【手続補正書】
【提出日】平成25年2月13日(2013.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上記の課題を解決するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
［１］：対向する一対の捻り梁によって往復振動可能な状態でフレーム部材に連結されたミラー基板と、該ミラー基板に対して前記捻り梁を回転中心として往復振動させるための駆動手段を有するマイクロミラー装置において、前記ミラー基板は、応力制御の機能と増反射機能とを有する応力制御増反射膜と、反射層を備え、ミラー母材上に順に前記反射層、前記応力制御増反射膜が形成されて成る構成であり、前記応力制御増反射膜は、引張り応力を有し相対的に屈折率が低い材料からなる層と圧縮応力を有し相対的に屈折率が高い材料からなる層とを交互に積層した積層構造であるか、若しくは、引張り応力を有し相対的に屈折率が高い材料からなる層と圧縮応力を有し相対的に屈折率が低い材料からなる層とを交互に積層した積層構造から成る応力制御増反射膜であることを特徴とする（請求項１）。
ここで、上記において、相対的に屈折率が高い、低いとは、或る数値以上、以下ということではなく、交互に積層する２種類の層において、相対的に比較した場合に、一方が屈折率が高く、他方の屈折率が低いということである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
解決手段の［１］に記載のマイクロミラー装置においては、往復振動するミラー部は応力制御層と反射層と増反射膜を有している構造であり、応力制御層は引っ張り応力を有する層と圧縮応力を有する層とを交互に積層した多層構造であるために、質量の増加を最低限に抑えつつ剛性を高めることができ、ミラーの平坦性の確保や往復振動時の変形を効果的に抑えることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
さらに解決手段の［１］に記載のマイクロミラー装置においては、上記と同様の効果に加え、反射層の上に形成された応力制御層と増反射膜が実質的に同じ層（膜）である構造であるために、構成要素が少なくて済み、さらにミラーの軽量化が期待できる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
【図１】本発明に係る参考例によるマイクロミラー装置のミラー部の構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明によるマイクロミラー装置のミラー部の構成の実施例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る参考例によるマイクロミラー装置のミラー部の構成の別の例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明に係る参考例によるマイクロミラー装置のミラー部の構成の別の例を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明に係る参考例によるマイクロミラー装置のミラー部の構成の別の例を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明によるマイクロミラー装置の一例を示す斜視図である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
以下、本発明のマイクロミラー装置の実施形態及び参考形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る基本的な構成の参考例について図１を用いて説明する。図１は、本発明に係る参考例によるマイクロミラー装置のミラー部の構成の一例について断面図を用いて模式的に示したものである。図１においては、ミラー母材101 上に、応力制御層102 が形成されており、その上に反射層103 、さらに増反射膜104 が形成されている様子を示している。ここで、応力制御層102 は引張り応力を有する層102-a と圧縮応力を有する層102-b が交互に積層されて形成されているものであって、その膜厚はナノメートルのオーダーで制御されているものである。反射層103 は金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）といった高反射金属膜で形成されているものである。そして、増反射膜104 としては、屈折率が制御された誘電体膜などが利用される。
このように本発明に係る参考例では、応力制御層102 と反射層103 と増反射膜104から成るために、それぞれの層が所望の特性を発揮するように、独立に設計することができる点が大きな特徴である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
次に，このような引張り応力を有する層と圧縮応力を有する層が交互に積層された構造において、剛性が向上する現象について説明する。引張り応力を有する層と圧縮応力を有する層が交互に積層された構造は異方性を持った応力分布を有することになる。その結果、例えば本来強度の低い層に圧縮応力が作用する場合は、層の強度は圧縮応力分だけ本来の強度よりも向上し、高強度化が実現できる。一方、引張り応力と圧縮応力が隣接する層の界面付近では、発生しようとするクラックと残留応力の相互作用により、クラック進展方向が偏向あるいは阻害されて結果的に高靭化される。このように積層構造を利用して高強度化、高靭化を実現することで、これまでさまざまな複合セラミックス材料が研究・開発されてきた。本発明に係る参考例は、この高強度化、高靭化を実現する積層構造を得るため、膜厚をナノメートル・オーダーで制御するという技術的特徴を有しているために、全体の膜厚をむやみに厚くすることなく、ミラー母材の剛性向上を実現するというものである。さらに、積層する層数の増加、また、効果を生み出す界面の数の増加は、容易に実現できるものであるために、制御性良く、確実に効果が実現できる構造を得ることができる。このようにして形成した応力制御層102 の上にさらにミラーとして機能する反射層103 を形成し、さらに増反射膜104 を形成してミラー部全体の構成が完成する。この部分が、本発明に係る参考例の最も大きな特徴である。このように応力制御層102 と反射層103 を膜厚方向で積層する構成では、ミラー部の大きさを必要最低限に抑えることができ、ミラー部の小型化、軽量化が容易に達成できる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
以上のように、本発明のマイクロミラー装置では、ミラー部に、応力制御層と反射層と増反射膜（または、応力制御層と増反射膜の機能を有する応力制御増反射膜と反射層）を有している点が本発明の大きな特徴であるが、このような三つの機能を有する積層構造の構成は、これまで説明したような、同じ面において膜厚方向での積層構造に限定される必要はなく、ミラー母材の表裏両面に分けて形成する構成も可能である。その場合のミラー部の構成例を模式的に示したものが図５である。図５に示す構成例においては、応力制御層502 が形成されたミラー母材501 の反対側の面に反射層503 と増反射膜504 が形成されている様子を示している。
また、図５の構成においても、金属を反射層として用いる場合は、金属材料を単層の構成として用いてもよいが、図３と同様に、下地基板との密着性を向上させるための密着層、さらには、反射材料と密着層の相互拡散や反応を防止するためのブロッキング層を適宜選択し設けてもよい。また、反射層503 としては、図４と同様に、誘電体多層膜を用いることもできる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
以下、具体的な実施例及び参考例を用いて、本発明のマイクロミラー装置について更に詳細に説明する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
［参考例１］
本発明に係る第１の参考例について図１を参照しながら説明する。
本参考例では、応力制御層102 として、引張り応力を有する層であるＳｉＮ膜102-a と、圧縮応力を有する層であるＳｉＯ２膜102-b を交互に積層した積層構造を形成し、その上に反射層103 としてＡｌ膜を形成し、さらに増反射膜104 として、反射層103 の上に、低屈折率層としてのＳｉＯ２膜と、高屈折率層としてのＴｉＯ２膜を形成する例について説明する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
本発明に係る参考例の特徴である、応力制御層と反射層の形成方法について以下に説明する。プラズマＣＶＤ法により以下の表１に示す条件でＳｉＮ膜とＳｉＯ２膜の積層構造を作成した。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
本参考例では、反射層103 として、応力制御層102 の上に、さらにＡｌ膜をＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成した。形成条件を以下の表２に示す。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
本参考例では、増反射膜104 として、さらに反射層103 の上に、低屈折率層としてのＳｉＯ２膜、高屈折率層としてのＴｉＯ２膜をＲＦマグネトロンスパッタリング法により形成した。形成条件を以下の表３に示す。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
［実施例１］
本発明の第１の実施例について図２を参照しながら説明する。
本実施例では、反射層203 としては、参考例１と同様にＡｌ膜を用いた。この反射層203 の上に形成する応力制御増反射膜205 として、低屈折率で引張り応力を有するＭｇＦ２膜から成る引張り応力層205-a と、高屈折率で圧縮応力を有するＳｉＯ２膜から成る圧縮応力層205-b の積層構造を形成した例について説明する。
ミラー母材201 となる基板材料としては、参考例１と同様にＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハを用いた。このＳＯＩウェハは、絶縁層としてのシリコン酸化膜の厚さが１μｍ、それをはさむ形で応力制御反射層203 が形成される表面側のシリコン層が１００μｍ、裏面側のシリコン層が３００μｍ形成されたものである。このＳＯＩウェハに対して、一般的なマイクロマシン技術を用いてマイクロミラー装置を形成した。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
［参考例２］
本発明に係る第２の参考例について図３を参照しながら説明する。
本参考例では、これまでの実施例及び参考例とは異なり、反射層303 として密着層303-a 、ブロッキング層303-b 、ミラー層303-c の三層構造を用いた例について説明する。応力制御層302 は参考例１に記載したものと同じで、引張り応力を有するＳｉＮ膜302-a と圧縮応力を有するＳｉＯ２膜302-b の積層構造を採用した。この上にさらに金属を用いて反射層303 を形成した。その内容について説明する。波長７８０ｎｍのレーザー光源に対する反射層303 として機能することを想定し、表層のミラー層303-c は金（Ａｕ）を採用することとした。しかし、前述の引張り応力を有するＳｉＮ膜302-a と圧縮応力を有するＳｉＯ２膜302-b の積層構造に直接、金を形成すると密着性に問題があるために、密着層303-a としてチタン（Ｔｉ）を用い、また、チタン（Ｔｉ）と金（Ａｕ）の相互拡散を防止する目的でブロッキング層303-b として白金（Ｐｔ）を用いた。これらの金属層はすべて、電子ビーム蒸着法により形成し、それぞれの膜厚は、チタン（Ｔｉ）：５０ｎｍ、白金（Ｐｔ）：５０ｎｍ、金（Ａｕ）：１００ｎｍとした。これらの膜厚は、電子ビーム蒸着装置に付属の水晶発振式膜厚モニターの信号をもとに制御して形成した。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
［参考例３］
本発明に係る第３の参考例について図４を参照しながら説明する。
本参考例では、これまでの実施例及び参考例とは異なり、反射層に誘電体多層膜を用いた例について説明する。応力制御層402 は参考例１と同様の構成を用いた。その上に反射層403 を形成するために、低屈折率層としてＳｉＯ２膜、高屈折率層としてＴｉＯ２膜をＲＦマグネトロンスパッタリング法により形成した。形成条件を以下の表５に示す。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
上記の条件で作成したＳｉＯ２膜とＴｉＯ２膜のそれぞれの屈折率は事前の実験の結果得られており、ＳｉＯ２膜の屈折率は１．４５、ＴｉＯ２膜はアナタース型構造であって屈折率は２．５２であった。
さらにその上に、増反射膜として機能するための構成として、低屈折率膜であるＡｌ２Ｏ３膜、高屈折率膜であるＴａ２Ｏ５膜を積層して形成した。
本参考例では、応力制御層402 、誘電体多層膜反射層403 、増反射膜404 のすべてが無機材料で形成されているために、Ｏ２プラズマアッシングを１時間、さらに真空中での４００度の熱処理を１時間行っても、初期の反射特性を維持していた。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
［参考例４］
本発明に係る第４の参考例について図５を参照しながら説明する。
本参考例では、これまで説明してきたような応力制御層、反射層及び増反射膜が膜厚方向で同じ面に積層した構造ではなく、ミラー母材501 を挟んで、応力制御層502 と、反射層503 及び増反射膜504b が、対向する面上に形成された構造についての参考例である。
すなわち、本参考例では、ミラー母材501 となる基板（例えばＳＯＩウェハ）の一方の面に応力制御層502 を形成し、その反対側の面に反射層503及び増反射膜504 を形成したものである。このような構造とすることで、応力制御層502 、反射層503 及び増反射膜504 のそれぞれが、お互いに制約を受けずに最適な構成、条件で形成することができるという利点が得られる。
【手続補正２６】
【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】
対向する一対の捻り梁によって往復振動可能な状態でフレーム部材に連結されたミラー基板と、該ミラー基板に対して前記捻り梁を回転中心として往復振動させるための駆動手段を有するマイクロミラー装置において、
前記ミラー基板は、応力制御の機能と増反射機能とを有する応力制御増反射膜と、反射層を備え、ミラー母材上に順に前記反射層、前記応力制御増反射膜が形成されて成る構成であり、前記応力制御増反射膜は、引張り応力を有し相対的に屈折率が低い材料からなる層と圧縮応力を有し相対的に屈折率が高い材料からなる層とを交互に積層した積層構造であるか、若しくは、引張り応力を有し相対的に屈折率が高い材料からなる層と圧縮応力を有し相対的に屈折率が低い材料からなる層とを交互に積層した積層構造から成る応力制御増反射膜であることを特徴とするマイクロミラー装置。