光制御装置及びその製造方法
【課題】従来よりも開口率を増加させることができる光制御装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】光通過部（８）を有する基板（２）と、基板に固定された櫛歯状の第１電極（３）と、第１電極と対向して移動可能に設けられた櫛歯状の第２電極（４）と、第２電極と共に移動し光通過部を遮蔽及び露出可能に設けられた遮蔽部材（５）と、第２電極及び遮蔽部材を移動可能に支持する梁部材（６，７）と、を備え、第１電極及び第２電極と、梁部材とが、基板上の異なる層（Ｌ１，Ｌ２）に設けられていることを特徴とする。
【解決手段】光通過部（８）を有する基板（２）と、基板に固定された櫛歯状の第１電極（３）と、第１電極と対向して移動可能に設けられた櫛歯状の第２電極（４）と、第２電極と共に移動し光通過部を遮蔽及び露出可能に設けられた遮蔽部材（５）と、第２電極及び遮蔽部材を移動可能に支持する梁部材（６，７）と、を備え、第１電極及び第２電極と、梁部材とが、基板上の異なる層（Ｌ１，Ｌ２）に設けられていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光制御装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マイクロマシン（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical System）技術による静電アクチュエーターを用いた光制御装置が知られている。このような光制御装置として、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：登録商標）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）などの反射型の光制御装置が実用化されている。しかし、反射型の光制御装置をプロジェクタなどの製品に適用した場合、投射表示に用いない光を適切に処理するための光路設計が複雑になるという課題がある。
【０００３】
また、光が通過する通過部、光をオン／オフするシャッター部、シャッター部を駆動する櫛型アクチュエーター及びシャッター部を移動可能に支持する弾性ビームなどを備えた透過型の光制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４３６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の光透過型の光制御装置は、弾性ビームと櫛型電極とが同一の層に隣接して設けられているため、櫛型電極と弾性ビームの各々を配置するスペースがそれぞれ必要になる。そのため、光を通過させる通過部の面積を十分に確保できず、開口率が低下するという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、従来よりも光を通過させる光通過部の面積を増加させることができる光制御装置及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の光制御装置は、光通過部を有する基板と、前記基板に固定された櫛歯状の第１電極と、前記第１電極と対向して移動可能に設けられた櫛歯状の第２電極と、前記第２電極と共に移動して前記光通過部を遮蔽及び露出可能に設けられた遮蔽部材と、前記第２電極及び前記遮蔽部材を移動可能に支持する梁部材と、を備え、前記第１電極及び前記第２電極と、前記梁部材とが、前記基板上の異なる層に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成することで、第１電極及び第２電極と梁部材とが、基板の平面内の位置によらず干渉しなくなる。そのため、基板上の限られたスペースに第１電極、第２及び梁部材を効率よく配置してこれらを設置する面積を減少させ、光通過部の面積を増加させることができる。したがって、従来よりも光通過部の面積を増加させることができる。また、第１電極及び第２電極と梁部材とを別層に設けることで、これらをそれぞれの機能に合わせた異なる材質で形成することが可能になる。
【０００９】
また、本発明の光制御装置は、前記第１電極及び前記第２電極は、前記梁部材よりも前記基板側の層に設けられ、前記梁部材の少なくとも一部が前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方と平面的に重なるように設けられていることを特徴とする。
【００１０】
このように構成することで、基板の垂線方向に第１電極及び第２電極と梁部材とが重なるように配置することができ、これらを設置する基板上の平面積を減少させることができる。
【００１１】
また、本発明の光制御装置は、複数の前記梁部材を備え、前記遮蔽部材の移動方向の前後に前記梁部材が配置されていることを特徴とする。
【００１２】
このように構成することで、遮蔽部材を移動方向の前後からバランスよく移動可能に支持し、遮蔽部材の移動を安定してスムーズに行うことができる。
【００１３】
また、本発明の光制御装置は、複数の前記第１電極と、複数の前記第２電極とを備え、前記光通過部は一対の前記第１電極の間に設けられ、前記遮蔽部材は一対の前記第２電極の間に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
このように構成することで、第１電極と第２電極との間に発生した静電力を遮蔽部材の両側から伝達して、遮蔽部材を安定して移動させることができる。
【００１５】
また、本発明の光制御装置は、前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれ一方向に延在する幹部と、該幹部の片側に該幹部の延在方向と直交する方向に延びる複数の枝部とを備え、前記第２電極は、前記幹部及び前記枝部が前記基板から離間した電極層に設けられ、前記第１電極は、前記幹部が前記基板に固定され、前記枝部が前記電極層に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
このように構成することで、基板に固定された第１電極と、基板から離間して設けられた第２電極との間に効率よく静電力を発生させることができる。
【００１７】
また、本発明の光制御装置は、前記遮蔽部材は、前記第１電極及び前記第２電極に電圧が印加されていない状態において前記光通過部を露出させる位置に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
このように構成することで、電圧が印加されていない状態で光通過部に光を通過させ、電圧を印加することで第２電極を第１電極に対して移動させ、第２電極とともに移動した遮蔽部材によって光通過部を遮蔽することができる。
【００１９】
また、本発明の光制御装置の製造方法は、光通過部を有する基板と、前記基板に固定された櫛歯状の第１電極と、前記第１電極と対向して移動可能に設けられた櫛歯状の第２電極と、前記第２電極と共に移動し前記光通過部を遮蔽及び露出可能に設けられた遮蔽部材と、前記第２電極及び前記遮蔽部材を移動可能に支持する梁部材と、を備えた光制御装置の製造方法であって、前記基板上に第１犠牲層と該第１犠牲層を覆う導電体層とを形成する工程と、前記導電体層をパターニングして、前記基板上に前記梁部材を支持する支持部を形成し、前記基板上及び前記第１犠牲層上に前記第１電極を形成し、前記第１犠牲層上に前記第２電極及び前記遮蔽部材を形成する工程と、前記基板上に前記支持部、前記第１電極、前記第２電極及び前記遮蔽部材を覆う第２犠牲層を形成する工程と、前記第２犠牲層にコンタクトホールを形成して前記支持部及び前記遮蔽部材の少なくとも一部を該コンタクトホールに露出させる工程と、前記コンタクトホールに弾性材料を充填するとともに前記第２犠牲層上に該弾性材料を堆積させて弾性材料層を形成する工程と、前記弾性材料層をパターングして前記梁部材を形成する工程と、前記基板に前記光通過部を形成する工程と、前記第１犠牲層及び前記第２犠牲層を除去する工程と、を有することを特徴とする。
【００２０】
このように製造することで、第１電極及び第２電極と、梁部材とを、基板上の異なる層に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態における光制御装置の平面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ´線に沿う断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示す光制御装置の電圧印加時の平面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ´線に沿う断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図１に示す光制御装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】図３（ｃ）に示す工程に対応する平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は図１に示す光制御装置の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、部材毎に縮尺を適宜変更している。
【００２３】
図１（ａ）は、本実施形態における光制御装置の電圧が印加されていない状態を示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線に沿う断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、光制御装置１は、基板２と、固定櫛型電極（第１電極）３と、可動櫛型電極（第２電極）４と、遮蔽部材５と、第１梁部材６と、第２梁部材７とを備えている。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、基板２の中央部には基板２を貫通する開口部８が設けられている。開口部８は、光制御装置１において光を通過させる光通過部として機能する。開口部８は、一対の固定櫛型電極３，３の間に設けられている。図１（ｂ）に示すように、基板２は、例えばシリコンからなる基板本体２Ａと、基板本体２Ａの表面に形成された絶縁層２Ｂとにより構成されている。絶縁層２Ｂは、例えばＳｉＮ等の窒化物層である。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、固定櫛型電極３は、平面視で図の上下方向に延びる幹部３Ａと、幹部３Ａの片側に幹部３Ａと略直交する方向に延びる複数の枝部３Ｂとを有する櫛歯状に形成されている。固定櫛型電極３は、例えば不純物をドープした多結晶シリコンによって形成されている。固定櫛型電極３の幹部３Ａには、基板２上に形成された配線１１が接続され、配線１１に接続された不図示の制御部により所定の電圧が印加されるようになっている。図１（ｂ）に示すように、固定櫛型電極３は、幹部３Ａが基板２に固定されることで、基板２に固定されている。また、固定櫛型電極３の枝部３Ｂは基板２と離間して設けられている。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、可動櫛型電極４は、平面視で固定櫛型電極３と同様の幹部４Ａと枝部４Ｂとを有する櫛歯状に形成され、固定櫛型電極３と同様の材料により形成されている。可動櫛型電極４は、枝部４Ｂが固定櫛型電極３の枝部３Ｂと向き合うように、一対の固定櫛型電極３，３のそれぞれに対向して設けられている。また、可動櫛型電極４の枝部４Ｂと、固定櫛型電極３の枝部３Ｂとは、幹部３Ａ，４Ａの延在方向に交互に配置され、近接時に互いに噛み合うようになっている。一対の可動櫛型電極４，４は、遮蔽部材５の両側に固定されて遮蔽部材５と一体的に設けられている。
【００２７】
図１（ｂ）に示すように、可動櫛型電極４は、第１梁部材６及び第２梁部材７によって基板２上に懸架された遮蔽部材５に固定されることで、基板２と離間した層（電極層）Ｌ１に支持されている。これにより、可動櫛型電極４の幹部４Ａ及び枝部４Ｂは、固定櫛型電極３の枝部３Ｂと、基板２上の同一の層Ｌ１に設けられている。また、可動櫛型電極４は、遮蔽部材５、第１梁部材６及び支持部９を介して基板２上に形成された配線１２に接続され、配線１２に接続された不図示の制御部により所定の電圧が印加されるようになっている。
【００２８】
以上の構成により、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に所定の電圧が印加されると、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に静電力が発生する。この静電力により、可動櫛型電極４が基板２に対して枝部４Ｂの延在方向（図１の右方向）に移動して、互いの枝部３Ｂ，４Ｂが噛み合うように固定櫛型電極３と近接するようになっている。
【００２９】
図１（ａ）に示すように、遮蔽部材５は、平面視矩形状に形成され、開口部８を通過した光を遮蔽するシャッターとして機能する板状の部材である。遮蔽部材５は、例えば固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と同様の材料により形成され、一対の可動櫛型電極４，４の間に設けられている。遮蔽部材５は、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４に電圧が印加されていない状態で開口部８を露出させるように、開口部８に対して枝部３Ｂ，４Ｂの延在方向に隣接して配置されている。遮蔽部材５は、平面視で開口部８よりも一回り大きく形成されている。
【００３０】
図１（ｂ）に示すように、遮蔽部材５は、基板２と反対側の面に固定された第１梁部材６と第２梁部材７とにより懸架され、基板２から離間した状態で支持されている。
以上の構成により、遮蔽部材５は、可動櫛型電極４が移動して固定櫛型電極３に近接すると、可動櫛型電極４と共に移動して開口部８を遮蔽するようになっている。
【００３１】
図１（ａ）に示すように、第１梁部材６及び第２梁部材７は、それぞれ弾性を有する材料により平面視で矩形の枠状に設けられた枠部６Ａ，７Ａを有し、遮蔽部材５の移動方向の前後（枝部３Ｂ，４Ｂの延在方向の両側）に設けられている。
図１（ｂ）に示すように、第１梁部材６及び第２梁部材７は、それぞれ第１連結部６Ｂ，７Ｂにおいて、遮蔽部材５の基板２と反対側の面に固定されている。また、それぞれ第２連結部６Ｃ，７Ｃにおいて、基板２上に設けられた支持部９及び支持部１０に固定されている。
【００３２】
また、図１（ｂ）に示すように、第１梁部材６及び第２梁部材７は、基板２上の固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４が設けられた層Ｌ１と異なる層Ｌ２に設けられている。具体的には、第１梁部材６及び第２梁部材７は、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４が設けられた層Ｌ１よりも基板２から遠い上層側の層Ｌ２に設けられている。
また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１梁部材６及び第２梁部材７は、第２連結部６Ｃ，７Ｃ側の一部を除く大部分が、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４が形成された領域と平面的に重なるように設けられている。
【００３３】
図１（ｂ）に示すように、支持部９及び支持部１０は、基板２上に設けられた柱状の部材であり、基板２上にそれぞれ第１梁部材６及び第２梁部材７を支持している。
第１梁部材６、第２梁部材７、支持部９及び支持部１０は、例えば固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と同様の材料により形成されている。
以上の構成により、第１梁部材６及び第２梁部材７は、基板２上に遮蔽部材５及び可動櫛型電極４を懸架している。そして、枠部６Ａ，７Ａが弾性変形することで、遮蔽部材５及び可動櫛型電極４を基板２上に移動可能に支持している。
【００３４】
次に、本実施形態の光制御装置の作用について説明する。
図２（ａ）は、図１に示す光制御装置１の電圧印加時の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ´線に沿う断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す状態において、不図示の制御部により配線１１及び配線１２を介して固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に所定の電圧を印加する。すると、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に静電力が発生し、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、可動櫛型電極４は枝部４Ｂの延在方向（図１の右方向）に移動して可動櫛型電極４が固定櫛型電極３に近接する。
【００３５】
一対の可動櫛型電極４，４に固定された遮蔽部材５は、可動櫛型電極４，４と共に枝部３Ｂ，４Ｂの延在方向に移動する。この遮蔽部材５の移動により、図２（ａ）に示すように、第１梁部材６の第１連結部６Ｂと第２連結部６Ｃとが離間して、枠部６Ａは平面視で台形状に弾性変形する。また、第２梁部材７の第１連結部７Ｂと第２連結部７Ｃとが近接して、枠部７Ａは平面視で第１梁部材６と逆向きの台形状に弾性変形する。この枠部６Ａ及び枠部７Ａの弾性変形によって、遮蔽部材５には、静電力とは逆向きの、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す初期位置に戻る方向の弾性力が作用する。
【００３６】
不図示の制御部は、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に印加する電圧を制御する。そして、可動櫛型電極４と固定櫛型電極３とを近接させる方向に作用する静電力が、開口部８と平面的に重なる位置において遮蔽部材５に作用する弾性力と等しいかそれ以上になるようにする。これにより、遮蔽部材５は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、開口部８を覆い、開口部８と平面的に重なった状態で静止する。このとき、遮蔽部材５が開口部８よりも一回り大きく形成されているので、開口部８は遮蔽部材５によって完全に遮蔽された状態になる。これにより、開口部８を通過する光を遮蔽部材５によって遮断することができる。
【００３７】
また、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、開口部８が遮蔽部材５によって遮蔽された状態で、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に印加する電圧をオフにして電圧が印加されていない状態にする。すると、固定櫛型電極３の枝部３Ｂと可動櫛型電極４の枝部４Ｂとの間に静電力が作用しなくなり、遮蔽部材５は枠部６Ａ及び枠部７Ａから受ける弾性力によって図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す初期位置に戻る。これにより、開口部８は露出された状態となり、開口部８を通過する光をそのまま通過させることができる。
【００３８】
すなわち、光制御装置１は、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に印加する電圧をオン／オフすることで、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す光通過状態と、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す光遮断状態とを切り替えるライトバルブとして機能する。
【００３９】
ここで、本実施形態の光制御装置１は、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と、第１梁部材６及び第２梁部材７とが、それぞれ基板２上の異なる層Ｌ１及び層Ｌ２に設けられている。そのため、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と、第１梁部材６及び第２梁部材７とが、基板２の平面内の位置によらず干渉しなくなる。これにより、基板２上の限られたスペースに、固定櫛型電極３、可動櫛型電極４、第１梁部材６及び第２梁部材７を効率よく配置して、これらを設置する面積を減少させることができる。したがって、従来よりも開口部８の開口面積を増加させ、開口率を上昇させることができる。また、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と、第１梁部材６及び第２梁部材７とを別層に設けることで、これらをそれぞれの機能に合わせた異なる材質で形成することが可能になる。
【００４０】
また、本実施形態の光制御装置１は、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４が、第１梁部材６及び第２梁部材７よりも基板２側の層Ｌ１に設けられ、第１梁部材６及び第２梁部材７の大部分が固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と平面的に重なるように設けられている。そのため、これらを設ける領域を基板２上で重複させ、基板２上の固定櫛型電極３、可動櫛型電極４、第１梁部材６及び第２梁部材７を設置する平面積を減少させることができる。
【００４１】
また、本実施形態の光制御装置１は、遮蔽部材５の移動方向の前後に、第１梁部材６と第２梁部材７とが配置されている。そのため、遮蔽部材５を移動方向の前後からバランスよく支持し、遮蔽部材５の移動を安定してスムーズに行うことができる。
【００４２】
また、本実施形態の光制御装置１は、一対の固定櫛型電極３，３と、一対の可動櫛型電極４，４とを備えている。また、開口部８は一対の固定櫛型電極３，３の間に設けられ、遮蔽部材５は一対の可動櫛型電極４，４の間に設けられている。そのため、開口部８を遮蔽する際に、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に発生した静電力を遮蔽部材５の両側から伝達して、遮蔽部材５を安定して移動させることができる。
【００４３】
また、本実施形態の光制御装置１は、可動櫛型電極４の幹部４Ａ及び枝部４Ｂが基板２から離間した同一の層Ｌ１に設けられている。また、固定櫛型電極３は、幹部３Ａが基板２に固定され、枝部３Ｂが可動櫛型電極４の幹部４Ａ及び枝部４Ｂと同一の層Ｌ１に設けられている。そのため、固定櫛型電極３の枝部３Ｂと可動櫛型電極４の枝部４Ｂとが幹部３Ａ，４Ａの延在方向に重なる面積を増加させ、これらの間に発生する静電力を増加させることができる。
【００４４】
また、本実施形態の光制御装置１は、遮蔽部材５は、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に電圧が印加されていない状態において、開口部８を露出させる位置に配置されている。そのため、電圧を印加することで可動櫛型電極４を固定櫛型電極３に対して移動させ、可動櫛型電極４と共に移動した遮蔽部材５によって開口部８を遮蔽することができる。したがって、開口部８を遮蔽する時間が開口部８を露出させる時間よりも短い場合には、消費電力を削減することが可能になる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の光制御装置１によれば、従来よりも光を通過する開口部８の面積を増加させて開口率を上昇させ、光の利用効率を向上させることができる。
【００４６】
次に、本実施形態の光制御装置１の製造方法について説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は、図１に示す光制御装置１の製造工程を示す断面図である。図４は、図３（ｃ）に示す工程に対応する平面図である。図５（ａ）〜（ｃ）は、図３（ｃ）に示す工程の後の光制御装置１の製造工程を示す断面図である。
【００４７】
まず、図３（ａ）に示すように、基板本体２Ａの表面に絶縁層２Ｂを備えた基板２を用意する。絶縁層２Ｂは例えばシリコン（Ｓｉ）からなる基板本体２Ａの表面にＣＶＤ法等により形成されたＳｉＮ等の窒化膜である。次に、絶縁層２Ｂの表面に、例えばＣＶＤ法により酸化シリコン等の酸化物を堆積させ、フォトリソグラフィー法、エッチング法によりパターニングすることで、第１犠牲層Ｓ１を形成する。第１犠牲層Ｓ１は、図１に示す可動櫛型電極４の幹部４Ａ及び枝部４Ｂ、固定櫛型電極の枝部３Ｂ、並びに遮蔽部材５が形成される領域に対応してパターニングする（図４参照）。
【００４８】
次に、図３（ｂ）に示すように、基板２上に第１犠牲層Ｓ１を覆う導電体層Ｃ１を形成する。導電体層Ｃ１は、例えばＣＶＤ法により基板２上に多結晶シリコンを堆積させた後、不純物をドーピングすることで形成する。
次に、例えばフォトリソグラフィー法、エッチング法により導電体層Ｃ１をパターニングする。これにより、図３（ｃ）及び図４に示すように、基板２上に支持部９，１０、配線１１，１２を形成する。同時に、基板２上に固定櫛型電極３の幹部３Ａを形成し、第１犠牲層Ｓ１上に枝部３Ｂを形成する。同時に、第１犠牲層Ｓ１上に可動櫛型電極４の幹部４Ａと枝部４Ｂとを形成する。なお、図３（ｃ）は、図４のＣ−Ｃ´線に沿う断面図である。
【００４９】
次に、図５（ａ）に示すように、基板２上に支持部９，１０、配線１１，１２、固定櫛型電極３、可動櫛型電極４、遮蔽部材５及び第１犠牲層Ｓ１を覆う第２犠牲層Ｓ２を形成する。第２犠牲層Ｓ２は、例えばＣＶＤ法により基板２上に酸化シリコン等の酸化物を堆積させることで形成する。
【００５０】
次いで、第２犠牲層Ｓ２の表面を例えばＣＭＰ法により研磨して平坦化する。このとき、支持部９，１０、固定櫛型電極３、可動櫛型電極４及び遮蔽部材５を露出させることが好ましい。次いで、平坦化した第２犠牲層Ｓ２の表面に、第２犠牲層Ｓ２と同様に第３犠牲層（第２犠牲層）Ｓ３を形成する。次いで、例えばフォトリソグラフィー法、エッチング法により第３犠牲層Ｓ３にコンタクトホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を形成する。これにより支持部９，１０の一部をコンタクトホールＨ１，Ｈ４に露出させ、遮蔽部材５の一部をＨ２，Ｈ３に露出させる。
【００５１】
次に、第３犠牲層Ｓ３上に、例えば図３（ｂ）に示す導電体層Ｃ１と同様の導電体層（弾性材料層）を形成する。このとき、導電体層の材料（弾性材料）がコンタクトホールＨ１〜Ｈ４に充填される。次いで、第３犠牲層Ｓ３上の導電体層をフォトリソグラフィー法、エッチング法によりパターニングして、図１に示す第１梁部材６及び第２梁部材７を形成する。これにより、図５（ｂ）に示すように、第１梁部材６の第１連結部６Ｂ及び第２梁部材７の第１連結部７Ｂは、それぞれ支持部９及び支持部１０に連結されて固定される。また、第１梁部材６の第２連結部６Ｃ及び第２梁部材７の第２連結部７Ｃは、それぞれ遮蔽部材５に連結されて固定される。
【００５２】
次に、開口部８に対応する領域に、第１犠牲層Ｓ１、第２犠牲層及び第３犠牲層Ｓ３を貫通するコンタクトホールを形成する。そして、コンタクトホールによって露出された基板２の絶縁層２Ｂ及び基板本体２Ａをエッチングすることで、図１に示す開口部８を形成する。
次に、図５（ｃ）に示すように、第１犠牲層Ｓ１、第２犠牲層及び第３犠牲層Ｓ３をエッチングにより除去する。エッチングに用いる液体としては、例えばフッ酸系の液体を用いることができる。
【００５３】
以上の工程により、図１に示す光制御装置１を製造することができる。このように製造することで、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と、第１梁部材６及び第２梁部材７とを、基板２上の異なる層Ｌ１，Ｌ２に形成することができる。
【００５４】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、梁部材は、固定櫛型電極及び可動櫛型電極よりも基板側の層に設けられていてもよい。
また、梁部材は遮蔽部材をその移動方向と交差する方向の両側から移動可能に支持していてもよい。
また、固定櫛型電極及び可動櫛型電極は、それぞれ単数であってもよく、それぞれ３以上設けられていてもよい。
また、固定櫛型電極と可動櫛型電極との間に電圧を印加していない状態で開口部が遮蔽部材によって遮蔽されていてもよい。この場合には、固定櫛型電極と可動櫛型電極との間に電圧を印加することで、開口部が露出するようにする。
また、第３犠牲層を形成する工程は、第２犠牲層を次のように形成することで省略することができる。まず、第２犠牲層を支持部、固定櫛型電極、可動櫛型電極及び遮蔽部材を完全に覆うように堆積させた後、さらに所定の厚さ分多めに堆積させる。そして、第２犠牲層の表面を研磨して平坦化する際に、支持部、固定櫛型電極、可動櫛型電極及び遮蔽部材上に第２犠牲層を所定の厚さ残存させる。これにより、支持部、固定櫛型電極、可動櫛型電極及び遮蔽部材上に残存させた第２犠牲層が、上記の実施形態の第３犠牲層と同様に機能する。
また、梁部材は、弾性及び導電性を有する材料であれば、固定櫛型電極及び可動櫛型電極と異なる材料で形成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 光制御装置、２ 基板、３ 固定櫛型電極（第１電極）、３Ａ 幹部、３Ｂ 枝部、４ 可動櫛型電極（第２電極）、４Ａ 幹部、４Ｂ 枝部、５ 遮蔽部材、６ 第１梁部材（梁部材）、７ 第２梁部材（梁部材）８ 開口部（光通過部）、９ 支持部、１０ 支持部、Ｃ１ 導電体層、Ｈ１〜Ｈ４ コンタクトホール、Ｌ１ 層（電極層）、Ｌ２ 層、Ｓ１ 第１犠牲層、Ｓ２ 第２犠牲層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光制御装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マイクロマシン（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical System）技術による静電アクチュエーターを用いた光制御装置が知られている。このような光制御装置として、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：登録商標）、ＧＬＶ（Grating Light Valve）などの反射型の光制御装置が実用化されている。しかし、反射型の光制御装置をプロジェクタなどの製品に適用した場合、投射表示に用いない光を適切に処理するための光路設計が複雑になるという課題がある。
【０００３】
また、光が通過する通過部、光をオン／オフするシャッター部、シャッター部を駆動する櫛型アクチュエーター及びシャッター部を移動可能に支持する弾性ビームなどを備えた透過型の光制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４３６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の光透過型の光制御装置は、弾性ビームと櫛型電極とが同一の層に隣接して設けられているため、櫛型電極と弾性ビームの各々を配置するスペースがそれぞれ必要になる。そのため、光を通過させる通過部の面積を十分に確保できず、開口率が低下するという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、従来よりも光を通過させる光通過部の面積を増加させることができる光制御装置及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の光制御装置は、光通過部を有する基板と、前記基板に固定された櫛歯状の第１電極と、前記第１電極と対向して移動可能に設けられた櫛歯状の第２電極と、前記第２電極と共に移動して前記光通過部を遮蔽及び露出可能に設けられた遮蔽部材と、前記第２電極及び前記遮蔽部材を移動可能に支持する梁部材と、を備え、前記第１電極及び前記第２電極と、前記梁部材とが、前記基板上の異なる層に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
このように構成することで、第１電極及び第２電極と梁部材とが、基板の平面内の位置によらず干渉しなくなる。そのため、基板上の限られたスペースに第１電極、第２及び梁部材を効率よく配置してこれらを設置する面積を減少させ、光通過部の面積を増加させることができる。したがって、従来よりも光通過部の面積を増加させることができる。また、第１電極及び第２電極と梁部材とを別層に設けることで、これらをそれぞれの機能に合わせた異なる材質で形成することが可能になる。
【０００９】
また、本発明の光制御装置は、前記第１電極及び前記第２電極は、前記梁部材よりも前記基板側の層に設けられ、前記梁部材の少なくとも一部が前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方と平面的に重なるように設けられていることを特徴とする。
【００１０】
このように構成することで、基板の垂線方向に第１電極及び第２電極と梁部材とが重なるように配置することができ、これらを設置する基板上の平面積を減少させることができる。
【００１１】
また、本発明の光制御装置は、複数の前記梁部材を備え、前記遮蔽部材の移動方向の前後に前記梁部材が配置されていることを特徴とする。
【００１２】
このように構成することで、遮蔽部材を移動方向の前後からバランスよく移動可能に支持し、遮蔽部材の移動を安定してスムーズに行うことができる。
【００１３】
また、本発明の光制御装置は、複数の前記第１電極と、複数の前記第２電極とを備え、前記光通過部は一対の前記第１電極の間に設けられ、前記遮蔽部材は一対の前記第２電極の間に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
このように構成することで、第１電極と第２電極との間に発生した静電力を遮蔽部材の両側から伝達して、遮蔽部材を安定して移動させることができる。
【００１５】
また、本発明の光制御装置は、前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれ一方向に延在する幹部と、該幹部の片側に該幹部の延在方向と直交する方向に延びる複数の枝部とを備え、前記第２電極は、前記幹部及び前記枝部が前記基板から離間した電極層に設けられ、前記第１電極は、前記幹部が前記基板に固定され、前記枝部が前記電極層に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
このように構成することで、基板に固定された第１電極と、基板から離間して設けられた第２電極との間に効率よく静電力を発生させることができる。
【００１７】
また、本発明の光制御装置は、前記遮蔽部材は、前記第１電極及び前記第２電極に電圧が印加されていない状態において前記光通過部を露出させる位置に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
このように構成することで、電圧が印加されていない状態で光通過部に光を通過させ、電圧を印加することで第２電極を第１電極に対して移動させ、第２電極とともに移動した遮蔽部材によって光通過部を遮蔽することができる。
【００１９】
また、本発明の光制御装置の製造方法は、光通過部を有する基板と、前記基板に固定された櫛歯状の第１電極と、前記第１電極と対向して移動可能に設けられた櫛歯状の第２電極と、前記第２電極と共に移動し前記光通過部を遮蔽及び露出可能に設けられた遮蔽部材と、前記第２電極及び前記遮蔽部材を移動可能に支持する梁部材と、を備えた光制御装置の製造方法であって、前記基板上に第１犠牲層と該第１犠牲層を覆う導電体層とを形成する工程と、前記導電体層をパターニングして、前記基板上に前記梁部材を支持する支持部を形成し、前記基板上及び前記第１犠牲層上に前記第１電極を形成し、前記第１犠牲層上に前記第２電極及び前記遮蔽部材を形成する工程と、前記基板上に前記支持部、前記第１電極、前記第２電極及び前記遮蔽部材を覆う第２犠牲層を形成する工程と、前記第２犠牲層にコンタクトホールを形成して前記支持部及び前記遮蔽部材の少なくとも一部を該コンタクトホールに露出させる工程と、前記コンタクトホールに弾性材料を充填するとともに前記第２犠牲層上に該弾性材料を堆積させて弾性材料層を形成する工程と、前記弾性材料層をパターングして前記梁部材を形成する工程と、前記基板に前記光通過部を形成する工程と、前記第１犠牲層及び前記第２犠牲層を除去する工程と、を有することを特徴とする。
【００２０】
このように製造することで、第１電極及び第２電極と、梁部材とを、基板上の異なる層に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態における光制御装置の平面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ´線に沿う断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示す光制御装置の電圧印加時の平面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ´線に沿う断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図１に示す光制御装置の製造工程を示す断面図である。
【図４】図３（ｃ）に示す工程に対応する平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は図１に示す光制御装置の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、部材毎に縮尺を適宜変更している。
【００２３】
図１（ａ）は、本実施形態における光制御装置の電圧が印加されていない状態を示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線に沿う断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、光制御装置１は、基板２と、固定櫛型電極（第１電極）３と、可動櫛型電極（第２電極）４と、遮蔽部材５と、第１梁部材６と、第２梁部材７とを備えている。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、基板２の中央部には基板２を貫通する開口部８が設けられている。開口部８は、光制御装置１において光を通過させる光通過部として機能する。開口部８は、一対の固定櫛型電極３，３の間に設けられている。図１（ｂ）に示すように、基板２は、例えばシリコンからなる基板本体２Ａと、基板本体２Ａの表面に形成された絶縁層２Ｂとにより構成されている。絶縁層２Ｂは、例えばＳｉＮ等の窒化物層である。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、固定櫛型電極３は、平面視で図の上下方向に延びる幹部３Ａと、幹部３Ａの片側に幹部３Ａと略直交する方向に延びる複数の枝部３Ｂとを有する櫛歯状に形成されている。固定櫛型電極３は、例えば不純物をドープした多結晶シリコンによって形成されている。固定櫛型電極３の幹部３Ａには、基板２上に形成された配線１１が接続され、配線１１に接続された不図示の制御部により所定の電圧が印加されるようになっている。図１（ｂ）に示すように、固定櫛型電極３は、幹部３Ａが基板２に固定されることで、基板２に固定されている。また、固定櫛型電極３の枝部３Ｂは基板２と離間して設けられている。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、可動櫛型電極４は、平面視で固定櫛型電極３と同様の幹部４Ａと枝部４Ｂとを有する櫛歯状に形成され、固定櫛型電極３と同様の材料により形成されている。可動櫛型電極４は、枝部４Ｂが固定櫛型電極３の枝部３Ｂと向き合うように、一対の固定櫛型電極３，３のそれぞれに対向して設けられている。また、可動櫛型電極４の枝部４Ｂと、固定櫛型電極３の枝部３Ｂとは、幹部３Ａ，４Ａの延在方向に交互に配置され、近接時に互いに噛み合うようになっている。一対の可動櫛型電極４，４は、遮蔽部材５の両側に固定されて遮蔽部材５と一体的に設けられている。
【００２７】
図１（ｂ）に示すように、可動櫛型電極４は、第１梁部材６及び第２梁部材７によって基板２上に懸架された遮蔽部材５に固定されることで、基板２と離間した層（電極層）Ｌ１に支持されている。これにより、可動櫛型電極４の幹部４Ａ及び枝部４Ｂは、固定櫛型電極３の枝部３Ｂと、基板２上の同一の層Ｌ１に設けられている。また、可動櫛型電極４は、遮蔽部材５、第１梁部材６及び支持部９を介して基板２上に形成された配線１２に接続され、配線１２に接続された不図示の制御部により所定の電圧が印加されるようになっている。
【００２８】
以上の構成により、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に所定の電圧が印加されると、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に静電力が発生する。この静電力により、可動櫛型電極４が基板２に対して枝部４Ｂの延在方向（図１の右方向）に移動して、互いの枝部３Ｂ，４Ｂが噛み合うように固定櫛型電極３と近接するようになっている。
【００２９】
図１（ａ）に示すように、遮蔽部材５は、平面視矩形状に形成され、開口部８を通過した光を遮蔽するシャッターとして機能する板状の部材である。遮蔽部材５は、例えば固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と同様の材料により形成され、一対の可動櫛型電極４，４の間に設けられている。遮蔽部材５は、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４に電圧が印加されていない状態で開口部８を露出させるように、開口部８に対して枝部３Ｂ，４Ｂの延在方向に隣接して配置されている。遮蔽部材５は、平面視で開口部８よりも一回り大きく形成されている。
【００３０】
図１（ｂ）に示すように、遮蔽部材５は、基板２と反対側の面に固定された第１梁部材６と第２梁部材７とにより懸架され、基板２から離間した状態で支持されている。
以上の構成により、遮蔽部材５は、可動櫛型電極４が移動して固定櫛型電極３に近接すると、可動櫛型電極４と共に移動して開口部８を遮蔽するようになっている。
【００３１】
図１（ａ）に示すように、第１梁部材６及び第２梁部材７は、それぞれ弾性を有する材料により平面視で矩形の枠状に設けられた枠部６Ａ，７Ａを有し、遮蔽部材５の移動方向の前後（枝部３Ｂ，４Ｂの延在方向の両側）に設けられている。
図１（ｂ）に示すように、第１梁部材６及び第２梁部材７は、それぞれ第１連結部６Ｂ，７Ｂにおいて、遮蔽部材５の基板２と反対側の面に固定されている。また、それぞれ第２連結部６Ｃ，７Ｃにおいて、基板２上に設けられた支持部９及び支持部１０に固定されている。
【００３２】
また、図１（ｂ）に示すように、第１梁部材６及び第２梁部材７は、基板２上の固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４が設けられた層Ｌ１と異なる層Ｌ２に設けられている。具体的には、第１梁部材６及び第２梁部材７は、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４が設けられた層Ｌ１よりも基板２から遠い上層側の層Ｌ２に設けられている。
また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、第１梁部材６及び第２梁部材７は、第２連結部６Ｃ，７Ｃ側の一部を除く大部分が、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４が形成された領域と平面的に重なるように設けられている。
【００３３】
図１（ｂ）に示すように、支持部９及び支持部１０は、基板２上に設けられた柱状の部材であり、基板２上にそれぞれ第１梁部材６及び第２梁部材７を支持している。
第１梁部材６、第２梁部材７、支持部９及び支持部１０は、例えば固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と同様の材料により形成されている。
以上の構成により、第１梁部材６及び第２梁部材７は、基板２上に遮蔽部材５及び可動櫛型電極４を懸架している。そして、枠部６Ａ，７Ａが弾性変形することで、遮蔽部材５及び可動櫛型電極４を基板２上に移動可能に支持している。
【００３４】
次に、本実施形態の光制御装置の作用について説明する。
図２（ａ）は、図１に示す光制御装置１の電圧印加時の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ´線に沿う断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す状態において、不図示の制御部により配線１１及び配線１２を介して固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に所定の電圧を印加する。すると、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に静電力が発生し、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、可動櫛型電極４は枝部４Ｂの延在方向（図１の右方向）に移動して可動櫛型電極４が固定櫛型電極３に近接する。
【００３５】
一対の可動櫛型電極４，４に固定された遮蔽部材５は、可動櫛型電極４，４と共に枝部３Ｂ，４Ｂの延在方向に移動する。この遮蔽部材５の移動により、図２（ａ）に示すように、第１梁部材６の第１連結部６Ｂと第２連結部６Ｃとが離間して、枠部６Ａは平面視で台形状に弾性変形する。また、第２梁部材７の第１連結部７Ｂと第２連結部７Ｃとが近接して、枠部７Ａは平面視で第１梁部材６と逆向きの台形状に弾性変形する。この枠部６Ａ及び枠部７Ａの弾性変形によって、遮蔽部材５には、静電力とは逆向きの、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す初期位置に戻る方向の弾性力が作用する。
【００３６】
不図示の制御部は、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に印加する電圧を制御する。そして、可動櫛型電極４と固定櫛型電極３とを近接させる方向に作用する静電力が、開口部８と平面的に重なる位置において遮蔽部材５に作用する弾性力と等しいかそれ以上になるようにする。これにより、遮蔽部材５は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、開口部８を覆い、開口部８と平面的に重なった状態で静止する。このとき、遮蔽部材５が開口部８よりも一回り大きく形成されているので、開口部８は遮蔽部材５によって完全に遮蔽された状態になる。これにより、開口部８を通過する光を遮蔽部材５によって遮断することができる。
【００３７】
また、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、開口部８が遮蔽部材５によって遮蔽された状態で、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に印加する電圧をオフにして電圧が印加されていない状態にする。すると、固定櫛型電極３の枝部３Ｂと可動櫛型電極４の枝部４Ｂとの間に静電力が作用しなくなり、遮蔽部材５は枠部６Ａ及び枠部７Ａから受ける弾性力によって図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す初期位置に戻る。これにより、開口部８は露出された状態となり、開口部８を通過する光をそのまま通過させることができる。
【００３８】
すなわち、光制御装置１は、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に印加する電圧をオン／オフすることで、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す光通過状態と、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す光遮断状態とを切り替えるライトバルブとして機能する。
【００３９】
ここで、本実施形態の光制御装置１は、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と、第１梁部材６及び第２梁部材７とが、それぞれ基板２上の異なる層Ｌ１及び層Ｌ２に設けられている。そのため、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と、第１梁部材６及び第２梁部材７とが、基板２の平面内の位置によらず干渉しなくなる。これにより、基板２上の限られたスペースに、固定櫛型電極３、可動櫛型電極４、第１梁部材６及び第２梁部材７を効率よく配置して、これらを設置する面積を減少させることができる。したがって、従来よりも開口部８の開口面積を増加させ、開口率を上昇させることができる。また、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と、第１梁部材６及び第２梁部材７とを別層に設けることで、これらをそれぞれの機能に合わせた異なる材質で形成することが可能になる。
【００４０】
また、本実施形態の光制御装置１は、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４が、第１梁部材６及び第２梁部材７よりも基板２側の層Ｌ１に設けられ、第１梁部材６及び第２梁部材７の大部分が固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と平面的に重なるように設けられている。そのため、これらを設ける領域を基板２上で重複させ、基板２上の固定櫛型電極３、可動櫛型電極４、第１梁部材６及び第２梁部材７を設置する平面積を減少させることができる。
【００４１】
また、本実施形態の光制御装置１は、遮蔽部材５の移動方向の前後に、第１梁部材６と第２梁部材７とが配置されている。そのため、遮蔽部材５を移動方向の前後からバランスよく支持し、遮蔽部材５の移動を安定してスムーズに行うことができる。
【００４２】
また、本実施形態の光制御装置１は、一対の固定櫛型電極３，３と、一対の可動櫛型電極４，４とを備えている。また、開口部８は一対の固定櫛型電極３，３の間に設けられ、遮蔽部材５は一対の可動櫛型電極４，４の間に設けられている。そのため、開口部８を遮蔽する際に、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に発生した静電力を遮蔽部材５の両側から伝達して、遮蔽部材５を安定して移動させることができる。
【００４３】
また、本実施形態の光制御装置１は、可動櫛型電極４の幹部４Ａ及び枝部４Ｂが基板２から離間した同一の層Ｌ１に設けられている。また、固定櫛型電極３は、幹部３Ａが基板２に固定され、枝部３Ｂが可動櫛型電極４の幹部４Ａ及び枝部４Ｂと同一の層Ｌ１に設けられている。そのため、固定櫛型電極３の枝部３Ｂと可動櫛型電極４の枝部４Ｂとが幹部３Ａ，４Ａの延在方向に重なる面積を増加させ、これらの間に発生する静電力を増加させることができる。
【００４４】
また、本実施形態の光制御装置１は、遮蔽部材５は、固定櫛型電極３と可動櫛型電極４との間に電圧が印加されていない状態において、開口部８を露出させる位置に配置されている。そのため、電圧を印加することで可動櫛型電極４を固定櫛型電極３に対して移動させ、可動櫛型電極４と共に移動した遮蔽部材５によって開口部８を遮蔽することができる。したがって、開口部８を遮蔽する時間が開口部８を露出させる時間よりも短い場合には、消費電力を削減することが可能になる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の光制御装置１によれば、従来よりも光を通過する開口部８の面積を増加させて開口率を上昇させ、光の利用効率を向上させることができる。
【００４６】
次に、本実施形態の光制御装置１の製造方法について説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は、図１に示す光制御装置１の製造工程を示す断面図である。図４は、図３（ｃ）に示す工程に対応する平面図である。図５（ａ）〜（ｃ）は、図３（ｃ）に示す工程の後の光制御装置１の製造工程を示す断面図である。
【００４７】
まず、図３（ａ）に示すように、基板本体２Ａの表面に絶縁層２Ｂを備えた基板２を用意する。絶縁層２Ｂは例えばシリコン（Ｓｉ）からなる基板本体２Ａの表面にＣＶＤ法等により形成されたＳｉＮ等の窒化膜である。次に、絶縁層２Ｂの表面に、例えばＣＶＤ法により酸化シリコン等の酸化物を堆積させ、フォトリソグラフィー法、エッチング法によりパターニングすることで、第１犠牲層Ｓ１を形成する。第１犠牲層Ｓ１は、図１に示す可動櫛型電極４の幹部４Ａ及び枝部４Ｂ、固定櫛型電極の枝部３Ｂ、並びに遮蔽部材５が形成される領域に対応してパターニングする（図４参照）。
【００４８】
次に、図３（ｂ）に示すように、基板２上に第１犠牲層Ｓ１を覆う導電体層Ｃ１を形成する。導電体層Ｃ１は、例えばＣＶＤ法により基板２上に多結晶シリコンを堆積させた後、不純物をドーピングすることで形成する。
次に、例えばフォトリソグラフィー法、エッチング法により導電体層Ｃ１をパターニングする。これにより、図３（ｃ）及び図４に示すように、基板２上に支持部９，１０、配線１１，１２を形成する。同時に、基板２上に固定櫛型電極３の幹部３Ａを形成し、第１犠牲層Ｓ１上に枝部３Ｂを形成する。同時に、第１犠牲層Ｓ１上に可動櫛型電極４の幹部４Ａと枝部４Ｂとを形成する。なお、図３（ｃ）は、図４のＣ−Ｃ´線に沿う断面図である。
【００４９】
次に、図５（ａ）に示すように、基板２上に支持部９，１０、配線１１，１２、固定櫛型電極３、可動櫛型電極４、遮蔽部材５及び第１犠牲層Ｓ１を覆う第２犠牲層Ｓ２を形成する。第２犠牲層Ｓ２は、例えばＣＶＤ法により基板２上に酸化シリコン等の酸化物を堆積させることで形成する。
【００５０】
次いで、第２犠牲層Ｓ２の表面を例えばＣＭＰ法により研磨して平坦化する。このとき、支持部９，１０、固定櫛型電極３、可動櫛型電極４及び遮蔽部材５を露出させることが好ましい。次いで、平坦化した第２犠牲層Ｓ２の表面に、第２犠牲層Ｓ２と同様に第３犠牲層（第２犠牲層）Ｓ３を形成する。次いで、例えばフォトリソグラフィー法、エッチング法により第３犠牲層Ｓ３にコンタクトホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を形成する。これにより支持部９，１０の一部をコンタクトホールＨ１，Ｈ４に露出させ、遮蔽部材５の一部をＨ２，Ｈ３に露出させる。
【００５１】
次に、第３犠牲層Ｓ３上に、例えば図３（ｂ）に示す導電体層Ｃ１と同様の導電体層（弾性材料層）を形成する。このとき、導電体層の材料（弾性材料）がコンタクトホールＨ１〜Ｈ４に充填される。次いで、第３犠牲層Ｓ３上の導電体層をフォトリソグラフィー法、エッチング法によりパターニングして、図１に示す第１梁部材６及び第２梁部材７を形成する。これにより、図５（ｂ）に示すように、第１梁部材６の第１連結部６Ｂ及び第２梁部材７の第１連結部７Ｂは、それぞれ支持部９及び支持部１０に連結されて固定される。また、第１梁部材６の第２連結部６Ｃ及び第２梁部材７の第２連結部７Ｃは、それぞれ遮蔽部材５に連結されて固定される。
【００５２】
次に、開口部８に対応する領域に、第１犠牲層Ｓ１、第２犠牲層及び第３犠牲層Ｓ３を貫通するコンタクトホールを形成する。そして、コンタクトホールによって露出された基板２の絶縁層２Ｂ及び基板本体２Ａをエッチングすることで、図１に示す開口部８を形成する。
次に、図５（ｃ）に示すように、第１犠牲層Ｓ１、第２犠牲層及び第３犠牲層Ｓ３をエッチングにより除去する。エッチングに用いる液体としては、例えばフッ酸系の液体を用いることができる。
【００５３】
以上の工程により、図１に示す光制御装置１を製造することができる。このように製造することで、固定櫛型電極３及び可動櫛型電極４と、第１梁部材６及び第２梁部材７とを、基板２上の異なる層Ｌ１，Ｌ２に形成することができる。
【００５４】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、梁部材は、固定櫛型電極及び可動櫛型電極よりも基板側の層に設けられていてもよい。
また、梁部材は遮蔽部材をその移動方向と交差する方向の両側から移動可能に支持していてもよい。
また、固定櫛型電極及び可動櫛型電極は、それぞれ単数であってもよく、それぞれ３以上設けられていてもよい。
また、固定櫛型電極と可動櫛型電極との間に電圧を印加していない状態で開口部が遮蔽部材によって遮蔽されていてもよい。この場合には、固定櫛型電極と可動櫛型電極との間に電圧を印加することで、開口部が露出するようにする。
また、第３犠牲層を形成する工程は、第２犠牲層を次のように形成することで省略することができる。まず、第２犠牲層を支持部、固定櫛型電極、可動櫛型電極及び遮蔽部材を完全に覆うように堆積させた後、さらに所定の厚さ分多めに堆積させる。そして、第２犠牲層の表面を研磨して平坦化する際に、支持部、固定櫛型電極、可動櫛型電極及び遮蔽部材上に第２犠牲層を所定の厚さ残存させる。これにより、支持部、固定櫛型電極、可動櫛型電極及び遮蔽部材上に残存させた第２犠牲層が、上記の実施形態の第３犠牲層と同様に機能する。
また、梁部材は、弾性及び導電性を有する材料であれば、固定櫛型電極及び可動櫛型電極と異なる材料で形成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 光制御装置、２ 基板、３ 固定櫛型電極（第１電極）、３Ａ 幹部、３Ｂ 枝部、４ 可動櫛型電極（第２電極）、４Ａ 幹部、４Ｂ 枝部、５ 遮蔽部材、６ 第１梁部材（梁部材）、７ 第２梁部材（梁部材）８ 開口部（光通過部）、９ 支持部、１０ 支持部、Ｃ１ 導電体層、Ｈ１〜Ｈ４ コンタクトホール、Ｌ１ 層（電極層）、Ｌ２ 層、Ｓ１ 第１犠牲層、Ｓ２ 第２犠牲層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通過部を有する基板と、
前記基板に固定された櫛歯状の第１電極と、
前記第１電極と対向して移動可能に設けられた櫛歯状の第２電極と、
前記第２電極と共に移動して前記光通過部を遮蔽及び露出可能に設けられた遮蔽部材と、
前記第２電極及び前記遮蔽部材を移動可能に支持する梁部材と、を備え、
前記第１電極及び前記第２電極と、前記梁部材とが、前記基板上の異なる層に設けられていることを特徴とする光制御装置。
【請求項２】
前記第１電極及び前記第２電極は、前記梁部材よりも前記基板側の層に設けられ、
前記梁部材の少なくとも一部が前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方と平面的に重なるように設けられていることを特徴とする光制御装置。
【請求項３】
複数の前記梁部材を備え、前記遮蔽部材の移動方向の前後に前記梁部材が配置されていることを特徴とする光制御装置。
【請求項４】
複数の前記第１電極と、複数の前記第２電極とを備え、
前記光通過部は一対の前記第１電極の間に設けられ、前記遮蔽部材は一対の前記第２電極の間に設けられていることを特徴とする光制御装置。
【請求項５】
前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれ一方向に延在する幹部と、該幹部の片側に該幹部の延在方向と直交する方向に延びる複数の枝部とを備え、
前記第２電極は、前記幹部及び前記枝部が前記基板から離間した電極層に設けられ、
前記第１電極は、前記幹部が前記基板に固定され、前記枝部が前記電極層に設けられていることを特徴とする光制御装置。
【請求項６】
前記遮蔽部材は、前記第１電極及び前記第２電極に電圧が印加されていない状態において前記光通過部を露出させる位置に配置されていることを特徴とする光制御装置。
【請求項７】
光通過部を有する基板と、
前記基板に固定された櫛歯状の第１電極と、
前記第１電極と対向して移動可能に設けられた櫛歯状の第２電極と、
前記第２電極と共に移動し前記光通過部を遮蔽及び露出可能に設けられた遮蔽部材と、
前記第２電極及び前記遮蔽部材を移動可能に支持する梁部材と、を備えた光制御装置の製造方法であって、
前記基板上に第１犠牲層と該第１犠牲層を覆う導電体層とを形成する工程と、
前記導電体層をパターニングして、前記基板上に前記梁部材を支持する支持部を形成し、前記基板上及び前記第１犠牲層上に前記第１電極を形成し、前記第１犠牲層上に前記第２電極及び前記遮蔽部材を形成する工程と、
前記基板上に前記支持部、前記第１電極、前記第２電極及び前記遮蔽部材を覆う第２犠牲層を形成する工程と、
前記第２犠牲層にコンタクトホールを形成して前記支持部及び前記遮蔽部材の少なくとも一部を該コンタクトホールに露出させる工程と、
前記コンタクトホールに弾性材料を充填するとともに前記第２犠牲層上に該弾性材料を堆積させて弾性材料層を形成する工程と、
前記弾性材料層をパターングして前記梁部材を形成する工程と、
前記基板に前記光通過部を形成する工程と、
前記第１犠牲層及び前記第２犠牲層を除去する工程と、
を有することを特徴とする光制御装置の製造方法。
【請求項１】
光通過部を有する基板と、
前記基板に固定された櫛歯状の第１電極と、
前記第１電極と対向して移動可能に設けられた櫛歯状の第２電極と、
前記第２電極と共に移動して前記光通過部を遮蔽及び露出可能に設けられた遮蔽部材と、
前記第２電極及び前記遮蔽部材を移動可能に支持する梁部材と、を備え、
前記第１電極及び前記第２電極と、前記梁部材とが、前記基板上の異なる層に設けられていることを特徴とする光制御装置。
【請求項２】
前記第１電極及び前記第２電極は、前記梁部材よりも前記基板側の層に設けられ、
前記梁部材の少なくとも一部が前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方と平面的に重なるように設けられていることを特徴とする光制御装置。
【請求項３】
複数の前記梁部材を備え、前記遮蔽部材の移動方向の前後に前記梁部材が配置されていることを特徴とする光制御装置。
【請求項４】
複数の前記第１電極と、複数の前記第２電極とを備え、
前記光通過部は一対の前記第１電極の間に設けられ、前記遮蔽部材は一対の前記第２電極の間に設けられていることを特徴とする光制御装置。
【請求項５】
前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれ一方向に延在する幹部と、該幹部の片側に該幹部の延在方向と直交する方向に延びる複数の枝部とを備え、
前記第２電極は、前記幹部及び前記枝部が前記基板から離間した電極層に設けられ、
前記第１電極は、前記幹部が前記基板に固定され、前記枝部が前記電極層に設けられていることを特徴とする光制御装置。
【請求項６】
前記遮蔽部材は、前記第１電極及び前記第２電極に電圧が印加されていない状態において前記光通過部を露出させる位置に配置されていることを特徴とする光制御装置。
【請求項７】
光通過部を有する基板と、
前記基板に固定された櫛歯状の第１電極と、
前記第１電極と対向して移動可能に設けられた櫛歯状の第２電極と、
前記第２電極と共に移動し前記光通過部を遮蔽及び露出可能に設けられた遮蔽部材と、
前記第２電極及び前記遮蔽部材を移動可能に支持する梁部材と、を備えた光制御装置の製造方法であって、
前記基板上に第１犠牲層と該第１犠牲層を覆う導電体層とを形成する工程と、
前記導電体層をパターニングして、前記基板上に前記梁部材を支持する支持部を形成し、前記基板上及び前記第１犠牲層上に前記第１電極を形成し、前記第１犠牲層上に前記第２電極及び前記遮蔽部材を形成する工程と、
前記基板上に前記支持部、前記第１電極、前記第２電極及び前記遮蔽部材を覆う第２犠牲層を形成する工程と、
前記第２犠牲層にコンタクトホールを形成して前記支持部及び前記遮蔽部材の少なくとも一部を該コンタクトホールに露出させる工程と、
前記コンタクトホールに弾性材料を充填するとともに前記第２犠牲層上に該弾性材料を堆積させて弾性材料層を形成する工程と、
前記弾性材料層をパターングして前記梁部材を形成する工程と、
前記基板に前記光通過部を形成する工程と、
前記第１犠牲層及び前記第２犠牲層を除去する工程と、
を有することを特徴とする光制御装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２８０７５（Ｐ２０１１−２８０７５Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７５１４４（Ｐ２００９−１７５１４４）
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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