專利名稱：促動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用微細加工技術(shù)的微小機械結(jié)構(gòu)體即促動器，其例如用 于激光打印機等使用的光掃描裝置、條形碼機等的讀取裝置、激光投影機 等。
背景技術(shù)：
利用微細加工技術(shù)形成的振動反射鏡元件，例如反射鏡部由設(shè)置于同 一直線上的兩個鉸鏈支承。在與反射鏡部相對的位置設(shè)置有電極。利用反 射鏡部和電極之間發(fā)生的靜電引力，將兩個鉸鏈作為扭轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸，使反射 鏡部往復振動。
這種振動元件與利用電動機使多面反射鏡旋轉(zhuǎn)的反射鏡元件相比，結(jié) 構(gòu)簡單，可以在半導體工藝中一并形成，因此，小型化容易，且成本也低。 另外，由于振動反射鏡具有單一的反射面，因此，不會出現(xiàn)具有多個面的 多面反射鏡那樣的精度偏差。另外，由于振動反射鏡元件的動作為往復振 動，因此也可以適應(yīng)高速化。
專利文獻1中公開了一種單軸轉(zhuǎn)動式反射鏡元件，非專利文獻1和專
利文獻2及3中公開了一種雙軸轉(zhuǎn)動式反射鏡元件。
單軸轉(zhuǎn)動式反射鏡元件的可動部為由鉸鏈支承的反射鏡部。反射鏡部 和固定部由分離槽分離，利用向反射鏡部施加驅(qū)動電壓而產(chǎn)生的靜電引力 來驅(qū)動反射鏡部。
在雙軸轉(zhuǎn)動式反射鏡元件中，中間框架通過鉸鏈支承反射鏡部，固定 部進一步通過鉸鏈支承中間框架，反射鏡部與中間框架部構(gòu)成可動部。
'參照圖13，對雙軸轉(zhuǎn)動式反射鏡元件進行說明。圖13是表示雙軸轉(zhuǎn) 動式共振反射鏡元件51的立體圖。
共振反射鏡元件51具備具有反射面的第一可動部55、支承第一可 動部55的第二可動部56、支承第二可動部56的固定部63。共振反射鏡元件51還具備X鉸鏈61及Y鉸鏈57。第二可動部56 經(jīng)由Y鉸鏈57連結(jié)并支承第一可動部55。第一可動部55以通過沿圖13 中的Y方向延伸的Y鉸鏈57的軸為轉(zhuǎn)動軸，相對于第二可動部56繞Y 鉸鏈57可轉(zhuǎn)動。固定部63經(jīng)由X鉸鏈61連結(jié)并支承第二可動部56。第 二可動部56以通過沿圖13中的X方向延伸的X鉸鏈61的軸為轉(zhuǎn)動軸， 相對于固定部63繞X鉸鏈61可轉(zhuǎn)動。
第一可動部55在其外周部具備產(chǎn)生使第一可動部55相對于第二可動 部56相對位移的驅(qū)動力的X梳形電極55a。第二可動部56在其外周部具 備產(chǎn)生使第二可動部56相對于固定部63相對位移的驅(qū)動力的Y梳形電極 64a。
另外，在第二可動部56的內(nèi)周部形成有與X梳形電極55a按照隔著 間隙嚙合的方式相對的X梳形電極55b。在固定部63的內(nèi)周部形成有與Y 梳形電極64a按照隔著間隙嚙合的方式相對的Y梳形電極64b。
如上所述，第一可動部55相對于第二可動部56繞Y鉸鏈57可轉(zhuǎn)動 地被支承，第二可動部56相對于固定部63繞X鉸鏈61可轉(zhuǎn)動地被支承， 由此，實現(xiàn)雙軸轉(zhuǎn)動式共振反射鏡元件51。
第二可動部56具備用于向第一可動部55供給電壓的第一導電部56a、 和供給另外的電壓的第二導電部56b。第一導電部56a和第二導電部56b 被形成于第一導電部56a和第二導電部56b之間的分離槽66分隔，相互 電絕緣。由此，可以對第一可動部55及第二可動部56分別獨立地施加驅(qū) 動電壓。
圖14是表示共振反射鏡元件51的剖面圖。該剖面圖與圖13的G-G 剖面對應(yīng)。參照圖14將絕緣層堆積在分離槽66內(nèi)后將硅埋入，且將第一 導電部56a和第二導電部56b接合，以使第一導電部56a和第二導電部56b 不被截斷。由此，第一導電部56a及第二導電部56b作為第二可動部56 一體進行位移。
圖15是表示共振反射鏡元件51的電分離狀態(tài)的平面圖。施加于X焊 盤70的電壓Vx為第一可動部55的電壓，當使接地焊盤72為接地電平 (GND)時，在第一可動部55和第二可動部56之間產(chǎn)生Vx的電位差。 另外，施加于Y焊盤71的電壓Vy為固定部63的電壓，在固定部63
5和第二可動部56之間產(chǎn)生Vy的電位差。
當適當?shù)乜刂齐妷篤x和Vy時，第一可動部55及第二可動部56以 各自的共振頻率進行共振動作。由此，在雙軸轉(zhuǎn)動式共振反射鏡元件51 中，可以獨立地控制第一可動部55繞X軸的轉(zhuǎn)動和繞Y軸的轉(zhuǎn)動。
專利文獻1:(日本)特開2004-239987號公報
專利文獻2:(日本)特開2004-13099號公報
專利文獻3:(日本)特開2006-115683號公報
非專利文獻 1 : "AN ELECTROSTATICALLY EXCITED 2D掘CRO-SCANNING-MIRROR WITH AN IN-PLANE CONFIGURATION OF THE DRIVING ELECTRODES" (MEMS2000. Proceedings Piscataway， NJ: 正EE， 2000)
但是，上述反射鏡元件存在如下的問題。
單軸轉(zhuǎn)動式反射鏡元件，不能進行雙軸的轉(zhuǎn)動，而動作只限于單軸的 轉(zhuǎn)動。
圖13 圖15所示的雙軸轉(zhuǎn)動式反射鏡元件51，埋入分離槽66的工 序耗費時間，這成為成本提高的主要原因。
另外，分離槽66越深越難以可靠地埋入，當埋入不完全時，埋入的 部分因振動而受損傷，第一導電部56a和第二導電部56b有可能離開。
另外，當分離槽66中的絕緣層的堆積不充分時，第一導電部56a和 第二導電部56b之間的電絕緣有可能不完全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而開發(fā)的，其目的在于，提供一種用簡單的制 造工藝容易形成且可靠性高的促動器。
本發(fā)明提供一種促動器，具備可動部、和支承所述可動部的固定部， 所述可動部具備供給第一電壓的第一導電部、供給第二電壓的第二導電 部、將所述第一導電部與第二導電部以電絕緣的狀態(tài)相互固定的襯里部， 所述第二導電部和所述襯里部電連接。
根據(jù)某一實施方式，所述可動部包括第一可動部、和支承所述第一可 動部的第二可動部，所述固定部支承所述第二可動部，所述第二可動部具備所述第一及第二導電部，經(jīng)由所述第一導電部向所述第一可動部供給所 述第一電壓。
根據(jù)某一實施方式，所述第二可動部還具備形成于所述第二導電部及 所述襯里部的梳形電極。
根據(jù)某一實施方式，所述襯里部的厚度比所述固定部的厚度薄。
根據(jù)某一實施方式，所述第一可動部具備反射光的反射鏡部，所述襯 里部從所述促動器的設(shè)置有所述反射鏡部的面的相反側(cè)的面固定所述第 一導電部和所述第二導電部。
根據(jù)某一實施方式，所述第一及第二可動部通過對隔著絕緣層將第一 及第二硅層接合的SOI晶片的所述第一硅層蝕刻而形成，所述襯里部通過 對所述第二硅層蝕刻而形成。
根據(jù)某一實施方式，所述第一導電部和所述第二電部利用形成于所述 第二可動部的所述第一導電部和所述第二導電部之間的槽電絕緣。
根據(jù)某一實施方式，在所述第二可動部的相對于所述槽點對稱的位置 形成有虛設(shè)槽。
根據(jù)某一實施方式，所述第一可動部具備產(chǎn)生使所述第一可動部相對 于所述第二可動部相對位移的驅(qū)動力的第一及第二梳形電極，所述第一梳 形電極向與所述第一可動部的轉(zhuǎn)動軸垂直的方向延伸，所述第二梳形電極 向與所述第一可動部的轉(zhuǎn)動軸平行的方向延伸，所述第二可動部具備產(chǎn)生 使所述第二可動部相對于所述固定部相對位移的驅(qū)動力的第三及第四梳 形電極，所述第三梳形電極向與所述第二可動部的轉(zhuǎn)動軸垂直的方向延 伸，所述第四梳形電極向與所述第二可動部的轉(zhuǎn)動軸平行的方向延伸。
本發(fā)明提供一種圖像投影裝置，其特征在于，具備所述促動器、射出 光束的光源、將所述光束導向所述促動器的光學系統(tǒng)、以及驅(qū)動所述促動 器的驅(qū)動部。
本發(fā)明提供一種促動器的制造方法，其特征在于，包括對隔著絕緣 層將第一及第二硅層接合的SOI晶片的所述第一硅層蝕刻而形成所述第 一及第二可動部的步驟、對所述第二硅層蝕刻而形成所述襯里部的步驟、 以及將由所述第二可動部的所述第一硅層形成的規(guī)定部分與所述襯里部 進行電連接的步驟。
7形成所述襯里部的步驟包含使用蝕刻所述第一硅層時所使用的掩模 對所述第二硅層進行蝕刻的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，襯里部將第一導電部和第二導電部以電絕緣的狀態(tài)相互 固定，第二導電部與襯里部進行電連接。由此，能夠?qū)⒌谝粚щ姴亢偷诙?導電部可靠地固定。另外，由于不需要埋入第一導電部和第二導電部之間 的槽，因此可以簡化促動器的制造工序，可以提供價廉的促動器。另外， 由于襯里部不是電漂浮的狀態(tài)，因此可以防止襯里部的帶電，可以得到穩(wěn) 定的驅(qū)動力。
另外，根據(jù)某一實施方式，可動部包括第一可動部和支承第一可動部 的第二可動部，由此，可能得到雙軸轉(zhuǎn)動式促動器。
另外，根據(jù)某一實施方式，襯里部具備梳形電極。由此，可以增大可 動部轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下的梳形電極彼此相對的面積，可以得到穩(wěn)定的驅(qū)動力。
另外，根據(jù)某一實施方式，襯里部的厚度比固定部的厚度薄。由此， 可以實現(xiàn)可動部輕量化，并且，可以確保增大可動部可轉(zhuǎn)動的角度。
另外，根據(jù)某一實施方式，在第二可動部的相對于槽點對稱的位置形 成有虛設(shè)槽，由此，可以防止第二可動部的重量平衡失衡。
另外，根據(jù)某一實施方式，第一可動部具備向與第一可動部的轉(zhuǎn)動軸 平行的方向延伸的梳形電極，第二可動部具備向與第二可動部的轉(zhuǎn)動軸平 行的方向延伸的梳形電極。由此，可以以更大的轉(zhuǎn)動角度驅(qū)動第一及第二 可動部。
另外，本發(fā)明的圖像投影裝置具備上述促動器。由于本發(fā)明促動器的 驅(qū)動靈敏度高，故可以實現(xiàn)低耗電力的圖像投影裝置。
另外，本發(fā)明的促動器的制造方法，使用蝕刻第一硅層時所使用的掩 模對第二硅層進行蝕刻而形成襯里部。由此，可以防止在第一硅層和第二 硅層之間梳形電極的錯位，因此，可以實現(xiàn)相鄰的梳形電極間的間隙相等 的垂直梳形電極結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，可以以簡單的工藝容易地形成雙軸轉(zhuǎn)動式促動器，可以 提供價廉的共振反射鏡元件。


8圖1是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的立體圖。
圖2是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的下部立體圖。
圖3是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的平面圖。
圖4是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件電分離狀態(tài)的平面圖。 圖5是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件動作的立體圖。 圖6A是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6B是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6C是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6D是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6E是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6F是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6G是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6H是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖61是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6J是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6K是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6L是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6M是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6N是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖60是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6P是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖6Q是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件制造工序的剖面圖。 圖7A是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的連接部和其周邊部 的圖。
圖7B是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的連接部和其周邊部 的圖。
圖7C是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的連接部和其周邊部 的圖。
圖7D是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的連接部和其周邊部 的圖。圖7E是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的連接部和其周邊部的圖。
圖8A是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的連接部和其周邊部 的圖。
圖8B是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的連接部和其周邊部 的圖。
圖8C是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的連接部和其周邊部 的圖。
圖8D是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的連接部和其周邊部 的圖。
圖9是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的梳形電極的相對面積的 剖面圖。
圖10是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的輔助梳形電極的相對面 積的剖面圖。
圖11是表示本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的電極間的相對面積及靜 電電容變化的曲線圖。
圖12是表示具備本發(fā)明實施方式的共振反射鏡元件的圖像投影裝置的圖。
圖13是表示雙軸轉(zhuǎn)動式共振反射鏡元件的立體圖。
圖14是表示雙軸轉(zhuǎn)動式共振反射鏡元件的剖面圖。
圖15是表示雙軸轉(zhuǎn)動式共振反射鏡元件的電分離狀態(tài)的平面圖。
標記說明
1 共振反射鏡元件
2 絕緣層
3 器件層
4 控制層
5 第一可動部
6 第二可動部 6a 第一導電部 6b 第二導電部7 Y鉸鏈簧片
8 Y鉸鏈
9a、 9b X梳形電極
10a、 10b X輔助梳形電極
11 X鉸鏈
lla、 lib Y梳形電極
12 X鉸鏈簧片
12a、 12b Y輔助梳形電極
13 固定部
16 分離槽
17 襯里部
18 X焊盤
20 虛設(shè)槽
21 接地焊盤
22 Y焯盤
23 連接部 30 SOI晶片
31、 36 氧化物層
32、 37 抗蝕劑圖案
33、 38 Al層
34、 39 抗蝕劑圖案 35 保護層
40 反射膜
151 光源
152 準直透鏡
153 分色棱鏡
154 開口部
155 圖像信號
156 控制部
157 激光調(diào)制電路
ii158 驅(qū)動部
159 光束
160 投影區(qū)域 100 圖像投影裝置
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。 (實施方式1)
首先，參照圖1對本發(fā)明第一實施方式的促動器進行說明。圖1是表 示本實施方式的促動器即共振反射鏡元件1的立體圖。
共振反射鏡元件1如下進行制造，即，對于隔著由例如氧化硅(Si02) 構(gòu)成的絕緣層2將兩層硅層接合而成的晶片、即所謂的SOI (Silicon On Insulator)晶片進行加工而制造。
在兩層硅層中，第一硅層中摻雜磷(P)或砷(As)等n型雜質(zhì)及硼 (B)等p型雜質(zhì)使其具有導電性，將其稱作器件層3。第二硅層為構(gòu)成 晶片主體的厚的部分，稱為控制層4。
通過對器件層3進行后述的蝕刻形成圖案而形成第一可動部5和第二 可動部6。第一可動部5和第二可動部6總稱為可動部。
共振反射鏡元件1具備具有反射鏡面25的第一可動部5、支承第一 可動部5的第二可動部6、支承第二可動部6的固定部13。
共振反射鏡元件1還具備X鉸鏈11及Y鉸鏈8。第二可動部6通 過Y鉸鏈8連結(jié)并支承第一可動部5。第一可動部5以穿過沿圖1中Y方 向延伸的Y鉸鏈8的軸為轉(zhuǎn)動軸，相對于第二可動部6繞Y鉸鏈8可轉(zhuǎn) 動。固定部13通過X鉸鏈11連結(jié)并支承第二可動部6。第二可動部6以 穿過沿圖1中的X方向延伸的X鉸鏈ll的軸為轉(zhuǎn)動軸，相對于固定部13 繞X鉸鏈11可轉(zhuǎn)動。共振反射鏡元件1具有這樣的萬向架結(jié)構(gòu)。第二可 動部6為位于外框部即固定部13和中心部的第一可動部5之間的中間框 架。
第一可動部5在其外周部具備產(chǎn)生使第一可動部5相對于第二可動部 6相對位移的驅(qū)動力的X梳形電極9a及X輔助梳形電極10a。X梳形電極9a向與第一可動部5的轉(zhuǎn)動軸垂直的方向延伸。X輔助梳形電極10a向與 第一可動部5的轉(zhuǎn)動軸平行的方向延伸。X輔助梳形電極10a在連接有第 一可動部5的Y鉸鏈8的邊緣形成，X梳形電極9a形成在未連接有第一 可動部5的Y鉸鏈8的邊緣。X輔助梳形電極10a以與Y鉸鏈8平行且 同等的長度以下的方式形成，因此，芯片尺寸不會因X輔助梳形電極10a 而變大。
第二可動部6在其外周部具備產(chǎn)生使第二可動部6相對于固定部13 相對位移的驅(qū)動力的Y梳形電極lla及Y輔助梳形電極12a。 Y梳形電極 lla向與第二可動部6的轉(zhuǎn)動軸垂直的方向延伸。Y輔助梳形電極12a向 與第二可動部6的轉(zhuǎn)動軸平行的方向延伸。Y輔助梳形電極12a在連接有 第二可動部6的X鉸鏈11的邊緣形成，Y梳形電極lla在未連接有第二 可動部6的X鉸鏈11的邊緣形成。Y輔助梳形電極12a以與X鉸鏈U 平行且同等的長度以下的方式形成，因此，芯片尺寸不會因Y輔助梳形電 極12a而變大。
另外，在第二可動部6的內(nèi)周部形成有與X梳形電極9a以隔著間隙 嚙合的方式相對的X梳形電極9b、和與X輔助梳形電極10a以隔著間隙 嚙合的方式相對的X輔助梳形電極10b。在固定部13的內(nèi)周部形成有與Y 梳形電極lla按照隔著間隙嚙合的方式相對的Y梳形電極llb、和與Y輔 助梳形電極12a按照隔著間隙嚙合的方式相對的Y輔助梳形電極12b。關(guān) 于輔助梳形電極的效果后述。
如上所述，第一可動部5相對于第二可動部6繞Y鉸鏈8可轉(zhuǎn)動地被 支承，第二可動部6相對于固定部13繞X鉸鏈11可轉(zhuǎn)動地被支承，由此， 可實現(xiàn)雙軸轉(zhuǎn)動式共振反射鏡元件1。
當?shù)谝豢蓜硬?和第二可動部6之間產(chǎn)生電位差時，第一可動部5相 對于第二可動部6相對地位移。圖6Q是對應(yīng)于圖1所示的共振反射鏡元 件1的A-A剖面的圖。參照圖1及圖6Q，第二可動部6具備用于向第一 可動部5供給第一電壓的第一導電部6a、和供給第二電壓的第二導電部 6b。第一導電部6a與第二導電部6b被形成于第一導電部6a和第二導電 部6b之間的分離槽16分割，彼此電絕緣。由此，可以對第一可動部5和 第二可動部6分別獨立地施加驅(qū)動電壓。圖2是表示共振反射鏡元件1的下部立體圖。圖2將共振反射鏡元件 1的構(gòu)成要素的一部分切割進行圖示。共振反射鏡元件1還具備將第一導
電部6a與第二導電部6b以電絕緣的狀態(tài)相互固定的襯里部17。襯里部 17從共振反射鏡元件1的設(shè)置有反射鏡面25的面(上面)的相反側(cè)的面 (下面)固定第一導電部6a和第二導電部6b。襯里部17的厚度比固定部 13的厚度薄。
參照圖2，第一及第二可動部5及6的下部被除去控制層4，由此， 第一及第二可動部5及6可轉(zhuǎn)動。在第二可動部6的下部，部分地殘留有 控制層4作為襯里部17。通過該殘留的控制層4和其相同位置的絕緣層2 形成襯里部17。襯里部17的厚度形成為比固定部13的厚度薄。由此，實 現(xiàn)第二可動部6的輕量化。
圖3是表示共振反射鏡元件1的襯里部17的位置的平面圖。
圖3所示的斜線部分為襯里部17，分離槽16形成在該襯里部17存在 的區(qū)域內(nèi)。因此，即使由分離槽16將第一導電部6a和第二導電部6b分 離，第一導電部6a和第二導電部6b (圖1)也能一體進行位移。不需要 像現(xiàn)有例那樣在分離槽16中埋入其它材料進行結(jié)合的工序。
另外，由于絕緣層2、器件層3及控制層4為預先強固地接合的晶片 結(jié)構(gòu)，因此，由器件層3形成的第二可動部6、和由絕緣層2及控制層4 形成的襯里部17的結(jié)合強度具有充分高的可靠性。
由于也不需要埋入工序形成的絕緣，因此也不必擔心第一導電部6a 和第二導電部6b之間的電絕緣會不完全。
另外，形成將X焊盤18和第一可動部5連接的連接部即第一導電部 6a的分離槽16位于偏離轉(zhuǎn)動軸的位置，因此，第二可動部6的重量平衡 將會偏離，在共振驅(qū)動時，有時誘發(fā)第二可動部6的上下移動等不必要的 共振。因此，在以第二可動部6的中心為基準而在相對于第二可動部6上 的分離槽16點對稱的位置形成有虛設(shè)槽20。另外，在相對于第二可動部 6上的分離槽16以X轉(zhuǎn)動軸為基準的軸對稱的位置、及以Y轉(zhuǎn)動軸為基 準的軸對稱的位置分別形成有虛設(shè)槽20。通過在與分離槽16對稱的位置 形成虛設(shè)槽20，可以抑制重量平衡的偏差。
圖4是表示共振反射鏡元件1的電分離狀態(tài)的平面圖。圖4中，如上所述，在第二可動部6上形成有分離槽16，該分離槽 16將其電分隔為兩個區(qū)域。 一個區(qū)域為從X焊盤18經(jīng)由X鉸鏈11、第 一導電部6a、 Y鉸鏈8到第一可動部5的區(qū)域。另一個區(qū)域為從接地焊盤 21經(jīng)由X鉸鏈11到第二可動部6的區(qū)域。在第二可動部6，第二導電部 6b與襯里部17經(jīng)由設(shè)置于虛設(shè)槽20上的連接部23電連接。
在這樣的構(gòu)成中，施加于X焊盤18的電壓Vx為第一可動部5的電 壓，當以接地焊盤21為接地電平(GND)時，在第一可動部5和第二可 動部6之間產(chǎn)生Vx的電位差。
另外，施加于Y焊盤22的電壓Vy為固定部13的電壓，在固定部13 和第二可動部6之間產(chǎn)生Vy的電位差。
適當控制電壓Vx和Vy，第一可動部5及第二可動部6以各自的共振 頻率進行共振動作。由此，在雙軸轉(zhuǎn)動式共振反射鏡元件l中，可以獨立 地控制第一可動部5繞X軸的轉(zhuǎn)動和繞Y軸的轉(zhuǎn)動。
圖5是表示共振反射鏡元件1的動作狀態(tài)的立體圖。
第一可動部5相對于第二可動部6繞Y鉸鏈8轉(zhuǎn)動，第二可動部6 與第一可動部5—起相對于固定部13繞X鉸鏈11轉(zhuǎn)動。由此，由第一可 動部5反射的激光束沿X-Y方向進行二維掃描。
下面，對共振反射鏡元件1的制造方法進行說明。圖6A 圖6Q是表 示共振反射鏡元件l的制造工序的圖，這些剖面圖與圖1的A-A剖面對應(yīng)。
參照圖6A，準備SOI晶片30。器件層3的厚度為第一可動部5及第 二可動部6的厚度，考慮各可動部的共振頻率、相對驅(qū)動電壓的振幅、剛 性等后再決定。在此，將器件層3設(shè)定為50!iim，將絕緣層2設(shè)定為2Mm， 將控制層4設(shè)定為300pm。
首先，在器件層3及控制層4中摻雜P或As等n型雜質(zhì)及B等的p 型雜質(zhì)使其具有導電性。但是，在使用器件層3及控制層4已經(jīng)具有導電 性的SOI晶片的情況下，不需要用于使其具有導電性的雜質(zhì)摻雜的工藝。
其次，參照圖6B，利用CVD (Chemical Vapor Deposition)在器件層 3表面形成氧化物層31，將液狀光致抗蝕劑通過旋涂成膜，經(jīng)過曝光及顯 影后形成抗蝕劑圖案32。作為光致抗蝕劑，例如可以使用AZP4210或 AZ1500 (々5，J7>卜夕亇八°〉制)。下述的抗蝕劑圖案也經(jīng)過這種光致抗蝕劑的成膜及其后的曝光、顯影后形成。
接著，參照圖6C，以抗蝕劑圖案32為掩模，利用BHF(緩沖氫氟酸) 對氧化物層31進行蝕刻。
接著，參照圖6D，在除去了抗蝕劑圖案32的氧化物層31的表面， 通過真空蒸鍍堆積A1 (鋁)，形成A1層33，將液狀光致抗蝕劑通過旋涂 成膜，經(jīng)過曝光及顯影后形成抗蝕劑圖案34。
接著，參照圖6E，以抗蝕劑圖案34為掩模，使用混合酸鋁溶液等鋁 蝕刻溶液形成A1層33。
接著，參照圖6F，除去抗蝕劑圖案34，以Al層33為掩模，通過 Deep-RIE(Deep Reactive Ion Etching)將氧化物層31貫通蝕刻至器件層3。
接著，參照圖6G，在Al層33的表面使用液狀光致抗蝕劑通過旋涂 形成保護層35。在控制層4的表面利用CVD使氧化物堆積形成氧化物層 36，將液狀光致抗蝕劑通過旋涂成膜，經(jīng)過曝光及顯影后形成抗蝕劑圖案 37。
接著，參照圖6H，以抗蝕劑圖案37為掩模，利用BHF蝕刻氧化物 層36。
接著，參照圖61，除去抗蝕劑圖案37，在氧化物層36及控制層4的 表面通過真空蒸鍍堆積Al,形成A1層38，將液狀光致抗蝕劑通過旋涂成 膜，經(jīng)過曝光及顯影后形成抗蝕劑圖案39。
接著，參照圖6J，以抗蝕劑圖案39為掩模，使用混合酸鋁溶液等鋁 蝕刻溶液形成A1層38。
接著，參照圖6K，除去保護層35及抗蝕劑圖案39。以A1層33為掩 模，通過Deep-RIE將器件層3的硅貫通蝕刻至絕緣層2。在Deep-RIE過 程中，作為將蝕刻與側(cè)壁保護交替進行的Bosch工藝，進行SF6氣體的蝕 刻、C4F8氣體的側(cè)壁保護。關(guān)于對下述硅層的Deep-RIE，也可以采用該 條件。
接著，參照圖6L，以A1層33為掩模，通過De印-RIE將絕緣層2的 氧化硅貫通蝕刻至控制層4。
接著，參照圖6M，以Al層33為掩模，通過Deep-RIE對控制層4 的硅進行蝕刻。在該蝕刻中，從控制層4的絕緣層2側(cè)進行到襯里部17
16的厚度部分的長度(例如，厚度50pm)。
接著，參照圖6N，利用鋁蝕刻溶液除去A1層33，以氧化物層31為 掩模，利用Deep-RIE將器件層3的硅貫通蝕刻至絕緣層2。由此，形成反 射鏡部5、第二可動部6、梳形電極、鉸鏈、分離槽16、連接部23 (圖4) 等可動部的形狀。此時，由于即使對控制層4進行蝕刻也是沒有問題，因 此，氧化物層31的掩模開口部的一部分與Al層33的掩模的開口部一致。
接著，參照圖60，以A1層38為掩模，利用Deep-RIE對控制層4的 硅進行蝕刻。在該蝕刻中，從控制層4表面蝕刻到襯里部17 (圖2)的厚 度部分的深度程度。在此，將蝕刻的深度設(shè)定為260pm。蝕刻后利用鋁蝕 刻溶液除去A1層38。
接著，參照圖6P，以氧化物層36為掩模，利用De印-RIE將控制層4 的硅蝕刻至絕緣層2。由此，形成襯里部17和外框部13 (圖l)。由于蝕 刻可以按照可靠到達絕緣層2的方式進行若干過度蝕刻，因此，圖60所 示的蝕刻深度考慮該過度蝕刻程度設(shè)定。襯里部17的厚度考慮必要強度、 可動部的共振頻率、相對驅(qū)動電壓的必要振幅等進行設(shè)計。在此設(shè)定為厚 度50,。
接著，參照圖6Q，除去露出的絕緣層2、氧化膜圖案31及36(圖6P) 而將可動部脫膜。在第一可動部5的表面將鋁、金或銀進行真空蒸鍍以作 成反射膜40。反射膜40的厚度為例如50nm，材料根據(jù)使用的光的波長和 必要的反射率適當選擇。
在此，在襯里部17及控制層4的梳形電極的形成工序中，以利用蝕 刻形成器件層3的梳形電極時使用的鋁層33為掩膜進行蝕刻。因此，不 會使工藝復雜化，可以在與器件層3的梳形電極相同位置上形成襯里部17 及控制層4的梳形電極。由于可以防止在器件層3和控制層4之間梳形電 極的錯位，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰的梳形電極間的間隙相等的垂直梳形電極 結(jié)構(gòu)。
下面，對經(jīng)由連接部23 (圖4)將襯里部17和第二導電部6b電連接 的方法進行說明。
在除去絕緣層2將可動部脫膜的工藝(圖6Q)中，與SOI晶片30 (圖 6A)的厚度方向的蝕刻同時，沿SOI晶片30的直徑方向也進行蝕刻。將該SOI晶片30被沿直徑方向蝕刻的情況稱為側(cè)面蝕刻。
參照圖7A 圖7E對側(cè)面蝕刻進行詳細地說明。圖7A是將圖4所示 的共振反射鏡元件1的連接部23和其周邊部放大表示的圖。圖7B 圖7E 是與圖7A所示的連接部23及其周邊部的B-B剖面對應(yīng)的圖。
對圖7B所示的絕緣層2進行蝕刻時，如圖7C所示，先蝕刻成為開 口的部分。接下來，如圖7D所示，開始側(cè)面蝕刻，當進一步進行側(cè)面蝕 刻時，如圖7E所示，連接部23的第二導電部6b和固定控制層4的絕緣 層2就被完全除去。通過這樣的側(cè)面蝕刻將連接部23的第二導電部6b和 襯里部17之間的絕緣層2除去。由此，可以使連接部23的第二導電部6b 和襯里部17電連接。參照圖8A 圖8D對該第二導電部6b和襯里部17 的電連接進行說明。
圖8A是將共振反射鏡元件1的連接部23和其周邊部放大表示的圖。 圖8B及圖8C是與圖8A所示的連接部23及其周邊部的C-C剖面對應(yīng)的 圖，圖8D是對應(yīng)于D-D剖面的圖。
對圖8B所示的絕緣層2進行蝕刻時，如圖8C所示，固定連接部23 的第二導電部6b和控制層4的絕緣層2被完全除去。關(guān)于連接部23以外 的第二導電部6b的區(qū)域、固定著Y鉸鏈簧片7 (圖1)、第一導電部6a等 和控制層4的絕緣層2，按照利用側(cè)面蝕刻不會被完全除去的方式設(shè)定蝕 刻條件。
作為連接部23的第二導電部6b和襯里部17的電連接的方法具有例 如利用粘附(附著現(xiàn)象)將第二導電部6b和襯里部17進行電連接的方 法。例如，利用使用了 HF (氫氟酸)或BHF (氫氟酸緩沖液)的濕式蝕 刻工藝進行圖6Q所示的絕緣層2及氧化膜圖案31及36的除去，在從蝕 刻液(HF或BHF)中取出晶片時、或者放入蝕刻液的濕清洗中，第二導 電部6b和襯里部17通過粘附被電連接。
另外，例如，利用干式蝕刻進行圖6Q所示的絕緣層2及氧化膜圖案 31及36的除去，在不發(fā)生粘附的情況(隔有空隙的狀態(tài))下，將電壓施 加于接地焊盤21 (圖4)而發(fā)生由于第二導電部6b和襯里部17間的電位 差引起的牽引現(xiàn)象(第二導電部6b與襯里部17碰撞的現(xiàn)象)。此時，當 第二導電部6b和襯里部17的接觸面或空隙中存在有水分子等時，發(fā)生粘附，第二導電部6b和襯里部17被連接。
另外，為了利用粘附將第二導電部6b和襯里部17連接，需要使連接
部23的復原力充分降低，進而，為了減少且抑制側(cè)面蝕刻的蝕刻量，將 連接部23作成開口結(jié)構(gòu)。
另外，例如也可以使用微細布線描繪裝置等，將導體涂敷在連接部23 內(nèi)，將第二導電部6b和襯里部17連接。微細布線描繪裝置為與印刷技術(shù) 中的噴墨方式的油墨涂敷同樣的方法，是利用將含有微小導體的油墨微細 地印刷的納米壓印技術(shù)的裝置。該情況下，優(yōu)選按照連接部23的絕緣層2 通過蝕刻不被完全除去的方式設(shè)定蝕刻條件，且含有微小導體的油墨不向 連接部23外部擴展。
另外，例如，也可以使用涂敷粘接劑或少量液體的分配器，將導體涂 敷在連接部23內(nèi)，將第二導電部6b和襯里部17連接。該情況下，優(yōu)選 按照連接部23的絕緣層2通過側(cè)面蝕刻不被完全除去的方式設(shè)定蝕刻條 件，導體不向連接部23外部擴展。
在施加電壓驅(qū)動共振反射鏡元件1時，襯里部17為電漂浮的狀態(tài)下， 襯里部17帶電，而無法穩(wěn)定地得到所期望的電位差，可能無法產(chǎn)生穩(wěn)定 的驅(qū)動力。但是，如上所述，通過將襯里部17和第二導電部6b電連接， 能夠防止襯里部17的帶電，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的電位差，而得到穩(wěn)定的驅(qū)動 力。另外，由于襯里部17和第二導電部6b為同電位，因此，通過在襯里 部17也形成梳形電極，能夠增大在可動部5及6轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下的梳形電 極彼此相對的面積，能夠得到穩(wěn)定的驅(qū)動力。
下面，對輔助梳形電極的功能進行說明。通常，靜電促動器的驅(qū)動力 F和位移x的關(guān)系，由電極間的靜電電容C和電壓V決定。靜電電容C 由以間隙g相對的電極的相對面積S決定。當設(shè)介電常數(shù)為so時，靜電電 容C表示為
C(x)= ￡ S/g (式l) o
驅(qū)動力F表示為
192
乂
2
乂
(式2)
圖9是表示共振反射鏡元件1的梳形電極的相對面積的剖面圖。圖9 所示的剖面圖與上側(cè)所示的上面圖的E-E剖面對應(yīng)。
參照圖9，在距轉(zhuǎn)動中心r的距離設(shè)置長度L、厚度t的梳形電極的情 況下，隔著間隙g相對的電極面積S在設(shè)轉(zhuǎn)動角為0、設(shè)梳齒的數(shù)量為 Nmain時，則表示為
Smain = 2Nmain(t'L—L(r+R) 6/2) =2Nmain'L(t_ (r+R) 0 /2) (式3)
圖IO是表示共振反射鏡元件1的輔助梳形電極的相對面積的剖面圖。 圖10所示的剖面圖與上側(cè)所示的上面圖的F-F剖面對應(yīng)。
參照圖10，距轉(zhuǎn)動中心為距離r的電極的相對面積S'表示為
S'=L(t —r6) (式4) 將全部的輔助梳形電極合計時的、輔助梳形電極的相對面積Sside表
示為
(式5)
圖11是表示共振反射鏡元件1的電極間的相對面積及靜電電容的變 化的曲線圖。
參照圖11， Smain在梳形電極彼此相互重疊的范圍內(nèi)表示非O的值， 在其外側(cè)為0。與此相對，在靜電電容變化c (e)中，由于實際上在梳齒 的相對面以外的部分(梳齒的頂端、無梳齒的邊緣等)也微小地產(chǎn)生靜電 電容，因此，C (e) main的分布變?yōu)榘琒main的圓滑的曲線。
在圖11所示之例子中，設(shè)反射鏡部的轉(zhuǎn)動角為±15°，設(shè)反射鏡部的 長度r為0.5mm，設(shè)厚度為50|im時，大約±5°為重疊的范圍。
20另一方面，Sside為梳齒的數(shù)量少的部分，峰值小，但配置在距轉(zhuǎn)動 中心近的部分，因此，在比主要部分的梳形電極大的轉(zhuǎn)動角的范圍進行重
疊，使具有非O值的角度范圍變大。因此，它們的合計Smain+Sside遍及 轉(zhuǎn)動范圍整體具有非0的值。另外，C (e) total的轉(zhuǎn)動角大的區(qū)域的值與 C (e) main相比增大。這樣，輔助梳形電極與只有主要部分的梳形電極 時相比，具有使轉(zhuǎn)動角大的區(qū)域的靜電電容增加的效果。當利用輔助梳形 電極增加靜電電容時，驅(qū)動力也進一步增加相應(yīng)的量。
另外，當通過檢測靜電電容來檢測反射鏡部的轉(zhuǎn)動角度時，即使對主 要部分的梳形電極的沒有重疊的大的轉(zhuǎn)動角，也能夠可靠地檢測靜電電容 變化。由此，將反射鏡部的轉(zhuǎn)動角反饋到驅(qū)動信號中，能夠更可靠地進行 共振驅(qū)動。
(實施方式2)
下面，參照圖12對本發(fā)明第二實施方式的圖像投影裝置100進行說 明。圖12是表示具備上述的共振反射鏡元件1的圖像投影裝置100的圖。
圖像投影裝置100具備共振反射鏡元件1、光源151、準直透鏡152、 分色棱鏡153、控制部156、激光調(diào)制電路157、驅(qū)動部158。準直透鏡152 及分色棱鏡153為將光源151射出的光束導向共振反射鏡元件1的光學系 統(tǒng)。
控制部156根據(jù)輸入到圖像投影裝置100的圖像信號155控制激光調(diào) 制電路157及驅(qū)動部158的動作。驅(qū)動部158驅(qū)動共振反射鏡元件1。激 光調(diào)制電路157根據(jù)圖像信號155生成調(diào)制信號，三個光源151根據(jù)調(diào)制 信號射出紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的光束159。光束159通過準 直透鏡152成為大致平行光束，且利用分色棱鏡153被合并，而后入射到 共振反射鏡元件1。向共振反射鏡元件1入射并反射的光束159通過共振 反射鏡元件1進行二維掃描，從開口部154射出，在投影區(qū)域160顯示圖 像。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明在使用反射鏡元件改變光的行進方向的技術(shù)領(lǐng)域特別適用。適 用于例如激光打印機等所使用的光掃描裝置、條形碼機等的讀取裝置、激 光投影機等。
2權(quán)利要求
1、一種促動器，具備可動部、以及支承所述可動部的固定部，所述可動部具備供給第一電壓的第一導電部、供給第二電壓的第二導電部、以及將所述第一導電部與所述第二導電部以電絕緣的狀態(tài)相互固定的襯里部，所述第二導電部與所述襯里部電連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的促動器，其中，所述可動部包括第一可動部、以及支承所述第一可動部的第二可動部，所述固定部支承所述第二可動部，所述第二可動部具備所述第一導電部及所述第二導電部， 經(jīng)由所述第一導電部向所述第一可動部供給所述第一電壓。
3、 如權(quán)利要求2所述的促動器，其中，所述第二可動部還具備形成于所述第二導電部及所述襯里部的梳形 電極。
4、 如權(quán)利要求3所述的促動器，其中， 所述襯里部的厚度比所述固定部的厚度薄。
5、 如權(quán)利要求2所述的促動器，其中， 所述第一可動部具備反射光的反射鏡部，所述襯里部從所述促動器的與設(shè)置有所述反射鏡部的面相反側(cè)的面 固定所述第一導電部和所述第二導電部。
6、 如權(quán)利要求2所述的促動器，其中，所述第一可動部及所述第二可動部通過對隔著絕緣層將第一硅層及 第二硅層接合而成的SOI晶片的所述第一硅層進行蝕刻而形成，所述襯里部通過對所述第二硅層進行蝕刻而形成。
7、 如權(quán)利要求2所述的促動器，其中，所述第一導電部和所述第二導電部利用形成于所述第二可動部的所 述第一導電部和所述第二導電部之間的槽電絕緣。
8、 如權(quán)利要求7所述的促動器，其中，在所述第二可動部的相對于所述槽點對稱的位置形成有虛設(shè)槽。
9、 如權(quán)利要求2所述的促動器，其中，所述第一可動部具備第一梳形電極和第二梳形電極，所述第一梳形電極和所述第二梳形電極產(chǎn)生使所述第一可動部相對于所述第二可動部相對位移的驅(qū)動力，所述第一梳形電極向與所述第一可動部的轉(zhuǎn)動軸垂直的方向延伸， 所述第二梳形電極向與所述第一可動部的轉(zhuǎn)動軸平行的方向延伸， 所述第二可動部具備第三梳形電極和第四梳形電極，所述第三梳形電極和所述第四梳形電極產(chǎn)生使所述第二可動部相對于所述固定部相對位移的驅(qū)動力，所述第三梳形電極向與所述第二可動部的轉(zhuǎn)動軸垂直的方向延伸， 所述第四梳形電極向與所述第二可動部的轉(zhuǎn)動軸平行的方向延伸。
10、 一種圖像投影裝置，其具備權(quán)利要求1所述的促動器，其中， 所述圖像投影裝置具備射出光束的光源、將所述光束導向所述促動器的光學系統(tǒng)、以及 驅(qū)動所述促動器的驅(qū)動部。
11、 一種權(quán)利要求1所述的促動器的制造方法，其中，所述制造方法 包括對隔著絕緣層將第一硅層和第二硅層接合而成的SOI晶片的所述第 一硅層進行蝕刻而形成所述第一可動部和所述第二可動部的步驟、 對所述第二硅層進行蝕刻而形成所述襯里部的步驟、以及 將所述第二可動部的由所述第一硅層形成的規(guī)定部分與所述襯里部 進行電連接的步驟。
12、 如權(quán)利要求11所述的制造方法，其中，形成所述襯里部的步驟包 含使用蝕刻所述第一硅層時所使用的掩模對所述第二硅層進行蝕刻的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙軸轉(zhuǎn)動式促動器，其具備第一可動部、支承第一可動部的第二可動部、及襯里部。用于將驅(qū)動電壓分別獨立地施加在第一可動部和第二可動部的第一導電部和第二導電部由分離槽分隔，并且在利用裝設(shè)在第二可動部下部的襯里部相互固定的狀態(tài)下被設(shè)置在第二可動部。通過設(shè)置這樣的襯里部，實現(xiàn)將第一導電部和第二導電部以電絕緣狀態(tài)相互固定、及將促動器的制造工序簡化。通過在這種本發(fā)明的促動器的第一可動部上具備反射鏡，能夠以簡單的制造工藝提供雙軸轉(zhuǎn)動式反射鏡元件。
文檔編號G02B26/10GK101495904SQ200780028059
公開日2009年7月29日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月5日
發(fā)明者富田浩稔, 小尾浩士, 黑塚章 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社