CN101122678A - 可变形镜的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可变形镜的制造方法，其适于大规模生产，所述方法包括：接合步骤，用于将支撑柱(5)和压电元件(4)夹在支撑基板(2)和镜基板(3)之间，并且至少分别将支撑基板与支撑柱、支撑基板与压电元件、镜基板与支撑柱相互接合；弹性膜形成步骤，用于在镜基板的外表面形成平坦的弹性膜(7)；以及反射膜形成步骤，用于在弹性膜上形成反射膜(6)。本发明的可变形镜的制造方法可以可靠地获得可变形镜，且适于大规模生产。

Description

可变形镜的制造方法

技术领域

本发明涉及一种可变形镜的制造方法，所述可变形镜装在光学拾取装置上。

背景技术

通常，在市场上可以获得压缩盘(CD)或数字多用盘(DVD)来作为光学记录介质记录诸如图像和声音的信息。而且，近些年，新一代DVD正在商品化，其使用具有短波长的紫色激光束来实现较高密度的记录。为了使用这样的光盘，需要光盘设备作为驱动设备。所述光盘设备驱动光盘旋转并使激光束射到光盘的记录表面上，由此记录或擦除信息，且所述信息基于来自记录表面的反射光而重现。而且，为了实现这样的功能，光盘设备装有光学拾取装置作为一组单元，用于发射激光束、使激光束射向光盘的记录表面形成束斑、并接收来自光盘记录表面的反射光。

这里，根据需要满足的标准，光学拾取装置，特别是新一代DVD适于高数值孔径(NA)。这样，当光盘厚度稍微变化时所产生的球面像差的影响将变得明显，因此可能不会得到小束斑。因此，使重现信号的抖动恶化，且降低了记录峰值功率，从而降低了记录和再现的质量。

此外，由于光盘的翘曲等将导致激光束的光轴相对于记录表面稍微倾斜。这样，激光束的光路将被弯曲从而产生彗形像差，使得激光束难以聚焦到合适的斑直径内。结果，使得记录和重现的质量恶化。使得记录和重现质量恶化的其它因素还包括光学系统(例如作为光学拾取装置的元件的光学透镜或分光器)的定位精度，其会导致像散差。

为了防止上述情况，提出了一种可变形镜，其可以校正诸如球面像差等的波像差。例如，如图4所述，在光学系统中使用可变形镜1的光学拾取装置由半导体激光器12、准直透镜13、分光器14、可变形镜1、四分之一波片15、物镜16、聚光透镜17、光电检测器18等构成。从半导体激光器12发出的激光束由准直透镜13转变为平行光束，该平行光束通过分光器14，并在其偏振状态被四分之一波片15改变之后被可变形镜1反射，并且随后由物镜16聚集在光盘D的记录表面上。进而，从光盘D的记录表面反射的激光束通过物镜16，之后被可变形镜1反射，然后通过四分之一波片15，随后再由分光器14反射，并且由聚光透镜17聚集从而最终引导至光电检测器18。

可变形镜1具有所谓凸镜(rise up mirror)的功能，其向光盘D反射激光束并平行于光盘D反射来自光盘D的反射光。可变形镜1的另一功能是为了微调激光束的反射角而在必要时改变可变形镜1的反射面，以校正波像差。这样，基于从光电检测器18获得的信号，设置于光学拾取装置中的控制部分在需要校正波像差时将信号发送给可变形镜1，以改变反射面的形状，从而校正该像差。

对于可变形镜1，有一种利用由压电材料制成的压电元件的特性的可变形镜(参见例如JP-A-2004-109769和JP-A-2004-226457)。这种可变形镜1一般由支撑基板、由支撑柱支撑且与支撑基板相对的镜基板、以及夹在支撑基板和镜基板之间的压电元件组成。镜基板的外表面设置有反射膜作为激光束的反射面。当对压电元件施加预定电压从而形成电场时，压电元件在支撑基板和镜基板之间膨胀或收缩。镜基板随着此膨胀或收缩弹性地变形，反射膜(即，反射面)随着镜基板的变形而变形。

在现有环境下，还没有出现适于大规模制造这样的可变形镜的方法。例如，在目前的条件下，构成每个可变形镜的支撑基板和镜基板是由晶圆上切割下来的，且支撑柱和压电元件夹在支撑基板和镜基板之间。然后，将晶圆与支撑柱、晶圆与压电元件分别接合。随后，在镜基板的外表面上形成反射膜。从而，最终得到可变形镜。

然而，根据这种方法，由于在镜基板与支撑柱之间的接合截面和镜基板与压电元件之间的接合截面处会产生局部残留的应力，因此镜基板在很多情况下会发生扭曲。如果镜基板有扭曲，在其外表面上形成的反射膜也会有扭曲，因此不会得到合适的反射面。这样，所得的可变形镜的产量下降，因此，这样的方法不适于大规模生产。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种可变形镜的制造方法，其适于大规模生产。

为达到上述目的，根据本发明第一方案的可变形镜的制造方法，其中每个可变形镜包括：支撑基板、镜基板、和压电元件。所述镜基板与支撑基板相对且由支撑柱支撑并在表面具有反射膜，所述压电元件夹在支撑基板和镜基板之间，当施加电场时，压电元件膨胀或收缩使镜基板和反射膜变形。所述制造方法包括：接合步骤，用于将所述支撑柱和所述压电元件夹在所述支撑基板和所述镜基板之间，并且至少分别将所述支撑基板与所述支撑柱、所述支撑基板与所述压电元件、所述镜基板与所述支撑柱相互接合；弹性膜形成步骤，用于在所述镜基板的外表面形成平坦的弹性膜；以及反射膜形成步骤，用于在所述弹性膜上形成所述反射膜。

根据这个结构，在平坦的弹性膜的外表面上形成反射膜，其中所述平坦的弹性膜形成于镜基板的外表面上。因此反射膜的反射面也变成平坦的，从而可以可靠地获得高质量的可变形镜。

在根据本发明第二案的制造方法中，优选使用树脂制造所述弹性膜。

在根据本发明第三方案的制造方法中，优选将薄金属层设置在所述支撑基板与所述支撑柱之间的接合部分以及所述支撑基板与所述压电元件之间的接合部分上，且当所述支撑基板与所述支撑柱以及所述支撑基板与所述压电元件在受热时相互挤压从而相互接合。

在根据本发明第四方案的制造方法中，优选将薄金属层设置在所述镜基板与所述支撑柱之间的接合部分以及所述镜基板与所述压电元件之间的接合部分上，且当所述镜基板与所述支撑柱以及所述镜基板与所述压电元件在受热时相互挤压从而相互接合。

根据本发明的可变形镜的制造方法，可以可靠地获得可变形镜，且该方法适于大规模生产。

附图说明

图1A和图1B是根据本发明实施方式的制造方法所制造的可变形镜的截面图。

图2是可变形镜的分解立体图以示出其大体结构；

图3A～图3D是可变形镜的截面图以示出根据本发明实施方式的可变形镜的制造方法的过程；

图4是采用可变形镜的光学拾取装置的大体结构的平面图。

具体实施方式

下文将参考附图说明本发明的实施方式。图1A和图1B是根据本发明实施方式的制造方法所制造的可变形镜的截面图。图1A示出未驱动状态，而图1B示出驱动状态。图2是可变形镜的分解立体图以示出其大体结构，且图3A～图3D是可变形镜的截面图以示出根据本发明实施方式的可变形镜的制造方法的过程。

首先，说明可变形镜1。如图1A和图2所示，本实施方式中的可变形镜1包括基本为方形的支撑基板2，与支撑基板2相对且基本为比支撑基板2小的方形的镜基板3，在预定位置夹在支撑基板2与镜基板3之间的多个压电元件4和多个支撑柱5。本实施方式的可变形镜1包括支撑柱5，如图2所示设置在镜基板3的4个角以及四条边的大体中间位置；以及压电元件4，以预定间隔设置在位于四条边上的支撑柱5的内侧。换句话说，将压电元件4和支撑柱5以从镜基板3的中心横向向外的方式顺序设置。

支撑基板2是支撑各个组件的基底。玻璃可以作为制造支撑基板2的材料使用。然而，只要具有绝缘性能，也可使用例如陶瓷等的其它材料。支撑基板2设置有由硅(Si)制成的薄膜部分，该薄膜部分形成在支撑基板2的朝向镜基板3的表面(即，内表面)上设置有压电元件4和支撑柱5的位置处(图2中阴影部分)。特别是，将由相同的Si制成的布线图案(未示出)从设置有压电元件4的位置的Si薄膜部分引到支撑基板2的边缘附近。注意，Si薄膜部分和Si布线图案通过微影等工艺而形成。

镜基板3是可以弹性变形的板材。可以使用Si作为制造镜基板3的材料。然而，只要可以弹性变形，也可使用例如玻璃等材料。该镜基板3装有弹性膜7，该弹性膜7具有反射面的作用，并形成于镜基板3的与朝向支撑基板2的表面(内表面)相对的基本上整个表面(外表面)上。可以使用环氧系统的树脂或聚酰亚胺系统的树脂等作为制造弹性膜7的材料。但是，并不局限于上述材料，只要是可以弹性变形的材料都可以作为制作弹性膜7的材料。该弹性膜7装有反射膜6，该反射膜6具有反射面的作用，且形成于弹性膜7的基本上整个表面(外表面)上。反射膜6是由铝(Al)等制造的金属膜，其通过气相沉积或溅射等形成。

压电元件4是由施加电场时可以膨胀或收缩的压电材料而制成的规则的固体形状的元件。可以使用PZT(Pb(Zr，Ti)O₃，锆钛酸铅)作为压电元件4的材料。然而，也可使用除PZT以外的其它压电陶瓷或例如聚偏氟乙烯等的压电聚合物。注意压电元件4的形状可以是圆柱形或矩形柱形。

每个压电元件4经由薄金属层部分(未示出)接合到形成在支撑基板2的内表面的Si薄膜部分上。可以使用Au(金)作为薄金属层部分的材料，且薄金属层部分通过气相沉积或溅射等形成在支撑基板2的内表面的Si薄膜部分上。然而，除了Au，薄金属层部分还可由Pt(铂)等制成。在此实施方式中，在加热时，支撑基板2和每个压电元件4相互挤压，使其间薄金属层部分的金属(Au)原子扩散到支撑基板2的内表面的Si薄膜部分中和压电元件4(PZT)中。因此，支撑基板2和每个压电元件4在扩散结中可靠地接合。

以同样的方法，通过扩散结，使镜基板3经由薄金属层部分(未示出)接合到每个压电元件4上。所述薄金属层部分通过气相沉积或溅射等形成在镜基板3的内表面上。

因此，在本实施方式中，支撑基板2的内表面上的Si薄膜部分与每个压电元件4经由薄金属层部分电连接，以使该Si薄膜部分作为对每个压电元件4施加电场时的独立电极。另一方面，由Si制成的镜基板3与每个压电元件4经由薄金属层部分电连接，以使该镜基板3作为对每个压电元件4施加电场时的公共电极。

虽然在本实施方式中，使用薄金属层部分作为一种通过扩散结使支撑基板2与每个压电元件4、以及镜基板3与每个压电元件4接合的粘结剂，但是也可以使用导电粘结剂将它们接合。另外，还可以使用环氧系统等非导电粘结剂将它们接合，但是在这种情况下，必须通过额外的引线接合等，使支撑基板2内表面的Si薄膜部分的Si布线图案与压电元件4之间、以及由Si制成的镜基板3与压电元件4之间电连接。此外，也可以不通过节点而通过触点，使镜基板3与压电元件4之间电连接。

虽然在本实施方式中，镜基板3与压电元件4相互接合，但是也可以使用例如具有从两边引出的电极的层压压电元件(laminated piezoelectricelement)作为压电元件4。这样，如果支撑基板2的内表面的Si薄膜部分被分成两部分从而使每个Si薄膜部分与层压压电元件的每个电极连接，则可以对每个压电元件4施加电场。因此，不必将镜基板3和压电元件4相互接合，只要在它们之间形成简单的接触状态就已经足够了。

支撑柱5支撑镜基板3。在本实施方式中的支撑柱5由与压电元件4相同的材料制成，且支撑柱5与支撑基板2和镜基板3之间以与上述压电元件4相同的方式接合。虽然在本实施方式中，支撑柱5与支撑基板2是分别形成的，但是其可以与支撑基板2以整体形成。

对于具有上述结构的可变形镜1，如图1A所示，在未驱动状态下(即在对每个压电元件4都未施加电压的状态下)，镜基板3的反射膜6的反射面是平坦的。另一方面，如图1B所示，当对每个压电元件4施加预定电压以形成用于驱动的电场时，每个压电元件4在支撑基板2和镜基板3之间膨胀。随着膨胀，向上挤压镜基板3使其弹性变形成凸形，并且反射膜6的反射面随着镜基板3的变形而变形。因此，在光学拾取装置的光学系统中使用这样的可变形镜1可以校正激光束中的波像差。

接下来，将会解释上述可变形镜的制造方法。首先，如图3A所示，制备可变形镜1的各个元件支撑基板2、镜基板3、压电元件4和支撑柱5。例如，从每个晶圆上切割下支撑基板2和镜基板3，并制备支撑基板2和镜基板3。注意，在本实施方式中，如上述作为可变形镜1的结构描述的Si薄膜部分、Si布线图案和薄金属层部分形成于支撑基板2的表面，同时薄金属层部分形成于镜基板3的表面。

接下来，如图3B所示，排列支撑基板2和镜基板3，使形成有Si薄膜部分等的支撑基板2的表面与形成薄金属层部分的镜基板3的表面相互面对。这里，支撑柱5和压电元件4夹在支撑底2和镜基板3之间，并且使支撑基板2与支撑柱5、支撑基板2与压电元件4、镜基板3与支撑柱5、以及镜基板3与压电元件4分别接合。在本实施方式中，支撑基板2与支撑柱5、支撑基板2与压电元件4、镜基板3与支撑柱5、以及镜基板3与压电元件4在受热时相互挤压，使支撑基板2与支撑柱5、支撑基板2与压电元件4、镜基板3与支撑柱5、以及镜基板3与压电元件4通过扩散结可靠地接合。注意，镜基板3和压电元件4可以仅相互接触而不接合。

使用这种方法，在接合支撑基板2、镜基板3、压电元件4和支撑柱5之后，在镜基板3与支撑柱5之间以及镜基板3与压电元件4之间会产生局部残余应力。主要由于残余的应力，在镜基板3中会发生扭曲，使镜基板3成为微小的波动状态。图3B显示放大的状态。如果镜基板3保持扭曲，则形成在其外表面上的反射膜6也会扭曲，因而不能得到合适的平坦的反射面。在本实施方式中，通过如下步骤消除这样的扭曲。

如图3C所示，形成平坦的弹性膜7以覆盖镜子基板3的整个外表面。在本实施方式中，使用树脂作为弹性膜7，且如下所示，具有平坦的外表面的平坦的弹性膜7形成于镜基板3的外表面上。例如，如旋涂方法一样，高速旋转镜基板3，使树脂滴落到旋转的镜基板3的外表面上。可选地，将树脂倒入平凹形模具中，并从外表面将镜基板3放置在平凹形模具的上面。然后，在树脂固化以后，将树脂从模具上脱模。可选地，将树脂涂覆到镜基板3的外表面，且将树脂的表面加热到树脂的玻璃转化温度以上。在此状态下，将平板压到树脂表面。除了上述方法之外，还有很多方法。

然后，如图3D所示，在弹性膜7的平坦的外表面上形成反射膜6。用这样的方法可以得到可变形镜1。

由于上述所得的可变形镜1具有形成在位于镜基板3外表面上的弹性膜7的平坦的表面上的反射膜6，因此反射膜6的表面也是平坦的。因此，根据本实施方式的制造方法，可以确保得到具有高质量的可变形镜1。因此，本实施方式的制造方法足以适于大规模生产。

虽然弹性膜7和反射膜6为本实施方式中独立的元件，但是它们也可以共用相同的元件。更具体而言，弹性膜7可以由与镜基板3外表面上的反射膜6相同的金属制成，从而具有一定的厚度，且将砂轮压在弹性膜7的整个外表面上以对其抛光。然后，形成平坦的反射面而无需形成额外的反射膜6。

而且，本发明不限于上述实施方式，其可以用各种在本发明范围内而不偏离本发明的精神的变型来实现。例如，虽然在上述实施方式中，可变形镜1是通过使用预先从晶圆上切割的片状的支撑基板2和镜基板3而制造，但是各个可变形镜1也可以在晶圆阶段组装在一起，然后再将晶圆分割成各个可变形镜1。

在这种情况下，分别制备作为支撑基板2和镜基板3的晶圆，将支撑柱5和压电元件4夹在晶圆之间，使晶圆与支撑柱5、晶圆与压电元件4分别相互接合。然后，在将要成为镜基板3的晶圆的外表面上形成弹性膜7。之后，使用盘形(disc-shaped)切割机沿着将要成为可变形镜1的区域之间的边界分别切割每个晶圆，使其分割成各个可变形镜1。然后，在每个可变形镜1的镜基板3的外表面上形成反射膜6。

因此，可同时得到大量的可变形镜1，从而提高了可变形镜1的制造效率，且该方法更适于大规模生产。注意，该方法可使作为镜基板3的薄脆的晶圆通过弹性膜7而增强，因此可能降低在使用切割机切割晶圆时由于切坏(chipping)或折断所引起的晶圆损坏。

本发明的制造方法适用于制造可变形镜。

Claims (4)

1.一种可变形镜的制造方法，每个所述可变形镜包括：

支撑基板；

镜基板，所述镜基板与所述支撑基板相对且由所述支撑柱支撑，并且所述镜基板的表面上具有反射膜；以及

压电元件，所述压电元件夹在所述支撑基板和所述镜基板之间，当施加电场时，所述压电元件膨胀或收缩使所述镜基板和所述反射膜变形；且

所述制造方法包括：

接合步骤，用于将所述支撑柱和所述压电元件夹在所述支撑基板和所述镜基板之间，并且至少分别将所述支撑基板与所述支撑柱、所述支撑基板与所述压电元件、所述镜基板与所述支撑柱相互接合；

弹性膜形成步骤，用于在所述镜基板的外表面形成平坦的弹性膜；以及

反射膜形成步骤，用于在所述弹性膜上形成所述反射膜。

2.如权利要求1所述的可变形镜的制造方法，其中所述弹性膜由树脂制成。

3.如权利要求1或2所述的可变形镜的制造方法，其中将薄金属层设置在所述支撑基板与所述支撑柱之间的接合部分处以及所述支撑基板与所述压电元件之间的接合部分处，当所述支撑基板与所述支撑柱以及所述支撑基板与所述压电元件在受热时相互挤压从而相互接合。

4.如权利要求1或2所述的可变形镜的制造方法，其中将薄金属层设置在所述镜基板与所述支撑柱之间的接合部分处以及所述镜基板与所述压电元件之间的接合部分处，且当所述镜基板与所述支撑柱以及所述镜基板与所述压电元件在受热时相互挤压从而相互接合。

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