JP2007233065A - 光偏向装置とその製造方法並びに光投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ミラー面となる平板部材の上面に穴などを生じさせることなく、平板部材の滑らか・安定な回転を可能にした構造の光偏向装置を実現する。
【解決手段】板状部材１０６の下面に略円弧形状の断面を持つ軸受け部１０８を設け、この軸受け部１０８内に規制部材１０９のストッパ１０９ａが入り込み、板状部材１０６の下面と支点部材１０５の頂部との係合、及び、軸受け部１０８の内面とストッパ１０９ａの下面との係合により、板状部材１０６は支点部材１０５の頂部を中心として回転可能に支持され、軸受け部１０８の側面に対向した規制部材１０９の側面により板状部材１０６の回転軸方向の位置が規制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、入射光に対する出射光の方向を変える光偏向装置とその製造方法に関し、電子写真方式のプリンタや複写機等の画像形成装置、投影プロジェクターやデジタルシアターシステム等の投影型画像映像表示装置に好適な技術に関する。

L.J.Hornbeckがねじり梁ヒンジのデジタルマイクロミラーデバイスを非特許文献１で開示している。P.F.VAN KesslやL.J.Hornbeckらが非特許文献２に示すように、その技術を発展させたマイクロミラー群を有する空間光変調装置がＤＭＤ（Digital Micromirror Devie）と呼ばれ画像投影装置に用いられている。

これらデバイスは一般的に、ミラーがヒンジと呼ばれる捩り梁により支持されている。ヒンジを用いることで、反射領域は減少するが、テキサスインスツルメンツ社のＤＭＤでは、ヒンジ部分とは別に表面に反射部材を設けた二階構造にしている。また、ヒンジを用いるため、実際の駆動する電圧は数十ボルトになるが、傾斜方向を切り換えるデータとして５Ｖないし７．５Ｖ程度で制御できるように、複数画素に一斉に加える数十ボルトのバイアス電圧と特別なバネ部材の復元力を組み合わせて傾斜の切り換えを行っている。

また、Chang-Hyeon JiとYong Kweon Kimが非特許文献３に報告したマイクロミラーデバイスでは剛性の無い基板上の軸受け状ヒンジを用いている。

また、本願出願人は、光反射領域を有する部材に与えられる電位に応じた静電引力により変位することにより、該光反射領域に入射する光束が反射方向を変えて偏向される光偏向装置において、基板と、複数の規制部材と、支点部材と、板状部材とを有し、前記複数の規制部材はそれぞれ上部にストッパを有し、前記基板の複数の端部にそれぞれ設けられ、前記支点部材は導電性を有する部材で構成される頂部を有し、前記基板の上面に設けられ、前記板状部材は固定端を持たず、上面に前記光反射領域を有し、少なくとも一部に導電性を有する部材からなる導電体層を有し、裏面の少なくとも前記頂部と接する接触点が導電性を有する部材からなり、前記基板と前記支点部材と前記ストッパの間の空間内で可動的に配置され、前記板状部材の電位を前記支点部材との接触により付与することを特徴とする光偏向装置の発明を特許出願している（特許文献１参照）。また、本願出願人は、板状部材に切り込みや穴や突起を形成した軸受け構造を持つ発明も特許出願している（特許文献２参照）。

Proc.SPIE Vol.1150,pp.86-102(1989) Proc.of THEIEEE,vol.86,No.8,pp1687-1704(1998) Micro Opto Electoro Mechanical Systems-MOEMS '99 特開２００４−７８１３６号公報 特開２００５−１９５７９８号公報 特開２００４−１３８８８１号公報 特許第３４９２４００号公報 特許第３４１１０１４号公報 特表２００２−５２５６７６号公報

ヒンジを用いた空間光変調器や光偏向装置では、ヒンジの剛性による復元力があるため駆動電圧が数十ボルトと高くなる。ハイビジョンや高解像度テレビ等では高精細化が求められ、画素数を増加する方向である。画素数を増加させる場合には、チップサイズが拡大することから、工程が特殊になり、また材料コストが増加する。そこで、画素を構成するミラー寸法を小さくすることが求められる。このため、ミラーを吊るヒンジの剛性がより高まり、駆動電圧を増加させることになる。さらに小型化する場合、ヒンジを細くする微細加工精度の制限により、ヒンジの剛性を低くするのは容易でない。また、小型化しない用途でもヒンジの剛性を弱め駆動電圧を低くしようとすると、ヒンジが撓み、ミラーの中心位置が維持できない。また、ヒンジを用いると、ヒンジが表面に形成され、光を反射する領域の面積が減少する。そこで、反射面をヒンジに吊られた駆動電極上に形成し、二重構造にすることで、反射領域を増加させる複雑な構造を採らざるを得ない。さらにミラーを電極に重ねるためにポストを形成するが、ポストに穴があるため、ミラーに光を反射できない領域が必然的に生じ、反射の効率の低下をまねく。これらのことから、ヒンジを用いる構造では、小型化すると素子構造が複雑で製造コストが高くなる問題がある。

Chang-Hyeon JiとYong Kweon Kimによるデバイスは簡易的な軸受け状ヒンジを使用しているが、矩形の枠内を板状軸が動くため安定が悪い。またミラーの支柱の加工が難しく、ミラーを10μm角程度に小型化することが困難であるという問題がある。軸受け状ヒンジは、その精度を確保することが難しく、ミラーを高密度にアレイ配置し、入射光の損失になるミラー間隔を狭くしようとすると、隣接ミラーの衝突が問題になる。特許文献２記載の光偏向装置においても、板状部材にくびれ、穴、突起を設けるため、板状部材の光反射領域の面積が犠牲になる。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、可動ミラーとして作用する平板部材を支持構造等を改良した光偏向装置とその製造方法、及び、かかる光偏向装置を用いた光投影装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、基板、前記基板上に形成された支点部材、前記基板上に形成された規制部材、上面が光反射面となる板状部材、及び、前記基板上に形成された電極群を有し、
前記板状部材は、その下面側にループ状の軸受け部を有し、
前記規制部材は、前記基板に対し略平行に張り出して前記軸受け部の内部に入り込むストッパを有し、
前記板状部材の下面と前記支点部材の頂部との係合、及び、前記軸受け部の内面と前記ストッパの下面との係合により、前記板状部材は前記支点部材の頂部を中心として回転可能に支持されるとともに、前記軸受け部の側面に対向した前記規制部材の側面により前記板状部材はその回転軸方向の位置を規制され、
前記電極群と前記板状部材との間に発生させた静電力により前記板状部材を前記支点部材の頂部を中心として回転させることにより、前記板状部材の光反射面に入射する光束の反射方向を変える光偏向装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に係る光偏向装置であって、前記軸受け部及び前記ストッパは略円弧状の断面板状を有することを特徴とする光偏向装置である。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明に係る光偏向装置であって、前記軸受け部の内面、及び、前記ストッパの前記軸受け部の内面と係合する面は、略等しい曲率半径を持つことを特徴とする光偏向装置である。

請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明に係る光偏向装置であって、前記板状部材は膜の積層からなり、その下層及び前記軸受け部は導体であることを特徴とする光偏向装置である。

請求項５記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明に係る光偏向装置であって、前記板状部材は膜の積層からなり、その下層及び前記軸受け部は絶縁体であることを特徴とする光偏向装置である。

請求項６記載の発明は、請求項４記載の発明に係る光偏向装置であって、前記規制部材及びストッパは導体であることを特徴とする光偏向装置である。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項記載の発明に係る光偏向装置の製造方法であって、犠牲層となるフォトレジストを平坦化した後、エッチング加工により軸受け部に対応した凹面を形成し、次に板状部材の下層となる材料を成膜し、次に前記凹面に沿うように犠牲層を成膜してパターンニングし、次に規制部材のストッパとなる膜を成膜する、ことを特徴とする光偏向装置の製造方法である。

請求項８記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項記載の発明に係る光偏向装置、前記光偏向装置の板状部材の光反射面を照明する光源、前記光偏向装置の板状部材が第１の傾斜方向に傾斜している時に前記光反射面で反射された光を外部へ投影させ、前記板状部材が第２の傾斜方向に傾斜している時に前記光反射面で反射された光を遮光し外部へ投影させない光学系を有することを特徴とする光投影装置である。

請求項１乃至６記載の発明によれば、板状部材は支点部材の頂部を支点として滑らかに回転でき、その回転軸がぶれにくく、板状部材の安定した回転が可能となるとともに、板状部材の上面（光反射面）には穴等ができないため、板状部材の上面全面を光反射面として利用可能となる。

請求項２記載の発明によれば、軸受け部及びストッパが略円弧状断面を持つため、ストッパに対し軸受け部が滑らかに滑り、板状部材の滑らかな回転が可能となる。特に、請求項３記載の発明によれば、軸受け部の内面と、それに係合するストッパの下面が略等しい曲率半径を持つため、ストッパに対する軸受け部の摩擦を更に減らし、より滑らかな平板部材の回転が可能となる。

請求項４記載の発明によれば、板状部材の下層が導体であるため、支点部材が導体である場合には、支点部材と板状部材の電気的な接触により板状部材の電位を確立できる。

請求項５記載の発明によれば、板状部材の下層が絶縁体であるため、電極群を板状部材の絶縁するための絶縁膜を電極群上に形成する必要がなく、このことは光偏向装置の製造工程の短縮・コスト削減につながる。

請求項６記載の発明によれば、軸受け部、規制部材及びストッパが導体であるため、それらの電機的接触によって、支点部材と板状部材の電気的な接触が離れても板状部材の電位を確立できる。

請求項７記載の発明によれば、容易に軸受け部とストッパの断面の曲率半径を略等しくすることができる。

請求項８記載の発明によれば、光偏向装置のＯＮ／ＯＦＦ制御による画素の明暗制御が良好で、高速な動作が可能で、長期的な信頼性が高く、低電圧で駆動でき、コントラスト比を向上できるので、高輝度でありながら高いコントラスト比を有する高精細な画像投影が可能な光投影装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、説明の重複を避けるため、以下の説明中で参照される複数の図面において同一部又は対応部に同一の符号を付す。

図１及び図２は本実施例に係る光偏向装置の構成を説明するための図であり、図３乃至１２は本実施例に係る光偏向装置の製造方法を説明するための図である。

図１において、（ａ）は光偏向装置の概略平面図（可動ミラーとして作用する板状部材は省略されている）、（ｂ）はＡ−Ｂ概略断面図、（ｃ）はＣ−Ｄ概略断面図、（ｄ）は概略側面図である。なお、（ａ）では、可動ミラーとして作用する板状部材は全面を覆うため省略されている。（ｄ）においても板状部材は省略されている。

本実施例に係る光偏向装置は、シリコン基板１０１を有し、このシリコン基板１０１上に酸化膜１０２が形成されて絶縁され、その上に支点部材１０５が形成され、また電極群１０３が形成されて酸化膜などの絶縁膜１０４で覆われている。光反射領域を有する導電性の板状部材１０６を有し、これは支点部材１０５の頂部を支点としてシーソーのように回転可能に支持された構造となっている。この板状部材１０６は、図１（ｂ）に示す方向（第１の傾斜方向）又はその逆の方向（第２の傾斜方向）に傾斜するが、その傾斜角はおおむね板状部材１０６の長さの半分で支点部材１０５の高さを割った値のａｒｃｓｉｎ（逆正弦）の値になる。

板状部材１０６は上下２層からなるが、その下層１０７に板状部材１０６を回転可能に支持するためのループ状の一対の軸受け部１０８が形成されている。本実施例では、軸受け部１０８は円弧状の断面を持つ形状とされている。なお、軸受け部１０８は、板状部材１０６の支点部材１０５と係合しない端側に配置されている。図１（ｅ）に最もよく示されているように、一対の軸受け部１０８に対応させて一対の規制部材１０９が設けられている。規制部材１０９は、シリコン基板１０１と略平行に外向きに張り出したストッパ１０９ａとを有する。このストッパ１０９ａは、図１（ｃ）に見られるように、内側より軸受け部１０８内に入り込み、軸受け部１０８の内面と係合する位置関係にある。そして、ストッパ１０９は円弧状断面となっており、その曲率半径は係合する軸受け部１０８の内面の曲率半径と略等しいものとされている。

図２は板状部材１０６の回転支持方法の説明図である。図示のように軸受け部１０８とストッパ１０９との接触と板状部材１０６と支点部材１０５の接触により、板状部材１０６の回転中心が決まる。軸受け部１０６の内面の曲率半径とストッパ１０９ａの曲率半径が略等しいため、板状部材１０６は、支点部材１０５の頂部を回転中心として滑らかに回転することができる。板状部材１０６の回転軸方向への移動は、軸受け部１０８の側面と対向した、規制部材１０９の垂直な側面によって規制される。

なお、ループ状の軸受け部１０８は、本実施例のように円弧断面とするのが好ましいが、多角形断面とすることも可能である。また、板状部材１０６の下層１０７は金属のような導電体であるが、絶縁体とすることも可能である。

規制部材１０９とストッパ１０９ａを導体にし、それらを支点部材１０５と同電位にすることで、板状部材１０６が回転の際に支点部材１０５から離れた場合でも、軸受け部１０８とストッパ１０９ａとが接することにより、板状部材１０６の電位を支点部材１０５と同電位にすることができる。板状部材１０６が支点部材１０５及び複数のストッパ１０９ａと電気的に接触する確率は、板状部材１０６が支点部材１０５のみと電気的に接触する確率に比較し高くなり、より安定して動作可能になる。支点部材１０５の電位を制御することにより板状部材１０６の電位が確立され、電極群１０３に与えた電位との差による静電力で、板状部材１０６の傾斜方向を第一傾斜方向又は第二傾斜方向に切り換えることができるため、板状部材１０６に入射した光束が反射される方向を切り換えることができる。なお、このような板状部材１０６の駆動の仕組みについては前記特許文献１に詳細に記載されているので、これ以上の説明は省略する。

軸受け部１０８が板状部材１０６の光反射面と反対側の下層１０７側に形成されることで、板状部材１０６の上面すなわち光反射面には穴などは無いため、板状部材１０６の上面全域を光反射領域とすることができる。したがって、本実施例の光偏向装置を２次元アレイ配列し、外部の光源より光束を入射させた場合、入射光束を反射する比率は、各光偏向装置の板状部材１０６の面積と、隣り合う光偏向装置の板状部材１０６間の隙間面積のみによって決まり、その比率を例えば９１％程度まで高めることができる。

次に、以上に説明した光偏向装置の代表的な製造工程について説明する。ここでは、板状部材１０６のサイズを１０μｍ角、その傾斜角を１０°とする。

工程ａ：図３に示すように、シリコン基板１０１となるシリコンウェハ上に絶縁膜１０２を形成する。

工程ｂ：図３に示すように、電極群１０３となるＡＬ膜をスパッタ法で２００ｎｍ厚に成膜し、有機レジストを用いフォトリソグラフィでパターンニングする。Ｃｌ２ガスによるＲＩＥ（Reactive Ion Etching）にてエッチングし電極を形成する。ＳｉＨ４とＮ２Ｏの混合ガスによるプラズマＣＤＶ法により、保護絶縁膜１０４である酸化膜を２５０ｎｍ厚に成膜する。

工程ｃ：図４に示すように、保護絶縁膜をフォトリソグラフィ法とＣＦ４とＨ２の混合ガスによるＲＩＥでエッチングし絶縁膜を開口する。タングステンＷを１μｍ成膜し、階調のあるフォトマスクを使用し、フォトリソグラフィ法で支点部材１０５を０．８７μｍの高さに形成する。

工程ｄ：図５に示すように、犠牲層２０１となるノボラック系フォトレジストを塗布し、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法により平坦化する。階調のあるフォトマスクを用い、フォトレジストを断面が円弧状の凹面２０２なるように形成する。この凹面２０２は、板状部材１０６の下層１０７の軸受け部１０８のループ形状の元になる。この際、凹面２０２が所定の曲率になるようにフォトマスクの階調を設定する。

工程ｅ：図６に示すように、板状部材１０６の下層１０７になる例えばＡＬやＡＬ−Ｔｉ合金などの金属膜２０３を１００ｎｍ厚に成膜し、フォトリソグラフィ法とＣｌ２ガスを用いるＲＩＥでエッチングする。

工程ｆ：図７に示すように、フォトレジストをスプレー塗布法により２００ｎｍ厚に塗布し（有機膜の蒸着法による成膜も可能である）、ＳｉＨ４とＮ２Ｏの混合ガスによるプラズマＣＶＤ法にて、Ｓｉ酸化膜を１００ｎｍ成膜する。フォトリソグラフィ法とＣＦ４とＨ２の混合ガスによるＲＩＥにてＳｉ酸化膜を開口する。Ｏ２のＲＩＥによりフォトレジストをエッチングする。

工程ｇ：図８に示すように、ＳｉＨ４とＮ２Ｏの混合ガスによるプラズマＣＶＤ法にてＳｉ酸化膜を３００ｎｍ厚に成膜する。

工程ｈ：図９に示すように、フォトリソグラフィ法とＣＦ４とＨ２の混合ガスのＲＩＥによりエッチングする。

工程ｉ：図１０に示すように、フォトレジストを塗布し、ＣＭＰ法で平坦化しる。

工程ｊ：図１１に示すように、板状部材１０６の上層になるＡＬやＡＬ−Ｔｉ合金などの金属膜２０４を１００ｎｍ厚に成膜し、フォトリソグラフィ法とＣｌ２ガスのＲＩＥによりエッチングする。図１１中の平面図では、板状部材１０６が全面を覆うので、その一部省いて示している。

工程ｋ：Ｏ２のプラズマにより等方性のエッチングを行い、ノボラック系フォトレジストの犠牲層を除去することにより、光偏向装置が完成する。なお、図１２中の平面図では、板状部材１０６が全面を覆うので、その一部を省いて示した。

図１３は本実施例に係る光偏向装置の構成を説明するための図であり、図１４乃至２３は本実施例に係る光偏向装置の製造方法を説明するための図である。

図１３において、（ａ）は光偏向装置の概略平面図（可動ミラーとして作用する板状部材は省略されている）、（ｂ）はＡ−Ｂ概略断面図、（ｃ）はＣ−Ｄ概略断面図、（ｄ）は概略側面図である。なお、（ａ）では、可動ミラーとして作用する板状部材は全面を覆うため、省略されている。（ｄ）においても板状部材が省略されている。

本実施例に係る光偏向装置は、規制部材１０９及びストッパ１０９ａが導体である。これ以外は前記実施例１と同様である。

次に、本実施例に係る光偏向装置の代表的な製造工程について説明する。なお、板状部材１０６のサイズを１０μｍ角、その傾斜角を１０°とする。

工程ａ：図１４に示すように、シリコン基板１０１となるシリコンウェハ上に絶縁膜１０２を形成する。

工程ｂ：図１４に示すように、電極群１０３となるＡＬ膜をスパッタ法で２００ｎｍ厚に成膜し、有機レジストを用いフォトリソグラフィでパターンニングする。Ｃｌ２ガスによるＲＩＥにてエッチングし、電極を形成する。ＳｉＨ４とＮ２Ｏの混合ガスによるプラズマＣＤＶ法により、保護絶縁膜１０４である酸化膜を２５０ｎｍ厚に成膜する。

工程ｃ：図１５に示すように、保護絶縁膜をフォトリソグラフィ法とＣＦ４とＨ２の混合ガスによるＲＩＥでエッチングし絶縁膜を開口する。タングステンＷを１μｍ厚に成膜し、階調のあるフォトマスクを使用し、フォトリソグラフィ法で支点部材１０５を０．８７μｍの高さに形成する。

工程ｄ：図１６に示すように、犠牲層２０１となるノボラック系フォトレジストを塗布し、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法により平坦化する。階調のあるフォトマスクを用い、フォトレジストを断面が円弧状の凹面２０２なるように形成する。この凹面２０２は、板状部材１０６の下層１０７に形成される軸受け部１０８のループ形状の元になる。この際、凹面２０２が所定の曲率になるように、フォトマスクの階調を設定する。

工程ｅ：図１７に示すように、板状部材１０６の下層１０７になる例えばＡＬやＡＬ−Ｔｉ合金などを１００ｎｍ厚に成膜し、フォトリソグラフィ法とＣＬ２を用いたＲＩＥでエッチングする。

工程ｆ：図１８に示すように、フォトレジストをスプレー塗布法により２００ｎｍ厚に塗布する（有機膜の蒸着法による成膜も可能である）。スパッタ法によりＡｌまたはＡｌＴｉ合金を１００ｎｍ厚に成膜し、フォトリソグラフィ法とＣＬ２のＲＩＥにて金属膜を開口する。そして、Ｏ２のＲＩＥによりフォトレジストをエッチングする。

工程ｇ：図１９に示すように、スパッタ法によりＡＬまたはＡＬ−Ｔｉ合金を３００ｎｍ厚に成膜する。

工程ｈ：図２０に示すように、フォトリソグラフィ法とＣＬ２のＲＩＥによりエッチングする。

工程ｉ：図２１に示すように、フォトレジストを塗布し、ＣＭＰ法で平坦化しる。

工程ｊ：図２２に示すように、板状部材１０６の上層（光反射層）になるＡＬやＡＬ−Ｔｉ合金など金属膜２０４を１００ｎｍ厚に成膜し、フォトリソグラフィ法とＣＬ２のＲＩＥによりエッチングする。図２２中の平面図では、板状部材１０６が全面を覆うので、その一部を省略している。

工程ｋ：図２３に示すように、Ｏ２のプラズマにより等方性のエッチングを行い、ノボラック系フォトレジストの犠牲層を除去することにより、光偏向装置を完成する。なお、図２３中の平面図では、板状部材１０６が全面を覆うので、その一部を省いた。

図２４は本実施例に係る光偏向装置の構成を説明するための図であり、図２５乃至３４は本実施例に係る光偏向装置の製造方法を説明するための図である。

図２４において、（ａ）は光偏向装置の概略平面図、（ｂ）はＡ−Ｂ概略断面図、（ｃ）はＣ−Ｄ概略断面図、（ｄ）は概略側面図である。なお、（ａ）では、可動ミラーとして作用する板状部材は全面を覆うため、省略されている。（ｄ）においても板状部材が省略されている。

本実施例に係る光偏向装置は、板状部材１０６の下層１０７及びそれに形成された軸受け部１０８が絶縁体である。また、電極群１０３として、板状部材の第一傾斜方向に２つの電極ａ，ｂ、第二傾斜方向に対し２つの電極ｃ，ｄが形成されている。駆動方法であるが、第一傾斜方向の電極ａ，ｂ間に電圧を印加すると板状部材１０６には中間の電位が誘導される。第二傾斜方向の電極ｃ，ｄに第一傾斜方向の電極ａ，ｂ間の中間の電位を与えると、第二傾斜方向では板状部材１０６と電極ｃ，ｄの間の電位差は無く、静電力が働かない。そのため、板状部材１０６は第一傾斜方向に傾斜する。なお、このような誘導式の駆動方法については前記特許文献１に詳細に記載されているため、これ以上の説明は省略する。

次に、本実施例に係る光偏向装置の代表的な製造工程について説明する。ここでは、板状部材１０６の寸法を１０μｍ角、その傾斜角を１０°としている。

工程ａ：図２５に示すように、シリコン基板１０１となるシリコンウェハ上に絶縁膜１０２を形成する。

工程ｂ：図２５に示すように、電極群１０３となるＡＬ膜をスパッタ法で２００ｎｍ厚に成膜し、有機レジストを用いフォトリソグラフィでパターンニングする。Ｃｌ２ガスによるＲＩＥにてエッチングし、電極を形成する。絶縁耐圧は板状部材１０６の下層１０７で確保できるので、前記各実施例の保護絶縁膜１０４を省くことが可能である。

工程ｃ：図２６に示すように、絶縁膜１０２をフォトリソグラフィ法とＣＦ４とＨ２の混合ガスによるＲＩＥでエッチングし絶縁膜１０２を開口する。ＣＶＤ法でポリシリコンを１μｍ厚に成膜し、階調のあるフォトマスクを使用し、フォトリソグラフィ法で支点部材１０５を０．８７μｍの高さに形成する。

工程ｄ：図２７に示すように、犠牲層２０１となるノボラック系フォトレジストを塗布し、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法により平坦化する。階調のあるフォトマスクを用い、フォトレジストを断面が円弧状の凹面２０２なるように形成する。この凹面２０２は、板状部材１０６の下層１０７に形成される軸受け部のループ形状の元になる。この際、凹面２０２が所定の曲率になるようにフォトマスクの階調を設定する。

工程ｅ：図２８に示すように、板状部材１０６の下層１０７になる絶縁膜２０３例えばＳｉＮ（シリコン窒化膜）などをＣＶＤ法で成膜し、フォトリソグラフィ法とＣＨＦ３とＨ２の混合ガスを用いたＲＩＥでエッチングする。

工程ｆ：図２９に示すように、フォトレジストをスプレー塗布法により２００ｎｍ厚に塗布する（有機膜の蒸着法による成膜も可能である）。ＳｉＨ４とＮ２Ｏの混合ガスによるプラズマＣＶＤ法にて、Ｓｉ酸化膜を１００ｎｍ厚に成膜する。フォトリソグラフィ法とＣＦ４とＨ２の混合ガスによるＲＩＥにてＳｉ酸化膜を開口する。Ｏ２のＲＩＥによりフォトレジストをエッチングする。

工程ｇ：図３０に示すように、ＳｉＨ４とＮ２Ｏの混合ガスによるプラズマＣＶＤ法にて、Ｓｉ酸化膜を３００ｎｍ厚に成膜する。

工程ｈ：図３１に示すように、絶縁膜をフォトリソグラフィ法とＣＦ４とＨ２の混合ガスのＲＩＥによりエッチングする。

工程ｉ：図３２に示すように、フォトレジストを塗布し、ＣＭＰ法で平坦化する。

工程ｊ：図３３に示すように、板状部材１０６の上層（光反射層）になるＡＬやＡＬ−Ｔｉ合金などの金属膜２０４を成膜し、フォトリソグラフィ法とＣＬ２のＲＩＥによりエッチングする。図３３中の平面図では、板状部材１０６が全面を覆うので、その一部を省いた。

工程ｋ：図３４に示すように、Ｏ２のプラズマにより等方性のエッチングを行い、ノボラック系フォトレジストの犠牲層を除去することにより、光偏向装置を完成する。なお、図３４中の平面図では、板状部材１０６は全面を覆うので、その一部を省いた。

図３５は、以上に説明した光偏向装置を用いた光投影装置８００の構成を示す。図３５において、光源８０２からの、ある広がり角を持った光は、例えば回転カラーフィルタ８０５を介して本発明の光偏向装置８０１（又はその２次元アレイ）に照射される。光偏向装置８０１の板状部材の光反射面からの反射光は、板状部材が第一の傾斜方向に傾斜している時には、遮光手段８０４とともに光学系を構成する投影レンズ８０３，８０６を経て投影スクリーン８１０に投影される。これがＯＮ状態である。しかし、光偏向装置８０１の板状部材が第二の傾斜方向に傾斜している時には、光反射面からの反射光は絞りである遮光手段８０４に遮られ投影スクリーンには投影されない。これがＯＦＦ状態である。

光偏向装置８０１の二次元アレイが用いられた場合、このＯＮ，ＯＦＦにより投影スクリーン８１０に像を形成することができる。光偏向装置８０１は、画像投影データの表示（すなわち画素の明暗表示）装置の光スイッチ手段として用いることができる。したがって、画素の明暗制御（すなわち光スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御）が良好で、迷光（反射方向が乱れた時に発生する隣接素子からの反射光）を抑制でき、高速な動作が可能で、長期的な信頼性が高く、低電圧で駆動でき、かつコントラスト比を向上できる。

実施例１に係る光偏向装置の構成を示す図である。 板状部材の回転支持構造の説明図である。 実施例１に係る光偏向装置の製造工程の説明図である。 図３に続く製造工程の説明図である。 図４に続く製造工程の説明図である。 図５に続く製造工程の説明図である。 図６に続く製造工程の説明図である。 図７に続く製造工程の説明図である。 図８に続く製造工程の説明図である。 図９に続く製造工程の説明図である。 図１０に続く製造工程の説明図である。 図１１に続く製造工程の説明図である。 実施例２に係る光偏向装置の構成を示す図である。 実施例２に係る光偏向装置の製造工程の説明図である。 図１４に続く製造工程の説明図である。 図１５に続く製造工程の説明図である。 図１６に続く製造工程の説明図である。 図１７に続く製造工程の説明図である。 図１８に続く製造工程の説明図である。 図１９に続く製造工程の説明図である。 図２０に続く製造工程の説明図である。 図２１に続く製造工程の説明図である。 図２２に続く製造工程の説明図である。 実施例３に係る光偏向装置の構成を示す図である。 実施例３に係る光偏向装置の製造工程の説明図である。 図２５に続く製造工程の説明図である。 図２６に続く製造工程の説明図である。 図２７に続く製造工程の説明図である。 図２８に続く製造工程の説明図である。 図２９に続く製造工程の説明図である。 図３０に続く製造工程の説明図である。 図３１に続く製造工程の説明図である。 図３２に続く製造工程の説明図である。 図３３に続く製造工程の説明図である。 実施例４に係る光投影装置の模式図である。

符号の説明

１０６ 板状部材
１０３ 電極群
１０５ 支点部材
１０８ 軸受け部
１０９ 規制部材
１０９ａ ストッパ
８０１ 光偏向装置（又はその２次元アレイ）
８０２ 光源
８０３，８０６ 投影レンズ
８０４ 遮光手段
８０５ 回転カラーフィルタ
８１０ 投影スクリーン

Claims (8)

1. 基板、
   前記基板上に形成された支点部材、
   前記基板上に形成された規制部材、
   上面が光反射面となる板状部材、及び
   前記基板上に形成された電極群を有し、
   前記板状部材は、その下面側にループ状の軸受け部を有し、
   前記規制部材は、前記基板に対し略平行に張り出して前記軸受け部の内部に入り込むストッパを有し、
   前記板状部材の下面と前記支点部材の頂部との係合、及び、前記軸受け部の内面と前記ストッパの下面との係合により、前記板状部材は前記支点部材の頂部を中心として回転可能に支持されるとともに、前記軸受け部の側面に対向した前記規制部材の側面により前記板状部材はその回転軸方向の位置を規制され、
   前記電極群と前記板状部材との間に発生させた静電力により前記板状部材を前記支点部材の頂部を中心として回転させることにより、前記板状部材の光反射面に入射する光束の反射方向を変える光偏向装置。
2. 請求項１記載の光偏向装置において、前記軸受け部及び前記ストッパは略円弧状の断面板状を有することを特徴とする光偏向装置。
3. 請求項１又は２記載の光偏向装置において、前記軸受け部の内面、及び、前記ストッパの前記軸受け部の内面と係合する面は、略等しい曲率半径を持つことを特徴とする光偏向装置。
4. 請求項１，２又は３記載の光偏向装置において、前記板状部材は膜の積層からなり、その下層及び前記軸受け部は導体であることを特徴とする光偏向装置。
5. 請求項１，２又は３記載の光偏向装置において、前記板状部材は膜の積層からなり、その下層及び前記軸受け部は絶縁体であることを特徴とした光偏向装置。
6. 請求項４記載の光偏向装置において、前記規制部材及びストッパは導体であることを特徴とする光偏向装置。
7. 犠牲層となるフォトレジストを平坦化した後、エッチング加工により軸受け部に対応した凹面を形成し、次に板状部材の下層となる材料を成膜し、次に前記凹面に沿うように犠牲層を成膜してパターンニングし、次に規制部材のストッパとなる膜を成膜する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の光偏向装置の製造方法。
8. 請求項１乃至６のいずれか１項記載の光偏向装置、
   前記光偏向装置の板状部材の光反射面を照明する光源、
   前記光偏向装置の板状部材が第１の傾斜方向に傾斜している時に前記光反射面で反射された光を外部へ投影させ、前記板状部材が第２の傾斜方向に傾斜している時に前記光反射面で反射された光を遮光し外部へ投影させない光学系、
   を有することを特徴とする光投影装置。

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