JP2002341269A - Optical modulating element and optical device using the same, and manufacturing method for optical modulating element - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical modulating element which has high light efficiency and reliability and an optical device which uses the same, and to provide a manufacturing method for the optical modulating element which can manufacture the optical modulating element at high yield. SOLUTION: The optical modulating element 10 is constituted by arraying ribbon-shaped diffraction parts 20 equipped with reflecting surfaces 16a in parallel along the length. Each diffraction part 20 itself has a reflecting layer 16, a 1st dielectric layer 17, and a 2nd dielectric layer 18 formed on a structure 15 and this part is displaced at right angles to the substrate 11 and functions as a diffracting surface to modulate the angle, intensity, and phase of incident light. The numbers of layers, materials, and thickness of the dielectric layers 17 and 18 are specified in designing while the incidence wavelength and the total stress of the diffraction parts 20 are taken into consideration. Consequently, the reflection factor of the diffraction parts 20 is enhanced to suppress the light absorption and heat generation by the reflecting layers 16 of Al, and the reflecting layers 16 are protected during washing and resist removal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＯＥＭＳ（Micr
o Optical Electro-Mechanical System ）技術により作
製される光学素子に係り、特に、光を干渉・回折し、変
調する光変調素子とそれを用いた光学装置、および光変
調素子の製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a MOEMS (Micr
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical element manufactured by an Optical Electro-Mechanical System) technology, and more particularly, to an optical modulation element that interferes and diffracts and modulates light, an optical device using the same, and a method of manufacturing the optical modulation element.

【０００２】[0002]

【従来の技術】フォトリソグラフィ、エッチングおよび
蒸着等に代表される半導体加工技術は主に半導体集積回
路の作製に用いられ高度化してきたが、近年、この技術
を回路の加工ではなく立体的構造物の加工に応用するこ
とによって、マイクロマシンが作製されるようになって
きている。マイクロマシンは大きさが１０^-3ｍ〜１０^-6
ｍの微小な可動部品であり、このようにシリコンウエハ
上に構築されるマイクロマシンはＭＥＭＳ（ Micro Ele
ctro-Mechanical System )と呼ばれる。ＭＥＭＳは、従
来の金属などの機構部品に比べて格段に小さく駆動力も
少なくて済むうえ、製造プロセス上、個体間ばらつきが
少なく、リフロー実装など電子部品同様の取り扱いが可
能である等々の優れた特徴を有している。そのため、Ｍ
ＥＭＳは、その誕生当初より各種デバイスへの応用が期
待される分野となっている。例えば、加速度センサやジ
ャイロメータ、圧力センサ等のＭＥＭＳセンサは、その
微少な構造は勿論のこと、加速度、傾斜および圧力等の
微少な物理量が計測可能な素子として注目されており、
自動車用、工業用、航空・防衛用あるいは医療用とし
て、既に市場への参入が始まっている。2. Description of the Related Art Semiconductor processing techniques such as photolithography, etching, and vapor deposition have been used mainly for the production of semiconductor integrated circuits and have been sophisticated. Micromachines are being manufactured by applying to the processing of GaN. The size of the micromachine is 10 ^-3 m to 10 ^-6
m, a micro-machine constructed on a silicon wafer in this way is a MEMS (Micro Ele
ctro-Mechanical System). MEMS is much smaller than conventional mechanical parts such as metal and requires less driving force. In addition, there are few variations between individual parts in the manufacturing process, and it can be handled like electronic parts such as reflow mounting. have. Therefore, M
EMS has been a field expected to be applied to various devices since its birth. For example, MEMS sensors such as acceleration sensors, gyrometers, and pressure sensors have attracted attention as elements capable of measuring minute physical quantities such as acceleration, inclination, and pressure, as well as their minute structures.
Market entry has already begun for automotive, industrial, aviation / defense or medical use.

【０００３】このようなＭＥＭＳのもう一つの大きな応
用分野は、ディスプレイや光通信、光記憶装置、光プリ
ンタなどの光学システム用デバイスである（ＭＯＥＭ
Ｓ）。ＭＯＥＭＳは、その高速応答性により、こうした
高周波動作が要求される分野で注目されており、補償光
学系などに用いられるマイクロレンズやマイクロミラー
の他、光ファイバ通信用の光スイッチ、回折格子などが
実用化されつつある。Another major field of application of such MEMS is devices for optical systems such as displays, optical communications, optical storage, optical printers (MOEMs).
S). Due to its high-speed response, MOEMS has attracted attention in fields requiring such high-frequency operation. In addition to microlenses and micromirrors used in adaptive optics, optical switches for optical fiber communication, diffraction gratings, etc. It is being put to practical use.

【０００４】そのうち、図１９のような回折格子は、光
変調素子としてレーザディスプレイ等に用いられるもの
である（例えば、米国特許５３１１３６０号公報、D.M.
Bloom; Projection Displays III Symposium, SPIE pro
c.,vol.30B,Feb 1997 あるいはD.M.Bloom. "The Gratin
g Light Valve: revolutionizing display technolog
y". [online]. Silicon Light Machines. Retrieved fr
om the Internet: <ＵＲＬ:http://www.siliconlight.c
om/frames/press/ＰＷest.html> 等を参照) 。この素子
は、メンブレン（Membrane）と呼ばれるリボン２２０が
基板２１１との間にエアギャップ２１４を介して互いに
平行に並べられて構成されている。これらリボン２２０
は、通常、窒化ケイ素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）からなり、その上
に設けられた金属層２１６が反射面２１６ａを構成して
いる。反射面２１６ａは同一平面上に形成されているた
め、この状態では、素子に入射された光はこれら反射面
２１６ａで反射され、戻り光は入射光と同一位相で同一
の光路をとる。また、リボン２２０は例えば一列おきに
可動または固定とされ、上部電極となる金属層２１６と
下部電極２１３との間に電圧を印加すると、静電力によ
り可動リボン２２０が基板２１１に引き付けられて、反
射面２１６ａ全体は規則的な凹凸面、すなわち回折面を
形成する（図参照）。この回折面に光を入射すると、入
射角と異なる角度に回折光が生じる。Among them, a diffraction grating as shown in FIG. 19 is used as a light modulation element in a laser display or the like (for example, US Pat. No. 5,313,360, DM
Bloom; Projection Displays III Symposium, SPIE pro
c., vol. 30B, Feb 1997 or DMBloom. "The Gratin
g Light Valve: revolutionizing display technolog
y ". [online]. Silicon Light Machines. Retrieved fr
om the Internet: <URL: http: //www.siliconlight.c
om / frames / press / PWest.html> etc.). In this element, a ribbon 220 called a membrane is arranged in parallel with a substrate 211 via an air gap 214. These ribbons 220
Is usually made of silicon nitride (Si ₃ N ₄ ), and a metal layer 216 provided thereon forms a reflection surface 216a. Since the reflecting surface 216a is formed on the same plane, in this state, the light incident on the element is reflected by the reflecting surface 216a, and the return light takes the same optical path with the same phase as the incident light. The ribbons 220 are movable or fixed, for example, every other row. When a voltage is applied between the metal layer 216 serving as the upper electrode and the lower electrode 213, the movable ribbon 220 is attracted to the substrate 211 by electrostatic force, and the reflection is caused. The entire surface 216a forms a regular uneven surface, that is, a diffraction surface (see the figure). When light is incident on this diffraction surface, diffracted light is generated at an angle different from the incident angle.

【０００５】従って、戻り光を遮断し、回折光を検出す
るようにすれば、高いコントラストで反射光を変調させ
ることができる。また、軽小なリボン２２０は高速でス
イッチング動作を行うことができるため、この素子の応
答性は２０ナノ秒程度と液晶表示素子のおよそ１０⁵ 倍
以上にも達し、低消費電力である以外に様々な利点が提
供される。すなわち、一般の電子部品に対してもそのま
ま整合させることができること、ディスプレイ用途では
高解像度、グレースケールのディジタル制御、および色
の再現性などである。Therefore, if the return light is blocked and the diffracted light is detected, the reflected light can be modulated with high contrast. In addition, since the small ribbon 220 can perform a switching operation at high speed, the response of this element is about 20 nanoseconds, which is about 10 ⁵ times or more of that of the liquid crystal display element. Various advantages are provided. That is, matching can be performed with general electronic components as they are, and for display applications, high resolution, digital control of gray scale, color reproducibility, and the like are required.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような素子では、
従来より金属層２１６にはアルミニウム（Ａｌ）が用い
られている。これは、Ａｌに比較的容易に成膜でき
る、反射率の可視域における波長分散が小さい、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。しかしながら、
金属であるためにその吸収係数は比較的大きく、可視域
では約０．０８、波長８３０ｎｍ付近の赤外域では０．
２０と大きな光吸収を示す。よって、素子に照射される
光の利用効率が低下するという問題があった。In such a device,
Conventionally, aluminum (Al) has been used for the metal layer 216. This is because there are advantages that Al can be formed relatively easily, wavelength dispersion in the visible region of the reflectance is small, and a natural oxide film (Al ₂ O ₃ ) is formed on the surface, and this serves as a protective film. It is. However,
Since it is a metal, its absorption coefficient is relatively large, about 0.08 in the visible region, and 0.1 in the infrared region near the wavelength of 830 nm.
It shows a large light absorption of 20. Therefore, there is a problem that the utilization efficiency of light applied to the element is reduced.

【０００７】また、このような光変調素子では、反射面
２１６ａでの光反射を高効率に行なうことが望ましい。
そのため、従来の製造過程では、リボンの表面に損傷を
与えないような工程が選択されてきた。このように、そ
の表面状態を保つために特定の膜を保護することは一般
的にしばしば行なわれる手法であるが、これによって素
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、Ａｌ
の金属層２１６に対してフッ酸系の薬品が使用できない
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。In such a light modulating element, it is desirable that the light reflection on the reflecting surface 216a be performed with high efficiency.
Therefore, in the conventional manufacturing process, a process that does not damage the surface of the ribbon has been selected. As described above, protection of a specific film in order to maintain its surface state is a method that is often often performed. However, this may limit a selection range of an elementary process, and also imposes a problem on process operation. Margins are often narrowed. Also, Al
There is a restriction that a hydrofluoric acid-based chemical cannot be used for the metal layer 216, and it has been difficult to say that the process is optimized.

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その第１の目的は、高い光効率と信頼性を有する
光変調素子とそれを用いた光学装置を提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above problems, and a first object of the present invention is to provide a light modulation element having high light efficiency and reliability and an optical device using the same.

【０００９】また、本発明の第２の目的は、高い歩留ま
りで光変調素子を製造することができる光変調素子の製
造方法を提供することにある。It is a second object of the present invention to provide a method for manufacturing a light modulation element capable of manufacturing a light modulation element with a high yield.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明による光変調素子
は、各々が光の入射方向に可動であると共に反射面を備
えた複数の回折部が並列して構成され、反射面の上に誘
電体層が形成されているものである。また、本発明によ
る光学装置は、本発明の光変調素子を含んで構成されて
いる。According to the present invention, there is provided a light modulating element comprising a plurality of diffraction portions each movable in a light incident direction and provided with a reflecting surface, and a dielectric is provided on the reflecting surface. A body layer is formed. Further, an optical device according to the present invention includes the light modulation element according to the present invention.

【００１１】本発明による光変調素子の製造方法は、回
折部本体を形成した後に、その上に金属層を形成し、更
にその上に誘電体層を積層させて形成するものである。In the method of manufacturing a light modulation device according to the present invention, a metal layer is formed thereon after a diffraction portion main body is formed, and a dielectric layer is further laminated thereon.

【００１２】本発明による光変調素子では、反射面の上
に誘電体層が形成されているので、反射面における光の
反射効率が高まると同時に、反射面が誘電体層により保
護される。In the light modulation device according to the present invention, since the dielectric layer is formed on the reflection surface, the reflection efficiency of the light on the reflection surface is increased, and the reflection surface is protected by the dielectric layer.

【００１３】また、本発明による光学装置では、本発明
の光変調素子を含んで構成されているので、光源の利用
効率が向上する。また、素子の反射面における光吸収が
防止され、装置の発熱が減少する。Further, in the optical device according to the present invention, since the optical device includes the light modulation element of the present invention, the utilization efficiency of the light source is improved. Further, light absorption on the reflection surface of the element is prevented, and heat generation of the device is reduced.

【００１４】本発明による光変調素子の製造方法では、
回折部本体の上に形成した金属層の上に誘電体層を形成
するので、金属層が誘電体層により保護される。In the method for manufacturing a light modulation element according to the present invention,
Since the dielectric layer is formed on the metal layer formed on the diffraction section main body, the metal layer is protected by the dielectric layer.

【００１５】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【００１６】図１は、本発明の一実施の形態に係る光変
調素子の外観構成を表しており、図２はＸ−Ｘ線に沿っ
た断面構造を表している。この光変調素子１０は、入射
光の角度，強度および位相を変調することが可能であ
り、反射面１６ａを備えたリボン状の回折部２０が複数
（図１では６本）、その長手方向に平行に配列され構成
されている。FIG. 1 shows an external configuration of a light modulation element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a cross-sectional structure taken along line XX. The light modulating element 10 can modulate the angle, intensity and phase of incident light, and includes a plurality of (six in FIG. 1) ribbon-shaped diffraction portions 20 having a reflecting surface 16a, which are arranged in the longitudinal direction. They are arranged and arranged in parallel.

【００１７】このような回折部２０は基板１１の上に形
成されている。基板１１は、例えばケイ素（Ｓｉ）から
なり、その上には、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）等からな
る絶縁層１２、タングステン（Ｗ）等の金属からなる下
部電極１３が順に設けられている。Such a diffraction section 20 is formed on the substrate 11. The substrate 11 is made of, for example, silicon (Si), on which an insulating layer 12 made of silicon dioxide (SiO ₂ ) or the like and a lower electrode 13 made of metal such as tungsten (W) are sequentially provided.

【００１８】回折部２０自体は、構造体１５の上に反射
層１６，第１の誘電体層１７および第２の誘電体層１８
が形成されたものであり、構造体１５が回折部２０の骨
格をなしている。構造体１５は、長手方向の応力によっ
てその両端部で基板１１の上に支持され、これら端部間
の平坦部分と基板１１との間に空隙１４が設けられてい
る。平坦部分には反射面１６ａが形成され、構造体１５
つまりは回折部２０は、この部分が基板１１に垂直な方
向に変位するように変形可能となっている（状態Ｉ→状
態ＩＩ）。なお、空隙１４は、ここでは基板１１に垂直
方向に入射光の波長の１／４、例えば１３０ｎｍ程度の
間隙であり、回折部２０の変位する距離に対応してい
る。The diffraction section 20 itself includes a reflective layer 16, a first dielectric layer 17, and a second dielectric layer 18 on the structure 15.
Are formed, and the structure 15 forms the skeleton of the diffraction section 20. The structure 15 is supported on the substrate 11 at both ends by longitudinal stress, and a gap 14 is provided between the flat portion between these ends and the substrate 11. A reflection surface 16a is formed on the flat portion, and the structure 15
That is, the diffractive portion 20 can be deformed such that this portion is displaced in a direction perpendicular to the substrate 11 (state I → state II). Here, the gap 14 is a gap which is の of the wavelength of the incident light in the direction perpendicular to the substrate 11, for example, about 130 nm, and corresponds to the displacement distance of the diffraction section 20.

【００１９】更に、構造体１５の上には反射層１６が設
けられており、反射層１６は、構造体１５の平坦部分に
あたる層上面を反射面１６ａとする他、ここでは下部電
極１３に対向する上部電極として機能する。反射層１６
および下部電極１３の間に電位差が発生すると、静電力
によって回折部２０は基板１１側へ引き付けられ、例え
ば状態Ｉから状態ＩＩのように変形する。なお、個々の
回折部２０が備える反射面１６ａは、全て同一平面上に
設けられており、所定の周期間隔で選ばれたものだけを
基板１１側に変位させることにより回折面が形成され
る。構造体１５としては、例えば窒化ケイ素（Ｓｉ₃ Ｎ
₄ ）が用いられ、反射層１６は、例えば、アルミニウム
（Ａｌ）を始めとする銀（Ａｇ），金（Ａｕ），チタン
（Ｔｉ）のいずれか１種、あるいはその合金を含む層な
どによって構成される。Further, a reflection layer 16 is provided on the structure 15. The reflection layer 16 has a reflection surface 16 a on a layer upper surface corresponding to a flat portion of the structure 15, and in this case, faces the lower electrode 13. Function as an upper electrode. Reflective layer 16
When a potential difference occurs between the lower electrode 13 and the lower electrode 13, the diffractive portion 20 is attracted toward the substrate 11 by the electrostatic force, and is deformed, for example, from state I to state II. The reflection surfaces 16a provided in the individual diffraction portions 20 are all provided on the same plane, and the diffraction surface is formed by displacing only one selected at a predetermined periodic interval toward the substrate 11. As the structure 15, for example, silicon nitride (Si ₃ N
₄ ) is used, and the reflection layer 16 is made of, for example, a layer containing any one of silver (Ag) such as aluminum (Al), gold (Au), and titanium (Ti), or an alloy thereof. Is done.

【００２０】本実施の形態では、反射層１６の上面に更
に、第１の誘電体層１７および第２の誘電体層１８が設
けられている。これら誘電体層１７，１８は、反射面１
６ａの損傷を特に製造過程において防止するために保護
膜として付設されると同時に、反射面１６ａにおける反
射率を増加させるための反射膜として機能するものであ
る。従って、ここで設けられる誘電体層には、以下のよ
うな条件を満たすことが求められる。 (i) 軽量、層の総厚みができるだけ薄いこと。 (ii) 製造過程において反射面１６ａを保護することが
十分可能であること。 (iii) 反射面１６ａの反射率を十分に向上させること。In this embodiment, a first dielectric layer 17 and a second dielectric layer 18 are further provided on the upper surface of the reflection layer 16. These dielectric layers 17 and 18 are provided on the reflecting surface 1.
The protective film 6a is provided as a protective film for preventing the damage of the reflective film 6a particularly during the manufacturing process, and also functions as a reflective film for increasing the reflectance on the reflective surface 16a. Therefore, the dielectric layer provided here is required to satisfy the following conditions. (i) Lightweight and the total thickness of the layers is as thin as possible. (ii) It is sufficiently possible to protect the reflection surface 16a during the manufacturing process. (iii) To sufficiently improve the reflectance of the reflecting surface 16a.

【００２１】(i) は、素子１０において設計通りの光学
的応答性を得るために必要な条件である。回折部２０に
生じる張力は、その機械的動作に強く影響する。例えば
Ｓｉ ₃ Ｎ₄ からなる構造体にＡｌの反射層を設けると、
構造体自体には大きな引張応力がかかるのに対し、反射
層に比較的小さい圧縮応力が生じるために全体の応力が
変化することが知られており、のみならず、反射層につ
いてはその長手方向の実効的質量もまた全体の機械的特
性に影響することがわかっている（A.P.Payneet al.,Mi
cromachining and Microfabrication: MEMS Reliabilit
y for Critical and Space Application,SPIE Proceedi
nds,vol.3880,Sept.,1999; R.W.Corrigan et al.,Inter
national Display Workshop,Kobe,Japan,Dec.1998, LAD
5-1,pp.757-760 ）。従って、反射層よりも厚い誘電体
層が成膜されると、回折部２０に無視できない質量増加
や引張応力の変化が生じ、その結果、回折部２０の機械
的特性が変化することが予期される。このような影響を
極力排除するために膜厚は薄くなければならない。ま
た、条件(ii)については、膜厚をとくに厚くする必要は
ない。(I) shows the optical design of the element 10 as designed.
This is a necessary condition to obtain a proper response. For the diffraction section 20
The resulting tension strongly influences its mechanical operation. For example
Si _ThreeN_FourWhen a reflective layer of Al is provided on a structure comprising
While the structure itself is subject to a large tensile stress,
The overall stress is reduced due to the relatively small compressive stress in the layer
It is known that the
The effective mass in the longitudinal direction is also the overall mechanical characteristic.
(A.P. Payne et al., Mi
cromachining and Microfabrication: MEMS Reliabilit
y for Critical and Space Application, SPIE Proceedi
nds, vol. 3880, Sept., 1999; R.W.Corrigan et al., Inter
national Display Workshop, Kobe, Japan, Dec.1998, LAD
5-1, pp. 757-760). Therefore, a dielectric thicker than the reflective layer
When a layer is formed, the diffraction section 20 has a non-negligible increase in mass.
And changes in tensile stress, and as a result, the mechanical
It is expected that the dynamic characteristics will change. Such an effect
The film thickness must be thin to eliminate as much as possible. Ma
For condition (ii), it is not necessary to increase the film thickness.
Absent.

【００２２】しかしながら、条件(iii) を達成するため
に最も簡単な方法は、誘電体を多層化するものである。
従って、条件(i) ，(ii)と条件(iii) はトレードオフの
関係にあり、これら全てを満足するように誘電体層を設
けるには、各層の膜厚、材質、層数について最適化する
必要がある。第１の誘電体層１７および第２の誘電体層
１８は、以下のようにしてそれらが規定されている。However, the simplest way to achieve condition (iii) is to multilayer the dielectric.
Therefore, there is a trade-off relationship between the conditions (i), (ii) and the condition (iii), and in order to provide the dielectric layer so as to satisfy all of them, it is necessary to optimize the film thickness, material, and number of layers. There is a need to. The first dielectric layer 17 and the second dielectric layer 18 are defined as follows.

【００２３】（誘電体層の構成）前述のように、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組としたλ／
４膜（厚みが、反射率を増強させたい光の波長λの１／
４である膜）を積み重ね、多層膜を形成する手法がある
（J D.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 など）。これを反射層１６
に適用した場合には、以下の式１に示したモデルが与え
られる。 (Metal substrate) L'H (LH)＾n Air …（式１） 式１は光学薄膜設計でよく用いられる記号で記述された
ものであり、ここで、(Metal substrate) が反射層１６
に対応している。以下、式の右項は順に反射層１６の上
に積層される膜を表しており、L'とL が低屈折率膜、H
が高屈折率膜、(LH)＾n は(LH)の組が周期的にｎ層積層
されていることを示している。なお、L'は、吸収のある
反射層１６との界面における位相シフトを考慮し、L よ
りも若干薄く設定される。(Structure of Dielectric Layer) As described above, as a method of increasing the reflectance of metal, a combination of a dielectric material having a low refractive index and a dielectric material having a high refractive index on the metal surface is used.
4 film (thickness is 1/1 of wavelength λ of light for which reflectance is to be enhanced)
(J. D. Rancourt, Translated by Ogura, “Optical Thin Film Users Handbook,” Nikkan Kogyo Shimbun 1991, etc.). This is reflected layer 16
, The model shown in Equation 1 below is given. (Metal substrate) L'H (LH) ＾ n Air (Equation 1) Equation 1 is described with a symbol often used in optical thin film design, where (Metal substrate) is the reflective layer 16
It corresponds to. Hereinafter, the right term of the expression represents a film that is sequentially laminated on the reflective layer 16, where L ′ and L 2 are a low refractive index film, H
Indicates a high refractive index film, and (LH) ＾ n indicates that n pairs of (LH) are periodically laminated. Note that L ′ is set slightly smaller than L in consideration of the phase shift at the interface with the reflective layer 16 having absorption.

【００２４】このモデルから適切な誘電体層の構成を導
き出すには、まず、反射層１６と誘電体層の総体におけ
る反射率を所定の条件下で比較して、条件(iii) の検討
を行なえばよい。本発明の発明者らが今回明らかにした
結果によれば、反射層１６の上に積層される最初の誘電
体層L'H によって反射層１６における光の吸収がおおむ
ね半減し、この吸収は、更に(LH)の組を積み重ねるにつ
れて漸次減少することが判明している。つまり、１組の
誘電体層(LH)が、最も効率的に反射率を増強することが
できる。更に、条件(i) ，(ii)を考慮した結果、１組の
誘電体層(LH)を設けるようにすると、膜厚を薄くしなが
ら最も反射効率を向上できると考えられる。このような
理由により、ここでは、低屈折率層として第１の誘電体
層１７が、高屈折率層として第２の誘電体層１８の２層
が設けられる。In order to derive an appropriate structure of the dielectric layer from this model, first, the reflectivity of the entirety of the reflective layer 16 and the dielectric layer is compared under predetermined conditions, and the condition (iii) is examined. I just need. According to the results that the inventors of the present invention have revealed, the first dielectric layer L′ H laminated on the reflective layer 16 substantially reduces the absorption of light in the reflective layer 16 by half. Further, it has been found that as the sets of (LH) are stacked, they gradually decrease. That is, one set of dielectric layers (LH) can most efficiently enhance the reflectance. Further, as a result of considering the conditions (i) and (ii), it is considered that the reflection efficiency can be improved most while reducing the film thickness by providing one set of the dielectric layers (LH). For this reason, here, the first dielectric layer 17 is provided as a low refractive index layer, and the second dielectric layer 18 is provided as a high refractive index layer.

【００２５】（誘電体層の材料）また、第１の誘電体層
１７，第２の誘電体層１８は、その材料を所望の特性あ
るいは製造方法等の観点から適宜選択することができ
る。これら誘電体層１７，１８は多層反射膜であるか
ら、第１の誘電体層１７としては、できるだけ屈折率が
低いものがよく、例えばフッ化マグネシウム（Ｍｇ
Ｆ₂ ），酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）および酸化アルミニウ
ム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）の少なくとも１種を含むことが好まし
い。一方の第２の誘電体層１８には、できるだけ屈折率
が高いものがよく、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ
₃ Ｎ₄ ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化チタン
（ＴｉＯ₂ ）および酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）の少な
くとも１種を含むような比較的屈折率が高い材料が選ば
れ、その屈折率は第１の誘電体層１７に比べて高くなっ
ている。(Material of Dielectric Layer) The material of the first dielectric layer 17 and the second dielectric layer 18 can be appropriately selected from the viewpoint of desired characteristics, a manufacturing method and the like. Since these dielectric layers 17 and 18 are multilayer reflective films, the first dielectric layer 17 preferably has a refractive index as low as possible, for example, magnesium fluoride (Mg).
F ₂ ), silicon oxide (SiO ₂ ) and aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ). On the other hand, the second dielectric layer 18 preferably has a refractive index as high as possible.
₃ N _4), aluminum nitride (AlN), a relatively high refractive index material, such as comprising at least one titanium oxide (TiO ₂₎ and tantalum oxide (Ta ₂ O ₅₎ is selected, its refractive index is first It is higher than one dielectric layer 17.

【００２６】一般的な光学薄膜では、低屈折率材料には
ＭｇＦ₂ （屈折率１．３７）、高屈折率材料にはＴｉＯ
₂ ／Ｔａ₂ Ｏ₅ （屈折率２．３）を用いることが多い。
特にＭｇＦ₂ は短波長域まで透明であるという利点があ
り、両者はそれぞれ上記のその他の材料に比べてより低
屈折率、またはより高屈折率であるから、これらを用い
れば反射率を効果的に高めることが可能である。但し、
現時点における半導体集積技術との整合性を考えると、
これらの選択は困難である。なお、ＳｉＯ₂ ，Ｓｉ₃ Ｎ
₄ は通常の半導体集積回路に絶縁膜として用いられるこ
とから、プロセス整合性がよい。こうしたプロセス整合
性の観点からは、低屈折率材料としてはＡｌ₂ Ｏ₃ （屈
折率１．６）またはＳｉＯ₂ （屈折率１．４）、高屈折
率材料としてはＳｉ₃ Ｎ₄ （屈折率２．１）を用いるこ
とが望ましい。In a general optical thin film, MgF ₂ (refractive index: 1.37) is used for a low refractive index material, and TiO is used for a high refractive index material.
₂ / Ta ₂ O ₅ (refractive index 2.3) is often used.
In particular, MgF ₂ has the advantage of being transparent up to the short wavelength region, and both have a lower refractive index or a higher refractive index as compared with the above-mentioned other materials. It is possible to increase. However,
Considering the compatibility with the current semiconductor integrated technology,
These choices are difficult. Note that SiO ₂ , Si ₃ N
_{Since 4} is used as an insulating film in a normal semiconductor integrated circuit, process consistency is good. From the viewpoint of such process consistency, Al ₂ O ₃ (refractive index 1.6) or SiO ₂ (refractive index 1.4) is used as the low refractive index material, and Si ₃ N ₄ (refractive index is used as the high refractive index material. It is desirable to use 2.1).

【００２７】（誘電体層の膜厚）このようにして、第１
の誘電体層１７および第２の誘電体層１８の組を（Ｓｉ
Ｏ₂ ／Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）の２層構造としたのち、所望の波長
帯域で所定の反射率が得られるように逆算してそれぞれ
の膜厚を決定する。例えば光の３原色Ｒ（６４２ｎ
ｍ），Ｇ（５３２ｎｍ），Ｂ（４５７ｎｍ）全てに対し
て〜０．９５程度以上の反射率を有するという条件で求
めたこれらの厚みは、第１の誘電体層１７（ＳｉＯ₂ ）
が６５ｎｍ〜９５ｎｍ、第２の誘電体層１８（Ｓｉ₃ Ｎ
₄ ）が５０ｎｍ〜８０ｎｍであり、それぞれ７５ｎｍ〜
８５ｎｍ，６４ｎｍ〜８０ｎｍとするとより高い反射率
が得られ好ましい。(Film Thickness of Dielectric Layer)
Of the dielectric layer 17 and the second dielectric layer 18 of (Si)
After forming a two-layer structure of O ₂ / Si ₃ N ₄ ), the respective film thicknesses are determined by back calculation so as to obtain a predetermined reflectance in a desired wavelength band. For example, three primary colors of light R (642n
m), G (532 nm), and B (457 nm), all of which have a reflectivity of about 0.95 or more and have a thickness equal to the first dielectric layer 17 (SiO ₂ ).
Is 65 nm to 95 nm, and the second dielectric layer 18 (Si ₃ N
₄ ) is 50 nm to 80 nm, and 75 nm to 80 nm, respectively.
When 85 nm and 64 nm to 80 nm, higher reflectivity is obtained, which is preferable.

【００２８】なお、ここでは、第２の誘電体層１８のみ
ならず構造体１５もまたＳｉ₃ Ｎ₄で構成されるが、こ
のような場合には、回折部２０の応力を当初の設計通り
とするために両者の総厚を考慮する必要がある。構造体
１５は、通常７００℃以上の高温で成膜され、１ＧＰａ
程の大きな残留応力を持つのに対し、第２の誘電体層１
８は、反射層１６の上に低温で成膜されなければなら
ず、その厚みあたりの応力は構造体１５よりも小さくな
る。そこで、ここでは第２の誘電体層１８の応力を構造
体１５の応力の半分と見積もり、構造体１５の厚みを基
本設計における値から第２の誘電体層１８の厚みの半分
を減じた値に修正するものとする。このように、構造体
１５の厚みは通常の基本設計では例えば９２ｎｍである
が、５０ｎｍ〜７０ｎｍとすることが好ましい。Here, not only the second dielectric layer 18 but also the structure 15 is made of Si ₃ N _{4. In} such a case, the stress of the diffraction portion 20 is reduced as originally designed. It is necessary to consider the total thickness of both. The structure 15 is usually formed at a high temperature of 700 ° C. or more,
The second dielectric layer 1
8 must be formed on the reflective layer 16 at a low temperature, and the stress per thickness thereof is smaller than that of the structure 15. Therefore, here, the stress of the second dielectric layer 18 is estimated to be half of the stress of the structure 15, and the thickness of the structure 15 is a value obtained by subtracting half of the thickness of the second dielectric layer 18 from the value in the basic design. Shall be corrected. As described above, the thickness of the structure 15 is, for example, 92 nm in a normal basic design, but is preferably 50 nm to 70 nm.

【００２９】また、構造体１５の最上部にあたる層、こ
こでは第２の誘電体層１８については、後述するよう
に、その形成時にエッチング等の影響により膜厚が減少
することを考慮して、その分だけ予め厚みを余分に取っ
ておく。Further, as described later, a layer corresponding to the uppermost portion of the structure 15, that is, the second dielectric layer 18, is formed in consideration of a decrease in film thickness due to the influence of etching or the like during its formation. Save the extra thickness in advance.

【００３０】[0030]

【実施例】ここでは、上記実施の形態に係る光変調素子
１０に対して誘電体層の設計を行なった実施例について
説明する。EXAMPLE Here, an example in which a dielectric layer is designed for the light modulation device 10 according to the above embodiment will be described.

【００３１】以下の回折部２０の反射率の計算には、市
販されている光学薄膜設計ソフトウエア（Film Star Ve
r.1.42,FTG Software 社製, 米国）を用いた。本実施例
では、入射光を斜入射ランダム偏光として計算を行っ
た。また、表面粗さによる散乱は無視することにし、各
材料の屈折率ｎおよび消衰係数ｋには、ＳｉＯ₂ ，Ｓｉ
₃ Ｎ₄ については、"Properties of Silicon, EMIS dat
aviews no.4",IEEE,1988を参照し、非晶質Ｓｉ、Ａｌ₂
Ｏ₃ およびＡｌについてはEdward D.Palik,"Handbook o
f Optical Constants of Solids",Academic Press,1985
の値を用いて計算した。なお、回折部２０の反射率は、
４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域に対して分光特性を求
めることにした。In the following calculation of the reflectance of the diffraction section 20, the market
Optical thin film design software (Film Star Ve)
r.1.42, manufactured by FTG Software, USA). This embodiment
Now, we calculate the incident light as obliquely incident random polarization.
Was. In addition, scattering due to surface roughness is ignored.
The refractive index n and the extinction coefficient k of the material are SiO 2_Two, Si
_ThreeN_FourSee the "Properties of Silicon, EMIS dat
aviews no. 4 ", IEEE, 1988, amorphous Si, Al_Two
O_ThreeAnd Al for Edward D. Palik, "Handbook o
f Optical Constants of Solids ", Academic Press, 1985
Was calculated using the value of. Note that the reflectance of the diffraction unit 20 is
Spectral characteristics are required for a wavelength range of 400 nm to 700 nm.
I decided to.

【００３２】以上の条件で、まず、従来の標準的構造を
もつ回折部について反射率を検討した。その構造は、Ｓ
ｉ₃ Ｎ₄ の構造体（９２ｎｍ）の上に、Ａｌ反射層（５
０ｎｍ）、Ａｌ₂ Ｏ₃ 自然酸化膜（１ｎｍ）が設けられ
ているものとした。自然酸化膜は、大気暴露などの酸化
性雰囲気でＡｌ反射層を形成する際に、その表面に自然
に形成されるものである。Ａｌ反射層を保護するために
は、Ａｌ₂ Ｏ₃ 自然酸化膜を積極的に増加させる方法が
一般的である。そこで、Ａｌ₂ Ｏ₃ 膜がない場合とＡｌ
₂ Ｏ₃ 膜の厚みを１ｎｍ，１０ｎｍ，５０ｎｍと増加さ
せた場合について反射率の分散を計算した。その結果を
図３に示す。これにより、Ａｌ₂ Ｏ₃ 膜が設けられた回
折部の反射率は、対象となる全波長域において低下し、
その膜厚の増大に従って反射率が低下することがわか
る。従って、Ａｌ₂ Ｏ₃ 膜は保護膜にはなるが、反射率
を低減させる。但し、Ａｌ反射層の形成に伴って自ずと
形成される通常の自然酸化膜（膜厚１ｎｍ）について
は、図のように反射率に与える影響は非常に小さい。こ
の結果に基づき、以後の回折部の設計にあたっては、自
然酸化膜を考慮しないことにした。Under the above conditions, first, the reflectance of the diffraction portion having the conventional standard structure was examined. Its structure is S
On the i ₃ N ₄ structure (92 nm), an Al reflective layer (5
0 nm) and a natural oxide film of Al ₂ O ₃ (1 nm). The natural oxide film is naturally formed on the surface when the Al reflective layer is formed in an oxidizing atmosphere such as exposure to the air. In order to protect the Al reflection layer, a method of actively increasing the Al ₂ O ₃ natural oxide film is generally used. Therefore, when there is no Al ₂ O ₃ film,
The dispersion of the reflectance was calculated when the thickness of the ₂ O ₃ film was increased to 1 nm, 10 nm, and 50 nm. The result is shown in FIG. As a result, the reflectance of the diffraction portion provided with the Al ₂ O ₃ film decreases in the entire target wavelength range,
It can be seen that the reflectance decreases as the film thickness increases. Therefore, the Al ₂ O ₃ film serves as a protective film, but reduces the reflectance. However, the influence on the reflectance of a normal natural oxide film (1 nm in thickness) formed naturally with the formation of the Al reflective layer is very small as shown in the figure. Based on this result, it was decided not to consider the natural oxide film in the subsequent design of the diffraction section.

【００３３】ところで、Ａｌ₂ Ｏ₃ は低屈折率の誘電体
材料でもある。そこで、Ａｌ₂ Ｏ₃に換え、誘電体材料
ＳｉＯ₂ ，Ｓｉ₃ Ｎ₄ の単層膜をＡｌ反射層の上に１０
ｎｍの厚みで設け、屈折率を変化させた場合について反
射率の分散を計算した。その結果を図４に示す。これら
の場合にも、回折部の反射率は対象となる全波長域にお
いて低下する。この結果から、反射層の上に誘電体層を
設ける場合にも、単層膜では逆に反射率を低下させるこ
とがわかった。Incidentally, Al ₂ O ₃ is also a dielectric material having a low refractive index. Therefore, instead of Al ₂ O ₃ , a single layer film of a dielectric material SiO ₂ , Si ₃ N ₄
The dispersion of the reflectance was calculated in the case where the thickness was set to be nm and the refractive index was changed. The result is shown in FIG. Also in these cases, the reflectivity of the diffraction section decreases in the entire target wavelength range. From this result, it was found that, even when the dielectric layer was provided on the reflective layer, the reflectivity of the single-layer film was reduced.

【００３４】そこで次に、式１に基づき、反射層１６の
上に設ける誘電体多層膜の最適化を検討した。 (Metal substrate) L'H (LH)＾n Air …（式１） 低屈折率層と高屈折率層の組(LH)は（ＳｉＯ₂ ／Ｓｉ₃
Ｎ₄ ）とし、その厚みは可視波長域のほぼ中央にある５
５０ｎｍの１／４とした。この条件で、(LH),(LH)＾2
，(LH)＾3 , (LH)＾7 と組数を変化させて誘電体層を
Ａｌ反射層１５の上に設けた場合について反射率の分散
を計算した。その結果を図５に示す。反射層のみの反射
率は、図のように４００ｎｍ〜７００ｎｍの帯域でおよ
そ０．９０５〜０．９２５の間にあるが、その上に誘電
体多層膜を設けると、５５０ｎｍを中心波長として反射
率は増大する。例えば、(LH)＾7 の場合には、５００ｎ
ｍ〜６００ｎｍの帯域での反射率は０．９９９である。
このように、(LH)の組数が増えるにつれて反射率は増大
するが、同時に高反射率である帯域幅は狭くなってゆ
く。従って、誘電体多層膜を付加することにより、反射
率分散が所望の波長帯域で閾値を超えるように回折部２
０を適宜設計することが可能なことがわかる。Then, optimization of the dielectric multilayer film provided on the reflection layer 16 was examined based on the equation (1). (Metal substrate) L'H (LH) ＾ n Air (Equation 1) The combination (LH) of the low refractive index layer and the high refractive index layer is (SiO ₂ / Si ₃
N ₄ ), and its thickness is approximately at the center of the visible wavelength range.
1/4 of 50 nm. Under this condition, (LH), (LH) ＾ 2
, (LH) ＾ 3 and (LH) ＾ 7, and the dispersion of the reflectance was calculated for the case where the dielectric layer was provided on the Al reflective layer 15 by changing the number of sets. The result is shown in FIG. The reflectivity of only the reflective layer is between about 0.905 and 0.925 in the band of 400 nm to 700 nm as shown in the figure. However, when a dielectric multilayer film is provided thereon, the reflectivity becomes 550 nm as the center wavelength. Increases. For example, if (LH) ＾ 7, 500n
The reflectance in the band from m to 600 nm is 0.999.
As described above, the reflectance increases as the number of pairs of (LH) increases, but at the same time, the bandwidth of the high reflectance decreases. Therefore, the addition of the dielectric multilayer film allows the diffraction section 2 so that the reflectance dispersion exceeds the threshold value in a desired wavelength band.
It can be seen that 0 can be appropriately designed.

【００３５】但し、高反射率に設計する場合には、単一
の素子１０で可視光全域をカバーすることは難しくな
る。そのため、例えばレーザディスプレイ等の用途にお
いては、反射率を高く設定することに限界が生じる。ま
た、高い反射率は、その分散の帯域幅のみならず質量増
大による素子１０のスイッチング特性低下と引き換えに
得られる。また、図５からは、(LH), (LH)＾2 ，(LH)＾
3 の反射率を比較することにより、１組目の(LH)では
０．０４、２組目の(LH)では０．０２、３組目の(LH)で
は０．０１と、(LH)の組数が増えるに従って１組あたり
の光吸収（すなわち反射率増強効果）が減少しているこ
とがわかる。これらのことから、誘電体層を少ない組数
で効果的に設けるには、(LH)１組が適切であることが示
唆される。However, when designing to have a high reflectance, it is difficult to cover the entire visible light region with a single element 10. Therefore, in applications such as a laser display, there is a limit in setting a high reflectance. Also, high reflectivity is obtained at the expense of a decrease in the switching characteristics of the device 10 due to an increase in mass as well as the bandwidth of the dispersion. Also, from FIG. 5, (LH), (LH) {2, (LH)}
By comparing the reflectivities of the three sets, 0.04 for the first set (LH), 0.02 for the second set (LH), 0.01 for the third set (LH), and (LH) It can be seen that as the number of sets increases, the light absorption (ie, the reflectivity enhancement effect) per set decreases. These facts suggest that one set of (LH) is appropriate for effectively providing a small number of sets of dielectric layers.

【００３６】次に、(LH)を（Ａｌ₂ Ｏ₃ ／Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）
とし、５５０ｎｍの１／４の厚みで１組だけＡｌ反射層
１５の上に設けた場合について反射率の分散を計算し
た。その結果を、先に求めた反射層１５のみの場合と、
同一条件の（ＳｉＯ₂ ／Ｓｉ₃Ｎ₄ ）の場合と共に図６
に示す。図より明らかなように、低屈折率層はＳｉＯ₂
であるほうがＡｌ₂ Ｏ₃ であるよりも屈折率が高く、し
かも帯域も広い。これはＳｉ₃ Ｎ₄ に対し、ＳｉＯ₂ の
ほうがＡｌ₂ Ｏ₃ より屈折率差が大きく分散の差が小さ
いことによる。従って、低屈折率材料としては、ＳｉＯ
₂ のほうがＡｌ₂Ｏ₃ に比べ、より好ましいことがわか
る。Next, (LH) is converted to (Al ₂ O ₃ / Si ₃ N ₄ )
The dispersion of the reflectance was calculated for a case where only one set was provided on the Al reflective layer 15 with a thickness of 、 ５ of 550 nm. The result is compared with the case of only the reflection layer 15 obtained earlier,
FIG. 6 together with the case of (SiO ₂ / Si ₃ N ₄ ) under the same conditions
Shown in As is clear from the figure, the low refractive index layer is made of SiO ₂
Is higher in refractive index and wider in bandwidth than Al ₂ O ₃ . This is because SiO ₂ has a larger refractive index difference than Al ₂ O _{3 and a} smaller dispersion difference than Si ₃ N ₄ . Therefore, as the low refractive index material, SiO 2
_It can be seen that 2 is more preferable than Al ₂ O ₃ .

【００３７】次に、Ａｌ反射層１５の上に設ける(LH)を
（ＳｉＯ₂ ／Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）１組とし、Ｒ（６４２ｎ
ｍ），Ｇ（５３２ｎｍ），Ｂ（４５７ｎｍ）の３波長に
対して反射率が〜０．９５以上という条件で(LH)の厚み
の最適化を行なった。その結果、ＳｉＯ₂ 層は８０．７
ｎｍ、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 層は６７．４ｎｍのときに、波長４５
７ｎｍでは反射率０．９４９、波長５３２ｎｍでは反射
率０．９５９、波長６４２ｎｍでは反射率０．９４６と
いう値が得られた。図７に、この(LH)の膜厚が最適化さ
れた場合と、膜厚が中心波長５５０ｎｍの１／４（ＱＷ
Ｔ）であり、その他は同一条件の場合における反射率の
分散を示す。このように、最適化された(LH)は、ＱＷＴ
膜よりも高反射率となる帯域が短い波長側にあり、４５
７ｎｍ〜６４２ｎｍの帯域で平均するとＱＷＴ膜よりも
高い反射率を保つことがわかる。従って、このように厚
みを設計することにより、単一の素子１０でＲＧＢ３色
に対応することが可能となる。Next, the (LH) provided on the Al reflective layer 15 is set as (SiO ₂ / Si ₃ N ₄ ), and R (642n)
m), G (532 nm) and B (457 nm), the thickness of (LH) was optimized under the condition that the reflectance was 0.95 or more. As a result, the SiO ₂ layer was 80.7
at a wavelength of 45 nm when the Si ₃ N ₄ layer is 67.4 nm.
The reflectance was 0.949 at 7 nm, 0.959 at 532 nm, and 0.946 at 642 nm. FIG. 7 shows the case where the film thickness of (LH) is optimized and the case where the film thickness is 1/4 (QW
T), and the others indicate the dispersion of the reflectance under the same conditions. Thus, the optimized (LH) is the QWT
The band where the reflectivity is higher than that of the film is on the shorter wavelength side,
It can be seen that the average reflectance in the band of 7 nm to 642 nm maintains a higher reflectance than the QWT film. Therefore, by designing the thickness in this way, it is possible to support three colors of RGB with a single element 10.

【００３８】更に、最適化された(LH)を用いた回折部２
０の構成について考察した。上記実施の形態に説明した
ように、構造体１５の厚みは、(LH)に発生する応力を厚
みに換算し、それを差し引いたものとすることが好まし
い。本実施例についても同様に考えると、構造体１５の
厚みは標準的構造の９２ｎｍからＳｉ₃ Ｎ₄ 層の厚み６
７．４ｎｍの２分の１を差し引いた値、すなわち５８．
３ｎｍとなる。従って、この場合の回折部２０は、構造
体１５（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ；５８．３ｎｍ）、反射層１６（Ａ
ｌ；５０ｎｍ）、自然酸化膜（Ａｌ₂ Ｏ₃ ；１ｎｍ）、
第１の誘電体層１７（ＳｉＯ₂ ；８０．７ｎｍ）、第２
の誘電体層１８（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ；６７．４ｎｍ）と最適化
される。Further, the diffraction unit 2 using the optimized (LH)
The configuration of 0 was considered. As described in the above embodiment, it is preferable that the thickness of the structural body 15 be obtained by converting the stress generated in (LH) into a thickness and subtracting it. Considering the present embodiment in the same manner, the thickness of the structure 15 is reduced from the standard structure of 92 nm to the thickness of the Si ₃ N ₄ layer of 6 nm.
A value obtained by subtracting half of 7.4 nm, that is, 58.
3 nm. Accordingly, in this case, the diffraction portion 20 includes the structure 15 (Si ₃ N ₄ ; 58.3 nm) and the reflection layer 16 (A
l; 50 nm), natural oxide film (Al ₂ O ₃ ; 1 nm),
The first dielectric layer 17 (SiO ₂ ; 80.7 nm), the second
Of the dielectric layer 18 (Si ₃ N ₄ ; 67.4 nm).

【００３９】また、Ａｌ反射層１５の上に設ける(LH)を
（ＳｉＯ₂ ／Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）１組とし、Ｒ（６４２ｎ
ｍ），Ｇ（５３２ｎｍ），Ｂ（４５７ｎｍ）のそれぞれ
に対する反射率について(LH)の厚みの最適化を行なっ
た。その結果、各波長毎に得られたＳｉＯ₂ 層とＳｉ₃
Ｎ₄ 層の最適膜厚を表１に示す。Further, the (LH) provided on the Al reflective layer 15 is a set of (SiO ₂ / Si ₃ N ₄ ), and R (642n)
m), G (532 nm), and B (457 nm), the reflectance (LH) of the thickness was optimized. As a result, the SiO ₂ layer and Si ₃
Table 1 shows the optimum thickness of the N ₄ layer.

【００４０】[0040]

【表１】 [Table 1]

【００４１】この波長毎の膜厚で誘電体層１７，１８を
設けた回折部２０について、それぞれ波長分散を求め
た。その結果を図８に示す。このように、ＲＧＢの３波
長各々について個別に誘電体膜厚を設計すれば、波長毎
に素子１０を設けることができ、その回折部２０の反射
率もより高く設定することができる。なお、最適膜厚は
屈折率変動による変動幅等を考慮すると、以下のような
規定範囲が得られる結果となった。すなわち、Ｂ（４５
７ｎｍ）に対しては、ＳｉＯ₂ 層，Ｓｉ₃ Ｎ₄ 層の各厚
みは５０ｎｍ〜７７ｎｍ，３８ｎｍ〜６０ｎｍが好まし
く、６１ｎｍ〜６７ｎｍ，４６ｎｍ〜５１ｎｍがより好
ましい。Ｇ（５３２ｎｍ）に対しては、ＳｉＯ₂ 層，Ｓ
ｉ₃ Ｎ₄ 層の各厚みは６５ｎｍ〜９８ｎｍ，５０ｎｍ〜
８０ｎｍが好ましく、７８ｎｍ〜８６ｎｍ，６１ｎｍ〜
６９ｎｍがより好ましい。また、Ｒ（６４２ｎｍ）に対
しては、ＳｉＯ₂ 層，Ｓｉ₃ Ｎ₄ 層の各厚みは７８ｎｍ
〜１２０ｎｍ，６４ｎｍ〜９６ｎｍが好ましく、９２ｎ
ｍ〜１０２ｎｍ，７５ｎｍ〜８４ｎｍがより好ましい。The wavelength dispersion was determined for each of the diffraction sections 20 provided with the dielectric layers 17 and 18 with the thickness for each wavelength. FIG. 8 shows the result. In this way, if the dielectric film thickness is individually designed for each of the three wavelengths of RGB, the element 10 can be provided for each wavelength, and the reflectance of the diffraction portion 20 can be set higher. In addition, considering the fluctuation width due to the refractive index fluctuation and the like, the optimum thickness has the following specified range. That is, B (45
(7 nm), the thickness of each of the SiO ₂ layer and the Si ₃ N ₄ layer is preferably 50 nm to 77 nm, 38 nm to 60 nm, more preferably 61 nm to 67 nm, and 46 nm to 51 nm. For G (532 nm), a SiO ₂ layer, S
The thickness of each i ₃ N ₄ layer is 65 nm to 98 nm, 50 nm to
80 nm is preferable, and 78 nm to 86 nm and 61 nm to
69 nm is more preferred. For R (642 nm), the thickness of each of the SiO ₂ layer and the Si ₃ N ₄ layer is 78 nm.
１２０120 nm, preferably 64 nmｎｍ96 nm, and 92 n
m to 102 nm and 75 nm to 84 nm are more preferable.

【００４２】更にまた、上記の実施の形態では光変調素
子１０を可視光域について最適化したが、ここでは、８
００ｎｍ以上の赤外域について最適化する。反射層１６
に用いられるＡｌは、赤外域での吸収が０．２０と大き
い。そこで、中心波長を８３０ｎｍとする以外は第１の
実施の形態と同様にして、誘電体層１７，１８の厚みを
最適化した。なお、誘電体層の層数は、(LH), (LH)＾2
の２通りとした。その結果、得られたＳｉＯ₂ 層，Ｓｉ
₃ Ｎ₄ 層の各厚みは、(LH)については１２９．０４ｎ
ｍ，１０３．９１ｎｍであった。(LH)＾2 については、
１層目が１３６．３４ｎｍ，１０５．５３ｎｍであり、
２層目が１１５．０９ｎｍ，１０３．８０ｎｍとなっ
た。このときの反射率分散を図９に示す。図には、比較
のため反射層１６についての反射率分散も示したが、誘
電体層１７，１８を設けることにより反射率はかなり大
きく向上することがわかる。このように、反射層１６の
吸収が大きい近赤外域では、誘電体層１７，１８の反射
率増強効果がより顕著である。近赤外域の高出力半導体
レーザは、既に容易に手に入れることができるので、こ
のような光変調素子を空間変調器として用いることによ
って微細加工システム、例えばレーザプリンタ等の微細
描画装置への応用が可能となる。その場合に、本実施例
のように誘電体層をＡｌなどからなる光の反射面に設け
ると、反射層１６の光吸収による発熱も抑制することが
できる。Further, in the above embodiment, the light modulation element 10 is optimized for the visible light range.
Optimize for the infrared region above 00 nm. Reflective layer 16
Al used in the above has a large absorption in the infrared region of 0.20. Therefore, the thicknesses of the dielectric layers 17 and 18 were optimized in the same manner as in the first embodiment except that the center wavelength was 830 nm. The number of dielectric layers is (LH), (LH) H2
And 2 types. As a result, the obtained SiO ₂ layer, Si
₃ the thickness of each of N ₄ layer, 129.04N for (LH)
m, 103.91 nm. For (LH) ＾ 2,
The first layer is 136.34 nm, 105.53 nm,
The second layer was 115.09 nm and 103.80 nm. FIG. 9 shows the reflectance dispersion at this time. Although the reflectance dispersion of the reflective layer 16 is also shown in the figure for comparison, it can be seen that the reflectance is considerably improved by providing the dielectric layers 17 and 18. As described above, in the near infrared region where the absorption of the reflective layer 16 is large, the effect of enhancing the reflectance of the dielectric layers 17 and 18 is more remarkable. High-power semiconductor lasers in the near-infrared region can be easily obtained, and by using such a light modulator as a spatial modulator, it can be applied to a fine processing system, for example, a fine drawing apparatus such as a laser printer. Becomes possible. In this case, when the dielectric layer is provided on the light reflection surface made of Al or the like as in the present embodiment, heat generation due to light absorption of the reflection layer 16 can also be suppressed.

【００４３】以上の実施例により、回折部２０に設けら
れる誘電体層を、反射率分散および応力の観点から所望
の条件に対して最適化できることが判明した。また更
に、このようにしてレーザディスプレイなどに好適に用
いられる光変調素子１０を設計すれば、簡易な構成で、
容易に、素子の特性を損なわずに光の利用効率を高める
ことが可能であることがわかる。According to the above embodiment, it has been found that the dielectric layer provided in the diffractive portion 20 can be optimized for desired conditions from the viewpoints of reflectance dispersion and stress. Furthermore, if the light modulation element 10 suitably used for a laser display or the like is designed in this manner, a simple configuration can be obtained.
It can be seen that light utilization efficiency can be easily increased without deteriorating the characteristics of the element.

【００４４】次に、このような光変調素子１０の製造方
法について説明する。Next, a method for manufacturing such a light modulation element 10 will be described.

【００４５】本実施の形態では、基板１１の上に構造体
１５、反射層１６を形成したのちに誘電体層１７，１８
を形成するが、反射層１６の形成までの工程は特に限定
されるものではなく、従来どおりの方法を用いることが
できる。そのような工程の一例を説明すると、例えば、
図１０に示したようにケイ素（Ｓｉ）からなる基板１１
を用意し、その上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposit
ion)法を用いてＳｉＯ ₂ からなる厚み５００ｎｍの絶縁
層１２、タングステン（Ｗ）からなる厚み１００ｎｍの
下部電極１３を順に形成する。次いで、下部電極１３を
所定の電極形状にパターニングする。更に、図１１に示
したように、下部電極１３の上に犠牲層１４ａを形成
し、これをエッチングにより空隙１４の形状にパターニ
ングする。なお、犠牲層１４ａの厚みは、例えば１３０
ｎｍ程度であり、ここでは目的の波長の１／４とする。
この犠牲層１４ａの上に、図１２に示したように、例え
ばＳｉ₃ Ｎ₄ からなる厚み５０ｎｍ〜７０ｎｍの構造体
１５、およびアルミニウム（Ａｌ）からなる厚み５０ｎ
ｍの反射層１６を順に形成する。In the present embodiment, the structure
15, after forming the reflective layer 16, the dielectric layers 17, 18
Is formed, but the steps up to the formation of the reflective layer 16 are not particularly limited.
Use traditional methods instead of
it can. To explain an example of such a process, for example,
As shown in FIG. 10, a substrate 11 made of silicon (Si)
Is prepared, and CVD (Chemical Vapor Deposit)
ion) _Two500nm thick insulation made of
Layer 12, made of tungsten (W) and having a thickness of 100 nm
The lower electrode 13 is formed in order. Next, the lower electrode 13 is
Patterning into a predetermined electrode shape. Further, FIG.
As described above, the sacrificial layer 14a is formed on the lower electrode 13.
This is patterned into the shape of the void 14 by etching.
To run. The thickness of the sacrificial layer 14a is, for example, 130
nm, which is と す る of the target wavelength here.
On this sacrificial layer 14a, as shown in FIG.
Ba Si_ThreeN_Four50 nm to 70 nm thick structure made of
15, and a thickness of 50 n made of aluminum (Al)
m reflective layers 16 are formed in order.

【００４６】次に、図１３に示したように、反射層１６
の上に更に第１の誘電体層１７および第２の誘電体層１
８を順に形成する。第１の誘電体層１７は、例えばＳｉ
Ｏ₂を用いて６５ｎｍ〜９５ｎｍの厚みに成膜し、第２
の誘電体層１８は、例えばＳｉ₃ Ｎ₄ を用いて５０ｎｍ
〜８０ｎｍの厚みに成膜する。その成膜には、例えばプ
ラズマＣＶＤ法が用いられる。ここではＡｌ層上に成膜
することから、半導体製造工程において一般的に用いら
れているプラズマＣＶＤ法を例として挙げたが、これに
限定されず、減圧ＣＶＤ法あるいは常圧ＣＶＤ法、蒸着
法、塗布形成などにより成膜するようにしても構わな
い。なお、プラズマＣＶＤ法は、減圧ＣＶＤ法に比べ、
形成される薄膜の厚みの制御性や均一性の点で劣るとさ
れている。しかしながら、例えば±５％の膜厚分布が生
じると仮定して本発明者が算出した反射率の変動は、素
子の中心波長に近いＧ（５３２ｎｍ）において０．００
１以下、Ｂ（４５７ｎｍ）で０．００９以下、Ｒ（６４
２ｎｍ）で０．００５以下であり、実用上問題ないこと
が判明しており、その膜厚のばらつきは十分に許容範囲
内であると考えられる。Next, as shown in FIG.
A first dielectric layer 17 and a second dielectric layer 1
8 are formed in order. The first dielectric layer 17 is made of, for example, Si
A film is formed to a thickness of 65 to 95 nm using O ₂ ,
The dielectric layer 18 is made of, for example, 50 nm using Si ₃ N _4.
The film is formed to a thickness of 80 nm. For the film formation, for example, a plasma CVD method is used. Here, since the film is formed on the Al layer, a plasma CVD method generally used in a semiconductor manufacturing process is described as an example. However, the present invention is not limited thereto. Alternatively, the film may be formed by coating or the like. In addition, the plasma CVD method is compared with the low pressure CVD method.
It is said that the controllability and uniformity of the thickness of the formed thin film are inferior. However, the change in reflectance calculated by the inventor assuming that a film thickness distribution of, for example, ± 5% occurs is 0.00 at G (532 nm) close to the center wavelength of the element.
1 or less, 0.009 or less for B (457 nm), R (64
(2 nm), which is 0.005 or less, which has been found to be practically acceptable, and the variation in the film thickness is considered to be sufficiently within an allowable range.

【００４７】第１の誘電体層１７（ＳｉＯ₂ ）の形成
は、例えば原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ₄ ）を９０ｍ
ｌ／分、Ｎ₂ Ｏを２０００ｍｌ／分、Ｎ₂ を３０００ｍ
ｌ／分導入し、マイクロ波を２ｋＷ印加して行う。ま
た、第２の誘電体層１８（Ｓｉ₃Ｎ₄ ）の形成には、Ｎ
₂ Ｏに代えてアンモニア（ＮＨ₃ ）を５００ｍｌ／分導
入すればよい。なお、反射層１６を形成した後、連続し
て直ちにこれらの誘電体層１７，１８を形成するように
すると、各種洗浄処理から反射層１６を保護することが
でき、好ましい。For forming the first dielectric layer 17 (SiO ₂ ), for example, 90 m of silane (SiH ₄ ) is used as a raw material gas.
1 / min, 2000 ml / min of N ₂ O, 3000 m of N ₂
1 / min and microwaves are applied at 2 kW. Further, the formation of the second dielectric layer 18 (Si ₃ N ₄ )
Ammonia (NH ₃ ) may be introduced at 500 ml / min instead of ₂ O. Note that it is preferable to form these dielectric layers 17 and 18 immediately after the formation of the reflective layer 16, since the reflective layer 16 can be protected from various cleaning processes.

【００４８】次に、構造体１５，反射層１６および誘電
体層１７，１８をエッチングにより所定形状にパターニ
ングし、複数の回折部２０を形成する（パターン形
成）。例えば、リボン形状とした場合の寸法は、長さ２
０μｍ，幅５μｍとすることができる。なお、誘電体層
１７，１８（ＳｉＯ₂ ／Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）のエッチングに
は、例えばＣＦ₄ ，Ｃ₄ Ｆ₈ のようなフッ化炭素系のガ
スを用いることができる。Next, the structure 15, the reflective layer 16, and the dielectric layers 17 and 18 are patterned into a predetermined shape by etching to form a plurality of diffraction portions 20 (pattern formation). For example, when the shape is a ribbon shape, the length is 2
It can be 0 μm and 5 μm in width. For the etching of the dielectric layers 17 and 18 (SiO ₂ / Si ₃ N ₄ ), for example, a fluorocarbon-based gas such as CF ₄ or C ₄ F ₈ can be used.

【００４９】このエッチング時にはマスクとして図示し
ないレジスト膜が設けられるが、その除去の際に、第２
の誘電体層１８も一緒に若干除去される。しかし、第２
の誘電体層１８は元々、ここでの減少分を見込んだ厚み
で形成されているため、この工程を経た後に設計上の厚
み寸法となる。また、誘電体層１７，１８が設けられて
いるために、反射層１６の表面はこれらに保護され、一
連のエッチング工程の影響を直接受けることが防止さ
れ、成膜時の状態が保たれる。従って、本実施の形態の
製造方法によれば、これまでは反射面１６ａに損傷を与
える可能性があるために行うことができなかった回折部
２０の洗浄を、特別な制限なく導入することが可能とな
る。更に言えば、例えばスクラッチ等が問題となり取り
入れることができなかったブラシ洗浄等を工程に組み込
むことも可能になると考えられ、作製される素子１０の
性能向上を期待することができる。At the time of this etching, a resist film (not shown) is provided as a mask.
The dielectric layer 18 is also slightly removed at the same time. But the second
Since the dielectric layer 18 is originally formed with a thickness that allows for the reduction here, the thickness of the dielectric layer 18 becomes the designed thickness after this step. In addition, since the dielectric layers 17 and 18 are provided, the surface of the reflective layer 16 is protected by them, and is prevented from being directly affected by a series of etching steps, and the state at the time of film formation is maintained. . Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to introduce the cleaning of the diffraction section 20 which has not been able to be performed because there is a possibility of damaging the reflecting surface 16a without any particular limitation. It becomes possible. Furthermore, for example, it is considered that brush cleaning or the like that could not be incorporated due to a problem such as scratching can be incorporated into the process, and improvement in the performance of the manufactured element 10 can be expected.

【００５０】こののち、犠牲層１４ａをエッチング除去
し、図１に示した素子１０が完成される。なお、素子１
０を実際に使用するにあたっては、各電極１２，１６に
対し駆動回路（図示せず）を接続するほか、回折部２０
の周囲を乾燥窒素で満たされた透明ガラス板等によりシ
ールドして酸化や破損を防止する。Thereafter, the sacrificial layer 14a is removed by etching, and the device 10 shown in FIG. 1 is completed. In addition, element 1
In actual use of No. 0, a driving circuit (not shown) is connected to each of the electrodes 12 and 16, and the diffraction unit 20 is used.
Is shielded by a transparent glass plate or the like filled with dry nitrogen to prevent oxidation and damage.

【００５１】なお、ここでは、犠牲層１４ａの上に構造
体１５，反射層１６および誘電体層１７，１８を形成し
た後に回折部２０の形状にパターニングするようにした
が、構造体１５および反射層１６を先にパターニング
し、回折部２０の形状に加工してから誘電体層１７，１
８を形成するようにしてもよい。Here, the structure 15, the reflection layer 16 and the dielectric layers 17 and 18 are formed on the sacrificial layer 14 a and then patterned into the shape of the diffraction section 20. The layer 16 is first patterned and processed into the shape of the diffraction portion 20, and then the dielectric layers 17 and 1 are formed.
8 may be formed.

【００５２】次に、本実施の形態による光変調素子１０
の動作について図１４，１５を参照して説明する。ま
ず、図１４に示したように、いずれの下部電極１２と反
射層１６の間にも電圧を印加しない場合には、全ての回
折部２０の反射面１６ａは同一平面上に並び、フラット
ミラーを形成する（状態Ｉ）。この状態では、反射面１
６ａに対し垂直に入射された光は、反射面１６ａで入射
方向に反射される。一方、図１５に示したように、ここ
では１つおきの回折部２０について下部電極１２と反射
層１６の間に電圧を印加すると、静電力によって基板１
１側へ引き付けられて回折部２０が一つおきに変位し、
反射面１６ａ全体は回折面を形成する（状態ＩＩ）。こ
のとき隣接する反射面１６ａの高さの差ｄは、入射光の
波長をλとするとλ／４となる。この状態で回折面に光
を入射すると、隣接する反射面１６ａにおける反射光の
光路差はλ／２となり、反射の代わりに入射角と異なる
角度θに回折光が生じる。この角度θは、回折部２０の
幅と入射波長λによって回折の次数ごとに一意的に決ま
った値をとる。その際、ここでは反射面１６ａの上に誘
電体層１７，１８を設けるようにしたので、回折部２０
における波長λに対する反射率が向上し、反射光および
回折光の強度が高まる。Next, the light modulation device 10 according to the present embodiment
Will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 14, when no voltage is applied between any of the lower electrodes 12 and the reflection layer 16, the reflection surfaces 16a of all the diffraction portions 20 are arranged on the same plane, and the flat mirror is mounted. (State I). In this state, the reflection surface 1
Light incident perpendicularly to 6a is reflected in the incident direction on the reflection surface 16a. On the other hand, as shown in FIG. 15, when a voltage is applied between the lower electrode 12 and the reflective layer 16 for every other diffractive portion 20, the substrate 1
Attracted to one side, the diffraction part 20 is displaced every other one,
The entire reflecting surface 16a forms a diffraction surface (state II). At this time, the difference d in height between the adjacent reflection surfaces 16a is λ / 4, where λ is the wavelength of the incident light. When light is incident on the diffraction surface in this state, the optical path difference of the reflected light on the adjacent reflection surface 16a becomes λ / 2, and the diffraction light is generated at an angle θ different from the incident angle instead of reflection. The angle θ takes a value uniquely determined for each diffraction order by the width of the diffraction section 20 and the incident wavelength λ. At this time, since the dielectric layers 17 and 18 are provided on the reflection surface 16a, the diffraction portion 20
, The reflectance for the wavelength λ is improved, and the intensity of the reflected light and the diffracted light is increased.

【００５３】この素子１０に対し、例えば、１次の回折
光に対して開口数を設定した光学系を用いて、状態ＩＩ
のときに生じる１次光のみを取り出すようにすると、状
態Ｉにおける反射光は光学系に捕捉されない。このよう
に、ある次数の回折光を選んで検出するようにすると、
高いコントラストで光強度が変調される。また、誘電体
層１７，１８は、回折部２０全体の応力が所定値となる
ように考慮して付設されているので、素子１０のスイッ
チング速度の低下が起こることがない。For the element 10, for example, using an optical system in which the numerical aperture is set for the first-order diffracted light, the state II
If only the primary light generated at the time of (1) is extracted, the reflected light in the state I is not captured by the optical system. As described above, when a certain order of diffracted light is selected and detected,
The light intensity is modulated with high contrast. In addition, since the dielectric layers 17 and 18 are provided in consideration of the stress of the entire diffraction section 20 being a predetermined value, the switching speed of the element 10 does not decrease.

【００５４】このように、本実施の形態では、反射面１
６ａの上に低屈折率の第１の誘電体層１７と高屈折率の
第２の誘電体層１８とを、それぞれ反射率と層内の応力
とを考慮して設定された所定の厚みと材質で設けるよう
にしたので、素子１０の機械的動作を妨げることなく、
簡易な構成で光源からの入射光の利用効率を効果的に高
めることができる。また、誘電体層１７，１８が反射層
１６の光吸収を抑制するので、高出力レーザを入射させ
ることが可能となり、その際のヒーロック発生も低減で
きる。更に、これら誘電体層１７，１８は、反射面１６
ａの保護膜として機能するので、素子１０の劣化が防止
されると共に、その製造時に反射層１６の表面が各種洗
浄処理およびエッチング工程の影響により損傷すること
が防止され、歩留まりの向上および製造プロセスの運用
マージン拡大が可能となる。As described above, in the present embodiment, the reflection surface 1
On the first dielectric layer 6a, a first dielectric layer 17 having a low refractive index and a second dielectric layer 18 having a high refractive index are respectively provided with a predetermined thickness set in consideration of the reflectance and the stress in the layer. Because it was provided with a material, without impeding the mechanical operation of the element 10,
The use efficiency of the incident light from the light source can be effectively increased with a simple configuration. Further, since the dielectric layers 17 and 18 suppress the light absorption of the reflective layer 16, it becomes possible to make a high-power laser incident, and the occurrence of hero lock at that time can be reduced. Further, these dielectric layers 17 and 18 are
a, the element 10 is prevented from deteriorating, and the surface of the reflective layer 16 is prevented from being damaged by the effects of various cleaning and etching steps during its manufacture, thereby improving the yield and improving the manufacturing process. Operating margin can be expanded.

【００５５】更に、本実施の形態では、構造体１５と第
２の誘電体層１８を共にＳｉ₃ Ｎ₄で構成し、それらの
応力の総計が所望の値となるように構造体１５の厚みを
規定するようにしたので、回折部２０にかかる応力、ひ
いては素子１０の機械的特性を設計通りとすることがで
き、そのスイッチング速度を所望の値とすることができ
る。Further, in the present embodiment, the structure 15 and the second dielectric layer 18 are both made of Si ₃ N ₄ , and the thickness of the structure 15 is adjusted so that the total stress of the structures becomes a desired value. Is defined, the stress applied to the diffraction section 20 and the mechanical properties of the element 10 can be made as designed, and the switching speed can be set to a desired value.

【００５６】更にまた、第２の誘電体層１８は、形成後
の工程において表面付近がエッチングにより削られ厚み
が変化することを予め考慮して厚めに形成されるように
したので、完成された素子１０におけるその厚みを、当
初の設計通りとすることができる。Further, the second dielectric layer 18 is formed thicker in consideration of the fact that the vicinity of the surface is etched away in the post-formation step and the thickness thereof changes, so that the second dielectric layer 18 is completed. The thickness of the element 10 can be as originally designed.

【００５７】〔変形例〕図１６，１７は、上記実施の形
態の変形例を表している。これらは、第１の誘電体層１
７ｂ、第２の誘電体層１８ｂがそれぞれの反射面１６ａ
上の領域にのみ設けられていることを除けば、上記実施
の形態と同様の構成をしている。先に条件(i) ，(ii)に
ついて述べたように、誘電体層は反射層１６の保護膜と
しては多層化する必要はなく、構造体１５の全面に多数
の層を形成する場合には、回折部２０全体の応力を考慮
しなければならず、条件によっては質量増加により回折
部２０の共振特性を大きく変化させる虞がある。これに
対して、これら変形例では、誘電体層１７，１８のうち
一方が反射面１６ａ上にのみ設けられ、反射面１６ａ上
でのみ２層が揃うようになっている。従って、これらに
よれば、回折部２０の反射率を増大させると共に、その
質量および応力の増加を簡易な方法で積極的に抑えるこ
とができる。[Modification] FIGS. 16 and 17 show a modification of the above embodiment. These are the first dielectric layer 1
7b, the second dielectric layer 18b is
The configuration is the same as that of the above embodiment except that it is provided only in the upper region. As described above with respect to the conditions (i) and (ii), the dielectric layer does not need to be multilayered as a protective film for the reflective layer 16, and when a large number of layers are formed on the entire surface of the structure 15, In addition, it is necessary to consider the stress of the entire diffraction unit 20, and depending on the condition, there is a possibility that the resonance characteristic of the diffraction unit 20 may be significantly changed due to an increase in mass. On the other hand, in these modified examples, one of the dielectric layers 17 and 18 is provided only on the reflection surface 16a, and two layers are arranged only on the reflection surface 16a. Therefore, according to these, it is possible to increase the reflectance of the diffraction section 20 and positively suppress the increase in the mass and the stress by a simple method.

【００５８】〔光学装置〕図１８は、本発明の光変調素
子を用いた光学装置の一例として、上記の光変調素子１
０を用いて構成されたレーザディスプレイの構成を表し
ている。このレーザディスプレイ１００は、例えば、大
型スクリーン用プロジェクタ、特にディジタル画像のプ
ロジェクタとして用いられたり、コンピュータ画像投影
機として用いられるものである。[Optical Device] FIG. 18 shows an example of an optical device using the light modulating element of the present invention.
0 shows the configuration of a laser display configured using 0. The laser display 100 is used, for example, as a projector for a large screen, particularly as a digital image projector, or as a computer image projector.

【００５９】レーザディスプレイ１００は、赤（Ｒ），
緑（Ｇ），青（Ｂ）各色の光源としてレーザ１０１Ｒ，
１０１Ｇ，１０１Ｂと、各光源に対して設けられた光変
調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ、各色用の照明光学系１
０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂ、ミラー１０２、色合成フ
ィルタ１０４、空間フィルタ１０５、ディフュ−ザ１０
６、ガルバノスキャナ１０７、投影光学系１０８および
スクリーン１０９を備えている。なお、レーザ１０１
Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂには、例えば、Ｒ（６４２ｎ
ｍ，光出力約３Ｗ）、Ｇ（５３２ｎｍ，光出力約２
Ｗ）、Ｂ（４５７ｎｍ，光出力約１．５Ｗ）がそれぞれ
用いられ、色合成フィルタ１０４は、例えばダイクロイ
ックミラーで構成される。The laser display 100 has a red (R),
A laser 101R as a light source for each of green (G) and blue (B) colors,
101G, 101B, light modulating elements 10R, 10G, 10B provided for each light source, and illumination optical system 1 for each color
03R, 103G, 103B, mirror 102, color synthesis filter 104, spatial filter 105, diffuser 10
6, a galvano scanner 107, a projection optical system 108, and a screen 109. The laser 101
For example, R (642n)
m, light output about 3 W), G (532 nm, light output about 2
W) and B (457 nm, light output: about 1.5 W) are used, respectively, and the color synthesis filter 104 is composed of, for example, a dichroic mirror.

【００６０】このレーザディスプレイ１００では、レー
ザ１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂから射出されたＲＧＢ
各色のレーザ光は、それぞれ照明光学系１０３Ｒ，１０
３Ｇ，１０３Ｂにより光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０
Ｂに入射される。ここで、各レーザ光は色分解された画
像信号であり、光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに同
期入力されるようになっている。更に、各レーザ光は光
変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに回折されることによ
り空間変調され、これら３色の回折光が色合成フィルタ
１０４によって合成されると、空間フィルタ１０５によ
って信号成分のみが取り出される。次いで、このＲＧＢ
の画像信号は、ディフュ−ザ１０６によってレーザスペ
ックルが低減され、画像信号と同期するガルバノスキャ
ナ１０７により空間に展開され、投影光学系１０８によ
ってスクリーン１０９上にフルカラーの画像として投影
される。In the laser display 100, the RGB emitted from the lasers 101R, 101G, and 101B are used.
The laser light of each color is applied to the illumination optical systems 103R and 103R, respectively.
The light modulating elements 10R, 10G, 10
B is incident. Here, each laser beam is a color-separated image signal, and is synchronously input to the light modulation elements 10R, 10G, and 10B. Further, each laser beam is spatially modulated by being diffracted by the light modulation elements 10R, 10G, and 10B. When these three colors of diffracted light are combined by the color combining filter 104, only the signal component is extracted by the spatial filter 105. It is. Then, this RGB
Is reduced in laser speckle by the diffuser 106, developed into space by the galvano scanner 107 synchronized with the image signal, and projected on the screen 109 by the projection optical system 108 as a full-color image.

【００６１】このようなレーザディスプレイ１００で
は、ＲＧＢ全て同一構造の光変調素子１０を用いると、
射出される画像信号の光束は約３１０ルーメンとなり、
従来の光変調素子を用いた本実施の形態と同一構成のデ
ィスプレイにおける信号の光束が約３００ルーメンであ
ることから、光源の利用効率が向上する。また、ＲＧＢ
それぞれの波長に対して最適化された光変調素子１０を
用いると、信号の光束は約３２０ルーメンと更に向上す
る。In such a laser display 100, when the light modulation elements 10 having the same structure for all RGB are used,
The luminous flux of the emitted image signal is about 310 lumens,
Since the luminous flux of the signal in the display having the same configuration as that of the present embodiment using the conventional light modulation element is about 300 lumens, the utilization efficiency of the light source is improved. Also, RGB
When the light modulation element 10 optimized for each wavelength is used, the light flux of the signal is further improved to about 320 lumens.

【００６２】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態お
よび実施例では、誘電体層の設計にあたっての条件を具
体的に説明したが、これらは設計条件の一例であって、
これらの条件やそこから得られる膜厚や反射率によって
本発明を限定するものではない。加えて、一般に薄膜の
光学定数は成膜条件によって容易に変化することはよく
知られており、上記実施の形態や実施例で述べた膜厚や
反射率等がこれらの値に一意に決められるわけではな
い。むしろ、設計条件は、光変調素子１０が応用される
装置に要求される条件に応じて適宜選択されるべきもの
である。例えば、上記実施の形態および実施例では、誘
電体層(LH)を１組設けるようにしたが、単一波長を扱う
場合には更に(LH)の組を増設して回折部２０の高反射率
化を図るようにしてもよい。但し、その場合に、(LH)の
増加に対して回折部２０の質量増加を伴うときには、そ
の機械的電気的特性の劣化に配慮する必要がある。As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, in the above embodiments and examples, the conditions for designing the dielectric layer were specifically described, but these are examples of the design conditions.
The present invention is not limited by these conditions and the film thickness and reflectance obtained therefrom. In addition, it is well known that the optical constant of a thin film generally easily changes depending on the film forming conditions, and the film thickness, the reflectance, and the like described in the above embodiment and examples are uniquely determined by these values. Do not mean. Rather, the design conditions should be appropriately selected according to the conditions required for the device to which the light modulation element 10 is applied. For example, in the above-described embodiments and examples, one set of the dielectric layer (LH) is provided. However, when dealing with a single wavelength, the set of (LH) is further added and the high reflection The efficiency may be improved. However, in this case, when an increase in the mass of the diffractive portion 20 accompanies an increase in (LH), it is necessary to consider the deterioration of the mechanical and electrical characteristics.

【００６３】また、上記実施の形態および実施例では、
誘電体層の設計手順を具体的に説明したが、設計方法は
これに限らず、個々の場合について適宜変形可能であ
る。例えば、誘電体層の厚みを優先的に決めて、応力か
ら逆算して構造体の厚みを決定してもよい。また、素子
のスイッチング速度がさほど重要でなければ、誘電体層
に発生する応力を考慮しなくとも構わない。In the above-described embodiment and examples,
Although the design procedure of the dielectric layer has been specifically described, the design method is not limited thereto, and may be appropriately modified in each case. For example, the thickness of the structure may be determined by preferentially determining the thickness of the dielectric layer and calculating backward from the stress. If the switching speed of the element is not so important, it is not necessary to consider the stress generated in the dielectric layer.

【００６４】更に、上記実施の形態では、ＲＧＢ各色に
対応した光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを用いてレ
ーザディスプレイを構成するようにしたが、本発明の光
変調素子はこれ以外の構成を有する各種のディスプレイ
についても適用可能である。例えば、光源を白色光とす
る一方で、ＲＧＢそれぞれの波長の光のみを反射して
（それ以外の光は回折する）各色を表示するように回折
部２０の幅が異なる光変調素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ
が１画素を構成するようにしてもよい。また、単一の光
源からの白色光を、ＲＧＢの画素データからなる画像情
報に同期したカラーホイールでを通して光変調素子１０
に入射させるようにすることもできる。更に、例えば、
単一の光変調素子１０を用いて、ＲＧＢのＬＥＤ（発光
ダイオード）からの光を回折し、画素毎の色の情報を再
生するように構成すれば、簡単なハンディタイプのカラ
ーディスプレイとなる。Further, in the above embodiment, the laser display is constituted by using the light modulating elements 10R, 10G, 10B corresponding to the respective colors of RGB, but the light modulating element of the present invention has other constitutions. The invention is also applicable to various displays. For example, while the light source is white light, the light modulating elements 10R, 10G having different widths of the diffractive portion 20 so as to reflect only the light of each wavelength of RGB (diffuse the other light) and display each color. , 10B
May constitute one pixel. Further, the white light from a single light source is passed through a color wheel synchronized with image information composed of RGB pixel data, and the light modulation element 10
Can be made to enter. Further, for example,
If a single light modulation element 10 is used to diffract light from RGB LEDs (light emitting diodes) to reproduce color information for each pixel, a simple handy type color display can be obtained.

【００６５】加えて、本発明の光変調素子は、上記実施
の形態のようなレーザディスプレイ等のプロジェクタ類
だけでなく、光通信におけるＷＤＭ（Wavelength Devis
ionMultiplexing；波長多重）伝送用の各種デバイス、
ＭＵＸ(Multirlexer；パラレル−シリアル変換器／多重
化装置) ，ＤＥＭＵＸ(Demultirlexer；パラレル−シリ
アル変換器／分配化装置) あるいはＯＡＤＭ（Optical
Add/Drop Multiplexer），ＯＸＣ（Optical Cross Conn
ect)等の光スイッチとして用いることもできる。更に、
例えばディジタル画像等を直画できる微細描画装置，半
導体露光装置や、プリンタエンジンなど、その他の光学
装置にも適用することができる。In addition, the light modulation device of the present invention can be used not only for projectors such as a laser display as in the above embodiment, but also for WDM (Wavelength Devis) in optical communication.
Various devices for ionMultiplexing (wavelength multiplexing) transmission,
MUX (Mu ltirle x er; parallel - serial converter / multiplexer), DEMUX (Demu ltirle x er ; parallel - serial converter / distribution apparatus), or OADM (Optical
Add / Drop Multiplexer), OXC (Optical Cross Conn)
ect) can be used as an optical switch. Furthermore,
For example, the present invention can be applied to other optical devices such as a fine drawing device, a semiconductor exposure device, and a printer engine capable of directly drawing a digital image or the like.

【００６６】また、上記実施の形態では、光変調素子１
０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを用いて空間変調を行うレーザデ
ィスプレイについて説明したが、本発明の光変調素子は
位相、光強度などの干渉・回折により変調可能な情報の
スイッチングを行うことができ、これらを利用した光学
装置に応用することが可能である。In the above embodiment, the light modulating element 1
Although the laser display that performs spatial modulation using 0R, 10G, and 10B has been described, the light modulation element of the present invention can perform switching of information that can be modulated by interference and diffraction such as phase and light intensity. It is possible to apply to the used optical device.

【００６７】[0067]

【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし請求
項１１のいずれか１項に記載の光変調素子によれば、反
射面の上に誘電体層が形成されているようにしたので、
反射面における反射率が増大し、簡易な構成で効果的に
光の利用効率を向上させることができる。同時に、反射
面における光吸収とそれに伴う発熱が抑制され、素子と
しての信頼性を向上させることができ、反射面が誘電体
層で保護されるために、その製造を容易なものとするこ
とができる。As described above, according to the light modulating element of any one of the first to eleventh aspects, the dielectric layer is formed on the reflecting surface.
The reflectance on the reflection surface increases, and the light use efficiency can be effectively improved with a simple configuration. At the same time, light absorption on the reflecting surface and accompanying heat generation are suppressed, reliability of the device can be improved, and the reflecting surface is protected by the dielectric layer, so that its manufacture can be made easier. it can.

【００６８】また、請求項１２ないし請求項１６のいず
れか１項に記載の光学装置によれば、本発明の光変調素
子を含んで構成されているようにしたので、光源の利用
効率が向上する。また、素子の反射面における光吸収が
防止され、装置の発熱やヒーロックの発生が抑えられて
寿命や信頼性を向上させることができる。According to the optical device of any one of the twelfth to sixteenth aspects, since the optical device includes the light modulation element of the present invention, the utilization efficiency of the light source is improved. I do. In addition, light absorption on the reflection surface of the element is prevented, heat generation and hero lock of the device are suppressed, and the life and reliability can be improved.

【００６９】また、請求項１７ないし請求項２８のいず
れか１項に記載の光変調素子の製造方法によれば、回折
部本体を形成した後に、その上に金属層を形成し、更に
その上に誘電体層を形成するようにしたので、金属層が
誘電体層により保護され、素工程の選択自由度やプロセ
スの運用マージンを拡げることができ、より容易に、よ
り高い歩留まりで光変調素子を製造することができる。According to the method of manufacturing a light modulation element according to any one of claims 17 to 28, after forming the diffraction portion main body, a metal layer is formed thereon, and further, a metal layer is formed thereon. The metal layer is protected by the dielectric layer, so that the degree of freedom in the selection of the elementary process and the operation margin of the process can be increased, and the light modulation element can be more easily and with higher yield. Can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一実施の形態に係る光変調素子の概略
構成を表す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a light modulation element according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の一実施の形態に係る光変調素子の断面
図である。FIG. 2 is a sectional view of a light modulation element according to one embodiment of the present invention.

【図３】本発明の実施例におけるＡｌ₂ Ｏ₃ 膜を付設し
た回折部の反射率分光特性であり、その膜厚依存性を表
す図である。FIG. 3 is a graph showing reflectance spectral characteristics of a diffraction portion provided with an Al ₂ O ₃ film according to an embodiment of the present invention, and showing the dependency on the film thickness.

【図４】本発明の実施例における誘電体単層膜を付設し
た回折部の反射率分光特性であり、その誘電体材料依存
性を表す図である。FIG. 4 is a graph showing reflectance spectral characteristics of a diffraction portion provided with a dielectric single-layer film according to an example of the present invention, and showing its dielectric material dependence.

【図５】本発明の実施例における誘電体多層膜を付設し
た回折部の反射率分光特性であり、その誘電体層数依存
性を表す図である。FIG. 5 is a graph showing reflectance spectral characteristics of a diffraction section provided with a dielectric multilayer film according to an embodiment of the present invention, and showing the dependency on the number of dielectric layers.

【図６】本発明の実施例における誘電体多層膜を付設し
た回折部の反射率分光特性であり、その低屈折率層の材
料依存性を表す図である。FIG. 6 is a graph showing reflectance spectral characteristics of a diffractive portion provided with a dielectric multilayer film according to an example of the present invention, and showing material dependence of a low refractive index layer.

【図７】本発明の実施例における可視光域で高反射率と
なるように膜厚が設定された誘電体多層膜を付設した回
折部の反射率分光特性であり、一般的なＱＷＴ膜が付設
された場合の反射率分光特性とを比較した図である。FIG. 7 shows a reflectance spectral characteristic of a diffraction portion provided with a dielectric multilayer film having a film thickness set so as to have a high reflectance in a visible light region in the embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram comparing the reflectance spectral characteristics when attached.

【図８】本発明の実施例におけるＲＧＢのそれぞれに対
し高反射率となるように膜厚が設定された誘電体多層膜
を付設した３種の回折部の反射率分光特性である。FIG. 8 shows reflectance spectral characteristics of three types of diffraction portions provided with a dielectric multilayer film whose film thickness is set to be high for each of RGB in the example of the present invention.

【図９】本発明の実施例における赤外域で高反射率とな
るように膜厚が設定された誘電体多層膜を付設した回折
部の反射率分光特性であり、その誘電体層数依存性を表
す図である。FIG. 9 shows reflectance spectral characteristics of a diffraction portion provided with a dielectric multilayer film having a film thickness set so as to have a high reflectance in an infrared region according to the embodiment of the present invention, and its dependency on the number of dielectric layers. FIG.

【図１０】本発明の実施の形態に係る光変調素子の製造
方法を説明するための工程を表す図である。FIG. 10 is a diagram showing a step for explaining the method for manufacturing the light modulation element according to the embodiment of the present invention.

【図１１】図１０に続く工程図である。FIG. 11 is a process drawing following FIG. 10;

【図１２】図１１に続く工程図である。FIG. 12 is a process drawing following FIG. 11;

【図１３】図１２に続く工程図である。FIG. 13 is a process drawing following FIG. 12;

【図１４】本発明の実施の形態に係る光変調素子の動作
を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining an operation of the light modulation element according to the embodiment of the present invention.

【図１５】本発明の実施の形態に係る光変調素子の動作
を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining an operation of the light modulation element according to the embodiment of the present invention.

【図１６】本発明の実施の形態の変形例に係る光変調素
子の回折部の構成を表す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a diffraction portion of a light modulation element according to a modification of the embodiment of the present invention.

【図１７】本発明の実施の形態のもう一つの変形例に係
る光変調素子の回折部の構成を表す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a diffraction section of a light modulation element according to another modification of the embodiment of the present invention.

【図１８】本発明の実施の形態に係るレーザディスプレ
イの概略構成を表す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a schematic configuration of a laser display according to an embodiment of the present invention.

【図１９】従来の光変調素子の概略構成を表す図であ
る。FIG. 19 is a diagram illustrating a schematic configuration of a conventional light modulation element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０，１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…光変調素子、１１…基
板、１２…絶縁層、１３…下部電極、１４…空隙、１４
ａ…犠牲層、１５…構造体、１６…反射層、１６ａ…反
射面、１７…第１の誘電体層、１８…第２の誘電体層、
２０…回折部、１００…レーザディスプレイ、１０１
Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ…レーザ、１０２…ミラー、１
０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂ…照明光学系、１０４…色
合成フィルタ、１０５…空間フィルタ、１０６…ディフ
ュ−ザ、１０７…ガルバノスキャナ、１０８…投影光学
系、１０９…スクリーン10, 10R, 10G, 10B: light modulation element, 11: substrate, 12: insulating layer, 13: lower electrode, 14: void, 14
a: sacrificial layer, 15: structure, 16: reflective layer, 16a: reflective surface, 17: first dielectric layer, 18: second dielectric layer,
20: diffraction part, 100: laser display, 101
R, 101G, 101B: laser, 102: mirror, 1
03R, 103G, 103B: illumination optical system, 104: color synthesis filter, 105: spatial filter, 106: diffuser, 107: galvano scanner, 108: projection optical system, 109: screen

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 反射面を備えた複数の回折部が並列して
構成され、 前記反射面の上に誘電体層が形成されていることを特徴
とする光変調素子。1. A light modulation device, comprising: a plurality of diffraction sections each having a reflection surface, which are configured in parallel, and a dielectric layer formed on the reflection surface. 【請求項２】 前記誘電体層は、前記反射面の少なくと
も一部を覆うように設けられていることを特徴とする請
求項１に記載の光変調素子。2. The light modulation device according to claim 1, wherein the dielectric layer is provided so as to cover at least a part of the reflection surface. 【請求項３】 前記誘電体層は、総体としての反射率が
所望の値となるように層数が設定されていることを特徴
とする請求項１に記載の光変調素子。3. The light modulation device according to claim 1, wherein the number of the dielectric layers is set such that the reflectance as a whole has a desired value. 【請求項４】 前記誘電体層の各々は、総体としての反
射率が所望の値となるように屈折率および厚みの少なく
とも一方が設定されていることを特徴とする請求項１に
記載の光変調素子。4. The light according to claim 1, wherein each of the dielectric layers has at least one of a refractive index and a thickness set so that a total reflectance is a desired value. Modulation element. 【請求項５】 前記誘電体層の各々は、総体としての応
力が所望の値となるように厚みが設定されていることを
特徴とする請求項１に記載の光変調素子。5. The light modulation element according to claim 1, wherein each of the dielectric layers is set to have a thickness such that a stress as a whole has a desired value. 【請求項６】 前記誘電体層は、第１の誘電体層および
前記第１の誘電体層に比して高い屈折率を有する第２の
誘電体層により構成されることを特徴とする請求項１に
記載の光変調素子。6. The dielectric layer according to claim 1, wherein the dielectric layer comprises a first dielectric layer and a second dielectric layer having a higher refractive index than the first dielectric layer. Item 2. The light modulation element according to item 1. 【請求項７】 前記誘電体層は、前記第１の誘電体層お
よび前記第２の誘電体層の組が周期的に積層されたもの
であることを特徴とする請求項６に記載の光変調素子。7. The light according to claim 6, wherein the dielectric layer is formed by periodically stacking a set of the first dielectric layer and the second dielectric layer. Modulation element. 【請求項８】 前記第１の誘電体層は、フッ化マグネシ
ウム（ＭｇＦ₂ ），酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）および酸化
アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）の少なくとも１種を含むこ
とを特徴とする請求項６に記載の光変調素子。8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first dielectric layer contains at least one of magnesium fluoride (MgF ₂ ), silicon oxide (SiO ₂ ), and aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ). 7. The light modulation element according to 6. 【請求項９】 前記第２の誘電体層は、窒化ケイ素（Ｓ
ｉ₃ Ｎ₄ ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化チタン
（ＴｉＯ₂ ）および酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ ₅ ）の少な
くとも１種を含むことを特徴とする請求項６に記載の光
変調素子。9. The method according to claim 1, wherein the second dielectric layer is formed of silicon nitride (S
i_ThreeN_Four), Aluminum nitride (AlN), titanium oxide
(TiO_Two) And tantalum oxide (Ta)_TwoO _FiveA few)
7. The light according to claim 6, comprising at least one kind.
Modulation element. 【請求項１０】 前記反射面は、銀（Ａｇ），金（Ａ
ｕ），アルミニウム（Ａｌ）またはチタン（Ｔｉ）のい
ずれか１種あるいはその合金を含む層により形成されて
いることを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。10. The reflection surface includes silver (Ag) and gold (A
The light modulation element according to claim 1, wherein the light modulation element is formed of a layer containing any one of u), aluminum (Al), and titanium (Ti) or an alloy thereof. 【請求項１１】 前記回折部は静電力により駆動される
ことを特徴とする請求項１に記載の光変調素子。11. The light modulation device according to claim 1, wherein the diffraction unit is driven by electrostatic force. 【請求項１２】 反射面を備えた複数の回折部が並列し
て構成され、前記反射面の上に誘電体層が形成された光
変調素子を含んで構成されていることを特徴とする光学
装置。12. An optical system comprising: a plurality of diffractive portions provided with a reflecting surface arranged in parallel; and a light modulating element having a dielectric layer formed on the reflecting surface. apparatus. 【請求項１３】 表示装置として用いられることを特徴
とする請求項１２に記載の光学装置。13. The optical device according to claim 12, wherein the optical device is used as a display device. 【請求項１４】 光通信装置として用いられることを特
徴とする請求項１２に記載の光学装置。14. The optical device according to claim 12, wherein the optical device is used as an optical communication device. 【請求項１５】 描画装置として用いられることを特徴
とする請求項１２に記載の光学装置。15. The optical device according to claim 12, wherein the optical device is used as a drawing device. 【請求項１６】 半導体露光装置として用いられること
を特徴とする請求項１２に記載の光学装置。16. The optical device according to claim 12, wherein the optical device is used as a semiconductor exposure apparatus. 【請求項１７】 反射面を備えた複数の回折部が並列し
て構成され、前記反射面の上に誘電体層が形成されてい
る光変調素子の製造方法であって、 前記回折部本体を形成した後に、その上に金属層を設け
ることにより反射面を形成し、更にその上に前記誘電体
層を形成することを特徴とする光変調素子の製造方法。17. A method for manufacturing a light modulation element, comprising: a plurality of diffractive portions provided with a reflective surface, which are arranged in parallel, and a dielectric layer formed on the reflective surface. A method of manufacturing a light modulation device, comprising: forming a reflective surface by forming a metal layer on the reflective surface after forming; and forming the dielectric layer on the reflective surface. 【請求項１８】 前記金属層を前記回折部本体の全面に
形成する工程と、 前記誘電体層を前記金属層の上に形成する工程と、 前記金属層および前記誘電体層を同一の所定形状にパタ
ーン形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１７
に記載の光変調素子の製造方法。18. A step of forming the metal layer on the entire surface of the diffraction section main body, a step of forming the dielectric layer on the metal layer, and forming the metal layer and the dielectric layer in the same predetermined shape. 18. A pattern forming step.
3. The method for manufacturing a light modulation element according to claim 1. 【請求項１９】 前記金属層を前記回折部本体の全面に
形成し、所定形状にパターン形成する工程と、 パターン化された前記金属層を覆うように前記誘電体層
を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１７に
記載の光変調素子の製造方法。19. A method comprising: forming the metal layer on the entire surface of the diffraction section main body and forming a pattern in a predetermined shape; and forming the dielectric layer so as to cover the patterned metal layer. The method for manufacturing a light modulation element according to claim 17, wherein: 【請求項２０】 前記誘電体層を総体としての反射率が
所望の値となる層数で形成することを特徴とする請求項
１７に記載の光変調素子の製造方法。20. The method according to claim 17, wherein the dielectric layer is formed with a number of layers such that the reflectance as a whole has a desired value. 【請求項２１】 前記誘電体層の各々に対し、総体とし
ての反射率が所望の値となるように材料を選定すること
を特徴とする請求項１７に記載の光変調素子の製造方
法。21. The method according to claim 17, wherein a material is selected such that a total reflectance of the dielectric layers has a desired value. 【請求項２２】 前記誘電体層の各々を、パターン形成
後の厚みが総体としての反射率を所望の値とするように
形成することを特徴とする請求項１７に記載の光変調素
子の製造方法。22. The light modulation device according to claim 17, wherein each of the dielectric layers is formed so that the thickness after pattern formation has a desired value as a whole reflectance. Method. 【請求項２３】 前記誘電体層の各々を、パターン形成
後の厚みが総体としての応力を所望の値とするように形
成することを特徴とする請求項１７に記載の光変調素子
の製造方法。23. The method according to claim 17, wherein each of the dielectric layers is formed such that a thickness after pattern formation has a desired value as a whole stress. . 【請求項２４】 前記誘電体層として、第１の誘電体層
および前記第１の誘電体層に比して高い屈折率を有する
第２の誘電体層を形成することを特徴とする請求項１７
に記載の光変調素子の製造方法。24. The method according to claim 24, wherein a first dielectric layer and a second dielectric layer having a higher refractive index than the first dielectric layer are formed as the dielectric layer. 17
3. The method for manufacturing a light modulation element according to claim 1. 【請求項２５】 前記第１の誘電体層および前記第２の
誘電体層の組を周期的に積層することを特徴とする請求
項２４に記載の光変調素子の製造方法。25. The method according to claim 24, wherein a set of the first dielectric layer and the second dielectric layer is periodically laminated. 【請求項２６】 前記第１の誘電体層を、フッ化マグネ
シウム（ＭｇＦ₂ ），酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）および酸
化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）の少なくとも１種を用い
て形成することを特徴とする請求項２４に記載の光変調
素子の製造方法。26. The method according to claim 26, wherein the first dielectric layer is formed using at least one of magnesium fluoride (MgF ₂ ), silicon oxide (SiO ₂ ), and aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ). The method for manufacturing a light modulation element according to claim 24. 【請求項２７】 前記第２の誘電体層を、窒化ケイ素
（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化チ
タン（ＴｉＯ₂ ）および酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅ ）の
少なくとも１種を用いて形成することを特徴とする請求
項２４に記載の光変調素子の製造方法。27. The second dielectric layer is made of at least one of silicon nitride (Si ₃ N ₄ ), aluminum nitride (AlN), titanium oxide (TiO ₂ ) and tantalum oxide (Ta ₂ O ₅ ). The method for manufacturing a light modulation element according to claim 24, wherein the light modulation element is formed. 【請求項２８】 前記金属層を、銀（Ａｇ），金（Ａ
ｕ），アルミニウム（Ａｌ）およびチタン（Ｔｉ）のい
ずれか１種あるいはその合金を用いて形成することを特
徴とする請求項１７に記載の光変調素子の製造方法。28. The method according to claim 28, wherein the metal layer is formed of silver (Ag), gold (A
The method according to claim 17, wherein the light modulation element is formed by using any one of u), aluminum (Al), and titanium (Ti) or an alloy thereof.