JP2007527551A - 光線を走査する方法および装置 - Google Patents

Abstract

共振ＭＥＭＳ走査システムは、その共振周波数でＭＥＭＳスキャナを動作させて、走査角を最大限にし、かつ消費電力を最小限にする。コントローラは、位相ロックループ、振幅サーボ制御ループ、および共振周波数サーボ制御ループを含む。マイクロプロセッサは、ループを制御し、起動のような状態の間オーバーライドを提供する。共振周波数は動的かつ熱的に調整されて、デバイスがより高いＱ値で操作されることが可能になる。位相ロックループはプレロック条件で動作して、より速い起動が可能になる。アイドルおよび起動の間、共振周波数は制御された開ループである。駆動電圧は、起動の間は高く設定されて、走査角の急速な増加が達成される。
【選択図】 図２Ａ

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、同時係属中の特許文献１（名称「簡易ドライブを有するＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳ ＤＥＶＩＣＥ ＨＡＶＩＮＧ ＳＩＭＰＬＩＦＩＥＤ ＤＲＩＶＥ）」、スプレイグ（Ｒａｎｄａｌｌ Ｂ．Ｓｐｒａｇｕｅ）ら、２００４年５月１４日出願）の利益を主張し、また、同時係属中の特許文献２（名称「レーザープリンタに適合されたＭＥＭＳシステム（ＭＥＭＳ ＳＹＳＴＥＭ ＡＤＡＰＴＥＤ ＴＯ Ａ ＬＡＳＥＲ ＰＲＩＮＴＥＲ）」、デイビス（Ｗｙａｔｔ Ｏ．Ｄａｖｉｓ）ら、２００４年２月９日出願）の利益を主張する。

本出願はまた、同時係属中の特許文献３（名称「高性能ＭＥＭＳスキャナ(ＨＩＧＨ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ ＭＥＭＳ ＳＣＡＮＮＥＲ）」、デイビス（Ｗｙａｔｔ Ｏ． Ｄａｖｉｓ）ら、２００４年１１月１２日出願）、特許文献４（ＭＥＭＳスキャナの製造方法および装置（ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＭＡＫＩＮＧ Ａ ＭＥＭＳ ＳＣＡＮＮＥＲ）」、リンデン（Ｋｅｌｌｙ Ｌｉｎｄｅｎ）ら、２００４年１１月１２日出願）、および特許文献５（名称「簡易ドライブを有するＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳ ＤＥＶＩＣＥ ＨＡＶＩＮＧ ＳＩＭＰＬＩＦＩＥＤ ＤＲＩＶＥ）」、スプレイグ（Ｒａｎｄａｌｌ Ｂ．Ｓｐｒａｇｕｅ）ら、２００４年１１月９日出願）の実体に関連する。

本発明は、ビームスキャナに関し、特にＭＥＮＳビームスキャナを操作するシステムに関する。

ビーム走査は、走査ビームディスプレイ、バーコードスキャナ、および電子写真式プリンタを含む、様々な用途において重要になっている。従来技術のビーム走査の用途、特に高性能の用途では、回転式ポリゴンスキャナが一般的に使用されている。

例証として、ビーム走査システムにおける回転式ポリゴンスキャナの動作を説明する。図１は、典型的な回転式ポリゴンベースのビーム走査システム１０１の主要な特徴を示す図である。必要であれば、用途の必要条件に合致した波長のレーザーダイオード１０２は、画像データ信号で任意に変調されてもよい。ビーム形成光学素子１０４は、所望の形状と軌道を有するレーザービームを生成する。レーザービームは、回転ポリゴンミラー１０６、特にその面１０８に反射し、個々の面１０８ａおよび１０８ｂは、明瞭にするためにインデックスが付けられている。ビーム走査システム１０１の設計は、ポリゴン１０６の反射面１０８ａ、１０８ｂなどが回旋点の前に置かれるようなものであり、そのため、到達するビームは、ミラー面が回転されるにしたがって各ミラー面全体を掃引するという点に注目できる。ビームは、偏向角を横切って偏向されて、走査された（および任意に変調された）ビーム１１０を形成する。

回転式ポリゴンベースのビーム走査システムにおいて直面する１つの問題は、回転するポリゴン自体に関するものである。回転ポリゴンミラーは、比較的大きな質量、速度を上げるまでの遅い起動、大きな寸法、ノイズ、ベアリングの信頼性の問題、比較的高い消費電力、および他の欠点という不利な点がある場合がある。

上述したように、高速バーコードスキャナは、典型的には、回転ポリゴンミラーを使用して、小売店のレジでのカウンタ内走査や高速パッケージ分類などのスループットに敏感な用途に十分な、走査速度および分解能を生成する。そのようなスキャナの一例は、特許文献６（デトウィラー（Ｐａｕｌ Ｏ．Ｄｅｔｗｉｌｅｒ）、名称「全面適用バーコードスキャナ（ＦＵＬＬ ＣＯＶＥＲＡＧＥ ＢＡＲＣＯＤＥ ＳＣＡＮＮＥＲ）」）に記載されており、これを参考として組み込む。他のそのような例は、ポリゴン面の角度を変えて平行な走査パスを作るのではなく、その代わりに、走査パスに第２の軸線の周りで振動する垂直走査ミラーを含むという点に注目できる。

上述したように、走査ビームディスプレイはさらにビームスキャナを使用する。様々な走査ビームディスプレイの実施形態は、当該技術分野において開示されている。そのような１つの例としては、特許文献７（ファーネス（Ｆｕｒｎｅｓｓ）ら、名称「仮想網膜ディスプレイ（ＶＩＲＴＵＡＬ ＲＥＴＩＮＡＬ ＤＩＳＰＬＡＹ）」）に記載されているような走査ビームディスプレイが挙げられ、これを参考として本明細書に組み込む。同様に、電子写真式プリンタ（一般に「レーザープリンタ」と称される）、ＬＩＤＡＲシステム、回転レーザーレベル、ドキュメントスキャナ、および他のビーム走査システムは、従来、回転式ポリゴンビームスキャナを使用している。程度の差はあっても、これらおよび他の用途は、回転ポリゴンスキャナを使用して具体化した場合、それに固有の欠点という不利な点を有している。

他の用途では、ビームスキャナの性能は、走査周波数の関数として、走査角にミラー寸法を掛けた積で便利に特徴付けることができる。一般的慣習によれば、この積は「シータＤ」（ΘＤ）と称されてもよく、シータは機械走査角の半分を指し、「Ｄ」はミラー寸法を指す。この用語で暗示されるのは、走査ミラー面の静的および動的な変形が、偏向される光の最短波長の１／５（λ／５）以内の場合が多い受容可能な限度内に収まるという仮定である。ミラー寸法がより大きければ、より小さな回折限界のビームスポットが可能になり、偏向角がより大きければ、スポットの列を並べる所与の距離でより大きなフィールドの幅が可能になるので、ΘＤは、走査ライン内で解像されてもよい（例えば、表示または検出される）スポットの数に比例する。当然ながら、周波数は、単位時間当たりに生成されてもよい走査ラインの数に関する。したがって、より大きなΘＤスキャナは、一般により高い性能に相当する。

従来技術によれば、十分なミラーの平坦性を維持しながら高い走査周波数で高いΘＤを達成することは、比較的困難であることが分かっている。走査ミラー上の動応力は、ミラーが、比較的大きな走査角、高周波数、および大きなミラー寸法の組み合わせで操作される場合に、ミラーを平坦に保つ支障となる。
米国仮特許出願第６０／５７１，１３３号 米国仮特許出願第６０／５４２，８９６号 米国特許出願第１０／９８６，６４０号 米国特許出願第１０／９８６，６３５号 米国特許出願第１０／９８４，３２７号 米国特許第６，０４５，０４６号 米国特許第５，４６７，１０４号

一態様によれば、高性能を実現する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ビームスキャナが開示される。特に、様々な実施形態は、すべてシステム要件を満たすのに十分なミラーの平坦性を維持しながら、比較的高い走査周波数かつ比較的大きなΘＤの積で動作可能である。

別の態様は、従来回転ポリゴンスキャナの領域であった用途での使用に従うようにする性能および特性を有する、ＭＥＭＳビームスキャナに関する。そのような方策を使用することにより、回転ポリゴンミラーと比べて、質量および寸法の低減、より速い起動、ノイズの低減、信頼性の向上、および他の利点が可能になる。

本発明の一態様によれば、一連の用途において回転ポリゴンミラーに取って代わるのに特に良好に適合された、ミラー寸法、走査角、走査周波数、およびミラーの平坦性などの物理的および動作上の特質を備えた、ＭＥＭＳビームスキャナを形成することができる。いくつかの用途では、既存の光学設計に対する実質的な修正なしに、走査軸を横断する拡張された長さを備えたＭＥＭＳミラーを、回転するポリゴンの代わりに用いることができる。

別の態様によれば、大きな走査角に適合可能なねじりアームの幾何学形状を有するＭＥＭＳスキャナが形成される。ねじりアームは、ミラー面の長手方向寸法よりも数倍長くてもよい。

別の態様によれば、てこ部材が、ねじりアームの（走査ミラーから離れた）の遠位端上に形成される。てこ部材は、応力の集中を低減し、走査角を拡大し、横方向に移動された取付パッドに接続し、外部アクチュエータからスキャナを駆動するためのモーメントアームを作成する役割を果たす。

本発明の別の態様によれば、ＭＥＭＳスキャナは、直線アクチュエータと実質的に連続して接触する取付パッドを保持する締付け圧力を用いて、アクチュエータアセンブリに取り付けられる。例えば、直線アクチュエータが圧電アクチュエータのスタックである場合、この正圧は、圧縮力を維持し、または圧電アクチュエータのスタック内の張力を最小限にし、それによって、信頼性、堅牢性、および／または寿命を改善する。

別の態様によれば、ヒーターは、ＭＥＭＳねじりアームのばね定数を変えて、それにより、そこから支持された走査ミラーの共振周波数を修正する。このようにして達成された共振周波数制御の細かさによって、その共振周波数に近いＭＥＭＳスキャナの動作が可能になる。加熱は、ＭＥＭＳスキャナ自体の少なくとも一部分の中で、シリコンなどのバルク半導体材料をジュール加熱することによって達成されてもよい。ドーピングプロセスは、任意に、段階的な固有抵抗対深さを有する電荷キャリアチャネルを作る。ＭＥＭＳスキャナの領域に金属層を適用して、そのような領域内の下のジュール加熱を低減してもよい。

別の態様によれば、ＭＥＭＳスキャナは、フォトリソグラフィで形成されたフレームなどの外側フレームを有さずに形成されてもよい。その代わりに、複数の取付パッドが形成されてもよい。

別の態様によれば、多数のＭＥＭＳスキャナが、複数の取付パッドを有するシリコンウェハ上に形成される。不規則に成形されたデバイスは、取付パッドの重なり合いと組み合わされる形で、例えば、従来はフレームによって占められていたような隣接するダイの範囲に入り込む形で、シリコンウェハ上に形成される。デバイスは、深掘反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）などのディープエッチングプロセスを使用して、シリコンウェハからほぼ解放される。１以上の「ランド」または「ブリッジ」が、部品とウェハの間、または隣接部品間の接続を維持して、ウェハを機械的に安定させる。ブリッジは、続いて、部品を除去するために壊される。

別の態様によれば、スキャナコントローラは、システムの動作周波数と合致するスキャナ共振周波数の維持を提供することを含む。例示的な一実施形態では、これは、位相差で駆動されるサーボ制御ループとして実施される。

別の態様によれば、スキャナコントローラは、スキャナヒーターに電流を印加するヒーターアンプを含む。

別の態様によれば、ＭＥＭＳスキャナコントローラは、位相サーボ制御ループを含んで、スキャナ位相をシステム位相に固定する。

別の態様によれば、スキャナコントローラは、システムのアイドルプロセスの間、擬似固定された状態で動作する１以上のサーボループを含み、それにより、より速い起動を可能にする。

別の態様によれば、ＭＥＭＳスキャナコントローラは、起動中に、動作中に使用される駆動電圧よりも大幅に高い駆動電圧を印加する。高い駆動電圧はより速い起動を達成するのに有用である。

他の態様は、以下の図面の簡単な説明、発明を実施するための最良の形態、請求の範囲、および図面を参照することで、読者には明白になるであろう。

図２Ａは、高性能ＭＥＭＳスキャナ２０２の一実施形態を示す。ＭＥＭＳスキャナ２０２は、例えば、高速高分解能ＬＢＰ、高速バーコードスキャナ、走査ビームディスプレイ、ＬＩＤＡＲシステム、走査レーザーレベル、および他の用途を含む、様々な用途で使用されてもよい。ＭＥＭＳスキャナ２０２は、当該技術分野で知られているように、バルクマイクロ機械加工を用いて単結晶シリコンからフォトリソグラフィで形成される。ミラー面を有する走査プレート２０４は、各サスペンションを介して一対のねじりアーム２０６ａ、２０６ｂに結合され、
サスペンションは、図示されるように、サスペンションビーム２０８ａ、２０８ｂ、サスペンション中心コネクタ２１８ａ、２１８ｂ、およびサスペンション外部コネクタ２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄから成る。ねじりアーム２０６ａ、２０６ｂ、は、走査プレート２０４およびサスペンションビーム２０８ａ、２０８ｂがその周りで回転する回転軸２１０を画定する。本明細書に参考として組み込まれる、米国仮特許出願第６０／５７１，１３３号（名称「簡易ドライブを有するＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳ ＤＥＶＩＣＥ ＨＡＶＩＮＧ ＳＩＭＰＬＩＦＩＥＤ ＤＲＩＶＥ）」、スプレイグ（Ｒａｎｄａｌｌ Ｂ．Ｓｐｒａｇｕｅ）ら、２００４年５月１４日出願、本願と同一出願人による）の教示から理解されるように、サスペンションは、ねじりアーム２０６ａ、２０６ｂによって引き起こされるトルク負荷を走査プレート２０４の表面全体に広げることによって、ミラー面を比較的平坦に、典型的には１／４波長以内に維持する助けとなる。

サスペンションビーム２０８はそれぞれ、各外部（側部）コネクタ２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄ、および各軸コネクタ２１８ａ、２１８ｂによって、走査プレート２０４に結合される。総合すれば、サスペンション要素２０８ａ、２１６ａ、２１６ｂ、および２１８ａは、第１のねじりアーム２０６ａと走査プレート２０４の間の第１のサスペンション結合を形成する。同様に、サスペンション要素２０８ｂ、２１６ｃ、２１６ｄ、および２１８ｂは、第２のねじりアーム２０６ｂと走査プレート２０４の間の第２のサスペンション結合を形成する。

ねじりアーム２０６ａ、２０６ｂは、各「てこ部材」２１２ａおよび２１２ｂで終端する。てこ部材２１２ａおよび２１２ｂは次に、図示されるように、各側部ポイントで、それぞれの取付パッド２１４ａと２１４ｂ、および２１４ｃと２１４ｄに接続する。総合すれば、てこ部材２１２ａおよび取付パッド２１４ａ、２１４ｂは、ねじりアーム２０６ａを支持構造（図示なし）に結合する第１の取付構造を構成する。同様に、てこ部材２１２ｂおよび取付パッド２１４ｃ、２１４ｄは、ねじりアーム２０６ｂを支持構造（図示なし）に結合する第２の取付構造を形成する。他の実施形態では、取付構造は、例えば、個々のねじりアームにそれぞれが直接接合された一対の長方形の取付パッド、走査プレート２０４およびねじりアーム２０６ａ、２０６ｂの周辺に形成された単一フレーム、または他の形状など、他の形状をとることができる。図２Ａの例示的な実施形態は、例えば、１つのウェハ当たりにより多数のデバイスを詰め込む、動応力が低減する、個々の取付パッドをアクチュエータに結合できる、ならびに取付パッド２１４を互いに対して「浮遊」させることができ、それによってＭＥＭＳスキャナ内の残留応力を低減するなど、特定の利点を有することができる。

代替実施形態では、てこ部材２１２ａおよび２１２ｂは、側部ポイントで周辺の取付フレームと連結し、この周辺フレームは、従来のＭＥＭＳ構成にしたがって、走査プレート、ねじりアーム、およびてこ部材を取り囲む。

走査プレート２０４およびその上のミラーは、例えば、長手方向の範囲（回転軸２１０に平行な方向における）よりも実質的に大きな横方向の範囲（回転軸２１０に垂直な方向における）を有するように形成されてもよい。他の考察では、これは回転ポリゴンミラーの面を模倣するのに有利に使用され、それにより、様々な用途で回転ポリゴンスキャナに代わるものとしてスキャナ２０２の使用を助けてもよい。あるいは、走査プレート２０４は、より低いアスペクト比の長方形、正方形、円形、楕円形、または所与の用途に適切であり得る他の形状として形成されてもよい。

図２Ａに示されるように、ＭＥＭＳスキャナ２０２は、２つのねじりアーム２０６ａ、２０６ｂを含み、そのそれぞれは長さ１８．７６ｍｍ（フィレットを含む）であり、近位端では各サスペンションにおいて（特にサスペンションビーム２０８ａ、２０８ｂにおいて）４００μｍ×２００μｍの楕円形のフィレットで終端し、また遠位端ではやはり４００μｍ×２００μｍの楕円形のフィレットを備えた各てこ部材２１２ａ、２１２ｂで終端する。ねじりアーム２０６ａ、２０６ｂは、幅３８４μｍである。ＭＥＭＳスキャナ２０２の残りの部分と同様に、ねじりアームは、ＤＲＩＥ処理を用いて７００μｍの十分なウェハ厚さにエッチングされる。所与のミラー質量に対して、ねじりアームおよびてこ部材の幅、奥行き、および長さを調節して、選択的な共振走査周波数および角度を生成してもよい。

サスペンションビーム２０８ａ、２０８ｂは、幅３９６μｍであり、わずかに曲げられて、各ねじりアーム２０６ａ、２０６ｂに対して９１．６度のわずかな鈍角を形成し、また、走査プレート２０４の横方向の程度と等しい程度まで横方向に延びる。各サスペンション中心コネクタ２１８ａ、２１８ｂは、サスペンションビーム２０８ａ、２０８ｂの中心線から走査プレート２０４の中心線まで延び、その距離は５００μｍ（フィレットを含む）である。中心コネクタ２１８ａ、２１８ｂはそれぞれ、幅１６４μｍであり、両端に半径１００μｍのフィレットを含む。４つのサスペンション外部コネクタ２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、および２１６ｄは、サスペンションビーム２０８ａ、２０８ｂの端部から走査プレート２０４まで延び、図示されるように、１つ１つが各サスペンションビームの各端部上にある。外部コネクタ２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄはそれぞれ、幅２５０μｍ（横方向）×長さ４００μｍ（長手方向）であり、フィレットを有さない。各サスペンションは、したがって、それぞれサスペンションビーム２０８、中心サスペンションコネクタ２１８、および２つの外部サスペンションコネクタ２１６を含み、
また、応力集中を低減し、トルク負荷を広げ、動作中の走査プレートの動的変形を低減する形で、ねじりアーム２０６ａ、２０６ｂを走査プレート２０４に接続する。代替サスペンション構成が可能であり、当業者によって実施することができる。

図２Ａの例示的な実施形態の走査プレートは、６ｍｍ×６ｍｍの正方形である。

てこ部材２１２ａ、２１２ｂは、それぞれ長さ１．８ｍｍ（フィレットを含む全横方向寸法）、幅４００μｍ（長手方向寸法）であり、図２Ａの例では、ねじりアーム２０６ａ、２０６ｂで形成される軸から対称的に、それに垂直に延びている。てこ部材２１２ａ、２１２ｂの外側端部は、図示されるように、半径２００μｍのフィレットを備えた４つの各取付パッド２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄに接続する。取付パッドは、それぞれ各々５ｍｍの正方形である。

ドープチャネルが、２２０ａおよび２２０ｂに、かつ取付パッド２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、および２１４ｄの上で形成される。金属が、ドープチャネルの上にある取付パッド２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、および２１４ｄの上に堆積される。金属はまた、走査プレート２０４上にも堆積され、ドープチャネル２２０ａおよび２２０ｂと重なり合うポイントまで、中心サスペンションコネクタ２１８ａ、２１８ｂの上を延びる。後述するように、ドープチャネルは、電流が金属被覆されていない領域と金属層の間を流れる助けとなる、抵抗率が比較的低くかつ段階的な領域を形成する。金属は、例えば金またはアルミニウムであってもよく、走査プレート２０４上でミラー面を形成する。

てこ部材の幾何学形状は、大幅に変えられてもよい。同様に、寸法、形状、およびてこ部材接続部との接続方向などの、取付パッドの幾何学形状は、用途の要件に適合するように調節されてもよい。さらに、てこ部材、取付パッド、およびＭＥＭＳスキャナ２０２の他の部分は、用途の要件にしたがって非対称的に形成されてもよい。例えば、図２Ｂに関連して理解されるように、２つの取付パッド、２つのてこ部材、および１つのねじりアームの１組全体が削除されてもよい。

走査プレート２０４、サスペンション（要素２０８ａ、２１６ａ、２１６ｂ、２１８ａ、および２０８ｂ、２１６ｃ、２１６ｄ、２１８ｂにそれぞれ対応する）、ならびにねじりアーム２０６ａおよび２０６ｂの幾何学形状は、同様に大幅に変えられてもよい。例えば、４ｍｍ×４ｍｍの走査プレート２０４が、図２Ａの６ｍｍ×６ｍｍの走査プレートの代わりに用いられる場合、ほぼ一定の共振周波数および材料応力限界を維持しながら、ねじりアームの長さがそれぞれ１２ｍｍ短くされてもよい。サスペンションもまた、走査プレートの動的変形を低減するという利点を維持しながら、大幅に変えられてもよい。

取付パッド２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、および２１４ｄ（または代替の周辺フレーム）が、ハウジングに取り付けられる場合、アクチュエータ（図示なし）に周期的に電力を印加することにより、走査プレート２０４が、ねじりアーム２０６ａ、２０６ｂによって画定される回転軸２１０の周りで前後に周期的に回転する。一実施形態では、適切な信号（４つのアクチュエータの実施形態の場合、約０から２５〜３０ボルトの間で変わる５キロヘルツ（ｋＨｚ）の正弦波など）で駆動されると、走査プレート２０４は、５ｋＨｚの周波数において±２０°の機械走査角で応答する。

±２０°の機械走査角では、スキャナ２０２は、９面の回転ポリゴンにほぼ等しい走査角を示す。他のポリゴン形状に合致させるために、他の走査角が選択されてもよい。５ｋＨｚの全周期走査速度では、スキャナ２０２は、１０ｋＨｚの速度で双方向走査（各サイクル中に１つは前進し１つは後進する）を生成する。これは、６６，６６７ＲＰＭで回転する９面のポリゴンミラーにほぼ等価である。したがって、スキャナ２０２は、比較的精巧な回転ポリゴンスキャナの走査性能を達成することができ、それによってスキャナは高速用途に好適になる。あるいは、スキャナは、一方向に走査するのに使用されてもよく、それによってスキャナは、３３，３３３ＲＰＭの９面の回転ポリゴンミラーにほぼ等しくなる。一方向動作は、ミラーが、前進または後進の走査半サイクルの１つにある場合にのみ、画像データを単に変調する（または画像データを取り込む）ことによって達成される。双方向で使用された場合、後進走査中にデータ読み出しを逆転させる（レーザーへまたは検出器から）のに適切な制御エレクトロニクスが使用される。

図２Ｂは、ＭＥＭＳスキャナ２０２の代替実施形態を示す。単一のねじりアームは、図２Ａに関連して説明したようなサスペンションを介して走査プレート２０４を支持する。走査プレートは、様々なモードの共振周波数を適切に制御することにより、および／または、後述するように、走査プレートをその共振周波数で、またはその非常に近くで駆動することにより、軸２１０の周りで回転されてもよい。

図３は、ＭＥＭＳスキャナ２０２の別の代替実施形態を示す。図３の例示的な実施形態では、てこ部材２１２ａおよび２１２ｂは曲がりくねった形状で形成される。てこ部材の遠位端は、上述したように典型的には取付パッドに、あるいは周辺フレーム部材に接合する。理解されるように、てこ部材の幾何学形状は実質的に変更されてもよい。

図４は、周期的な駆動信号が印加された場合の図２ＡのＭＥＭＳスキャナの動的応答を例証するグラフを示す。曲線４０２は、周期的な駆動周波数４０６に応じて変わる振幅応答特性４０４を示す。曲線４０８は、同じ周期的な駆動周波数の軸４０６に対してプロットされた、スキャナ対駆動の位相４１０を示す。曲線４０２を調べると、回転モードにあるＭＥＭＳスキャナの共振周波数に対応して、約５ｋＨｚで応答のピークが見られる。ピークのサイズは相対的な方式でプロットされているが、これは、例示的な実施形態では、受容可能な駆動電力で±２０°の機械走査角を生成するのに十分に高い。４つのアクチュエータの実施形態では、振幅が０から２５〜３０ボルトである５ｋＨｚの正弦波に近い駆動波形により、±２０°の機械走査角が得られる。

６５〜７０ｋＨｚの第２のピークは、圧電スタックアクチュエータの共振挙動に対応する。

曲線４０８は、駆動信号対ＭＥＭＳスキャナ応答の位相関係が共振点でどのように反転するかを示す。５ｋＨｚ未満では、位相関係（駆動対応答）は０°である。５ｋＨｚより上であるが第２のピーク未満では、位相関係は−１８０°である。主要な共振ピークでは、図示されるように、位相関係は反転し、−９０°（駆動に遅れる応答）を通る。第２のピークより上では、システムの応答は低下し、また位相特性は再び反転して、ピーク未満での−１８０°から、第２の共振ピークで−２７０°（＋９０°）を通って、第２の共振ピークより上の周波数では−３６０°（０°）になる。効率を最大限にするために、主要な共振ピークで、またはその近くでＭＥＭＳスキャナを動作させるのが有利なことが分かっている。

５ｋＨｚでの動作では、ＭＥＭＳスキャナの共振周波数は、５ｋＨｚより数ヘルツ上になるように、典型的には室温で５．００１〜５．００５ｋＨｚの範囲内に調整される。そのような調整は、参考として組み込まれる米国特許第６，２４５，５９０号（名称「周波数調整可能な共振スキャナおよび製造方法（ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＴＵＮＡＢＬＥ ＲＥＳＯＮＡＮＴ ＳＣＡＮＮＥＲ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＭＡＫＩＮＧ）」、本願と同一出願人による）に記載された方法によって達成されてもよい。工場へ有利と分かった、少量のエポキシ樹脂の形態の走査プレートに重りを付加する方法を用いて、共振周波数を工場で調整するのが有利であることが分かっている。共振周波数をほぼ５．０００ｋＨｚにするために、共振周波数の能動的熱的調整が使用される。

図５Ａは、１００ｍｍのシリコンウェハ５０２上の、ＭＥＭＳスキャナ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、２０２ｅ、および２０２ｆの基本型のレイアウトを示す。図から分かるように、ＭＥＭＳスキャナには、互いに噛み合わされた取付パッドおよびミラーが稠密に詰め込まれる。そのようなレイアウトの１つの理由は、１つのウェハ当たりの歩留まりを最大限にすることである。図から分かるように、図５Ａに示されるスキャナ２０２の走査プレートは、短く広いアスペクト比で形成される。

図５Ｂは、１００ｍｍのシリコンウェハから作製するためのＭＥＭＳスキャナの代替レイアウトを示す。スキャナの寸法、特にねじりアームの長さは、図５Ａのレイアウトに比べて、より効率的に互いに噛み合わせて詰め込むように調節されている。より大きなウェハにデバイスが稠密に詰め込まれてもよい。

用語「互いに噛み合わされた」は、１以上の隣接する半導体デバイスを切断することなく、１つの半導体デバイスの周りに正方形またはダイを描くことができないことを意味する。すなわち、１以上の隣接する半導体デバイスは、ダイシングソーを用いて半導体デバイスの周りに形成することができる幾何学図形の輪郭の中に入り込む。深掘反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）または他のプロセス工程などのエッチング工程は、ほぼ完全にウェハからスキャナを解放するのに使用される。各デバイスの周りに形成された二重線は、デバイスの周りに形成された「堀」の縁部を示す。スキャナをウェハに周期的に接続する非常に微細なシリコン「ブリッジ」が見られる。スキャナを解放するために、これらのブリッジは単に破断され、スキャナが抜き出される。ブリッジの幅は、通常は、デバイス全体にわたって割れ目が広がるのを回避するのに十分に狭くされる。

代替実施形態では、金属の層はめっきされ、または、絶縁体ウェハはＤＲＩＥの前にシリコンウェハの背面に接合される。ＤＲＩＥは、シリコンウェハをエッチングするのに使用される。その後、金属または絶縁体の層は、ウェハの中にスキャナを保持してもよい。金属は、スキャナを除去するために裂かれてもよい。あるいは、金属または絶縁体は、部品を解放するためにエッチングで除去されてもよい。一実施形態では、アルミニウムが金属安定化層に使用される。一実施形態では、ＰＹＲＥＸ（登録商標）ガラスが絶縁体安定化層に使用される。そのような安定化層が使用される場合、成形品を適所に保持するために、シリコンブリッジが併用されてもよい。あるいは、シリコンブリッジは除外されてもよい。

図５Ａは、「Ｔ」字形の端部がミラーの方にずれた、代替のてこ部材２１２の設計をさらに示す。

いくつかの実施形態によるＭＥＭＳスキャナ２０２の作製は、上述したようなドープチャネルまたは電荷キャリア層の形成を含んでいてもよい。１〜１０Ωｃｍのバルク抵抗率を有するリン添加シリコンウェハが使用される。リン添加シリコンウェハは、４ｍＡの最大電流で３０ＫｅＶで加速された、５×１０^１５リン３１原子／ｃｍ^２のドーズ量で注入される。リンのドーズ量は、１０００℃で４５分間駆動される。結果として得られるドープチャネルは、約０．５μｍの深さまで深くドープされて、ドーピング濃度およびそれに伴う抵抗率が深さに応じて変わる、段階的なチャネルを形成する。これらの条件では、ウェハ表面は、約１×１０^２０リン３１原子／ｃｍ^３のドーピング濃度を有し、約０．００１Ωｃｍの抵抗率をもたらし、それにより、０．５μｍの深さで約１×１０^１５原子／ｃｍ^３（または１−１０Ωｃｍ）のウェハのバックグラウンドが得られる。

ドープチャネルは、電荷キャリアが金属層からシリコン内に移動するための導管を作る。後述するように、ジュール加熱を作るために、ＭＥＭＳスキャナ２０２に電流が印加されてもよい。図２Ａのスキャナの例示的な実施形態では、例えば、取付パッド２１４ａ、２１４ｂは、ヒーターアンプによって正電圧に駆動されてもよい。ヒーターのリード線は、取付アセンブリおよび／または取付パッド自体上の金属化層に結合されてもよい。例示的な一実施形態によれば、電流は、取付パッド２１４ａ、２１４ｂを被覆する金属層に沿って流れ、金属の下に形成されたドープチャネルを介してシリコン内に移動する。電流は次に、てこ部材２１２ａおよびねじりアーム２０６ａを介してシリコン内を流れ、それにより、主にねじりアーム２０６ａの中で局所的な加熱を形成する。（電流フローはてこ部材２１２ａの両方のアームに沿って分割されるので、てこ部材内のジュール加熱は低減される。）ねじりアーム２０６ａがドープチャネル２２０ａにぶつかるところで、電流は、シリコンから流れ、ドープチャネル２２０ａに重なって形成された金属層内に上向きに入る。電流は、中央サスペンションコネクタ２１８ａを横切り、走査プレート２０４上に形成されたミラーの金属を横切り、中央サスペンションコネクタ２１８ｂを横切って流れるので、それらの構造内のジュール加熱が回避される。金属層がドープチャネル２２０ｂと重なり合うところで、電流は、金属から流れ、シリコン内に下向きに入る。電流は、ねじりアーム２０６ｂおよびてこ部材２１２ｂを通って流れ、やはりジュール加熱を（主にねじりアーム内で）生じさせる。電流は次に、取付パッド２１４ｃ、２１４ｄ上に形成されたドープチャネルを通って流れ、金属層に上向きに入り、そこで、地面近くで保持されたヒーターのリード線の第２の組によって電流が収集される。当該技術分野では知られているように、図示された方向のホール移動あるいは反対方向の電子移動は、そのような電流フローを形成してもよい。

場合によっては、図２Ａ、２Ｂ、３、５Ａ、および５Ｂで例証されるスキャナ設計の有利な態様は、作製の際に最小限の数のプロセス工程が用いられてもよいようなものである。範囲の厚さを低減する、または隆起したリブを生成するために、スキャナは、部分エッチングがなされていない完全な厚さのシリコンウェハから完全に形成されてもよい。ミラーに対応する金属被覆のパターンは、ウェハ５０２の前面に形成される。一実施形態によれば、金の金属被覆がミラーに使用される。背面金属被覆はウェハ５０２の背面上に形成される。一実施形態によれば、アルミニウムが背面金属被覆層に使用される。次に、半導体デバイスおよびその間のエッチングされていない範囲に対応するフォトレジストパターンが、ウェハの前面に形成され、露出範囲が深くエッチングされる。一実施形態では、ＤＲＩＥが、ウェハを介して垂直壁をエッチングするのに使用される。ウェハの背面は、エッチングの間極低温に冷却され、また、アルミニウムの背面金属被覆の高い熱伝導率によって、ＤＲＩＥエッチングは、シリコンウェハの背面表面に達すると停止される。いくつかの実施形態では、スキャナ形状は、エッチングされた輪郭の後部を架橋する薄いアルミニウム層によってウェハ内に保持される。他の実施形態では、シリコンの薄いブリッジが、部品を適所に保持する助けとなる。アルミニウムの背面金属被覆がエッチングで除去され、フォトレジストが除去される。スキャナはそれによって自由になり、あるいは、シリコンブリッジが使用されている場合、ウェハから取り除かれ、深くエッチングされた範囲全体にわたってブリッジを壊すことによって単独にされてもよい。ディープエッチングを用いて部品を解放することにより、ダイシングが回避されてもよい。

図６は、ＭＥＭＳスキャナのためのアクチュエータ構成を示す。共通の取付基部６０４上に設置された一対の市販の圧電スタック６０２ａおよび６０２ｂは、第１の絶縁体６０６ａ、６０６ｂそれぞれを介して、ＭＥＭＳスキャナ２０２の取付パッド２１４ａ、２１４ｂを支持する。それぞれの位置から、圧電スタック６０２ａ、６０２ｂは、交互に電気的に圧縮および拡張されて、ねじりアーム２０６ａ、２０６ｂによって画定される回転軸２１０の周りでの、取付パッド２１４ａ、２１４ｂの周期的な回転を生成してもよい。同様に、走査プレート２０４の横方向軸に実質的に平行な横方向軸の周りでＭＥＭＳスキャナ２０２を回転させるために、圧電スタック６０２ａ、６０２ｂの共通モード活性化が用いられてもよい。

ＭＥＭＳスキャナ２０２と圧電アクチュエータスタック６０２ａ、６０２ｂとの間の接触を維持するために、各クランプまたは加圧アセンブリ６０８ａおよび６０８ｂ（６０８ｂは図示なし）が、取付パッド２１４ａ、２１４ｂを、アクチュエータスタックに対して下向きに押し付ける。クランプ６０８ｂは、明瞭にするため図６から省略される。図示されるように、クランプ６０８は、（アセンブリの底部から始まり、また取り付けパッド２１４と接触して）第１の圧力板６１０、任意直列円板ばね６１２、第２の圧力板６１４、第２の絶縁体６１６、および第３の圧力板６１８を含む。一実施形態では、第１の圧力板６０１の縁部は、図示されるように加圧アセンブリから外に延びる。後述するように、これによって、ヒーターワイヤーまたはリード線のための任意の結合位置が提供される。直列円板ばね６１２は、ＳＰＲＩＮＧＭＡＳＴＥＲＳ ＃Ｄ６３２０３などの市販のタイプのものであり、剛性は比較的低いが高い（＞＞５ｋＨｚ）の固有共振周波数を有するように選択される。用途の要件によって、一連の２つのばね、または異なる数のばねが使用されても、あるいはばねが全くなくてもよい。第１および第２の圧力板６１０および６１４は、直列円板ばね６１２を押し付けるための堅牢な表面を提供する。第２の絶縁体６１６は、ＭＥＭＳスキャナ２０２の電気的絶縁を提供する。第１および第２絶縁体６０６、６１６は、ＰＹＲＥＸ（登録商標）ガラスなどの、適切な密度、電気的絶縁能力、および圧縮強度を備えた材料から形成される。第１および第２の圧力板６１０、６１４は、鋼などの、好適な導電性と、圧縮強度、じん性、および密度などの物理的性質とを有する材料から形成される。第３の圧力板６１８は、第２の絶縁体６１６に取付表面を提供し、アセンブリをハウジング（図示なし）に接続する。好ましくは鋼から形成された３番目の圧力板６１８は、取付および調整ねじ（図示なし）を受け入れるためのボア６２０を含む。当業者であれば理解できるように、代替のまたは修正されたクランプが使用されてもよい。

代替実施形態では、直列円板ばね６１２が加圧アセンブリ６０８から省略されてもよいことが分かっている。そのような修正には、組立ての容易さおよびコストに関して利点がある場合もあるが、駆動効率をある程度損なうことがある。

加圧アセンブリ６０８の１以上の構成要素は、ハウジングに任意に合わせられるか、そうでなければ、実質的に固定の回転関係で保持されてもよい。これにより、取付および調整ねじの調節中にアセンブリを介して伝達されるトルク負荷が低減または排除される。加圧アセンブリ６０８を介して大幅にトルク負荷を低減または排除することによって、組立て中にＭＥＭＳスキャナの取付パッド２１４に実質的にゼロのトルク負荷が印加され、それにより、取付パッド２１４のわずかな回転から生じる、共振周波数および／または走査角度範囲の偶発的な変化から、ＭＥＭＳスキャナ２０２が保護される。

図７はピエゾスタックアクチュエータ６０２の図である。そのようなアクチュエータは、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｈｙｓｉｋｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅ．ｄｅのモデルＰＩＣＭＡ ８８５．１０などの、複数の供給源から入手可能である。

図８および９は、ＬＢＰ、バーコードスキャナ、ＬＩＤＡＲ、走査レーザーレベルなどで使用される、ＭＥＭＳスキャナハウジング８０２の図である。２つの前板８０４ａ、８０４ｂは、取付ねじ８０８ａ、８０８ｂ、８０８ｃ、８０８ｄで後部ハウジング８０６に固定される。ＭＥＭＳスキャナ２０２は、適切な量の回転を可能にするその中の空洞内に保持される。ねじ切りされた調整ねじ穴８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃ、および８１０ｄは、対応する調整ねじ受け入れボア６２０（図６に示される）内に突出する調整ねじ（図示なし）を受け入れる。組立て中に、調整ねじは回転されて、直列円板ばね６１２（図示なし）上に適切な量の予荷重を提供する。動作中のＭＥＭＳスキャナの挙動は、後部ハウジング８０６の頂部に形成されたＭＥＭＳ観察ポート８１２を介して観察することができる。ＭＥＭＳスキャナアセンブリ８０２は、ハウジング８０６内に形成された取付タブ８１４ａ、８１４ｂを介して、ＬＢＰの露光ユニットに固定される。

クランプ６０８を使用してハウジング８０２内でＭＥＭＳスキャナ２０２を固定することによって、「浮遊」するマウントが得られ、取付パッド２１４が互いに対して少し移動することが可能になる。いくつかの実施形態では、組立て中のクランプ６０８のわずかな捻回により、取付パッド２１４のわずかな面内捻回を得ることができる。これにより、ＭＥＭＳスキャナのてこ部材および／またはねじりアームにおける望ましくない残留応力が生じる場合がある。そのような捻回は、取り付けられたスキャナを、低減された走査角で数時間作動または「通電」することによって、低減または排除される場合がある。例示的な一実施形態では、スキャナは、半分の振幅で約４時間作動される。通電プロセスは、てこ部材および／またはねじりアームの機械的欠陥に関連した「初期」欠陥の発生を低減することができる。あるいは、スキャナアセンブリを通電する必要性を低減または排除するために、ねじれが低減されたクランプアセンブリ設計に置き換えられてもよい。

ＭＥＭＳスキャナ２０２は、１つ１つが各取付パッド２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、および２１４ｄの下にある、４つの圧電スタック６０２によって駆動されてもよい。あるいは、ＭＥＭＳスキャナの一端は固定位置で保持され、つまり、取付パッド２１４ｃおよび２１４ｄが安定した取付ポイントに対して固定されてもよく、また、ＭＥＭＳスキャナの他端は圧電アクチュエータで駆動され、つまり、取付パッド２１４ａおよび２１４ｂがそれぞれ、図６に示されるように圧電スタックに対して固定されてもよい。第３の代替例では、取付パッドの３つが固定の安定した取付ポイントに固定され、１つの圧電アクチュエータが使用される。典型的には、その選択は、コスト対アクチュエータの電力要件に依存する。理解されるように、同様の考察は、図２Ｂまたは３に示されるようなＭＥＭＳスキャナ設計２０２に当てはまる。

上述したように、ＭＥＭＳスキャナは、所望の動作周波数の数ヘルツ以内の共振周波数を有するように調整される。図４の曲線４０２から理解されるように、共振周波数を少し変化させることにより、（所与の周期的な動作電圧に対して）回転振幅の比較的大幅な変化を得ることができる。本発明者らは、ＭＥＭＳデバイスの制御された加熱によって、ＭＥＭＳスキャナが外側フレームを有さない例示的な実施形態であっても、共振周波数、したがって動作振幅がさらに調整されることを見出した。図６を再び参照すると、クランプ６０８ｂ（図示なし）の対応する圧力板が行うように、クランプ６０８ａの第１の圧力板６１０上の拡張タブは、ヒーター線を受入れる。同様に、取付パッド２１４ｃおよび２１４ｄ（やはり図示なし）に隣接する対応する圧力板もまた、ヒーター線を受け入れる。ヒーター線は、第１の圧力板６１０の金めっきされた拡張タブにはんだ付けすることによって、例えば取付パッド２１４上に形成された金属化シリコン結合パッドにはんだ付けすることによって、あるいは当業者に明白であるような他の方法によって取り付けられてもよい。

ＭＥＭＳスキャナの一端にある取付パッドまたはクランプの両方に、ヒーターのリード線が取り付けられる場合、電流がその間を流れるのを回避するために、そのような隣接するリード線を同じ電位に保つことが好ましい。対照的に、ＭＥＭＳスキャナの他端にあるヒーターのリード線（単数または複数）が異なる電圧まで駆動されて、ねじりアームに沿って、かつそれを介して電流フローを作成してもよい。

使用中、走査振幅はセンサによって監視され、また、スキャナ２０２の２つの端部（取付パッド２１４ａおよび２１４ｂがその一端を形成し、取付パッド２１４ｃおよび２１４ｄが他端を形成する）間の電位が調節される。シリコン材料自体および上述したドープチャネルの電流フローに対する抵抗、および特にねじりアーム２０６ａ、２０６ｂによって、加熱が引き起こされる。高温であるほど、ねじりアームの「軟化」およびそれに対応する共振周波数の低下が引き起こされる。したがって、共振周波数が周期的な駆動信号周波数よりも上の場合、加熱が増加されて、ＭＥＭＳスキャナの温度が上昇し、それによって、駆動信号周波数と合致するように共振周波数が調整されてもよい。同様に、ＭＥＭＳスキャナの共振周波数が駆動信号周波数よりも下になる場合、加熱が低減され、それによってデバイスが冷却され、駆動信号周波数と合致するようにその共振周波数が上昇されてもよい。代替実施形態では、熱の調整は、所与のシステム設計については、スキャナがその共振周波数で正確に動作されない場合でも、走査振幅を変更するために使用されてもよい。

０〜１．５Ｗのチューニング電力が約８Ｈｚの共振周波数同調範囲を提供できることが、実験によって測定されている。この範囲は、恐らく動作中に冷却をもたらすスキャナ上の気流が原因で、より高い走査周波数では多少低く、より低い走査周波数では多少高い場合がある。

次に図１０を参照すると、ＭＥＭＳスキャナを駆動する制御システム１００２を示すブロック図が示される。多くの用途では、ＭＥＭＳスキャナの走査の位相および振幅を正確に制御することは有利である。バーコードスキャナ、レーザーカメラ、走査ビームディスプレイ、電子写真式プリンタなどの走査ビームの用途は、ＭＥＭＳスキャナの位相および／または振幅を正確に制御することで利益を得ることができる。

同様に、スキャナ共振周波数を正確に制御することで、従来典型的な慣例であった多少ずれた共振ではなく、その共振周波数でスキャナを動作可能にすることによって、消費電力を最小限にし、恐らくは実現可能な特定の応用も行うことができる。

図１０の制御システム１００２のブロック図は、ＭＥＭＳスキャナを駆動し制御するための、それぞれ中程度の、短い、および長い破線で輪郭が描かれた、振幅制御サーボループ１００４、位相制御サーボループ１００６、および共振周波数制御サーボループ１００８という、３つの重なり合うサーボループを含む。

最初に振幅制御ループ１００４を参照すると、低電圧駆動信号１００９は高圧増幅器１０１０によって増幅され、圧電ドライバスタック６０２の形態の１以上のアクチュエータを駆動する周期的な高電圧駆動信号１０１１を生成して、共振ＭＥＭＳ走査ミラー２０２の周期的な振動を引き起こす。理解されるように、圧電アクチュエータ６０２の代わりに、磁気タイプ、静電気タイプ、熱タイプ、および他のタイプのアクチュエータなどの、代替アクチュエータ技術を用いることができる。

ＭＥＭＳ走査ミラー２０２の位相、振幅、位置、および／または速度を監視するために、様々な技術を使用することができる。例示的な実施形態では、ミラーによって偏向されたビームは約２０％のオーバースキャンを含み、したがって画像化領域の縁部は８０％の走査で終了する。一対の隣接するセンサ領域を含む光学検波器１０１２は、その中央点（センサ範囲間の領域の中心）を走査範囲の８５％の位置に有して配置される。１つのセンサ領域からの出力は、コンバータ１０１４によって別のセンサ領域の出力から減算される。コンバータ１０１４は、走査振幅信号１０１６としてのビームがスキャン範囲の中央の８５％を越える時間量に比例した陰電圧を出力する、差動およびパルス幅−電圧コンバータである。

マイクロプロセッサ１０１８は、加算器１０２２中の走査振幅信号１０１６に加算される振幅設定値電圧信号１０２０を設定して、生の振幅誤差信号１０２４を生成する。したがって、走査振幅が所望よりも大きい場合、負の走査振幅信号１０１６の絶対量は設定値信号１０２０の絶対量よりも大きくなり、生の振幅誤差信号１０２４は負の数値になる。反対に、走査振幅が所望よりも小さい場合、負の走査振幅信号１０１６の絶対量は設定値信号１０２０の絶対量よりも小さくなり、生の振幅誤差信号１０２４は正の数値になる。

生の振幅誤差信号１０２４は、比例積分コントローラ（ＰＩＣ）１０２６に供給される。ＰＩＣ１０２６は、条件付き振幅誤差信号１０２８を生成する。ＰＩＣ１０２６は、走査振幅の変動に対するシステム応答を減衰するように作用する。これは、生の振幅誤差信号１０２４電圧におけるばらつきを平均化し、また、振幅誤差の変化がフィードバックされて高電圧駆動信号に影響する速度を制御するように作用し、それによって、振幅制御サーボループ１００４の安定性および性能を改善する。

生の駆動信号１０３０は、ＭＥＭＳスキャナを駆動するための、名目上の位相が補正された信号である周期的な低電圧信号である。生のドライブ信号１０３０は、利得回路１０３２で受け取られ、乗算されて、低電圧駆動信号１００９を生成する。したがって、測定されたＭＥＭＳスキャナ２０２の振幅が低すぎる場合、条件付き振幅誤差信号１０２８は比較的高い電圧であり、利得回路１０３２中で生の駆動信号１０３０で乗算されると比較的低い振幅の低電圧駆動信号１００９を生成する。測定されたＭＥＭＳスキャナの振幅が高すぎる場合、条件付き振幅誤差信号１０２８は比較的低い電圧であり、利得回路１０３２中で生の駆動信号１０３０で乗算されると比較的低い振幅の低電圧駆動信号１００９を生成する。いずれかの場合、それによって、走査振幅を設定値電圧信号１０２０としてマイクロプロセッサ１０１８によって所望の設定値に戻す役割を果たす。

位相制御サーボループ１００６は位相ロックループとして動作する。振幅制御サーボループ１００４に関連して上述したコンバータ１０１４は、水平同期信号１０３５としてホストコントローラにも戻される位相マーク信号１０３４を生成する。位相マーク信号１０３４は、１つの縁部、すなわち１つの走査方向を用いて減算された検出器ペア信号から生成される。基準信号１０３６と位相マーク信号１０３４の同様の縁部は、第１の位相周波数検出器１０３８によって比較される。第１の位相周波数検出器１０３８は、生の位相誤差信号１０４０上の周期的なスパイクを生成し、そのスパイクの幅は位相誤差に比例し、またそのスパイクの符号は、位相マーク信号１０３４が基準信号１０３６に対して早いか遅いかを示す。

第１の低域フィルタ１０４２は、第１の条件付き位相誤差信号１０４４として生の位相誤差信号１０４０上の周期的なスパイクを直流電圧に変換する。第１の低域フィルタ１０４２は、位相マーク１０３４が基準信号１０３６に対して早い場合、第１の条件付き位相誤差信号１０４４を比較的低い値に設定する。反対に、位相マーク１０３４が基準信号１０３６に対して遅い場合、第１の低域フィルタ１０４２は第１の位相誤差信号１０４４を比較的高い値に設定する。

第１の条件付き位相誤差信号１０４４は、電圧制御駆動波形生成器１０４６に渡される。第１の条件付き位相誤差信号１０４４の電圧により、電圧制御駆動波形生成器１０４６によって出力される生の駆動信号１０３０の周波数が決まる。

したがって、位相マーク信号１０３４が基準信号１０３６に対して早い場合、第１の位相周波数検出器１０３８は生の位相誤差信号１０４０上に負のスパイクを出力し、そのスパイクの幅は、位相マーク信号１０３４と基準信号１０３６の間の誤差の大きさに比例する。生の位相誤差信号１０４０上の一連の負のスパイクは、第１の低域フィルタ１０４２を駆動して、第１の条件付き位相誤差信号１０４４上に比較的低い電圧を出力し、その電圧は、生の位相誤差信号１０４０上のスパイク幅が狭い場合には適度に低く、スパイク幅が広い場合は電圧はさらに極端（低い）である。第１の条件付き位相誤差信号１０４４上の低電圧により、電圧制御駆動波形生成器１０４６から、より低い周波数の生の駆動信号１０３０が出力され、位相の小さな偏差（第１の条件付き位相誤差信号１０４４上の適度に低い電圧）は周波数の適度な減少を引き起こし、位相の比較的大きな偏差（第１の条件付き位相誤差信号１０４４上の低電圧）は周波数のより大きな減少を引き起こす。より低い周波数は、ＭＥＭＳミラーの位相を遅らせて、位相マーク信号１０３４がいくらか後で出力されるようにし、それにより、位相マーク信号１０３４が基準信号１０３６と同調するように戻し、基準信号１０３６に位相ロックをもたらす役割を果たす。

位相マーク信号１０３４が基準信号１０３６に対して遅い場合、第１の条件付き位相誤差信号１０４４の電圧が増加され、その結果生の駆動信号１０３０の駆動周波数が増加し、同様に位相マーク信号１０３４が基準信号１０３６と同調するように戻す。低域フィルタ１０４２の時定数は、位相サーボ制御システム１００６に減衰をもたらす役割を果たす。

次に共振周波数サーボ制御ループ１００８を参照すると、駆動信号とスキャナ応答の相対的位相は、ＭＥＭＳスキャナの共振周波数を調節するのに使用される。図４に関連して上述したように、ＭＥＭＳスキャナの応答位相は、曲線４０８で示されるような周波数を備えた駆動位相によって変わる。スキャナ振幅応答特性曲線４０２における主要なスパイクでは、駆動信号とスキャナ応答の間の位相関係は、主要な共振ピークでの−９０°を通過して、主要な共振ピークの下の同相（０°）から主要な共振ピークの上の−１８０°異相に急速に反転する。共振周波数サーボ制御ループ１００８は、この位相応答の変化を利用して、ＭＥＭＳスキャナの共振応答を駆動周波数と合致するように調整しておく。

共振応答における主要なピークでは、駆動信号に対するＭＥＭＳデバイスの位相特性は、その共振ピークで−９０°を通過して０°から−１８０°に急速にシフトする。この反転は、図４では実質的に瞬間的なものとして示される（図の広い周波数範囲に起因する）が、実際には反転は数ヘルツにわたって起こる。したがって、ＭＥＭＳスキャナがその共振ピークで動作していることを示す、−９０°での位相マーク信号１０３４と駆動信号１０３０の間の位相のずれを維持することが望ましい。

例示的な一実施形態によれば、ＭＥＭＳスキャナ共振周波数の温度依存性は利点をもたらすために使用される。位相マーク信号１０３４は、第２の低域フィルタ１０５０と協働して第２の条件付き位相誤差信号１０５２を生成する、第２の位相周波数検出器１０４８によって生の駆動信号１０３０と比較される。第２の位相周波数検出器１０４８は、位相マーク信号１０３４と駆動信号１０３０の間の位相のずれが−９０°の場合に、第２の条件付き位相誤差信号上に公称電圧を出力するように設定され、相対的位相が−９０°〜−１８０°のときに電圧を上昇させ、相対的位相が０°〜−９０°のときに電圧を減少させる。公称電圧は、ＭＥＭＳスキャナ２０２を通る電流を設定して、共振周波数が駆動周波数と合致するようにするのに適切な電圧である。例示的な一実施形態によれば、かつ上述したように、ＭＥＭＳスキャナは、室温で主要な共振ピークが名目上の動作周波数の数ヘルツ上になるように、製造中に調整される。その後、電流が共振周波数サーボ制御ループ１００８によって供給されて、図示されるような駆動周波数１０３０と合致するように、ＭＥＭＳスキャナ２０２の共振周波数が低減される。

スイッチ１０５４は、システムが動作中（起動後）のときには通常閉じている。したがって、第２の条件付き位相誤差信号１０５２上の電圧はヒーターアンプ１０５６に渡される。位相マーク信号１０３４と駆動信号１０３０の間の相対的位相が−９０°〜−１８０°の場合、第２の位相周波数検出器１０４８と第２の低域フィルタ１０５０が協働して、第２の条件付き位相誤差信号１０５２上の電圧を−９０°からの偏差の程度に比例して上昇させる。次に、ミラー応答の位相が駆動位相よりも遅れている場合に、ヒーターアンプ１０５６が駆動されてＭＥＭＳミラー２０２の両端間の電圧を設定する。そのような条件は、駆動周波数よりも高いミラーの共振ピークに対応する。

上述したように、半導体のＭＥＭＳスキャナ２０２の両端間の電位を増加させることにより、スキャナ内のジュール加熱が増加し、それによってその温度が上昇する。ＭＥＭＳスキャナ２０２の温度が上昇することで、そのピーク共振周波数が低下する。したがって、ＭＥＭＳスキャナ２０２のピーク共振周波数が駆動信号周波数よりも上の場合、その位相は、９０°よりもいくらか低い分だけ駆動信号の位相に遅れる傾向があり、共振周波数サーボ制御ループ１００８は、スキャナ温度の上昇をもたらし、位相差を適切な関係にし、それにより、ＭＥＭＳスキャナ２０２のピーク共振周波数は駆動信号周波数と合致するように低減される。反対に、ＭＥＭＳスキャナ２０２がそのピーク共振周波数を駆動周波数よりも下に低下させるのに十分に加熱されると、その位相は９０°よりもいくらか多い分だけ駆動信号に遅れる傾向があり、制御ループはヒーターの電流フローを低減し、それにより、ピーク共振周波数が、駆動周波数と合致するように、位相関係が再び−９０°になるまで少し上昇される。この制御ループにより、スキャナが実質的にそのピーク共振周波数で動作できるようになり、したがってアクチュエータの所要電力が最小限になる。

再び図１０を参照すると、マイクロプロセッサ１０１８は、通信手段１０５８を含み、また周囲温度センサ１０６０を含む。第２の条件付き位相誤差信号１０５２および位相マーク信号１０３４がマイクロプロセッサ１０１８に送られ、制御線１０６２および１０６４が、スイッチ１０５４およびヒーターアンプ１０５６にそれぞれ接続していることも分かる。これらの特徴の多くまたはすべてはシステムの起動中に使用される。

図１１は、図１０で示されるシステム１００２によって使用される起動方法を示すフローチャートである。プロセス１１０２に対応するアイドル状態中に電源が入れられると、位相制御ループ１００６および共振周波数制御ループ１００８は両方とも模擬フィードバックを使用して作動される。マイクロプロセッサ１０１８は、最初にライン１０４４上で電圧を設定し、それが電圧制御波形発生器１０４６に送られる。生の駆動信号ライン１０３２は次に、第１の位相周波数検出器１０３８に模擬位相マーク信号１０３４を出力するコンバータ（図示なし）に対する入力として働く。第１の位相周波数検出器１０３８は次に、模擬位相マーク信号１０３４を基準信号１０３６と比較し、生の位相誤差信号１０４０を第１の低域フィルタ１０４２に出力し、それは次に、条件付き位相誤差信号１０４４上の電圧を設定する。したがって、位相サーボ制御ループ１００６は、ＭＥＭＳスキャナの移動および検出とは無関係に作動し続ける。

共振周波数サーボ制御ループ１００８を作動させるために、マイクロプロセッサ１０１８は、周囲温度センサ１０６０から周囲温度を読み取る。温度センサ値は、共振周波数ルックアップテーブル（ＬＵＴ）（図示なし）に対するインデックスの役割を果たすデジタル値に変換される。結果として得られる共振周波数のＬＵＴ値は、合成された共振周波数電圧信号１０６４を出力してヒーターアンプ１０５６を駆動する、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）を駆動する。動作中のように、ヒーターアンプ１０５６は次にＭＥＭＳスキャナ２０２の両端間の電圧を設定し、また、ジュール加熱によって、ＭＥＭＳスキャナの温度が共振周波数ＬＵＴ値に対応する温度まで上昇される。いくつかの実施形態では、共振周波数ＬＵＴは、目標動作周波数、例えば５ｋＨｚにその共振周波数を調整するのに必要なスキャナ温度を決定することにより、工場較正工程として、各ＭＥＭＳスキャナ２０２に対して導き出される。他の実施形態では、ＬＵＴは、ＭＥＭＳスキャナのバッチまたはすべてのＭＥＭＳスキャナに対して設定することができる。したがって、プロセス１１０２に対応するアイドル状態中に、共振周波数サーボ制御ループ１００８は、ＭＥＭＳスキャナ２０２を、その共振周波数が基準信号１０３６の周波数に合致するように設定された、名目上の動作温度で維持するように動作可能である。

周囲温度を感知する代わりとして、温度センサ１０６０は、ＭＥＭＳスキャナ２０２に熱的に結合されて、その温度を測定してもよい。

パワーオンアイドルプロセス１１０２にある間、マイクロプロセッサ１０１８は、条件付き工程１１０４で示されるように、始動信号がインターフェース１０５８を越えてホストコントローラから受け取られたかを判断するために確認する。「ＮＯ」の決定で示されるように、パワーオンアイドルプロセス１１０２は、始動信号がホストコントローラから受け取られるまで継続する。始動信号が受け取られると、埋込み型ソフトウェアは起動振幅制御プロセス１１０６に移る。起動振幅制御プロセス１１０６に入ると、マイクロプロセッサ１０１８は、低電圧駆動信号１００９を設定して高圧増幅器１０１０を駆動し、最大振幅で高電圧駆動信号１０１１を生成し、それによって圧電スタックアクチュエータ６０２を過剰運転する。圧電スタックアクチュエータ６０２を過剰運転することで、走査振幅が非常に急速に上昇する。起動の一実施形態によれば、高電圧駆動信号１０１１は、０（ゼロ）〜６０ボルトの振幅を備えた５ｋＨｚの基準周波数で正弦波を含む。この実施形態では、ＭＥＭＳスキャナは、わずか２０ミリ秒でその名目上の走査角の約９０％に達するように駆動され、約０〜２０ボルトのより低い名目上の定常状態駆動電圧を印加することで得られるよりも高速のシステム起動が得られる。

他の実施形態では、高電圧駆動信号は、アクチュエータ６０２の絶縁破壊電圧の近傍までの、さらに大きな振幅で設定されてもよい。それらは、アクチュエータの熱限界を越えるのには短すぎる比較的短い時間にのみ適用されるので、高い始動駆動電圧が可能である。

起動振幅制御プロセス１１０６の間、決定プロセス１１０８によって示されるように、システムは安定した位相マーク信号１０３４を探す。安定した位相マーク信号は、いくつかの連続する位相マークを平均して、それらが振幅制御サーボループ１００４の要件を満たすかを判断する回路（図示なし）を監視することによって決定される。安定した位相マーク信号が存在すれば、ＭＥＭＳスキャナ２０２が比較的一定の周波数および十分な振幅で動作し、走査ビームが光学振幅センサ１０１２と交差することを意味し、プロセスは、スキャナの振幅が振幅制御サーボループ１００４によって制御される閉ループ振幅制御プロセス１１１０に移る。閉ループ振幅制御プロセス１１１０に入ると、上述したように、ＰＩＣ１０２６は安定動作と合致する速度で駆動振幅に対する変更を導入する。

閉ループ振幅制御プロセス１１１０が継続する一方、システムは待機して、「待機」プロセス１１１２で示されるようにシステムの安定化を確保する。一実施形態によれば、システムは、閉ループ位相制御プロセス１１１４に移る前に１００ミリ秒待機し、その際、位相マーク信号１０３４（コンバータ１０１４によって生成される）は第１の位相周波数検出器１０３８に結合され、生の駆動信号１０３０から生成された合成された位相マーク信号は脱結合される。プロセス１１１４は、ＭＥＭＳスキャナ２０２の周波数を基準信号１０３６の周波数にロックし、それにより、上述したように位相制御サーボループ１００６を位相ロックループとする。

閉ループ位相制御プロセス１１１４が進んでいる間、システムはある時間、例えば、プロセス１１１６で示されるように３０ミリ秒休止する。待機プロセス１１１６が完了すると、システムは、共振周波数サーボループ１００８が係合される、閉ループ共振周波数制御プロセス１１１８に入る。共振周波数サーボループ１００８は、スイッチ１０６２を閉じ、マイクロプロセッサ１０１８からのＤＡＣ信号１０６４の出力を実質的に同時に止めることによって係合される。これにより、第２の条件付き位相誤差信号１０５２が、図１０に関連して上述した方法に従ってヒーターアンプ１０５６を駆動する。

例示的な一実施形態によれば、図１１の起動プロセスによって、一般に、ホストコントローラから起動コマンドを受け取った後２秒未満以内に、走査システムの安定な動作が得られる。

本発明の上述の発明の開示、図面の簡単な説明、および発明を実施するための最良の形態は、読者がより容易に理解できるような形で本発明による例示的な実施形態を説明する。他の構造、方法、および等価物が本発明の範囲に含まれ得る。そのため、本明細書に記載した本発明の範囲は請求項によってのみ制限されるものとする。

図１は、回転ポリゴンスキャナを備えたビーム走査システムを示す図である。 図２Ａは、一実施形態によって作られたＭＥＭＳスキャナの平面図である。 図２Ｂは、別の実施形態によって作られたＭＥＭＳスキャナの平面図である。 図３は、別の実施形態によって作られたＭＥＭＳスキャナの斜視図である。 図４は、図３のＭＥＭＳスキャナの動的応答を示すグラフである。 図５Ａは、製造中にシリコンウェハ上にどのようにそれらが配置されるかを示す多数のＭＥＭＳデバイスの図である。 図５Ｂは、ウェハ上のＭＥＭＳデバイスの代替レイアウトを示す。 図６は、ＭＥＭＳ取付けクランプの図である。 図７は、図６のアクチュエータを形成するのに使用される圧電スタックの詳細図である。 図８は、ビーム走査サブシステムで使用されるＭＥＭＳスキャナパッケージの正面斜視図である。 図９は、図８のＭＥＭＳスキャナパッケージの２つの追加の斜視図である。 図１０は、ＭＥＭＳスキャナを駆動する制御システムのブロック図である。 図１１は、ＭＥＭＳスキャナを駆動する起動方法を示すフローチャートである。

符号の説明

２０４ 走査プレート
２０６ａ、２０６ｂ ねじりアーム
２０８ａ、２０８ｂ サスペンションビーム
２１０ 回転軸
２１２ａ、２１２ｂ てこ部材
２１４ａ、２１４ｂ 取付パッド
２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄ サスペンション外部コネクタ
２１８ａ、２１８ｂ サスペンション中心コネクタ
２２０ａ、２２０ｂ ドープチャネル
５０２ ウェハ
６０８ クランプ

Claims (44)

1. 第１の周波数で周期的な電気信号を生成する工程と、
   ＭＥＭＳスキャナに前記周期的な電気信号を送信する工程と、
   共振周波数補償信号を決定して、前記ＭＥＭＳスキャナの共振周波数を前記第１の周波数と実質的に合致させる工程と、
   前記ＭＥＭＳスキャナに前記共振周波数補償信号を送信する工程とを含む、ＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
2. 前記周期的な電気信号が正弦波形である、請求項１に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
3. 前記周期的な電気信号を送信する工程が、前記周期的な電気信号を基準信号に位相ロックする工程を含む、請求項１に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
4. 前記第１の周波数が、電圧制御周期波形発生器に電圧を印加することによって制御される、請求項３に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
5. 前記周期的な電気信号を送信する工程が、前記周期的な電気信号を対応する設定値に振幅固定する工程を含む、請求項１に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
6. 前記周期的な電気信号を送信する工程が、前記信号を動作電圧に増幅する工程を含む、請求項１に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
7. 前記共振周波数補償信号が、スキャナ位相を駆動位相と比較することによって決定される、請求項１に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
8. 前記スキャナ位相が、前記ＭＥＭＳスキャナの共振周波数で生じる駆動位相のスキャナ位相への反転の関数である、請求項７に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
9. 前記共振周波数補償信号がヒーター信号を含む、請求項１に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
10. 前記ヒーター信号を印加する工程が、
    共振周波数補償電圧を生成する工程と、
    前記共振周波数補償電圧を増幅する工程と、
    前記増幅された共振周波数補償電圧を前記ＭＥＭＳスキャナに送信する工程とを含む、請求項９に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
11. 前記ＭＥＭＳスキャナで前記ヒーター信号を受け取る工程と、
    前記ヒーター信号を、前記ＭＥＭＳスキャナの少なくとも一部分の感知温度上昇に変換する工程とをさらに含む、請求項９に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
12. 前記ヒーター信号を感知温度上昇に変換する工程が、前記ＭＥＭＳスキャナ内のジュール加熱を含む、請求項１１に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
13. 前記ＭＥＭＳスキャナで前記共振周波数補償信号を受け取る工程をさらに含み、
    前記ＭＥＭＳスキャナの共振周波数が前記第１の周波数と合致するように変化する、請求項１に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
14. 周期的なスキャナ駆動信号および共振周波数制御信号を送信するように動作可能なスキャナコントローラと、
    前記周期的なスキャナ駆動信号および前記共振周波数制御信号を受け取るように動作可能であって、かつ前記共振周波数制御信号に応答する共振周波数で、前記周期的なスキャナ駆動信号に応答して周期的に走査するように動作可能な、共振ＭＥＭＳビームスキャナとを備える、ビーム走査システム。
15. 前記スキャナコントローラが、前記周期的なスキャナ駆動信号と前記共振ＭＥＭＳビームスキャナの応答との位相差の測定に応答して、前記共振周波数制御信号を決定するように動作可能である、請求項１４に記載のビーム走査システム。
16. 前記共振ＭＥＭＳビームスキャナが、前記共振周波数制御信号に応答して温度上昇を受けるように動作可能であって、前記温度上昇が、前記共振ＭＥＭＳビームスキャナの前記共振周波数を決定するように作用する、請求項１４に記載のビーム走査システム。
17. 電磁ビームを生成するように動作可能であって、前記生成された電磁ビームを方向付けて前記共振ＭＥＭＳビームスキャナに衝突させるように位置合わせされたビーム発生器をさらに備え、
    前記共振ＭＥＭＳビームスキャナが、前記生成された電磁ビームを受け取り、かつ視野全体にわたって前記生成された電磁ビームを走査するように動作可能である、請求項１４に記載のビーム走査システム。
18. 前記ビーム走査システムがレーザービームプリンタを備える、請求項１７に記載のビーム走査システム。
19. 前記ビーム走査システムがレーザーカメラを備える、請求項１７に記載のビーム走査システム。
20. 前記ビーム走査システムがバーコードスキャナを備える、請求項１７に記載のビーム走査システム。
21. 前記ビーム走査システムが走査ビームディスプレイを備える、請求項１７に記載のビーム走査システム。
22. 基準信号の位相にロックされたＭＥＭＳスキャナを駆動する周期的な駆動信号を出力するように動作可能な位相ロックサーボループと、
    前記周期的な駆動信号の振幅を制御するように動作可能な振幅制御サーボループと、
    共振周波数制御信号を出力するように動作可能な共振周波数制御サーボループとを備える、ＭＥＭＳスキャナコントローラ。
23. 外部システムと通信するように動作可能であって、かつ前記振幅制御サーボループに振幅制御設定値を出力するように動作可能なマイクロプロセッサをさらに備える、請求項２２に記載のＭＥＭＳスキャナコントローラ。
24. 前記マイクロプロセッサに動作可能に結合された温度センサをさらに備え、
    前記マイクロプロセッサが、前記共振周波数制御サーボループを中断し、かつ前記温度センサに応答して合成された共振周波数制御信号を出力するようにさらに動作可能である、請求項２３に記載のＭＥＭＳスキャナコントローラ。
25. 前記マイクロプロセッサが、前記位相ロックサーボループへのＭＥＭＳスキャナ位相フィードバック信号を中断し、かつ、前記位相ロックサーボループへの前記周期的な駆動信号に対応する信号を有効に結合するようにさらに動作可能である、請求項２３に記載のＭＥＭＳスキャナコントローラ。
26. 前記マイクロプロセッサが、前記振幅制御サーボループを中断し、かつ前記周期的な駆動信号の振幅を選択するようにさらに動作可能である、請求項２３に記載のＭＥＭＳスキャナコントローラ。
27. 位相マークおよび走査振幅に対応する信号を出力するように動作可能なＭＥＭＳセンサをさらに備え、
    前記位相ロックサーボループおよび前記共振周波数制御サーボループが両方とも、前記位相マーク信号に有効に結合され、
    前記振幅制御サーボループが前記走査振幅信号に有効に結合される、請求項２２に記載のＭＥＭＳスキャナコントローラ。
28. 水平同期信号出力をさらに含む、請求項２１に記載のＭＥＭＳスキャナコントローラ。
29. 走査角の急速な上昇を達成するために、第１の振幅範囲でＭＥＭＳスキャナに周期的な駆動信号を出力する工程と、
    続いて、実質的に一定の走査角を維持するために、第２の振幅範囲でＭＥＭＳスキャナに周期的な駆動信号を出力する工程とを含む、ＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
30. 前記第１の振幅範囲が前記第２の振幅範囲の約２倍よりも大きい、請求項２９に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
31. 前記第１の振幅範囲が約１秒未満適用される、請求項２９に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
32. 前記第１の振幅範囲が、数秒を越えて適用された場合には前記ＭＥＭＳスキャナを中断させるように十分に高い、請求項３１に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
33. 前記第１の振幅範囲が、数秒を越えて適用された場合には前記ＭＥＭＳスキャナを過熱させるように十分に高い、請求項３１に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
34. 前記第１の振幅範囲が、約１秒を越えて適用された場合には前記ＭＥＭＳスキャナアクチュエータを過熱させるように十分に高い、請求項３３に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
35. 前記第２の振幅範囲がサーボ制御ループによって制御される、請求項２９に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
36. 前記周期的な駆動信号の振幅が、少なくとも数サイクルにわたって前記第１の振幅範囲から前記第２の振幅範囲まで遷移する、請求項２９に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
37. 前記第１の振幅範囲の適用中、ＭＥＭＳスキャナフィードバックセンサを監視する工程と、
    安定したセンサフィードバックが検出された後、振幅制御をサーボループ振幅制御に遷移する工程とをさらに含む、請求項２９に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
38. 前記周期的な駆動信号の位相を開ループ制御で制御する工程をさらに含む、請求項３３に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
39. 合成された共振周波数制御信号を使用して前記ＭＥＭＳスキャナの共振周波数応答を制御する工程をさらに含む、請求項３８に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
40. 振幅を前記サーボループ制御で制御した後、基準信号にロックされた位相サーボ制御ループによる、前記周期的な駆動信号の位相の制御に切り換える工程をさらに含む、請求項３９に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
41. 前記周期的な駆動信号の位相を、基準信号にロックされた位相サーボ制御ループで制御した後、前記ＭＥＭＳスキャナの前記共振周波数応答の制御をサーボループ共振周波数制御に切り換える工程をさらに含む、請求項４０に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
42. あらかじめロックされた位相ロックループから駆動された第１の位相にあるＭＥＭＳスキャナに周期的な駆動信号を出力する工程と、
    前記ＭＥＭＳスキャナからの安定した応答を達成した後に、
    前記周期的な駆動信号の位相の制御をフィードバック制御位相ロックループに切り換える工程とを含む、ＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
43. 前記あらかじめロックされた位相ロックループが、前記周期的な駆動信号を基準信号に同期させる、請求項４２に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。
44. 前記フィードバック制御位相ロックループが、前記ＭＥＭＳスキャナの前記応答を基準信号に同期させる、請求項４２に記載のＭＥＭＳスキャナの駆動方法。

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