる。

【００１１】（４）この光変調装置の製造方法におい
て、前記接着剤の材料は、ベンゾシクロブテンであって
もよい。

【００１２】（５）この光変調装置の製造方法におい
て、前記第１基板は、前記第２基板の前記微小ミラーを
傾斜駆動させるときの支点となる支持部を有し、前記第
２基板は、前記微小ミラーを傾斜駆動させるときの軸と
なる軸部を有し、前記接合工程で、前記第１基板の前記
支持部の自由端を、前記第２基板の前記軸部に接合して
もよい。

【００１３】（６）この光変調装置の製造方法におい
て、前記接着剤を前記第２基板に設けてもよい。

【００１４】これによれば、第２基板には支持部が形成
されないので、接着剤を表面に均一に設けることができ
る。

【００１５】（７）この光変調装置の製造方法におい
て、前記第２基板は、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と、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と、
を有し、前記接合工程で、前記第２基板の前記支持部の
自由端を、前記第１基板に接合してもよい。

【００１６】（８）この光変調装置の製造方法におい
て、前記接着剤を前記第１基板に設けてもよい。

【００１７】これによれば、第１基板には支持部が形成
されないので、接着剤を表面に均一に設けることができ
る。

【００１８】（９）この光変調装置の製造方法におい
て、前記第１基板は、シリコン基板であってもよい。

【００１９】（１０）この光変調装置の製造方法におい
て、前記第２基板は、前記微小ミラーが形成された第１
層と、前記第１層のベースとなる第２層と、前記第１及
び第２層の間に位置し前記第２層を除去するときのスト
ッパーとなる第３層と、を含み、前記接合工程後に、前
記第３層をストッパーとして前記第２層を除去すること
をさらに含んでもよい。

【００２０】これによれば、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。そのため、第２層
を除去するときに第３層で第１層を保護するので、微小
ミラーが損傷するのを防ぐことができる。

【００２１】（１１）本発明に係る光変調装置は、上記
方法から製造されてなる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図面を参照して説明する。ただし、本発明は、
以下の実施の形態に限定されるものではない。

【００２３】（第１の実施の形態）図１〜図１１は、本
発明を適用した第１の実施の形態に係る光変調装置及び
その製造方法を説明する図である。

【００２４】（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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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、例えばシリコンで
あってもよい。本実施の形態によれば、後述するよう
に、電極基板１００及びミラー基板２００を、高温に加
熱しなくても接合することができる。そのため、例え
ば、電極基板１００として、シリコン基板に半導体素子
が形成されたものを使用しても、接合時の加熱で半導体
素子が損傷することを防止できる。なお、電極基板１０
０は、例えばガラス基板などのシリコン以外の材料で形
成してもよい。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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２３０−２は支持部１５０−２、軸部２３０−３は支
持部１５０−３、軸部２３０−４は枠部２１０、にそれ
ぞれ固定される。

【００３２】ミラー基板２００は、枠部２１０と側壁部
１２０において、電極基板１００と接合される。このと
き、各支持部１５０は、対応する各軸部２３０と接合さ
れる。枠部２１０には、カバーガラス基板３００が接合
される。

【００３３】（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。

【００３４】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１３０
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。

【００３５】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。

【００３６】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）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２２０−１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、１３０−２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ＯＦＦ状態の切替時間を変化
させることで、例えば、２５６階調表示が可能となって
いる。

【００３７】（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。

【００３８】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（Ａ）〜図５（Ｄ）は、これ
を説明するための工程図である。

【００３９】図５（Ａ）に示すように、電極基板１００
のベースとなるシリコン基板１６０を準備する。シリコ
ン基板１６０には、図示しない半導体素子が形成されて
いてもよい。あるいは、電極基板１００のベースとなる
基板として、ガラス基板を準備してもよい。

【００４０】シリコン基板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、シ
リコン基板１６０を、例えば、水酸化カリウム水溶液に
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。シリコン基板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１２
０の高さ、言い換えれば、凹領域１１０の深さは、例え
ば、２μｍである。

【００４１】図５（Ｂ）に示すように、シリコン基板１
６０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．
２μｍ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。

【００４２】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。

【００４３】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。なお、第１基板１０
０Ａの駆動電極１３０が形成された面が、後述する第２
基板２００Ａとの接合面となる。

【００４４】次に、図６（Ａ）〜図７（Ｄ）に示すよう
に、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（Ａ）〜図６（Ｄ）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７（Ａ）〜図７（Ｄ）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。

【００４５】図６（Ａ）及び図７（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、本実施の形態では、微小ミラー、軸部及び支持部が
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。

【００４６】シリコン単結晶層２６０には、微小ミラ
ー、支持部及び軸部が形成される。シリコン単結晶層２
６０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。なお、シリコン基板２５０の厚さは、例えば、５２
５μｍ〜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。

【００４７】図６（Ｂ）及び図７（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２
６０の上部をパターニングすることにより、支持部２８
０を形成する。支持部２８０は、図１に示す支持部１５
０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、図６（Ｂ）及び図７
（Ｂ）に示すように、ミラー基板２００に支持部２８０
を形成してもよい。

【００４８】図６（Ｃ）及び図７（Ｃ）に示すように、
シリコン単結晶層２６０を覆うようにレジストＲ４を塗
布し、フォトリソグラフィによりレジストＲ４に所定の
パターニングをする。レジストＲ４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の下部をパターニングすることにより、微
小ミラー２２０及び軸部２３０を形成する。そして、レ
ジストＲ４を除去する。

【００４９】図６（Ｄ）及び図７（Ｄ）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。
微小ミラー２２０、軸部２３０、支持部２８０はシリコ
ンからできているので、これらの表面には、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２２
１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。

【００５０】以上により、ミラー基板２００となる第２
基板２００Ａが完成する。第２基板２００Ａは、微小ミ
ラー２２０が形成されたシリコン単結晶層２６０と、ベ
ースとなるシリコン基板２５０と、シリコン単結晶層２
６０とシリコン基板２５０との間に位置しシリコン基板
２５０を除去するときにストッパーとなるシリコン酸化
層２２５と、を含む。そして、第２基板２００Ａのう
ち、微小ミラー２２０を有するシリコン単結晶層２６０
が形成された面が、第１基板１００Ａとの接合面とな
る。

【００５１】これによれば、微小ミラー２２０、軸部２
３０、支持部２８０が破損しにくくなる。つまり、シリ
コン単結晶層２６０の厚みは、例えば、２μｍ〜４μｍ
と非常に小さいので、シリコン基板２５０がないと、微
小ミラー２２０等は容易に破損する。第２基板２００Ａ
は、シリコン単結晶層２６０とシリコン基板２５０が積
層する構造をしているので、微小ミラー２２０等が破れ
る等による破損は生じにくい。

【００５２】次に、第１基板１００Ａ（電極基板）及び
第２基板２００Ａ（ミラー基板）を接合する。本実施の
形態では、表面活性化接合（ＳＡＢ：Surface Activate
d Bonding）によって、両者を接合する。ここで、図８
は、表面活性化接合を説明する図である。また、図９
（Ａ）〜図１０（Ｄ）は、第１及び第２基板１００Ａ、
２００Ａを接合する工程以降の工程を示す図である。図
９（Ａ）〜図９（Ｄ）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１０
（Ａ）〜図１０（Ｄ）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。

【００５３】まず、図８に示すように、第１及び第２基
板１００Ａ、２００Ａを、真空装置４００内にセットす
る。図示するように、第１基板１００Ａの接合面と、第
２基板２００Ａの接合面と、が互いに対向するようにセ
ットしてもよい。こうすれば、両方の基板の接合面を活
性化した後、そのまま一方の基板を他方の基板に位置合
わせして重ね合わせることができる。なお、真空装置４
００にセットする前に、第１基板１００Ａの接合面及び
第２基板２００Ａの接合面を、洗浄することが好まし
い。これによって、各基板の表面に付着した微細なパー
ティクルを除去して、接合界面に未接合部が発生するの
を防止できる。

【００５４】第１及び第２基板１００Ａ、２００Ａをセ
ットした後、真空装置４００内の気体を排出して、その
圧力を大気圧よりも低くする。例えば、真空装置４００
内の圧力を、１×１０^-6Ｐａ程度に至るまで排気しても
よい。

【００５５】そして、第１基板１００Ａの接合面及び第
２基板２００Ａの接合面を、アルゴンなどの不活性ガス
のビームを照射することによってエッチングする。例え
ば、上下に対をなして設けられた複数の高速原子ビーム
源４１０、４２０（ＦＡＢ：Fast Atom Beam Source）
によって、各基板にアルゴンの原子ビーム４１２、４２
２を照射する。その場合、ビームのパワー及び照射角並
びにエッチング量を適切に制御する。こうして、各基板
の表面に付着した酸化物や気体分子などの層を除去する
ことができる。これによって、第１基板１００Ａの接合
面及び第２基板２００Ａの接合面は、他の原子との強力
な結合力を有するように活性化される。

【００５６】各基板の表面の酸化物などの層を除去する
手段は限定されず、例えば逆スパッタでエッチングして
もよい。また、第１及び第２基板１００Ａ、２００Ａの
接合面の全体をエッチングしてもよく、あるいは、接合
面のうち接合部となる部分をエッチングしてもよい。

【００５７】その後、シリンダ４３０によって、いずれ
か一方の基板（図８では第２基板２００Ａ）を、他方の
基板（図８では第１基板１００Ａ）に向けて加圧するこ
とで、両者を真空中において重ね合わせる。こうして、
図９（Ａ）及び図１０（Ａ）に示すように、第１及び第
２基板１００Ａ、２００Ａの両者間において、原子間の
結合が形成される。加圧時の圧力は、第１及び第２基板
１００Ａ、２００Ａのサイズや材料などによって適切な
値を選べばよい。あるいは、第１及び第２基板１００
Ａ、２００Ａを重ね合わせるだけで接合できれば、シリ
ンダ４３０で加圧しなくてもよい。例えば、第１及び第
２基板１００Ａ、２００Ａの接合部が、シリコン同士の
接合であれば、加圧しなくても接合することが可能であ
る。

【００５８】上述した工程は、常温で行ってもよい。す
なわち、表面活性化接合を適用することで、第１及び第
２基板１００Ａ、２００Ａを、高温に加熱しなくても接
合することができる。したがって、第１及び第２基板１
００Ａ、２００Ａに熱ストレスによるダメージを与えず
に接合を図ることができる。

【００５９】図９（Ａ）及び図１０（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１及び第２基板１００Ａ、
２００Ａは接合される。第１層であるシリコン単結晶層
２６０には、微小ミラー２２０、軸部２３０、支持部２
８０が形成されている。そして、第２基板２００Ａの支
持部２８の自由端２８１が第１基板１００Ａに接合され
ている。

【００６０】本実施の形態によれば、第１基板１００Ａ
（電極基板）及び第２基板２００Ａ（ミラー基板）の接
合面を活性化させ、両者を重ねることで接合する。これ
によれば、各基板を高温に加熱しなくても接合すること
ができる。そのため、各基板に対する熱ストレスを抑え
ることができる。さらに、加熱及び冷却工程を必須とし
ないので、各基板の熱膨張率の違いで接合界面が歪むこ
ともない。また、各基板の接合面の原子が結合力を有す
る状態で接合されるため、両者を強固に接合することが
できる。したがって、各基板の接合部の剥離や破壊が発
生するのを防止することができる。

【００６１】また、上述のように第２基板２００Ａに微
小ミラー２２０を形成した後、第２基板２００Ａを第１
基板１００Ａに接合すれば、第１基板１００Ａが無駄に
なるのを防ぐことができる。つまり、第２基板２００Ａ
を第１基板１００Ａに接合した後、第２基板２００Ａに
微小ミラーを形成する場合、不良の微小ミラーが形成さ
れると、第２基板２００Ａのみならず第１基板１００Ａ
も無駄になるのである。あるいは、第１及び第２基板１
００Ａ、２００Ａを接合した後に、第２基板２００Ａの
第１層２６０に微小ミラー２２０を形成しても構わな
い。

【００６２】図９（Ｂ）及び図１０（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２２０、軸部
２３０、支持部２８０が形成されたシリコン単結晶層２
６０がダメージを受けるのを防ぐことができる。従っ
て、光変調装置の歩留まりを高くすることが可能とな
る。

【００６３】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及び第２基板１００
Ａ、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。

【００６４】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。

【００６５】シリコン酸化層２２５があるので、ＫＯＨ
水溶液が駆動電極１３０の配置されている空間に入り込
むのを防ぐことができる。シリコン酸化層２２５がない
と、ＫＯＨ水溶液により駆動電極１３０がダメージを受
けるのである。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、ＴＭＡＨ（テトラメ
チルアンモニウムハイドロオキサイド）水溶液、ＥＤＰ
（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。

【００６６】ウエットエッチングの工程を行う場合に
は、第１基板１００Ａは、ガラス基板であることが好ま
しい。あるいは、第１基板１００Ａの外側の表面がシリ
コン酸化層などで覆われていることが好ましい。こうす
ることで、第１基板１００Ａを保護することができる。
なお、このことは、以下に示すドライエッチングの工程
でも同様である。

【００６７】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及び第２基板１００Ａ、
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。

【００６８】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及
び第２基板１００Ａ、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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】あるいは、ウエットエッチング、ドライエ
ッチング、研磨のうち、いずれかを組み合わせてシリコ
ン基板２５０を除去してもよい。例えば、研磨によりシ
リコン基板２５０の一部を除去した後、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てもよい。研磨のほうがエッチン
グよりもシリコン基板２５０を削る速度が大きく、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。したがって、研磨によってシリコ
ン基板２５０の大部分を速やかに除去し、エッチングに
よってシリコン基板２５０の残りの部分をシリコン単結
晶２６０にダメージを与えることなく高精度に除去する
ことができる。また、シリコン酸化層２２５をストッ
パーとしてシリコン基板２５０を除去するので、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。そのため、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。

【００７２】図９（Ｃ）及び図１０（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。

【００７３】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及びシリコン酸化層２２５に、例えば、異方
性のドライエッチングをする。これにより、反射層２２
７がパターニングされるとともに、微小ミラー２２０が
他の微小ミラー２２０と分離される。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。

【００７４】図９（Ｄ）及び図１０（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。カバーガラス基板３００は、例えば接着剤によって
第２基板２００に取り付けてもよい。

【００７５】微小ミラー２２０の表面を反射層とする場
合は、反射層２２７を形成することを省略してもよい。
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。

【００７６】なお、図７（Ｂ）及び図７（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２８０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２８０との結合部２９０（図
１０（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。

【００７７】図１１に示すように、第１及び第２基板１
００Ａ、２００Ａの接合形態の変形例として、接着剤４
４０を介在させることで各基板を接合してもよい。ここ
で、図１１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。

【００７８】接着剤４４０は、第１基板１００Ａ又は第
２基板２００Ａのいずれか一方に設けてもよく、それら
の両方に設けてもよい。接着剤４４０は、第１基板１０
０Ａの接合面及び第２基板２００Ａの接合面のうち、少
なくとも接合部となる部分に設ける。例えば、接着剤４
４０を第１基板１００Ａに設ける場合には、第１基板１
００Ａのうち、第２基板２００Ａの支持部２８０が接合
される部分を含む領域に設ける。あるいは、接着剤４４
０を第２基板２００Ａに設ける場合には、第２基板２０
０Ａのうち支持部２８０の自由端２８１を含む領域に設
ける。あるいは、第１基板１００Ａ又は第２基板２００
Ａの接合面の全体に設けても構わない。

【００７９】図示するように、接着剤４４０を、第１基
板１００Ａの接合面に設けることが好ましい。これによ
れば、第１基板１００Ａには凸部となる支持部が形成さ
れていないため、接着剤４４０を第１基板１００Ａの表
面に均一に設けることができる。なお、接着剤４４０
は、第１基板１００Ａの凹領域１１０だけでなく、その
四方に位置する側壁部１２０に至るまで設けてもよい。

【００８０】接着剤４４０は、第１基板１００Ａの接合
面に、スピンコート法によって設けてもよい。すなわ
ち、ペースト状の接着剤４４０を第１基板１００Ａに滴
下した後、第１基板１００Ａを高速で回転させて接着剤
４４０を表面に均一に塗布する。そして、第１基板１０
０Ａと第２基板２００Ａとを、接着剤４４０を介在させ
て重ね合わせ、接着剤４４０を硬化させるためのエネル
ギーを加える。例えば、接着剤４４０を加熱することで
硬化させてもよい。その後、第１及び第２基板１００
Ａ、２００Ａを冷却した後、上述したように光変調装置
を製造するためその他の工程を行う（図９（Ｂ）及び図
１０（Ｂ）など参照）。

【００８１】接着剤４４０の材料として、ベンゾシクロ
ブテンを使用してもよい。スピンコート法を適用する場
合、ベンゾシクロブテンを滴下した後、第１基板１００
Ａを約５０００ｒｐｍで、約３０秒間、回転させて均一
に塗布してもよい。その後の硬化させる工程では、第１
及び第２基板１００Ａ、２００Ａを、約２５０℃で約１
時間、加熱することで両者を接合してもよい。これによ
れば、第１及び第２基板１００Ａ、２００Ａの加熱温度
は、例えば陽極接合で加熱する温度よりも低温であるの
で、接合時の加熱で第１及び第２基板１００Ａ、２００
Ａに対する熱ストレスを抑えることができる。特に、第
１基板１００Ａとして、シリコン基板に半導体素子が形
成されたものを使用しても、接合時の加熱で半導体素子
が損傷することを防止できる。

【００８２】上述の他に、接着剤４４０の材料として、
例えば塗布シリコン酸化膜（ＳＯＧ：Spin On Glas
s）、ポリイミド樹脂などを使用してもよい。また、接
着剤４４０は、常温でペースト状のものを使用してもよ
く、フィルム状のものを使用してもよい。

【００８３】本変形例によれば、第１基板１００Ａ（電
極基板）及び第２基板（ミラー基板）を接着剤４４０を
介在させることで接合する。これによれば、仮に各基板
を加熱するとしても、接着剤４４０の接着力を発現させ
る温度の加熱で済むので、各基板に対する熱ストレスを
抑えることができる。また、接着剤４４０を設けるだけ
なので、簡単な工程で各基板を接合することができる。

【００８４】（第２の実施の形態）図１２（Ａ）〜図１
７は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る光変調
装置及びその製造方法を説明する図である。本実施の形
態では、第１の実施の形態で説明した内容のうち、いず
れかを選択的に適用することができる。本実施の形態で
は、第１基板１００Ｂに支持部１５０を形成する。

【００８５】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１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）は、
これを説明するための工程図である。

【００８６】図１２（Ａ）に示すように、シリコン基板
１６０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、シリコン基板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。

【００８７】図１２（Ｂ）に示すように、シリコン基板
１６０の全面に、駆動電極となる導電層１７０を形成す
る。

【００８８】図１２（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。

【００８９】図１２（Ｄ）に示すように、駆動電極１３
０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。

【００９０】次に、図１３（Ａ）〜図１４（Ｃ）に示す
ように、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１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）の工程図の断
面は、第１の実施の形態で説明した図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１４（Ａ）
〜図１４（Ｃ）の工程図の断面は、第１の実施の形態で
説明した図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。

【００９１】図１３（Ａ）及び図１４（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２６０が順に積層された構造のＳＯＩ基板
を準備する。本実施の形態では、シリコン単結晶層２６
０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２
２０の厚みと同じである。

【００９２】図１３（Ｂ）及び図１４（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。

【００９３】絶縁層２２１上にレジストＲ８を塗布し、
フォトリソグラフィによりレジストＲ８に所定のパター
ニングをする。レジストＲ８をマスクとして、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を
パターニングすることにより、微小ミラー２２０及び軸
部２３０を形成する。

【００９４】図１３（Ｃ）及び図１４（Ｃ）に示すよう
に、レジストＲ４を除去する。以上により、ミラー基板
２００となる第２基板２００Ｂが完成する。

【００９５】次に、第１基板１００Ｂ（電極基板）及び
第２基板２００Ｂ（ミラー基板）を接合する。ここで、
図１５（Ａ）〜図１６（Ｄ）は、第１及び第２基板１０
０Ｂ、２００Ｂを接合する工程以降の工程を示す図であ
る。図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）の工程図の断面は、第
１の実施の形態で示した図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１６（Ａ）〜図１６
（Ｄ）の工程図の断面は、第１の実施の形態で示した図
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。

【００９６】第１及び第２基板１００Ｂ、２００Ｂを、
表面活性化接合によって接合してもよい。表面活性化接
合の構成及び効果は、上述の実施の形態で説明した通り
である。

【００９７】図１５（Ａ）及び図１６（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１及び第２基板１００Ｂ、
２００Ｂは接合される。第１層であるシリコン単結晶層
２６０には、微小ミラー２２０、軸部２３０が形成され
ている。そして、第１基板１００Ｂの支持部１５０の自
由端１５１は軸部２３０に接合されている。

【００９８】図１５（Ｂ）及び図１６（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。

【００９９】図１５（Ｃ）及び図１６（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及びシリコン酸化層２２５に異方性のドライエッチン
グをする。これにより、反射層２２７がパターニングさ
れるとともに、微小ミラー２２０が他の微小ミラー２２
０と分離される。そして、レジストＲ６を除去する。第
１基板１００Ｂは、支持部１５０を含む電極基板１００
となる。微小ミラー２２０、軸部２３０及び枠部２１０
により、ミラー基板２００が構成される。

【０１００】図１５（Ｄ）及び図１６（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。

【０１０１】図１７に示すように、本実施の形態におい
ても、第１及び第２基板１００Ｂ、２００Ｂの接合形態
の変形例として、接着剤４４０を介在させることで各基
板を接合してもよい。ここで、図１７は、第１の実施の
形態で示した図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。

【０１０２】図示するように、接着剤４４０を、第２基
板２００Ｂの接合面に設けてもよい。これによれば、第
２基板２００Ｂには凸部となる支持部が形成されていな
いため、接着剤４４０を第２基板２００Ｂの表面に均一
に設けることができる。なお、接着剤４４０による接合
の構成及び効果は、上述の実施の形態で説明した通りで
ある。

【０１０３】本実施の形態においても、上述の実施の形
態と同様に、第１及び第２基板１００Ｂ、２００Ｂの接
合部の剥離や破壊が発生するのを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に
係る光変調装置を示す図である。

【図２】図２は、本発明を適用した第１の実施の形態に
係る光変調装置の一部を示す図である。

【図３】図３は、本発明を適用した第１の実施の形態に
係る光変調装置の一部を示す図である。

【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、本発明を適用し
た第１の実施の形態に係る光変調装置の一部を示す図で
ある。

【図５】図５（Ａ）から図５（Ｄ）は、本発明を適用し
た第１の実施の形態に係る光変調装置の製造方法を示す
図である。

【図６】図６（Ａ）から図６（Ｄ）は、本発明を適用し
た第１の実施の形態に係る光変調装置の製造方法を示す
図である。

【図７】図７（Ａ）から図７（Ｄ）は、本発明を適用し
た第１の実施の形態に係る光変調装置の製造方法を示す
図である。

【図８】図８は、本発明を適用した第１の実施の形態に
係る光変調装置の製造方法を示す図である。

【図９】図９（Ａ）から図９（Ｄ）は、本発明を適用し
た第１の実施の形態に係る光変調装置の製造方法を示す
図である。

【図１０】図１０（Ａ）から図１０（Ｄ）は、本発明を
適用した第１の実施の形態に係る光変調装置の製造方法
を示す図である。

【図１１】図１１は、本発明を適用した第１の実施の形
態に係る光変調装置の製造方法を示す図である。

【図１２】図１２（Ａ）から図１２（Ｄ）は、本発明を
適用した第２の実施の形態に係る光変調装置の製造方法
を示す図である。

【図１３】図１３（Ａ）から図１３（Ｃ）は、本発明を
適用した第２の実施の形態に係る光変調装置の製造方法
を示す図である。

【図１４】図１４（Ａ）から図１４（Ｃ）は、本発明を
適用した第２の実施の形態に係る光変調装置の製造方法
を示す図である。

【図１５】図１５（Ａ）から図１５（Ｄ）は、本発明を
適用した第２の実施の形態に係る光変調装置の製造方法
を示す図である。

【図１６】図１６（Ａ）から図１６（Ｄ）は、本発明を
適用した第２の実施の形態に係る光変調装置の製造方法
を示す図である。

【図１７】図１７は、本発明を適用した第２の実施の形
態に係る光変調装置の製造方法を示す図である。

【符号の説明】

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シリコン基板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２８１自由端２９０結合部３００カバーガラス基板４２２ビーム４４０接着剤Ｒ１〜Ｒ８レジスト

Claims

【特許請求の範囲】

【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
る光変調装置を製造する方法であって、前記駆動電極が形成される第１基板と、前記微小ミラー
が形成される第２基板と、のそれぞれの接合面をエッチ
ングして、結合力が発現するように活性化させること
と、前記第１及び第２基板を、重ね合わせることで接合する
ことと、を含む光変調装置の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の光変調装置の製造方法に
おいて、前記エッチング工程で、不活性ガスのビームを照射して
エッチングする光変調装置の製造方法。
【請求項３】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
る光変調装置を製造する方法であって、前記駆動電極が形成される第１基板と、前記微小ミラー
が形成される第２基板と、を接着剤を介在させることで
接合することを含む光変調装置の製造方法。
【請求項４】請求項３記載の光変調装置の製造方法に
おいて、前記接着剤の材料は、ベンゾシクロブテンである光変調
装置の製造方法。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかに記載
の光変調装置の製造方法において、前記第１基板は、前記第２基板の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有し、前記第２基板は、前記微小ミラーを傾斜駆動させるとき
の軸となる軸部を有し、前記接合工程で、前記第１基板の前記支持部の自由端
を、前記第２基板の前記軸部に接合する光変調装置の製
造方法。
【請求項６】請求項３又は請求項４のいずれかを引用
する請求項５記載の光変調装置の製造方法において、前記接着剤を前記第２基板に設ける光変調装置の製造方
法。
【請求項７】請求項１から請求項４のいずれかに記載
の光変調装置の製造方法において、前記第２基板は、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と、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と、を有
し、前記接合工程で、前記第２基板の前記支持部の自由端
を、前記第１基板に接合する光変調装置の製造方法。
【請求項８】請求項３又は請求項４のいずれかを引用
する請求項７記載の光変調装置の製造方法において、前記接着剤を前記第１基板に設ける光変調装置の製造方
法。
【請求項９】請求項１から請求項８のいずれかに記載
の光変調装置の製造方法において、前記第１基板は、シリコン基板である光変調装置の製造
方法。
【請求項１０】請求項１から請求項９のいずれかに記
載の光変調装置の製造方法において、前記第２基板は、前記微小ミラーが形成された第１層
と、前記第１層のベースとなる第２層と、前記第１及び
第２層の間に位置し前記第２層を除去するときのストッ
パーとなる第３層と、を含み、前記接合工程後に、前記第３層をストッパーとして前記
第２層を除去することをさらに含む光変調装置の製造方
法。
【請求項１１】請求項１から請求項１０のいずれかに
記載の方法から製造されてなる光変調装置。