JP2009198700A - Method for manufacturing mirror of variable shape and mirror of variable shape - Google Patents

Method for manufacturing mirror of variable shape and mirror of variable shape Download PDF

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Kazuaki Sawada
和明 澤田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently manufacture a mirror of a variable shape without independently manufacturing a substrate for an actuator array and a substrate for a mirror surface. <P>SOLUTION: A method for manufacturing the mirror of the variable shape includes: a step of preparing the actuator array which is constituted by arranging, on a substrate, a plurality of piezoelectric actuators each having a piezo-electric film, a first electrode arranged under the piezo-electric film and a second electrode arranged above the piezo-electric film; a step of forming a sacrificial layer which is finally removed; a step of forming a hole in the sacrificial layer to expose at least a part of the second electrode; a step of filling up the hole formed in the sacrificial layer with a material for a pillar part in order to form the pillar part on the exposed second electrode; a step of flattening top surfaces of the sacrificial layer and the pillar part; a step of forming the mirror surface on the flattened top surfaces of the sacrificial layer and the pillar part; and a step of removing the sacrificial layer by etching after forming the mirror surface. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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。
Yang,E.-H.他5名 「Thin-Film Piezoelectric Unimorph Actuator-Based Deformable Mirror With a Transferred Silicon Membrane」,JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS,VOL.15,NO.5,OCTOBER 2006,P1214〜P1225
By the way, when manufacturing the variable shape mirror as described above, in the following Non-Patent Document 1, an actuator array substrate and a mirror surface substrate are separately manufactured, and after superposing these, the mirror surface substrate is used. The mirror surface was formed by polishing the substrate by etching.
Yang, E.-H. and 5 others "Thin-Film Piezoelectric Unimorph Actuator-Based Deformable Mirror With a Transferred Silicon Membrane", JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS, VOL.15, NO.5, OCTOBER 2006, P1214-P1225

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 deformable mirror 10 is roughly divided into a piezoelectric actuator array 100 in which a plurality of piezoelectric actuators 101 are arranged, a column part 300 provided on each piezoelectric actuator 101, and a mirror surface 500. As the piezoelectric actuator 101 is displaced when a voltage is applied to the piezoelectric actuator 101, the column portion 300 is displaced up and down, so that the shape of the mirror surface 500 changes.

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 piezoelectric actuator array 100 has a configuration in which a plurality of piezoelectric actuators 101 are arranged on a substrate 102 as shown in FIG. In the present embodiment, a plurality of piezoelectric actuators 101 are arranged on the substrate 102 in a grid pattern. In this case, the piezoelectric actuators may be configured to be two-dimensionally arranged at a predetermined interval. For example, a configuration in which a plurality of piezoelectric actuators are arranged radially may be used. In the actuator array 100, a plurality of electrode terminals 109 corresponding to each piezoelectric actuator 101 are formed, and a voltage can be supplied to each piezoelectric actuator 101 via each electrode terminal 109.

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 piezoelectric actuator 101 includes a piezoelectric film 103, a first electrode 105, and a second electrode 107, and is disposed on the substrate 102. As the piezoelectric film 103, a piezoelectric body that is displaced by applying a voltage is used. The thickness of the piezoelectric film 103 may be about 0.5 to 3 μm, for example. The first electrode 105 is formed on the lower surface of the piezoelectric film 103, and the second electrode 107 is formed on the upper surface of the piezoelectric film 103. That is, the piezoelectric film 103 is sandwiched between the two electrodes of the first electrode 105 and the second electrode 107. Further, the first electrode 105 is electrically connected to the electrode terminal 109 through a wiring (not shown), and when a voltage is applied to the electrode terminal 109, the piezoelectric film 103 is formed on the surface on which the piezoelectric film 103 is formed. Is displaced in a direction perpendicular to In this case, the second electrode 107 and the electrode terminal 109 may be electrically connected. In addition, the 1st electrode 105 and the 2nd electrode 107 consist of metal thin films, such as Ti and Pt, for example.

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 substrate 102 is for supporting the piezoelectric film 103, the first electrode 105, and the second electrode 107 from below, and is formed on the lower surface of the first electrode 105. For example, a silicon substrate (in the case of a 4-inch wafer) having a thickness of about 500 μm can be used as the substrate 102.

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−Al23(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−Al23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 actuator array 100 will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining a manufacturing process of the piezoelectric actuator array 100. As a material of the substrate 102, the piezoelectric characteristic of the piezoelectric film 103 can be enhanced by using a single crystal material such as Si or MgO, but is not particularly limited. In this embodiment, a single crystal Si substrate having a substrate thickness of about 400 μm is used. Further, γ-Al 2 O 3 (alumina: see FIG. 110) is formed on the substrate 102 so that the piezoelectric characteristics of the piezoelectric film 103 are enhanced. There are many methods for forming γ-Al 2 O 3 , for example, MBE (Molecular Beam Epitaxy), CVD (Chemical Vapor Deposition), but it is not particularly limited as long as it is a technology capable of forming a film. Absent.

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 first electrode 105 is formed over the substrate 102. As the material of the first electrode 105, a highly conductive metal (for example, Pt, Ti, etc.) is preferably used. Next, the piezoelectric film 103 is formed over the first electrode. As the material of the piezoelectric film 103, a material having a high piezoelectric constant and large deformation such as PZT (lead zirconium titanate) or perovskite containing Pb similar to PZT is preferably used. There are many methods for forming the electrode film and the piezoelectric film, for example, a sputtering method, a CVD method (Chemical Vapor Deposition), or a sol-gel method, but there is no particular limitation as long as it is a technique capable of forming a film. In this embodiment, Pt and Ti are used as the material for the first electrode, and the film thicknesses are 10 nm (Ti) and 100 nm (Pt), respectively. The material of the piezoelectric film 103 is PZT, and the film thickness is about 2 to 3 μm. Pt and Ti are formed by sputtering, and PZT is formed by sol-gel method.

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 second electrode 107 is formed on the piezoelectric film 103. The material and formation method of the second electrode 107 are the same as those of the first electrode 105. In this embodiment, Pt is used as the material, and the film thickness is 100 nm. Pt is formed by sputtering (see FIG. 4A).

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 first electrode 105 is exposed around each piezoelectric actuator 101 by using a photolithography method and an etching method in order to form an array of piezoelectric actuators 101. Remove until More specifically, after applying a photoresist on the second electrode 107, an exposure process is performed so as to leave a photosensitive portion using a mask on which an array pattern of the piezoelectric actuators 101 is drawn. Next, the region corresponding to the periphery of each piezoelectric actuator 101 in the second electrode 107 and the piezoelectric film 103 is selectively removed by using a reactive ion etching (RIE) method to expose the second electrode 107. Thereafter, the remaining photoresist is removed by plasma etching, solvent, or the like.

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 first electrode 105 is divided so as to correspond to each piezoelectric actuator 101, and in order to connect each electrode terminal 109, a photolithography method and an etching method are used. In use, the periphery of the first electrode 105 is removed until the γ-alumina 110 is exposed. Note that a specific method can be adopted since the same method as the above-described removal of the second electrode and the piezoelectric film 107 can be adopted, and the description thereof is omitted.

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 piezoelectric actuator array 100. The method for forming the SiO 2, CVD method, a sputtering method, can be considered like.

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 second electrode 107, it is removed by using a photolithography method and an etching method until the upper portion of the second electrode 107 is exposed. Note that a specific method can be adopted since the same method as the above-described removal of the second electrode and the piezoelectric film 107 can be adopted, and the description thereof is omitted.

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 holes 120 through which dry etching gas passes are formed on the outer edges of the piezoelectric actuators 101 from the outermost surface to the substrate 102. More specifically, a part of the substrate 102 is removed by removing the SiO 2 film, the first electrode 105 and the γ-alumina 110 formed around each piezoelectric actuator 101 by using a photolithography method and an etching method. Leave it exposed. In this case, for example, as shown in FIG. 5, when the piezoelectric actuator 101 is viewed from above, the four corners of the piezoelectric actuator 101 are supported so that the piezoelectric actuator 101 is supported by the portions that remain without being removed. On the other hand, it is conceivable that a substantially L-shaped hole 120 (groove) is formed, and the central portion 121 of each side forming the piezoelectric actuator 101 is left. In this case, the piezoelectric actuator 101 is supported at four points by the central portion 121. The hole 120 formed as described above is used as an etching hole through which an etching gas for removing a thin film sacrificial layer 200 and a substrate 102 described later passes.

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 actuator array 100 to the step of forming a mirror surface. Here, as shown in FIG. 6A, a thin film sacrificial layer 200 to be finally removed is formed on the actuator array 100. In addition, as a material of the thin film sacrificial layer 200, a material having characteristics that are easily removed by a corresponding etching gas is preferable, and polysilicon, amorphous silicon, PSG, BPSG, or the like is used. Moreover, the formation method of the thin film sacrificial layer 200 will not be restrict | limited especially if it is a technique which can form a film | membrane. In the present embodiment, polysilicon is used as the material of the thin film sacrificial layer 200, the film thickness is set to about 10 μm, and the entire upper surface of the actuator array 100 is formed by sputtering or CVD.

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 sacrificial layer 200 so as to correspond to each of the piezoelectric actuators 101, and at least a part of the second electrode 107 is exposed. In this case, the thin film sacrificial layer 200 is removed using photolithography and an etching method so that the central portion (when viewed from above) of the second electrode 107 in each piezoelectric actuator 101 is exposed.

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 column portion 300 that supports the mirror surface 500 on the exposed second electrode 107, a hole 250 formed in the sacrificial layer 200 is formed in the column portion. Buried with material. More specifically, a plurality of column portions 300 are formed on the second electrode 107 by pouring metal into the holes 250 formed in the thin film sacrificial layer 200. Moreover, the formation method of the column part 300 will not be restrict | limited especially if it is a technique which can form a column part (for example, electrolytic plating, a vapor deposition method, etc.). In this embodiment, In is used as the material of the column part 300, and the column part 300 is formed by pouring In on the liquid into the hole 250 and then performing a cooling process.

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 sacrificial layer 200 and the column part 300 are planarized. In this case, for example, a technique using CMP (Chemical Mechanical Polishing) can be considered. Thereby, the thin film sacrificial layer 200 and the column part 300 which have a flat upper surface are formed. Note that planarization may be performed until the height of the column portion 300 from the second electrode 107 reaches a preset height (for example, about 10 μm).

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/Ta25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 sacrificial layer 200 and the column part 300. As a material of the mirror surface 500, for example, a metal such as Au, Ag, Al, or a λ / 4 multilayer film of a low refractive index dielectric / high refractive index dielectric such as SiO 2 / Ta 2 O 5 is preferably used. Is done. Further, there are many methods for forming the mirror surface 500, for example, a sputtering method or a vapor deposition method, but there is no particular limitation as long as it is a technology capable of forming a film. Moreover, as a film thickness of a mirror surface, about 1 micrometer can be considered, for example. In this case, a suppression layer that suppresses deformation of the mirror surface 500 due to the weight of the mirror surface 500 is formed on the upper surfaces of the thin film sacrificial layer 200 and the column part 300, and the mirror surface 500 is formed on the suppression layer. Good. As a material for the suppression layer, SU-8, polyimide, SIN, or the like is preferably used. Moreover, as a formation method of the suppression layer, there are a sputtering method, a CVD method, and the like, but there is no particular limitation as long as it is a technique capable of forming the suppression layer.

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 mirror surface 500 is formed as described above, next, as shown in FIGS. 7 and 8, the second etching hole 550 through which the dry etching gas passes corresponds to each piezoelectric actuator 101. Formed on the mirror surface 500. In this case, as the holes 550, it is conceivable that minute holes are formed at four points that are equidistant from the column part 300 by photolithography and etching. More specifically, as shown in FIG. 7, when substantially L-shaped holes 120 (grooves) are formed in the four corners of the piezoelectric actuator 101, when the piezoelectric actuator 101 is viewed from above. The four corners of the hole 120 and the formation position of the hole 550 overlap so that four holes 550 are formed.

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 sacrificial layer 200 is removed by an etching method. More specifically, the thin film sacrificial layer 200 and the substrate 102 are removed through the holes 550 by disposing the actuator array 100 in a gas that reacts with the thin film sacrificial layer 200 and the substrate 102. In this embodiment, since polysilicon is used as the thin film sacrificial layer 200 and a Si substrate is used as the substrate 102, it may be considered to use an etching gas (for example, XeF 2 ) having a characteristic of etching silicon. It is done. In this case, substances other than the thin film sacrificial layer 200 and the substrate 102 (for example, the mirror surface 500, the column part 300, the SiO 2 film, etc.) remain without being affected by the etching gas. Note that the present invention is not limited to the method in which the thin film sacrificial layer 200 and the substrate 102 are exposed to the reactive gas as described above, and a reactive ion etching method in which the etching gas is ionized and etched by plasma may be used.

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 hole 550 scrapes the thin film sacrificial layer 200. At this time, the etching gas scrapes the thin film sacrificial layer 200 radially around the hole 550.

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 column portion 300 of the thin film sacrificial layer 200 is removed by the etching gas traveling toward the column portion 300 (the central portion of the piezoelectric actuator 101), and the piezoelectric actuator 101 (adjacently disposed) When the thin film sacrificial layer 200 formed between the piezoelectric actuators 101 is removed by the etching gas traveling toward the peripheral side of the piezoelectric actuators 101, it is provided on the second electrode 107 of each piezoelectric actuator 101. The mirror surface 500 is supported from below by the column part 300.

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 sacrificial layer 200 formed between the hole 550 and the hole 120 is removed by the etching gas traveling downward from the hole 550, the etching gas passes through the hole 120 and enters the substrate 102. When the upper portion of the substrate 102 is exposed to the dry etching gas, the substrate 102 is scraped radially around the hole 120, and a predetermined amount of the upper portion of the substrate 102 is removed. Here, as shown in FIG. 7, the hole 120 formed on the substrate 102 is formed so as to surround the piezoelectric actuator 101 from four directions, and the etching gas traveling toward the central portion of the piezoelectric actuator 101 is As shown in FIG. 8B, the lower surface portion of the first electrode 105 in the substrate 102 is removed. Accordingly, a cavity 590 is formed between the second electrode 107 and the substrate 105. Note that the cavity 590 formed in the lower part of the piezoelectric actuator 101 is used as a space when the piezoelectric film 103 is displaced in the vertical direction when a voltage is applied to the piezoelectric film 103. As a result, a recess (cavity 590) is formed in the substrate 102 between the piezoelectric actuator 101 and the substrate 102 positioned below the piezoelectric actuator 101 to facilitate the displacement of the piezoelectric film 103 up and down.

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 hole 550 formed in the mirror surface 500 and the hole 120 formed in the substrate surface are formed at equal intervals from the center position on the horizontal plane of the piezoelectric actuator 101. As a result, the cavity 590 formed on the lower surface of the piezoelectric actuator 101 is uniformly formed on the surface of the substrate 102. Note that, when the sacrificial layer 200 and a part of the upper portion of the substrate 102 are removed by the etching gas as described above, the sacrificial layer 200 is removed and the cavity 590 is formed after the etching gas is introduced by an experiment or the like. It is sufficient to obtain the time in advance.

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 deformable mirror 20 includes a piezoelectric film 603, a first electrode 605 formed below the piezoelectric film 603, and a second electrode 620 formed on the piezoelectric film. A piezoelectric element 640 that is displaced by supplying a voltage from the first electrode 605 and the second electrode 620 to the piezoelectric film 603; a substrate 600 that supports the piezoelectric element 640 from below; and a substrate 600 that is formed below the substrate 600. The concave portion 611 formed, the mirror surface 650 formed above the second electrode 620, and the suppression layer 700 that suppresses deformation of the mirror surface 650 due to the weight of the mirror surface 650.

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 substrate 600, and further on the metal or oxide. A piezoelectric film 603 containing an oxide having a perovskite structure having piezoelectricity is formed. A second electrode 620 is formed on the piezoelectric film 603.

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 2nd electrode 620 is formed as an electrode pattern, and can arrange | position an individual electrode in a various aspect. For example, as shown in FIG. 10, it is conceivable to arrange the individual electrodes 620a in a lattice shape. In this case, as another arrangement configuration, for example, a configuration in which individual electrodes are arranged in a plurality of (for example, three) regions arranged concentrically can be considered.

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 variable shape mirror 20 is formed with a plurality of electrode terminals (not shown), and each electrode terminal is connected to an individual electrode 620a by a wiring pattern (not shown). Thus, the first electrode 605 is electrically connected.

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 suppression layer 700 is disposed between the second electrode 620 and the mirror surface 650, and SU-8, polyimide, SIN, or the like is preferably used as the material. In addition, as a method for forming the suppression layer 700, there are a sputtering method, a CVD method, and the like. In the present embodiment, SU-8 is used as the material of the suppression layer 700, and the film thickness is about 10 to 20 μm. Note that the suppression layer 700 also serves as an insulating layer that electrically insulates between the second electrode 620 and the mirror surface 650.

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/Ta25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 mirror surface 650 formed on the suppression layer 700 and held by the suppression layer 700 is kept constant by the suppression layer 700. Thereby, deformation of the mirror surface 650 due to the weight of the mirror surface 650 is suppressed. In this case, as the material of the mirror surface 650, for example, a metal such as Au, Ag, Al, or a λ / 4 multilayer film of a low refractive index dielectric / high refractive index dielectric such as SiO 2 / Ta 2 O 5 is used. Preferably used. In addition, there are many methods for forming the mirror surface 650, for example, a sputtering method or a vapor deposition method, but there is no particular limitation as long as it is a technology capable of forming a film. Moreover, as a film thickness of a mirror surface, about 1 micrometer can be considered, for example. Note that when the mirror surface 650 is formed on the suppression layer 700, it is preferable to perform planarization treatment by CMP or the like.

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 substrate 600 is removed at the center of the lower surface of the deformable mirror 20 so as to correspond to the second electrode 620, and a cylindrical recess 611 is formed. . Note that the recess 611 can be formed by scraping the substrate 600 from below by photolithography and etching. Due to the recess 611, the piezoelectric film 603 is easily displaced up and down.

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-alumina 601 is formed between the substrate 600 and the first electrode 605, and has a characteristic of improving the piezoelectric characteristics of the piezoelectric film 603. Note that the γ-alumina 601 is not necessarily provided between the substrate 600 and the first electrode 605.

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 mirror surface 650 is kept constant by the suppression layer 700, so that it is possible to accurately correct aberrations by changing the shape of the mirror surface 650.

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 mirror surface 650 is provided on the suppression layer 700. However, the mirror surface may be formed by depositing a metal such as Al on the bottom surface of the recess 611. .

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 mirror surface 650, as shown in FIG. 11, an elastic body (for example, PDMS) for preventing the mirror surface 650 from being bent is poured into a flat plane, and the mirror surface 650 is formed thereon. You may make it coat. FIG. 11A shows a configuration in which the mirror surface 650 is provided on the suppression layer 700, and the elastic body 800 is formed between the suppression layer 700 and the mirror surface 650. FIG. 11B shows a configuration in which a mirror surface 650 is provided on the bottom surface of the recess 611, and an elastic body 800 is formed between the bottom surface (γ-alumina 601) of the recess 611 and the mirror surface 650. The In addition, as a film thickness of the elastic body 800, about 10 micrometers is considered, for example.

本実施形態に係る形状可変ミラーの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the variable shape mirror which concerns on this embodiment. 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。It is principal part sectional drawing explaining the structure of the piezoelectric actuator array which concerns on this embodiment. 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上方概略図である。It is an upper schematic diagram explaining the composition of the piezoelectric actuator array concerning this embodiment. 圧電アクチュエータアレイの製造工程について説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing process of a piezoelectric actuator array. 本実施形態に係る圧電アクチュエータを上方より見たときの上方概略図である。It is the upper schematic when the piezoelectric actuator which concerns on this embodiment is seen from upper direction. 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。It is a figure explaining from the process of forming a thin film sacrificial layer in actuator array 100 to the process of forming a mirror surface. 各圧電アクチュエータに対応するように形成されるドライエッチング用の通過孔の形成位置について説明する図である。It is a figure explaining the formation position of the passage hole for dry etching formed corresponding to each piezoelectric actuator. 薄膜犠牲層の除去と空洞部の形成工程について説明する図である。It is a figure explaining the removal process of a thin film sacrificial layer, and the formation process of a cavity part. 本実施形態に係る形状可変ミラーの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the variable shape mirror which concerns on this embodiment. 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。It is a top view explaining arrangement | positioning of the electrode of the variable shape mirror which concerns on this embodiment. ミラー面の下に弾性体を設けた場合の要部断面図である。It is principal part sectional drawing at the time of providing an elastic body under a mirror surface.

符号の説明Explanation of symbols

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 Variable shape mirror 100 Piezoelectric actuator array 101 Piezoelectric actuator 102 Substrate 103 Piezoelectric film 105 First electrode 107 Second electrode 110 γ-alumina 120 First passage hole 200 Thin film sacrificial layer 250 Hole 300 Column part 500 Mirror surface 550 Second passage hole 590 Cavity 600 Substrate 601 γ-Alumina 603 Piezoelectric film 605 First electrode 611 Recess 620 Second electrode 700 Suppression layer 800 Elastic body

Claims (10)

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.
請求項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.
請求項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.
請求項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.
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:
請求項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.
請求項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.
請求項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.
請求項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.
請求項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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