JP3785663B2 - LIGHT MODULATION DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ELECTRONIC DEVICE USING THE LIGHT MODULATION DEVICE - Google Patents

LIGHT MODULATION DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ELECTRONIC DEVICE USING THE LIGHT MODULATION DEVICE Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小ミラーを備えた光変調装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
この種の光変調装置が、特開平4−230722,5−188308,5−196880などに開示されている。また、これらの改良構造が、日経マイクロデバイス1994年3月号に、DMD(Digital MicromirrorDevice)として開示されている。
【0003】
このDMDは、図22に示すように、上層800、中間層810及び下層830からなる3層構造を有している。
【0004】
上層800は、ミラー802と、その中心部下面に連結されたミラー保持ポスト804とを有する。このミラー802の製造プロセス上、ミラー保持ポスト804と対向する位置には凹部806が形成される。
【0005】
中間層810は、ミラー保持ポスト804と連結されるミラー保持板812が、両側のヒンジ814により傾斜駆動可能に支持されている。このミラー保持板812の傾斜駆動空間を確保するために、ヒンジ814は、その下面にヒンジ保持ポスト816を有している。
【0006】
この中間層810には、さらに、ヒンジ814を挟んだ両側に第1,第2のアドレス電極818,820を有し、それぞ電極保持ポスト826に支持されている。さらにその外側に、第1のミラー接触電極822と第2のミラー接触電極824とを有し、それぞれ電極保持ポスト826に支持されている。
【0007】
下層830は、第1、第2のアドレス電極818、820の電極保持ポスト826が連結される4つの電極832a〜832dと、第1、第2の接触電極822、824が連結される共通電極834を有している。
【0008】
このDMDは、図23に示すように、ミラー802及び第1,第2のミラー接触電極822,824に、バイアス電圧Vaが印加される。そして、例えば第1のアドレス電極818にマイナス電圧を印加し、第2のアドレス電極820にプラス電圧を印加することで、ミラー802と第1のアドレス電極818の間にクーロン力が作用し、ミラー802を図23の一点鎖線の状態に傾斜駆動することができる。第1,第2のアドレス電極818,820に印加される電圧の極性を逆転することで、図23の2点鎖線に示すように傾斜駆動させることができる。
【0009】
そして、図23の一点鎖線に示すミラー802の傾斜状態のときに、光が所定位置に向けて反射されるON駆動とされ、2点鎖線に示す傾斜状態のときには、所定位置とは異なる方向に光が反射されたOFF状態とされる。そして、その切替時間を変化させることで、256階調表示が可能となっている。
【0010】
図22に示すDMDは、図24及び図25に示す製造プロセスに従って製造できると推測される。図24は、予め形成された下層830上に中間層810を形成する工程を示しており、図25はその中間層810上に上層800を形成し、各層間に空間を形成する工程を示している。
【0011】
図24に示すように、下層830としてSRAMが形成された基板840を用意する。次に、図24(B)示すように、この基板840上にレジスト842を塗布し、同図(C)の工程にてヒンジ保持ポスト816及び電極保持ポスト826と対応するパターンを形成するパターニングを行う。
【0012】
次に、図24(D)に示すように、レジスト842の表面及びトレンチ部にアルミニウム(Al)膜844を蒸着し、さらに同図(E)に示すようにその表面にAl酸化膜846を形成する。
【0013】
さらに、図24(F)に示すAl膜848の蒸着後に、同図(G)のようにレジスト850を塗布してパターニングする。この後、図24(H)に示すように、Al膜848をエッチングすることで、ミラー保持板812、ヒンジ814及びヒンジ保持ポスト816が形成される。
【0014】
次に、図25に示すプロセスにより上層800を形成する。このために、図25(A)に示すように、レジスト852を厚く塗布し、同図(B)に示すようにパターニングを行う。さらに、Al(アルミニウム)膜854を蒸着し、その表面の一部にAl酸化膜856を形成した後、端部のAl膜854をエッチングで除去することで、ミラー802及びミラー保持ポスト804が形成される(図26(C)〜(E)参照)。
【0015】
最後に、図25(F)に示すように、レジスト842及び852を除去することで、上層800と中間層810との間に空間が形成され、かつ、中間層810と下層830との間に空間が形成される。
【0016】
しかしながら上記のプロセスでは、DMDの歩留まりが高くとれないという問題がある。その原因の1つは、ミラー802の傾斜角度を決定する要因となる、ミラー802の下面とミラー接触電極822,824との間の距離の設定を、図25(A)に示すレジスト工程でのレジスト852の厚さに依存していたからである。
【0017】
通常、この種のレジストはスピンコーティング法により形成され、レジスト厚さの均一性を高めることさえ困難であるのに、ましてやスピンコーティング法にてレジスト852の厚さを一定値に設定することは、極めて困難な技術となる。
【0018】
また、従来のスピンコーティング法では、ウェハ面積が大きくなるほど、そのレジスト膜の面内均一性さえも確保することが困難であり、ましてやレジスト膜の厚さを一定値にすることは、大口径化の半導体ウェハではほとんど不可能である。従って、同時に多数の素子を1枚の半導体ウェハから形成することは困難であり、スループットも低下する。
【0019】
上記の問題の他の1つは、図25(F)に示すレジスト除去工程において、ミラー802またはヒンジ814の下方であって、奥まった領域のレジストを完全に除去することが困難となることである。もしこのような異物が残存したとすれば、ミラー802とアドレス電極818,820がショートし、又はミラーの変位が妨げられ、あるいはミラー接触電極822,824とアドレス電極818,820がショートしてしまう。
【0020】
上記の構造のDMDの他の問題は、ミラー802の中心領域に凹部806が形成されてしまうことである。図25(C)のAl蒸着工程において、トレンチ部分にAlを蒸着すると、必ずこのトレンチと対向する位置が窪んでしまい、これに起因して凹部806が生ずることは防止し得ない。
【0021】
この3層構造のDMDでは、ヒンジ814がミラー802と同一平面上に存在しないため、ミラー802の開口面積が増大し、光利用率が高まることを効果としている。
【0022】
しかしながら、この広面積のミラー802の中心には凹部806が形成され、光強度の強い光軸上にこのような凹部806が存在すると、乱反射によってかえって光利用率が低下してしまう。あるいは、乱反射された光が他の画素の情報として入力されてしまい、画質が低下するという問題も指摘される。又、凹部806の側壁が垂直に加工できたとしても、光有効利用面積が減少する。
【0023】
そこで、本発明の目的とするところは、 高い歩留まりにて製造できる微小ミラーを備えた光変調装置及びその製造方法を提供することにある。
【0024】
本発明の他の目的は、微小ミラー面上にて乱反射が生ずることなく、正確な光変調制御を行うことのできる微小ミラーを備えた光変調装置及びその製造方法を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明方法は、導電性のシリコン製ミラー基板と電極基板とを接合して、微小ミラーを有する光変調装置を製造している。ここで、導電性のシリコン製ミラー基板は、一ライン状又はマトリクス状に配列された複数の微小ミラーと、前記微小ミラーを一方向にて連結するトーションバーと、前記トーションバーの両端が連結され、を有し、少なくとも前記微小ミラーの片面に反射層が形成されている。
【0026】
前記電極基板は、中央領域の凹部と、その周囲の立ち上げ部と、前記凹部内であって各々の前記微小ミラーと対応する位置に導電層が形成され、クーロン力により前記微小ミラーを傾斜駆動させる電極群と、前記一方向で隣合う2つの前記微小ミラー間と対応する位置にて前記凹部より突出形成された支柱部と、を有する。
【0027】
前記シリコン製ミラー基板と前記電極基板とを接合する工程では、少なくとも前記シリコン製ミラー基板の前記トーションバーの中間部と前記電極基板の前記支柱部とを対面させている。
【0028】
こうすると、ガラス製電極基板に予め形成される凹部の深さを精度よく形成すれば、微小ミラーの振れ角をロット間で正確に設定できる。また、微小ミラーの表面に形成される反射層も平坦にでき、乱反射のない面に形成することができる。
【0029】
特に、電極基板が例えばNa等のアルカリ金属を含むガラス製電極基板の場合、陽極接合により両基板を接合できる。こうすると、基板間に接着層などを要しないため、微小ミラーの振れ角をロット間でより正確に設定できる。
【0030】
なお、この接合方法は陽極接合に限らず、直接接合、共晶接合等でも良く、各接合方法については詳細を後述する。また、電極基板の材質としては、接合工程が加熱下で行われる場合には、シリコンと熱膨張係数が近いことが好ましい。
【0031】
前記シリコン製ミラー基板には、トーションバーの両端部が連結された枠状部を形成することもできる。この場合、トーションバーの両端部及び枠状部は、電極奇人の立ち上げ部と接合される。そして、この接合の後に、トーションバーの両端部を枠状部から切り離す工程を実施している。
【0032】
こうすると、複数本のトーションバーの相互の位置関係は枠状部により維持されるので、1本ずつ位置決めしなくても相互の位置関係を保って電極基板に接合できる。
【0033】
ここで、シリコン製ミラー基板を製造する前記(a)工程は、
シリコン基板中に不純物をドープしてドープ層を形成する工程と、
前記シリコン基板の一面に窓形成用の第1のマスクを、他の一面に前記複数の微小ミラー及び前記トーションバーを形成するための第2のマスクをそれぞれパターニングする工程と、
前記第1のマスクを用いて、前記ドープ層が露出するまで前記シリコン基板をエッチングする工程と、
前記第2のマスクを用いて、前記ドープ層をエッチングする工程と、
前記第1、第2のマスクを除去し、前記ドープ層により前記微小ミラー及びトーションバーを形成する工程と、
前記ドープ層の前記微小ミラーの片面に前記反射層を形成する工程と、
を有して実施できる。
【0034】
本発明方法の他の態様によれば、シリコン製ミラー基板が完成する前のシリコン基板の状態で、電極基板との接合を実施している。
【0035】
電極基板は、中央領域の凹部と、その周囲の立ち上げ部と、前記凹部内であって各々の前記微小ミラーと対応する位置に導電層が形成され、クーロン力により前記微小ミラーを傾斜駆動させる電極群と、一方向で隣合う2つの前記微小ミラー間と対応する位置にて凹部より突出形成された支柱部と、を有する。
【0036】
これに接合されるのは、片面に不純物がドープされたドープ層を有するシリコン基板である。このとき、少なくとも前記電極基板の支柱部を前記ドープ層と対面させて接合する。
【0037】
この工程では、微小ミラー等が形成される前であるので、接合時の位置合わせが容易となる。
【0038】
この後、ドープ層のみ残してシリコン基板をエッチングして除去し、そのドープ層の表面に反射層を形成する。
【0039】
その後、ドープ層のエッチング工程を実施する。この時、前記電極群と対向する位置に複数の前記微小ミラーを形成される。また、前記微小ミラーを一方向にて連結し、該一方向にて隣合う2つの前記微小ミラー間で前記支柱部と接合されたトーションバーが形成される。
【0040】
このエッチング工程のためのパターニング時に、予め電極基板に形成された電極郡との位置関係を考慮すれば、ホトリソグラフィ工程の精度で微小ミラーを高精度にて形成できる。
【0041】
この方法では、接合時の基板位置合わせが容易であり、しかも微小ミラー等は接合後に形成できるので、高密度で微小ミラーを配置する場合に適している。
【0042】
なお、上記の方法においても陽極接合法を採用することができ、また、シリコン製ミラー基板に枠状部を形成しても良い。
【0043】
高密度で微小ミラーを配置する場合、電極基板を透明なガラス基板とし、そのガラス製電極基板側から前記電極群のパターンの位置を観測し、そのパター位置を基準にして、前記シリコン製電極基板のエッチングのためのマスクパターン合わせ実施するとよい。
【0044】
上述の各方法発明では、前記ドープ層の不純物濃度を1×1018atm/cm3以上とすると、前記シリコン基板のエッチング時に前記ドープ層をエッチングストップ層として用いることができる。
【0045】
また、前記ガラス製電極基板を形成する工程として、
前記立ち上げ部及び支柱部と対応する位置をマスクして、アルカリ金属を含有するガラス板をエッチングして、所定深さの前記凹部を形成する工程と、
前記凹部の底面に、前記電極群を形成する工程と、
を有するとよい。この場合、微小ミラーの振れ角に影響する凹部の深さは、エッチンの条件に依存させて形成できる。
【0046】
前記電極群を透明電極例えばITO(インジウム・ティン・オキサイド)にて形成し、
接合される前記ガラス製電極基板と前記シリコン製ミラー基板との間に、異物混入があるか否かを前記ガラス製電極基板側から検査する工程をさらに有することができる。この検査を接合前に行えば歩留まりが向上し、接合後に行っても、異物混入という不良原因が容易に判明する。
【0047】
前記シリコン製ミラー基板を覆い、かつ、傾斜駆動される微小ミラーと干渉しない位置にて、前記シリコン製ミラー基板上に透明カバー基板を接合する工程をさらに有することができる。
【0048】
この透明カバー基板により、微小ミラーの傾斜駆動を妨げる異物の混入を防止して、素子を保護できる。
【0049】
本発明装置は、不純物がドープされた導電性のシリコン製ミラー基板と、電極基板とが接合されて一体化され、
前記シリコン製ミラー基板は、
一ライン状又はマトリクス状に配列され、片面に反射層が形成された複数の微小ミラーと、
前記微小ミラーを一方向にて連結するトーションバーと、
を有し、
前記電極基板は、
中央領域の凹部と、
その周囲の立ち上げ部と、
前記凹部内であって各々の前記微小ミラーと対応する位置に形成され、クーロン力により前記微小ミラーを傾斜駆動させる電極群と、
前記一方向で隣合う2つの前記微小ミラー間と対応する位置にて凹部より突出形成された支柱部と、
を有し、
少なくとも前記シリコン製ミラー基板の前記トーションバーの中間部と前記電極基板の前記支柱部とが対面して、前記シリコン製ミラー基板と前記電極基板とが接合されていることを特徴とする。この接合も、陽極接合、直接接合又は共晶接合などにより行われる。
【0050】
ここで、前記微小ミラー上に形成された反射層の全表面が平坦面に形成される。これにより、入射角と等しい反射角にて入射光を反射させることができる。
【0051】
前記電極群は透明電極例えばITO(インジウム・ティン・オキサイド)にて形成されることが好ましい。ガラス製電極基板から透視して、電極郡と微小ミラーとの間の異物混入の不良原因が容易に判明するからである。
【0052】
前記微小ミラーが前記電極群と対向する面側に、絶縁膜を形成するとよい。こうすると、異物の混入があっても、微小ミラーと電極郡との間のショートという深刻な状態を回避できる。
【0053】
前記微小ミラーに形成された前記絶縁膜と対向する前記電極群の表面を粗面に形成するとさらによい。絶縁膜と電極群との接触面積が減少し、絶縁膜の帯電に起因した微小ミラーの電極群への張り付きを防止できる。
【0054】
前記電極群の前記表面に200オングストローム以上の高さの凸部が設けられて、前記粗面が形成することが好ましい。これにより、微小ミラーと電極群との張り付きを防止できる表面荒さを確保できる。なお、この凸部の高さの上限は、微小ミラーが電極群と平行な状態の時の微小ミラー、電極群間のギャップをGとしたとき、G/3以下である。これにより、機能上必要とされる微小ミラーの偏向角が最低限確保される。
【0055】
この微小ミラーの張り付きを防止するには、前記絶縁膜上であって、前記トーションバーより離れた位置に絶縁性突起を形成してもよい。
【0056】
この微小ミラーの張り付きを防止するさらに他の対策として、前記ガラス製電極基板の前記凹部の底面より、前記立ち上げ部及び前記支柱部の天面より低い高さで突出形成され、傾斜駆動時に前記微小ミラーと当接して傾き角を決定する絶縁性ストッパーを形成することもできる。
【0057】
本発明の光変調装置を用いて、種々の電子機器を構成することができる。
【0058】
例えば、プロジェクションランプと、前記プロジェクションランプより出射された光を、画素毎に配置された複数の微小ミラーの傾斜駆動によりそれぞれ反射させて、画素毎に変調された反射光とする光変調装置と、前記光変調装置からの反射光をスクリーンに向けて拡大投影するプロジェクションレンズと、によりプロジェクターを構成できる。
【0059】
あるいは、潜像が形成される感光体と、レーザ光源からのレーザ光を、アレー状に配列された複数の微小ミラーの傾斜駆動により順次反射させて、一方向に走査しながら変調された反射光を前記感光体に向けて出射して前記潜像を形成する光変調装置と、前記感光体に形成された潜像を現像する現像装置と、前記感光体上の現像を記録媒体上に転写する転写装置と、により電子写真装置を構成できる。
【0060】
さらには、誘導電圧が任意に設定された複数の誘導コイルと、光変調装置と、
各々の前記誘導コイルと前記光変調装置の電極群とを接続する配線パターンとを有し、各々の前記誘導コイルにて生ずる誘導電圧に基づき、複数の前記微小ミラーをそれぞれ傾斜駆動させて、前記微小ミラーでの反射光により所望の光信号を生成する光スイッチ装置を構成することができる。
【0061】
さらには、露光源からの光をマスクを介して被露光体に出射して、前記被露光体を露光する露光装置において、前記露光源からの光を、各々の微小ミラーにて反射させて、変調された光を前記被露光体に出射する光変調装置を設けてもよい。
【0062】
こうすると、半導体ウエハなどの被露光体に、露光工程を利用して、ロット番号などのID情報を記録することができる。
【0063】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る微小ミラーを備えた光変調装置及びその製造方法の実施例について、図面を参照して説明する。
【0064】
(第1実施例)
光変調装置の構造説明
図1は、第1実施例に係る光変調装置の主要構成要素を示す組立分解斜視図である。同図において、この光変調装置は大別して、シリコン製ミラー基板100、ガラス製電極基板200及びカバーガラス基板300から構成されている。
【0065】
シリコン製ミラー基板100は、マトリクス上に配列された複数の微小ミラー102を有する。この複数の微小ミラー102の内、一方向例えば図1のX方向に沿って配列された微小ミラー102は、トーションバー104にて連結されている。さらに、複数の微小ミラー102が配置される領域を囲んで枠状部106が設けられている。この枠状部106は、複数本のトーションバー104の両端と連結されている。
【0066】
この微小ミラー102は、図2に拡大して示すように、トーションバー104との連結部分の周囲にスリット108が形成されている。このスリット108を形成することで、図2に示す矢印方向への微小ミラー102の傾き駆動を容易にしている。さらに微小ミラー102の表面には、反射層102aが形成されている。そして、後述する駆動により微小ミラー102が傾斜駆動されることで、この微小ミラー102に対して入射する光の反射方向が変化する。そして、所定反射方向に向けて光を反射させる時間を制御することによって、光の変調を行うようにしている。
【0067】
なお、図2及び図3(A),(B)に示す微小ミラー102及びトーションバー104の各種寸法は、下記の通りである。
【0068】

Figure 0003785663
図1に示すガラス製電極基板200は、中央領域に凹部202を有し、その周囲に立ち上げ部204を有する。立ち上げ部204の一辺は切り欠かれて電極取出口206とされ、この電極取出口206の外側には、凹部202と連続する電極取出板部208が形成されている。
【0069】
このガラス製電極基板200の凹部202には、X方向で隣り合う2つの微小ミラー202間のトーションバー104と対向する位置にて、凹部202より突出形成され、立ち上げ部204の天面と同じ高さを有する多数の支柱部210を有する。
【0070】
さらに、ガラス製電極基板200の凹部202及び電極取出板部208上には、配線パターン部212が形成されている。この配線パターン部212は、図2に示すように、トーションバー104を挟んだ両側の微小ミラー102の裏面と対向する位置に、それぞれ第1,第2のアドレス電極214,216を有する。そして、Y方向に沿って配列された第1のアドレス電極214は第1の共通配線218に共通接続されている。同様に、Y方向に沿って配設された第2のアドレス電極216は、第2の共通配線220に共通接続されている。
【0071】
上記の構造を有するガラス製電極基板200の上に、図1に示すようにして、シリコン製ミラー基板100が陽極接合される。このとき、シリコン製ミラー基板100のトーションバー104の両端部及び枠状部106と、ガラス製電極基板200の立ち上げ部204とが接合される。さらに、シリコン製ミラー基板100のトーションバー104の中間部と、ガラス製電極基板200の支柱部210とが陽極接合される。さらにその後、シリコン製ミラー基板100の枠状部106上に、カバーガラス基板300が接合される。そして、枠状部106と連結されていた各々のトーションバー104の両端部が、枠状部106から切り離される位置にてダイシングされる。さらに、ガラス製電極基板200の立ち上げ部204に切り欠き形成された電極取出口206を含む周縁部が、封止材により封止密閉され、第1実施例に係る光変調装置が完成する。ここで、光変調装置の内部を種々の方法により真空にすると、微小ミラーの駆動時に抵抗が少なく、応答動作の高速性、消費電力の低下が図られる。
【0072】
光変調駆動原理の説明
微小ミラー102のON傾斜駆動の際には、図1に示すX方向に沿って配列された複数の微小ミラー102に対して、トーションバー104を介して同時に通電する。一方、これと同時に図1に示す第1,第2のアドレス電極214、216を一組として点順次又は線順次で駆動し、通電されるトーションバー104を、図1のY方向に向けて順次選択することで、マトリックス状に配列された微小ミラー102を所定のサイクルにてON傾斜駆動することができる。
【0073】
一方、微小ミラー102をOFF傾斜駆動するには、第1,第2のアドレス電極214,216に加わる電圧の極性を、ON傾斜駆動時とは逆にすればよい。これにより、微小ミラー102はON傾斜駆動時とは逆の方向に傾斜駆動される。
【0074】
光変調装置の製造方法の説明
第1実施例に係る光変調装置の製造方法について、図4及び図5を参照して説明する。まず、シリコン製ミラー基板100の製造プロセスについて説明する。
【0075】
(I)シリコン製ミラー基板100の製造プロセス
(1)ドープ層を有するシリコン基板の形成工程
この工程では、図4(A)に示すシリコン基板110の片面に、図4(B)に示すドープ層112を形成している。このために、シリコン基板110上に、例えばボロンドープ材をスピンコーティング法にて塗布する。このボロンドープ材は、有機溶剤の中にB23を混ぜたもので、例えば東京応化(株)のPBFを用いることができる。このとき、ボロンドープ材の膜厚は、シリコン基板110のスピン回転条件及びボロンドープ材の粘度に依存して調整できる。
【0076】
本実施例では、ボロンドープ材の粘度を50〜100cpとし、スピン回転条件を変化させることで、ボロンドープ材の膜厚を0.5〜5.0μmの範囲で変化させることができた。
【0077】
このボロンドープ材のスピンコーティング後に、加熱炉にて100〜180℃で20〜40分間加熱し、ボロンドープ材中の溶剤を蒸発させるとよい。本実施例では、140℃にて30分間ベークを行った。さらに、400〜800℃の酸素雰囲気炉で1〜2時間焼成し、バインダーを除去する。本実施例では、600℃で1時間の焼成を行った。その後の熱拡散工程は、窒素雰囲気中で800〜1200℃で4時間から10時間かけて熱拡散が行われる。本実施例では、1100℃にて6時間熱拡散工程を実施した。
【0078】
この結果、ボロンドープ材中のボロン(B)がシリコン基板110の内部に熱拡散され、シリコン基板110の下面に、図4(B)に示すボロンドープ層112を形成することができた。この熱拡散工程での温度及び処理時間により、ボロンドープ層112の厚さを調整することができ、本実施例では1000℃で6時間かけて熱拡散処理を行うことで、2〜3μmのボロンドープ層112を形成することができた。
【0079】
このとき、ボロンドープ112中のボロン濃度は、好ましくは1×1018atm/cm3以上であることが好ましい。こうすると、後述するシリコン基板110のエッチング工程において、このボロンドープ層112をエッチングストップ層として機能させることができる。
【0080】
ボロンドープ層を形成するには、ボロン拡散板法を採用することもできる。このとき、シリコン基板のボロンドープしたい面を、例えばテクネグラス社製のボロンプラス板(商品名)を対向させて配置する。両者間の間隔は、0.5〜4.0mm、さらに好ましくは2.0〜3.0mmとするとよい。この対向配置関係を維持したまま、加熱炉にて800〜1200℃、例えば1100℃で、窒素流量3〜8リットル/min例えば6リットル/minにて、1時〜6時間例えば2時間かけて熱拡散工程を実施してもよい。
【0081】
さらに他の方法として、イオン注入法を採用してもよい。この時の加速エネルギーは20〜50keVで、最適値は35keVである。また、加速電子の数を示すドーズ量は、2×1018〜8×1018個が適当で、望ましくは4×1018個である。さらに、ビーム電流は1.5〜4.5mAが適当で、望ましくは3.0mAである。これらの条件でイオン打ち込みを行うと、0.5〜4μmのボロンドープ層が形成できた。
【0082】
(2)熱酸化工程
次に、ボロンドープ層112が形成されたシリコン基板110を熱酸化炉に搬入し、図4(C)に示すように、このシリコン基板110の周囲に熱酸化膜114を形成する。本実施例では、ウェット酸化法にて1000℃の温度にて4時間かけて熱酸化処理を行うことで、1μmの厚さの熱酸化膜114を形成した。このとき、ボロンドープ層112も熱酸化され、その表面にも熱酸化膜114が形成される。
【0083】
(3)パターニング工程
次に、熱酸化膜114を有するシリコン基板110を、ホトリソグラフィ工程を実施することで、図4(D)に示すようにパターニングを行った。同図に示すとおり、シリコン基板110の表面側には、中心領域に窓を形成するための第1のマスク116をパターニングした。シリコン基板110のボロンドープ層112を有する下面は、図1〜3に示す微小ミラー102、トーションバー104、枠状部106及びスリット108などを形成するための第2のマスク118をパターニングした。このパターニングのために、熱酸化膜114の表面及び裏面にそれぞれレジスト塗布、露光及び現像を行った。現像工程後、緩衝フッ酸溶液を用いて所定領域の熱酸化膜(酸化シリコン膜)114を除去した。その後レジスト剥離を行うことでパターニング工程が終了する。このレジスト剥離は、例えば硫酸と過酸化水素水の混合液を80℃にて加熱して使用することができる。
【0084】
(4)シリコン基板110のエッチング工程
次に、図4(E)に示すように、シリコン基板110の上面側に形成された第1のマスク116を使用して、シリコン基板110をエッチングして除去した。このエッチング工程は、1〜40重量%の濃度のKOH水溶液を用いて、シリコン基板110をウエットエッチングした。KOH水溶液の濃度は、10重量%前後が最適である。このエッチング工程の反応は、下記の反応式に従って行われる。
【0085】
Si+2KOH+H2O→K2SiO3+2H2
ここで、図4(E)に示すように、シリコン基板110の表面110aの結晶面方位を(100)とすると、エッチングにより形成される側壁110bは55℃の角度を持った傾斜壁となる。これに対して、表面110aの結晶面方位を(110)とすると、側壁110bはほぼ垂直な壁とでき、異方性の高いエッチングを実現できる。こうすれば、より広い面積を光変調が可能な面とすることができる。
【0086】
この場合のエッチング終点検出は、シリコン基板110の反応により生ずる水素気泡を観測し、水素気泡がなくなった時点を終点とすることができる。あるいは、ボロンドープ層112の不純物濃度を、1×1018atm/cm3以上とすることで、このボロンドープ層112をエッチングストップ層として機能させることができる。
【0087】
なお、この工程で用いられるエッチング液としては、KOH水溶液以外では、TMAH(テトラメチル水酸化アンモニウム)水溶液、EPD(エチレンジアミン−ピロカテコール−ジアジン)水溶液またはヒドラジン水溶液などを使用することができる。
【0088】
(5)ボロンドープ層112のエッチング工程
次に、図4(F)に示すように、熱酸化膜114の下面に形成された第2のマスク118を使用して、ボロンドープ層112をドライエッチングする。
【0089】
このドライエッチングは、エッチング速度が速く量産に適したRIE(反応性イオンエッチング)を用いることが好ましい。このとき、処理ガスとして、CF4を30〜60sccm、O2を30〜60sccm導入し、13.56MHzの高周波電源のパワーを、400〜800W、特に最適地として600Wに設定した。チャンバ内圧力は、好ましくは0.05〜0.30Torrであり、本実施例では最適値である0.15Torrを採用した。本実施例では2μmのボロンドープ層をエッチングするのに、15〜30分のエッチング時間を要した。
【0090】
このボロンドープ層112をドライエッチングすることで、図1〜3に示す微小ミラー102、トーションバー104、枠状部106及びスリット108がそれぞれ形成される。
【0091】
(6)熱酸化膜114の剥離工程
この熱酸化膜114は、(5)の工程の耐エッチングマスク材として使用された後に剥離される。剥離させる方法としては、例えば、(3)パターニング工程で説明したように、緩衝フッ酸溶液を用いることができる。また、10%程度の希フッ酸溶液を用いても良い。この工程の実施例により、図4(G)に示すように、ボロンドープ層112で形成された枠状部106に、微小ミラー102、トーションバー104などが支持された状態を得ることができる。
【0092】
(7)反射層102aの蒸着工程
次に、ボロンドープ層112にて形成された微小ミラー102の表面に、例えばアルミニウム(Al)からなる反射層102aを、例えば0.2〜2μmの厚さにて蒸着する。反射層102aの膜厚が上限を越えると、微小ミラー102の慣性モーメントが大きくなって、駆動時の応答速度が遅くなったり、傾斜駆動する際の駆動電圧が高くなる。上記膜厚範囲の下限を下回ると、ボロンドープ層112の全面に均一厚さで反射層102aを形成することが困難となる。
【0093】
このとき、微小ミラー102の表面以外の部分、すなわちトーションバー104にはAlが付着しないようにマスキングしてもよいが、本実施例のようにトーションバー104上にも反射層102aを形成してもよい。枠状部106の表面に残存するシリコン基板110の天面は、その後ガラス製電極基板200と陽極接合される領域であるため、この部分に陽極接合を妨げる異物が付着しないようにマスキングすることが重要である。
【0094】
なお、反射層102aの材質としては、可視光を効率よく反射できるものであればよく、例えば銀(Ag)を用いることもできる。また、反射層102aの形成工程は、必ずしも蒸着方法を用いるものに限らず、例えばスパッタを採用することもできる。
【0095】
この反射層102aの形成工程では、その下地材であるボロンドープ層112が平坦であるから、その上に形成される反射層102aも平坦に形成することができる。これにより、反射層102aに入射される光を、その入射角と等しい反射角にて反射させることができ、この光変調装置を用いて表示装置を構成した場合、コントラストを向上させることが可能となる。
【0096】
以上の各工程の実施により、図1〜3に示すシリコン製ミラー基板100が完成する。この後、図4(I)に示すように、シリコン製ミラー基板100、ガラス製電極基板200及びカバーガラス基板300の接合が行われることになる。この接合工程を説明する前に、図5を参照して、ガラス製電極基板200の製造プロセスについて説明する。
【0097】
(II)ガラス製電極基板200の製造プロセス
図5(A)に示すように、ガラス製電極基板200のベースとなるガラス基板230は、後述する陽極接合を行うために、アルカリ金属例えばナトリウム(Na)を含有したガラス基板を用いている。この種のガラス基板230としては、ホウケイ酸ナトリウムガラスを用いることができ、例えばコーニング社製のパイレックスガラス(商品名)を用いることができる。特に、陽極接合時にガラス基板230を加熱するため、シリコンと熱膨張係数がほぼ等しいことを考慮すると、コーニング#7740(商品名)が最適である。
【0098】
以下、このガラス基板230を用いたガラス製電極基板200の製造プロセスについて説明する。
【0099】
(1)凹部202等のパターニング工程
ガラス基板230上へのレジスト塗布、露光及び現像工程を実施することで、図5(B)に示すように、ガラス基板230の表面に、レジストパターン部232を形成する。レジストパターン部232は、立ち上がり部204、支柱部210の相当箇所に形成される。
【0100】
(2)凹部202等の形成のためのエッチング工程
このレジストパターン部232をマスクとして、ガラス基板230をフッ酸水溶液を用いてウエットエッチングする。これにより、図5(C)に示す凹部202の他、電極取出口206及び電極取出板部208も同時に形成される。この凹部202の深さは、処理時間及び温度などのエッチング条件を変更することで調整できる。
【0101】
この凹部202の深さは、微小ミラー102の振れ角を決める重要な要素であるため、上記のエッチング条件を調整して、ロット間で等しい深さの凹部202を形成する必要がある。
【0102】
(3)レジスト剥離工程
このレジスト剥離は、硫酸+過酸化水素水の混合液を用いることで行うことができ、これにより図5(D)に示すように、ガラス基板230に形成された立ち上げ部204の天面から、レジストパターン部232を剥離させることができる。
【0103】
(4)配線パターン部212の形成工程
この配線パターン部212を、凹部202及び電極取出板部208上に形成するために、まず、図5(E)に示すように、ガラス基板230の全面に、例えばアルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)又はITOにて代表される透明電極などを材質とする電極膜234を形成する。この電極膜234は、蒸着法、スパッタ法又はイオンプレーティング法等により形成することができる。その後、この電極膜234上に、ホトリソグラフィ工程を実施することでレジストパターン部236を形成する(図5(F)参照)。その後、このレジストパターン部236をマスクとして使用して、電極膜234をエッチングする。このエッチングは、ウエットエッチングにより実施できる。
【0104】
その後、図5(G)に示すように、配線パターン部212上のレジストパターン部236を剥離することで、ガラス製電極基板200が完成する。このとき用いる剥離材は、電極膜234の材質により適宜選択される。電極膜234の材質をITOとすることもできる。この場合には、硫酸+過酸化水素水の混合液からなる剥離液は、ITO自体が溶解するため使用できないので、その代わりに有機溶剤系の剥離液を使用することができる。
【0105】
(III)シリコン製ミラー基板100とガラス製電極基板200との陽極接合
図6に示すように、位置合わせ機構314上に搭載されたホットプレート310上にガラス製電極基板200を載置し、その上にシリコン製ミラー基板100を載置する。このとき、ガラス製電極基板200に形成された第1,第2のアドレス電極214,216と、シリコン製ミラー基板100に形成された微小ミラー102とが、それぞれ対向する位置に位置合わせする。この位置合わせは、上方より顕微鏡316にて観察しながら、位置合わせ機構314によりガラス製電極基板200を二次元平面で移動させることで行われる。
【0106】
また、陽極接合の際に、基板100、200間にゴミなどの異物が混入していると、微小ミラー102と配線パターン部212とがショートし、不良品となってしまう。そこで、両基板100、200を接合する前に、異物混入の有無を確認する検査を行うことが重要である。この検査は、両基板100、200を重ね合わせる前に行うことができると共に、配線パターン部212を透明電極例えばITOにて形成した場合には、両基板を重ね合わせても、ガラス製電極基板200の下側より顕微鏡にて観察して行うことができる。
【0107】
その後、シリコン製ミラー基板100及びガラス製電極基板200を直流電源312に接続する。シリコン製ミラー基板100は電源312のプラス端子に、ガラス製電極基板200は電源312のマイナス端子にそれぞれ接続される。そして、ホットプレート310により、ガラス製電極基板200を250〜450℃、例えば350℃に加熱し、電源312より300〜1000V、例えば600Vの電極を2〜3分間印加する。
【0108】
そうすると、ホットプレート310により加熱されることで、ガラス製電極基板200中のNa(プラス)が移動しやすくなる。このNa(プラス)の移動により、ガラス製電極基板200の接合面はマイナスに帯電し、シリコン製ミラー基板100の接合面はプラスに帯電する。この結果、両接合面間には大きなクーロン力が作用し、界面で化学結合が生じて静電接合が行われることになる。これにより、シリコン製ミラー基板100とガラス製電極基板200とを強固に接合することができる。
【0109】
この陽極接合により、シリコン製ミラー基板100のトーションバー104の両端部及び枠状部106が、ガラス製電極基板200の立ち上げ部204と接合され、シリコン製ミラー基板100のトーションバー104の中間部は、ガラス製電極基板200の支柱部210と接合される。
【0110】
このように、シリコン製ミラー基板100とガラス製電極基板200とを陽極接合することで、接着剤を用いた場合のように、接着層の厚みを要することなく、両者を確実に接合できる。しかも、接着剤を用いた場合とは異なり、接着層の厚さがばらつくくこともないので、図3(B)に示す凹部深さHをロット間でほぼ一定に設定することができる。この凹部深さHは、微小ミラー102の振れ角θを決定するものであるが、陽極接合によりこの振れ角θをもロット間で均一に設定することが可能なる。
【0111】
カバーガラス基板300を、ガラス製電極基板200と同様にNaを含有するガラス基板で構成すれば、シリコン製ミラー基板100の枠状部106に対して、このカバーガラス基板300を同様に陽極接合することができる。但し、シリコン製ミラー基板100とカバーガラス基板300との接合は、精度を要するものではないので、他の接合方法例えば接着剤を用いた接合方法を採用することもできる。
【0112】
(IV)封止、ダイシング及び配線工程
(1)封止工程
電極取出口206を封止材により封止して密閉する。こうすると、下記の(2)ダイシング工程にて、シリコン製ミラー基板100およびガラス製電極基板200の間に異物、水などが侵入することを防止できる。この結果、微小ミラー102と配線パターン部212とがショートすることを防止でき、処理の歩留まりを向上させることができる。また、下記の(2)ダイシング工程後には、光変調素子330の2つの側面に、図7(B)に示すようにトーションバー104の板厚分の微細な間隙240が生じるので、この微細な間隙240も同様にして封止することができる。
【0113】
(2)ダイシング工程
図7(A)に示すように、上記のようにして得られる光変調素子330を複数個同時に、図4(A)に示すシリコン基板110を構成する1枚のウェハ320上に形成することができる。このため、光変調素子330の完成後に、ウェハ320をダイシングして、個々の光変調素子330に分離している。このダイシング工程により、枠状部106に連結されていたトーションバー104の両端が切り離され、図1のY方向にて分離されて1本ずつ独立した電極として機能する。ダイシングにより分離された光変調素子330は図7(B)に示す通りである。
【0114】
(3)配線工程
その後、分離された光変調素子330を、図示しない基板上に固定し、配線を行う。図7(B)に示すように、電極取出板308上の配線パターン部212と、側面に露出するトーションバー104の端部とを、図示しない駆動回路に接続することで配線工程を実施する。こうして、光変調装置が完成する。
【0115】
(第2実施例)
次に、高密度実装が可能な光変調装置について、図8〜図10を参照して説明する。
【0116】
高密度光変調装置の全体構成
この第2実施例に係る光変調装置は、図8及び図9に示すように、大別してシリコン製ミラー基板400、ガラス製電極基板500及びカバーガラス基板600を有する。シリコン製ミラー基板400とガラス製電極基板500とは、第1実施例と同様に陽極接合される。シリコン製ミラー基板400とカバーガラス基板600との位置関係は、微小ミラーの振れ角には影響がないので、第1実施例と同様に、両基板400、600を陽極接合以外の例えば接着剤を用いて接合してもよい。
【0117】
このシリコン製ミラー基板400は、図8のX方向及びY方向にてマトリクス状に配列された微小ミラー402と、X方向に配列された微小ミラー402を連結するトーションバー404と、このトーションバー404の端部を連結する枠状部406とを有する。トーションバー404が微小ミラー402と連結される連結部の周囲にはスリット408が形成されている。また、トーションバー404の一端404aは、枠状部406に直接連結されているのに対し、その他端404bは、広い面積のミラー用電極410を介して枠状部406と連結されている。
【0118】
枠状部406の一辺には、アドレス電極取出口412が切り欠き形成されている。そして、多数の微小ミラー402が配列された領域と、アドレス電極取出口412とを仕切る仕切り部414が設けられている。
【0119】
このシリコン製ミラー基板400は、シリコン基板上に複数同時に形成され、ダイシング工程の際には、図8に示すA〜Dの4箇所の位置に沿って、他のシリコン製ミラー基板と分離される。
【0120】
図8に示すガラス製電極基板500は、中央領域に形成された凹部502と、その周囲にて立ち上げ形成された立ち上げ部504を有する。この凹部502には、シリコン製ミラー基板400の仕切り部414と対向する位置に中間リブ506が設けられてる。さらに、凹部502には、図8のX方向にて隣接する2つの微小ミラー402,402の間に位置するトーションバー404と対向する位置に、支柱部508を有する。ガラス製電極基板500の凹部502には、中間リブ506の両側にて、図8のY方向に沿って複数本の配線パターン部510が形成されている。この配線パターン部510は、トーションバー404を境にして微小ミラー412の2つの領域と対向する第1,第2のアドレス電極512,514を有する。図8のY方向に沿って配列された複数の第1のアドレス電極512は、第1の共通配線516に共通接続されている。同様に、図8のY方向に沿って配列された複数の第2のアドレス電極514は、第2の共通配線518に共通接続されいてる。そして、第1,第2の共通配線516,518の端部516a,518aが、中間リブ506を越えた位置まで延在形成されている。
【0121】
なお、このガラス製電極基板500も、一枚のガラス基板上に複数同時に形成され、その後一つの光変調素子に分離する際にダイシングされる。
【0122】
このガラス製電極基板500をシリコン製ミラー基板400と陽極接合した際には、第1,第2の共通配線516,518の各端部516a,518aは、シリコン製ミラー基板400に開口形成されたアドレス電極取出口412を介して露出される。なお、シリコン製ミラー基板400とガラス製電極基板500とが陽極接合された際には、第1実施例と同様に、シリコン製ミラー基板400のトーションバー404の両端部404a,404b及び枠状部406と、ガラス製電極基板500の立ち上げ部504とが陽極接合される。また、シリコン製ミラー基板400のトーションバー404の中間部が、ガラス製電極基板500の支柱部508に陽極接合される。この第2実施例ではさらに、シリコン製ミラー基板400の仕切り部414が、ガラス製電極基板500の中間リブ506と陽極接合されるようになっている。
【0123】
図8に示すカバーガラス基板600は、シリコン製ミラー基板400に多数形成された微小ミラー402の配置領域と対向する位置に凹部602を有する。この凹部602の周縁には立ち上げ部604が形成されてる。製造プロセス上、複数のカバーガラス基板600が1枚のガラス基板から形成されるようになっており、ガラス基板のダイシングにより図8に示す1つのカバーガラス基板600が構成される。そして、立ち上げ部604の一辺604aは、ダイシングされたトーションバー404の一端404aと重合する位置に配置される。立ち上げ部604の前記一辺604aと平行な他の一辺604bは、ダイシングされたトーションバー404の他端404bと重合する位置に配置される。この結果、シリコン製ミラー基板400のミラー用電極410は外部に露出することになる。立ち上げ部604の前記各一辺604a,604bと直交する他の二辺604c及び604dは、それぞれシリコン製ミラー基板400の枠状部406と仕切り部414と重合する位置に配置される。
【0124】
この結果、図9に示すように、シリコン製ミラー基板400に開口形成されているアドレス電極取出口412が外部に露出し、ガラス製電極基板500上に形成された第1,第2の共通配線516,518への配線が可能となる。なお、この配線後は、アドレス電極取出口412は封止材により封止密閉される。また、上述のダイシング工程を実施すると、トーションバー404の一端404a及び他端404bが存在しない領域では、図9に示すように、ガラス製電極基板500の立ち上げ部504と、カバーガラス基板600の立ち上げ部604との間に、トーションバー404の厚み分だけの間隙511が生ずる。この間隙511も、上記と同様にして封止材により封止密閉される。
【0125】
光変調装置の製造プロセスについて
次に、図10を参照して第2実施例に係る光変調装置の製造プロセスについて説明する。なお、ガラス製電極基板500の製造プロセスは、図5に示すプロセスと実質的に同一プロセスを適用できる。カバーガラス基板600は、凹部602をエッチング形成するために、図5(B)〜(D)のプロセスを適用すればよい。
【0126】
以下に、この第2実施例の光変調装置の製造プロセスに特有な点について説明する。
【0127】
(1)ボロンドープ層422の形成工程
図10(A)では、シリコン基板420の一面に、ボロンドープ層422が形成される。このボロンドープ層422の形成は、第1実施例と同様にして行われる。
【0128】
(2)基板400,500の陽極接合工程
この第2実施例に係る光変調装置の製造プロセスにて特有な点は、図10(B)に示すように、ボロンドープ層422が形成されたシリコン基板420を、ガラス製電極基板500と陽極接合している点である。
【0129】
この両基板400,500の陽極接合は、第1実施例と同様に、図6に示す装置を用いて実施される。すなわち、ホットプレート310上に載置されたガラス製電極基板500を250〜450℃の範囲、例えば350℃まで加熱する。同時に、両基板400,500に直流電源312を接続し、ガラス製電極基板500にはマイナス電圧を、シリコン製ミラー基板400にはプラス電圧をそれぞれ印加する。こうすると、ガラス製電極基板500中のNa(プラス)が移動し、ガラス製電極基板500の接続合面がマイナスに帯電し、シリコン製ミラー基板400の接合面がプラスに帯電し、両接合面間に大きなクーロン力が作用して静電接合される。
【0130】
この第2実施例に係る光変調装置が高密度実装に適している理由は、両基板400,500を陽極接合する際に、第1実施例のように既に形成された微小ミラーと配線パターン部との厳密な位置合わせを行わなくて済むからである。この厳密な位置合わせは、図10(E)に示す反射層402aのパターニングの際に必要となる。
【0131】
(3)シリコン基板420のウエットエッチング工程
次に、図10(C)に示すように、ボロンドープ層422上に形成されたシリコン基板420を全面エッチングする。この時のウエットエッチングは、第1実施例と同じ例えば10〜40重量%の濃度のKOH水溶液を用い、第1実施例にて示したエッチング反応式従って、シリコンがエッチングされて除去される。エッチング終点検出はシリコン基板420の反応により生ずる水素気泡を観測し、水素気泡がなくなった時点を終点とすることができる。あるいは、ボロンドープ層422の不純物濃度を、1×1018atm/cm3以上とすることで、このボロンドープ層422をエッチングストップ層として機能させることができる。
【0132】
なお、ウエットエッチングに用いる水溶液は、KOH水溶液に限らず、TMAH水溶液、EPD水溶液あるいはヒドラジン水溶液などを使用することもできる。
【0133】
(4)反射層402aの蒸着工程
次に、図10(D)に示すように、ボロンドープ層422の全表面に、反射層402aを形成する。この反射層402aとしては、例えばアルミニウム(Al)を蒸着することで形成している。この反射層402aの膜厚は、第1実施例と同様に0.2〜2μmとすることができる。
【0134】
(5)反射層402aのパターニング工程
次に、図10(E)に示すように、一連のホトリソグラフィ工程を実施して、反射層402a上にレジストパターン部424を形成する。このレジストパターン部424は、図8に示すシリコン製ミラー基板400に形成される微小ミラー402、トーションバー404、枠状部406、スリット408、ミラー用電極410、アドレス電極取出口412及び仕切り部414の形状と相応している。
【0135】
反射層402aがアルミニウム(Al)で形成された場合には、燐酸と酢酸、硝酸の混合液を30℃に加熱して、約3分間浸積してウエットエッチングを行うことができる。これにより、図10(E)に示すように、反射層402aのパターニングを行うことができる。
【0136】
このときに、両面アライメント装置を用いれば、0.5μmの精度で、パターニングを行うことができる。すなわち、図10(E)の下方より、すなわちガラス製電極基板500の下方側より顕微鏡を介して配線パターン部510の位置を認識し、同時に、シリコン製ミラー基板400の上方側からも顕微鏡にて観測を行う。そして、ガラス製電極基板500に形成された配線パターン部510の認識位置を基準として、レジストパターン部424を形成するための露光工程を実施することができる。これにより、微小ミラー402などと相応する形状のレジストパターン424を、配線パターン部510の第1,第2のアドレス電極512,514と対向する位置に形成することができ、これにより実装密度が高まっても精度のよいパターニングを行うことが可能となる。
【0137】
また、両基板400,500の両極接合前に、その挟まれた空間に万一異物が混入していたとすると、これを除去することが極めて困難になる。この異物がガラス製電極基板500の配線パターン部510と付着すると、微小ミラー402が傾斜駆動された際に、両者間にショートが生じ、不良となって歩留まりが低下してしまう。
【0138】
そこで、この第2実施例では、両基板400,500の陽極接合の前に、透明なガラス製電極基板500側から光を照射し、異物の混入があるか否かを検査している。この際に、ガラス製電極基板500に形成される配線パターン部510は、Al、Agなどの金属に代えて、透明電極例えばITOとすることが好ましい。こうすると、ITOの表面に付着している異物をも検出可能となる。
【0139】
(6)ボロンドープ層422のドライエッチング工程
ボロンドープ層422をエッチングするには、ウエットエッチングよりもドライエッチングが適している。その理由は、ウェットエッチングではボロンドープ層422のエッチング、水洗、乾燥の一連の工程で、外部から異物が付着したり、乾燥しみが発生したりすることがあるが、ドライエッチングではそれがないからである。
【0140】
ボロンドープ層422をドライエッチングするには、レジストパターン部424を耐エッチングマスク材にしている。このドライエッチングは、第1実施例の図4(F)の工程と同じ条件で実施できる。
【0141】
(7)レジストパターン部424の剥離工程
このレジストパターン部424は、例えばUVアッシング装置により、ドライプロセスにてアッシングして除去することができる。
【0142】
(8)カバーガラス基板とシリコン製ミラー基板との接合工程
このカバーガラス基板600は、第1実施例と同様に、精度の高い接合は不要であるため、陽極接合に代えて、接着剤による接合を行うこともできる。
【0143】
(9)封止工程
ダイシング時の水や異物の進入を防止するために、図9に示す電極取出し開口412を封止材で封止する。ダイシング後に生ずる図9に示す微細な間隙511も、後に同様にして封止される。
【0144】
(10)ダイシング工程
上述した各工程は、複数個の光変調素子を構成するための基板400,500及び600を複数組搭載できるシリコン基板あるいはガラス基板の状態で行われる。そしてカバーガラス基板600の接合工程が終了した後に、一つ一つの光変調素子に分離するためのダイシングが行われる。このダイシングの際に、図8に示す位置A〜Dの位置に沿って、基板400,500及び600がそれぞれダイシングされることになる。これにより、組立中は相互に連結されていた複数本のトーションバー404がそれぞれ分離される。
【0145】
(11)配線工程
最後に、分離された光変調素子のミラー電極410とアドレス電極512、514の端部512a、514aを、図示しない駆動回路に接続して配線を行う。これにより、光変調装置が完成する。
【0146】
なお、上述の第1,第2実施例では、シリコン製ミラー基板とガラス製電極基板とを陽極接合した例を示したが、これに代えて他の接合方法を採用することもできる。他の例として、直接接合及び共晶接合を挙げることができる。
【0147】
直接接合は、ミラー基板及び電極基板を共にシリコン基板とした場合に利用できる。シリコン基板を良く洗浄し、シリコン基板の接合面の濡れ性を良好とした後に、例えば赤外線顕微鏡を用いて室温下で位置合わせ及び仮止めを行う。その後、仮止めされたシリコン基板を800〜1200℃、最適温度として1100℃にて、窒素雰囲気中で1〜4時間熱処理することで、シリコン基板同士を直接接合することができる。ここで、シリコン基板の濡れ性が良好である時には、シリコン表面元素はSi−O−Hの結合になっている。これを熱処理することにより、脱水反応が生じてSi−O−Siの共有結合となり、シリコン基板同士が接合される。
【0148】
共晶接合は、電極基板の接合面をアルミニウム(Al)または金(Au)とした時に利用できる。これらの金属は、300〜350℃と比較的低温で合金化し易い。例えば、Au膜を電極基板上にスパッタ法にて形成し、そのAu膜表面にシリコン製ミラー基板を接触させ、300〜400℃で1〜2時間熱処理すると、接合界面のAuがSi中に拡散してゆき、接合界面がなくなり接合される。
【0149】
このように、電極基板の材質としては、採択される接合法に応じて種々選択できる。ただし、接合が加熱下で行われる場合には、シリコンと熱膨張係数が近いことが好ましい。
【0150】
(第3実施例)
以下に示す第3実施例は、微小ミラー402と第1,2のアドレス電極512,514との間のショートを確実に防止できる構成を示している。図11(A)に示すように微小ミラー402が第1,第2のアドレス電極512,514と対向する側の面には、絶縁膜416が形成されている。こうすると、微小ミラー402と第1,第2のアドレス電極512,514との間に万一異物10が存在したとしても、絶縁膜416によって、微小ミラー402と第1,第2のアドレス電極512,514との間のショートを防止できる。
【0151】
微小ミラー402の裏面側に絶縁膜416を形成すると、図11(B)に示すように、第1,第2のアドレス電極512,514を微小ミラー402の傾動時の傾き角を決定するストッパーとして兼用することもできる。この種の絶縁膜は、例えば第1実施例に示す光変調装置の場合にあっては、図4(G)に示す熱酸化膜の剥離工程を省略することで実現できる。即ち、図4(C)にて形成した熱酸化膜114を、絶縁膜として兼用することができる。
【0152】
微小ミラー402と第1,第2のアドレス電極512,514との間のショートを防止するためには、第1,第2のアドレス電極512,514の表面に、絶縁をスパッタ装置等の成膜装置によって形成してもよい。
【0153】
微小ミラー402の裏面に絶縁膜416を形成した場合には、第1、第2のアドレス電極512、514の表面を粗面に形成するとよい。こうすると、微小ミラー402と接触する電極512、514の接触面積を少なくすることができる。粗面に形成しないと、微小ミラー402に形成された絶縁膜416に、ホットキャリアの帯電がおき、電極512、514への微小ミラー402の張り付きが生じてしまう。電極512、514の表面を粗面にするだけで、これらの弊害を防止できる。なお、この粗面は、好ましくは200オングストローク以上の高さを持つ凸部を電極表面に形成することで実現できる。
【0154】
第1、第2のアドレス電極512、514の表面を粗面にするには、例えばスパッタ法による成膜時の条件を変えて粒径の大きなスパッタ粒子を用いて成膜するとよい。あるいは、蒸着法によって電極512、514を形成すると、その表面が粗面となる。
【0155】
あるいは、図5(C)に示す凹部202等の形成のためのエッチング工程において、エッチング条件を変えてエッチング面を粗面にすることにより、その上に形成されたITO膜面を粗面にすることができる。
【0156】
微小ミラー402に形成された絶縁膜416と、電極512、514との接触面積を少なくするためには、図12に示すように、微小ミラー402の両端側であって、絶縁膜416の一部を下方に突出させたマイクロピラミッド416aを形成することもできる。このマイクロピラミッド416aを形成するには、図13(A)〜(C)の工程を実施すればよい。まず、同図(A)に示すように、絶縁膜416上に平坦な第1の酸化膜430を形成する。その後この第1の酸化膜430上であって、微小ミラー402の両端部の位置に、局所的に第2の酸化膜432を形成する。
【0157】
次に、この第1,第2の酸化膜430,432をエッチングする。こうすると、図13(B)に示すように、エッチング速度が全面にて均一であるとすれば、中央領域の第1の酸化膜430が完全に除去された後も、その周縁領域の第1の酸化膜430が残存している。その後引き続きエッチングを進行させると、中央領域の絶縁膜416の表面のみがエッチングされ、その端部の絶縁膜416がエッチングされないことになる。
【0158】
そして、図13(C)に示すように、その端部に残存している酸化膜を除去することで、微小ミラー402の両端に、絶縁膜416にて形成されたマイクロピラミッド416aを形成することができる。
【0159】
第1,第2のアドレス電極512,514によって微小ミラー402の裏面に形成した絶縁膜416の帯電を防止するには、図14に示すように、ガラス製電極基板500の凹部502より突出する絶縁性ストッパ530を設けることでもよい。こうすると、微小ミラー402の傾斜駆動時であっても、その裏面側の絶縁膜416、第1,第2のアドレス電極512,514との距離を大きくとれることによって、帯電に伴う微小ミラー402の張り付きを防止できる。
【0160】
(第4実施例)
次に、第1実施例または第2実施例の光変調装置を用いて、プロジェクターを構成する実施例について、図15〜図17を参照して説明する。
【0161】
図15は、1段の光変調装置700を用いて、プロジェクターを構成した実施例を示している。同図に示す通り、プロジェクションランプ702から出射された白色光は、コンデンサレンズ704を介して回転式カラーフィルタ706に集光される。この回転式カラーフィルタ706は、R、G、Bの三色の色フィルターを有する。コンデンサレンズ704の集光位置に対して各色フィルターが回転配置されることで、順次異なる色の波長の光がフィルターを通過する。
【0162】
回転式カラーフィルタ706の「R」、「G」、「B」のフィルタを順次透過した光は、コンデンサレンズ708、反射ミラー710及びハーフプリズム712を経由して、光変調装置700に入射することになる。この光変調装置700では、外部からの映像信号に基づいて、上述した駆動法に従って、X方向(水平方向)の端から順次、微小ミラーを傾斜駆動させる走査を行い、かつ、Y方向(垂直方向)に順次走査することで、マトリクス状に配列された各々の微小ミラーにて入射光を反射させる。これにより、微小ミラーが配置されたマトリクス状の各画素にて、階調に応じて変調された反射光を得ることができる。
【0163】
この反射光は、ハーフプリズム712を介して平行光としてプロジェクションレンズ714に入射され、このプロジェクションレンズ714を介してスクリーン716上にて拡大投影されることになる。
【0164】
ここで、本実施例の光変調装置700は、偏光板を有することで光利用率の低い従来の液晶パネルと比べて、光利用効率は3倍以上あり、スクリーン716上に十分な明るさをもった画像を表示することが可能となる。
【0165】
しかも、微小ミラーの応答速度は20μsecと、従来の液晶の30msecに比べて格段に速く、画像のちらつきをも防止することができる。さらには、従来の液晶パネルを利用する場には、光利用効率が低いため、「R」、「G」、「B」に対応して3枚の液晶パネルを必要としていたため、各軸方向でのアライメント調整が極めて煩雑であった。
【0166】
これに対して、本実施例の光変調装置700を用いれば、図15に示すように1段のみで十分な明るさを得られ、アライメント調整も極めて容易となる。
【0167】
なお、この光変調装置700を、図16,図17に示すように、2段又は3段設けることもできる。図16の場合、回転式カラーフィルタ707は「G」、「B」のフィルターを有し、2つの光変調装置700の前段に2波長領域に分光する分光プリズム717が配置される。一方、図17の場合には、回転式カラーフィルタは用いられず、3つの光変調装置700の前段に3波長領域に分光する分光プリズム718が設けられる。こうして、光変調装置700を、いずれか2色の波長に兼用し、あるいは各波長毎に独立して2段または3段配置することも可能である。こうすれば、より明るく鮮明な画像をスクリーン716上に投影することが可能となる。
【0168】
(第5実施例)
図18は、本実施例の光変調装置720を、電子写真装置例えばレーザプリンタに適用した実施例を示している。この実施例では、光変調装置720が従来のポリゴンミラーの代用として用いらている。同図において、光変調装置720の複数の微小ミラー722は、レーザ光源724から出射されるレーザ光と平行な方向に沿って配列されている。
【0169】
図18では、右側の端部に位置する微小ミラー722がON駆動された状態が示されており、この微小ミラー722のON駆動時に反射される反射光の進行方向前段には、感光ドラム730が配置されている。このとき、他の微小ミラーはOFF駆動であり、レーザ光を遮ることがない。
【0170】
感光ドラム730は、図19に示すように例えば時計方向に回転可能となっている。この感光ドラム730の周囲には、露光ランプ732、現像装置734、転写装置736、クリーニング装置738、除電装置740がそれぞれ配置されている。図18に示す光変調装置720の各々の微小ミラー722を、図の右側から左側に順番に走査すると、予め露光ランプ732にて一定電位に帯電された感光ドラム730の表面電位は、微小ミラー722により変調された反射光に基づいて電位が変わり、潜像が形成される。感光ドラム730の回転により、現像装置734により潜像にトナーが付着されて現像され、転写装置736によりそのトナーが記録媒体744側に転写される。この記録媒体744は、その後段に設けられた定着ローラ742にて定着が行われた後に排紙される。また、転写が終了した後は、感光ドラム730上に残存するトナーがクリーニング装置738により回収され、除電ランプ740により除電されて初期状態に戻る。
【0171】
このように、本実施例によれば、光変調装置720を従来のポリゴンミラーの代用として用いることができ、しかも光変調装置720は高密度実装が可能であってかつ応答速度が速いため、高い解像度の画像を記録媒体744上に記録することができる。
【0172】
(第6実施例)
この第6実施例は、本実施例の光変調装置を光スイッチングが可能な例えば光カードに適用した実施例を示している。図20に示すように、絶縁基板750上には、任意の誘導電圧を生じされせることができる複数例えば12個の誘導コイル752−1〜752−12が設けられる。
【0173】
この絶縁基板750上の端部には本実施例の光変調装置760が配置されている。そして、各々の誘導コイル752−1〜752−12は、光変調装置760に設けられた6個の微小ミラーとそれぞれ対向する第1,第2のアドレス電極に、配線パターン754を介して接続されている。
【0174】
この光カードからの光スイッチング信号を検出できるデバイスに、この光カードを挿入すると、絶縁基板750に形成された12個の誘導コイル752−1〜752−12とそれぞれ対応してデバイス側の12個の誘導コイルが配置される。これに通電することで各々の誘導コイル752−1〜752−12にて誘導電圧が生ずる。この誘導電圧に基づき、光変調装置760内の6個の微小ミラーを傾斜駆動させ、その反射光により変調された光スイッチング信号を得ることができる。
【0175】
ここで、この光変調装置760は極めて小型に形成することができるので、携帯用のカード内に十分収容することができる。しかも、この光カードは磁気の影響とは無関係であるので、カード内のデータが読みとられて犯罪に使用されることを防止できる。
【0176】
(第7実施例)
この第7実施例は、本発明に係る光変調装置780を露光装置に組み込み、露光される半導体ウェハ770の表面に、ロット番号その他のウェハ固有の情報を書き込むために用いている。
【0177】
ウェハ770が載置されるウェハ載置台772と対向して、その情報には露光のための光源774が設けられている。この光源774とウェハ載置台772との間には、光源774から出射された光を、所定のマスクパターン像として、ウェハ770上に縮小投影するレチクル776が設けられている。この露光装置に内蔵された光変調装置780は、光源774からの一部の光が入射される位置に配置され、微小ミラーがON駆動された際に、その反射光がウェハ770の所定の位置に入射するようになっている。
【0178】
ここで、露光装置の光源774の波長は、g線、i線、エキシマレーザと、素子の高密度化に従い短波長となっている。もしこのような短波長の光を、液晶を用いた光スイッチング素子にて変調しようとすれば、封入された液晶はすぐに劣化してしまう。
【0179】
本発明の光変調装置780は、微小ミラーにてこの短波長を反射するだけであるので、十分な耐久性を有する。
【0180】
このように、本発明の光変調装置780を用いれば、光源774からの短波長の露光用の光を兼用して、ウェハ770上にID情報などを記録することができ、別個に光源を設ける必要がなくなる。
【0181】
本発明に係る光変調装置は、上述の各種機器に応用されるものに限らず、光を階調変調するもの、あるいは単にON/OFF変調する各種の機器に適用することが可能である。例えば、光変調装置の微小ミラーにて反射された光を直接目視できるように構成し、絵や文字などのキャラクターを表示する広告用の看板、あるいは時計表示などにも適用することが可能である。
【0182】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る光変調装置の組立分解斜視図である。
【図2】図1に示す装置に用いられる微小ミラーの拡大斜視図である。
【図3】(A)は微小ミラーの平面図、(B)は微小ミラーの側面図である。
【図4】(A)〜(I)はそれぞれ、図1に示す光変調装置のシリコン製ミラー基板の製造プロセスを説明する概略断面図である。
【図5】(A)〜(G)は、図1に示す光変調装置のガラス製電極基板の製造プロセスを示す概略断面図である。
【図6】図4(I)の陽極接合工程を説明するための概略説明図である。
【図7】(A)は図1に示す複数の光変調装置が1枚のウエハ上から製造される状態を説明するための概略説明図、(B)はウエハから分離された一つの光変調装置の概略斜視図である。
【図8】本発明の第2実施例に係る光変調装置の組立分解斜視図である。
【図9】第2実施例に係る光変調装置の斜視図である。
【図10】(A)〜(H)はそれぞれ、図8に示す装置の製造プロセスを説明する概略断面図である。
【図11】(A)及び(B)はそれぞれ、微小ミラーの裏面に絶縁膜を形成した本発明の第3実施例を説明するための概略説明図である。
【図12】微小ミラーの裏面に形成された絶縁膜の端部にマイクロピラミッドを設けた第3実施例の変形例を示す概略説明図である。
【図13】(A)〜(C)はそれぞれ、図12に示すマイクロピラミッドを形成する工程を示す概略断面図である。
【図14】ガラス製電極基板に絶縁性ストッパを設けた第3実施例の変形例を示す概略説明図である。
【図15】1段の光変調装置を設けてプロジェクターを構成した本発明の第4実施例の概略説明図である。
【図16】2段の光変調装置を設けてプロジェクターを構成した第4実施例の変形例を示す概略説明図である。
【図17】3段の光変調装置を設けてプロジェクターを構成した第4実施例の変形例を示す概略説明図である。
【図18】本発明の光変調装置をポリゴンミラーの代用として用いて電子写真装置を構成した本発明の第5実施例の概略説明図である。
【図19】図18に示す電子写真装置の感光体回りの構成を説明するための概略説明図である。
【図20】光変調装置を光スイッチング装置としての光カードに適用した本発明の第6実施例を説明するための概略説明図である。
【図21】光変調装置を露光装置に内蔵した本発明の第7実施例を説明するための概略説明図である。
【図22】従来の光変調装置の組立分解斜視図である。
【図23】従来の光変調装置の光変調動作を説明するための概略説明図である。
【図24】(A)〜(H)は、図22に示す従来の光変調装置の製造プロセスを示し、下層の上に中間層を形成するプロセスの概略説明図である。
【図25】(A)〜(F)は、図24で得られた中間層の上に上層を形成する従来のプロセスを示す概略説明図である。
【符号の説明】
100,400 シリコン製ミラー基板
102,402 微小ミラー
202a,402a 反射層
104,404 トーションバー
106,406 枠状部
110,420 シリコン基板
112,422 ドープ層
116 第1マスク
118 第2マスク
200,500 ガラス製電極基板
202,502 凹部
204,504 立ち上り部
210,508 地中部
212,510 配線パターン部
214,512 第1のアドレス電極
216,514 第2のアドレス電極
218,516 第1の共通配線
220,518 第2の共通配線
300,600 カバーガラス基板
310 ホットプレート
312 直流電源
320,770 半導体ウェハ
700,720,760,780 光変調装置
702,714 プロジェクションランプ
706 回転式カラーフィルタ
712 ハーフプリズム
716 スクリーン
724 レーザ光源
730 感光ドラム
734 現像装置
736 転写装置
750 絶縁基板
752 誘導コイル
754 配線パターン
772 ウェハ載置台
774 光源
776 レチクル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light modulation device including a micromirror and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
This type of light modulation device is disclosed in JP-A-4-230722, 5-188308, 5-196880, and the like. These improved structures are disclosed as DMD (Digital Micromirror Device) in the March 1994 issue of Nikkei Microdevice.
[0003]
As shown in FIG. 22, this DMD has a three-layer structure including an upper layer 800, an intermediate layer 810, and a lower layer 830.
[0004]
The upper layer 800 includes a mirror 802 and a mirror holding post 804 connected to the lower surface of the center portion. In the manufacturing process of the mirror 802, a recess 806 is formed at a position facing the mirror holding post 804.
[0005]
In the intermediate layer 810, a mirror holding plate 812 connected to the mirror holding post 804 is supported by hinges 814 on both sides so as to be tiltable. In order to secure an inclined drive space for the mirror holding plate 812, the hinge 814 has a hinge holding post 816 on its lower surface.
[0006]
The intermediate layer 810 further includes first and second address electrodes 818 and 820 on both sides of the hinge 814 and is supported by electrode holding posts 826, respectively. Further, a first mirror contact electrode 822 and a second mirror contact electrode 824 are provided on the outside thereof, and are respectively supported by electrode holding posts 826.
[0007]
The lower layer 830 includes four electrodes 832a to 832d to which the electrode holding posts 826 of the first and second address electrodes 818 and 820 are connected, and a common electrode 834 to which the first and second contact electrodes 822 and 824 are connected. have.
[0008]
In this DMD, a bias voltage Va is applied to the mirror 802 and the first and second mirror contact electrodes 822 and 824 as shown in FIG. For example, by applying a negative voltage to the first address electrode 818 and applying a positive voltage to the second address electrode 820, a Coulomb force acts between the mirror 802 and the first address electrode 818, and the mirror 802 can be driven to be inclined to the state of the one-dot chain line in FIG. By reversing the polarity of the voltage applied to the first and second address electrodes 818 and 820, tilt driving can be performed as shown by a two-dot chain line in FIG.
[0009]
When the mirror 802 is tilted as shown by the one-dot chain line in FIG. 23, the light is reflected toward the predetermined position. When the mirror 802 is tilted as shown by the two-dot chain line, the direction is different from the predetermined position. The light is reflected off. And 256 gradation display is possible by changing the switching time.
[0010]
It is assumed that the DMD shown in FIG. 22 can be manufactured according to the manufacturing process shown in FIGS. FIG. 24 shows a process of forming the intermediate layer 810 on the preformed lower layer 830, and FIG. 25 shows a process of forming the upper layer 800 on the intermediate layer 810 and forming a space between the layers. Yes.
[0011]
As shown in FIG. 24, a substrate 840 on which an SRAM is formed as a lower layer 830 is prepared. Next, as shown in FIG. 24B, a resist 842 is applied onto the substrate 840, and patterning is performed to form a pattern corresponding to the hinge holding post 816 and the electrode holding post 826 in the step of FIG. Do.
[0012]
Next, as shown in FIG. 24D, an aluminum (Al) film 844 is deposited on the surface of the resist 842 and the trench portion, and an Al oxide film 846 is formed on the surface as shown in FIG. To do.
[0013]
Further, after the deposition of the Al film 848 shown in FIG. 24F, a resist 850 is applied and patterned as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 24H, the Al film 848 is etched to form the mirror holding plate 812, the hinge 814, and the hinge holding post 816.
[0014]
Next, the upper layer 800 is formed by the process shown in FIG. For this purpose, a resist 852 is applied thickly as shown in FIG. 25A, and patterning is performed as shown in FIG. Further, after depositing an Al (aluminum) film 854 and forming an Al oxide film 856 on a part of its surface, the Al film 854 at the end is removed by etching, whereby a mirror 802 and a mirror holding post 804 are formed. (See FIGS. 26C to 26E).
[0015]
Finally, as shown in FIG. 25F, by removing the resists 842 and 852, a space is formed between the upper layer 800 and the intermediate layer 810, and between the intermediate layer 810 and the lower layer 830. A space is formed.
[0016]
However, the above process has a problem that the yield of DMD cannot be increased. One of the causes is the setting of the distance between the lower surface of the mirror 802 and the mirror contact electrodes 822 and 824, which is a factor for determining the tilt angle of the mirror 802, in the resist process shown in FIG. This is because it depends on the thickness of the resist 852.
[0017]
Normally, this type of resist is formed by a spin coating method, and even if it is difficult to increase the uniformity of the resist thickness, even if the thickness of the resist 852 is set to a constant value by the spin coating method, This is an extremely difficult technology.
[0018]
In addition, with the conventional spin coating method, it becomes difficult to ensure even in-plane uniformity of the resist film as the wafer area increases. This is almost impossible with semiconductor wafers. Accordingly, it is difficult to simultaneously form a large number of elements from a single semiconductor wafer, and the throughput is also reduced.
[0019]
Another problem is that in the resist removal process shown in FIG. 25F, it is difficult to completely remove the resist in the recessed area below the mirror 802 or the hinge 814. is there. If such foreign matter remains, the mirror 802 and the address electrodes 818 and 820 are short-circuited, the displacement of the mirror is prevented, or the mirror contact electrodes 822 and 824 and the address electrodes 818 and 820 are short-circuited. .
[0020]
Another problem of the DMD with the above structure is that a recess 806 is formed in the central region of the mirror 802. In the Al vapor deposition step of FIG. 25C, when Al is vapor deposited in the trench portion, the position facing the trench is necessarily depressed, and it cannot be prevented that the concave portion 806 is formed due to this depression.
[0021]
In the DMD having this three-layer structure, since the hinge 814 is not present on the same plane as the mirror 802, the opening area of the mirror 802 is increased, and the light utilization rate is increased.
[0022]
However, a concave portion 806 is formed at the center of the large-area mirror 802, and if such a concave portion 806 exists on the optical axis having a strong light intensity, the light utilization rate is reduced due to irregular reflection. Alternatively, a problem is pointed out that the irregularly reflected light is input as information of other pixels and the image quality is deteriorated. Even if the side wall of the recess 806 can be processed vertically, the effective light use area is reduced.
[0023]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical modulation device including a micromirror that can be manufactured with a high yield and a method for manufacturing the same.
[0024]
Another object of the present invention is to provide a light modulation device including a minute mirror that can perform accurate light modulation control without causing irregular reflection on the surface of the minute mirror, and a method for manufacturing the same.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In the method of the present invention, a light modulating device having a micromirror is manufactured by bonding a conductive silicon mirror substrate and an electrode substrate. Here, the conductive silicon mirror substrate has a plurality of micromirrors arranged in a line or matrix, a torsion bar that connects the micromirrors in one direction, and both ends of the torsion bar. And a reflective layer is formed on at least one surface of the micromirror.
[0026]
The electrode substrate has a concave portion in a central region, a rising portion around the concave portion, a conductive layer formed at a position corresponding to each of the micro mirrors in the concave portion, and the micro mirrors are driven to be tilted by Coulomb force. An electrode group to be formed, and a column portion projecting from the recess at a position corresponding to the space between the two micromirrors adjacent in the one direction.
[0027]
In the step of bonding the silicon mirror substrate and the electrode substrate, at least an intermediate portion of the torsion bar of the silicon mirror substrate and the support column portion of the electrode substrate face each other.
[0028]
If it carries out like this, if the depth of the recessed part previously formed in a glass-made electrode board | substrate is formed accurately, the deflection angle of a micromirror can be set correctly between lots. In addition, the reflective layer formed on the surface of the micromirror can be made flat and can be formed on a surface without irregular reflection.
[0029]
In particular, when the electrode substrate is a glass electrode substrate containing an alkali metal such as Na, both substrates can be bonded by anodic bonding. This eliminates the need for an adhesive layer between the substrates, so that the deflection angle of the micromirror can be set more accurately between lots.
[0030]
Note that this bonding method is not limited to anodic bonding, and may be direct bonding, eutectic bonding, or the like. Details of each bonding method will be described later. Moreover, as a material of the electrode substrate, when the bonding step is performed under heating, it is preferable that the thermal expansion coefficient is close to that of silicon.
[0031]
The silicon mirror substrate may be formed with a frame-like portion in which both ends of the torsion bar are connected. In this case, both end portions and the frame-shaped portion of the torsion bar are joined to the rising portion of the electrode stranger. And after this joining, the process of cut | disconnecting the both ends of a torsion bar from a frame-shaped part is implemented.
[0032]
In this way, the mutual positional relationship of the plurality of torsion bars is maintained by the frame-like portion, and therefore, the mutual positional relationship can be maintained and bonded to the electrode substrate without positioning each one.
[0033]
Here, the step (a) of manufacturing the silicon mirror substrate includes:
Forming a doped layer by doping impurities in the silicon substrate;
Patterning a first mask for forming a window on one surface of the silicon substrate and a second mask for forming the plurality of micromirrors and the torsion bars on the other surface;
Etching the silicon substrate using the first mask until the doped layer is exposed;
Etching the doped layer using the second mask;
Removing the first and second masks and forming the micromirrors and torsion bars with the doped layer;
Forming the reflective layer on one side of the micromirror of the doped layer;
Can be implemented.
[0034]
According to another aspect of the method of the present invention, the bonding with the electrode substrate is performed in the state of the silicon substrate before the silicon mirror substrate is completed.
[0035]
In the electrode substrate, a conductive layer is formed at a position corresponding to each of the micromirrors in the concave portion in the central region, a rising portion around the concave portion, and the micromirrors, and the micromirrors are driven to tilt by Coulomb force. An electrode group, and a column portion that protrudes from the concave portion at a position corresponding to between the two micromirrors adjacent in one direction.
[0036]
Joined to this is a silicon substrate having a doped layer doped with impurities on one side. At this time, at least the support column portion of the electrode substrate is bonded to the dope layer.
[0037]
In this step, since a minute mirror or the like is not formed, alignment at the time of joining becomes easy.
[0038]
Thereafter, the silicon substrate is removed by etching, leaving only the doped layer, and a reflective layer is formed on the surface of the doped layer.
[0039]
Thereafter, an etching process of the doped layer is performed. At this time, a plurality of the micromirrors are formed at positions facing the electrode group. In addition, the micromirrors are connected in one direction, and a torsion bar joined to the support column between the two micromirrors adjacent in the one direction is formed.
[0040]
In consideration of the positional relationship with the electrode group previously formed on the electrode substrate at the time of patterning for this etching process, a micromirror can be formed with high accuracy with the accuracy of the photolithography process.
[0041]
This method facilitates alignment of the substrates at the time of bonding and can be formed after bonding, so that it is suitable for the case where the micromirrors are arranged at a high density.
[0042]
Note that the anodic bonding method can also be adopted in the above method, and a frame-like portion may be formed on a silicon mirror substrate.
[0043]
In the case of arranging micromirrors at high density, the electrode substrate is a transparent glass substrate, the position of the pattern of the electrode group is observed from the glass electrode substrate side, and the silicon electrode substrate is based on the pattern position. It is preferable to perform mask pattern alignment for the etching.
[0044]
In each of the above method inventions, the impurity concentration of the doped layer is 1 × 1018atm / cmThreeWith the above, the doped layer can be used as an etching stop layer when the silicon substrate is etched.
[0045]
In addition, as the step of forming the glass electrode substrate,
Masking the position corresponding to the raised portion and the column portion, etching a glass plate containing an alkali metal, and forming the concave portion of a predetermined depth;
Forming the electrode group on the bottom surface of the recess;
It is good to have. In this case, the depth of the recess that affects the deflection angle of the micromirror can be formed depending on the etching conditions.
[0046]
The electrode group is formed of a transparent electrode such as ITO (indium tin oxide),
The method may further include a step of inspecting from the glass electrode substrate side whether foreign matter is mixed between the glass electrode substrate to be bonded and the silicon mirror substrate. If this inspection is carried out before joining, the yield is improved, and even if it is carried out after joining, the cause of the defect that foreign matter is mixed in is easily found.
[0047]
The method may further include a step of bonding a transparent cover substrate on the silicon mirror substrate at a position that covers the silicon mirror substrate and does not interfere with the tilted micromirror.
[0048]
With this transparent cover substrate, it is possible to protect the element by preventing the entry of foreign matter that hinders the tilt drive of the micromirror.
[0049]
The device of the present invention is formed by joining a conductive silicon mirror substrate doped with impurities and an electrode substrate,
The silicon mirror substrate is
A plurality of micromirrors arranged in a line or matrix and having a reflective layer formed on one side;
A torsion bar that connects the micromirrors in one direction;
Have
The electrode substrate is
A recess in the central region;
The surrounding startup section,
An electrode group that is formed in the concave portion at a position corresponding to each of the micromirrors, and drives the micromirrors to be tilted by Coulomb force;
A column portion that protrudes from the recess at a position corresponding to the position between the two micromirrors adjacent in the one direction;
Have
At least an intermediate portion of the torsion bar of the silicon mirror substrate and the support column of the electrode substrate face each other, and the silicon mirror substrate and the electrode substrate are bonded. This bonding is also performed by anodic bonding, direct bonding or eutectic bonding.
[0050]
Here, the entire surface of the reflective layer formed on the micromirror is formed as a flat surface. Thereby, incident light can be reflected at a reflection angle equal to the incident angle.
[0051]
The electrode group is preferably formed of a transparent electrode such as ITO (Indium Tin Oxide). This is because the cause of the foreign matter contamination between the electrode group and the micromirror can be easily seen through the glass electrode substrate.
[0052]
An insulating film may be formed on the side of the micro mirror facing the electrode group. In this way, even if foreign matter is mixed in, it is possible to avoid a serious state of short circuit between the micromirror and the electrode group.
[0053]
More preferably, the surface of the electrode group facing the insulating film formed on the micromirror is formed to be a rough surface. The contact area between the insulating film and the electrode group is reduced, and sticking of the micromirror to the electrode group due to charging of the insulating film can be prevented.
[0054]
It is preferable that a convex portion having a height of 200 Å or more is provided on the surface of the electrode group to form the rough surface. Thereby, the surface roughness which can prevent sticking with a micromirror and an electrode group is securable. The upper limit of the height of the convex portion is G / 3 or less, where G is the gap between the micromirror and the electrode group when the micromirror is parallel to the electrode group. Thereby, the deflection angle of the micro mirror required for the function is secured at a minimum.
[0055]
In order to prevent sticking of the micromirror, an insulating protrusion may be formed on the insulating film at a position away from the torsion bar.
[0056]
As still another measure for preventing the sticking of the micromirror, the glass electrode substrate is formed so as to protrude from the bottom surface of the concave portion at a height lower than the top surface of the rising portion and the column portion, and the above-mentioned at the time of tilt driving. It is also possible to form an insulating stopper that abuts on the micromirror and determines the tilt angle.
[0057]
Various electronic devices can be configured using the light modulation device of the present invention.
[0058]
For example, a projection lamp, and a light modulation device that reflects light emitted from the projection lamp by tilt driving of a plurality of micromirrors arranged for each pixel to obtain reflected light modulated for each pixel, A projector can be configured by a projection lens that magnifies and projects the reflected light from the light modulation device toward the screen.
[0059]
Alternatively, the reflected light modulated while scanning in one direction by sequentially reflecting the photosensitive member on which the latent image is formed and the laser light from the laser light source by tilt driving of a plurality of micromirrors arranged in an array. Is emitted toward the photosensitive member to form the latent image, a developing device for developing the latent image formed on the photosensitive member, and the development on the photosensitive member is transferred onto a recording medium. An electrophotographic apparatus can be constituted by the transfer device.
[0060]
Furthermore, a plurality of induction coils in which the induction voltage is arbitrarily set, a light modulation device,
A wiring pattern for connecting each induction coil and the electrode group of the light modulation device, and driving each of the plurality of micromirrors in an inclined manner based on an induction voltage generated in each induction coil, An optical switch device that generates a desired optical signal by reflected light from a micromirror can be configured.
[0061]
Further, in an exposure apparatus that emits light from an exposure source to an object to be exposed through a mask and exposes the object to be exposed, the light from the exposure source is reflected by each micromirror, You may provide the light modulation apparatus which radiate | emits the modulated light to the said to-be-exposed body.
[0062]
This makes it possible to record ID information such as a lot number on an object to be exposed such as a semiconductor wafer by using an exposure process.
[0063]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a light modulation device including a micromirror and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0064]
(First embodiment)
Structure explanation of light modulator
FIG. 1 is an exploded perspective view showing main components of the light modulation device according to the first embodiment. In this figure, the light modulation device is roughly divided into a silicon mirror substrate 100, a glass electrode substrate 200, and a cover glass substrate 300.
[0065]
The silicon mirror substrate 100 has a plurality of micromirrors 102 arranged on a matrix. Among the plurality of micromirrors 102, the micromirrors 102 arranged in one direction, for example, the X direction in FIG. 1 are connected by a torsion bar 104. Furthermore, a frame-like portion 106 is provided so as to surround an area where the plurality of micromirrors 102 are arranged. The frame portion 106 is connected to both ends of the plurality of torsion bars 104.
[0066]
As shown in the enlarged view of FIG. 2, the micromirror 102 has a slit 108 formed around the connection portion with the torsion bar 104. By forming the slits 108, the tilt drive of the micromirror 102 in the direction of the arrow shown in FIG. 2 is facilitated. Further, a reflective layer 102 a is formed on the surface of the micromirror 102. Then, when the micromirror 102 is tilted by driving to be described later, the reflection direction of light incident on the micromirror 102 changes. The light is modulated by controlling the time for reflecting the light in the predetermined reflection direction.
[0067]
Various dimensions of the micromirror 102 and the torsion bar 104 shown in FIGS. 2 and 3A and 3B are as follows.
[0068]
Figure 0003785663
A glass electrode substrate 200 shown in FIG. 1 has a recess 202 in the central region, and has a raised portion 204 around it. One side of the rising portion 204 is cut away to form an electrode outlet 206, and an electrode extraction plate 208 that is continuous with the recess 202 is formed outside the electrode outlet 206.
[0069]
The concave portion 202 of the glass electrode substrate 200 is formed so as to protrude from the concave portion 202 at the position facing the torsion bar 104 between two micromirrors 202 adjacent in the X direction, and is the same as the top surface of the rising portion 204. It has a large number of pillars 210 having a height.
[0070]
Further, a wiring pattern portion 212 is formed on the concave portion 202 and the electrode extraction plate portion 208 of the glass electrode substrate 200. As shown in FIG. 2, the wiring pattern portion 212 has first and second address electrodes 214 and 216 at positions facing the back surfaces of the micromirrors 102 on both sides of the torsion bar 104, respectively. The first address electrodes 214 arranged along the Y direction are commonly connected to the first common wiring 218. Similarly, the second address electrodes 216 arranged along the Y direction are commonly connected to the second common wiring 220.
[0071]
On the glass electrode substrate 200 having the above structure, a silicon mirror substrate 100 is anodically bonded as shown in FIG. At this time, both ends of the torsion bar 104 of the silicon mirror substrate 100 and the frame-like portion 106 are joined to the rising portion 204 of the glass electrode substrate 200. Further, the intermediate portion of the torsion bar 104 of the silicon mirror substrate 100 and the support column portion 210 of the glass electrode substrate 200 are anodically bonded. Thereafter, the cover glass substrate 300 is bonded onto the frame-like portion 106 of the silicon mirror substrate 100. Then, both end portions of each torsion bar 104 connected to the frame-like portion 106 are diced at positions where they are separated from the frame-like portion 106. Further, the peripheral portion including the electrode outlet 206 cut out in the rising portion 204 of the glass electrode substrate 200 is hermetically sealed with a sealing material, and the light modulation device according to the first embodiment is completed. Here, when the inside of the light modulation device is evacuated by various methods, the resistance is small when the micromirror is driven, and the high-speed response operation and the power consumption are reduced.
[0072]
Explanation of optical modulation drive principle
When the micromirrors 102 are driven to be tilted ON, the plurality of micromirrors 102 arranged along the X direction shown in FIG. 1 are simultaneously energized via the torsion bar 104. Meanwhile, at the same time, the first and second address electrodes 214 and 216 shown in FIG. 1 are driven as a set in a dot-sequential or line-sequential manner, and the torsion bar 104 that is energized is sequentially directed in the Y direction in FIG. By selecting, the micromirrors 102 arranged in a matrix can be driven to tilt ON in a predetermined cycle.
[0073]
On the other hand, in order to drive the micro mirror 102 to be tilted OFF, the polarity of the voltage applied to the first and second address electrodes 214 and 216 may be reversed from that at the time of ON tilt driving. As a result, the micro mirror 102 is tilted in the direction opposite to that during ON tilt driving.
[0074]
Description of manufacturing method of light modulation device
A method of manufacturing the light modulation device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. First, a manufacturing process of the silicon mirror substrate 100 will be described.
[0075]
(I) Manufacturing process of mirror substrate 100 made of silicon
(1) Step of forming a silicon substrate having a doped layer
In this step, a doped layer 112 shown in FIG. 4B is formed on one surface of the silicon substrate 110 shown in FIG. For this purpose, for example, a boron doping material is applied on the silicon substrate 110 by a spin coating method. This boron dope is made of B in an organic solvent.2OThreeFor example, PBF manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. can be used. At this time, the film thickness of the boron dope material can be adjusted depending on the spin rotation conditions of the silicon substrate 110 and the viscosity of the boron dope material.
[0076]
In this example, the film thickness of the boron dope material could be changed in the range of 0.5 to 5.0 μm by changing the viscosity of the boron dope material to 50 to 100 cp and changing the spin rotation conditions.
[0077]
After spin coating of this boron dope material, it is good to heat at 100-180 degreeC for 20 to 40 minutes in a heating furnace, and to evaporate the solvent in a boron dope material. In this example, baking was performed at 140 ° C. for 30 minutes. Further, the binder is removed by baking in an oxygen atmosphere furnace at 400 to 800 ° C. for 1 to 2 hours. In this example, baking was performed at 600 ° C. for 1 hour. In the subsequent thermal diffusion step, thermal diffusion is performed in a nitrogen atmosphere at 800 to 1200 ° C. for 4 to 10 hours. In this example, the thermal diffusion process was performed at 1100 ° C. for 6 hours.
[0078]
As a result, boron (B) in the boron-doped material was thermally diffused inside the silicon substrate 110, and the boron-doped layer 112 shown in FIG. 4B could be formed on the lower surface of the silicon substrate 110. The thickness of the boron doped layer 112 can be adjusted by the temperature and the treatment time in this thermal diffusion process. In this embodiment, the thermal diffusion treatment is performed at 1000 ° C. for 6 hours, so that a boron doped layer of 2 to 3 μm is obtained. 112 could be formed.
[0079]
At this time, the boron concentration in the boron dope 112 is preferably 1 × 10 6.18atm / cmThreeThe above is preferable. In this case, the boron doped layer 112 can function as an etching stop layer in the etching process of the silicon substrate 110 described later.
[0080]
In order to form the boron doped layer, a boron diffusion plate method can also be employed. At this time, the surface of the silicon substrate to be doped with boron is disposed, for example, by facing a boron plus plate (trade name) manufactured by Techne Glass. The distance between the two may be 0.5 to 4.0 mm, more preferably 2.0 to 3.0 mm. While maintaining this opposing arrangement relationship, heat is applied in a heating furnace at 800 to 1200 ° C., for example, 1100 ° C., at a nitrogen flow rate of 3 to 8 liter / min, for example 6 liter / min, for 1 to 6 hours, for example, 2 hours. A diffusion step may be performed.
[0081]
As another method, an ion implantation method may be employed. The acceleration energy at this time is 20 to 50 keV, and the optimum value is 35 keV. The dose amount indicating the number of accelerated electrons is 2 × 10.18~ 8x1018Pieces are suitable, preferably 4 × 1018It is a piece. Further, the beam current is suitably 1.5 to 4.5 mA, desirably 3.0 mA. When ion implantation was performed under these conditions, a boron-doped layer of 0.5 to 4 μm could be formed.
[0082]
(2) Thermal oxidation process
Next, the silicon substrate 110 on which the boron doped layer 112 is formed is carried into a thermal oxidation furnace, and a thermal oxide film 114 is formed around the silicon substrate 110 as shown in FIG. In this embodiment, a thermal oxide film 114 having a thickness of 1 μm was formed by performing a thermal oxidation process at a temperature of 1000 ° C. for 4 hours by a wet oxidation method. At this time, the boron doped layer 112 is also thermally oxidized, and a thermal oxide film 114 is also formed on the surface thereof.
[0083]
(3) Patterning process
Next, the silicon substrate 110 having the thermal oxide film 114 was patterned by performing a photolithography process as shown in FIG. As shown in the figure, a first mask 116 for forming a window in the central region was patterned on the surface side of the silicon substrate 110. On the lower surface of the silicon substrate 110 having the boron doped layer 112, the second mask 118 for forming the micro mirror 102, the torsion bar 104, the frame portion 106, the slit 108 and the like shown in FIGS. For this patterning, resist coating, exposure, and development were performed on the front and back surfaces of the thermal oxide film 114, respectively. After the development step, the thermal oxide film (silicon oxide film) 114 in a predetermined region was removed using a buffered hydrofluoric acid solution. Thereafter, the patterning step is completed by removing the resist. This resist peeling can be used by heating a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide water at 80 ° C., for example.
[0084]
(4) Etching process of silicon substrate 110
Next, as shown in FIG. 4E, the silicon substrate 110 was removed by etching using the first mask 116 formed on the upper surface side of the silicon substrate 110. In this etching step, the silicon substrate 110 was wet-etched using a KOH aqueous solution having a concentration of 1 to 40% by weight. The concentration of the KOH aqueous solution is optimally around 10% by weight. The reaction in this etching step is performed according to the following reaction formula.
[0085]
Si + 2KOH + H2O → K2SiOThree+ 2H2
Here, as shown in FIG. 4E, when the crystal plane orientation of the surface 110a of the silicon substrate 110 is (100), the side wall 110b formed by etching becomes an inclined wall having an angle of 55 ° C. On the other hand, when the crystal plane orientation of the surface 110a is (110), the side wall 110b can be a substantially vertical wall, and etching with high anisotropy can be realized. By so doing, a wider area can be made a surface capable of light modulation.
[0086]
In this case, the etching end point can be detected by observing hydrogen bubbles generated by the reaction of the silicon substrate 110 and setting the end point when the hydrogen bubbles disappear. Alternatively, the impurity concentration of the boron doped layer 112 is set to 1 × 1018atm / cmThreeBy setting it as the above, this boron dope layer 112 can be functioned as an etching stop layer.
[0087]
As an etching solution used in this step, a TMAH (tetramethylammonium hydroxide) aqueous solution, an EPD (ethylenediamine-pyrocatechol-diazine) aqueous solution, a hydrazine aqueous solution, or the like can be used other than the KOH aqueous solution.
[0088]
(5) Etching process of boron doped layer 112
Next, as shown in FIG. 4F, the boron doped layer 112 is dry etched using the second mask 118 formed on the lower surface of the thermal oxide film 114.
[0089]
For this dry etching, it is preferable to use RIE (reactive ion etching) which has a high etching rate and is suitable for mass production. At this time, as processing gas, CFFour30-60 sccm, O230 to 60 sccm was introduced, and the power of the 13.56 MHz high-frequency power source was set to 400 to 800 W, particularly 600 W as the optimum location. The pressure in the chamber is preferably 0.05 to 0.30 Torr, and 0.15 Torr which is an optimum value is adopted in this embodiment. In this example, etching time of 15 to 30 minutes was required to etch the 2 μm boron doped layer.
[0090]
By dry etching the boron doped layer 112, the micro mirror 102, the torsion bar 104, the frame portion 106, and the slit 108 shown in FIGS.
[0091]
(6) Stripping process of the thermal oxide film 114
The thermal oxide film 114 is peeled off after being used as an etching resistant mask material in the step (5). As a peeling method, for example, as described in (3) patterning step, a buffered hydrofluoric acid solution can be used. Further, a dilute hydrofluoric acid solution of about 10% may be used. According to the embodiment of this step, as shown in FIG. 4G, it is possible to obtain a state in which the minute mirror 102, the torsion bar 104, and the like are supported on the frame-like portion 106 formed of the boron doped layer 112.
[0092]
(7) Deposition step of the reflective layer 102a
Next, a reflective layer 102a made of, for example, aluminum (Al) is deposited on the surface of the micromirror 102 formed of the boron-doped layer 112 with a thickness of, for example, 0.2 to 2 μm. When the film thickness of the reflective layer 102a exceeds the upper limit, the moment of inertia of the micromirror 102 increases, the response speed during driving becomes slow, and the driving voltage during tilt driving increases. Below the lower limit of the film thickness range, it is difficult to form the reflective layer 102a with a uniform thickness on the entire surface of the boron doped layer 112.
[0093]
At this time, the portion other than the surface of the micromirror 102, that is, the torsion bar 104 may be masked so that Al does not adhere to it, but a reflective layer 102a is also formed on the torsion bar 104 as in this embodiment. Also good. Since the top surface of the silicon substrate 110 remaining on the surface of the frame-like portion 106 is a region that is subsequently anodically bonded to the glass electrode substrate 200, masking may be performed so that foreign matter that prevents anodic bonding does not adhere to this portion. is important.
[0094]
In addition, as a material of the reflective layer 102a, what is necessary is just to be able to reflect visible light efficiently, for example, silver (Ag) can also be used. Moreover, the formation process of the reflective layer 102a is not necessarily limited to using a vapor deposition method, and for example, sputtering can be employed.
[0095]
In the step of forming the reflective layer 102a, the boron doped layer 112 as the base material is flat, and thus the reflective layer 102a formed thereon can be formed flat. Thereby, the light incident on the reflective layer 102a can be reflected at a reflection angle equal to the incident angle, and when a display device is configured using this light modulation device, the contrast can be improved. Become.
[0096]
By performing the above steps, the silicon mirror substrate 100 shown in FIGS. 1 to 3 is completed. Thereafter, as shown in FIG. 4I, the silicon mirror substrate 100, the glass electrode substrate 200, and the cover glass substrate 300 are bonded. Before describing this bonding step, a manufacturing process of the glass electrode substrate 200 will be described with reference to FIG.
[0097]
(II) Manufacturing process of glass electrode substrate 200
As shown in FIG. 5A, a glass substrate 230 serving as a base of the glass electrode substrate 200 uses a glass substrate containing an alkali metal such as sodium (Na) in order to perform anodic bonding described later. As this type of glass substrate 230, sodium borosilicate glass can be used. For example, Pyrex glass (trade name) manufactured by Corning Corporation can be used. In particular, Corning # 7740 (trade name) is optimal in consideration of the fact that the glass substrate 230 is heated at the time of anodic bonding and considering that the thermal expansion coefficient is substantially equal to that of silicon.
[0098]
Hereinafter, a manufacturing process of the glass electrode substrate 200 using the glass substrate 230 will be described.
[0099]
(1) Patterning process for the recess 202 and the like
By performing resist coating, exposure, and development steps on the glass substrate 230, a resist pattern portion 232 is formed on the surface of the glass substrate 230 as shown in FIG. The resist pattern portion 232 is formed at a corresponding portion of the rising portion 204 and the column portion 210.
[0100]
(2) Etching process for forming recesses 202 and the like
Using this resist pattern portion 232 as a mask, the glass substrate 230 is wet etched using a hydrofluoric acid aqueous solution. Thereby, in addition to the recess 202 shown in FIG. 5C, an electrode outlet 206 and an electrode extraction plate 208 are also formed at the same time. The depth of the recess 202 can be adjusted by changing etching conditions such as processing time and temperature.
[0101]
Since the depth of the recess 202 is an important factor for determining the deflection angle of the micromirror 102, it is necessary to adjust the etching conditions to form the recess 202 having the same depth between lots.
[0102]
(3) Resist stripping process
This resist peeling can be performed by using a mixed solution of sulfuric acid + hydrogen peroxide solution, and as a result, as shown in FIG. 5D, from the top surface of the rising portion 204 formed on the glass substrate 230. The resist pattern portion 232 can be peeled off.
[0103]
(4) Formation process of wiring pattern part 212
In order to form the wiring pattern portion 212 on the recess 202 and the electrode extraction plate portion 208, first, as shown in FIG. 5E, for example, aluminum (Al), silver (Ag) is formed on the entire surface of the glass substrate 230. ), An electrode film 234 made of a transparent electrode represented by gold (Au) or ITO is formed. The electrode film 234 can be formed by vapor deposition, sputtering, ion plating, or the like. Thereafter, a resist pattern portion 236 is formed on the electrode film 234 by performing a photolithography process (see FIG. 5F). Thereafter, the electrode film 234 is etched using the resist pattern portion 236 as a mask. This etching can be performed by wet etching.
[0104]
Thereafter, as shown in FIG. 5G, the resist pattern portion 236 on the wiring pattern portion 212 is peeled off, whereby the glass electrode substrate 200 is completed. The release material used at this time is appropriately selected depending on the material of the electrode film 234. The material of the electrode film 234 can also be ITO. In this case, a stripping solution composed of a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide cannot be used because ITO itself dissolves, and an organic solvent-based stripping solution can be used instead.
[0105]
(III) Anodic bonding of the silicon mirror substrate 100 and the glass electrode substrate 200
As shown in FIG. 6, a glass electrode substrate 200 is placed on a hot plate 310 mounted on an alignment mechanism 314, and a silicon mirror substrate 100 is placed thereon. At this time, the first and second address electrodes 214 and 216 formed on the glass electrode substrate 200 and the micro mirror 102 formed on the silicon mirror substrate 100 are aligned at positions facing each other. This alignment is performed by moving the glass electrode substrate 200 in a two-dimensional plane by the alignment mechanism 314 while observing with a microscope 316 from above.
[0106]
In addition, if foreign substances such as dust are mixed between the substrates 100 and 200 during the anodic bonding, the micromirror 102 and the wiring pattern portion 212 are short-circuited, resulting in a defective product. Therefore, it is important to perform an inspection for confirming the presence or absence of foreign matter before the two substrates 100 and 200 are joined. This inspection can be performed before the substrates 100 and 200 are overlaid. When the wiring pattern portion 212 is formed of a transparent electrode such as ITO, the glass electrode substrate 200 can be used even if the substrates are overlaid. It can observe by observing with a microscope from the lower side.
[0107]
Thereafter, the silicon mirror substrate 100 and the glass electrode substrate 200 are connected to a DC power source 312. The silicon mirror substrate 100 is connected to the plus terminal of the power source 312, and the glass electrode substrate 200 is connected to the minus terminal of the power source 312. Then, the glass electrode substrate 200 is heated to 250 to 450 ° C., for example, 350 ° C. by the hot plate 310, and an electrode of 300 to 1000 V, for example, 600 V is applied from the power source 312 for 2 to 3 minutes.
[0108]
Then, Na (plus) in the glass electrode substrate 200 is easily moved by being heated by the hot plate 310. By this movement of Na (plus), the bonding surface of the glass electrode substrate 200 is negatively charged, and the bonding surface of the silicon mirror substrate 100 is positively charged. As a result, a large Coulomb force acts between both the joint surfaces, and chemical bonding occurs at the interface, and electrostatic bonding is performed. Thereby, the silicon mirror substrate 100 and the glass electrode substrate 200 can be firmly bonded.
[0109]
By this anodic bonding, both end portions of the torsion bar 104 of the silicon mirror substrate 100 and the frame-like portion 106 are bonded to the rising portion 204 of the glass electrode substrate 200, and an intermediate portion of the torsion bar 104 of the silicon mirror substrate 100. Is joined to the column part 210 of the electrode substrate 200 made of glass.
[0110]
Thus, by anodic bonding of the silicon mirror substrate 100 and the glass electrode substrate 200, both can be reliably bonded without requiring the thickness of the adhesive layer as in the case of using an adhesive. In addition, unlike the case where an adhesive is used, the thickness of the adhesive layer does not vary, so that the recess depth H shown in FIG. 3B can be set to be substantially constant between lots. The recess depth H determines the deflection angle θ of the micromirror 102, and the deflection angle θ can be set uniformly among lots by anodic bonding.
[0111]
If the cover glass substrate 300 is formed of a glass substrate containing Na similarly to the glass electrode substrate 200, the cover glass substrate 300 is similarly anodically bonded to the frame-like portion 106 of the silicon mirror substrate 100. be able to. However, since the bonding between the silicon mirror substrate 100 and the cover glass substrate 300 does not require accuracy, other bonding methods, for example, a bonding method using an adhesive may be employed.
[0112]
(IV) Sealing, dicing and wiring process
(1) Sealing process
The electrode outlet 206 is sealed with a sealing material. If it carries out like this, it can prevent that a foreign material, water, etc. penetrate | invade between the silicon | silicone mirror board | substrates 100 and the glass electrode board | substrates 200 at the following (2) dicing process. As a result, it is possible to prevent the micro mirror 102 and the wiring pattern portion 212 from being short-circuited, and to improve the processing yield. Further, after the following (2) dicing step, a minute gap 240 corresponding to the plate thickness of the torsion bar 104 is formed on the two side surfaces of the light modulation element 330 as shown in FIG. The gap 240 can be similarly sealed.
[0113]
(2) Dicing process
As shown in FIG. 7A, a plurality of light modulation elements 330 obtained as described above can be simultaneously formed on one wafer 320 constituting the silicon substrate 110 shown in FIG. it can. For this reason, after the light modulation element 330 is completed, the wafer 320 is diced and separated into individual light modulation elements 330. By this dicing process, both ends of the torsion bar 104 connected to the frame-like portion 106 are cut off and separated in the Y direction in FIG. 1 to function as independent electrodes one by one. The light modulation element 330 separated by dicing is as shown in FIG.
[0114]
(3) Wiring process
Thereafter, the separated light modulation element 330 is fixed on a substrate (not shown) and wiring is performed. As shown in FIG. 7B, the wiring process is performed by connecting the wiring pattern portion 212 on the electrode extraction plate 308 and the end portion of the torsion bar 104 exposed to the side surface to a drive circuit (not shown). Thus, the light modulation device is completed.
[0115]
(Second embodiment)
Next, an optical modulation device capable of high-density mounting will be described with reference to FIGS.
[0116]
Overall configuration of high-density optical modulator
As shown in FIGS. 8 and 9, the light modulation device according to the second embodiment is roughly divided into a silicon mirror substrate 400, a glass electrode substrate 500, and a cover glass substrate 600. The silicon mirror substrate 400 and the glass electrode substrate 500 are anodically bonded as in the first embodiment. Since the positional relationship between the silicon mirror substrate 400 and the cover glass substrate 600 does not affect the deflection angle of the micromirror, both the substrates 400 and 600 are bonded with, for example, an adhesive other than anodic bonding as in the first embodiment. And may be joined.
[0117]
The silicon mirror substrate 400 includes micromirrors 402 arranged in a matrix in the X and Y directions in FIG. 8, a torsion bar 404 that connects the micromirrors 402 arranged in the X direction, and the torsion bar 404. And a frame-like portion 406 for connecting the end portions of the two. A slit 408 is formed around the connecting portion where the torsion bar 404 is connected to the micromirror 402. One end 404a of the torsion bar 404 is directly connected to the frame-shaped portion 406, while the other end 404b is connected to the frame-shaped portion 406 via a mirror electrode 410 having a large area.
[0118]
An address electrode outlet 412 is cut out on one side of the frame-like portion 406. A partition portion 414 is provided to partition the area where a large number of micromirrors 402 are arranged from the address electrode outlet 412.
[0119]
A plurality of silicon mirror substrates 400 are simultaneously formed on the silicon substrate, and are separated from other silicon mirror substrates along the four positions A to D shown in FIG. 8 during the dicing process. .
[0120]
A glass electrode substrate 500 shown in FIG. 8 has a concave portion 502 formed in the central region and a raised portion 504 raised and formed around the concave portion 502. The recess 502 is provided with an intermediate rib 506 at a position facing the partition portion 414 of the silicon mirror substrate 400. Further, the recess 502 has a support column 508 at a position facing the torsion bar 404 positioned between the two micromirrors 402 and 402 adjacent in the X direction in FIG. A plurality of wiring pattern portions 510 are formed in the concave portion 502 of the glass electrode substrate 500 along the Y direction in FIG. 8 on both sides of the intermediate rib 506. The wiring pattern portion 510 includes first and second address electrodes 512 and 514 facing the two regions of the micromirror 412 with the torsion bar 404 as a boundary. The plurality of first address electrodes 512 arranged along the Y direction in FIG. 8 are commonly connected to the first common wiring 516. Similarly, the plurality of second address electrodes 514 arranged along the Y direction in FIG. 8 are commonly connected to the second common wiring 518. The end portions 516 a and 518 a of the first and second common wirings 516 and 518 are formed to extend to a position beyond the intermediate rib 506.
[0121]
A plurality of glass electrode substrates 500 are simultaneously formed on a single glass substrate and then diced when separated into one light modulation element.
[0122]
When the glass electrode substrate 500 was anodically bonded to the silicon mirror substrate 400, the end portions 516a and 518a of the first and second common wirings 516 and 518 were formed in the silicon mirror substrate 400 so as to have openings. It is exposed through the address electrode outlet 412. When the silicon mirror substrate 400 and the glass electrode substrate 500 are anodically bonded, as in the first embodiment, both end portions 404a and 404b of the torsion bar 404 of the silicon mirror substrate 400 and the frame-like portion. 406 and the rising portion 504 of the glass electrode substrate 500 are anodically bonded. Further, an intermediate portion of the torsion bar 404 of the silicon mirror substrate 400 is anodically bonded to the support column portion 508 of the glass electrode substrate 500. In the second embodiment, the partition portion 414 of the silicon mirror substrate 400 is further anodic bonded to the intermediate rib 506 of the glass electrode substrate 500.
[0123]
The cover glass substrate 600 shown in FIG. 8 has a recess 602 at a position facing the arrangement region of the micromirrors 402 formed in large numbers on the silicon mirror substrate 400. A rising portion 604 is formed on the periphery of the recess 602. In the manufacturing process, a plurality of cover glass substrates 600 are formed from a single glass substrate, and one cover glass substrate 600 shown in FIG. 8 is formed by dicing the glass substrate. Then, one side 604a of the rising portion 604 is disposed at a position where it overlaps with one end 404a of the diced torsion bar 404. The other side 604b parallel to the one side 604a of the rising portion 604 is disposed at a position where it overlaps with the other end 404b of the diced torsion bar 404. As a result, the mirror electrode 410 of the silicon mirror substrate 400 is exposed to the outside. The other two sides 604c and 604d orthogonal to the one sides 604a and 604b of the rising portion 604 are arranged at positions where they overlap with the frame-like portion 406 and the partition portion 414 of the silicon mirror substrate 400, respectively.
[0124]
As a result, as shown in FIG. 9, the address electrode outlet 412 formed in the silicon mirror substrate 400 is exposed to the outside, and the first and second common wirings formed on the glass electrode substrate 500 are exposed. Wiring to 516 and 518 is possible. After this wiring, the address electrode outlet 412 is sealed and sealed with a sealing material. Further, when the above-described dicing process is performed, in the region where the one end 404a and the other end 404b of the torsion bar 404 do not exist, as shown in FIG. 9, the rising portion 504 of the glass electrode substrate 500 and the cover glass substrate 600 A gap 511 corresponding to the thickness of the torsion bar 404 is formed between the raised portion 604 and the raised portion 604. This gap 511 is also hermetically sealed with a sealing material in the same manner as described above.
[0125]
Manufacturing process of light modulator
Next, a manufacturing process of the light modulation device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The manufacturing process of the glass electrode substrate 500 can be substantially the same as the process shown in FIG. For the cover glass substrate 600, the processes shown in FIGS. 5B to 5D may be applied in order to form the recess 602 by etching.
[0126]
In the following, points unique to the manufacturing process of the light modulation device of the second embodiment will be described.
[0127]
(1) Step of forming boron doped layer 422
In FIG. 10A, a boron doped layer 422 is formed on one surface of the silicon substrate 420. The boron doped layer 422 is formed in the same manner as in the first embodiment.
[0128]
(2) Anodic bonding process of substrates 400 and 500
A unique point in the manufacturing process of the light modulation device according to the second embodiment is that, as shown in FIG. 10B, a silicon substrate 420 on which a boron doped layer 422 is formed is anodic bonded to a glass electrode substrate 500. This is the point.
[0129]
The anodic bonding of the two substrates 400 and 500 is performed using the apparatus shown in FIG. 6 as in the first embodiment. That is, the glass electrode substrate 500 placed on the hot plate 310 is heated to a range of 250 to 450 ° C., for example, 350 ° C. At the same time, a DC power supply 312 is connected to both the substrates 400 and 500, and a minus voltage is applied to the glass electrode substrate 500 and a plus voltage is applied to the silicon mirror substrate 400, respectively. As a result, Na (plus) in the glass electrode substrate 500 moves, the connection surface of the glass electrode substrate 500 is negatively charged, the bonding surface of the silicon mirror substrate 400 is positively charged, and both bonding surfaces A large Coulomb force acts between them to effect electrostatic bonding.
[0130]
The reason why the light modulation device according to the second embodiment is suitable for high-density mounting is that when the two substrates 400 and 500 are anodically bonded, the micromirrors and wiring pattern portions already formed as in the first embodiment are used. This is because it is not necessary to perform the exact alignment with. This exact alignment is necessary when patterning the reflective layer 402a shown in FIG.
[0131]
(3) Wet etching process of silicon substrate 420
Next, as shown in FIG. 10C, the entire surface of the silicon substrate 420 formed on the boron doped layer 422 is etched. In this wet etching, the same KOH aqueous solution having a concentration of 10 to 40% by weight as in the first embodiment is used, and silicon is etched and removed according to the etching reaction equation shown in the first embodiment. In the etching end point detection, hydrogen bubbles generated by the reaction of the silicon substrate 420 are observed, and the end point of the hydrogen bubbles can be set as the end point. Alternatively, the impurity concentration of the boron-doped layer 422 is set to 1 × 1018atm / cmThreeBy setting it as the above, this boron dope layer 422 can be functioned as an etching stop layer.
[0132]
The aqueous solution used for wet etching is not limited to a KOH aqueous solution, and a TMAH aqueous solution, an EPD aqueous solution, a hydrazine aqueous solution, or the like can also be used.
[0133]
(4) Deposition step of the reflective layer 402a
Next, as illustrated in FIG. 10D, the reflective layer 402 a is formed on the entire surface of the boron doped layer 422. The reflective layer 402a is formed by evaporating aluminum (Al), for example. The thickness of the reflective layer 402a can be set to 0.2 to 2 μm as in the first embodiment.
[0134]
(5) Patterning process of the reflective layer 402a
Next, as shown in FIG. 10E, a series of photolithography steps are performed to form a resist pattern portion 424 on the reflective layer 402a. The resist pattern portion 424 includes a micro mirror 402, a torsion bar 404, a frame portion 406, a slit 408, a mirror electrode 410, an address electrode outlet 412 and a partition portion 414 formed on the silicon mirror substrate 400 shown in FIG. It corresponds to the shape.
[0135]
When the reflective layer 402a is formed of aluminum (Al), wet etching can be performed by heating a mixed solution of phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid to 30 ° C. and immersing for about 3 minutes. Thereby, as shown in FIG. 10E, the reflective layer 402a can be patterned.
[0136]
At this time, if a double-sided alignment device is used, patterning can be performed with an accuracy of 0.5 μm. That is, the position of the wiring pattern portion 510 is recognized through the microscope from the lower side of FIG. 10E, that is, from the lower side of the glass electrode substrate 500, and at the same time from the upper side of the silicon mirror substrate 400 by the microscope. Observe. And the exposure process for forming the resist pattern part 424 can be implemented on the basis of the recognition position of the wiring pattern part 510 formed in the glass electrode substrate 500. As a result, the resist pattern 424 having a shape corresponding to the micromirror 402 or the like can be formed at positions facing the first and second address electrodes 512 and 514 of the wiring pattern portion 510, thereby increasing the mounting density. However, accurate patterning can be performed.
[0137]
Further, if foreign matter is mixed in the sandwiched space before the bipolar bonding of the two substrates 400 and 500, it is extremely difficult to remove this. If the foreign matter adheres to the wiring pattern portion 510 of the glass electrode substrate 500, when the micromirror 402 is driven to be tilted, a short circuit occurs between them, resulting in a defect and a decrease in yield.
[0138]
Therefore, in the second embodiment, before anodic bonding of the two substrates 400 and 500, light is irradiated from the transparent glass electrode substrate 500 side to inspect whether foreign matter is mixed. At this time, the wiring pattern portion 510 formed on the glass electrode substrate 500 is preferably a transparent electrode, for example, ITO, instead of a metal such as Al or Ag. In this way, it is possible to detect foreign matter adhering to the ITO surface.
[0139]
(6) Dry etching process of boron doped layer 422
For etching the boron doped layer 422, dry etching is more suitable than wet etching. The reason for this is that in the case of wet etching, foreign matter may adhere from the outside or dry spots may occur in the series of steps of etching, washing and drying the boron doped layer 422, but in dry etching there is no such thing. is there.
[0140]
In order to dry-etch the boron doped layer 422, the resist pattern portion 424 is used as an etching resistant mask material. This dry etching can be performed under the same conditions as in the step of FIG. 4F of the first embodiment.
[0141]
(7) Stripping process of resist pattern portion 424
The resist pattern portion 424 can be removed by ashing by a dry process using, for example, a UV ashing apparatus.
[0142]
(8) Joining process of cover glass substrate and silicon mirror substrate
Since the cover glass substrate 600 does not require highly accurate bonding as in the first embodiment, it can be bonded by an adhesive instead of anodic bonding.
[0143]
(9) Sealing process
In order to prevent water and foreign matter from entering during dicing, the electrode extraction opening 412 shown in FIG. 9 is sealed with a sealing material. A fine gap 511 shown in FIG. 9 generated after dicing is also sealed in the same manner.
[0144]
(10) Dicing process
Each process described above is performed in a state of a silicon substrate or a glass substrate on which a plurality of substrates 400, 500 and 600 for constituting a plurality of light modulation elements can be mounted. Then, after the bonding process of the cover glass substrate 600 is completed, dicing for separating into individual light modulation elements is performed. During this dicing, the substrates 400, 500 and 600 are diced along the positions A to D shown in FIG. As a result, the plurality of torsion bars 404 that are connected to each other during assembly are separated from each other.
[0145]
(11) Wiring process
Finally, the separated mirror electrode 410 of the light modulation element and the end portions 512a and 514a of the address electrodes 512 and 514 are connected to a drive circuit (not shown) for wiring. Thereby, the light modulation device is completed.
[0146]
In the first and second embodiments described above, an example in which the silicon mirror substrate and the glass electrode substrate are anodically bonded has been described, but other bonding methods may be employed instead. Other examples include direct bonding and eutectic bonding.
[0147]
Direct bonding can be used when the mirror substrate and the electrode substrate are both silicon substrates. After thoroughly cleaning the silicon substrate and improving the wettability of the bonded surface of the silicon substrate, alignment and temporary fixing are performed at room temperature using, for example, an infrared microscope. Then, the silicon substrates temporarily bonded can be directly bonded to each other by heat treatment in a nitrogen atmosphere at 800 to 1200 ° C. and 1100 ° C. as an optimum temperature for 1 to 4 hours. Here, when the wettability of the silicon substrate is good, the silicon surface element is a Si—O—H bond. By heat-treating this, a dehydration reaction occurs to form a Si—O—Si covalent bond, and the silicon substrates are bonded to each other.
[0148]
Eutectic bonding can be used when the bonding surface of the electrode substrate is made of aluminum (Al) or gold (Au). These metals are easily alloyed at a relatively low temperature of 300 to 350 ° C. For example, when an Au film is formed on an electrode substrate by sputtering, a silicon mirror substrate is brought into contact with the surface of the Au film, and heat treatment is performed at 300 to 400 ° C. for 1 to 2 hours, Au at the bonding interface diffuses into Si. As a result, the bonding interface disappears and bonding is performed.
[0149]
Thus, the material of the electrode substrate can be variously selected according to the joining method adopted. However, when bonding is performed under heating, it is preferable that the thermal expansion coefficient is close to that of silicon.
[0150]
(Third embodiment)
The third embodiment described below shows a configuration that can reliably prevent a short circuit between the micromirror 402 and the first and second address electrodes 512 and 514. As shown in FIG. 11A, an insulating film 416 is formed on the surface of the micromirror 402 facing the first and second address electrodes 512 and 514. In this case, even if the foreign material 10 exists between the micromirror 402 and the first and second address electrodes 512 and 514, the micromirror 402 and the first and second address electrodes 512 are formed by the insulating film 416. , 514 can be prevented from being short-circuited.
[0151]
When the insulating film 416 is formed on the back side of the micromirror 402, the first and second address electrodes 512 and 514 are used as stoppers for determining the tilt angle when the micromirror 402 is tilted, as shown in FIG. It can also be used. For example, in the case of the light modulation device shown in the first embodiment, this type of insulating film can be realized by omitting the thermal oxide film peeling step shown in FIG. That is, the thermal oxide film 114 formed in FIG. 4C can also be used as an insulating film.
[0152]
In order to prevent a short circuit between the micromirror 402 and the first and second address electrodes 512 and 514, insulation is formed on the surfaces of the first and second address electrodes 512 and 514 using a sputtering apparatus or the like. You may form by an apparatus.
[0153]
When the insulating film 416 is formed on the back surface of the micromirror 402, the surfaces of the first and second address electrodes 512 and 514 are preferably formed to be rough surfaces. Thus, the contact area of the electrodes 512 and 514 that are in contact with the micromirror 402 can be reduced. If it is not formed on the rough surface, hot carriers are charged in the insulating film 416 formed on the micromirror 402, and the micromirror 402 sticks to the electrodes 512 and 514. These problems can be prevented only by making the surfaces of the electrodes 512 and 514 rough. This rough surface can be realized by forming convex portions on the electrode surface, preferably having a height of 200 angstroms or more.
[0154]
In order to make the surfaces of the first and second address electrodes 512 and 514 rough, for example, film formation may be performed using sputtered particles having a large particle diameter by changing the conditions during film formation by sputtering. Alternatively, when the electrodes 512 and 514 are formed by a vapor deposition method, the surfaces become rough surfaces.
[0155]
Alternatively, in the etching process for forming the recesses 202 and the like shown in FIG. 5C, the etching condition is changed to make the etching surface rough, thereby making the ITO film surface formed thereon rough. be able to.
[0156]
In order to reduce the contact area between the insulating film 416 formed on the micromirror 402 and the electrodes 512 and 514, as shown in FIG. 12, on both ends of the micromirror 402 and a part of the insulating film 416. It is also possible to form a micropyramid 416a that protrudes downward. In order to form the micropyramid 416a, the steps shown in FIGS. 13A to 13C may be performed. First, a flat first oxide film 430 is formed over the insulating film 416 as shown in FIG. Thereafter, a second oxide film 432 is locally formed on the first oxide film 430 and at both end portions of the micromirror 402.
[0157]
Next, the first and second oxide films 430 and 432 are etched. In this case, as shown in FIG. 13B, if the etching rate is uniform over the entire surface, the first oxide film 430 in the peripheral region is completely removed even after the first oxide film 430 in the central region is completely removed. The oxide film 430 remains. Subsequently, when the etching is continued, only the surface of the insulating film 416 in the central region is etched, and the insulating film 416 at the end thereof is not etched.
[0158]
Then, as shown in FIG. 13C, the micro-pyramid 416a formed of the insulating film 416 is formed at both ends of the micromirror 402 by removing the oxide film remaining at the end portion. Can do.
[0159]
In order to prevent charging of the insulating film 416 formed on the back surface of the micromirror 402 by the first and second address electrodes 512 and 514, as shown in FIG. It is also possible to provide a property stopper 530. In this way, even when the micromirror 402 is tilted, the distance between the insulating film 416 on the back surface side and the first and second address electrodes 512 and 514 can be increased, so that the micromirror 402 is charged due to charging. Sticking can be prevented.
[0160]
(Fourth embodiment)
Next, an embodiment in which a projector is configured using the light modulation device of the first embodiment or the second embodiment will be described with reference to FIGS.
[0161]
FIG. 15 shows an embodiment in which a projector is configured using a one-stage light modulation device 700. As shown in the figure, the white light emitted from the projection lamp 702 is condensed on the rotary color filter 706 via the condenser lens 704. The rotary color filter 706 has three color filters of R, G, and B. By rotating each color filter with respect to the condensing position of the condenser lens 704, light of different color wavelengths sequentially passes through the filter.
[0162]
The light sequentially transmitted through the “R”, “G”, and “B” filters of the rotary color filter 706 is incident on the light modulation device 700 via the condenser lens 708, the reflection mirror 710, and the half prism 712. become. In this light modulation device 700, based on the video signal from the outside, according to the driving method described above, scanning is performed to tilt the micromirrors sequentially from the end in the X direction (horizontal direction), and the Y direction (vertical direction). ) Sequentially, the incident light is reflected by the micromirrors arranged in a matrix. Thereby, the reflected light modulated according to the gradation can be obtained in each of the matrix-like pixels in which the micromirrors are arranged.
[0163]
The reflected light is incident on the projection lens 714 as parallel light via the half prism 712, and is enlarged and projected on the screen 716 via the projection lens 714.
[0164]
Here, the light modulation device 700 of this embodiment has a polarizing plate and has a light utilization efficiency of three times or more compared with a conventional liquid crystal panel having a low light utilization rate, and has sufficient brightness on the screen 716. It is possible to display an image having the same.
[0165]
Moreover, the response speed of the micromirror is 20 μsec, which is much faster than the conventional liquid crystal of 30 msec, and can prevent image flickering. Furthermore, in the case of using a conventional liquid crystal panel, since the light use efficiency is low, three liquid crystal panels corresponding to “R”, “G”, and “B” are required. The alignment adjustment in was very complicated.
[0166]
On the other hand, if the light modulation device 700 of the present embodiment is used, sufficient brightness can be obtained with only one stage as shown in FIG. 15, and alignment adjustment becomes extremely easy.
[0167]
The light modulation device 700 can be provided in two or three stages as shown in FIGS. In the case of FIG. 16, the rotary color filter 707 has “G” and “B” filters, and a spectral prism 717 that splits into two wavelengths is disposed in front of the two light modulators 700. On the other hand, in the case of FIG. 17, a rotary color filter is not used, and a spectroscopic prism 718 that performs spectroscopy in a three-wavelength region is provided in front of the three light modulation devices 700. In this way, the light modulation device 700 can be used for any two colors of wavelengths, or can be arranged in two or three stages independently for each wavelength. In this way, a brighter and clearer image can be projected on the screen 716.
[0168]
(5th Example)
FIG. 18 shows an embodiment in which the light modulation device 720 of this embodiment is applied to an electrophotographic apparatus such as a laser printer. In this embodiment, the light modulation device 720 is used as a substitute for the conventional polygon mirror. In the figure, the plurality of micromirrors 722 of the light modulation device 720 are arranged along a direction parallel to the laser light emitted from the laser light source 724.
[0169]
FIG. 18 shows a state in which the minute mirror 722 located at the right end is ON-driven, and the photosensitive drum 730 is disposed in the preceding stage in the traveling direction of the reflected light reflected when the minute mirror 722 is ON-driven. Has been placed. At this time, the other micromirrors are OFF-driven and do not block the laser beam.
[0170]
As shown in FIG. 19, the photosensitive drum 730 can be rotated clockwise, for example. Around the photosensitive drum 730, an exposure lamp 732, a developing device 734, a transfer device 736, a cleaning device 738, and a charge eliminating device 740 are arranged. When the respective micromirrors 722 of the light modulation device 720 shown in FIG. 18 are scanned in order from the right side to the left side of the drawing, the surface potential of the photosensitive drum 730 charged in advance by the exposure lamp 732 to a constant potential becomes the micromirror 722. The potential changes based on the reflected light modulated by, and a latent image is formed. As the photosensitive drum 730 rotates, the developing device 734 attaches toner to the latent image and develops it, and the transfer device 736 transfers the toner to the recording medium 744 side. The recording medium 744 is discharged after being fixed by a fixing roller 742 provided at the subsequent stage. Further, after the transfer is completed, the toner remaining on the photosensitive drum 730 is collected by the cleaning device 738, and is neutralized by the neutralizing lamp 740 to return to the initial state.
[0171]
As described above, according to this embodiment, the light modulation device 720 can be used as a substitute for the conventional polygon mirror, and the light modulation device 720 can be mounted at high density and has a high response speed. A resolution image can be recorded on the recording medium 744.
[0172]
(Sixth embodiment)
The sixth embodiment shows an embodiment in which the light modulation device of this embodiment is applied to, for example, an optical card capable of optical switching. As shown in FIG. 20, on the insulating substrate 750, a plurality of, for example, twelve induction coils 752-1 to 752-12 capable of generating an arbitrary induced voltage are provided.
[0173]
The light modulation device 760 of this embodiment is disposed at the end on the insulating substrate 750. The induction coils 752-1 to 752-12 are connected to the first and second address electrodes respectively facing the six micromirrors provided in the light modulation device 760 via the wiring pattern 754. ing.
[0174]
When this optical card is inserted into a device that can detect an optical switching signal from this optical card, 12 devices on the device side correspond to the 12 induction coils 752-1 to 752-12 formed on the insulating substrate 750, respectively. Inductive coils are arranged. When this is energized, an induction voltage is generated in each induction coil 752-1 to 752-12. Based on this induced voltage, the six micromirrors in the light modulation device 760 can be tilted and an optical switching signal modulated by the reflected light can be obtained.
[0175]
Here, since the light modulation device 760 can be formed extremely small, it can be sufficiently accommodated in a portable card. In addition, since this optical card is unrelated to the influence of magnetism, data in the card can be prevented from being read and used for crimes.
[0176]
(Seventh embodiment)
In the seventh embodiment, a light modulation device 780 according to the present invention is incorporated in an exposure apparatus, and is used to write a lot number and other wafer-specific information on the surface of a semiconductor wafer 770 to be exposed.
[0177]
Opposing to the wafer mounting table 772 on which the wafer 770 is mounted, a light source 774 for exposure is provided for the information. A reticle 776 for reducing and projecting light emitted from the light source 774 as a predetermined mask pattern image on the wafer 770 is provided between the light source 774 and the wafer mounting table 772. The light modulation device 780 incorporated in the exposure apparatus is disposed at a position where a part of light from the light source 774 is incident, and when the micromirror is turned ON, the reflected light is a predetermined position on the wafer 770. It is made to enter.
[0178]
Here, the wavelength of the light source 774 of the exposure apparatus becomes shorter as the g-line, i-line, and excimer lasers and the density of elements increase. If such short-wavelength light is modulated by an optical switching element using liquid crystal, the sealed liquid crystal is quickly deteriorated.
[0179]
Since the light modulation device 780 of the present invention only reflects this short wavelength with a micromirror, it has sufficient durability.
[0180]
As described above, when the light modulation device 780 of the present invention is used, ID information and the like can be recorded on the wafer 770 by using the light for short wavelength exposure from the light source 774, and a light source is provided separately. There is no need.
[0181]
The light modulation device according to the present invention is not limited to those applied to the various devices described above, but can be applied to devices that perform gradation modulation of light or various devices that simply perform ON / OFF modulation. For example, the light reflected by the micromirror of the light modulation device can be directly viewed, and can be applied to advertising billboards for displaying characters such as pictures and characters, or clock displays. .
[0182]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a light modulation device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged perspective view of a micromirror used in the apparatus shown in FIG.
3A is a plan view of a micromirror, and FIG. 3B is a side view of the micromirror.
4A to 4I are schematic cross-sectional views for explaining a manufacturing process of a silicon mirror substrate of the light modulation device shown in FIG.
5A to 5G are schematic cross-sectional views showing a manufacturing process of the glass electrode substrate of the light modulation device shown in FIG.
6 is a schematic explanatory view for explaining the anodic bonding step of FIG. 4 (I). FIG.
7A is a schematic explanatory diagram for explaining a state in which a plurality of light modulation devices shown in FIG. 1 are manufactured from one wafer, and FIG. 7B is one light modulation separated from the wafer. It is a schematic perspective view of an apparatus.
FIG. 8 is an exploded perspective view of an optical modulation device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view of a light modulation device according to a second embodiment.
10A to 10H are schematic cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the apparatus shown in FIG.
FIGS. 11A and 11B are schematic explanatory views for explaining a third embodiment of the present invention in which an insulating film is formed on the back surface of a micromirror, respectively.
FIG. 12 is a schematic explanatory view showing a modification of the third embodiment in which a micropyramid is provided at an end portion of an insulating film formed on the back surface of a micromirror.
FIGS. 13A to 13C are schematic cross-sectional views showing steps of forming the micropyramid shown in FIG.
FIG. 14 is a schematic explanatory view showing a modification of the third embodiment in which an insulating stopper is provided on a glass electrode substrate.
FIG. 15 is a schematic explanatory diagram of a fourth embodiment of the present invention in which a projector is configured by providing a one-stage light modulation device.
FIG. 16 is a schematic explanatory diagram showing a modification of the fourth embodiment in which a projector is configured by providing a two-stage light modulation device.
FIG. 17 is a schematic explanatory diagram illustrating a modification of the fourth embodiment in which a projector is configured by providing a three-stage light modulation device.
FIG. 18 is a schematic explanatory diagram of a fifth embodiment of the present invention in which an electrophotographic apparatus is constructed using the light modulation device of the present invention as a substitute for a polygon mirror.
FIG. 19 is a schematic explanatory diagram for explaining a configuration around the photosensitive member of the electrophotographic apparatus shown in FIG. 18;
FIG. 20 is a schematic explanatory diagram for explaining a sixth embodiment of the present invention in which an optical modulation device is applied to an optical card as an optical switching device.
FIG. 21 is a schematic explanatory diagram for explaining a seventh embodiment of the present invention in which a light modulation device is built in an exposure apparatus;
FIG. 22 is an exploded perspective view of a conventional light modulation device.
FIG. 23 is a schematic explanatory diagram for explaining an optical modulation operation of a conventional optical modulation device.
24A to 24H show a manufacturing process of the conventional light modulation device shown in FIG. 22, and are schematic explanatory views of a process of forming an intermediate layer on a lower layer.
FIGS. 25A to 25F are schematic explanatory views showing a conventional process for forming an upper layer on the intermediate layer obtained in FIG. 24; FIGS.
[Explanation of symbols]
100,400 Mirror substrate made of silicon
102,402 micro mirror
202a, 402a Reflective layer
104,404 Torsion bar
106,406 Frame-shaped part
110,420 Silicon substrate
112,422 doped layer
116 First mask
118 Second mask
200,500 Glass electrode substrate
202,502 recess
204,504 Rising part
210,508 underground
212,510 Wiring pattern section
214, 512 First address electrode
216,514 Second address electrode
218, 516 First common wiring
220, 518 Second common wiring
300,600 Cover glass substrate
310 hot plate
312 DC power supply
320,770 Semiconductor wafer
700, 720, 760, 780 light modulator
702, 714 Projection lamp
706 Rotating color filter
712 half prism
716 screen
724 Laser light source
730 Photosensitive drum
734 Development Device
736 Transfer device
750 Insulating substrate
752 induction coil
754 Wiring pattern
772 Wafer mounting table
774 Light source
776 reticle

Claims (24)

光変調装置の製造方法において、
(a)一ライン状又はマトリクス状に配列された複数の微小ミラーと、
前記複数の微小ミラーを一方向にて連結するトーションバーと、
を有し、少なくとも前記微小ミラーの片面に反射層が形成された、導電性のシリコン製ミラー基板を形成する工程と、
(b)中央領域の凹部と、
その周囲の立ち上げ部と、
前記凹部内であって各々の前記微小ミラーと対応する位置に導電層が形成され、クーロン力により前記微小ミラーを傾斜駆動させる電極群と、
前記一方向で隣合う2つの前記微小ミラー間と対応する位置にて前記凹部より突出形成された支柱部と、
を有する電極基板を形成する工程と、
(c)少なくとも前記シリコン製ミラー基板の前記トーションバーの中間部と前記電極基板の前記支柱部とを対面させて、前記シリコン製ミラー基板と前記電極基板とを接合する工程と、
を有し、
前記(a)工程は、前記トーションバーの両端が連結され、前記微小ミラーが配置される領域を囲む枠状部が、前記シリコン製ミラー基板に形成される工程を含み、
前記(c)工程は、前記シリコン製ミラー基板の前記枠状部及び前記トーションバーの両端部と、前記電極基板の前記立ち上げ部とを接合する工程を含み、
前記(c)工程の後に、前記トーションバーの両端部を、前記シリコン製ミラー基板の前記枠状部から切り離す工程を設けたことを特徴とする光変調装置の製造方法。
In the manufacturing method of the light modulation device,
(A) a plurality of micromirrors arranged in a line or matrix;
A torsion bar that connects the plurality of micromirrors in one direction;
And forming a conductive silicon mirror substrate having a reflective layer formed on at least one surface of the micromirror, and
(B) a recess in the central region;
The surrounding startup section,
A conductive layer is formed at a position corresponding to each of the micromirrors in the recess, and an electrode group that tilts the micromirrors by Coulomb force;
A column portion that protrudes from the recess at a position corresponding to between the two micromirrors adjacent in the one direction;
Forming an electrode substrate having:
(C) at least an intermediate portion of the torsion bar of the silicon mirror substrate and the support portion of the electrode substrate are faced to join the silicon mirror substrate and the electrode substrate;
Have
The step (a) includes a step in which both ends of the torsion bar are connected and a frame-like portion surrounding a region where the micromirror is disposed is formed on the silicon mirror substrate,
The step (c) includes a step of joining the frame-like portion of the silicon mirror substrate and both end portions of the torsion bar and the rising portion of the electrode substrate,
A method for manufacturing an optical modulation device, comprising the step of separating both end portions of the torsion bar from the frame-shaped portion of the silicon mirror substrate after the step (c).
請求項1において、
前記(a)工程は、
シリコン基板中に不純物をドープしてドープ層を形成する工程と、
前記シリンコ基板の一面に窓形成用の第1のマスクを、他の一面に前記複数の微小ミラー、前記トーションバー及び前記枠状部を形成するための第2のマスクをそれぞれパターニングする工程と、
前記第1のマスクを用いて、前記ドープ層が露出するまで前記シリコン基板をエッチングする工程と、
前記第2のマスクを用いて、前記ドープ層をエッチングする工程と、
前記第1、第2のマスクを除去し、前記ドープ層により前記微小ミラー、トーションバー及び枠状部を形成する工程と、
前記ドープ層の前記微小ミラーの片面に前記反射層を形成する工程と、
を有して、前記シリコン製ミラー基板を形成することを特徴とする光変調装置の製造方法。
In claim 1,
The step (a)
Forming a doped layer by doping impurities in the silicon substrate;
Patterning a first mask for forming a window on one surface of the silicon substrate, and a second mask for forming the plurality of micromirrors, the torsion bars, and the frame-shaped portion on the other surface;
Etching the silicon substrate using the first mask until the doped layer is exposed;
Etching the doped layer using the second mask;
Removing the first and second masks and forming the micromirrors, torsion bars and frame-like portions with the doped layer;
Forming the reflective layer on one side of the micromirror of the doped layer;
And forming the silicon mirror substrate.
一ライン状又はマトリクス状に複数の微小ミラーを備えた光変調装置の製造方法において、
(a)中央領域の凹部と、
その周囲の立ち上げ部と、
前記凹部内であって各々の前記微小ミラーと対応する位置に導電層が形成され、クーロン力により前記微小ミラーを傾斜駆動させる電極群と、
一方向で隣合う2つの前記微小ミラー間と対応する位置にて前記凹部内に突出形成された支柱部と、
を有する電極基板を形成する工程と、
(b)片面に不純物がドープされたドープ層が形成されたシリコン基板と、前記電極基板とを、少なくとも前記電極基板の前記支柱部と前記ドープ層とを対面させて接合する工程と、
(c)前記ドープ層を残して前記シリコン基板をエッチングして除去する工程と、
(d)前記ドープ層の表面に反射層を形成する工程と、
(e)前記ドープ層及び反射層をエッチングして、
前記電極群と対向する位置に複数の前記微小ミラーを形成し、
前記複数の微小ミラーを前記一方向にて連結し、該一方向にて隣合う2つの前記微小ミラー間で前記支柱部と接合され、かつ、その両端が前記立ち上がり部又は支柱部と接合されたトーションバーを形成し、
前記ドープ層及び反射層からシリコン製ミラー基板を形成する工程と、
を有し、
前記(e)工程は、前記トーションバーの両端が連結され、前記微小ミラーが配置される領域を囲む位置にて前記立ち上げ部と接合された枠状部を、前記シリコン製ミラー基板に形成する工程を含み、
前記(e)工程の後に、前記トーションバーの両端部を、前記シリコン製ミラー基板の前記枠状部から切り離す工程を設けたことを特徴とする光変調装置の製造方法。
In the manufacturing method of the light modulation device provided with a plurality of micromirrors in one line or matrix,
(A) a recess in the central region;
The surrounding startup section,
A conductive layer is formed at a position corresponding to each of the micromirrors in the recess, and an electrode group that tilts the micromirrors by Coulomb force;
A strut portion that protrudes into the recess at a position corresponding to between the two micromirrors adjacent in one direction;
Forming an electrode substrate having:
(B) a step of bonding a silicon substrate on which a doped layer doped with impurities is formed on one side and the electrode substrate with at least the support portion of the electrode substrate facing the doped layer;
(C) etching and removing the silicon substrate leaving the doped layer;
(D) forming a reflective layer on the surface of the doped layer;
(E) etching the doped layer and the reflective layer;
Forming a plurality of the micromirrors at a position facing the electrode group;
The plurality of micromirrors are connected in the one direction, and are joined to the support column between two adjacent micromirrors in the one direction, and both ends thereof are joined to the rising portion or the support column. Forming a torsion bar,
Forming a silicon mirror substrate from the doped layer and the reflective layer;
Have
In the step (e), both ends of the torsion bar are connected, and a frame-like portion joined to the rising portion is formed on the silicon mirror substrate at a position surrounding the region where the micromirror is arranged. Including steps,
A method of manufacturing an optical modulation device, comprising the step of separating both end portions of the torsion bar from the frame-shaped portion of the silicon mirror substrate after the step (e).
請求項2または3において、
前記ドープ層の不純物濃度は1×1018atm/cm以上であり、
前記シリコン基板のエッチング時に前記ドープ層をエッチングストップ層として用いることを特徴とする光変調装置の製造方法。
In claim 2 or 3,
The impurity concentration of the doped layer is 1 × 10 18 atm / cm 3 or more,
A method of manufacturing a light modulation device, wherein the doped layer is used as an etching stop layer during etching of the silicon substrate.
請求項3において、
前記電極基板は光透過性を有するガラス製電極基板にて形成され、
前記ガラス製電極基板側から前記電極群のパターンの位置を観測し、そのパター位置を基準にして、前記(e)工程のエッチングのためのマスクパターン合わせ実施することを特徴とする光変調装置の製造方法。
In claim 3,
The electrode substrate is formed of a glass electrode substrate having optical transparency,
A position of the pattern of the electrode group is observed from the glass electrode substrate side, and a mask pattern for etching in the step (e) is aligned based on the pattern position. Production method.
請求項1乃至5のいずれかにおいて、
前記電極基板は、アルカリ金属を含有するガラス製電極基板にて形成され、
前記接合工程として陽極接合法を用いることを特徴とする光変調装置の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The electrode substrate is formed of a glass electrode substrate containing an alkali metal,
An anodic bonding method is used as the bonding step.
請求項6において、
前記立ち上げ部及び支柱部と対応する位置をマスクして、アルカリ金属を含有するガラス板をエッチングして、所定深さの前記凹部を形成する工程と、
前記凹部の底面に、前記電極群を形成する工程と、
により、前記ガラス製電極基板を形成することを特徴とする光変調装置の製造方法。
In claim 6,
Masking the position corresponding to the raised portion and the column portion, etching a glass plate containing an alkali metal, and forming the concave portion of a predetermined depth;
Forming the electrode group on the bottom surface of the recess;
The method for manufacturing a light modulation device is characterized in that the glass electrode substrate is formed.
請求項5乃至7のいずれかにおいて、
前記電極群を透明電極にて形成し、
前記ガラス製電極基板と前記シリコン製ミラー基板との間に、異物混入があるか否かを前記ガラス製電極基板側から検査する工程をさらに有することを特徴とする光変調装置の製造方法。
In any of claims 5 to 7,
Forming the electrode group with a transparent electrode;
A method for manufacturing a light modulation device, further comprising the step of inspecting from the glass electrode substrate side whether foreign matter is mixed between the glass electrode substrate and the silicon mirror substrate.
請求項1乃至8のいずれかにおいて、
前記微小ミラーが前記電極群と対向する面側に、絶縁膜を形成する工程をさらに有することを特徴とする光変調装置の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or 8.
The method of manufacturing a light modulation device, further comprising the step of forming an insulating film on the side of the micromirror facing the electrode group.
請求項9において、
前記微小ミラーに形成された前記絶縁膜と対向する前記電極郡の表面を粗面に形成することを特徴とする光変調装置の製造方法。
In claim 9,
A method of manufacturing a light modulation device, comprising: forming a rough surface of the electrode group facing the insulating film formed on the micromirror.
請求項9において、
前記絶縁膜上であって、前記トーションバーより離れた位置に絶縁性突起を形成する工程をさらに有することを特徴とする光変調装置の製造方法。
In claim 9,
A method of manufacturing a light modulation device, further comprising forming an insulating protrusion on the insulating film at a position away from the torsion bar.
請求項9において、
前記電極基板の前記凹部の底面より、前記立ち上げ部及び前記支柱部の天面より低い高さで突出形成され、傾斜駆動時に前記微小ミラーと当接して傾き角を決定する絶縁性ストッパーを形成する工程をさらに有することを特徴とする光変調装置の製造方法。
In claim 9,
Forms an insulating stopper that protrudes from the bottom surface of the concave portion of the electrode substrate at a height lower than the top surface of the rising portion and the column portion, and determines an inclination angle by abutting with the minute mirror during inclination driving. A method for manufacturing a light modulation device, further comprising the step of:
請求項1乃至12のいずれかにおいて、
前記シリコン製ミラー基板を覆い、かつ、傾斜駆動される前記微小ミラーと干渉しない位置にて、前記シリコン製ミラー基板上に透明カバー基板を接合する工程をさらに有することを特徴とする光変調装置の製造方法。
In any one of Claims 1 to 12,
A light modulation device further comprising a step of bonding a transparent cover substrate on the silicon mirror substrate at a position that covers the silicon mirror substrate and does not interfere with the micromirror that is tilted. Production method.
不純物がドープされた導電性のシリコン製ミラー基板と、電極基板とが接合されて一体化され、
前記シリコン製ミラー基板は、
一ライン状又はマトリクス状に配列され、片面に反射層が形成された複数の微小ミラーと、
前記複数の微小ミラーを一方向にて連結するトーションバーと、
を有し、
前記電極基板は、
中央領域の凹部と、
その周囲の立ち上げ部と、
前記凹部内であって各々の前記微小ミラーと対応する位置に形成され、クーロン力により前記微小ミラーを傾斜駆動させる電極群と、
前記一方向で隣合う2つの前記微小ミラー間と対応する位置にて前記凹部に突出形成された支柱部と、
を有し、
少なくとも前記シリコン製ミラー基板の前記トーションバーの中間部と前記電極基板の前記支柱部とが対面して、前記シリコン製ミラー基板と前記電極基板とが接合され、
前記シリコン製ミラー基板の製造段階で前記トーションバーの両端と連結されていた第1の対向二辺と、前記第1の対向二辺を連結する第2の対向二辺を有する四角枠状の枠状部のうち、前記枠状部が前記電極基板と接合された後に前記第1の対向二辺が切断されて前記トーションバーの両端が露出され、前記第2の対向二辺は前記電極基板と接合されて残存していることを特徴とする光変調装置。
The conductive silicon mirror substrate doped with impurities and the electrode substrate are joined and integrated,
The silicon mirror substrate is
A plurality of micromirrors arranged in a line or matrix and having a reflective layer formed on one side;
A torsion bar that connects the plurality of micromirrors in one direction;
Have
The electrode substrate is
A recess in the central region;
The surrounding startup section,
An electrode group formed in a position corresponding to each of the micromirrors in the recess, and driving the micromirrors to be inclined by Coulomb force;
A strut portion formed to project into the recess at a position corresponding to between the two micromirrors adjacent in the one direction;
Have
At least an intermediate portion of the torsion bar of the silicon mirror substrate and the support portion of the electrode substrate face each other, and the silicon mirror substrate and the electrode substrate are bonded,
A square frame-like frame having first opposing two sides connected to both ends of the torsion bar in the manufacturing stage of the silicon mirror substrate and a second opposing two sides connecting the first opposing two sides The first opposed two sides are cut after the frame-shaped portion is bonded to the electrode substrate, and both ends of the torsion bar are exposed, and the second opposed two sides are connected to the electrode substrate. A light modulation device characterized in that it remains bonded.
請求項14において、
前記電極基板は、アルカリ金属を含有するガラス製電極基板にて形成され、
前記ガラス製電極基板と前記シリコン製ミラー基板とが陽極接合されていることを特徴とする光変調装置。
In claim 14,
The electrode substrate is formed of a glass electrode substrate containing an alkali metal,
The light modulation device, wherein the glass electrode substrate and the silicon mirror substrate are anodically bonded.
請求項14又は15において、
前記微小ミラー上に形成された反射層の全表面が、入射角と等しい反射角にて入射光を反射させる平坦面にて形成されていることを特徴とする光変調装置。
In claim 14 or 15,
The light modulation device, wherein the entire surface of the reflection layer formed on the micromirror is formed as a flat surface that reflects incident light at a reflection angle equal to the incident angle.
請求項14乃至16のいずれかにおいて、
前記電極群が透明電極にて形成されていることを特徴とする光変調装置。
In any of claims 14 to 16,
The light modulation device, wherein the electrode group is formed of a transparent electrode.
請求項14乃至17のいずれかにおいて、
前記微小ミラーが前記電極群と対向する面側に、絶縁膜が形成されていることを特徴とする光変調装置。
In any of claims 14 to 17,
An optical modulation device, wherein an insulating film is formed on a surface of the micromirror facing the electrode group.
請求項18において、
前記微小ミラーに形成された前記絶縁膜と対向する前記電極群の表面が粗面に形成されていることを特徴とする光変調装置。
In claim 18,
The light modulation device characterized in that the surface of the electrode group facing the insulating film formed on the micromirror is formed to be a rough surface.
請求項19において、
前記電極群の前記表面に200オングストローム以上の高さの凸部が設けられて、前記粗面が形成されていることを特徴とする光変調装置。
In claim 19,
The light modulation device, wherein the surface of the electrode group is provided with a convex portion having a height of 200 angstroms or more to form the rough surface.
請求項18において、
前記絶縁膜上であって、前記トーションバーより離れた位置に絶縁性突起が形成されていることを特徴とする光変調装置。
In claim 18,
An optical modulation device, wherein an insulating protrusion is formed on the insulating film at a position away from the torsion bar.
請求項18において、
前記ガラス製電極基板の前記凹部の底面より、前記立ち上げ部及び前記支柱部の天面より低い高さで突出形成され、傾斜駆動時に前記微小ミラーと当接して傾き角を決定する絶縁性ストッパーをさらに有することを特徴とする光変調装置。
In claim 18,
An insulating stopper that protrudes from the bottom surface of the concave portion of the glass electrode substrate at a height lower than the top surface of the rising portion and the support column and determines the tilt angle by abutting against the micromirror during tilt driving An optical modulation device further comprising:
請求項14乃至22のいずれかにおいて、
前記シリコン製ミラー基板を覆い、かつ、傾斜駆動される前記微小ミラーと干渉しない位置にて、前記シリコン製ミラー基板上に透明カバー基板が接合されていることを特徴とする光変調装置。
23. Any one of claims 14-22.
A light modulation device, characterized in that a transparent cover substrate is bonded onto the silicon mirror substrate at a position that covers the silicon mirror substrate and does not interfere with the micromirror that is tilted.
請求項14乃至23のいずれかに記載の光変調装置を有することを特徴とする電子機器。  24. An electronic apparatus comprising the light modulation device according to claim 14.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6969635B2 (en) * 2000-12-07 2005-11-29 Reflectivity, Inc. Methods for depositing, releasing and packaging micro-electromechanical devices on wafer substrates
WO2000047598A1 (en) * 1999-02-10 2000-08-17 Macrogen Inc. Method and apparatus for compound library preparation using optical modulator
US7099065B2 (en) * 2000-08-03 2006-08-29 Reflectivity, Inc. Micromirrors with OFF-angle electrodes and stops
US7307775B2 (en) * 2000-12-07 2007-12-11 Texas Instruments Incorporated Methods for depositing, releasing and packaging micro-electromechanical devices on wafer substrates
JP2002258174A (en) * 2001-03-02 2002-09-11 Seiko Epson Corp Optical modulator and electronic apparatus having the same
JP2003005101A (en) * 2001-06-26 2003-01-08 Seiko Epson Corp Optical modulation device and method for manufacturing the same
KR100434541B1 (en) 2001-08-24 2004-06-05 삼성전자주식회사 Optical scanner and manufacturing method thereof
US20030202264A1 (en) * 2002-04-30 2003-10-30 Weber Timothy L. Micro-mirror device
JP4025990B2 (en) 2002-09-26 2007-12-26 セイコーエプソン株式会社 Mirror device, optical switch, electronic device, and mirror device driving method
JP4357317B2 (en) 2003-05-13 2009-11-04 富士通株式会社 Tilt mirror control device and control method
JP2007286172A (en) * 2006-04-13 2007-11-01 Pentax Corp Micromirror and method of forming electrode
JP2009069457A (en) 2007-09-13 2009-04-02 Seiko Epson Corp Optical scanning element, and image display device
JP5573212B2 (en) * 2010-02-08 2014-08-20 株式会社ニコン Spatial light modulation element, manufacturing method of spatial light modulation element, illumination light generator and exposure apparatus
WO2012105055A1 (en) * 2011-02-04 2012-08-09 株式会社日立製作所 Optical filtering method, device therefor, substrate-defect inspection method, and apparatus therefor
JP5867736B2 (en) * 2011-02-04 2016-02-24 株式会社日立製作所 Optical filtering device, defect inspection method and apparatus
JP2012226157A (en) * 2011-04-20 2012-11-15 Sumitomo Precision Prod Co Ltd Mirror device and method of manufacturing the same
DE102011052336A1 (en) * 2011-08-01 2013-02-07 Leica Microsystems Cms Gmbh Device for variable deflection of light
US8947755B2 (en) * 2012-02-21 2015-02-03 Hitachi-Lg Data Storage Inc. Optical scanning device and image display apparatus
US10589980B2 (en) * 2017-04-07 2020-03-17 Texas Instruments Incorporated Isolated protrusion/recession features in a micro electro mechanical system

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