TWI418850B - 微致動器、光學設備、顯示裝置、曝光裝置及設備製造方法 - Google Patents

微致動器、光學設備、顯示裝置、曝光裝置及設備製造方法 Download PDF

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Description

微致動器、光學設備、顯示裝置、曝光裝置及設備製造方法
本發明是有關於一種微致動器(micro-actuator)、光學設備(device)、顯示裝置、曝光裝置及設備製造方法。
伴隨著微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)技術的發展，提出了各種應用有該技術的微致動器、利用該微致動器的數位微鏡裝置(Digital Micro-mirror Device，DMD)等的光學設備、或利用有如上所述的光學設備的投影顯示裝置或將如上所述的光學設備用作可變成形光罩(mask)(亦稱為主動光罩(active mask))的曝光裝置等。
例如在下述專利文獻1中，揭示有一種代表性的DMD。該DMD是以扭轉鉸鏈(torsion hinge)來保持鏡片，在靜電力的作用下使鉸鏈扭轉變形以使鏡片旋轉來改變該鏡片的朝向，從而改變入射光的反射方向。將多個該基本單位排列成一維狀或二維狀來作為空間光調變器，並應用於光學資訊處理裝置、投影顯示裝置或者靜電照相印刷裝置等中。
又，亦已知有一種利用靜電力來使設有鏡片的懸臂樑彎曲，從而改變入射光的反射方向的光學設備。
然而，在使用有扭轉鉸鏈的微致動器中，鏡片的保持取決於扭轉鉸鏈，因此在對扭轉鉸鏈的接合部所施加的扭轉應力的作用下，會導致扭轉鉸鏈易破損從而難以延長其壽命。又，在使用有懸臂樑的微致動器中，因懸臂樑的固有頻率低而無法加快應答速度。
因此，在下述專利文獻2中，提出一種使用有雙支承樑的微鏡裝置，上述雙支承樑以將兩端固定在具有V字形的凹部的基板上且橫跨該凹部的方式而設置著。該裝置中，在雙支承樑上形成有光反射膜，且讓鏡片與雙支承樑進行整體性地一體化。在未施加靜電力的狀態下，雙支承樑(即，鏡片)形成為平板狀，另一方面，當施加有靜電力時，雙支承樑(即，鏡片)會在靜電力的作用下沿著V字形的凹部變形為V字形，從而改變入射光的反射方向。
上述裝置中因使用有雙支承樑，故與使用有扭轉鉸鏈的情況相比將難以產生破損，可謀求長壽命化，並且可提高固有頻率(frequency)，從而可加快應答速度。
[專利文獻1]日本專利第3492400號公報
[專利文獻2]日本專利特開2005-24966號公報
然而，在專利文獻2所揭示的裝置中，因鏡片與雙支承樑被一體化，故當雙支承樑在靜電力的作用下變形為V字形時，鏡片亦會變形為V字形，從而鏡片的反射面會變為朝向不同的二個面(V字形的一個面與另一個面)。其結果，反射光的方向對應於入射光所入射的位置而產生較大的不同，易引起雜散光(stray light)等，從而難以進行對雜散光的吸光處理等。
如上所述，在專利文獻2所揭示的裝置中，於長壽命化及應答速度的高速化方面非常優異，但由於將作為被驅動體的鏡片與雙支承樑一體化，因而作為被驅動體的鏡片亦會產生變形，由此導致不良情況。
又，並不限於專利文獻2所揭示的鏡面裝置中所使用的微致動器，對於在其他各種用途中所使用的微致動器，有時亦要求僅改變被驅動體的朝向而不讓被驅動體本身有所變形。
進而，在如上所述的微致動器中，為了謀求驅動的更高速化，驅動時的振動衰減後直至穩定為止的時間(趨穩時間(settling time))較短時會較佳。
本發明是鑒於如上所述的情況研製而成，其目的在於提供一種微致動器，該微致動器可謀求長壽命化及應答速度的高速化，且可僅改變被驅動體的朝向而不讓被驅動體本身有所變形，進而可縮短趨穩時間從而可使驅動更高速化。又，本發明的目的在於提供一種使用有上述微致動器的光學設備、顯示裝置、曝光裝置、以及使用有上述曝光裝置的設備製造方法。
為了解決上述問題，根據本發明的第1態樣，提供一種微致動器，其為用以驅動被驅動體的微致動器，該微致動器具備：基板；支持於該基板上的可彎曲變形的板狀構件；以及對上述被驅動體賦予驅動力的驅動力賦予裝置，上述板狀構件在規定部位相對於上述基板而固定，且在上述板狀構件的除上述規定部位以外的區域上可彎曲變形，上述被驅動體連接於上述板狀構件的可彎曲變形的區域中的規定部位，上述驅動力賦予裝置使上述板狀構件的上述可彎曲變形的區域彎曲變形，且使上述板狀構件的上述規定部位的斜度在第1斜度與第2斜度之間變化，當上述規定部位的斜度為上述第1斜度時，上述板狀構件的一部分或者相對於上述板狀構件而固定的構件的一部分會抵接於與上述基板不同的構件；當上述規定部位的斜度為上述第2斜度時，上述板狀構件的一部分或者相對於上述板狀構件而固定的構件的一部分會抵接於上述基板。
本發明的微致動器中，上述板狀構件能在遍及上述板狀構件的周邊部中的全周或一部分的規定部位上，相對於上述基板而固定，並且能在上述板狀構件的除上述規定部位以外的區域上可彎曲變形。上述規定部位可包括上述板狀構件的上述周邊部上彼此相向的二個部位。被驅動體局部機械地連接於上述板狀構件的規定部位，與上述基板不同的構件可為固定在基板上的構件或者相對於基板而可位移地設置的位置變更構件。如下述的第6實施形態所述，位置變更構件可成為被驅動體。
本發明的微致動器中，上述被驅動體具有主平面，且上述板狀構件的主平面與上述被驅動體的主平面可大致平行。
本發明的微致動器中，上述板狀構件的上述規定部位可為與上述板狀構件的重心偏離的部位。
本發明的微致動器中，上述驅動力賦予裝置可包括：設在上述板狀構件上的第1電極部；配置於上述第1電極部的一側且藉由與上述第1電極部之間的電壓而會與上述第1電極部之間產生靜電力的第2電極部；以及配置於上述第1電極部的另一側且藉由與上述第1電極部之間的電壓而會與上述第1電極部之間產生靜電力的第3電極部，上述第2電極部可設在上述基板上，上述第3電極部可設在相對於上述基板而固定的構件上。
本發明的微致動器中，當上述規定部位的斜度為上述第1斜度時，上述板狀構件的一部分可抵接於上述位置變更構件，上述驅動力賦予裝置可包括：設在上述板狀構件上的第1電極部；配置於上述第1電極部的一側且藉由與上述第1電極部之間的電壓而會與上述第1電極部之間產生靜電力的第2電極部；以及配置於上述第1電極部的另一側且藉由與上述第1電極部之間的電壓而會與上述第1電極部之間產生靜電力的第3電極部，上述第2電極部可設在上述基板上，上述第3電極部可設在上述位置變更構件上，該微致動器可更具備定位機構，該定位機構使上述位置變更構件的位置自上述其他位置變更為上述規定位置，從而將上述位置變更構件定位於上述規定位置。
本發明的微致動器中，上述被驅動體具有主平面，當上述規定部位的斜度為上述第1斜度時，上述被驅動體的主平面可與上述基板的主平面實質上平行。
本發明的微致動器中，上述定位機構可包括：支持於上述基板上的可彎曲的構件；設在該可彎曲的構件上的第4電極部；以及設在上述基板上且藉由與上述第4電極部之間的電壓而會與上述第4電極部之間產生靜電力的第5電極部。
本發明的微致動器中，上述驅動力賦予裝置可包括：設在上述板狀構件上的第1電極部；設在上述基板上且藉由與上述第1電極部之間的電壓而會與上述第1電極部之間產生靜電力的第2電極部；以及第3電極部，上述被驅動體可具有第4電極部，上述第3電極部可藉由與上述第4電極部之間的電壓而會與上述第4電極部之間產生靜電力。
本發明的光學設備可具備上述微致動器與上述被驅動體，上述被驅動體可為光學元件。
本發明的光學設備中，上述光學元件可為鏡片。
本發明的光學設備可具備多個上述微致動器及上述光學元件的組。
根據本發明的第2態樣，提供一種光學設備，其具備；基板；可彎曲變形地支持於該基板上的可撓性板；連接於上述可撓性板的光學元件；設在上述可撓性板上的第1電極；設在上述基板上的第2電極；設在與上述基板及上述可撓性板不同的位置上的第3電極；以及對上述光學元件或上述可撓性板的位移進行限制的限制構件，當對第1電極及第2電極間施加電壓時，會在第1電極及第2電極間所產生的靜電力的作用下，致使上述可撓性板朝向基板彎曲且受到基板的限制，從而光學元件以第2角度而配置；當對第2電極及第3電極間施加電壓時，會在第2電極及第3電極間所產生的靜電力的作用下，致使上述光學元件或上述可撓性板受到限制構件的限制，從而光學元件以第1角度而配置。
本發明的光學設備中，上述限制構件設在上述可撓性板的與基板相反的一側，第3電極設在上述限制構件上，且對第1電極及第2電極間施加電壓時的可撓性板的彎曲方向可與對第2電極及第3電極間施加電壓時的可撓性板的彎曲方向相反。
本發明的光學設備可具備一種連接於上述限制構件、且對上述限制構件的相對於上述可撓性板的位置進行變更的機構。本發明的光學設備中，藉由上述機構而可使上述限制構件位移至與上述可撓性板相接觸的位置。本發明的光學設備中，第3電極可設在上述限制構件上，當對第2電極及第3電極間施加電壓時，會在第2電極及第3電極間所產生的靜電力的作用下，致使上述可撓性板受到限制構件的限制，從而光學元件可與基板平行地配置著。
本發明的光學設備中，第3電極可設在上述限制構件上，當對第2電極及第3電極間施加電壓時，會在第2電極及第3電極間所產生的靜電力的作用下，致使上述光學元件受到限制構件的限制，從而光學元件可與基板平行地配置。又，上述光學構件的一部分與第2電極電性連接，且對第1電極及第2電極間施加電壓時的可撓性板的彎曲方向可與對第2電極及第3電極間施加電壓時的可撓性板的彎曲方向相同。
本發明的顯示裝置是具備空間光調變器的顯示裝置，上述空間光調變器為包括本發明的微致動器的光學設備或者本發明的光學設備。
本發明的曝光裝置是使用照明光來對物體進行曝光的曝光裝置，該曝光裝置具備配置於上述照明光的光路上的包括本發明的微致動器的光學設備或者本發明的光學設備，且使用經由該光學設備的上述照明光來對上述物體進行曝光。本發明的曝光裝置中，上述光學設備在上述照明光的照射下產生規定的圖案。本發明的曝光裝置更具備保持上述物體且進行移動的移動體，上述光學設備的上述各微致動器的上述驅動力賦予裝置是與上述移動體的向規定方向的移動同步而受到控制。
本發明的設備製造方法是包括微影步驟的設備製造方法，上述微影步驟包括使用上述曝光裝置來對基板進行曝光，並將所曝光的基板顯影，然後對上述基板進行加工。
【發明的效果】
根據本發明，可提供一種微致動器，其可謀求長壽命化以及應答速度的高速化，而且可僅改變被驅動體的朝向而不讓被驅動體本身有所變形，進而可使趨穩時間縮短，從而可使驅動更高速化。又，根據本發明，可提供一種使用有上述的微致動器的光學設備、顯示裝置、曝光裝置以及使用有上述的曝光裝置的設備製造方法。本發明的光學設備的構造簡單，但卻具有優異的耐久性及高的應答速度，可進行趨穩時間短的高速驅動，且可僅改變鏡片等的光學元件的朝向而不讓該些光學元件本身有所變形。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
以下，參照圖式來對本發明的微致動器、光學設備、顯示裝置、曝光裝置以及設備製造方法加以說明。
[第1實施形態]
圖1是示意性地表示本發明第1實施形態的微致動器以及包括該微致動器的光學設備的單位元件的概略立體圖。圖2是示意性地表示圖1所示的單位元件的概略平面圖。在圖1及圖2中，省略顯示平坦化膜20。圖3是示意性地表示圖1所示的單位元件的板狀構件2的概略平面圖。在圖3中，亦一併顯示有下述的連接部11。圖4是沿著圖2中的A-A'線的概略剖面圖。圖5是沿著圖2中的B-B'線的概略剖面圖。再者，圖1至圖5均表示未產生驅動力的狀態。
為了方便說明，如圖1至圖5所示，定義了相互正交的X軸、Y軸、Z軸(下述的圖中亦相同)。基板1的表面成為與XY平面平行。有時會將Z軸方向的+側設為上側、將Z軸方向的-側設為下側。再者，以下說明的材料等是一種例示，並不限定於該些材料。
如圖4所示，本實施形態的光學設備具有：構成基板的矽(silicon)基板1；經由腳部3而支持於矽基板1上的板狀構件2；作為被驅動體的光學元件的鏡片4；下部固定電極(第2電極部)5；以及配置於板狀構件2的上側的樑構件14。基板不僅包括矽基板1，亦包括形成於矽基板1上的絕緣膜6、下部固定電極5以及平坦化膜20，下部固定電極5設在基板上。再者，本發明的微致動器所驅動的被驅動體並不限定於鏡片4，例如可以是繞射光學元件、光學濾片(filter)或者光子晶體(photonic crystal)等的其他光學元件，亦可為除光學元件以外的任意構件。
本實施形態中，板狀構件2在自Z軸方向觀察的俯視時呈四角形。當未賦予作為驅動力的下述的靜電力時，如圖1至圖5所示，板狀構件2的主平面是與XY平面平行。
板狀構件2在其周邊部的彼此相向的二個部位即+X側的一邊附近及-X側的一邊附近，經由一對(pair)腳部3以相對於基板1而被固定。因此，本實施形態中，板狀構件2為雙支承樑。板狀構件2中的+X側的腳部3與-X側的腳部3之間的區域為可彎曲變形的區域。一對腳部3設在配線圖案7(參照圖4，圖1及圖2中省略)及氧化矽膜等的平坦化膜20(參照圖4及圖5，圖1及圖2中省略)上，上述配線圖案7是由基板1上的氧化矽膜等的絕緣膜6上所形成的鋁(aluminum)膜而組成。
板狀構件2是由薄膜構成，且是由將下側的作為絕緣膜的氮化矽膜8、中間的鋁膜9以及上側的氮化矽膜10積層而成的三層膜所構成。
本實施形態中，腳部3是由構成板狀構件2的氮化矽膜8、10以及鋁膜9朝向基板1的配線圖案7而彎曲延伸所構成。鋁膜9在腳部3上經由分別形成於氮化矽膜8及平坦化膜20上的開口而連接於配線圖案7。
本實施形態中，鏡片4是由薄膜所構成，且由鋁膜12所構成。鏡片4在自Z軸方向觀察的俯視時呈四角形。當未賦予作為驅動力的下述的靜電力時，如圖1至圖5所示，鏡片4的主平面是與XY平面平行，且與板狀構件2的主平面平行。再者，為了提高鏡片4的剛性，視需要而在該鏡片4的周圍形成階差(立起部或下落部，未圖式)來進行加強時會較佳。
鏡片4經由連接部11而機械地連接於板狀構件2的可彎曲變形的區域中的自板狀構件2的中心(重心)向-X方向偏離的部位。即，鏡片4與板狀構件2經由連接部11而部分地(局部地)接合。連接部11是由自鏡片4處保持原樣地延伸而來的鋁膜12及該鋁膜12下側的鋁膜13所構成。
本實施形態中，下部固定電極5是以在板狀構件2的X軸方向的中央附近遍及板狀構件2的Y軸方向的全體而與板狀構件2重疊的方式，藉由鋁膜所形成。構成板狀構件2的鋁膜9的與下部固定電極5相向的區域成為可動電極(第1電極部)，該可動電極藉由與下部固定電極5之間的電壓而可與固定電極5之間產生靜電力。本實施形態中，該可動電極藉由與下述的上部固定電極(第3電極部)之間的電壓而可與上部固定電極之間產生靜電力。鋁膜9的剩餘區域成為用以使可動電極連接於配線圖案7的配線圖案。
樑構件14是由薄膜所構成，且由鋁膜15所構成。樑構件14設置成在板狀構件2的X軸方向的中央附近遍及板狀構件2的Y軸方向的全體而與板狀構件2重疊，且配置於板狀構件2的上側，從而與下部固定電極5一同夾持板狀構件2。構成樑構件14的鋁膜15的與板狀構件2的上述可動電極相對向的區域成為上部固定電極(第3電極部)，該上部固定電極藉由與上述可動電極之間的電壓而可與上述可動電極之間產生靜電力。
樑構件14是在+Y側端部附近及-Y側端部附近經由自基板1立起的一對腳部16以相對於基板1而被固定。藉此，樑構件14成為相對於基板而被固定的構件。腳部16設在由基板1上的絕緣膜6上所形成的鋁膜所組成的配線圖案18(參照圖5，圖1及圖2中省略)上，且由鋁膜15與鋁膜17所構成，上述鋁膜15自樑構件14朝向基板1而彎曲延伸，上述鋁膜17包覆上述鋁膜15的下側及側部。鋁膜17在腳部16上經由形成於平坦化膜20上的開口而連接於配線圖案18。
本實施形態中，如上所述，鏡片4的相對於板狀構件2的固定部位是向-X方向偏心，且下部固定電極5、上述可動電極以及上述上部固定電極配置於板狀構件2的X軸方向的中央。本實施形態中，藉此，下部固定電極5、上述可動電極以及上述上部固定電極構成驅動力賦予裝置(驅動力賦予機構)，該驅動力賦予裝置能以如下方式來對規定的部分(本實施形態中，為板狀構件2的一部分)賦予驅動力(本實施形態中，為靜電力)，即，根據信號(本實施形態中，為下部固定電極5與可動電極之間的電壓以及可動電極與上部固定電極之間的電壓)而讓板狀構件2的上述可彎曲變形的區域彎曲變形，從而鏡片4的相對於板狀構件2的固定部位的斜度而在第1斜度與第2斜度之間變化。然而，本發明中，驅動力賦予裝置亦可構成為能賦予除靜電力以外的任意驅動力。例如，作為驅動力賦予裝置，可將配置於磁場內且藉由通電而產生勞倫茲力(Lorentz force)的電流路徑設在板狀構件2上，亦可設置壓電元件從而利用壓電元件的驅動力。對於後者的情況，例如可在板狀構件2上使鋯鈦酸鉛(lead zirconate titanate，PZT)膜介於多個電極之間而積層，從而可在電極間施加電壓以使PZT膜彎曲。
此處，參照圖6來對本實施形態的光學設備的動作(特別是單位元件的動作)加以說明。圖6是示意性地表示本實施形態的光學設備的各動作狀態的示圖，相當於將圖4大幅簡化後的剖面圖。
圖6(a)表示如下的狀態：對下部固定電極5及上述可動電極(板狀構件2的鋁膜9的與下部固定電極5及上部固定電極相向的區域)施加電位-V，並且對上述上部固定電極(樑構件14的鋁膜15的與板狀構件2的鋁膜9相對向的區域)施加電位+V，藉此使下部固定電極5與上述可動電極之間的電壓為零從而不讓其間產生靜電力，並且對上述可動電極與上述上部固定電極之間施加相對較高的電壓(2×V)後會使其間產生相對較大的靜電力。在上述狀態下，板狀構件2變形為直至抵接於樑構件14，且在上述抵接的部位靜止。即，板狀構件2的上表面受到樑構件14的限制。其結果，鏡片4的與連接部11相反一側的前端會向接近基板1的方向位移(擺動)，從而鏡片4以規定的角度(第1角度)相對於基板1而傾斜。
圖6(b)表示如下的狀態：對上述可動電極及上述上部固定電極施加電位+V，並對下部固定電極5施加電位-V，藉此使上述可動電極與上述上部固定電極之間的電壓為零從而不讓其間產生靜電力，並且對上述可動電極與下部固定電極5之間施加相對較高的電壓(2×V)後會使其間產生相對較大的靜電力。在上述狀態下，板狀構件2變形為直至抵接於基板1側，且在上述抵接的部位靜止。即，板狀構件2的下表面受到基板1的限制。其結果，鏡片4的與連接部11相反一側的前端會向遠離基板1的方向(與圖6(a)的情況相反的一側)位移(擺動)，從而鏡片4以規定的角度(第2角度)相對於基板1而傾斜。
再者，本實施形態中，可採用在電極間施加直流電壓的直流驅動，亦可採用對兩電極施加交流脈衝(pulse)的交流驅動。為了避免充電(charge-up)等的影響，較佳為採用交流驅動。
此處，參照圖12來對與本實施形態的光學設備相比較的比較例的光學設備加以說明。圖12是示意性地表示上述比較例的光學設備的各動作狀態的示圖，對應於圖6。與本實施形態在構造上的不同之處僅在於，該比較例去除了樑構件14(進而去除上部固定電極)。
圖12(a)表示如下的狀態：藉由對下部固定電極5及上述可動電極施加電位-V，而使下部固定電極5與上述可動電極之間的電壓為零從而不讓其間產生靜電力。在上述狀態下，板狀構件2成為平坦狀而不會變形。因此，鏡片4維持為相對於基板1而平行。
圖12(b)表示如下的狀態：對上述可動電極施加電位+V，並且對下部固定電極5施加電位-V，藉此，對上述可動電極與下部固定電極5之間施加相對較高的電壓(2×V)後會使其間產生相對較大的靜電力。在上述狀態下，板狀構件2變形為直至抵接於基板1側，且在上述抵接的部位靜止。其結果，鏡片4相對於基板1而傾斜。圖12(b)所示的狀態與圖6(b)所示的狀態相同。
於該比較例中，當進行驅動時，若自圖12(b)所示的狀態切換為圖12(a)所示的狀態，則板狀構件2的可變形的區域會上下彎曲變形地振動，且彎曲量逐漸減少。即，板狀構件2自由地振動而不抵接於其他構件，因此直至返回圖12(a)所示的狀態為止的趨穩時間會變長。
相對於此，本實施形態中，若自圖6(b)所示的狀態切換為圖6(a)所示的狀態，則板狀構件2會瞬時地抵接於樑構件14而受到擠壓(受到限制)，從而縮短了直至返回圖6(a)所示的狀態為止的趨穩時間。因此，根據本實施形態，與上述比較例相比，可使驅動更高速化。
以上，對本實施形態的光學設備的單位元件進行了說明，藉由上述單位元件的構造中的除鏡片4以外的構成要素而構成了對鏡片4進行驅動的微致動器。
本實施形態的光學設備中，如圖7所示，上述圖1至圖5所示的單位元件在基板1上配置成二維狀。藉此，本實施形態的光學設備構成空間光調變器。再者，圖7中，為了簡便而將4×4個單位元件予以陣列(array)化，但上述單位元件的數量可任意。圖7中，1個鏡片4對應於1個單位元件，但為了簡便而省略了各單位元件的除鏡片4以外的構成要素的圖示。再者，單位元件的排列方法並不限定於圖7所示的例，例如亦可採用在每行或每列錯開半間距(pitch)等的排列方法。又，亦可將單位元件排列成一維狀。再者，圖7中，第2列第2行的鏡片4成為圖6(b)所示的狀態，且其他鏡片4成為圖6(a)所示的狀態。其中，圖7中，為了方便圖式表記，將其他鏡片4記載為好像與基板1平行。
再者，本實施形態的光學設備中，採用了決定各單位元件的電極間的電壓狀態的驅動電路(未圖式)，以使各單位元件的鏡片4的狀態成為對應於控制信號的狀態。作為如上所述的驅動電路，例如可採用與DMD等相同的驅動電路。或者，例如亦可採用如日本專利特開2004-184564號公報中所揭示的驅動方式。
此處，參照圖8至圖11來對本實施形態的光學設備的製造方法的一例、特別是著眼於上述單位元件而加以說明。圖8(a)至圖11(b)是表示各製造步驟的剖面圖，除了圖11(b)以外均對應於圖4。圖11(b)對應於圖5。圖11(a)及圖11(b)表示相同的步驟。關於以下所說明的其他步驟，視需要亦請參照圖11(b)。
首先，在矽基板1上形成氧化矽膜6。然後，成膜出鋁膜，並藉由光微影蝕刻(photolithography etching)法而使該鋁膜圖案化為下部固定電極5及配線圖案7、18的形狀(圖8(a))。
其次，成膜出應成為平坦化膜的氧化矽膜20(圖8(b))。接著，藉由化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)而使氧化矽膜20平坦化以成為平坦化膜，並藉由光微影法(photolithography)而在該平坦化膜20上的應形成腳部3、16的位置上形成接觸孔(contact hole)20a(圖8(c))。
然後，藉由旋塗法(spin coat)而形成光阻(photoresist)等的犧牲層21，並藉由光微影法而在犧牲層21上的應形成腳部3、16的位置上形成開口21a(圖9(a))。
其後，成膜出氮化矽膜8，並藉由光微影蝕刻法而使該膜8圖案化為板狀構件2的形狀。此時，在氮化矽膜8上於腳部3形成開口，以使鋁膜9在腳部3而與配線圖案7電性連接。其次，成膜出鋁膜，並藉由光微影蝕刻法而使該鋁膜得以圖案化為板狀構件2的鋁膜9的形狀以及腳部16的鋁膜17的形狀。繼而，成膜出氮化矽膜10，並藉由光微影蝕刻法而使該膜10圖案化為板狀構件2的形狀(圖9(b))。
其次，形成光阻等的犧牲層22，並藉由光微影法而在犧牲層22上的應形成連接部11、16的位置上形成開口22a(圖9(c))。
然後，成膜出鋁膜，並藉由光微影蝕刻法而使該鋁膜得以圖案化為樑構件14的鋁膜15的形狀以及連接部11的鋁膜13的形狀(圖10(a))。
接著，形成光阻劑等的犧牲層23，並藉由光微影法而在犧牲層23上的應形成腳部16的位置上形成開口23a(圖10(b))。
其後，成膜出鋁膜，並藉由光微影蝕刻法而使該鋁膜12圖案化為鏡片4的形狀(圖11(a)、圖11(b))。最後，利用電漿灰化(plasma ashing)等來去除犧牲層21～23。藉此，完成了本實施形態的光學設備。
根據本實施形態，因板狀構件2為雙支承樑，故而與上述專利文獻2中所揭示的設備同樣地，與使用有扭轉鉸鏈的情況相比而難以產生破損，可謀求長壽命化，並且可提高固有頻率，從而可加快應答速度。
並且，根據本實施形態，與上述專利文獻2中所揭示的設備不同，鏡片4並非與板狀構件2被整體性地一體化，而是經由連接部11以局部機械地連接於板狀構件2的可彎曲變形的區域中的一部分的部位。因此，如上述的圖6所示，可僅改變鏡片4的朝向而不讓鏡片4本身有所變形。
進而，根據本實施形態，如上所述，當自圖6(b)所示的狀態切換為圖6(a)所示的狀態時，如圖6(a)所示，板狀構件2抵接於樑構件14而受到擠壓，因此可縮短趨穩時間從而使驅動更高速化。
再者，本發明中，亦可僅將1個上述的單位元件配置於基板1上，而未必需要將多個上述的單位元件配置於基板1上。
[第2實施形態]
圖13是表示本發明第2實施形態的投影顯示裝置(投射型顯示裝置)的概略構成圖。
本發明的投影顯示裝置具備光源31、照明光學系統32、空間光調變器33、吸光板34、投影光學系統35、屏幕(screen)36以及控制部37。本實施形態中，使用上述第1實施形態的光學設備來作為空間光調變器33。
自光源31所發出的照明光通過照明光學系統32之後，照射至空間光調變器33上。空間光調變器33的各單位元件的各個鏡片4具有第1角度(圖6(a)所示的狀態)或第2角度(圖6(b)所示的狀態)。當為第1角度時，入射光朝向第1方向反射而到達吸光板34，從而使上述光消失。當為第2角度時，入射光朝向第2方向反射，通過投影光學系統35之後投影至屏幕36上。控制部37根據圖像信號而向空間光調變器33發送控制信號來控制空間光調變器33，從而對應圖像信號而變更各單位元件的鏡片4的角度。於該控制下，已輸入的圖像信號所表示的靜態圖像或動態圖像可形成於屏幕36上。
本實施形態是所謂的黑白顯示裝置的例，但採用先前技術亦可達成彩色(color)化。例如藉由如下方法可達成彩色化(未圖示)，即，在照明光學系統32中或在照明光學系統32與空間光調變器33之間設置色輪(color wheel)，或者使光源31可分時控制紅、藍、綠該三色，且與空間光調變器33同步。
再者，使用有本發明的光學設備的投影顯示裝置可使用於各種類型的投影顯示裝置，而並不限定於本實施形態的類型的顯示裝置。作為投影圖像顯示裝置的構成例，提出了各種的使用液晶面板(panel)或DMD等的構成來作為空間光調變器。關於使用有DMD的投影圖像顯示裝置中所使用的光學系統，因本發明的光學設備的空間光調變器是與DMD相同的變更鏡片角度的鏡片設備，故基本上可使用完全相同的光學系統。使用有液晶面板的投影圖像顯示裝置在原理上使用了偏光的光線，且不僅有反射型，亦有透射型。因此，在使得該些光學系統適應於本發明的光學設備的空間光調變器的情況下，在上述方面隨著變更即可。
再者，作為使用有空間光調變器的應用用途，具有以下的用途：投影圖像顯示裝置等的攝影用途，或不僅在下述的曝光裝置中、而且在上述的光學資訊處理裝置或靜電照相印刷裝置中、進而在光通訊中所使用的光開關(optical switch)或轉換閃耀式光柵裝置(Switched Blazed Grating Device)、印刷領域中所使用的直接製版機(plate setter)等各種用途，本發明亦可應用於該些用途。
[第3實施形態]
圖14是表示本發明第3實施形態的曝光裝置100的概略構成圖。
本實施形態的曝光裝置100包括照明系統41、圖案產生裝置42、投影光學系統PL、平台(stage)裝置43、反射鏡片44以及控制系統等。該曝光裝置100是使用投影光學系統PL而將由圖案產生裝置42所產生的圖案的像(圖案像)，形成於載置在構成平台裝置43的一部分的平台ST上的晶圓(wafer)W上。上述控制系統包括微電腦(microcomputer)，並以對裝置全體進行總體控制的主控制裝置45為中心而構成。
照明系統41具備：包括光源單元(unit)及光源控制系統的光源系統；以及包括準直透鏡(collimated lens)、光學積分器(optical integrator)(複眼透鏡(fly eyelens)、圓柱型積分器(rod integrator)或者繞射元件等)、聚光透鏡(collective lens)、視場光闌、中繼透鏡(relay lens)等的照明光學系統等(均未圖示)。自該照明系統41出射有照明光IL。
作為光源單元，例如使用有如國際公開第1999/46835號小冊子(對應於美國專利第7,023,610號說明書)中所揭示的將波長為193nm的脈衝光輸出的高頻諧波產生裝置，該高頻諧波產生裝置包括分散回饋式(Distributed Feedback，DFB)半導體雷射(laser)或光纖雷射(fiber laser)等的固體雷射光源、具有光纖放大器(fiber amplifier)等的光放大部以及波長轉換部等。再者，光源單元亦可為例如產生有波長為440nm的連續光或者脈衝光的雷射二極體(laser diode)等。
反射鏡片44將自照明系統41所出射的照明光IL反射至圖案產生裝置42的下述的可變成形光罩VM上。再者，該反射鏡片44實際上構成了照明系統41內部的照明光學系統的一部分，但此處，為了方便說明而取出至照明系統41的外部來表示。
圖案產生裝置42包括可變成形光罩VM以及鏡片驅動系統51等。可變成形光罩VM是在上述投影光學系統PL的-Z側且配置在以反射鏡片44所反射的照明光IL的光路上。本實施形態中，使用有上述第1實施形態的光學設備來作為可變成形光罩VM。本實施形態中，在圖6(a)所示的狀態下，若對該單位元件的鏡片4照射照明光IL，則照明光IL會由鏡片4而反射，併入射至投影光學系統PL中，且在圖6(b)所示的狀態下，若對該單位元件的鏡片4照射照明光IL，則由該單位元件的鏡片4所反射的照明光不會入射至投影光學系統PL中。鏡片驅動系統51是在主控制裝置45的指示下驅動可變成形光罩VM的系統，並包含相當於上述第1實施形態中所說明的外部控制電路的電路。
鏡片驅動系統51經由未圖示的介面(interface)而自未圖示的上位裝置獲取形成圖案像所必需的資料(data)中的圖案的設計資料(例如電腦輔助設計(Computer Aided Design，CAD)資料)。然後，鏡片驅動系統51根據所獲取的設計資料而產生驅動各單位元件的信號，並供給至可變成形光罩VM，以使得來自可變成形光罩VM的光經由投影光學系統PL而照射至晶圓W上的曝光對象的劃分區域部分，且使得來自可變成形光罩VM的光不會照射至晶圓W上的除曝光對象的劃分區域部分以外的部分。藉此，利用圖案產生裝置42而產生有對應於設計資料的圖案。再者，由圖案產生裝置42所產生的圖案會伴隨沿著晶圓W的掃描方向(此處為X軸方向)的移動而有所變化。
投影光學系統PL中，在鏡筒的內部具備以規定的位置關係所配置的多個光學設備。投影光學系統PL以投影倍率β而將圖案產生裝置42所產生的圖案縮小投影至配置於被曝光面上的晶圓W上。
平台裝置43是用以使曝光對象的晶圓W在相對於投影光學系統PL而對準(alignment)的狀態下於XY面內移動的裝置，且具備平台ST及控制該平台ST的驅動的平台驅動系統52。
平台ST被平台驅動系統52所驅動從而在XY面內以及Z軸方向上三維地移動，或者相對於投影光學系統PL的像面而適當地傾斜從而使晶圓W可對準於經由投影光學系統PL的圖案像。進而，平台ST被平台驅動系統52所驅動從而可沿著掃描方向以所需的速度而移動。
主控制裝置45以適當的時序而使照明系統41、圖案產生裝置42、平台裝置43等進行動作，從而使圖案產生裝置42所產生的圖案的像經由投影光學系統PL而投影至晶圓W上的適當位置。此時，主控制裝置45是與平台裝置43使晶圓W進行移動而同步地讓鏡片驅動系統51來控制可變成形光罩VM。
本發明的一實施形態的設備製造方法中，半導體設備經由以下步驟而製造：進行設備的功能、性能設計的步驟；自矽材料形成晶圓的步驟；微影步驟，其包含利用上述實施形態的曝光裝置100，經由可變成形光罩VM來對晶圓W進行曝光、顯影的步驟；蝕刻(etching)等的形成電路圖案的步驟；設備組裝步驟(包括切割(dicing)步驟、焊接(bonding)步驟及封裝(package)步驟在內的加工步驟)；以及檢測步驟等。再者，本發明不僅可應用於半導體設備製造用的曝光裝置，亦可應用於用以製造其他各種設備的曝光裝置。
上述實施形態中採用鏡片來作為光學元件，但並不限定於此，亦可使用透鏡(lens)等的其他光學元件。又，上述實施形態中，設置有一對的可變成形光罩VM及投影光學系統PL，但亦可設置多對的可變成形光罩VM與投影光學系統PL，或者亦可設置為使可變成形光罩VM與投影光學系統PL的數量相互不同。進而，在上述實施形態中，將第1實施形態的光學設備用作可變成形光罩VM，但該光學設備在對被照射面進行照明的照明裝置中亦可用作為用以產生進行變形照明(modified illumination)時的光瞳強度分佈的空間光調變器。如上所述的照明裝置例如揭示於日本專利特開2002-353105號公報或者美國專利第6,737,662號公報中。
[第4實施形態]
圖15是示意性表示本發明第4實施形態之光學設備的單位元件的板狀構件2的概略平面圖，對應於圖3。在圖15中，對於與圖3中的要素相同或者相對應的要素標註了相同符號，省略重複的說明。
本實施形態的光學設備與上述第1實施形態的光學設備的不同之處僅在於，上述第1實施形態中，板狀構件2僅在其二邊附近經由腳部3以相對於基板1而被固定，相對於此，本實施形態中，板狀構件2在其四邊附近經由腳部3以相對於基板1而被固定。即，板狀構件2的外周部(不僅是向Y方向延伸的邊，而且是向X方向延伸的邊)支持於基板1上。藉此，板狀構件2的彎曲區域限定於其中央區域，從而板狀構件2的共振頻率變高，因此具有容易獲得更高的驅動速度的優點。根據本實施形態，亦可獲得與上述第1實施形態相同的優點。
[第5實施形態]
圖16是示意性地表示本發明第5實施形態的光學設備的單位元件的概略立體圖，對應於圖1。圖17是示意性地表示圖16所示的單位元件的概略平面圖，對應於圖2。圖18是沿著圖17中的C-C'線的概略剖面圖。圖19是沿著圖17中的D-D'線的概略剖面圖。圖20是沿著圖17中的E-E'線的概略剖面圖。圖16至圖20表示使用前的狀態(未產生驅動力，且樑構件14處在定位於使用中的位置之前的狀態)。圖21亦為沿著圖17中的C-C'線的概略剖面圖，圖22亦為沿著圖2中的D-D'線的概略剖面圖，圖23亦為沿著圖2中的E-E'線的概略剖面圖，該些圖表示在規定的使用中的狀態(產生了向上的驅動力且樑構件14為定位於使用中的位置的狀態，與下述圖24(a)所示的狀態為相同狀態)。在圖16至圖23中，對於與圖1至圖5中的要素相同或者相對應的要素標註了相同符號，省略重複的說明。
相對於樑構件14經由腳部16以相對於基板1而被固定且樑構件14的位置不變的上述第1實施形態而言，本實施形態的光學設備中設置有定位機構，將樑構件14的Z軸方向的位置自圖18至圖20所示的位置變更為圖21至圖23所示的位置，且將樑構件14定位於圖21至圖23所示的位置，此點是與上述第1實施形態的光學設備根本不同。本實施形態中，於該定位機構的作用下，樑構件14自其他位置(圖18至圖20所示的位置)變更為相對於基板1的規定位置(圖21至圖23所示的位置)。因此，樑構件14成為位置變更構件或者被定位的被定位構件。
本實施形態中，該定位機構具有二個可彎曲的支持樑構件62，該支持樑構件62分別支持該樑構件14的+Y側端部附近及-Y側端部附近。各支持樑構件62以沿X軸方向而延伸的方式而由薄膜構成為帶板狀，並且是由將下側的作為絕緣膜的氮化矽膜68、中間的鋁膜69以及上側的氮化矽膜70積層而成的三層膜所構成。
各支持樑構件62在+X側端部附近及-X側端部附近，經由配線圖案71(參照圖20及圖23，圖16及圖17中省略)及平坦化膜20且經由自基板1立起的一對腳部63以相對於基板1而被固定，上述配線圖案71由基板1上的氧化矽膜等的絕緣膜6上所形成的鋁膜組成。因此，本實施形態中，支持樑構件62為雙支承樑。
腳部63是由構成支持樑構件62的氮化矽膜68、70以及鋁膜69朝向基板1彎曲延伸所形成。鋁膜69是在腳部63上經由形成於氮化矽膜68及平坦化膜20上的開口而連接於配線圖案71。
樑構件14是在+Y側端部附近及-Y側端部附近，經由代替腳部3的連接部61而固定於各支持樑構件62上。連接部61是由構成樑構件14的鋁膜15朝向基板1彎曲延伸所形成。鋁膜15是在連接部61上經由形成於氮化矽膜70上的開口而連接於鋁膜69。因此，樑構件14的鋁膜15經由鋁膜69而連接於配線圖案71。
下部固定電極5向X軸方向延伸而到達各支持樑構件62的下側。在下部固定電極5上的各支持樑構件62的下側上的與各支持樑構件62相向的區域5a，形成用以產生進行樑構件14的Z軸方向的定位的靜電力的一個電極(第5電極部)。構成各支持樑構件62的鋁膜69的與下部固定電極5的各區域5a相向的區域，形成用以產生進行該定位的靜電力的另一個電極(第4電極部)。對該些電極間施加相對較高的電壓而使其間產生相對較大的靜電力，藉此如圖23所示，支持樑構件62的中央部會向下方彎曲直至受到基板1的擠壓為止，即，停靠(pull-in)至基板1側。本實施形態中，設定為在上述停靠狀態下，樑構件14位於正好與平行於基板1的板狀構件2相接觸的Z軸方向的位置。即，樑構件14的底面與板狀構件2的上表面成為相同的高度位置。因此，板狀構件2受到樑構件14的限制而無法向上方彎曲。此意味著樑構件14作為限制構件而發揮作用。本實施形態中，在使用過程中維持上述停靠狀態，且樑構件14的Z軸方向的位置繼續定位於圖21至圖23所示的位置。再者，如此利用停靠狀態來進行樑構件14的Z軸方向的定位較佳，但亦可設定不利用停靠狀態，當使電極間的電壓為適當的電壓時，樑構件14位於正好與平行於基板1的板狀構件2相接觸的Z軸方向的位置。
再者，本實施形態中，支持樑構件62如上所述為雙支承樑，但亦可為例如懸臂樑。又，本實施形態中，作為上述定位機構，採用了使用有靜電力的構成，但亦可採用利用有勞倫茲力的定位裝置或使用有壓電元件的定位裝置。例如，使支持樑構件62作為剛性的板，且在腳部63上設置壓電元件，從而可藉由改變施加於壓電元件上的電壓來調整腳部的長度。
圖24(a)及圖24(b)是示意性地表示本實施形態的光學設備的各動作狀態的示圖，相當於將圖21大幅簡化後的剖面圖。本實施形態中，在如上所述的使用過程中，在圖24(a)的狀態以及圖24(b)的狀態的任一者中，樑構件14的Z軸方向的位置均繼續定位於圖21至圖23所示的位置。
圖24(a)與圖6(a)同樣地表示如下的狀態：對下部固定電極5及上述可動電極(板狀構件2的鋁膜9之與下部固定電極5以及上部固定電極相對向的區域)施加電位-V，並且對上述上部固定電極(樑構件14的鋁膜15的與板狀構件2的鋁膜9相對向的區域)施加電位+V，藉此使下部固定電極5與上述可動電極之間的電壓為零從而不讓其間產生靜電力，並且對上述可動電極與上述上部固定電極之間施加相對較高的電壓(2×V)後會使其間產生相對較大的靜電力。在上述狀態下，板狀構件2抵接於樑構件14，且在上述抵接的部位靜止。本實施形態中，與上述第1實施形態不同，樑構件14的Z軸方向的位置定位於上述位置，因此，板狀構件2自其上方受到樑構件14的限制。其結果，板狀構件2維持為相對於基板而平行的姿勢，鏡片4相對於基板1而成平行(第1角度)。
如圖24(b)所示(與圖6(b)相同)，對上述可動電極以及上述上部固定電極施加電位+V，並且對下部固定電極5施加電位-V。藉此，使上述可動電極與上述上部固定電極之間的電壓為零從而不讓其間產生靜電力，並且對上述可動電極與下部固定電極5之間施加相對較高的電壓(2×V)後會使其間產生相對較大的靜電力。在上述狀態下，如圖24(b)所示，板狀構件2會變形直至抵接於基板1側，且在上述抵接的部位靜止。其結果，與圖6(b)相同，鏡片4相對於基板1(以第2角度)而傾斜。在此方面，基板1、特別是設在基板上的下部固定電極5可視為板狀構件2(或鏡片4)的限制構件。
在上述第1實施形態中，樑構件14相對於基板1而固定，因此，樑構件14位於自板狀構件2沿Z軸方向隔開固定間隔的上方。若使樑構件14與板狀構件2之間無間隙(相當於犧牲層22的間隙)，即，可將樑構件14與板狀構件2配置於相同高度(Z軸方向上的相同位置)，則能將鏡片4固定於水平位置(與基板1平行的位置)。然而，在如第1實施形態中所使用的光微影的製造過程中，難以使樑構件14與板狀構件2在相同高度(Z軸方向上的相同位置)、即使樑構件14與板狀構件2無間隙地形成。根據本實施形態，使樑構件14形成為位於自板狀構件2沿Z軸方向隔開固定間隔的上方，且使用可變形的支持樑構件62來使樑構件14變更為與板狀構件2達相同高度，故而如圖24(a)所示，可將鏡片4固定於水平位置。因此，可實現使樑構件14與板狀構件2無間隙地配置而製造過程亦不會複雜化。又，上述實施形態的光學設備特別是在欲使鏡片4自水平位置向傾斜位置而變化或者進行相反變化的用途方面有效。關於其他方面，根據本實施形態，亦可獲得與上述第1實施形態相同的優點。
與上述第1實施形態的光學設備同樣地，本實施形態的光學設備亦可利用膜的形成以及圖案化、蝕刻、犧牲層的形成及去除等的半導體製造技術來進行製造。圖25是表示即將去除犧牲層21～23之前的步驟的剖面圖。圖25(a)對應於圖18，圖25(b)對應於圖19，圖25(c)對應於圖20。
[第6實施形態]
圖26是示意性地表示本發明第6實施形態的光學設備的單位元件的概略立體圖，對應於圖1。圖27是示意性地表示圖26所示的單位元件的概略平面圖，對應於圖2。圖28是沿著圖27中的F-F'線的概略剖面圖。圖29是沿著圖27中的G-G'線的概略剖面圖。圖26至圖29中，對於與圖1至圖5中的要素相同或者相對應的要素標註了相同符號，省略重複的說明。
與上述第1實施形態的光學設備的根本不同之處在於：本實施形態的光學設備中，去除了配置在板狀構件2的上側的樑構件14，取而代之設置有樑構件81；以及鋁膜13在連接部11上經由形成於氮化矽膜10上的開口而連接於鋁膜9。
樑構件81是在作為固定於板狀構件2上的構件的被驅動體即鏡片4的-X側的一邊附近，配置於鏡片4的下側。樑構件81是由薄膜所構成，並且是由鋁膜83所構成。樑構件81成為另一個固定電極(第3電極部)。樑構件81在+Y側端部附近及-Y側端部附近，經由配線圖案85(參照圖29，圖26及圖27中省略)且經由自基板1立起的腳部82以相對於基板1而被固定，上述配線圖案85是由基板1上的絕緣膜6上所形成的鋁膜而組成。藉此，樑構件81成為相對於基板而固定的構件。腳部82是由鋁膜83與鋁膜84所構成，上述鋁膜83自樑構件81朝向基板1彎曲而延伸，上述鋁膜84包覆上述鋁膜83的下側與側部。鋁膜84在腳部82上經由形成於平坦化膜20上的開口而連接於配線圖案85。構成鏡片4的鋁膜的與樑構件81相對向的區域成為可與樑構件81之間產生靜電力的電極(第4電極部)。鏡片4的連接部11如上所述是由鋁膜12及13所形成，且與板狀構件2的鋁膜12連接著，因此亦與配線圖案7電性連接著。
圖30是示意性地表示本實施形態的光學設備的各動作狀態的示圖，相當於將圖28大幅簡化後的剖面圖。
如圖30(a)所示，對下部固定電極5、上述可動電極(板狀構件2的鋁膜9的與下部固定電極5相對向的區域)以及鏡片4的一部分所形成的上述電極施加電位-V，並且對樑構件81施加電位+V。藉此，使下部固定電極5與上述可動電極之間的電壓為零從而不讓其間產生靜電力，並且對鏡片4的一部分所形成的上述電極與樑構件81之間施加相對較高的電壓(2×V)後使其間產生相對較大的靜電力。在上述狀態下，鏡片4的一部分所形成的上述電極在靜電力的作用下被樑構件81所吸引，因此如圖30(a)所示，板狀構件2會變形直至鏡片4抵接於樑構件81為止，且在上述抵接的部位靜止。即，鏡片4在其下方受到樑構件81水平的限制。其結果，鏡片4成為相對於基板1而成水平。在此方面，樑構件81可視為鏡片4(或板狀構件2)的限制構件。
如圖30(b)所示，對上述可動電極、鏡片4的一部分所形成的上述電極以及樑構件81施加電位+V，並且對下部固定電極5施加電位-V。藉此，使鏡片4的一部分所形成的上述電極與樑構件81之間的電壓為零從而不讓其間產生靜電力，並且對上述可動電極與下部固定電極5之間施加相對較高的電壓(2×V)後可使其間產生相對較大的靜電力。在上述狀態下，板狀構件2會變形直至抵接於基板1側，且在上述抵接的部位靜止。其結果，鏡片4相對於基板1而傾斜。在此方面，基板1、特別是設在基板上的下部固定電極5可視為板狀構件2(或鏡片4)的限制構件。
本實施形態的光學設備與第5實施形態的光學設備同樣地，在欲使鏡片4自水平位置向傾斜位置而變化或者進行相反變化的用途方面有效。又，由於在鏡片4的下方空間中設置有下部固定電極5，因此增加了板狀構件2的上部空間的自由度。進而，亦可獲得與上述第1實施形態相同的優點。
本實施形態的光學設備亦可與上述第1實施形態的光學設備同樣地利用膜的形成以及圖案化、蝕刻、犧牲層的形成及去除等的半導體製造技術來進行製造。圖31是表示即將去除犧牲層21～23之前的步驟的剖面圖。圖31(a)對應於圖28，圖31(b)對應於圖29。
以上，針對本發明的各實施形態進行了說明，但本發明並不限定於該些實施形態。
例如，在上述第2或第3實施形態的裝置中，亦可採用上述第4至第6實施形態中的任一者的光學設備來代替上述第1實施形態的光學設備。構成光學設備的構件的材料可變更為可實施本發明的任意材料。
[產業上的可利用性]
本發明的微致動器、具有該微致動器的光學設備以及顯示裝置可進行高速驅動，且可僅變更朝向而不讓光學設備本身有所變形，因而可廣泛應用於各種用途。因此，使用有本發明的光學設備的曝光裝置能以高產量(throughput)而製造出高功能設備，故本發明將對包括半導體產業在內的精密機器產業的國際性發展作出顯著貢獻。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1．．．基板
2．．．板狀構件
3、16、63、82．．．腳部
4．．．鏡片
5．．．下部固定電極
5a．．．區域
6．．．絕緣膜(氧化矽膜)
7、18、71、85．．．配線圖案
8、10、、68、70．．．氮化矽膜
9、12、13、15、17、69、83、84．．．鋁膜
11、61．．．連接部
14、81．．．樑構件
20．．．平坦化膜(氧化矽膜)
20a．．．接觸孔
21、22、23．．．犧牲層
21a、22a、23a．．．開口
31．．．光源
32．．．照明光學系統
33．．．空間光調變器
34．．．吸光板
35．．．投影光學系統
36．．．屏幕
37．．．控制部
41．．．照明系統
42．．．圖案產生裝置
43．．．平台裝置
44．．．反射鏡片
45．．．主控制裝置
51．．．鏡片驅動系統
52．．．平台驅動系統
62．．．支持樑構件
100．．．曝光裝置
VM．．．可變成形光罩
IL、IL2．．．照明光
PL．．．投影光學系統
ST．．．平台
W．．．晶圓
A-A'、B-B'、C-C'、D-D'、E-E'、F-F'、G-G'．．．線
+V、-V．．．電位
X、Y、Z．．．方向
圖1是示意性地表示本發明第1實施形態的光學設備的單位元件的概略立體圖。
圖2是示意性地表示圖1所示的單位元件的概略平面圖。
圖3是示意性地表示圖1所示的單位元件的板狀構件的概略平面圖。
圖4是沿著圖2中的A-A'線的概略剖面圖。
圖5是沿著圖2中的B-B'線的概略剖面圖。
圖6(a)及圖6(b)是示意性表示本發明第1實施形態之光學設備的各動作狀態的示圖。
圖7是表示本發明第1實施形態之光學設備中的單位像素的配置例的示圖。
圖8(a)至圖8(c)是表示本發明第1實施形態的光學設備的製造方法的步驟圖。
圖9(a)至圖9(c)是表示繼圖8(a)至圖8(c)之後的步驟之步驟圖。
圖10(a)及圖10(b)是表示繼圖9(a)至圖9(c)之後的步驟之步驟圖。
圖11(a)及圖11(b)是表示繼圖10(a)及圖10(b)之後的步驟之步驟圖。
圖12(a)及圖12(b)是示意性表示比較例的光學設備的各動作狀態的示圖。
圖13是表示本發明第2實施形態的投影顯示裝置(投射型顯示裝置)的概略構成圖。
圖14是表示本發明第3實施形態的曝光裝置的概略構成圖。
圖15是示意性地表示本發明第4實施形態之光學設備的單位元件的板狀構件的概略平面圖。
圖16是示意性地表示本發明第5實施形態之光學設備的單位元件的概略立體圖。
圖17是示意性地表示圖16所示的單位元件的概略平面圖。
圖18是沿著表示規定的狀態的圖17中的C-C'線的概略剖面圖。
圖19是沿著表示與圖18為相同狀態的圖17中的D-D'線的概略剖面圖。
圖20是沿著表示與圖18為相同狀態的圖17中的E-E'線的概略剖面圖。
圖21是沿著表示其他狀態的圖17中的C-C'線的概略剖面圖。
圖22是沿著表示與圖21為相同狀態的圖17中的D-D'線的概略剖面圖。
圖23是沿著表示與圖21為相同狀態的圖17中的E-E'線的概略剖面圖。
圖24(a)及圖24(b)是示意性地表示本發明第5實施形態的光學設備的各動作狀態的示圖。
圖25(a)至圖25(c)是表示本發明第5實施形態的光學設備的製造方法的步驟圖。
圖26是示意性地表示本發明第6實施形態的光學設備的單位元件的概略立體圖。
圖27是示意性地表示圖26所示的單位元件的概略平面圖。
圖28是沿著圖27中的F-F'線的概略剖面圖。
圖29是沿著圖27中的G-G'線的概略剖面圖。
圖30(a)及圖30(b)是示意性地表示本發明第6實施形態的光學設備的各動作狀態的示圖。
圖31(a)及圖31(b)是表示本發明第6實施形態的光學設備的製造方法的步驟圖。
1．．．基板
2．．．板狀構件
5．．．下部固定電極
6．．．絕緣膜(氧化矽膜)
8、10．．．氮化矽膜
9、15、17．．．鋁膜
14．．．樑構件
16．．．腳部
18．．．配線圖案
20．．．平坦化膜(氧化矽膜)
B-B'．．．線

Claims (25)

  1. 一種微致動器，用以驅動被驅動體，該微致動器具備：基板；支持於該基板上的可彎曲變形的板狀構件；以及對上述被驅動體賦予驅動力的驅動力賦予裝置，上述板狀構件在規定部位相對於上述基板而固定，且在上述板狀構件的除上述規定部位以外的區域上可彎曲變形，上述被驅動體連接於上述板狀構件的可彎曲變形的區域中的規定部位，上述驅動力賦予裝置使上述板狀構件的上述可彎曲變形的區域彎曲變形，且使上述板狀構件的上述規定部位的斜度在第1斜度與第2斜度之間變化，當上述規定部位的斜度為上述第1斜度時，上述板狀構件的一部分或者相對於上述板狀構件而固定的構件的一部分會抵接於與上述基板不同的構件；當上述規定部位的斜度為上述第2斜度時，上述板狀構件的一部分或者相對於上述板狀構件而固定的構件的一部分會抵接於上述基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微致動器，其中上述板狀構件在遍及上述板狀構件的周邊部的全周或者全周的一部分的規定部位上，相對於上述基板而固定，並且在上述板狀構件的除上述規定部位以外的區域上可彎曲變形，上述規定部位包括上述板狀構件的上述周邊部上彼此相向的二個部位，被驅動體局部地以機械方式連接於上述板狀構件的規定部位，與上述基板不同的構件是固定在基板上的構件或者是相對於基板而可位移地設置的位置變更構件。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之微致動器，其中相對於上述板狀構件而固定的構件是上述被驅動體。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之微致動器，其中上述被驅動體具有主平面，且上述板狀構件的主平面與上述被驅動體的主平面大致平行。
  5. 如申請專利範圍第2項或第3項所述之微致動器，其中上述板狀構件的上述規定部位是與上述板狀構件的重心偏離的部位。
  6. 如申請專利範圍第2項至第4項中任一項所述之微致動器，其中上述驅動力賦予裝置包括：設在上述板狀構件上的第1電極部；配置於上述第1電極部的一側且藉由與上述第1電極部之間的電壓而會與上述第1電極部之間產生靜電力的第2電極部；以及配置於上述第1電極部的另一側且藉由與上述第1電極部之間的電壓而會與上述第1電極部之間產生靜電力的第3電極部，上述第2電極部設在上述基板上，上述第3電極部設在相對於上述基板而固定的構件上。
  7. 如申請專利範圍第2項至第4項中任一項所述之微致動器，其中當上述規定部位的斜度為上述第1斜度時，上述板狀構件的一部分抵接於上述位置變更構件，上述驅動力賦予裝置包括：設在上述板狀構件上的第1電極部；配置於上述第1電極部的一側且藉由與上述第1電極部之間的電壓而在與上述第1電極部之間產生靜電力的第2電極部；以及配置於上述第1電極部的另一側且藉由與上述第1電極部之間的電壓而會與上述第1電極部之間產生靜電力的第3電極部，上述第2電極部設在上述基板上，上述第3電極部設在上述位置變更構件上，該微致動器更具備進行定位的定位機構，以便使上述位置變更構件自上述其他位置變更為上述規定位置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之微致動器，其中上述被驅動體具有主平面，當藉由上述驅動力而使上述規定部位的斜度為上述第1斜度時，上述被驅動體的主平面與上述基板的主平面實質上平行。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之微致動器，其中上述定位機構包括：支持於上述基板上的可彎曲的構件；設在該可彎曲的構件上的第4電極部；以及設在上述基板上且藉由與上述第4電極部之間的電壓而會與上述第4電極部之間產生靜電力的第5電極部。
  10. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之微致動器，其中上述驅動力賦予裝置包括：設在上述板狀構件上的第1電極部；設在上述基板上且藉由與上述第1電極部之間的電壓而會與上述第1電極部之間產生靜電力的第2電極部；以及第3電極部，上述被驅動體具有第4電極部，上述第3電極部藉由與上述第4電極部之間的電壓而會與上述第4電極部之間產生靜電力。
  11. 一種光學設備，具備如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之微致動器、及上述被驅動體，且上述被驅動體為光學元件。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之光學設備，其中上述光學元件為鏡片。
  13. 如申請專利範圍第11項或第12項所述之光學設備，具備多個上述微致動器及上述光學元件所形成的組。
  14. 一種光學設備，具備：基板；可彎曲變形地支持於該基板上的可撓性板；連接於上述可撓性板的光學元件；設在上述可撓性板上的第1電極；設在上述基板上的第2電極；設在與上述基板及上述可撓性板不同的位置上的第3電極；以及對上述光學元件或上述可撓性板的位移進行限制的限制構件，當對第1電極及第2電極間施加電壓時，會在第1電極及第2電極間所產生的靜電力的作用下，致使上述可撓性板朝向基板彎曲且受到基板的限制，從而光學元件以第2角度而配置；當對第2電極及第3電極間施加電壓時，會在第2電極及第3電極間所產生的靜電力的作用下，致使上述光學元件或上述可撓性板受到限制構件的限制，從而光學元件以第1角度而配置。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之光學設備，其中上述限制構件設在上述可撓性板的與基板相反的一側，第3電極設在上述限制構件上，且對第1電極及第2電極間施加電壓時的可撓性板的彎曲方向與對第2電極及第3電極間施加電壓時的可撓性板的彎曲方向相反。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之光學設備，其中具備一種連接於上述限制構件、且對上述限制構件的相對於上述可撓性板的位置進行變更的機構。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之光學設備，其中藉由上述機構而使上述限制構件位移至與上述可撓性板相接觸的位置。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之光學設備，其中第3電極設在上述限制構件上，當對第2電極及第3電極間施加電壓時，會在第2電極及第3電極間所產生的靜電力的作用下，致使上述可撓性板受到限制構件的限制，從而光學元件以與基板平行的方式而配置。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之光學設備，其中第3電極設在上述限制構件上，當對第2電極及第3電極間施加電壓時，會在第2電極及第3電極間所產生的靜電力的作用下，致使上述光學元件受到上述限制構件的限制，從而光學元件以與基板平行的方式而配置。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之光學設備，其中上述光學構件的一部分與第2電極電性連接，且對第1電極及第2電極間施加電壓時的可撓性板的彎曲方向是與對第2電極及第3電極間施加電壓時的可撓性板的彎曲方向相同。
  21. 一種顯示裝置，具備空間光調變器，上述空間光調變器是如申請專利範圍第13項至第20項中任一項所述之光學設備。
  22. 一種曝光裝置，使用照明光來對物體進行曝光，該曝光裝置具備配置於上述照明光的光路上的如申請專利範圍第13項或第14項至第20項中任一項所述之光學設備，且使用經由該光學設備的上述照明光來對上述物體進行曝光。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之曝光裝置，其中上述光學設備在上述照明光的照射下產生規定的圖案。
  24. 如申請專利範圍第22項或第23項所述之曝光裝置，更具備保持上述物體且進行移動的移動體，上述光學設備的上述各微致動器的上述驅動力賦予裝置是與上述移動體的向規定方向的移動同步而受到控制。
  25. 一種設備製造方法，包括微影步驟，上述微影步驟包括使用如申請專利範圍第22項至第24項中任一項所述之曝光裝置來對基板進行曝光，並將所曝光的基板進行顯影，然後對上述基板進行加工。
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