JP2005164861A - 光制御素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 反射膜20が設けられた反射部材10が、固定部材30に対して支持部材40により変位可能に固定されている。この光制御素子は、保持基板の表面に酸化層および半導体薄膜が順に積層されたいわゆるSOI基板を用い、反射部材10の形成予定領域を残して半導体薄膜を選択的に除去し、固定部材30の形成予定領域を残して保持基板および酸化層を選択的に除去することにより製造される。反射膜20の厚みは500nm以下とされることが好ましい。反射膜20の残留応力による反射部材10の反りを抑制し、反射部材10の平坦性を向上させることができる。
【選択図】 図1
Description
図1は本発明の第1の実施の形態に係る光制御素子の断面構造を表すものである。この光制御素子は、例えば1次元のバーコードを読み取るバーコードリーダにおいてレーザ光を走査するために用いられるものであり、変位可能な反射部材10と、反射部材10に設けられた反射膜20とを備えている。反射部材10は、固定部材30に対して支持部材40により固定されている。
NA=1.22×λ/d
NA=D/(2×L)
(式中、Dは反射部材10の最短寸法、λは入射する光の波長、dは絞り限界、Lは対象物と反射部材10との距離をそれぞれ表す。)
図14は本発明の第2の実施の形態に係る光制御素子の製造方法の流れを表すものであり、図15ないし図18はその工程を順に表すものである。この製造方法は、第1の実施の形態で説明した製造方法とは反射膜20を形成する工程の順番が異なるものである。なお、この製造方法は、第1の実施の形態に係る光制御素子を製造する場合に限られるものではないが、理解を容易とするために、第1の実施の形態で示した図1および図4に示したような支持部材40が反射部材10の一方の側に延長して設けられ、反射部材10は支持部材40の延長方向における長さの方が延長方向に対して垂直な方向における長さよりも長くなっている光制御素子を製造する場合について説明する。また、第1の実施の形態と製造工程が重複する部分については、図7および図8を参照して説明する。
図19は、第2の実施の形態の変形例に係る光制御素子の製造方法の流れを表すものであり、図20および図21はその工程を順に表すものである。第2の実施の形態と同一の工程についてはその図面を参照し同一の符号を用いて説明する。まず、図7に示した工程により、反射部材10の形成予定領域10Aを残してSOI基板50の半導体薄膜53を選択的に除去する(ステップS201)。
図22は、本発明の第3の実施の形態に係る光制御素子の製造方法の流れを表すものであり、図23はその工程を表すものである。この製造方法は、保持基板51を選択的に除去する際に、二回に分けて異なる方法で行なうことが、第1の実施の形態で説明した製造方法とは異なるものである。なお、この製造方法は、第1の実施の形態に係る光制御素子を製造する場合に限られるものではないが、理解を容易とするために、第1の実施の形態で示した図1および図4に示したような支持部材40が反射部材10の一方の側に延長して設けられ、反射部材10は支持部材40の延長方向における長さの方が延長方向に対して垂直な方向における長さよりも長くなっている光制御素子を製造する場合について説明する。また、第1の実施の形態と製造工程が重複する部分については、図7ないし図13を参照して説明する。
図28は、本発明の第4の実施の形態に係る光制御素子の構成を表すものである。この光制御素子は第1の実施の形態と同様に、反射部材10が固定部材30に対して支持部材40により変位可能に配設されたものである。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
図30および図31は、本発明の第5の実施の形態に係る光制御素子の構成を表すものである。この光制御素子は、支持部材40が反射部材10に対して3個取り付けられていることを除いては、第4の実施の形態の光制御素子と同様である。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
Claims (30)
- 光の進路を変更する光制御素子であって、
反射部材と、
この反射部材に設けられた厚み500nm以下の反射膜と
を備えたことを特徴とする光制御素子。 - 前記反射部材は、保持基板の表面に酸化層および半導体薄膜が順に積層された基板を加工することにより形成されたことを特徴とする請求項1記載の光制御素子。
- 前記反射部材は、中心を通る長さが600μm以上であることを特徴とする請求項1記載の光制御素子。
- 更に、
前記反射部材を変位可能に支持する支持部材と、
この支持部材を固定する固定部材と
を備えたことを特徴とする請求項1記載の光制御素子。 - 前記支持部材は、熱膨張率の異なる複数の層を積層した積層構造を有し、各層の熱膨張率の差を利用して前記反射部材を変位させることを特徴とする請求項4記載の光制御素子。
- 前記支持部材は、不純物を添加した半導体材料よりなる通電層と、この通電層よりも熱膨張率の高い材料よりなる膨張層とを有することを特徴とする請求項5記載の光制御素子。
- 前記支持部材は前記反射部材の一方の側に延長して設けられ、前記反射部材は前記支持部の延長方向における長さの方が延長方向に対して垂直な方向における長さよりも長いことを特徴とする請求項5記載の光制御素子。
- 前記支持部材は2個設けられたことを特徴とする請求項7記載の光制御素子。
- 前記2個の支持部材はそれぞれ通電層を有し、各通電層は互いに電気的につながっていることを特徴とする請求項8記載の光制御素子。
- 反射部材が固定部材に対して支持部材により変位可能に配設された光制御素子であって、
前記支持部材は前記反射部材に対して2個設けられており、
前記各支持部材は、前記反射部材に対して互いに異なる位置で取り付けられた反射部材取付部と、この反射部材取付部から前記反射部材の周囲を囲むように延長された延長部とを有する
ことを特徴とする光制御素子。 - 前記各支持部材は回転対称に配置されたことを特徴とする請求項10記載の光制御素子。
- 前記各支持部材は、熱膨張率の異なる複数の層を積層した積層構造を有し、各層の熱膨張率の差を利用して前記反射部材を変位させることを特徴とする請求項10記載の光制御素子。
- 前記各支持部材は、不純物を添加した半導体材料よりなる通電層と、この通電層よりも熱膨張率の高い材料よりなる膨張層とを有することを特徴とする請求項12記載の光制御素子。
- 前記通電層は前記各支持部材ごとに制御することができるように個別に独立して設けられたことを特徴とする請求項13記載の光制御素子。
- 前記反射部材は、保持基板の表面に酸化層および半導体薄膜が順に積層された基板を加工することにより形成されたことを特徴とする請求項10記載の光制御素子。
- 更に、前記反射部材に設けられた厚み500nm以下の反射膜を有することを特徴とする請求項10記載の光制御素子。
- 反射部材が固定部材に対して支持部材により変位可能に配設された光制御素子であって、
前記支持部材は前記反射部材に対して3個以上設けられており、
前記各支持部材は、前記反射部材に対して互いに異なる位置で取り付けられた反射部材取付部と、この反射部材取付部から前記反射部材の周囲を囲むように延長された延長部とを有する
ことを特徴とする光制御素子。 - 前記各支持部材は回転対称に配置されたことを特徴とする請求項17記載の光制御素子。
- 前記各支持部材は、熱膨張率の異なる複数の層を積層した積層構造を有し、各層の熱膨張率の差を利用して前記反射部材を変位させることを特徴とする請求項17記載の光制御素子。
- 前記各支持部材は、不純物を添加した半導体材料よりなる通電層と、この通電層よりも熱膨張率の高い材料よりなる膨張層とを有することを特徴とする請求項19記載の光制御素子。
- 前記通電層は前記各支持部材ごとに制御することができるように個別に独立して設けられたことを特徴とする請求項20記載の光制御素子。
- 前記反射部材は、保持基板の表面に酸化層および半導体薄膜が順に積層された基板を加工することにより形成されたことを特徴とする請求項17記載の光制御素子。
- 更に、前記反射部材に設けられた厚み500nm以下の反射膜を有することを特徴とする請求項17記載の光制御素子。
- 反射部材が固定部材に対して変位可能に配設された光制御素子の製造方法であって、
保持基板の表面に酸化層および半導体薄膜が順に積層された基板を用い、前記半導体薄膜のうち前記反射部材の形成予定領域を残して他の少なくとも一部を選択的に除去すると共に、前記保持基板および前記酸化層のうち前記固定部材の形成予定領域を残して他の少なくとも一部を選択的に除去し、前記反射部材および前記固定部材を形成する工程と、
前記保持基板を選択的に除去したのち、前記反射部材または前記反射部材の形成予定領域に反射膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする光制御素子の製造方法。 - 前記保持基板および前記酸化層を選択的に除去する前に、前記固定部材の形成予定領域と前記反射部材の形成予定領域とを部分的につなぐ連結部材を形成し、前記反射部材および前記固定部材を形成したのちに前記連結部材を切断することを特徴とする請求項24記載の光制御素子の製造方法。
- 反射部材が固定部材に対して変位可能に配設された光制御素子を、保持基板の表面に酸化層および半導体薄膜が順に積層された基板を用いて製造する光制御素子の製造方法であって、
前記半導体薄膜のうち前記反射部材の形成予定領域を残して他の少なくとも一部を選択的に除去すると共に、前記保持基板および前記酸化層のうち前記固定部材の形成予定領域を残して他の少なくとも一部を選択的に除去し、前記反射部材および前記固定部材を形成する工程を含み、
前記保持基板を選択的に除去する際に、複数回に分けて異なる方法で行う
ことを特徴とする光制御素子の製造方法。 - 前記保持基板を選択的に除去する際に、少なくとも最後の工程は、冷却しなくても前記半導体薄膜が100℃以上に加熱されない方法により行うことを特徴とする請求項26記載の光制御素子の製造方法。
- 前記保持基板を選択的に除去する際に、少なくとも最後の工程は、等方性エッチングにより行うことを特徴とする請求項26記載の光制御素子の製造方法。
- 前記保持基板を選択的に除去する工程を少なくとも1回行ったのち、前記反射部材または前記反射部材の形成予定領域に反射膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項26記載の光制御素子の製造方法。
- 前記保持基板および前記酸化層を選択的に除去する前に、前記固定部材の形成予定領域と前記反射部材の形成予定領域とを部分的につなぐ連結部材を形成し、前記反射部材および前記固定部材を形成したのちに前記連結部材を切断することを特徴とする請求項26記載の光制御素子の製造方法。
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