JP2008209616A - 光偏向装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒンジ等で支持されないミラー部材を、電極との間に作用する静電引力により支点部材を支点として制御された方向に傾斜させて保持するタイプの光偏向装置の製造を容易にする。
【解決手段】支点部材１０６と電極１０３が形成された第１の基板１００と、ミラー面を有する板状部材２０３とその移動範囲規制用の規制部材２０４が形成された、透明パッケージを兼ねる透明な第２の基板２００とを接合した構造である。両基板とその接合部分で板状部材２０３の運動空間は気密封止される。接合前の第１の基板は一般的なＬＳＩプロセスによって、接合前の第２の基板は一般的なＭＥＭＳプロセスによって容易に製作可能である。
【選択図】図５

Description

本発明は、入射光を反射する小さなミラー部材の姿勢を制御することにより、入射光の反射方向を２以上の方向に切り替える光偏向装置及びその製造方法に関する。

本出願人は、ミラー面を持つ板状部材を、ヒンジ等で支持することなく、規制された空間内に可動的に配置し、支点部材の周囲に配設された複数の電極と該板状部材との間に作用する静電引力によって、該板状部材を、該支点部材を支点として制御された方向に傾斜させた状態に保持する光偏向装置、その製造方法及び駆動方法に関する発明を特許出願済みである（例えば特許文献１，２，３等参照）。本発明は、このようなタイプの光偏向装置及びその製造方法に関するものである。

ミラー部材をヒンジで支持するタイプの光偏向装置も知られている（例えば特許文献４参照）。

特開２００４−７８１３６号公報 特開２００６−１１９３６１号公報 特開２００６−１３３３９４号公報 特表２００２−５２５６７６号公報

特許文献４に記載されているようなミラー部材をヒンジで支持するタイプの光偏向装置は、微細化しようとすると、ヒンジの剛性が増加して駆動電圧が増加し、ヒンジの加工精度を確保することが難しくなり、また、ヒンジを細く短いものにするとヒンジの塑性変形が起きやすい等の問題がある。

一方、特許文献１等に記載されている光偏向装置は、ミラー部材としての板状部材を支持するヒンジ等は存在しないため、上に述べたようなヒンジに係わる問題点がなく、また、構造的に板状部材の微細化も容易である。しかしながら、改善すべき課題が残されている。例えば、装置全体をＬＳＩプロセスで製作することは可能であるが、有機レジスト上に金属薄膜を成膜する工程のような専用の製造装置を必要とする工程が含まれるため、他のＬＳＩデバイスの製造工程と整合しない面がある。犠牲層除去後に板状部材の付着（スティクション）を防止するために表面エネルギーの低い有機膜を成膜する際に、板状部材が傾斜している状態では板状部材に隠れた部分に成膜しにくい。透明な窓を持つ専用のパッケージ容器を用いて装置のパッケージを行う必要がある等である。

本発明は、特許文献１等に記載されているタイプの光偏向装置に関するものであり、上述の如き課題について改善した光偏向装置とその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明に係る光偏向装置は、支点部材と、該支点部材の周囲に配設された複数の電極と、ミラー面を有する板状部材とを具備し、前記板状部材と前記電極との間に作用する静電引力により、前記板状部材が前記支点部材を支点として傾斜した状態に保持され、その傾斜方向が２以上の方向に切り替え可能な光偏向装置であって、
前記支点部材及び前記電極が形成された第１の基板と、規制部材が形成されるとともに前記板状部材が該規制部材により規制された範囲内において自由に移動可能な状態に形成された透明な第２の基板とを接合してなり、接合された前記第１と第２の基板及び該両基板の接合部分によって、前記板状部材の運動空間が気密封止されたことを特徴とする。

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において、前記第２の基板に、該第２の基板と前記板状部材との接触面積を減らすための付着防止部材を形成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明に係る光偏向装置において、前記第１の基板に前記支点部材及び前記電極を複数組アレイ配列し、かつ、前記第２の基板に前記規制部材及び前記板状部材を複数組アレイ配列したことを特徴とする。

請求項４記載の発明に係る光偏向装置の製造方法は、支点部材と、該支点部材の周囲に配設された複数の電極と、ミラー面を有する板状部材とを具備し、前記板状部材と前記電極との間に作用する静電引力により、前記板状部材が前記支点部材を支点として傾斜した状態に保持され、その傾斜方向が２以上の方向に切り替え可能な光偏向装置の製造方法であって、
第１の基板に前記支点部材及び前記電極を形成する第１工程、透明な第２の基板に、規制部材を形成するとともに、前記板状部材を該規制部材により規制される範囲内において自由に移動可能な状態に形成する第２工程、前記第１工程後の前記第１の基板と、前記第２工程後の前記第２の基板とを接合する第３工程を有し、前記第３工程により接合された前記第１と第２の基板及びその接合部分によって前記板状部材の運動空間が気密封止されることを特徴とする。

本発明の光偏向装置は、支点部材及び電極が形成された第１の基板と、ミラー面を有する可動の板状部材及びその移動範囲を規制する規制部材が形成された透明な第２の基板とを接合した構造である。接合される前の第１の基板は一般的なＬＳＩデバイスと同様なＬＳＩプロセスによって、接合される前の第２の基板も一般的なＭＥＭＳデバイスと同様なＭＥＭＳプロセスによって、容易に製作可能であり、特許文献１等に記載の光偏向装置に関して述べたような特殊なプロセスや製造装置を必要としなくなり、歩留まりも向上させやすい。また、接合前の各基板に対し、表面エネルギーの低い有機膜を成膜する等の付着防止処理を容易に行うことができる。また、接合された第１と第２の基板及びその接合部分によって板状部材の運動空間が気密封止されるので、専用のパッケージ容器を用いたパッケージングは不要であり、第２の基板は透明であるため専用の透明窓部材も不要である。また、第２の基板に付着防止部材を形成することにより（請求項２）、ファンデアワールス力や水架橋力で板状部材が第２の基板に付着する現象を防止することができる。また、第１と第２の基板に、そこに形成された部材を複数組アレイ配列することにより（請求項３）、画像表示や画像形成のための光スイッチ手段として好適に利用可能な光偏向装置を実現できる。

本発明の光偏向装置の製造方法において、第１工程は一般的なＬＳＩデバイスと同様なＬＳＩプロセスによって、第２工程は一般的なＭＥＭＳデバイスと同様なＭＥＭＳプロセスによって容易に行うことができ、特許文献１等に記載の光偏向装置に関して述べたような特殊なプロセスや製造装置を必要としなくなり、各基板の歩留まりも向上させやすい。また、接合前の各基板に対し、表面エネルギーの低い有機膜を成膜する等の付着防止処理を容易に行うことができる。第３工程により第１工程後の第１の基板と第２工程後の第２の基板とを接合するが、接合された第１と第２の基板及びその接合部分によって板状部材の運動空間が気密封止されるため、専用のパッケージ容器を用いたパッケージング工程は不要になり、また、第２の基板は透明であるため専用の透明窓部材を取り付けるような工程も不要になる。

以下、添付図面を参照し本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、複数の図面において、同一の要素もしくは対応した要素には原則として同一の参照番号が用いられる。

図１は、本発明の光偏向装置の基本的構成を説明するための図である。図１において、（ａ）は光偏向装置を構成する第１基板の概略構成を示す模式的斜視図、（ｂ）は光偏向装置を構成する第２基板の概略構成を示す模式的斜視図、（ｃ）は第１基板と第２基板を接合後の概略構成を示す模式的斜視図である。

第１基板１００としてはシリコン（Ｓｉ）等の半導体の基板が用いられる。第１基板１００には、不図示の駆動・制御回路が形成され、その上に層間絶縁膜１０２を介して支点部材１０６と電極１０３が形成され、少なくとも電極１０３の上に不図示の絶縁膜（１０４）が成膜されている。支点部材１０６及び電極１０３は、層間絶縁膜１０２の下の駆動・制御回路と不図示のビア（１０１）を介して電気的に接続されている。このような第１基板１００における構造は一般的なＬＳＩデバイスと同様のＬＳＩプロセスにより容易に製作することができる。なお、駆動・制御回路に薄膜トラジスタや有機半導体トランジスタを使用する場合、第１基板１００はＳｉ等の半導体基板でなくともよい。

第２基板２００は光偏向装置の透明パッケージを兼ねるため、入射光波長に対し透明な、すなわち透過率が高い材質の基板が第２基板２００として用いられる。そのような基板としては、例えば硼珪酸ガラス、石英ガラス、プラスチックなどの基板がある。第２基板２００には、板状部材２０３（図１（ａ）では想像線で示されている）と規制部材２０４が形成されている。規制部材２０４は、基板面に垂直な壁部２０４ａと、その頂部に形成された傘条のストッパ部２０４ｂとからなる。この規制部材２０４は、板状部材２０３の基板面方向及びそれに垂直な方向の移動範囲を規制するためのものであり、この規制された移動範囲内で板状部材２０３は自由に移動可能である。第２基板２００側の製造プロセス（図７−１の説明を参照）において、板状部材２０３が基板面に付着する場合があるので、それを防止するための付着防止部材２０２が第２基板２００に形成されるのが好ましい。この付着防止部材２０２を設けることによって、板状部材２０３と第２基板２００との接触面積が減り、ファンデァワールス力や水架橋力で板状部材２０３が第２基板２００に付着する現象は起きにくくなる。付着防止部材２０２は、好ましくは入射光の波長に対し実質的に透明とみなせる部材とされる。このような第２基板２００における構造は一般的なＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）デバイスと同様な表面マイクロマシン技術やＭＥＭＳ加工装置によって容易に製作することができ、そのプロセスや加工装置は他のＭＥＭＳデバイスと共用が可能である。

このような第１基板１００と第２基板２００とを、図１（ｃ）に示すように向かい合わせ、陽極接合や接着によって接合することにより光偏向装置が完成する。この時、支点部材１０６の頂部は、規制部材２０４のストッパ部２０４ｂより第２基板２００側へ寄った位置にある。板状部材２０３と各電極１０３との間の電位差を制御し、両部材間に作用する静電引力によって、板状部材２０３を、支点部材２０３を支点として制御された方向に傾けた状態に保持することができる。図１（ｃ）では、支点部材１０６を支点として左側へ傾けた状態に保持されているが、これと反対側へ傾けた状態に保持させることもできる。すなわち、ここに示す例では、板状部材２０３と２つの電極１０３の電位を制御することにより、板状部材２０３を、支点部材１０６を支点として、２つの方向へ傾斜変位させることができる。

なお、支点部材１０６を円錐状、角錐状もしくは円柱状の部材に置き換え、その周囲により多数の分割した電極１０３を配設することも可能である。そのようにすると、板状部材２０３の傾斜方向数を増加させることができる。かかる態様は前記特許文献１，２，３等に開示されている通りであり、当然に本発明に包含されるものである。

支点部材１０６は導体であり、接触により板状部材２０３に電位を付与する。ただし、支点部材１０６を絶縁体とし、電極１０３からの静電誘導で板状部材２０３に電位を付与することも可能である。板状部材２０３は、少なくともその一部は導電性を有する。また、板状部材２０３の第２基板２００側の面（図１（ｃ）では上面）は、入射光波長に対し十分な反射率を有するミラー面とされる。

本発明の光偏向装置は、別々に加工された第１基板１００と第２基板２００とを接合する構造であるので、全体を一体的にＬＳＩプロセスで製作する場合に比べ歩留まりを向上させやすい。また、接合前の各基板に対し付着力低減等のための膜の成膜を容易に行うことができる。例えば、接合前の第２基板２００において、板状部材２０３の支点部材１０６と接する側の面に、金や白金などを容易に成膜できる。このような膜は、板状部材２０３と支点部材１０６との電気的な接触抵抗の低減や付着力の低減に有効である。また、板状部材２０３に、他の部材との付着力を減少させるため、その表面エネルギーを低減する物質を気相成膜や溶液での処理により容易に形成することができる。そのような物質としては、例えば長鎖アルキルや炭化フッ素を持つシランカップリングするトリクロロシランやトリメトキシシランなどの物質、カルボキシル基を持つ物質等がある。ただし、自己組織化単分子膜に限らず、板状部材２０３を変形させない厚さに成膜された表面エネルギーの低い有機膜なら使用可能である。同様に、接合前の第１基板１００において、絶縁膜（１０４）及び支点部材１０６に表面エネルギーの低い有機膜を容易に成膜することができる。第２基板２００側の板状部材２０３には単分子膜などの極薄の膜を使用し、第１基板１００側には耐久性の優れた比較的厚い有機膜を使用することも可能である。

図１（ｃ）には図示されていないが、第１基板１００と第２基板２００を接合した状態においては、各基板１００，２００とその接合部分によって、板状部材２０３の運動空間１０５は気密状態に封止される。第２基板２００は気密封止のための透明パッケージを兼ねる。したがって、専用のパッケージ容器や透明窓部材を用いたパッケージングを行う必要がなくなり、その分だけ装置コストを削減できる。

図１には、１つの板状部材２０３に対応した光偏向装置の単位構造が示されている。画像表示もしくは画像形成のための光スイッチ手段等として利用される光偏向装置の場合、同様の単位構造を図２に模式的に示すように２次元アレイ配列した構成、あるいは、同様の単位構造を１次元アレイ配列した構成とされる。すなわち、第１基板１００及び第２基板２００には、図１に示した部材が複数組、２次元又は１次元アレイ配列される。そして、両基板を接合した状態で、アレイ配列された単位構造群毎に気密封止されることになる。

図３は、本発明の光偏向装置の製造手順の説明図である。図１に関連して説明した第１基板１００及び第２基板２００の構造は、適当なサイズのウェハ５００及び５０１を用いて多数集積して製作されるのが通常である。第１基板側のウェハ５００には、通常、光偏向装置と外部との電気的接続のためのワイヤボンディング用のパッド部５１１が形成されるので、第２基板側のウェハ５０１にパッド部５１１に対応して表面から裏面へ貫通する開口５１２が形成される。加工後の第１基板側のウェハ５００と第２基板側のウェハ５０１は精密に位置合わせして陽極接合や接着により接合される。接合後のウェハを図３の下部に示すようなダイシングラインに沿ってダイシングすることにより、図４に示すような個々のダイ（個々の光偏向装置）に分離される。ダイシングの際に開口５１２を通じパッド部５１１は冷却水にさらされるが、ウェハ５００，５１１が接合された状態では板状部材、支点部材等が存在する空間は気密封止されており冷却水が浸入することはない。

なお、開口５１２の加工であるが、石英やガラスなどのウェハの場合には一般的なビーズブラストによる貫通加工によればよい。１ｍｍ程度の石英ウェハの場合には炭酸ガスレーザによる貫通加工によってもよい。

以下、本発明の光偏向装置及びその製造方法について、より具体的に説明する。

図５に本発明の一実施例に係る光偏向装置の断面構造が示されている。この図は、図３で説明したような第１基板側ウェハと第２基板側ウェハのとを接合したものの部分垂直断面図に相当するものである。

図５には入射光の偏向の様子も示されている。図中の左側の単位構造における板状部材２０３は右に傾いているため、右斜め方向からの入射光は真上方向へ反射される。右側に示されている単位構造における板状部材２０３は左に傾いているため、入射光は左斜め方向へ反射される。したがって、例えば真上方向の反射光を利用し、左斜め方向の反射光を遮光することにより、光のスイッチングを行うことができる。

左側と右側の単位構造における板状部材２０３に見られるように、板状部材２０３は支点部材１０６を支点として２方向に傾斜変位させることが可能である。ただし、支点部材１０６を円錐形状等にするとともに電極１０３の分割数を増加することによって、より多くの方向に板状部材２０３を傾斜変位させることも可能であることは、すでに図１に関連して述べた通りであり、また、前記特許文献１，２，３等に開示されている通りである。かかる態様も本実施例に当然に包含されるものである。

以下、本実施例に係る光偏向装置の製造方法について説明する。ここでは、板状部材２０３の寸法を１０μｍ角、板状部材２０３の傾斜角を１０°と想定している。

＜第１基板側の製造工程＞
図６を参照して、第１基板側の製造工程について説明する。

工程（１）：第１基板１００としてのシリコンウェハに一般的なＬＳＩプロセスにより、駆動・制御回路を形成したのち層間絶縁膜１０２を成膜する。支点部材２０３及び電極１０３との電気的接続のため、例えばタングステンラグを用いビア１０１を露出する。駆動用電源からの配線に接続されるビアも露出しておく。板状部材２０３の駆動方法により接続配線に違いがあるが、いずれにしても接続に必要なビアは露出しておく。なお、駆動方法については例えば前記特許文献２，３等に詳細に開示されている。

工程（２）：電極１０３となるＡｌ薄膜をスパッタ法で１００ｎｍ厚に成膜する。フォトリソグラフィでパターンニングを行い、塩素系のガスを用い、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）でエッチングを行って電極１０３を形成する。

工程（３）：絶縁膜１０４となるシリコン酸化膜をプラズマＣＶＤ法で０．２μｍ厚に成膜する。フォトリグラフィによりパターンニングし、ＣＦ_４とＨ_２の混合ガスのＲＩＥでエッチングする。露出したビア１０１にＷ膜を０．８７μｍ厚に成膜し、フォトリソグラフィでパターンニングし、塩素系ガスのＲＩＥでエッチングすることにより、支点部材１０６を形成する。

工程（４）：フォトリソグラフィでシリコン酸化膜のパターンニングを行い、ＣＦ_４とＨ_２の混合ガスのＲＩＥやバッファフッ酸溶液によりシリコン酸化膜をエッチングし、シリコン面１０７を露出させる。ここでは、第１基板側ウェハと第２基板側ウェハとの接合方法として陽極接合を想定しているが、接着剤で接着し又はフリットガラスにより接合する場合は、シリコン表面を露出させる必要はない。

このように一般的なＬＳＩプロセス技術のみが用いられ、ＭＥＭＳ技術は用いられない。なお、外部への電極接続はシリコン基板を貫通する電極を設け基板裏面にバンプを配置してもよい。シリコン基板を貫通する電極はＬＳＩプロセス技術ですでに確立している。

＜第２基板側の製造工程＞
図７−１及び図７−２を参照し、第２基板側の製造工程について説明する。

工程（１）：第２基板２００側のウェハとして、透明でかつ単結晶シリコンと線膨張係数の近い硼珪酸ガラスのウェハを用意する。なお、図３に示した開口５１２を設ける場合には、予めその貫通加工を行っておく。

工程（２）：硼珪酸ガラスウェハの接合側面に有機レジストでパターンニングし、Ｃ_４Ｆ_８などのガスのＲＩＥを行い、ダイ寸法に近い面積で５μｍの深さの溝を掘る。溝を掘らない部分が第１基板側との接合面２０１になる。溝の深さであるが、加工後の第２基板側ウェハの接合面２０１を第１基板側ウェハの露出させたシリコン面１０７（図６）と接触させるように両ウェハを結合したときに、板状部材２０３が支点部材１０６を支点として所要の角度で傾斜変位することが可能な深さとされる。具体的には、ここでは板状部材２０３を１０μｍ角、その傾斜角を１０°としているので、板状部材２０３の高さ方向の変位量は １０×ｓｉｎ（１０°）＝１．７４μｍ である。これを余裕をみて２μｍとし、これに第一基板側のシリコン面１０７（図６）から絶縁膜１０４までの高さを加えた深さの溝を掘ればよいことになる。

工程（３）：後工程において犠牲層を除いた後に板状部材２０３が基板面に付着することを防止するため、板状部材２０３と小面積で接しかつ透明な膜からなる付着防止部材２０２を形成する。具体的には、例えば基板にシリコン窒化膜を１００ｎｍ厚に成膜し、有機レジストをフォトリソグラフィでパターンニングし、ＣＦ_４を用いエッチングすることにより付着防止部材２０２を形成する。シリコン窒化膜は、透明であり、酸化膜とも選択比が高く、硼珪酸ガラスとの選択比も高く設定できる。有機レジスト塗布には、基板に溝があっても均一な厚さに塗布できるスプレイ式も利用可能である。

工程（４）：犠牲層となる有機膜を形成する。例えばノボラック系フォトレジストを用いることができる。ポリイミドなど、酸素プラズマで除去できる有機膜なら使用可能である。板状部材２０３となるＡｌ合金膜を、例えば０．２μｍ厚に成膜する。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し、塩素系ガスでＲＩＥを行う。これにより板状部材２０３の形状が得られる。さらに例えばノボラック系フォトレジストを０．２μｍ厚に成膜する。

工程（５）：規制部材２０４を形成するための前工程である。まず犠牲層上にシリコン酸化膜をプラズマＣＶＤ法で０．１μｍ程度の厚さに成膜する。この時、ＳｉＨ_４とＮ_２ＯにＨｅを加えた混合ガスを用いることができる。次に、フォトリソグラフィでパターンニングし、シリコン酸化膜をＣＦ_４とＨ_２の混合ガスなどでＲＩＥを行う。次に酸素プラズマで犠牲層をエッチングする。

工程（６）：プラズマＣＶＤ法でシリコン酸化膜を０．２μｍ程度の厚さに成膜する。次にフォトリソグラフィでパターンニングし、ＲＩＥでシリコン酸化膜をエッチングすることにより、規制部材２０４を形成する。

工程（７）：犠牲層である有機レジストを酸素プラズマで除去する。これで、板状部材２０３が分離し、規制部材２０４で規制された範囲内で自由に移動可能となり、第２基板側の構造が完成した。

＜第１基板と第２基板の接合＞
図８に示すように、第１基板側ウェハの露出させたシリコン面１０７と第２基板側ウェハのエッチングされなかった接合面２０１とを接触させ陽極接合を行うことにより、両ウェハを接合する。かくして、図５に示した光偏向装置の構造が完成する。複数の板状部材２０３等の存在する空間１５０は、各基板側ウェハとその接合部分によって気密封止される。

上記陽極接合は、例えば、Ｎ_２やＡｒなどの不活性ガスの雰囲気下で、ウェハ同士を２００゜Ｃから４００゜Ｃ程度に加熱し、５００Ｖから１０００Ｖの電圧を、第２基板側ウェハ（硼珪酸ガラス）を正極に、第１基板側ウェハ（シリコン基板）を負極にして印加することにより行う。この際、例えば第一基板側の支点部材１０６と第二基板側の板状部材２０３の中心とが向き合うようにアライメントする。この位置合わせはアライメントマークを用いることが一般的である。陽極接合装置のアライナを用い、好ましくは１μｍの精度でアライメントを行う。このアライナとして、例えばピエゾアクチュエータを使用した１μｍ以下のアライメント精度のアライメント装置を利用可能である。アライメントマークは透明な第２基板側ウェハの接合面側に形成可能である。

以上の接合工程の後、図３に関連して説明したようなダイシングを行うことにより、図４に示したようなダイ（個々の光偏向装置）に分離することになる。両基板側ウェハの接合面で板状部材等のある空間１５０（図５）は気密封止されているため、ダイシングの際の冷却水による汚染等は生じないことは前述の通りである。

なお、図１に関連して説明したように、接合前に、板状部材２０３の付着を防止するための処理として、表面エネルギーの低い有機膜や自己組織化膜を成膜する処理を行うことができる。この処理は、例えば図６の工程（４）の直後や図７−２の工程（７）の直後に行うことも、図８の接合工程の前処理として行うことも可能である。いずれにしても、この処理は第１基板１００と第２基板２００とが分離している状態であるので容易に行うことができる。

図９に本発明の別の一実施例に係る光偏向装置の断面構造が示されている。この図は、図３で説明したような第１基板側ウェハと第２基板側ウェハのとを接合したものの部分垂直断面図に相当するものである。

本実施例では、第１基板側ウェハと第２基板側ウェハとが、ビーズを混入した接着剤２４０を用いた接着により接合される。これに伴い、接合部分の構造が変更されているが、これ以外の構造は前記実施例１との同様である。次に、本実施例に係る光偏向装置の製造工程について説明する。

＜第１基板側の製造工程＞
前記実施例１の場合と同様であるが、図６の工程（３）までで加工は終了する。すなわち、接合のためのシリコン面１０７を露出させる工程（４）は行わない。

＜第２基板側の製造工程＞
図１０−１は第２基板側の製造工程の説明図である。

工程（１）：第２基板側のウェハを用意する。このウェハとしては、石英、硼珪酸ガラス、光学ガラスなど透明な材質のウェハを利用可能である。プラスチックも使用できる。ここでは硼珪酸ガラスのウェハを用いるものとする。なお、図３に示した開口５１２を設ける場合には、予めその貫通加工を行っておく。

工程（２）：付着防止膜２０２を形成する。その形成は、例えばシリコン窒化膜を１００ｎｍ厚に成膜した後、有機レジストをフォトリソグラフィでパターンニングし、ＣＦ_４を用いエッチングすることにより行われる。シリコン窒化膜は透明で酸化膜とも選択比が高く、硼珪酸ガラスとの選択比も高く設定できる。有機レジスト塗布には基板に溝があっても均一な厚さに塗布できるスプレイ式も利用可能である。

工程（３）：犠牲層となる有機膜を形成する。例えば、ノボラック系フォトレジストが用いられるが、ポリイミドなど酸素プラズマで除去できる有機膜なら使用可能である。次に、板状部材２０３となるＡｌ合金膜を例えば０．２μｍ厚に成膜する。次に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し、塩素系ガスでＲＩＥを行うことにより、板状部材２０３の形状を得る。さらに、例えばノボラック系フォトレジストを０．２μｍ厚に成膜する。

工程（４）：規制部材２０４の形成のための前工程である。シリコン酸化膜をプラズマＣＶＤ法で０．１μｍ程度の厚さに成膜する。ＳｉＨ_４とＮ_２ＯにＨｅを加えた混合ガスを用いることができる。次にフォトリソグラフィでパターンニングし、シリコン酸化膜をＣＦ_４とＨ_２の混合ガスなどでＲＩＥを行い、酸素プラズマで犠牲層をエッチングする。

工程（５）：プラズマＣＶＤ法でシリコン酸化膜を０．２μｍ程度の厚さに成膜する。次にフォトリソグラフィでパターンニングし、ＲＩＥでシリコン酸化膜をエッチングすることにより規制部材２０４を形成する。

工程（６）：犠牲層である有機レジストを酸素プラズマで除去する。これで板状部材２０３が分離され、規制部材２０４で規制された範囲内で自由に移動可能な状態となり、第２基板側の構造が完成する。

＜第１基板側ウェハと第２基板側ウェハとの接合＞
図１０−２に示すように、第２基板側ウェハの接着部分に、ビーズを混入した接着剤４４０をディスペンサで塗布し、第１基板側ウェハと接着する。接着剤２４０として例えばエポキシ系接着剤を使用することができる。接着剤２４０に混入されるビーズとして、例えばセラミックスビーズを用いることができる。接合された両基板間にビーズの直径に対応した空隙が生じる。板状部材２０３の寸法を１０μｍ角、その傾斜角を１０°とした場合、板状部材２０３の高さ方向の変位量は１０ｓｉｎ（１０°）＝１．７４μｍであるので、余裕をみて基板間に２μｍの空隙を確保するためには、直径が２μｍの真円のビーズを接着剤２４０に混入させることになる。なお、このような目的に適した寸法精度の良い真円のビーズは液晶プロセス等で利用されている。

以上の接合工程の後、図３に関連して説明したようなダイシングを行うことにより、図４に示したようなダイ（個々の光偏向装置）に分離することになる。両基板側ウェハとその接合部分で板状部材等のある空間は気密封止されているため、ダイシングの際の冷却水による汚染等は生じないことは前述した通りである。

また、前記実施例１に関して説明したように、接合前に、板状部材２０３の付着を防止するための処理として、表面エネルギーの低い有機膜や自己組織化膜を成膜する処理を行うことができる。この処理は第１基板１００と第２基板２００とが分離している状態であるので容易に行うことができる。

本発明に係る光偏向装置は、例えば画像表示装置や画像形成装置における光スイッチ手段として好適である。そのような応用例の一つである画像投影装置を図１１に模式的に示す。

図１１に示した画像投影装置１１０１においては、光源１１０２からのある広がり角を持った光が回転カラーフィルタ１１０５を介して本発明の光偏向装置１００１に入射する。この光偏向装置１００１は単位構造が２次元マトリクス配列されたものである。光偏向装置１００１の第１方向に傾斜した板状部材で反射された光はレンズ１１０３，１１０４を経て投影スクリーン１１１０に照射される。これが光スイッチのＯＮ状態である。しかし、第２方向に傾斜した板状部材により反射された光は絞りである遮光部材１１０４によって遮られ、投影スクリーンへは照射されない。これが光スイッチのＯＦＦ状態である。このような光のＯＮ，ＯＦＦにより投影スクリーン１１１０に像を形成することができる。なお、このような画像投影装置については例えば前記特許文献２，３に開示されているので、これ以上の説明は行わない。

本発明に係る光偏向装置の基本的構成の説明図である。 基本構成の２次元アレイ配列を示す模式図である。 本発明に係る光偏向装置の一般的な製造手順の説明図である。 ダイシングにより分離されたダイ（個々の光偏向装置）の斜視図である。 本発明の実施例１に係る光偏向装置の断面構造を示す部分垂直断面図である。 実施例１に係る光偏向装置の第１基板側製造工程を説明するための工程図である。 実施例１に係る光偏向装置の第２基板側製造工程を説明するための工程図である。 図７−１に続く工程図である。 基板接合の説明図である。 本発明の実施例２に係る光偏向装置の断面構造を示す部分垂直断面図である。 実施例２に係る光偏向装置の第２基板側製造工程を説明するための工程図である。 基板接合の説明図である。 本発明の光偏向装置が利用される画像投影装置の模式図である。

符号の説明

１００ 第１基板
１０１ ビア
１０２ 層間絶縁膜
１０３ 電極
１０４ 絶縁膜
１０６ 支持部材
２００ 第２基板
２０２ 付着防止部材
２０３ 板状部材
２０４ 規制部材

Claims (4)

1. 支点部材と、該支点部材の周囲に配設された複数の電極と、ミラー面を有する板状部材とを具備し、前記板状部材と前記電極との間に作用する静電引力により、前記板状部材が前記支点部材を支点として傾斜した状態に保持され、その傾斜方向が２以上の方向に切り替え可能な光偏向装置であって、
   前記支点部材及び前記電極が形成された第１の基板と、
   規制部材が形成されるとともに前記板状部材が該規制部材により規制された範囲内において自由に移動可能な状態に形成された透明な第２の基板とを接合してなり、
   接合された前記第１と第２の基板及び該両基板の接合部分によって前記板状部材の運動空間が気密封止された光偏向装置。
2. 前記第２の基板に、該第２の基板と前記板状部材との接触面積を減らすための付着防止部材が形成されたことを特徴とする請求項１記載の光偏向装置。
3. 前記第１の基板に前記支点部材及び前記電極が複数組アレイ配列され、かつ、前記第２の基板に前記規制部材及び前記板状部材が複数組アレイ配列されたことを特徴とする請求項１記載の光偏向装置。
4. 支点部材と、該支点部材の周囲に配設された複数の電極と、ミラー面を有する板状部材とを具備し、前記板状部材と前記電極との間に作用する静電引力により、前記板状部材が前記支点部材を支点として傾斜した状態に保持され、その傾斜方向が２以上の方向に切り替え可能な光偏向装置の製造方法であって、
   第１の基板に前記支点部材及び前記電極を形成する第１工程、
   透明な第２の基板に、規制部材を形成するとともに、前記板状部材を該規制部材により規制される範囲内において自由に移動可能な状態に形成する第２工程、
   前記第１工程後の前記第１の基板と、前記第２工程後の前記第２の基板とを接合する第３工程を有し、
   前記第３工程により接合された前記第１と第２の基板及びその接合部分によって前記板状部材の運動空間が気密封止されることを特徴とする光偏向装置の製造方法。

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