JPH11231233A - マイクロシャッタアレイ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入射光の光量を大きくすることができ、か
つ、光照射で生ずる構造体の発熱が生じても光学性能へ
の影響が少ないマイクロシャッタアレイを提供する。 【解決手段】 入射した帯状光は、異方性エッチングで
形成したシリコン斜面からなる反射面１６で反射し、ス
リット列１１を透過するが、薄膜遮光部材１２で遮光さ
れる。駆動用電極１４及び１５に電圧を印加すると、薄
膜遮光部材１２上の薄膜コイル１３に通電される。ま
た、薄膜遮光部材１２の長手方向と平行に外部磁場Ｂが
印加されている。よって、薄膜コイル１３に通電された
薄膜遮光部材１２にはローレンツ力が働き、その厚み方
向に変形する。これにより、スリット列の開口部が薄膜
遮光部材１２で覆われなくなり、光が通過することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光の通過をオンオ
フする微小な光学素子に関するものであり、更に詳しく
は、１次元又は２次元方向に亘って光の通過を制御でき
るマイクロシャッタアレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体製造技術（マイクロマシニ
ング技術）を利用して、様々な微小機械の研究開発が活
発に行われている。面内に微小なミクロサイズミラーを
集積化した光学素子についても研究の成果が活用されて
いる。従来報告されている微小光学素子においては、十
数μm角の金属ミラーを基板面上に多数個集積し、これ
らのミラーを基板上に設けた電極とミラー間の静電気力
により駆動してミラーの角度を変化させ、個々のミラー
の反射角度を制御する方式が用いられている。（例え
ば、Technical Digest of the 14th Sensor Symposium,
1996,pp297.）

【０００３】図９は、従来の微小光学素子の概略断面構
造を示す図である。図９において、８１は基板、８２は
電極層、８３は駆動電極膜、８４は反射ミラー部、８５
はポスト部である。基板８１上に電極層８２を設け、駆
動電極膜８３を電極層８２に対向させて設ける。電極８
２上にポスト部８２で支えられた可動ミラー部を形成す
る。それにより、可動ミラー部を、駆動電極膜８３とポ
スト部８５で連結された反射ミラー部８４とから構成す
る。片側の電極層８２に電圧を印加すると駆動電極膜８
３が基板側に引き寄せられ、ポスト部８５の基部を中心
にした回転力が発生し、可動ミラー部８３、８４が傾
く。すなわち、反射ミラー部８４が傾く。これにより反
射ミラーに入射した光の反射方向が制御される。このよ
うに、図９に示す微小光学素子は、特定の反射方向に反
射した光のみを投影することにより投影機用の光学素子
として利用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のマイクロミラーでは、自立した薄膜部からの反
射光を用いるため、入射する光により反射ミラー部８４
の温度が上昇し、反射ミラー部８４が反る等の経時的変
化が生じやすい等の問題点がある。このため、入射する
光強度に制限が生じ、明るい投影機器を実現する妨げに
なっている。また、反射ミラー部８４のうねりや初期撓
みのばらつきにより、反射性能が面内でばらつくという
問題も有している。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、入射光の光量を大きくすることができ、かつ、
光照射で生ずる構造体の発熱が生じても光学性能への影
響が少ないマイクロシャッタアレイを提供することを課
題とする。

【０００６】

【課題を解決する手段】前記課題を解決するための第１
の手段は、光を反射する反射面と、反射面を通過する光
が通過する位置に設けられたスリット列と、スリット列
の開口部を覆うように設けられた複数の薄膜遮光部材を
有してなり、前記薄膜遮光部材は電気的に駆動され、ス
リット列の開口部を通過する光を遮光したり通過させた
りするものであって、前記反射面、スリット列及び薄膜
遮光部材が、マイクロマシニング工程により一体として
製作されたものであることを特徴とするマイクロシャッ
タアレイ（請求項１）である。

【０００７】本手段においては、光が反射面で反射さ
れ、スリット列に照射される。又は、逆にスリット列を
通過した光は反射面で反射される。スリット列の開口部
を通過した光は、スリット列の開口部を覆うように設け
られた薄膜遮光部材によって遮断される。薄膜遮光部材
を電気的に駆動すると、薄膜遮光部材が変形したり、移
動したりしてスリット列の開口部を覆わないようにな
り、対応する部分の光が通過して外部に投射される。駆
動する薄膜遮光部材を選択することにより、１次元のシ
ャッタアレイとして作動させることができる。

【０００８】本手段においては、強力な光を入射して薄
膜遮光部材の形状に経時変化が生じたとしても、薄膜遮
光部材が光を遮りさえすればよいので素子の光学性能に
は影響が無い。よって、強い光をオンオフすることがで
きる。

【０００９】また、本手段においては、反射面、スリッ
ト列及び薄膜遮光部材がマイクロマシニング工程により
一体として製作されるので、微小な構造のものとするこ
とができ、かつ、多数のマイクロシャッタアレイを容易
に製作することができる。なお、マイクロマシニング工
程とは、リソグラフィ、エッチング、リフトオフ法、気
相成長法等、半導体製造に使用される技術を利用して微
小な機械部品、電気部品を製造する工程のことをいう。

【００１０】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、反射面が、異方性エッチング
で形成されたシリコン基板面であることを特徴とするも
の（請求項２）である。

【００１１】本手段においては、反射面をシリコン基板
を異方性エッチングで形成することにより、容易に鏡面
特性を持つ反射面を製造することができる。また、異方
性エッチングで形成された反射面は、シリコン基板の厚
み方向に対して傾いているので、シリコン基板面方向
（厚み方向に直角な方向）から投射された光を、略厚み
方向へ向かう光に変換することができる。マイクロマシ
ニング工程を利用して、光発生機構を同じ基板に組み込
む場合、光発生機構から投射される光は基板面方向への
光とすることが製作上好ましい。よって、前記のような
反射面とすることにより、このような光発生機構からの
光を、基板面から投射される光に変換することができ
る。

【００１２】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段であって、薄膜遮光部材
は熱膨張率の異なる薄膜を積層して構成され、通電によ
り発生する熱によりバイモルフ動作をすることを特徴と
するもの（請求項３）である。

【００１３】本手段においては、例えば薄膜遮光部材に
電熱発熱部（薄膜ニクロム線等）を一体形成しておき、
通常の状態では、薄膜遮光部材がスリットの開口部を覆
うようにしておく。電熱発熱部に通電することにより熱
を発生させると、薄膜遮光部材は、それを構成する積層
薄膜の熱膨張率の違いにより変形し、シャッタの開口部
を覆わなくなる。よって、通電によりシャッタの開閉を
制御できる。

【００１４】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段であって、薄膜遮光部材
には薄膜コイルが一体形成され、前記薄膜遮光部材は、
前記薄膜コイルに流れる電流と外部磁場とで発生するロ
ーレンツ力により駆動されることを特徴とするもの（請
求項４）である。

【００１５】薄膜コイルに電流を流すと、外部磁場の影
響によりローレンツ力が発生し、それにより薄膜遮光部
材が変形又は移動する。よって、通電によりシャッタの
開閉を制御することができる。

【００１６】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段であって、薄膜遮光部材
は、静電気力により駆動されることを特徴とするもの
（請求項５）である。

【００１７】この手段においては、静電アクチュエータ
により薄膜遮光部材を変形又は移動させる。よって、通
電によりシャッタの開閉を制御することができる。

【００１８】前記課題を解決するための第６の手段は、
前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、反
射面が回転可能であることを特徴とするもの（請求項
６）である。

【００１９】本手段においては、反射面を回転させるこ
とにより、マイクロシャッタアレイから投射される光の
方向が変化する。反射面の回転軸とスリット列の並び方
向とが同じになるようにしておけば、例えばｘ軸方向位
置の光のオンオフ制御を薄膜遮光部材で制御し、それを
反射面の回転でｙ軸方向にスキャニングすることによ
り、２次元の光シャッタとして使用できる。

【００２０】前記課題を解決するための第７の手段は、
前記第１の手段から第５の手段のいずれかのマイクロシ
ャッタアレイを、反射面の方向が接合面に対して対称に
なるようにして２個接合し、接合面に中心を有する回動
軸を設けたことを特徴とするもの（請求項７）である。

【００２１】本手段に係るマイクロシャッタアレイに光
を投射すると、光は前記接合面を境にして分割され、そ
れぞれマイクロシャッタアレイの反射面で反射される。
そして、第１のマイクロシャッタアレイの反射面で反射
された光は、第１のマイクロシャッタアレイの薄膜遮光
部材で制御され、第２のマイクロシャッタアレイの反射
面で反射された光は、第２のマイクロシャッタアレイの
薄膜遮光部材で制御される。光学系により、これら２分
割されて、各々のマイクロシャッタアレイで制御された
光を、光学系により、再び結合した光として投影する。

【００２２】このようにすれば、マイクロシャッタアレ
イが１つのときの１／２の角度の回動により、同じ投影
面積をカバーすることができる。これにより、薄膜遮光
部材から光線が外れることなく、投影面積を大きくとる
ことができる。

【００２３】前記課題を解決するための第８の手段は、
前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、前
記反射面とは別の第２の反射面を有し、第２の反射面の
位置が変化することにより、光の照射方向が変化するこ
とを特徴とするもの（請求項８）である。

【００２４】本手段においては、第２の反射面の位置変
化により光の照射方向が変化するので、光の照射の変化
方向を、スリット列の並び方向と直角になるようにして
おけば、例えばｘ軸方向位置の光のオンオフ制御を薄膜
遮光部材で制御し、それを第２の反射面の位置変化でｙ
軸方向にスキャニングすることにより、２次元の光シャ
ッタとして使用できる。第２の反射面は、前記（第１
の）反射面、スリット、薄膜遮光部材を製作するのと同
一のマイクロマシニング工程で製作することもできる。

【００２５】前記課題を解決するための第９の手段は、
前記第４の手段の内第２の手段の製造方法であって、 (a)基板材料として（１００）面方位のシリコン基板を
用意し、この基板の両面に窒化珪素膜を成膜し、次に、
この窒化珪素膜をドライエッチング法によりパターニン
グして、遮光スリットを形成する工程 (b)酸化珪素膜を上面全面に形成し、更に、この上面に
窒化珪素膜を成膜する工程 (c)窒化珪素膜上に、金属膜をパターニングして駆動用
のコイルを製作する工程 (d)上面の窒化珪素膜を、レジストをマスクとしてドラ
イエッチング法により部分的に除去してカンチレバー構
造体をパターニングする工程 (e)基板の酸化珪素膜を湿式のエッチング液で除去する
工程 (f)基板を、シリコンの異方性エッチング液に浸漬して
不要なシリコン部分をエッチングする工程 を有してなるマイクロシャッタアレイの製造方法（請求
項８）である。

【００２６】この手段によれば、反射面、スリット列及
び薄膜遮光部材がマイクロマシニング工程により一体と
して製作されるので、微小な構造のものとすることがで
き、かつ、多数のマイクロシャッタアレイを容易に製作
することができる。

【００２７】前記課題を解決するための第１０の手段
は、前記第８の手段の内第５の手段の製造方法であっ
て、 (a)基板材料として（１００）面方位のシリコン基板を
用意し、基板の両面に窒化珪素膜を成膜し、次にこの窒
化珪素膜をドライエッチング法によりパターニングし
て、遮光スリットを形成する工程 (b)酸化珪素膜を上面全面に形成し、次にこの酸化珪素
膜をドライエッチング法によりパターニングして、犠牲
層のパターンを形成する工程 (c)この上面にポリシリコン膜を成膜し、更に、このポ
リシリコン膜をドライエッチング法によりパターニング
して、静電駆動方式の櫛歯型アクチュエータの固定極と
可動極を形成する工程 (d)基板異方性エッチング液に浸漬して、窒化珪素膜を
エッチングマスクとして基板のシリコン部分をエッチン
グする工程 (e)基板のシリコン部分を熱酸化法により酸化し、シリ
コン酸化膜を形成する工程 (f)この基板の上面から、メカニカルマスクを用いて部
分的にポリシリコン膜を成膜し、次に、ポリシリコン膜
をドライエッチング法によりパターニングして、スキャ
ナ用ミラーを形成する工程 (g)湿式のエッチング液によりシリコン酸化膜を除去し
てスキャナ用ミラーをリリースする工程 を有してなるマイクロシャッタアレイの製造方法（請求
項１０）である。

【００２８】この手段においても、反射面、スリット
列、薄膜遮光部材、スキャナ用ミラーがマイクロマシニ
ング工程により一体として製作されるので、微小な構造
のものとすることができ、かつ、多数のマイクロシャッ
タアレイを容易に製作することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施の形態による
マイクロシャッタアレイについて、図面を参照して説明
する。図１は、本発明の第１の実施の形態であるマイク
ロシャッタアレイの概略構造を示す図で、（a）は平面
図、（b）は断面図である。図１において、１０は基板
部、１１はスリット列、１２は薄膜遮光部材、１３は駆
動用の薄膜コイル、１４、１５は駆動用電極、１６は反
射面、１７はスペーサである。

【００３０】本素子は、シリコンからなる基板部１０
と、スリット列１１と、薄膜遮光部材１２とを有し、薄
膜遮光部材１２上には、駆動用薄膜コイル１３が一体形
成されている。駆動用電極１４及び１５に電圧を印加す
ると、薄膜遮光部材１２上の薄膜コイル１３に通電され
る。また、薄膜遮光部材１２の長手方向と平行に外部磁
場Ｂが印加されている。よって、薄膜コイル１３に通電
された薄膜遮光部材１２にはローレンツ力が働き、その
厚み方向に変形する。この例では、aからlまでの合計12
点の光が制御される。図示の状態では、a,d,gの３カ所
の薄膜遮光材の薄膜コイルに通電され、薄膜遮光材がロ
ーレンツ力によりベンディングして、光が透過した状態
を示している。ここで、該薄膜遮光材を熱膨張率の異な
る2種の材料（例えば窒化珪素薄膜又は酸化珪素薄膜
と、ニクロム薄膜）で構成し、同様なコイルに通電して
生ずる熱により、発生するベンディンクを利用しても構
わない。

【００３１】駆動されていない薄膜遮光部材では、図1
（b）に示すように、紙面左から帯状光が入射され、異
方性エッチングで形成したシリコン斜面からなる反射面
１６で反射し、スリット列１１を透過するが、薄膜遮光
部材１２で遮光される。このように、本発明のマイクロ
シャッタアレイによれば、個々の薄膜遮光部材１２の駆
動により光の透過の有無が制御される。本実施の形態で
は、強力な光を入射して薄膜遮光材の形状に経時変化が
生じたとしても、遮光材が光を遮りさえすればよいので
素子の光学性能には影響が無い。また、用いたい光即ち
通過した光はシリコン斜面からの反射光であるため素子
が経時変化を持つことは無い。

【００３２】図２は、本発明の第２の実施の形態である
マイクロシャッタアレイの概略構造を示す図であり、
（a）は平面図、（b）は断面図である。図２において、
２１は基板部、２２はスキャナー、２３はスリット列、
２４は薄膜遮光部材、２５は静電アクチュエータ、２６
は駆動電極、２７は可撓性ばね、２８はスペーサ、２９
は反射面、３０はポストである。

【００３３】本素子は、シリコンからなる基板２１と、
スリット列２３と、薄膜遮光部材２４とを有しており、
薄膜遮光部材２４は、基板２１に固定されたポスト３０
に接続された可撓性バネ２７により柔らかく連結されて
いる、又薄膜遮光部材２４の端部は静電アクチュエータ
２５に連結され、端子２６に電圧を印加することにより
静電気力により端子側に引き寄せられる。実施例では、
aからlまでの合計12点の光が制御される。図示の状態で
は、a,d,gの３カ所の薄膜遮光材が駆動されている。

【００３４】図２（b）に示すように、紙面上部から帯
状光が入射され、透過した光はスリット列２３を通過
し、異方性エッチングで形成したシリコン斜面からなる
反射面２９で反射し、静電駆動スキャナー２２に入射さ
れる。静電駆動スキャナーはスキャナー２２の電位を制
御することにより、入射光の反射方向を変化させること
が可能である。このように、本実施の形態の薄膜マイク
ロミラーによれば、個々の薄膜遮光部材２４の駆動によ
り一方向（例えばｘ軸方向）の光の透過の有無が制御さ
れる。そして、静電スキャナ２２の駆動により、それと
直角な方向（ｙ方向）への光の投射が制御される。よっ
て、本実施の形態は、２次元の光シャッタアレイとして
用いることができる。

【００３５】本実施の形態では、強力な光を入射して薄
膜遮光材の形状に経時変化が生じたとしても、遮光材が
光を遮りさえすればよいので素子の光学性能には影響が
無い。また、用いたい光即ち通過した光はシリコン斜面
からの反射光或いは厚膜構造のスキャナーで反射するた
め素子が経時変化を持つことは無い。実際、本実施の形
態において、白色光源の光量を従来の2倍の光量として
も、投影画像の劣化が生じることが無かった。

【００３６】図３は、本発明の第３の実施の形態である
マイクロシャッタアレイの概略構造を示す断面図であ
る。本素子は、シリコンからなる基板３１と、スリット
列３２と、薄膜遮光部材３３とを有しており、光のオン
オフについての作動原理は第１の実施の形態で示したも
のと同じである。

【００３７】紙面上部から帯状光が入射され、透過した
光はスリット３２を通過し、異方性エッチングで形成し
たシリコン斜面からなる反射面３５で反射される。さら
に本実施の形態においては、基板３１に接続された回転
軸３４を、外部駆動により回転させることができる。従
って、反射面３５で反射した光を紙面の上下方向に走査
することができるので、２次元光シャッタアレイとして
使用できる。

【００３８】本発明のマイクロシャッタアレイを用いた
光学システムの例を図４示す。図４は、マイクロシャッ
タアレイを投影機に用いた例のシステム構成図である。

【００３９】レーザ光源４１から出た発散光をコリメー
トレンズ４２により帯状の平行光とし、マイクロシャッ
タアレイ４３に入射する。制御装置４６により、マイク
ロシャッタアレイ４３を動作させ入射光を紙面上方に二
次元的に反射させ、カラーフィルター４４と投影レンズ
４５を介して、カラー画像をスクリーン４７上に投影す
ることができる。

【００４０】図５は、本発明の第４の実施の形態である
マイクロシャッタアレイの概略構造を示す断面図であ
る。図５に示す実施の形態では、図３に示した実施の形
態と同様なマイクロシャッタアレイが２個、反射面の方
向が接合面に対して対称になるようにして接合され、接
合面に中心を有する回動軸が設けられている。図４にお
いて、９１は複合マイクロシャッタアレイ、９２は光
源、９３はレンズ、９４はカラーフィルタ、９５、９
５’はミラー、９６は投影レンズ、９７はスクリーン、
１０１、１０１’はシリコンからなる基板、１０２、１
０２’は紙面に垂直な方向へ形成されたスリット列、１
０３、１０３’はスリット列に対応させた薄膜遮光部
材、１０４、１０４’はシリコンからなる反射面、１０
５は回動軸である。

【００４１】基板１０１、１０１’は台形状の側面形状
を有し、互いに底面が接合されて接合面を形成してい
る。基板１０１、１０１’の底面（接合面）は、複合マ
イクロシャッタアレイ９１の平衡状態で、レンズ９３の
光軸とほぼ同一平面状にあり、基板１０１、１０１’と
反射面１０４、１０４’のなす角度は、54.7°（ウエッ
トエッチングによる結晶特有の角度）である。基板１０
１、１０１’の底面と平行な上面には、スリット列１０
２、１０２’、薄膜遮光部材１０３、１０３’が形成さ
れている。

【００４２】光源９２から出た光は、レンズ９３により
平行光束とされて、カラーフィルタ９４を通過した後、
イメージスキャナ１の反射面１０４、１０４’に入射
し、イメージスキャナの接合面を境にして上下に２分割
される。そして、上側の反射面１０４で反射された光は
上側のマイクロシャッタアレイ（スリット列１０２、薄
膜遮光部材１０３）で制御され、下側の反射面１０４’
で反射された光は下側のマイクロシャッタアレイ（スリ
ット列１０２’、薄膜遮光部材１０３’）で制御され
る。

【００４３】駆動用電極に通電しない状態では、薄膜遮
光部材１０３，１０３’は真っ直ぐな状態であり、反射
面１０４、１０４’で反射した光は薄膜遮光部材１０
３、１０３’に遮られる。各マイクロシャッタアレイに
おいては、駆動用電極（図１において図示せず、図２参
照）に電圧を印加すると、薄膜遮光部材１０３、１０
３’上の薄膜コイル（図１において図示せず、図２参
照）に通電される。薄膜遮光部材１０３、１０３’の長
手方向と平行に外部磁場が設けられているので、薄膜遮
光部材１０３、１０３’がローレンツ力により、図示の
ようにベンディングして、光を通過させる。薄膜遮光部
材１０３、１０３’を、熱膨張率の異なる２種の材料を
張り合わせて構成し、コイルに通電して発生する熱によ
りベンデリングさせるようにしてもよい。

【００４４】薄膜遮光部材１０３、１０３’を通過した
光は、ミラー９５、９５’で反射され、投影レンズ９６
を介してスクリーン９７に投影される。この際、複合マ
イクロシャッタアレイ９１で上下に分割された光は、ミ
ラー９５、９５’、レンズ９６を介して光学的に結合さ
れて、もとの光束に戻る。

【００４５】複合マイクロシャッタアレイ９１は、回動
軸１０５の周りに、ある周波数で回動される。これによ
り、平面状の光が紙面上下方向に走査されることにな
る。走査に合わせて、マイクロシャッタアレイの薄膜遮
光部材１０３、１０３’を動作させることにより、２次
元の画像が得られる。

【００４６】このように、複合マイクロシャッタアレイ
９１は、２つのマイクロシャッタアレイを接合して構成
されているので、同じ投影面を得るのに、マイクロシャ
ッタアレイを１つ使用した場合の半分の回動角を与えれ
ばよい。逆にいえば、同じ回動角で２倍の走査範囲が得
られるので、投影面積を大きくすることが可能である。

【００４７】次に、図１を用いて説明した本発明の第１
の実施の形態であるマイクロシャッタアレイの製造方法
の例を図６を用いて説明する。

【００４８】はじめに、基板材料として（１００）面方
位のシリコン基板５１を用意し、この基板５１の両面に
窒化珪素膜５２を厚さ２μｍ成膜する（５ａ）。次に、
この窒化珪素膜５２をドライエッチング法によりパター
ニングして、遮光スリット５２を形成する（５ｂ，５
ｉ）。更に、厚さ500nmの酸化珪素膜５３を上面全面に
形成する（５ｃ、５ｊ）。次に、この上面に窒化珪素膜
５４を２μｍ成膜する（５ｄ）。更に、リフトオフ法に
より、ニクロム、金等の金属膜をパターニングして駆動
用のコイル５５を製作する（５ｅ、５ｋ）。

【００４９】その後、上面の窒化珪素膜を５４を、レジ
ストをマスクとしてドライエッチング法により部分的に
除去してカンチレバー構造体をパターニングする（５
ｆ、５ｌ）。次に、基板５１の酸化珪素膜５３を湿式の
エッチング液で除去する。このとき、右端の酸化珪素膜
５３は、上下の窒化珪素膜５２、５４に挟まれて保護さ
れているため、除去されずに残る（５ｇ、５ｍ）。最後
に、基板５１を、シリコンの異方性エッチング液である
ＴＭＡＨ又はＫＯＨの水溶液に浸漬して不要なシリコン
部分をエッチングする。このとき、エッチング除去され
るシリコン斜面は、エッチング速度が極めて遅い（１１
１）面で構成される（５ｈ）。このようにして、マイク
ロマシニング工程を用いて、第１の実施の形態であるマ
イクロシャッタアレイを一括して多量に製作することが
可能である。

【００５０】次に、図２を用いて説明した、本発明の第
２の実施の形態であるマイクロシャッタアレイの製造方
法の例を図７、図８を用いて説明する。

【００５１】はじめに、基板材料として（１００）面方
位のシリコン基板６１を用意し、基板６１の両面に窒化
珪素膜６２を厚さ２μｍ成膜する（６ａ）。次に、窒化
珪素膜６２をドライエッチング法によりパターニングし
て、遮光スリット６２を形成する（６ｂ、６ｇ）。更
に、厚さ500nmの酸化珪素膜６３を上面全面に成膜する
（６ｃ、６ｈ）。次に、酸化膜６３をドライエッチング
法によりパターニングして、犠牲層のパターン６３を形
成する（６ｄ、６ｉ）。なお、図６ｉにおいて、楕円状
の形状は、窒化珪素膜が露出している部分で、基板６１
に固定されるポストの付け根になる部分である。

【００５２】次に、この上面にポリシリコン膜６４を２
μｍ成膜する（６ｅ、６ｊ）。更に、ポリシリコン膜６
４をドライエッチング法によりパターニングして、静電
駆動方式の櫛歯型アクチュエータの固定極６５と可動極
６６を形成する（６ｆ、６ｋ）。図６ｋにおいて楕円状
の形状をしている部分は、窒化珪素膜を介して基板６１
に固定されたポストであり、ポストと可動極６６を結合
している線状の部分は弾性体となる部分である。これら
は、共にポリシリコンで形成されている。

【００５３】次に、基板６１をＴＭＡＨ等の水溶液に浸
して、基板６１のシリコン部分をエッチングする。この
ときのエッチングマスクは窒化珪素膜であり、（１１
１）面で構成される斜面が形成される（７ａ、７ｆ）。
次に、基板６１のシリコン部分を熱酸化法により酸化
し、酸化膜６７を形成する（７ｂ）。この基板の上面か
ら、メカニカルマスクを用いて部分的にポリシリコン膜
６８を成膜する（７ｃ、７ｇ）。次に、ポリシリコン膜
６８をドライエッチング法によりパターニングして、ス
キャナ用ミラー６９を形成する（７ｄ、７ｈ）。最後
に、湿式のエッチング液により酸化膜を除去してスキャ
ナ用ミラー６９をリリースする（７ｅ、７ｉ）。このよ
うにして、マイクロマシニング工程を用いて、第２の実
施の形態であるマイクロシャッタアレイを一括して多量
に製作することが可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入射光の光量の制約が大きく、かつ、光照射で生ずる構
造体の発熱が生じても経時変化が少ないマイクロシャッ
タアレイを実現することができる。さらに、本発明のマ
イクロシャッタアレイは、マイクロマシニング工程を用
いて製造することが可能であり、大量生産が可能なた
め、低価格なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構造を示す図
である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の概略構造を示す図
である。

【図３】本発明の第３の実施の形態の概略構造を示す図
である。

【図４】本発明のマイクロシャッタアレイを用いた光学
システムの例を示す図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態の概略構造を示す図
である。

【図６】本発明の第１の実施の形態であるマイクロシャ
ッタアレイの製造方法を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態であるマイクロシャ
ッタアレイの製造方法を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態であるマイクロシャ
ッタアレイの製造方法を示す図である。

【図９】従来の微小光学素子の概略断面構造を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０…基板部（シリコン）、１１…スリット列、１２…
薄膜遮光部材、１３…駆動コイル、１４…駆動電極、１
５…駆動電極、１６…シリコン斜面、１７…スペーサ、
２１…基板部（シリコン）、２２…スキャナー、２３…
スリット列、２４…薄膜遮光部材、２５…静電アクチュ
エータ、２６…駆動電極、２７…可撓性ばね、２８…ス
ペーサ、２９…反射面（シリコン斜面）、３１…基板部
（シリコン）、３２…スリット列、３３…薄膜遮光部
材、３４…回転軸、３５…反射面（シリコン斜面）、９
１…複合マイクロシャッタアレイ、９２…光源、９３…
レンズ、９４…カラーフィルタ、９５、９５’…ミラ
ー、９６…投影レンズ、９７…スクリーン、１０１、１
０１’…基板、１０２、１０２’…スリット列、１０
３、１０３’…薄膜遮光部材、１０４、１０４’…反射
面、１０５…回動軸

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を反射する反射面と、前記反射面を通
   過する光が通過する位置に設けられたスリット列と、前
   記スリット列の開口部を覆うように設けられた複数の薄
   膜遮光部材を有してなり、前記薄膜遮光部材は電気的に
   駆動され、前記スリット列の開口部を通過する光を遮光
   したり通過させたりするものであって、前記反射面、前
   記スリット列及び前記薄膜遮光部材が、マイクロマシニ
   ング工程により一体のものとして製作されたものである
   ことを特徴とするマイクロシャッタアレイ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のマイクロシャッタアレ
   イであって、前記反射面が、異方性エッチングで形成さ
   れたシリコン基板面であることを特徴とするマイクロシ
   ャッタアレイ。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のマイクロ
   シャッタアレイであって、前記薄膜遮光部材は熱膨張率
   の異なる薄膜を積層して構成され、通電により発生する
   熱によりバイモルフ動作をすることを特徴とするマイク
   ロシャッタアレイ。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２に記載のマイクロ
   シャッタアレイであって、前記薄膜遮光部材には薄膜コ
   イルが一体形成され、前記薄膜遮光部材は、前記薄膜コ
   イルに流れる電流と外部磁場とで発生するローレンツ力
   により駆動されることを特徴とするマイクロシャッタア
   レイ。
5. 【請求項５】 請求項１又は請求項２に記載のマイクロ
   シャッタアレイであって、前記薄膜遮光部材は、静電気
   力により駆動されることを特徴とするマイクロシャッタ
   アレイ。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項５のうちいずれか１
   項に記載のマイクロシャッタアレイであって、前記反射
   面が回転可能であることを特徴とするマイクロシャッタ
   アレイ。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項５のうちいずれか１
   項に記載のマイクロシャッタアレイを、前記反射面の方
   向が接合面に対して対称になるようにして２個接合し、
   接合面に中心を有する回動軸を設けたことを特徴とする
   マイクロシャッタアレイ。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項５のうちいずれか１
   項に記載のマイクロシャッタアレイであって、前記反射
   面とは別の第２の反射面を有し、第２の反射面の位置が
   変化することにより、光の照射方向が変化することを特
   徴とするマイクロシャッタアレイ。
9. 【請求項９】 請求項４に記載のマイクロシャッタアレ
   イの内、請求項２に係るものの製造方法であって、 (a)基板材料として（１００）面方位のシリコン基板を
   用意し、この基板の両面に窒化珪素膜を成膜し、次に、
   この窒化珪素膜をドライエッチング法によりパターニン
   グして、遮光スリットを形成する工程 (b)酸化珪素膜を上面全面に形成し、更に、この上面に
   窒化珪素膜を成膜する工程 (c)窒化珪素膜上に、金属膜をパターニングして駆動用
   のコイルを製作する工程 (d)上面の窒化珪素膜を、レジストをマスクとしてドラ
   イエッチング法により部分的に除去してカンチレバー構
   造体をパターニングする工程 (e)基板の酸化珪素膜を湿式のエッチング液で除去する
   工程 (f)基板を、シリコンの異方性エッチング液に浸漬して
   不要なシリコン部分をエッチングする工程 を有してなるマイクロシャッタアレイの製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載のマイクロシャッタア
    レイの内、請求項５に係るものの製造方法であって、 (a)基板材料として（１００）面方位のシリコン基板を
    用意し、基板の両面に窒化珪素膜を成膜し、次にこの窒
    化珪素膜をドライエッチング法によりパターニングし
    て、遮光スリットを形成する工程 (b)酸化珪素膜を上面全面に形成し、次にこの酸化珪素
    膜をドライエッチング法によりパターニングして、犠牲
    層のパターンを形成する工程 (c)この上面にポリシリコン膜を成膜し、更に、このポ
    リシリコン膜をドライエッチング法によりパターニング
    して、静電駆動方式の櫛歯型アクチュエータの固定極と
    可動極を形成する工程 (d)基板異方性エッチング液に浸漬して、窒化珪素膜を
    エッチングマスクとして基板のシリコン部分をエッチン
    グする工程 (e)基板のシリコン部分を熱酸化法により酸化し、シリ
    コン酸化膜を形成する工程 (f)この基板の上面から、メカニカルマスクを用いて部
    分的にポリシリコン膜を成膜し、次に、ポリシリコン膜
    をドライエッチング法によりパターニングして、スキャ
    ナ用ミラーを形成する工程 (g)湿式のエッチング液によりシリコン酸化膜を除去し
    てスキャナ用ミラーをリリースする工程 を有してなるマイクロシャッタアレイの製造方法。