JP5445378B2 - 光偏向装置および光偏向装置の製造方法 - Google Patents
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Description
(特徴1)光偏向装置は、半導体プロセス(犠牲層プロセスを含む)を利用した製造方法によって製造される。
実施例1に係る第1の製造方法によって製造される、第1の光偏向装置20について説明する。図1は、光偏向装置20の平面図である。図2は、図1のII−II線断面図である。図3は、図1のIII−III線断面図である。図2に示すように、光偏向装置20は、基板下層200と、基板下層200の上面側に積層された基板上層210を備えている。また、可動部220を基板下層200に対して揺動可能に支持する、1対の可撓梁241a、241b(図1参照)が形成されている。
次に、実施例1に係る第1の製造方法について、図6〜図19を用いて説明する。第1の製造方法は、光偏向装置20を半導体プロセス(犠牲層プロセスを含む)を利用して製造する方法である。
第1の製造方法では、最初に基板下層200を構成する各層を形成する。まず、図6に示すような材料ウェハ931を準備する。材料ウェハ931の材料には、例えば単結晶シリコン基板を用いることができる。次に、熱酸化等を行い、材料ウェハ931の上面に酸化膜から成る絶縁層932を形成する。次に、絶縁層932の上面にポリシリコン等を材料とする導電層を成膜し、フォトエッチングを行ってパターニングして、導電層933a、933bを形成する。ここで、フォトエッチングとは、フォトリソグラフィーからエッチングまでの一連の処理を意味する。さらに熱酸化等を行うことで、絶縁層932、導電層933aおよび933bの上面に、絶縁層934を形成する。これにより、図7に示す構造を形成することができる。絶縁層932、934は、それぞれ絶縁層202、203となる層である。導電層933a、933bは、それぞれ固定電極204a、204bとなる層である。
犠牲層形成工程では、絶縁層934の上面にポリシリコン等を材料とする犠牲層935を形成する。犠牲層935を形成した段階では、導電層933aおよび933bによる段差によって、犠牲層935の上面にも段差が形成される。そして、犠牲層935の上面に形成されている段差を、CMP(Chemical Mechanical Polishing)等によって平坦化する。これにより、図8に示す平坦な犠牲層935を形成することができる。犠牲層935の上面に段差が残った状態で可動部220を作成すると、可動部220の表面に段差が残る。そして、可動部220に段差が残った状態で、可動部220上面に反射膜を形成すると、当該段差によって反射膜の反射率が低下してしまう。よって、犠牲層935の上面をCMPで平坦化することで、このような事態が発生することを防止できる。
エッチング用マスク形成工程では、熱酸化等を行い、犠牲層935の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク936を成膜する。エッチング用マスク936上に塗布したレジストをフォトリソグラフィーによりパターニング処理することによって、エッチング用マスクをフォトエッチング処理し、エッチングホール950を形成する。これにより、図9に示すように、エッチングホール950を有する、エッチング用マスク936が形成される。
等方性エッチング工程では、エッチング用マスク936のエッチングホール950を通して、犠牲層935に等方性エッチング処理を行う。等方性エッチングの例としては、XeF2(二フッ化キセノン)ガス等を用いたドライエッチングが挙げられる。また、界面活性剤入りTMAH(Tetra methyl ammonium hydroxide)等を用いたウェットエッチングが挙げられる。図9に示す積層体に対して、等方性エッチング処理を行うと、図10に示すように、エッチングホール950の開口部を中心として、窪み部951が形成される。等方性エッチングでは、縦横方向に同時にエッチングされるため、アンダーカット(エッチングホール950の横方向へのエッチング)が発生する。よって、エッチングによって犠牲層935に形成される窪み部951の断面形状を、半円形状にすることができる。また、窪み部951の半円形状における半径の値は、等方性エッチング処理の処理時間によって調整することができる。その後、エッチング用マスク936を除去することにより、図11に示すように、犠牲層935に窪み部951が形成されている形状が得られる。
可動部形成工程では、犠牲層935の上面に可動部220となる層を形成すると同時に、可撓梁241a、241b、基板上層210となる絶縁層223層を形成する。そのために、図11に示す積層体に熱酸化等を行い、犠牲層935の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク946を成膜する。エッチング用マスク946上に塗布したレジストをフォトリソグラフィーによりパターニング処理する。パターニング処理は、可動部220の大きさおよび形状にあわせて行われる。これにより、図12に示すようにパターニングされたエッチング用マスク946が得られる。パターニングされたエッチング用マスク946のエッチングホールを通して、犠牲層935を異方性エッチング処理する。異方性エッチングの例としては、RIE(Reactive Ion Etching)が挙げられる。その後、エッチング用マスク946を除去することにより、図13に示す形状が得られる。
可動部形成工程の後に、犠牲層を除去する犠牲層除去工程を行う。犠牲層除去工程では、絶縁層934と絶縁層937との間の犠牲層935を除去する。具体的には、図18に示す積層体に対して、XeF2ガスによる等方性エッチング等を行うと、エッチングホール961aおよび961bを通して犠牲層935が除去される。図18の工程で行われる等方性エッチング処理は、犠牲層935が完全に除去されるまで行なわれる。これによって、図19に示すように、可動部220に相当する層を基板下層200に相当する層から離反させることができる。なお、図19に示す光偏向装置は、図1、図2および図3に示す光偏向装置20に相当する。
実施例2に係る第2の製造方法によって製造する第2の光偏向装置30について説明する。図23は、光偏向装置30の平面図である。図24は、図23のXXIV−XXIV線断面図である。図24において、可動部320の下面には、基板下層300側へ突出している突起部321、328a、328bが形成されている。また、可動部320の上面には、陥没部326、329a、329bが形成されている。陥没部326は、突起部321に対応する位置に形成されている。また、陥没部329aは突起部328aに対応する位置に形成されており、陥没部329bは突起部328bに対応する位置に形成されている。ここで、突起部321の頂点と可動部320の端部下面とを結んだ線を、線L1と定義する。同様に、突起部321の頂点と可動部320の端部下面とを結んだ線を、線L2と定義する。突起部328aの可動部320下面からの突出高さは、線L1を越えて基板下層300側へ突出しない高さにされている。同様に、突起部328bの頂点の高さは、線L2を越えて基板下層300側へ突出しない高さにされている。また図23において、突起部328aおよび328bは、可動部320の端部320aから、可動部320の端部320bへ至る全長に渡って、連続して形成されている。なお、光偏向装置30のその他の構造は、実施例1の光偏向装置20と同様であるため、詳細な説明は省略する。
次に、実施例2に係る第2の製造方法について、図26〜図32を用いて説明する。実施例2に係る第2の製造方法は、犠牲層形成工程、エッチング用マスク形成工程、等方性エッチング工程、可動部形成工程、犠牲層除去工程をこの順序で含んでいる。そして、実施例2に係る第2の製造方法は、実施例1に係る第1の製造方法(図6〜図19)と比して、エッチング用マスク形成工程、および等方性エッチング工程に差異点が存在している。よって以下では、実施例1に係る第1の製造方法と異なる点を重点的に説明する。
エッチング用マスク形成工程では、熱酸化等を行い、犠牲層835の上面に酸化膜から成るエッチング用マスク836を成膜する。エッチング用マスク836上に塗布したレジストをフォトリソグラフィーによりパターニング処理することによって、エッチング用マスクをフォトエッチング処理し、エッチングホール850、852a、852bを形成する。これにより、図26に示すように、複数のエッチングホールを有する、エッチング用マスク836を形成する。
等方性エッチング工程では、エッチングホール850、852a、852bを通して、犠牲層835に等方性エッチング処理を行う。図26に示す積層体に対して、等方性エッチング処理を行うと、図27に示すように、エッチングホール850の開口部を中心として、窪み部851が形成される。同様に、エッチングホール852aおよび852bの開口部を中心として、窪み部853aおよび853bが形成される。窪み部の深さは、エッチングホールの開口径が大きくなるほど、深く形成される。これは、開口径が大きくなるほど、エッチング面積が大きくなるためである。また、開口径が大きくなるほど、エッチング用のガスや薬液等が入り込みやすくなるためである。その後、エッチング用マスク836を除去することにより、図28に示すように、犠牲層835に窪み部851、853a、853bが形成されている形状が得られる。
上記の実施例においては、1対の可撓梁を備えた1軸駆動型の光偏向装置を例示して説明したが、2対の可撓梁を備えており、互いに直交する2軸を揺動軸として可動部を揺動させることが可能な、2軸駆動型の光偏向装置に対しても、本発明に係る第1、第2の製造方法を適用することが可能である。エッチング用マスク形成工程において、エッチングホールのパターニングを調整することによって、2軸駆動型の光偏向装置においても、可動部の下面に突起部を有する構造を容易に形成することができ、また、基板と可動部とを半導体プロセスを利用した製造方法によって一体的に形成することができる。
210 基板上層
220、320 可動部
221、321、328a、328b 突起部
241a、241b 可撓梁
204a、204b、304a、304b 固定電極
225、325 導電層
328a、328b 突起部
935 犠牲層
Claims (7)
- 基板と、
平板形状の可動部と、
前記可動部を前記基板から離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持している可撓梁と、
前記可動部の下面に対向する位置において前記基板に設けられている固定電極と、
前記可動部に設けられている可動電極と、
を備えており、
前記可動部の下面には、前記基板側へ突出している突起部が形成されており、
前記突起部は、前記可動部の揺動軸を含み前記可動部に垂直な面の面内に頂点を有しており、
前記可動部を揺動させている期間において、前記突起部が前記基板に接触していることを特徴とする光偏向装置。 - 前記揺動軸に垂直な断面における前記突起部の前記頂点の形状が、曲面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光偏向装置。
- 前記揺動軸に垂直な断面における前記突起部の断面形状は、一定厚さの板状部材が前記基板側へ突出するように屈曲している形状であり、
前記揺動軸に垂直な断面における前記可動部の断面形状は、前記一定厚さの前記板状部材が前記突起部の始点部から前記揺動軸から遠ざかる方向に向けて同一平面内で伸びている形状であることを特徴とする請求項1または2に記載の光偏向装置。 - 前記可動部の一端には第1の可撓梁が接続されており、
前記可動部の他端には第2の可撓梁が接続されており、
前記第1の可撓梁と前記第2の可撓梁とは前記揺動軸を共通にしており、
前記突起部は、前記第1の可撓梁の接続部から前記第2の可撓梁の接続部へ至る全長に渡って連続して形成されていることを特徴とする請求項1ないし3の何れか一項に記載の光偏向装置。 - 前記可動部の下面に、前記基板側へ突出している少なくとも1つの第2突起部がさらに形成されており、
前記第2突起部の第2頂点の可動部下面からの突出高さが、前記突起部の前記頂点と前記可動部の端部とを結んだ線を越えて基板側へ突出しない高さにされていることを特徴とする請求項1ないし4の何れか一項に記載の光偏向装置。 - 前記固定電極および前記可動電極に前記可動部を揺動させるための電圧を印加した場合に、前記可動部の側端が前記基板に接触するより先に前記突起部が前記基板に接触するように、前記可撓梁の断面形状が設定されていることを特徴とする請求項1ないし5の何れか一項に記載の光偏向装置。
- 基板と、
平板形状の可動部と、
前記可動部を前記基板から離反した位置で揺動軸の周りに揺動可能に支持している可撓梁と、
前記可動部の下面に対向する位置において前記基板に設けられている固定電極と、
前記可動部に設けられている可動電極と、
を備えており、
前記可動部の下面には、前記可動部の揺動軸を含み前記可動部に垂直な面の面内に頂点を有するように、前記基板側へ突出している突起部が形成されており、
前記可動部を揺動させている期間において、前記突起部が前記基板に接触している光偏向装置の製造方法であって、
前記基板となる材料ウェハの上面に、犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
前記犠牲層の上面に、前記突起部を形成する部分にエッチングホールを有するエッチング用マスクを形成するエッチング用マスク形成工程と、
前記エッチングホールを通して前記犠牲層を等方性エッチング処理する等方性エッチング工程と、
前記等方性エッチング処理が行われた前記犠牲層に、前記可動部を形成する可動部形成工程と、
前記可動部形成工程の後に、前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、
を含む光偏向装置の製造方法。
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JP2010170268A JP5445378B2 (ja) | 2010-07-29 | 2010-07-29 | 光偏向装置および光偏向装置の製造方法 |
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