(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体（２０）と、ミラー素子（２３、２７）と、前記ミラー素子（２３、２７）を前記本体（２０）に対して柔軟に支持するように適合されたバネ構造（２８ａ、２９ａ）とを備える微小光学電気機械走査デバイスであって、
前記ミラー素子は、ミラー基部（２３）上の反射平面からなるミラー（２４）を含み、静止時の前記ミラー（２４）の平面の方向が、第１の方向であり、
前記本体（２０）は、前記ミラー素子を少なくとも部分的に囲んでおり、前記本体（２０）の表面は、前記ミラー（２４）の平面と位置合わせされており、前記ミラー（２４）は、前記本体（２０）の表面から間隙（２６）によって分離されており、
前記ミラー素子は２つ以上の台座（２７）を有し、
前記バネ構造は撓みバネ（２８ａ）を有し、各撓みバネ（２８ａ）は、第１の接続点（２１）を通じて前記本体（２０）に接続し、かつ、第２の接続点（２２）を通じて１つの台座（２７）に接続し、
各台座（２７）は前記第２の接続点（２２）と、前記ミラー基部（２３）における前記ミラー（２４）と反対側の第３の接続点（２０２）との間に延伸し、
各台座（２７）は、前記第１の方向に対して垂直な方向において、前記第２の接続点（２２）と前記第３の接続点（２０２）との間隔を維持できる剛体であり、
前記バネ構造は、前記撓みバネの各々において、前記撓みバネの前記第２の接続点（２２）を、少なくとも前記第１の方向に対して垂直な方向に移動させる変位を引き起こすように適合された圧電トランスデューサ（２９ａ）を有し、
前記撓みバネ（２８）の各々は、前記ミラー（２４）の表面領域の中および下に配置し、前記ミラー（２４）と面的な重なりがゼロにならず
前記ミラー基部（２３；４３；５３）は、前記第１の方向に対して垂直な前記方向に前記ミラー基部を前記撓みバネの高さを越えて傾動することを可能にするための、前記ミラー基部における撓みバネの突出の少なくとも一部分を各々が囲む切欠（４１；５１）をさらに有する、微小光学電気機械走査デバイス。
【請求項２】
前記圧電トランスデューサ（２９ａ）が、前記圧電薄膜層が前記ミラー（２４）と面的な重なりがゼロにならないように、前記撓みバネ（２８ａ）の一方の側に圧電材料からなる圧電薄膜層を少なくとも１つ有することを特徴とする、請求項１に記載の微小光学電気機械デバイス。
【請求項３】
前記圧電トランスデューサ（２９ａ）が、前記圧電材料に電圧を誘起させる、導電材料膜および圧電材料膜の積層体を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の微小光学電気機械デバイス。
【請求項４】
前記バネ構造が、圧電トランスデューサ（２９ａ、２９ｂ）を有する一対の撓みバネ（２８ａ、２８ｂ）を有し、前記２つの撓みバネ（２８ａ、２８ｂ）は各々対向するように配置され、反対の極性を有する対向する前記撓みバネ（２８ａ、２８ｂ）の前記圧電トランスデューサ（２９ａ、２９ｂ）の励起に伴い、前記ミラー（２４）が旋回軸の周りに傾動することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の微小光学電気機械デバイス。
【請求項５】
前記バネ構造が、圧電トランスデューサを有するＮ個の撓みバネ（３７）を含み、前記Ｎ個の撓みバネ（３７）は旋回点を対称に囲み、３６０／Ｎ度の位相差がある電圧を用いて、対向する前記撓みバネ（３７）の前記圧電トランスデューサの励起に伴い、前記ミラー（２４）が前記旋回点の周りに傾動することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の微小光学電気機械デバイス。
【請求項６】
前記第１の方向における、前記第３の接続点から前記旋回軸または前記旋回点までの距離が、前記旋回軸または前記旋回点から前記ミラー（２４）の縁部までの距離の半分未満であることを特徴とする、請求項４または５に記載の微小光学電気機械デバイス。
【請求項７】
前記第１の方向における、前記第３の接続点から前記旋回軸または前記旋回点までの距離（ｒ）が、前記旋回軸または前記旋回点から前記ミラー（２４）の縁部までの距離（Ｒ）の１０倍未満であることを特徴とする、請求項４または５に記載の微小光学電気機械デバイス。
【請求項８】
前記撓みバネ（７８）が２つ以上の撓み部を有し、２以上の方向に可撓性をもたらすことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の微小光学電気機械デバイス。
【請求項９】
前記ミラー基部の動きの望ましくない様態を防止するように適合されたさらなるバネ構造（７１；８１）を特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の微小光学電気機械デバイス。
【請求項１０】
前記さらなるバネ構造（７１；８１）が一対のねじりバネを有し、各ねじりバネは、前記ミラー基部（２３）から前記旋回軸に沿って前記本体（２０）へと延伸することを特徴とする、請求項９に記載の微小光学電気機械デバイス。
【請求項１１】
本体と、ミラー素子と、前記ミラー素子を前記本体に対して柔軟に支持するように適合されたバネ構造とを備える微小光学電気機械デバイスの製造方法であって、
前記ミラー素子および前記本体素子のためのキャビティを第１のシリコンウェハ内に作成し、ここで、前記ミラー素子はミラー基部と、前記ミラー基部から延伸する２つ以上の台座とを有し、
前記第１のシリコンウェハ上に第２のシリコンウェハを接合し、
前記第２のシリコンウェハからバネ素子層を作成し、
前記第２のシリコンウェハの前記バネ素子層の上に、前記台座の各々のための圧電トランスデューサを堆積し、
前記ミラー素子上の反射平面でミラーが構成され、前記ミラーが前記本体から間隙によって分離されるように、前記第１のシリコンウェハ内に１つ以上の開口部を作成することによって、前記デバイスの前記本体から前記ミラー素子を分離し、
撓みバネの各々が前記ミラーの表面領域の中および下に位置し、前記ミラーと面的な重なりがゼロにならないように、前記第２のシリコンウェハ内に１つ以上の開口部を作成することによって、前記台座の各々のための撓みバネを形成し、
前記ミラー素子に、静止時の前記ミラーの平面の方向である第１の方向に対して垂直な方向に前記ミラー基部を前記撓みバネの高さを越えて傾動することを可能にするための、前記ミラー素子における前記突出の少なくとも一部分を囲む切欠をさらに形成する工程に、
キャビティ・シリコン・オン・インシュレータ工程を適用することを含む、微小光学電気機械デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小光学電気機械デバイスに関し、特に、独立請求項のプリアンブルに定義されている微小光学電気機械デバイスおよび微小光学電気機械デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光線を反射させるためのミラーがＭＥＭＳ技術に基づいて開発されている。走査ミラーにおいて、反射方向は、時間関数として変化させることができる。走査ミラーは、光線を、一次元又は二次元において一定範囲の方向に向けることができる。また、走査ミラーは、一定範囲の方向からの光を、良好な角度精度および分解能で収光するために使用することもできる。一定の角度範囲にわたる走査動作は、ミラーを一定の角度に傾け、この角度を時間関数として変化させることによって得られる。これは周期的または揺動的に行われることが多い。高い走査角度振幅を得るために、ミラーは、共振モードで操作することができる。共振ミラーは、バネによって支持することができる。ミラーの回転慣性およびバネ力が、機械共振器を形成する要素である。そのような走査ミラーには、たとえば、コードスキャナ、走査ディスプレイ、ならびに、レーザ測距およびイメージングセンサ（ライダ）等いくつかの用途がある。
【０００３】
シリコンウェハは走査ミラーの優れた原料であることが認識されている。なぜなら、シリコンウェハは高度に研磨された形態で利用可能であり、かつ、軽量で、同シリコンウェハに対して優れたバネを製造することで共振モードにおける動作を可能にするためである。初期のシリコン走査ミラーは、電磁力を利用して走査運動を励起していた。これらのミラーは、可動部にカレントループを有しており、永久磁石がミラーデバイスの本体に取り付けられていた。静電アクチュエーションを用いた後発のミラーが開発されており、これらのミラーは、大型の永久磁石を必要としなかった。米国特許第８３０５６７０号明細書は、最新の静電駆動走査ミラーの一例である。
【０００４】
図１ａ〜図１ｃは、従来の静電駆動ミラーの基本原理を示している。図１ａは、ミラー１２が静止位置にあるデバイスの断面図である。図１ｂはミラー１２が傾動したときの断面図を示し、図１ｃはデバイスの上面図を示す。ミラー１２に、可動櫛歯電極１４が取り付けられる。第１の固定櫛歯電極１５、および、任意の第２の固定櫛歯電極１６がミラーデバイスの不動本体（図示せず）に取り付けられる。ミラーは、ねじりバネ１７によってミラー本体に吊設される。
【０００５】
可動櫛歯電極と固定櫛歯電極との間に電圧が印加され、ミラーを傾動させる力が垂直方向に発生するよう制御される。この力は、印加電圧の２乗に比例し、かつ、電極間の距離の逆数の２乗に比例する。このような静電駆動トランスデューサを駆動するために、２００Ｖまでの電圧が使用される。
【０００６】
高電圧が必要とされることに加えて、静電アクチュエータには、走査ミラーに使用されるときに他の制約がある。大きい力を得るためには、電極間の距離を可能な限り小さくしなければならない。実際には、この距離は、材料の厚さ、および、電極の製造に使用されるエッチング方法の最大アスペクト比により制限される。実際には、実際的な最大のアスペクト比は５０：１未満である。所与のアスペクト比について、電極間の距離が可能な限り小さくされる場合に、力は最大化される。たとえば、この距離が２μｍであるよう選択された場合、電極の高さは、現実的なエッチングプロセスで１００μｍ以下になる。
【０００７】
ミラーの必要とされるサイズおよび必要とされる走査角度は、用途に応じて決まる。ライダのためのミラーは、効率的に収光するために非常に大きくなければならず、必要とされる角度も大きくなる。例えば、ＥＵ出資のＭｉｎｉＦａｒｏｓプロジェクトにおける自動車用ライダについて、直径７ｍｍおよび±１５度の走査角度が目標値として提示されている。この直径および角度では、ミラーの縁部は静止位置から±９００μｍずれる。電極の高さが１００μｍである場合、電極の重なりは、力が発生しない時間のうち概ね９０％にわたってゼロになる。したがって、静電駆動は、大きな振幅を励起するには非常に非効率である。
【０００８】
製造上の理由、および、必要とされる振幅が大きいことに起因して、従来、静電トランスデューサはミラーの周縁に配置されている（米国特許第８３０５６７０号明細書など）。これによって、ミラーデバイスのサイズが増大し、ミラーの回転慣性も増大するため、より大きい力によって補償されなければならない。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、所与の構成素子面積寸法において、大きな単一の可動ミラー面、および、上記ミラー面の大きい傾斜角度を提供すると同時に、従来の構成の少なくとも１つの問題を回避または軽減する微小光学電気機械デバイス構造を提供することである。本発明の目的は、独立請求項に記載の微小光学電気機械構造およびその製造方法によって達成される。
【００１０】
特許請求の範囲では、本体と、ミラー素子と、ミラー素子を本体に対して柔軟に支持するように適合されたバネ構造とを備える微小光学電気機械走査デバイスを定義している。ミラー素子は、ミラー基部上の反射平面からなるミラーを有し、静止時のミラーの平面方向が、第１の方向である。本体は、ミラー素子から少なくとも間隙によって分離されており、ミラー素子を少なくとも部分的に囲んでいる。ミラー素子は、２つ以上の台座を有し、バネ構造は撓みバネを有し、各撓みバネは、第１の接続点を通じて本体に接続し、かつ、第２の接続点を通じて１つの台座に接続する。各台座は第２の接続点と、ミラー基部におけるミラーと反対側の第３の接続点との間に延伸する。各台座はまた、第１の方向に対して垂直な方向において、第２の接続点と第３の接続点との間の非ゼロ距離を剛直に維持するように適合される。バネ構造は、撓みバネの各々において、撓みバネの第２の接続点を、少なくとも第１の方向に対して垂直な方向に移動させる変位を引き起こすように適合された圧電トランスデューサを有する。
【００１１】
一態様においては、圧電トランスデューサが、撓みバネの一方の側に圧電材料からなる圧電薄膜層を少なくとも１つ有する。
【００１２】
一態様においては、圧電トランスデューサが、圧電材料に電圧を誘起させる、導電材料膜および圧電材料膜の積層体を有する。
【００１３】
一態様においては、撓みバネの各々が、圧電薄膜層がミラーと面的な重なりがゼロにならないように形成されたミラーの表面領域の中および下に位置する。
【００１４】
一態様においては、本体の表面はミラーの平面と位置合わせされ、ミラーは間隙によって、本体の表面から分離される。
【００１５】
一態様においては、バネ構造が、圧電トランスデューサを有する一対の撓みバネを有する。２つの撓みバネは各々対向するように配置され、反対の極性を有する対向する撓みバネの圧電トランスデューサの励起に伴い、ミラーが旋回軸の周りに傾動する。
【００１６】
一態様においては、バネ構造が、圧電トランスデューサを有するＮ個の撓みバネを有し、Ｎ個の撓みバネは旋回点を対称に囲み、３６０／Ｎ度の位相差がある電圧を用いて、対向する撓みバネの圧電トランスデューサの励起に伴い、ミラーが旋回点の周りに傾動する。
【００１７】
一態様においては、第１の方向における、第３の接続点から旋回軸または旋回点までの距離が、旋回軸または旋回点からミラーの縁部までの距離の半分未満である。
【００１８】
一態様においては、第１の方向における、第３の接続点から旋回軸または旋回点までの距離（ｒ）が、旋回軸または旋回点からミラーの縁部までの距離（Ｒ）の１０倍未満である。
【００１９】
一態様においては、本体とミラー基部との間の間隙が、第１の方向に対して垂直な方向にミラー基部を撓みバネの高さを越えて傾動することを可能にするための、ミラー基部からの切欠をさらに有する。
【００２０】
一態様においては、撓みバネが２つ以上の撓み部を有し、２以上の方向に可撓性をもたらす。
【００２１】
一態様においては、さらなるバネ構造が、ミラー基部の動きの望ましくない様態を防止するように適合される。
【００２２】
一態様において、さらなるバネ構造が一対のねじりバネを有し、各ねじりバネは、旋回軸に沿ってミラー基部から本体へと延伸する。
【００２３】
特許請求の範囲ではまた、本体と、ミラー素子と、ミラー素子を本体に対して柔軟に支持するように適合されたバネ構造とを備える微小光学電気機械デバイスの製造方法を定義している。当該方法は、ミラー素子および本体素子のためのキャビティを第１のシリコンウェハ内に作成し、ここで、ミラー素子がミラー基部と、ミラー基部から延伸する２つ以上の台座とを有し、第１のシリコンウェハ上に第２のシリコンウェハを接合し、第２のシリコンウェハからバネ素子層を作成し、第２のシリコンウェハのバネ素子層の上に、各台座のための圧電トランスデューサを堆積し、第２のシリコンウェハ内に１つ以上の開口部を作成することにより、各台座のための撓みバネを形成し、第１のシリコンウェハ内に１つ以上の開口部を作成することにより、デバイスの本体からミラー素子を分離する工程に、キャビティ・シリコン・オン・インシュレータSOI工程を適用することを含む。
【００２４】
本発明のさらなる利点を、以下の実施形態によってより詳細に説明する。
【００２５】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態についてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１ａ】図１ａは、従来の静電駆動ミラーの基本原理を示す図である。
【図１ｂ】図１ｂは、従来の静電駆動ミラーの基本原理を示す図である。
【図１ｃ】図１ｃは、従来の静電駆動ミラーの基本原理を示す図である。
【図２】改善された微小光学電気機械構造の一実施形態を示す図である。
【図３】２方向に走査することができるミラーを支持するために互いに対して１２０度の角度にある３つのバネを有する一実施形態を示す図である。
【図４】４つのバネがそれぞれ対応する台座に取り付けられている一実施形態における切欠を示す図である。
【図５】３つのバネがそれぞれ対応する台座に取り付けられている一実施形態における切欠を示す図である。
【図６ａ】図６ａは、微小光学電気機械デバイスの製造工程の一実施形態を示す図である。
【図６ｂ】図６ｂは、微小光学電気機械デバイスの製造工程の一実施形態を示す図である。
【図６ｃ】図６ｃは、微小光学電気機械デバイスの製造工程の一実施形態を示す図である。
【図６ｄ】図６ｄは、微小光学電気機械デバイスの製造工程の一実施形態を示す図である。
【図６ｅ】図６ｅは、微小光学電気機械デバイスの製造工程の一実施形態を示す図である。
【図６ｆ】図６ｆは、微小光学電気機械デバイスの製造工程の一実施形態を示す図である。
【図６ｇ】図６ｇは、微小光学電気機械デバイスの製造工程の一実施形態を示す図である。
【図７】その他のバネ構造および安定化素子を有する一実施形態を示す図である。
【図８】その他のバネ構造および安定化素子を有する他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の実施形態は例示である。本明細書では、「一（ａｎ）」実施形態、「１つの（ｏｎｅ）」実施形態、または「いくつかの（ｓｏｍｅ）」実施形態を参照している場合があるが、これは必ずしも、そのような各参照が同じ１又は複数の実施形態に対するものであること、または、その特徴が単一の実施形態のみに適用されることを意味するものではない。異なる実施形態の単一の特徴を組み合わせて、さらなる実施形態をもたらすことができる。
【００２８】
以下、本発明の特徴について、本発明の様々な実施形態を実施することができるデバイスアーキテクチャの簡単な一例を用いて説明する。実施形態を説明するために関連する要素のみを詳細に説明する。当業者に一般的に知られている微小光学電気機械構造の様々な実施態様については、本明細書で具体的に説明しない場合がある。
【００２９】
図２は、改善された微小光学電気機械構造の一実施形態を示す。微小光学電気機械デバイスは、本体２０と、ミラー素子２３、２７と、ミラー素子２３、２７を本体２０に対して柔軟に支持するように適合されたバネ構造２８ａ、２８ｂとを備える。図２に示すように、本体２０は、ミラー素子を囲んでおり、ミラー素子から少なくとも間隙２６によって分離される。つまり、断面において、本体が、内部に横向きに閉じられた空間、または一部開放された空間を形成し、それによって、断面的に、本体がミラー素子を少なくとも部分的に囲んでいる。
【００３０】
ミラー素子は、平面反射面からなるミラー２４を備える。ミラー素子を囲む本体２０の表面を、ミラー２４と位置合わせすることができる。バネ構造２８ａ、２８ｂは、バネ構造内で変位を引き起こす圧電トランスデューサ２９ａ、２９ｂを少なくとも１つ備えており、これにより、当該バネ構造が支持するミラー素子を移動させる。図２は、ミラー素子２３、２７を支持するバネ２８ａ、２８ｂ上に、薄膜圧電駆動トランスデューサ２９ａ、２９ｂが形成される一例を示している。圧電駆動トランスデューサ２９ａ、２９ｂは、従来の静電トランスデューサよりもはるかに低い電圧において強い力を発生し、ミラーの動きにかかわらず、１００％の時間駆動する。圧電薄膜トランスデューサ２９ａ、２９ｂは、圧電材料に電圧を印加することにより、印加される電圧の極性に応じて材料の伸縮を引き起こす導電膜および圧電膜の積層体から構成することができる。バネの一面におけるこの伸縮により、バネが上方Ｕまたは下方Ｄに撓む。
【００３１】
静電櫛歯トランスデューサと異なり、微小光学電気機械デバイスでは、バネ上の圧電トランスデューサは、ミラー２４の反射面とは反対の側に形成することができる。それゆえ、圧電トランスデューサは、少なくとも部分的に、またはさらには主に、ミラー２４と同じ表面積を占めることができる。言い換えれば、圧電薄膜層２９ａ、２９ｂは、ミラーと面的な重なりがゼロではないため、実際に、ミラー２４が配置される面の表面積がトランスデューサを配置することによってさらに増えることはない。図２において、バネ２８ｂは、一方の端部２１（第１の接続点）において微小光学電気機械デバイスの本体２０に取り付けられ、他方の端部２２（第２の接続点）において、台座２７を介してミラー基部２３に取り付けられている。ミラー２４の外寸は、狭い間隙２６によってのみ分離される本体２０の内寸と同等であってもよい。
【００３２】
さらに、台座２７をミラー基部２３の中心付近に設けた場合、てこの原理を利用して、ミラー２４の角度振幅を増大させることができる。図２において、ミラー半径または半幅をＲとし、ミラーの回転中心（旋回軸）からの台座２７の半径距離をｒとしている。ｒは、Ｒよりも小さく、少なくともＲ／２より小さいが、好ましくはＲ／１０であればよい。角度振幅を増幅させることができるからである。ｒ＝Ｒ／１０であり、台座２７に取り付けられているバネ２８ｂの端部が、トランスデューサ２９ｂによって発生する力に起因して５０μｍ上下に動くと、ミラーの縁部はその１０倍の５００μｍ上下に動く。
【００３３】
旋回軸周りの傾動を引き起こすために、バネを対向するように配置してもよい。ミラーの傾動だけを誘発し平行移動させないようにするためには、第２のバネ２８ｂが第１のバネ２８ａが動く方向と逆方向に偏向するように、一対の対向するバネである第１のバネ２８ａおよび第２のバネ２８ｂをミラーの両側に対称に配置し、これらの対向するバネ上のトランスデューサ２９ａ、２９ｂを反対の極性で励起することができる。図２において、例示した旋回軸をＰとする。
【００３４】
バネが３つ以上ある場合、バネの配置位置および駆動電圧の多くの組合せによって対称な吊設および非対称の励起をもたらすことができる。図３に示す一例では、互いに１２０度の角度になるように配置された台座３７に接続している３つのバネ３８を使用する。台座３７は、２方向に走査することができるミラーを支持する。バネ３８の３つのトランスデューサに供給される電圧の間に１２０度の位相差があるように、交流電圧がトランスデューサに印加された場合、一定の傾斜角度ではあるが、傾動方向を得ることができる。旋回点を中心とするミラーのこの揺動運動は、ライダ用途において有用である。同じ原理を、任意のＮ個のバネ、および、電圧間の位相差３６０／Ｎ度の場合に適用することができる。
【００３５】
台座２７、３７の高さは、バネ２８ａ、２８ｂに接触することなくミラー基部２３を所望の角度だけ傾動することができるように十分に大きくあるべきである。本体がミラー素子の台座およびミラー基部を囲むという開示された構造において、台座の高さをシリコンウェハの厚さに近付けることができ、便利である。５００μｍまでの高さが台座にとって非常に実用的であり、さらには、シリコンウェハを原材料として使用すれば、１ｍｍまでの高さも可能である。
【００３６】
ミラー基部２３の形状によっても、バネ２８ａ、２８ｂに接触することなく振幅をより大きくすることができる。図４は、４つのバネ４８がそれぞれ対応する台座４７に取り付けられており、それらのバネを用いて旋回軸を中心に傾斜させることができるミラー基部４３を示す。一例として図４に示す旋回軸をＰとする。図４に例示する構造において、バネ４８は、少なくとも部分的に、ミラー基部４３上の切欠４１がある位置に配置されている。これにより、切欠４１が、ミラー基部がバネ４８に接触することなくバネ４８の高さを越えて傾動することを可能にする。図５は、台座５７に取り付けられた３つのバネ５８用の同様の切欠５１を示す。図３を用いて上述したように、切欠５１により、ミラー基部５３は２方向に回転可能となる。
【００３７】
バネの数、サイズ、および形状は、本発明の範囲内で大きく変えることができる。図３は、ミラー基部３３より下の領域に効率的に配置され、ミラー基部を２方向に傾動させる３つのバネ３８を有する一実施態様を示す。図３に示す態様は、台座３７に取り付けられた３つの折曲加工されたバネ３８を備える。
【００３８】
図７は、２方向に可撓性を有し、撓みバネの長さを最大にする、Ｌ字状のバネ構造を示す。図７において、本体に囲まれる空間を破線で示す。撓みネジがＬ字状であることにより、利用可能な表面積が非常に小さくても撓みバネによって与えられる変位が大きくなる。
【００３９】
しかしながら、台座および撓みバネの組合せによっては、所望の純粋な角度運動に加えて、ミラー基部２３の望ましくない側方直線運動を引き起こし得る。図７は、ミラー基部の動きの望ましくない様態を防止するように、さらなるバネ構造を設けた構成を示す。図７に示すように、さらなるバネ構造は、ミラー基部７３から本体へと延伸する一対のねじりバネ７１を備えてもよい。ねじりバネは、有利に旋回軸と位置合わせされ、ミラー基部の動きを所望の角度運動へと安定化させる。
【００４０】
図８は、側方方向におけるバネ８８の所望の可撓性を得ると同時に、ミラー基部８３の直線運動を防止する別の可能性を示す。ここでも追加のバネ８１を、ミラーの動きを純粋な角度（傾動）運動にするために任意に使用することができる。また、図８に示すように、さらなるバネ構造は、ミラー基部８３から本体へと延伸する一対のねじりバネ８１を備えてもよい。ねじりバネは、有利に旋回軸と位置合わせされ、ミラー基部８３の運動を所望の角度運動へと安定化させる。
【００４１】
図２〜図５および図７〜図８は、本発明の基本概念を説明するために単純な例を示したに過ぎず、たとえば、ミラーの動きの望ましくない様態を回避するために、さらなる応用形態特有の寸法およびバネ構造を使用してもよい。
【００４２】
さらなる利点として、記載した構造を有する、シリコンウェハ上に台座、バネおよびトランスデューサを備えるミラー素子は、最新のＭＥＭＳ技術により容易に製造可能である。図６ａ〜図６ｇは、図１〜図５および図７〜図８に示す微小光学電気機械デバイスの製造工程の一実施形態を示す図である。工程６ａ〜６ｄは、ウェハ供給元から容易に利用可能な、標準的なキャビティＳＯＩプロセスシーケンスによる請求項に係るデバイス構造の製造方法を示す。図６ａの工程において、絶縁膜６０が第１のシリコンウェハ６１上に形成され、パターニングされて開口部６２が形成される。図６ｂの工程において、第１のシリコンウェハが台座６０７の所望の高さによって決定付けられる所望の深さまでエッチングされて、開口部６２にキャビティ６３が形成される。図６ｃの工程において、第２のシリコンウェハ６４が絶縁膜６０の表面に接合される。図６ｄにおいて、この第２のウェハ６４は、バネの所望の厚さまで薄くされる。図６ｅの工程において、薄膜圧電トランスデューサ６５がウェハ６４の上に製造される。この工程は、複数の異なる材料、たとえば、Ａｌ、Ｐｔ、Ｍｏ、または、電極のための他の金属膜およびＡｌＮ、ドープＡｌＮ、ＰＺＴの圧電フィルム、または、他の圧電材料のいくつかの堆積およびパターニング工程を必要としてもよい。また、絶縁膜は、トランスデューサ６５に使用される膜の積層体に組み込まれてもよい。次に、図６ｆの工程によって、ウェハ６４に開口部６６をエッチングすることによって、バネ６０８が形成される。最後に、図６ｇの工程において、ウェハ６１に開口部６７をエッチングすることによって、デバイスの本体からミラー基部６０３が分離される。このプロセスシーケンスは、ＭＥＭＳ製造方法をどのように使用することができるかを示すほんの一例にすぎない。本発明の走査ミラーを製造するために、他の多くのプロセスシーケンスを同様に使用されてもよい。
【００４３】
技術が進歩するにつれて、本発明の基本概念は様々な方法で実施することができることが当業者には明らかである。それゆえ、本発明およびその実施形態は、上記の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で様々に変化しうるものである。
【図１ａ】
0006278130.tif 000002
【図１ｂ】
0006278130.tif 000003
【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図６ｆ】
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【図６ｇ】
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【図７】
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【図８】
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