專利名稱：基于各向異性蝕刻制造結構的方法和具有蝕刻掩模的硅基片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于各向異性蝕刻制造一結構的方法，并涉及一種具有蝕刻掩模的硅基片。更具體地，本發(fā)明涉及一種制造具有蝕刻掩模的單晶硅基片的方法和一種例如使用該單晶硅基片的光學偏轉器之類的結構(例如微結構)，以及一種通過該制造方法制造的光學儀器，例如光學偏轉器。通過這種制造方法制造的光學偏轉器能夠適合于在圖像形成裝置(例如具有電子照相處理的激光束打印機或者數(shù)字復印機)中或者在用于通過掃描光線的偏轉而投射圖像的投射顯示裝置中使用。
背景技術：
由硅基片通過半導體工藝生產的微機械構件能夠具有微米級的處理精度，從而基于這些實現(xiàn)了各種微功能器件。具體地，與使用旋轉式多棱鏡(例如多角鏡)的傳統(tǒng)光學掃描光學系統(tǒng)相比，基于這種微
機械構件的光學偏轉器具有下面的優(yōu)點即，光學偏轉器的尺寸可以做得更??；功耗非常??；等等。
至今所提出的一個例子是利用各向異性濕法蝕刻技術制造的光學偏轉器，該各向異性濕法蝕刻技術是半導體工藝的一種(美國專利申請公布No.US2002/0113675和US2002/0114053 )。此外，作為通過各向異性濕法蝕刻技術蝕刻硅基片以獲得期望的目標形狀(對應于基礎蝕刻掩模的形狀)的技術，提出了使用校正蝕刻掩模(日本特開專利申請N0.7-58345 )。
發(fā)明內容
當通過硅的各向異性濕法蝕刻制造目標形狀時，可能的是在蝕刻處理期間或者蝕刻處理后，通向基礎蝕刻掩模的校正蝕刻掩模脫開或者它被損壞。如果破壞的校正蝕刻掩模以不期望的方式粘附到正在形成的目標形狀上，則最終形狀的某些部分會具有不同于期望的目標形狀的形狀。如果具有不同形狀的這種部分不嚴重地影響功能，則是沒有問題的。但是，如果在該部分中嚴格要求形狀的精度，則會降低產品的產量。
本發(fā)明提供一種基于各向異性蝕刻制造結構的方法，通過該方法能夠去除或者減輕上述不便中的至少一個。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種制造結構的方法，包括用于在單晶硅基片上形成基礎蝕刻掩模和校正蝕刻掩模的掩模形成步驟，所述基礎蝕刻掩模對應于目標形狀，所述校正蝕刻掩模具有連接到所述基礎蝕刻掩模的接合部；以及用于通過基于各向異性蝕刻蝕刻所述硅基片而形成所述目標形狀的目標形狀形成步驟；其中，在所述掩模形成步驟中，至少在所述校正蝕刻掩模的接合部的一部分中形成低強度部分，在所述低強度部分中機械強度局部降低。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種制造結構的方法，包括用于在單晶硅基片上形成基礎蝕刻掩模和校正蝕刻掩模的掩模形成步驟，其中所述基礎蝕刻掩模對應于目標形狀，所述目標形狀具有至少第一結構和第二結構，所述第一結構具有突出的角部，所述第二結構與所述第一結構鄰接，并在所述第一結構和第二結構之間插設有開口，所述校正蝕刻掩模從所述第一結構的蝕刻掩模的所述突出的角部延伸，并連接到所述第二結構的蝕刻掩模；以及用于通過對具有基礎蝕刻掩模和所述校正蝕刻掩模的所述硅基片進行各向異性蝕刻而形成所述目標形狀的目標形狀形成步驟；其中，在所述掩模形成步驟中，至
少在所述第一結構的基礎蝕刻掩模與所述校正蝕刻掩模連接的接合部的一部分中形成低強度部分，在所述低強度部分中機械強度局部降低。
在本發(fā)明的這個方面的一個優(yōu)選形式中，所述校正蝕刻掩模具有Y形狀的形式，其中它從所述第一結構的蝕刻掩模的突出的角部在方向[110上延伸，并且其中在方向100上分叉的各個校正蝕刻掩模與所述第二結構的蝕刻掩模連接。
所述目標形狀形成步驟可以包括在形成校正蝕刻掩模的部分中去 除所述硅基片的步驟。
所述方法可以還包括用于在形成所述低強度部分的接合部處切割 校正蝕刻掩模的斷開步驟。
所述低強度部分可以通過(i) 一個或者更多個通孔、(ii) 一個或 者更多個狹槽和(iii) 一個或者更多個厚度較薄的部分中的至少一種 提供。
在所述斷開步驟中，所述校正蝕刻掩?？梢栽谛纬伤龅蛷姸炔?分的接合部處被切割，所述切割基于(i)使位于用于各向異性蝕刻的 各向異性蝕刻溶液中的所述硅基片振蕩運動、(ii)使位于用于各向異 性蝕刻的各向異性蝕刻溶液中的所述硅基片旋轉運動、(iii )在所述硅
基片的水沖洗期間向所述硅基片施加水淋浴、(iv)在所述硅基片的干
燥期間向所述硅基片吹氣以及(V )向位于用于各向異性蝕刻的各向異
性蝕刻溶液中的所述硅基片施加超聲振動或者在所述硅基片的水沖洗 期間向所述硅基片施加超聲振動中的至少一種完成。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種具有蝕刻掩模的硅基片，包括 單晶硅基片；對應于目標形狀并形成在所述單晶硅基片上的基礎蝕刻 掩模；具有連接到所述基礎蝕刻掩模的接合部并形成在所述單晶硅基 片上的校正蝕刻掩模；具有局部降低的機械強度的低強度部分，所述 低強度部分至少形成在所述校正蝕刻掩模的所述接合部的至少一部分 中。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種振蕩器裝置，包括支撐構件； 相對于所述支撐構件可移動地支撐的活動構件；彈性支撐構件，所述 彈性支撐構件用于將所述活動構件彈性地連接到所述支撐構件，以繞 振蕩軸線振蕩運動；以及用于驅動所述活動構件的驅動構件，其中， 所述振蕩器裝置是按照上面記載制造方法制造的。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種光學偏轉器，包括如上面記 載的振蕩器裝置；以及設置在所述活動構件上的光學偏轉元件。
7根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種光學儀器，包括如上面記栽 的光學偏轉器；其中，所述光學偏轉器構造成偏轉來自光源的光束， 使得所述光束的至少一部分由此入射到被照射的物體上。
由于本發(fā)明使用如上所述的具有低強度部分的校正蝕刻掩模，降 低了通向基礎蝕刻掩模的校正蝕刻掩模脫落或者損壞的可能性。因此， 可以降低通過蝕刻形成的結構的最終形狀不同于期望的目標形狀的可 能性，因此，可以降低缺陷產品比例。
通過結合附圖考慮對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的描述，本發(fā)明的這 些和其他目的、特征和優(yōu)點將更加明顯。
圖1A是用于說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的并且具體根據(jù)本 發(fā)明的第一工作實施例的蝕刻掩模的俯視圖； 圖1B是圖1A的一部分的局部放大視圖2A是按照本發(fā)明的結構制造方法制造的根據(jù)第一工作實施例 的振蕩器裝置或者光學偏轉器的俯視圖； 圖2B是圖2A的剖視圖3A是用于說明本發(fā)明的一個實施方式中的并且具體地根據(jù)本 發(fā)明的第一工作實施例的校正蝕刻掩模的一部分的俯視圖3B是用于說明圖3A的校正蝕刻掩模的一部分中的初始階段蝕 刻處理的俯浮見圖3C是用于說明圖本發(fā)明的一個實施方式中的并且具體地根據(jù) 本發(fā)明的第 一 工作實施例的校正蝕刻掩模的 一部分中的中間階段蝕刻 處理的俯浮見圖3D是用于說明圖3C的校正蝕刻掩模的一部分中的最終階段蝕 刻處理的俯浮見圖4A是用于說明本發(fā)明的一個實施方式中的蝕刻掩模的俯視圖4B是圖4A的蝕刻掩模的一部分的放大視圖5A是用于說明圖4中所示的本發(fā)明的一個實施方式中的校正
8蝕刻掩模的一部分的俯視圖5B是圖5A的校正蝕刻掩模的一部分中的初始階段蝕刻處理的 俯視圖5C是用于說明圖4中所示的本發(fā)明的一個實施方式中的校正 蝕刻掩模的一部分中的中間階段蝕刻處理的俯視圖5D是用于說明圖5C的校正蝕刻掩模的一部分中的最終階段蝕 刻處理的俯視圖6A是用于說明本發(fā)明的一個實施方式中的蝕刻掩模的俯視圖6B是圖6A的蝕刻掩模的一部分的放大視圖7A是用于說明圖6中所示的本發(fā)明的一個實施方式中的校正 蝕刻掩模的一部分的俯視圖7B是用于說明圖7A的校正蝕刻掩模的一部分中的初始階段蝕 刻處理的俯視圖7C是用于說明圖6中所示的本發(fā)明的一個實施方式中的校正 蝕刻掩模的一部分的中間階段蝕刻處理的俯視圖7D是用于說明圖7C所示的校正蝕刻掩模的一部分中的最終階 段蝕刻處理的俯視圖8是用于說明本發(fā)明的一個實施方式中的并且具體地根據(jù)本發(fā) 明的第二工作實施例的蝕刻掩模的俯視圖9A是用于說明本發(fā)明的一個實施方式中的并且具體地根據(jù)本 發(fā)明的第二工作實施例的校正蝕刻掩模的一部分的俯視圖9B是用于說明圖9A的校正蝕刻掩模的一部分中的初始階段蝕 刻處理的俯視圖9C是用于說明本發(fā)明的一個實施方式中的并且具體地根據(jù)本 發(fā)明的第二工作實施例的校正工作掩模的一部分的中間階段蝕刻處理 的俯浮見圖9D是用于說明圖9C的校正蝕刻掩模的一部分中的最終階段蝕 刻處理的俯3見圖10A至10C分別是圖8的Al-A2的剖浮見圖，用于說明本發(fā)明的一個實施方式中的并且根據(jù)本發(fā)明的第二工作實施例的校正蝕刻掩
模的作用；
圖11是用于說明本發(fā)明的一個實施方式中的蝕刻掩模的俯視圖12A是用于說明圖11中所示的本發(fā)明的一個實施方式中的校 正蝕刻掩模的一部分的俯視圖12B是用于說明圖12A的校正蝕刻掩模的一部分中的初始階段 蝕刻處理的俯視圖12C是用于說明圖11中所示的本發(fā)明的一個實施方式中的校 正蝕刻掩模的一部分中的中間階段蝕刻處理的俯視圖12D是用于說明圖12C的校正蝕刻掩模的一部分中的最終階段 蝕刻處理的俯碎見圖13是用于說明本發(fā)明的一個實施方式中的蝕刻掩模的俯視圖14A是用于說明圖13所示的本發(fā)明的一個實施方式中的校正 蝕刻處理的一部分的俯視圖14B是用于說明圖14A的校正蝕刻掩模的一部分中的初始階段 蝕刻處理的俯視圖14C是用于說明圖13所示的本發(fā)明的一個實施方式中的校正 蝕刻處理的一部分中的中間階段蝕刻處理；
圖14D是用于說明圖14C的校正蝕刻掩模的一部分中的最終階段 蝕刻處理的俯視圖15是用于說明根據(jù)本發(fā)明的圖像形成裝置的透視圖。
具體實施例方式
下面參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
在根據(jù)本發(fā)明的基于各向異性蝕刻制造結構的方法中，或者在其 上形成本發(fā)明的蝕刻掩模的結構中，基本上必須滿足下列要求。首先， 在單晶硅基片上，必須形成對應于目標形狀的基礎蝕刻掩模和具有連 接到基礎蝕刻掩模的接合部的校正蝕刻掩模(掩模形成步驟)。在校正 蝕刻掩模中，至少在接合部的一部分中形成低強度部分，在該低強度
10部分中，機械強度局部地減小。然后，通過各向異性蝕刻對具有上述 基礎蝕刻掩模和校正蝕刻掩模的單晶硅基片進行蝕刻，由此形成目標 形狀(目標形狀形成步驟)。在這個處理期間，單晶硅基片中形成校正 蝕刻掩模的部分通過蝕刻被去除。
典型地，低強度部分形成在校正蝕刻掩模的接合部處，該接合部 連接到基礎蝕刻掩模的預定重要部分。該預定重要部分可以是例如基 礎蝕刻掩模的對應于類似于下述的活動構件的部分的部分，在該活動 構件中需要幾何精度。在本發(fā)明的實施方式或者本發(fā)明的下述的工作 實施例中，該結構包括活動構件、支撐構件和彈性支撐構件。但是， 在本發(fā)明中，該結構并不局限于此。更具體地，雖然例如包括類似于 具有突出角部的活動構件的部分的振蕩器裝置是典型的樣式，但是本 發(fā)明可以應用于任何類型的結構。例如，本發(fā)明可以應用于例如加速 度傳感器或者角速度傳感器的可以利用微機械技術制造的微結構之類 的結構。
圖1A是示出了本發(fā)明的一個實施方式中的結構(例如微結構) 的蝕刻掩模的俯視圖，圖1B是校正蝕刻掩模的一部分的放大視圖。 圖2A是示出了通過利用對單晶硅基片進行各向異性蝕刻生產的結構 (例如微結構)的俯視圖，圖2B是它的剖視圖。圖3A和圖3B是本 發(fā)明的這個實施方式中的校正蝕刻掩模的一部分的放大的俯視圖，并 且這些是用于說明如何通過各向異性蝕刻對位于校正蝕刻掩模下面的 單晶硅基片進行蝕刻的簡圖。
在本發(fā)明的這個實施方式中的結構制造方法中，例如如圖2A所 示的結構是目標形狀，該結構由支撐構件201、彈性支撐構件202a和 202b以及繞扭轉軸線207振蕩的活動構件203組成。彈性支撐構件 202a和202b將活動構件203彈性地連接到支撐構件201，以繞振蕩軸 線振蕩。該結構具有反射表面204，并包括磁性材料205和導電線圏 206，例如如圖2B所示。從而，它可以用作用于在反射表面204處偏 斜地反射入射光的光學偏轉器。
在本發(fā)明的這個實施方式的結構制造方法中，具有作為主表面的表面(100)的單晶硅基片通過各向異性濕法蝕刻進行蝕刻，由此形成
目標形狀。各向異性濕法蝕刻是利用具有這樣的特性的蝕刻劑的蝕刻 處理，即相對于特定的晶體取向蝕刻不能進行。利用這種蝕刻處理， 具有作為參考的預定晶面的結構，即通過該晶面限定的結構可以以非
常高的加工精度制造。各向異性蝕刻劑的例子是KOH (氫氧化鉀)、 TMAH (四曱基氬氧化銨水溶液)、EDP (乙二胺鄰苯酚+水)、NaOH (氫氧化鈉)和肼。
當單晶硅基片通過各向異性蝕刻溶液蝕刻時，為了保證硅基片精 確地按照目標形狀蝕刻，使用對應于目標形狀的基礎蝕刻掩模以及用 于保護目標形狀的凸出部的校正蝕刻掩模。即，校正蝕刻掩模的功能 是防止目標形狀的凸出部在硅基片被蝕刻成目標形狀的蝕刻處理期間 被蝕刻。圖1的基礎蝕刻掩模包括支撐構件201、彈性支撐構件202a 和202b、分別對應于活動構件203的部分101、 102a、 102b和103(下 文中這些掩模部分也稱作"支撐構件101")。此外，校正蝕刻掩模包 括部分107a、 107b、 107c和107d(下文中，這些部分也可以稱作"校 正蝕刻掩模")。因此，圖1的校正蝕刻掩模107a、 107b、 107c和107d 防止活動構件203的突出角部被蝕刻，直到制造出圖2A中所示的支 撐構件201、彈性支撐構件202a和202b以及活動構件203。
下面說明本發(fā)明的這個實施方式中的制造結構的方法。首先，在 單晶硅基片100的兩側上形成掩蔽材料層。掩模材料應當是在硅基片 通過各向異性蝕刻溶液蝕刻時不會消失的材料。例子是氮化硅薄膜或 者氧化硅薄膜。通過掩蔽材料的光刻處理以及圖案形成，可以形成例 如圖1中所示的掩模圖案。在掩模圖案形成后，將硅基片100浸入到 各向異性蝕刻溶液中，通過該各向異性蝕刻溶液形成硅穿透的部分 120，使得可以形成圖2A中所示的最終形狀。
在這個處理中，如果硅基片100的側面暴露于蝕刻溶液，則可以 在該側面上形成掩蔽材料層。應當注意掩模圖案可以僅在單晶硅基片 100的一側上形成，并且可以在在其他表面上形成掩蔽材料的同時進 行蝕刻。但是，在那種情況下，蝕刻動作可以不同于圖IO所示的蝕刻動作。此外，可以由一片硅基片制造多個相互并列的結構。在那種情 況下，由于這些結構是鄰接的，因此應當在硅基片的側表面上形成掩 蔽材料層。
在本發(fā)明的這個實施方式中的結構制造方法中，校正蝕刻掩模
107a、 107b、 107c和107d與活動構件103連接，該活動構件103是 基礎蝕刻掩模。在校正蝕刻掩模和活動構件103的接合部處存在多于 一個的通孔151a、 152b、 153c和154d。即，其中機械強度局部減小 的低強度部分形成在校正蝕刻掩模的連接到基礎蝕刻掩模的預定部分 的接合部處。
下面說明校正蝕刻掩模在本發(fā)明的這個實施方式中的結構制造方 法中的功能和效果。
圖3A至圖3D是放大的視圖，分別示出了圖1的校正蝕刻掩模的 部分107a中的蝕刻處理，其中對應于圖1中的那些部件的部件標示為 300系列。如圖3A所示，活動構件的基礎蝕刻掩模303形成在單晶硅 基片上。此外，形成與活動構件的基礎蝕刻掩模303的突出角部連接 的校正蝕刻掩模307。在校正蝕刻掩模307的接合部處，形成構成低 強度部分的多個通孔351。
如圖3B中的虛線所示的那樣，當硅基片浸泡在各向異性濕法蝕 刻溶液中時，蝕刻進行，并且在校正蝕刻掩模307的邊緣的凸出的部 分處，掩模下面的硅被蝕刻。隨著蝕刻的進一步進行，硅基片被蝕刻 成圖3C中的虛線所表示的那樣，并且校正蝕刻掩模307下面的硅部 分被蝕刻。最后，如圖3D所示，活動構件的基礎蝕刻掩模303下面 的硅部分被保留，并形成最終的形狀。在最終的形狀中，當校正蝕刻 掩模下面的所有硅都被蝕刻時，進行側部蝕刻。凸出的部分被輕微蝕 刻，并且形成圖3D中的虛線所示的側部蝕刻的部分311。由于校正蝕 刻掩模與基礎蝕刻掩模連接，因此即使制造出最終形狀并且校正蝕刻 掩模下面的硅消失，校正蝕刻掩模的一個端部也與基礎蝕刻掩模連接。
這里，在校正蝕刻掩模307中，通孔351下面的硅已經(jīng)消失。因 此，在校正蝕刻掩模307的通孔351存在的位置處形成穿孔形狀，并在那里形成低強度部分。
低強度部分的結構不局限于校正蝕刻掩模的掩模材料中的通孔的
形式。也可以使用例如圖4、圖5A和圖5B中所示的校正蝕刻掩模的 掩模凹口 152和552的形式，或者使用例如圖6、圖7A和圖7B中所 示的校正蝕刻掩模的掩模材料的厚度減小的部分153和653的形式。 可選地，這些形式可以結合4吏用。
圖4、圖5A和圖5B示出了本發(fā)明的修改的形式，其中低強度部 分由一個或者多個凹口 152和552限定。圖5A和圖5B是放大的視圖， 示出了圖4的校正蝕刻掩模的一部分中的蝕刻處理。對應于圖4中的 那些元件的元件由500系列的標號表示。
當硅基片IOO被浸入到各向異性濕法蝕刻溶液中時，蝕刻按照圖 5A和圖5B中的虛線所示的進行，并且形成最終形狀。同樣在這種情 況下，在最終形狀中，當校正蝕刻掩模下面的所有硅都被蝕刻時，進 行側部蝕刻。凸出的部分被輕微蝕刻，并且形成如圖5D中的虛線所 示的側部蝕刻的部分511。
圖6、圖7A和圖7B示出了本發(fā)明的修改的形式，其中低強度部 分由一個或者多個厚度減小的部分153和653限定。圖7A和圖7B是 放大的視圖，示出了在圖6的校正蝕刻掩模的一部分中的蝕刻處理。 對應于圖6中的那些元件的元件由600系列的標號表示。
當硅基片100浸入各向異性濕法蝕刻溶液時，蝕刻按照圖6A和 圖6B中的虛線所表示的那樣進行，并且形成最終形狀。同樣在這種 情況下，在最終形狀中，當校正蝕刻掩模下面的所有硅被蝕刻時，進 行側部蝕刻。凸出的部分被輕微蝕刻，并且形成如圖7D中的虛線所 示的側部蝕刻的部分611。
下面，說明在具有低強度部分的接合部處切割本發(fā)明的這個實施 方式中的校正蝕刻掩模的掩模材料的處理。由于校正蝕刻掩模需要最 后去除，因此必須執(zhí)行這樣的步驟。當然，如果在蝕刻處理的最后階 段，校正蝕刻掩模已經(jīng)在低強度部分處被分離，則這樣的斷開步驟不 是必要的。關于基礎蝕刻掩模，如果它不產生任何不便，則它可以留在那里?？蛇x地，可以在在額外的蝕刻步驟中去除它，如果該去除需 要的話。校正蝕刻掩?？梢栽诨A蝕刻掩模的去除步驟中一起去除。
關于下面描述的如圖8所示的形式的校正蝕刻掩模，在一些情況下該 校正蝕刻掩模應當在額外的蝕刻步驟中與基礎蝕刻掩模一起去除。
切割蝕刻掩模的一種方法是向位于用于各向異性蝕刻的各向異性 蝕刻溶液內的單晶硅基片提供振蕩運動，使得掩模在形成應力較弱的 低強度部分的接合部處被切割。
第二種方法是向位于用于各向異性蝕刻的各向異性蝕刻溶液內的 單晶硅基片提供旋轉運動，使得掩模在形成應力較弱的低強度部分的 接合部處被切割。
第三種方法是在硅基片的水沖洗期間對單晶硅基片施加水淋浴， 使得掩模在形成應力較弱的低強度部分的接合部處被切割。
第四種方法是在硅基片的干燥期間對單晶硅基片吹氣，使得掩模 在形成應力較弱的低強度部分的接合部處被切割。
第五種方法是向位于用于各向異性蝕刻的各向異性蝕刻溶液內的 單晶硅基片施加超聲振動或者在硅基片的水沖洗期間向單晶硅基片施 加超聲振動，使得掩模在形成應力較弱的低強度部分的接合部處被切 割。
下面，說明本發(fā)明的其他實施方式。
在另 一 種形式中，按照如下方式制造基礎蝕刻掩模和校正蝕刻掩 模。這里，單晶硅基片上的對應于目標形狀(振蕩裝置)的掩模作為 基礎蝕刻掩模，該目標形狀具有至少第一結構(活動構件)和第二結 構(支撐構件)，該第一結構具有突出角部，該第二結構與第一結構相 鄰并且兩者之間具有開口。此外，從第一結構的蝕刻掩模的突出角部 延伸并且與第二結構的蝕刻掩模連接的掩模作為校正蝕刻掩模。同樣， 在這個實施方式中，在掩模形成步驟中，至少在其中校正蝕刻掩模和 第一結構的基礎蝕刻掩模連接的接合部的一部分中形成機械強度局部 減小的低強度部分。此外，校正蝕刻掩?？梢跃哂袕牡谝唤Y構的蝕刻 掩模的突出角部在方向[110上延伸的Y字母的形狀，并且在方向[IOO
15上分叉的校正蝕刻掩模連接到第二結構的蝕刻掩模。 下面參考附圖進行描述。
圖8中所示的校正蝕刻掩模707a、 707b、 707c和707d連接到基 礎蝕刻掩模703的凸出角部，并且它在[110方向上延伸，該[110方向 是硅的晶體取向。另一方面，校正蝕刻掩模的另一個端部710a、 710b、 710c和710d在[100方向上從校正蝕刻掩模707a、 707b、 707c和707d 分叉，并連接到支撐構件701。校正蝕刻掩才莫707a、 707b、 707c和707d 具有連接到活動構件的基礎蝕刻掩模703的突出角部并在一個方向上 延伸的矩形形狀。而且，校正蝕刻掩模707a、 707b、 707c和707d連 接到具有在另一個方向上延伸的矩形形狀的校正蝕刻掩模710a、 710b、 710c和710d。才交正蝕刻掩才莫710a、 710b、 710c和710d全部 連接到支撐構件的基礎蝕刻掩模701。而且，在與校正蝕刻掩模707a、 707b、 707c和707d的每一個的活動構件連接的接合部處，存在至少 一個通孔751a、 752b、 753c和754d。
圖9A和圖9B是圖8的校正蝕刻掩模的一部分的放大視圖。同樣， 在本發(fā)明的這個實施方式中，如圖8所示，在單晶硅基片700上，形 成活動構件的基礎蝕刻掩模703、支撐構件的基礎蝕刻掩模701和彈 性支撐構件的基礎蝕刻掩模702a和702b。而且，形成校正蝕刻掩模， 其連接到活動構件的基礎蝕刻掩模703和支撐構件的基礎蝕刻掩模 701。
如圖9B所示，當硅基片700浸泡在各向異性蝕刻溶液中時，蝕 刻開始，并且，還主要地蝕刻校正蝕刻掩模710a下面的硅。隨著蝕刻 進一步進行，校正蝕刻掩模710a下面的硅基片被蝕刻成如圖9C所示 的那樣，并且校正蝕刻掩模707a下面的硅部分被蝕刻。最終，如圖 9D所示，形成硅穿透的部分720，并且活動構件的基礎蝕刻掩模703 下面的硅部分保留，從而形成最終形狀。在最終形狀中，當校正蝕刻 掩模下面的所有硅都被蝕刻時，進行側部蝕刻。凸出的部分被輕微蝕 刻，并且形成如圖9D中的虛線所示的側部蝕刻的部分711。由于校正 蝕刻掩模與基礎蝕刻掩模連接，即使制造出最終形狀并且校正蝕刻掩模下面的硅消失，校正蝕刻掩模的相反的端部也連接到基礎蝕刻掩模。
這里，在校正蝕刻掩模707a中，通孔751a下面的硅已經(jīng)消失。 因此，在校正蝕刻掩模707a的通孔751a存在的位置處形成穿孔形狀， 并在那里形成低強度部分。這里，低強度部分與圖1實施方式的校正 蝕刻掩模的低強度部分類似，在圖1實施方式中低強度部分僅連接到 活動構件。即，不僅可以通過形成在校正蝕刻掩模的掩模材料中的通 孔提供低強度部分，而且也可以通過校正蝕刻掩模的凹口或者通過校 正蝕刻掩模的厚度減小的部分提供低強度部分?？蛇x地，可以通過它 們的結合提供低強度部分。
圖11、圖12A和圖12B示出了本發(fā)明的修改的形式，其中低強 度部分由至少一個凹口 752限定。圖12A和12B是放大視圖，示出了 圖11的校正蝕刻掩模的一部分中的蝕刻處理。
當硅基片700浸入到各向異性濕法蝕刻溶液中時，蝕刻按照圖 12A和圖12B中的虛線表示的那樣進行，并且形成最終形狀。同樣， 在這種情況下，在最終形狀中，當校正蝕刻掩模下面的所有硅都被蝕 刻時，進行側部蝕刻。凸出的部分被輕微蝕刻，并且形成如圖12D中 的虛線所示的側部蝕刻的部分711。
圖13、圖14A和圖14B示出了本發(fā)明的修改的形式，其中低強 度的部分由至少一個厚度減小的部分753限定。圖14A和圖14B是放 大視圖，示出了圖13的校正蝕刻掩模的一部分中的蝕刻處理。
當硅基片700浸入各項異性濕法蝕刻溶液中時，蝕刻按照圖14A 和圖14B中的虛線表示的那樣進行，并且形成最終形狀。同樣，在這 種情況下，在最終形狀中，當校正蝕刻掩模下面的所有硅都被蝕刻時， 進行側部蝕刻。凸出的部分被輕微蝕刻，并且形成如圖14D中的虛線 所示的側部蝕刻的部分711。
同樣，在本發(fā)明的這個形式中，在形成有低強度部分的接合部處 的切割處理類似于僅與活動構件連接的校正蝕刻掩模。但是，在本發(fā) 明的這個實施方式中，存在不具有低強度部分的接合部。下面描述這 種情況的影響。
17圖IOA至圖IOC是圖8的Al-A2的剖視圖。這里，在硅基片700 的兩個表面上均形成掩模圖案。圖IOA是其上形成蝕刻掩模的硅基片 的剖視圖。圖IOB是蝕刻完成時的硅基片700的剖視圖。如圖IOB所 示，當蝕刻完成時，才交正蝕刻掩才莫707a、 707b、 707e、 707f、 710a、 710b、 710e和710f下面的硅已經(jīng)被蝕刻。這樣，具有低強度部分751a、 751b、 751e和751f的校正蝕刻掩模處于就像單側支撐狀態(tài)的一種狀 態(tài)。從而，校正蝕刻掩模在低強度部分處非常容易被破壞。此外，校 正蝕刻掩模下面的硅已經(jīng)消失，并且那里沒有硅基片。另外，校正蝕 刻掩模的厚度非常薄，是亞微米級的。因此，校正蝕刻掩模能夠非常 容易地破壞。此外，由于掩模材料中存在在薄膜形成期間產生的殘余 應力，因此在硅基片被蝕刻后，由于該應力，校正蝕刻掩模能夠非常 容易地變形。在圖IOA至圖10C中，表示為701a、 701b、 701e、 701f、 703a和703b的是珪基片700的頂表面和底表面上的基礎蝕刻掩模。
如果如圖10 C所示校正蝕刻掩模在蝕刻處理期間被破壞并粘到待 蝕刻的硅部分上，則粘附的硅會由于蝕刻而消失。如果它沉積在另一 蝕刻掩模上，則掩模厚度在被破壞的掩模材料沉積的部分處會變成兩 倍。這可能導致的是，在分離蝕刻掩模的處理中，掩模材料殘留在厚 度較大的部分處，或者必須花費兩倍的分離處理時間。如果分離時間 變長，可能的是也成形硅部分。因此，非常有可能的是，最終形狀不 同于目標形狀。
本發(fā)明的這個實施方式中的結構制造方法使用校正蝕刻掩模，并 且在校正蝕刻掩模的掩模材料中預先形成非常易碎的低強度部分。利 用這種布置，在基于使用各向異性蝕刻溶液的蝕刻形成目標形狀的處 理中，在校正蝕刻掩模的掩模材料的所有低強度部分處容易發(fā)生掩模 的分離或者斷開。但是，由于低強度部分形成在與活動構件的基礎蝕 刻掩模連接的接合部處，因此即使發(fā)生這樣的掩模分離或者斷開，校 正蝕刻掩模也不容易粘到目標形狀的活動構件上。從而，顯著降低了 應當精確形成為目標形狀的活動構件受到當掩模分離或者斷開發(fā)生時 校正蝕刻掩模材料的粘附的影響的可能性。圖IOC示出了這種情況。
18這樣，能夠顯著降低其中嚴格要求幾何精度的重要部分具有不同 于目標形狀的形狀的可能性，因此，可以降低結構的缺陷產品比例。 換句話說，在本發(fā)明的這個實施方式中，校正蝕刻掩模設置有低強度 部分，以增加即使校正蝕刻掩模在蝕刻處理期間被破壞也不會對活動 構件產生不利影響的可能性。
上述內容同樣地適用于僅連接到活動構件的校正蝕刻掩模，并且 也適用于連接到活動構件和支撐構件兩者的校正蝕刻掩模。即，只要 在校正蝕刻掩模連接到活動構件的基礎蝕刻掩模的接合部處形成低強 度部分，在這兩種情況下均可以降低缺陷產品比例。
上述實施方式可以具有這種形式的結構，即基礎蝕刻掩模和校正 蝕刻掩模形成在單晶硅基片的兩個表面上，其中在每個表面上，基礎 蝕刻掩模和校正蝕刻掩模均具有相同的形狀，并且沿縱向方向相互對 齊。利用這種方法，可以在基片的兩個表面上形成相同形狀的結構。 在那種情況下，雖然兩個表面上均存在校正蝕刻掩模從而校正蝕刻掩 模斷裂的可能性在一定程度上增加，但是與傳統(tǒng)的例子相比，缺陷產 品比例仍會降低。
此外，按照上述實施方式的結構制造方法，可以生產包括支撐構 件、活動構件、彈性支撐構件以及用于驅動活動構件的驅動裝置的振 蕩器裝置，其中該彈性支撐構件用于將活動構件彈性地連接到支撐構
件，以繞振蕩軸線振蕩。在那種情況下，如圖2B所示的磁性材料205 和導電線圏206可以構成驅動裝置。由于可以降低按照這個制造方法 生產的振蕩器裝置的缺陷產品比例，因此可以提供比較便宜的振蕩器 裝置。
此外，光學偏轉元件可以安裝在振蕩器的活動構件單元上，以提 供光學偏轉器。在這種光學偏轉器中，入射光通過圖2B中所示的反 射表面204偏轉地反射。由于減小了光學偏轉器的缺陷產品比例，因 此可以提供便宜的光學偏轉器。
此外，在光學儀器例如圖像形成裝置中，其中包括光源、上述的 光學偏轉器和要照射的物體例如感光鼓，并且來自光源的光線被偏轉，使得至少一部分光線入射到要照射的物體上。由于使用了便宜的光學 偏轉器，因此可以提供比較便宜的光學儀器。
此外，本發(fā)明的一個實施方式提供了一種光掩模，即由熔融的石 英等制成的工具，該工具在作為基于各向異性蝕刻的蝕刻處理的預處 理的光刻處理中使用，用于形成本發(fā)明的校正蝕刻掩模。
參考圖8、 2A、 2B、 9A和9B，說明第二工作實施例的結構制造 方法。圖8是示出了本工作實施例的光學偏轉器的蝕刻掩模的俯視圖。 圖9A和圖9B是圖8的校正蝕刻掩模的放大視圖，用于說明本工作實 施例的蝕刻掩模。第二工作實施例的結構和光學偏轉器的驅動方法基 本上與第一工作實施例的光學偏轉器相同。
在本工作實施例的制造方法中，在單晶硅基片700的兩個表面上 通過LPCVD方法形成厚度約為2000埃的氮化硅薄膜層。由于氮化硅 薄膜對氫氧化鉀溶液具有較高的抵抗，當硅基片IOO通過各向異性蝕 刻溶液蝕刻時，它不會消失。然后，通過光刻在單晶硅基片100的兩 個表面上形成圖案，以提供圖8中所示的蝕刻掩模圖案。然后，通過 使用氫氧化鉀溶液(30%比重)蝕刻被形成圖案的單晶硅基片，該氬 氧化鉀溶液是各向異性蝕刻溶液，并被加熱到IIO攝氏度。在完成蝕 刻后，氮化硅薄膜通過干蝕刻分離，該氮化硅薄膜是蝕刻掩模。最后 形成提供反射表面204的鋁層，由此形成如圖2A中所示的最終形狀。
在這個工作實施例的結構制造方法中，如圖8所示，校正蝕刻掩 才莫707a、 707b、 707c和707d連接到活動構件703的突出角部。另一 方面，校正蝕刻掩才莫的其他端部710a、 710b、 710c和710d連接到支 撐構件701。校正蝕刻掩模707a、 707b、 707c和707d具有連接到活 動構件的基礎蝕刻掩模703的凸出角部并在一個方向上延伸的矩形形 狀。校正蝕刻掩模707a、 707b、 707c和707d也連接到具有在不同于剛才那些的方向上延伸的矩形形狀的校正蝕刻掩模710a、 710b、 710c 和710d。分叉的校正蝕刻掩才莫710a、 710b、 710c和710d均連接到支 撐構件的基礎蝕刻掩模。此外，在與每一個校正蝕刻掩模703的活動 構件連接的接合部處存在至少一個通孔751a、 752b、 753c和754d。
本工作實施例的蝕刻處理與參考圖9A和圖9B在前述實施方式中 描述的那個是一樣的。如上所述，由于校正蝕刻掩模在它的所有端部 處與基礎蝕刻掩模連接，因此即使制造出最終形狀并且校正蝕刻掩模 下面的硅消失，校正蝕刻掩模的端部也會連接到基礎蝕刻掩模。這里， 在校正蝕刻掩模中，由于通孔下面的硅已經(jīng)消失，因此在形成通孔351 的位置處具有穿孔形狀。因此，形成低強度部分。切割方法與校正蝕 刻掩模僅連接到活動構件的情況類似。如上所述存在幾種用于在校正 蝕刻掩模的低強度部分處斷開校正蝕刻掩模的掩模材料的方法。但是， 由于在這個工作實施例中，校正蝕刻掩模甚至在不具有低強度部分的 端部部分處也連接到基礎蝕刻掩模，因此在一些情況下，不容易通過 切割去除。但是，即使它不能被完全地去除，在形成最終形狀后，氮 化硅薄膜也可以通過干蝕刻分離，通過干蝕刻能夠去除所有氮化硅薄 膜，其中氮化硅薄膜是包括校正蝕刻掩模的蝕刻掩模。為了容易分離， 校正蝕刻掩模的所有接合部均可以設置有低強度部分，例如通孔。
根據(jù)本工作實施例的結構的制造方法的有益效果基本上與參考圖
IO描述的工作實施例的效果相同。同樣，在這個工作實施例中，校正 蝕刻掩模不容易粘到目標形狀的活動構件上，并且顯著降低了形成不 同于目標形狀的形狀的缺陷產品的比例。 [工作實施例3
圖15是用于說明利用上述的光學偏轉器的光學儀器的工作實施 例的簡圖。這里，圖像形成裝置示出為光學儀器。在圖15中，標示為 803的是本發(fā)明的光學偏轉器。在這個工作實施例中，它一維地掃描 入射光線，標示為801的是激光源，標示為802的是透鏡或者透鏡組， 標示為804的是記錄透鏡或者透鏡組，標示為805的是鼓狀的感光構 件，標示為806的是掃描焦點。
23來自光源的光線關于光線的偏轉掃描的定時進行強度調制，并且
它通過光學偏轉器803被一維地掃描。然后，通過記錄透鏡804，掃 描激光束在感光構件805上形成圖像。感光構件805被充電裝置(未 示出)均勻地充電。當利用光線掃描感光構件表面時，在被光線掃描 的部分上形成靜電潛像。
然后，通過顯影裝置(未示出)在靜電潛像的成像部分上形成調 色劑圖像。然后，調色劑圖像轉印并定影到紙片(未示出)上，由此 在紙片上產生圖像。
這里，由于圖像形成裝置使用本發(fā)明的能夠以降低的缺陷產品比 例制造的光學偏轉器，因此可以提供比較便宜的圖像形成裝置。
本發(fā)明的光學偏轉器可以應用到任何其他的光學儀器，并且在這 些裝置中，它可以用于偏轉來自光源的光束，并使光束的至少一部分 入射到要照射的構件上。這種光學儀器的例子是例如激光束打印機、 圖像顯示單元的圖像形成裝置和例如條形碼讀取器的機械裝置，其中 光束應當^皮掃描。
雖然參考這里公開的結構描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于所 述的細節(jié)，本申請意在于覆蓋在所附權利要求的范圍內或者改進目的 范圍內的任何改型和變化。
權利要求
1、一種制造結構的方法，包括用于在單晶硅基片上形成基礎蝕刻掩模和校正蝕刻掩模的掩模形成步驟，所述基礎蝕刻掩模對應于目標形狀，所述校正蝕刻掩模具有連接到所述基礎蝕刻掩模的接合部處；以及用于通過基于各向異性蝕刻法蝕刻所述硅基片而形成所述目標形狀的目標形狀形成步驟；其中，在所述掩模形成步驟中，至少在所述校正蝕刻掩模的接合部的一部分中形成低強度部分，在所述低強度部分中機械強度局部降低。
2、 一種制造結構的方法，包括用于在單晶硅基片上形成基礎蝕刻掩模和校正蝕刻掩模的掩模形 成步驟，其中所述基礎蝕刻掩模對應于目標形狀，所述目標形狀具有 至少第一結構和第二結構，所述第一結構具有突出的角部，所述第二 結構與所述第一結構鄰接，并且所述第一結構和第二結構之間插設有 開口 ，所述校正蝕刻掩模從所述第 一 結構的蝕刻掩模的所述突出的角 部延伸，并連接到所述第二結構的蝕刻掩模；以及用于通過對具有所述基礎蝕刻掩模和所述校正蝕刻掩模的所述硅 基片進行各向異性蝕刻而形成所述目標形狀的目標形狀形成步驟；其中，在所述掩模形成步驟中，至少在所述第一結構的基礎蝕刻 掩模與所述校正蝕刻掩模的連接的接合部的 一 部分中形成低強度部 分，在所述低強度部分中機械強度局部降低。
3、 一種根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述校正蝕刻掩模具有 Y形狀的形式，其中所述校正蝕刻掩模從所述第一結構的蝕刻掩模的 突出的角部在方向[110上延伸，并且其中在方向[IOO]上分叉的各個校 正蝕刻掩模與所述第二結構的蝕刻掩模連接。
4、 一種根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述目標形狀形成步驟 包括在形成校正蝕刻掩模的部分中去除所述硅基片的步驟。
5、 一種根據(jù)權利要求2所述的方法，還包括用于在形成所述低強 度部分的接合部處切割校正蝕刻掩模的斷開步驟。
6、 一種根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述低強度部分通過(i) 一個或者更多個通孔、(ii) 一個或者更多個狹槽和(iii) 一個或者更 多個厚度較薄的部分中的至少一種提供。
7、 一種根據(jù)權利要求5所述的方法，其中在所述斷開步驟中，所 述校正蝕刻掩模在形成所述低強度部分的接合部處被切割，所述切割 基于(i)使位于用于各向異性蝕刻的各向異性蝕刻溶液中的所述硅基 片振蕩運動、(ii)使位于用于各向異性蝕刻的各向異性蝕刻溶液中的 所述硅基片旋轉運動、(iii)在所述硅基片的水沖洗期間向所述硅基片 施加水淋浴、(iv )在所述硅基片的干燥期間向所述硅基片吹氣以及(v )聲振動或者在所述硅基片的水沖洗期間向所述硅基片施加超聲振動中 的至少一種完成。
8、 一種具有蝕刻掩模的硅基片，包括 單晶硅基片；對應于目標形狀并形成在所述單晶硅基片上的基礎蝕刻掩模； 具有連接到所述基礎蝕刻掩模的接合部并形成在所述單晶硅基片上的校正蝕刻掩模；具有局部降低的機械強度的低強度部分，所述低強度部分形成在所述校正蝕刻掩模的所述接合部的至少 一部分中。
9、 一種振蕩器裝置，包括 支撐構件；相對于所述支撐構件以能夠移動的方式被支撐的活動構件； 彈性支撐構件，所述彈性支撐構件用于將所述活動構件彈性地連 接到所述支撐構件，以繞振蕩軸線振蕩運動；以及 用于驅動所述活動構件的驅動構件，其中，所述振蕩器裝置是按照權利要求2中記載的制造方法制造的。
10、 一種光學偏轉器，包括 如權利要求9中記載的振蕩器裝置；以及 設置在所述活動構件上的光學偏轉元件。
11、 一種光學儀器，包括 如權利要求10中記載的光學偏轉器；其中，所述光學偏轉器構造成偏轉來自光源的光束，使得所述光 束的至少 一部分入射到要照射的物體上。
全文摘要
提供一種基于各向異性蝕刻制造結構的方法，包括用于在單晶硅基片上形成基礎蝕刻掩模和校正蝕刻掩模的掩模形成步驟，所述基礎蝕刻掩模對應于目標形狀，所述校正蝕刻掩模具有連接到所述基礎蝕刻掩模的接合部；以及用于通過基于各向異性蝕刻方法蝕刻所述硅基片而形成所述目標形狀的目標形狀形成步驟；其中，在所述掩模形成步驟中，至少在所述校正蝕刻掩模的接合部的一部分中形成低強度部分，在所述低強度部分中機械強度局部降低。還提供一種具有蝕刻掩模的硅基片。
文檔編號G02B26/08GK101462692SQ20081018851
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權日2007年12月19日
發(fā)明者堀田薰央, 瀨戶本豐, 虎島和敏, 野口薰 申請人:佳能株式會社