JPH07218845A - ミラーデバイス及びその製造方法 - Google Patents

ミラーデバイス及びその製造方法

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JPH07218845A
JPH07218845A JP852394A JP852394A JPH07218845A JP H07218845 A JPH07218845 A JP H07218845A JP 852394 A JP852394 A JP 852394A JP 852394 A JP852394 A JP 852394A JP H07218845 A JPH07218845 A JP H07218845A
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JP
Japan
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mirror device
substrate
film
insulating film
support member
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JP852394A
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English (en)
Inventor
Hirotsugu Takagi
博嗣 高木
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電型ミラーデバイスにおいて、ミリメート
ルオーダーに小型化、集積化が可能で且つ従来のミラー
デバイスに比べて広い範囲にわたって反射光の振れ角を
制御することのできるミラーデバイスを提供する。 【構成】 ミラーが配設された反射層3、該反射層を支
持する支持部材5、基板1上に設けられた絶縁膜6と該
支持部材5との間にあって該支持部材の一端を支持する
片持ち梁4、基板上に設けられた絶縁膜と該支持部材の
他の一端とを接続する吸着膜2を設けてなるミラーデバ
イス。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体プロセス技術を利
用した微小なミラーデバイス及びその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】マイクロマシーニング技術を用いること
により微小なミラーが作製され、こうしたミラーを多数
基板上に配列し、動作させる空間光変調素子がUSP4
317611等に提案されている。
【0003】図8に従来のミラーデバイスの代表的な1
例を示す。従来のミラーデバイスはいずれも基板1上に
片持ち梁4あるいは両持ち梁により支持された反射層3
を有し、この反射層3と基板1又は基板上に配置した電
極7との間に電圧を印加して、静電引力により前記反射
層3を支持する梁4をたわませ、反射層3に設置されて
いるミラーに入射した光の反射方向を変化させるもので
ある。
【0004】しかしながら、このようなミラーデバイス
は印加電圧の増加とともに反射層3が急激に基板側に吸
着されるために反射光の振れ角を広い範囲で自由に制御
することは難しく、電圧がON又はOFFの2値状態で
しか使用されることができないという、欠点があった。
【0005】一方、スキャナに使用されているポリゴン
ミラーや電磁コイル式ミラーが角度制御可能なミラーデ
バイスとして実用化されているが、これらのミラーはミ
リメートルオーダーの微小なデバイスや、ミラーを多数
配置したデバイスへの利用は困難である。
【0006】本発明の目的は、静電型ミラーデバイスに
おいて、ミリメートルオーダーに小型化が可能で且つ従
来のミラーデバイスに比べて広い範囲にわたって反射光
の振れ角を制御することのできるミラーデバイスを提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、ミラーが配設された反射層、該反射層を支持する
支持部材、基板上に設けられた絶縁膜と該支持部材との
間にあって該支持部材の一端を支持する片持ち梁、基板
上に設けられた絶縁膜と該支持部材の他の一端とを接続
する吸着膜を設けてなるミラーデバイスである。
【0008】また本発明のミラーデバイスは、吸着膜が
導電性可撓性薄膜であることを含むものである。
【0009】また本発明のミラーデバイスは、基板と絶
縁膜との間に電極を設け、該電極上の絶縁膜に吸着膜の
一端を接続してなるものを含むものである。
【0010】また本発明のミラーデバイスは、支持部材
と吸着膜とが一体に形成されてなることを含むものであ
る。
【0011】また本発明は、基板上に絶縁膜を形成する
工程、該絶縁膜上にフォトレジストを塗布、露光及び現
像して一端が傾斜したレジスト層を形成する工程、該傾
斜面上に吸着膜を形成する工程を有する上記ミラーデバ
イスの製造方法である。
【0012】また、本発明の製造方法は、基板上に絶縁
膜を形成する工程、該絶縁膜上にフォトレジストを塗
布、露光及び現像して一端が傾斜したレジスト層を形成
する工程、該傾斜面上に吸着膜を形成する工程、該傾斜
面を除くレジスト層上に支持部材を形成する工程、該支
持部材上に反射層を形成する工程、吸着膜が形成された
側とは反対側の一部を残してレジスト層を除去する工程
とを有することを含むものである。
【0013】また本発明の製造方法は、吸着膜及び支持
部材を形成する工程において、吸着膜と支持部材とを一
体に形成することを含むものである。
【0014】また本発明の製造方法は、基板上に電極を
設ける工程を有することを含むものである。
【0015】
【作用】図1に本発明ミラーデバイスの1態様を示す。
【0016】ミラーが配設された反射層3は支持部材5
により支持され、該支持部材5は片持ち梁4を介して基
板1上方に支持されている。該片持ち梁4は絶縁膜6が
設けられた基板1上に設けられている。該支持部材のも
う一方の端は吸着膜2により基板1上の絶縁膜6に接続
されている。また、基板1と絶縁膜6との間には電極7
が設けられ、絶縁膜6と吸着膜2とが電極位置上方で接
続されている。
【0017】図2は上記ミラーデバイスにおいて電極7
に電圧が印加された状態を示す模式図である。電極7に
電圧が印加されると静電力により吸着膜2が電極方向に
引き付けられ、これに伴い支持部材5がたわみ、反射層
3が傾斜する。吸着膜2の電極面上へのはり付き面積は
印加電圧により変化させることができる。反射層の傾き
角度ははり付き面積に依存するので、反射層の傾き角度
を電極への印加電圧で制御することができる。電圧は基
板に配置した電極に印加してもよいし、吸着膜2に印加
してもよい。
【0018】基板1としてはシリコン、ガラス、石英等
の無機物あるいはポリイミド、ポリカーボネート等の有
機物基板等を挙げることができる。
【0019】電極7としてはAl、Al合金、Au、
W、Si合金等を挙げることができる。
【0020】絶縁膜6としては、酸化シリコン、窒化シ
リコン等を挙げることができる。
【0021】片持ち梁4としては、フォトレジストを露
光現像してパターニングしたものが好ましい。
【0022】吸着膜2としては、可撓性を有する導電材
料あるいは導電材料と絶縁材料との積層膜、例えばA
l、Al合金、あるいはこれらと酸化シリコン、窒化シ
リコンとの積層膜等を使用することが好ましい。吸着膜
の厚さは0.05ミクロン〜1ミクロン、好ましくは
0.07ミクロン〜0.5ミクロン、更に好ましくは
0.1ミクロン〜0.3ミクロンとするのが好適であ
る。
【0023】支持部材5としてはAl、Si、Ni等の
金属薄膜、SiO2等の酸化物膜、SiN等の窒化物膜
等を挙げることができる。支持部材の厚さは薄い方が低
い印加電圧で動作させることができるが、元の位置に戻
る応答速度は遅くなる。このような理由から支持部材の
厚さは0.07ミクロン〜2ミクロン、好ましくは0.
1ミクロン〜1ミクロン、更に好ましくは0.1ミクロ
ン〜0.5ミクロンとすることが好適である。
【0024】吸着膜2と支持部材5とは同一の薄膜であ
ってもよいし、機械特性に合わせ別々の材料や厚さを採
用してもよい。
【0025】反射層としては、反射率の高いAl、A
g、Cu等の金属膜が好ましく、吸着膜の機械的な補強
を兼ね、光を反射する反射面の表面性を保持する機能を
有するものである。
【0026】以下、本発明のミラーデバイスを製造する
方法を説明する。
【0027】図4は、本発明の製造工程の1例を示す工
程図である。
【0028】まず、基板1上に電極7を形成し(工程
(a))、その上に絶縁膜6を形成する(工程
(b))。次に、水平方向及び垂直方向にエッチング選
択比のあるポジ型レジストを絶縁膜6上に塗布し、図中
向かって左斜め上方向から直進性の良いシンクロトロン
放射光で露光するか又は露光強度に分布をもたせるマス
クを使用して上方から露光して、現像することによりレ
ジストに傾斜面9を形成することができる(工程
(c))。
【0029】次に傾斜面が形成されたレジスト上に吸着
膜及び支持部材となる薄膜を形成する。この例において
は吸着膜2と支持部材5を同一材料で一体に形成してい
る(工程(d))。
【0030】次いで、リフトオフ用レジストを全面に塗
布し、パターン形成した後、支持部材5上に反射層を形
成し、リフトオフ用レジストを剥離する(工程
(e))。
【0031】更に、吸着膜及び支持部材を形成する薄膜
をパターニングした後、片持ち梁となる一部を残してレ
ジストを除去する(工程(f))。
【0032】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。
【0033】実施例1 断面構造が図1で表され、平面構造が図5で表されるミ
ラーデバイスを上記製造方法に則って製造した。
【0034】Si基板上に電極7としてAlを約0.1
μm蒸着した。次いで、絶縁層6としてSiO2を1.
5μmスパッタ蒸着した。次に、フォトレジスト(シプ
レイ社の商品名TF20)を8μm塗布した。次に、光
透過量分布を持つマスクによりフォトレジストを露光
し、前記レジストの専用現像液で現像して傾斜面9を持
つレジスト層14を形成した。次に、レジスト層14上
に吸着膜2及び支持部材5として導電性、可撓性を有す
るAlを0.2μmスパッタ法により積層した。次に、
リフトオフ用レジストを全面に塗布してパターン形成を
した後、反射層3としてAlを20μm角、厚さ0.2
μmにスパッタ蒸着し、リフトオフ用レジストを剥離し
た。吸着膜2と支持部材5のパターニングを行った後、
酸素プラズマにより支持部材を支える梁部分(底面積が
5ミクロン×20ミクロン)を残してレジスト層を除去
した。
【0035】上記のように作製したミラーデバイスの反
射層に入射する入射光に対する反射光の触れ角を測定し
た。測定結果を図7に示した。図7から本発明のミラー
デバイスにおいては印加電圧を変えることにより広い範
囲で触れ角を制御することが可能であることが判る。
【0036】このようなミラーデバイスを基板上に複数
個配置し、動作させることにより空間光変調器として用
いることができる。
【0037】実施例2断面構造が図3で表され、平面構
造が図6で表されるミラーデバイスを上記製造方法に則
って製造した。
【0038】低抵抗Si基板1の表面を熱酸化し、0.
1μmのSiO2膜8を形成した。次に、フォトレジス
トとしてPMMA(ポリメチルメタクリレート)を厚さ
50μmに塗布した。次に、シンクロトロン放射光を基
板面に対し25℃の角度で照射してPMMA層を露光
し、現像液OEBR1000(商品名、東京応化社製)
で現像して傾斜面9を持つレジスト層を形成した。次
に、レジスト層上に吸着膜2及び支持部材5としてAl
−Ti合金を0.12μmスパッタ蒸着した。次に、反
射層3としてAlを100μm×70μm、厚さ0.3
μmにスパッタ蒸着した。吸着膜2と支持部材5のパタ
ーニングを行った。o−ジクロルベンゼンにより支持部
材を支える梁部分(底面積50ミクロン×20ミクロ
ン)を残してPMMA層を除去した。
【0039】作製したミラーデバイスのAl−Ti吸着
膜に電圧を印加することにより最大変位30゜が得られ
た。印加電圧と逆符号のパルス状電圧を印加することに
より、反射光の振れ角が変位0゜となるように反射層を
すばやく初期位置に戻すことでき、応答性が向上した。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、静
電型ミラーデバイスにおいて、ミリメートルオーダーに
小型化、集積化が可能で且つ従来のミラーデバイスに比
べて広い範囲にわたって反射光の振れ角を制御すること
のできるミラーデバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明ミラーデバイスの1態様を示す模式断面
図である。
【図2】図1で示されるミラーデバイスに電圧が印加さ
れた状態を示す模式断面図である。
【図3】本発明ミラーデバイスの他の態様を示す模式断
面図である。
【図4】本発明に係るミラーデバイスの製造工程の1例
を示す工程図である。
【図5】図1で示されるミラーデバイスの平面図であ
る。
【図6】図3で示されるミラーデバイスの平面図であ
る。
【図7】実施例1で作製したミラーデバイスに電圧を印
加したときの印加電圧と反射光の振れ角との関係を示す
グラフである。
【図8】従来のミラーデバイスの代表的な1例を示す模
式断面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 吸着膜 3 反射層 4 片持ち梁 5 支持部材 6 絶縁膜 7 電極 8 絶縁膜 9 傾斜面 10 入射光 11 反射光 12 エッチング用の孔 14 レジスト層

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ミラーが配設された反射層、該反射層を
    支持する支持部材、基板上に設けられた絶縁膜と該支持
    部材との間にあって該支持部材の一端を支持する片持ち
    梁、基板上に設けられた絶縁膜と該支持部材の他の一端
    とを接続する吸着膜を設けてなるミラーデバイス。
  2. 【請求項2】 吸着膜が導電性可撓性薄膜である請求項
    1に記載のミラーデバイス。
  3. 【請求項3】 基板と絶縁膜との間に電極を設け、該電
    極上の絶縁膜に吸着膜の一端を接続してなる請求項1又
    は2に記載のミラーデバイス。
  4. 【請求項4】 支持部材と吸着膜とが一体に形成されて
    なる請求項1乃至3いずれか一に記載のミラーデバイ
    ス。
  5. 【請求項5】 基板上に絶縁膜を形成する工程、該絶縁
    膜上にフォトレジストを塗布、露光及び現像して一端が
    傾斜したレジスト層を形成する工程、該傾斜面上に吸着
    膜を形成する工程を有する請求項1に記載のミラーデバ
    イスの製造方法。
  6. 【請求項6】 基板上に絶縁膜を形成する工程、該絶縁
    膜上にフォトレジストを塗布、露光及び現像して一端が
    傾斜したレジスト層を形成する工程、該傾斜面上に吸着
    膜を形成する工程、該傾斜面を除くレジスト層上に支持
    部材を形成する工程、該支持部材上に反射層を形成する
    工程、吸着膜が形成された側とは反対側の一部を残して
    レジスト層を除去する工程とを有する請求項5に記載の
    製造方法。
  7. 【請求項7】 吸着膜及び支持部材を形成する工程にお
    いて、吸着膜と支持部材とを一体に形成することを特徴
    とする請求項6に記載の製造方法。
  8. 【請求項8】 基板上に電極を設ける工程を有する請求
    項5乃至7いずれか一に記載の製造方法。
JP852394A 1994-01-28 1994-01-28 ミラーデバイス及びその製造方法 Pending JPH07218845A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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