JP4339863B2 - Mirror element manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、通信用の光スイッチング素子などに適用可能なミラー素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a mirror element manufacturing method applicable to an optical switching element for communication.
インターネット通信網などにおける基盤となる光ネットワークの分野では、多チャンネル化、波長分割多重(WDM)化、及び低コスト化を実現する技術として、光MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術が脚光を浴びており、この技術を用いて光スイッチが開発されている(例えば、特許文献1参照)。MEMS技術による光スイッチの構成部品として最も特徴的なものが、複数のミラー素子が配列されたミラーアレイである。 In the field of optical networks that serve as the foundation for Internet communication networks, optical MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology has been spotlighted as a technology for realizing multi-channel, wavelength division multiplexing (WDM), and cost reduction. Optical switches have been developed using this technology (see, for example, Patent Document 1). The most characteristic component of the optical switch based on the MEMS technology is a mirror array in which a plurality of mirror elements are arranged.
ミラーアレイは、ミラー基板と、これに対向配置された電極基板とから構成されている。ミラー基板は、ミラーとして作用する複数の可動構造体と、この可動構造体をトーションバネなどのバネ部材によって回動可能に支持する支持部材とを有する。また、電極基板は、ミラーとして作用する可動構造体に対応した複数の電極部が、土台となる基板の上に形成されたものである。 The mirror array is composed of a mirror substrate and an electrode substrate disposed to face the mirror substrate. The mirror substrate has a plurality of movable structures that act as mirrors, and a support member that rotatably supports the movable structures by a spring member such as a torsion spring. The electrode substrate is formed by forming a plurality of electrode portions corresponding to a movable structure acting as a mirror on a base substrate.
特許文献1に示された従来のミラーアレイについて図4を用いて説明する。図4は、ミラー基板及び電極基板の構成を示す概略斜視図ある。なお、図4は、主にミラーアレイの1構成単位であるミラー素子を部分的に示している。ミラーアレイは、図4に示すミラー素子が、例えば、2次元的に正方配列されたものである。ミラー素子は、ミラーが形成されたミラー基板200と、電極が形成された電極基板300とを備え、これらが平行に配設されている。
A conventional mirror array disclosed in
ミラー基板200は、板状の基部210とリング状の可動枠220と円板状のミラー230とを備える。基部210は、平面視略円形の開口を備える。可動枠220は、基部210の開口内に配置され、一対の連結部211a,211bにより基部210に連結している。また、可動枠220も、平面視略円形の開口を備えている。ミラー230は、可動枠220の開口内に配置され、一対のミラー連結部221a,221bにより可動枠220に連結されている。また、基部210の周辺部には、可動枠220及びミラー230を取り囲むような枠部240が形成されている。枠部240は、絶縁層250を介して基部210に固定されている。
The
連結部211a,211bは、可動枠220の切り欠き内に設けられており、つづら折りの形状を有するトーションバネから構成され、基部210と可動枠220とを連結している。このように基部210に連結された可動枠220は、連結部211a,211bを通る回動軸(可動枠回動軸)を中心に、回動可能とされている。また、ミラー連結部221a,221bは、可動枠220の切り欠き内に設けられており、つづら折りの形状を有するトーションバネから構成され、可動枠220とミラー230とを連結している。このように可動枠220に連結されたミラー230は、ミラー連結部221a,221bを通る回動軸(ミラー回動軸)を中心に回動可能とされている。なお、可動枠回動軸とミラー回動軸とは、互いに直交している。
The connecting
一方、電極基板300は、突出部320と、電極基板300と一体に形成されて突出部320の周辺部に配置されたリブ構造体310とを備える。突出部320は、角錐台の形状を有する第3テラス323と、第3テラス323の上面に形成された角錐台の形状を有する第2テラス322と、第2テラス322の上面に形成された角錐台の形状を有する第1テラス321とから構成される。
On the other hand, the
また、突出部320の外面を含む電極基板300の上面には、対向するミラー基板200のミラー230と同心の円内に、扇形の電極340a,電極340b,電極340c,電極340dが形成されている。さらに、電極基板300の突出部320周囲には、配線370が形成され、配線370には、引き出し線341a〜341dを介して電極340a〜340dが接続されている。上述した構成とされたミラー基板200と電極基板300とは、各々対応するミラー230と電極340a〜340dとが対向配置され、基部210の下面とリブ構造体310の上面とが接合されてミラー素子が形成される。
In addition, fan-
次に、製造方法について簡単に説明する。まず、ミラー基板200は、SOI(Silicon On Insulator)基板から形成できる。SOI基板は、シリコンからなる厚い基体部の上に埋め込み絶縁層を介して薄いシリコン層(SOI層)を備えたものであり、SOI層を加工することで、前述した基部210,可動枠220,ミラー230などの板状の構造体が形成できる。また、SOI基板の厚い基体部を枠状に残すように除去することで、枠部240が形成できる。なお、図4に示す絶縁層250が、SOI基板の埋め込み絶縁層に対応している。
Next, a manufacturing method will be briefly described. First, the
また、電極基板300は、主表面の結晶方位が(100)面の単結晶シリコン基板を、水酸化カリウムなどのアルカリ溶液でエッチング加工することで形成できる。よく知られているように、単結晶シリコンは、(111)面が、(100)面や(110)面に比べて著しくアルカリによるエッチング速度が小さい。この現象を利用することで、角錐台の突出部320やリブ構造体310が、電極基板300と一体に形成可能である。このように、突出部320及びリブ構造体310が形成された後、金属膜の形成、フォトリソグラフィ技術による形成した金属膜の加工などにより、電極340a〜340d,引き出し線341a〜341d,及び配線370が形成された状態とする。
The
以上のように、ミラー基板200及び電極基板300が形成された後、これらを貼り合わせることで、電極340a〜340dに対する電界印加によってミラー230が可動(回動)するミラー素子が形成できる。例えば、リブ構造体310の上面にAuSn層を形成し、このAuSn層とシリコンからなる基部210とを接合することで、ミラー基板200及び電極基板300とを貼り合わせることができる。
As described above, after the
上述したように構成されるミラー素子は、配線370を介して電極340a〜340dに個別の電圧を加えることによって生じる電界でミラー230に吸引力を与え、ミラー230を数度の角度で回動(傾動)させる。光MEMS型のミラー素子の特徴として、ミラー230の回動角は、電極340a〜340dの構造により一意に決定される角度までしか静的に安定に回動させることができない。ミラー230のプルイン回動角をθP、突出部320上に形成された電極340a〜340dの傾斜角をθとすると、それぞれの関係は「θP=(1/3)θ」で表される。
The mirror element configured as described above applies an attractive force to the
従って、ミラー230をなるべく大きくかつ低い電圧で回動させるためには、電極340a〜340dをミラー230と同じ面積を有するように配置し、かつ、電極340a〜340dが形成される突出部320の傾斜角を大きくすればよい。このためには、例えば、突出部320の高低差を大きくすることが考えられる。
Therefore, in order to rotate the
しかしながら、電極340a〜340dや配線370などをフォトリソグラフィ技術を用いて形成するため、突出部320の高低差を大きくするのが困難であった。例えば、突出部320を含めた電極基板300上に形成した金属膜の上に、フォトレジストよりなるレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてエッチングすることで、電極340a〜340d及び配線370が形成される。ここで、よく知られているように、レジストパターンの形状が電極340a〜340d及び配線370の形状に反映(転写)される。従って、電極340a〜340d及び配線370を高い精度(位置や寸法など)で形成するためには、レジストパターンが、高い精度で形成されている必要がある。
However, since the
ところが、高低差のある突出部320の上に電極340a〜340dが形成されるため、これらを形成するためのレジストパターンが精度よく形成できないという問題がある。フォトリソグラフィ技術では、形成しようとするパターンの光像を、パターン形成面に形成(投影)することで、露光を行うようにしている。このとき、投影像の焦点がパターン形成面からずれていると、パターン形成面に形成される光像は、パターン境界における明暗差が低い、所謂ぼけた像となる。このような状態では、高い精度のレジストパターンが形成できず、結果として、例えば、電極340a〜340dが高い精度で形成できない。
However, since the
ここで、異なる焦点位置毎に複数回の露光を行うことや、異なる高さのテラス毎に露光・エッチングを繰り返すことで、上述した焦点位置のずれによる問題が解消できる。しかしながら、これらの方法では、複数回の露光を行うため、ここの露光における位置合わせが容易ではなく、また、工程数が増加する。このように、従来では、高低差のある突出部320を備えた電極基板300の上に、容易に電極340a〜340d及び配線370などが形成できないという問題があった。
Here, the above-described problem due to the shift of the focal position can be solved by performing exposure a plurality of times for each different focal position or repeating the exposure and etching for each terrace having different heights. However, in these methods, since exposure is performed a plurality of times, alignment in this exposure is not easy, and the number of steps increases. As described above, conventionally, there is a problem that the
一方、電極基板300においては、複数の配線370を、電極基板300の上で複雑に配設することになる。このような配線は、前述したように、電極基板300と一体に形成されるリブ構造体310の領域には配置できない。言い換えると、配線370が設けられる配線領域には、リブ構造体310を形成することができない。また、よく知られているように、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより形成される配線は、露光時の不要な光の照射を避けるためなどの理由により、リブ構造体310の近くに配設することが容易ではない。
On the other hand, in the
これらのため、リブ構造体310は、突出部320を中心とした1つの素子領域を囲うように設けることができない。このように、部分的に設けられたリブ構造体310により、電極基板300に対してミラー基板200が接合されるので、両者の接合強度が十分に得られず、ミラー基板200が剥離するなどの問題が発生する。この問題を解消するためには、配線などが形成された後に、新たな支持構造体が電極基板300上に形成された状態とし、リブ構造体310と共に支持構造体により、電極基板300に対してミラー基板200が接合されるようにすればよい。ただし、支持構造体は、ミラー230などの回動動作を阻害しないように配置する必要がある。
For these reasons, the
ところが、このような支持構造体も、やはり、フォトリソグラフィ技術などにより形成することになる。従って、前述した電極や配線などの形成に加え、新たに支持構造体を形成するためには、より多くの工程が必要となる。このように、従来では、ミラー素子が容易に形成できないという問題があった。 However, such a support structure is also formed by a photolithography technique or the like. Therefore, in addition to the formation of the electrodes and wirings described above, more processes are required to form a new support structure. Thus, conventionally, there has been a problem that a mirror element cannot be easily formed.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、電極基板とミラー基板とがより強固に接合できる状態で、電極や配線などが高い精度で容易に形成できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, so that electrodes and wirings can be easily formed with high accuracy in a state where the electrode substrate and the mirror substrate can be more firmly bonded. The purpose is to do.
本発明に係るミラー素子の製造方法は、回動可能に支持されたミラーを有するミラー基板と、ミラー基板と対向配置された電極基板とを有するミラー装置の製造方法であって、電極基板の平面上に、この平面から突出する略錐状の突出部を形成し、次に、電極基板の平面及び突出部の表面に金属膜を形成し、次に、金属膜の上にフォトリソグラフィ技術により第1レジストパターンを形成し、次に、この第1レジストパターンをマスクとして金属膜をエッチングして平面の上に複数の配線を形成し、また、突出部の上に金属パターンを形成し、第1レジストパターンを除去した後、配線及び金属パターンを含む平面及び突出部の上に、有機材料からなる樹脂層を形成し、樹脂層の上に樹脂加工層を形成し、この樹脂加工層をパターニングして樹脂加工パターンを形成し、形成した樹脂加工パターンをマスクとして樹脂層をエッチングして樹脂マスクパターンを形成し、次に、樹脂マスクパターンをマスクとして金属パターンをエッチングして、突出部の上に複数の電極を形成し、次に、樹脂マスクパターンの突出部を含む領域を除去することで、突出部の周囲の領域の電極基板の上に支持構造体を形成し、次に、支持構造体の上面にミラー基板を固定するようにしたものである。従って、配線と電極とは、異なるマスクパターンにより形成される。 A manufacturing method of a mirror element according to the present invention is a manufacturing method of a mirror device having a mirror substrate having a mirror that is rotatably supported, and an electrode substrate disposed opposite to the mirror substrate. A substantially cone-shaped projecting portion projecting from the plane is formed on the upper surface, and then a metal film is formed on the plane of the electrode substrate and the surface of the projecting portion. A resist pattern is formed, and then the metal film is etched using the first resist pattern as a mask to form a plurality of wirings on the plane, and a metal pattern is formed on the projecting portion. After removing the resist pattern, a resin layer made of an organic material is formed on the plane including the wiring and the metal pattern and the protruding portion, a resin processing layer is formed on the resin layer, and this resin processing layer is patterned. The A resin processing pattern is formed using the formed resin processing pattern as a mask to form a resin mask pattern, and then a metal pattern is etched using the resin mask pattern as a mask to form a plurality of patterns on the protrusions. Next, the region including the protruding portion of the resin mask pattern is removed to form a support structure on the electrode substrate in the region around the protruding portion, and then the support structure The mirror substrate is fixed on the upper surface. Therefore, the wiring and the electrode are formed with different mask patterns.
上記ミラー素子の製造方法において、樹脂層の上に無機材料からなる樹脂加工層が形成された状態とし、樹脂加工層の上にフォトリソグラフィ技術により第2レジストパターンが形成された状態とし、第2レジストパターンをマスクとして樹脂加工層をエッチングすることで、樹脂層の上に樹脂加工パターンを形成することができる。また、樹脂層の上に感光性を有する樹脂加工層が形成された状態とし、フォトリソグラフィ技術により樹脂加工層をパターニングすることで、樹脂加工パターンを形成するようにしてもよい。 In the above mirror element manufacturing method, a resin processed layer made of an inorganic material is formed on the resin layer, and a second resist pattern is formed on the resin processed layer by photolithography. By etching the resin processing layer using the resist pattern as a mask, the resin processing pattern can be formed on the resin layer. Alternatively, the resin processing layer may be formed by patterning the resin processing layer by a photolithography technique with a photosensitive resin processing layer formed on the resin layer.
以上説明したように、本発明では、第1レジストパターンを用いて平面上の配線を形成し、また、樹脂加工パターンにより樹脂マスクパターンを形成し、この樹脂マスクパターンにより突出部上の電極を形成し、加えて、樹脂マスクパターンの一部で支持構造体を形成するようにした。この結果、本発明によれば、電極基板とミラー基板とがより強固に接合できる状態で、電極や配線などが、高い精度で容易に形成できるという優れた効果が得られる。 As described above, in the present invention, a planar wiring is formed using the first resist pattern, a resin mask pattern is formed by the resin processing pattern, and an electrode on the protruding portion is formed by this resin mask pattern. In addition, the support structure is formed by a part of the resin mask pattern. As a result, according to the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that electrodes, wirings, and the like can be easily formed with high accuracy in a state where the electrode substrate and the mirror substrate can be more firmly bonded.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図1,図2,及び図3は、本発明の実施の形態におけるミラー素子の製造方法例を説明するための工程図である。ここで、これらの図においては、主に、ミラーアレイの1構成単位であるミラー素子を部分的に示している。まず、図1(a)に示すように、主表面の結晶方位が(100)面の単結晶シリコン基板を、水酸化カリウムなどのアルカリ溶液でエッチング加工することで、電極基板300の上に突出部320が形成された状態とする。突出部320は、角錐台の形状を有する第3テラス323と、第3テラス323の上面に形成された角錐台の形状を有する第2テラス322と、第2テラス322の上面に形成された角錐台の形状を有する第1テラス321から構成されている。なお、図1には示されていないが、電極基板300の上の所定箇所には、突出部320と同時にこれより高いリブ構造体が形成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1, 2, and 3 are process diagrams for explaining an example of a manufacturing method of a mirror element according to an embodiment of the present invention. Here, in these drawings, a mirror element which is one structural unit of the mirror array is mainly partially shown. First, as shown in FIG. 1 (a), a single crystal silicon substrate having a main surface crystal orientation of (100) is etched with an alkaline solution such as potassium hydroxide to project onto the
次に、図1(b)に示すように、突出部320が形成された電極基板300の上に、金属膜101が形成された状態とする。例えば、スパッタ法や真空蒸着法により、アルミニウムなどの金属を堆積することで、金属膜101を形成すればよい。加えて、金属膜101の上に、引き出し電極の一部は配線などを形成するためのパターンを含めたレジストパターン(第1レジストパターン)102が形成された状態とする。例えば、フォトレジストを金属膜101の上に塗布してレジスト膜を形成した後、露光及び現像を行うことで、レジストパターン102が形成された状態とすることができる。
Next, as shown in FIG. 1B, the
ここで、図1(c)の模式的な平面図に示すように、レジストパターン102は、配線などを形成する部分と、突出部320(電極)の形成領域より広い範囲で突出部320を覆う矩形の部分とを備えたものである。レジストパターン102の形成においては、配線などを形成する部分に焦点が合った状態で、露光を行えばよい。上記矩形の部分は、以降に示すレジストパターン102を用いた金属膜101のエッチングで、突出部320の上に形成される電極が配置される領域が隠されていればよい。このため、上記矩形の部分は、高い精度の形状が必要ではなく、焦点位置がずれていても問題がない。このように、レジストパターン102は、配線などを形成するための部分においては、焦点があった状態の露光が可能であり、位置や形状などを高い精度で形成することが可能である。
Here, as shown in the schematic plan view of FIG. 1C, the resist
このように形成したレジストパターン102をマスクとして金属膜101を選択的にエッチングし、この後、レジストパターン102を除去することで、図1(d)に示すように、電極基板300の上に、配線370及び金属パターン103が形成された状態とする。前述したように、配線370を形成するためのレジストパターン102の部分は、位置や形状などが高い精度で形成されているので、配線370も、位置や形状などが高い精度で形成された状態が得られる。
The
次に、図1(e)に示すように、配線370及び金属パターン103が形成された電極基板300の上に、下層の段差を吸収して表面が平坦にされた樹脂層104が形成され、また、樹脂層104の上に例えば金属からなる無機層(樹脂加工層)105が形成された状態とする。樹脂層104は、突出部320より高く形成されていればよい。なお、本例では、樹脂層104は、突出部320と同時に形成された図示しないリブ構造体と、同一の高さに形成された状態とする。例えば、樹脂層104は、ポリイミドから構成すればよく、ポリイミドが溶解した溶液を所定の塗布方法により塗布し、加熱して硬化することで形成すればよい。また、例えば、無機層105は、スパッタ法や真空蒸着法により、チタンなどの金属を堆積することで形成すればよい。
Next, as shown in FIG. 1E, a
次に、公知のフォトリソグラフィ技術によりレジストパターン(第2レジストパターン)106を形成し、レジストパターン106を用いた選択的なエッチングにより無機層105をパターニング(加工)することで、図1(f)に示すように、樹脂層104の上に無機マスクパターン(樹脂加工パターン)107が形成された状態とする。ここで、図2(g)の模式的な平面図に示すように、レジストパターン106は、図4に示した扇形の電極340a〜340dを形成する4つの扇形の部分と、図4に示した引き出し線341a〜341dを形成する部分と、これら以外の領域を覆う部分とを備えたものである。レジストパターン106の形成おいては、表面が平坦化されている樹脂層104の上に形成されている無機層105の上でパターニングされるので、全域に亘って同一の焦点位置で露光を行えばよく、位置や形状などが高い精度の状態で形成可能である。このため、無機マスクパターン107も、位置や形状などが高い精度の状態で形成されるようになる。
Next, a resist pattern (second resist pattern) 106 is formed by a known photolithography technique, and the
次に、無機マスクパターン107をマスクとして樹脂層104を選択的にエッチングすることで、図2(h)に示すように、樹脂マスクパターン108が形成された状態とする。例えば、酸素ガスのプラズマを用いた反応性イオンエッチングにより、樹脂層104を選択的にエッチング除去することで、樹脂マスクパターン108が形成可能である。このとき、除去している開口領域の底部に金属パターン103の表面が露出するまで上記エッチングを行えばよい。上記反応性イオンエッチングによれば、高い選択比を有した状態で、また、垂直異方性を有した状態で、樹脂層104をエッチング加工することが可能である。また、前述したように、位置や形状などが高い精度で無機マスクパターン107が形成されているので、樹脂マスクパターン108も位置や形状などが高い精度を有した状態に形成される。なお、樹脂層104のエッチング加工において、有機材料から構成されているレジストパターン106も、同時に除去されるようになる。
Next, the
次に、形成した樹脂マスクパターン108をマスクとして金属パターン103をパターニングすることで、図2(i)に示すように、電極340b,電極340dが形成された状態とする。なお、図2(i)には示されていないが、同時に電極340a,電極340c,及び引き出し線341a〜341dも形成されている。例えば、Cl2などの塩素系のエッチングガスを用いた反応性イオンエッチングにより、金属パターン103を選択的にエッチング除去することで、各電極や引き出し線の形成が可能である。また、上述したように、高い精度で樹脂マスクパターン108が形成されているので、これら電極や引き出し線が、位置や形状に高い精度を有した状態で形成される。このように、本製造方法例によれば、大きな段差を有する突出部320の上であっても、各電極が高い位置精度,高い寸法精度を有した状態で、容易に形成可能である。
Next, the
次に、図2(j)に示すように、無機マスクパターン107の上に、レジストパターン109が形成された状態とする。ここで、図2(k)の模式的な平面図に示すように、レジストパターン109は、突出部が含まれる矩形の領域が開放したパターンである。ついで、レジストパターン109をマスクとして選択的に無機マスクパターン107をエッチングし、引き続いて酸素ガスのプラズマを用いた反応性イオンエッチングにより、樹脂マスクパターン108を選択的にエッチング除去することで、図3(l)及び図3(m)に示すように、電極基板300の上に支持構造体111が形成された状態とする。
Next, as shown in FIG. 2J, a resist
レジストパターン109をマスクとしてパターニングした新たな無機マスクパターン110をマスクとした上記エッチング処理によれば、高い選択比を備えた状態で、有機材料から構成されている樹脂マスクパターン108がパターニング可能であり、このパターニングにより、支持構造体111が容易に形成可能である。また、このエッチング処理により、有機材料から構成されているレジストパターン109も除去される。なお、図3(m)の平面図では、無機マスクパターン110は省略して示していない。
According to the above etching process using the new
以上のように構成された電極基板300と、ミラー基板200とを貼り合わせることで、図3(n)の断面図に示すように、電極340a〜340dに対する電界印加によってミラー230が可動(回動)するミラー素子が形成できる。図3(n)に示すミラー素子では、電極基板300の支持構造体111及び図示しないリブ構造体310の上面に形成された無機マスクパターン110の上面と、ミラー基板200の基部210とが接着固定されている。
By bonding the
上述したように構成された図3(m),図3(n)に例示する電極基板300(ミラー素子)では、紙面において、上下方向に隣り合う素子領域の間(素子間領域)の電極などが設けられた配線領域以外の一部に、リブ構造体310が形成されている。1つの素子領域に着目すると、素子領域の周囲の配線領域以外に、リブ構造体310は形成されている。加えて、電極基板300は、各素子領域の周囲(素子間領域)のリブ構造体310が設けられていない領域に、リブ構造体310と同じ高さの支持構造体111が、電極基板300とは別体に形成(固定)されている。支持構造体111の上面とリブ構造体310の上面とは、同一の平面上に配置されている。
In the electrode substrate 300 (mirror element) illustrated in FIGS. 3 (m) and 3 (n) configured as described above, electrodes between element regions adjacent in the vertical direction (inter-element region) on the paper surface, etc. A
図3(m),図3(n)に示すように、本ミラー素子によれば、支持構造体111の上面が、ミラー基板200の基部210の素子周辺部に貼り合わされる。図4に示した従来のミラー素子によれば、当該領域は空間である。このように、従来では貼り合わされていない領域が、電極基板300とは別体に設けた支持構造体111により貼り合わされるようになるので、本ミラー素子によれば、電極基板300とミラー基板200とがより強固に接合できるようになり、ミラー基板200と電極基板との剥離が抑制できるようになる。なお、上述では、突出部と共にリブ構造体も同時に形成するようにしたが、これに限るものではない。突出部形成時には、リブ構造体を形成せず、樹脂マスクパターン108をパターニングすることで形成した支持構造体111のみで、ミラー基板を支持するようにしてもよい。例えば、突出部320の周囲の1つの素子領域を囲うように、支持構造体が形成されていてもよい。この場合、隣り合う素子領域の境界部分に支持構造体が形成された状態となる。
As shown in FIGS. 3M and 3N, according to the present mirror element, the upper surface of the
なお、ミラー基板200について説明すると、板状の基部210とリング状の可動枠220と円板状のミラー230とを備える。基部210は、平面視略円形の開口を備える。可動枠220は、基部210の開口内に配置され、一対の連結部211a,211bにより基部210に連結している。また、可動枠220も、平面視略円形の開口を備えている。ミラー230は、可動枠220の開口内に配置され、一対のミラー連結部221a,221bにより可動枠220に連結されている。なお、図3(n)では、連結部及びミラー連結部が省略されている。また、基部210の周辺部には、可動枠220及びミラー230を取り囲むような枠部240が形成されている。枠部240は、絶縁層250を介して基部210に固定されている。
The
なお、連結部211a,211bは、可動枠220の切り欠き内に設けられており、つづら折りの形状を有するトーションバネから構成され、基部210と可動枠220とを連結している。このように基部210に連結された可動枠220は、連結部を通る回動軸(可動枠回動軸)を中心に、回動可能とされている。また、ミラー連結部221a,221bは、可動枠220の切り欠き内に設けられており、つづら折りの形状を有するトーションバネから構成され、可動枠220とミラー230とを連結している。このように可動枠220に連結されたミラー230は、ミラー連結部を通る回動軸(ミラー回動軸)を中心に回動可能とされている。なお、可動枠回動軸とミラー回動軸とは、互いに垂直な関係にある。
The connecting
このように構成されたミラー素子は、配線370を介して電極340a〜340dに個別の電圧を加えることによって生じる電界でミラー230に吸引力を与え、ミラー230を数度の角度で傾動させるものである。電極340a〜340dに電圧が印加されていない場合、ミラー230は、電極基板300(基部210)に対して略平行な状態(初期位置)となる。この状態で、電極340a〜340dに個別の電圧を加えることにより、ミラー230の傾動が制御可能である。
The mirror element configured in this manner gives an attractive force to the
なお、上述では、無機マスクパターン(樹脂加工パターン)107をマスクとしたエッチングにより、樹脂マスクパターン108をパターニングしたが、これに限るものではない。例えば、樹脂層104の上に、シリコンや金属を含む感光性材料からなる樹脂加工層が形成された状態とし、この樹脂加工層をフォトリソグラフィ技術によりパターニングし、形成されたパターンに酸素プラズマを作用させることで、樹脂加工パターンが形成されるようにしてもよい。例えば、ポリジメチルシロキサンは、感光性を有しているために、フォトリソグラフィ技術によりパターニング可能である。また、シリコン含有高分子を添加したノボラック系のフォトレジストが、樹脂加工層に適用可能である(「半導体ドライエッチング技術」,産業図書株式会社,pp.211-212,平成4年10月6日)。このようにして形成されたパターンは、酸素プラズマなどの活性酸素に対して高い耐性を持つため、樹脂層104に対して高いエッチング選択比を備えた状態となる。このため、上述した樹脂加工パターンによれば、酸素プラズマを用いることで、樹脂層104を選択的にエッチングできるようになる。
In the above description, the
ところで、上述した製造方法例では、図2(j)〜図3(l)を用いた支持構造体111の形成では、金属(チタン)よりなる無機マスクパターン110をマスクとした選択エッチングを行うようにしたが、これに限るものではない。例えば、樹脂層104を感光性を有するポリイミド樹脂から構成することで、選択的に光を照射(露光)することで、支持構造体111を形成することが可能である。この場合、支持構造体111の形状が形成された後に、加熱などにより硬化させることになる。
By the way, in the example of the manufacturing method described above, in the formation of the
101…金属膜、102…レジストパターン(第1レジストパターン)、103…金属パターン、104…樹脂層、105…無機層、106…(第2レジストパターン)レジストパターン、107…無機マスクパターン、108…樹脂マスクパターン、109…レジストパターン、110…無機マスクパターン、111…支持構造体、200…ミラー基板、210…基部、211a,211b…連結部、220…可動枠、221a,221b…ミラー連結部、230…ミラー、240…枠部、320…突出部、321…第1テラス、322…第2テラス322、323…第3テラス、340a,340b,340c,340d…電極、341a,341b,341c,341d…引き出し線、370…配線。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電極基板の平面上に、この平面から突出する略錐状の突出部が形成された状態とする第1工程と、
前記電極基板の前記平面及び前記突出部の表面に金属膜が形成された状態とする第2工程と、
前記金属膜の上にフォトリソグラフィ技術により第1レジストパターンが形成された状態とする第3工程と、
前記第1レジストパターンをマスクとして前記金属膜をエッチングして前記平面の上に複数の配線が形成され、前記突出部の上に金属パターンが形成された状態とする第4工程と、
前記第1レジストパターンが除去された状態とする第5工程と、
前記配線及び前記金属パターンを含む前記平面及び前記突出部の上に、有機材料からなる樹脂層が形成された状態とする第6工程と、
前記樹脂層の上に樹脂加工層が形成された状態とする第7工程と、
前記樹脂加工層をパターニングして樹脂加工パターンが形成された状態とする第8工程と、
前記樹脂加工パターンをマスクとして前記樹脂層をエッチングして樹脂マスクパターンが形成された状態とする第9工程と、
前記樹脂マスクパターンをマスクとして前記金属パターンをエッチングして、前記突出部の上に複数の電極が形成された状態とする第10工程と、
前記樹脂マスクパターンの前記突出部を含む領域を除去することで、前記突出部の周囲の領域の前記電極基板の上に支持構造体が形成された状態とする第11工程と、
前記支持構造体の上面に前記ミラー基板が固定された状態とする第12工程と
を少なくとも備えることを特徴とするミラー素子の製造方法。 A method of manufacturing a mirror device having a mirror substrate having a mirror supported so as to be rotatable, and an electrode substrate disposed opposite to the mirror substrate,
A first step in which a substantially conical protruding portion protruding from the plane is formed on the plane of the electrode substrate;
A second step in which a metal film is formed on the surface of the flat surface and the protruding portion of the electrode substrate;
A third step in which a first resist pattern is formed on the metal film by a photolithography technique;
A fourth step of etching the metal film using the first resist pattern as a mask to form a plurality of wirings on the plane and forming a metal pattern on the protrusions;
A fifth step in which the first resist pattern is removed;
A sixth step in which a resin layer made of an organic material is formed on the plane including the wiring and the metal pattern and the protruding portion;
A seventh step in which a resin processing layer is formed on the resin layer;
An eighth step of patterning the resin processing layer to form a resin processing pattern;
A ninth step in which the resin mask pattern is formed by etching the resin layer using the resin processing pattern as a mask;
A tenth step of etching the metal pattern using the resin mask pattern as a mask to form a plurality of electrodes on the protruding portion;
An eleventh step in which a support structure is formed on the electrode substrate in a region around the protrusion by removing the region including the protrusion of the resin mask pattern;
And a twelfth step in which the mirror substrate is fixed to the upper surface of the support structure.
前記樹脂層の上に無機材料からなる前記樹脂加工層が形成された状態とし、
前記樹脂加工層の上にフォトリソグラフィ技術により第2レジストパターンが形成された状態とし、
前記第2レジストパターンをマスクとして前記樹脂加工層をエッチングして前記樹脂層の上に前記樹脂加工パターンが形成された状態とする
ことを特徴とするミラー素子の製造方法。 In the manufacturing method of the mirror element of Claim 1,
The resin processing layer made of an inorganic material is formed on the resin layer,
A state in which a second resist pattern is formed on the resin processing layer by a photolithography technique,
The method of manufacturing a mirror element, wherein the resin processing layer is etched using the second resist pattern as a mask so that the resin processing pattern is formed on the resin layer.
前記樹脂層の上に感光性を有する前記樹脂加工層が形成された状態とし、
フォトリソグラフィ技術により前記樹脂加工層をパターニングして前記樹脂加工パターンが形成された状態とする
ことを特徴とするミラー素子の製造方法。 In the manufacturing method of the mirror element of Claim 1,
The resin processed layer having photosensitivity is formed on the resin layer,
A method of manufacturing a mirror element, characterized in that the resin processing layer is patterned by a photolithography technique to form the resin processing pattern.
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