(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射するための梁を静電力によって変形させることにより光変調を行う光変調装置であって、
基板の上面に開放した前記基板の窪みの内部に、前記梁に静電力を作用させるための電極を有し、前記梁は、前記電極と対向する位置に、前記基板の上面よりせり出すように前記基板に保持され、
前記梁に静電力が作用しない状態において、前記梁と前記窪みの間に空隙が形成され、
前記梁に作用する静電力が解除された時に前記梁の復元を補助するための、前記梁の固定端部に近接した支えを有する光変調装置の製造方法であって、
前記基板に前記窪みを形成する工程、
前記窪みの内部に前記電極を形成する工程、
前記電極を覆う保護層を形成する工程、
前記基板の全面に犠牲層を堆積する工程、
前記犠牲層を写真製版法により梁に対応させてパターン化する工程、
前記支えを構成するための層を全面堆積する工程、
前記支えを構成するため層を異方性ドライエッチング法によりエッチバックし、パターン化された前記犠牲層の端部に残存させる工程、
前記梁を形成する工程、及び
前記犠牲層を除去する工程
を有することを特徴とする光変調装置の製造方法。
【請求項２】
前記支えは前記梁と同一材料からなることを特徴とする請求項１記載の光変調装置の製造方法。
【請求項３】
前記梁は引張残留応力を有する膜からなることを特徴とする請求項１記載の光変調装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射光束の反射方向を変えて光の変調（スイッチング）を行う光変調装置に係り、より具体的には、光反射領域を有する梁を静電力により変形させる基本構造の光変調装置に関する。本発明の光変調装置は、電子写真プロセスにおける光書込装置等の画像装置類やプロジェクターなどの映像装置類に広く応用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
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と、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号及公報、特許第3016871号公報、特表平10-510374公報）。
【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と呼ばれる)を一次元又は二次元に配置したものを特開平6-138403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、ミラー部は傾斜させて用いられる。
【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公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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を有している。又、D.M.Bloomらによる特許第2941952号公報及び特許第3016871号公報に示された光スイッチ素子は、入射光の波長が制限されるという欠点がある。
【０００７】
一方、ゲルバートにより特開2000-2842公報に開示された素子すなわち、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、高速に変形す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が、次に述べるような欠点もある。
【０００８】
すなわち、特開2000-2842公報に開示された素子においては、図１（ａ）（概略断面図）及び図１（ｂ）（概略平面図）に示すように、梁１０１は、空隙１０５及び絶縁膜１０６を介して電極１０３と対向し、基板１０２の平面上で、梁１０１の一方の対向する両端（図中、左右両端）を固定端とし、もう一方の対向する両端（図中、手前と奥の端）を自由端としている。空隙上部における梁１０１は、基板平面に接し、平板状である。そのため、梁１０１を静電力により容易に変形させるためには、つまり低い電圧で駆動できるようにするには、梁１０１の膜厚を薄くする必要があり、製造歩留の面で梁膜厚を薄く出来ない場合には、駆動電圧を高くしなければならない欠点を有している。
【０００９】
さらに、梁１０１は両端で固定されているため、変形時に梁１０１が伸長することが求められ、特に、梁膜厚より変形量が大きい場合には、相対的に多大な梁の伸長が必要となる。それにより、デジタルマイクロミラーデバイス等のねじり梁型に比べ、変形のための駆動電圧が相対的に高くなる欠点を有しており、特に、光変調装置としての効果を高めるために、梁膜厚に比べ撓み変形量が大きくなる場合に、この欠点が顕著となる。
【００１０】
さらに、空隙１０５を介して形成された梁１０１は一般的に残留内部応力を有し、その残留内部応力が圧縮応力の場合には、梁１０１は撓み又は座屈し、平面性を保てなくなる。したがって、梁１０１の残留内部応力が引張応力となるように、プロセス（製造工程）設計されることが必要となる。その場合、すなわち梁１０１の残留内部応力が引張応力の場合、静電引力を利用して梁１０１を変形させるには、その引張内部応力を補償するために駆動電圧の増大が必要となる欠点がある。
【００１１】
さらに、空隙１０５を介して梁１０１を図１（ａ）のように形成するためには、基板１０２における窪み部位(空隙１０５に対応)のエッチングによる掘り込みと、犠牲層堆積及びＣＭＰ(Chemical  Mechanical  Polishing）技術による平坦化が一般に必要となるが、ＣＭＰ工程は通常の写真製版技術に比べ高価な工程であり、コストの上昇を招く欠点がある。さらに、梁１０１と電極１０３の間隔のばらつきは、上記エッチングによる掘り込みのばらつきとＣＭＰ技術による平坦化のばらつきの両方を含み、特に、パターン依存が顕著なＣＭＰ技術のばらつきが大きく、結果的に該間隔のばらつきが大きくなり、それにより駆動電圧のばらつきが増大するという欠点がある。
【００１２】
本発明は、主として図１に関連して説明したような従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、その１つの目的は、より低い駆動電圧で梁の変形すなわち光変調が可能な光変調装置を提供することにある。もう１つの目的は、製造プロセスにおいて一般的なＣＰＭP技術による犠牲層の平坦化を実施する必要がなく、製造コストの低減が可能な光変調装置を提供することにある。もう１つの目的は、駆動電圧のばらつきが少なく、製造歩留まりの良い光変調装置を提供することにある。もう１つの目的は、駆動電圧の非印加時に梁が平面に戻りやすく、光変調性のばらつき（すなわち反射光の方向性ばらつき）を抑制でき、かつ応答速度の速い光変調装置を提供することにある。もう１つの目的は、製造プロセスの設計自由度を向上できる光変調装置を提供することにある。本発明のもう１つの目的は、以上に述べたような利点を有する光変調装置を実現するための製造方法を提供することにある。
【００１３】
以上に述べた本発明の目的及びその他の目的について、以下の実施の形態の説明において具体的に詳述する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明によれば、請求項１記載のように、
光を反射するための梁を静電力によって変形させることにより光変調を行う光変調装置であって、
基板の上面に開放した前記基板の窪みの内部に、前記梁に静電力を作用させるための電極を有し、前記梁は、前記電極と対向する位置に、前記基板の上面よりせり出すように前記基板に保持され、
前記梁に静電力が作用しない状態において、前記梁と前記窪みの間に空隙が形成され、
前記梁に作用する静電力が解除された時に前記梁の復元を補助するための、前記梁の固定端部に近接した支えを有する光変調装置の製造方法であって、
前記基板に前記窪みを形成する工程、
前記窪みの内部に前記電極を形成する工程、
前記電極を覆う保護層を形成する工程、
前記基板の全面に犠牲層を堆積する工程、
前記犠牲層を写真製版法により梁に対応させてパターン化する工程、
前記支えを構成するための層を全面堆積する工程、
前記支えを構成するため層を異方性ドライエッチング法によりエッチバックし、パターン化された前記犠牲層の端部に残存させる工程、
前記梁を形成する工程、及び
前記犠牲層を除去する工程
を有することを特徴とする光変調装置の製造方法が提供される。
【００１５】
本発明のもう一つの特徴は、請求項２に記載のように、請求項１記載の光変調装置の製造方法において、前記支えが前記梁と同一材料からなることにある。
【００１６】
本発明のもう一つの特徴は、請求項３に記載のように、請求項１記載の光変調装置の製造方法において、前記梁が引張残留応力を有する膜からなることにある。
【００１７】
以上に説明した本発明の特徴及びその他の特徴について、実施の形態に関連して以下に詳細に説明する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図２乃至図９により、本発明の第１の実施例について説明する。
【００１９】
図２は本実施例の光変調装置の構成を説明するための図であり、図２(a)は概略断面図、図２（ｂ）は概略平面図である。ただし、図２（ａ）は図２（ｂ）のＡ−Ｂ線断面を表している。
【００２０】
図２において、２０１はシリコンや光学ガラス等からなる基板である。本実施例では、基板２０１として、表面に（100）面を有するシリコン基板が用いられるが、これのみに限定されるものではない。基板２０１上にシリコン酸化膜などの絶縁膜２０２が形成されている。この絶縁膜２０２に形成された窪み部位に電極２０３が形成されている。この電極２０３は、梁２０５を静電力で駆動するための一方の電極となるもので、具体的には、Ａｌ、Ａｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｃｒ等の金属や、ＩＴＯ等の導電性薄膜、不純物が注入されて低抵抗化された基板シリコンによって形成される。２０４はシリコン窒化膜等の絶縁性を有する膜からなる保護膜であり、電極２０３が梁２０５と接触し短絡することを防ぐ役割をする。図中には示されていないが、保護膜２０４には、電極２０３と外部信号とを接続する部分としてパッド開口を形成することもある。
【００２１】
梁２０５は、表面に光反射層２０６を有する両端固定梁であり、そのＬ型形状の固定端部２１０により基板上面よりせり出すように形成されている。なお、後述の実施例を含めて、光反射層２０６は別途堆積された膜に限られる訳ではなく、デバイスの性能に寄与する光反射領域が梁２０５に形成されていればよい。２０７は、梁２０５に電圧を印加するために設けられたパッドであり、梁２０５を駆動するためのもう一方の電極を取り出す役割を果たす。このパッド２０７は、梁２０５として導電性膜が用いられる場合には梁２０５上に形成され、光反射層２０６に導電性膜が用いられる場合には光反射層２０６上に形成される。梁２０５を撓ませる静電力は、空隙２０８を介して梁２０５に対向する電極２０３と、梁２０５又は光反射層２０６との間に電圧を印可することにより発生させる。
【００２２】
梁２０５は、金属膜や、単結晶シリコン、多結晶シリコン、又はシリコン窒化膜等の薄膜で形成される。単結晶シリコンで形成した梁は欠陥が少なく、寿命が長い。又、多結晶シリコンで形成した梁はＣＶＤ等の手法を用いることが出来るのでコストを低くでき、かつ膜の残留応力を圧縮応力から引張応力へと制御することが容易である。又、シリコン窒化膜の薄膜で形成した梁は、膜の強い引張応力の作用によりスイッチングの応答速度を速めることが出来る。さらに、梁が単結晶及び多結晶シリコンで形成されている場合には、この単結晶シリコン又は多結晶シリコンを不純物により低抵抗化し、導電性とすることも可能である。
【００２３】
本記実施例においては、基板２０１上に絶縁膜２０２を形成した後、この絶縁膜２０２を写真製版法及びドライエッチング法によりパターニングし、空隙２０８を形成している。しかし、基板２０１を同様にパターニングし、その後、絶縁膜２０２を堆積することもできる。
【００２４】
本実施例の光変調装置の特徴的な部位の拡大断面を図３に示す。図３において、梁２０５は、固定端部２１０（「梁のＬ型形状の固定端部」）を含み、それより内側部分が実質的な梁として作用する部分である。後述するように、このＬ型形状の固定端部２１０は、その高さｔ及び角度θを、犠牲層のパターン化により任意に設定することが出来る。又、長さｄも、梁２０５のパターン化により任意に設定することが出来る。３０３は「ほぼ矩形な空隙」、３０２は基板平面下部の非平行な空隙である。図２に示した非平行な空隙２０８は、上記非平行な空隙３０２と、ほぼ矩形な空隙３０３を総じたものである。請求項３に記載の発明は、梁２０５（梁部材）が引張残留応力を有する膜からなることを特徴とするが、実際には、８００℃前後のＣＶＤ法等により成膜されたシリコン窒化膜や、５００から６００℃のＣＶＤ法等により成膜された非晶質なシリコン膜を９００℃前後の高温により窒素雰囲気中で熱処理した多結晶シリコン膜が用いられる。これらの膜には、その形成条件によって、約０．５ＧＰａから約２．０ＧＰａの強い引張残留応力を持たせることが可能である。
【００２５】
以上に説明した本発明の光変調装置の製造方法について、図４乃至図９を参照し説明する。図４乃至図９は代表的な工程を順に示すもので、各図の（ａ）は概略断面図（Ａ−Ｂ線断面）、（ｂ）は概略平面図である。
【００２６】
《図４》  基板２０１は、シリコン酸化膜２０２を形成したシリコン基板である。基板２０１に、面積階調を有するパターンを形成したフォトマスクを用いる写真製版法や、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を形成し、その後ドライエッチング法の手法により窪み部位を形成する。この窪み部位により前記の非平行な空隙３０２が形成されることになる。
【００２７】
《図５》  空隙３０２に対応する窪み部位の内部に、電極２０３を形成し、その上に保護膜２０４を形成する。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の窒化チタン(TiN)の薄膜を成膜し、写真製版法及びドライエッチング法の手法により電極２０３を形成した後、シリコン窒化膜を膜厚０．２μｍで常圧ＣＶＤ法により成膜して保護膜２０４を形成する。
【００２８】
《図６》  プラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜を任意の膜厚で成膜し、その後レジストを用いた写真製版法によりパターン化し、犠牲層２０９を形成する。なお、この犠牲層２０９を図９に示すように除去した時に、梁が自身の引張残留応力により縮み、基板平面に対し平行に平板化出来るように、犠牲層２０９としてのシリコン酸化膜の膜厚を決定する。さらに、犠牲層２０９は、図６の断面方向に対し、窪み部位を完全に覆う形でパターン化することが望ましい。その効果は、犠牲層２０９のパターン化のための写真製版時に多少のアライメントずれが起こった場合でも、空隙２０８上の梁は絶えず平面であるので、光変調性のばらつき及び駆動電圧のばらつきを抑制できることである。
【００２９】
《図７》  基板全面に、シリコン窒化膜を熱ＣＶＤ法の手法により、例えば厚さ０．１μｍで成膜し、この膜を写真製版法及びドライエッチング法によりパターン化し、梁２０５を形成する。
【００３０】
《図８》  基板全面に、入射光束の反射層となるＣｒ薄膜を例えば０．０５μｍの厚さで、スパッタ法により形成し、その後、このＣｒ薄膜を写真製版法及びドライエッチング法の手法によりをパターニングし、表面反射層２０６を形成する。この時、表面反射層２０６の残留内部応力も、図９に示すように犠牲層除去する時に梁の平面化に影響するので、適正な残留応力となるようにプロセス設計する。ＤＣスパッタ法により形成したＣｒ膜は、約１．０ＧＰａの残留内部応力を有し、犠牲層除去時の梁の平面化に貢献した。図８においては、表面反射層２０６は梁のＬ型形状の固定端に重ならないように表されているが、固定端部における強度を高めるために、固定端部を表面反射層２０６で覆うようにしても良い。
【００３１】
《図９》  窪み部位を覆う形で形成されていた犠牲層２０９を、フッ酸の希釈液を用いたウェットエッチング手法により除去する。なお、犠牲層２０９と、電極の保護膜２０４及び梁２０５とのエッチング選択性を基に、犠牲層のエッチングが終了しても、梁２０５及び保護膜２０４が所要の厚さを保つように、梁２０５及び保護膜２０４の初期膜厚が決定される。犠牲層の除去により、梁２０５は、内在する引張残留応力を緩和するように縮み、基板平面に平行に平板化される。かくして、基板平面下部における非平行な空隙３０２と、基板平面上部におけるほぼ矩形な空隙３０３とからなる非平行な空隙２０８が形成される。
【００３２】
なお、電極２０３上のパッド部における保護膜２０４のエッチング開口に関しては図示、説明を省略したが、電極２０３を窪み部位から基板表面に延長し、図７と図８の間の工程で行うことが可能である。
【００３３】
次に、図１０乃至図１８により、本発明の第２の実施例について説明する。
【００３４】
図１０は本実施例の光変調装置の構成を説明するための図であり、図１０（ａ）は概略断面図、図１０（ｂ）は概略平面図である。ただし、図１０（ａ）は図１０（ｂ）のＡ−Ｂ線断面を表している。
【００３５】
本実施例の光変調装置は、その構成要素は前記第１の実施例と同様であるが、前記第１の実施例との顕著な相違点は、梁２０５の固定端部に近接して支え２１１が設けられることと、支え２１１と梁２０５が同一材料により形成されることである。支え２１１の材料は、少なくとも犠牲層２０９とのエッチング選択性が良好なことが必要であり、本実施例においては、シリコン窒化膜又は多結晶シリコン膜が用いられる。特に、請求項２記載の発明にあっては、支え２１１は梁２０５と同じシリコン窒化膜を用いて形成される。
【００３６】
本実施例の光変調装置の特徴となる部位を拡大した断面図を図１８に示す。図１８において、７０１は梁２０５の固定端部とそれに近接した支え２１１を示している。後述する製造方法により形成される支え２１１は、その長さＬを、支え形成層（６０１）の成膜膜厚により任意に設定することが出来、また、その高さｈを、支え形成層のエッチバック時のオーバーエッチング量及び犠牲層の成膜膜厚により、任意に設定することが出来る。
【００３７】
本実施例の光変調装置の具体的な製造方法について、図１１乃至図１７を参照し説明する。図１１乃至図１７は代表的な工程を順に示すもので、各図の（ａ）は概略断面図（Ａ−Ｂ線断面）、（ｂ）は概略平面図である。
【００３８】
《図１１》  基板２０１は、シリコン酸化膜２０２を形成したシリコン基板である。基板２０１に、面積階調を有するパターンを形成したフォトマスクを用いる写真製版法や、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を形成し、その後ドライエッチング法の手法により窪み部位を形成する。この窪み部位により前記非平行な空隙３０２が形成されることになる。
【００３９】
《図１２》  空隙３０２に対応した窪み部位内に、電極２０３をＴｉＮの薄膜で形成する。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のＴｉＮ薄膜を成膜し、写真製版法及びドライエッチング法の手法により電極２０３を形成する。その後、電極２０３の保護膜２０４として、シリコン窒化膜を例えば膜厚０．２μｍで常圧ＣＶＤ法により成膜した。
【００４０】
《図１３》  プラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を任意の膜厚で成膜し、その後、レジストを用いた写真製版法によりパターン化して犠牲層２０９を形成する。次に、支え形成膜６０１として、シリコン窒化膜を任意の膜厚で全面に堆積させる。この時、支え形成膜６０１の膜厚を厚くすることにより、支え２１１の長さＬを任意に広く設定できる。
【００４１】
《図１４》  一般的な半導体技術の手法であるエッチバック法により、支え形成膜６０１をエッチバックし、犠牲層２０９の端面に、支え２１１となる膜部分を残存させる。エッチバック時のオーバーエッチング量を多くすることにより、支え２１１の高さｈを任意に低く設定できる。
【００４２】
《図１５》  基板全面に、シリコン窒化膜を熱ＣＶＤ法の手法により、例えば厚さ０．１μｍで成膜し、その後、写真製版法及びドライエッチング法によりパターン化し梁２０５を形成する。この時、支え２１１の不要部分も同時にエッチング除去する。
【００４３】
《図１６》  基板全面に、入射光束の反射層となるＣｒ薄膜を例えば０．０５μｍの厚さでスパッタ法により形成する。その後、写真製版法及びドライエッチング法の手法によりＣｒ膜をパターニングし、表面反射層２０６を形成する。なお、表面反射層２０６の残留内部応力も、図１７に示すように犠牲層２０９を除去した時の梁２０５の平面化に影響するので、適正な残留応力になるようにプロセス設計する。ＤＣスパッタ法により形成したＣｒ膜は、約１．０ＧＰａの残留内部応力を有し、犠牲層除去時の梁２０５の平面化に貢献した。なお、図１５においては、表面反射層２０６は梁２０５のＬ型の固定端部に重ならないように図示されているが、固定端部における強度を高めるために、表面反射層２０６で固定端部を覆うようにしても良い。
【００４４】
《図１７》  窪み部位を覆う形で形成されていた犠牲層２０９を、フッ酸の希釈液を用いたウェットエッチング手法により除去する。なお、犠牲層２０９と、電極の保護膜２０４及び梁２０５とのエッチング選択性を基に、犠牲層２０９のエッチングが終了しても、梁２０５及び保護膜２０４が所望の厚さを保つように、梁２０５及び保護膜２０４の初期膜厚が決定される。又、支え２１１とのエッチング選択性も考慮が必要であるが、本実施例においては、梁２０５と同一材料であるシリコン窒化膜を用いているので、その必要がない。犠牲層２０９の除去により、梁２０５は、内在する引張残留応力を緩和するように縮み、基板平面に平行に平板化される。これにより、基板平面下部における非平行な空隙３０２と、基板平面上部における、ほぼ矩形な空隙３０３とからなる非平行な空隙２０８が形成される。支え２１１が設けられたため、この残留応力の緩和時における梁固定端の破損に対する耐性も向上する（機械的強度が増す）。
【００４５】
なお、電極２０３上のパッド部における保護膜２０４のエッチング開口については、図示、説明を省略したが、電極２０３を窪み部位から基板表面に延長し、図１６と図１７の間の工程で行えばよい。
【００４６】
次に、図４乃至図９を参照して説明した本発明の光変調装置の製造方法による駆動電圧の低電圧化の効果について、図１９及び図２０により説明する。図２０は本発明製造方法による犠牲層除去前後の光変調装置の断面図である。図１９は、図２０に対応付けて作図された、従来の製造方法による犠牲層除去前後の光変調装置の断面図を示す。
【００４７】
従来方法によれば、犠牲層除去前には、図１９（ａ）に示すように、ＣＭＰ技術により平坦化された基板平面上に形成された梁は、内在する引張残留応力に起因した力Ｆ１により、お互いに引張られている。犠牲層を除去した後も、図１９（ｂ）に示すように、そのままの大きさの力Ｆ１が残存する。したがって、静電引力により梁を撓ませるには、その残存する力Ｆ１を補償するために駆動電圧の増加が必要になる。
【００４８】
一方、本発明方法によれば、犠牲層除去前は、図２０（ａ）に示すように、梁は基板平面に対し非平行な面となっている。この状態での引張残留応力に起因する力をＦ１とする。犠牲層除去後は、図２０（ｂ）に示すように、梁は引張残留応力に起因してお互いに引張られて縮み、梁の平面化が達成されるとともに、引張残留応力が緩和されて梁に残存する力Ｆ２はＦ１より小さいものとなる。したがって、残存する力Ｆ２を補償するための駆動電圧の増加が少なくなる分、駆動電圧の低電圧化が可能である。
【００４９】
さらに、従来方法においては、図１９（ｂ）から明らかなように、梁の長さＷ１は基板内の窪み部位の長さにより規定される。一方、本発明方法によれば、図２０（ｂ）から明らかなように、梁の長さＷ２は犠牲層の長さにより規定されるため、基板の窪み部位の長さを同一とすれば、従来技術に比べＷ２をＷ１より長くすることが出来る。又、犠牲層の高さに規定される梁の高さ（基板平面からのせり出し量）ｔをＷ２に加算した梁の実質的な長さはさらに増加する。そして、梁を変形させるために必要な駆動電圧は、おおよそ梁の長さの２乗に反比例するので、梁の長さ（Ｗ２＋ｔ）が増加する分、駆動電圧のさらなる低電圧化が可能である。
【００５０】
次に、前記第１の実施例による光変調装置の変形例を図２１により説明する。図２１（ａ）は、梁の長さをＷ２とした時に、非平行な空隙の頂点を、梁の一方の固定端から約Ｗ２／４の位置に移動させた変形例を示す。図２１（ｂ）は、非平行な空隙の頂点を、梁の一方の固定端部近傍に移動させた変形例を示す。このように非平行な空隙の頂点の位置を移動させることにより、静電力により変位した状態における梁の形状を、望まれる光変調性が得られるような形状に変更することができる。
【００５１】
最後に、前記第１の実施例の構成を例にして、本発明の光変調装置による光変調動作を説明する。図２２はその説明図である。
【００５２】
図２２（ａ）は、駆動電圧が印加されていない状態を示しており、梁（２０５）は静電力が作用しないため、そのＬ型形状の固定端部は基板（２０１）平面より垂直に立った状態である。入射光束は梁表面で正反射され、反射された光束は矢印で示されるように目的の方向に進む。図２２（ｂ）は、低い駆動電圧が印加された状態を示しており、静電力の作用により、梁は、空隙（２０８）が狭い領域から電極（２０３）側に引きつけられるように撓む。梁の表面が撓むために反射光の方向が変わる。図２２（ｃ）は、より高い駆動電圧が印加された状態を示しており、梁に強い静電力が作用し、梁は完全に電極（２０３）に引きつけら大きく撓む。これにより反射光は目的の方向と異なる方向へ進む。図２２（ａ）に示す反射方向から眺めると、図２２（ａ）の状態では梁での正反射により明るく見え（ON動作状態）、図２２（ｃ）の状態では反射方向が完全に変わるために暗く見える（OFF動作状態）。このようにして光変調がなされる。
【００５３】
さて、前記第１の実施例の構成においては、梁（２０５）の下の空隙（２０８）は梁に対して非平行に形成されている。このような空隙の形状は、梁の変形に要する電圧の低下に有効である。梁に作用する静電力は、電極（２０３）と梁の間の距離の２乗に反比例する。すなわち距離が小さいほど作用する静電力が大きい。そのため、駆動電圧を印加すると、梁は空隙の狭い部分より変形を始める。また梁の変形により順次空隙が狭くなり、平行な空隙の場合より低い電圧で梁の変形が進行する。図２２（ｄ）に、図２２（ｂ）に示した過渡状態での梁のＬ型形状の固定端部２１０の挙動を示す。図２２（ｄ）において、梁の光反射層のある部分が、電極間に作用する静電引力１００１により撓み始めると、Ｌ型形状の固定端部２１０を支点とした回転動作１００２が起こる。このような固定端部２１０の回転動作により、従来技術に比べ、梁の光反射層のある領域の変形が低い電圧で容易に生じるようになる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係る光変調装置は、
（１）基板平面上部にほぼ矩形な空隙が形成されるように、梁が基板面よりせり出して形成されるため、梁の固定端部を中心とした回転による梁の変形が容易に起こり、さらに実質的な梁の長さが長くなることにより、静電引力による梁の撓みが容易に起こり、より低い駆動電圧で梁の変形すなわち光変調を行うことが可能となる。さらに、その製造工程において、犠牲層除去時に梁の残留内部応力が緩和されるので、静電引力による梁の撓みが容易に起こり、駆動電圧をより低電圧化することが可能となる。したがって、この光変調装置を用いた電子写真プロセスにおける光書込デバイス等の画像装置やプロジェクターなどの映像装置の低電圧化を図ることができる。
（２）その製造工程において一般的なＣＭＰ技術による犠牲層の平坦化を行う必要がなく、製造工程のコスト低減が可能である。
（３）その製造工程において、梁と電極の間隔のばらつきは、基板内に形成される窪み部位のエッチングによる掘り込みのばらつきと犠牲層膜の成膜によるばらつきの両方で決定され、パターン依存が大きいＣＭＰ技術を用いる必要がないため、駆動電圧のばらつきの抑制が容易で、製造歩留まりを向上させることができる、等々の効果を有する。
（４）梁が基板面よりせり出して形成され、かつ梁の固定端部に近接して支えを有することにより、梁が静電引力により撓んだ後に元の平面に容易に復元しやすくなり、光変調性のばらつき（すなわち反射光の方向性ばらつき）を抑制し、かつ応答速度を高速化することができる。又、梁の固定端部の機械的強度を向上でき、製造歩留を向上させることができる、等々の効果を有する。
（５）支えと梁が同一材料であることにより、両部材の密着性を向上できる。さらに、製造工程において、犠牲層除去時の梁と犠牲層とのエッチング液を、支えを考慮せず（すなわち支えのエッチングダメージを考慮せず）に設定できるので、プロセス設計の自由度が向上する、等々の効果を有する。
（６）引張残留応力を有する膜を用いて梁を形成するため、製造工程において、犠牲層除去時に、梁が、その引張残留内部応力により、固定端部を支点としてお互いに引っ張られ、基板面と平行に平面化する等の効果を有する。
【００５５】
本発明に係る光変調装置の製造方法は、上記の如き光変調装置を実現することができ、特に、犠牲層をパターン化し、梁を犠牲層除去時に平面化することにより、駆動電圧の低電圧化、製造コストの低減及び歩留の向上を達成できる等の効果を有し、また、支えの構成層を全面堆積する工程を有し、かつ支え構成層を異方性ドライエッチング法によりエッチバックすることにより、支えを容易に梁の固定端部に近接して設けることができる等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術による光変調装置を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図２】  本発明による光変調装置の第１の実施例を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図３】  第１の実施例の光変調装置の特徴部分を説明するための拡大略断面図である。
【図４】  第１の実施例の光変調装置の製造工程を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図５】  第１の実施例の光変調装置の製造工程を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図６】  第１の実施例の光変調装置の製造工程を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図７】  第１の実施例の光変調装置の製造工程を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図８】  第１の実施例の光変調装置の製造工程を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図９】  第１の実施例の光変調装置の製造工程を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図１０】  本発明による光変調装置の第２の実施例を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図１１】  第２の実施例の光変調装置の製造工程を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図１２】  第２の実施例の光変調装置の製造工程を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図１３】  第２の実施例の光変調装置の製造工程を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図１４】  第２の実施例の光変調装置の製造工程を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図１５】  第２の実施例の光変調装置の製造工程を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図１６】  第２の実施例の光変調装置の製造工程を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図１７】  第２の実施例の光変調装置の製造工程を説明するための概略断面図及び概略平面図である。
【図１８】  梁の固定端部と支えを説明するための拡大概略断面図である。
【図１９】  従来技術における犠牲層除去前後の梁に関する説明のための概略断面図である。
【図２０】  本発明における犠牲層除去前後の梁に関する説明のための概略断面図である。
【図２１】  第１の実施例の変形例を説明するための概略断面図である。
【図２２】  本発明による光変調装置の動作を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
２０１  基板
２０２  絶縁膜
２０３  電極
２０４  保護膜
２０５  梁
２０６  光反射層
２０８  空隙
２０９  犠牲層
２１０  梁の固定端部
２１１  支え
３０２  ほぼ矩形の空隙
３０３  非平行な空隙
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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