JP4366778B2

JP4366778B2 - Manufacturing method of micro mirror

Info

Publication number: JP4366778B2
Application number: JP24893499A
Authority: JP
Inventors: 拓也牧野; 裕竹井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JP2001075029A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば表示装置に適用して好適なマイクロミラーの製造方法に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロミラーによる表示装置は、それぞれ反射面を有する微小ミラーが、それぞれ所定の軸を中心に微小回動するように共通の基板に支持されて、表示情報に応じて選択されたミラーが、例えば静電的力によって回動され、これによって光源からの光の反射光路を偏向させていわば光スイッチングを行い、表示情報に応じた光学的表示を行うようになされている。
この表示装置は、色再生雑音がないなど、画像の高品質化を図ることができるという利点を有することから注目されている。
【０００３】
マイクロミラーによる表示装置としては、例えば米国特許第５，８３５，２５６号、精密工学会誌Ｖｏｌ．６５，Ｎｏ．５，１９９９６６９〜６７２頁等で報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロミラーの製造方法としては、種々の方法が提案されている。
例えば共通の基板上に、所定部に開口が穿設された犠牲層を形成し、この犠牲層上に、各微小ミラーを構成するミラー基体を低圧化学的気相成長（ＬＰＣＶＤ）法、あるいはプラズマＣＶＤ法によって形成し、その後犠牲層を排除することによって、各ミラー基体がこの犠牲層の厚さに相当する間隔をもって共通の基板に対してそれぞれに対向し、かつこの基板に対してそれぞれ上述した犠牲層の開口を通じて微小回動可能に支持されるようにする。そして、各ミラー基体の表面に、導電性を有し、光反射率の高い反射層となりかつミラー側電極を形成するという方法が採られる。
【０００５】
しかしながら、ＬＰＣＶＤ法による場合、このときの基体温度は６００℃以上に、またプラズマＣＶＤ法においても３００℃前後に加熱される。
したがって、これらミラー基体を、配置形成する共通の基板を構成する基板材料は、耐熱性を有するなど、選定に制約がある。
【０００６】
また、これらミラー基体を、安定して均一に共通の基板に支持させるには、このミラー基体の製造において残留応力が生じないようにすることが重要であるが、ＬＰＣＶＤ法等によって形成する場合、その原料ガス比率、例えばミラー基体を、シリコンナイトライドＳｉＮ_xによって構成する場合、ＳｉとＮの原料ガスの比率を変えながら成膜を行う必要があるなど、均一なミラー基体を再現性良く得るためのコントロールが煩雑であるという問題がある。
【０００７】
更に、ミラー基体の反射層の形成面は、平滑性にすぐれた面であることが要求されるが、上述したＣＶＤ法による場合、充分満足できる平滑面が得難い。
【０００８】
本発明は、上述した諸問題を解決し、簡潔な方法で、高温加熱を伴うことなく、したがって、各部材料の選定の自由度が大で、信頼性にすぐれ、コストの低廉化を図ることができるようにしたマイクロミラーの製造方法を提供をするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によるマイクロミラーの製造方法は、基板上に、側面がこの基板側に向かって内径が徐々に小さくなるテーパ状とされた開口部を有する犠牲層を形成する工程と、犠牲層の上面に対応する位置に、目的とするミラー部の形状に対応するパターンの第１開口を有し、この第１開口の一端に連結され、且つ、先端が互いに向き合う対の略Ｌ字型の第２開口が、上記犠牲層に設けられる開口部の上記テーパ状の側面に跨って配置されるマスクを形成する工程と、マスクを介して、反射面の形成面を有するミラー基体を、微粒子堆積法により形成するミラー基体の形成工程と、ミラー基体の反射面の形成面に光反射層を形成して反射面を形成する工程と、犠牲層を除去する工程とを有し、マスクの第２開口を通じて形成されたミラー基体の部分を、基板への連結部となるヒンジ部とした微小ミラーによるマイクロミラーを形成する。
【００１０】
上述したように、本発明においては、犠牲層上へのミラー基体の形成を、特に微粒子の堆積、いわゆる微粒子ないしは超微粒子堆積法によって形成することにより、低温例えば室温でのミラー基体の形成を行うことができるようにし、しかもこの微粒子堆積法によって形成したミラー基体は、すぐれた平滑性をもって形成することができることから、光学的にすぐれたミラーを構成することができるようにするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明によるマイクロミラーの製造方法の実施形態を説明する。
先ず、本発明製造方法によって得るマイクロミラー、例えば表示装置の一例を図１および図２を参照して説明する。
図１は、その要部の一部を断面とした概略斜視図を示し、図２はその一部の概略断面図を示す。
この例では、例えばガラス基板より成る透明基板１と、駆動回路例えばＣＭＯＳ（相補型電界効果トランジスタ）集積回路が形成された基板（以下駆動回路基板という）２とが例えば柱状のスペーサ３を介して所要の間隔を保持して対向されて成る。
【００１２】
透明基板１の、駆動回路基板２と対向する側の面には、互いに交叉する方向例えば互いに直交するＸおよびＹ方向にそれぞれ複数枚の、例えばミラーを形成する部分の各辺が１２μｍの直方形状の微小薄板より成るミラー基体４が、それぞれ微小回動可能に支持されて配列される。
図１で示す例においては、各ミラー基体４には、それぞれ例えばＹ方向と平行する互いに対応する一辺にヒンジ部５が形成され、これによって、Ｙ軸方向を中心に微小回動することができるように支持される。この回動は、図２中実線図示の、透明基板１の内面と所定の間隔を保持して例えば平行に対向する第１の位置と、この第１の位置から図２において鎖線図示のように、例えば１０°程度回動させた第２の位置とを採ることができるようになされる。
【００１３】
図１および図２で示した例では、ミラー基体４の透明基板１と対向する側の面に例えばＡｌ層による反射層６が被着形成されて光反射率の高い光反射面が形成され、これとは反対側の駆動回路基板２との対向面側に、例えばＡｌ層による導電層が被着されてミラー側電極７が形成された微小のミラーＭが構成される。
【００１４】
駆動回路基板２は、例えばＣＭＯＳ（相補型電界効果トランジスタ）駆動回路が形成された例えばＳｉ半導体基板より成る。そして、この駆動回路基板２の、透明基板１と対向する側の主面上に、各ミラー基体Ｍに対向してそれぞれ電気的に独立された対向電極８が形成される。
そして、各対向電極８に、駆動回路によって、所要の駆動電圧が印加され、電極７および８間の静電的引力によって、ミラーＭを、例えば上述した第１の位置から、第２の位置に回転させ、図２で示す光源９からの照射光を、反射層６による反射面によって反射させ、上述した第１および第２の位置における各反射方向を実線ａおよび鎖線ｂで示すそれぞれ異なる方向に反射、すなわち偏向して光のスイッチングを行って目的とする表示を行うものである。
【００１５】
［第１の実施形態」
この実施形態においては、図１および図２で示したように、ミラー基体４の、透明基板１に対向する面に反射面すなわち反射層６が形成され、駆動回路基板２に対向する側にミラー側電極７が形成されたミラーＭを有するマイクロミラーを製造する場合である。
この実施形態の一例を、図３〜図１０の各工程におけるそれぞれ一部を断面として示した斜視図を参照して説明する。しかしながら、本発明製造方法は、この例に限られるものではない。
【００１６】
図３に示すように、平行平面板状のポリカーボネート（ＰＣ）基板等の樹脂基板、ガラス基板等の透明基板１を用意し、その両主面１ａおよび１ｂに、反射防止膜（図示せず）のコーティングを施す。
【００１７】
この透明基板１の一主面１ａ上の、最終的にヒンジ部５が形成される部分の全域に渡って対向する領域に、光遮蔽部１０を形成する。この光遮蔽部１０は、例えば厚さ５０ｎｍのＡｌ層を蒸着、スパッタリングによって先ず例えば全面的に形成し、フォトリソグラフィによるパターンエッチングを行う。すなわち、全面的に形成したＡｌ等の光遮蔽層上に全面的にフォトレジストの塗布、パターン露光、現像を行って所要のエッチングレジストを形成し、このエッチングレジストをマスクとして光遮蔽層をエッチングして所要のパターンに形成する。
【００１８】
そして、この光遮蔽部１０上を覆って透明基板１上に全面的に犠牲層１１を所要の厚さ例えば５００ｎｍに成膜する。
【００１９】
この犠牲層１１の、光遮蔽部１０上の上述したヒンジ部を形成する部分に、開口部１１Ｗを穿設する。このため、例えば図３に示すように、犠牲層１１上に全面的に例えばフォトレジスト層を塗布し、所要のパターン露光および現像処理を行って開口１２Ｗを有するレジスト層１２を形成する。
【００２０】
このレジスト層１２をエッチングマスクとして、開口１２Ｗを通じて犠牲層１１に対するドライエッチングを行い、開口１２Ｗ下に、図４に示すように、開口部１１Ｗの形成を行う。
【００２１】
このようにして形成された開口部１１Ｗは、底部すなわち光遮蔽部１０側に向かって開口面積が小さくなる断面台形状に形成される。すなわち開口部１１Ｗの内周側面は、底部に向かって漸次開口の中心に向かって突出するテーパ面となる。
【００２２】
この開口部１１Ｗが形成された犠牲層１１上に、図５に示すように、マスク１３を形成する。
このマスク１３は、図１１に斜線を付してその概略平面図を示すように、図１および図２で説明した最終的に形成するヒンジ部を含むミラー基体４のパターンによるパターン開口部１３Ｗが形成される。すなわち、マスク１３には、直方形の開口１３Ｗ₁と、この例では、その一辺に互いに向き合う対のＬ字状パターン１３Ｗ₂とを有するパターン開口部１３Ｗが形成されて成る。
このパターン開口部１３Ｗを有するマスク１３の形成は、例えばフォトレジスト層を全面的に塗布し、このフォトレジスト層にパターン露光を行い、現像処理を行う、いわゆるフォトリソグラフィ技術によって形成することができる。
【００２３】
次に、図６に示すように、マスク１３上を含んで全面的に例えば厚さ３０ｎｍの金属層による反射層６を、蒸着、スパッタリング等によって被着形成する。
【００２４】
そして、更に図７に示すように、反射層６上に、ミラー基体４とヒンジ部５とを構成するミラー基材層１４を、微粒子堆積法によって全面的に形成する。
このミラー基体４の基材層１４は、透明、不透明を問わない熱伝導性にすぐれた材料によって構成することができる。
この微粒子堆積法は、いわゆるガスデポジション法と言われる方法で、この場合、ミラー基材層１４層の構成材そのものの超微粒子原料粉を、不活性ガスと混合し、狭小なノズル１５から、数百ｍ／ｓの高速で噴射して成膜する超微粒子堆積法による。このようにして形成されたミラー基材層１４は、緻密性にすぐれ、平滑性にすぐれた鏡面性を有する面に形成される。これは、このようにして高速で吹きつけられた超微粒子は、その運動エネルギーが熱エネルギーに変わることで、その被成膜面と超微粒子間、また微粒子相互間の結合が促進されて堆積することによると思われる。
【００２５】
そして、この場合、ノズル１５と透明基板１とは相対的に移行させながら、その超微粒子原料の噴出堆積を全面的に行って、犠牲層１１上に、パターン開口部１３Ｗを通じて、このパターンに応じてミラー基材層１４を所要の厚さ、例えば５００ｎｍに形成する。
この微粒子堆積法においては、その処理温度は、室温で良く、何ら加熱を必要とするものではない。
【００２６】
また、この超微粒子堆積を行うノズル１５の、構成材料は、ステンレス（ＳＵＳ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニア等のセラミックスとすることができる。
そして、このノズル１５の開口加工は、この構成材料が導電性を有する場合は、放電加工によって形成することができ、例えばセラミックス材料によるときは、その焼成前に機械加工によって作製する。更に、ノズル孔の表面を滑らかにするためには、液体フォーミング加工を施すことが望ましい。
【００２７】
その後、図８に示すように、マスク１３を除去し、このマスク１３の除去と共に、このマスク上に形成された反射層６と、ミラー基材層１４とを除去、すなわちリフトオフする。
このようにすると、図１１で示したパターン開口１３Ｗに対応するパターンのヒンジ部５を有するミラー基体４が形成される。この例におけるヒンジ部５は、図１に示すように、対の腕部５Ａおよび５Ｂが向かい合って形成され、これら腕部５Ａおよび５Ｂの各端部が、犠牲層１１の開口部１１Ｗを通じて、光遮蔽部１０にすなわち透明基板１に機械的に結合されてミラー基体４の支持がなされる。
このようにして形成されたヒンジ部５の各腕部５Ａおよび５Ｂは、犠牲層１１の開口１１Ｗの内側面のテーパ面に沿って形成されたテーパ部５Ｔを有することから、これら腕部５Ａおよび５Ｂは、ミラー基体４に、段切れを生じることなく連続的に基板１側に向かい、基板１に結合支持される。
【００２８】
その後、図９に示すように、図８で示された犠牲層１１を選択的に除去する。
【００２９】
このようにして、ミラー基体４が、その一辺側で、ヒンジ部５によるいわゆる片持ち状態で、ヒンジ部５の対の腕部５Ａおよび５Ｂにおける捩れによって図２で示した微小回動が可能な支持がなされる。
【００３０】
この状態で、図１０に示すように、全面的にＡｌ等の導電層１８を、例えば厚さ３０ｎｍに例えば蒸着する。このようにすると、Ａｌ等の導電層１８は、ミラー基体４およびヒンジ部５上に渡って形成されて、更に、ヒンジ部５を含むミラー基体４の影となる部分を除く透明基板１上に渡って形成される。
このようにして導電層１８によってミラー側電極７が形成される。
このミラー側電極７に関しても、ヒンジ部５において、テーパ部５Ｔを有することから段切れが生じることがない。
【００３１】
このようにしてミラー基体４の各面に、反射層６とミラー側電極７とが形成された微小構成のミラーＭが形成される。
【００３２】
一方、図１および図２に示すように、例えばＣＭＯＳ回路による駆動回路を、周知の半導体集積回路の製造技術によって形成した例えばＳｉ半導体基板による駆動回路基板２を構成する。
そして、この駆動回路基板２上には、ミラー基体４に対向させる例えばＡｌによる対向電極８を形成し、これら対向電極８を覆って例えばＳｉＮ_x（０．５≦ｘ≦１）による絶縁層１６を被着し、更に、所定部、例えば図１に示すように、４個のミラー基体４間に相当する位置に、例えば３．５μｍの高さを有し、頂面に３００ｎｍのＩｎを被着した例えば柱状のスペーサ３を形成する。
【００３３】
この構成による駆動回路基板２と、ミラーＭが形成された透明基板１とを、各ミラーＭと、対向電極８とが正対するように、スペーサ３を介して対向させ、スペーサ３の頂面の例えばＩｎ層を、透明基板１の内面に接合することによって、スペーサ３によって対向間隔を設定した状態で、基板１および２を接合して目的とする例えば表示装置を構成する。
【００３４】
この構成において、ミラー側電極７に対して、対向電極８に、駆動回路によって、所要の駆動電圧が印加することによって、電極７および８間に静電的引力を発生させ、選択されたミラーＭを、例えば上述した第１の位置から、第２の位置に回転させ、図２で示す光源９からの照射光を、反射層６による反射面によって反射させ、ミラーＭの第１および第２の位置における各反方向を実線ａおよび鎖線ｂで示すそれぞれ異なる方向に反射すなわち偏向して光のスイッチングを行って目的とする表示を行う。
【００３５】
上述したように、本発明製造方法においては、ミラー基体４を、超微粒子堆積法によって形成するものであるが、このようにして形成したミラー基体は、残留応力の発生が実質的に認められず、マイクロミラーとして安定した動作を行うとができる。
また、超微粒子堆積法によることによって、基体温度を高温加熱することなく室温で行うことができるようにしたので、ミラー基体の製造において残留応力が生じないようにすることができる。また、透明基板１に耐熱性が要求されず、また、この透明基板１の両面に反射防止膜が熱によって侵されることがない。更に、光遮蔽部１０として、耐熱性の低い、上述したＡｌ層を用いることができる。
【００３６】
また、上述した実施形態では、ミラー基体４を挟んで反射層６すなわちミラー面と、ミラー側電極８とを配置する構成を得る場合であり、この場合、ミラー基体４として光透過性を有することのない、熱伝導性にすぐれた例えばＳｉＣによって構成することができるので、このミラー基体４を通じて放熱効果を高めることができることから、長時間にわたってミラーＭに光照射を行っても、この光照射による温度上昇を放熱によって回避できることから、昇温によるミラーの変形や寿命の低下を回避することができるという利点を有する。
【００３７】
更に、上述した第１の実施形態による実施例を説明する。
（実施例１）
この実施例においては、上述した第１の実施形態の製造方法を採るものであるが、この実施例において、その透明基板１をポリカーボネート（ＰＣ）基板によって構成した。
また、犠牲層１１は、厚さ５００ｎｍに微結晶（マイクロクリスタル）Ｓｉ層を成膜して形成した。この微結晶Ｓｉは、例えばシランガスを原料ガスとして、低温の例えば６０℃に設定したプラズマＣＶＤ法、あるいはＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance) プラズマＣＶＤ法によって形成できる。
この犠牲層１１の除去、すなわちエッチングは、ＸｅＦ₂ガスによるドライエッチングによることができる。そして、このドライエッチングによれば、下層のポリカーボネート（ＰＣ）による透明基板１を阻害することなく、犠牲層１１のみを選択的に除去することができる。
そして、ミラー基体４は、前述した微粒子堆積法によって窒化シリコンＳｉＮ_x（０．５≦ｘ≦２）の、粒径１０ｎｍ以下とした微粒子の堆積によって厚さ５００ｎｍに形成した。
また、反射層６およびミラー側電極７は、それぞれ厚さ３０ｎｍのＡｌ蒸着膜によって構成した。
【００３８】
（実施例２）
犠牲層１１として、低温ＣＶＤ法によって形成した多結晶Ｓｉを用いるほかは実施例１と同様の方法とした。
【００３９】
（実施例３）
実施例２と同様の方法によるものの、この場合、犠牲層１１の形成に先立って光遮蔽部１０を覆って透明基板上に全面的にＳｉＮ_xによる保護層（図示せず）を形成した。
このように保護層を設けることによって犠牲層１１に対するエッチングによって光遮蔽部１０の保護をより確実に行うことができる。
（実施例４）
ミラー基体４を、熱伝導性の良い炭化シリコンＳｉＣによって形成するほかは、実施例２と同様の方法とした。
【００４０】
（実施例５）
実施例４と同様の方法によるものの、この場合、犠牲層１１の形成に先立って光遮蔽部１０を覆ってＳｉＮ_xによる保護層（図示せず）を形成した。
（実施例６）
ミラー基体４を、窒化アルミニウムＡｌＮによって形成するほかは、実施例２と同様の方法とした。
【００４１】
（実施例７）
実施例６と同様の方法によるものの、この場合、犠牲層１１の形成に先立って光遮蔽部１０を覆ってＳｉＮ_xによる保護層（図示せず）を形成した。
【００４２】
上述の実施例１〜７は、第１の実施形態の例であるが、これらの例に限られるものではない。
【００４３】
上述の第１の実施形態においては、ミラー基体４を挟んで反射層６すなわちミラー面と、ミラー側電極７とを配置する構成とした場合の製造方法を例示したものであるが、例えばミラー基体４の一方の面に、反射層６とミラー側電極７とを兼ねる同一導電層によって構成するミラー構造によるマイクロミラーを得る場合に適用することができる。
【００４４】
［第２の実施形態］
この実施形態の一例を、図１２〜図１６の各工程におけるそれぞれ一部を断面として示した斜視図を参照して説明する。
この実施形態においても、図１２に示すように、平行平面板状の透明基板１を用意する。
【００４５】
そして、図３で説明したと同様に、透明基板１の主面１ａ上の、最終的にヒンジ部５が形成される部分の全域に渡って対向する領域に、例えば厚さ５０ｎｍのＡｌ層による光遮蔽部１０を形成する。
【００４６】
この光遮蔽部１０上を覆って透明基板１上に、全面的に例えば厚さ２００ｎｍの保護層１７を形成する。
この上に、所要の厚さ例えば厚さ５００ｎｍの犠牲層１１を成膜する。
【００４７】
そして、前述した第１の実施形態と同様に、この犠牲層１１の、光遮蔽部１０上のヒンジ部の形成部に開口部を形成する。このために、図３で説明したと同様に、犠牲層１１上に、開口１２Ｗを有する例えばフォトレジストによるレジスト層１２を形成する。
そして、このレジスト層１２をエッチングマスクとして、その開口１２Ｗを通じて犠牲層１１に対するエッチングを行い、開口１２Ｗ下に、図４で説明したと同様に内側面がテーパ面とされた図１３で示す開口部１１Ｗの形成を行う。
【００４８】
この開口部１１Ｗが形成された犠牲層１１上にマスク１３を図５におけると同様に被着形成することもできるが、この例においては、犠牲層１１の上、あるいは犠牲層１１の上方に、図１４に示すように、別途用意したマスク１３を配置する。
このマスク１３は、図１１で示したと同様に、ヒンジ部を含むミラー基体４のパターンによるパターン開口部１３Ｗが形成される。すなわち、マスク１３には、直方形の開口１３Ｗ₁と、この例では、その一辺に互いに向き合う対のＬ字状パターン１３Ｗ₂とを有するパターン開口部１３Ｗが形成されて成る。
【００４９】
次に、図１４に示すように、マスク１３を介して、すなわちそのパターン開口部１３Ｗを通じて、ミラー基体４とヒンジ部５とを構成するミラー基材層１４を、微粒子堆積法によって全面的に吹きつけ堆積させる。
この場合のミラー基材層１４は、光透過性材料によって所要の厚さ、例えば厚さ５００ｎｍに、前述したと同様の微粒子堆積法によって形成する。この場合においても堆積処理温度は室温で良い。
【００５０】
その後、図１５に示すように、犠牲層１１を、例えば弗酸によるエッチャントによってエッチング除去する。このとき、ガラス基板による透明基板１およびＡｌによる光遮蔽部１０は、保護層１７によって覆われていることによってエッチングされることが回避される。
【００５１】
このようにすると、マスク１３のパターン開口１３Ｗに対応するパターンのヒンジ部５を有するミラー基体４が基材層１４によって形成される。この場合においても、ヒンジ部５は、対の腕部５Ａおよび５Ｂによって構成することができ、これらは、その各端部が、犠牲層１１の開口部１１Ｗを通じて、保護層１７および光遮蔽部１０を介して透明基板１に機械的に結合されてミラー基体４の支持がなされる。
このようにして形成されたヒンジ部５の各腕部５Ａおよび５Ｂは、犠牲層１１の開口１１Ｗの内側面のテーパ面に沿って形成されたテーパ部５Ｔを有することから、これら腕部５Ａおよび５Ｂは、ミラー基体４に、段切れを生じることなく連続的に基板１側に向かい、基板１に結合支持される。
【００５２】
その後、図１６に示すように、全面的にＡｌ等の導電層１８を、例えば厚さ３０ｎｍに例えば蒸着する。このようにすると、Ａｌ等の導電層１８は、ミラー基体４およびヒンジ部５上に導電層１８が形成されて、更に、ヒンジ部５を含むミラー基体４の影となる部分を除く透明明基板１上に渡って形成される。
このようにして導電層１８によって前述した例の反射層６とミラー側電極７とを兼ねる構成が得られる。
【００５３】
その後は、前述した図１および図２におけると同様に、駆動回路基板２を、透明基板１とをスペーサ３を介して対向させて接合する。
【００５４】
このようにして得たマイクロミラーについても、ミラー基体４を、超微粒子堆積法によって形成して、基体温度を高温加熱することなく室温で行うことができるので、耐熱性にすぐれた透明基板を用いることなく、各種透明合成樹脂基板や、高価な石英基板を用いることなくガラス基板での構成が可能となる。
【００５５】
また、この実施形態においては、反射層と導電層とを１つの導電層によって兼ねる構成としたことによってその製造工程数の簡略化が図られる。
【００５６】
この第２の実施形態による場合の実施例を説明するが、この実施例に限られるものではない。
【００５７】
（実施例８）
この実施例においては、上述した第２の実施形態の製造方法を採るものであるが、この実施例において、その透明基板１をガラス基板によって構成した。
そして、保護層１７は、プラズマＣＶＤ法による２００ｎｍの厚さのＳｉＮ_x層とした。
また、犠牲層１１は、酸化シリコンこの例ではＳｉＯ₂を低温ＣＶＤ法によって形成した。
この犠牲層１１の除去は、フッ酸ＨＦによって行った。この場合、犠牲層１１下には、このエッチャントによって侵されることのないＳｉＮ_xによる保護層１７が形成されていることによって光遮蔽部１０およびガラス基板による透明基板１が侵されるとが回避される。
また、微粒子堆積法によって形成するミラー基体４は、透明なＳｉＮ_xによって構成した。
また、反射層６およびミラー側電極７となる導電層１８は、前述したように厚さ３０ｎｍのＡｌ蒸着膜によって形成した。
【００５８】
（実施例９）
実施例８と同様の方法によるものの、保護層１７を形成せずに低温ＣＶＤ法による多結晶Ｓｉ層による犠牲層１１を形成した。この犠牲層１１の除去、例えばエッチングは、ＸｅＦ₂ガスによるドライエッチングによることができる。このこのドライエッチングによれば、保護層１７を設けない状態で、透明基板１を阻害することなく行うことができる。
【００５９】
尚、上述した第１および第２の実施形態における各実施例１〜９においては、反射層６およびミラー側電極７としてＡｌ層を用いた場合であるが、Ａｌに限らず、例えばＡｇ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｗ，Ａｕ等金属，合金あるいはこれらの多層膜等によって構成することができる。
また、本発明製造方法は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、種々の組み合わせ構成、変形、変更を行うことができ、更に表示装置のマイクロミラーに限定されるものではない。
【００６０】
【発明の効果】
上述したように、本発明製造方法においては、ミラー基体を、超微粒子堆積法によって形成して、基体温度を高温加熱することなく室温で行うことができるようにしたので、マイクロミラーの基板の材料の選定において、耐熱性の要求がないことから、その材料の選定の自由度が大となり、これにより使用態様、目的等に応じて必要とする例えば光学的、機械的等の物理的特性、あるいは化学的特性を有する基板や廉価の基板を用いるとができることから、製造コストの低下を図ることができる。
【００６１】
また、本発明製造方法においては、超微粒子堆積法によってミラー基体を形成するものであるが、このようにして形成したミラー基体は、残留応力の発生が実質的に認められず、マイクロミラーとして安定した動作を行うとができる。
また、超微粒子堆積法によることによって、緻密で平面性にすぐれたミラー基体を構成することができることから、光学的，機械的にすぐれたマイクロミラーを確実に製造することができるなど、工業的に多くの利益をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマイクロミラーの製造方法によって得たマイクロミラーによる表示装置の一例の一部断面図とした要部の概略斜視図である。
【図２】図１に示したマイクロミラーによる表示装置の一部の概略断面図である。
【図３】本発明によるマイクロミラーの製造方法の一例の一製造工程における一部を断面図とした斜視図である。
【図４】本発明によるマイクロミラーの製造方法の一例の一製造工程における一部を断面図とした斜視図である。
【図５】本発明によるマイクロミラーの製造方法の一例の一製造工程における一部を断面図とした斜視図である。
【図６】本発明によるマイクロミラーの製造方法の一例の一製造工程における一部を断面図とした斜視図である。
【図７】本発明によるマイクロミラーの製造方法の一例の一製造工程における一部を断面図とした斜視図である。
【図８】本発明によるマイクロミラーの製造方法の一例の一製造工程における一部を断面図とした斜視図である。
【図９】本発明によるマイクロミラーの製造方法の一例の一製造工程における一部を断面図とした斜視図である。
【図１０】本発明によるマイクロミラーの製造方法の一例の一製造工程における一部を断面図とした斜視図である。
【図１１】図５で示す工程におけるマスクの平面パターン図である。
【図１２】本発明によるマイクロミラーの製造方法の他の一例の一製造工程における一部を断面図とした斜視図である。
【図１３】本発明によるマイクロミラーの製造方法の他の一例の一製造工程における一部を断面図とした斜視図である。
【図１４】本発明によるマイクロミラーの製造方法の他の一例の一製造工程における一部を断面図とした斜視図である。
【図１５】本発明によるマイクロミラーの製造方法の他の一例の一製造工程における一部を断面図とした斜視図である。
【図１６】本発明によるマイクロミラーの製造方法の他の一例の一製造工程における一部を断面図とした斜視図である。
【符号の説明】
１・・・透明基板、２・・・駆動回路基板、３・・・スペーサ、４・・・ミラー基体、５・・・ヒンジ部、６・・・反射層、７・・・ミラー側電極、８・・・対向電極、９・・・光源、１０・・・光遮蔽部、１１・・・犠牲層、１１Ｗ・・・開口部、１２・・・レジスト層、１２Ｗ・・・開口、１３・・・マスク、１３Ｗ・・・パターン開口部、１４・・・ミラー基材層、１５・・・ノズル、１６・・・絶縁層、１７・・・保護層、１８・・・導電層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a micromirror suitable for application to a display device, for example.
[0002]
[Prior art]
In a display device using micromirrors, micromirrors each having a reflecting surface are supported on a common substrate so as to be micro-rotated about a predetermined axis, and a mirror selected according to display information is, for example, a static mirror. If the reflected light path of the light from the light source is deflected by an electric force, the light is switched to perform optical display according to display information.
This display device has attracted attention because it has the advantage that the quality of an image can be improved, such as no color reproduction noise.
[0003]
As a display device using a micromirror, for example, US Pat. No. 5,835,256, Journal of Precision Engineering Vol. 65, no. 5, 1999, pages 669-672 and the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Various methods have been proposed as a method for manufacturing a micromirror.
For example, a sacrificial layer having openings formed in predetermined portions is formed on a common substrate, and a mirror substrate constituting each micromirror is formed on the sacrificial layer by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method or plasma. By forming by the CVD method and then removing the sacrificial layer, each mirror substrate faces the common substrate with a distance corresponding to the thickness of the sacrificial layer and is described above for this substrate. It is supported so as to be capable of micro-rotation through the opening of the sacrificial layer. Then, a method is employed in which a mirror-side electrode is formed on the surface of each mirror substrate to form a reflective layer having conductivity and high light reflectance.
[0005]
However, in the case of the LPCVD method, the substrate temperature at this time is heated to 600 ° C. or higher, and is also heated to about 300 ° C. in the plasma CVD method.
Therefore, there are restrictions on the selection of the substrate material constituting the common substrate on which these mirror bases are arranged and formed, such as heat resistance.
[0006]
Further, in order to support these mirror bases stably and uniformly on a common substrate, it is important to prevent the residual stress from being produced in the production of the mirror base. The raw material gas ratio, for example, the mirror substrate is changed to silicon nitride SiN. _x In this case, there is a problem that the control for obtaining a uniform mirror substrate with good reproducibility is complicated, for example, it is necessary to form a film while changing the ratio of the source gas of Si and N.
[0007]
Further, the surface of the mirror substrate on which the reflection layer is formed is required to be a surface having excellent smoothness, but it is difficult to obtain a sufficiently satisfactory smooth surface by the above-described CVD method.
[0008]
The present invention solves the above-described problems, and does not involve high-temperature heating in a simple method. Therefore, the degree of freedom of selection of each part material is great, reliability is high, and cost can be reduced. The present invention provides a method of manufacturing a micromirror that can be made.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a micromirror according to the present invention comprises: The side surface is tapered so that the inner diameter gradually decreases toward the substrate side. Forming a sacrificial layer having an opening; A substantially L-shaped pair of first openings having a pattern corresponding to the shape of the target mirror portion at a position corresponding to the upper surface of the sacrificial layer, connected to one end of the first opening, and the tips facing each other. A step of forming a mask in which the second opening of the mold is disposed across the tapered side surface of the opening provided in the sacrificial layer; Forming a mirror substrate having a reflecting surface forming surface by a fine particle deposition method, forming a light reflecting layer on the reflecting surface forming surface of the mirror substrate to form a reflecting surface, and a sacrificial layer; And a step of removing Formed through the second opening of the mask Mirror base Part Connecting part to substrate Become A micro mirror is formed by a micro mirror as a hinge portion.
[0010]
As described above, in the present invention, the mirror substrate is formed on the sacrificial layer, particularly by depositing fine particles, that is, by so-called fine particle or ultrafine particle deposition method, thereby forming the mirror substrate at a low temperature, for example, room temperature. In addition, the mirror substrate formed by the fine particle deposition method can be formed with excellent smoothness, so that an optically excellent mirror can be formed.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a method of manufacturing a micromirror according to the present invention will be described.
First, an example of a micromirror such as a display device obtained by the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a part of the main part as a cross section, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a part thereof.
In this example, a transparent substrate 1 made of, for example, a glass substrate, and a substrate (hereinafter referred to as a drive circuit substrate) 2 on which a drive circuit, for example, a CMOS (complementary field effect transistor) integrated circuit is formed, are interposed via columnar spacers 3, for example. It is made to face each other with a required interval.
[0012]
On the surface of the transparent substrate 1 facing the drive circuit substrate 2, a plurality of, for example, a rectangular shape with 12 μm on each side of the portion where the mirror is formed in the crossing direction, for example, the X and Y directions orthogonal to each other Each of the mirror bases 4 made of a small thin plate is supported and arranged so as to be capable of micro-turning.
In the example shown in FIG. 1, each mirror base 4 is formed with a hinge portion 5 on one side corresponding to each other parallel to the Y direction, for example, so that the mirror base 4 can be slightly rotated around the Y axis direction. To be supported. This rotation is illustrated in FIG. 2 as shown by a solid line, for example, at a first position facing the inner surface of the transparent substrate 1 in parallel with a predetermined distance, and from this first position as shown by a chain line in FIG. For example, the second position rotated about 10 ° can be taken.
[0013]
In the example shown in FIGS. 1 and 2, a reflective layer 6 made of, for example, an Al layer is deposited on the surface of the mirror base 4 facing the transparent substrate 1 to form a light reflective surface having a high light reflectance. A minute mirror M in which a mirror-side electrode 7 is formed by depositing a conductive layer made of, for example, an Al layer is formed on the opposite surface side to the drive circuit substrate 2 on the opposite side.
[0014]
The drive circuit substrate 2 is made of, for example, a Si semiconductor substrate on which, for example, a CMOS (complementary field effect transistor) drive circuit is formed. Then, on the main surface of the drive circuit substrate 2 on the side facing the transparent substrate 1, opposed electrodes 8 that are electrically independent from each other are formed facing the respective mirror bases M.
Then, a required drive voltage is applied to each counter electrode 8 by a drive circuit, and the mirror M is moved from, for example, the above-described first position to the second position by electrostatic attraction between the electrodes 7 and 8. 2, the light irradiated from the light source 9 shown in FIG. 2 is reflected by the reflection surface of the reflection layer 6, and the respective reflection directions at the first and second positions described above are in different directions indicated by the solid line a and the chain line b. Reflection, that is, deflection, and switching of light are performed to perform a desired display.
[0015]
[First Embodiment]
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a reflective surface, that is, a reflective layer 6 is formed on the surface of the mirror base 4 facing the transparent substrate 1, and the mirror is formed on the side facing the drive circuit substrate 2. This is a case of manufacturing a micromirror having the mirror M on which the side electrode 7 is formed.
An example of this embodiment will be described with reference to perspective views each showing a part of each step in FIGS. However, the manufacturing method of the present invention is not limited to this example.
[0016]
As shown in FIG. 3, a resin substrate such as a parallel plane plate-like polycarbonate (PC) substrate and a transparent substrate 1 such as a glass substrate are prepared, and antireflection films (not shown) are formed on both main surfaces 1a and 1b. Apply the coating.
[0017]
On one main surface 1a of the transparent substrate 1, a light shielding portion 10 is formed in a region facing the entire region where the hinge portion 5 is finally formed. The light shielding part 10 is formed, for example, on the entire surface by vapor deposition and sputtering of an Al layer having a thickness of 50 nm, for example, and pattern etching is performed by photolithography. That is, on the entire light shielding layer of Al or the like, a photoresist is applied over the entire surface, pattern exposure and development are performed to form a required etching resist, and the light shielding layer is etched using this etching resist as a mask. To form the required pattern.
[0018]
Then, a sacrificial layer 11 is formed on the entire surface of the transparent substrate 1 so as to cover the light shielding portion 10 to a required thickness, for example, 500 nm.
[0019]
An opening 11 </ b> W is formed in the sacrificial layer 11 at a portion where the above-described hinge portion is formed on the light shielding portion 10. Therefore, for example, as shown in FIG. 3, a photoresist layer, for example, is applied over the entire surface of the sacrificial layer 11, and a required pattern exposure and development process is performed to form a resist layer 12 having an opening 12W.
[0020]
Using this resist layer 12 as an etching mask, dry etching is performed on the sacrificial layer 11 through the opening 12W, and an opening 11W is formed below the opening 12W as shown in FIG.
[0021]
The opening 11W formed in this way is formed in a trapezoidal shape with a smaller opening area toward the bottom, that is, the light shielding part 10 side. That is, the inner peripheral side surface of the opening 11W becomes a tapered surface that gradually protrudes toward the center of the opening toward the bottom.
[0022]
A mask 13 is formed on the sacrificial layer 11 in which the opening 11W is formed, as shown in FIG.
As shown in the schematic plan view of FIG. 11, the mask 13 has a pattern opening 13W formed by the pattern of the mirror base 4 including the hinge portion finally formed as described in FIGS. It is formed. That is, the mask 13 has a rectangular opening 13W. ₁ In this example, a pair of L-shaped patterns 13W facing each other on one side thereof ₂ The pattern opening part 13W which has these is formed.
The mask 13 having the pattern opening 13W can be formed by, for example, a so-called photolithography technique in which a photoresist layer is applied over the entire surface, pattern exposure is performed on the photoresist layer, and development processing is performed.
[0023]
Next, as shown in FIG. 6, a reflective layer 6 made of a metal layer having a thickness of, for example, 30 nm is deposited on the entire surface including the mask 13 by vapor deposition, sputtering, or the like.
[0024]
Further, as shown in FIG. 7, a mirror base material layer 14 constituting the mirror base 4 and the hinge portion 5 is entirely formed on the reflective layer 6 by a fine particle deposition method.
The base material layer 14 of the mirror substrate 4 can be made of a material having excellent thermal conductivity regardless of whether it is transparent or opaque.
This fine particle deposition method is a so-called gas deposition method. In this case, the ultrafine particle raw material powder of the constituent material itself of the mirror substrate layer 14 is mixed with an inert gas, and from a narrow nozzle 15, This is based on an ultrafine particle deposition method in which a film is formed by spraying at a high speed of several hundred m / s. The mirror substrate layer 14 thus formed is formed on a surface having excellent specularity and excellent specularity. This is because the ultrafine particles sprayed at high speed in this way are deposited by promoting the coupling between the film formation surface and the ultrafine particles and between the fine particles by changing the kinetic energy to thermal energy. It seems that it depends.
[0025]
In this case, while the nozzle 15 and the transparent substrate 1 are relatively moved, the ultrafine particle raw material is ejected and deposited over the entire surface, and the pattern is formed on the sacrificial layer 11 through the pattern opening 13W. Thus, the mirror base layer 14 is formed to a required thickness, for example, 500 nm.
In this fine particle deposition method, the processing temperature may be room temperature and does not require any heating.
[0026]
The constituent material of the nozzle 15 for depositing the ultrafine particles can be ceramics such as stainless steel (SUS), molybdenum (Mo), and zirconia.
The opening process of the nozzle 15 can be formed by electric discharge machining if the constituent material is conductive. For example, when it is made of a ceramic material, it is produced by machining before firing. Furthermore, in order to smooth the surface of the nozzle hole, it is desirable to perform a liquid forming process.
[0027]
Thereafter, as shown in FIG. 8, the mask 13 is removed, and at the same time as the removal of the mask 13, the reflective layer 6 formed on the mask and the mirror base material layer 14 are removed, that is, lifted off.
As a result, the mirror base 4 having the hinge portion 5 having a pattern corresponding to the pattern opening 13W shown in FIG. 11 is formed. As shown in FIG. 1, the hinge portion 5 in this example is formed so that a pair of arm portions 5A and 5B face each other. The mirror base 4 is supported by being mechanically coupled to the shielding portion 10, that is, the transparent substrate 1.
Since each of the arm portions 5A and 5B of the hinge portion 5 formed in this manner has a tapered portion 5T formed along the tapered surface of the inner surface of the opening 11W of the sacrificial layer 11, these arm portions 5A and 5B 5B is continuously coupled to and supported by the substrate 1 toward the substrate 1 side without causing any break in the mirror base 4.
[0028]
Thereafter, as shown in FIG. 9, the sacrificial layer 11 shown in FIG. 8 is selectively removed.
[0029]
In this way, the mirror base 4 can be rotated slightly as shown in FIG. 2 by twisting of the pair of arm portions 5A and 5B of the hinge portion 5 in a so-called cantilever state by the hinge portion 5 on one side thereof. Support is made.
[0030]
In this state, as shown in FIG. 10, a conductive layer 18 such as Al is vapor-deposited on the entire surface, for example, to a thickness of 30 nm. In this way, the conductive layer 18 such as Al is formed over the mirror base 4 and the hinge part 5, and further on the transparent substrate 1 excluding the shadowed part of the mirror base 4 including the hinge part 5. Formed across.
In this way, the mirror side electrode 7 is formed by the conductive layer 18.
With respect to the mirror side electrode 7 as well, the hinge portion 5 has the taper portion 5T, so that no disconnection occurs.
[0031]
In this way, a micro mirror M in which the reflective layer 6 and the mirror side electrode 7 are formed is formed on each surface of the mirror base 4.
[0032]
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, a drive circuit substrate 2 made of, for example, a Si semiconductor substrate, which is formed by a well-known semiconductor integrated circuit manufacturing technology, is constituted by a drive circuit made of, for example, a CMOS circuit.
Then, on the drive circuit board 2, a counter electrode 8 made of, for example, Al is formed so as to face the mirror substrate 4, and the counter electrode 8 is covered with, for example, SiN. _x (0.5 ≦ x ≦ 1) is applied, and a predetermined portion, for example, as shown in FIG. For example, a columnar spacer 3 having 300 nm of In deposited on the top surface is formed.
[0033]
The drive circuit board 2 having this configuration and the transparent substrate 1 on which the mirror M is formed are opposed to each other via the spacer 3 so that each mirror M and the counter electrode 8 face each other. For example, by bonding the In layer to the inner surface of the transparent substrate 1, the substrates 1 and 2 are bonded in a state where the facing distance is set by the spacer 3, thereby forming a target display device, for example.
[0034]
In this configuration, a required drive voltage is applied to the counter electrode 8 by the drive circuit with respect to the mirror side electrode 7 to generate an electrostatic attractive force between the electrodes 7 and 8, and the selected mirror M 2 is rotated from the first position to the second position, for example, and the irradiation light from the light source 9 shown in FIG. 2 is reflected by the reflection surface by the reflection layer 6, and the first and second of the mirror M are reflected. Each of the opposite directions at the position is reflected or deflected in different directions indicated by a solid line a and a chain line b to perform light switching to perform a desired display.
[0035]
As described above, in the manufacturing method of the present invention, the mirror substrate 4 is formed by the ultrafine particle deposition method. However, in the mirror substrate formed in this way, generation of residual stress is not substantially recognized. As a micromirror, stable operation can be performed.
Further, since the substrate temperature can be set at room temperature without heating at a high temperature by the ultrafine particle deposition method, residual stress can be prevented from being produced in the manufacture of the mirror substrate. Further, heat resistance is not required for the transparent substrate 1, and the antireflection film is not attacked by heat on both surfaces of the transparent substrate 1. Furthermore, the above-described Al layer having low heat resistance can be used as the light shielding unit 10.
[0036]
In the above-described embodiment, a configuration in which the reflective layer 6, that is, the mirror surface and the mirror side electrode 8 are arranged with the mirror base 4 interposed therebetween is obtained. In this case, the mirror base 4 has light transmittance. Since it can be made of, for example, SiC having excellent thermal conductivity, the heat dissipation effect can be enhanced through the mirror base 4, so that even if the mirror M is irradiated with light for a long time, Since an increase in temperature can be avoided by heat radiation, there is an advantage that deformation of the mirror and a decrease in life due to temperature increase can be avoided.
[0037]
Furthermore, examples according to the first embodiment described above will be described.
(Example 1)
In this example, the manufacturing method of the first embodiment described above is adopted. In this example, the transparent substrate 1 is constituted by a polycarbonate (PC) substrate.
The sacrificial layer 11 was formed by forming a microcrystalline Si layer with a thickness of 500 nm. The microcrystalline Si can be formed, for example, by using a silane gas as a source gas and a low temperature plasma CVD method set to, for example, 60 ° C. or an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma CVD method.
The removal of the sacrificial layer 11, that is, etching is performed by using XeF. ₂ It can be by dry etching with gas. According to this dry etching, only the sacrificial layer 11 can be selectively removed without hindering the transparent substrate 1 made of the underlying polycarbonate (PC).
The mirror substrate 4 is formed of silicon nitride SiN by the fine particle deposition method described above. _x A thickness of 500 nm was formed by depositing fine particles having a particle diameter of 10 nm or less (0.5 ≦ x ≦ 2).
Moreover, the reflective layer 6 and the mirror side electrode 7 were each comprised with 30-nm-thick Al vapor deposition film.
[0038]
(Example 2)
As the sacrificial layer 11, the same method as in Example 1 was used except that polycrystalline Si formed by a low temperature CVD method was used.
[0039]
(Example 3)
Although the method is the same as that of the second embodiment, in this case, the SiN is entirely covered on the transparent substrate covering the light shielding portion 10 prior to the formation of the sacrificial layer 11. _x A protective layer (not shown) was formed.
By providing the protective layer in this manner, the light shielding part 10 can be more reliably protected by etching the sacrificial layer 11.
(Example 4)
A method similar to that of Example 2 was used except that the mirror substrate 4 was formed of silicon carbide SiC having good thermal conductivity.
[0040]
(Example 5)
Although the method is the same as that of the fourth embodiment, in this case, the light shielding portion 10 is covered prior to the formation of the sacrificial layer 11 and SiN is formed. _x A protective layer (not shown) was formed.
(Example 6)
A method similar to that of Example 2 was used except that the mirror substrate 4 was formed of aluminum nitride AlN.
[0041]
(Example 7)
Although the method is the same as that of Example 6, in this case, the light shielding portion 10 is covered prior to the formation of the sacrificial layer 11, and SiN is covered. _x A protective layer (not shown) was formed.
[0042]
Examples 1 to 7 described above are examples of the first embodiment, but are not limited to these examples.
[0043]
In the first embodiment described above, the manufacturing method in the case where the reflection layer 6, that is, the mirror surface and the mirror side electrode 7 are arranged with the mirror base 4 interposed therebetween is exemplified. 4 can be applied to obtain a micromirror having a mirror structure constituted by the same conductive layer serving as the reflective layer 6 and the mirror-side electrode 7 on one surface of 4.
[0044]
[Second Embodiment]
An example of this embodiment will be described with reference to perspective views each showing a part of each step in FIGS.
Also in this embodiment, as shown in FIG. 12, a parallel flat plate-like transparent substrate 1 is prepared.
[0045]
Then, as described with reference to FIG. 3, for example, an Al layer having a thickness of 50 nm is formed on the main surface 1 a of the transparent substrate 1 so as to face the entire region where the hinge portion 5 is finally formed. The light shielding part 10 is formed.
[0046]
A protective layer 17 having a thickness of, for example, 200 nm is formed on the entire surface of the transparent substrate 1 so as to cover the light shielding portion 10.
On this, a sacrificial layer 11 having a required thickness, for example, 500 nm is formed.
[0047]
Then, as in the first embodiment described above, an opening is formed in the sacrificial layer 11 at the hinge forming part on the light shielding part 10. For this purpose, a resist layer 12 made of, for example, a photoresist having an opening 12W is formed on the sacrificial layer 11 as described with reference to FIG.
Then, using this resist layer 12 as an etching mask, the sacrificial layer 11 is etched through the opening 12W, and the opening shown in FIG. 13 is formed under the opening 12W with the inner surface tapered as described with reference to FIG. 11W is formed.
[0048]
A mask 13 can be deposited on the sacrificial layer 11 in which the opening 11W is formed, as in FIG. 5, but in this example, on the sacrificial layer 11 or above the sacrificial layer 11, As shown in FIG. 14, a mask 13 prepared separately is arranged.
Similarly to the mask 13 shown in FIG. 11, a pattern opening 13W is formed by the pattern of the mirror base 4 including the hinge portion. That is, the mask 13 has a rectangular opening 13W. ₁ In this example, a pair of L-shaped patterns 13W facing each other on one side thereof ₂ The pattern opening part 13W which has these is formed.
[0049]
Next, as shown in FIG. 14, the mirror base material layer 14 constituting the mirror base 4 and the hinge portion 5 is blown over the entire surface by the fine particle deposition method through the mask 13, that is, through the pattern opening 13W. Deposit.
In this case, the mirror base layer 14 is formed by a light-transmitting material to a required thickness, for example, a thickness of 500 nm, by the same fine particle deposition method as described above. Even in this case, the deposition processing temperature may be room temperature.
[0050]
Thereafter, as shown in FIG. 15, the sacrificial layer 11 is removed by etching using, for example, an etchant using hydrofluoric acid. At this time, the transparent substrate 1 made of a glass substrate and the light shielding part 10 made of Al are avoided from being etched by being covered with the protective layer 17.
[0051]
In this way, the mirror base 4 having the hinge portion 5 having a pattern corresponding to the pattern opening 13 </ b> W of the mask 13 is formed by the base material layer 14. Also in this case, the hinge portion 5 can be constituted by a pair of arm portions 5A and 5B, each of which has an end portion through the opening portion 11W of the sacrificial layer 11 and the protective layer 17 and the light shielding portion 10. The mirror substrate 4 is supported by being mechanically coupled to the transparent substrate 1 via
Since each of the arm portions 5A and 5B of the hinge portion 5 formed in this manner has a tapered portion 5T formed along the tapered surface of the inner surface of the opening 11W of the sacrificial layer 11, these arm portions 5A and 5B 5B is continuously coupled to and supported by the substrate 1 toward the substrate 1 side without causing any break in the mirror base 4.
[0052]
Thereafter, as shown in FIG. 16, a conductive layer 18 such as Al is vapor-deposited on the entire surface, for example, to a thickness of 30 nm. In this way, the conductive layer 18 made of Al or the like has the conductive layer 18 formed on the mirror base 4 and the hinge part 5, and further, a transparent bright substrate excluding the shadowed part of the mirror base 4 including the hinge part 5. 1 over the top.
In this way, the conductive layer 18 provides a configuration that serves as both the reflective layer 6 and the mirror-side electrode 7 in the above-described example.
[0053]
Thereafter, similarly to the above-described FIGS. 1 and 2, the drive circuit board 2 is bonded to the transparent substrate 1 with the spacer 3 interposed therebetween.
[0054]
Also for the micromirror thus obtained, the mirror substrate 4 can be formed by the ultrafine particle deposition method and performed at room temperature without heating the substrate at a high temperature. Therefore, a transparent substrate having excellent heat resistance is used. Without using various transparent synthetic resin substrates or expensive quartz substrates, a glass substrate can be used.
[0055]
In this embodiment, the number of manufacturing steps can be simplified by adopting a configuration in which the reflective layer and the conductive layer are combined with one conductive layer.
[0056]
An example according to the second embodiment will be described, but the present invention is not limited to this example.
[0057]
(Example 8)
In this example, the manufacturing method of the second embodiment described above is adopted, but in this example, the transparent substrate 1 is constituted by a glass substrate.
The protective layer 17 is made of SiN having a thickness of 200 nm by plasma CVD. _x Layered.
Also, the sacrificial layer 11 is silicon oxide, in this example SiO 2 ₂ Was formed by a low temperature CVD method.
The sacrificial layer 11 was removed with hydrofluoric acid HF. In this case, SiN that is not affected by the etchant is formed under the sacrificial layer 11. _x When the protective layer 17 is formed, the light shielding portion 10 and the transparent substrate 1 made of a glass substrate are prevented from being attacked.
The mirror substrate 4 formed by the fine particle deposition method is made of transparent SiN. _x Consists of.
Further, the conductive layer 18 that becomes the reflective layer 6 and the mirror side electrode 7 was formed of an Al vapor deposition film having a thickness of 30 nm as described above.
[0058]
Example 9
Although the same method as in Example 8 was used, the sacrificial layer 11 made of a polycrystalline Si layer was formed by a low temperature CVD method without forming the protective layer 17. Removal of the sacrificial layer 11, for example, etching is performed by using XeF ₂ It can be by dry etching with gas. According to this dry etching, the transparent substrate 1 can be performed without hindering without providing the protective layer 17.
[0059]
In each of Examples 1 to 9 in the first and second embodiments described above, an Al layer is used as the reflective layer 6 and the mirror-side electrode 7, but not limited to Al, for example, Ag, Pt , Cr, W, Au, or other metals, alloys, or multilayer films thereof.
In addition, the manufacturing method of the present invention is not limited to the above-described embodiment and examples, and various combinations, modifications, and changes can be made, and the present invention is not limited to a micromirror of a display device. .
[0060]
【The invention's effect】
As described above, in the manufacturing method of the present invention, the mirror substrate is formed by the ultrafine particle deposition method so that it can be performed at room temperature without heating the substrate at a high temperature. Since there is no requirement for heat resistance in the selection of the material, the degree of freedom in the selection of the material is increased, and thereby, for example, physical properties such as optical and mechanical, which are required according to the use mode, purpose, etc., or Since a substrate having chemical characteristics or an inexpensive substrate can be used, the manufacturing cost can be reduced.
[0061]
In the manufacturing method of the present invention, a mirror substrate is formed by an ultrafine particle deposition method. However, the mirror substrate formed in this manner is substantially free from residual stress and stable as a micromirror. Can be performed.
In addition, by using the ultrafine particle deposition method, it is possible to construct a mirror substrate that is dense and excellent in flatness, so that it is possible to reliably manufacture micromirrors that are optically and mechanically superior. There are many benefits.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic perspective view of a main part of a partial cross-sectional view of an example of a display device using a micromirror obtained by a method of manufacturing a micromirror according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a part of the display device using the micromirrors shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view in which a part in one manufacturing process of the example of the manufacturing method of the micromirror according to the present invention is a sectional view.
FIG. 4 is a perspective view partially showing a cross-sectional view in one manufacturing process of an example of the manufacturing method of the micromirror according to the present invention.
FIG. 5 is a perspective view, partly in cross section, of one example of the manufacturing method of the micromirror according to the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a part in a manufacturing process of an example of a method of manufacturing a micromirror according to the present invention as a cross-sectional view.
FIG. 7 is a perspective view, partly in cross section, of one example of the manufacturing process of the micromirror manufacturing method according to the present invention.
FIG. 8 is a perspective view, partly in cross section, of one example of the manufacturing process of the micromirror manufacturing method according to the present invention.
FIG. 9 is a perspective view in which a part of the manufacturing process of an example of the manufacturing method of the micromirror according to the present invention is a cross-sectional view.
FIG. 10 is a perspective view, partly in cross section, of an example of the manufacturing method of the micromirror according to the present invention.
11 is a plan pattern diagram of a mask in the step shown in FIG. 5. FIG.
FIG. 12 is a perspective view, partly in section, in one manufacturing process of another example of the method for manufacturing a micromirror according to the present invention.
FIG. 13 is a perspective view showing a part of the manufacturing process of another example of the method of manufacturing a micromirror according to the present invention in a cross-sectional view.
FIG. 14 is a perspective view, partly in cross-section, in one manufacturing process of another example of the method for manufacturing a micromirror according to the present invention.
FIG. 15 is a perspective view, partly in cross section, in one manufacturing process of another example of the method of manufacturing a micromirror according to the present invention.
FIG. 16 is a perspective view, partly in cross-section, in one manufacturing process of another example of the method for manufacturing a micromirror according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent substrate, 2 ... Drive circuit board, 3 ... Spacer, 4 ... Mirror base | substrate, 5 ... Hinge part, 6 ... Reflective layer, 7 ... Mirror side electrode, 8 ... Counter electrode, 9 ... Light source, 10 ... Light shielding part, 11 ... Sacrificial layer, 11W ... Opening, 12 ... Resist layer, 12W ... Opening, 13. .... Mask, 13W ... Pattern opening, 14 ... Mirror substrate layer, 15 ... Nozzle, 16 ... Insulating layer, 17 ... Protective layer, 18 ... Conductive layer

Claims

基板上に、側面が該基板側に向かって内径が徐々に小さくなるテーパ状とされた開口部を有する犠牲層を形成する工程と、
上記犠牲層の上面に対応する位置に、目的とするミラー部の形状に対応するパターンの第１開口を有し、該第１開口の一端に連結され、且つ、先端が互いに向き合う対の略Ｌ字型の第２開口が、上記犠牲層に設けられる開口部の上記テーパ状の側面に跨って配置されるマスクを形成する工程と、
上記マスクを介して、反射面の形成面を有するミラー基体を、微粒子堆積法により形成するミラー基体の形成工程と、
該ミラー基体の上記反射面の形成面に、光反射層を形成して反射面を形成する工程と、
上記犠牲層を除去する工程とを有し、
上記マスクの上記第２開口を通じて形成された上記ミラー基体の部分を、上記基板への連結部となるヒンジ部としたミラーを形成する
マイクロミラーの製造方法。A step of forming a sacrificial layer having a tapered opening on the side surface of which the inner diameter gradually decreases toward the substrate side ;
A pair of substantially L having a first opening of a pattern corresponding to the shape of the target mirror portion at a position corresponding to the upper surface of the sacrificial layer, connected to one end of the first opening, and the tips facing each other. Forming a mask in which a letter-shaped second opening is disposed across the tapered side surface of the opening provided in the sacrificial layer;
Through the mask, the mirror substrate having a forming surface of the anti-reflecting surface, the step of forming the mirror substrate formed by particle deposition method,
Forming a light reflecting layer on the reflecting surface of the mirror substrate to form a reflecting surface;
Removing the sacrificial layer,
A mirror is formed in which the part of the mirror base formed through the second opening of the mask is used as a hinge part to be connected to the substrate.
Production method between Ikuromira.

基板上に、側面が該基板側に向かって内径が徐々に小さくなるテーパ状とされた開口部を有する犠牲層を形成する工程と、A step of forming a sacrificial layer having a tapered opening on the side surface of which the inner diameter gradually decreases toward the substrate side;
目的とするミラー部の形状に対応するパターンの第１開口を有し、該第１開口の一端に連結され、且つ、先端が互いに向き合う対の略Ｌ字型の第２開口が、上記犠牲層に設けられる開口部の上記テーパ状の側面に跨るパターンに対応する形状として設けられたマスクを用意し、該マスクを、上記第１開口が上記犠牲層の上面に対応する位置に配置され、且つ、上記対の第２開口が上記犠牲層の上記開口部における上記テーパ状の対向する側面に配置された状態で上記犠牲層上に支持し、該マスクを介して、反射面の形成面を有するミラー基体を、微粒子堆積法により形成するミラー基体の形成工程と、The sacrificial layer includes a pair of substantially L-shaped second openings having a first opening having a pattern corresponding to the shape of the target mirror portion, connected to one end of the first opening, and having tips that face each other. A mask provided in a shape corresponding to a pattern straddling the tapered side surface of the opening provided in the substrate, the mask being disposed at a position where the first opening corresponds to the upper surface of the sacrificial layer, and The second opening of the pair is supported on the sacrificial layer in a state of being arranged on the tapered opposing side surface in the opening of the sacrificial layer, and has a reflective surface forming surface through the mask. Forming a mirror substrate by a fine particle deposition method;
該ミラー基体の上記反射面の形成面に、光反射層を形成して反射面を形成する工程と、Forming a light reflecting layer on the reflecting surface of the mirror substrate to form a reflecting surface;
上記犠牲層を除去する工程とを有し、Removing the sacrificial layer,
上記マスクの上記第２開口を通じて形成された上記ミラー基体の部分を、上記基板への連結部となるヒンジ部としたミラーを形成するA mirror is formed in which the part of the mirror base formed through the second opening of the mask is a hinge part to be a connection part to the substrate.
マイクロミラーの製造方法。A manufacturing method of a micromirror.

上記基板を透明基板とし、該透明基板上に光遮蔽部を形成した後、該光遮蔽部を覆って上記透明基板上に、該光遮蔽部に対応する位置に開口部を有する犠牲層を形成する請求項１又は２に記載のマイクロミラーの製造方法。 The substrate is a transparent substrate, after forming the light shielding portion on the transparent substrate, formed on the transparent substrate to cover the light-shielding portion, a sacrificial layer having an opening at a position corresponding to the light shielding portion method of manufacturing a micro mirror according to 請 Motomeko 1 or 2 you.

上記光遮蔽部を有する上記透明基板上に保護層を形成する工程と、
上記保護層上に、上記光遮蔽部に対応する位置に開口部を有する犠牲層を形成する工程と、を更に含む請求項３に記載のマイクロミラーの製造方法。Forming a protective layer on the transparent substrate having an upper Symbol light shielding portion,
In the protective layer, Ma Ikuromira method according to claim 3, step and further includes forming a sacrificial layer having an opening at a position corresponding to the light shielding portion.

上記基板の上記ミラー基体を有する面に対向して、駆動回路を有する基板を接合する工程を有する請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロミラーの製造方法。Opposite the surface having the mirror base of the substrate, a manufacturing method of the micro mirror according to any one of 請 Motomeko 1-4 that having a step of bonding a substrate having a driving circuit.

上記犠牲層が微結晶シリコン層によって構成される請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロミラーの製造方法。Method of manufacturing a micro mirror according to any one of 請 Motomeko 1-5 in which the sacrificial layer is Ru is constituted by microcrystalline silicon layer.

上記犠牲層が酸化シリコン層によって構成される請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロミラーの製造方法。Method of manufacturing a micro mirror according to any one of 請 Motomeko 1-5 in which the sacrificial layer is Ru is constituted by a silicon oxide layer.

上記犠牲層が多結晶シリコンによって構成される請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロミラーの製造方法。Method of manufacturing a micro mirror according to any one of 請 Motomeko 1-5 in which the sacrificial layer is Ru is constituted by polycrystalline silicon.

上記ミラー基体が窒化シリコンによって構成される請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロミラーの製造方法。Method of manufacturing a micro mirror according to any one of 請 Motomeko 1-8 of the mirror substrate Ru is constituted by silicon nitride.

上記ミラー基体が炭化シリコンによって構成される請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロミラーの製造方法。Method of manufacturing a micro mirror according to any one of 請 Motomeko 1-8 of the mirror substrate Ru is constituted by silicon carbide.

上記ミラー基体が窒化アルミニウムによって構成される請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロミラーの製造方法。Method of manufacturing a micro mirror according to any one of 請 Motomeko 1-8 of the mirror substrate Ru configured I by the aluminum nitride.

上記光反射層が導電性材料より構成される請求項１〜１１のいずれかに記載のマイクロミラーの製造方法。The method for manufacturing a micromirror according to claim 1, wherein the light reflection layer is made of a conductive material.

上記光反射層が、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｕのいずれか、これらの合金、又はこれらの多層膜によって構成される請求項１２に記載のマイクロミラーの製造方法。The method of manufacturing a micromirror according to claim 12, wherein the light reflecting layer is made of any one of Al, Ag, Pt, Cr, W, Au, an alloy thereof, or a multilayer film thereof.