專利名稱：促動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及促動(dòng)器，特別涉及2軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的共振反射鏡元件。本發(fā)明 的應(yīng)用微型機(jī)械加工技術(shù)的共振反射鏡元件，例如被用于激光打印機(jī)等使 用的光掃描裝置、硬盤閱讀器等讀取裝置、激光投影儀等。
背景技術(shù)：
在用微型機(jī)械加工技術(shù)形成的振動(dòng)反射鏡元件中，例如反射鏡部被用 在同一條直線上設(shè)置的兩個(gè)鉸鏈支持著。在與反射鏡部相對(duì)的位置，設(shè)置 電極。在反射鏡部與電極之間產(chǎn)生的靜電引力的作用下，反射鏡部將兩個(gè) 鉸鏈作為扭轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸，往復(fù)振動(dòng)。
這種振動(dòng)反射鏡元件，與用電動(dòng)機(jī)使多晶硅反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的反射鏡元件 相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以在半導(dǎo)體制造工藝中一次形成，所以容易小型化， 制造成本也低。另外，振動(dòng)反射鏡元件因?yàn)榫哂袉我坏姆瓷涿?，所以沒(méi)有 具有多個(gè)面的多晶硅反射鏡的那種精度的離差。另外，因?yàn)檎駝?dòng)反射鏡元 件的動(dòng)作是往復(fù)振動(dòng)，所以還能夠滿足高速化的要求。
專利文獻(xiàn)1公開了 1軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的反射鏡元件，而非專利文獻(xiàn)1公開了 2軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的反射鏡元件。
1軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的反射鏡元件的可動(dòng)部，是用鉸鏈支持的反射鏡部?？蓜?dòng) 部和固定部，被用分離槽分離，給反射鏡部外加驅(qū)動(dòng)電壓后，產(chǎn)生靜電引 力，用該靜電引力驅(qū)動(dòng)反射鏡部。
在2軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的反射鏡元件中，中間框通過(guò)鉸鏈，支持反射鏡部，固 定部進(jìn)而通過(guò)鉸鏈，支持中間框，反射鏡部和中間框部，構(gòu)成可動(dòng)部。
共振反射鏡元件51，具備具有反射鏡面的第1可動(dòng)部55、支持第1可 動(dòng)部55的第2可動(dòng)部56和支持第2可動(dòng)部56的固定部63。
共振反射鏡元件51，進(jìn)而具備X鉸鏈57及Y鉸鏈58。第2可動(dòng)部 56，通過(guò)Y鉸鏈58作媒介，連接支持第1可動(dòng)部55。第1可動(dòng)部55將通 過(guò)向圖10中的Y方向延伸的Y鉸鏈58的軸作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，對(duì)于第2可動(dòng)部 56而言，可以在Y鉸鏈58的周圍轉(zhuǎn)動(dòng)。固定部63，通過(guò)X鉸鏈57作媒 介，連接支持第2可動(dòng)部56。第2可動(dòng)部56將通過(guò)向圖10中的X方向延 伸的X鉸鏈57的軸作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，對(duì)于固定部63而言，可以在X鉸鏈57 的周圍轉(zhuǎn)動(dòng)。
第1可動(dòng)部55，在其外周部具備X梳型電極59a，該X梳型電極59a 產(chǎn)生使第1可動(dòng)部55對(duì)于第2可動(dòng)部56而言相對(duì)變位的驅(qū)動(dòng)力。第2可 動(dòng)部56，在其外周部具備Y梳型電極61a,該Y梳型電極61a產(chǎn)生使第2 可動(dòng)部56對(duì)于固定部63而言相對(duì)變位的驅(qū)動(dòng)力。
另外，在第2可動(dòng)部56的內(nèi)周部，形成和X梳型電極59a隔著間隙互 相嚙合地相對(duì)的X梳型電極59b。在固定部63的內(nèi)周部，形成和Y梳型電 極61a隔著間隙互相嚙合地相對(duì)的Y梳型電極61b。
如上所述，第1可動(dòng)部55，對(duì)于第2可動(dòng)部56而言，可以在Y鉸鏈 58的周圍轉(zhuǎn)動(dòng)地被支持著；第2可動(dòng)部56，對(duì)于固定部63而言，可以在X 鉸鏈57的周圍轉(zhuǎn)動(dòng)地被支持著。從而能夠?qū)崿F(xiàn)2軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的共振反射鏡元件51。
第2可動(dòng)部56，具備旨在向第1可動(dòng)部55供給電壓的第1導(dǎo)電部56a 和供給別的電壓的第2導(dǎo)電部56b。在第1導(dǎo)電部56a和第2導(dǎo)電部56b之 間形成的分離槽64的作用下，第1導(dǎo)電部56a和第2導(dǎo)電部56b被分割， 互相電性絕緣。這樣，能夠分別獨(dú)立地向第1導(dǎo)電部56a及第2導(dǎo)電部56b 外加驅(qū)動(dòng)電壓。
圖11是表示共振反射鏡元件51的剖面圖。該剖面圖與圖10的D—D 剖面對(duì)應(yīng)。參照?qǐng)Dll，向分離槽64堆積絕緣層，再埋入多晶硅，接合第l 導(dǎo)電部56a和第2導(dǎo)電部56b后，第1導(dǎo)電部56a和第2導(dǎo)電部56b就不會(huì) 分?jǐn)唷＿@樣，第1導(dǎo)電部56a及第2導(dǎo)電部56b就作為第2可動(dòng)部56—體 變位。
圖12是表示共振反射鏡元件51的電氣性分離的狀態(tài)的平面圖。外加 給X凸臺(tái)70的電壓Vx，成為第1可動(dòng)部55的電壓，使接地凸臺(tái)72為接 地電平(GND)后，在第1可動(dòng)部55和第2可動(dòng)部56之間，就產(chǎn)生Vx 的電位差。
另外，外加給Y凸臺(tái)71的電壓Vy，成為固定部63的電壓，在固定部 63和第2可動(dòng)部56之間，就產(chǎn)生Vy的電位差。
適當(dāng)控制Vx禾卩Vy后，第1可動(dòng)部55及第2可動(dòng)部56就以各自的共 振頻率進(jìn)行共振動(dòng)作。這樣，在2軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的共振反射鏡元件51中，能夠 獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制第1可動(dòng)部55的X軸周圍的轉(zhuǎn)動(dòng)和Y軸周圍的轉(zhuǎn)動(dòng)。專利文獻(xiàn)1: JP特開2004—239987號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1: "AN ELECTROSTATICALL EXCITED 2D—MICRO —CANNING —MIRROR WITH AN IN —PLANE CONFIGURATION OF THE DRIVING ELECTRODES" (MEMS2000.Proceedings Piscataway,NJ: IEEE,2000)
可是，在上述反射鏡元件中，存在著以下問(wèn)題。
在1軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的反射鏡元件中，不能夠2軸轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)作局限于1軸的 轉(zhuǎn)動(dòng)。
在圖10 圖12所示的2軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的反射鏡元件51中，填埋分離槽64 的工序，花費(fèi)時(shí)間，成為導(dǎo)致成本增加的主要原因。
另外，分離槽64越深，越難以切實(shí)填埋，如果填埋不完全，由于振動(dòng)， 填埋部分就會(huì)受到損傷，第1導(dǎo)電部56a和第2導(dǎo)電部56b就有脫落的危 險(xiǎn)。
進(jìn)而，如果分離槽64中的絕緣層的堆積不充分，第1導(dǎo)電部56a和第 2導(dǎo)電部56b之間的電氣性的絕緣就有成為不完全的危險(xiǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對(duì)上述情況研制的，其目的在于提供能夠用簡(jiǎn)單的制造 工藝很容易地形成而且可靠性高的2軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的反射鏡元件。
本發(fā)明的促動(dòng)器，具備第1可動(dòng)部、支持所述第1可動(dòng)部的第2可動(dòng) 部、支持所述第2可動(dòng)部的固定部，所述第2可動(dòng)部，具備旨在向所述第l 可動(dòng)部供給第1電壓的第1導(dǎo)電部、供給第2電壓的第2導(dǎo)電部、在電性 絕緣狀態(tài)下將所述第1導(dǎo)電部和所述第2導(dǎo)電部相互固定的襯底部。
采用某種實(shí)施方式后，所述第1可動(dòng)部，具備反射光的反射鏡部；所 述襯底部，從和設(shè)置所述促動(dòng)器的所述反射鏡部的面相反一側(cè)的面，固定 所述第1導(dǎo)電部和所述第2導(dǎo)電部。
采用某種實(shí)施方式后，在所述第2可動(dòng)部的所述第1導(dǎo)電部和所述第2導(dǎo)電部之間形成的槽的作用下，所述第1導(dǎo)電部和所述第2導(dǎo)電部被電性絕緣。
采用某種實(shí)施方式后，在對(duì)于所述第2可動(dòng)部上的所述分離槽而言點(diǎn) 對(duì)稱的位置，形成虛設(shè)槽。
采用某種實(shí)施方式后，所述第1及第2可動(dòng)部，腐蝕通過(guò)絕緣層作媒 介接合第1及第2硅層的SOI晶片的所述第1硅層后形成；所述襯底部， 腐蝕所述第2硅層后形成。
采用某種實(shí)施方式后，所述第1可動(dòng)部，具備第1及第2梳型電極， 該第1及第2梳型電極產(chǎn)生使所述第1可動(dòng)部對(duì)于所述第2可動(dòng)部而言相 對(duì)變位的驅(qū)動(dòng)力；所述第1梳型電極，向垂直于所述第1可動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸 的方向延伸；所述第2梳型電極，向與所述第1可動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行的方 向延伸；所述第2可動(dòng)部，具備第3及第4梳型電極，該第3及第4梳型 電極產(chǎn)生使所述第2可動(dòng)部對(duì)于所述固定部而言相對(duì)變位的驅(qū)動(dòng)力；所述 第3梳型電極，向垂直于所述第2可動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向延伸；所述第4 梳型電極，向與所述第2可動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行的方向延伸。
本發(fā)明的所述的促動(dòng)器的制作方法，其特征在于，包含腐蝕通過(guò)絕緣層作媒介接合第1及第2硅層的SOI晶片的所述第1硅層后，形成所述第1及第2可動(dòng)部的步驟；腐蝕所述第2硅層后，形成所述襯底部的步驟。
采用某種實(shí)施方式后，形成所述襯底部的步驟，包含形成將形成所 述第2硅層的所述襯底部的位置作為掩模的抗蝕劑圖案的步驟；腐蝕所述 第2硅層，直到作為所述襯底部殘留的所述第2硅層操的厚度部分的深度 的程度為止的步驟；腐蝕所述第2硅層，直到剝離所述抗蝕劑圖案，在形 成所述襯底部15的位置以外的位置，所述絕緣層露出為止的步驟；除去所 述絕緣層露出的部分的步驟。
采用本發(fā)明后，在將第2可動(dòng)部的第1導(dǎo)電部和第2導(dǎo)電部電性絕緣 狀態(tài)下，固定襯底部。這樣，能夠切實(shí)固定第1導(dǎo)電部和第2導(dǎo)電部。另 外，因?yàn)椴槐靥盥竦?導(dǎo)電部和第2導(dǎo)電部之間的槽，所以能夠簡(jiǎn)化促動(dòng) 器的制造工藝，提供便宜的促動(dòng)器。
另外，采用某種實(shí)施方式后，促動(dòng)器具備反射鏡部，從而能夠獲得2 軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的共振反射鏡元件。
另外，采用某種實(shí)施方式后，在對(duì)于第2可動(dòng)部上的第1導(dǎo)電部和第 2導(dǎo)電部之間的槽而言點(diǎn)對(duì)稱的位置，形成虛設(shè)槽，從而能夠抑制第2可動(dòng) 部個(gè)重量平衡的偏移。
另外，采用某種實(shí)施方式后，第1可動(dòng)部，具備向與第1可動(dòng)部的轉(zhuǎn) 動(dòng)軸平行的方向延伸的梳型電極；第2可動(dòng)部，具備向與第2可動(dòng)部的轉(zhuǎn) 動(dòng)軸平行的方向延伸的梳型電極。這樣，能夠用較大的轉(zhuǎn)動(dòng)角度驅(qū)動(dòng)第1 及第2可動(dòng)部。



圖1是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的立體圖。 圖2是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的下部立體圖。圖3是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的平面圖。 圖4是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的電氣性的分 離狀態(tài)的平面圖。圖5是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的動(dòng)作的立體圖。圖6A是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的制造工序 的剖面圖。圖6B是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的制造工序的剖面圖。圖6C是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的制造工序 的剖面圖。圖6D是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的制造工序 的剖面圖。圖6E是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的制造工序 的剖面圖。圖6F是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的制造工序 的剖面圖。圖6F是與圖1所示的共振反射鏡元件1的A—A剖面對(duì)應(yīng)的圖形。 圖7是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的梳型電極的相對(duì)面積的剖面圖。圖8是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的輔助梳型電極的相對(duì)面積的剖面圖。圖9是表示采用本發(fā)明的本實(shí)施方式的共振反射鏡元件的電極間的相對(duì)面積及靜電電容變化的曲線圖。圖10是表示2軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的共振反射鏡元件的立體圖。 圖11是表示2軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的共振反射鏡元件的剖面圖。 圖12是表示2軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的共振反射鏡元件的電氣性分離的狀態(tài)的平面圖。符號(hào)說(shuō)明
1共振反射鏡元件2絕緣層3器件層4操縱層5第1可動(dòng)部6第2可動(dòng)部67X鉸鏈8Y鉸鏈 9X梳型電極 IOX輔助梳型電極 11 Y梳型電極 12Y輔助梳型電極 13固定部 14分離槽 15襯底部20 X凸臺(tái)21 Y凸臺(tái) 22接地凸臺(tái) 30 SOI晶片 31抗蝕劑圖案 32抗蝕劑圖案 33抗蝕劑圖案 34反射膜具體實(shí)施方式


下面，參照附圖，講述本發(fā)明的實(shí)施方式。
首先，參照?qǐng)D1，講述本實(shí)施方式的促動(dòng)器。圖1是表示本實(shí)施方式 的促動(dòng)器——共振反射鏡元件1的立體圖，
共振反射鏡元件1，是對(duì)例如通過(guò)由氧化硅(Si02)構(gòu)成的絕緣層2 作媒介接合2個(gè)硅層的晶片——所謂SOI (Silicon On Insultor)晶片進(jìn)行加 工后制造而成。
2個(gè)硅層中，向第l硅層滲雜磷(P)及砷(As)等n型雜質(zhì)及硼(B) 等p型雜質(zhì)后，使其具有導(dǎo)電性，稱作"器件層3"。第2硅層是成為晶片本體的較厚的部分，稱作"操縱層4"。
對(duì)于器件層3，經(jīng)過(guò)采用后文講述的腐蝕進(jìn)行的布圖后，形成第1可 動(dòng)部5和第2可動(dòng)部6。
共振反射鏡元件1，具備具有反射鏡面34的第1可動(dòng)部5、支持第1 可動(dòng)部5的第2可動(dòng)部6和支持第2可動(dòng)部6的固定部13。
共振反射鏡元件1，進(jìn)而具備X鉸鏈7及Y鉸鏈8。第2可動(dòng)部6， 通過(guò)Y鉸鏈8作媒介，連接支持第1可動(dòng)部5。第1可動(dòng)部5將通過(guò)向圖1 中的Y方向延伸的Y鉸鏈8的軸作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，對(duì)于第2可動(dòng)部6而言，可 以在Y鉸鏈8的周圍轉(zhuǎn)動(dòng)。固定部13，通過(guò)X鉸鏈7作媒介，連接支持第 2可動(dòng)部6。第2可動(dòng)部6將通過(guò)向圖1中的X方向延伸的X鉸鏈7的軸 作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，對(duì)于固定部13而言，可以在X鉸鏈7的周圍轉(zhuǎn)動(dòng)。共振反射 鏡元件1,具有這種萬(wàn)向支架結(jié)構(gòu)。第2可動(dòng)部6是位于外框部——固定部 13和中心部的第1可動(dòng)部5之間的中間框。
第1可動(dòng)部5，在其外周部具備X梳型電極9a及X輔助梳型電極10a， 該X梳型電極9a及X輔助梳型電極10a產(chǎn)生使第1可動(dòng)部5對(duì)于第2可動(dòng) 部6而言相對(duì)變位的驅(qū)動(dòng)力。X梳型電極9a，向垂直于第1可動(dòng)部5的轉(zhuǎn) 動(dòng)軸的方向延伸。X輔助梳型電極10a，向與第1可動(dòng)部5的轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行的 方向延伸。X輔助梳型電極10a，在連接第1可動(dòng)部5的Y鉸鏈8的邊緣形 成；X梳型電極9a，在不連接第1可動(dòng)部5的Y鉸鏈8的邊緣形成。由于 X輔助梳型電極10a與Y鉸鏈8平行而且以同等的長(zhǎng)度形成，所以的芯片 尺寸不會(huì)變大是連接的邊緣形成平行而且同等的長(zhǎng)度形成，所以X輔助梳 型電極10a不會(huì)使芯片尺寸變大。
第2可動(dòng)部56，在其外周部具備Y梳型電極lla及Y輔助梳型電極 12a，該X梳型電極la及X輔助梳型電極12a產(chǎn)生使第2可動(dòng)部5對(duì)于固 定部13而言相對(duì)變位的驅(qū)動(dòng)力。Y梳型電極lla，向垂直于第2可動(dòng)部6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向延伸。Y輔助梳型電極12a，向與第2可動(dòng)部6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸平 行的方向延伸。Y輔助梳型電極12a，在連接第2可動(dòng)部6的X鉸鏈7的邊 緣形成；Y梳型電極lla，在不連接第2可動(dòng)部6的X鉸鏈7的邊緣形成。 由于Y輔助梳型電極12a與X鉸鏈7平行而且以同等的長(zhǎng)度形成，所以Y 輔助梳型電極12a不會(huì)使芯片尺寸變大。
另外，在第2可動(dòng)部6的內(nèi)周部，形成和X梳型電極9a隔著間隙互相 嚙合地相對(duì)的X梳型電極9b、和X輔助梳型電極10a隔著間隙互相嚙合地 相對(duì)的X輔助梳型電極10b。在固定部13的內(nèi)周部，形成和Y梳型電極 lla隔著間隙互相嚙合地相對(duì)的Y梳型電極llb、和Y輔助梳型電極12a 隔著間隙互相嚙合地相對(duì)的Y輔助梳型電極12b。輔助梳型電極的效果， 將在后文講述。
如上所述，第1可動(dòng)部5，對(duì)于第2可動(dòng)部6而言，可以在Y鉸鏈8 的周圍轉(zhuǎn)動(dòng)地被支持著；第2可動(dòng)部6，對(duì)于固定部13而言，可以在X鉸 鏈7的周圍轉(zhuǎn)動(dòng)地被支持著。從而能夠?qū)崿F(xiàn)2軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的共振反射鏡元件1 。
在第1可動(dòng)部5和第2可動(dòng)部6之間產(chǎn)生電位差后，第1可動(dòng)部5對(duì) 于第2可動(dòng)部6相對(duì)變位。圖6F是與圖1所示的共振反射鏡元件1的A— A剖面對(duì)應(yīng)的圖形。參照?qǐng)D1及圖6F，第2可動(dòng)部6，具備旨在向第l可 動(dòng)部5供給第1電壓的第1導(dǎo)電部6a和供給第2電壓的第2導(dǎo)電部6b。在 第1導(dǎo)電部6a和第2導(dǎo)電部6b之間形成的分離槽14的作用下，第1導(dǎo)電 部6a和第2導(dǎo)電部6b被分割，互相電性絕緣。這樣，能夠分別獨(dú)立地向 第1導(dǎo)電部6a及第2導(dǎo)電部6b外加驅(qū)動(dòng)電壓。
圖2是表示本發(fā)明的共振反射鏡元件1的下部立體圖。圖2的上側(cè)是 用立體圖表示的共振反射鏡元件1的靠前側(cè)，圖2的下側(cè)是用立體圖表示 的共振反射鏡元件1的里頭側(cè)，切掉固定部13的一部分操縱層4后圖示。 共振反射鏡元件1進(jìn)而具備以電性絕緣的狀態(tài)將第1導(dǎo)電部6a和第2導(dǎo)電 部6b (圖1)相互固定的襯底部15。襯底部15，從與共振反射鏡元件1的設(shè)置有反射鏡面34的面(上面)相反側(cè)的面(下面)，將第l導(dǎo)電部6a與 第2導(dǎo)電部6b固定。
參照?qǐng)D2，第1及第2可動(dòng)部5及6的下部，操縱層4被除去，這樣 第1及第2可動(dòng)部5及6就可以轉(zhuǎn)動(dòng)。在第2可動(dòng)部6的下部，作為襯底 部15，部分性地殘留著操縱層4。利用該殘留的操縱層4和相同的位置上 的絕緣層2，形成襯底部15。襯底部15的厚度，比固定部13的厚度薄地 形成，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)第2可動(dòng)部6的輕量化。
圖3是表示共振反射鏡元件1的襯底部15的位置的平面圖。
圖3所示的印有網(wǎng)狀點(diǎn)的部分，是襯底部15，在存在該襯底部15的 區(qū)域內(nèi)，形成分離槽14。因此，即使第1導(dǎo)電部6a和第2導(dǎo)電部6b被分 離槽14分離，第1導(dǎo)電部6a和第2導(dǎo)電部6b也成為一體變位。不象現(xiàn)有 技術(shù)的例子那樣，需要進(jìn)行向分離槽14埋入其它材料后接合的工序。
另外，因?yàn)榻^緣層2、器件層3及操縱層4是預(yù)先被牢固地接合的晶 片結(jié)構(gòu)，所以由器件層3形成的第2可動(dòng)部6和由絕緣層2及操縱層4形 成的襯底部15的接合強(qiáng)度，可靠性非常高。
因?yàn)椴恍枰ㄟ^(guò)埋入工序形成的絕緣，所以第1導(dǎo)電部6a和第2導(dǎo)電 部6b之間的電氣性的絕緣，有可能不完全。
另外，由于形成連接X凸臺(tái)20和第1可動(dòng)部5的連接部——第1導(dǎo) 電部6a的分離槽14，位于偏向轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置，所以第2可動(dòng)部6的重量平 衡偏向一邊，共同振動(dòng)時(shí)，往往引起第2可動(dòng)部6的上下動(dòng)作等不必要的 共振。因此，將第2可動(dòng)部6的中心作為基準(zhǔn)，在對(duì)于第2可動(dòng)部6上的 分離槽14而言點(diǎn)對(duì)稱的位置，形成虛設(shè)槽23。另外，對(duì)于第2可動(dòng)部6上 的分槽14而言，分別在將X轉(zhuǎn)動(dòng)軸作為基準(zhǔn)的軸對(duì)稱的位置及將Y轉(zhuǎn) 動(dòng)軸作為基準(zhǔn)的軸對(duì)稱的位置上，形成虛設(shè)槽23。在與分離槽14對(duì)稱的位置上形成虛設(shè)槽23后，能夠抑制重量平衡的偏移。
圖4是表示共振反射鏡元件1的電氣性的分離狀態(tài)的平面圖。
在圖4中，如前所述，在第2可動(dòng)部6上形成分離槽14，被電氣性地 分割成2個(gè)區(qū)域。
一個(gè)區(qū)域，是從X凸臺(tái)20起，經(jīng)由X鉸鏈7、第1導(dǎo)電部6a 、 Y鉸 鏈8后，到第1可動(dòng)部5為止的區(qū)域；另一個(gè)區(qū)域，是從接地凸臺(tái)22起， 經(jīng)由X鉸鏈7后，到第2可動(dòng)部6為止的區(qū)域。
采用這種結(jié)構(gòu)后，外加給X凸臺(tái)20的電壓Vx，就成為第1可動(dòng)部5 的電壓，將接地凸臺(tái)22作為接地電平(GND)后，在第1可動(dòng)部5和第2 可動(dòng)部6之間，產(chǎn)生Vx的電位差。
另夕卜，外加給Y凸臺(tái)21的電壓Vy，就成為固定部13的電壓，在固定 部13和第2可動(dòng)部6之間，產(chǎn)生Vy的電位差。
適當(dāng)控制Vx和Vy后，第1可動(dòng)部5及第2可動(dòng)部6，就以各自的共 振頻率共振動(dòng)作。這樣，在2軸轉(zhuǎn)動(dòng)型的共振反射鏡元件1中，能夠獨(dú)立 地驅(qū)動(dòng)控制第1可動(dòng)部5的X軸周圍的轉(zhuǎn)動(dòng)和Y軸周圍的轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖5是表示共振反射鏡元件1的動(dòng)作狀態(tài)的立體圖。
第1可動(dòng)部5，對(duì)于第2可動(dòng)部6而言，在Y鉸鏈8的周圍轉(zhuǎn)動(dòng)。第 2可動(dòng)部6，和第1可動(dòng)部5—起，對(duì)于固定部13而言，在X鉸鏈7的周 圍轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，用第1可動(dòng)部5反射的激光束，就朝著X-Y的方向二維掃 描。
接著，講述共振反射鏡元件1的制造方法。
圖6A 圖6F是表示共振反射鏡元件1的制造工序的剖面圖。
這些剖面圖，與圖1的A—A剖面對(duì)應(yīng)。
參照?qǐng)D6A，準(zhǔn)備SOI晶片30。器件層3的厚度，成為第1及第2可 動(dòng)部5及6的厚度，考慮各可動(dòng)部的共振頻率及對(duì)于驅(qū)動(dòng)電壓而言的振動(dòng) 振幅、剛性等后決定。在這里，使器件層3為50"m、絕緣層2為2um、 操縱層4為500um。
向器件層3滲雜P及As等n型雜質(zhì)及B等p型雜質(zhì)后,使其具有導(dǎo)電性。
接著，參照?qǐng)D6B，利用自旋涂敷法，使液態(tài)的光敏抗蝕劑在器件層3 的表面成膜，經(jīng)過(guò)曝光及顯影后，形成抗蝕劑圖案31，作為光敏抗蝕劑， 例如可以使用AZP4210及AZ1500 (KURARIANTOJYAPA制造)。以后的 抗蝕劑圖案，也可以經(jīng)過(guò)這種光敏抗蝕劑的成膜及隨后的曝光 顯影后形 成。
再接著，參照?qǐng)D6C，將抗蝕劑圖案31作為掩模，利用Deep—RIE(Deep Reactive Ion Etching)貫通腐蝕器件層3的硅。
在Deep—RIE中，在交替進(jìn)行腐蝕和側(cè)壁保護(hù)的Bosch制造工藝中， 進(jìn)行利用SF6氣體的腐蝕、利用C4F8氣體的側(cè)壁保護(hù)。對(duì)于以后的硅層而 言的Deep—RIE，也能夠采用該條件。
經(jīng)過(guò)該腐蝕后，形成第1可動(dòng)部5、第2可動(dòng)部6 、梳型電極、鉸鏈、 分離槽14等各構(gòu)成要素的形狀。為了將第1導(dǎo)電部6a和第2導(dǎo)電部6b電 氣性的分離，在分離槽14的區(qū)域，完全除去器件層3，直到絕緣層2露出 為止。分離槽14的寬度，例如是l 10um，但并不局限于此。剝離抗蝕劑圖案31后，形成將形成操縱層4下部(晶片背面)的固定 部13的區(qū)域作為掩模的抗蝕劑圖案32和將形成固定部13和襯底部15的 區(qū)域作為掩模的抗蝕劑圖案33。
再接著，參照?qǐng)D6D，硅腐蝕操縱層4下部，直到作為襯底部15殘留 的操縱層4的厚度部分的深度的程度為止。然后，剝離抗蝕劑圖案33。
接著，參照?qǐng)D6E，硅腐蝕操縱層4下部，直到在形成固定部13和襯 底部15的區(qū)域以外的區(qū)域，絕緣層2露出為止，這樣形成固定部13和襯 底部15。因?yàn)檫M(jìn)行若干過(guò)度腐蝕，以便使腐蝕切實(shí)到達(dá)絕緣層2，所以參 照?qǐng)D6D講述的腐蝕深度，考慮過(guò)度腐蝕的情況后設(shè)定。
襯底部15的厚度，考慮必要強(qiáng)度、可動(dòng)部的共振頻率、對(duì)于驅(qū)動(dòng)電壓 而言的必要的振幅等后設(shè)計(jì)。襯底部15的厚度，例如是30 100um，但 并不局限于此。在這里，采用厚度50um。為了將第1導(dǎo)電部6a和第2導(dǎo) 電部6b電氣性的分離，襯底部15和第1及第2導(dǎo)電部6a及6b的連接部 位，必須具有絕緣性。在該例中，由于襯底部15的絕緣層部分和第1及第 2導(dǎo)電部6a及6b的接觸，所以第1導(dǎo)電部6a和第2導(dǎo)電部6b保持電氣性 分離的狀態(tài)。
再接著，參照?qǐng)D6F，作為反射膜34，向第1可動(dòng)部5的表面蒸鍍厚度 50Pm的鋁、金或銀。反射膜34的材料，根據(jù)使用的光的波長(zhǎng)和必要的反 射率，適當(dāng)選定。
最后，除去絕緣層2露出的部分及抗蝕劑圖案32，釋放第1及第2可 動(dòng)部5及6。
這樣，由于襯底部15的形成，只在腐蝕后除去可動(dòng)部的背面的操縱層 4之際，追加襯底部15的形狀的抗蝕劑掩模后，進(jìn)行2個(gè)階段的腐蝕即可，所以能夠不使制造工藝復(fù)雜化地形成襯底部15。
接著，講述輔助梳型電極的作用效果。
一般來(lái)說(shuō)，靜電促動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)力F和變位x的關(guān)系，取決于電極間的 靜電電容C和電壓V。靜電電容C則取決于以間隙g相對(duì)的電極的相對(duì)面 積S。如果使介電率為e。，那么靜電電容C就成為C (x) = e 0S/g驅(qū)動(dòng)力F就成為
[數(shù)學(xué)式1]F = !丄C 0c) F2 、2 」
圖7是表示共振反射鏡元件1的梳型電極的相對(duì)面積的剖面圖。圖7 所示的剖面圖，與上側(cè)所示的俯視圖的B—B剖面對(duì)應(yīng)。
參照?qǐng)D7，在到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離為r處，設(shè)置長(zhǎng)度L、厚度t的梳型電 極時(shí)，介有間隙g相對(duì)的電極面積S，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)角e而言，使梳齒的數(shù)量為 Nmain后，可以表示為Smain=2Nmain (t L—L (r+R) e /2)二2Nmain L (卜(r+R) e /2)
圖8是表示共振反射鏡元件1的輔助梳型電極的相對(duì)面積的剖面圖。 圖8所示的剖面圖，與上側(cè)所示的俯視圖的C一C剖面對(duì)應(yīng)。
參照?qǐng)D8，到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離為r的電極的相對(duì)面積S'，可以表示為S， =L (t—r 0 )
合計(jì)所有的輔助梳型電極時(shí)的輔助梳型電極的相對(duì)面積Sside
[數(shù)學(xué)式2] <formula>formula see original document page 19</formula>圖9是表示共振反射鏡元件1的電極間的相對(duì)面積及靜電電容變化的 曲線圖。
參照?qǐng)D9， Smain在梳型電極彼此互相重疊的范圍內(nèi)，表示非0的值， 在它的外側(cè)是0。與此不同，在靜電電容包含C (e)中，實(shí)際上在梳齒的 相對(duì)面以外的部分(梳齒的前端及沒(méi)有梳齒的邊緣等)處也稍微產(chǎn)生靜電 電容，所以C ( e ) main的分布，成為包含Smain的圓滑的曲線。
在圖9所示的例子中，使反射鏡部的轉(zhuǎn)動(dòng)角為±15°時(shí)，如果使反射 鏡部的長(zhǎng)度r為0.5mm、厚度為50iim，那么大約士5。就成為重疊的范圍。
另一方面，Sside的梳齒的數(shù)量較少，峰值較小，但是由于配置在離轉(zhuǎn) 動(dòng)中心較近的部分，所以在比主梳型電極大的轉(zhuǎn)動(dòng)角的范圍內(nèi)重疊，具有 非0的值的角度范圍大。這樣，它們的合計(jì)Smain+Sside，就遍及整個(gè)轉(zhuǎn) 動(dòng)范圍具有非0的值，C ( 6 ) total的轉(zhuǎn)動(dòng)角較大的區(qū)域的值，也和C ( e) main相比增大。這樣，只與主梳型電極相比時(shí)，輔助梳型電極具有使轉(zhuǎn)動(dòng) 角較大的區(qū)域的靜電電容增加的效果。
輔助梳型電極使靜電電容增加后，驅(qū)動(dòng)力也相應(yīng)增加。
另外，通過(guò)檢出靜電電容來(lái)檢出反射鏡部的轉(zhuǎn)動(dòng)角度之際，對(duì)于使主 梳型電極的重疊消失的那種較大的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，也能夠切實(shí)檢出靜電電容量 變化。這樣，能夠?qū)⒎瓷溏R部的轉(zhuǎn)動(dòng)角度反饋給驅(qū)動(dòng)信號(hào)，更切實(shí)地進(jìn)行 共振驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明在使用反射鏡元件變更光的行進(jìn)方向的技術(shù)領(lǐng)域大有用處。例如在激光打印機(jī)等使用的光掃描裝置、硬盤閱讀器等讀取裝置、激光投影 儀等中大有用處。
權(quán)利要求
1、一種促動(dòng)器，具備第1可動(dòng)部、支持所述第1可動(dòng)部的第2可動(dòng)部、和支持所述第2可動(dòng)部的固定部，所述第2可動(dòng)部，具備用于向所述第1可動(dòng)部供給第1電壓的第1導(dǎo)電部、被供給第2電壓的第2導(dǎo)電部、以及在電性絕緣狀態(tài)下將所述第1導(dǎo)電部與所述第2導(dǎo)電部相互固定的襯底部。
2、 如權(quán)利要求1所述的促動(dòng)器，其特征在于所述第1可動(dòng)部，具 備反射光的反射鏡部；所述襯底部，從所述促動(dòng)器的與設(shè)置有所述反射鏡部的面相反一側(cè)的面，固定所述第1導(dǎo)電部與所述第2導(dǎo)電部。
3、 如權(quán)利要求1所述的促動(dòng)器，其特征在于通過(guò)在所述第2可動(dòng) 部的所述第1導(dǎo)電部與所述第2導(dǎo)電部之間形成的槽，將所述第1導(dǎo)電部 與所述第2導(dǎo)電部電性絕緣。
4、 如權(quán)利要求3所述的促動(dòng)器，其特征在于在對(duì)于所述第2可動(dòng) 部上的所述槽而言點(diǎn)對(duì)稱的位置，形成虛設(shè)槽。
5、 如權(quán)利要求1所述的促動(dòng)器，其特征在于所述第1可動(dòng)部及第2可動(dòng)部，是通過(guò)腐蝕經(jīng)絕緣層接合第1及第2硅層的SOI晶片的所述第 l硅層后形成的；所述襯底部，是通過(guò)腐蝕所述第2硅層后形成的。
6、 如權(quán)利要求1所述的促動(dòng)器，其特征在于所述第1可動(dòng)部，具 備第1及第2梳型電極，該第1及第2梳型電極用于產(chǎn)生使所述第1可動(dòng) 部相對(duì)于所述第2可動(dòng)部而言進(jìn)行相對(duì)變位的驅(qū)動(dòng)力；所述第1梳型電極，向垂直于所述第1可動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向延伸； 所述第2梳型電極，向與所述第1可動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行的方向延伸； 所述第2可動(dòng)部，具備第3及第4梳型電極，該第3及第4梳型電極 用于產(chǎn)生使所述第2可動(dòng)部相對(duì)于所述固定部而言進(jìn)行相對(duì)變位的驅(qū)動(dòng)力；所述第3梳型電極，向垂直于所述第2可動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向延伸； 所述第4梳型電極，向與所述第2可動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行的方向延伸。
7、 一種促動(dòng)器的制作方法，用于制作權(quán)利要求1所述的促動(dòng)器， 所述制作方法，包含通過(guò)腐蝕經(jīng)絕緣層接合第1及第2硅層的SOI晶片的所述第1硅層后 形成所述第1及第2可動(dòng)部的步驟；和腐蝕所述第2硅層，形成所述襯底部的步驟。
8、 如權(quán)利要求7所述的促動(dòng)器的制作方法，其特征在于形成所述 襯底部的步驟，包含形成抗蝕劑圖案的步驟，該抗蝕劑圖案用于所述第2硅層的形成所述 襯底部的位置的掩模；腐蝕所述第2硅層，直至作為所述襯底部殘留的所述第2硅層的厚度 量的深度的步驟；剝離所述抗蝕劑圖案，腐蝕所述第2硅層，直至所述絕緣層在形成所 述襯底部的位置以外的位置露出的步驟；以及 去除所述絕緣層的露出部分的步驟。
全文摘要
本發(fā)明的促動(dòng)器(1)，具備第1可動(dòng)部(5)、支持第1可動(dòng)部(5)的第2可動(dòng)部(6)、和支持第2可動(dòng)部(6)的固定部(13)。第2可動(dòng)部(6)，具備用于向第1可動(dòng)部(5)供給第1電壓的第1導(dǎo)電部(6a)、被供給第2電壓的第2導(dǎo)電部(6b)、以及在電性絕緣狀態(tài)下將第1導(dǎo)電部(6a)與第2導(dǎo)電部(6b)相互固定的襯底部(15)。襯底部(15)，從促動(dòng)器(1)的與設(shè)置有反射鏡部(34)的面相反一側(cè)的面，固定第1導(dǎo)電部(6a)與第2導(dǎo)電部(6b)。
文檔編號(hào)B41J2/44GK101268400SQ200680034840
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2006年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月21日
發(fā)明者小尾浩士, 黑塚章 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社