JP2009198700A - Method for manufacturing mirror of variable shape and mirror of variable shape - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ミラー面の形状を変化させる形状可変ミラー及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a variable shape mirror that changes the shape of a mirror surface and a method of manufacturing the same.
光を反射させるためのミラー面と、圧電膜及び圧電膜の上下に配置された電極を有する圧電アクチュエータが二次元的に配列されたアクチュエータアレイと、ミラー面と各圧電アクチュエータとの間に配置されミラー面を支持すると共に圧電アクチュエータの変位をミラー面に伝達する柱部(バンプ)と、を有する形状可変ミラーが知られている。 A mirror surface for reflecting light, a piezoelectric film and an actuator array in which piezoelectric actuators having electrodes arranged above and below the piezoelectric film are two-dimensionally arranged, and the mirror surface and each piezoelectric actuator are arranged between 2. Description of the Related Art A variable shape mirror having a pillar portion (bump) that supports a mirror surface and transmits a displacement of a piezoelectric actuator to the mirror surface is known.
ところで、上記のような形状可変ミラーを製造する場合、下記の非特許文献1では、アクチュエータアレイ用の基板と、ミラー面用の基板を別に製造し、これらを重ね合わせた後、ミラー面用の基板をエッチングにより磨くことでミラー面を形成させていた。
しかしながら、上記の手法の場合、アクチュエータアレイ用の基板とミラー面用の基板を別に製造するため、製造に手間がかかるものであった。 However, in the case of the above-described method, since the actuator array substrate and the mirror surface substrate are separately manufactured, it takes time to manufacture.
本発明は、上記問題点を鑑み、効率良く形状可変ミラーを製造できる形状可変ミラーの製造方法を提供することを技術課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a deformable mirror that can efficiently manufacture a deformable mirror.
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is characterized by having the following configuration.
(1) ミラー面の形状を変化させる形状可変ミラーの製造方法において、
圧電膜と、該圧電膜の下に配置された第1の電極と、前記圧電膜の上に配置された第2の電極と、を有する圧電アクチュエータが基板上に複数配置されたアクチュエータアレイを準備する準備工程と、
該アクチュエータアレイ上に最終的に除去される犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
前記圧電アクチュエータの各々に対応するように前記犠牲層に孔を形成し前記第2の電極の少なくとも一部を露出させる孔形成工程と、
前記露出した第2の電極の上に前記ミラー面を支持する柱部を形成するために、前記犠牲層に形成された前記孔を柱部用材料で埋没させる孔埋没工程と、
前記犠牲層及び前記柱部の上面を平坦化させる平坦化工程と、
該平坦化工程により平坦化した前記犠牲層及び前記柱部の上面にミラー面を形成するミラー面形成工程と、
該ミラー面形成工程により前記ミラー面が形成された後,前記犠牲層をエッチング法により除去する犠牲層除去工程と、
を含むことを特徴とする。
(2) (1)の形状可変ミラーの製造方法において、
前記圧電アクチュエータと該圧電アクチュエータ下部に位置する基板との間に、前記圧電膜を上下に変位させやすくするための凹部を前記基板に形成する凹部形成工程を有することを特徴とする。
(3) (2)の形状可変ミラーの製造方法において、前記圧電アクチュエータの各々の外縁にドライエッチング用の気体が通過する第1通過孔を最表面から前記基板に至るまで形成する第1通過孔形成工程と、
前記各圧電アクチュエータに対応するように前記ミラー面に前記ドライエッチング用の気体が通過する第2通過孔を形成する第2通過孔形成工程と、を含み、
前記犠牲層除去工程は、前記第2通過孔を介して前記犠牲層を前記ドライエッチング用の気体に曝すことにより前記犠牲層を除去する工程であって、
前記凹部形成工程は、前記犠牲層除去工程にて前記犠牲層が除去された後、前記第1通過孔を介して前記基板の上部を前記ドライエッチング用の気体に曝すことにより前記基板の上部の一部を所定量除去し、前記圧電アクチュエータと基板との間に前記凹部を形成する工程であることを特徴とする。
(4) (3)の形状可変ミラーの製造方法において、
前記準備工程にて準備される前記アクチュエータアレイの圧電アクチュエータには、前記基板と第1電極との間にγ―アルミナが形成されていることを特徴とする。
(5) 圧電膜と、前記圧電膜の下に形成された第1の電極と、前記圧電膜の上に形成された第2の電極と、を有し、第1の電極及び前記第2の電極から前記圧電膜に電圧を供給することにより変位する圧電素子と、
前記圧電素子を下方から支持する基板と、
前記基板の下側に形成された凹部と、
前記第2の電極の上方、又は前記凹部の底面に形成されたミラー面と、
前記ミラー面の自重による前記ミラー面の変形を抑制する抑制層と、
を備えることを特徴とする。
(6) (5)の形状可変ミラーにおいて、前記抑制層は、SU−8、ポリイミド、SINのうちのいずれかの材料からなり、約10〜20μmの厚さを有することを特徴とする。
(7) (6)の形状可変ミラーにおいて、
前記ミラー面は、前記第2の電極の上に配置され、
前記抑制層は、前記第2の電極と前記ミラー面との間に配置されていることを特徴とする。
(8) (7)の形状可変ミラーにおいて、
前記ミラー面と前記抑制層との間に、ミラー面のたわみを防ぐための弾性部材を設けたことを特徴とする。
(9) (5)の形状可変ミラーにおいて、
前記ミラー面は、前記凹部の底面に形成され、
前記ミラー面と前記凹部の底面との間に、ミラー面のたわみを防ぐための弾性部材を設けたことを特徴とする。
(10) (5)の形状可変ミラーにおいて、
前記基板と前記第1の電極との間に、γ―アルミナを形成させたことを特徴とする。
(1) In the manufacturing method of the variable shape mirror that changes the shape of the mirror surface,
An actuator array is prepared in which a plurality of piezoelectric actuators each having a piezoelectric film, a first electrode disposed under the piezoelectric film, and a second electrode disposed on the piezoelectric film are disposed on a substrate. A preparation process to
A sacrificial layer forming step of forming a sacrificial layer finally removed on the actuator array;
Forming a hole in the sacrificial layer so as to correspond to each of the piezoelectric actuators and exposing at least a part of the second electrode; and
A hole burying step of burying the hole formed in the sacrificial layer with a column portion material to form a column portion that supports the mirror surface on the exposed second electrode;
A planarization step of planarizing the upper surface of the sacrificial layer and the pillar portion;
A mirror surface forming step of forming a mirror surface on the upper surface of the sacrificial layer and the column portion flattened by the flattening step;
A sacrificial layer removing step of removing the sacrificial layer by an etching method after the mirror surface is formed by the mirror surface forming step;
It is characterized by including.
(2) In the manufacturing method of the shape variable mirror of (1),
A recess forming step for forming a recess in the substrate for facilitating displacement of the piezoelectric film between the piezoelectric actuator and a substrate located below the piezoelectric actuator is provided.
(3) In the method for manufacturing a variable shape mirror according to (2), a first passage hole that forms a first passage hole through which dry etching gas passes from the outermost surface to the substrate at each outer edge of the piezoelectric actuator. Forming process;
A second passage hole forming step for forming a second passage hole through which the dry etching gas passes on the mirror surface so as to correspond to each of the piezoelectric actuators,
The sacrificial layer removing step is a step of removing the sacrificial layer by exposing the sacrificial layer to the dry etching gas through the second passage hole,
In the recess forming step, after the sacrificial layer is removed in the sacrificial layer removing step, the upper portion of the substrate is exposed to the dry etching gas through the first passage hole. A predetermined amount is removed, and the recess is formed between the piezoelectric actuator and the substrate.
(4) In the method for manufacturing a deformable mirror according to (3),
In the piezoelectric actuator of the actuator array prepared in the preparation step, γ-alumina is formed between the substrate and the first electrode.
(5) a piezoelectric film, a first electrode formed under the piezoelectric film, and a second electrode formed over the piezoelectric film, wherein the first electrode and the second electrode A piezoelectric element that is displaced by supplying a voltage from an electrode to the piezoelectric film;
A substrate for supporting the piezoelectric element from below;
A recess formed on the lower side of the substrate;
A mirror surface formed above the second electrode or on the bottom surface of the recess;
A suppression layer that suppresses deformation of the mirror surface due to its own weight;
It is characterized by providing.
(6) In the variable shape mirror of (5), the suppression layer is made of any material of SU-8, polyimide, and SIN, and has a thickness of about 10 to 20 μm.
(7) In the deformable mirror of (6),
The mirror surface is disposed on the second electrode;
The suppression layer is disposed between the second electrode and the mirror surface.
(8) In the variable shape mirror of (7),
An elastic member for preventing the deflection of the mirror surface is provided between the mirror surface and the suppression layer.
(9) In the deformable mirror of (5),
The mirror surface is formed on the bottom surface of the recess,
An elastic member for preventing the deflection of the mirror surface is provided between the mirror surface and the bottom surface of the recess.
(10) In the deformable mirror of (5),
Γ-alumina is formed between the substrate and the first electrode.
本発明によれば、アクチュエータアレイ用の基板とミラー面用の基板を別に製造することなく、効率の良く形状可変ミラーを製造できる。 According to the present invention, a variable shape mirror can be manufactured efficiently without separately manufacturing a substrate for an actuator array and a substrate for a mirror surface.
以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図1は本実施形態に係る形状可変ミラーの要部断面図である。形状可変ミラー10は、複数の圧電アクチュエータ101が配列された圧電アクチュエータアレイ100と、各圧電アクチュエータ101の上に設けられた柱部300と、ミラー面500と、に大別される構成となっており、圧電アクチュエータ101に対して電圧が印加されたときの圧電アクチュエータ101の変位に伴って柱部300が上下に変位されることにより、ミラー面500の形状が変化する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of the variable shape mirror according to the present embodiment. The
図2は、本実施形態に係る圧電アクチュエータアレイの構成について説明する要部断面図である。圧電アクチュエータアレイ100は、図3に示すように基板102上に複数の圧電アクチュエータ101が配列された構成となっている。本実施形態では、基板102上に、複数の圧電アクチュエータ101が格子状に配列されたような構成となっている。この場合、圧電アクチュエータが二次元的に所定の間隔で配置された構成であれば良く、例えば、複数の圧電アクチュエータが放射状に配列されたような構成であってもよい。なお、アクチュエータアレイ100には、各圧電アクチュエータ101に対応する電極端子109が複数形成されており、各電極端子109を介して各圧電アクチュエータ101に対して電圧を供給できるようになっている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part for explaining the configuration of the piezoelectric actuator array according to the present embodiment. The
図2において、各圧電アクチュエータ101は、圧電膜103と、第1の電極105、第2の電極107、を有し、基板102の上に配置されている。圧電膜103は、電圧を印加することで変位を起こす圧電体が用いられおり、その厚さは、例えば、約0.5〜3μm程度が考えられる。第1の電極105は、圧電膜103の下側表面に形成されており、第2の電極107は、圧電膜103の上側表面に形成されている。すなわち、第1の電極105及び第2の電極107の2つの電極により圧電膜103が挟まれた構成となっている。また、第1の電極105は、不図示の配線により電極端子109と電気的に接続されており、電極端子109に対して電圧が印加されると、圧電膜103は、圧電膜103の形成面に対して垂直な方向に変位される。この場合、第2の電極107と電極端子109とが電気的に接続される構成であってもよい。なお、第1の電極105及び第2の電極107は、例えば、Ti、Pt等の金属薄膜からなる。
In FIG. 2, each
また、基板102は、圧電膜103、第1の電極105、及び第2の電極107を下方から支持するためのものであり、第1の電極105の下側表面に形成されている。なお、基板102としては、例えば、約500μmの厚さからなるシリコン基板(4インチのウェハの場合)を用いることができる。
The
次に、本実施形態に係る形状可変ミラーの製造方法について、図4〜図8を用いて説明する。まず、アクチュエータアレイ100を準備する工程について説明する。図4は、圧電アクチュエータアレイ100の製造工程について説明する図である。基板102の材料としては、SiやMgO等の単結晶材料を用いることにより圧電膜103の圧電特性を高くすることができるが、特に制限されるものではない。なお、本実施形態では、基板の厚みが約400μmの単結晶Si基板を使用した。また、基板102の上にγ−Al2O3(アルミナ:図番号110参照)を形成することにより圧電膜103の圧電特性が高くなるようにしておく。なお、γ−Al2O3の形成方法は、例えば、MBE法 (Molecular Beam Epitaxy)、CVD法 (Chemical Vapor Deposition)、と多くあるが、膜を形成できる技術であれば特に限定されることはない。
Next, a manufacturing method of the variable shape mirror according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, a process for preparing the
次に、基板102の上に第1の電極105を形成する。第1の電極105の材料としては、導電性の高い金属(例えば、Pt、Ti、等)が好適に利用される。次に、第1の電極の上に圧電膜103を形成する。圧電膜103の材料としては、PZT(チタン酸ジルコニウム鉛)、PZTと同系のPbを含むペロブスカイトなどの圧電定数が高く変形の大きい材料が好適に使用される。なお、電極膜及び圧電膜の形成方法は、例えば、スパッタ法、CVD法(Chemical Vapor Deposition)、又はゾルゲル法と多くあるが、膜を形成できる技術であれば特に制限されることはない。本実施形態においては、第1の電極の材料には、PtとTiを使用し、膜厚はそれぞれ10nm(Ti)、100nm(Pt)の二重構造とした。圧電膜103の材料にはPZTを使用し、膜厚は約2〜3μmとした。Pt及びTiの形成はスパッタ法を行い、PZTの形成はゾルゲル法を用いる。
Next, the
次に、圧電膜103の上に第2の電極107を形成する。第2の電極107の材料及び形成方法は第1の電極105と同様である。本実施形態においては、材料はPtを使用し、膜厚は100nmとした。また、Ptの形成はスパッタ法で行う(以上、図4(a)参照)。
Next, the
次に、図4(b)に示すように、圧電アクチュエータ101のアレイを形成させるために、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて、各圧電アクチュエータ101の周辺を第1の電極105の上部が露出されるまで除去する。より具体的には、第2の電極107上にフォトレジストを塗布した後、圧電アクチュエータ101の配列パターンが描かれたマスクを用いて感光した部分を残すように露光処理を行う。次に、反応イオンエッチング(RIE)法を用いて第2の電極107及び圧電膜103における各圧電アクチュエータ101の周辺部に対応する領域を選択的に取り除き、第2の電極107を露出させる。その後、プラズマエッチング、溶剤、等によって残ったフォトレジストを取り除く。
Next, as shown in FIG. 4B, the upper part of the
次に、図4(c)に示すように、第1の電極105を各圧電アクチュエータ101に対応するように分割させると共に、各電極端子109とを接続させるために、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて、第1の電極105の周辺をγ−アルミナ110が露出されるまで除去する。なお、具体的手法については、前述の第2の電極及び圧電膜107の除去と同様の手法を採用できるため、説明を省略する。
Next, as shown in FIG. 4C, the
次に、図4(d)に示すように、圧電アクチュエータアレイ100の上面全体に対してSiO2を形成させる。なお、SiO2の形成方法としては、CVD法、スパッタリング法、などが考えられる。
Next, as shown in FIG. 4D, SiO 2 is formed on the entire top surface of the
次に、図4(e)に示すように、第2の電極107を露出させるために、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて、第2の電極107の上部が露出されるまで除去する。なお、具体的手法については、前述の第2の電極及び圧電膜107の除去と同様の手法を採用できるため、説明を省略する。
Next, as shown in FIG. 4E, in order to expose the
次に、図4(f)に示すように、圧電アクチュエータ101の各々の外縁にドライエッチング用の気体が通過する第1通過孔120を最表面から基板102に至るまで形成する。より具体的には、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて、各圧電アクチュエータ101の周辺に形成されたSiO2膜及び第1の電極105及びγ―アルミナ110を除去して基板102の一部を露出させておく。この場合、除去されずに残される部分によって圧電アクチュエータ101が支持された状態となるように、例えば、図5に示すように、圧電アクチュエータ101を上から見たときに、圧電アクチュエータ101の四隅に対してそれぞれ略L字状の孔120(溝)を形成させておき、圧電アクチュエータ101を形成する各辺の中央部121を残すようなことが考えられる。この場合、圧電アクチュエータ101は中央部121によって四点支持された状態となる。なお、前述のように形成された孔120は、後述する薄膜犠牲層200及び基板102を除去するためのエッチングガスが通過するエッチングホールとして利用される。
Next, as shown in FIG. 4 (f), first through
図6は、アクチュエータアレイ100に薄膜犠牲層を形成させる工程からミラー面を形成させる工程までを説明する図である。ここで、図6(a)に示すように、アクチュエータアレイ100上に最終的除去される薄膜犠牲層200を形成させる。なお、薄膜犠牲層200の材料としては、対応するエッチングガスによって除去されやすい特性を有するものが好ましく、ポリシリコン、アモルファスシリコン、PSG、BPSG、等が用いられる。また、薄膜犠牲層200の形成方法は、膜を形成できる技術であれば、特に制限されることはない。本実施形態においては、薄膜犠牲層200の材料には、ポリシリコンを使用し、膜厚を約10μmとし、スパッタリング法またはCVD法によりアクチュエータアレイ100の上側表面一面に製膜処理を施す。
FIG. 6 is a diagram for explaining from the step of forming a thin film sacrificial layer on the
次に、図6(b)に示すように、圧電アクチュエータ101の各々に対応するように薄膜犠牲層200に孔250を形成し第2の電極107の少なくとも一部を露出させる。この場合、フォトリソグラフィー及びエッチング法を用いて、各圧電アクチュエータ101における第2の電極107の中央部分(上方から見たとき)が露出されるように薄膜犠牲層200を除去する。
Next, as shown in FIG. 6B, a hole 250 is formed in the thin film
次に、図6(c)に示すように、露出した第2の電極107の上にミラー面500を支持する柱部300を形成するために、犠牲層200に形成された孔250を柱部用材料で埋没させる。より具体的には、薄膜犠牲層200に形成された孔250に金属を流し込むことにより第2の電極107の上に柱部300を複数形成する。また、柱部300の形成方法は、柱部を形成できる技術であれば、特に制限されることはない(例えば、電解めっき、蒸着法、等)。本実施形態においては、柱部300の材料には、Inを使用し、孔250に液体上のInを流し込んでから冷却処理を施すことにより柱部300を形成する。
Next, as shown in FIG. 6C, in order to form a
次に、図6(d)に示すように、薄膜犠牲層200及び柱部300の上面を平坦化させる。この場合、例えば、CMP(化学機械研磨)を用いた手法が考えられる。これにより、平坦な上面を有する薄膜犠牲層200及び柱部300が形成される。なお、平坦化に際して、第2の電極107からの柱部300の高さが予め設定された高さ(例えば、約10μm)になるまで、平坦化を行うようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 6D, the upper surfaces of the thin film
次に、図6(e)に示すように、平坦化された薄膜犠牲層200及び柱部300の上面に反射ミラー面(ミラー膜)500を形成する。ミラー面500の材料としては、例えば、Au、Ag、Al、等の金属、SiO2/Ta2O5などの低屈折率誘電体/高屈折率誘電体のλ/4多層膜が好適に使用される。また、ミラー面500の形成方法について、例えば、スパッタ法又は蒸着法と多くあるが、膜を形成できる技術であれば特に制限されることはない。また、ミラー面の膜厚としては、例えば、約1μm程度が考えられる。この場合、薄膜犠牲層200及び柱部300の上面にミラー面500の自重によるミラー面500の変形を抑制する抑制層を形成させ、その抑制層の上にミラー面500を形成するようにしてもよい。なお、抑制層の材料としては、SU−8、ポリイミド、SIN、などが好適に利用される。また、抑制層の形成方法としては、スパッタ法、CVD法、等があるが、抑制層を形成できる技術であれば、特に制限されることはない。
Next, as shown in FIG. 6E, a reflective mirror surface (mirror film) 500 is formed on the upper surfaces of the flattened thin film
上記のようにミラー面500が形成された後、次に、図7及び図8に示すように、各圧電アクチュエータ101に対応するように、ドライエッチング用の気体が通過する第2通過孔550をミラー面500に形成する。この場合、孔550としては、フォトリソグラフィー及びエッチング法によって柱部300から等距離離れた4点に微小な孔を空けるようなことが考えられる。より具体的には、図7に示すように、圧電アクチュエータ101の四隅に対してそれぞれ略L字状の孔120(溝)が形成されたような場合、圧電アクチュエータ101を上方より見たときに、孔120の角部と孔550の形成位置が重なるようにして、孔550を4点形成させる。
After the
次に、図8に示すように、犠牲層200をエッチング法により除去する。より具体的には、薄膜犠牲層200及び基板102に反応するガス中にアクチュエータアレイ100を配置することにより、孔550を介して薄膜犠牲層200及び基板102を除去する。本実施形態では、薄膜犠牲層200としてポリシリコンが使用され、基板102としてSi基板が使用されているため、シリコンをエッチングする特性を有するエッチング
ガス(例えば、XeF2)を用いるようなことが考えられる。この場合、薄膜犠牲層200及び基板102以外の物質(例えば、ミラー面500、柱部300、SiO2膜、等)は、エッチングガスの影響を受けずに残る。なお、上記のように反応ガス中に薄膜犠牲層200及び基板102を曝す方法に限るものではなく、プラズマによってエッチングガスをイオン化してエッチングさせる反応性イオンエッチング法を用いても良い。
Next, as shown in FIG. 8, the
ここで、エッチング処理が開始されると、図8(a)に示すように、孔550を通過するエッチングガスが薄膜犠牲層200を削っていく。このとき、エッチングガスは、孔550を中心に放射状に薄膜犠牲層200を削っていく。
Here, when the etching process is started, as shown in FIG. 8A, the etching gas passing through the
そして、柱部300(圧電アクチュエータ101の中心部)に向けて進行するエッチングガスによって薄膜犠牲層200の柱部300を取り囲んでいた部分が除去されると共に、隣接して配置された圧電アクチュエータ101(圧電アクチュエータ101の周辺側)に向けて進行するエッチングガスによって各圧電アクチュエータ101間に形成された薄膜犠牲層200が除去されると、各圧電アクチュエータ101の第2の電極107の上に設けられた柱部300によってミラー面500が下方より支持された状態となる。
Then, the portion surrounding the
また、孔550から下方向に向けて進行するエッチングガスによって、孔550と孔120との間に形成された薄膜犠牲層200が除去された後、エッチングガスが孔120を通過して基板102に達し、基板102の上部がドライエッチング用の気体に曝されると、孔120を中心に放射状に基板102が削られていき、基板102の上部位置が所定量除去される。ここで、基板102上に形成された孔120は、図7に示すように、圧電アクチュエータ101を四方から取り囲むように形成されており、圧電アクチュエータ101の中央部分に向けて進行するエッチングガスは、図8(b)に示すように、基板102における第1の電極105の下側表面部分を除去する。これにより、第2の電極107と基板105との間に空洞部590が形成される。なお、圧電アクチュエータ101の下部に形成された空洞部590は、圧電膜103に対して電圧が印加されることにより圧電膜103が上下方向に変位されるときのスペースとして利用される。これにより、圧電アクチュエータ101と圧電アクチュエータ101の下部に位置する基板102との間に、圧電膜103を上下に変位させやすくするための凹部(空洞部590)が基板102に形成される。
Further, after the thin film
この場合、エッチングガスによる除去速度は各方向においてほぼ一定であり、ミラー面500に形成された孔550及び基板表面に形成された孔120が圧電アクチュエータ101の水平面上における中心位置から等間隔で形成されていることにより、圧電アクチュエータ101の下面に形成される空洞部590が基板102の面上において均一に形成される。なお、上記のようにエッチングガスによる犠牲層200及び基板102の上部の一部を除去する場合、実験等により、エッチングガスの投入後、犠牲層200の除去及び空洞部590の形成がなされるまでの時間を予め求めておけばよい。
In this case, the removal rate by the etching gas is substantially constant in each direction, and the
以上のような製造方法とすれば、手間なく高い精度の形状可変ミラーを作成できる。よって、眼底撮影等の分野において被検眼の波面収差を補償する収差補償光学系を介して眼底撮影を行うような収差補償機能付眼底カメラにおいて、精度良く収差を補償できるようになり、より精密な眼底像を得ることが可能となる。 If it is set as the above manufacturing methods, a highly accurate variable shape mirror can be created without trouble. Therefore, in a fundus camera with an aberration compensation function that performs fundus photography through an aberration compensation optical system that compensates for wavefront aberration of the eye to be examined in the field of fundus photography and the like, aberrations can be compensated with high accuracy, and more precise. It is possible to obtain a fundus image.
以下、本発明の他の実施形態について、図9〜図11を用いて説明する。図9は本実施形態に係る形状可変ミラーの要部断面図であり、図10は本実施形態に係る形状可変ミラーの電極の配置について説明する平面図である。 Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a cross-sectional view of the main part of the deformable mirror according to the present embodiment, and FIG. 10 is a plan view for explaining the arrangement of the electrodes of the deformable mirror according to the present embodiment.
図9に示すように、形状可変ミラー20は、圧電膜603と、圧電膜603の下に形成された第1の電極605と、圧電膜の上に形成された第2の電極620と、を有し第1の電極605及び第2の電極620から圧電膜603に電圧を供給することにより変位する圧電素子640と、圧電素子640を下方から支持する基板600と、基板600の下側に形成された凹部611と、第2の電極620の上方に形成されたミラー面650と、ミラー面650の自重によるミラー面650の変形を抑制する抑制層700と、を有する。
As shown in FIG. 9, the
より具体的には、基板600の上に電極材料としてPt、Ti、Ir、Ruのうち少なくとも一つを含む金属もしくは酸化物の第1の電極(電極膜)605が形成され、さらにその上に、圧電性を有するペロブスカイト構造の酸化物を含む圧電膜603が形成されている。圧電膜603の上には、第2の電極620が形成されている。
More specifically, a metal or oxide first electrode (electrode film) 605 containing at least one of Pt, Ti, Ir, and Ru as an electrode material is formed on the
また、第2の電極620は、電極パターンとして形成され、種々の態様で個別電極を配置することができる。例えば、図10に示すように、格子状に個別電極620aを配置するようなことが考えられる。この場合、他の配置構成としては、例えば、同心円状に配置された複数(例えば、3つ)の領域に、それぞれ個別電極を配置するような構成が考えられる。
Moreover, the
なお、形状可変ミラー20には、図示無き複数個の電極端子が形成されており、各電極端子は、不図示の配線パターンにより、それぞれ個別電極620aと接続されており、また、不図示の配線により、第1の電極605に電気的に接続されている。
The
また、抑制層700は、第2の電極620とミラー面650との間に配置され、その材料としては、SU−8、ポリイミド、SIN、などが好適に利用される。また、抑制層700の形成方法としては、スパッタ法、CVD法、等があるが、抑制層700を形成できる技術であれば、特に制限されることはない。本実施形態においては、抑制層700の材料として、SU−8を使用し、膜厚を10〜20μm程度とした。なお、抑制層700は、第2の電極620とミラー面650との間を電気的に絶縁する絶縁層としての役割を兼用する。
The
また、抑制層700の上に形成されると共に、抑制層700によって保持されるミラー面650は、抑制層700によってその形状が一定に保たれる。これにより、ミラー面650の自重によるミラー面650の変形が抑制される。この場合、ミラー面650の材料としては、例えば、Au、Ag、Al、等の金属、SiO2/Ta2O5などの低屈折率誘電体/高屈折率誘電体のλ/4多層膜が好適に使用される。また、ミラー面650の形成方法について、例えば、スパッタ法又は蒸着法と多くあるが、膜を形成できる技術であれば特に制限されることはない。また、ミラー面の膜厚としては、例えば、約1μm程度が考えられる。なお、抑制層700の上にミラー面650を形成させる場合、CMP等により平坦化処理を行うのが好ましい。
Further, the shape of the
また、図9に示すように、形状可変ミラー20の下面の中心には、第2の電極620に対応して、基板600の一部が除去され、円柱形上の凹部611が形成されている。なお、凹部611は、フォトリソグラフィー及びエッチング法によって基板600を下方から削っていくことにより形成可能である。この凹部611によって、圧電膜603が上下に変位しやすくなる。
As shown in FIG. 9, a part of the
なお、本実施形態では、基板600と第1の電極605との間にγ―アルミナ601が形成されており、圧電膜603の圧電特性を高める特性を持つ。なお、必ずしも基板600と第1の電極605との間にγ―アルミナ601を設ける必要はない。
In the present embodiment, γ-
以上のような構成とすれば、抑制層700によってミラー面650の面形状が一定に保たれるため、ミラー面650の形状可変による収差補正を正確に行うことが可能となる。
With the configuration as described above, the surface shape of the
なお、以上の説明においては、抑制層700の上にミラー面650を設けるような構成としたが、凹部611の底面にAl等の金属を蒸着することによりミラー面とするような構成としてもよい。
In the above description, the
また、ミラー面650を形成させる際に、図11に示すように、ミラー面650のたわみを防ぐための弾性体(例えば、PDMS等)を流し込んでフラットな平面とし、その上にミラー面650をコーティングするようにしてもよい。なお、図11(a)は、ミラー面650を抑制層700の上に設けた場合の構成であり、抑制層700とミラー面650との間に弾性体800が形成される。また、図11(b)は、凹部611の底面にミラー面650を設けた場合の構成であり、凹部611の底面(γ―アルミナ601)とミラー面650との間に弾性体800が形成される。なお、弾性体800の膜厚としては、例えば、約10μm程度が考えられる。
Further, when forming the
10、20 形状可変ミラー
100 圧電アクチュエータアレイ
101 圧電アクチュエータ
102 基板
103 圧電膜
105 第1の電極
107 第2の電極
110 γ―アルミナ
120 第1通過孔
200 薄膜犠牲層
250 孔
300 柱部
500 ミラー面
550 第2通過孔
590 空洞部
600 基板
601 γ―アルミナ
603 圧電膜
605 第1の電極
611 凹部
620 第2の電極
700 抑制層
800 弾性体
10, 20
Claims (10)
圧電膜と、該圧電膜の下に配置された第1の電極と、前記圧電膜の上に配置された第2の電極と、を有する圧電アクチュエータが基板上に複数配置されたアクチュエータアレイを準備する準備工程と、
該アクチュエータアレイ上に最終的に除去される犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
前記圧電アクチュエータの各々に対応するように前記犠牲層に孔を形成し前記第2の電極の少なくとも一部を露出させる孔形成工程と、
前記露出した第2の電極の上に前記ミラー面を支持する柱部を形成するために、前記犠牲層に形成された前記孔を柱部用材料で埋没させる孔埋没工程と、
前記犠牲層及び前記柱部の上面を平坦化させる平坦化工程と、
該平坦化工程により平坦化した前記犠牲層及び前記柱部の上面にミラー面を形成するミラー面形成工程と、
該ミラー面形成工程により前記ミラー面が形成された後,前記犠牲層をエッチング法により除去する犠牲層除去工程と、
を含むことを特徴とする形状可変ミラーの製造方法。 In the manufacturing method of the variable shape mirror that changes the shape of the mirror surface,
An actuator array is prepared in which a plurality of piezoelectric actuators each having a piezoelectric film, a first electrode disposed under the piezoelectric film, and a second electrode disposed on the piezoelectric film are disposed on a substrate. A preparation process to
A sacrificial layer forming step of forming a sacrificial layer finally removed on the actuator array;
Forming a hole in the sacrificial layer so as to correspond to each of the piezoelectric actuators and exposing at least a part of the second electrode; and
A hole burying step of burying the hole formed in the sacrificial layer with a column portion material to form a column portion that supports the mirror surface on the exposed second electrode;
A planarization step of planarizing the upper surface of the sacrificial layer and the pillar portion;
A mirror surface forming step of forming a mirror surface on the upper surface of the sacrificial layer and the column portion flattened by the flattening step;
A sacrificial layer removing step of removing the sacrificial layer by an etching method after the mirror surface is formed by the mirror surface forming step;
The manufacturing method of the variable shape mirror characterized by including.
前記圧電アクチュエータと該圧電アクチュエータ下部に位置する基板との間に、前記圧電膜を上下に変位させやすくするための凹部を前記基板に形成する凹部形成工程を有することを特徴とする形状可変ミラーの製造方法。 In the manufacturing method of the variable shape mirror according to claim 1,
A variable shape mirror comprising: a recess forming step for forming a recess in the substrate for facilitating displacement of the piezoelectric film between the piezoelectric actuator and a substrate positioned below the piezoelectric actuator. Production method.
前記圧電アクチュエータの各々の外縁にドライエッチング用の気体が通過する第1通過孔を最表面から前記基板に至るまで形成する第1通過孔形成工程と、
前記各圧電アクチュエータに対応するように前記ミラー面に前記ドライエッチング用の気体が通過する第2通過孔を形成する第2通過孔形成工程と、を含み、
前記犠牲層除去工程は、前記第2通過孔を介して前記犠牲層を前記ドライエッチング用の気体に曝すことにより前記犠牲層を除去する工程であって、
前記凹部形成工程は、前記犠牲層除去工程にて前記犠牲層が除去された後、前記第1通過孔を介して前記基板の上部を前記ドライエッチング用の気体に曝すことにより前記基板の上部の一部を所定量除去し、前記圧電アクチュエータと基板との間に前記凹部を形成する工程であることを特徴とする形状可変ミラーの製造方法。 In the manufacturing method of the variable shape mirror according to claim 2,
Forming a first passage hole through which gas for dry etching passes from the outermost surface to the substrate at each outer edge of the piezoelectric actuator;
A second passage hole forming step for forming a second passage hole through which the dry etching gas passes on the mirror surface so as to correspond to each of the piezoelectric actuators,
The sacrificial layer removing step is a step of removing the sacrificial layer by exposing the sacrificial layer to the dry etching gas through the second passage hole,
In the recess forming step, after the sacrificial layer is removed in the sacrificial layer removing step, the upper portion of the substrate is exposed to the dry etching gas through the first passage hole. A method of manufacturing a variable shape mirror, comprising a step of removing a predetermined amount and forming the concave portion between the piezoelectric actuator and a substrate.
前記準備工程にて準備される前記アクチュエータアレイの圧電アクチュエータには、前記基板と第1電極との間にγ―アルミナが形成されていることを特徴とする形状可変ミラーの製造方法。 In the manufacturing method of the variable shape mirror of Claim 3,
The method of manufacturing a variable shape mirror, wherein γ-alumina is formed between the substrate and the first electrode in the piezoelectric actuator of the actuator array prepared in the preparation step.
前記圧電素子を下方から支持する基板と、
前記基板の下側に形成された凹部と、
前記第2の電極の上方、又は前記凹部の底面に形成されたミラー面と、
前記ミラー面の自重による前記ミラー面の変形を抑制する抑制層と、
を備えることを特徴とする形状可変ミラー。 A piezoelectric film; a first electrode formed under the piezoelectric film; and a second electrode formed over the piezoelectric film, wherein the first electrode and the second electrode A piezoelectric element that is displaced by supplying a voltage to the piezoelectric film;
A substrate for supporting the piezoelectric element from below;
A recess formed on the lower side of the substrate;
A mirror surface formed above the second electrode or on the bottom surface of the recess;
A suppression layer that suppresses deformation of the mirror surface due to its own weight;
A variable shape mirror comprising:
前記抑制層は、SU−8、ポリイミド、SINのうちのいずれかの材料からなり、約10〜20μmの厚さを有することを特徴とする形状可変ミラー。 The variable shape mirror according to claim 5,
The variable shape mirror, wherein the suppression layer is made of any material of SU-8, polyimide, and SIN, and has a thickness of about 10 to 20 μm.
前記ミラー面は、前記第2の電極の上に配置され、
前記抑制層は、前記第2の電極と前記ミラー面との間に配置されていることを特徴とする形状可変ミラー。 The variable shape mirror according to claim 6,
The mirror surface is disposed on the second electrode;
The variable shape mirror, wherein the suppression layer is disposed between the second electrode and the mirror surface.
前記ミラー面と前記抑制層との間に、ミラー面のたわみを防ぐための弾性部材を設けたことを特徴とする形状可変ミラー。 The variable shape mirror according to claim 7,
A variable shape mirror, characterized in that an elastic member is provided between the mirror surface and the suppression layer to prevent deflection of the mirror surface.
前記ミラー面は、前記凹部の底面に形成され、
前記ミラー面と前記凹部の底面との間に、ミラー面のたわみを防ぐための弾性部材を設けたことを特徴とする形状可変ミラー。 The variable shape mirror according to claim 5,
The mirror surface is formed on the bottom surface of the recess,
A variable shape mirror, wherein an elastic member is provided between the mirror surface and the bottom surface of the recess to prevent the mirror surface from being bent.
前記基板と前記第1の電極との間に、γ―アルミナを形成させたことを特徴とする形状可変ミラー。 The variable shape mirror according to claim 5,
A variable shape mirror, wherein γ-alumina is formed between the substrate and the first electrode.
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