(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光束の反射方向を変える光変調装置であって、
基板の窪み部位に設けられた少なくとも２つの電極を有し、該少なくとも２つの電極はそれぞれの電位が独立に制御可能であり、かつ
前記基板に両端を固定された、前記少なくとも２つの電極と空隙を介し対向する梁を有し、該梁は、入射光束を反射するための光反射領域を有するとともに電気的に浮いていることを特徴とする光変調装置。
【請求項２】
前記梁又は前記反射領域の少なくとも一部は導電性を有することを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の光変調装置。
【請求項３】
前記窪み部位は、前記梁の固定端から離れるに従って前記基板の前記梁が固定された面から離れる、前記梁に対向した２つの斜面を有し、該斜面に前記少なくとも２つの電極が配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光変調装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つの電極のそれぞれは前記２つの斜面の中の対応した１つの斜面の略全面にわたって配設されていることを特徴とする請求項３記載の光変調装置。
【請求項５】
前記少なくとも２つの電極のそれぞれは前記２つの斜面にまたがって配設されていることを特徴とする請求項３記載の光変調装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の光変調装置の駆動方法であって、前記光変調装置の梁を変形させるための電位差を前記光変調装置の少なくとも２つの電極間に与える段階と与えない段階とを含み、前記電位差を与える段階における前記少なくとも２つの電極間の電位の高低関係を逆転させることを特徴とする光変調装置駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射光束の反射方向を変える光変調装置に係り、特に、光反射領域を有する梁を静電力により変形させるタイプの光変調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電力を利用した光スイッチデバイスとしては、片持ち梁を静電力で撓ませて光の反射方向を変えてスイッチするデバイス及びそれを用いた光変調システムが、K.E.Petersenにより1977年に発表されている（Applied Physics Letters,Vol.31, No.8, pp521〜pp523）。またD.M.Bloomらが、回折格子を静電力で駆動して光スイッチする素子を発表している（Optics Letters,Vol.7, No.9, pp688〜pp690、特許第2941952、特許第3016871号、特表平10-510374号）。
【０００３】
さらに、光変調システムを用いた画像装置としては、チボーらが、デジタルマイクロミラーデバイス(一般的にDMDと称される)を一次元又は二次元に配置したものを特開平6-138403号公報に開示している。
【０００４】
さらに、デジタルマイクロミラーデバイスの素子構造として、L.J.Hornbeckが、ねじり梁型やカンチレバー梁型のデジタルマイクロミラーデバイスを開示している（Proc. SPIE Vol.1150,pp.86-102(1989)）。このねじり梁型やカンチレバー型のデジタルマイクロミラーデバイスにおいては、ミラー部を傾斜させて用いる（本発明の光変調装置においては、梁を撓み変形させる）。
【０００５】
さらに、ゲルバートにより、両端固定型の梁を円筒状に撓み変形させて、高速に光変調を行う素子が特開2000-2842号公報に開示されている。
【０００６】
K.E.Petersenが発表した片持ち梁を利用した光スイッチやL.J.Hornbeckが発表したねじり梁型やカンチレバー梁型のデジタルマイクロミラーデバイスは、梁の安定性の確保が難しく、かつ応答速度も速くできない欠点がある。また、D.M.Bloomらによる特許第2941952号及び第3016871号の光スイッチ素子は、入射光の波長が制限されるという欠点がある。
【０００７】
これに対し、ゲルバートにより特開2000-2842号公報に開示されている素子、すなわち、平行な空隙を電極間に有し、その静電引力により両端固定梁を円筒状に撓ませる素子は、梁を高速に変形させることが可能なので応答速度を速くできる利点を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本願の発明者らは、ミラーが形成された両端固定梁を、平行又は非平行な空隙を介して対向する電極との間の静電力によりその電極に当接変形させ、ミラーに入射する入射光束の反射方向を変えることで変調する、応答性に優れた光変調装置を提案している。しかし、この光変調装置は、特開2000-2842号公報に開示された素子と同様、１次元又は２次元の光変調アレーを実現する場合などに改良すべき課題を残している。これについて図７乃至図１１を参照して具体的に説明する。
【０００９】
図７は本願発明者らが提案した光変調装置の一例を説明するための図であり、同図（ａ）は断面図（同図（ｂ）のＡ−Ｂ線断面図）、同図（ｂ）は嬢面図である。導電性領域を有する梁101は、基板102の平面上で一方の対向した両端を固定端とし、もう一方の対向した両端を自由端として形成され、空隙105及び絶縁膜104を介して電極103と対向する。パッド106を介して電極103をある電位とし、パッド107を介して梁101をある電位とすることにより、梁101と電極103との間に電位差を発生させ静電引力によって梁101を撓み変形させることができる。
【００１０】
このような構成の光変調装置は、それを複数素子、１次元又は２次元に配列して光変調アレーとして用いる場合、導電性を有する梁101に電位を供給するために、基板表面に配線パターンを配置するか、又は、基板内部に形成された駆動回路と接続孔を介して接続する必要がある。
【００１１】
光変調装置を複数素子、１次元配列した構成例を図８及び図９に示す。図８に示す例は、各素子の梁101が電気的に分離され、それぞれに基板表面に配置した素子ごとに独立した配線パターン201によって電位を供給する構成である。図９に示す例は、基板表面に配置した共通の配線パターン201によって全ての素子の梁101に共通の電位を供給する構成である。
【００１２】
図１０及び図１１は光変調装置を複数素子、２次元配置した構成例を示し、同各図（ａ）は断面図（同各図（ｂ）のＡ−Ｂ線断面図）、同各図（ｂ）は上面図である。図１０に示す例は、各素子の梁101を電気的に分離し、基板内部に形成された駆動回路部と接続孔301により接続して各素子の梁101に独立に電位を供給し、また、各素子の固定電極103には接続孔302を介して電位を供給する構成である。図１１の例は、全ての素子の梁101に、基板表面の共通な配線パターン201によって共通の電位を供給し、各素子の固定電極103には接続孔302を介して独立に電位を供給する構成である。
【００１３】
このように、導電性を有する梁101に、素子ごとに独立した電位又は全素子に共通な電位を与えられるための配線パターン201又は接続孔301を配置する必要がある。特に、図８又は図９に示す構成では、図示されていないが、固定電極103のためのパッド106についても同様な配線パターンが必要となる。梁101において、通常導電性を有しかつ光反射領域の役割を果たす膜としては、AlやCrやNi等の金属薄膜が考えられ、提案した光変調装置においても、同様な金属薄膜、あるいは、同様な金属薄膜とシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、多結晶シリコン膜などの積層膜が用いられた。この場合、配線パターン201や接続孔部301によっても入射光が反射され、望まれない方向への乱反射成分となるため、画像機器におけるS/N比及び映像機器におけるコントラスト比を低下させる問題が生じる。この問題を解決するためには、一般的にブラックマトリックス膜と呼ばれる酸化クロム膜などの単層又は積層膜を配線パターン上に堆積してパターン化する必要があり、そのための工程数の増加や歩留の低下はコスト上昇の原因となる。さらに、配線パターン201や接続孔301を配置することにより、１素子あたりの本来の光反射領域の面積割合が低下し、それにより１素子における反射光量が低下し、これが画像機器の光書込みにおける解像力の低下や映像機器における輝度の低下を招くという問題がある。
画像機器において、2400dpi程度の高精細な光書込みが求められる場合、光変調装置の素子間ピッチは１次元アレーで10.58μm以下にする必要がある。また、映像機器への応用を考えると、HDTV対応で1920画素×1080画素（すなわち総画素数207万強の画素）が必要となり、そのためには、量産性を考慮した１チップの大きさを基に計算した場合、光変調装置の素子間ピッチは8〜15μm程度にする必要がある。
【００１４】
このように、素子間のピッチすなわち１素子の大きさが微細化される場合、上に述べた問題は重要であり、光変調装置の梁又は梁上の導電性領域のための配線パターンや接続孔を排除することが望ましい。そのような光変調装置及びそれを１次元又は２次元配置した光変調アレーを実現することが、本発明の主たる目的である。本発明のもう１つの目的は、低電圧駆動が可能な応答性の良好な光変調装置及び光変調アレーを提供することにある。本発明のもう１つの目的は、コントラス比を向上させた光変調装置及び光変調アレーを提供することにある。また、本発明のもう１つの目的は、本発明による光変調装置の光変調動作を安定に行わせるための駆動方法を提供することにある。これ以外の本発明の目的は、以下の説明によって明白になろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光変調装置は、請求項１記載のように、入射光束の反射方向を変える光変調装置であって、基板の窪み部位に設けられた少なくとも２つの電極を有し、該少なくとも２つの電極はそれぞれの電位が独立に制御可能であり、かつ、前記基板に両端を固定された、前記少なくとも２つの電極と空隙を介し対向する梁を有し、該梁は、入射光束を反射するための光反射領域を有するとともに電気的に浮いている、ことを特徴とするものである。このような構成の光変調装置は、後に詳述するように、梁と対向した電極間に電位差を与えるだけで、静電引力によって梁を電極側に変形させ、光反射面による入射光束の反射方向を梁の非変形時における反射方向から変化させることができるため、梁の電位を制御するための配線パターンや接続孔が不要となる。
【００１６】
本発明の光変調装置のもう１つの特徴は、請求項２記載のように、請求項１記載の構成において、梁又は梁の光反射領域の少なくとも一部が導電性を有することである。このような構成は、後に詳述するように、光変調装置の駆動の低電圧化に有利である。
【００１７】
本発明の光変調装置のもう１つの特徴は、請求項３記載のように、請求項１又は２記載の構成において、窪み部位は、梁の固定端から離れるに従って梁が固定された基板面から離れる、梁に対向した２つの斜面を有し、少なくとも２つの電極はその斜面に配設されていることである。このような構成によれば、梁と電極の間の空隙が非平行となるため、それが平行な場合に比べ、梁の最大変形量を一定としたときに、梁の固定端に近い部分と電極の間隔を狭くし、梁の変形初期から静電引力を効率的に作用させることができるため、光変調装置の駆動電圧の低電圧化、応答性向上に有利である。
【００１８】
本発明の光変調装置のもう１つの特徴は、請求項４記載のように、請求項３記載の構成において、少なくとも２つの電極のそれぞれが、窪み部位の２つの斜面の中の対応した１つの斜面の略全面にわたって配設されていることである。このような構成は、後述のように、光変調装置の駆動の低電圧化に有利である。
【００１９】
本発明の光変調装置のもう１つの特徴は、請求項５記載のように、請求項３記載の構成において、少なくとも２つの電極のそれぞれが窪み部位の２つの斜面にまたがって配設されていることである。このような構成は、後に詳述するように、OFF動作時の迷光を抑制してコントラスト比を向上させることができる。
【００２０】
本発明は、以上に述べたような特徴を有する本発明の光変調装置のための駆動方法も提供する。この駆動方法の特徴は、請求項６記載のように、光変調装置の梁を変形させるための電位差を梁部位に設けられた少なくとも２つの電極間に与える段階と与えない段階とを含み、該電位差を与える段階における少なくとも２つの電極間の電位の高低関係を逆転させることである。このような駆動方法によれば、後に詳述するように、梁と電極の間の絶縁膜の帯電による不都合を回避することができる。
【００２１】
本発明の光変調装置はアレー化する場合に極めて有利な構成である。したがって、請求項１乃至４記載の光変調装置を複数個、基板上に配列した構成の光変調アレーも本発明に包含されるものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図６を参照して本発明の実施の形態について説明する。
《実施例１》
図１により本発明の実施例１について説明する。図１(a)は本実施例の光変調装置の断面図(同図（ｂ）のＡ−Ｂ線断面図)であり、同図(b)はその上面図である。本実施例は、特に請求項１乃至４記載の発明の実施形態である。
図１において、501はシリコンや光学ガラス等の基板であり、本実施例では表面に（100）面を有するシリコン基板が用いられる。基板501上にシリコン酸化膜などの絶縁膜502が形成されている。この絶縁膜502には、写真製版技術とエッチング技術を用いて、基板表面に対して窪み部位が形成される。この窪み部位は、基板表面に平行な凹形状とすることもできるが、本実施例においては、図示のような２つの斜面を持つ斜面形状とされている。すなわち、本実施例における窪み部位は、請求項３記載のような斜面形状の非平行な窪み部位とされている。このような窪み部位は、面積階調フォトマスクを用いた写真製版技術とドライエッチング技術により形成することができる。
【００２３】
絶縁膜502上に、電極503，504が形成されている。この電極503，504は、互いに異なる電位を与えることが可能なように構造的及び電気的に分離されている。電極503，504は、基本的には、窪み部位の任意の箇所に設けることが可能であり、また、その数は２個以上であればよく、２個に限定されるわけではない。本実施例では、請求項４記載のように、窪み部位の非平行な空隙508を構成する一方の斜面の略全面に電極503が形成され、電極504はもう一方の斜面の略全面に形成されている。そして、両電極間を分離する領域が両斜面のなす頂角近傍に設けられている。なお、電極503，504材料としては、Al、Au、Ti、TiN、Cr等の金属、ITO等の導電性薄膜、不純物が注入されて低抵抗化された多結晶シリコンなどを用いることができるが、本実施例１においては、比較的高融点な金属で作製工程の許容度が有りかつ耐薬品性の良好なTiNを用いている。
【００２４】
505は電極503，504を保護する保護膜505であり、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜等の高い絶縁性を有する膜が用いられる。この保護膜505は、電極503，504が梁506及び光反射領域507と接触し短絡することを防ぐ役割をする。保護膜505には、電極503に任意の電位を与えるための外部接続部分としてパッド509が開口され、さらに電極504に電極503の電位とは異なる電位を与えるための外部接続部分としてパッド510が開口されている。
【００２５】
梁506は窪み部位と空隙508を介して対向させて基板平面上に両端を固定された両端固定タイプの梁であり、その表面に光反射領域507を有する。梁506及び光反射領域507は、外部からの電位の供給を受ける接続孔やパッドが設けられず、電気的に浮いた構造となっている。なお、本実施例及び後記各実施例において、梁506上の光反射領域507は、別途堆積された膜に限定されるわけではなく、光反射領域507が梁506と同一材料の場合も含まれる。詳細は後述するが、光反射領域507及び梁506は、誘電的及び導電的に電極503，504の電位差を感知し、静電引力により電極503，504側に変形し光変調を行うことができる。
【００２６】
本実施例においては、梁506の材料として、残留引張応力を有し変形に対する応答性が良好なシリコン窒化膜が用いられる。そして、シリコン窒化膜は絶縁性が高いので、導電性が高くかつ光反射性の良いアルミニウム(Al)系の金属膜が光反射領域507として用いられる。導電性を有するアルミニウム系金属膜からなる光反射領域507は、空隙508を介して、窪み部位に形成された電極503，504と対向しているため、後述するように、光反射領域507を経由して、電極503，504間の電位差に起因した静電引力を効率的に梁506と電極503,504間に作用させることができる。請求項２記載のように、梁506又は光反射領域507の少なくとも一部に導電性を持たせることによって同様の効果を得られる。
【００２７】
本実施例においては、導電性を有する光反射領域507は、空隙508を形成する梁部位とほぼ同面積でかつ同位置に形成されている。すなわち、電気的に浮いている導電性領域でもある光反射領域507は、特定の電位を供給するための配線パターンやパッドを必要としない。そのため、本実施例に示したように、１素子における光反射領域507の面積割合を、空隙508を形成する梁506とともに大きくすることができ、かつ静電引力により変形し光変調を行うことのできる領域にのみ光反射領域507を設置することができる。
【００２８】
《実施例２》
図２により本発明の実施例２について説明する。図２(a)は本実施例の光変調アレーの断面図(同図（ｂ）のＡ−Ｂ線断面図)であり、同図(b)はその上面図である。
【００２９】
この光変調アレーは、一般的に用いられるLSI技術により基板に形成された駆動回路部６００上に、本発明の光変調装置（素子）を２次元配置したものであるが、１次元配置のアレーも同様の構成で実現可能であることは明白である。
【００３０】
２次元配置された各光変調素子（個々の光変調装置）は、基本的には前記実施例１の光変調装置と同様の構成である。ただし、電極503，504の外部接続のためのパッド（509，510）は設けられず、電極503，504は接続孔601，602を介して駆動回路部600と接続されている。このような構成によって、１素子における光反射領域507の面積割合は前記実施例１に比べてもさらに大きくなっている。なお、接続孔601，602は、一般的なLSI製造技術である金属タングステンの埋込技術により作られ、その後工程で、光変調素子部分が作られる。また、各光変調素子の導電性領域（本実施例では光反射領域507が兼ねる）は他の光変調素子の導電性領域とは電気的に分離されている。さらに、導電性を有する光反射領域507は、空隙508を形成する窪み部位とほぼ同面積でかつ同位置に形成されている。電極503，504は接続孔601，602より下まで延在させているが、これは空隙508の面積を増大させるのに有利である。このような構成によって、１素子あたりの光反射領域507の面積割合を梁506とともにさらに大きくすることができる。すなわち、静電引力により変形し光変調に寄与する領域の面積割合をさらに増加させることができる。
【００３１】
《実施例３》
図３及び図４により本発明の実施例３について説明する。図３(a)は本実施例の光変調装置の断面図(同図（ｂ）のＣ−Ｄ線断面図)であり、同図(b)はその上面図である。本実施例は、請求項５記載の発明の実施形態である。図４は非平行な窪み部位の２つま斜面の頂角近傍における梁506の変形を模式的に示した図である。本実施例の光変調装置を１次元又は２次元配置することにより前記実施例２と同様の光変調アレーを実現可能であることは明らかである。
【００３２】
図３において、501〜510の各要素は前記実施例１と同等である。前記実施例１と異なる点は、非平行な空隙508を形成する窪み部位の２つの斜面の略半面に、一方の電極503を斜面の頂点をまたぐ形で形成し、２つの斜面の残りの略半面にもう一方の電極504をやはり２つの斜面の頂点をまたぐ形で形成していることである。このような電極構造とすることで、斜面間の頂角近傍においても電極503，504が存在することになるため、両電極間の電位差により梁506を変形させる時に、斜面間頂角近傍においても図４(ａ)に下向き矢印で示すような静電引力を十分に作用させ、図４(ｂ)のように梁506を電極503，504に当接するまで完全に変形させることができる。
【００３３】
《本発明の光変調装置の駆動方法》
本発明の光変調装置の駆動方法について図５により説明する。ここでは、前記実施例１の光変調装置を用いるものとして説明するが、前記実施例３の光変調装置又は前記実施例２のような光変調アレーも、同様の方法によって駆動可能であることは言うまでもない。
【００３４】
図５(a)乃至(d)は、同図(e)に示すタイミングチャートの各段階(a)乃至(d)における光変調の様子を模式的に示している。なお、Vaは電極503に印加されるパルス電位、Vbは電極504に印加されるパルス電位である。各パルス電位が印加される時間は必ずしも図５(e)のような一定時間にする必要はない。各段階の０Vは接地電位を表わすが、必ずしも接地されることが必要なわけではなく、少なくとも電極503，504間に所定の電位差が生じるような電位であればよい。本発明の駆動方法の最も大きな特徴は、請求項６記載のように、電極503，504の電位の高低関係の逆転させることであるが、一方の電極が接地される方が一般に好ましい。
【００３５】
図５(a)において、Va及びVbはともに０Vであり、梁と電極503，504間には静電引力は作用していない。この状態では、梁は基板表面に対して平行でかつ平坦な状態なので、任意の方向から入射した光は光反射領域において目的の方向へ正反射される。すなわち光スイッチとしてのON状態である。これは、画像機器の光書込みに応用される場合には書き込まれる状態であり、映像機器に応用される場合にはビットが明るく表示される状態である。
【００３６】
図５(b)において、Vaは梁を電極側に当接させる十分な電圧Vpi(pull-in電圧)にあり、Vbは０Vである。この時、電気的に浮いている梁位及び光反射領域と電極503，504の間に静電引力が発生し、梁を電極側に変形させ当接させる。
【００３７】
この静電引力の発生を図５(f)を用いて説明すると、まず印加された正電位Vaにより電極503に正電荷が現れる。そして非平行な空隙を介して電極503に対向した梁に誘電的に負電荷が発生し、この負電荷は導電性のある光反射領域に導電的に効率よく広がる。逆に言うと、導電性のある光反射領域により効率的に梁及び光反射領域に負電荷を発生させる。この時、梁と光反射領域は電気的に浮いているので、電極504に非平行な空隙を介して対向する梁と光反射領域の部分には模式的には正電荷が広がる（これが梁又は光反射領域の少なくとも一部を導電性とする理由である）。その正電荷に対応し電極504には模式的に負電荷が発生する（電極504は実際には接地されているが、模式的に考えた場合はそのようになる）。かくして、電極504の上部に位置する梁部位においても静電引力が発生する。以上、一連の流れとして説明したが、電極503，504の電位差がそれらの現象を同時進行的に発生させる。実際には、電気的に浮いている梁と光反射領域はVaとVbの間の任意の電位となり、該任意の電位とVaの電位差による静電引力、及び、該任意の電位とVbの電位差による静電引力が発生することとなる。この任意の電位は、非平行な空隙及び電極503，504の面積などの構造的要因により異なる。
【００３８】
このようにして発生した静電引力により梁が電極側に変形し当接することにより、入射した光の反射方向が乱され、目的の方向への反射が生じなくなる。つまり、光スイッチとしてはOFF状態となる（画像機器に光書込みに応用される場合には書き込まれない状態、映像機器に応用された場合にはビットが暗く表示される状態）。
【００３９】
図５(c)において、Va及びVbはともに０Vであり、図５(a)と同様に光スイッチとしてON状態となる。
図５(d)において、Vaは０V、VbはVpi(pull-in電圧)である。これが、請求項６記載の電極の電位の高低関係を逆転させた状態であり、図５(b)の段階と同様に静電引力が梁と電極との間に発生して梁が電極側に変形当接し、光スイッチとしてはOFF状態となる。電極503，504の電位の高低関係を逆転させる目的と効果は次の通りである。図５(b)の段階での当接変形により、電極503上の保護膜505に負の残留電荷が発生する（この残留電荷量は保護膜505の膜質などにより変化する）。電極503，504の電位の高低関係を逆転させない場合は、梁の変形の繰り返しにより保護膜505に残留電荷が蓄積し、その残留電荷によって梁が電極503，504側に当接したままの状態になってしまう。電極503，504の電位の高低関係を逆転させることにより、保護膜505に蓄積した電荷は図５(d)の段階で逆極性の電荷により打ち消されるため、梁の変形を繰り返しても、梁が電極に当接したままになることはない。
【００４０】
ここで、本発明の光変調装置における窪み部位の形状及び電極503,504の構造に関する利点について説明する。前記各実施例におけるように、窪み部位を斜面形状とし、その斜面上に電極503，504を設けると、窪み部位を平行な凹部形状とする場合に比べ、梁の固定端近傍における電極503，504を接近させることができる。したがって、ここまでの説明から明らかなように、電極503,504に電位差を印加した直後の、梁が変形を開始する時点から梁に十分な静電引力を作用させ、梁を短時間で変形させることができる。したがって、光変調装置の応答性が向上するとともに、必要な静電引力を生じさせるための電位差、つまり駆動電圧を下げることができる。また、前記実施例１，２のように、窪み部位の各斜面の略全面に電極503,504を形成すると、梁に対向する電極面積を大きくできるため駆動電圧を下げることができる。さらに、前記実施例３のように、窪み部位の２つの斜面にまたがせた形で電極503,504を形成すると、図４に関連して述べたように梁を完全に電極503,504に当接するまで変形させることができるため、ＯＦＦ動作時の迷光が減りコントラスト比が向上する。
【００４１】
《製造方法》
本発明の光変調装置又は光変調アレーの製造方法を図６により説明する。図６は、前記実施例２の光変調アレーの製造方法を代表的な工程に沿って示したものでる図６（ａ）乃至（ｅ）において、左側はA'-B'線概略断面図、右側は概略上面図である。
【００４２】
図６(a)：シリコン基板上に一般的なLSI技術により駆動回路部が形成され、そのための配線901,902が2層配置される。その上に、プラズマCVD法によりシリコン酸化膜502が堆積され、CMP（Chemical Mechanical Polishing）技術により平坦化される。その後、面積階調を持つパターンを形成したフォトマスクを用いた写真製版法や、レジストパターン形成後熱変形させる写真製版法により、窪み部位に対応した箇所に、任意の膜厚を有するレジストパターンが形成され、その後、ドライエッチング法の手法により非平行な斜面形状の窪み部位が形成される。この窪み部位により非平行な空隙508が形成されることになる。
【００４３】
図６(b)：窪み部位のそれぞれの斜面の任意の箇所に接続孔601，602（LSI技術においてはビアホールと呼ばれている）が、写真製版法及びドライエッチング技術を用いて形成され、その内部にタングステンの埋め込み技術などを用いて導電性材料が埋め込まれる。次に、電極503及び504が窒化チタン(TiN)薄膜で形成される。例えば、Tiをターゲットとしたスパッタ法により厚さ0.01μmにTiNを成膜し、写真製版法及びドライエッチング法の手法により電極503，504としてパターングする。前記実施例２の場合、電極503は一方の斜面のほぼ全面に形成され、電極504はもう一方の斜面のほぼ全面に形成され、それらは斜面の頂角領域で電気的に分離される。
図６(c)：電極503，504の保護膜505として、プラズマCVD法によるシリコン窒化膜が膜厚0.2μmで形成される。ついで、有機膜が堆積され、CMP技術やエッチバック技術で平坦化することにより犠牲層903が形成される。この犠牲層としては、感光性の有機膜や非感光性の有機膜、例えばポリイミド膜、さらに低温成膜されたアモルファスシリコン膜などを用いことができる。
図６(d)：梁506となるシリコン窒化膜がプラズマCVD法により厚さ0.03μmに堆積され、次に導電性を有する光反射領域507となるアルミニウム系金属膜が0.03μmの厚さでスパッタリング技術により堆積される。その後、それぞれの膜は写真製版法及びドライエッチング法により光反射領域507及び梁506にパターンニングされる。なお、光反射領域507と梁506を電気的に浮かすため、それらに電位を供給するための接続孔を形成する工程は不要である。そのような接続孔を設ける必要がないため、光変調アレーの１素子当りの梁及び光反射領域の面積割合を大幅に増加させることが可能となる。なお、このパターンニングの際に、各素子を分離するスリット904も形成され、それが各素子の梁の自由端となる。
図６(e)：そのスリット９０４より、ドライエッチング技術で犠牲層903が除去され、非平行な空隙508が形成される。
【００４４】
前記実施例３の光変調装置を素子として用いる光変調アレーも同様の方法によって製作できることは明らかである。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１乃至５記載の発明による光変調装置及びそのアレーは、（１）１素子における光反射領域の面積割合を大幅に増加させることができるため、映像機器におけるブラックマトリックス領域（ON動作時に１ビットにおける暗い部分）を大幅に低減し映像の高精彩化を達成できる。（２）光反射領域を梁の変形部位とほぼ同じ大きさに形成することができるため、OFF動作時に反射光が迷光となる割合を抑制でき、したがって、画像機器におけるS/N比を向上させ、また、映像機器におけるコントラスト比を向上させることができる。（３）作製工程を大幅に削減し歩留を向上させかつコストを低減することができる。（４）駆動電圧を低電圧化することができる。（５）応答性のよい光変調を行うことができる。（６）請求項５記載の発明によれば、梁を対向した電極に当接するまで完全に変形させることができるため、OFF動作時の斜面頂角近傍の迷光を抑制し、コントラスト比をさらに向上させることができる、等々の多くの効果を得ることができる。また、請求項６記載の駆動方法によれば、本発明の光変調装置又はそのアレーの梁が対向した電極に当接したままになる現象を回避し、安定した光変調動作を行わせることができる効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を説明するための断面図及び上面図である。
【図２】本発明の実施例２を説明するための断面図及び上面図である。
【図３】本発明の実施例３を説明するための断面図及び上面図である。
【図４】静電引力による梁変形の説明図である。
【図５】本発明による光変調装置の駆動方法を説明するための図である。
【図６】本発明の光変調装置の製作方法の工程説明図である。
【図７】本願発明者らが提案済みの光変調装置の例を説明するための断面図及び上面図である。
【図８】図７の光変調装置をアレー化する場合の問題点を説明するための上面図である。
【図９】図７の光変調装置をアレー化する場合の問題点を説明するための上面図である。
【図１０】本願発明者らが提案済みの光変調装置をアレー化する場合の問題点を説明するための断面図及び上面図である。
【図１１】本願発明者らが提案済みの光変調装置をアレー化する場合の問題点を説明するための断面図及び上面図である。
【符号の説明】
５０１  基板
５０２  絶縁膜
５０３  電極
５０４  電極
５０５  保護膜
５０６  梁
５０７  光反射領域
【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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