(57)【要約】本発明は、枠（３）、駆動プレート（４）、ミラー（５）およびねじりばね（６、７）がアクチュエータ部（１）を形成する共振スキャナに関する。駆動プレート（４）は、２つの第１ねじりばね（６）によって枠（３）内部に固定され、駆動プレート（４）が、両ねじりばね（６）の第１共通ねじれ軸（８）を中心として振動可能となっている。ミラー（５）は、２つの第２ねじりばね（７）によって駆動プレート（４）の内側に固定され、ミラー（５）が、両ねじりばね（７）の第２共通ねじれ軸（９）を中心として振動可能となっている。第１軸（８）および第２軸（９）は、互いに平行に延びている。加えて、アクチュエータ部（１）の枠（３）のみが、箱状ステータ部（２）の側壁（１０）上に固定されている。ステータ部（２）の底面（１１）上において、駆動プレート（４）が幾何学的に二次元的に広がる区域内にのみ、駆動手段（ステータ電極（１５）またはコイル（２４））が配置されている。底面（１１）には、幾何学的に二次元的に広がるミラーの区域に凹部（１３）があり、その寸法は十分に大きいので、ミラーの最大機械的偏向が底面（１１）によって制限されることはない。駆動手段（ステータ電極（１５）またはコイル（２４））は、駆動プレート（４）に対しては間接的に力を及ぼすに過ぎず、この力は周期関数に従う。その周期は、ミラー（５）の自然周波数に一致する。ミラー（５）の自然周波数は、駆動プレート（４）の自然周波数とは異なる。
2004530926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振スキャナであって、
アクチュエータ部（１）が、ステータ部（２）と接続するための固定要素と、駆動プレート（４）と、ミラー（５）と、ねじりばね（６，７）とを備え、
前記駆動プレート（４）が前記第１ねじりばね（６）の第１共通ねじれ軸（８）を中心として振動可能であり、第１固有振動数を有するように、駆動部（４）は、２つの第１ねじりばね（６）を介して前記固定要素に取り付けられ、
前記ミラー（５）が、前記第２ねじりばね（７）の第２共通ねじれ軸（９）を中心として振動可能であり、前記第１固有振動数とは異なる第２固有振動数を有するように、前記ミラー（５）は、２つの第２ねじりばね（７）を介して前記駆動プレート（４）内において同駆動プレート（４）に取り付けられており、
前記第１ねじれ軸（８）および前記第２ねじれ軸（９）は互いに平行であり、
駆動手段（１５，２４）は前記駆動プレート（４）が広がる範囲内で、前記ステータ部（２）上に配され、前記駆動手段（１５，２４）は、前記駆動プレート（４）に直接力を加えることが可能であり、かつ前記力が周期関数に従うように制御可能であり、前記周期関数の周期は前記第２固有振動数に調整され、
前記ステータ部（２）が、周辺側面（１０）および底面（１１）を有する箱状構造を有し、
前記固定要素が、前記ステータ部（２）の側壁（１０）に取り付けられた枠（３）として設けられ、
前記駆動手段が、前記ステータ部（２）の底面（１１）に配置されており、
前記底面（１１）が、前記ミラー（５）の領域に凹部（１３）を有し、該凹部（１３）が前記ミラー（５）の減衰を低減し、前記凹部は少なくとも前記ミラー（５）の最大機械的偏向が前記底面（１１）によって制限されないような寸法に形成されている、共振スキャナ。
【請求項２】
請求項１記載の共振スキャナにおいて、駆動手段（１５）が静電力および電磁力（２４）の少なくとも一方を発生し、ステータ部（２）に堅固に固着された駆動手段の構成部品は、底面（１１）に面する駆動プレート（４）の表面上に配されている駆動手段の構成部品または駆動プレート（４）自身の構成部品と協動することを特徴とする共振スキャナ。
【請求項３】
請求項１および２のいずれか１項に記載の共振スキャナにおいて、ステータ部（２）が、前記アクチュエータ部（１）の枠（３）に、前記ミラー（５）の各側に１つずつ、互いに対向して取り付けられていることを特徴とする共振スキャナ。
【請求項４】
請求項１記載の共振スキャナにおいて、前記アクチュエータ部（１）を耐ねじれ性弾性材料で一体的に製造することを特徴とする共振スキャナ。
【請求項５】
請求項１または４記載の共振スキャナにおいて、前記ミラー（５）の光学作用面を反射層または反射層スタックで被覆することを特徴とする共振スキャナ。
【請求項６】
請求項１、４または５記載の共振スキャナにおいて、前記ミラー（５）の２つの作用面を互いに対向して平行に配置し、前記面の各々が電磁スペクトルのある波長を反射し、一方の作用面は有用ビームを反射するために備えられ、他方の作用面は測定ビームを反射するために備えられていることを特徴とする共振スキャナ。
【請求項７】
請求項１、５または６記載の共振スキャナにおいて、前記ミラー（５）が電磁スペクトルのある波長に対して透過的であることを特徴とする共振スキャナ。
【請求項８】
請求項１または請求項５乃至７のうちのいずれか１項に記載の共振スキャナにおいて、前記ミラー（５）の作用面が光ビーム形成効果を有することを特徴とする共振スキャナ。
【請求項９】
請求項１または３記載の共振スキャナにおいて、前記ステータ部（２）の底面（１１）が、前記ミラー（５）の領域を露出させる開口（１４）を有することを特徴とする共振スキャナ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の共振スキャナにおいて、前記ステータ部（２）が、電気絶縁材料、特に、ガラス、セラミックまたは石英の基体から成ることを特徴とする共振スキャナ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の共振スキャナにおいて、前記凹部（１３）は、その凹部（１３）の上方に配されたミラー（５）の前記底面（１１）の平面上への投影よりも大きいことを特徴とする共振スキャナ。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の共振スキャナにおいて、前記駆動手段が、前記底面（１１）に配置された電極（１５）を備え、該電極（１５）は、前駆駆動プレート（４）を最大限偏向させても、前記駆動プレート（４）と電極（１５）との間に間隙が形成されるように設けられて前記底面（１１）上に配置されていることを特徴とする共振スキャナ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の共振スキャナの製造方法であって、複数のアクチュエータ部（１）をアクチュエータ・ウエハ上において構造化しかつ調整し、複数のステータ部（２）をステータ・ウエハ上において構造化しかつ調整し、微小機械接合法によって、構造化したアクチュエータ・ウエハの一面を構造化したステータ・ウエハと接続するか、または構造化したアクチュエータ・ウエハの両面を２枚のステータ・ウエハと接続し、分離切断によってこの複合体を複数の共振スキャナに分離することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０記載の製造方法において、前記アクチュエータ部および前記ステータ部を、前記ウエハから、ウエットエッチング工程およびドライエッチング工程の組み合わせによって形成することを特徴とする製造方法。
【請求項１５】
請求項１０記載の製造方法において、前記微小機械接合法として、接着、はんだ付け、ガラス接合、低温直接接合、ウエハ接合、あるいは共晶接合および陽極接合の少なくともいずれかを用いることを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、共振スキャナに関する。その共振スキャナにおいては、アクチュエータ部が、ステータ部との接続のための固定要素と、駆動プレートと、ミラーと、ねじりばねとを備える。前記駆動プレートが第１ねじりばねの第１共通ねじれ軸を中心として振動可能であり、かつ第１固有振動数を有するように、前記駆動プレートは、２つの第１ねじりばねを介して前記固定要素に取り付けられている。前記ミラーが前記第２ねじりばねの第２共通ねじれ軸を中心として振動可能であり、かつ前記第１固有振動数とは異なる第２固有振動数を有するように、前記ミラーは２つの第２ねじりばねを介して前記駆動プレート内部において同駆動プレートに取り付けられている。前記第１ねじれ軸および前記第２ねじれ軸は互いに平行である。前記駆動プレートが広がる範囲内において、前記ステータ部上に駆動手段が配置され、これによって駆動手段の力が駆動プレートに直接力を加えることができる。前記駆動手段は、前記力が周期関数に従うように制御可能であり、その周期関数の周期は第２固有振動数に調整されている。また、本発明は、かかる共振スキャナの製造方法にも関する。
【０００２】
電気機械式ビーム偏向システムの基本原理は、Ｓｔａｎ Ｒｅｉｃｈ（ スタン  ライヒ）の’’Ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｍｉｒｒｏｒ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ’’（電気機械式ミラー操作装置の使用）、ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．８４ 、Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ＆ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ（１９７６）、図１に示されている。前記図は、その右側部分に、本発明が関係する一群のスキャナ、いわゆる共振スキャナを示している。共振スキャナでは、ミラー面は、該ミラーの大きさおよび要求される力に応じて、電磁的、静電的または圧電的に駆動される。
【０００３】
静電駆動が用いられることが多い。この原理の利点は、付加的な物質、例えば、（電気力学的駆動におけるような）金属導体および磁石や、（圧電駆動におけるような）圧電材料をミラー上で使用する必要がないことである。前述の物質は、達成可能な共振周波数の大きさ、走査速度、そして時として光反射面の平滑性にも悪影響を及ぼす。
【０００４】
しかしながら、高い電界強度を得るためには、静電駆動では、短い距離で配置されているミラーと電極との間に、電界空間を形成することが必要となる。電極は、通常、大きな表面積を有し、かつミラーのアイドル位置に対して平行となるように固定的に構成されている。この構成の利点は、ミラーが偏向されても駆動トルクが減少しないことと、スキャナを最大偏向まで特に効率的に駆動可能なことである。約５００μｍまでの範囲内の短い距離が必要なことから、かかるスキャナの偏向角度は、本質的に、このように形成される機械的な抑制、および静電駆動の不安定性（引き込み効果）によって制限される。
【０００５】
この問題を部分的に克服する解決策を記載した文献がある。Ｋ．Ｒｅｉｍｅｒ（ケイ．ライマー）、Ｈ．Ｊ．Ｑｕｅｎｚｅｒ （エイチ．ジェイ．クエンザー）、Ｍ．Ｊｕｅｒｓｓ（エム．ジャーズ）、Ｂ．Ｗａｇｎｅｒ（ビー．ワグナー）の’’Ｍｉｃｒｏ−ｏｐｔｉｃ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｏｎｅ−ｌｅｖｅｌ ｇｒａｙ−ｔｏｎｅ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ’’ （１レベル中間調リソグラフィを用いた微小光学部品の製造）、Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ Ｍｉｃｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ ＩＩ（微小光学部品および微小機構を有する微細化システム）、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ３００８，ｐｐ．２７９−２８８、１９９７年では、ミラーに向かって傾斜した電極を用いており、この電極はミラーの周囲では更に離れているので、偏向を大きくすることができる。しかしながら、周辺領域において電界強度が小さくなるために、駆動電圧を高くする必要がある。Ｈ．Ｓｃｈｅｎｋ（エイチ．シェンク）、Ｐ．Ｄｕｅｒｒ （ピー  デュアー）、Ｈ．Ｋｕｅｃｋ （エイチ．クエック）の’’Ａ ｎｏｖｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙ ｄｒｉｖｅｎ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ａｃｔｕａｔｏｒ’’ （新たな静電駆動ねじれアクチュエータ）、Ｐｒｏｃ ｏｆ ＭＯＥＭＳ ’９９ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｍａｉｎｚ、Ｇｅｒｍａｎｙ、およびＲ．Ａ．Ｃｏｎａｎｔ（アール．エー．コナント）、Ｊ．Ｔ．Ｎｅｅ （ジェイ ．ティ．ネエー）、Ｋ．Ｙ．Ｌａｕ （ケー．ワイ．ラウ）、Ｒ．Ｓ．Ｍｕｌｌｅｒ（アール．エス．ミュラー）の’’Ａ ｆｌａｔ ｈｉｇｈ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ’’（平面高周波走査微小ミラー）、ＩＥＥＥ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ、Ｈｉｌｔｏｎ Ｈｅａｄ、２０００年６月、ｐｐ．６−９には、別の構造が記載されており、大型の電極の代わりに、特別に設計した櫛歯状電極をミラー周囲または付加的に取り付けた駆動ウェブに配し、静電漂遊電界（ｅｌｅｋｔｒｏｓｔａｔｉｓｃｈｅｓ Ｓｔｒｅｕｆｅｌｄ ）によってミラーの振動を励起する。
【０００６】
これらの解決策では、前述の影響が最大可能偏向角を制限することは乃至かしながら、漂遊電界の使用により、静電的に発生したトルクは、振動的運動の一部においてのみ特に強い効果を有し、残りの運動サイクルの間においては駆動力は非効率的に作用する。
【０００７】
ドイツ特許第ＤＥ１９７２８５９８Ｃ２号は、この点に関して改良した装置を提案している。その装置においては、二重ねじれ振り子に、第１ねじれ振動子の形態の駆動部材を設け、第２ねじれ振動子が第１ねじれ振動子に結合され、かつミラー面を支持する。結合した第２ねじれ振動子の共振周波数に対応する周波数で第１ねじれ振動子を駆動すると、第２ねじれ振動子において共振が拡大し、従って大きな振幅が得られる。
【０００８】
同様の二重ねじれ振り子構造が、ドイツ特許第ＤＥ４３３４２６７Ａ号に開示されている。ここでは、第１ねじれ振動子が枠形駆動プレートであり、ミラー面が第２結合ねじれ振動子として回転可能に懸垂されている。枠形駆動プレートは、プレート状固定要素によって、基礎支持部上に取り付けられている。
【０００９】
Ｂｕｓｅｒ Ｒ．（ビューザ  アール．）の’’Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ’’（シリコン単結晶共振構造に関する理論的および実験による研究）、論文、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｎｅｕｃｈａｔｅｌ、Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ 、１９８９年、１６５〜１７９頁、ならびにＢｕｓｅｒ Ｒ．（ ビューザ  アール．）およびＲｏｏｉｊ Ｎ．（ ローイ  エヌ．）の’’Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｑ−Ｆａｃｔｏｒ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ ｉｎ Ｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ’’（単結晶シリコン・センサおよびアクチュエータにおける、Ｑ−係数が非常に高い共振器）は、ねじれ振動子として提供される種々の構造について記載している。ここでは、二重ねじれ振り子をセンサ（例えば、圧力センサ）として用い、内部振動子は、ねじりばねの補助によって枠上に支持されている。一方、前記フレームは、ねじりばねの補助によって、当該枠を取り囲むクランプ・デバイス上に支持されている。内部振動子および枠は、ガラス・プレート上に短い距離で配置されている。ガラス・プレート上に取り付けられたステータ電極が内部振動子の表面領域を殆ど覆っている。ねじりばねに隣接する領域のみが、電極の被覆を含まない。対象とするセンサの用途では、内部振動子の振幅の変動を評価する。
【００１０】
本発明の基本となる目的は、単純な構造を有し、かつ容易に制御可能な共振スキャナを提供することである。従って、振動ミラー面は、大きな反射面に対し、しかも高い偏向周波数において、広い偏向角を可能にしなければならない。
【００１１】
本発明によれば、この目的は、前述の種類の共振スキャナにおいて達成される。該共振スキャナにおいて、ステータ部は、周辺側面および底面を有する箱状構造を有し、固定要素はステータ部の側壁に取り付けられた枠として設けられている。前記ステータ部の底面に駆動手段が配置されており、前記底面はミラーの領域に凹部を有する。その凹部は、前記ミラーの減衰を低減し、かつ少なくともミラーの最大機械的偏向が底面によって制限されないような寸法に形成されている。
【００１２】
また、前記目的は、かかる共振スキャナの製造方法によって達成される。その方法では、アクチュエータ・ウエハ上において複数のアクチュエータ部を構造化し、かつ調整し、ステータ・ウエハ上において複数のステータ部を構造化し、かつ調整しする。微小機械的接合法によって、構造化したアクチュエータ・ウエハの一面を構造化したステータ・ウエハと接続するか、または構造化したアクチュエータ・ウエハの両面を２枚のステータ・ウエハと接続し、この複合体を分離切断によって複数の共振スキャナに分離する。
【００１３】
ミラーの振動系および駆動プレートの寸法は、動作周波数における力の作用の周期関数に対して、当該系が、駆動プレートの振幅に対して、ミラーの振幅を十分かつ有用に増幅するように決められる。
【００１４】
動作周波数ｆＡは、力の作用の振幅変調に対して一定であり、ミラーの振動機械系の共振周波数ｆＲの近傍である。これは、動作周波数ｆＡがミラーの共振周波数ｆＲに正確に一致しない場合には、ミラーの閉ループ制御特性にとって好ましい。機械的に振動するミラーを強く減衰させると、動作周波数ｆＡは共振周波数ｆＲにより近くなり、減衰を弱くすると、動作周波数ｆＡは共振周波数ｆＲから遠ざかる。範囲ΔｆＡ以内での力の作用の周波数変調では、力の作用の振幅は一定に保たれる。
【００１５】
動作周波数が正確にミラーの共振周波数に一致する場合、ミラーの振動の最大振幅が得られる。動作周波数が共振周波数の近傍であるだけであると、振幅は対応して小さくなる。変調方法および適切に選択した動作周波数によって、既存の構造寸法に応じて、所望の走査動作における位相角および所望の振幅が得られる。
【００１６】
本発明による共振スキャナは、２つの結合ねじれ振動子から成り、駆動プレート、およびそれに直接係合する第１ねじりばねが外部共振器を形成し、ミラーおよびそれに直接係合する第２ねじりばねが内部共振器を形成する。
【００１７】
この結合振動系は、その機能にとって重要な２つの同一の回転自由度を備える。同時に、２つの固有振動数と関連する固有振動とが存在する。スキャナに望ましい大きな偏向のために、固有ベクトルが内部振動子、即ちスキャナが、外部振動子、即ち駆動プレートに対して高い振動比を有する振動が、その共振周波数において励起される。前記励起は、外部振動子即ち駆動プレート上でのみ発生する。駆動プレートは比較的大きな表面積を有する。従って、一方では力の作用が一層大きくなり、他方ではその減衰が大きくなる。
【００１８】
振動系を駆動プレートおよびミラーに分離することによって、これらの構成部品の各々のその環境内における配置を最適化することができる。ステータ部のミラー領域にある凹部によって、振動の振幅を増大させることができ、かつその減衰を低減する。
【００１９】
ミラー、即ち内部振動子の正確な位置は、共振スキャナの光学品質の決定的要因となるので、全体的な構造は、歪みに関して出来るだけ剛直となるように設計しなければならない。本発明による共振スキャナでは、これを達成するに当たり、ステータ部を箱状構造とし、周辺側壁および底面を有するようにした。かかる箱状構造は、高い構造的強度を有し、特に動作中に現れる振動では歪みが殆ど生じない。
【００２０】
出来るだけ強固で剛性が高く、共振周波数付近または共振周波数において内部振動子の動作中においても出来るだけ少ない歪みを示し、従って高い光学特性を確保する共振スキャナを得るためには、箱状ステータ部の周辺側壁に枠を取り付けることも考えられる。この枠に、駆動プレートを用いて、ねじりばねを懸垂させる。ステータ部の周辺側壁に枠を取り付けることによって、高い動作周波数においても望ましくない歪みを全く示さないので、内部振動子の振動を非常に正確に予測でき、よって制御することが可能な高い強度の共振スキャナが得られる。これによって、例えば、投影の用途で求められる、スキャナの高光学品質が確保される。箱状ステータ部と、これに取り付けた枠との組み合わせによって、大きな駆動力を励起させることができ、ねじれ振動によってステータまたはアクチュエータの変形は生じない。加えて、駆動プレートを用いてねじりばねを懸垂させる枠によって、材料の内部ねじれは、特にねじりばねの領域において、常時、即ち、組立中、不変のままである。
【００２１】
駆動プレートとステータ部との間の距離を小さくすることができるので、大きな力を伝達するとともに小さな角運動を発生する目的に対して駆動部を最適化することができる。前記の小さな角運動は、前記機械的結合によって、±１０゜程度までのミラーの大きな偏向に変換される。
【００２２】
駆動力を発生するために、駆動手段が駆動プレートと相互作用を行うか、あるいは駆動プレート自体が駆動手段の部品を内蔵する。好ましくは、駆動プレートの運動を励起するには、静電力および／または電磁力を用いる。従って、駆動手段が静電力および／または電磁力を発生する実施形態が好ましい。ステータ部品上に配置された駆動手段の構成部品は、底面に面する駆動プレートの表面上に配置された駆動手段の構成部品と協動するか、または駆動プレート自体と協動する。しかしながら、本発明はこれらの駆動概念に限定される訳ではない。むしろ、更に別の適切な駆動概念や代替物も文献から公知である。
【００２３】
駆動プレートに作用する力は、例えば、静電、電磁、空気または圧電手段によって発生する。本発明による共振スキャナの重要な利点は、駆動プレートの両側に、駆動力が作用する表面、あるいは駆動力を発生する表面が設けられていることである。従って、１つの駆動系または２つの駆動系が同時に駆動プレートに作用することもできる。この目的のために、一実施形態では、ステータ部を互いに対向して、アクチュエータ部の枠の各側に１つずつ取り付けられる。
【００２４】
比較的少ない費用で実現することができ、費用をかけずに制御することができるため、静電駆動は特に有利である。静電駆動では、共振スキャナを実現する際に、大型の電極を互いに対向して配置するという問題が生じない。駆動プレートの振動面は、電極の機能を有し、前記表面に対向して更に別の電極が配されており、ステータ部に接続されている。
【００２５】
駆動プレートは可動電極に相当し、対向して配置された電極は、ステータ部の底面に固着されている。第２ねじりばねを介して、駆動プレートが間接的にミラーをその固有振動数またはその近傍で振動させる。
【００２６】
ミラー自体においては、静電場効果は不要である。かかる効果は、逆に全く望ましくないので、１つの対向電極のみを駆動プレート上に被着するか、あるいは駆動プレートのみが対向電極として作用すると好都合である。これによって、ミラーとハウジングとして包囲するステータ部との間の距離を、機械的な抑制によって制限されない比較的大きなミラーの角偏向が実現できるように選択することができるという利点が得られる。
【００２７】
加えて、ハウジング部とミラー間の自由空間を広げることができるので、周囲の空気によってミラーの減衰が大幅に減少する。これは、達成可能な共振の拡大範囲に直接的な効果がある。前記空気減衰における減少によって、同時に、機械的Ｑファクタ、よって偏向が増大する。
【００２８】
駆動プレートの領域において、２つの比較的大型の電極が互いに平行に、かつ非常に短い距離（例えば、３０μｍ）だけ離間して配置されている。ミラー／ばね系の共振周波数のために、駆動プレートには、ミラーに対してかなり小さい偏向が生じる。駆動プレートの偏向が小さいことにより、電極の間隙を最小とすることが可能であり、その結果、必要な駆動電圧も比例的に低減することができる。
【００２９】
共振スキャナの構造は、枠、駆動プレート、ミラーおよびねじりばねから成るアクチュエータ部を、耐ねじれ性ばね材料で一体的に製造すれば、特に簡略化される。鋼鉄材料の場合、レーザ切断によってアクチュエータ部を製造すると都合がよい。単結晶シリコンが特に相応しく、これにはリソグラフィ法を用いて構造を形成することが好ましい。
【００３０】
単結晶シリコンの特徴は、ねじれ応力に対して全く疲労の痕跡を示さないことと、非常に発達した大量生産技術が利用可能であることである。しかしながら、本発明は、かかる材料の使用に限定される訳ではない。むしろ、例えば、特別な種類の薄鋼板、特殊ガラスまたはセラミックも適している。
【００３１】
ミラーは、好ましくは、反射する波長に対して望ましい高い反射パワーを有する材料から成る。この目的のために、ミラーの光学面に反射層または反射層スタックを被覆すると有利である。
【００３２】
二重作用駆動系では、駆動プレートの下に１つの電極系を配置し、駆動プレートの上に１つの電極系を配置する。プッシュ・プル制御によって、駆動電圧の高さはより低減されるか、あるいは駆動力は対応して増大される。
【００３３】
また、ミラーおよび駆動部を空間的に分離すると、対向配置した両ミラー面に対して両方向から光学的アクセスが可能であるという利点がある。駆動手段はミラーの外側にかなり離れて配置されているので、光ビーム経路に関して実際上制約はない。
【００３４】
これに関して、共振スキャナの有利な実施形態では、ミラーが２つの光学面、即ち、第１反射面および第２反射面を有し、各々電磁スペクトルの少なくともある波長で反射し、互いに対向して平行に配置されている。ミラーのかかる設計によって、第１面を有用なビームの反射に割り当て、第２面を測定ビームの反射に割り当てることが可能となる。
【００３５】
このように、有用なビームは前記ミラー面の一方で反射することができ、そのミラーの位置は、対向する裏ミラー面によって光学的に検出することができる。振動ミラーの駆動プレートに対するフィードバックは評価可能であるため、ミラーの位置を駆動プレートにおける容量測定によって測定することもできる。
【００３６】
また、本発明は、ミラーと呼ぶ構成部品が電磁スペクトルの波長に対して透過的である場合にも適用可能である。かかる場合、ミラーは、振動面平行プレートまたは振動レンズの効果、例えば、ビーム偏向も与える効果を有する。
【００３７】
ミラーと呼ぶ構成部品の更に別の実施形態は、ミラーの第１面および／または第２面を曲面とし、ビーム形成効果を有することから成る。
更に別の有利な実施形態は、ミラー領域にあるステータ部の凹部が、ステータ部がこの領域において連続開口を有するように設けられていることから成る。この処置によって、事実上全く制限なく、ビーム偏向のために裏のミラー面にもアクセス可能となる。ミラーが透過的となる波長を有する光がミラーに入射する場合、光学アパーチャはステータ部によって制限されない。加えて、振動ミラーの機械的減衰は、自由開口によっても減少する。
【００３８】
アクチュエータ部がその両側で１つずつのステータ部によって包囲されている場合、双方のステータ部に開口が設けると都合がよい。
更に、前述の共振スキャナの特徴は、その製造方法にあり、複数のアクチュエータ部を、好ましくは、単結晶シリコンのアクチュエータ・ウエハ上に構造化しかつ調整し、複数のステータ部を、好ましくは単結晶シリコンのステータ・ウエハ上に構造化しかつ調整する。
【００３９】
構造化したアクチュエータ・ウエハを、微小機械的接合法によって、構造化したステータ・ウエハと接合する。かかる方法は、例えば、接着、はんだ付け、ガラス接合またはウエハ接合、特に低温シリコン直接接合、陽極または共晶接合である。分離切断によって、複合体を共振スキャナに分離する。
【００４０】
２つのステータ部を１つのアクチュエータ部上に配置する場合、構造化アクチュエータ・ウエハは、その２つの構造化面の双方で、各ステータ・ウエハとそれぞれ接続される。
【００４１】
アクチュエータ・ウエハおよびステータ・ウエハは、ウェットおよびドライ・エッチング工程の組み合わせによって、特に安価にウエハ材料で形成することができる。
【００４２】
ウエハ材料に構造を形成し、電極、導体、センサ、ならびに制御および測定電子回路を装備するには、電子回路設計から公知の方法を用いることができる。利用可能な技術によって、安価な大量生産を実現することができる。
【００４３】
共振スキャナは、通例では、±１゜から±１０゜の範囲の機械的偏向角に対して、０．５乃至５ｍｍの範囲のミラー直径で、２０ｋＨｚよりも高い共振周波数を有するように製造され得る。
【００４４】
例えば、２４ｋＨｚの動作周波数では、２ｍｍのミラー直径に対して、±６゜の機械的偏向角度が得られる。
高駆動周波数を達成するには、駆動手段の設計に応じて、駆動手段の容量を出来るだけ低く維持することが望ましい場合がある。かかる場合、ステータ部の底面に配置した駆動手段とステータ部自体の導電性構成部品との間に生ずる寄生容量に起因する干渉が妨害となる。かかる寄生容量が発生するのは、例えば、絶縁層が設けられた非絶縁シリコン・ウエハ上に電極を取り付ける場合である。ステータ電極とシリコン基体との間に生ずる電気容量は、電極と駆動プレートとの間の電気容量よりもなお大きい場合もある。すると、制御は非常に難しくなり、よって、共振スキャナを駆動するために必要な電圧源の電圧は比較的高くなる。
【００４５】
この理由のために、ステータ部は、高い電気抵抗を有する基本材料で生産することが好ましい。というのも、寄生容量が、特にステータ電極と駆動プレートとの間の容量よりも低くなるからである。従って、ステータ部は、電気絶縁材料、特に、ガラス、セラミックまたは石英の基体で構成すると好都合である。かかる基体を用いると、特に静電駆動における電気容量は、駆動プレートおよび底面に配置された駆動手段によって本質的に決定される。
【００４６】
駆動プレートの振動、従ってミラーの位置は、付加的なセンサを必要とすることなく、容量的方法で検出することができる。寄生容量が、駆動手段と駆動プレートとの間の容量の大きさ程度の範囲内にある場合、かかる測定は強力に妨害される。
【００４７】
共振スキャナを簡易に使用するためには、周囲条件における動作が望ましい。即ち、共振スキャナの周波数応答は、気圧における可能な最小範囲に依存するはずである。減圧するための圧力ハウジングを用いると、放射を偏向するためにウィンドウの追加が必要となる。このウィンドウがあると、減衰および反射が乱されることになる。更に、共振スキャナの構造寸法もかなり増大することになる。
【００４８】
従って、通常の用途では、ステータ部の底面と駆動プレート即ちミラーの下面との間の空間には、大気圧の空気を充填する。このため、この区域には、内部振動子として設けた駆動プレートおよびミラーの運動に対して減衰効果を有する空気緩衝が生ずる。前記空気緩衝を出来るだけ排除するために、本発明は、前記ミラーの底面の領域に凹部を設け、ミラーの運動の減衰を低減する。空気緩衝は、特に、凹部を底面における開口として設けた場合に低減する。このように減衰を大きく低減することに加えて、凹部はミラーの最大機械的偏向が底面には制限されないような寸法に形成されているので、凹部には回転振動運動中にミラーが底面に衝突できなくするという別の利点がある。回転振動運動の間、ミラーは回転して凹部内に入ることができる。
【００４９】
この概念によれば、更に、駆動プレートと底面との間の距離を非常に小さく保持することができ、ミラーによって行われる回転振動の振幅や周波数が、底面への衝突や空気緩衝効果によって制限されることはない。
【００５０】
底面において機械的に停止させないという観点においては、凹部または開口は、ミラーの縁によって実行可能な運動の曲線が底面のある場所で終了しないように形成すれば十分である。従って、ミラーが底面に接触することなく３６０゜にわたって回転させることは理論的には可能なはずである。
【００５１】
空気緩衝効果を低減するという観点でも、凹部はこの最小値を超過しなければならない。従って、ミラーがそのアイドル位置にあるとき、凹部は、該凹部の上方に位置するミラーの底面の平面上への投影よりも大きいことが好ましい。これによって、空気緩衝効果を最小に抑える。このように凹部を設計すれば、一方では駆動トルクと駆動プレートの減衰との比率が最適化され、他方ではミラーの減衰が最小化され、ミラーの機械的偏向は底面によって制限されない。
【００５２】
しかしながら、開口としても設けることができる凹部を拡大すると、駆動手段を取り付けるために使用可能な表面区域、例えば、ステータ電極が有する表面積が減少する。しかしながら、駆動表面積の縮小による駆動トルクの減少は比較的に小さく、一方、凹部または開口の拡大による特に望ましい高周波における減衰は比較的大きく低減されるので、凹部の拡大によって改良が得られることに変わりはない。従って、減衰低減および機械的停止回避という観点から望ましいためにねじれ軸を横断する方向に凹部を出来るだけ大きく保つだけでなく、ねじれ軸に平行な方向にも凹部を出来るだけ大きく保つことが好ましい。特に、凹部を少なくとも駆動プレートの長さと同じだけねじれ軸に沿って拡大することを優先する。かかる凹部は、ミラーの減衰を低減するだけでなく、駆動プレートの減衰も低減するという利点がある。従って、この観点では、達成可能な周波数範囲も上方に拡大する。
【００５３】
駆動プレートおよび駆動手段が密着し過ぎると、駆動手段の設計によっては損傷が生ずる虞れがある。例えば、静電駆動における電圧フラッシュオーバーによって、電極の破壊または損傷が生ずる。また、駆動プレートの電極への付着も発生する可能性がある。この付着は短時間で済む場合もあるが、駆動プレートの所望の振動特性、従ってミラーの所望の振動特性に変化を来たし、混乱を招く。他方、場合によっては、駆動手段の比較的高い励起、例えば、高駆動電圧がステータ電極において必要となるので、本発明は、駆動プレートと駆動手段との間に接触が起こり得ないように駆動手段を形成することを有利に提供する。この目的のために、適当な停止部を設けて、駆動プレートが駆動手段に衝突するのを防止するとよい。駆動手段が非常に平坦な構造を例えばステータ電極に有する場合、ステータ部自体の底面を停止部として用いることができる。この場合、駆動プレートが最大に偏向し底面と接触したときでも、駆動手段と駆動プレートとの間に依然ある距離即ち間隙ができるように、駆動手段を底面に配置する。例えば、駆動プレートの外縁、即ち、ねじれ軸から最も離れており、かつ最大振幅の振動を行う縁が底面に接触しても間隙が存在するように、駆動手段をねじれ軸に向かって偏移させればよい。また、凹部を駆動手段に設けてもよい。この場合、駆動手段の表面積の減少が最小で済むという利点がある。
【００５４】
ステータ部上における電極は、一方ではステータ部の底面にある凹部によって制限され、他方では最大偏向時に駆動プレートが底面と衝突し得る領域を含まない駆動プレートの領域のみに形成されることが好ましい。これによって、駆動プレートの底面側と電極との間にある距離を確保する間隙が明確にできることの確証を得る。従って、高電圧を印加しても、ステータ電極と駆動プレートとの間や、取り付け枠とミラーとの間では破壊は起こり得ない。このため、高駆動電圧において安全な動作が確保される。
【００５５】
ステータ電極の外縁、即ち、ねじれ軸から最も離れた縁は、従って、常に駆動プレートの外縁および取り付け枠の内縁から十分な距離のところにあるので、これらの場所では電界のピークは低下する。更に、過負荷時のステータ電極および駆動プレートはどのようにしても互いに接触することはできないので、それらの熱接合も不可能となる。
【００５６】
これより、半導体技術の方法を用いて製造する共振スキャナについて、いくつかの例を述べる。以下に説明する図面は、同じ拡縮率で描かれている訳ではない。幾何学的寸法は、断面寸法においてマイクロメートルの範囲である。共振スキャナの大きさは、センチメートルの範囲であり、ミラー自体の大きさはミリメートル範囲が通例となっている。
【００５７】
図１および図２に示す図に対応するカスケード駆動部（ｋａｓｋａｄｉｅｒｔｅｍ Ａｎｔｒｉｅｂ）を有する共振スキャナは、層で構成された２つの部分、即ち、アクチュエータ部１およびステータ部２から成り、各々単結晶シリコンで作られている。任意選択的に、ステータ部は、ガラス、石英またはセラミックから製造してもよい。アクチュエータ部１およびステータ部２は，カスケード駆動部を有する微小機械共振スキャナのあらゆる要素を内蔵している。前記要素は、一方では、第１および第２ねじりばね６，７を備えた駆動プレート４、ミラー５といった機械的構成部品の形態にあり、他方では、この例では、ステータ電極１５、リード・ワイヤ１６および接合パッド１７から成る、駆動手段の形態にある。ここに一例として記載する静電駆動共振スキャナには、大型平行ステータ電極１５を有しつつ、同時にミラー５には機械的停止部を設けないで済むという利点がある。
【００５８】
アクチュエータ部１は、厚さが３００マイクロｍの構造化シリコン・ウエハの一部である。アクチュエータ部は、図２の平面図に示すように、便宜上矩形の基部面を有する。この基部面は、内枠３が管路１８に接し、振動系に対する支持部として機能するように構成される。振動系は、第１ねじりばね６、駆動プレート４、第２ねじりばね７、およびミラー５から成る。
【００５９】
第１ねじれリボン６は、駆動プレート４をアクチュエータ部１の枠３と連結する。これによって、駆動プレート４は、枠３内部で懸垂されている。ねじれリボン７は、ミラー５を駆動プレート４と連結する。
【００６０】
第１ねじれリボン６は、第１ねじれ軸８を規定し、第２ねじれリボン７は、第２ねじれ軸９を規定する。従って、２つの部品は、互いに独立して、それら自体が駆動プレート４およびミラー５を振動させることができるように形成されている。
【００６１】
第１ねじれ軸８および第２ねじれ軸９が互いに並列に配列されていることは必須である。この処置によって、駆動プレート４およびミラー５の振動部から成る、強力に結合された振動系が得られる。両ねじれ軸８，９間の一致度が高い程、結合の度合いも大きくなる。
【００６２】
図１は、図２の共振スキャナの断面図を示す。この例では、アクチュエータ部１は、駆動プレート４、第１ねじりばね６、第２ねじりばね７、およびミラー５が各々異なる厚さを有するような構造となっている。その結果、第１ねじれ軸８および第２ねじれ軸９は、互いにずれて平行となっている。この例では、前記部品の各々の厚さを設定することによって、アクチュエータ部１の振動部品に運動力学に関して所望の特性を得る。ミラー５の厚さは１００μｍ、駆動プレート４の厚さは２５０μｍである。この例では、第２ねじりばね７の厚さは５０μｍであり、第１ねじりばね６の厚さは７０μｍである。
【００６３】
ステータ部２は、厚さが５２５μｍの構造化シリコンまたはガラス・ディスク、および非構造化底面の一部である。その外形寸法に関して、ステータ部２はアクチュエータ部１と同一である。その内部寸法は、アクチュエータ部１の内枠３のそれに対応する。
【００６４】
ステータ部２は、ピット１９を有し、その位置および寸法は、アクチュエータ部１の管路１８に対応する。ピット１９は、接合パッド１７を受容し、駆動手段に電流を供給すると共に、図示しない測定および制御手段と接続するように機能する。
【００６５】
アクチュエータ部１の管路１８は、電気的接続を得るために接合ツールの進入路を確保する。
更に、駆動手段に必要な空間のために、ステータ部２には自由空間１２が設けられている。自由空間１２の寸法は、これがアクチュエータ部１の枠３の内側境界に対応するように決められている。ステータ部２の側壁１０は、自由空間１２およびピット１９で形成されており、接合層２６の補助によって、アクチュエータ部１の枠３を取り付ける役割を有する。枠３を側壁１０に取り付けることによって、安定した装置が得られる。
【００６６】
この例では、駆動手段は、プッシュ・プル制御される２つのステータ電極１５と、対向電極とから成る静電駆動部である。この例では、対向電極は、駆動プレート４自身の導電性材料によって形成されている。極端子２１が電気接点を確立する。自由空間１２において、２つのステータ電極１５は、底面に互いに平行かつ隣接して、絶縁層２７上に絶縁されて配されており、各々リード・ワイヤ１６を通じて接合パッド１７に接続されている。ステータ部の絶縁基体のために、絶縁層は、パシベーション層として設けてもよいし、あるいは完全に除外してもよい。
【００６７】
２つのステータ電極１５の領域は、駆動プレート４によって被覆される範囲に広がっている。即ち、ステータ電極１５は、ミラー５の下にある領域には設けられておらず、その周縁や、ねじれ軸８，９の下の区域にも設けられていない。
【００６８】
更に、ステータ電極１５が適用されていないミラー５の表面積の領域では、自由空間１２は凹部１３を備えており、自由空間１２がこの領域内に実質的に広がっている。
【００６９】
凹部１３は、本発明の必須構造である。これのみで、ミラー５に所望の比較的大きな振動振幅を得ることができる。更に大きな本体距離（Ｋｏｅｐｅｒａｂｓｔａｅｎｄｅ） を実現する可能性によって、空気緩衝効果を大幅に低減することができ、これによって振動ミラー５の力学的特性が著しく改善する。
【００７０】
ミラー面２０は、ミラー５上の底面１１に対応する面に被着されている。
図３は、相称駆動部を有する共振スキャナの断面図を示す。この場合、アクチュエータ部１は２つのステータ部、下位ステータ部２’および上位ステータ部２’’と接続されている。電気駆動力が、駆動プレート４の両面上に作用する。
【００７１】
ここで用いるアクチュエータ部１の断面図を図４に示し、平面図を図５に示す。原理上、これは、図２の平面図に示すように、管路１８’を有するアクチュエータ部１に対応するが、図３では更に別の管路１８’’が設けられている点で相違する。管路１８’’は前記図の右端に示されている。更に別の相違は、図３および図４の例におけるアクチュエータ部１が２００μｍの均一な厚さを有することである。第１ねじれ軸８は、第２ねじれ軸９と同一である。この処置によって、結合振動系の安定性が改善する。アクチュエータ部１の幾何学的寸法を最適化することによって、（図１に示す）断面構造がなくても済ますことができ、製造費用が劇的に減少する。更に、図３および図４では、ミラー５はその両面に被着されているミラー面２０’および２０’’を備える。
【００７２】
図６は、図３に係る共振スキャナのステータ部の１つ、この場合下位ステータ部２’の断面図を示す。図７は平面図を示す。下位ステータ部２’は、図１および図２に関して説明した構造に対応する。相違は、接合開口３０を設けたことにあり、これは前記図面の右端に示されている。
【００７３】
更に、図１とは対照的に、図３の例における凹部１３は、下位ステータ部２’の開口１４’として設けられている。上位ステータ部２’’は同様の開口１４’’を有する。開口１４’および１４’’は、ミラー層２０’および２０’’の各々への光放射が遮られないように進入路を確保する。各ミラー面２０’および２０’’は、光束、例えば、有用な光束および測定光束の反射のために用いられる。加えて、これらの開口１４’および１４’’は、ミラーの邪魔されない自由な運動、および空気緩衝の低減を実現する。
【００７４】
軸対象性を有する共振スキャナの設計において、上位ステータ部２’’は、下位ステータ部２’と全く同じ構造を有する。この処置によって、製造コストが低減される。まず、アクチュエータ部１を接合層２６’を介して下位ステータ部２’と接続する。この複合体を、接合層２６’’を介して、アクチュエータ部１の未だ露出されている面上において上位ステータ部２’’と接続する。上位ステータ部２’’および下位ステータ部２’は同一であり、互いに横方向に対して逆向きに、アクチュエータ部１に取り付けられる。図３に示すように、２つのステータ電極１５’および１５’’は、それぞれ、駆動プレート４の対向する一表面上に配されている。
【００７５】
アクチュエータ部１の管路１８’は、上位ステータ部２’’の接合開口２２’’と一致し、アクチュエータ部１の管路１８’’は下位ステータ部２’の接合開口２２’と一致する。ステータ部２’，２’’の各々の接合開口２２’，２２’’、ならびにアクチュエータ部１における管路１８’，１８’’によって、電気接続を得るための接合ツールの進入路を確保する。
【００７６】
図８は、図１乃至図７において説明した共振スキャナと同様に構成することができる共振スキャナの断面図を示す。この場合、駆動手段が電磁駆動部として実現されていることが異なる。ステータ部２に面する側において、アクチュエータ部１は、硬質永久磁石層２３を保持する。ステータ部２では、２つの電気回路が、分離層２７上の自由空間１２の領域内に設けられている。そのコイル２４は、概略的に示されているに過ぎないが、平面コイルであり、交流電磁力を生成する。２つの平面コイルの電気回路は、互いにある距離をおいて配置されており、ねじれ軸８，９の両側に対称的に配置されている。これは、図２または図７のステータ電極１５と同様である。コイル２４の接合は、リード・ワイヤ１８を通じて行われる。以前にアクチュエータ部１と呼んだミラー５の要素は、この場合、面平行光学プレート２５として設けられている。この場合、ステータ部２は、その底面に開口１４を有し、例えば、シリコンの場合、赤外線スペクトル範囲において自由なビーム通過を確保する。面平行光学プレート２５は、この場合、ビーム作用光学要素の更に別の例であるに過ぎない。更に、振動ミラー５としては、レンズ、曲面ミラー、光学格子、またはフレネル構造を用いることができる。
【００７７】
図９は、図１と同様の共振ミラーの断面図を示す。この場合、ステータ部１０はガラス製であるために、層２７は、ステータ電極１５およびリード・ワイヤ１６の接着性を高めるパシベーション層として形成されていることに相違がある。図９に示す共振スキャナと図１に示すものとの間における別の相違は、ここでは凹部が開口１３の形態となっており、より広い面積にわたっていることである。これ以外では、図９の共振スキャナは図１のそれに対応する。
【００７８】
開口１３の大きさは、図１０において明らかに認めることができる。図１０は、図２と同様、上面図を示す。底面１１への投影で見ると、開口１３は、ねじれ軸を横断する方向では、ミラー５よりも広い。ねじれ軸の方向では、開口１３は、底面１１上に投影した駆動プレート４の縁を越えて延びている。
【００７９】
図１１は、両方向に作動する共振スキャナの断面図を示し、これは、前述のように開口１４’，１４’’が大きくなっていることを除いて、図３に示す共振スキャナに本質的に対応する。前記開口を大きくしたことによって、ミラー面２０’，２０’’によって反射される光線は、図３の構造におけるよりもかなり広い傾斜角でも入射することが可能となる。
【００８０】
図１２は、ステータ部の一方、この場合、図１１の共振スキャナの下位ステータ部２’の断面図を示し、図６の図と本質的に対応する。ここでも、開口１４が大きくなっていることが相違する。この場合も、ステータ部２’はガラス製であり、従って、絶縁層の代わりに接着層またはパシベーション層２７が用いられる。
【００８１】
図１３は、ステータ部の対応する平面図を示し、拡大した開口１４が明らかに認められる。図７に示すステータ部の別の変更として、電極１５に凹部２８を設けている。本例では、凹部２８は矩形である。前記凹部２８は、駆動プレート４が最大に偏向されたときに底面１１に接触する領域に形成されている。凹部２８は、駆動プレート４が最大に偏向されても、電極１５が駆動プレート４に絶対に接触できないようにする。凹部２８の寸法は、電極１５と駆動プレート４との間に十分な距離即ち間隙を常に確保し、駆動プレート４の電極１５に対する電圧破壊や接着を不可能にするように選択される。
【００８２】
以下に、アクチュエータ部およびステータ部、ならびにこれらを組み立てて共振ミラーを形成するプロセスについて、例を用いて説明する。
多数の同一アクチュエータ部１の同時製造のための開始材料は、厚さが２００μｍの両面研磨シリコン・ウエハであり、以下ではアクチュエータ・ウエハと呼ぶ。前記アクチュエータ・ウエハは、その前面において第１アルミニウム層によって被覆され、その裏面においては第２アルミニウム層によって被覆されている。従来より、堆積はマグネトロン・スパッタリングによって行われている。次に、アクチュエータ・ウエハの前面上のアルミニウム層に対し、ラッカー層の補助によって、構造化する。前記構造化は、好ましくは、プラズマ・エッチングによって行う。これに続くドライ・エッチング工程では、構造化アルミニウム層がマスクとして機能する。第１ねじりばね６を備える駆動プレート４、およびねじりばね７を備えるミラー５を、この工程で形成する。本製造方法におけるこの工程の結果を図１４に示す。これは、アクチュエータ・ウエハの平面図を示す。枠３内にねじりばね６を駆動プレート４と共に懸垂することによって、特にねじりばね６の領域における材料の内部張力を確実に不変のまま維持する。
【００８３】
次に、ウエット化学エッチング法によって、アルミニウム層を除去し、ミラー５の前面上にミラー層２０を堆積する。ミラー層２０の材料は、反射する波長に応じて選択する。前記材料は、通常アルミニウム、または対応する保護層を有するクロムおよび金または銀のサンドイッチ体である。
【００８４】
多数の同一ステータ部２，２’，２’’を同時に製造するための開始材料は、厚さが５２５μｍの両面研磨シリコン・ウエハであり、以下これをステータ・ウエハと呼ぶ。前記ステータ・ウエハを、熱酸化させ、窒化物層を両面に設ける。フォトリソグラフ・プロセスおよびプラズマ・エッチング工程の補助によって、ステータ・ウエハの酸化物層および窒化物層を構造化する。
【００８５】
凹部１３または開口１４、自由空間１２、さらにはピット１９および接合開口２２のレイアウトは、規定したように行う。ステータ・ウエハにガラスを用いる場合、フォトリソグラフィおよびプラズマ・エッチングを直接用いることができる。
【００８６】
マスク層を全て除去し、ピット１９内および自由空間１２の底面上に絶縁層２７を被着する。次に、その上にメタライゼーション層を堆積し、ステータ電極１５、リード・ワイヤ１６、接合パッド１７、および極端子２１を形成するように構造化する。この状態を、図１５のステータ・ウエハの平面図に示す。
【００８７】
電磁駆動の場合、自由空間１２内部に、ステータ部２と共にコイル２４を固定する。コイル２４は、平面コイルとして、自由空間１２の底面に取り付け、構造の高さを抑えると都合がよい。また、コイル２４は、ワイヤの巻線から成るコイル２４とすることもできる。このコイルは従来のようにステータ部２に固定され、その電極端子と共に自由空間１２内に突出する。
【００８８】
低温接合法によって、アクチュエータ・ワイヤ１をステータ・ワイヤ２または２’に接合する。ガラス・ウエハの場合、陽極接合または貼付を用いてもよい。セラミックでは、貼付が可能である。その結果を図１６の平面図として示す。
【００８９】
双方向駆動の場合、低温接合法によって、得られた複合体を、次に、更に別の上位ステータ・ウエハ２’’に接合する。分離切断によって、複合体を分離する。切断線は、図１５では、破線で示されている。その結果、多数の共振ミラーが、直ぐに使える状態で得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ミラー領域に凹部を設けたカスケード静電駆動部を有する共振スキャナの断面図。
【図２】図１の共振スキャナの平面図。
【図３】双方向静電駆動部を備えた共振スキャナの断面図。
【図４】図３の共振スキャナのアクチュエータ部の断面図。
【図５】図４のアクチュエータの平面図。
【図６】図３の共振スキャナのステータ部の断面図。
【図７】図６のステータ部の平面図。
【図８】カスケード電磁駆動部を有し、更に振動面平行プレートの領域に開口を有する共振スキャナの断面図。
【図９】図１の共振スキャナと比較する、変更構造を示す図。
【図１０】図２と同様の変更構造を示す図。
【図１１】図３と同様の共振スキャナの変更構造を示す図。
【図１２】図６と同様の変更構造を示す図。
【図１３】図７と同様の変更構造を示す図。
【図１４】共振スキャナの製造中におけるアクチュエータ・ウエハおよびステータ・ウエハの平面図。
【図１５】共振スキャナの製造中におけるアクチュエータ・ウエハおよびステータ・ウエハの平面図。
【図１６】共振スキャナの製造中におけるアクチュエータ・ウエハおよびステータ・ウエハの平面図。
【図１７】共振スキャナの製造中におけるアクチュエータ・ウエハおよびステータ・ウエハの平面図。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004530926.tif 000035
【国際調査報告】
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2004530926.tif 000037
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