JPS61116324A - 空間光変調器の作成方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 この発明は空間光変調器（元弁）、更に具体的に云えば
電子式にアドレスされる偏向可能なはり（梁）を持つ空
間光変調器に関する。

従来の技術及び問題点 空間光変調器（ＳＬＭ　）は入射光を一気入力又は元入
力く対応する空間パターンで父調する夏侠器である。入
射ツごの位相、強度、ＩＪｆＩ元又は方向を変調するこ
とが出来、この光の変調は、種々の篭気元学効果又は磁
気元学効未を待ついろいろな材料により、兼びに表面の
変形によつ′″Ｃ元を変調する材料〈よつ１行な５こと
が出来る。ＢＬｒＭは元情報処理、投射表示装置及び静
電印刷の分野で多数の用途がある。６０工ｎＥＥｉ　）
ランスアクションズ・オン・エレクトロニック・デバイ
セズｍ５３９Ｍ（１９８３年）ＰＡ械のり、ホーンベッ
クの論文ｒ−１２８Ｘ１２８変形自在のミラー装置」に
引用された文献を参照されたい。

大形の明るい嵐子餞示装置に使われる周知のＳ′ＬＬＭ
はアイドホー／Ｌ／　（Ｅ工ｄｏｐｈｏｒ　）である。

これは能動的な光学素子とし゛ＣＣ電電作用よって凹み
の出来る油膜な便５装置である。２　Ｑ　、Ｔ、　ＳＭ
ＰＴＢ誌３５１頁（１９５３年）ＰＪｒ＆の凱パツマン
の論文「デ・フィッシャー・ラージ・スクリーン・プロ
ジェクション・システム（アイドアオア）」参照。この
装置では、連続的な油膜を変調された電子ビームでラス
ク弐に走査し１、油膜上の分解可能な各々の画素区域に
沈積電荷の空間的に周期的な分布を作り出す。この電荷
分布により、油膜の面と一定の電位に保たれた支持する
基板との間の静電引力により、各々の画素の中く位相回
折格子が出来る。この引力により、膜面が沈積電荷量に
比例する量だＴＩｆ変形する。変形した油膜をキセノン
・アーク灯からの空間的にコヒーレントな九で照射する
。油膜上の変調された画素に入射した元が局部的な位相
格子の回折により、個別の一組の規則的な間隔の次数に
なり、これ′４を光学系の一部分くより、交互に透明及
び不透明なパーの周期的な配列で構成されたシュリーレ
ン・ストッパに入射させる。シュリーレン・ストッパの
パーの間隔は、光の通過の効率が高くなる様に、ストッ
パ平面に於ける回折信号の次数の間隔と合う様に選ぶ。

ライト・バルブの変調していない領域に入射した元は、
シュリーレン・ストッパの不ａ　ＨＡ　ナパーにより、
投影レンズに達しない様に遮られる。

この為、シュリーレン結像装置によつ℃、ライト・バル
ブの変調されていない区域から投影スクリーン上く形成
された像は暗いが、変調された゛電子ビームによって導
入された位相摂動は、シュリーレン投影器により、スク
リーンの所で明るい光のスポットに変換される。電子層
別゛による油の重合及び陰極の有機蒸気による汚染に伴
う故多くの技術的な難点かあるＫもか＼わらず、この形
式の油展装置は、スクリーンに測子ルーメンもの会計の
光を必要とする場合に、殆んど世界的に使われている装
置になる点まで、開発に成功している。然し、と５いつ
装置は高価で嵩張り、部品の寿命が短い。

多数の非油膜形ａｘｔｘ％開発されていて、偏向可能な
素子な使５形式、１１Ｉ１元面回転形及び元散乱形があ
る。これらの各形式のＥＩＬＭは、金属、弾性体又は弾
性体−光導電体から成る反射層の変形、強誘電体、ＰＬ
ＺＴセラミック及び液晶の偏光及び散乱の様な種々の効
果を用い℃いる。例えば、２９９Ｐｒｏｃ、　５ＰＩｆ
ｆｌ　（５５頁（１９８１年ン所載のＲ，スプレーグ他
の論文「レーデ印刷用の直線的な内部全反射９間元変調
器」及び２９９　Ｐｒｏｃ、　８Ｐ工Ｅ７６頁（１９８
２年）ＰＪｒ載のＲ，スプレーグの論文「レーデ印刷用
の一体化した内部全反射（Ｔ工Ｒ）空間尤度ｙ４器」及
び米国特許第４，３８０，３７３号には、レーデ元を線
状の照明に形成して、光変調器の線形配列に通した後、
元感知媒質に結像する様にして、元感知面に非衝撃形に
印刷する装置が記載され℃いる。この配列は、ニオブ酸
リチウムの様な電気光学結晶の全反射面にあ″′Ｃ＼配
置した集＆Ｊ［動素子の上に作った電極及び駆動回路を
持つ内部全反射空間光変調器として構成され℃いる。

夫々２つの電極の間のフリンジ電界によって発生された
屈折率の局部的な変化をシュリーレン続出九学系を用い
て読出丁。この光学系がＴｘＲ界面を元感知媒質に結像
する。これは１次光の像であり、元感知媒負を線形配列
の像の下でドラム上で回転させて、印刷用の２次光の像
（例えば１頁の本文）を発生する。然し、ＳＬＭ（ライ
ト・バルブ）は、その混成形の性格の為く、製造上の問
題の影響を非常に受は易い。フリンジ電界の強さ、従っ
て変調された画素によって回折される光の量は、１７１
０ミクロン未満の、アドレス電極と電気光学結晶面との
間の空隙の厚さの変化によつ℃左右される。この為、と
（小さい粒子が結晶と電極構造の間に捕捉され℃も、元
感知面に於ける照明の非一様性の問題を招く惧れがある
。ライト・バルブの変調区域及び非変調区域の間の境界
にある１ｉｌＩｉ素に対する装置の光字応答も、アドレ
ス方式の性格の為に、変調領域の中心近くにある１ｉｉ
ｉ索をζ対する応答よりも目立って低い。この技術に奏
づくプリンタはこれ葦で市場に登場していない。

Ｐｒｏｃ、　Ｂより　８ｙｍｐ、　２５０　（１９８２
年４月号〕所載のＭ、　’）　）ル他の論文「ＣＣＤア
ドレス形液晶ライト・バルブ」には、シリコン°チッゾ
の前側にＣＯＤ区域アレーを持つと共に、テップの表側
に液晶アレーを持つＳＬＭが記載されている。アナログ
電荷データの完全な７レームが導入されるまで、ｃｃＤ
Ｋ　ｔｉ１荷が人力される。その後、この電荷をチツノ
の裏側に放出し、そこで電荷が液晶を変調する。この装
置は、前側から真情への転送によつ℃電荷が拡がる為に
、著しい一定のパターン雑音と分屏能の劣化にわずられ
される。

１次元及び２次光の両方の配列に作ることの出来る別の
形式のＥＬＭが変形可能なミラー（反射鏡）である。変
形可能なミラーは３ｉｆＩｉ類に分けることが出来る。

即ち、弾性体、隔膜及び片持ちばつである。弾性体方式
では、メタライズした弾性体を空間的に変化する電圧く
よってアドレスすると、この電圧が弾性体の圧縮を通じ
″Ｃ表面の変形を生ずる。１００又は２００Ｍ：ルト程
度のアドレス電圧を必要とする為、弾性体は高密度シリ
コン・アドレス回路と集積化する為の良好な候補ではな
い。

全般的には、２４工１ＪｃＪ［ｌ　）ランスアクション
ズ。

オン・エレクトロニック・デバイセス誌９５Ｑ’Ｒ（１
９７７年）Ｐｆｒ載のＡ、ラカトス及びＲ，ベルダンの
論文「無定形Ｂｅ形ＲσＴ工ＣＯＮ　５イト・パルプを
用いたＴＶ投影表示装置」を参照されたい。

隔膜形の変形可能なミラーは種々の形式がある。

１つの形式は、前に述べたアイドアオール装置の油膜に
代るものである。この装置では、支持格子構造くより、
陰極線管（ｃＲＴ）の７エースプレートに薄い反射膜を
取付ける。アドレス動作は、アイドアオールと同じく、
ラスタ走査の電子ビームによつて行なう。ＣＲＴの硝子
の７エースプレートの上に電子ビームによつ℃沈積され
た電荷が、一定電圧に保たれた膜を静電式にひきつける
。この引力くより、膜が格子構造くよつ℃形成された井
戸の中にたるみ、こうして変調された各々の画素の場所
でごく小さい球面鏡を形成する。この形式の変調された
画素から回折された元が、鏡面反射ビームの周りに回転
対称である比較的細い円錐に集中される。この為、この
形式のライト・バルブは、シュリーレン・ストッパと共
に使われる。このシュリーレン・ストッパは、ライト・
バルブの変調されていない区域からの鏡面反射の後、元
学系によつ℃形成された光源の像を遮る様に位置ぎめさ
れ且つそうい５寸法の、１個の中心の遮蔽部で構成さ−
れる。変調された画素は、シュリーレン・ストッパの平
面に光の円形パッチを生じ、これが中心の遮蔽部より大
きいが、それな中心としている。ストッパ効率、即ち変
調された画素のエネルギの内、シュリーレン・ストッパ
に遮られない部分は、変形可能な膜に基づく投影器では
、油膜アイドアオール投影器よりも一般的に幾分低い。

更に、この様な膜の変形し得るミラー装置は少なくとも
２つの大きな問題がある。比較的ｊｌｉＩ性の反射膜を
アドレスするのに高い電圧が必要であり、電子ビームの
ラスタと画素支持格子構造との間に僅かな整合外れかあ
ると、アドレスの問題を招く。

この整合外れは、像のぼやけ並びに表示の明るさの非一
様性の原因になる。

別の形式の膜形の変形し得るミラーが、３０１Ｊｃ１２
　）ランスアクションズーオン・エレクトロニック・デ
パイセズ５３９頁（１９８３年）所載のり、ホーンベッ
クの論文及び米国特許第４，４４１，７９１号に記載さ
れているが、シリコン・アドレス回ｗｒＫ結合されたメ
タライズした重合体ミラーの配列で構成される混成集積
回路である。下側にあるアナログ・アドレス回路がミラ
ー素子から空隙によって隔てられ℃いて、静電引力によ
り、選ばれた画素でミ２−の配列を変位させる工この結
果生ずる２次光の変位パターンが反射光に対して対応す
る位相変調パターンを生ずる。

このパターンはシュリーレン投影方法にょっ℃アナログ
の強夏の変化に変換することは出来るし、或いは元情報
処理装置く対する入力変換器とじ℃使うことが出来る。

然し、膜形の膜形し得るミラーは、ごく小さい、ミクロ
ン寸法の粒子が膜と下側の支持構造の間に捕捉された時
に起る様な欠陥の影響を受は易いとい５ｊ！！！造上の
問題がある。農がこの様な捕捉された粒子の上のテント
を形成し、このテントの横方向の範囲は粒子自体の寸法
よりもずっと大きく、こ５いうテントがシュリーレン結
像装置によって明るいスポットとして結像される。

片持ちばつの変形し得るミラーは、変形可能な片持ちば
９の微小機械的な配列であり、何等かのアドレス手段に
よって靜゛１式に個別に変形させ℃、入射元を線形パタ
ーン又は面積パターンで変調することが出来る。適当な
投影光学系と共に使われた時、片持ちはりの変形し得る
ミラーは、表示、元情報処理及び電子写真印刷に用いる
ことが出来る。真空蒸着によって硝子の上に作られた金
属の片持ちばりを用いた初期のものが、米国特許第３，
６００，７９８号に記載されている。この装置は、装置
が一体化していない構造であることにより、前側及び後
側の硝子基板の贅会を含めた装造上の問題がある。

片持ちはりの変形し得るミラー装置が、２２工ｘｇｇ　
）ランスアクションズ・オン・エレクトロニック・デパ
イセズ誌７６５頁（１９７５年ン所載のＲ５トーマス他
の論文「デ・ミラー・−マトリクス・チューブニア・ノ
ーベル・ライト・パルプ・７オ・プロジェクション・デ
ィスプレイ」と米国をＮ＋第５，８８６，３１０号及び
同第３，８９６，３３８□　号に記載され℃いる。この
装置は仄の様にして作られる。す７アイヤの基板の上の
シリコンの上に熱作用による２酸化シリコン層を成長さ
せる。この酸化物は、中心で結合された４つり片持ちば
りのクローバの葉形の配列のパターンにする。酸化物に
アンダカツトが出来るまで、シリコンを等方性に湿式エ
ッチし、各々の画素の中に１中心のシリコン支持柱によ
って支持された４つの酸化物の片持ちはりを残す。次に
、反射率を持たせる為、クローバの葉形の配列をアルミ
ニウムでメタライズする。サファイヤの基板の上にデポ
ジツトされたアルミニウムが基準格子電極であり、これ
は直流バイアスに保つ。装Ｒ′ｆｚＩニアドレスするＫ
は、走査形電子ビームを用いる。この電子ビームがクロ
ーバの葉形のはりの上に電荷パターンをデボゾットシ、
静電引力によつ℃、はりを基準格子に向つ℃変形させる
。消去は、密な間隔の外部格子に負のバイアスを加え、
エネルギの小さい電子で装置を溢れさぜることによつて
行なわる。シュリーレン投影器を使って、はりの変形を
投影スクリーンに於ける明るさの変化に変侯する。この
装置の電要な特徴は、クローバの葉形と云５形状が、は
りの間の開口から４５°＠転した方向にはａ　′４ｒ：
ａｔせることである。この為、簡単な断面を待つシュリ
ーレン・ストッパを使つ℃、固定の回折背景信号を遮つ
℃も、変調された回折信号を減衰させることがない。こ
の装置は１吋あたり５００個の画素とい５１ｉｉｉ素密
腿で製造され、はりは４°まで撓ませることが出来る。

光学系は１５０ワツトのキセノン・アーク灯、反射シュ
リーレフ元学系、及び５の利得を持つ２−５　Ｘ　３．
５　フィートのスクリーンを用いた。６５フイート・ル
ーメンのスクリーンの明るさ、１５対１のコントラスト
比、及び４８ｑ６のはり回折効率で、テレビジョンの走
査線４００本の解像度が実址された。１／６０秒未満９
書込み時間が達成され、消去時間は書込み時間の１７１
０という短さであった。然し、この装置は、走査誤差に
よる解像度の低下、製造の歩留ま９の悪さ、及び普通の
投影形＠＆腺管に較べ″Ｃ利点がないことを含めて問題
がある。即ち、走査毎の位置き゛めの精度が、個々の画
素の誉込みの再現性が得られる程尚くない。この結末、
解像度か低下することにより、同等程夏に書込まれた発
光体に較べて、同じ解像度を保つには、画素の数を少く
とも４倍に増加することが必要になる。更に、クローバ
の葉形の支持性に対するエッチ・ストッパがないこと、
はりの湿式エツチングによつ℃はりの破損が起ること、
這びに酸化物のはり上で応力ゼロの状態で通菖引張り応
力のか＼つだアルミニウムを蒸着する必要があることの
為、ｔＡ置の歩留まりが制限される。更に、この装置は
、普通の投影形ＣＲＴ　Ｋ較べて、明白なコスト又は性
能の判点かない。

アドレス回路と共にシリコンの上に果槓化さへこの為、
前に説明した片持ちはり！置の鍋也圧回路を用いた′電
子ビーム・アドレス及びＸ臣外被を心安としない片持ち
はりの変形し得るミ２−が、６１アプライド・フィジツ
クス・レターズ誌５２１頁（１９７７年）所載のに、ビ
ーノーセンの論文「シリコンの上に作られた微小機械的
な光変調器配列」及び米国特許第４，２２９，７６２号
に記載されている。この内の最初の文献は、飛込板形の
片持ちは９の１６×１の配列が記＠され℃おり、これは
次の様にして作る。ｐ子基板（又は埋込み層）の上に厚
さ約１２ミクロンの＜１００＞の向きのシリコン（ｐ形
又はｎ形）のエピタキシャル層を成長させる。このエピ
タキシャル層を約０．５ミクロンの厚さに酸化して、厚
さ約５００ムの０ｒ−Ａｕ被腹で蝋う。Ｃｒ　−Ａｕを
エツチングによって除い℃、接点パッド及びアドレス線
を形成し、飛込板形のメタライズ部分を構成する。第２
のマスク工程で、酸化物をメタライズ部分の周りでくし
形パターンでエツチングによって除く。最後釦、シリコ
ン自体を１２０℃でエチレンジアミン及びカテコールの
溶液でエッチする。結晶軸〈対するマスクの正しい向き
が保たれていれば、金属でコートされた酸化物の飛込板
がエッチによつ℃アンダカツトされ、シリコンから解放
される。このエッチは異方性であるから、クシ形パター
ンの矩形包路線を限定する＜１１１＞面によって、それ
以上の横方向のエツチングが停止される。更に、エッチ
ャントがｐ十材料によって抑制され、この為飛込板の下
の井戸の深さがエピタキシャル層の厚さによつ℃限定さ
れる。基板と飛込板形のメタライズ部分の間に直流電圧
を印加すると、薄い酸化物の飛込板がエッチされた井戸
に向って下向きに静電作用によつＣ撓む。長さ１０６ミ
クロン及び幅２５ミクロンの飛込板は、閾値電圧が約６
６ボルトであった。

２番目に引用した文献、即ち米国特許 第４．２２９．７５２号には、飛込板本装置（メタライ
ズした２酸化シリコンの片持ちばつの下に井戸を形成す
る為のニッチ・ストッパとしての埋込みｐ十形層）と同
様に製造されるが、異なる構成を持つ装置が記載されて
いる。即ち、片持ちばりは、１つの隅で丁番結合された
四角なフラップの形をしている。フラップは、飛込板の
ように１次光の１列ではなく、２次光の配列を形成し、
フラップの下の井戸は接続されておらず、フラップに対
するアドレス線は、行及び列のフラップの間でシリコン
の上面の上に形成することが出来る。勿論、フラップを
隅で丁番結合することは、米国特許第６．８８６．３１
０号及び同第３．８９６．３３８号のクローバの葉形の
構造からきたものであるが、完全なりローバの葉形の構
造を使うことが出来ない。

これは、そうすると、クローバの葉形のフラップがシリ
コン表面から隔離された中心の柱に丁番結合される為に
、表面のアドレス線が出来ないからである。更に、こう
いう装置は、密度の制約と小さな分数の活性区域の為に
、渭像度が不良で効率が低く、製造の歩留まりが低く、
アドレス回路の回折効果によってコントラスト比が低下
し、酸化物のフラツプの充電効果の為に残留像があると
いう問題がある。更に具体的に云うと、アドレス回路が
活性区域（フラップ）の周りに押込められる。

これは、ｐ十形エッチ・ストッパまでエピタキシャル層
をエツチングによって除くことによって、井戸が形成さ
れる為に、活性区域の下にアドレス回路を配置する選択
がとれないからである。この為、活性区域が実質的に縮
小しそれと共に回折効率が下がる。これは、スクリーン
の同じ明るさには、より多くの灯の電力が必要であるこ
とを意味する。アドレス回路が余分の面積を必要とする
豚画素の寸法がフラップの面積より大幅に増加し、その
結果、達成し得る解像度が低下する。井戸を形成するの
に必要な湿式エツチングは、電気的にも機械的にも歩留
まりが低（なることに通ずる。

実際、チップにダイス切りした後の様な湿式の清浄化が
フラップ及び飛込板を破壊する。これは、回転−洗滌／
乾燥サイクルの間、はりの下に捕捉された水が、表面か
ら回転してとび出す時に、はりを壊すからである。この
代りに、水を表面から蒸発させると、その後に残る表面
の残渣が、表面の漏れ電流を増加し、それが装置の変わ
り易い動作を招く。更に、シリコン表面にあるアドレス
回路が入射光にさらされて変調され、トランジスタ・デ
ートからの不所望の回折効果を生ずると共にコントラス
ト比を下げる。更に、アドレス構造に漏れる光が元によ
って発生された電荷を生じ、蓄積時間を短（する。最後
に、酸化物／金属のフラップは絶縁側が井戸を向いてお
り、井戸の前後に存在する強い電界の為に充電される。

これが残留（「バーンイン」）像を生ずる。この残留像
の問題を除く為に必要な交流駆動は、説明されているＮ
ＭＯ８駆動回路から供給することが出来ない。更に、最
大の安定な撓み七通越してフラップを撓ませると、フラ
ップが壊れ、井戸の底に付着する。

この為、崩壊電圧より高い電圧は絶対に避けなげればな
らない。

変形の片持ちぼり方式が２４ＩＢＭジャーナル・オプΦ
リサーチ・アンド・デイベロツノメント誌６５１頁（１
９８０年）所載のに、ビータセンの論文「シリコン捩れ
走置ミラー」及び４工ＥＥＦｉエレクトロニツク・デバ
イセズ・レターズ誌３頁（１９８３年）所載のＭ、キャ
ドマン他の論文「薄い金属膜を用いた新しい微小機械的
な表示装置」に記載されている。この方式は、向い合っ
た２つの隅で周囲の反射面に接続された金属フラップを
形成し、この接続部によって形成された軸線に沿ってフ
ラップで捩らせることによって動作する。フラップはそ
の下にあるアドレス用の基板とモノリシックに形成され
ておらず、前に述べた変形し得る膜装置と同様に、基板
に対して接着されている。

上に引用した片持ちばりを記載した全ての文献は、片持
ちはり装置と共にシュリーレン投影光学系を使うこと全
述べている。然し、こういう装置は達成し得る光学的な
性能の点で制約がある。第１に、結像レンズの開口直径
が、信号エネルギだげを通過させるのく必要な値よりも
大きくしなげればならない。この為、シュリーレンΦス
トッパの中心の遮蔽部の前後の全ての１言号エネルイを
通過させる為に、レンズの速度を比較的高くしなければ
ならない（或いはこれと同等であるが、そのｆナンバー
全相対的て小さくしなげればならない）。

更知、この作像形式では、信号がレンズの瞳の外側部分
全通過する。ＳＬＭ上の任意の所定の点から出て、結像
レンズの瞳の一番外側の区域を通過する光線は、どんな
結像レンズの光学的な設計でも、十分に補正された焦点
ｌご持って来るのが最も困難な光線である。外側の光線
を良好に制御丁れば、結像レンズの中心を通る光線は自
動的によ（補正される。従って、結像レンズについては
、一層高いレベルの光学的な設計の複雑さが要求される
。

第２に、片持ちばりのＳＬＭの軸外画素の十分に補正さ
れた像を結はレンズが形成し得る様な画角も制限されて
いる。どんなレンズの設計作業も、レンズの速度と良好
な像の品質でカバーし得る画角との間の兼合いである。

高速レンズは小さな視野にわたって作用する傾向があり
、広角レンズは比較的遅い傾向がある。シュリーレン結
像装置はその開口全体にわたって十分に補正されていな
ければならないし、この開口の直径が像を形成する光を
通過させるのに必要な値よりも大きいので、信号が遮蔽
されていない直径の一層小さいレンズの中心を通過する
様な異なる結像形式を工夫することが出来た場合よりも
、レンズによってカバーし得る画角は一層小さい。最後
に１．所定の有限の速度ヲ持つ結像レンズで、シュリー
レン・ストッパ形式を使うと、利用し得ろ光源の規模も
制限される。これによって撓ませた画素の像の所で、投
影スクリーン又は受光体に送出すことの出来る放射束密
度のレベルが制限される。この放射束密度のレベル、即
ち、単位面撰あたりの送出されるエネルギは、光源のラ
ジアンス、光学系の透過率及び像を形成する光線の円錐
の立体角の積に関係する。

光源のラジアンスは使う特定の灯のみによって決定され
る。光学系の透過率は特定のＳＴＪＭ／シュリーレン・
ストッパ形式のストッパ効率と表面透過損失とに関係す
る。然し、像を（ｉ（成する先の円雑の兄体月は、信号
エネルギて充たされた結像レンズの瞳の面積に正比例す
る。結像レンズの瞳の中心区域を釘蔽するシュリーレン
・ストッパを使うと、利用し得る瞳の面積が制限され、
この為、所定の速戻のレンズ在びに所定のラジアンスの
光源で達成し得る像平面の放射束密度のレベルが制限さ
れる。これが、利用し得る最大の光の円錐が、はりの撓
み角に等しい開口角を持つという放射束密度の基本的な
毒・」約の他にある。

この為、公知の片持ちばりのＳＬＭは、画素の分数活性
区域をアドレス回路が制限すること、処理工程によって
歩留まりが低くなること、はりの膜の応力に影響される
こと、を工りの絶縁体の帯電効果、はりの崩腺に対する
過成圧の保設がないこと、コストの安い光学系の設計と
性能とが両立しないこと、及び面に対する非平面状のア
ドレス回路の為の低いコントラスト比を含めた問題があ
る。

この発明は撓むことが出来るはり及び電子式アダレス方
式を持つ空間光変調器と、大体最後の工程としてはりを
処理用スペーサから解放するその製法に関する。これに
よって、処理の際、はりが破拶するという公知の方法の
問題が解決される。

好ましい実施例は、スペーサのプラズマ・エツチによっ
てはりを解放する。このプラズマ−エッチは、基板をチ
ップにダイス切りする後に行な５ことが出来、各々のチ
ップが＋９ＬＭと柱上のはりとを形成する。別の好まし
い実施例もスペーサをプラズマ・エツチするが、途中ま
でしか行なわず、こうしてスペーサ’ｉ　ＳＬＭの構造
要素として使うことが出来る様にする。こういう方法に
より、基板アドレス可能を取入れた１３ＬＭ構造が出来
る様になり、公知の方法の回折及び詰込みの問題が解決
される。

実施例 この発明の撓むことが出来るはりを用いた空間光変調器
（ＳＬＭ　）は、典型的には画素の線形又は面積配列で
形成される。各々の画素は個別にアドレス可能であって
、撓むことが出来る反射片持ちばり全持っている。画素
はモノリシックのシリコンをベースとしたチップの形に
組合される。この発明の製法では、チップはシリコン・
ウェーハを処理し、ウェーハをチップにダイス切りした
後、個々のチップ全処理することによって製造される。

チップの寸法は用途に応じて変わる。例えば、２４００
ｘ１の画素の線形配列（これは１吋あたりげット３００
個のプリンタの部品にすることが出来る）を約１３００
Ｘ２５０ミルのチップに作ることが出来、画素は約１２
ミクロン平方である。

３ＬＭは画素が光を反射することによって動作し、反射
光は撓むことが出来るはりの撓みを変えることてよって
変調される。以下の説明は主にｓＬＭの個々の画素九閏
するものであるが、図面は見易くする為に略図で示しで
ある。

この発明の第１の好ましい実施例の方法によって１遺さ
れた撓むことが出来るはりを用いた空間光変調器の第１
の好ましい実施例の１個の画素が第１Ａ図に簡略斜視図
で示されており、第１Ｂ図にＧ１１１面断面図で示され
ており、第１Ｃ図に平面図で示されている。画素は全体
全２０で示しであるが、基本的には浅い井戸を覆うフラ
ップであって、基板２２）スペーサ２４、反射層２６及
び層２６内に形成されたフラップ２８全含む。フラップ
２８がプラズマ、・エッチ・アクセス孔３０ｔ−持って
いる。画素２０の典型的な寸法は次の通りである。フラ
ップ２８は１辺が１２乃至２５ミクロンの四角であり、
スペーサ２４は厚さが１乃至２．５ミクロンであり（こ
の為フラップ２８の底面から基板２２までの距離は１乃
至２．５ミクロンである）、層２６は厚さが０．１２ミ
クロン（１２０１］Ａ）であり、孔３０は２ミクロン平
方であり、プラズマ・エツチ・アクセスすき間３２は２
ミクロン幅である。

基板２２は５乃至１０オ一ムＱｍの比抵抗を持つ＜ｉｏ
ｏ＞配向のシリコンである。スペーサ２４は絶縁体であ
るポジのフォトレジストである。

層２６は４チの銅と合金化したアルミニウムである。こ
の合金の熱膨張係数はスペーサ２４と大幅には違ってお
らず、これによって後で説明する様に、層２６の上に層
２４ｔ−デポジツションすることによって生ずる層２４
．２６の間の応力が最小になる。

１２６及び基板２２の間に電圧を印加するごとくより、
画素２０ｔ″作動する。フラップ２８及び基板２２の露
出面が空隙キャパシタの２つの極板を形成し、電圧（よ
って２つの極板に誘起された反対の電荷が、７２ツゾ２
８ｔ−基板２２に引きつげる静電力を１ｎえる。この引
力によってフラツプ２８は丁番区域３４で曲がり、基板
２２に向って撓む。第２図はこの撓みを誇張して示すと
共に、一番手さなすき間の領域に電荷が集中することを
示している。２０乃至２５ポルトの範囲内の電圧では、
撓みは１°乃至２°の範囲内である（撓みが１°の場合
、２０ミクロンの寸法のフラツプでは、丁番３４から一
番遠いフラップ２Ｂの隅は約０゜５ミクロン垂直て移動
する）。この撓みが電圧の著しい非直線関数であること
に注意されたい。これは、丁番３４０曲げによって発生
される復元力は撓みの大体直線関数であるが、静電引力
が、フラップ２８の一番近い隅と基板２２０間の距離の
逆数の対数に従って増加する為である（静電容量が距離
の減少と共に増加し、この為誘起される′１荷が量が増
加すると共に一層接近することに注意されたい）。第６
図は電圧に対する撓みの依存性を示す。フラップ２８が
不安定になって、すっかり曲がって基板２２と接触する
電圧が崩壊電圧と呼ばれる。崩壊電圧より若干小さい′
１圧では、撓みは大体′４圧の直線１３１ａ（第６図の
点ｆｆ１Ａ参照）であり、これがアナログ動作領域であ
る。

フラップ２８と基板２２の間に電圧を印加すること（云
い換えれば、画素２０をアドレスすること）？１片持ち
ばりの空間光変調器の他の画素を考えた時に起る回路の
複雑性に関係なく例示したので、画素２０は極めて簡単
である。回路は後で述べる他の好ましい実施例について
説明する。ここでは、量初に画素２０の製造方法につい
て説明する。

画Ｊｇ２０の製造工程は次の通りである。：（１）最初
に５乃至１０オ一ムａｍの比抵抗を持つ＜ｉｏｏ＞配向
のシリコン基板を用いる（典型的にはｉ板は直径６吋の
円形ウェーハの形をしている）。（２）層を約２ミクロ
ンの厚さにする場合、クロロベンゼンに不溶性のポジの
フォトレジスト層（例えばノンバラツク樹脂をベースと
したレジスト）上回転付着する。この回転付着は、厚手
の回転付着層で発生プろ表面の波を避ける為に３段階に
分けて行なうべきである。即ち、約０．７ミクロンのレ
ジストを回転′付ｉｔ、、焼成し、別のＱ、７ミクロン
のレジストを回転付着し、再び焼成し７、最後の０．７
ミクロンのレジスト全回転付着し、最後に焼Ｘ−″ｆる
。

（３）温度の不整合と、その為に金属層とレジスト層の
間に起る応力を最小限に抑える為に、室温に近い温度で
、４％の銅と合金化した０、１２ミクロンのアルミニウ
ム層をスパッタリングによってデポジットする。（４）
ポジのフォトレジストを適用し、写真製版によってその
パターンを定めて、プラズマ−エッチ・アクセス孔及び
丁き間を限定する。

（５）露出したアルミニウム合金をプラズマ−エッチし
く例えば塩素−６塩化硼素−４塩化シリコンのエッチ・
ガス？使うことが出来る）、プラズマ・エツチ・アクセ
ス孔及びすき間を形成する。（６）この後の工程の間の
保護層として作用するＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレ
ート９層を回転付着する、（７）基板をチップにダイス
切りする（各チップがＳＬＭになる）。（８）クロロベ
ンゼンを吹付けることによってＰＭＭＡ　ｉ溶解し、直
ちに遠心分離によって、ダイス切りの破片？除去する。

ポジのレジストがＰＬｉＭＡ現像剤に溶解しないことに
注意されたい。（９）チップの等方性プラズマ・エツチ
を行なって、フラップの下からスペーサ（ポジのフォト
レジスト）を除去し、こうして井戸を形成ｊる。このエ
ッチによってフラップの頂部にあるレジスト層も除去さ
れ、チップの処理が完了する。ダイス切り作業の間も保
護ＰＭＭＡの清浄化の間も、フラップがダイス切りの破
片に直接的に露出しないことに注意されたい。工程９０
便利なプラズマ・エツチは酸素全基本とする。酸素がＰ
ＭＭＡ及びフォトレジストを急速にエッチするが、シリ
コｙ４アルミニウムもエッチしない。スペーサは約１２
０℃で軟化するので、このプラズマ−エッチは低温ニし
なければならない。

勿論、工程９のプラズマ・エツチは、監視又は調時しな
げればならない。これは、フラップと基板の間のスペー
サの部分を越えてまでスペーサを除去し続けると、最終
的には反射層に対する支持体が除去され、隣りの画素に
入り込むからである。

これがフラップにプラズマ・エツチ・アクセス孔を設け
る理由である。第４Ａ図乃至第４Ｄ図に示す様に、スペ
ーサの除去は向きに対する依存性がなく、クランプ２８
″ｆｒ、アンプカツトするのと同じ速度で層２６金アン
ダカツトする。第４Ａ図はエッチの初期段階を示す。左
側部分は平面図であり、アンダカツトの水平方向の範囲
を破線で示しである。右側部分は側面断面図であり（断
面は丁番を通るフラップの対角線に沿っている）、プラ
ズマ・エツチ・アクセス孔３０の効果を示している。第
４Ｂ図及び第４Ｃ図は相次ぐ段階を示し、第４Ｄ図はエ
ッチの完了した時を示す。第４Ｃ図から明らかな様に、
孔３０は浅い井戸、即ち薄いスペーサ２４に対して最も
効果がある。

プラズマ・エツチ工程９の精密な監視は次の様に行なう
ことが出来る。チップの隅（１つ又は複数）にある各々
のエッチ制御構造は第５図に示すパターンにする。その
頂部を平面図、その底部を側面断面図で示しである。層
２６の残りの部分から隔離された層２６の矩形部分３６
はくり抜きばつと呼ばれ、数列形の増加する幅を持つ。

スペーサのプラズマ・エツチによる除去の際、チップの
制御用の隅全明視野の顕微鏡の下で周期的に観察する。

第６図はプラズマ・エツチが進行する時のくり抜きば９
がとる一連の位置を示している。明視野の顕微鏡の下で
観察した時、くり抜きはり３６が最初は明るく見え、（
り抜きはり３６の両側からのプラズマ・エツチによるア
ンダカツトが出合うまで、引続いて明る（見える。出合
う時、くり抜きは９３６はスペーサ２４から屏放され、
十分な角度だげ傾く。この時はり３６が暗く見える。プ
ラズマ・エツチを続けると、はり３６を支持する三日月
形のスペーサ２４が除去され、はり３６は中間調を経由
してから再び明るくなる。時間の関数としてエッチ制御
構造を検査すること罠より、アンダカツトの程度並びに
速度を精密に決定することが出来る。一旦はり３６が傾
くと、はり３６１に支持する三日月形のスペーサ２４の
エツチングは片側だけから行なわれるので、はりはもは
や有用な情報を持たない。従って、はり３６ｔ−再び明
るく見える状態に持って来るのに要する余分の時間は、
１３ＬＭチップのフラップに対するアンダカツト速度を
表わさない。くり抜きばつの臨界的な幅（スペーサが丁
度フラップの下から全面的に離れる様Ｋｊる様なはりの
傾きにする幅。第４Ｄ図参照）は経験的く決定される。

プラズマ・エツチのアンダカツト速度が露出したスペー
サ材料の面積に関係するので、簡単な形状で決まらない
。

プラズマ・エツチの進行度を監視する便宜の為、この臨
界的な幅の前後の成る分布した幅を持つはりが選ばれる
。

同じ処理を使うが、形の異なるフラップ２８ｔ−持つ画
素２０を形成することも出来る。第７図は種々の代案の
平面図である。勿論、プラズマ−ニッチ・アクセス孔の
数はフラツプ又は飛込板の寸法及びその下の井戸の深さ
に関係する。フラツプは主に丁番結合の点で曲がるが、
飛込板ははり全体に沿って曲がる。フラップは略一定の
角度で曲がるので、同等の寸法の飛込板よりも回折効率
が一層大きい。フラツプの丁番は隅にあってもよいし、
或いは側面に沿っていてもよい。フラップの隅の丁番は
、フラップの周縁を限定するψプラズマｅエッチ９アク
セスすき間に対して４５°のシュリーレン・ストッパ又
は４５°の暗視野弁別を用いて、撓んだフラップのコン
トラストのよい投影像を発生することが出来る。この弁
別方式では、フラップの周縁の開口（プラズマΦエッチ
ｅアクセスすき間）からの全ての軸上回折光を遮るが、
フラップの４５℃仰みからの軸外光を通過させる様な光
学的なストッパを設計する。プラズマ・エツチ・アクセ
ス孔が殆んど等方性をもって光を回折するので、この光
の幾分かがシュリーレン・ストッパの周りを通る。然し
、各々の孔が回折するのは、各々の画素に入射する全部
の光エネルギの小さな一部分にすぎず、このエネルヤの
小さな端数しかストッパを通過しないので、この結果起
る劣化は無視し得る。

第７図に示した代案の内の２つに示す様に、丁番領域を
延長することにより、フラップの撓み感度を高めること
が出来る。

略同じ方法により、種々の変形の画素２０を製造するこ
とが出来る。例えば第８Ａ図は、導電基板４２）絶縁性
又は導電性の何れであってもよいスペーサ４４、誘電体
層４６及び金属反射層４８を含む画素４０の側面断面図
である。フラップ５０が、層２６のフラップ２０と同様
に、層４６゜４８に形成され、プラズマ・エツチ・アク
セス孔５２及び丁番５４１″持っている。唯一の拘束は
、基板４２又は誘電体４６ｔ−エッチしないプラズマに
より、スペーサ４４をエッチすることが出来なければな
らないことである。スペー？４４をプラズマ・エツチに
よって除去してフラップ５０の下に井戸を形成した後に
、金属４８ｔ−デポジットすることが出来るが、こうす
ると、第８Ａ図に示す様に、井戸の底に金属のデポジッ
ト５６が残る。

然し、金属のデポジット５６は差支えがなく、最後の処
理工程として金属４８ｔ−デポジツションすることによ
り、非常にきれいな応力のない面が保証される。これは
純粋なアルミニウムを使うことが出来る様にし、従って
非常に高い反射率が得られる。金属４８ｔ−エッチせず
に、スペーサ４４をエッチすることが出来れば、スペー
サ４４を除去する前に、誘電体４６及び金属４８の両方
をデポジットしてパターンを定めることが出来る。こう
すると、金属のデポジット５６が避けられる。更に、ス
ペーサ４４を除去するのに使ったプラズマ・エツチによ
って基板４２がエッチされる場合、スペーサ層４４′ｔ
−形成する。前に、基板４２の上にエッチ・ストッパ層
を形成し、同じ処理工程全便うことが出来る。このエッ
チ・ストッパ層は絶縁性であってよい。例えば、エッチ
・ストッパ層及び誘電体層４６は両方共２酸化シリコン
であってよく、スペーサ４４はポリシリコンであってよ
い。

画素４０の複合フラップ（金属が誘電体の上にある）は
、井戸に存在する強い電界の為、誘電体と空気の界１面
で充電作用が起る。この充電作用を避ける為、交流搬送
波にアドレス信号上のせることにより、井戸の前後の電
界を周期的に逆転しなければならない。この方法は画素
の線形配列に対しては目立った欠点はないが、各々の画
素の場所に能動性スイッチング素子を持つ画素の面積配
列では、交流アドレス方式はかなりの複雑化になり、こ
の様な金属／誘電体の複合フラップは避けるべきである
。飛込板の場合、並びに基板４２の上に絶縁性の絶縁性
のニッチφストッパ層を使う場合にも、同じ考慮が必要
である。

画素２０及び４０では、はっきりと述べなかったが、基
板が導電性であってＳＬＭの全ての画素に対して共通で
ある為、信号（アドレス）ははり（フラップ又は飛込板
）に印加することを必要とする。各々のはりが、層２６
．４８のパターンを定めることによって形成された電極
に接続される。

このパターンを定めることは、プラズマ・エツチ・アク
セス孔及びすき間を形成する為に層２６．４８のパター
ンを定めるのと同じ工程で行なうことが出来る。接続電
極を持つ２．３の′Ａ接する画素の平面図を示した第９
図を参照されたい。勿論、これは、スペーサ全除去する
プラズマ−エッチの漂、電極もアノダカットされること
を意味する。はりの下に井戸を形成するプラズマ・エツ
チの後に、層２６．４８のパターンを定めることによっ
て１極が形成される場合、はりの破損により歩留まりの
著しい低下が予想される。然し、画素４０について前に
述べた様に、プラズマ・エツチ・アクセス孔及びすき間
と電極の両方に対して誘電体層４６のパターンを定め、
井戸全形成する為のスペーサ４４のプラズマ・エツチに
よる除去を行７エい、その後で金属４８をデポジットす
ることが出来る。

プラズマ・エツチの際の誘１体のアンダカツト作用の為
、デポジットした金属は短絡電極を形成せず、その代り
に第８Ｂ図に示す様に、′１濯の間の基板上にデポジッ
トを残す。この様なはつのアドレス方式は、画素の線形
配列を持つＳＬＭに対しては実現可能であるが、面積配
列を持つＥ３ＬＭては、ＳＬＭの面積の内、電極に割当
てられる分が多過ぎて、画素に割当てられる分が少なす
ぎるので、使うことが出来ない。更に、電極の間のすき
間（第９図参照）が（全体を画素に集束することの出来
ない）入射光を回折し、こういうすき間の直線寸法が大
きいこと＼合せて、光学系のレンズのフレアの為、シュ
リーレンφストツーパでも、この回折光が、８層Ｍ出力
の固定パターンの雑音として現われるのを完全に防ぐこ
とが出来ない。

第２の好ましい実施例の画素６０が第１０Ａ図に側面断
面図で示されており、はりの基板によるアドレス作用を
行なう。即ち、画素の配列内にあるはりは全部電気的に
相互接続されていて、信号電極がフラップの下の井戸の
底にある。これは、第９図について説明した電極のすき
間が原因の回折を除くことが出来る。画素６０がシリコ
ン基板６２）絶縁層６４、゛電極層６６、スペーサ６８
及び反射層７０を持ち、この反射層の中にフラップ７２
がプラズマ・エツチ・アクセス孔７４及び丁番７６と共
に形成されている。絶縁層６４は基板６２の上に成長さ
せた２酸化シリコンであってよい。電極層はＬＰＯＶ’
Ｄによってデポジットしたポリシリコンのパターンを定
めたものであってよい。

７、ヘーサは回転付着によるポジのフォトレジストであ
ってよい。反射層は４％の銅と合金化したアルミニウム
にして、スペーサ層６８の上にスパッタリングによって
デポジットすることが出来る。

画素６０の製造工程（第１１Ａ図乃至第１１Ｄ図に示ｊ
）は画素２０と同様であって、次の通りである。＜１０
０＞配向の基板の上に厚さ約２０００又の熱酸化物層を
成長させる。ポリシリコンを３０００五の厚さにデポジ
ットし、面積抵抗率が約５０オーム／スクエアになる様
に燐でドープする。電極パターンを用いてポリシリコン
全プラズマ−エッチする。次にポジのフォトレジストｔ
−３回の適用に分けて回転付着して焼成し、合計の厚さ
を約２．４ミクロンにする。非常に厚手の１層を回転付
着する時に起り得るレジストの表面の波を避ける為に、
この厚さを作り上げる為にレジスト金６回に分けて適用
する。前の層がレジスト溶媒に溶解するの全防止する為
に、毎回の適用の間に約１８０°ＣＩＣ焼成することが
必要である。最後の層の後も、スペーサから過剰の溶媒
ｔ−駆逐する為に１ｓ　ｏ　”ｃの焼成が必要である。

この最後の焼成は、はりのパターンの写真製版の為の７
オトレジストｉ焼成する際、はりの金属の下に溶媒の泡
が形成するのを避ける。その後、約１２００１の４％Ｏ
ｕ　：　Ａ１合金を出来るだけ室温に近い基板温度で、
スパッタリングによってデポジットする。一般的に、有
機（物質）のスペーサはアルミニウムよりも膨張係数が
大きいので、ウェーハがスパッタリング温度から冷却す
る時、はりの金属が圧縮状恒になり、その枢着点では９
０座屈を招くことがある。（この熱によって誘起された
外米の圧縮は、デポジツション過程自体から生ずる固有
の圧縮とは別にあるものであることに注意されたい。）
スペーサ材料としては、ポジのレジストの方が、アルミ
ニウムに一層近い膨張係数を持つので、ＰＭＭＡよりも
好ましい。銅−アルミニウム合金を選んだのは、写真製
版用の焼成の際の隆起部が形成されることに対する抵抗
力と、はりの長期間の動作後の疲労のし易さが小さい為
である。ポジのレジストをはりの金属の上に回転付着し
、はりのパターン内で現像する。はりの金属をプラズマ
・エツチ（アルミニウムをエッチする為の塩素に再結合
剤を加えたもの）して、プラズマ・エツチ拳アクセス孔
及びすき間を形成する。はりの金属を限定し且つパター
ンを定める為のレジストをウェーハの上に残す。厚さ約
１．５ミクロンのＰＭＡの保穫層を回転付着し、ダイヤ
モンドのこｔ用いてチツ７″ヲダイス切り丁・る。各々
のチップ全スピナーにのせ、スぎナーを低い回転速度（
１００ｒｐｍ　）から高い回転速度（８０００ｒｐｍ　
）まで周期的にパルス駆動する間、表面にＰＭＭＡ溶媒
を溢れさせる。このパルス動作は、ダイス切りの破片の
除去が改善されるという利点があり、このサイクルの低
い回転速度部分の間、ＰＭＭＡ層が軟化する。その後、
回転速度を突然に高い回転速度に高めると、軟化層及び
埋込まれたダイス切り破片が強い遠心力によって投げと
ばされる。全部のＰＭＭＡが除公されるまで、この回転
サイクルｔ−ａ返すことにより、プラズマ・エツチ・ア
クセス孔及びすき間に挾まって、近辺のプラズマ中エッ
チ速度に影響を与える惧れのあるダイス切り破片のない
表面が保証される。チップは平面形プラズマ・エツチ装
置の温度制御した陰極上で酸素中でプラズマ・エツチす
る。温度は６０乃至１００℃の範囲内に制御する。１０
０℃より上では、スペーサが軟化して応力除去金するこ
とがあり、冷却した時、はりの金属が圧縮状態になる。

６０°Ｃより低くなると、アンダカツト速度が著しく低
下する。エネ／Ｉ／イ密度及び圧力は、アンダカツト時
間を最短にする為疋、スペーサの等方性エツチングが得
られる様忙選ぶ。はりｔアンダカツトする初期段階の間
、上に重なるポジのレジスト層ｔエツチングによって除
く。この結果、はりの機械的な・破損がなく、はりの金
属に張力がか＼つた、きれいな−アンダカツトされたチ
ップが得られる。

画素６０の動作は画素２０と同様であるが、信号が井戸
の底にある電極６６に印加され、フラップＴ２及び基板
６２は両方共アースするか或いは直流バイアスする。こ
の場合も、フラップ７２及び１１６６によって形成され
た空隙キャパシタの葎板に誘起される電荷が、静電力を
加え、それがフラップ７２を撓ませると共に、丁番７６
の曲げるが、次のものがある。

（ａ）　　はりの形状は第７図に示す様に、フラップ又
は飛込板であってよい。勿論、プラズマ・エツチ・アク
セス孔（ある場合）の数と場所は、はりの寸法、井戸の
深さ、及びはりをアソダカットしてもよい許容公差に関
係する。

（ｂ）はりは絶縁体の上の金属から成る複合体（例えば
画素４０とその関連した説明参照）であってもよいし或
いは耐火物の上のアルミニウムの様な２種類の金属の複
合体（アルミニウムは反射率の為、耐火物は降伏応力を
高くする為）であって・（、よい。耐火金属のパターン
を定め、プラズマ・エツチを行なった後にアルミニウム
をデポジットスることが出来ることに注意されたい。こ
れは井戸の底にアルミニウムがデポジットされること（
第８図とその説明参照）があっても差支えなく、アルミ
ニウムのパターンが生ずるのを避け、それによって、フ
ォトレジストの焼成中に起り得る隆起の成長又はその他
の応力除去効果が避けられるからである。

（ｃｌ　　スペーサ６８はＰＭＭＡの様な回転付着する
任意の絶縁体であってよい。スペーサ６８は、電極６６
にポリシリコンを用い、隔離の為、並びに電極６６と同
じ高さにする為に、電極の間に虐化物を熱成長（′ＸＪ
ｏａｏｓ又はＢＷＡＭ工方式で十分である）場合に得ら
れる様に、アドレス電極６６が平面状である場合、窒化
シリコンの様な同形にデポジットした絶縁体であっても
よい。

（ｄ）　　電極６６はＰ形シリコンである基板６２内の
ｎ　ｊ形拡散部であってよい。′シ極、ｆ：隔離する為
て接合は逆バイアスする。絶縁体層６４は、絶縁スペー
ｔｓ　ａｔ−使う場合は省略することが出来る。

（ｅ）　　スく−サ６８と反射層７００間（（ｂ）の絶
縁体の上の金属から成る複合はり又は画素４０の場合の
様に）又はスペーサ６８と電極６６の間に絶縁１が形成
される場合、スペーサ６８はポリシリコンの様な導体で
あってよい。例えば、（ｄ）の拡散形電極では、スペー
サ６８のデポジツションの前に、平面化用の酸化物７８
　（ＬＯ○ＯＳプロセス）を形成することが出来る。第
１０Ｂ図参照。

（ｆ）　　ｉ極６６のスイッチングの為のトランジスタ
は、４電スペーサ６８の下に種々の方法で形成すること
が出来る。例えは、第°１０Ｂ図に示す様に、電極６６
は図面の左側に破線で示す様に、２つの部分に分けて形
成し、電界効果トランジスタのドレイン及びソースを形
、成して、酸化物７８がゲート酸化物となり、スペーサ
６８がデートを含む様にすることが出来る。

上に述べた多くの変形は、画素２０及び４０にもそのま
−あてはまる。

全体を参照数字８０で示す第６の好ましい実施例の画素
が第１２Ａ図及び第１２Ｂ図の側面断面図及び平面図に
示されている。画素８０が基板８２）絶縁層８４、電極
８６、スペーサ８８、及びフラップ９２と丁番９４をそ
の中に形成した反射層９０を含む。電極８６が第１２Ｂ
図に破線で示されており、フラッフ’９２の内、丁番９
４から一番遠い部分の下に３角形の孔を持っている。電
極８６内のこの孔は、不安定性及び崩壊が起る前に、フ
ラップ９２がより大きく撓むことが出来る様にする。こ
れは、引力を加える誘起された電荷が、この時フラップ
９２の中心に一層近い所にあり、この馬力が、丁番から
最も遠い隅の電荷の場合よりも、撓みの関数として変化
するのがそれ程急速でなくなるからである。Ｋ、ピータ
−センが開発した飛込板形のはりのモデル（２５工ＥＫ
Ｅ　）ランスアクションズ・オン−エレクトロニックの
デバイセズ誌１２４１貞（１９７８年）所載の論文「ダ
イナミック・マイクロメカニックス・オン・シリコン：
テクニクズ・アンド・デバイセズ」）は、一様な荷重で
は、最大の安定な撓みは、はりの長さに関係なく、井戸
の深さくスペーサの厚さ）の約４４％であると述べられ
ている。この為はりの自由端の下に孔を持つ電極を使う
ことにより、このモデルを使う場合のはりの実効長は、
はりの長さの端数にすぎず、この実効長の末端は井戸の
深さの４４チまで安定に撓むことが出来る。この意味す
る所は、はりの末端が一層大きく撓むということである
。

第４の好ましい実施例の画素１０Ｇが第１６Ａ図及び第
１３Ｂ図に夫々断面図及び平面図で示されている。画素
１００は基板１０２）絶縁層１０４、電極１０６、スペ
ーサ１０８及び反射層１１０を持ち、電極１０６には第
１３Ｂ図に破線で示す６角形の孔が設けられており、反
射層１１０の中には、プラズマ・エツチ・アクセス孔１
１４及び捩れ丁番１１６を持つ換れフラップ１１２が形
成されている。画素１００は画素８０を作るのと同様な
プロセス工程によって製造される。２つの捩れ丁番１１
６を通る軸線に沿ってフラップ１１２を捩ることにより
、画素１００が動作する。捩れトルクは電極１０６に印
加した信号によって生ずる。

これが、電極１０６に孔がある為、第１３Ａ図で見てフ
ラップ１１２の左側部分だけを引きつける。

第１３Ａ図が捩れ軸線に清って見た図であり、この捩れ
が反時計廻りであることに注・意されたい。

捩れ丁番のコンプライアンスは、捩れ丁番１１６の長さ
と幅の比及び反射層１１０の厚さを変えることによって
、調節することが出来る。

−素１００が、フラップ１１２０周縁を限定するプラズ
マ・エツチ・アクセスすき間に対して４５°の角度で撓
み、前に述べた様にこれによって画素１００と同様な画
素で構成されたＳＬＭからの反射光の光学的な処理の際
、４５°のシュリーレン・ストッパ又は４５°の暗視野
弁別を使うことが出来る。単に７ラツゾ１１２が反射層
１１０の上下に撓み、この為同じ寸法のフラツプよりも
安定な撓み角が一層大きい為に、画素１００は曲げ形丁
番のはりよりも、一層効率のよい回折作用をする。

前に述べた様に、最大の安定な撓みが、フラップの隅が
電極にどの位近づくかによって決定され、これが画素８
０について説明した飛込板のモデルでは、井戸の深さの
４４％である。最後に、画素１００はフラッフ°１１２
の両端が取付けられており、この為、捩れ軸線の周りの
回転は、反射層１１０内の応力勾配又は圧縮によって影
響されない。この為、画素１００は、１個の丁番しか持
たない片持ちばりの画素の場合よりも、層１１０の一層
広い範囲のデポジツシヨン条件の下で動作し得る。

撓むことが出来るはりのＳＬＭに対する第５の好ましい
実施例の１個の画素が、第１４Ａ図に切欠き斜視図で、
第１４Ｂ図に断面図で、そして第１４０図に平面図で示
されている。この画素を全体的に１２０で示すが、これ
は基本的に基板の上で中心柱に丁番結合された４つのフ
ラップから成るクローバの葉で構成されているが、基板
１２２）　’絶縁層１２４、フィールド・プレート１２
６、フラップ１２８、支持柱１３０及びフラップ・アド
レス拡散部１３２を持っている。支持柱１３０は円柱形
であって、隅の丁番１３４によって４つの７ラツｆ１２
８を対称的に支持する（第１４０図参照）。画素１２０
０曲型的な寸法は次の通りである。フラップ１２８は１
辺の長さが１２乃至２５ミクロンの四角であり、７ラツ
ゾの間のすき間は約１ミクロン幅であり、支持柱１３０
の直径は１乃至２ミクロンで、高さが１乃至２．５ミク
ロンである。フラップ１２８の厚さは約０．１２ミクロ
ン（１２ｏｏ１）であり、絶縁層１２４の厚さは０．１
５ミクロン（１５００１）であり、フィールド・プレー
ト１２６の厚さは約０．１ミクロン（１０００＾）であ
る。

基板１２２は＜１００＞配向のシリコンで、比抵抗は５
乃至１０オーム６１である。フラップ１２８及び支持柱
１３０は、４％の銅と合金−化した１個のアルミニウム
である。この合金が、金属のデポジッション及び処理の
間、応力除去としてアルミニウムの隆起の成長を最小限
に抑えるが、それでも比較的高い反射率を持っている。

絶縁層１２４は２酸化シリコンであり、フィール　゛・
プレート１２６はアルミニウムである。

フラップ１２８及びフィールド・プレート１２６の間に
電圧を印加することに工って、画素１２０が動作する。

フラップ１２８及びフィールド・プＶ−）１２６は空隙
キャパシタの２つの極板を形成し、電圧によって２つの
極板に誘超された反対の電荷が、７ラツゾ１２８をフィ
ールド・プレート１２６に引きつける静電力を加える。

この力が丁番１３４０所で７ラツデ１２Ｂを曲げ、フラ
ップを基板１２２の方に撓ませる。第１５図はこの撓み
を誇張して示す図であり、それと共に一番手さなす巷間
の領域に集中する電荷を示している。

２０乃至２５ざルトの範囲内の電圧では、撓みは１乃至
γの範囲内である。（１°の撓みでは、２０ミクロンの
寸法のフラツプでは、丁番１３４から一番遠いフラップ
１２８の隅の垂直方向の移動は、約０．５ミクロンであ
る。）丁番１３４０曲げによって発生される復元トルク
が撓みの大体線形関数であるが、静電力によって加わる
トルクは、フィールｒ・プレート１２６と、丁番１３４
から一番遠いフラップ１２８の隅、即ち、フィールド・
プレート１２６に一番近い隅の間の距離の対数に近似的
に従って増加する為、この撓みが電圧に対して非常に非
直線性の強い関数であることに注意されたい。第１６図
は印加電圧に対する撓みの依存性を示している。フラッ
プ１２８が不安定になって、すっかり曲がってフィール
Ｖ−プレート１２６に接触する時の電圧を崩壊電圧と呼
ぶ。崩壊電圧より若干小さい電圧では、撓みが近似的に
電圧の線形関数（第１６図の点線参照）であり、これが
画素１２０のアナログ動作領域である。

画素１２０の製造工程が第ｉ７Ａ図乃至第１７７に示さ
れており、次の通りである。（１）最初の比抵抗が５乃
至１０オームαの＜１００＞配向のシリコン基板を用い
る。（典型的には基板は直径６吋の円形ウェーハの形を
している。）（２）拡散線１３２）絶縁層１２４及びフ
ィールド・プレート１２６を標準的な打込み、デポジツ
ション及び写真製版方法によって形成する。（３）ポジ
のフォトレジストの様な平面化用スペー？１４０を１乃
至２．５ミクロンの厚さに回転付着する。（これがフラ
ップ２８からフィールド・プレート２６までの距離にな
る。）孔１４２をあける様にそのパターンを定める。（
４）４％の銅とアルミニウムの合金を０６１２ミクロン
の厚さに、スペーサの上にスパッタリングによってデポ
ジットする。（５）７オトＶシスト１４４を適用し、写
真製版によってそのパターンを定めて、フラップ１２Ｂ
の間のすき間並びにその周縁を限定する。（６）露出し
たアルミニウムを（例えば塩素、６塩化硼素及び４塩化
シリコンの混合物の中で）プラズマ・エツチして、フラ
ップ１２８の間のすき間及びその周縁を形成する。

（７）この後の工程の間に保護層として作用するポリメ
チル・メタクリレート（ＰＭＭＡ）の層１４６を回転付
着する。（８）基板をチップにダイス切りする。

（各チップが８ＬＭになる。）（９）クロロベンゼンを
吹付けることによってＰＭＭＡを溶解し、直ちに遠心作
用によって、ダイス切り破片１４８を除去する。ポジの
フォトレジストがクロロベンゼンに溶解しないことに注
意されたい。四チップを（酸素中で）プラズマ・エツチ
して、スペーサ１４０を含めてポジのフオ）Ｌ／シスト
を除去し、こうして画素を形成する。

支持柱１３０上の隣接するフラップ１２８の間のすき間
の幅と長さく並びに柱１３０の直径と、７ラツゾ１２Ｂ
及び柱１３０を形成する金属の厚さ）が、丁番１３４の
剛性を決定する。この為、画素１２０の感度を調節する
ことが出来る。フィールｒ・プレートが全ての画素に対
して共通電圧であって、隔離を必要としない為、第１４
０図及び第１７図に破線で示す様に、画素１２０を配列
に密に詰込むことが出来る。

支持柱１３０が、アルミニウムがシリコン面をぬらすこ
とにより、（拡散部１３２で）基板１２２にしっかりと
接着する。然し、この他の画素の形状も容易に考えられ
、支持柱１３０の基部に対する一層広い接触が得られる
。例えば、第１８図は画素１６０を断面図で示している
。画素１６０はｐ形シリコン基板１６２）ｎ十形ソース
領域１６４゜ｎ　＋　形トレーＣン１６６、ｐ＋十形ャ
ンネル・ストッパ１６８、ｒ−）酸化物１１０、金属ｒ
−）１７２）金属接点１７４、支持柱１７６及びはり１
７８を持っている。隣りの画素のはり１８０も示ぢれて
いる。画素１６０は本質的に画素１２０と同じ工程によ
って製造されるが、アドレス用の電界効果トランジスタ
（ソース１６４、）”レイン１６６及びデート１７２）
に伴う余分の工程がらる点が異なる。然し、？−）１７
２の為の金属のデポゾッションにより、金属接点１７４
もデポジットされ、その後の支持柱１７６のデボジッシ
ョンは、ソース１６４に対してではなく、金属接点１７
４に対して行なわれる。？−）１７２がフィールド・プ
レートでもあることに注意されたい。

普通、画素１２０のフラップ１２８及び画素１６０のフ
ラップ１１８を形成する為の金属のデポゾツションは、
金属が圧縮されることにつながる。（スペーサとの界面
に於ける固有の圧縮と、場合にぶつて、金属がスペーサ
よりも膨張係数が小さいことによる外来性の圧縮との両
方がある。）然し、スペーサを完全に除去すると、スペ
ーサとの界面で金属の座屈が起る可能性がなくなる。

画素１２０及び１６０のフラツプに対する交代的な支持
柱が第１９図乃至第２１図に示されているう第１９Ａ図
乃至第１９Ｄ図は支持柱１９０の製造工程を示す。スペ
ーサ（平面化用に回転付着するか、或いは基板１９００
表面が平面化回路だけを持つ場合は、同形の）を、支持
柱１９０に対する場所でパターンを定める。第１９Ａ図
参照。

この図でスペーサを１９４で示してあり、パターンを定
めた円形孔１９６が示されている。支持柱１９０に対す
る導電材料をスペーサ１９４の上に同形にデポジットし
又は蒸着し、パターンを定めて柱１９８を限定する。第
１９Ｂ図参照。このデボジッションの厚さは孔１９６を
適切にカバーする様に選ぶ。はり金属２００を蒸着し、
スペーサ１９４及び柱１９８の両方をカバーする。第１
９Ｃ図参照。残りの処理は画素１２０と同じであり、第
１９Ｄ図に示す支持柱１９０及びフラップが出来る。支
持柱１９０が２種類の材料１９８及び２００から成る構
造であることにより、フラップに対応する剛性を持たせ
ずに、支持柱を非常に剛性の強いものにすることが出来
ると共に、スペーサ孔の緑の上の支持柱の材料の段のカ
バーが改善される。

第２０Ａ図乃至第２０Ｄ図は支持柱２１０の製造工程を
示す。支持柱１３０．１７６及び１９０と対称的に、支
持柱２１０はスペーサのデポゾッションの前に限定され
る。最初に、導電材料をデポジットし、パターンを定め
て柱２１２を形成する。第２０Ａ図参照。柱の材料はポ
リシリコン、金属、又はスペーサを除去する最終的なプ
ラズマ・エツチでエッチされないその他の導体にするこ
とが出来る。次に、柱２１２の高さに相当する厚さに平
面化用のスペーサ２１４を回転付着する。スペーサ材料
の平面化作用により、柱２１２の上の厚さが減少する。

第２０Ｂ図参照。次にスペーサ・マスク２１４をデポジ
ットし、パターンを定めて、柱２１２の上に孔２１８を
おける。第２０Ｂ図参照。次に、柱２１２からスペーサ
材料がなくなるまで、露出したスペーサをプラズマ・エ
ツチする。

第２００図参照。その後、スペーサ・マスク２１６を取
去り、はり材料２２０を蒸着する。残りのエマスフ・ア
ライメントの許容公差の為、柱１９８の頂部の７ランジ
と孔２１８を大きめの寸法にすることが必要である為、
支持柱１９Ｇ及び２１０が両方共大きな実効直径を持つ
ことに注意されたい。然し、支持柱１３０は孔１４２が
十分なテーパを持っていて、はり金属が孔の段をカバー
することが出来る様になっていることを必要とする。

孔の直径が過度に大きくなる程の大きなテーパをつけて
孔１４２をエッチしなければならない場合、支持柱１３
０は支持柱２３０に変更することが出来る。支持柱２３
０の製造工程が第２１Ａ図乃至第２１Ｄ図に示されてい
る。最初に、スペーサ２３２を回転付着し、孔２３４の
パターンを定める。第２１Ａ図参照。次に厚い金属層２
３６をスペーサ２３２及び孔２３４の上に蒸着する。第
２１Ｂ図参照。この後、金属２３６を異方性エッチにか
けて、第１ｃ図に示す柱２３８を残す。金属２３６がア
ルミニウムである場合、塩素、６塩化硼素及び４塩化シ
リコンの混合物内でのプラズマ・エツチを使って、所望
の異方性を達成することが出来る。最後に、はり金属２
４０をデポジットシ、前に述べた処理により、第２１Ｄ
図に示す支持柱２３０が得られる。支持柱２３０は厚い
金属の円柱形柱２３８とはり金属層２３０との複合体で
ある。柱２３８が、それより細いはり金属をその下にあ
るアドレス動作に接続するのを、機械的にも電気的にも
助ける。

全体を２５０で示す第６の好ましい実施例の画素力へ夫
々第２２Ａ図乃至第２２０図に切欠き斜視図、側面断面
図及び平面図で示されている。画素２５０は基板２５２
）スペーサ２５４及び金属層２５６を持ち、この金属層
の中にフラップ２５８及び１番２６０が形成されている
。フラップ２５８がプラズマ・エツチ・アクセス孔２６
２を持ち、この孔は後で説明する様に、フラツプ２５８
の下からスペーサ２５４を急速に除去するのを助ける。

画素２５０に対するアｒレス回路をフラツプ２５８の下
方の基板２５２内に設けること巧出来、フラノｆ２５８
を含む金属層２５６はＳＬＭ内にある全ての画素に対す
る共通電圧に保つ。或いは基板２５２を共通電圧にし、
第２２０図に破線で示す様に、金属層２５６を各フラッ
プに対して１つずつの電極に分割することによってアド
レス動作を行なってもよい。金属層２５６と基板２５２
の間の絶縁物を含むアげレス回路の細部は、図面を見易
くする為に省略しである。

第２２Ａ図及び第２２Ｂ図の右側部分に示す様に、画素
２５０には、金属２５６で覆われたスペーサ２５４の取
囲む部分を形成することが出来る。

画素２５０は画素１２０を製造する場合と同様な工程に
よって製造されるが、こういう取囲む部分のスペーサは
、それに重なる金属２５６がその保護をしている為、酸
素内でのプラズマ・エツチによって除去しない。第２３
Ａ図乃至第２３Ｄ図は画素２５０を製造する為の処理工
程を側面断面図及び平面図で示している。最初に、その
表面に形成した回路（図面を見易くする為に示してない
）′と共に基板２５２を平面化用の回転付着スペーサ層
２５４で覆う。基板２５２０表面の回路が平面状でなく
ても、層２５４が平面状の面を持つことに注意されたい
。層２５４は、画素１２０について前に述べた処理の場
合と同じ様に、ポジの７オトレジストであってよく、典
型的には１乃至２．５ミクロンの厚さである。その後、
層２５４のパターンヲ定メ、スパッタリング・デポゾツ
ション等により、金属層２５６で覆う。第２３Ｂ図参照
。

次に金属層２５６のパターンを定めて、フラツプ２５８
の周縁及びプラズマ・エツチ・アクセス孔２６２を限定
する。このパターンを定めるのは、スペーサ２５４によ
って大きな段が入り込んでいる為、多重工程の多重層の
レジストを用いるプロセスである。金属層２５６がアル
ミニウム合金である場合、このパターンを決めるのは塩
素を基本としたプラズマ・エツチを使うのが便利でおる
。

第２６Ｃ図参照。最後に、画素１２０の場合と同じく基
板２５２をチップにダイス切りし、その後酸素を基本と
したプラズマ・エツチにより、フラップ２５８の下から
スペーサ２５４を除去する。

４２６Ｄ図参照。第２５Ｄ図に示すスペーサ２５４が最
後のエッチで除去されないことに注意されたい。これは
、それが金属層２５６によって保護されているからであ
り、この為、ＥＩＬＭの絶縁体又はその他の構造素子と
して匝うことか出来る。

画素２５０の幾つかの交代的な形状が第２４Ａ図乃至第
２４０図に示されており、画素２５０の場合の様に段の
上ではなく、パターンを定めたスペーサ２５４の平坦部
分の上にあるフラップ２５８のパターンを示している。

この様なパターンにより、金属の縁２６４は基板２５２
に接着せず、もし金属２５６を圧縮状態（デポジツショ
ンが非エピタキシャル性であることによる同有の圧縮と
、金属２５６及びスペーサ２５４の熱膨張係数の違いと
合せてデポジツションが高温であることによる外来性の
圧縮の両方）でデポジットされると、座屈することがあ
る。然し、フラップ２５８は、丁番２６０だけで拘束さ
れていて、この丁番が最低モードの座屈のうらすけとな
るにはその範囲が小さすぎる為に、フラップ２５８は座
屈しない。

更に、丁番２６０自体は基板２５２に接着し、従って自
由に座屈出来ず、この為、フラップ２５８は平坦で基板
２５２に対して平行なま−である。

画素２５０の別の変形が第２５図に示されており、これ
は基板２５２の上の２レベルの金属及び絶縁物を含む。

第ルベルの金属２５５は、７ラツゾを形成する頭載（反
面図に破線で示しである）に対応する孔を持つ様にパタ
ーンを定める。次に平面化用スペーサ２５４を回転付着
し、その中に丁番用の孔のパターンを定める。次に金属
２５６をスペーサ２５４の上にデポジットし、パターン
を定めてフラップ２５Ｂを限定する。最後にスペーサ２
５４を除去する。画素２５０のこの変形は、全部のスペ
ーサ２５４が除去される点で画素１２０と非常によく似
ている。

画素１２０．１６０及び２５０は何れも隅の丁番を持つ
Ｃいて、この為、フラップの周縁によって形成された軸
線に対して４５°回転した線に浴って曲がる。この形状
では、４５°のシュリーレン・ストッパ又は４５°の暗
視野弁別を用いて、撓んだフラップのコントラストの強
い投影像を発生することが出来る。この′弁別方法では
、フラップの周縁の開口及びそれがある場合は周囲の覆
われたスペーサ部分から来る全ての軸上回折光を遮るが
、フラップの４５°の撓みから来る軸外光を通過する様
な光学的なストッパを設計する。プラズマ・エツチ・ア
クセス孔及び丁番が略等方性で光を回折するので、この
若干の光がシュリーレン・ストッパの周りを通過する。

然し、その結果生ずる劣化は、孔及び丁番が回折するの
は、各々の画素に入射する全部の光の内の小さな一部分
にすぎないので無視し得る。

全体を２７０で示す第７の好ましい実施例の画素が第２
６Ａ図乃至第２６Ｃ図に切欠き斜視図、側面断面図及び
平面図で示されている。画素２７０が基板２７２）フラ
ッフ’２７６と丁番２７８を持つ金属層２７４、及び絶
縁層２８２によって基板２７２から隔離されたアドンス
電極２８０を持っている。画素２７０は画素１２０及び
２５０について前に説明したのと同様なプロセス工程に
よって製造される。丁番２１８を通る軸線に沿ってフラ
ップ２７Ｂを捩ることにより、画素２７０が動作する。

捩れトルクは電極２８０に印加された信号から生ずる。

これは第２６Ｂ図で見て、フラップ２７６の左側部分だ
けを引きつける。即ち、第２６Ｂ図はこの捩れ軸線に沿
って見た図であり、信号によって発生されたトルクが反
時計廻りの回転を生ずる。デポジッションによって起る
フラップ２７６の金属の圧縮が、丁番２７８の曲げ並び
に基板２７２に対してフラップ２７６を平行に保つこと
によって除去される。

第２７Ａ図及び第２７Ｂ図は、画素１２０のフィールド
・プレートの変形を示しているが、これは画素１６０．
２５０及び２７０にも用いることが出来、次に述べる様
に、スペーサの所定の厚さく即ち、フラップからフィー
ルド・プレートまでの距離）に対し、フラップの虎み角
を一層大きくとれる様にする。隅の丁番を持つフラツプ
に対する静電力及び復元力の簡単なモデルから、−亘信
号電圧がフラツプの内、丁番から最も遠い先端をフィー
ルｒ・プレートまでの距離の５１％だけ撓める位に大き
くなると、それ以上の電圧の増加はフラップを不安定に
し、フィールド・プレートに対して崩壊することが判る
。この最大の安定なフラップ電圧を崩壊電圧と名付けた
第１６図の説明を想起されたい。同じ簡単なモデルから
、静電力がフラツプの内、丁番に一番近い半分だけに加
えられると、フラツプの先端はフィールド・７°ノート
までの距離の８６チだけ安定Ｋｆｉａませることが出来
ることが判る。（勿論、この半分の作用状態のフラップ
に対する崩壊電圧は、全体の作用状態のフラップに対す
る崩壊電圧より高い。）この為、フィールド・７°Ｖ−
ト１２６の内、先端の下にある部分を第２７Ａ図及び第
２７Ｂ図に示す様に除去することにより、フラノ７Ｑ１
２８は一部分しか作用せず、これによって一層大きな安
定７！−碗みが得られる。更にこれによって同じ崩壊電
圧に対し、一層薄手のスペーサが使える。

以上の説明の中で、寸法、材料、構成等をいろいろ変更
することが容易に考えられよう。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図乃至第１０図は第１の好ましい実施例のＳＬＭ
用画素の簡略斜視図、側面断面図及び平面図、第２図は
第１図の画素の動作を例示する図、第３図は第１図の画
素の応答曲線χ示すグラフ、第４Ａ図乃至第４Ｄ図は第
１図の画素を製造する第１の好ましい実施例の方法のプ
ラズマ・エツチ工程を示す図、第５図は第１図の画素に
対するくり抜きばりのプラズマ・エツチの範囲の制御を
示す図、第６図は第５図のくり抜きばりの動作を示す図
、第７図は第１図の画素に使うはりの種々の形状を示す
図、第８ム図及び第８Ｂ図は第１図の画素の変形の簡略
側面断面図、第９図は線形配列のＳＬＭ内にある隣接し
た６つの画素を示す簡略平面図、第１０Ａ図は第２の好
ましい実施例の画素の簡略１ＪＪＵ面断面図、第１０Ｂ
図は第１０Ａ図の画素の変形の簡略側面断面図、第１１
Ａ図乃至第１１Ｅ図は第２の好ましい実施例の方法の工
程を示す一連の簡略側面断面図、第１２Ａ図及び第１２
Ｂ図は第６の好ましい実施例の画素の簡略断面図及び平
面図、第１３Ａ図及び第１３Ｂ図は第４の好ましい実施
例の画素の簡略断面図及び平面図、第１４Ａ図乃至第１
４０図は第５の好ましい実施例の画素の簡略切欠き斜視
図、断面図及び平面図、第１５図は第１４図の画素の断
面図で、はりの撓みを例示している。第１６図は第１４
図の画素に対する応答曲線を示すグラフ、第１７Ａ図乃
至第１７Ｆ図は！１４図の画素の製造工程を示す図、第
１８図は第１４図の画素の変形の断面図、第１９Ａ図乃
至第１９Ｄ図は第１４図の画素の変形に対するプロセス
工程を示す図、第２０Ａ図乃至第２０Ｄ図は第１４図の
画素の別の変形に対するプロセス工程を示す図、第２１
Ａ図乃至第２１Ｄ図は第１４図の画素の更に別の変形に
対するプロセス工程を示す図、第２２Ａ図乃至第２２Ｃ
図は第６の好ましい実施例の画素の簡略斜視図、断面図
及び平面図、第２３Ａ図乃至第２３Ｄ図は第２２図の画
素を製造する為のプロセス工程を示す図、第２４Ａ図な
いし第２４０図及び第２５図は第２２図の画素の変形を
示す図、第２６Ａ図ないし第２６０図は第７の好ましい
実施例の画素を示す図、第２７Ａ図および２７Ｂ図は第
５、第６及び第７の好ましい実施例の画素に適用し得る
変形を示す図である。 主な符号の説明 ２０：画素 ２２：基板 ２４ニスペーサ ２Ｂ二反射層 ２８ニアラツプ

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）層状構造に形成された複数個の画素を有し
   、（ｂ）前記層状構造は基板、該基板上のスペーサ層、
   該スペーサ層上の反射層及び電気アドレス回路を含んで
   おり、 （ｃ）各々の前記画素は （ｉ）前記反射層内に形成された静電偏向可能な素子、
   及び （ｉｉ）前記スペーサ内に形成されていて、前記偏向可
   能な素子並びに前記反射層の隣接部 分の下方に配置された井戸を含んでおり、 該井戸は前記基板及び前記反射層の間で前 記スペーサのプラズマ・エツチングによつ て形成したことを特徴とする空間光変調器。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載した空間光変調器に
   於て、 （ａ）前記スペーサが平面状にする為の回転付着材料で
   ある空間光変調器。
3. （３）特許請求の範囲第１項に記載した空間光変調器に
   於て、 （ａ）前記画素の前記偏向可能な素子が電気的に相互接
   続され （ｂ）前記アドレス回路が各々の画素に対し、前記井戸
   の底で前記基板上にある電極を含んでいる空間光変調器
   。
4. （４）特許請求の範囲第１項に記載した空間光変調器に
   於て、 （ａ）前記反射層が何等絶縁材料がないことを特徴とす
   る空間光変調器。
5. （５）特許請求の範囲第１項に記載した空間光変調器に
   於て、 （ａ）前記偏向可能な素子が少なくとも１つの孔を持ち
   、該孔を介して前記スペーサの前記プラズマ・エツチン
   グを進めることが出来る様にした空間光変調器。
6. （６）（ａ）層状構造に形成された複数個の画素を有し
   、（ｂ）該層状構造は基板、該基板上のスペーサ層、該
   スペーサ層上の反射層及び電気アドレス回路を含んでお
   り、 （ｃ）各々の画素は （ｉ）前記反射層内に形成された静電偏向可能な素子、
   及び （ｉｉ）前記スペーサ層内に形成されていて、前記偏向
   可能な素子並びに前記反射層の隣接 部分の下方にある井戸を含んでおり、 （ｄ）前記スペーサ層が平面状にする為の回転付着材料
   である空間光変調器。
7. （７）（ａ）層状構造に形成された複数個の画素を有し
   、（ｂ）該層状構造は基板、該基板上のスペーサ層、該
   スペーサ層上の反射層及び電気アドレス回路を含んでお
   り、 （ｃ）各々の前記画素は （ｉ）前記反射層内に形成された静電偏向可能な素子、
   及び （ｉｉ）前記スペーサ層内に形成されていて、前記偏向
   可能な素子並びに前記反射層の隣接 部分の下方にある井戸を含んでおり、 （ｄ）前記アドレス回路は、各々の前記画素に対し、前
   記井戸の底で前記基板上にあつて、前記底の内、静電偏
   向の間、前記偏向可能な素子に最も近い部分から離れた
   位置にある電極を含んでいる空間光変調器。
8. （８）（ａ）層状構造に形成された複数個の画素を有し
   、（ｂ）該層状構造は基板、該基板上のスペーサ層、該
   スペーサ層上の反射層及び電気アドレス回路を含んでお
   り、 （ｃ）各々の前記画素は、 （ｉ）前記反射層内に形成されていて、略四角の形であ
   つて、その対角線上で向い合う２ 隅の各々に前記反射層の残りの部分に対す る接続部を持つ静電偏向可能な素子、及び （ｉｉ）前記スペーサ層内に形成されていて、前記偏向
   可能な素子並びに前記反射層の隣接 部分の下方にある井戸を含んでおり、 （ｄ）前記アドレス回路は、各々の前記画素に対し、前
   記井戸の底で基板上にあつて、前記偏向可能な素子の内
   、前記接続部を通る対角線の片側にある部分の下に配置
   された電極を含んでいる空間光変調器。
9. （９）（ａ）層状構造に形成された複数個の画素を有し
   、（ｂ）該層状構造は基板、該基板上のスペーサ層、該
   スペーサ層上の反射層及び電気アドレス回路を含んでお
   り、 （ｃ）各々の前記画素は、 （ｉ）前記反射層内に形成された静電偏向可能な素子、
   及び （ｉｉ）前記スペーサ層内に形成されていて、前記偏向
   可能な素子並びに前記反射層の隣接 部分の下方にある井戸を含んでおり、 （ｄ）前記反射層の域及び前記井戸の底が共に電気導体
   である空間光変調器。
10. （１０）（ａ）層状構造に形成された複数個の画素を有
    し、（ｂ）該層状構造は基板、該基板上のスペーサ層、
    該スペーサ層上の反射層及び電気アドレス回路を含んで
    おり、 （ｃ）各々の前記画素は、 （ｉ）前記反射層内に形成された静電偏向可能な素子、
    及び （ｉｉ）前記スペーサ層内に形成されていて、前記偏向
    可能な素子及び前記反射層の隣接部 分の下方にある井戸を含んでおり、 （ｄ）前記反射層は第１の材料から成る少なくとも第１
    の部分層を第２の部分層の上に持つており、 （ｅ）前記井戸は該井戸を形成した後、前記第２の部分
    層の上に前記第１の材料の略一様なデポジツシヨンを特
    徴とする第１の材料のデポジツトを含んでいる空間光変
    調器。
11. （１１）（ａ）層状構造に形成された複数個の画素を有
    し、（ｂ）該層状構造は基板、該基板上のスペーサ層、
    該スペーサ層上の反射層及び電気アドレス回路を含んで
    おり、 （ｃ）各々の前記画素は、 （ｉ）前記反射層内に形成された静電偏向可能な素子、
    及び （ｉｉ）前記スペーサ層内に形成されていて、前記偏向
    可能な素子及び前記反射層の隣接部 分の下方にある井戸を含んでおり、 （ｄ）前記偏向可能な素子は丁番部分によつて前記反射
    層の残りの部分に接続された略四角の部分を特徴として
    おり、前記丁番部分は前記四角の部分から前記残りの部
    分まで測つた長さが前記丁番部分の幅よりも大きい空間
    光変調器。
12. （１２）空間光変調器を作る方法に於て、 （ａ）基板の上に電気アドレス回路を形成し、（ｂ）前
    記基板の上並びに前記回路の上にスペーサ層をデポジツ
    トし、 （ｃ）該スペーサ層の上に反射層をデポジツトし、（ｄ
    ）該反射層のパターンを定めて、該反射層の残りの部分
    に接続された複数個の画素素子を限定し、 （ｅ）前記スペーサ層をプラズマ・エツチして前記画素
    素子の下に井戸を形成し、こうして前記画素素子を前記
    スペーサ層から解放すると共に、該画素素子を前記アド
    レス回路の信号によつて静電偏向させることが出来る様
    にする工程から成る方法。
13. （１３）空間光変調器を作る方法に於て、 （ａ）導電基板の上にスペーサ層をデポジツトし、（ｂ
    ）該スペーサ層の上に反射層をデポジツトし、（ｃ）該
    反射層のパターンを定めて複数個の画素素子及び電極を
    限定し、 （ｄ）前記スペーサ層をプラズマ・エツチして前記画素
    素子の下に井戸を形成し、こうして該画素素子をスペー
    サ層から解放すると共に該画素素子が前記電極及び基板
    の間に印加された信号によつて静電偏向出来る様にする
    工程から成る方法。
14. （１４）空間光変調器を作る方法に於て、 （ａ）電気アドレス回路を待つ基板の上にスペーサをデ
    ポジツトし、 （ｂ）該スペーサに前記基板に達する柱孔のパターンを
    定め、 （ｃ）前記スペーサの上及び柱孔に金属層をデポジツト
    し、 （ｄ）該金属層のパターンを定めて偏向可能な素子を限
    定し、各々の素子は１つの前記柱孔にデポジツトした金
    属に丁番結合されており、（ｅ）前記スペーサを除去す
    る工程から成る方法。
15. （１５）特許請求の範囲第１４項に記載した方法に於て
    、前記除去がプラズマ・エツチングによつて行なわれる
    方法。
16. （１６）空間光変調器を作る方法に於て、 （ａ）反射材料及びスペーサの層の組合せの中に偏向可
    能なはり及び支持構造を限定し、該反射材料は基板上の
    前記スペーサの上にあり、（ｂ）前記限定したはりの上
    に保護層を適用し、（ｃ）前記基板及び層をチツプにダ
    イス切りし、各々のチツプが空間光変調器になるもので
    あり、 （ｄ）交互に前記保護層に対する溶媒を適用すると共に
    前記チツプを回転させて、前記保護層の内、前記溶媒に
    よつて軟化し又は溶解した部分を脱落させ、 （ｅ）前記スペーサの少なくとも一部分を除去して前記
    偏向可能なはりを前記スペーサから解放する工程から成
    る方法。
17. （１７）基板と上側層の間にあるスペーサのプラズマ・
    エツチのアンダカツトを監視する方法に於て、（ａ）前
    記上側層内の略矩形領域のパターンを定め、該矩形領域
    は既知の幅の数列を持ち、 （ｂ）前記領域を光の下に周期的に観測し、（ｃ）アン
    ダカツトを、前記光に対するその反射率が変化した最も
    幅の広い矩形領域の幅の約半分と決定する工程から成る
    方法。
18. （１８）偏向可能なはりを持つ空間光変調器を作る方法
    に於て、 （ａ）電子式アドレス回路を持つ基板の上にスペーサを
    適用し、 （ｂ）該スペーサのパターンを定めて前記基板に達する
    柱孔を限定し、 （ｃ）前記スペーサの上及び柱孔に金属層をデポジツト
    し、 （ｄ）各々のはりが１つの柱孔の中で前記金属に丁番結
    合される様に前記金属に偏向可能なはりを限定し、 （ｅ）前記スペーサを取除く工程から成る方法。
19. （１９）特許請求の範囲第１８項に記載した方法に於て
    、前記取除くことがプラズマ・エツチによる方法。
20. （２０）偏向可能なはりを持つ空間光変調器を作る方法
    に於て、 （ａ）電子式アドレス回路を持つ基板の上にスペーサを
    回転付着し、 （ｂ）該スペーサのパターンを定めて前記基板に達する
    柱孔を限定し、 （ｃ）前記スペーサの上及び柱孔に金属をデポジツトし
    、 （ｄ）前記柱孔の近辺を除き、前記スペーサから前記金
    属を除去し、 （ｅ）前記スペーサの上並びにメタライズした柱孔に第
    ２の金属層を適用し、 （ｆ）前記第２の金属層の中に偏向可能なはりを限定し
    、 （ｇ）前記スペーサを取除く工程から成る方法。
21. （２１）（ａ）電子式アドレス回路を持つ基板の上に複
    数個の画素を有し、 （ｂ）各々の画素は（ｉ）静電偏向可能な反射素子、（
    ｉｉ）該素子を前記基板から離して保持する支持体を有
    し、（ｉｉｉ）前記素子及び支持体は共に通気導体であ
    つて、前記支持体が前記アドレス回路に電気接続されて
    いる空間光変調器。
22. （２２）（ａ）電子式アドレス回路を持つ基板の上に複
    数個の画素を有し、 （ｂ）各々の前記画素は１個の金属片を含み、該金属片
    は、前記基板に取付けられた支持部分、該支持部分に接
    続された丁番部分及び該丁番部分に接続されていて前記
    基板から離して保持される偏向可能な部分を持つており
    、 （ｃ）前記支持部分が前記アドレス回路に電気接続され
    、前記偏向可能な部分が前記アドレス回路に接続された
    電極の上方にある空間光変調器。
23. （２３）特許請求の範囲第２２項に記載した空間光変調
    器に於て、 （ａ）前記１個の金属片が４個の四角なフラツプの形を
    しており、各フラツプが中心柱に対して隅で接続されて
    いる空間光変調器。
24. （２４）特許請求の範囲第２２項に記載した空間光変調
    器に於て、 （ａ）前記電極が前記偏向可能な部分の内、前記支持体
    の近くにある部分の下だけを伸びている空間光変調器。
25. （２５）（ａ）電子式アドレス回路を持つ基板の上に複
    数個の画素を有し、 （ｂ）各々の前記画素は柱及び丁番結合したフラツプを
    含んでおり、 （ｃ）前記柱は前記基板に取付けられた第１の導電部分
    及び前記丁番結合したフラツプに隣接する、それと重な
    る金属部分を持つている空間光変調器。