(57)【要約】本発明はパターン化された反射面をデバイス及びシステムに関する。主反射領域及び間隙領域でパターン化されている。間隙領域は隣接する主反射領域内の反射材料の間の仕切りを与える。反射領域の間の仕切りは、強い光源に晒された反射面の領域内の反射材料の劣化を導く原子束を低減させる。主反射領域は、アルミニウム、銀、金、又はプラチナのような反射材料から形成されていることが好ましい。間隙領域は空き部分を残すか、或いは、非反射性、反射性、又は半反射性である第２材料により被着されている。パターン化された反射面は、細長いリボンのようなマイクロ構造体上に形成されていることが好ましい。パターン化リボン構造体は、好ましくは格子ライトバルブデバイスにおける複数のパターン化されたリボン構造体の１つである。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を制御可能に反射するデバイスであり、反射面を有する可動構造体を備え、その反射面は各々が間隙領域により隔てられた反射領域を含むデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記反射区画が、アルミニウム、金、銀からなるグループから選択された金属から形成されているデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記可動構造体が、５０乃至５００ミクロンの範囲の長さ及び１．０乃至６．０ミクロンの範囲の幅を有するリボン構造体であるデバイス。
【請求項４】
請求項３に記載のデバイスにおいて、前記リボン構造体が、Ｓｉ基材料から形成されているデバイス。
【請求項５】
請求項４に記載のデバイスにおいて、前記Ｓｉ基材料が、Ｓｉ，ＳｉＯ２，及びＳｉ３Ｎ４からなるグループから選択されているデバイス。
【請求項６】
請求項３に記載のデバイスにおいて、前記反射領域が、前記リボン構造体の長さに沿って１乃至３０ミクロンの範囲にあるデバイス。
【請求項７】
請求項６に記載のデバイスにおいて、前記反射領域が、実質的に等しい長さであるデバイス。
【請求項８】
請求項６に記載のデバイスにおいて、少なくとも１つの前記反射領域が、少なくとも１つの他の反射領域とは異なる長さを有するデバイス。
【請求項９】
請求項３に記載のデバイスにおいて、反射領域の間の間隙領域が、リボンの長さに沿って０．１乃至２．０の範囲にあるデバイス。
【請求項１０】
請求項２に記載のデバイスにおいて、前記間隙領域内に配置された高融点金属を更に備えるデバイス。
【請求項１１】
請求項９に記載のデバイスにおいて、前記高融点金属がプラチナであるデバイス。
【請求項１２】
光学デバイスであって、反射光のための活性領域を有する反射性リボン構造体を備え、その活性領域は、間隙により隔てられた複数の主反射領域を含み、その間隙は前記リボンの全活性領域の１０％以下である光学デバイス。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光学デバイスにおいて、前記反射リボン構造体が、格子ライトバルブのリボン構造体であり、複数の反射性リボン構造体を含み、複数のリボン構造体が入射光源を調整するように制御可能に可動である光学デバイス。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光学デバイスにおいて、前記複数のリボンが、波長を有する入射光源と強め合い干渉と弱め合い干渉とについての状態の間を切り替えるように波長の４分の１倍の距離で可動である光学デバイス。
【請求項１５】
請求項１２に記載の光学デバイスにおいて、前記主反射領域が、アルミニウムにより被覆されている光学デバイス。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光学デバイスにおいて、前記間隙がプラチナを備える光学デバイス。
【請求項１７】
光モジュレータを備えるシステムであり、その光モジュレータは波長を有する入射光源と強め合い干渉と弱め合い干渉とについての状態の間を切り替えるように波長の４分の１倍の距離で可動である複数の可動リボン構造体を含み、そのリボン構造体は、反射領域を含み、この反射領域はその全体に亘って交互に分布する第１材料と第２材料とから形成されているシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、第１材料が、アルミニウム、金、銀、プラチナからなるグループから選択された金属を含むシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記リボン構造体が、Ｓｉ基材料から形成されているシステム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムにおいて、前記Ｓｉ基材料が、Ｓｉ，ＳｉＯ２，及びＳｉ３Ｎ４からなるグループから選択されているシステム。
【請求項２１】
請求項１７に記載のシステムにおいて、λが８００ナノメータと４０００ナノメータとの間であるシステム。
【請求項２２】
マイクロ構造体上に熱安定性反射面を形成する方法であって、
ａ．マイクロ構造体上に反射面を形成する段階と、
ｂ．反射領域及び間隙を形成するように反射面をパターン化する段階とを含む方法。
【請求項２３】
請求項２３に記載の方法において、前記マイクロ構造体が、実質的に一定幅を有する細長いリボン構造体である方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法において、前記反射金属が、アルミニウム、金、銀、プラチナからなるグループから選択されている方法。
【請求項２６】
請求項２２に記載の方法において、前記間隙が、前記リボン構造体の幅を横断して均一にパターン化されている方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、前記間隙が、前記リボン構造体の長さに沿って均一にパターン化されている方法。
【請求項２８】
請求項２５に記載の方法において、前記間隙が、ＦＩＢ、湿エッチ、乾エッチからなるグループから選択された方法により反射金属層へパターン化されている方法。
【請求項２９】
ａ．選択された波長を有する光ビームを生成する手段と、
ｂ．光ビームから光を調整する手段であり、この手段はパターン化された反射面を有する複数のリボンを含み、その各反射面は間隙区画により隔てられた高反射率領域を含み、光ビームからの複数の光の部分は、パターン化された反射面を有する複数のリボンを含み、その各反射面は間隙区画により隔てられた高反射率領域を含み、リボンの複数の部分は反射面に入射する光ビームを有する光ビームから光を調整するように選択的に可動であるシステム。
【請求項３０】
請求項２９に記載のシステムにおいて、前記リボンの部分が、選択されたリボンと、このリボンに接続された基板とに跨ってバイアス電圧を適用することにより選択的に可動であるシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は鏡反射を用いる光学デバイスに関する。更に詳しくは、本発明は鏡反射を通じて光を調整するマイクロデバイスに関する。
【０００２】
発明の背景
鏡反射は、ミラー構造を有する多数のマイクロマシンデバイスにおいて光ビームを調整して指向させるために用いられている。
例えばミラー構造を有するマイクロマシンデバイスは光スイッチに用いられている。格子ライトバルブは幾つかのミラー構造を有し、これらは入射光ビームを選択的に移動させて調整する。格子ライトバルブは、ディスプレイ、印刷、光学及び電気技術におけるアプリケーションを有する。
【０００３】
格子ライトバルブはリソグラフ及びエッチング技術を用いてＳｉ基材料からマイクロ製造されている。格子ライトバルブは、複数のリボン構造体（このリボン構造体は複数のリボンの間に駆動バイアス電圧を印加することにより選択的に移動する）と、このリボン構造体に接続された基板構造体とを有するように構成されている。リボン構造体の上面、及び或る例においては基板の上面には、アルミニウム層などの薄い反射被覆又は層が設けられている。層又は被覆の反射率は強い光源に長期間晒された後には劣化する傾向にあるので、このようなデバイスを使用できるアプリケーションには制約がある。
【０００４】
おそらく、リボン構造体の反射率の観察された劣化は、少量の吸収光により誘発された熱勾配の結果であろう。
【０００５】
従って、反射面の観察された劣化を低減するためには、リボンが強い光源に対する長期間の露出を被ることが要請されるアプリケーションに使用するときには、格子ライトバルブを冷却する必要がある。このことは、デバイス又はシステムが冷却コンプレッサ及び循環器などの冷却機構を有することを必要とする。光に対する長期間の露出に対しても安定した反射率を示すミラー構造を有するマイクロマシンが要請される。更に、レーザー光源のような強い光源に対する長期間の露出によっても実質的な劣化を示さない複数の反射リボン構造体を有する格子ライトバルブが要請される。
【０００６】
発明の概要
本発明は鏡反射を与える表面を有する光学デバイス及びシステムに関する。更に詳しくは、本発明は光ビームを鏡反射を通じて調整又は指向させるマイクロ構造体に関する。本発明によれば、マイクロ構造体はパターン化された反射面を有する。この反射面は反射材料から形成された一次反射領域によりパターン化されている。この一次反射領域は間隙領域により隔てられている。反射面は反射材料の原子束又は原子移動により誘発された熱勾配を低減するようにパターン化されている。従ってパターン化された反射面は、強い光源に対する長期間の露出による反射率の低減された劣化を示す。マイクロデバイスは、光ビームに対してマイクロ構造体を制御可能に移動させることにより、光ビームを調整するように構成されていることが好ましい。
【０００７】
マイクロ構造体は、矩形又は円形を含む任意の数の不規則又は規則的形状を持つことができる。好ましくは、マイクロ構造体は、延伸されたリボン構造体であり、その活性部分は実質的に一定の幅を有する。リボン構造体は好ましくは格子ライトバルブ又はマイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）内の複数のリボン構造体の一つである。
【０００８】
リボン構造体は好ましくは５０乃至１０００ミクロンの範囲の長さ及び１．０乃至１０．０ミクロンの範囲の幅を有する。リボン構造体は好ましくはＳｉ基材料、例えばＳｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４又はそれらの組み合わせから形成されている。このリボン構造体は、リソグラフィックエッチング技術又は他の適切な方法を用いて形成されている。リボン構造体にはリボンの活性部分におけるパターン化された反射面が設けられている。好ましくは、パターン化された反射面は区画化されたパターンを有し、ここで反射面は線形間隙領域により隔てられた主反射領域を有する。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、リボン要素の表面上に反射材料の連続層を被着することにより、リボン構造体にパターン化された反射面を設け、主反射領域と間隙領域とを形成するように層をパターン化する。これに代えて、反射材料をリボン要素の表面に選択的に被着して、正又は負のマスクを通じて反射領域を形成する。反射材料は好ましくは反射金属であり、これはプラチナ又はその合金としてもよい。
【００１０】
反射領域は好ましくはリボン構造体の長さに沿って３．０乃至３０ミクロンである。主反射領域は寸法及び面積がほぼ等しい。代替的には、主反射領域は寸法及び面積が様々である。間隙領域は好ましくはリボンの長さに沿って０．１ミクロンと２．０ミクロンとの間である。間隙領域は寸法及び面積がほぼ等しい。代替的には、間隙領域は寸法及び面積が様々である。更に、主反射領域及び間隙領域の分布はリボンの長さに沿って対称又は非対称である。好ましくは、間隙領域はリボン構造体の活性部分に対応する全表面領域の１０％以下を占める。更に間隙領域は、好ましくはリボン構造体の全幅に亘って延在して、主反射領域内の反射材料を隣接する主反射領域内の反射材料から完全に隔離する。
【００１１】
本発明によれば、間隙領域は、隣接する反射領域の間の原子種の束(flux)又は移動を低減する任意の数の材料から形成されている。不均質界面のみならず、隣接する主反射領域の間の空間は、最終的には薄い反射の劣化をもたらす原子束又は移動を緩和又は低減すると信じられる。従って、間隙領域は空位を残して露出されたＳｉ基リボン層を有するか、或いは、間隙を第２の材料で被覆又は充填する。第２材料は、主反射領域を形成するのに用いられた反射材料とは異なる材料である。第２材料は非反射材料、反射材料、又は半反射材料である。例えば第２材料は、主反射領域を形成するのに用いた材料に依存して、アルミニウム、銀、金、プラチナまたはそれらの組み合わせである。好ましい実施形態においては、間隙領域にはプラチナのような高融点金属が設けられている。
【００１２】
本発明によれば、格子ライトバルブは上述のようにパターン化又は区画化されたリボン構造体を有する。リボンの選択された部分は、距離ｎ（λ／４）ごとに移動させて波長λを有する光源を調整するように構成されている。好ましくは、リボンの選択部分は、選択されたリボンと、リボンに接続された基板との間に交番バイアス電圧を印加することにより選択的に移動する。
【００１３】
本発明の詳細な説明
本発明は入射光源を調整する反射面を有するデバイス及びシステムを指向する。本発明は、強い光源の長時間露出に対して安定なマイクロミラーデバイスを製作するのに有益である。本発明は、レーザー光源を調整する反射面を有する複数のリボン構造体を持つ格子ライトバルブを製作するのに特に有益である。
【００１４】
図１ａを参照すると、米国特許第５，３１１，３６０号に説明された格子ライトバルブ構造体は、基板１０２上に空間的に配置された複数の可動リボン１００を有する。表面１０４は、リボン上部及びリボンの間の基板の領域に対応しており、反射性である。表面１０４は、反射材料（例えば銀又はアルミニウム）の薄膜を基板１０２及びリボン１００上に被着することにより反射性に製作することができる。リボン及び基板構造体はシリコン基材料からマイクロ製造されている。基板１０２の反射面１０４とリボン１００の反射面１０４との間の高差は、図１ａに示すようにリボン１００が上部位置にあるときλ／２になるように構成されている。波長λを有する光が反射面１０４の余角に入射するとき、基板１０２及びリボン１００の表面から反射した光は同位相になる。基板１０２の反射面１０４に入射する光は、リボン１００の反射面１０４に入射する光よりもλ／２移動する。次いで、基板１０２の反射面１０４から反射して戻る光の部分は、１つの全波長λの総計について付加的なλ／２移動して戻る。従って、反射面１０４の余角は波長λを有する入射光源に対するミラーとして機能する。
【００１５】
リボン１００と基板１０２との間に適切なバイアス電圧を印加することにより、図１ｂに示すようにリボン１００の部分は基板１０２へ向かって移動して接触する。リボン１００の厚さＴｒをλ／４にして、距離１０３’もまたλ／４になるように設計されている。図１ｂに示すように波長λを有する光が下方位置でリボン１００へ面１０４及び１０４’へ入射したとき、リボン１００の面１０４’から反射した光の部分は、基板１０２の面１０４’から反射した光の部分とは位相外れであるので、弱め合い干渉の状態が形成される。図１ａに示すような強め合い干渉についての位置と、図１ｂに示すような弱め合い干渉との間でリボンを交番させることにより、格子ライトバルブは、波長λを有する入射光源からの反射光の強度を調整する能力がある。
【００１６】
格子ライトバルブデバイスではその製造工程及び設計の双方に幾つかの進展がなされている。例えば回折格子ライトバルブ及びその利点は、米国特許第５，８４１，５７９号及び米国特許第５，８０８，７９７号（共にBloom et al.,へ発行されている）に説明されており、その内容は本明細書に参照により組み込まれている。図２ａ−ｂは平坦な回折格子ライトバルブ及びその作動の断面図である。平坦な回折格子ライトバルブは、概ね同一の反射面にある交番リボン２０６及び２０７の少なくとも２つのセットを有する。
【００１７】
図２ａを参照すると、リボン２０６及び２０７は基板構造体２０２上に距離２０５をもって懸架されている。リボン２０６及び２０７にはそれぞれ反射面２０４及び２０５が設けられている。好ましくは、基板２０２の面又はその部分も反射面２０８を有する。基板２０８の反射面とリボン２０４及び２０５の反射面とは、入射光源のλ／２倍にほぼ等しい距離で隔てられるように構成することが好ましい。従って面２０４，２０５及び２０８の余角から反射した光の部分は、等位相で強め合い干渉であるので、最大強度が観察される。操作においては、平坦回折格子ライトバルブは、リボン２０６の第１のセット又はリボン２０７のセットを互いに関してλ／４に相当する距離だけ移動させることにより、強め合い干渉と弱め合い干渉とについての状態の間で交番する。
【００１８】
操作の１つのモードにおいては、光は交番リボンの１つのセットを交番リボンの静止セットに関して移動させることにより調整される。移動したリボンは活性リボンと称し、静止リボンは偏倚リボンと称する。活性リボンは機械的手段を含む任意の数の手段により可動であるが、好ましくは、活性リボンと基板とに跨る有効バイアス電圧を印加して活性リボンと基板との間のクーロン引力及び／又は斥力を形成することにより可動とする。
【００１９】
ここで図２ｂを参照すると、有効バイアス電圧がリボン２０７の活性と基板２０２とに跨って適用されたとき、リボン２０７は、λ／４倍にほぼ等しい距離２０３だけ偏倚リボン２０６に関して移動する。従って、活性リボン２０７の面２０５’から反射した光の部分は、偏倚リボン２０６の面２０４で反射した光の部分と破壊的に干渉する。格子ライトバルブは、他の操作モードにおける波長λを有する入射光源を調整するように構成してもよいことは当業者には明らかであろう。例えば、リボン２０６と２０７との両方のセットは、強め合い干渉と弱め合い干渉とについての状態の間で交番させる目的で、λ／４倍に移動して隔てられるように構成してもよい。
【００２０】
図１ａ−ｂ及び図２ａ−ｂに示した格子ライトバルブは単なる例示である。格子ライトバルブの他の設計は、基板に接触しないか、及び／又は基板の両端に取り付けられていないリボン構造体を有する。例えば本発明によるリボン構造体は単独の端部により基板へ取り付けられて接続されて、リボンの中央部分を中心で貫通して基板へ接続されるか、或いはリボンに沿った幾つかの位置において基板素子へ接続される。
【００２１】
光源が反射面（例えば格子ライトバルブ内のリボン構造体の反射面）へ強く入射するとき、光の殆どは反射する。しかしながら、反射面がもはや１００パーセント反射率ではなく、光の小部分は反射面により吸収される。一般に、吸収された光の小部分は熱エネルギー又は熱に変換されて、これは最終的にはリボン構造体上の薄い反射膜の劣化をもたらす。
【００２２】
反射面の熱劣化を起こす２つの機構がある。１つの機構はヒロック（hillock）成長であり、熱は反射層内の原子種を微小領域構造体へクラスター化する。第２の機構は、本明細書で原子束と称するものであり、反射面を横断して熱劣化が存在するときに起こる。例えば、アルミニウムは熱勾配の条件下では原子束を経験し、アルミニウム原子種は反射面の高温部分から面の低温部分へ移動する。
【００２３】
リボンが長時間に亘って強い光に晒されたときには、原子束は格子ライトバルブ内に典型的に観察される。熱勾配は２つの理由によりリボンを横断して生じる。先ず、通常はリボン全体が光源に晒されることはなく、非露出領域が露出領域よりも低温にとどめ、高温露出領域と低温非露出領域との間の熱勾配を設定する。第２に、基板に接続されたリボン構造体の部分は、より効果的に熱を分散できるので、これらの部分を低温に保つ。原子束は殆どの場合に反射材料からリボン構造体の露光部分を完全に減損させるように生じる。
【００２４】
一般に、本発明は反射材料の薄層を有するマイクロミラー構造体における原子束を低減させる方法に関する。例えば、原子束はリボン構造体内でパターン化又は区画化により低減されており、リボン構造体の反射面は間隙領域により隔てられた分離された主反射領域へ仕切られる。間隙領域は、原子を隔絶された構造体へ閉じ込めることによりリボン構造体の間隙領域上へ原子種を移動させる機構を有効に排除するので、リボン構造体の活性露出領域における反射材料減損が防止される。
【００２５】
図３ａは、支持構成３０５及び３０５’を通じてリボン３０６の両端により基板構造体３０２上に懸架された単独リボン構造体３０９の断面属面図３００である。既に説明したように、リボン３０６は、リボン３０６の長さに沿って任意の他の位置における単独又は複数の支持構成により基板構造体３０２上に交互に懸架されている。リボン３０６は距離３０５だけ基板表面３０８から隔てられている。リボンは好ましくはｎ（λ／４）に対応する距離３０５の部分を移動させるように構成されている。
【００２６】
リボン３０６、支持構成３０５及び３０５’並びに基板素子３０１は好ましくはリソグラフィック及びエッチング技術を用いてシリコン基材料から形成されている。シリコン基材料はＳｉ，ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４又はこれらの組み合わせである。リボン３０６には反射層３０４が設けられている。本発明によれば、後述するように反射層３０４はパターン化されている。基板素子３０１も好ましくは反射層３０８を有する。反射層３０４及び３０８は好ましくはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ又はこれらの合金から形成されている。反射層３０４及び３０８は好ましくは３００乃至３０００オングストロームの範囲の厚さ、より好ましくは５００乃至１０００オングストロームの範囲の厚さに被着されている。リボン構造体３０９の活性部分３０７は、リボン構造体３０９の光源へ晒される部分に対応する。
【００２７】
図３ｂは単独リボン構造体３００の上面図である。リボン構造体３００は好ましくは５０乃至５００ミクロンの範囲の長さＬ及び１．０乃至６．０ミクロンの範囲の幅Ｗを有する。使用においては、リボン３０６の活性部分３０７は光源（図示せず）へ晒される。光の殆どは表面３０４により反射される。光の小部分は表面３０４により吸収されて、リボン３０６の長さＬに沿って熱勾配を生成する熱エネルギへ変換する。典型的には、熱勾配は反射面３０４の高温中央部分Ｃから反射面３０４の低温外側部分Ｏ１及びＯ２へ延出する。
【００２８】
図３ｃは、強い光源に長期間晒された後の連続反射層３０４を有するリボン構造体３０９の模式的側面図を示す。強い光源に対して長期間晒された後は、層３０４上の反射材料は反射層３０４の中央部分Ｃから反射面３０４及び３０４’による図示の外側部分Ｏ１及びＯ２へ移動する。実際に、層３０４の中央部分Ｃにおける反射材料の減損は完全になり得るので、中央部分Ｃはもはや入射光を反射しなくなる。
【００２９】
図３ｄはパターン化又は区画化された反射面３０７を有するリボン構造体３０９’の模式的側面図を示す。強い光源に対して長期間晒された後は、リボン構造体３０９’の活性領域３０７からの反射材料の識別可能な減損は少ないか或いは皆無である。本発明によれば、反射層３０７のパターン化又は区画化は、湿エッチング及び集束イオンビーム技術を含む適切な方法により達成される。パターン化は、図３ａに示された連続反射層３０４に比べてリボン構造体３０９’の活性領域３０７’における全反射面領域をより少なくすることができる。従って間隙領域３１１の間隔及び又は面積を最小化して、間隙領域３１１が反射層３０７の全表面積の少量を占めるようにする必要がある。これに代えて、間隙領域３１１はパターン化処理で失われた反射面面積を取り戻す第２の反射材料で充填される。
【００３０】
図４ａは本発明のパターン化された反射面４０７を有するリボン構造体４００の切り欠き斜視図である。リボン４０２はシリコン基材料、例えばＳｉ，ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４又はこれらの組み合わせから形成されている。反射材料は、リボン４０２上にスパッタリング、蒸着被着、又は他の適切な方法により、好ましくは５００乃至１０００オングストローム厚の反射層を形成するように被着されている。反射材料は好ましくはＡｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ又はこれらの合金である。反射層は、複数の間隙領域４０３，４０５及び４０７により隔てられた複数の主反射領域４０４，４０６，４０８及び４１０によりパターン化されている。好ましくは主反射領域４０４，４０６，４０８及び４１０及び間隙領域４０３，４０５及び４０７は、図示のようにリボン４２の全幅に亘って延在している。更に、間隙領域４０３，４０５及び４０７は好ましくは主反射領域４０４，４０６，４０８及び４１０を完全に隔てる。本発明の実施形態によれば、間隙領域４０３，４０５及び４０７は、下にあるリボン構造体４０２の露出面領域である。
【００３１】
ここで図４ｂを参照すると、本発明の代替的実施形態において、間隙領域４０３’，４０５’及び４０７’は第２材料から形成されており、これは図４ａに示すように間隙領域４０３，４０５及び４０７へ被着されている。第２材料は反射材料、非反射材料、半反射材料である。但し、第２材料は、主反射領域４０４，４０６，４０８及び４１０を形成するのに用いた材料とは異なる材料である。間隙領域４０３’４０５’及び４０７’は、主反射領域４０４，４０６，４０８及び４１０と間隙領域４０３’４０５’及び４０７’との間に不均質界面を与え、これは原子束を低減させる。本発明の好ましい実施形態によれば、第２材料は高融点金属、例えばプラチナである。
【００３２】
図５は、活性部分５００の幅５０６に跨る方式で実質的に平行に配置された複数のリボン５０１を有する格子ライトバルブの活性部分の模式図を示す。リボン５０１は、好ましくは、下にある基板の露出部分に対応する仕切り領域５０３により等間隔に隔てられている。仕切り領域５０３は好ましくは反射性である。リボン５０１の各々は複数の間隙領域５０５によりパターン化されており、その間隙領域５０５は複数の主反射領域５０７により隔てられている。本発明の好ましい実施形態によれば、間隙領域５０５と反射領域５０７とは、リボン５０１の長さ５０７に沿う長さにおいて等しいか概ね等しい。更に、リボン５０１の各々は活性領域５００の幅５０６に沿う実質的に同様な形式でパターン化されていることが好ましい。反射領域５０７は、好ましくは各リボン長さ５０６に沿って１乃至３０ミクロンの範囲であり、更に好ましくは各リボン５０１の長さ５０７に沿って２５ミクロン以下である。間隙領域は好ましくは各リボン５０１の長さ５０７に沿って０．１乃至２．０ミクロンであり、更に好ましくは各リボン５０１の長さ５０７に沿って１．０ミクロン以下である。間隙領域５０５は、その累積計上がリボン５０１の全反射面の１０％未満であることも好ましい。
【００３３】
図６ａ−ｂは本発明の代替的実施形態による反射面でパターン化されたリボン構造体を示す。図６ａは、複数の反射領域６０３及び６０５により隔てられた複数の間隙領域６０７，６０９，６１１及び６１３でパターン化されたパターン化リボン構造体６００を示す。反射領域はリボン６００に沿う長さに等しくなく、一方、間隙領域６０７，６０９，６１１及び６１３はリボン６００に沿う長さとほぼ同様である。
【００３４】
図６ｂは複数の反射６０６，６０８，６１０及び６１２でパターン化されたリボン構造体６２５を示す。反射領域はリボン６２５に沿う長さに等しくなく、一方、間隙領域６１７，６１９及び６１２もリボン６２５に沿う長さに等しくない。当業者には反射領域及び間隙領域の任意の数の幾何学的配置が本発明の利点を与えることができることが明らかであろう。
【００３５】
図７は本発明によるパターン化された反射層を有する格子ライトバルブを製作する好ましい方法のブロック図を示す。ステップ７０１において、格子ライトバルブ構造体を形成し、この格子ライトバルブは、選択的に可動に構成された複数のリボン構造体を有する。格子ライトバルブ構造体はリソグラフィック及びエッチング技術を用いてシリコン基材料から形成されることが好ましい。ステップ７０３において、反射材料をリボン表面上に被着して各リボン上に反射材料の連続層を形成し、これは好ましくは３００乃至３０００オングストローム厚であり、更に好ましくは５００乃至１０００オングストローム厚である。反射材料はステップ７０５においてその用いた反射材料に応じてスパッタリング、蒸着その他の適切な方法を用いて被着する。ステップ７０５において、反射材料の連続層はリボン上に間隙領域を形成するようにパターン化されている。連続層はステップ７０３においてその用いた反射材料に応じてウエットエッチング技術、集束イオンビームエッチ又は他の適切な技術を用いてパターン化する。反射材料の層をステップ７０５においてパターン化した後、ステップ７０７において第２材料を間隙領域内に配置する。第２材料で任意の適切な被着方法を用いて間隙領域へ配置する。
【００３６】
本発明は２次元及び３次元における反射面をパターン化するアプリケーションを有する。例えば図８ａ−ｂは本発明の代替的実施形態による２次元パターン化反射面を示す。
【００３７】
図８ａを参照すると、表面は８００であり、反射区画８１１を有する。反射区画８１１は複数の円形反射区画８０１，８０３及び８０５へパターン化されている。円形反射領域８０１，８０３及び８０５は上述したように円形間隙領域８０２及び８０４により隔てられている。
【００３８】
図８ｂを参照すると、表面は８５０であり、反射区画８６１を有する。反射区画８６１は複数の矩形反射領域８５１，８５３及び８５５へパターン化されている。矩形反射領域８５１，８５３及び８５５は矩形領域８０２及び８０４により隔てられている。本発明によれば、パターン化された反射領域は任意の数の規則的又は不規則な形状の反射領域及び間隙領域を有してもよい。更に、反射領域及び間隙領域は同一形状を有する必要はない。
【００３９】
本発明について好ましい実施形態に関して説明した。この開示事項を読んだ後にのみ通常の当業者に明らかになる改良例又は変更例は本願の要旨と目的の範囲内にあるものとみなされる。本発明のパターン化された反射面は格子ライトバルブに限定されるものではなく、多数のマイクロデバイスのために安定した反射面を与えるのに用いてもよい。更に、本発明の実施は、選択された特定の格子ライトバルブ構造に依存するものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１ａ】図1ａは強め合い干渉位置における反射リボンを有する格子ライトバルブの断面図である。
【図１ｂ】図１ｂは図１に示す格子ライトバルブを活性リボンを弱め合い干渉位置へ移動させた状態で示す断面図である。
【図２ａ】図２ａは同一の反射面における活性リボンのセット及び偏倚リボンのセットを有する格子ライトバルブの断面図である。
【図２ｂ】図２ｂは図１に示す格子ライトバルブを偏倚リボンから活性リボンへ移動させた状態で示す断面図である。
【図３ａ】図３ａは基板素子上に懸架された単独のリボン構造体の断面図である。
【図３ｂ】図３ｂは単独のリボン構造体の上面図である。
【図３ｃ】図３ｃは強い輻射源に対して長時間晒された後の連続的反射面を有するリボン構造体の模式的な側面図である。
【図３ｄ】図３ｄは強い輻射源に対して長時間晒された後のパターン化された反射面を有するリボン構造体の模式的な側面図である。
【図４】図４ａ−ｂは本発明によるパターン化された反射面を有するリボン構造体を切り欠いて示す斜視図である。
【図５】図５は本発明の好ましい実施形態による複数のパターン化されたリボン構造体を有する格子ライトバルブ模式的な斜視図である。
【図６】図６ａ−ｂは本発明の代替的な実施形態による反射面でパターン化されたリボン構造体を示す図である。
【図７】図７は本発明によるパターン化されたリボン構造体を製造する方法のブロック流れ図である。
【図８】図８−ｂは本発明の代替的な実施形態による２元的にパターン化された反射面を示す図である。
【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月7日(2003.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を制御可能に反射するデバイスであり、区画化された反射面を有する可動構造体を備え、その区画化された反射面は各々が間隙領域により隔てられた反射領域を含むデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記区画化された反射領域が、アルミニウム、金、銀からなるグループから選択された金属から形成されているデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記可動構造体が、５０乃至５００ミクロンの範囲の長さ及び１．０乃至６．０ミクロンの範囲の幅を有するリボン構造体であるデバイス。
【請求項４】
請求項３に記載のデバイスにおいて、前記リボン構造体が、Ｓｉ基材料から形成されているデバイス。
【請求項５】
請求項４に記載のデバイスにおいて、前記Ｓｉ基材料が、Ｓｉ，ＳｉＯ２，及びＳｉ３Ｎ４からなるグループから選択されているデバイス。
【請求項６】
請求項３に記載のデバイスにおいて、前記区画化された反射領域が、前記リボン構造体の長さに沿って１乃至３０ミクロンの範囲にあるデバイス。
【請求項７】
請求項６に記載のデバイスにおいて、前記区画化された反射領域が、実質的に等しい長さであるデバイス。
【請求項８】
請求項６に記載のデバイスにおいて、少なくとも１つの前記区画化された反射領域が、少なくとも１つの他の区画された反射領域とは異なる長さを有するデバイス。
【請求項９】
請求項３に記載のデバイスにおいて、前記区画化された反射領域の間の間隙領域が、リボンの長さに沿って０．１対２．０の範囲にあるデバイス。
【請求項１０】
請求項２に記載のデバイスにおいて、前記間隙領域内に配置された高融点金属を更に備えるデバイス。
【請求項１１】
請求項９に記載のデバイスにおいて、前記高融点金属がプラチナであるデバイス。
【請求項１２】
光学デバイスであって、反射光のための活性領域を有する区画化された反射性リボン構造体を備え、その活性領域は、間隙により隔てられた複数の主反射領域を含み、その間隙は前記リボンの全活性領域の１０％以下である光学デバイス。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光学デバイスにおいて、前記区画された反射リボン構造体が、格子ライトバルブのリボン構造体であり、複数の区画された反射性リボン構造体を含み、複数の区画されたリボン構造体が入射光源を調整するように制御可能に可動である光学デバイス。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光学デバイスにおいて、前記複数の区画されたリボン構造体が、波長を有する入射光源と強め合い干渉と弱め合い干渉とについての状態の間を切り替えるように波長の４分の１倍の距離で可動である光学デバイス。
【請求項１５】
請求項１２に記載の光学デバイスにおいて、前記反射領域が、アルミニウムにより被覆されている光学デバイス。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光学デバイスにおいて、前記間隙がプラチナを備える光学デバイス。
【請求項１７】
光モジュレータを備えるシステムであり、その光モジュレータは波長を有する入射光源と強め合い干渉と弱め合い干渉とについての状態の間を切り替えるように波長の４分の１倍の距離で可動である複数の区画された可動リボン構造体を含み、その区画化されたリボン構造体は、反射領域を含み、この反射領域はその全体に亘って交互に分布する第１材料と第２材料とから形成されているシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、第１材料が、アルミニウム、金、銀、プラチナからなるグループから選択された金属を含むシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記リボン構造体が、Ｓｉ基材料から形成されているシステム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムにおいて、前記Ｓｉ基材料が、Ｓｉ，ＳｉＯ２，及びＳｉ３Ｎ４からなるグループから選択されているシステム。
【請求項２１】
請求項１７に記載のシステムにおいて、λが８００ナノメータと４０００ナノメータとの間であるシステム。
【請求項２２】
マイクロ構造体上に熱安定性の区画された反射面を形成する方法であって、
ａ．マイクロ構造体上に反射面を形成する段階と、
ｂ．反射領域及び間隙を形成するように反射面をパターン化する段階とを含む方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、前記マイクロ構造体が、実質的に一定幅を有する細長いリボン構造体である方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法において、前記反射金属が、アルミニウム、金、銀、プラチナからなるグループから選択されている方法。
【請求項２５】
請求項２２に記載の方法において、前記間隙が、前記リボン構造体の幅を横断して均一にパターン化されている方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、前記間隙が、前記リボン構造体の長さに沿って均一にパターン化されている方法。
【請求項２７】
請求項２４に記載の方法において、前記間隙が、ＦＩＢ、湿エッチ、乾エッチからなるグループから選択された方法により反射金属層へパターン化されている方法。
【請求項２８】
ａ．選択された波長を有する光ビームを生成する手段と、
ｂ．光ビームから光を調整する手段であり、この手段はパターン化された反射面を有する複数のリボンを含み、その各反射面は間隙区画により隔てられた高反射率領域を含み、その各反射面は間隙区画により隔てられた高反射率領域を含み、リボンの複数の部分は反射面に入射する光ビームを有する光ビームから光を調整するように選択的に可動であるシステム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のシステムにおいて、前記リボンの部分が、選択されたリボンと、このリボンに接続された基板とに跨ってバイアス電圧を適用することにより選択的に可動であるシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
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【国際調査報告】
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