JP2005078079A - 空間光変調器および空間光変調器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反射性デバイスアレイと、基板に結合された集積回路アクチュエータと、第1の電極アレイおよび第2の電極アレイとを有しており、集積回路アクチュエータはアクチュエータエレメントアレイを有しており、第1の電極アレイおよび第2の電極アレイはそれぞれアクチュエータエレメントの対向壁に結合されている。
【選択図】図1
Description
以下に特定のコンフィグレーションおよびアレンジメントに即して説明するが、これは例示に過ぎないことを理解されたい。当該の技術分野の技術者にとっては他のコンフィグレーションおよびアレンジメントも本発明の範囲から離れずに利用可能である。当該の技術分野の技術者にとっては本発明は種々のアプリケーションに使用可能である。
図1には本発明の実施例にしたがったSLM100の一部が示されている。実施例に応じて、SLM100は集積回路マイクロオプトエレクトロメカニカルシステムMOEMSのSLMであってもよいし、またマイクロエレクトロメカニカルシステムMEMSのSLMであってもよい。SLM100は付加的な熱絶縁層104を有する基板102を含む。第1の電極アレイ106は絶縁層104または基板102に結合されている。アクチュエータエレメント108は第1の電極アレイ106と第2の電極アレイ110とのあいだに結合されている。反射性デバイス112は第2の電極アレイ110に結合されている。このコンフィグレーションでは、第1の電極アレイ106を介して給電が行われたとき、アクチュエータエレメント108が反射性デバイス112を2方向(例えば上下方向)へ動かす。これはピストン運動に似た運動であると云える。1つの実施例では動きの距離は±1/4λであり、ここでλは図示されていない入射光の波長である。また別の実施例としてこの距離を±1/8λ,±1/16λなど、いっそう小さくすることもできる。
図3には本発明の実施例のSLM300の一部が示されている。SLM300はSLM100,200に類似しているが、第1の電極アレイ106に独立に制御される2つのセクション106A,106Bが設けられている点が異なっている。アクチュエータエレメント108はこれら2つの電極セクション106A,106Bに基づいて反射性デバイス112を4方向(上・下・右傾・左傾)へ運動させる。これはそのつど電極セクション106A,106Bの一方へ給電することにより達成される。例えば電極セクション106Aが給電される場合、アクチュエータエレメント108は図示されているように左方または右方へ傾き、これにしたがって反射性デバイス112も同方向へ運動する。電極セクション106Bへ給電される場合にはこれとは反対の結果となる。
以下にSLM100または900を製造する際に用いるべきプロセスの実施例400を説明する。ここでもこれまで知られている集積回路の製造プロセスまたはこれから開発される製造プロセスを本発明の範囲内で適用することができる。
図6〜図8には本発明の幾つかの実施例にしたがった種々の電極パターンが示されている。SLM100および/またはこれと共働するシステムの適用形態に依存して、種々の電極パターンを用いることができる。使用される電極パターンによりSLM100に用いられる自由度の数が定まる。もちろん図示の電極パターンは例示に過ぎず、本発明を制限するものではない。他の電極パターンも本発明の範囲内で使用可能である。例えば電極の数および配置の選定から所望の1つまたは複数の回転軸線の位置を定めることができる。これは集積回路アクチュエータを用いることの効用である。
本発明を特定のコンフィグレーションおよび配置構成について説明したが、これは例示にすぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。当該技術分野の技術者であれば本発明の範囲内で個々の点に種々の変更または修正が可能であることは明らかなはずである。すなわち本発明の範囲は上述の実施例によってではなく、特許請求の範囲およびこれと等価の事項によってのみ限定される。
102 基板
104 絶縁層
106 第1の電極アレイ
108 アクチュエータ素子
110 第2の電極アレイ
112 反射性デバイス
202 圧電構造体
204 導体デバイス
600 電極アレイのパターン
800 第3の電極アレイ
802 第4の電極アレイ
Claims (28)
- 集積回路マイクロオプトエレクトロメカニカルシステム(MOEMS)の空間光変調器において、
反射性デバイスアレイと、基板に結合された集積回路アクチュエータと、第1の電極アレイおよび第2の電極アレイとを有しており、
集積回路アクチュエータはアクチュエータエレメントアレイを有しており、
第1の電極アレイおよび第2の電極アレイはそれぞれアクチュエータエレメントの対向壁に結合されている
ことを特徴とする空間光変調器。 - 各アクチュエータエレメントおよび各電極は反射性デバイスを2方向に運動させるように構成されている、請求項1記載の空間光変調器。
- 各アクチュエータエレメントおよび各電極は反射性デバイスを4方向に運動させるように構成されている、請求項1記載の空間光変調器。
- 第2の電極アレイは第1の電極セクションおよび第2の電極セクションを有する、請求項1記載の空間光変調器。
- 第1の電極セクションおよび第2の電極セクションと第1の電極アレイとは各アクチュエータエレメントを介して反射性デバイスを傾けるように構成されている、請求項4記載の空間光変調器。
- 各アクチュエータエレメントと第2の電極アレイの各電極とのあいだに第1のカップリングデバイスが設けられており、第1の電極アレイの各電極間に第2のカップリングデバイスが設けられている、請求項1記載の空間光変調器。
- 各アクチュエータエレメントの隣接するものどうしはそれぞれ異なる高さを有する、請求項1記載の空間光変調器。
- アクチュエータエレメントは反射性デバイスを光の波長の約1/4だけ各方向へ運動させる、請求項2記載の空間光変調器。
- 第2の電極アレイはアクチュエータエレメントの第1の端部と反射性デバイスとのあいだに結合されており、第1の電極アレイはアクチュエータエレメントの第2の端部と基板とのあいだに結合されている、請求項1記載の空間光変調器。
- 各アクチュエータエレメントは反射性デバイス全体がカーブ状をなすように構成されている、請求項1記載の空間光変調器。
- 各アクチュエータエレメントは可変の波面パターンが光の反射によって生じるように基板上に種々の高さおよび位置で形成されている、請求項1記載の空間光変調器。
- 集積回路アクチュエータを有する空間光変調器の製造方法において、
(a)基板に導体のインタコネクトパターンを形成するステップと、
(b)導体のインタコネクトパターンに複数の圧電素子を形成するステップと、
(c)圧電素子の第1の端部に相応の電極を形成するステップと、
(d)圧電素子の第1の端部の電極にミラーを形成するステップと
を有する
ことを特徴とする空間光変調器の製造方法。 - 前記ステップ(a)は
(a1)導体のインタコネクトパターンをプレーティングするサブステップ
を含む、
請求項12記載の方法。 - 前記サブステップ(a1)ではニッケルを導体材料として用いる、請求項13記載の方法。
- 前記ステップ(b)は
(b1)圧電材料を導体のインタコネクトパターン上に堆積するサブステップと、
(b2)圧電材料にレジストをコーティングするサブステップと、
(b3)アクチュエータパターンをレジスト上に印刷するサブステップと、
(b4)アクチュエータの領域がコーティングされたまま残るようにレジストを現像するサブステップと、
(b5)圧電材料のうちマスクされていない領域を通して異方性エッチングを行うサブステップとを含む、
請求項12記載の方法。 - 前記サブステップ(b1)ではスパッタリング、蒸着およびプレーティングのうち少なくとも1つを用いる、請求項15記載の方法。
- 前記サブステップ(b5)ではケミカルアシストプラズマエッチング、スパッタリングおよびイオンミリング技術のうち少なくとも1つを用いる、請求項15記載の方法。
- 前記ステップ(c)は
(c1)導体の層を堆積するサブステップと、
(c2)導体の層にレジストをコーティングするサブステップと
を含む、
請求項12記載の方法。 - 前記ステップ(d)は
(d1)ミラーパターンをレジスト上に印刷するサブステップと、
(d2)ミラーパターンの領域が露光されるようにレジストを現像するサブステップと、
(d3)ミラーパターンの領域上にミラー材料を堆積するサブステップと、
(d4)残っている全てのレジストを除去するサブステップと
を含む、
請求項12記載の方法。 - シリコン、サファイアおよびシリコンオンサファイアのうち少なくとも1つを基板として用いる、請求項12記載の方法。
- (a)ミラーアレイを有する集積回路MOEMS空間光変調器で光を受信するステップと、
(b)MOEMS空間光変調器の集積回路PZTアクチュエータとこれに結合された電極とを介してミラーを運動させるステップと、
(c)ミラーの作用した光に基づいて波面を形成するステップとを有する
ことを特徴とする方法。 - 前記ステップ(b)において、それぞれアクチュエータエレメントの対向壁に結合された第1の電極アレイおよび第2の電極アレイに給電し、アクチュエータエレメントおよびこれに結合されたミラーを2方向へ運動させる、請求項21記載の方法。
- 2方向とは電極を支持する基板へ近づく方向と基板から離れる方向との2つである、請求項22記載の方法。
- 前記ステップ(b)において、アクチュエータエレメントの第1の壁に結合された第1の電極アレイの電極に給電し、アクチュエータエレメントの第2の壁に結合された第2の電極アレイのうち一方の電極セクションの電極に給電し、アクチュエータエレメントおよびこれに結合されたミラーを4方向へ運動させる、請求項21記載の方法。
- 4方向とはアクチュエータエレメントを支持する基板へ近づく方向、基板から離れる方向、および基板に対して傾いた2つの方向の4つである、請求項24記載の方法。
- アクチュエータエレメントは光の波長の約1/4だけ反射性デバイスを各方向へ運動させる、請求項21記載の方法。
- アクチュエータエレメントは光の波長の約1/4だけ反射性デバイスを各方向へ運動させる、請求項3記載の空間光変調器。
- 第1の電極アレイおよび第2の電極アレイに給電し、アクチュエータエレメントおよびこれに結合されたミラーを複数の方向へ運動させる、請求項21記載の方法。
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