(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、少なくとも一方の面に光を反射するための反射面が形成された可動板と、この可動板と前記支持体との間を連結する弾性部材と、前記可動板の面に形成された駆動コイルとを具備し、前記支持体と前記可動板の間に力を発生させることにより前記弾性部材に生ずる弾性変形により前記可動板の偏向運動を行う光スキャナの製造方法において、基板の一方の面に基板をエッチングするためのエッチングマスクを形成する工程と、基板の他方の面に弾性体膜を複数層形成する工程と、該弾性体膜の表面において前記可動板及び前記弾性部材の形成予定領域に前記複数層の弾性体膜をエッチングするためのエッチングマスクを形成する工程と、該弾性体膜エッチングマスクを含む前記基板の他方の面に保護膜を形成する工程と、前記基板の前記基板エッチングマスクに被覆されていない部分をエッチング除去することにより前記可動板と前記支持体とを分離形成する工程と、前記保護膜を除去する工程と、前記複数層の弾性体膜のうち、前記弾性体膜エッチングマスクに被覆されていない部分を一工程で除去することにより前記弾性部材を形成する工程と、前記弾性体膜エッチングマスク及び前記基板エッチングマスクを除去する工程と、を具備することを特徴とする光スキャナの製造方法。
【請求項２】
前記弾性体膜の内部に電気要素を有することを特徴とする請求項１記載の光スキャナの製造方法。
【請求項３】
前記弾性体膜のエッチングマスクが酸化シリコン膜から構成され、前記保護膜が窒化シリコン膜から構成されていることを特徴とする請求項１記載の光スキャナの製造方法。
【請求項４】
前記弾性体膜のエッチングマスクが酸化シリコン膜または窒化シリコン膜から構成され、前記保護膜がフッ素樹脂から構成されていることを特徴とする請求項１記載の光スキャナの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光スキャナの製造方法に関し、特に、光源からの光を反射し、その反射光を１次元または２次元に走査する小型の光スキャナの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平７−１７５００５号公報はレーザー光の偏向走査を目的とした光スキャナとその製造方法を開示している。図８はこの公報に開示された光スキャナの構成を示しており、支持体200 とねじりばね202 によって接続された可動ミラー201 と、可動ミラー201 上に形成された駆動コイル204 と、磁極205 を有する永久磁石206 とから構成されている。駆動コイル204 に電極パッド203 を介して交流電流を流すと、永久磁石206 によって生じた磁場との相互作用により可動ミラー201 が揺動し、これによって可動ミラー201 からの反射光が偏向走査される。
【０００３】
さらに図８に示す光スキャナの小型化に適した構成として、半導体集積回路の製法を応用したものが特願平８−２７９３４０号明細書において提案されている。
【０００４】
図９〜図１２は半導体集積回路の製法を応用して上記した光スキャナを製造するときの製造工程を示す図である。まず図９に示すようにシリコン基板301 の表面に窒化シリコン膜302 および駆動コイル303 を順次形成する。次に図１０に示すようにポリイミド膜304 をパターニング形成した後、コンタクトホール305 を介して配線306 を形成する。図１０中の矢印で示された部分（この部分がねじりばねとなる）を可動ミラーの回転軸に沿った方向から見たものが図１１である。次に説明する図１２もこの方向から見た断面図である。
【０００５】
次に図１２に示すようにポリイミド膜307 をパターニング形成することによりねじりばね308 を形成後、シリコン基板301 の一部をエッチングによって除去することにより支持体309 と可動ミラー（図１２中には図示していない）を分離形成する。本従来例においてはポリイミド膜307 の内部に配線等を含むためポリイミド膜307 を複数回、成膜及びパターニングする必要があるが、駆動コイル303 や配線306 がポリイミド膜307 によって保護されていることにより経時変化や対環境性に優れる等の利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１２において２層目のポリイミド膜307 を形成する際その下地は平坦ではなく、１層目のポリイミド304 による段差（通常５〜３０μｍ程度）が存在するため、その表面にポリイミド前駆体をスピンコート法によって塗布した場合に非常に激しい膜厚ムラを生じる。さらに１層目のポリイミド304 のパターンと２層目のポリイミド307 のパターンの間にアライメントズレが発生した場合、ねじりばね308 の側面に段差が形成される。この為ねじりばね308 の厚さ方向の寸法やねじりばね308 の側面形状にばらつきが生じることにより光スキャナーの共振周波数が安定しないという問題や、ねじりばね308 の側面に形成された段差部から亀裂を生ずることによりねじりばね308 の寿命が低下するという問題が発生する。
【０００７】
さらに同図においてシリコン基板301 のエッチングにはTMAH、KOH 等の強アルカリ薬剤が使用されるが、これらの薬剤は光スキャナを構成するポリイミド等の有機高分子、アルミニウム等の電極材料等の重要な部材を激しく浸食するため、エッチング中はこれらの部材を何らかの方法で保護しなければならない。
【０００８】
代表的な保護方法としては図１３に示すように、エッチング液313 中に浸す前に、ステンレス製のキャップ311 等をシリコン樹脂製のＯリング312 を介してシリコン基板310 の前記部材の形成される面に装着する方法や、図１４に示すように窒化シリコン膜やフッ素樹脂等の保護膜314 で被覆する方法がある。
【０００９】
しかしながらこれらの従来の方法には次のような問題がある。まず図１３に示す方法の場合は、シリコン基板310 の表面と裏面で水圧による圧力差が生じるため、シリコンのエッチング終了直前に光スキャナー素子の一部が露出した際、素子構成膜の一部にひび割れが生じ、エッチング液313 がひび割れを通してキャップ311 で保護されている面に浸入するという問題が生ずる。
【００１０】
また図１４に示す方法において特に保護膜314 にフッ素樹脂を使用する場合、シリコンのエッチング終了後に保護膜314 の除去を行う際にレジストアッシャー等が使用される。ところが、ねじりばねの材料としてポリイミド等の有機絶縁膜を使用した場合には、除去プロセス中にねじりばねがダメージを受けるという問題がある。
【００１１】
本発明の光スキャナの製造方法はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、弾性部材の寸法のばらつきを低減して素子特性の均一化を達成するとともに、弾性部材側面の平滑化により素子の寿命を向上させることができる光スキャナの製造方法を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、エッチング工程や、その後工程である保護膜除去工程における素子の劣化を防止して、光スキャナの製造上の歩留まりを向上させることができる光スキャナの製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明に係る光スキャナの製造方法は、支持体と、少なくとも一方の面に光を反射するための反射面が形成された可動板と、この可動板と前記支持体との間を連結する弾性部材と、前記可動板の面に形成された駆動コイルとを具備し、前記支持体と前記可動板の間に力を発生させることにより前記弾性部材に生ずる弾性変形により前記可動板の偏向運動を行う光スキャナの製造方法において、基板の一方の面に基板をエッチングするためのエッチングマスクを形成する工程と、基板の他方の面に弾性体膜を複数層形成する工程と、該弾性体膜の表面において前記可動板及び前記弾性部材の形成予定領域に前記複数層の弾性体膜をエッチングするためのエッチングマスクを形成する工程と、該弾性体膜エッチングマスクを含む前記基板の他方の面に保護膜を形成する工程と、前記基板の前記基板エッチングマスクに被覆されていない部分をエッチング除去することにより前記可動板と前記支持体とを分離形成する工程と、前記保護膜を除去する工程と、前記複数層の弾性体膜のうち、前記弾性体膜エッチングマスクに被覆されていない部分を一工程で除去することにより前記弾性部材を形成する工程と、前記弾性体膜エッチングマスク及び前記基板エッチングマスクを除去する工程とを具備する。
【００１４】
また、第２の発明に係る光スキャナの製造方法は、第１の発明に係る光スキャナの製造方法において、前記弾性体膜の内部に電気要素を有する。
また、第３の発明に係る光スキャナの製造方法は、第１の発明に係る光スキャナの製造方法において、前記弾性体膜のエッチングマスクが酸化シリコン膜から構成され、前記保護膜が窒化シリコン膜から構成されている。
【００１５】
また、第４の発明に係る光スキャナの製造方法は、第１の発明に係る光スキャナの製造方法において、前記弾性体膜のエッチングマスクが酸化シリコン膜または窒化シリコン膜から構成され、前記保護膜がフッ素樹脂から構成されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。光スキャナの製造工程に沿って、本発明の実施の形態を詳細に説明する。先ず図１に示すように、シリコン基板101 の表面に窒化シリコン膜102 をＬＰ−ＣＶＤ（Low Pressure-Chemical Vapor Deposition  ）等の方法により形成した後、シリコン基板101 のうち後述するシリコン基板101 のエッチング工程において除去される部分が露出するように窒化シリコン膜102 の一部をシリコン基板101 の一方の面（図ではシリコン基板101 の下面）に対してのみフォトレジスト等をマスクにしてエッチング除去する。さらに窒化シリコン膜102 を除去していない面（図ではシリコン基板101 の上面）にアルミニウム膜をスパッタリング、真空蒸着、メッキ等の手法により形成した後、フォトレジスト等をマスクにしてエッチング加工することにより電気要素としての駆動コイル103 を形成する。
【００１７】
次に図２に示すように、駆動コイル103 を含むシリコン基板101 にポリイミド前駆体をスピンコート法によって成膜した後、駆動コイル103 と配線106 となる部分の接合部にコンタクトホール105 を形成する。ここでコンタクトホール105 の形成方法としては感光性のポリイミドを使用して写真蝕刻法により形成する方法やフォトレジストをマスクとして現像液でコンタクトホール105 の部分を除去する方法等がある
ここで、従来例ではこの時点でねじりばねの部分のパターニングを行なうが、本実施形態ではこの時点ではねじりばねの部分のパターニングを行わない。さらにポリイミド前駆体を加熱することにより弾性体膜としてのポリイミド膜104 を形成した後、駆動コイル103 と同様の方法で電気要素としての配線106 を形成する。
【００１８】
次に図３に示すように、配線106 を含むシリコン基板101 の表面（ポリイミド膜104 の表面を含む）にポリイミド前駆体をスピンコート法によって成膜した後、加熱することにより弾性体膜としてのポリイミド膜107 を形成する。ここで本実施形態では、１層目のポリイミド膜104 の成膜の際にねじりばねのパターニングを行っていないため、この工程において前述のコンタクトホール105 周辺以外には下地に段差が存在しない。従って２層目のポリイミド膜107 においても均一な成膜が可能となる。
【００１９】
次にポリイミド膜107 の表面に酸化シリコン膜をＰ−ＣＶＤ（Plasma Assisted Chemical  Vapor Deposition  ）等の方法により形成した後、フォトレジスト等をマスクとして図４の109 で示す部分をマスク開口部として除去することによりエッチングマスク108 を形成する。ここで図４は図３を上（駆動コイル103 が形成された面）から見た図である。
【００２０】
次に図５に示すように、エッチングマスク108 を含むシリコン基板101 の表面に窒化シリコン膜110 をＰ−ＣＶＤ等の方法により形成した後、シリコン基板101 のうち窒化シリコン膜102 、110 に被覆されていない部分（図では基板下面）を加熱したＫＯＨやＴＭＡＨ等によりエッチング除去することにより可動ミラー（可動板）111 と支持体112 を分離形成する。
【００２１】
次に図６に示すように窒化シリコン膜110 を除去した後、ポリイミド膜104 、107 のうちエッチングマスク108 に被覆されていない部分（図４のマスク開口部109 ）をＲＩＥ等の手法によって除去することにより可動ミラー111 と支持体112 を完全に分離すると共に弾性部材としてのねじりばね113 を形成する。
【００２２】
最後に図７に示すようにエッチングマスク108 を除去した後、窒化シリコン膜102 、110 の露出している部分を除去することにより光スキャナが完成する。
以上、上記したように、本実施形態では、弾性部材としてのねじりばね113 の形成を、複数層（ここでは２層）の弾性体膜（ポリイミド膜104 、107 ）のうち、エッチングマスク108 に被覆されていない部分を一工程で除去することにより形成するようにしたので、ねじりばね113 の側面を平滑に形成することが可能となり、これによって、均一な形状のねじりばね113 を形成することができる。
【００２３】
また、ポリイミド膜107 の形成の際に、ねじりばね113 の部分において下地に段差がないため、膜厚ムラのない均一な膜が成膜可能となり、ねじりばね113 の寸法の均一性が向上する。
【００２４】
さらに、エッチングマスク108 がねじりばね113 の部分を保護しているため、シリコン基板101 のエッチングに対する保護膜（ここでは窒化シリコン膜110 ）を除去する際、ねじりばね113 にダメージを与えて素子を劣化させる可能性がない。
【００２５】
なお、本発明の実施の形態においては基板エッチングの際の保護膜に窒化シリコン膜110 を使用したが、フッ素樹脂等を使用しても良い。この場合エッチングマスク108 の材料としては酸化シリコン膜の他に窒化シリコン膜等を使用しても良い。また駆動コイル103 および配線106 はアルミニウムに限らず銅、チタン、ニッケル等の導電性材料であれば良く、駆動コイル103 と配線106 が異なる材料で構成されていても良い。またポリイミド膜104 、107 の代わりにポリプロピレン、テフロン、ナイロン等の有機高分子材料を使用してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、弾性部材の寸法のばらつきが低減するので、素子特性の均一化が可能となる。また、弾性部材側面の平滑化により素子の寿命が向上することにより信頼性が増大する。
【００２７】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、電気要素の耐性が向上する。
また、請求項３又は４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、エッチング工程や、その後工程である保護膜除去工程における素子の劣化を防止することが可能となるため、光スキャナの製造上の歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光スキャナの製造工程の一部を説明するための断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光スキャナの製造工程の一部を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る光スキャナの製造工程の一部を説明するための断面図である。
【図４】図３を基板上面から見た図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る光スキャナの製造工程の一部を説明するための断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る光スキャナの製造工程の一部を説明するための断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る光スキャナの製造工程の一部を説明するための断面図である。
【図８】従来の光スキャナの構成例を示す斜視図である。
【図９】従来の光スキャナの製造工程の一部を示す断面図である。
【図１０】従来の光スキャナの製造工程の一部を示す断面図である。
【図１１】従来の光スキャナの製造工程の一部を示す断面図である。
【図１２】従来の光スキャナの製造工程の一部を示す断面図である。
【図１３】従来の光スキャナの製造工程の一部を示す断面図である。
【図１４】従来の光スキャナの製造工程の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１…シリコン基板、
１０２、１１０…窒化シリコン膜、
１０３…駆動コイル、
１０４、１０７…ポリイミド膜、
１０５…コンタクトホール、
１０６…配線、
１０８…エッチングマスク、
１０９…マスク開口部、
１１１…可動ミラー、
１１２…支持体、
１１３…ねじりばね
２００…支持体、
２０１…可動ミラー、
２０２…ねじりばね、
２０３…電極パッド、
２０４…駆動コイル、
２０５…磁極、
２０６…永久磁石
３０１…シリコン基板、
３０２…窒化シリコン膜、
３０３…駆動コイル、
３０４、３０７…ポリイミド膜、
３０５…コンタクトホール、
３０６…配線、
３０８…ねじりばね、
３０９…支持体、
３１０…シリコン基板、
３１１…キャップ、
３１２…Ｏリング、
３１３…エッチング液、
３１４…保護膜
【図１】
0004014273.tif 000002
【図２】
0004014273.tif 000003
【図３】
0004014273.tif 000004
【図４】
0004014273.tif 000005
【図５】
0004014273.tif 000006
【図６】
0004014273.tif 000007
【図７】
0004014273.tif 000008
【図８】
0004014273.tif 000009
【図９】
0004014273.tif 000010
【図１０】
0004014273.tif 000011
【図１１】
0004014273.tif 000012
【図１２】
0004014273.tif 000013
【図１３】
0004014273.tif 000014
【図１４】
0004014273.tif 000015