(57)【要約】【課題】光の利用効率を向上させ、信頼性を有する光変調素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】基板上に延伸して形成された共通電極１１上に、複数個の静電駆動型素子２を相互に並列で密に配置させて構成されている。各静電駆動型素子２は、共通電極１１をブリッジ状に跨いで基板１０上に立脚し、電極支持部材として設けられたＳｉＮ膜からなる支持部材１３と、基板１０上に相互に平行に複数形成され、それぞれ支持部材１３上にまで延びたＡｌ膜からなる光反射電極１４と、保護膜１５とから構成されている。保護膜１５は、静電駆動型素子２の反射面２ａを主として構成する光反射電極１４の表面を保護しつつ、反射面２ａにおける光の反射効率を高めるために、屈折率の異なる誘電体膜からなる第１の誘電体膜１５ａおよび第２の誘電体膜１５ｂを積層させている。【選択図】図３
2004053852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に並列して設けられ、反射面を有し、印加された電圧に応じて基板方向に変位して、前記反射面と前記基板との距離を調整する複数の可動反射膜と、
前記可動反射膜の前記反射面の上に形成され、屈折率の異なる複数の誘電体膜が積層して形成された保護膜と
を有する光変調素子。
【請求項２】
並列して設けられた複数の前記可動反射膜と前記基板との間に設けられた共通電極をさらに有し、
前記可動反射膜は、前記共通電極と前記可動反射膜との間に印加された電圧に応じてそれぞれ基板方向に変位する
請求項１記載の光変調素子。
【請求項３】
前記可動反射膜は、
前記基板上に立脚し、前記共通電極と所定間隔を空けて対向するように設けられた支持部材と、
前記支持部材上に形成され、前記反射面を備える光反射電極と
を有する請求項２記載の光変調素子。
【請求項４】
前記光反射電極は、アルミニウムを含む
請求項３記載の光変調素子。
【請求項５】
基板上に共通電極を形成する工程と、
前記共通電極上に犠牲膜を形成する工程と、
前記基板および前記犠牲膜上に、前記犠牲膜を介して前記共通電極に対向するように前記基板上に立脚する複数の支持部材を形成する工程と、
前記支持部材および前記基板上に、光反射電極用層を堆積する工程と、
光反射電極用層上に、屈折率の異なる複数の誘電体膜を積層して保護膜用層を堆積する工程と、
前記保護膜用層および前記光反射電極用層を加工して、前記複数の支持部材上にそれぞれ載置するように延びる複数の光反射電極および当該光反射電極の表面を被覆する保護膜を形成する工程と、
前記犠牲膜を除去する工程と
を有する光変調素子の製造方法。
【請求項６】
前記保護膜用層を堆積する工程において、原子層堆積法により前記保護膜用層を形成する
請求項５記載の光変調素子の製造方法。
【請求項７】
前記保護膜用層を堆積する工程において、陽極酸化により前記保護膜用層を形成する
請求項５記載の光変調素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光変調素子およびその製造方法に関し、特にいわゆるマイクロマシン素子により形成される光変調素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微細技術の進展に伴い、いわゆるマイクロマシン（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　、超小型電気的・機械的複合体）素子（以下、ＭＥＭＳ素子と言う）が注目されている。
ＭＥＭＳ素子は、シリコン基板、ガラス基板等の基板上に微細構造体として形成され、機械的駆動力を出力する駆動体と、駆動体の駆動を制御する半導体集積回路等とを電気的に、更には機械的に結合させた素子である。ＭＥＭＳ素子の基本的な特徴は、機械的構造として構成されている駆動体が素子の一部に組み込まれていることであって、駆動体の駆動出力は、電極間のクーロン引力などを応用して電気的に行われることが一般的である。
【０００３】
ＭＥＭＳ素子の一例として、ＳＬＭ（シリコンライトマシーン）社がレーザーディスプレイ用光強度変換素子、つまり光変調器として開発したＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ　）デバイスと称される光変調素子を例に挙げ、その構造を説明する。
【０００４】
図１０は、ＭＥＭＳ素子によって構成される光変調素子の構造を説明する斜視図である。ＧＬＶデバイスと称される光変調素子１００は、基板１１０上に延伸して形成された共通電極１１１上に、複数個の静電駆動型素子１０２を相互に並列で密に配置させて構成されたデバイスである。
【０００５】
図１０に示すように、上面に光反射面１０２ａを備えた一つの静電駆動型素子１０２と対向する共通電極１１１とにより、ＭＯＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）と称されるＭＥＭＳ素子の一つが構成される。各静電駆動型素子１０２は、静電引力、或いは静電反発力によって機械的に動いて、光反射面１０２ａと基板１１０との距離を調整し、各静電駆動型素子１０２の反射面１０２ａで反射される光の光路差を調整することにより、反射される光の干渉を利用して反射光の光強度を変調させる機能を有する。
【０００６】
図１１は、図１０のＢ−Ｂ’線における断面図である。
ＭＥＭＳ素子は、図からもわかるように、ガラス基板等の絶縁性の基板１１０上に、Ｃｒ薄膜等で形成されている共通電極１１１と、共通電極１１１に交差してブリッジ状に跨ぐ静電駆動型素子１０２とを備えている。静電駆動型素子１０２と共通電極１１１とは、その間の空隙部１１６によって電気的に絶縁されている。
【０００７】
静電駆動型素子１０２は、共通電極１１１をブリッジ状に跨いで基板１１０上に立脚し、電極支持部材として設けられたＳｉＮ膜からなる支持部材１１３と、基板１１０上に相互に平行に複数形成され、それぞれ支持部材１１３上にまで延びた、膜厚１００ｎｍ程度のＡｌ膜からなる光反射電極１１４とから構成されている。
【０００８】
支持部材１１３は、空隙部１１６を確保するように、共通電極１１１に対向して所定間隔だけ離間し、かつ共通電極１１１に対して平行に光反射電極１１４を支持するために設けられている。ＧＬＶデバイスからなる光変調素子１００では、基板１１０及びその上の共通電極１１１は、図１に示すように、各静電駆動型素子１０２の共通基板及び共通電極となっている。
【０００９】
静電引力及び静電反発力を利用して駆動する静電駆動型素子１０２の力学的特性は、ＣＶＤ法等で成膜されるＳｉＮ膜からなる支持部材１１３の物性によってほぼ決定され、光反射電極１１４を構成するＡｌ膜は反射ミラーとしての役割が主である。
【００１０】
次に、光変調素子１００の作製方法について図１２を参照して説明する。図１２（ａ）から（ｄ）は、それぞれ、光変調素子１００を作製する際の図１１に対応する工程断面図である。
【００１１】
まず、図１２（ａ）に示すように、基板１１０上にＷ（タングステン）膜等の金属膜を成膜して、パターニングして共通電極１１１を形成する。
【００１２】
次に、図１２（ｂ）に示すように、基板１１０の全面にアモルファスシリコン膜又はポリシリコン膜を成膜して、パターニングして共通電極１１１上に犠牲層１１２を形成する。
犠牲層１１２は、次の支持部材１１３を形成するための支持層として機能し、後述のように、最終的には除去される。そのため、犠牲層１１２は、共通電極１１１及び支持部材１１３を構成する窒化膜、及び金属膜に対して大きなエッチング選択比を有するアモルファスシリコン膜、ポリシリコン膜等で形成する。
【００１３】
次に、図１２（ｃ）に示すように、基板１１０の全面にＳｉＮ膜を成膜して、パターニングして、犠牲層１１２上を跨いで基板１１０上に立脚する支持部材１１３を形成する。
【００１４】
次いで、図１２（ｄ）に示すように、支持部材１１３上を含めて基板１１０の全面にＡｌ膜を成膜し、パターニングすることにより、基板上に複数並列し、かつ支持部材１１３上にまで延びる光反射電極１１４を形成する。
【００１５】
最後に、アモルファスシリコン膜又はポリシリコン膜からなる犠牲層１１２をＸｅＦ２　ガスを用いたドライエッチング法により除去して、図１０および図１１に示す光変調素子が形成される。
【００１６】
以上のように、ＭＥＭＳ素子の作製では、シリコン基板上に薄膜構造を形成する半導体集積回路の製作プロセスを基盤とした表面マイクロマシンニング技術を適用して、シリコン基板、或いはガラス基板上に微細構造体を形成している。
そして、支持部材１１３等の弾性を応用した、上述のような微細構造体を形成するためには、支持部材１１３下に空隙部１１６を形成することが必要であるから、上述のように、予め犠牲層１１２を設け、犠牲層１１２上に支持部材１１３を形成して、最後に犠牲層１１２をエッチングして除去することにより、空隙部１１６を確保している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の光変調素子１００では、従来、光反射電極１１４にはアルミニウムが用いられている。これは、（１）アルミニウムが比較的容易に成膜できること、（２）反射率の可視領域における波長分散が小さいこと、（３）表面に自然酸化膜（Ａｌ２　Ｏ３　）が形成され、これが保護膜となるなどの利点があるためである。
【００１８】
このような光変調素子では、反射面での光反射を高効率に行うことが望ましいが、光反射電極１１４となるアルミニウムは、金属であるためにその吸収係数は比較的大きく、可視領域では約０．０８、波長８３０ｎｍ付近では０．２０と比較的大きな光吸収を示す。このように、アルミニウム材料の特性により、光の反射効率がどうしても低下してしまうことから、この点を改善する余地がある。
【００１９】
また、同様な観点から、従来の製造過程では、静電駆動型素子１０２の反射面１０２ａとなる光反射電極１１４の表面に損傷を与えないように、すなわち、できるだけ良好な鏡面状態を保つように、光反射電極１１４となるアルミニウム膜の成膜後の工程が選択されてきた。
【００２０】
このように、表面状態を保つために特定の膜を保護することは一般的にしばしば行われる手法であるが、これによって工程の選択範囲が限定されることがあり、またプロセスの運用マージンが狭められる場合も多い。また、損傷を防ぐため、アルミニウムの金属層に対してフッ酸系の薬液が使用できないなどの制約があり、プロセスは最適化されているとは言い難かった。
【００２１】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光の利用効率を向上させ、信頼性を有する光変調素子およびその製造方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の光変調素子は、基板上に並列して設けられ、反射面を有し、印加された電圧に応じて基板方向に変位して、前記反射面と前記基板との距離を調整する複数の可動反射膜と、前記可動反射膜の前記反射面の上に形成され、屈折率の異なる複数の誘電体膜が積層して形成された保護膜とを有する。
【００２３】
並列して設けられた複数の前記可動反射膜と前記基板との間に設けられた共通電極をさらに有し、前記可動反射膜は、前記共通電極と前記可動反射膜との間に印加された電圧に応じてそれぞれ基板方向に変位する。
【００２４】
前記可動反射膜は、前記基板上に立脚し、前記共通電極と所定間隔を空けて対向するように設けられた支持部材と、前記支持部材上に形成され、前記反射面を備える光反射電極とを有する。
【００２５】
上記の本発明の光変調素子では、可動反射膜に電圧を印加すると、可動反射膜は、印加された電圧に応じて基板方向に変位して、反射面と基板との距離が調整されることにより、可動反射膜の反射面で反射される光の光路差が調整され、複数の可動反射膜の各反射面で反射される光の干渉により反射光の光強度が変調される。
このとき、可動反射膜の反射面の上には、屈折率の異なる複数の誘電体膜が積層して形成された保護膜を有することから、可動反射膜に入射光が到達する前に、当該保護膜を構成する各誘電体膜の表面においても反射され、透過した光はさらに次の誘電体膜の表面で反射されることとなる。
【００２６】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の光変調素子の製造方法は、基板上に共通電極を形成する工程と、前記共通電極上に犠牲膜を形成する工程と、前記基板および前記犠牲膜上に、前記犠牲膜を介して前記共通電極に対向するように前記基板上に立脚する複数の支持部材を形成する工程と、前記支持部材および前記基板上に、光反射電極用層を堆積する工程と、光反射電極用層上に、屈折率の異なる複数の誘電体膜を積層して保護膜用層を堆積する工程と、前記保護膜用層および前記光反射電極用層を加工して、前記複数の支持部材上にそれぞれ載置するように延びる複数の光反射電極および当該光反射電極の表面を被覆する保護膜を形成する工程と、前記犠牲膜を除去する工程とを有する。
【００２７】
上記の本発明の光変調素子の製造方法によれば、光反射電極用層の表面を保護膜用層により保護した状態で、光反射電極用層の加工および犠牲層の除去を行なうことから、光反射電極用層の加工や犠牲層の除去の際に、光反射電極用層の表面状態が変動するのが回避される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の光変調素子およびその製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る光変調素子の構造を説明する斜視図である。本実施形態に係る光変調素子１は、基板１０上に延伸して形成された共通電極１１上に、複数個の静電駆動型素子２を相互に並列で密に配置させて構成されたデバイスである。
【００３０】
図１に示すように、上面に光反射面２ａを備えた一つの静電駆動型素子２と対向する共通電極１１とにより、ＭＯＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｓｙｓｔｅｍｓ）と称されているＭＥＭＳ素子が構成されている。
各静電駆動型素子２が静電引力、或いは静電反発力によって機械的に動いて、光反射面２ａと基板１０との距離を調整し、各静電駆動型素子２の反射面２ａで反射される光の光路差を調整することにより、反射される光の干渉を利用して反射光の光強度を変調させる機能を有する。
【００３１】
図２は、図１に示す一つの静電駆動型素子２を有するＭＥＭＳ素子の構造を詳細に説明するための斜視図であり、図３は、図２のＡ−Ａ’線における断面図である。
ＭＥＭＳ素子は、図示するように、ガラス基板等の絶縁性の基板１０上に、Ｃｒ薄膜等で形成されている共通電極１１と、共通電極１１に交差してブリッジ状に跨ぐ静電駆動型素子２とを備えている。静電駆動型素子２と共通電極１１とは、その間の空隙部１６によって電気的に絶縁されている。
【００３２】
静電駆動型素子２は、共通電極１１をブリッジ状に跨いで基板１０上に立脚し、電極支持部材として設けられたＳｉＮ膜からなる支持部材１３と、基板１０上に相互に平行に複数形成され、それぞれ支持部材１３上にまで延びた、膜厚１００ｎｍ程度のＡｌ膜からなる光反射電極１４と、保護膜１５とから構成されている。なお、上記の支持部材１３と光反射電極１４が、本発明の可動反射膜に相当する。
【００３３】
支持部材１３は、空隙部１６を確保するように、共通電極１１に対向して所定間隔だけ離間し、かつ共通電極１１に対して平行に光反射電極１４を支持するように設けられている。光変調素子１では、基板１０及びその上の共通電極１１は、図１に示すように、各静電駆動型素子２の共通基板及び共通電極となっている。
【００３４】
支持部材１３を構成するＳｉＮ膜（窒化シリコン膜）は、その強度、弾性定数などの物性値が、機械的駆動に対して適切であるとして選定されている。
【００３５】
光反射電極１４を構成するアルミニウム膜（Ａｌ膜）は、（１）比較的容易に成膜できる金属膜であること、（２）可視光領域での光反射率の波長分散が小さいこと、（３）Ａｌ膜表面に生成したアルミナ自然酸化膜が保護膜となって反射面を保護すること等の理由から、光学部品材料として好ましい金属膜であるとして選定されている。
【００３６】
保護膜１５は、図３に示すように、光反射電極１４がアルミニウム膜からなる場合に、酸化アルミニウムからなる低い屈折率ｎ１をもつ第１の誘電体膜１５ａと、当該第１の誘電体膜１５ａ上に形成され、当該第１の誘電体膜１５ａよりも高い屈折率ｎ２をもつ窒化シリコン等からなる第２の誘電体膜１５ｂにより形成されている。
【００３７】
本実施形態では、光反射電極１４の上に、静電駆動型素子２の反射面２ａを主として構成する光反射電極１４の表面を保護しつつ、反射面２ａにおける光の反射効率を高めるために、屈折率の異なる誘電体膜からなる第１の誘電体膜１５ａおよび第２の誘電体膜１５ｂを積層させている。
【００３８】
金属の反射率を増加させる方法として、金属表面に誘電体の低屈折率であるものと高屈折率であるものを一組として、それぞれ光学波長λ／ｎ（λは反射率を増強させたい光の波長であり、ｎは各誘電体膜の屈折率）の１／４の膜を積み重ね、多層膜を形成する方法がある（ＪＤ．Ｒａｎｃｏｕｒｔ　，　小倉訳”　光学薄膜ユーザーズハンドブック”日刊工業新聞社１９９１）　。
【００３９】
これを本実施形態に係る光反射電極１４に適用した場合には、光反射電極１４および保護膜１５による反射層は下記（１）式に示したモデルで示される。
【００４０】
【数１】
（Ｍｅｔａｌ　Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　）　Ｌ’Ｈ（ＬＨ）＾ｎＡｉｒ　　　…（１）
【００４１】
上記式（１）は、光学薄膜設計でよく用いられる記号で記述したものであり、ここで、（Ｍｅｔａｌ　Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　）　が光反射電極１４に対応している。以下、式（１）の右項は順に光反射電極１４の上に積層させる膜を示しており、Ｌ’とＬが低屈折率な第１の誘電体膜１５ａ、Ｈが高屈折率な第２の誘電体膜１５ｂ、（ＬＨ）＾ｎは（ＬＨ）の組が周期的にｎ層積層されることを示している。なお、Ｌ’は吸収のある光反射電極１４との界面における位相シフトを考慮し、光学波長λ／ｎの１／４であるＬよりも若干薄く設定される。
【００４２】
なお、本実施形態では、第１の誘電体膜１５ａおよび第２の誘電体膜１５ｂを一層ずつ積層した例について説明するが、上記式（１）に示すモデルのようにさらに繰り返し積層してもよい。
【００４３】
上記の本実施形態に係る光変調素子では、共通電極１１と、共通電極１１に対向する光反射電極１４との間に微小電圧を印加すると、静電現象によって静電駆動型素子２が共通電極１１に向かって接近し、また、電圧の印加を停止すると、離間して元の状態に戻る。このように、共通電極１１に対する静電駆動型素子２の接近、離間の動作により、光反射面２ａと基板１０との距離を調整し、各静電駆動型素子２の反射面２ａで反射される光の光路差を調整することにより、反射される光の干渉を利用して反射光の光強度を変調させ、光変調素子として機能する。
【００４４】
そして、本実施形態に係る保護膜１５の機能は、以下に示すように簡略化して説明できる。
すなわち、図３に示す静電駆動型素子２の反射面２ａに向けて入射した光のうち、屈折率の高い第２の誘電体膜１５ｂの表面で反射される光をＬ１とすると、当該反射光Ｌ１は、入射光に対して位相が１８０°変化したものとなる。
【００４５】
これに対し、第２の誘電体膜１５ｂ内に入り高屈折率の当該第２の誘電体膜１５ｂと低屈折率の第１の誘電体膜１５ａとの境界面で反射される光をＬ２とすると、当該反射光Ｌ２は入射光と位相は変わらないが、光学波長の１／４の膜厚の第２の誘電体膜１５ｂ内を往復することにより、表面に戻ったときには位相が１８０°変化していることから、反射光Ｌ１と反射光Ｌ２とは干渉により強め合うこととなる。
【００４６】
また、第１の誘電体膜１５ａ内に入り光吸収のある光反射電極１４の表面で反射された光をＬ３とすると、当該反射光Ｌ３は光反射電極１４を構成するアルミニウム等の材料の特性に応じた位相シフトがあるが、この位相シフト分に第１の誘電体膜１５ａ内の往復による光路を合わせた際に、第２の反射光Ｌ２と位相が同じとなるように第１の誘電体膜１５ａの膜厚を設定することにより、反射光Ｌ３と反射光Ｌ２が互いに干渉により強め合うこととなり、すなわち、反射光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の全てが干渉により強め合うこととなる。
【００４７】
このように、一つのアルミニウム等の金属材料からなる光反射電極１４の反射面で光の全部を反射させるのは困難であることから、当該光反射電極１４上に屈折率の異なる誘電体膜１５ａ，１５ｂの積層膜により形成された保護膜１５を形成し、当該保護膜１５を構成する各誘電体膜１５ａ，１５ｂの表面で反射させ、透過したものをさらに次の膜の境界で同位相で戻すことにより、保護膜１５を構成する誘電体膜の層数が増すほど、全体としての反射率を高めることができる。
【００４８】
次に、本実施形態に係る光変調素子の製造方法について、図４から図５を参照して説明する。
【００４９】
まず、図４（ａ）に示すように、基板１０上にＷ（タングステン）膜等の金属膜を成膜して、パターニングして共通電極１１を形成する。
【００５０】
次に、図４（ｂ）に示すように、基板１０全面にアモルファスシリコン膜又はポリシリコン膜を成膜して、パターニングして共通電極１１上に犠牲層１２を形成する。
犠牲層１２は、次の支持部材１３を形成するための支持層として機能し、後述のように、最終的には除去される。そのため、犠牲層１２は、共通電極１１及び支持部材１３を構成する窒化膜、及び金属膜に対して大きなエッチング選択比を有するアモルファスシリコン膜、ポリシリコン膜等で形成する。
【００５１】
次に、図４（ｃ）に示すように、基板１０の全面にＳｉＮ膜を成膜して、パターニングして、犠牲層１２上を跨いで基板１０上に立脚する支持部材１３を形成する。
【００５２】
次いで、図５（ｄ）に示すように、支持部材１３上を含めて基板１０全面に、後に光反射電極となるアルミニウム等を成膜して、光反射電極用層１４’を形成する。
【００５３】
次に、図５（ｅ）に示すように、光反射電極用層１４’上の全面に、酸化アルミニウムからなる第１の誘電体膜用層１５ａ’と、窒化シリコンからなる第２の誘電体膜用層１５ｂ’とを含む保護膜用層１５’の成膜工程に移る。
【００５４】
酸化アルミニウムからなる第１の誘電体膜用層１５ａ’の成膜に好適な方法としては、（１）光反射電極用層１４’を構成するアルミニウム膜を直接陽極酸化することによりアルミニウム膜の表面を酸化して酸化アルミニウムからなる第１の誘電体膜用層１５ａ’を形成する方法と、（２）単原子層成膜法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて酸化アルミニウムからなる第１の誘電体膜用層１５ａ’を成膜する方法が考えられる。
【００５５】
まず、陽極酸化による方法について説明を行う。陽極酸化は、図６に示すような陽極酸化用装置２０を用いて行なうことができる。
図６に示す陽極酸化用装置２０は、表面にアルミニウムからなる光反射電極用層１４’が形成されたウェーハ状態の基板１０をクランプする機構を持つ陽極２１と、陽極酸化を行うための電解液２２を入れる容器２３と、陰極２４とから構成される。
【００５６】
図６に示すように、基板１０はアルミニウムからなる光反射電極用層１４’が形成された面を陰極２４に向けて設置され、陽極２１のクランプ機構により基板１０の光反射電極用層１４’に接してクランプすることで、陽極２１と光反射電極用層１４’間で電流を導通させるようにする。
【００５７】
陰極２４は、腐食防止のため例えば白金（Ｐｔ）を使用する。電解液２２は、例えば、ホウ酸アンモニウム、酒石酸アンモニウム、クエン酸アンモニウム、硝酸アンモニウムなどの中性塩水溶液を用いる。電圧は定電圧で一定時間印加する。このとき、陽極２１に電気的に接続された光反射電極用層１４’を構成するアルミニウム膜表面では下記式（２）の反応が発生し、酸化アルミニウムが生成される。
【００５８】
【化１】
２Ａｌ＋３Ｈ２　Ｏ→Ａｌ２　Ｏ３　＋３Ｈ２　　　　　…（２）
【００５９】
例えば、図７に示すように、電解液２２として、酒石酸アンモニウム３重量％（ｗｔ％）、エチレングリコール９７重量％の混合溶液を用い、当該電解液２２の温度を１０℃に設定し、電圧を１０Ｖ、電流密度を１ｍＡ／ｃｍ２　、印加時間を３０ｍｉｎとする条件で陽極酸化を行なうことができる。
【００６０】
その後、平行平板プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、窒化シリコンを成膜して、第２の誘電体膜用層１５ｂ’を形成する。その膜厚は、上述したように、反射率を増強させたい光の光学波長λ／ｎの１／４となるようにする。
以上の工程により、図５（ｅ）に示すように、光反射電極用層１４’上に、酸化アルミニウムからなる第１の誘電体膜用層１５ａ’と、窒化シリコンからなる第２の誘電体膜用層１５ｂ’とを含む保護膜用層１５’が形成される。
【００６１】
次に、単原子層成膜法（ＡＬＤ）による成膜方法について説明する。
単原子層成膜法は、ＣＶＤの一種である。ここで、通常のＣＶＤでは均一な膜を成膜するには減圧下で高温な条件にて成膜しなければならず、アルミニウム膜上に直接成膜するという条件から高温の条件を使うことができないという問題がある。また、プラズマを用いたＣＶＤでは低温な条件にて成膜可能であり、窒化シリコン膜の成膜の膜厚均一性や膜厚制御性は問題ないが、酸化アルミニウム膜の膜厚均一性や、成膜膜厚制御性に難がある。
以上の理由から、ＣＶＤの一種である、単原子層成膜法とよばれる、成膜方法を使用して原子層レベルの成膜を行うのが好適であると考えられる。
【００６２】
単原子層成膜法は、図８に示すような成膜装置３０を用いて行なうことができる。
図８に示す成膜装置３０は、チャンバ３１内に、ウェーハ状態の基板１０を保持し基板１０を加熱するヒータを備えた保持テーブル３２と、当該チャンバ３１に接続されたガス導入管３３，３４，３５と、チャンバ３１内に接続されたガス排気管３６とを有する。ガス排気管３６は、図示しない真空ポンプに接続されており、チャンバ３１内のガスを排気して所定の減圧状態とする。
【００６３】
ここで、例えば、ガス導入管３３は、パージガスとしてアルゴンを導入し、ガス導入管３４は、第１の原料ガスとしてＡｌＣｌ３　を導入し、ガス導入管３５は、第２の原料ガスとしてＨ２　Ｏガス（水蒸気）を導入する。
【００６４】
上記の成膜装置３０を用いた原子層堆積法では、まず、酸化アルミニウムの原料となる第１の原料ガス（ＡｌＣｌ３　）を光反射電極用層１４’を構成するアルミニウム表面に吸着させる。
【００６５】
次に、ガス排気管３６により、第１の光反射電極用層１４’を構成するアルミニウム表面に吸着していない第１の原料ガス（ＡｌＣｌ３　）を除去する。
【００６６】
次に、最初に導入した第１の原料ガス（ＡｌＣｌ３　）と反応すると酸化アルミニウムになる第２の原料ガス（Ｈ２　Ｏガス）を導入し、アルミニウム表面に吸着させたＡｌＣｌ３　と反応させて、酸化アルミニウムを形成する。
【００６７】
最後に、ガス排気管３６により、ＡｌＣｌ３　と未反応の第２の原料ガス（Ｈ２Ｏガス）をチャンバ３１内から除去することにより、酸化アルミニウムが１分子層形成される。
【００６８】
そして、上記の工程を、形成する酸化アルミニウムが所望の膜厚になるまで繰り返して成膜する。この方法は、膜厚均一性がよく、低温でも成膜可能な方法である。
【００６９】
上記の単原子層成膜法による酸化アルミニウムの成膜は、例えば、図９に示すように、第１の原料ガスとして１５０℃に加熱されたＡｌＣｌ３　を使用し、第２の原料ガスとして１００℃に加熱されたＨ２　Ｏガスを使用し、チャンバ２内の圧力を０．０１Ｔｏｒｒとし、ウェーハ状態の基板温度を２５０℃とすることにより行なわれる。
【００７０】
酸化アルミニウムからなる第１の誘電体膜用層１５ａ’を形成した後、平行平板プラズマＣＶＤにより、窒化シリコンを成膜して、第２の誘電体膜用層１５ｂ’を形成する。その膜厚は、上述したように、反射率を増強させたい光の光学波長λ／ｎの１／４となるようにする。
以上の工程により、図５（ｅ）に示すように、光反射電極用層１４’上に、酸化アルミニウムからなる第１の誘電体膜用層１５ａ’と、窒化シリコンからなる第２の誘電体膜用層１５ｂ’とを含む保護膜用層１５’が形成される。
【００７１】
次に、図５（ｆ）に示すように、第２の誘電体膜用層１５ｂ’上に、光反射電極のパターンにレジスト膜を形成し、当該レジスト膜をマスクとして、第１の誘電体膜用層１５ａ’および第２の誘電体膜用層１５ｂ’をパターニングし、さらに、光反射電極用層１４’をパターニングする。これにより、基板１０上に複数並列し、かつ支持部材１３上にまで延びる光反射電極１４、および当該光反射電極１４上に堆積した第１の誘電体膜１５ａおよび第２の誘電体膜１５ｂからなる保護膜１５が形成される。
【００７２】
最後に、アモルファスシリコン膜又はポリシリコン膜からなる犠牲層１２をＸｅＦ２　ガスを用いたドライエッチング法により除去して、図１〜図３に示す光変調素子が形成される。
【００７３】
上記の本実施形態に係る光変調素子の製造方法によれば、アルミニウムからなる光反射電極用層１４’の表面を保護する保護膜用層１５’を形成した後に、光反射電極用層１４’のパターニングおよび犠牲層１２の除去等を行なうことから、パターニングの際のレジスト膜の残渣による汚染や、レジスト膜の除去や犠牲層１２の除去の際の光反射電極１４の表面への損傷を防止することができる。
従って、反射面２ａを主として構成する光反射電極１４の鏡面状態を良好なまま保護することができ、また、保護膜用層１５’により光反射電極用層１４’の表面が保護されていることから、光反射電極用層１４’のパターニングや、犠牲層１２の除去工程に使用する薬液等のプロセスの自由度を向上させることができる。
【００７４】
以上のように、本実施形態では、製造における自由度を向上させ、かつ、光の利用効率が向上した信頼性を有する光変調素子を実現することができる。
【００７５】
本発明の光変調素子は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態においては、図３に示したように、支持部材１３は、共通電極１１に対して平行に延在する梁部の両端を２本の柱部で支持する、ブリッジ状のものを例に説明したが、これに限られず、柱部が１本で、梁部の一方の端部のみを支持する片持ち梁式、即ちカンチレバー式のものであってもよい。
【００７６】
また、本実施形態では、光反射電極１４を構成するアルミニウムをスパッタ法、ＣＶＤ等により成膜した後、単原子層成膜法（ＡＬＤ）にて酸化アルミニウムを成膜する例について説明したが、下地となるアルミニウムもＡＬＤにて成膜してもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、光の利用効率を向上させ、信頼性を有する光変調素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に光変調素子の構造を説明する斜視図である。
【図２】図１に示す一つの静電駆動型素子を有するＭＥＭＳ素子の構造を詳細に説明するための斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図４】本実施形態に係る光変調素子の製造における工程断面図である。
【図５】本実施形態に係る光変調素子の製造における工程断面図である。
【図６】第１の誘電体膜の形成のための陽極酸化用装置の構成を示す図である。
【図７】第１の誘電体膜の形成のための陽極酸化の条件を示す図である。
【図８】第１の誘電体膜の形成のための単原子層成膜装置の構成を示す図である。
【図９】第１の誘電体膜の形成のための単原子層成膜法による成膜条件を示す図である。
【図１０】従来例に係る光変調素子の構造を説明するための斜視図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ’線における断面図である。
【図１２】従来例に係る光変調素子の製造における工程断面図である。
【符号の説明】
１…光変調素子、２…静電駆動素子、２ａ…反射面、１０…基板、１１…共通電極、１２…犠牲層、１３…支持部材、１４…光反射電極、１４’…光反射電極用層、１５…保護膜、１５’…保護膜用層、１５ａ…第１の誘電体膜、１５ａ’…第１の誘電体膜用層、１５ｂ…第２の誘電体膜、１５ｂ’…第２の誘電体膜用層、１６…空隙部、２０…陽極酸化用装置、２１…陽極、２２…電解液、２３…容器、２４…陰極、３０…成膜装置、３１…チャンバ、３２…保持テーブル、３３，３４，３５…ガス導入管、３６…ガス排気管、１００…光変調素子、１０２…静電駆動素子、１０２ａ…反射面、１１０…基板、１１１…共通電極、１１２…犠牲層、１１３…支持部材、１１４…光反射電極、１１６…空隙部。
【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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