JP2017520020A - 微小光学電気機械デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

微小光学電気機械デバイスおよびその製造方法 Download PDF

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Abstract

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デバイス。バネ構造は、バネ構造に、ミラー素子(23、27)を移動させる変位を引き起こすように適合された少なくとも1つの圧電トランスデューサ(29a)を有する。

Description

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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は、従来の静電駆動ミラーの基本原理を示す図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

Claims (14)

  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)を有し、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、前記ミラー素子から少なくとも間隙(26)によって分離されて、前記ミラー素子を少なくとも部分的に囲んでおり、
    前記ミラー素子は2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(28)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)との間の非ゼロ距離を剛直に維持するように適合され、
    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)を有する、微小光学電気機械走査デバイス。
  2. 前記圧電トランスデューサ(29a)が、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。
  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有することを特徴とする、請求項1または2に記載の微小光学電気機械デバイス。
  4. 前記撓みバネ(28)の各々が、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形成された前記ミラー(24)の表面領域の中および下に位置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。
  5. 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、
    前記ミラー(24)は間隙(26)によって前記本体(20)の前記表面から分離されることを特徴とする、請求項4に記載の微小光学電気機械デバイス。
  6. 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1〜5のいずれか1項に記載の微小光学電気機械デバイス。
  7. 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)を有し、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1〜6のいずれか1項に記載の微小光学電気機械デバイス。
  8. 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6または7に記載の微小光学電気機械デバイス。
  9. 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6または7に記載の微小光学電気機械デバイス。
  10. 前記本体と前記ミラー基部(43;53)との間の前記間隙が、前記第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、前記ミラー基部からの切欠(41;51)をさらに有することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の微小光学電気機械デバイス。
  11. 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1〜10のいずれか1項に記載の微小光学電気機械デバイス。
  12. 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1〜11のいずれか1項に記載の微小光学電気機械デバイス。
  13. 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12に記載の微小光学電気機械デバイス。
  14. 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、
    前記第2のシリコンウェハに1つ以上の開口部を作成することにより、前記台座の各々のための撓みバネを形成し、
    前記第1のシリコンウェハに1つ以上の開口部を作成することにより、前記デバイスの前記本体から前記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。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI638419B (zh) * 2016-04-18 2018-10-11 村田製作所股份有限公司 一種掃描鏡設備與其製造方法
JP6448875B1 (ja) * 2017-06-13 2019-01-09 三菱電機株式会社 光走査装置および光走査装置の調整方法
EP3660574A4 (en) * 2017-07-25 2021-04-28 Hamamatsu Photonics K.K. SCAN DEVICE
EP3447560B1 (en) * 2017-08-23 2021-02-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. A mems reflector system
JP6870699B2 (ja) * 2018-05-03 2021-05-12 株式会社村田製作所 拡大された画像領域を備える走査光学デバイス
DE102018010451B4 (de) * 2018-05-22 2023-11-02 Infineon Technologies Ag MEMS-Bauelement mit Aufhängungsstruktur und Verfahren zum Herstellen eines MEMS-Bauelementes
KR20230112640A (ko) * 2020-11-30 2023-07-27 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 고출력 저전압 압전 마이크로미러 액추에이터
GB202101833D0 (en) * 2021-02-10 2021-03-24 Sintef Tto As Actuating device
CN113135550B (zh) * 2021-02-26 2021-12-21 欧梯恩智能科技(苏州)有限公司 一种光子传感芯片制备方法及光子传感芯片

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004117525A (ja) * 2002-09-24 2004-04-15 Hitachi Cable Ltd 光スイッチ
US20060262378A1 (en) * 2005-05-18 2006-11-23 Akihiro Machida Piezoelectrically-activated cantilevered spatial light modulator
JP2008015256A (ja) * 2006-07-06 2008-01-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 光偏向器
JP2010286609A (ja) * 2009-06-10 2010-12-24 Sony Corp ミラー構造体
US8724200B1 (en) * 2009-07-17 2014-05-13 Xingtao Wu MEMS hierarchically-dimensioned optical mirrors and methods for manufacture thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002101442A1 (en) 2001-06-12 2002-12-19 California Institute Of Technology A pzt unimrphed based, deformable mirror with continuous membran e
US8023175B2 (en) 2009-02-06 2011-09-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Dynamic imaging and/or identification apparatus and method thereof
US8305670B2 (en) 2009-05-24 2012-11-06 Stmicroelectronics International N.V. MOEMS apparatus and a method for manufacturing same
US8139280B2 (en) 2009-07-17 2012-03-20 Xingtao Wu MEMS hierarchically-dimensioned deformable mirror
JP4766353B2 (ja) 2009-09-28 2011-09-07 独立行政法人産業技術総合研究所 光ビーム走査装置
JP2014215534A (ja) * 2013-04-26 2014-11-17 株式会社デンソー 光走査装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004117525A (ja) * 2002-09-24 2004-04-15 Hitachi Cable Ltd 光スイッチ
US20060262378A1 (en) * 2005-05-18 2006-11-23 Akihiro Machida Piezoelectrically-activated cantilevered spatial light modulator
JP2008015256A (ja) * 2006-07-06 2008-01-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 光偏向器
JP2010286609A (ja) * 2009-06-10 2010-12-24 Sony Corp ミラー構造体
US8724200B1 (en) * 2009-07-17 2014-05-13 Xingtao Wu MEMS hierarchically-dimensioned optical mirrors and methods for manufacture thereof

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