JP2003195189A - 光変調素子およびその作製方法 - Google Patents

光変調素子およびその作製方法

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JP2003195189A
JP2003195189A JP2001391866A JP2001391866A JP2003195189A JP 2003195189 A JP2003195189 A JP 2003195189A JP 2001391866 A JP2001391866 A JP 2001391866A JP 2001391866 A JP2001391866 A JP 2001391866A JP 2003195189 A JP2003195189 A JP 2003195189A
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JP2001391866A
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Isao Tsuruma
功 鶴間
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光変調用可動部を光変調用固定部に対して離
間、近接させることによって光変調する素子において、
スティッキングの発生を防止するとともに、不良品の発
生や、成膜に係る工数の増加を防止する。 【解決手段】 基板10の表面から突出した突部材11を形
成し、その上から成膜を行なって光変調用固定部13、犠
牲層14および光変調用可動部15をこの順に形成し、光変
調用固定部13の上に、突部材11の形状に倣ったスペーサ
21を形成する。そして光変調用可動部15を支持するヒン
ジ19を、光変調用可動部15が光変調用固定部13に離間し
た位置から近接位置に移動するのに伴って、この可動部
15を基板10の表面と平行な面内での位置を変えるように
案内する形状とする。それにより、突部材11による可動
部15の凹部22にスペーサ21が入り込まないようにし、該
スペーサ21により可動部15が固定部13に密着することを
回避する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光変調素子に関し、
特に詳細には、基板に固定された光変調用固定部に対し
て離間、近接するように移動する光変調用可動部を備
え、これらの固定部および可動部を透過あるいはそこで
反射する光を、それら両者間の距離に応じて変調する光
変調素子に関するものである。
【０００２】また本発明は、上述のような光変調素子を
作製する方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】従来、特に１次元あるいは２次元的な広
がりを有する光を空間変調する光変調素子として、基板
と一体化された光変調用固定部と、それに対して離れた
離間位置と、それよりも固定部に近付いた近接位置との
間で移動する光変調用可動部との組合わせをマトリクス
状に配列して備え、これらの固定部および可動部を透過
あるいはそこで反射する光を、それら両者間の距離に応
じて変調する光変調素子が公知となっている。
【０００４】具体的には、例えば特開平１１−２５４７
５２号公報に示されるように、透明基板の上に固定部と
しての誘電体多層膜を形成するとともに、可動部として
別の誘電体多層膜を設け、透明基板から両誘電体多層膜
側に透過させる光を、これら両誘電体多層膜間の距離を
変えて干渉状態を変化させることにより変調する光変調
素子が知られている。図６は、この従来の光変調素子の
一例を示すものである。図示のようにこの光変調素子
は、例えばガラスからなる透明基板１と、この透明基板
１の上に形成された例えばＩＴＯからなる下部透明導電
膜２と、この透明導電膜２の上に形成された例えばＳｉ
Ｏ２およびＴｉＯ２からなる下部誘電体多層膜３と、そ
の上に形成されて周囲四方が囲われた空間を画成する例
えばＳｉＯ ２からなる支柱４と、この支柱４の上部に周
辺部が固定された例えばＳｉＯ２およびＴｉＯ２からな
る上部誘電体多層膜５と、その上に形成された例えばＩ
ＴＯからなる上部透明導電膜６とを備えてなるものであ
る。
【０００５】この光変調素子において上部誘電体多層膜
５は、下部透明導電膜２と上部透明導電膜６との間に電
界が印加されない状態では同図(1)に示すように基板１
から離れた離間位置を取り、電界が印加されると静電力
を受けて同図(2)に示すように基板１側の下部誘電体多
層膜３に密接した近接位置を取る。このように上部誘電
体多層膜５が離間位置にある場合と近接位置にある場合
とでは、基板１から上部誘電体多層膜５側に透過させる
光Ｌの誘電体多層膜３および５における干渉状態が変化
するので、上部誘電体多層膜５から出射する光の強度を
電界印加の有無に応じて変調可能となる。
【０００６】また同公報には、基板を透明部材から形成
して導光板とするとともに、その一表面に光変調用固定
部としての透明電極を形成し、導光板の両表面間を全反
射しながら進行する光を変調用可動部としての可撓薄膜
を透明電極に密着させることによってこの可撓薄膜側に
伝搬させ、可撓薄膜を導光板から離間させることによっ
てこの光伝搬を絶つようにした光変調素子も示されてい
る。
【０００７】また特開平１１−２３７５６３号公報に
は、基板上に光変調用固定部としての第１のミラーを形
成するとともに、それに対面させて光変調用可動部とし
てスリット状の開口を有する第２のミラーを設け、第１
のミラーに照射させた光を、第２のミラーと第１のミラ
ーとの距離を変えて第２のミラーによる反射回折を制御
することによって変調する光変調素子が開示されてい
る。
【０００８】なおこれらの光変調素子においては通常、
可動部を静電力によって移動させる電界を加えるための
１対の電極が基板側および可動部側に設けられ、これら
の電極を介した電界印加によって可動部が前記離間位置
から近接位置に移動されるようになっている。
【０００９】上述のような光変調素子は、１つの光変調
用固定部および可動部の組み合わせ毎に、そこを透過あ
るいはそこで反射する光を変調可能であるから、微小に
形成したこの組み合わせを１画素として１次元あるいは
２次元マトリクス状に配列することにより、光の空間変
調に好適に利用され得るものとなっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
固定部と可動部とを備えてなる光変調素子においては、
可動部が固定部に密着したままになる、いわゆるスティ
ッキングという現象が生じることがある。前述した特開
平１１−２３７５６３号公報には、このスティッキング
の発生を防止する構造も記載されている。その構造は、
基板側に可動部を受け止めるスペーサを設けて、可動部
が固定部に全面的に密着しないようにしたものである。
【００１１】図７は、このスペーサを図６の光変調素子
に適用した構成を示すものである。ここで同図の(1)、
(2)はそれぞれ、下部透明導電膜２と上部透明導電膜６
との間に電界が印加されない状態、電界が印加された状
態を示している。同図(2)に示されるように電界印加時
に上部誘電体多層膜５は、スペーサ７を介して下部誘電
体多層膜３に近接した状態となるので、上部誘電体多層
膜５が下部誘電体多層膜３に密着したままになることを
防止できる。
【００１２】しかし従来は、基板側に配される上記下部
誘電体多層膜３等の固定部を形成してからその上にスペ
ーサを形成し、次いでこの固定部およびスペーサとの間
に空隙をおいて上部誘電体多層膜５等の可動部を形成す
るようにしていたので、スペーサを形成する際に生じた
微細なパーティクルが上記空隙内に残ることがあった。
こうして残ったパーティクルは、その後の可動部等を形
成するリソグラフィ工程において生成膜に欠陥を与える
等の悪影響を及ぼし、結果的に光変調素子作製の歩留ま
り低下を招いていた。
【００１３】また特に、上述のように固定部および可動
部が共に多層膜からなる場合は、一旦成膜工程によって
固定部を形成してからスペーサを形成し、次いで再度成
膜工程によって可動部を形成する、というように成膜工
程を２回に分けて行なうことから工数が増えて、それが
光変調素子のコストアップを招くという問題も認められ
ていた。
【００１４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、スペーサを設けることによって可動部のスティ
ッキングの発生を防止可能で、しかもスペーサを形成す
ることによる不良品の発生や、成膜に係る工数の増加も
防止できる光変調素子およびその作製方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明による光変調素子
の作製方法は、前述したように、基板と、この基板と一
体化された光変調用固定部と、この固定部から離れた離
間位置と、それよりも該固定部に近付いた近接位置との
間で移動自在とされた光変調用可動部と、この可動部を
前記基板側に支持するヒンジと、前記近接位置にある可
動部を固定部から浮かせるスペーサと、前記可動部を静
電力によって移動させる電界を加えるための電極とを有
し、前記可動部および固定部を透過あるいはそこで反射
する光を、該可動部と固定部との距離に応じて変調する
光変調素子を作製する方法であって、前記基板の表面か
ら突出した突部材を形成し、その上から基板上に成膜を
行なって前記固定部、犠牲層および可動部をこの順に形
成し、次に前記ヒンジを、前記可動部が前記離間位置か
ら近接位置に移動するのに伴って、この可動部を前記基
板の表面と平行な面内での位置を変えるように案内する
形状に形成し、その後前記犠牲層を除去して、前記固定
部と可動部とを離間させる空隙および、前記突部材の上
に前記固定部の材料が成膜されてなるスペーサを形成す
ることを特徴とするものである。
【００１６】なお、この本発明による光変調素子の作製
方法においては、前記突部材を形成した後、その上に成
膜を行なって前記電極の一つとしての下部電極、前記固
定部、犠牲層、可動部および前記電極の一つとしての上
部電極をこの順に形成することが好ましい。
【００１７】また、この本発明による光変調素子の作製
方法においては、前記固定部、犠牲層および可動部を形
成した後、それらの外側において前記基板上に支柱を形
成し、この支柱と、前記固定部、犠牲層および可動部と
の間にレジストを充填させ、次にこのレジストの上端面
に沿って前記支柱と可動部とを連絡するヒンジを形成
し、その後前記犠牲層およびレジストを除去することが
望ましい。
【００１８】一方本発明による光変調素子は、基板と、
この基板と一体化された光変調用固定部と、この固定部
から離れた離間位置と、それよりも該固定部に近付いた
近接位置との間で移動自在とされた光変調用可動部と、
この可動部を前記基板側に支持するヒンジと、前記近接
位置にある可動部を固定部から浮かせるスペーサと、前
記可動部を静電力によって移動させる電界を加えるため
の電極とを有し、前記可動部および固定部を透過あるい
はそこで反射する光を、該可動部と固定部との距離に応
じて変調する光変調素子において、前記スペーサが、前
記突部材の上に前記固定部の材料が成膜されてなり、前
記可動部の基板側を向く面に、該可動部が前記離間位置
にある状態で前記スペーサに整合する凹部が形成されて
おり、前記ヒンジが、前記可動部が前記離間位置から近
接位置に移動するのに伴って、この可動部を前記基板の
表面と平行な面内での位置を変えるように案内する形状
とされていることを特徴とするものである。
【００１９】なお、この本発明による光変調素子におい
ては、前記固定部と基板との間に、前記電極の一つとし
ての下部電極が形成されるとともに、前記可動部の上側
に前記電極の一つとしての上部電極が形成されているこ
とが望ましい。
【００２０】また上記のヒンジとしては、前記可動部が
前記離間位置から前記近接位置に移動するのに伴って、
該可動部を基板の表面と平行な面内で旋回させる形状と
されたものや、上記の移動に伴って可動部を基板の表面
と平行な方向に平行移動させる形状とされたものを採用
することができる。
【００２１】他方上記の突部材は、導電性部材から形成
されて、前記電極を兼ねていることが望ましい。またこ
の突部材は、可動部と対応する位置よりも外側に延びた
部分を有し、この部分が、変調される光の範囲を規定す
る遮光部材として作用することが望ましい。
【００２２】また本発明の光変調素子においては、前記
固定部および可動部の組み合わせが複数、１次元あるい
は２次元アレイ状に並設されていることが望ましい。
【００２３】
【発明の効果】本発明による光変調素子の作製方法にお
いては、表面に突部材が形成された基板の上に成膜を行
なって固定部、犠牲層および可動部をこの順に形成する
ようにしているから、犠牲層を除去を除去して光変調素
子を完成させると、基板上には上記突部材の上に固定部
の材料が成膜されてなるスペーサが形成され、一方可動
部の基板側を向く面には、上記突部材の（つまりスペー
サの）凸形状に倣った凹部が形成されることになる。
【００２４】この状態で、仮に、可動部を基板の表面と
平行な面内での位置を変えることなく基板側の固定部に
近接させれば、スペーサは可動部の上記凹部に入り込ん
でしまうので、スペーサとしての作用を果たすことがで
きない。しかし本発明の方法においては、ヒンジを、可
動部が前記離間位置から近接位置に移動するのに伴っ
て、この可動部を基板の表面と平行な面内での位置を変
えるように案内する形状に形成しているから、この方法
によって作製された本発明の光変調素子においては、可
動部が上記近接位置に移動した際に、スペーサが可動部
の上記凹部に入り込むことがない。そこでスペーサは、
上記近接位置に移動した可動部を固定部に密着させない
というスペーサ本来の作用を果たし、それにより前述の
スティッキングが防止される。
【００２５】そして、本発明による光変調素子の作製方
法においては、上記のように表面に突部材が形成された
基板の上に成膜を行なって固定部、犠牲層および可動部
をこの順に形成するようにしているから、成膜工程が１
回にまとめて行なわれ、それにより工数を少なくして、
光変調素子のコストダウンが達成される。
【００２６】また、スペーサを形成するための突部材を
基板に形成した後、成膜工程を１回にまとめて行なうよ
うにしているので、突部材を形成する際に生じたパーテ
ィクルが犠牲層除去によって形成される空隙内に残るよ
うなことがなく、このパーティクルに起因する不良品の
発生を抑えて光変調素子作製の歩留まりを高めることが
できる。
【００２７】なお、この本発明による光変調素子の作製
方法において、前記突部材を形成した後、その上に成膜
を行なって下部電極、前記固定部、犠牲層、可動部およ
び上部電極をこの順に形成する場合は、１回にまとめた
成膜工程によって電界印加用の１対の電極も形成できる
ので、工数を抑える効果がより顕著なものとなる。
【００２８】また、この本発明による光変調素子の作製
方法において、前述のような支柱を形成し、この支柱
と、前記固定部、犠牲層および可動部との間に充填させ
たレジストの上端面に沿って支柱と可動部とを連絡する
ヒンジを形成する場合は、レジスト上端面をヒンジ形成
の際の支持面として利用することができ、それによりヒ
ンジを容易に作製可能となる。
【００２９】また本発明による光変調素子において、前
述の突部材が導電性部材から形成されて電極を兼ねてい
る場合は、この電極を別途形成する必要がなくなり、そ
れによってコストダウンの効果が得られる。
【００３０】さらにこの突部材が、可動部と対応する位
置よりも外側に延びた部分を有し、この部分が、変調さ
れる光の範囲を規定する遮光部材として作用している場
合は、そのような遮光部材を別途形成する必要がなく、
それによってこの場合もコストダウンが実現される。
【００３１】なおこの種の光変調素子において、被変調
光は１つの固定部と可動部との組み合わせ毎に変調され
るが、動く可動部の外側に、光が通過可能な間隙が生じ
ることが避けられない。そのような間隙を通って変調さ
れない光が洩れ出ることを防ぐためには、上述のような
遮光部材を設置することが必須となる。
【００３２】また本発明の光変調素子において、前記固
定部および可動部の組み合わせが複数、１次元あるいは
２次元アレイ状に並設されている場合には、それらの組
み合わせ１つを１画素として、光を空間変調することが
可能となる。そのような空間光変調素子は、画像の記録
あるいは表示に好適に利用され得るものとなる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態による光変調素子１を作製する工程を順を追って
示すものである。なおここでは、１画素となる部分につ
いて示してあるが、本実施の形態の光変調素子１は、こ
の１画素となる部分が２次元マトリクス状に配列されて
空間変調素子として形成されたものである。
【００３４】以下、この光変調素子１を作製する工程を
説明する。まず同図(1)に示すようにガラス基板10の上
に、スペーサを形成するためのＳｉＯ２からなる突部材
11を、通常のリソグラフィおよび、エッチングあるいは
リフトオフによって形成する。本例においてこの突部材
11は、それぞれ概略円柱状として４個形成され、一例と
してそれらを結ぶ線分が正方形となる状態に配設され
る。
【００３５】次いでその上に、同図(2)に示すように、
電界印加用電極としての下部透明導電膜12、光変調用固
定部としての下部誘電体多層膜13、犠牲層14、光変調用
可動部としての上部誘電体多層膜15、および電界印加用
電極としての上部透明導電膜16をこの順に成膜する。な
お透明導電膜12および16は例えばＩＴＯから、誘電体多
層膜13および15は例えばＴｉＯ２／ＳｉＯ２、Ｈｆ
Ｏｘ、ＺｒＯｘ等の積層膜あるいはその単層膜から、そ
して犠牲層14はＡｌ等から形成される。
【００３６】またこれらの成膜には、上記突部材11の形
状を正確にトレースするために、垂直方向（基板10の表
面と直角な方向）に異方性の高い成膜方法、例えば抵抗
加熱法やＥＢ蒸着法を適用するのが望ましい。それによ
り下部透明導電膜12、下部誘電体多層膜13、犠牲層14、
上部誘電体多層膜15、および上部透明導電膜16には、突
部材11の形状に倣った段部（下面側では凹部で、上面側
では凸部となる）が形成される。
【００３７】次に同図(3)に示すように、上部透明導電
膜16から犠牲層14までの側外方部分をドライエッチング
により除去する。このとき、エッチングガスとしてＣｌ
系、Ｆ系、Ｃｌ系のものを順に使用することにより、下
部誘電体多層膜13でエッチングストップさせる。
【００３８】次に同図(4)に示すように、エッチング除
去された上部透明導電膜16、上部誘電体多層膜15および
犠牲層14の部分に、例えばリフトオフあるいはエッチン
グにより、ＳｉＯ２からなる１対の支柱17を形成する。
【００３９】次に同図(5)に示すように、通常のスピン
塗布によってレジストを塗布した後、アッシングあるい
はアルカリ溶液（現像液）により、支柱17および上部透
明導電膜16の表面を露出させる。
【００４０】次に同図(6)に示すように、２本の支柱17
にヒンジ19を介して上部透明導電膜16を連結する。この
ヒンジ19は、一例として図３に示す平面形状を有するも
のであり、通常のフォトリソグラフィによって形成され
る。またその材料は例えばＴａとされるが、後述する犠
牲層14のウェットエッチングに用いられるエッチング液
に溶解しないものであれば、その他の材料が用いられて
もよい。なお本実施の形態ではこのヒンジ19が、上部透
明導電膜16に給電する配線としても利用される。
【００４１】ここで上記ヒンジ19は、レジスト18の上端
面に沿って形成される。つまり、この上端面がヒンジ形
成上の支持面として利用されるので、ヒンジ19を容易に
作製可能となる。
【００４２】次に同図(7)に示すように、上記レジスト1
8をアッシングにより除去し、その後ウェットエッチン
グにより犠牲層14を除去すると、本実施の形態の光変調
素子１が完成する。
【００４３】図２には、この完成した光変調素子１の側
断面形状を示してある。図示されるようにこの光変調素
子１は、基板10上に下部透明導電膜12および下部誘電体
多層膜13からなる下部構造が形成されるとともに、上部
誘電体多層膜15および上部透明導電膜16からなる上部構
造が、上記下部構造と対面する状態にして支柱17および
ヒンジ19により基板10上に支持されてなる。
【００４４】上記下部構造と上部構造との間には、犠牲
層14を除去したことによって空隙20が形成されている。
そして下部誘電体多層膜13の上面には、前記突部材11の
形状に倣って上方に突出した４個のスペーサ21が形成さ
れ、また上部誘電体多層膜15の下面には、同じく突部材
11の形状に倣って凹んだ４個の凹部22が形成されてい
る。
【００４５】この光変調素子１において下部透明導電膜
12と上部透明導電膜16との間には、ヒンジ19およびスイ
ッチ30を介して、直流電源31から電界が印加されるよう
になっている。図２の(1)、(2)はそれぞれ、この電界が
印加されない時の状態、電界が印加された時の状態を示
している。
【００４６】空間変調される光Ｌは、この光変調素子１
に対して基板10側から入射される。図２(1)に示す電界
非印加時に、上部誘電体多層膜15は下部誘電体多層膜13
から離れた位置（離間位置）を取る。なお、このとき上
部誘電体多層膜15は上部透明導電膜16と一体化されてお
り、この上部透明導電膜16の平面形状を図３の(1)に示
してある。それに対して、下部透明導電膜12と上部透明
導電膜16との間に電界が印加されると、上部誘電体多層
膜15は静電力を受けて下部誘電体多層膜13側に引き付け
られ、同図(2)に示すように下部誘電体多層膜13に近接
した位置（近接位置）を取る。
【００４７】上部誘電体多層膜15が上記離間位置と近接
位置にある状態では、それと下部誘電体多層膜13との間
の距離が変化することにより、それらによる光Ｌの干渉
状態が変化する。つまり、上部誘電体多層膜15と下部誘
電体多層膜13との間で往復する光Ｌが干渉によって互い
に強め合い、あるいは弱め合うようになる。そこで、上
部透明導電膜16から図中上方に出射する光Ｌの強度が、
上記電界印加の有無に応じて変調される。
【００４８】ここで、電界印加時に下部誘電体多層膜13
に近接した上部誘電体多層膜15には、下部誘電体多層膜
13の上面から突出している４個のスペーサ21が当接する
ので、該上部誘電体多層膜15は下部誘電体多層膜13に全
面的に密着することがない。そこで、上部誘電体多層膜
15が下部誘電体多層膜13に密着したままになる、いわゆ
るスティッキングが発生することが防止される。
【００４９】なお、下部誘電体多層膜13のスペーサ21と
上部誘電体多層膜15の凹部22は、ともに前記基板10上の
突部材11に倣って形成されたものであるから、電界が印
加されない時、これらのスペーサ21と凹部22は互いに整
合した位置にある。したがって、電界印加時に仮に上部
誘電体多層膜15がそのまま真っ直ぐに下降したとする
と、その凹部22にスペーサ21が入り込んでしまうので、
スペーサ21はスペーサとして作用し得ない。
【００５０】しかし本実施の形態においては、上部誘電
体多層膜15および上部透明導電膜16を支持するヒンジ19
が図３のような平面形状を有するものとされているの
で、上部誘電体多層膜15が上部透明導電膜16とともに下
部誘電体多層膜13側に引き付けられると、上部誘電体多
層膜15および上部透明導電膜16は基板10の表面と平行な
面内で旋回して、図３の(2)に示す位置を取る。このよ
うに上部誘電体多層膜15が旋回すると、その凹部22がス
ペーサ21と整合しない位置にずれるので、スペーサ21は
上部誘電体多層膜15の下面の凹部22以外の部分に当接
し、該上部誘電体多層膜15を下部誘電体多層膜13から離
すスペーサとしての作用を果たす。
【００５１】そして本実施の形態では、基板10の上に突
部材11を形成した後、その上に下部透明導電膜12、下部
誘電体多層膜13、犠牲層14、上部誘電体多層膜15および
上部透明導電膜16をこの順に成膜するようにしているか
ら、成膜工程が１回にまとめて行なわれ、それにより工
数を少なくして、光変調素子１のコストダウンが達成さ
れる。特にこの場合は、１回にまとめた成膜工程によっ
て電界印加用の透明導電膜12および16も形成しているの
で、工数を抑える効果がより顕著なものとなっている。
【００５２】また、スペーサを形成するための突部材11
を基板10に形成した後、成膜工程を１回にまとめて行な
うようにしているので、突部材11を形成する際に生じた
パーティクルが犠牲層除去によって形成する空隙20の中
に残るようなことがなく、このパーティクルに起因する
不良品の発生を抑えて光変調素子作製の歩留まりを高め
ることができる。
【００５３】なお上部誘電体多層膜15および上部透明導
電膜16を支持するヒンジとしては、図３に示したものの
他に、図４に示すような形状を有するヒンジ19’を採用
することもできる。なおこの図４は図３と同様に、(1)
が電界非印加時の状態を、(2)が電界印加時の状態を示
している。
【００５４】この図４のヒンジ19’は、軸Ｒの周りを捻
るように回転可能な４本のアーム部で支柱17に固定され
たものであり、このヒンジ19’に支持された上部誘電体
多層膜15および上部透明導電膜16が電界印加時に下側つ
まり基板10側に（図２参照）移動すると、それらの上部
誘電体多層膜15および上部透明導電膜16を図４(2)に示
すように、図中の上方に平行移動させるように案内す
る。それによりこの場合も、電界印加時には凹部22がス
ペーサ21と整合しない位置にずれるようになる。
【００５５】次に図５を参照して、本発明の第２の実施
形態による光変調素子40について説明する。同図は、こ
の光変調素子40を作製する工程を順を追って示してい
る。なおここでも、１画素となる部分について示してあ
るが、本実施の形態の光変調素子40は、この１画素とな
る部分が２次元マトリクス状に配列されて空間変調素子
として形成されたものである。
【００５６】まず同図(1)に示すようにガラス基板10の
上に、スペーサを形成するための１対の突部材41を、通
常のリソグラフィおよび、エッチングあるいはリフトオ
フによって形成する。本例においてこの突部材41は、電
界印加用の下部電極としても作用するものであり、Ｃｒ
やＣｒ／Ａｕから形成される。
【００５７】次いでその上に、同図(2)に示すように、
光変調用固定部としての下部誘電体多層膜13、犠牲層1
4、光変調用可動部としての上部誘電体多層膜15をこの
順に成膜する。なお誘電体多層膜13および15は例えばＴ
ｉＯ２／ＳｉＯ２、ＨｆＯｘ、ＺｒＯｘ等から、そして
犠牲層14はＡｌ等から形成される。このとき下部誘電体
多層膜13、犠牲層14および上部誘電体多層膜15には、突
部材41の形状に倣った段部が形成される。
【００５８】次に同図(3)に示すように、上部誘電体多
層膜15、犠牲層14および下部誘電体多層膜13の側外方部
分をドライエッチングにより除去する。このとき、エッ
チング液としてＦ系、Ｃｌ系、Ｆ系のものを順に使用す
る。
【００５９】次に同図(4)に示すように、エッチング除
去された上部誘電体多層膜15、犠牲層14および下部誘電
体多層膜13の部分に、例えばリフトオフあるいはエッチ
ングにより、ＳｉＯ２からなる１対の支柱17を形成す
る。
【００６０】次に同図(5)に示すように、上部誘電体多
層膜15、犠牲層14および下部誘電体多層膜13と支柱17と
の間の隙間にレジスト18を充填させる。次に同図(6)に
示すように、２本の支柱17にヒンジ19を介して上部誘電
体多層膜15と連結する。このヒンジ19は、例えば図３に
示したものを適用することができ、通常のフォトリソグ
ラフィによって形成される。またその材料は例えばＴａ
とされるが、犠牲層14のウェットエッチングに用いられ
るエッチング液に溶解しないものであれば、その他の材
料が用いられてもよい。なお本実施の形態ではこのヒン
ジ19が、電界印加用の上部電極としても利用される。
【００６１】次に同図(7)に示すように、上記レジスト1
8をアッシングにより除去し、その後ウェットエッチン
グにより犠牲層14を除去すると、本実施の形態の光変調
素子40が完成する。図示されるようにこの光変調素子40
は、基板10上に電界印加用電極としても作用する突部材
41および下部誘電体多層膜13からなる下部構造が形成さ
れるとともに、電界印加用電極としても作用するヒンジ
19および上部誘電体多層膜15からなる上部構造が、ヒン
ジ19自身および支柱17により基板10上に支持されてな
る。
【００６２】上記下部構造と上部構造との間には、犠牲
層14を除去したことによって空隙20が形成されている。
そして下部誘電体多層膜13の左右両端部の上面には、前
記突部材41の形状に倣って上方に突出した２個のスペー
サ42が形成され、また上部誘電体多層膜15の下面には、
同じく突部材41の形状に倣って凹んだ２個の凹部43が形
成されている。
【００６３】この光変調素子40において突部材41とヒン
ジ19との間には、図２に示したものと同様のスイッチ30
および直流電源31（ともに図示せず）を用いて電界が印
加されるようになっている。そしてこの場合も、第１の
実施形態の光変調素子１におけるのと同様にして、この
電界印加の有無に応じて光変調がなされる。
【００６４】ここで、電界印加によって下部誘電体多層
膜13に近接した上部誘電体多層膜15には、下部誘電体多
層膜13の上面から突出している２個のスペーサ42が当接
するので、該上部誘電体多層膜15は下部誘電体多層膜13
に全面的に密着することがない。そこで、上部誘電体多
層膜15が下部誘電体多層膜13に密着したままになる、い
わゆるスティッキングが発生することが防止される。
【００６５】なお、下部誘電体多層膜13のスペーサ42と
上部誘電体多層膜15の凹部43は、ともに前記基板10上の
突部材41に倣って形成されたものであるから、電界が印
加されない時、これらのスペーサ42と凹部43は互いに整
合した位置にある。したがって、電界印加時に仮に上部
誘電体多層膜15がそのまま真っ直ぐに下降したとする
と、その凹部43にスペーサ42が入り込んでしまうので、
スペーサ42はスペーサとして作用し得ない。
【００６６】しかし本実施の形態においても、上部誘電
体多層膜15を支持するヒンジ19が図３のような平面形状
を有するものとされているので、上部誘電体多層膜15が
下部誘電体多層膜13側に引き付けられると、上部誘電体
多層膜15は基板10の表面と平行な面内で旋回する。それ
により、上部誘電体多層膜15の凹部43がスペーサ42と整
合しない位置にずれるので、スペーサ42は上部誘電体多
層膜15の下面の凹部43以外の部分に当接し、該上部誘電
体多層膜15を下部誘電体多層膜13から離すスペーサとし
ての作用を果たす。
【００６７】また本実施の形態でも、基板10の上に突部
材41を形成した後、その上に下部誘電体多層膜13、犠牲
層14および上部誘電体多層膜15をこの順に成膜するよう
にしているから、成膜工程が１回にまとめて行なわれ、
それにより工数を少なくして、光変調素子40のコストダ
ウンが達成される。
【００６８】また、スペーサを形成するための突部材41
を基板10に形成した後、成膜工程を１回にまとめて行な
うようにしているので、突部材41を形成する際に生じた
パーティクルが犠牲層除去によって形成する空隙20の中
に残るようなことがなく、このパーティクルに起因する
不良品の発生を抑えて光変調素子作製の歩留まりを高め
ることができる。
【００６９】また本実施の形態では、突部材41が導電性
部材から形成されて電界印加用の電極を兼ねているか
ら、この電極を別途形成する必要がなくなり、それによ
ってコストダウンの効果が得られる。
【００７０】さらに本実施の形態では、突部材41が、上
部誘電体多層膜15と対応する位置よりも外側に延びた部
分を有し、この部分が、変調される光の範囲を規定する
遮光部材として作用する。そこで本実施の形態では、そ
のような遮光部材を別途形成する必要がなく、それによ
るコストダウンの効果も得られる。
【００７１】以上、光変調用固定部としての下部誘電体
多層膜13と、光変調用可動部としての上部誘電体多層膜
15との間の距離を変えることによって、それらを透過す
る光の干渉状態を変化させて光変調するように構成され
た光変調素子１、40について説明したが、本発明は、光
変調用固定部および光変調用可動部がそれ以外の構造を
有する光変調素子に対しても同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による光変調素子を作
製する工程を示す概略図
【図２】本発明の第１の実施形態による光変調素子の電
界非印加時の状態(1)と電界印加時の状態(2)を示す側断
面図
【図３】図２の光変調素子に形成されたヒンジの電界非
印加時の状態(1)と電界印加時の状態(2)を示す平面図
【図４】本発明に用いられ得る別のヒンジの電界非印加
時の状態(1)と電界印加時の状態(2)を示す平面図
【図５】本発明の第２の実施形態による光変調素子を作
製する工程を示す概略図
【図６】従来の光変調素子の電界非印加時の状態(1)と
電界印加時の状態(2)を示す側断面図
【図７】従来の別の光変調素子の電界非印加時の状態
(1)と電界印加時の状態(2)を示す側断面図
【符号の説明】
１、40 光変調素子 10 ガラス基板 11、41 突部材 12 下部透明導電膜 13 下部誘電体多層膜 14 犠牲層 15 上部誘電体多層膜 16 上部透明導電膜 17 支柱 18 レジスト 19、19’ ヒンジ 20 空隙 21、42 スペーサ 22、43 凹部 30 スイッチ 31 直流電源

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板と、 この基板と一体化された光変調用固定部と、 この固定部から離れた離間位置と、それよりも該固定部
    に近付いた近接位置との間で移動自在とされた光変調用
    可動部と、 この可動部を前記基板側に支持するヒンジと、 前記近接位置にある可動部を固定部から浮かせるスペー
    サと、 前記可動部を静電力によって移動させる電界を加えるた
    めの電極とを有し、 前記可動部および固定部を透過あるいはそこで反射する
    光を、該可動部と固定部との距離に応じて変調する光変
    調素子を作製する方法であって、 前記基板の表面から突出した突部材を形成し、 その上から基板上に成膜を行なって前記固定部、犠牲層
    および可動部をこの順に形成し、 次に前記ヒンジを、前記可動部が前記離間位置から近接
    位置に移動するのに伴って、この可動部を前記基板の表
    面と平行な面内での位置を変えるように案内する形状に
    形成し、 その後前記犠牲層を除去して、前記固定部と可動部とを
    離間させる空隙および、前記突部材の上に前記固定部の
    材料が成膜されてなるスペーサを形成することを特徴と
    する光変調素子の作製方法。
  2. 【請求項２】 前記突部材を形成した後、その上に成膜
    を行なって前記電極の一つとしての下部電極、前記固定
    部、犠牲層、可動部および前記電極の一つとしての上部
    電極をこの順に形成することを特徴とする請求項１記載
    の光変調素子の作製方法。
  3. 【請求項３】 前記固定部、犠牲層および可動部を形成
    した後、それらの外側において前記基板上に支柱を形成
    し、 この支柱と、前記固定部、犠牲層および可動部との間に
    レジストを充填させ、 次にこのレジストの上端面に沿って前記支柱と可動部と
    を連絡するヒンジを形成し、 その後前記犠牲層およびレジストを除去することを特徴
    とする請求項１または２記載の光変調素子の作製方法。
  4. 【請求項４】 基板と、 この基板と一体化された光変調用固定部と、 この固定部から離れた離間位置と、それよりも該固定部
    に近付いた近接位置との間で移動自在とされた光変調用
    可動部と、 この可動部を前記基板側に支持するヒンジと、 前記近接位置にある可動部を固定部から浮かせるスペー
    サと、 前記可動部を静電力によって移動させる電界を加えるた
    めの電極とを有し、 前記可動部および固定部を透過あるいはそこで反射する
    光を、該可動部と固定部との距離に応じて変調する光変
    調素子において、 前記スペーサが、前記突部材の上に前記固定部の材料が
    成膜されてなり、 前記可動部の基板側を向く面に、該可動部が前記離間位
    置にある状態で前記スペーサに整合する凹部が形成され
    ており、 前記ヒンジが、前記可動部が前記離間位置から近接位置
    に移動するのに伴って、この可動部を前記基板の表面と
    平行な面内での位置を変えるように案内する形状とされ
    ていることを特徴とする光変調素子。
  5. 【請求項５】 前記固定部と基板との間に、前記電極の
    一つとしての下部電極が形成されるとともに、前記可動
    部の上側に前記電極の一つとしての上部電極が形成され
    ていることを特徴とする請求項４記載の光変調素子。
  6. 【請求項６】 前記前記ヒンジが、前記可動部が前記離
    間位置から前記近接位置に移動するのに伴って、該可動
    部を前記基板の表面と平行な面内で旋回させる形状とさ
    れていることを特徴とする請求項４または５記載の光変
    調素子。
  7. 【請求項７】 前記前記ヒンジが、前記可動部が前記離
    間位置から前記近接位置に移動するのに伴って、該可動
    部を前記基板の表面と平行な方向に平行移動させる形状
    とされていることを特徴とする請求項４または５記載の
    光変調素子。
  8. 【請求項８】 前記突部材が導電性部材から形成され
    て、前記電極を兼ねていることを特徴とする請求項４か
    ら７いずれか１項記載の光変調素子。
  9. 【請求項９】 前記突部材が、前記可動部と対応する位
    置よりも外側に延びた部分を有し、この部分が、変調さ
    れる光の範囲を規定する遮光部材として作用することを
    特徴とする請求項４から８いずれか１項記載の光変調素
    子。
  10. 【請求項１０】 前記固定部および可動部の組み合わせ
    が複数、１次元あるいは２次元アレイ状に並設されてい
    ることを特徴とする請求項４から９いずれか１項記載の
    光変調素子。
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