JPH02101402A

JPH02101402A - 反射鏡装置

Info

Publication number: JPH02101402A
Application number: JP25610988A
Authority: JP
Inventors: Akira Fujimoto; 晶藤本; Masao Hirano; 平野　正夫; Yoshitoshi Sunakawa; 佳敬砂川; Masatoshi Oba; 正利大場
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1988-10-11
Filing date: 1988-10-11
Publication date: 1990-04-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈発明の分野〉この発明は光ピツクアップ等のマイクロ・オブテイクス
分野に用いられる反射鏡装置に関するものである。

〈従来技術と課題〉従来のこの種装置では、アルミニウム等からなる金属製
の本体の主面に、反射層として金をコーティングして反
射鏡を構成したものが多く、小形であっても、比較的高
い精度および反射率のものを比較的安価に得ることがで
きる。

しかし、上記従来のものは、反射面の曲率が本体の成形
加工と同時に決まってしまい、凹もしくは凸面鏡では、
焦点が一定に固定されている。そのため、光学系の制御
や微調整を行うためには、少なくとも光学系の一部に制
御部や可動部を設ける必要があり、制御系や駆動系が複
雑になる。

〈発明の目的〉この発明は上記従来のものの問題点を解消するためにな
されたもので、印加電圧により反射面の曲率を可変設定
でき、外部の駆動系や制御系の簡素化が図れる反射鏡装
置を提供することを目的としている。

〈発明の構成と効果〉この発明に係る反射鏡装置は、互いに対向する１対の電
極層の一方を構成する導電性薄膜を、半導体基板の一側
面に絶縁薄膜を介して形成し、上配電極層および絶縁薄
膜の一部を厚さ方向へ変位可能に設定する空所を上記基
板に形成して、上記１対の電極間に電圧を印加した際に
生起する静電吸引力で凹入状に変形する反射鏡部を上記
絶縁薄膜および電極層の変位部で構成したものである。

この発明によれば、薄膜状の反射鏡部を静電吸引力で凹
入状に変形させるようにしたから、印加電圧でその凹入
面の曲率を調整でき、換言すれば、光学系に使用した際
に、複雑な可動部や微調機構が不要となり、光学系全体
の小形化や簡素化に有利となる。

〈実施例の説明〉この発明の実施例に先立って、第１図により原理的構成
の説明をする。

第１図において、１はｎ形もしくはｐ形の半導体基板で
あり、この基板１上には、絶縁薄膜２を介して反射面を
兼ねた一方の電極層３が形成されている。４は絶縁薄膜
２および電極層３の中央部５に対応して上記基板１に形
成された空所であり、上記中央部５を厚さ方向へ変位可
能に設定している。この空所４の底面には、絶縁薄膜６
を介して他方の電極層７が形成されている。上記中央部
５は上記電極層３．７間に電圧Ｖを印加した際に生起さ
れる静電吸引力で凹入状に変形する反射鏡部を構成して
いる。

すなわち、上記反射鏡部５は印加電圧Ｖにより平面鏡か
ら凹面鏡となり、その曲率は上記印加電圧Ｖの大きさに
より制御可能となる。

つぎに、この発明の詳細な説明する。

第２図および第３図はそれぞれこの発明に係るハイブリ
ット形の反射鏡装置の一例を示す断面図および斜視図で
ある。

同図において、１１はガラス等の絶縁基板で、その上面
には、導電性薄膜からなる固定側電極層１２が被着され
ている。１３は一側面に絶縁薄膜として二酸化シリコン
（以下、ＳｉＯ□と称す）の薄膜１４が形成された半導
体基板、たとえばシリコン基板、１５はシリコン基板１
３の中央部の他側面に形成された空所、たとえば円形の
孔部であり、Ｓｉｎ、の薄膜１４の中央部を厚さ方向へ
変位可能に設定するものである。１６は上記５ｉ０２の
薄膜１４に積層された可動側電極層である。上記Ｓｉｎ
。

の薄膜１４および電極層１６の中央部は反射鏡部１７を
構成しており、上記両型極層１２．１６間に印加された
電圧により、該固定側電極Ｊｌ１１２側へ凹入変形する
ようになっている。上記シリコン基板１３は上記５ｉｎ
２の薄膜１４側を下側にして上記ガラス基板１１上にス
ペーサ部材１８を介して接合されている。なお、１９は
シリコン基板１３の他側面に形成されたＳｉＯ，の薄膜
である。

上記ハイブリット形の反射鏡装置の製造はつぎのように
して行われる。まず、上下両側面を鏡面研磨した面方位
（Ｚｏｏ）のシリコン基板１３の両側面に、熱酸化法も
しくはＣＶＤ法あるいはスパッタリング法等により、厚
さ４０００〜５０００Ａの５ｉｎ２薄膜１９．１４を第
４ａ図のように形成し、さらに下側の薄膜１４上に、厚
さ１０００λ程度の金薄ｆｆ！１６を真空蒸着により被
着する。つぎに、上記シリコン基板１３の上面にＳｉｎ
、の薄膜１９を介して第４ｂ図のように所定のパターン
のフォトレジスト２０を塗布し、フォトリソグラフィー
により円形の窓孔２１を形成する。

上記シリコン基板１３を、ＨＦ：ＮＨ４Ｆの比がに６の
エツチング液に浸漬してフォトレジスト２０の窓孔２１
に対応する形状に上記Ｓｉｎ□の薄膜１９をエツチング
して窓あけを行う。この際、シリコン基板１３の下側の
５ｉ０２の薄膜１４は耐酸シート（図示せず）で保護し
ておく。つぎに、エチレンジアミン：ピカテコール：−
水の比が２５５［１１１：４５ｇ：１２０ｍ１の混液を
９５℃に保ったエツチング液に上記シリコン基板１３を
一浸漬し、Ｓｉｎ、の薄膜１９の窓孔より該シリコン基
板１３をエツチングする。このエツチングはシリコン基
板１３の厚さ方向に向って進行するが１．５ｉｎ２の薄
膜１４はエツチング液に腐食されないので、シリコン基
板１３の下側の５ｉ０２薄膜１４に達した時点でエツチ
ングは停止する。シリコン基板１３の基板面に沿った方
向（横方向）に向っては、（ｉｔｏ）面に対するエツチ
ング速度が他の面に比べて遅いため、円形となる適当な
時間で停止する。このようにして第４Ｃ図に示すように
、シリコン基板１３の中央部に孔部１５を形成すれば、
該孔部１５の底部には、上記５ｉｎ２の薄膜１４および
金薄膜の一部が反射鏡部１７として残存する。

一方、これとは別に、第４ｄ図に示すように厚さ３００
μｍ程度のガラス基板１１の上面に固定側電極層として
、厚さ１０００λの金薄膜１２を真空蒸着で形成する。

上記シリコン基板１３を上記ガラス基板１１上に、第４
ｅ図に示す厚さ１０μｍ程度のポリエチレン製のスペー
サ部材１８を介して接着すれば、第２図および第３図に
示す反射鏡装置が製作される。

上記構成において、可動側電極層である金薄膜１６と固
定側電極層１２との間に１００ｖ程度の電圧を印加する
と、両者１６．１２間に静電吸引力が作用し、反射鏡部
１７は上記固定側電極層１２側へ凹入状に撓み変形し、
該反射鏡部１７の上面は凹面となる。この凹面の曲率は
上記印加電圧の大きさに依存するため、曲率可変の反射
鏡装置として利用することができる。したがって、外部
の駆動系や制御系として犬がかりなものが不要となり、
たとえば光ピツクアップ等の小形化に貢献できるうえ、
扱い易くなる。

第５図はこの発明の他の実施例を示し、モノシリツク形
として構成されたものである。

同図において、５１はシリコン基板であり、固定側電極
層を兼務している。−５２はシリコン基板５１上に形成
されたシリコンエピタキシャル層、５３はシリコンエピ
タキシャル層５２上に形成されたＳｉｎ、の薄膜である
。５４は上記５ｉｎ２の薄膜５２上に被着された金薄膜
である。上記５ｉｎ２の薄膜５３および金薄膜５４には
、両者の中央部５５を残して窓孔５Ｂ、５７が形成され
ている。同窓孔５６，５７はシリコンエピタキシャルＦ
ｊ５２に形成された空所５８により連通されており、こ
れにより、上記中央部５５は両持梁の反射鏡部として設
定されている。

上記モノリシック形反射鏡装置の製作はつぎのようにし
て行われる。

まず、面方位（１１１）の表面をもつホウ素ドープシリ
コン基板５１（キャリア濃度２　Ｘ　１０’ｃｍ’、ｐ
形）上に、低キヤリア濃度（キャリア濃度３　ｘ　１０
′７ｃｍ−３）　（７）　シリコンを、第６ａ図に示す
ように約１０μｍの厚さにエピタキシャル成長させて、
シリコンエピタキシャル層５２を形成する。

ついで、上記シリコンエピタキシャル層５２上に、第６
ｂ図に示すように熱酸化法、ＣＶＤ法またはスパッタリ
ング法により、厚さ４０００〜５０００Ａの５ｉｎ２薄
膜５３を形成し、さらにその上に、厚さ１０００Ａ程度
の金薄膜５４を真空蒸着法で形成する。この金薄膜５４
上に、第６ｃ図に示すようにフォトリソグラフィーによ
りフォトレジストのパターン５９を形成し、中央部をは
さんだ位置に窓孔６０，６１を形成する。

上記パターン５９をマスクとして、金薄膜５４を、ヨウ
化カリウム：ヨウ素二水の比が１：１０：１０の溶ン夜
で、またＳｔ、２の薄膜５３を、１（Ｆ；ＮＨ４Ｆの比
が１；６の溶液でそれぞれエツチングする。これによっ
て窓孔５６，５７が形成された金薄膜５４およびＳｉＯ
□薄膜５３のパターンをマスクとして、シリコン基板５
１側を、エチレンジアミン：ピロカテコール：水が２５
５ｍ１４５ｇ：１２０ｍ１の混液を９０℃に保ったエツ
チング液でエツチングする。この際、エチレンジアミン
系のエツチング液により、低濃度のシリコンエピタキシ
ャル層５２が侵食されるが、高濃度のホウ素をドープし
たシリコン基板５１はほとんど侵食されないため、厚さ
方向のエツチングは、はぼ両者５１．５２の界面で停止
する。また、横方向では、矢印方向に（ｔｔＢ面を合わ
せておけば、この方向へのエツチングが進行することは
なく、上記窓孔５６，５７における上記（１１１）面に
沿った方向の両端縁５６ａ、５７ａではエツチングが下
方へ進みにくい。これに対し、上記（１１１）面に沿っ
た端禄５６ｂ、５７ｂでは、エツチングが下側へ進み、
最終的には、同窓孔５６．５７が連通状態となり、中央
部５５の下部に第５図に示すような空所５８が形成され
る。

上記構成においては、シリコン基板５１と金薄膜５４と
の間に１００ｖ程度の電圧を印加すると、両者５１．５
４間に静電吸引力が作用し、金薄膜５４および５１０２
薄膜５２の中央部で構成される反射鏡部５５がシリコン
基板５１側へ凹入状に撓み変形［る。このため、上記金
薄膜５４の上面を反射面として利用でき、上記凹入面の
曲率を印加電圧で可変制御することができる。

勿論、上記各側とも、１つの反射鏡部１７゜５５を形成
するものを例に説明したが、多数の反射鏡部１７．５５
を同時的に形成することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の反射鏡装置の原理的構成の説明図、
第２図および第３図はそれぞれこの発明に係る反射鏡装
置の一例を示す断面図および斜視図、第４ａ図〜第４ｅ
図は同反射鏡装置の製作方法を工程順に示す断面図、第
５はこの発明の他の実施例を示す斜視図、第６ａ図〜第
６ｄ図は第５図のものの製作方法を工程順に示す斜視図
である。１．１３．５１・・・半導体基板、３，６，１２゜１６
．５４・・・電極層、　４，１５．５８・・・空所、５
．１７．５５・・・反射鏡部。第２図第１図第４ａ図第４ｄ図１：半導体基板５１及剤Ｊ艷部手続補正書 ζ力先）補正の内容特願昭６３−２５０９号２、発明の名称反射鏡装置３、補止をする者％件との関係住所名称４、代理人郵便番号

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基板の一側面に絶縁薄膜を介して形成され
て、互いに対向する１対の電極層の一方を構成する導電
性薄膜と、上記基板に形成されて、上記電極層および絶
縁薄膜の一部を厚さ方向へ変位可能に設定する空所と、
上記絶縁薄膜および電極層の変位部で構成されて、１対
の電極層間に電圧を印加した際に生起する静電吸引力で
凹入状に変形する反射鏡部とを具備したことを特徴とす
る反射鏡装置。