(57)【要約】【課題】  光機能膜を拡大することなくヒンジを長くすることが可能となる光変調素子アレイを得る。【解決手段】  基板６３の上方に設けられた光機能膜６５と、光機能膜６５を傾動自在に支持するヒンジ部６７と、ヒンジ部６７の端部６７ａを基板６３に接続するマイクロミラー支持部６９とを有する回転変位型光変調素子６１が、直交する第１、第２の方向Ｘ，Ｙに２次元配列された光変調素子アレイ１００であって、回転変位型光変調素子６１は、第１の方向Ｘでは直線状に並設されるとともに、第２の方向Ｙでは第２の方向Ｙで隣接する回転変位型光変調素子６１に対して略１／２素子分第１の方向Ｘにずらされて千鳥配列され、第２の方向Ｙと平行に形成したヒンジ部６７の端部６７ａが、第１の方向Ｘで隣接する回転変位型光変調素子６１の間隙７１に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上方に設けられた光機能膜と、該光機能膜を傾動自在に支持するヒンジ部と、該ヒンジ部の端部を前記基板に接続するヒンジ支持部とを有する回転変位型光変調素子が、直交する第１、第２の方向に２次元配列された光変調素子アレイであって、
前記回転変位型光変調素子は、前記第１の方向では直線状に並設されるとともに、前記第２の方向では該第２の方向で隣接する前記回転変位型光変調素子に対して前記第１の方向に位相がずらされた千鳥配列とされ、
前記第２の方向と平行に形成した前記ヒンジ部の端部が、前記第１の方向で隣接する前記回転変位型光変調素子の間隙に配置されたことを特徴とする光変調素子アレイ。
【請求項２】
前記光機能膜の前記基板からの高さを、前記ヒンジ部及び前記ヒンジ支持部より高くしたことを特徴とする請求項１記載の光変調素子アレイ。
【請求項３】
前記ヒンジ部が前記基板とは反対側に突出した光機能膜支持部を有し、前記光機能膜が該光機能膜支持部を介して前記ヒンジ部に接続されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光変調素子アレイ。
【請求項４】
電極層を有し前記ヒンジ部から前記光機能膜に沿って平行に延出する可動膜を前記ヒンジ部に接続して設け、
前記ヒンジ部を挟む少なくとも片側の前記可動膜の電極層に対峙する固定電極を前記基板上に設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の光変調素子アレイ。
【請求項５】
前記光機能膜は、マイクロミラーであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の光変調素子アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソグラフィ工程に使用されるオンディマンドのデジタル露光装置、デジタル露光による印刷装置等の画像形成装置、プロジェクタ等の投影表示装置、ヘッドマウントディスプレイ等のマイクロディスプレイ装置等の光学装置に搭載される光変調素子アレイに係り、特に、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術により回転変位型光変調素子を１次元または２次元に配列形成した光変調素子アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ工程に使用されるオンディマンドのデジタル露光装置、デジタル露光による印刷装置等の画像形成装置、プロジェクタ等の投影表示装置、ヘッドマウントディスプレイ等のマイクロディスプレイ装置等の光学装置に搭載される光変調素子として、液晶素子、電気光学結晶や磁気光学結晶を用いた素子、ＭＥＭＳ技術による光変調素子が知られている。
【０００３】
これらの中では、特に、ＭＥＭＳ技術による光変調素子が、高速性、アレイ化による高集積性、紫外域（ＵＶ）から赤外域（ＩＲ）までの波長選択の自由度などから優れており、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等、各種の光変調素子が開発されている。
【０００４】
これら光変調素子の一つに図７に示す捩れヒンジ型の回転変位型光変調素子１がある。この回転変位型光変調素子１の場合、基板３上には、不図示の可動電極膜を備えた四角形の反射鏡（マイクロミラー）５が離間配置される。マイクロミラー５の一対の平行な中央部には、他の一対の辺部と平行なヒンジ７が延出され、ヒンジ７はヒンジ支持部９を介して基板３に支持される。基板３上にはヒンジ７を挟む左右に、一対の駆動電極膜１１ａ，１１ｂがマイクロミラー５に対面して設けられる。
【０００５】
この回転変位型光変調素子１では、マイクロミラー５に設けられた可動電極膜と、駆動電極膜１１ａ，１１ｂとに印加される電圧を制御することで両電極間に静電気力が発生し、マイクロミラー５が図８（ａ）（ｂ）に示すように揺動する。これにより、マイクロミラー５による反射光を偏向させることができる。
【０００６】
ところが、この構成のようにマイクロミラー５を可動電極膜とした場合、ヒンジ７がマイクロミラー５の外側に配置される。このため、画素領域における有効領域（マイクロミラー５の領域）の比率が低くなる。したがって、図９に示すように複数の回転変位型光変調素子１を２次元配列してアレイ化を行った場合には隣接するマイクロミラー５のヒンジ７同士が同一方向に並んで干渉し、大きな無効領域１３が発生し、開口率を低下させる欠点があった。
【０００７】
また、回転変位型光変調素子は、低電圧での駆動を行わせるためには、ヒンジ７の捩れ弾性係数を低減させる必要がある。ヒンジ７の捩れ弾性係数を低減させるには、ヒンジ膜材料のヤング率の低減、ヒンジ厚さの低減、ヒンジ幅の低減、ヒンジ長さの増大を選択する必要がある。しかし、ヒンジ膜材料のヤング率の低減、ヒンジ厚さの低減、ヒンジ幅の低減には限界があるため、一般的に、捩れ弾性係数の軽減にはヒンジ長さの増大が簡易な調整として採用される。ところが、回転変位型光変調素子１を２次元アレイ化した場合には、図９に示すようにヒンジ７同士が同一方向に並んで干渉するため、無効領域１３がいっそう大きくなり、開口率をさらに低下させることとなった。
【０００８】
このような不具合を解消するものに、ヒンジの上方に、マイクロミラーを配置した特許文献１、特許文献２に開示される光変調素子が提案された。
図１０は、特許文献１に記載されている光変調素子１５の分解斜視図である。
基板１７上には、矩形の画素毎に、基板に固定された一対の駆動電極膜１９ａ，１９ｂと、共通電極膜２１ａ，２１ｂとが形成され、共通電極膜２１ａ，２１ｂ間にヒンジ軸２３が掛け渡されている。ヒンジ軸２３の両脇には可動電極膜２５ａ，２５ｂがヒンジ軸２３と一体に突設形成され、ヒンジ軸２３の中央部には支柱２７が立設され、この支柱２７に反射鏡（マイクロミラー）の役割をする反射膜２９が取り付けられている。なお、共通電極膜２１ａ，２１ｂと、ヒンジ軸２３、可動電極膜２５ａ，２５ｂ、支柱２７、反射膜２９は電気的に接続され、それぞれ同電位である。
【０００９】
斯かる光変調素子１５では、共通電極膜２１ａ，２１ｂへの印加電圧、即ち同電位である可動電極膜２５ａ，２５ｂへの印加電圧と、駆動電極膜１９ａ，１９ｂへの各印加電圧とを制御することで、可動電極膜２５ａ，２５ｂと駆動電極膜１９ａ，１９ｂとの間に静電気力が発生し、この静電気力でヒンジ軸２３が捻れ、反射膜２９が矢印Ｂに示す様に回転する。この反射膜２９へ光を照射すると、その反射光の方向を反射膜２９の回転で切り替えることができ、反射方向の光のオンオフが制御できる。
【００１０】
図１１は、特許文献２に記載されている光変調素子３１の矩形の１画素分の分解斜視図である。基板３３上には、駆動電極膜３５ａ，３５ｂと共通電極膜３７ａ，３７ｂとがそれぞれ対角位置に設けられている。各共通電極膜３７ａ、３７ｂにはそれぞれ支柱３９ａ，３９ｂが立設され、支柱３９ａ，３９ｂには、それぞれ、三角形のヒンジ軸支持片４１ａ，４１ｂが取り付けられている。両ヒンジ軸支持片４１ａ、４１ｂ間にはヒンジ軸４３が掛け渡されており、このヒンジ軸４３の両脇には一体に可動電極膜４５が形成されている。反射膜４７の中央部には下方向に突出する突部（図示せず）が設けられており、この突部を可動電極膜４５の中央部に取り付けることで、反射膜４７が可動電極膜４５と一体に回転する様になっている。各ヒンジ軸支持片４１ａ、４１ｂには、それぞれ、三角形の各辺に沿う突起部４１ｃ，４１ｄが延設されている。なお、図中４７ａは、反射膜４７が回転傾動したとき、突起部４１ｃ，４１ｄに接触する位置を示す。なお、共通電極膜３７ａ，３７ｂと、ヒンジ軸支持片４１ａ，４１ｂ、突起部４１ｃ，４１ｄ、ヒンジ軸４３、可動電極膜４５、支柱２７、反射膜４７は電気的に接続され、それぞれ同電位である。
【００１１】
この光変調素子３１でも、駆動電極膜３５ａ，３５ｂへの各印加電圧と、共通電極膜３７ａ、３７ｂへの印加電圧即ち可動電極膜４５への印加電圧とを制御することで、反射膜４７の回転即ち傾動が制御され、反射光の反射方向のオンオフが制御される。
【００１２】
他方、開口率を向上させるために、画素を千鳥配列とした特許文献３に開示されるＤＭＤ構造が開示されている。図１２に示すように、このＤＭＤ構造を有した光変調素子アレイ５１では、有効水平解像度を増加させるために、アレー内の交互の行を千鳥にするとともに、マイクロミラー５３を対角線方向両端のヒンジ５５で支持し、さらに、ヒンジ５５を、隣接する他行のヒンジ５５と平行にずらして配置することによりディジタルマイクロミラー要素の基本アレーを形成する。
【００１３】
【特許文献１】特開平８−３３４７０９号公報
【特許文献２】特開２０００−２８９３７号公報
【特許文献３】特開平８−３６１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記したマイクロミラーと可動電極膜とを二層に配置する図１０，図１１に示した素子構造では、マイクロミラーを支持するヒンジがそれぞれの当該マイクロミラーによって覆われるため、低電圧化のためにヒンジを長くしようとすれば、それを隠す上方のマイクロミラーも大きくしなければならず、変位駆動させなければならない質量が増大し、回転系における慣性モーメントも増大して変位応答性が低下する問題があった。
また、千鳥状にマイクロミラーを配設する図１２に示した素子構造では、ヒンジ同士が直線上に並ぶことはないものの、同一平面上にマイクロミラーとヒンジが配置されるため、ヒンジを長くすれば、結局マイクロミラーの面積が小さくなり、開口率の低下する問題は解消されなかった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、マイクロミラーを拡大することなくヒンジを長くすることが可能となる光変調素子アレイを提供し、回転変位型光変調素子における開口率を確保し、かつ変位応答性の低下を防止しながら、低電圧化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）  基板の上方に設けられた光機能膜と、該光機能膜を傾動自在に支持するヒンジ部と、該ヒンジ部の端部を前記基板に接続するヒンジ支持部とを有する回転変位型光変調素子が、直交する第１、第２の方向に２次元配列された光変調素子アレイであって、前記回転変位型光変調素子は、前記第１の方向では直線状に並設されるとともに、前記第２の方向では該第２の方向で隣接する前記回転変位型光変調素子に対して前記第１の方向に位相がずらされた千鳥配列とされ、前記第２の方向と平行に形成した前記ヒンジ部の端部が、前記第１の方向で隣接する前記回転変位型光変調素子の間隙に配置されたことを特徴とする光変調素子アレイ。
【００１６】
この光変調素子アレイでは、回転変位型光変調素子が千鳥配列され、第２の方向と平行に形成したヒンジ部の端部が、第１の方向で隣接する回転変位型光変調素子の間隙に配置されるので、第２の方向で隣接する回転変位型光変調素子のヒンジ部同士が干渉することがない。即ち、ヒンジ部が、第２の方向で隣接する回転変位型光変調素子の素子同士の間隙に配置されることで、ヒンジ部の端部同士が当たることがなくなる。これにより、光機能膜を拡大することなくヒンジを長くすることが可能となる。
【００１７】
（２）  前記光機能膜の前記基板からの高さを、前記ヒンジ部及び前記ヒンジ支持部より高くしたことを特徴とする（１）記載の光変調素子アレイ。
【００１８】
この光変調素子アレイでは、光機能膜がヒンジ部とヒンジ支持部の上方に浮上させて配置することが可能となる。即ち、ヒンジ部とヒンジ支持部の配設される下層とは別の上層に、光機能膜のみを配設できる配設スペースが確保される。これにより、同一平面でヒンジ部、支持部、光機能膜を配設していた従来構造に比べ、ヒンジ部、ヒンジ支持部の配設スペース分、光機能膜の面積を拡大させることができ、光変調における光利用効率が高められる。
【００１９】
（３）  前記ヒンジ部が前記基板とは反対側に突出した光機能膜支持部を有し、前記光機能膜が該光機能膜支持部を介して前記ヒンジ部に接続されたことを特徴とする（１）又は（２）記載の光変調素子アレイ。
【００２０】
この光変調素子アレイでは、光機能膜がヒンジ部に対して光機能膜支持部を介して接続され、光機能膜回転動作時の弾性係数が小さく抑えられる。これにより、駆動の低電圧化が可能となり、高速応答性が高められる。また、ヒンジ部の軸方向長さをさらに伸ばすことができ、これによっても駆動の低電圧化と高速応答性が高められる。
【００２１】
（４）  電極層を有し前記ヒンジ部から前記光機能膜に沿って平行に延出する可動膜を前記ヒンジ部に接続して設け、前記ヒンジ部を挟む少なくとも片側の前記可動膜の電極層に対峙する固定電極を前記基板上に設けたことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項記載の光変調素子アレイ。
【００２２】
この光変調素子アレイでは、可動膜の電極層と固定電極との間で静電気力が発生し、この静電気力が光機能膜の変位駆動源となる。即ち、光機能膜自体より基板側に近い可動膜に静電気力を発生させることができるので、より大きな静電気力が得られる。これにより、一層の低電圧化が実現可能になるとともに、光機能膜の応答速度がより向上する。
【００２３】
（５）  前記光機能膜は、マイクロミラーであることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項記載の光変調素子アレイ。
【００２４】
この光変調素子アレイでは、光機能膜がマイクロミラーであることにより、マイクロミラーのヒンジが長くなり、捩れ弾性係数が軽減される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る請求項１記載の光変調素子アレイによれば、回転変位型光変調素子を千鳥配列し、第２の方向と平行に形成したヒンジ部の端部を、第１の方向で隣接する回転変位型光変調素子の間隙に配置したので、光機能膜を拡大することなくヒンジを長くすることが可能となる。即ち、回転変位型光変調素子の開口率を確保しながら、ヒンジを長くして、捩れ弾性係数を軽減させることができる。この結果、変位応答性の低下を防止しながら、低電圧化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る光変調素子アレイの好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は光機能膜としてマイクロミラーを用いた反射型の回転変位型光変調素子を千鳥配列した第１の実施の形態による光変調素子アレイの平面図である。
本実施の形態による光変調素子アレイ１００は、複数の回転変位型光変調素子６１によってアレイ化されている。回転変位型光変調素子６１は、基板６３の上方に設けられた光機能膜としてのマイクロミラー６５と、このマイクロミラー６５を傾動自在に支持するヒンジ部６７と、ヒンジ部６７の端部６７ａを基板６３に接続するヒンジ支持部６９とを有する。
【００２７】
回転変位型光変調素子６１は、マイクロミラー６５に不図示の電極層が形成され、基板６３にはヒンジ部６７を挟む左右に不図示の一対の固定電極を有している。回転変位型光変調素子６１は、マイクロミラー６５が１対の固定電極により駆動される。これにより、マイクロミラー６５には静電気力が発生し、ヒンジ部６７を捩れ中心とした左傾斜位置・右傾斜位置に安定変位される。光変調素子アレイ１００は、それぞれの回転変位型光変調素子６１に設けられたマイクロミラー６５から光を反射させて作動する。即ち、各回転変位型光変調素子６１は、像の１画素を表わす。
【００２８】
光変調素子アレイ１００は、回転変位型光変調素子６１が、マイクロエレクトロメカニカル技術を用いて直交する第１、第２の方向（図１中のＸ，Ｙ方向）に２次元配列されている。この第１、第２の方向は、全画素分のデータが書込まれて形成された画像の行方向又は列方向のいずれの方向であってもよい。
【００２９】
回転変位型光変調素子６１は、第１の方向Ｘでは直線状に並設されるとともに、第２の方向Ｙでは、第２の方向Ｙで隣接する回転変位型光変調素子６１に対して、略１／２素子分（図１に示す寸法ｈ分）、第１の方向Ｘに位相をずらされて千鳥配列されている。回転変位型光変調素子６１では、ヒンジ部６７が、第２の方向Ｙと平行に形成されている。それぞれの回転変位型光変調素子６１におけるヒンジ部６７の端部６７ａは、第１の方向Ｘで隣接する回転変位型光変調素子６１の間隙７１に配置されている。
なお、本明細書でいう「平行」、「直交」とは、厳密な平行、直交状態に限定されることなく、概ね平行となる程度、概ね直交する程度であればよい。
【００３０】
マイクロミラー６５には、間隙７１の延在方向（図１の上下方向）の両端に相当する部分に切欠７３が形成されている。これにより、間隙７１の両端には凹部７５が形成されている。ヒンジ部６７の端部６７ａとヒンジ支持部６９とは、この凹部７５に配設されている。
【００３１】
したがって、上記の光変調素子アレイ１００によれば、回転変位型光変調素子６１を千鳥配列し、第２の方向Ｙと略平行に形成したヒンジ部６７の端部６７ａを、第１の方向Ｘで隣接する回転変位型光変調素子６１の間隙７１に配置したので、図９に示したように、隣接するマイクロミラー５のヒンジ７同士が同一方向に並んで干渉し、大きな無効領域１３が発生し、開口率を低下させることがない。また、マイクロミラー６５を拡大することなくヒンジ部６７を長くすることが可能となる。即ち、回転変位型光変調素子６１の開口率を確保しながら、ヒンジ部６７を長くして、捩れ弾性係数を軽減させることができる。この結果、変位応答性の低下を防止しながら、低電圧化を達成することができる。
【００３２】
次に、本発明に係る光変調素子アレイの第２の実施の形態を説明する。
図２はマイクロミラーをマイクロミラー支持部（光機能膜支持部）によって浮上配置させた第２の実施の形態による光変調素子アレイの平面図、図３は図２のＢ−Ｂ断面を（ａ）、Ｃ−Ｃ断面を（ｂ）に表した構成説明図である。なお、図１に示した部材と同等の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。
この光変調素子アレイ２００は、複数の回転変位型光変調素子８１によってアレイ化されている。回転変位型光変調素子８１は、基板６３（図３参照）の上方に設けられたマイクロミラー８３と、このマイクロミラー８３を傾動自在に支持するヒンジ部６７と、ヒンジ部６７の端部６７ａを基板６３に接続するヒンジ支持部６９とを有する。
【００３３】
回転変位型光変調素子８１は、可動電極を兼ねたマイクロミラー８３と、基板６３にヒンジ部６７を挟む左右に一対の固定電極８５ａ，８５ｂとを有している。回転変位型光変調素子８１は、マイクロミラー８３が１対の固定電極８５ａ，８５ｂにより駆動される。これにより、マイクロミラー８３には静電気力が発生し、ヒンジ部６７を捩れ中心とした左傾斜位置・右傾斜位置に安定変位される。光変調素子アレイ２００は、それぞれの回転変位型光変調素子８１に設けられたマイクロミラー８３から光を反射させて作動する。即ち、各回転変位型光変調素子８１は、像の１画素Ｇ（図２参照）を表わす。
【００３４】
光変調素子アレイ２００は、回転変位型光変調素子８１が、マイクロエレクトロメカニカル技術を用いて直交する第１、第２の方向（図２中のＸ，Ｙ方向）に２次元配列されている。この第１、第２の方向は、全画素分のデータが書込まれて形成された画像の行方向又は列方向のいずれの方向であってもよい。
【００３５】
回転変位型光変調素子８１は、第１の方向Ｘでは直線状に並設されるとともに、第２の方向Ｙでは、第２の方向Ｙで隣接する回転変位型光変調素子８１に対して、略１／２素子分（図２に示す寸法ｈ分）、第１の方向Ｘにずらされて千鳥配列されている。回転変位型光変調素子８１では、ヒンジ部６７が、第２の方向Ｙと平行に形成されている。それぞれの回転変位型光変調素子８１におけるヒンジ部６７の端部６７ａは、第１の方向Ｘで隣接する回転変位型光変調素子６１の間隙７１に配置されている。
【００３６】
ところで、回転変位型光変調素子８１は、ヒンジ部６７が、基板６３とは反対側に突出したマイクロミラー支持部８７を有している。マイクロミラー８３は、このマイクロミラー支持部８７を介してヒンジ部６７に接続されている。マイクロミラー８３は、マイクロミラー支持部８７によって浮上した位置に配設されることで、ヒンジ部６７及びヒンジ支持部６９より高く配置されている。これにより、ヒンジ部６７の端部６７ａ及びヒンジ支持部６９は、マイクロミラー８３に切欠７３（図１参照）を設けなくとも、間隙７１に配置可能となっている。つまり、マイクロミラー８３は、切欠７３を必要としない高い開口率で形成されている。
【００３７】
このように構成される光変調素子アレイ２００において、電極層を備えたマイクロミラー８３は、電極層と、固定電極８５ａ，８５ｂとに電圧が印加されたとき発生する静電気力によって傾動する。即ち、固定電極８５ａ，８５ｂは、ヒンジ部６７を挟んで対称に配置され、電極層と固定電極８５ａ，８５ｂとの間の印加電圧に応じてマイクロミラー８３が回転変位する。
【００３８】
次に、この光変調素子アレイ２００の製造方法を説明する。
図４は図２に示した回転変位型光変調素子の製造手順を（ａ）〜（ｆ）に表した説明図である。なお、図４は図２のＢ−Ｂ断面を表す。
先ず、図４（ａ）に示す様に、基板６３の上に第１導電膜９１をパターニングする。第１導電膜９１は、アルミニウムＡｌ、好ましくは高融点金属を含有したＡ１合金をスパッタで成膜し、その後フォトリソグラフィとエッチングによりパターニングされ、固定電極８５ａ，８５ｂとなる。
【００３９】
なお、第１導電膜９１を成膜する前に、Ｓｉ基板等の基板６３上にＣＭＯＳ駆動回路（図示せず）を形成し、その上にＳｉＯ2絶縁膜（図示せず）を形成してその表面をＣＭＰ等で平坦化し、その後に駆動回路の出力を素子の各電極と接続するためのコンタクトホール（図示せず）を形成しておく。
【００４０】
次に、図４（ｂ）に示すように、第１犠牲層としてポジ型のレジスト９５を塗布し、ヒンジ支持部６９となる箇所に第１コンタクトホール９６を形成し、ハードベークする。ハードベークは、ディープ（Ｄｅｅｐ）ＵＶを照射しながら２００℃を超える温度で行う。これにより、後工程の高温プロセスにおいてもその形状を維持し、レジスト剥離溶剤に不溶となる。また、べーク時のリフロー効果により、下地膜の段差に依らずレジスト表面は概ね平坦となるが、更なる平坦化には第１コンタクトホール９６の形成前にエッチバックや研磨法を用いる。
【００４１】
この第１犠牲層９５は、後述の工程で除去される。したがって、ハードベーク後のレジスト９５の膜厚は将来の固定電極８５ａ，８５ｂとヒンジ部６７の空隙を決定する。なお、犠牲層としてレジスト９５の代わりに感光性ポリイミドも使用可能である。
【００４２】
次に、図４（ｃ）に示す様に、第２導電膜９７として第２のアルミ薄膜（好ましくは高融点金属を含有したアルミ合金）をスパッタにより成膜する。第２導電膜９７はフォトリソグラフィとエッチングにより、ヒンジ部６７、ヒンジ支持部６９となる所望の形状にパターニングされる。アルミのエッチングは、アルミエッチャント（リン酸、硝酸、酢酸の混合水溶液）によるウェットエッチング、または塩素系ガスによるＲｌＥドライエッチングによってなされる。
【００４３】
次に、図４（ｄ）に示すように、第２犠牲層としてポジ型のレジスト９９を塗布し、マイクロミラー支持部８７となる箇所に第２コンタクトホール１０１を形成し、ハードベークする。ハードベークはＤｅｅｐ ＵＶを照射しながら２００℃を超える温度で行う。これにより後工程の高温プロセスにおいてもその形状を維持し、またレジスト剥離溶剤に不溶となる。また、ベーク時のリフロー効果により、下地膜の段差に依らずレジスト表面は概ね平坦となるが、更なる平坦化には第１コンタクトホール１０１の形成前にエッチバックや研磨法を用いる。この第２犠牲層９９は、後述の工程で除去される。従って、ハードベーク後のレジストの膜厚は従来のマイクロミラー８３とヒンジ部６７の空隙を決定する。なお、犠牲層として上記レジスト９９の代わりに感光性ポリイミドも使用可能である。
【００４４】
次に、図４（ｅ）に示すように、第３導電膜として第３のアルミ薄膜（又はアルミ合金）１０３をスパッタにより成膜する。第３導電膜１０３はフォトリソグラフィとエッチングによりマイクロミラー８３となる所望の形状にパターニングされる。アルミのエッチングは、アルミエッチャント（リン酸、硝酸、酢酸の混合水溶液）によるウェットエッチング、又は塩素系ガスによるＲｌＥドライエッチングによってなされる。
【００４５】
最後に、図４（ｆ）に示す様に、酸素系ガスのプラズマエッチング（アッシング）により、第１、第２犠牲層９５，９９であるレジスト層を除去して空隙を形成することで、所望構造の回転変位型光変調素子８１が形成される。
【００４６】
以上が、回転変位型光変調素子８１の形成工程であるがマイクロミラー８３、マイクロミラー支持部８７、ヒンジ部６７、マイクロミラー支持部６９、固定電極８５ａ，８５ｂの構造材料はアルミ以外に導電性を有するものであってもよい。例えば、結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、金属（Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｉなど）、金属シリサイド、導電性有機材料などが好適に使用可能である。また、前記導電部材上に保護用の絶縁膜（例えばＳｉＯ2、ＳｉＮｘ）を積層してもよい。また、ＳｉＯ2、ＳｉＮｘ，ＢｓＧ、金属酸化膜、ポリマーなどの絶縁性の薄膜に金属などの導電性薄膜を積層したハイブリッド構造も使用可能である。
【００４７】
また、上記では、犠牲層としてレジスト材を用いたが、これに限らない。例えば、アルミ、Ｃｕ等の金属、ＳｉＯ2等の絶縁性材料なども犠牲層として好適である。この場合、構造材には犠牲層を除去する際に腐食やダメージを受けない材料が適宜選択される。
【００４８】
さらに、犠牲層除去方法には、上述したドライエッチング（プラズマエッチング）の他に、公知の構造材と犠牲層の組合せによってはウェットエッチングも使用可能である。なお、ウェットエッチングの場合は、エッチング後のリンス，乾燥工程で構造体が表面張力によりスティッキングを起こさない様に、超臨界乾燥法、又は凍結乾燥法による乾燥法が好ましい。その他、本発明の主旨に沿うものであれば、構造，材料，プロセスは例に挙げた限りではないことはいうまでもない。
【００４９】
したがって、この光変調素子アレイ２００によれば、マイクロミラー８３を、ヒンジ部６７とマイクロミラー支持部６９の上方に浮上させて配置することが可能となる。即ち、ヒンジ部６７とマイクロミラー支持部６９の配設される下層とは別の上層に、マイクロミラー８３のみを配設できる配設スペースが確保される。これにより、同一平面でヒンジ部、マイクロミラー支持部、マイクロミラーを配設していた従来構造に比べ、ヒンジ部、マイクロミラー支持部の配設スペース分、マイクロミラー８３の面積を拡大させることができ、光変調における光利用効率が高められる。
【００５０】
また、ヒンジ部６７の軸方向長さをさらに伸ばすことができ、これによっても駆動の低電圧化と高速応答性が高められる。
【００５１】
次に、本発明に係る光変調素子アレイの第３の実施の形態を説明する。
図５は可動膜を備えた第３の実施の形態による光変調素子アレイの平面図、図６は図５のＤ−Ｄ断面を（ａ）、Ｅ−Ｅ断面を（ｂ）、Ｆ−Ｆ断面を（ｃ）に表した構成説明図である。なお、図１、図２に示した部材と同等の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。
この光変調素子アレイ３００は、複数の回転変位型光変調素子１１１によってアレイ化されている。回転変位型光変調素子１１１は、基板６３（図６参照）の上方に設けられたマイクロミラー８３と、このマイクロミラー８３を傾動自在に支持するヒンジ部６７と、ヒンジ部６７の端部６７ａを基板６３に接続するマイクロミラー支持部６９と、可動膜１１３とを有する。
【００５２】
光変調素子アレイ３００は、回転変位型光変調素子１１１が、マイクロエレクトロメカニカル技術を用いて直交する第１、第２の方向（図４中のＸ，Ｙ方向）に２次元配列されている。この第１、第２の方向は、全画素分のデータが書込まれて形成された画像の行方向又は列方向のいずれの方向であってもよい。
【００５３】
回転変位型光変調素子８１は、第１の方向Ｘでは直線状に並設されるとともに、第２の方向Ｙでは、第２の方向Ｙで隣接する回転変位型光変調素子１１１に対して、略１／２素子分（図５に示す寸法ｈ分）、第１の方向Ｘに位相をずらされて千鳥配列されている。回転変位型光変調素子１１１では、ヒンジ部６７が、第２の方向Ｙと平行に形成されている。それぞれの回転変位型光変調素子１１１におけるヒンジ部６７の端部６７ａは、第１の方向Ｘで隣接する回転変位型光変調素子６１の間隙７１に配置されている。
【００５４】
また、回転変位型光変調素子１１１は、ヒンジ部６７が、基板６３とは反対側に突出したマイクロミラー支持部８７を有している。マイクロミラー８３は、このマイクロミラー支持部８７を介してヒンジ部６７に接続されている。マイクロミラー８３は、このマイクロミラー支持部８７によって浮上した位置に配設されることで、ヒンジ部６７及びマイクロミラー支持部６９より高く配置されている。これにより、ヒンジ部６７の端部６７ａ及びマイクロミラー支持部６９は、マイクロミラー８３に切欠７３（図１参照）を設けなくとも、間隙７１に配置可能となっている。つまり、マイクロミラー８３は、切欠７３を必要としない最大面積で形成されている。
【００５５】
さらに、ヒンジ部６７には上記の可動膜１１３が設けられている。可動膜１１３は、不図示の電極層を有し、かつヒンジ部６７からマイクロミラー８３に沿って平行に延出して、ヒンジ部６７に接続されている。なお、図６（ｂ）に示すように、Ｅ−Ｅ断面位置では、可動膜１１３は、ヒンジ部６７の上面に、ヒンジ部６７と略同一幅で形成されている。そして、基板６３上には、ヒンジ部６７を挟む少なくとも片側の可動膜１１３の電極層に対峙するようにして固定電極が設けられている。本実施の形態では、図６（ｃ）に示すように、ヒンジ部６７を挟む左右の可動膜１１３の電極層に対峙するようにして、一対の固定電極８５ａ，８５ｂが設けられている。
【００５６】
この光変調素子アレイ３００によれば、可動膜１１３の電極層と固定電極８５ａ，８５ｂとの間で静電気力が発生し、この静電気力がマイクロミラー８３の変位駆動源となる。即ち、マイクロミラー自体より基板６３側に近い可動膜１１３に静電気力を発生させることができるので、より大きな静電気力が得られる。これにより、一層の低電圧化が実現可能になるとともに、マイクロミラー８３の応答速度もより向上させることができる。
【００５７】
なお、前述の実施例に記載された構成以外に本発明の主旨に沿うものであれば如何なる構成でもよい。例えば、駆動電極は基板上に配置されるが、マイクロミラー又は可動膜より基板側であればその位置は何れでもよい。また、ヒンジ、ヒンジ支持部、マイクロミラー支持部は、実施例の形状でなくてもよい。
また、実施例では、光機能膜としてマイクロミラーを用いて、光偏向を利用した反射型光変調素子の例を示したが、光回折、光干渉等の他の光学機能を利用した反射型光変調素子でもよい。
さらに光機能膜として遮光膜を用い、光シャッタ機能を利用した透過型光変調素子でもよい。この他、光機能膜として透過型の光干渉膜を用いて入射光の波長選択性を利用した透過型光変調素子でもよく、他の光機能を利用した透過型光変調素子でもよい。なお、透過型の光変調素子の場合は、透過性の基板を用いる。また、透過型の光変調素子の場合、入射側にマイクロレンズを用いることにより入射光を絞って光変調面積を小さくしてより一層の高速化を図ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】回転変位型光変調素子を千鳥配列した第１の実施の形態による光変調素子アレイの平面図である。
【図２】マイクロミラーをマイクロミラー支持部によって浮上配置させた第２の実施の形態による光変調素子アレイの平面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面を（ａ）、Ｃ−Ｃ断面を（ｂ）に表した構成説明図である。
【図４】図２に示した回転変位型光変調素子の製造手順を（ａ）〜（ｈ）に表した説明図である。
【図５】可動膜を備えた第３の実施の形態による光変調素子アレイの平面図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ断面を（ａ）、Ｅ−Ｅ断面を（ｂ）、Ｆ−Ｆ断面を（ｃ）に表した構成説明図である。
【図７】従来の捩れヒンジ型回転変位型光変調素子の斜視図である。
【図８】図７に示した回転変位型光変調素子の動作説明図である。
【図９】図７に示した回転変位型光変調素子を用いた光変調素子アレイの平面図である。
【図１０】ヒンジの上方にマイクロミラーを配置した従来の光変調素子アレイの斜視図である。
【図１１】ヒンジの上方にマイクロミラーを配置した従来の他の光変調素子アレイの分解斜視図である。
【図１２】画素を千鳥配列とした従来の光変調素子アレイの平面図である。
【符号の説明】
【００５９】
６１，８１，１１１  回転変位型光変調素子
６３  基板
６７  ヒンジ部
６７ａ  端部
６９  マイクロミラー支持部
７１  間隙
８３  マイクロミラー
８５ａ，８５ｂ  固定電極
８７  マイクロミラー支持部
１００，２００，３００  光変調素子アレイ
１１３  可動膜
Ｘ，Ｙ  第１、第２の方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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